JP2005096363A - 耐食性を有する伝熱管の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐食性に優れるとともに、放熱特性や吸熱特性が高く内部を流動する流体と外部を流動する流体との熱交換効率にも優れ、軽量でレイアウト性にも優れた伝熱管を、樹脂材を用いて容易な製造方法と簡易な製造装置で形成する事を目的とする。
【解決手段】 細径金属管２の外周に、外周フィン４を有するか又は有しない溶融樹脂材から成る樹脂被覆層３を押し出すダイス５と、このダイス５から押し出された細径金属管２外周の樹脂被覆層３を導入して冷却固化するための冷却水槽７と、この冷却水槽７内に配設し、管軸方向に回転しロール面８を樹脂被覆層３に押し当てる事で樹脂被覆層３に外周フィン４を成形する少なくとも一組の成形ロールユニット10、11、12、13とで構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車や建設機械の油冷却管、居住用空間の温湿度を調整する空調機、その他に於いて、腐食環境下で使用される耐食性を有する伝熱管に係るもので、耐食性に優れるだけでなく、高い放熱特性や吸熱特性による効率的な熱交換が可能な伝熱管を得ようとするものである。

従来、耐食性を有する伝熱管として、下記特許文献１、２に記載の発明の如く、亜鉛メッキやクロメート被膜等の耐食メッキを施した鋼管やアルミ管等の細径金属管の外周面に、押出成形法によりポリアミド(ＰＡ)、ポリプロピレン(ＰＰ)、ポリエチレン(ＰＥ)等の熱可塑性の樹脂被膜層を設けたものが存在する。この樹脂被膜層が持つ衝撃吸収力や耐水性、耐薬品性等を利用して、飛び石等による耐食メッキ層、細径金属管の破損を防ぐとともに、泥はねや薬品等による細径金属管の酸化を防止して、伝熱管の耐食性を高めようとしていた。

他方、伝熱管の内外を流動する流体相互の高い熱交換性能を得るため、下記特許文献３、４、５に記載の発明の如く、鋼管、銅管等の細径金属管の外周に長尺な金属材製の平板を螺旋状に巻回して、該細径金属管の外周にフィン部材を突設する事で放熱特性や吸熱特性を高めた伝熱管が存在する。
特開平８−１８８８８４号公報 特開平１０−３１５２９５号公報 特開平９−４２５７３号公報 特開平９−１３６１１１号公報 特開平１１−３２５７７８号公報 特許第２７５０７１０号公報 特許第２９５４５５５号公報 特開平３−４７９８７号公報

しかしながら、特許文献１、２の樹脂被膜層を設けた伝熱管は、耐衝撃性や耐食性を高めるために樹脂被膜層を肉厚に形成しているので、放熱特性や吸熱特性の点で問題があり、伝熱管の内外を流通する流体相互の熱交換効率を向上させるのは困難であった。他方、特許文献３〜５の細径金属管の外周に金属材製フィン部材を突設した伝熱管では、伝熱面積が増大し高い熱交換性能が得られるが、飛び石等により細径金属管の表面の耐食メッキ層が破損され易く、耐食性に問題があるとともに、伝熱管やこの伝熱管を使用した熱交換器の重量が増大して、車輌等への設置が制限される事があった。

本発明は上述の如き問題を解決するため、細径金属管を樹脂被覆層で被覆して、高い耐食性及び耐衝撃性を得るとともに、この樹脂被膜被覆層の表面積を増大させる事により、樹脂材を用いていても金属材のみで形成した伝熱管と同等若しくはそれ以上の熱伝導性を有する伝熱管を得る事が可能な製造装置と製造方法を得る事を目的とするものである。また、このような製造装置をより簡易な構成で廉価に得るとともに、高度な製作技術を必要としない製造方法を得て、熱交換性能に優れる伝熱管の生産性を高めるものである。

本発明は、上述の如き課題を解決するため、第１の発明は、細径金属管の外周に溶融樹脂材を押し出して、放射方向に複数本の外周フィンを一体に突設した樹脂被覆層を細径金属管の外周に配設して伝熱管を形成する装置であって、細径金属管の外周に、外周フィンを有するか又は有しない溶融樹脂材から成る樹脂被覆層を押し出すダイスと、このダイスから押し出された細径金属管外周の樹脂被覆層を導入して冷却固化するための冷却水槽と、この冷却水槽内に配設し、管軸方向に回転しロール面を樹脂被覆層に押し当てる事により樹脂被覆層に外周フィンを成形する少なくとも一組の成形ロールユニットとで構成した、耐食性を有する伝熱管の製造装置である。

