JPS58209432A - 沸騰伝熱管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は沸騰型熱交換器に使用される高性能の沸騰伝熱
管の製造方法に関し、特に周方向に規則正しく並ぶ開口
部によって開放された円周方向空洞を、管表面に連続且
つ安定して形成せしめる様にしたものである。

管の表聞に接触する液体例えば厳体蟹素、液体酸素、ア
ルコール、水等へ有効に熱を伝達させるだめの伝熱管、
いわゆる沸騰伝熱管の伝熱効率を高める為には、特に低
温度差における沸騰伝熱特性を向上させる必要がある。

従って沸騰伝熱管の製命に際しては、管肉内に、管内壁
面側から管外壁面側に向って末広カリ状に連通ずる多数
の微細な開口あるいは間隙と、それらを互いに連結する
空洞あるいはトンネルが最終的に形成されるように工夫
されている。具体的な方法としては下１ｉ１．■〜■が
知られている。

■管外面に金属粉末を焼結して多孔質層を形成すること
によ）行なう方法。

■のこ歯４大のらせんフィンを切削工具ですき起こして
管外面に形成させた後、ワイヤブラシでフィンを管軸方
向に倒し開口部を有するトンネル状空洞を形成させて行
なう方法。

■従来のフィン加工においてフィン上部を塑性変形によ
シ分断すると共に各フィン上部における肩部を圧縮髪形
して横方向への張シ出し部を夫々設けることＫよ多開口
を有するトンネル状空洞部となし、その後更にフィンを
部分的に圧縮髪形させて広い開口と狭い開口を有する壁
側とする方法。

しかし■の方法については、動造工程中例焼結操作が含
まれるため、生産性が息（、コストが高くつぐ。又均−
な粒子径を確保すること”　！Ｑ＋ｉがしいことに起因
して均一な軸孔径を徨ることが困難である。又■の方法
においては、フィンの成形を切削工具（例えばバイト）
によるすき起こしによって行なうので、この場合も生産
性が低く、しかもすき起こし時に発生した微細亀裂の進
行によって管が破袋する恐れがある。更に■の方法にお
いては、圧縮変形操作に当ってフィンが座屈しないよう
にしなければならないが、このような操作を良好に行な
うことは極めて難かしぐ、又製辿装置は勢い複雑で高価
とならざるを得ない。

本発明はこうした事情に着目して成されたもので、その
目的とするところは、高性能の即ち優れた沸騰熱伝論率
を有する沸騰伝熱管を連続的且つ安定してしかも経済的
に製造することのできる方法を提供しようとするにある
。

しかしてこの様な目的を達成し得た本発明の製造方法と
は、Ｖ軸方向へ延びる直粉状若しくは螺旋状の凸条及び
斜溝を交互に多数形成してなる管の外面に、転進用ディ
スクを抑圧転勤せしめて前記凸条及び縦溝を軸方向に分
断して夫々独立した突起状フィンを形成すると共に管外
面に周方向へ連続する周溝を形成し、更に該フィンの契
起先喘部を、軸方向の押付力によυ山谷変形させて、核
契起先端部を軸方向に隣接するフィンと接触させること
により１周方向に規則正しく並ぶ開口部によって開放さ
れた円周方向空刺を形成せしめる点に要旨を有するもの
である。

以下実施例し１面に基づき本発明方法の構成及び作用効
果を説明するが、下ｆＬ！実施例は単に一代表例を示す
に過ぎず、前・後記の趣旨に沿って適宜変更して実施す
ることも勿論可能であシ、その場合も本発明の技術的範
囲に含まれることは桐うまでもない。

Ｎ４．１しｊは本発明における転進加工用の素管８をノ
Ｊ＜す一部見取り図であって、ＣｕやＡｌ（合金を含む
）等の品伝熱性素材で形成されておシ、素管８の外周側
には管軸方向へ延びる直線状若しくは螺旋状の凸条４及
び縦溝８が交互に多数形成されてｌｖする。この様な凸
条及びｗ：溝付き素管８は、例えば静水圧押出法や抽伸
法等によって良好に形成することができる。本発明では
この様な素管を使用し、以下に説明する如く転進用ディ
スクによって転進加工することによシ、凸条４及び縦溝
２を軸方向に分断すると共に管軸と直交する方向に更に
隆起成形し、独立した多数の突起状フィンとすることが
できる。

