JP2005144459A - 熱交換器用の異形伝熱管の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 凹部の谷底部に破壊を生じさせることなく、伝熱管に花弁状異形断面部を容易に形成することができる熱交換器用の異形伝熱管の製造方法を提供する。
【解決手段】 熱交換器用の伝熱管は、素材管の定尺切断工程（工程１）と、花弁状異形断面部成形工程（工程２）と、円錐部成形工程（工程３）と、両端円筒部成形工程（工程４）とを経て製造される。工程１では、花弁状異形断面部１０ｃの周長と同一の周長を有する円筒形の素材管１０を準備する。工程２では、素材管１０の中部に円盤状金型を押し付けて、素材管１０の長手方向に伸びる複数の凹部を、素材管肉厚を変化させることなく素材管円周方向に並ぶように形成することにより、花弁状異形断面部１０ｃ及び不完全花弁状断面部１０ｂを形成する。工程３では、不完全花弁状断面部１０ｂに円錐部１０ｄを形成する。工程４では、素材管１０の両端部を縮管して円筒部１０ｅを形成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、両端部に円筒部を有し、中間部に花弁状異形断面部を有し、かつ各円筒部と花弁状異形断面部との間に不完全花弁状断面部を有している、熱交換器用の異形伝熱管の製造方法に関するものである。

シェル（外管）と、該シェル内に配置された伝熱管（内管）とを有し、シェルと伝熱管との間に形成された空間部を流れる流体と、伝熱管内の空間部を流れる流体との間で熱交換を行わせるようにした熱交換器としては、従来、種々のタイプのものが知られている。具体的には、例えばシェル内に１本の伝熱管が配置された２重管式熱交換器などが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の熱交換器では、その熱交換率を向上させるために、様々な形状の伝熱管（異形伝熱管）が用いられている。

例えば、図１（ａ）に示すように、この種の典型的な熱交換器（２重管式熱交換器）においては、略円筒形のシェル２（外管）内に１本の伝熱管１（内管）が同軸状に配設され、長手方向の両端部近傍部を除いて、伝熱管１の外周面とシェル２の内周面との間に空間部（以下、「シェル内空間部」という。）が形成されている。そして、伝熱管１内の空間部（以下、「伝熱管内空間部」という。）を矢印Ｘ１、Ｘ２で示すように被冷却流体（例えば、高温のＥＧＲガス）が流通する一方、シェル内空間部を矢印Ｙ１、Ｙ２で示すように冷却流体（例えば、冷却水）が流通するようになっている。なお、シェル２の両端部には、それぞれフランジ３、４が取り付けられている。また、シェル２には、シェル内空間部に冷却流体を給排するための接続パイプ５、６（枝パイプ）が取り付けられている。

図１（ｂ）に示すように、伝熱管１は、その長手方向の両端部近傍に位置する円筒部７と、それぞれ両円筒部７間に位置し異形の断面形状をもつ不完全花弁状断面部８及び花弁状異形断面部９とで構成されている。花弁状異形断面部９には、その軸方向と垂直な断面形状でみれば、伝熱管中心方向にへこむ複数の凹部が、放射状に、すなわち円周方向に等角度間隔で形成されている。その結果、伝熱管１の凹部が形成されていない部分は、円周方向に等角度間隔で並ぶ凸部となる。つまり、花弁状異形断面部９の断面形状は、凹部と凸部とが円周方向に交互に並ぶ凹凸形状となっている。なお、花弁状異形断面部９の外径φＣ（凸部外径）は、円筒部７の外径φＢと同じであるか、それ未満である。このような熱交換器では、伝熱管１の周長ないし伝熱面積が、普通の円筒状の伝熱管に比べて大幅に大きくなるので、該熱交換器の熱交換率が向上する。

このような花弁状異形断面部９を有する伝熱管１は、一般に、円筒形の素材管の両端部近傍部（円筒部７）以外の部位にプレス成形を施すことにより製造されている。なお、プレス成形は、例えば、凸状金型を素材管の外周部から管中心方向に押し込む（プレスする）などして行われる。
特開２０００−１６１８７１号公報（段落[0014]〜[0018]、図１）