また、第２の発明は、ダイスを介して外周フィンを有するか又は有しない溶融樹脂材を細径金属管の外周に押し出して、樹脂被覆層を細径金属管の外周に配設し、この樹脂被覆層で被覆した細径金属管を冷却水と接触させて樹脂被覆層を冷却固化させるとともに、この細径金属管と樹脂被覆層の移送方向に少なくとも一組配設した成形ロールユニットのロール面を、樹脂被覆層の外周に押し当てる事で、細径金属管の外周管軸方向に長尺な連続した樹脂材製の外周フィンを複数一体に突設した樹脂被覆層を配設する、耐食性を有する伝熱管の製造方法である。

また、ダイスは、キャビディー出口の断面形状を略円形とし、このダイスの、樹脂被覆層の移送方向に順次配置した複数組の成形ロールユニットの、少なくとも最終に配置された成形ロールユニットのロール面に、樹脂被覆層の最終形状と同一形状の成形部を設けても良い。

また、ダイスは、キャビディー出口の断面形状を樹脂被覆層の最終形状よりも凹凸の小さい形状とし、このダイスの、樹脂被覆層の移送方向に順次配置した複数組の成形ロールユニットの、少なくとも最終に配置された成形ロールユニットのロール面に、樹脂被覆層の最終形状と同一形状の成形部を設けても良い。

また、ダイスは、キャビディー出口の断面形状を樹脂被覆層の最終形状と近似する形状とするとともに、成形ロールのロール面に、樹脂被覆層の最終形状と同一形状の成形部を設けても良い。

本発明は上述の如く構成したもので、鋼管、アルミ管、銅管、ステンレス鋼管その他の細径金属管を樹脂被覆層で被覆する事により、耐衝撃性や耐水性、耐薬品性等の耐食性に優れる伝熱管を得る事ができる。また、長尺な連続した樹脂材製の外周フィンを複数個突設する事により、伝熱管の伝熱面積を増大させる事が可能となり、金属材のみの伝熱管と同等若しくはそれ以上の熱伝導性を得て、伝熱管の内外を流動する流体相互の効率的な熱交換が可能となる。このような熱交換性能に優れる伝熱管を、ダイスを介して細径金属管の外周に、外周フィンを有するか又は有しない樹脂被覆層を配設し、成形ロールユニットで成形するだけで形成できるから、高度な製作技術を必要とせず、製造方法が容易となるとともに、その製造装置も簡易で廉価なものとなり、伝熱管の生産性を向上させる事が可能となる。また、樹脂材の使用により、軽量な伝熱管を得る事ができ、車輌等への設置の際に重量による制限等の少ない製品を得る事ができる。

また、このような伝熱管を使用する事で、自動車や建設機械の油冷却管、居住用空間の温湿度を調整する空調機、各種配管による吸放熱、一般産業用、暖房用、給湯用、ガス冷却装置、その他の多管式熱交換器の熱交換性能、耐食性、耐熱性、耐久性等を高める事ができるとともに、製品の軽量化が可能となる。

以下、本発明の実施例を図面に於て詳細に説明すれば、図１は伝熱管の製造装置の概略図で、溶融樹脂材を押し出すダイス等を設けた押し出し機と、このダイスから押し出された樹脂被覆層を冷却固化するための冷却水槽と、少なくとも一組の成形ロールユニット等から構成されている。図２は図１の製造装置で形成した本発明の伝熱管の斜視図で、細径金属管を被覆する樹脂被覆層の外周に一体に、管軸方向に長尺な連続した外周フィンを複数本、放射状に突設している。また、図３は図１のＡ−Ａ線拡大断面図で、成形ロールユニットの断面形状と、この成形ロールユニットで成形した樹脂被覆層を示している。

また、図４〜図７は、樹脂被覆層の成形過程を示すもので、図４は外周フィンの成形前の凹凸のない樹脂被覆層を配設した伝熱管の断面図である。図５は、樹脂被覆層の最終形状よりも凹凸の起伏が小さい樹脂被覆層を配設した伝熱管の断面図である。また、図６は樹脂被覆層の最終形状よりも凹凸が小さいが、図５よりも凹凸が大きな樹脂被覆層を配設した伝熱管の断面図である。図７は、外周フィンが完成された最終形状の樹脂被覆層を配設した伝熱管の断面図である。図８は、本発明の伝熱管を使用した多管円筒式熱交換器の概略図である。