杯脱すれば、第２図は転ａ成形状況を例示する背面説明
図（第８図の左側から見たし１）、第８玄１は要部断面
説明図を示し、更に第４図は第３図の■ども拡大図、第
５図は第４図のｖ−ｖ線断面相当図である。そして８は
素￥ｔ％５は内面側を規制する為のマンドレル、６は転
造工具（一般には第２図に示すごとく８個１組で構成さ
れる）を夫々示し、転進工具６は、第８図の右側へ行く
に従って順次大径となる複数のディスクが配置にされ、
各ディスクは支釉７に苅し夫々遊転円曲（即ち夫々独立
して別々の周速で矢印Ｂ方向へ回転できる様）に、且つ
定位置で全体的に矢ＨＨ」ｃ方向（第２図）へ旋回でき
る様に設けられている。従って宏憤”８とマンドレル５
によって規制しながら矢印Ａ方向へ直進させると共に、
素’Ｍｆ８の外面に転進工具６全体を矢印Ｃ方向へ押圧
転動させることによシ、素管８外周の凸条４及び縦溝２
は第３図に示す様に軸方向に分断されて夫々独立した突
起状フィンＦが形成される。そして転造加工の後半段階
では、ディスクが素管８表面の縦溝２に最も深く押込ま
れることになるので、素管８外面に周方向の連＆Ｄ’ｅ
する周＃４Ｓが形成されると共に、押込まれて余った管
ｎによって前記フィンＦは管軸と直交する方向に隆起成
長する。そしてＪ＋を終的には、第５図及び第６図（転
造加工完了後の管外面形状を例示する一部見取シ図）に
示す如く、装用先端＆１ＳＦａを有する独立の突起状フ
ィンＦが周方向に多数Ｊ１３．成されることになる。

こうしてフィン加工さノ１．た伝熱管１は、この後、管
の外径よシも小さい内径を有するダイス８に通すことに
よってｈｊ１伸を行なうが、ダイス径としてはフィンの
外径ｄｆより少さく根元（，４、ｄ　ｒより大きく設定
しておく。この抽伸により各フィンＦの突起先端部ｐａ
は抽伸方向（矢印り方向）とは逆方向に全周に亘って絞
られる為、第７図に示す様に、各フィンＦの突起先端部
ｐａは全て傾斜変形されると共に、軸方向に直列する各
突起先端部Ｆａ同士のみが当接する。即ち第８図ではｐ
ａ、、Ｆａ’。

Ｆａ／／（以下代表的に言うときは単にｐａと記す）が
軸方向に当接して直列する。第９図は各突起先端部Ｆ　
ａ　、　Ｆ　Ｗ　、　Ｆ　ａ”の各中心を結ぶ線で伝熱
管１′を縦方向に切断したときの要部拡大断面図１を示
すが、各突起先端部Ｆａが全体的に傾斜し、隣接する突
起先端部Ｆａの板木イ」近に確実に当接されている状態
を表わすものである。

又軸方向に直列する各フィン縦面２　、２’、　２”（
以下代表的に言うときは単に２と記す）同士は離れてい
る。

）、！ＩＪち梢ｌＯしＪは各フィンｉｔ？ｒ＋＋ｉ　２
　ｍ　２′ｍ　２“の中心を結ぶ線で伝熱管１′τｈｔ
万回に切＃ｉ「Ｌ、たと性の要恥拡大！１７ｒ面ト１を
ボずが、各フィン４イ七Ｆｉｌｉ、　２・ノ′聞やユｌ
白１１１１７　Ｓの巾と同名１ノ、げに作れている。