図２及び図３に模式的に示すように、従来の異形伝熱管１の製造手法によれば、円筒部７にはプレス成形は施されていないので、円筒部７の外径及び肉厚は、それぞれ、素材管の外径及び肉厚と同一である。これに対して、花弁状異形断面部９では、プレス成形により周長が長くなるので、その肉厚は素材管の肉厚（元の肉厚）よりも薄くなる。このように、花弁状異形断面部９の肉厚が薄くなると、一面では伝熱性が良くなるといった利点が生じる。

しかし、他面、伝熱管１の素材（素材管）が、鉄系の延性材料（例えば、炭素鋼やステンレス鋼）、あるいは非鉄系の延性材料（例えば、アルミニウム）などである場合、プレス成形（押し込み成形）を施すことにより、凹部の谷底部の肉厚が大きく減少する。このため、押し込み量が多い場合、あるいはプレスが不均一である場合、凹部の谷底部に破壊ないしは亀裂が生じるおそれがあるといった問題がある。とくに、オーステナイト系ステンレス鋼のように、冷間プレスにより加工効果（加工マルテンサイト）が生じやすい材料では、上記破壊ないしは亀裂の発生の危険性が増大する。

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、凹部の谷底部に破壊を生じさせることなく、伝熱管に花弁状異形断面部を容易に形成することができる熱交換器用の異形伝熱管の製造方法を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明にかかる熱交換器用の異形伝熱管の製造方法は、（ｉ）長手方向の両端部にそれぞれ円筒部を有し、中間部に花弁状異形断面部を有し、かつ各円筒部と花弁状異形断面部との間にそれぞれ不完全花弁状断面部を有している、熱交換器用の異形伝熱管の製造方法であって、（ii）花弁状異形断面部の周長と同一（ないしは近似）の周長を有する円筒形の素材管を準備し、（iii）素材管の、花弁状異形断面部及び不完全花弁状断面部を形成すべき部位の外周部に円盤状金型を押し付けて（ないしは押し込んで）、それぞれ素材管の長手方向に伸びる複数の凹部を、素材管肉厚を変化させることなく、素材管の円周方向に並ぶように形成することにより花弁状異形断面部及び不完全花弁状断面部を形成することを特徴とするものである。

上記異形伝熱管の製造方法においては、花弁状異形断面部及び不完全花弁状断面部を形成した後、素材管の両端部を縮管して円筒部を形成するのが好ましい。この場合、不完全花弁状断面部を円錐状に成形した後で、素材管の両端部を縮管するのが、より好ましい。
また、上記異形伝熱管の製造方法においては、素材管の両端部を縮管して、円筒部を形成するとともに、該円筒部と未成形部との間の移行部を形成した後で、花弁状異形断面部及び不完全花弁状断面部を形成するようにしてもよい。この場合、素材管の直径と、上記移行部の形状と、円盤状金型の半径とを調整することにより、不完全花弁状断面部を所望の形状に成形するのが好ましい。

本発明にかかる熱交換器用の異形伝熱管の製造方法によれば、素材管の花弁状異形断面部が形成される部分では成形時に肉厚はほとんど変化せず、花弁状異形断面部の肉厚は、元の素材管の肉厚とほぼ同一である。したがって、凹部の谷底部に破壊を生じさせることなく、伝熱管に花弁状異形断面部を容易に形成することができる。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を具体的に説明する。
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１にかかる熱交換器用の異形伝熱管の製造方法を説明する。なお、実施の形態１にかかる異形伝熱管は、例えば図１に示すような２重管式伝熱管の伝熱管として、あるいは多管式熱交換器の伝熱管などとして、幅広く用いることができるものである。

実施の形態１にかかる異形伝熱管の製造工程は、次の工程１〜工程４に大別される。
工程１ 素材管の定尺切断
工程２ 花弁状異形断面部成形
工程３ 円錐部成形
工程４ 両端円筒部成形
以下、工程１〜工程４における具体的な成形手法を説明する。