尚、樹脂被覆層の材料として、ＰＡ、ＰＰ、ＰＥ等の樹脂材を使用する事により、耐食性や耐衝撃性に優れるとともに廉価な伝熱管を得る事ができる。また、モノマーキャストナイロン、ポリアミドイミド、ポリペンズイミダゾール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルホン、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルフォン、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシアルカン、フルオロエチレン−プロピレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−エチレン、エチレンクロロトリフルオロエチレン等の樹脂材を使用する事により、熱交換性能や耐食性が優れるだけでなく、耐熱性にも優れる樹脂管を得る事ができる。また、これらの樹脂材には、銅、アルミ、ステンレス等の金属材やカーボン材、或いはガラス材等で形成した粒子や繊維を含有させても良く、樹脂材の熱伝導性を高めて、伝熱管の熱交換性能をより向上させる事ができる。また、黒色で黒体輻射効果のある樹脂材を使用したり、この黒色で黒体輻射効果のある樹脂材に更に前記粒子や繊維等を含有させても良く、放熱の場合は輻射熱の放射特性に優れ、吸熱の場合は熱吸収に優れたものとなり、伝熱管の熱交換効率の更なる向上が可能となる。

また、上記樹脂材に、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン等のカーボンナノファイバーを含有させる事により、樹脂材の熱伝導性を高めて、伝熱管の放熱特性や吸熱特性を更に向上させる事ができる。また、このようなカーボンナノファイバーを、５wt%より多く３０wt%より少ない含有量で含有させるのが好ましく、より良好な伝熱効果が得られるとともに伝熱管の生産も容易である。

上記カーボンナノファイバーの含有量を５wt%以下とすると、伝熱効果の向上作用に乏しく、３０wt%以上を樹脂材に含有させるのは困難で、生産性が低下するとともに高価で、伝熱効果に大きな差を生じない。尚、本明細書で言うカーボンナノファイバーとは、ナノテクノロジー分野に於いて、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、その他ナノ単位のカーボン繊維を含んだ総称を示すものである。また、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、その他を混在させて樹脂材に含有させても良いし、単体で含有させても良い。また、カーボンナノチューブを樹脂材に含有させる場合は、カーボンナノチューブが単層であっても良いし、複層であっても良い。更に、このカーボンナノチューブのアスペクト比は問わないものである。また、カーボンナノチューブの太さ、長さ等も問わないものである。

まず、実施例１で得られる伝熱管の構造を図２を用いて説明すれば、(１)は伝熱管で、細径金属管(２)の外周に、放射方向に８本の外周フィン(４)を一体に突設した樹脂被覆層(３)を配設している。前記細径金属管(２)は、管径３０ｍｍ以下の比較的細径で、外表面に銅メッキの無い一重巻鋼管、外表面に銅メッキの有る二重巻鋼管、アルミ管、銅管、ステンレス鋼管等を用いている。このような細径金属管(２)の外表面に、本実施例では犠牲腐食性の耐食メッキ層(図示せず)を配設している。この耐食メッキ層は、亜鉛、錫、錫−亜鉛合金、ニッケル、亜鉛−ニッケル合金等をメッキして１層で形成しても良いし、細径金属管(２)の外表面にニッケルをメッキし、このニッケルの外周面に亜鉛−ニッケル合金をメッキして２層構造とする等、複数層としても良い。また、複数層の耐食メッキ層を施す場合は、例えば前記特許文献６〜８に記載の如き手法で行っても良い。また、細径金属管(２)に亜鉛系メッキ及びクロメート被膜を施して耐食性を持たせても良い。

また、樹脂被覆層(３)は、ＰＰ、ＰＡ等の樹脂材で形成している。また、使用する樹脂材に、必要に応じて金属材やカーボン材、或いはガラス材等で形成した粒子や繊維を含有させたり、カーボンナノファイバーを含有させたり、黒色で黒体輻射効果のある樹脂材を使用したりする事により、樹脂材の熱伝導性を向上させて、伝熱管(１)の熱伝導性を更に高める事も可能である。

上述の如き伝熱管(１)では、衝撃吸収性や耐水性、耐薬品性等を有する樹脂被覆層(３)の配設により、細径金属管(２)及び耐食メッキ層が被覆保護され、鋼管やアルミ管等を用いた細径金属管(２)及び耐食メッキ層の、飛び石等による破損や泥はね等による酸化等の防止効果が高まり、耐食性に優れた製品を得る事ができる。また、樹脂被覆層(３)の外周面に放射状に外周フィン(４)を突設する事で、伝熱面積を増大させる事ができ、金属材製のみの製品と同等若しくはそれ以上の熱伝導性を得る事が可能となる。従って、伝熱管(１)の放熱特性又は吸熱特性を高める事ができ、該伝熱管(１)の内部を流通する流体と外部を流通する流体との熱交換を効率的に行う事ができる。また、必要に応じて樹脂材にカーボンナノファイバーを含有させたり、金属材やカーボン材或いはガラス材等の粒子、繊維を含有させたり、黒色で黒体輻射効果のある樹脂材を使用した場合等には、熱伝導性を効率的に向上させて、伝熱管(１)の熱交換性能をより促進させる事ができる。