上記の工程によって、〃ｄ万同に＃Ａ　１４＋７正しく
並ぶ開口部１１によって開ｈｙされた円層壁側ｌＯを、
素管８の表面に迎続して成形１”ることかできる。

こうして製Δ？された伝熱管１′のＢ１１騰伝熱性能は
極めて最好で、その作用効果を簡略に述べると、下記ｆ
）ｍｌ）Ｃ−ｈル、、　Ｅ４１Ｊち伝１ｔ！ｋ　９１’
　ｋ　ｍ　Ａ　ａ　Ｍ　体ｄｐに侵痘して′に内に品渦
渣体を流すと、１液体は加熱されるが、特に壁側ｌＯ内
の液体は＃１１騰して気泡をｉき生する。発生した気泡
は空洞ｌＯ内で成畏し開口１ｆｌｓ１１’ｉ仙シ抜ける
ことによって伝熱管１′から離脱する。即ち伝熱管１′
において個々のＤｔＪ口部と個々の突起先端部を比軟す
ると、夫々ｌり当りの〃ａ方向の大きさは前者の方が小
さく、又その形状も１■外壁面側から管内ｊＡ１１面仰
１に向って末広がシの開口となっているので％沸ｋＷし
た９Ｌｃ泡の一１ｆｂは′９．洞１０日に残される。し
かし残された（削はを洞ｌＯ内でハスいｊαＭを形成す
るので、伝熱抵抗はそれほど太きくならない。その結果
、ｌα体は空洞ｌＯ内において、小さい過熱度でも効率
良〈沸騰することができる。−万、被ｈ８騰ポ体は気泡
が両腕するとき、気泡の発生していない他の開口部１１
から効率良〈侵入し、？Ｊｌｉ騰が活発に起っている部
分に供給６れる。このようにしてＮ１騰が効率良〈且つ
連続的に笠′定して進行する結果、伝熱管１′の沸騰伝
熱性能は大きく向上する。

ところで上記の製造工程においては、従来の様な生産性
の豊いφ結工程を含まないことは勿論、フィン加工を切
削工具のすき起こしによらずに、転Δ用ディスクを押圧
転動する操作によって杓゛なうので、生産性が良く、シ
かも空洞部に嶽細な亀裂が発生する危＠性が＃よとんど
ない。更に上記した様な開口部とどど洞の形成は、従来
の様にフィン上Ｏｂを分断すると共に各フィン上１１も
における肩部を圧〜（Ｊｆｄｌ形して横方向へ張シ出す
という方法によらず、フィン先ｆｆｆｉｌ　Ｇｂを、軸
方向の押イ］力によって全体的にＶＡ斜変形させ、隣接
するフィンと接触させることによって行なう様にしたの
で、フィンが座屈を起こす恐れも無く、従って座屈の発
生を防止するような機構や工程は不要となシ、製造装置
の構成を簡単にすることができる。

向上記の実施例ではフィンの蘭斜変形をダイスを利用し
て行なったが、例えば第１１図に示す様に、管軸方向に
対して傾斜してｖｔｗした一対のロー／ｌ／１２　、１
２’を伝熱管１に押し付けて行なうことも可能である。

更にこのロール方式を採用する場合に、第８図に示す転
造用工具６の後方（矢印Ａ側）にロール１２　、１２’
を設置して伝熱管１′の製造を１工程で行なうことによ
シ、伝熱管】′の生産性を一層向上させることができる
。