（１） 工程１（素材管の定尺切断）
図４（ａ）に示すように、工程１では、円筒形の素材管１０を、製造すべき伝熱管の長さに応じて切断する。ここで、素材管１０の外径φＡ（外直径）は、後で説明する工程２で形成される花弁状異形断面部１０ｃ（図４（ｂ）参照）の周長と同一又は近似の周長をもつように設定される。また、素材管１０の肉厚ｔ１は、花弁状異形断面部１０ｃの肉厚と同一又は近似の値に設定される。

（２） 工程２（花弁状異形断面部成形）
図４（ｂ）に示すように、工程２では、素材管１０の軸方向中部に花弁状異形断面部１０ｃを形成する。これにより、素材管１０に、未成形部１０ａと不完全花弁状断面部１０ｂ（円筒部と花弁状異形断面部との間の移行部）と花弁状異形断面部１０ｃとが形成される。この状態では、未成形部１０ａの外径は加工前の素材管１０の外径と同じくφＡであるが、花弁状異形断面部１０ｃの外径φＣは、φＡよりは小さくなる。また、この状態では、未成形部１０ａの肉厚及び花弁状異形断面部１０ｃの肉厚は、加工前の素材管１０の肉厚と同じくｔ１である。

以下、花弁状異形断面部１０の具体的な成形手法を説明する。図５（ａ）、（ｂ）〜図９（ａ）、（ｂ）は、素材管成形装置を用いて、素材管１０に花弁状異形断面部１０ｃ及び不完全花弁状断面部１０ｂを形成する成形手法を示している。
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、素材管成形装置には、素材管１０（ワーク）に、その軸線方向に伸びる凹部を形成するための複数の金型装置１５が設けられている。図１０に示すように、各金型装置１５においては、主軸１６に、円盤状金型１７が、ベアリング１８を介して回転自在に取り付けられている。また、素材管成形装置には、後で説明する支持部材１９と、芯金２０と、素材管１０をチャックする把持部材２１と、素材管１０をその軸方向に移動させる移動装置２２とが設けられている。

図１１に示すように、この素材管成形装置では、６つの金型装置１５が、円筒形の支持部材１９のまわりに、等角度放射状に、すなわち支持部材円周方向に等角度間隔で配置されている。また、円筒形の支持部材１９内の空間部には、花弁状異形断面部１０ｃの内周面に対応（近似）する外周面をもつ芯金２０が配置されている。この芯金２０は、素材管１０の長手方向に移動可能である。

図１２に示すように、各金型装置１５は、この等角度放射状の位置を維持しながら、支持部材１９の中心方向に移動することができ、かつ元の位置に後退する（戻る）ことができるようになっている。金型装置１５の移動機構はどのようなものでもよく、例えば、油圧、空圧、ボールネジ等を用いたものでもよい。支持部材１９は、金型装置１５を中心方向に（素材管１０に向かって）移動させて、素材管１０に円盤状金型１７を押し込む際に、円盤状金型１７の側面を支持し、円盤状金型１７に芯ずれが生じるのを防止するとともに、素材管１０を中心位置に保持するために設けられている。これにより、円盤状金型１７の変形に起因する破損が防止される。なお、支持部材１７は多角形でもよい。

この素材管成形装置を用いて、素材管１０に花弁状異形断面部１０ｃ及び不完全花弁状断面部１０ｂを形成するには、まず図５（ａ）、（ｂ）に示すように、素材管１０を把持部材２１でチャックし、素材管成形装置にセットする。なお、以下では、便宜上、図５（ａ）における位置関係において、素材管１０の長手方向（軸方向）にみて、移動装置２２が配置された方を「左」といい、これと反対側を「右」という。このように素材管１０をチャックした時点では、円盤状金型１７は、開口状態、すなわち芯金２０から外向きに後退した状態（図１１参照）にある。また、芯金２０は、左側に移動した状態（前進状態）にある。