また、樹脂被覆層(３)は、外周フィン(４)の非形成部(33)の肉厚を0.5〜1.5mmとするのが好ましく、本実施例では１mmで形成している。このような肉厚とすると、耐食性に優れる伝熱管(１)が得られるだけでなく、伝熱管(１)の熱伝導性をも殆ど損なう事のないものとなる。また、外周フィン(４)に飛び石等の衝撃や外周を流動する流体の流動圧力等が作用した場合でも、外周フィン(４)が樹脂被覆層(３)との境目から折れたり、外周フィン(４)ごと樹脂被覆層(３)が破断されたりする事のない耐久性が得られ、外周フィン(４)と樹脂被覆層(３)との接続安定性にも優れるものとなる。

上述の如き伝熱管(１)の製造装置は、図１に示す如く、ダイス(５)を介して細径金属管(２)の外周に溶融樹脂材から成る樹脂被覆層(３)を押し出す押出装置(６)と、この押出装置(６)の、樹脂被覆層(３)の最終形状に近似するキャビディー出口の断面形状を有したダイス(５)から押し出された樹脂被覆層(３)を外周に配設した細径金属管(２)を導入して、樹脂被覆層(３)を冷却固化するための冷却水槽(７)と、この冷却水槽(７)内に配設し、管軸方向に回転しロール面(８)を樹脂被覆層(３)に押し当てる事により樹脂被覆層(３)に外周フィン(４)を成形する第１〜第４成形ロールユニット(10)(11)(12)(13)とから構成している。

尚、上記実施例１でダイス(５)のキャビディー出口の断面形状を樹脂被覆層(３)の最終形状と近似する形状としているが、樹脂被覆層(３)の最終形状と同一形状とする事も可能である。しかし、樹脂材の性質上、冷却固化の際に不可避的な収縮を生じる事があるため、これを考慮して、ダイス(５)のキャビディー出口の断面形状を最終形状に近似した形状としている。このダイス(５)により最終形状に近似する形状で樹脂被覆層(３)を押し出した後、後述の成形ロールユニット(10)(11)(12)(13)での樹脂被覆層(３)の成形と冷却工程により、外周フィン(４)を突設した最終形状での樹脂被覆層(３)の成形を行うものである。また、樹脂被覆層(３)の押し出し成形時に、最終形状に近似するが多少厚肉とした形状で樹脂被覆層(３)を押し出した後、成形ロールユニット(10)(11)(12)(13)にて、樹脂被覆層(３)を延伸しながら最終形状の肉厚に成形するほうが、押し出し直後の柔らかい外周フィン(４)の折れ曲がり等を良好に防止する事ができる。

また、ダイス(５)の外周には、樹脂材の溶融のためのヒーター(14)を配設している。一方、冷却水槽(７)には、樹脂被覆層(３)の冷却のための冷却水(15)が導入され、ダイス(５)から樹脂被覆層(３)が外周に押し出された細径金属管(２)を、内部に導入するため開口部(16)が側面に設けられている。また、ダイス(５)から押し出された溶融樹脂材が自重等により流下して、細径金属管(２)の上面と下面とで樹脂被覆層(３)の肉厚が不均一となる等の不具合を防ぐため、冷却水槽(７)とダイス(５)とを近接して、樹脂被覆層(３)を直ちに冷却するのが好ましい。そこで、本実施例では、図１に示す如く、開口部(16)とダイス(５)とをシールリング部材(17)で連結し、このシールリング部材(17)内にも冷却水(15)を導入する事により、ダイス(５)から押し出された外周フィン(４)を有する樹脂被覆層(３)を直ちに冷却可能としている。

また、このシールリング部材(17)の配設により、ダイス(５)と冷却水槽(７)との接続部からの冷却水(15)の漏れを防ぎ、冷却水(15)からヒーター(14)を保護する事ができる。尚、シールリング部材(17)の形成長さは、４〜５cm程度とするのが好ましく、且つ冷却水(15)の循環を緩慢として、樹脂被覆層(３)の過冷却を防止し、後工程の成形ロールユニット(10)(11)(12)(13)での樹脂被覆層(３)の成形が可能な程度の樹脂材の固化状態に保持しておく。但し、シールリング部材(17)の長さ、即ちダイス(５)と冷却水槽(７)との距離を必ずしも４〜５cmとする必要はなく、ダイス(５)から押し出される樹脂被覆層(３)が最終形状に近く、凹凸が大きくて変形し易い場合等は、冷却水槽(７)との距離を短くして、樹脂被覆層(３)を迅速に冷却するようにしても良い。また、ダイス(５)での成形が大まかで外周フィン(４)を有さず、自重等による変形を生じにくく、且つ成形ロールユニット(10)(11)(12)(13)での樹脂被覆層(３)の成形を行い易いものとするためには、冷却水槽(７)との距離を長くして所望温度まで冷却する等、製作目的や樹脂材のコンディション等により、適宜変化させて装置を設計するのが好ましい。