本発明の製造方法は概略以上の様に構成されるが、要は
転進によるフィン成形加工と、軸方向押付力によるフィ
ン傾斜変形加工とを連続的に行なうことによシ、周方向
に規則正しく並ぶ開口部によって解放された円周方向空
洞を、管表面に効率良く且つ安定して形成せしめる様に
したもので、菌性能の、ｌ、ＩＢ騰伝熱管を非常に経済
的に提供できるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で使用する素管を例示する一部見取シ図
、第２〜ｌＯ図は本発明の実施例を示すもので、第２図
は転進工程における背面側から見た図、＠８図は転進状
況を示す要部縦断面説明図、第４図は第８図の■部拡大
図、第５図は第４図のｖ−ｖ線断面相当図、第６図は転
造加工光子後の突起状フィンの形状を例示する一部見敢
）図、第７図は突起状フィンの傾斜変形加工状況を示す
要部縦＃ｄ？面説明図、第８図は出来上りフィンの形状
を例示する一部見取ル図、第９図及び第１０図は夫々第
８図のＩＫ−１１線及びＸ−Ｘ線断０１１拡大図、第１
１図は他の実施例における第７図対応図である。 １．１′・・・伝熱管　　　　２・・・縦ＩＲ８・・・
素管　　　　　　４・・・凸条５・・・マンドレル　　
　６・１．転進工具７・・・支軸　　　　　　８・・・
ダイス１２．１２’−・・ｏ　−ルｐ・・・突起状フィ
ンＦａ・・・突起先端部　　　Ｓ・・・ノＮ＃出願人　
　株式会社神戸卿鋼所 ｑ、ｙ’ΔＶ−、′− 手続補正書岨発） 昭和５７年８月１２日 特許庁長官　若杉和夫　　殿 特許庁審判長　　　　　　　　　　　殿特許庁審査官　
　　　　　　　　　　　殿１、事件の表示 昭和　５７　年　　特許　　願第　９１９２６　　シＩ
昭和　　　年　　　　　　　第　　　　　　号２　発明
又は考案の名称 ｆＪＢ　Ｉｔり伝熱管のＴＭａ方法 ３、補正をする者 事件との関係　　　特　許　　　出願人件　所　　神戸
市中央区脇浜町−丁目３番１８号名称　（１１９）株式
会社神戸製鋼所 代表−者高橋孝吉 ４、代　　理　　人　　郵便番号５３０住　所　　大阪
市北区堂島二丁目３番７号　シンコービル別紙タイプ浄
書のとおシです（修正箇所はめシません）。 手続補正書（自発） 昭和５７年　９　月２１日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 特許庁審判長　　　　　　　　　　　殿特許庁審査官　
　　　　　　　　　　　殿１、事件の表示 昭和５７　年　特　許　願第９１９２６　　シ）昭和　
　　年　　　　　　　　第　　　　　　号２、発明又は
考案の名称 沸騰伝熱管の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　特　許　出頓人住　所　　神戸
市中央区脇浜町−丁目３番１８号４、代　　理　　人　
　郵便番号５３０住　所　　大阪市北区堂島二丁目３番
７号　シンコービル７　補正の内容 （１）明Ｍ脅第２貝第６〜８行目の「従って・・・・・
・に向って」を「従ってこのようなｌｖＩ騰伝熱伝熱管
造に際しては、管内内に管外壁面側から管内壁側に向っ
て」に訂正します。 （２）同第５貝第８行目の「高伝熱性素材」を「金属材
料」に訂正し１丁。 （３）同第６頁第２〜１１行目の「各ディスクは支軸７
に対し°°゛°°゛分断されて」を「各ディスクは支軸
７に固定されＢ方向に回転する。その結果素管８は回転
して入方向に直進するとともに、素管８の外周の凸条４
及び縦溝２は第８図に示す様に軸方向に分断されて」に
訂正します。 （４１図面第２図を別紙と差し替え壕す。 第２図 ６ へ　　　　　ｆ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＋ｌ）管軸方向へ延びる直線状若しくは螺旋状の凸条及
   び縦溝を交互に多数形成してなる管の外面に、転造用デ
   ィスクを抑圧転勤せしめて前記凸条及び縦溝を軸方向に
   分断して夫々独立した突起杖フィンを形成すると共に管
   外面に周方向へ連続する周溝を形成し、更に該フィンの
   突起先端部を、軸方向の押付力によシ傾斜変形させて、
   該突起先端部を軸方向に１！４接するフィンと接触させ
   ることによシ、周方向に規則正しく並ぶ開口部にｉつて
   開放された円周方向空洞を形成せしめることを特徴とす
   る沸騰伝熱管のＩＭ造方法。