続いて、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、移動装置２２により、素材管１０を所定の位置に右向きに移動させて支持部材１９内に挿入する。このとき、芯金２０は移動せず、したがって素材管１０の内部に配置された状態となる。なお、円盤状金型１７は開口状態のままである。

次に、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、円盤状金型１７を中心方向に移動させる。そして、素材管１０が芯金２０と当接したときに、円盤状金型１７の中心方向への移動を停止させる（絞り状態）。このとき、素材管１０と芯金２０とが当接した部分は、その断面が花弁形状となるように成形される。

この後、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、円盤状金型１７の移動を停止させた状態で、素材管１０を、必要とする長さの花弁状異形断面部１０ｃが形成されるように右向き（素材管の長手方向）に移動させる。この成形時に、基部１６に回転自在に取り付けられた円盤状金型１７は、素材管１０の移動に伴って回転する。ここで、芯金２０を、素材管１０の右向きの移動に伴って、ほぼ同量だけ右向きに移動させる。なお、芯金２０は、芯金移動用の駆動機構（油圧、ボールネジ、空圧、ギヤ等）を用いて移動させてもよい。また、素材管１０と芯金２０との摩擦力のみで移動させてもよい。

花弁状異形断面部１０ｃ及び不完全花弁状断面部１０ｂの成形が完了した後、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、円盤状金型１７を、素材管１０の外方向に後退させ、元の開口位置に戻す。すなわち、等角度放射状に配置された各円盤状金型１７で形成される内接円が、素材管１０の基径よりも大径になるまで移動させる。そして、芯金２０の移動を拘束した状態で、素材管１０を左向きに移動させ、素材管１０を芯金２０から取り外す。この後、素材管１０を把持部材２１から取り外す。

このようにして、図４（ｂ）に示すような、未成形部１０ａと不完全花弁状断面部１０ｂ（移行部）と花弁状異形断面部１０ｃとを備えた素材管１０が得られる。この素材管１０においては、両端の未成形部１０ａの周長と、花弁状異形断面部１０ｃの周長とはほぼ同じである。したがって、素材管１０の肉厚の減少や、肉厚のばらつきが生じない。

（３） 工程３（円錐部成形）
図４（ｃ）に示すように、工程３では、工程２で形成された不完全花弁状断面部１０ｂの一部（円筒部寄りの部分）に円錐部１０ｄを形成する。したがって、工程３で得られる素材管１０は、未成形部１０ａと、円錐部１０ｄと、不完全花弁状断面部１０ｂ’と、花弁状異形断面部１０ｃとを備えている。このように円錐部１０ｄを設ける理由は、以下のとおりである。

すなわち、工程２で得られた、両未成形部１０ａと両不完全花弁状断面部１０ｂと花弁状異形断面部１０ｃとを備えた素材管１０は、後で説明する工程４で、両端未成形部１０ａが縮管されることになる。しかし、工程２で得られたままの素材管１０で、両端未成形部１０ａを縮管すると、不完全花弁状断面部１０ｂの凸凹形状の影響により、縮管された未成形部１０ａ（すなわち、後で説明する円筒部１０ｅ）に、材料の重なりによる凹部が生じ、完全な円形断面が得られない。そして、縮管された未成形部１０ａ（円筒部１０ｅ）に凹部が生じると、この伝熱管をシェル（外管）と接合して熱交換器を製作する際に、溶接やロウ接等の接合が不完全となり、冷却流体（冷却水）の漏れや、使用時の疲労破壊などといった不具合が生じる。そこで、このような不具合の発生を防止するため、両端未成形部１０ａの縮管を行う前に、不完全花弁状断面部１０ｂ（円筒部寄りの部分）を滑らかな円錐状に成形するようにしている。