また、成形ロールユニット(10)(11)(12)(13)の構成を、図３に示す第４成形ロールユニット(13)の断面図を用いて説明する。本実施例では、成形ロールユニット(10)(11)(12)(13)は、放射状に配設し、伝熱管(１)の移送方向に平行に回転可能とした４つのロール(18)で構成している。そして、この４つのロール(18)のロール面(８)に、樹脂被覆層(３)の最終形状と同一形状の成形部(31)を設けている。各成形部(31)は、樹脂被覆層(３)の外周形状を４分割した形状となっており、この成形部(31)を設けたロール面(８)を樹脂被覆層(３)に押し当てながら４つのロール(18)が管軸方向に回転する事により、樹脂被覆層(３)の外周フィン(４)の成形が行われるものである。これら成形ロールユニット(10)(11)(12)(13)は、少なくとも最終に配置された第４成形ロールユニット(13)の各ロール面(８)の形状を、図３に示す如く、樹脂被覆層(３)の最終形状と同一とする事で、細径金属管(２)の外周に、軸方向に長尺な外周フィン(４)を一体に８本突設した樹脂被覆層(３)を完成させる事ができる。

尚、実施例１では、ダイス(５)での樹脂被覆層(３)の押し出し形状をも、図７に示す如く、最終形状と同一としている。従って、図３に示す第４成形ロールユニット(13)と同様に、第１〜第３成形ロールユニット(10)(11)(12)においても、各ロール(18)のロール面(８)に形成した成形部(31)の形状を、全て樹脂被覆層(３)の最終形状と同一形状としている。このようなダイス(５)と成形ロールユニット(10)(11)(12)(13)を使用する事で、初期段階での樹脂被覆層(３)の完成を可能としている。また、成形完了後の伝熱管(１)は、図１に示す如く、一個又は複数個の支持ロール(32)によって支持されながら移送先に移送されるようにしている。

上記製造装置を使用した伝熱管(１)の製造方法は、まず押出装置(６)のダイス(５)内に細径金属管(２)を挿通させ、この細径金属管(２)を適宜の移送手段で移送方向に移送しながら、その外周にダイス(５)を介して溶融樹脂材を押し出すと、細径金属管(２)の外周に、放射方向に８本の外周フィン(４)を突設した、ほぼ完成状態の樹脂被覆層(３)が配設される。この樹脂被覆層(３)は、押し出し後、直ちにシールリング部材(17)内の冷却水(15)と接触して冷却固化する事で、自重等による変形が防止される。尚、この時点での樹脂被覆層(３)の硬さは、自重等による変形は完全には防止できず、後工程の成形ロールユニット(10)(11)(12)(13)での仕上げが必要な程度である。

そして、樹脂被覆層(３)を配設した細径金属管(２)が冷却水槽(７)内に導入され、該冷却水槽(７)内の冷却水(15)により樹脂被覆層(３)が冷却されて徐々に固化するとともに、成形ロールユニット(10)(11)(12)(13)によって成形される樹脂被覆層(３)の形状が、ダイス(５)からの押し出し時の形状に保持されたまま成形される事により、細径金属管(２)の上下左右ともに肉厚や形状のバランスが良い樹脂被覆層(３)が形成される。また、ロール面(８)により樹脂被覆層(３)が細径金属管(２)に強く押し付けられるので、細径金属管(２)と樹脂被覆層(３)との接続強度も高まるものとなる。

尚、本実施例では、ダイス(５)から最終形状で押し出された樹脂被覆層(３)を、更に４組の成形ロールユニット(10)(11)(12)(13)で成形する事により、外周フィン(４)を突設した樹脂被覆層(３)の成形の仕上がり具合を向上させる事ができる。しかし、このようにダイス(５)での樹脂被覆層(３)の押し出し形状を最終形状としているので、成形ロールユニット(10)(11)(12)(13)を３組以下としても、外周フィン(４)を突設した最終形状の樹脂被覆層(３)が得られ、製造装置の更なる低コスト化が可能となる。

また、本実施例の伝熱管(１)は、ゴムホース等への接続のため、先端側には樹脂被覆層(３)を配設しないか又は、先端側の樹脂被覆層(３)を外周フィン(４)ごと剥離した後、図２に示す如く、先端側の外周にスプール加工やバルヂ加工等により環状膨出部(９)を突設している。

そして、上述の如き伝熱管(１)を使用した多管円筒式熱交換器(20)は、図８に示す如く、円筒状の胴管(21)の両端にチューブシート(22)を一対接続し、内部を密閉可能としている。そして、一対のチューブシート(22)間に、本実施例の伝熱管(１)を複数本、チューブシート(22)を貫通して接続配置している。また、胴管(21)の両端には、高温熱媒体流体の流入口(24)と流出口(25)とを設けたボンネット(26)を各々接続している。

また、胴管(21)には、低温熱媒体流体を熱交換部(23)に供給する導入路(27)と熱交換後の低温熱媒体流体を排出する導出路(28)を設け、熱交換部(23)内を低温熱媒体流体が流動可能としている。また、前記熱交換部(23)は、内部に複数の支持板(29)を接合配置し、この支持板(29)に設けた挿通孔(30)に伝熱管(１)を挿通する事により、バッフルプレートとして伝熱管(１)を安定的に支持するとともに、熱交換部(23)内を流動する低温熱媒体流体の流れを蛇行化し、伝熱管(１)の外表面に対する相対速度を速めている。

上記の多管円筒式熱交換器(20)では、伝熱管(１)の熱伝導性に優れた伝熱面を介して、高温熱媒体流体と低温熱媒体流体との熱交換が効率的に行われ、伝熱効果を高める事ができる。また、この優れた伝熱効果により、多管円筒式熱交換器(20)の小型化が可能となるし、軽量で廉価な本発明の伝熱管(１)を用いる事により、多管円筒式熱交換器(20)の軽量化と低コスト化も可能となる。また、この小型で軽量な多管円筒式熱交換器(20)では、狭い場所への設置も可能で、レイアウトの自由度が増すものとなる。

また、実施例１では、細径金属管(２)の外周に耐食メッキ層を配設しているが、メッキ処理に限らず、細径金属管(２)に、陽極酸化処理等の他の表面処理を施して耐食性を高めても良い。また、上記メッキ処理や陽極酸化処理等の表面処理作業は、伝熱管(１)の製作工程に組み込んでも良いが、予めこれらの表面処理の施された細径金属管(２)を使用しても良く、表面処理の手間を省いて伝熱管(１)の生産性を高める事ができる。また、樹脂被覆層(３)を設ける事で、十分な耐食性が得られるので、細径金属管(２)にメッキ処理や陽極酸化処理、その他の表面処理を何等施さなくても、伝熱管(１)の耐食性が損なわれる事がなく、製作工程や生産コストを少なくする事ができる。

また、細径金属管(２)の外周面に、ＰＡ等を密着コーティングするとともに接着剤を塗布して接着層を設ける事で、細径金属管(２)と後述の樹脂被覆層(３)との互いの密着固定性を高める事が可能となる。また、このように樹脂被覆層(３)の配設前に、細径金属管(２)の外周に樹脂材による接着層を配設する場合、例えばこの接着層は金属材との密着性に優れたエポキシプライマーやＰＡを使用し、その外周面に配設する樹脂被覆層(３)は耐水性や耐薬品性に優れたＰＰを使用する事ができる。このような構成とする事で、ＰＡとＰＰが各々持つ特性の相乗効果により、伝熱管(１)の耐食性等を更に高める事ができる。また、この場合も、予めＰＡ等の樹脂材が密着コーティングされた量産品の細径金属管(２)を使用しても良く、より低コストな実施が可能となる。

また、本実施例では、第１〜第４成形ロールユニット(10)(11)(12)(13)を、各々４つのロール(18)で構成し、４分割方式としているが、２〜３のロール(18)にて構成し、２、３分割方式の成形ロールユニット(10)(11)(12)(13)としても良い。

上記実施例１では、ダイス(５)により樹脂被覆層(３)を最終形状で押し出し成形し、その後の成形を行う成形ロールユニット(10)(11)(12)(13)は全て、ロール面(８)の成形部(31)を樹脂被覆層(３)の最終形状と同一に形成している。これに対して、実施例２では、樹脂被覆層(３)の最終形状より凹凸の小さいキャビディー出口の断面形状を有したダイス(５)を使用し、このダイス(５)での樹脂被覆層(３)の押し出し形状を、図５に示す如く、樹脂被覆層(３)の最終形状よりも凹凸の小さいものとしている。そして、樹脂被覆層(３)の成形ロールユニット(10)(11)(12)(13)の成形部(31)の凹凸を、移送方向に従って順次大きくして、樹脂被覆層(３)の成形を段階的に行っている。

まず、ダイス(５)から押し出された柔らかい樹脂被覆層(３)を冷却水(15)で冷却して、樹脂材の液だれを生じない程度に固化させた後、第１成形ロールユニット(10)で成形を行うが、この第１成形ロールユニット(10)の成形部(31)は、ダイス(５)のキャビディー出口の断面形状よりも凹凸の起伏の大きく、最終形状より凹凸を小さく形成している。この第１成形ロールユニット(10)での成形後の伝熱管(１)の断面形状を図６に示す。そして、この形状で樹脂被覆層(３)を冷却して更に固化させ、次に成形部(31)を最終形状と同一形状とした第２成形ロールユニット(11)により、樹脂被覆層(３)の成形を行う事により、図７に示す如く、細径金属管(２)の外周に、外周フィン(４)を突設した最終形状の樹脂被覆層(３)が配設された伝熱管(１)が得られる。このように、樹脂被覆層(３)を冷却固化しながら、移送方向に従って順次凹凸を大きくして段階的に成形する事により、例えば粘度の低い溶融樹脂材を使用したり、最終形状が複雑な樹脂被覆層(３)を形成する等の場合には、成形途中で自重等により樹脂材が流下して、肉厚に偏りを生じる等の不具合が生じにくいものとなり、外周フィン(４)の肉厚や形状が均一で、仕上がり具合の良好な樹脂被覆層(３)を得る事ができる。