以下、図１３（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ、円錐部１０ｄの具体的な成形手法を説明する。
まず、図１３（ａ）に示すように、２つ以上に分解可能である割りダイス２５と、左右の２つのパンチ２６、２７とを準備する。割りダイス２５内には、大径部２８ａと小径部２８ｂと円錐状絞り部２８ｃとを有する空隙部２８が形成されている。なお、小径部２８ｂの内径Ｄ０は、完成後の伝熱管１０の円筒部１０ｅの外径よりも小さい。また、パンチ２６、２７の先端部は曲面状（Ｒ状）となっている。ここで、空隙部２８の円錐絞り部２８ｃの円錐角θ１と、パンチ２６、２７の円錐部２６ａ、２７ａの円錐角θ２とはほぼ同一である。また、パンチ２６、２７の本体部２６ｂ、２７ｂの外径Ｄ１は、素材管１０の未成形部１０ａの内径とほぼ同一であり、空隙部２８の大径部２８ａの内径Ｄ２は、素材管１０の未成形部１０ａの外径とほぼ同一である。

そして、図１３（ｂ）に示すように、割りダイス２５の空隙部２８内に、工程２で得られた素材管１０を配置する。この後、図１３（ｃ）に示すように、パンチ２６、２７を、割りダイス２５の空隙部２８内に配置された素材管１０の未成形部１０ａ及び不完全花弁状断面部１０ｂに、矢印Ｐ１、Ｐ２で示す方向に圧入し、不完全花弁状断面部１０ｂの一部を滑らかな円錐状に成形する。これにより、不完全花弁状断面部１０ｂがプレスされ、滑らかな円錐部１０ｄが形成される。

（４） 工程４（両端円筒部成形）
図４（ｄ）に示すように、工程４では、素材管１０の両端未成形部１０ａに縮管成形を施して円筒部１０ｅを形成する。この縮管により、未成形部１０ａの外径はφＡからφＢに減少し（φＡ＞φＢ）、未成形部１０ａの肉厚はｔ１からｔ２に増加する（ｔ１＜ｔ２）。ここで、円筒部１０ｅの周長は、花弁状異形断面部１０ｃの周長よりも短くなる。なお、花弁状異形断面部１０ｃの外径φＣは、円筒部１０ｅの外径φＢと同じか、それ未満である。かくして、円筒部１０ｅと花弁状異形断面部１０ｃと不完全花弁状断面部１０ｆとを備えた伝熱管１０が完成する。

以下、図１４（ａ）、（ｂ）を参照しつつ、円筒部１０ｅの具体的な成形手法を説明する。
図１４（ａ）に示すように、２つ以上に分割可能であり、ダイス内に、小径部３１ａと円錐部３１ｂと大径部３１ｃとを有する空隙部３１を備えた割りダイス３０を準備する。ここで小径部３１ａの内径Ｄ３（絞り径）は、完成後の伝熱管１０の円筒部１０ｅの外径φＢとほぼ同じである（すなわち、シェルの内径より若干小径）。

そして、不完全花弁状断面部１０ｂの一部に円錐部１０ｄが形成された素材管１０を、図１４（ａ）に示されているように空隙部３１内に配置した後、素材管１０を矢印Ｐ３で示す方向に引き抜く。これにより、外径がφＡの未成形部１０ａと円錐部１０ｄの一部とが縮管され、外径がφＢの円筒部１０ｅが形成される。
なお、このように割りダイス３０を用いるのでなく、スピニング、スエージング等で円筒部１０ｅを形成してもよい。工程４における被成形部は、すでに、工程３で滑らかな円錐状に成形されているので、上記いずれの成形方法でも成形できるからである。

図１４ａに示す縮管手法では、素材管１０を割りダイス３０から引き抜くようにしているが、割りダイスから押し出すことにより縮管成形を施してもよい。この場合は、図１４ｂに示すように、２つ以上に分割可能であり、ダイス内に、小径部３３ａと円錐部３３ｂと大径部３３ｃとを有する空隙部３３を備えた割りダイス３２を準備する。ここで小径部３３ａの内径Ｄ４（絞り径）は、完成後の伝熱管１０の円筒部１０ｅの外径φＢとほぼ同じである。そして、不完全花弁状断面部１０ｂの一部に円錐部１０ｄが形成された素材管１０を、図１４（ｂ）に示されているように空隙部３３内に配置した後、素材管１０を矢印Ｐ４で示す方向に押し出す。これにより、外径がφＡの未成形部１０ａと円錐部１０ｄの一部とが縮管され、外径がφＢの円筒部１０ｅが形成される。

この実施の形態１にかかる熱交換器用の異形伝熱管の製造方法によれば、素材管１０の花弁状異形断面部１０ｃが形成される部分では成形時に肉厚はほとんど変化せず、花弁状異形断面部１０ｃの肉厚は、もとの素材管１０の肉厚とほぼ同一である。したがって、凹部の谷底部に破壊を生じさせることなく、伝熱管に花弁状異形断面部を容易に形成することができる。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２にかかる熱交換器用の異形伝熱管の製造方法を説明する。なお、実施の形態２にかかる異形伝熱管も、実施の形態１にかかる異形伝熱管と同様に、例えば図１に示すような２重管式伝熱管の伝熱管として、あるいは多管式熱交換器の伝熱管などとして、幅広く用いることができるものである。

実施の形態２にかかる異形伝熱管の製造工程は、次の工程１〜工程３に大別される。
工程１ 素材管の定尺切断
工程２ 両端円筒部絞り成形
工程３ 花弁状異形断面部成形
以下、工程１〜工程３における具体的な成形手法を説明する。

（１） 工程１（素材管の定尺切断）
図１５（ａ）に示すように、工程１では、円筒形の素材管４０を、製造すべき伝熱管の長さに応じて切断する。ここで、素材管４０の外径φＡは、後で説明する工程３で形成される花弁状異形断面部４０ｆ（図１５（ｃ）参照）の周長と同一又は近似の周長をもつように設定される。また、素材管４０の肉厚ｔ１は、形成すべき花弁状異形断面部４０ｆの肉厚と同一又は近似の値に設定される。なお、素材管４０の外径φＡは、完成後の伝熱管の円筒部４０ｄ（図１５（ｃ）参照）の外径φＢよりも大きい。

（２） 工程２（両端円筒部絞り成形）
図１５（ｂ）に示すように、工程２では、素材管４０の両端近傍部に縮管成形を施し、円筒部４０ａとテーパ部４０ｂとを形成する。この縮管により、素材管４の両端部（円筒部４０ａ）では、外径はφＡからφＢに減少し、肉厚はｔ１からｔ２に増加する。縮管手法としては、例えば、プレス絞り、スピニング、スエージング等を用いることができる。これにより、円筒部４０ａとテーパ部４ｂと未成形部４０ｃとからなる素材管４０が得られる。

（３） 工程３（花弁状異形断面部成形）
図１５（ｃ）に示すように、工程３では、実施の形態１における工程２と同様の成形手法で、素材管４０の軸方向中部、すなわち未成形部４０ｃとテーパ部４０ｂの一部とに花弁状異形断面部４０ｆを形成する。花弁状異形断面部４０ｆの肉厚は、元の素材管１０の肉厚ｔ１とほぼ同じである。なお、花弁状異形断面部４０ｆの外径は、円筒部４０ａの外径φＢ以下である。これにより、素材管４０に、円筒部４０ａと不完全花弁状断面部４０ｅと花弁状異形断面部４０ｆとが形成され、伝熱管４０が完成する。

以下、花弁状異形断面部４０ｆの具体的な成形手法を説明する。図１６（ａ）、（ｂ）〜図１９（ａ）、（ｂ）は、素材管成形装置を用いて、素材管４０に花弁状異形断面部４０ｆ及び不完全花弁状断面部４０ｅを形成する成形手法を示している。なお、素材管成形装置は、実施の形態１の場合と同様である。
素材管４０に花弁状異形断面部４０ｆ及び不完全花弁状断面部４０ｅを形成するには、まず図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、素材管４０を把持部材２１でチャックし、素材管成形装置にセットする。このとき、円盤状金型１７は、開口状態にある。また、芯金２０は、左側に移動した状態（前進状態）にある。