また、実施例２でも、上記第１、第２成形ロールユニット(10)(11)のみを冷却水槽(７)内に配設するものであっても良いし、第２成形ロールユニット(11)の後方に、樹脂被覆層(３)の最終形状と同一形状の成形部(31)を有する第３成形ロールユニット(12)、更には第４成形ロールユニット(13)を配設しても良い。また、これら第１〜第４成形ロールユニット(10)(11)(12)(13)は、実施例１と同様に、４つのロール(18)により構成された４分割形式としても良いし、２〜３のロール(18)にて構成された２、３分割方式としても良い。

実施例３では、樹脂被覆層(３)の押し出し直後の変形を防ぎ、且つ成形の安定性と形状バランスを高めるため、外周フィン(４)を有しない略円形の断面形状を有したキャビディー出口を設けたダイス(５)での樹脂被覆層(３)の押し出し形状を、実施例２よりも更に大まかなものとし、第１、第２成形ロールユニット(10)(11)で徐々に凹凸を大きくして、第３成形ロールユニット(12)にて樹脂被覆層(３)を最終形状に成形可能とする。実施例３でも、実施例１、２と同様に、前記第１〜第３成形ロールユニット(10)(11)(12)を、樹脂被覆層(３)に押し付けるロール面(８)に成形部(31)を設けた４つのロール(18)により構成しても良いし、４分割形式としても良いし、２〜３のロール(18)にて構成された２、３分割方式としても良い。

実施例３では、ダイス(５)での樹脂被覆層(３)の押し出し形状を、図４に示す如く、何等凹凸を設けていない略円形で平滑なものとしている。尚、この押し出し時には、後工程の成形ロールユニット(10)(11)(12)(13)での成形により、８本の外周フィン(４)を突出可能な十分な肉厚で細径金属管(２)の外周に配設する。そして、この肉厚に押し出された樹脂被覆層(３)を、冷却水(15)にて液だれ等を生じない程度に固化させた状態で、第１成形ロールユニット(10)にて、図５に示す如く、最終形状の樹脂被覆層(３)よりも凹凸の小さい樹脂被覆層(３)に成形する。次に、第２成形ロールユニット(11)にて樹脂被覆層(３)を成形する事により、図６に示す如く、前記第１成形ロールユニット(10)での成形時よりも凹凸が大きく、最終形状よりも凹凸が小さく外周フィン(４)が未完成の樹脂被覆層(３)が、細径金属管(２)の外周に形成される。

そして、第３成形ロールユニット(12)にて樹脂被覆層(３)を成形する事により、図７に示す如く、細径金属管(２)の外周に、外周フィン(４)が完成した最終形状の樹脂被覆層(３)が配設された伝熱管(１)が得られるものとなる。また、実施例３でも、第３成形ロールユニット(12)の後方に、樹脂被覆層(３)の最終形状と同一形状の成形部(31)を有する第４成形ロールユニット(13)を配設し、この第４成形ロールユニット(13)による樹脂被覆層(３)の成形を行うようにしても良い。

上記実施例２、３の如く、ダイス(５)からの樹脂被覆層(３)の押し出し形状を、最終形状よりも凹凸の小さい形状や略円形とする厚肉なものとし、樹脂被覆層(３)を冷却固化しながら、成形部(31)の凹凸を徐々に大きくした複数組の成形ロールユニット(10)(11)(12)(13)で、樹脂被覆層(３)を延伸しながら外周フィン(４)を突設した樹脂被覆層(３)の最終形状に成形する事により、外周フィン(４)の折れ曲がりや樹脂材の偏り等を防止して、仕上がり具合の良好な成形が可能となる。そして、樹脂材の性質や製造目的等に応じて、実施例１〜実施例３の適宜の手段を実施するのが好ましい。

また、上記実施例１〜３の冷却水槽(７)は、クーラーや温度監視装置等により温度コントロールを行い、上記実施例１〜３の如く、ダイス(５)からの押し出し時の樹脂被覆層(３)の形状や樹脂材の粘度その他のコンディション、成形ロールユニット(10)(11)(12)(13)での樹脂被覆層(３)の成形工程に応じて、冷却水槽(７)を分割したり、冷却温度や冷却速度等を適宜調整する事で、より効率的に伝熱管(１)を形成する事が可能となるとともに、樹脂被覆層(３)の仕上がりが良く、外周フィン(４)等の接続安定性も良好な製品が得られ、伝熱管(１)の品質を高める事ができる。