続いて、図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、移動装置２２により、素材管４０を所定の位置まで右向きに移動させて支持部材１９内に挿入する。このとき、芯金２０は移動せず、したがって素材管４０の内部に配置された状態となる。なお、円盤状金型１７は開口状態のままである。

次に、図１８（ａ）、（ｂ）に示すように、円盤状金型１７を中心方向に移動させる。そして、素材管４０が芯金２０と当接したときに、円盤状金型１７の中心方向への移動を停止させる。このとき、素材管４０と芯金２０とが当接した部分は、その断面が花弁形状となるように成形される。さらに、円盤状金型１７の移動を停止させた状態で、素材管４０を、必要とする長さの花弁状異形断面部４０ｆが形成されるように右向き（素材管長手方向）に移動させる。

花弁状異形断面部４０ｆの成形が完了した後、図１９（ａ）、（ｂ）に示すように、円盤状金型１７を、素材管４０の外方向に後退させ、もとの開口位置に戻す。そして、芯金２０の移動を拘束した状態で、素材管４０を左向きに移動させ、素材管４０を芯金２０から取り外す。この後、素材管４０を把持部材２１から取り外す。このようにして、図１５（ｃ）に示すような、円筒部４０ａと不完全花弁状断面部４０４ｅと花弁状異形断面部４０ｆとを備えた素材管４０（伝熱管）が得られる。

図２０に示すように、実施の形態２では、工程２（両端円筒部絞り成形）において、素材管４０の直径と、テーパ部４０ｂ（未成形部４０ｃから円筒部４０ａへの移行部）の形状と、円盤状金型１７の半径とを適宜に設定することにより、必要とする不完全花弁状断面部４０ｅの外径形状を、肉厚減少等の不具合を生じさせることなく、得ることができる。例えば、不完全花弁状断面部４０ｅの曲率（Ｒ）は、円盤状金型１７の半径によって決定される。

すなわち、不完全花弁状断面部４０ｅの凸部（花弁の頂部）の軸方向の形状は、テーパ部４０ｂの形状と、円盤状金型１７の半径との組み合わせで設定することができる（必要とする任意の形状が得られる）。ここで、必要とする形状とは、例えば図１に示すような、シェル２に接続する接続パイプ５、６の位置であり、冷却流体（冷却水）の通路を確保するために設定するものである。不完全花弁状断面部４０ｅの曲率（半径）が極端に大きくなると、シェル２の内面と不完全花弁状断面部４０ｅとの間の空隙が少なくなり、冷却流体の流れが妨害され、圧力損失が大きくなる。

また、図２０中における、番号１〜５の位置における素材管４の周長は、花弁状異形断面部４０ｆの成形前後で変化せず、したがって肉厚も変化しない。このように、不完全花弁状断面部４０ｅでは、位置によって肉厚が変化しない（薄くならない）ので、成形時に破壊、亀裂等の不具合が生じない。
なお、実施の形態２では、未成形部４０ｃから円筒部４０ａへの移行部（テーパ部４０ｂ）はテーパ状であるが、曲面状（Ｒ状）や、曲面（Ｒ）とテーパの複合形状であってもよい。

以上、実施の形態２にかかる熱交換器用の異形伝熱管の製造方法によれば、素材管４０の花弁状異形断面部４０ｆが形成される部分では成形時に肉厚はほとんど変化せず、花弁状異形断面部４０ｆの肉厚は、もとの素材管４０の肉厚とほぼ同一である。したがって、凹部の谷底部に破壊を生じさせることなく、伝熱管に花弁状異形断面部を容易に形成することができる。