本発明の伝熱管の製造装置の概略図。 本発明の伝熱管の斜視図。 図１のＡ−Ａ線拡大断面図。 何等凹凸のない樹脂被覆層を配設した伝熱管の断面図。 凹凸の小さい樹脂被覆層を配設した伝熱管の断面図。 凹凸の起伏が最終形状より小さい樹脂被覆層を配設した伝熱管の断面図。 最終形状の樹脂被覆層を配設した伝熱管の断面図。 本発明の製造装置と製造方法で形成された伝熱管を使用した多管円筒式熱交換器の概略図。

符号の説明

２ 細径金属管
３ 樹脂被覆層
４ 外周フィン
５ ダイス
７ 冷却水槽
８ ロール面
１０ 第１成形ロールユニット
１１ 第２成形ロールユニット
１２ 第３成形ロールユニット
１３ 第４成形ロールユニット

Claims (8)

1. 細径金属管の外周に溶融樹脂材を押し出して、放射方向に複数本の外周フィンを一体に突設した樹脂被覆層を細径金属管の外周に配設して伝熱管を形成する装置であって、細径金属管の外周に、外周フィンを有するか又は有しない溶融樹脂材から成る樹脂被覆層を押し出すダイスと、このダイスから押し出された細径金属管外周の樹脂被覆層を導入して冷却固化するための冷却水槽と、この冷却水槽内に配設し、管軸方向に回転しロール面を樹脂被覆層に押し当てる事により樹脂被覆層に外周フィンを成形する少なくとも一組の成形ロールユニットとで構成した事を特徴とする耐食性を有する伝熱管の製造装置。
2. ダイスを介して外周フィンを有するか又は有しない溶融樹脂材を細径金属管の外周に押し出して、樹脂被覆層を細径金属管の外周に配設し、この樹脂被覆層で被覆した細径金属管を冷却水と接触させて樹脂被覆層を冷却固化させるとともに、この細径金属管と樹脂被覆層の移送方向に少なくとも一組配設した成形ロールユニットのロール面を、樹脂被覆層の外周に押し当てる事で、細径金属管の外周管軸方向に長尺な連続した樹脂材製の外周フィンを複数一体に突設した樹脂被覆層を配設する事を特徴とする耐食性を有する伝熱管の製造方法。
3. ダイスは、キャビディー出口の断面形状を略円形とし、このダイスの、樹脂被覆層の移送方向に順次配置した複数組の成形ロールユニットの、少なくとも最終に配置された成形ロールユニットのロール面に、樹脂被覆層の最終形状と同一形状の成形部を設けた事を特徴とする請求項１の耐食性を有する伝熱管の製造装置。
4. ダイスは、キャビディー出口の断面形状を略円形とし、このダイスの、樹脂被覆層の移送方向に順次配置した複数組の成形ロールユニットの、少なくとも最終に配置された成形ロールユニットのロール面に、樹脂被覆層の最終形状と同一形状の成形部を設けた事を特徴とする請求項２の耐食性を有する伝熱管の製造方法。
5. ダイスは、キャビディー出口の断面形状を樹脂被覆層の最終形状よりも凹凸の小さい形状とし、このダイスの、樹脂被覆層の移送方向に順次配置した複数組の成形ロールユニットの、少なくとも最終に配置された成形ロールユニットのロール面に、樹脂被覆層の最終形状と同一形状の成形部を設けた事を特徴とする請求項１の耐食性を有する伝熱管の製造装置。
6. ダイスは、キャビディー出口の断面形状を樹脂被覆層の最終形状よりも凹凸の小さい形状とし、このダイスの、樹脂被覆層の移送方向に順次配置した複数組の成形ロールユニットの、少なくとも最終に配置された成形ロールユニットのロール面に、樹脂被覆層の最終形状と同一形状の成形部を設けた事を特徴とする請求項２の耐食性を有する伝熱管の製造方法。
7. ダイスは、キャビディー出口の断面形状を樹脂被覆層の最終形状と近似する形状とするとともに、成形ロールのロール面に、樹脂被覆層の最終形状と同一形状の成形部を設けた事を特徴とする請求項１の耐食性を有する伝熱管の製造装置。
8. ダイスは、キャビディー出口の断面形状を樹脂被覆層の最終形状と近似する形状とするとともに、成形ロールのロール面に、樹脂被覆層の最終形状と同一形状の成形部を設けた事を特徴とする請求項２の耐食性を有する伝熱管の製造方法。

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