（ａ）は２重管式熱交換器の側面断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す熱交換器を構成する異形伝熱管の側面断面図である。 従来の異形伝熱管の斜視図である。 図２に示す異形伝熱管の側面断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、本発明の実施の形態１にかかる伝熱管の製造プロセスの工程１〜工程４の終了後における素材管ないしは伝熱管の一部断面側面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、花弁状異形断面部成形工程で用いられる素材管成形装置の側面図及び正面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、花弁状異形断面部成形工程で用いられる素材管成形装置の側面図及び正面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、花弁状異形断面部成形工程で用いられる素材管成形装置の側面図及び正面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、花弁状異形断面部成形工程で用いられる素材管成形装置の側面図及び正面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、花弁状異形断面部成形工程で用いられる素材管成形装置の側面図及び正面図である。 金型装置の正面図である。 開口状態にある６つの金型装置の配置形態を示す図である。 絞り状態にある６つの金型装置の配置形態を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、不完全花弁状断面部に円錐部を形成するための割りダイス及びパンチの側面断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、素材管の両端部を縮管するための割りダイスの側面断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、本発明の実施の形態２にかかる伝熱管の製造プロセスの工程１〜工程３の終了後における素材管ないしは伝熱管の一部断面側面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、花弁状異形断面部成形工程で用いられる素材管成形装置の側面図及び正面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、花弁状異形断面部成形工程で用いられる素材管成形装置の側面図及び正面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、花弁状異形断面部成形工程で用いられる素材管成形装置の側面図及び正面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、花弁状異形断面部成形工程で用いられる素材管成形装置の側面図及び正面図である。 成形前後におけるテーパ部ないし不完全花弁状断面部の肉厚の変化を示す図である。

符号の説明

１ 伝熱管、２ シェル、３ フランジ、４ フランジ、５ 接続パイプ、６ 接続パイプ、７ 円筒部、８ 不完全花弁状断面部、９ 花弁状異形断面部、１０ 素材管（伝熱管）、１０ａ 未成形部、１０ｂ 不完全花弁状断面部、１０ｃ 花弁状異形断面部、１０ｄ 円錐部、１０ｅ 円筒部、１０ｆ 不完全花弁状断面部、１５ 金型装置、１６ 基部、１７ 円盤状金型、１８ ベアリング、１９ 支持部材、２０ 芯金、２１ 把持部材、２２ 移動装置、２５ 割りダイス、２６ パンチ、２７ パンチ、２８ 空隙部、３０ 割りダイス、３１ 空隙部、３２ 割りダイス、３３ 空隙部、４０ 素材管、４０ａ 円筒部、４０ｂ テーパ部、４０ｃ 未成形部、４０ｅ 不完全花弁状断面部、４０ｆ 花弁状異形断面部。

Claims (5)

1. 長手方向の両端部にそれぞれ円筒部を有し、中間部に花弁状異形断面部を有し、かつ上記各円筒部と上記花弁状異形断面部との間にそれぞれ不完全花弁状断面部を有している、熱交換器用の異形伝熱管の製造方法であって、
   上記花弁状異形断面部の周長と同一の周長を有する円筒形の素材管を準備し、
   上記素材管の、上記花弁状異形断面部及び上記不完全花弁状断面部を形成すべき部位の外周部に円盤状金型を押し付けて、それぞれ上記素材管の長手方向に伸びる複数の凹部を、素材管肉厚を変化させることなく、上記素材管の円周方向に並ぶように形成することにより上記花弁状異形断面部及び上記不完全花弁状断面部を形成することを特徴とする、熱交換器用の異形伝熱管の製造方法。
2. 上記花弁状異形断面部及び上記不完全花弁状断面部を形成した後、上記素材管の両端部を縮管して上記円筒部を形成することを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器用の異形伝熱管の製造方法。
3. 上記不完全花弁状断面部を円錐状に成形した後で、上記素材管の両端部を縮管することを特徴とする、請求項２に記載の熱交換器用の異形伝熱管の製造方法。
4. 上記素材管の両端部を縮管して、上記円筒部を形成するとともに、該円筒部と未成形部との間の移行部を形成した後で、上記花弁状異形断面部及び上記不完全花弁状断面部を形成することを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器用の異形伝熱管の製造方法。
5. 上記素材管の直径と、上記移行部の形状と、円盤状金型の半径とを調整することにより、上記不完全花弁状断面部を所望の形状に成形することを特徴とする、請求項４に記載の熱交換器用の異形伝熱管の製造方法。
   

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