JP2015059716A - 伝熱管及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】伝熱管の伝熱性を確保すると共に、伝熱管の製造コストを低減することが目的である。
【解決手段】本発明の伝熱管１０の製造方法は、管体１２の内面１２Ａに金属粉体３２を接触させる粉体接触工程と、管体１２の内面１２Ａに金属粉体３２を接触させた状態で、管体１２の外側から管体１２及び金属粉体３２に向けて高エネルギービーム２２を照射することにより管体１２の一部及び金属粉体３２の一部を溶融させて溶融池を生成すると共に、この溶融池を固化させることにより管体１２の内側に突出する凸部１４を管体１２に一体に形成して伝熱管１０を得る溶接工程とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、伝熱管及びその製造方法に関する。

従来、伝熱管としては、例えば、次のものが知られている。すなわち、第一の例としては、金属製の管体と、この管体の内面に接着された多孔質体とを備えた伝熱管がある（例えば、特許文献１参照）。また、第二の例としては、金属製の管体と、この管体の内面にめっきで固定されたらせん状のコイルとを備えた伝熱管がある（例えば、特許文献２参照）。

これらの伝熱管によれば、管体の内面に設けられた多孔質体やコイルによって、伝熱管の内側を流れる流体と伝熱管との接触面積が増加するとされている。

特開昭６３−１８９７９３号公報 特開昭６１−１４０３３号公報

しかしながら、上記第一の例の伝熱管では、多孔質体が管体の内面に接着されているので、多孔質体と管体との間に介在する接着剤により、伝熱管の伝熱性が低下する虞がある。また、管体の内面に設けられ流体と接触する部材が多孔質体とされているので、この点においても、伝熱管の伝熱性が低下する虞がある。

また、上記第一の例のように、管体の内面に多孔質体を接着により固定する場合や、上記第二の例のように、管体の内面にコイルをめっきにより固定する場合には、多孔質体やコイルの固定に手間が掛かり、伝熱管の製造コストが増加する。

そこで、本発明は、伝熱性を確保することができると共に、製造コストを低減することができる伝熱管及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の伝熱管の製造方法は、金属製の管体の内面に金属粉体を接触させる粉体接触工程と、前記管体の内面に前記金属粉体を接触させた状態で、前記管体の外側から前記管体及び前記金属粉体に向けて高エネルギービームを照射することにより前記管体の一部及び前記金属粉体の一部を溶融させて溶融物を生成すると共に、前記溶融物を固化させることにより前記管体の内側に突出する凸部を前記管体に一体に形成して伝熱管を得る溶接工程と、を備えている。

この伝熱管の製造方法によれば、管体の内側に突出する凸部が管体に一体に形成される。しかも、この凸部は、金属粉体の溶融物により形成されるため金属製とされる。従って、伝熱管の伝熱性を確保することができる。また、この凸部は、管体の外側から管体及び金属粉体に向けて高エネルギービームが照射されることにより形成されるものであるため、管体の内側に凸部を容易に形成することが可能である。これにより、伝熱管の製造コストを低減することができる。

請求項２に記載の伝熱管の製造方法は、請求項１に記載の伝熱管の製造方法において、前記溶接工程では、前記管体及び前記金属粉体に対して前記高エネルギービームを相対移動させて、前記高エネルギービームの相対移動方向に沿って前記管体の一部及び前記金属粉体の一部を溶融させる方法である。

この伝熱管の製造方法によれば、管体及び金属粉体に対して高エネルギービームを相対移動させて、この高エネルギービームの相対移動方向に沿って管体の一部及び金属粉体の一部を溶融させるので、高エネルギービームの相対移動方向に連続して溶融物を生成することができる。これにより、この溶融物を固化させることで突条の凸部を管体に形成することができる。

請求項３に記載の伝熱管の製造方法は、請求項２に記載の伝熱管の製造方法において、前記溶接工程では、前記高エネルギービームを照射することにより、前記管体の一部及び前記金属粉体の一部に前記溶融物としての溶融池を形成すると共に、前記溶融池にキーホールを形成しながら、前記高エネルギービームを相対移動させる方法である。

この伝熱管の製造方法によれば、管体の一部及び金属粉体の一部に形成された溶融池にキーホールを形成しながら、高エネルギービームを相対移動させる。従って、キーホールを通じて高エネルギービームを金属粉体の深い位置まで届かせることができるので、管体の内側に突出する凸部の高さをより高くすることができる。

請求項４に記載の伝熱管の製造方法は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の伝熱管の製造方法において、前記溶接工程では、前記高エネルギービームの焦点を前記管体の外面から前記金属粉体の内部までのいずれかの位置に設定した状態で、前記管体の外側から前記管体及び前記金属粉体に向けて前記高エネルギービームを照射する方法である。

この伝熱管の製造方法によれば、高エネルギービームの焦点を管体の外面から金属粉体の内部までのいずれかの位置に設定するので、管体の一部及び金属粉体の一部を効果的に溶融させて溶融物を生成することができる。

請求項５に記載の伝熱管の製造方法は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の伝熱管の製造方法において、前記粉体接触工程では、前記管体の内側に前記金属粉体を充填することにより、前記管体の内面に前記金属粉体を接触させる方法である。

この伝熱管の製造方法によれば、管体の内側に金属粉体を充填するので、金属粉体の流動を抑制することができる。これにより、金属粉体の溶融物の形状が崩れることを抑制することができるので、溶融物の形状をより安定して維持したまま溶融物を固化させることができる。

また、上記目的を達成するために、請求項６に記載の伝熱管は、金属製の管体と、前記管体の内面に金属粉体が接触された状態で前記管体の外側から前記管体及び前記金属粉体に向けて高エネルギービームが照射されることにより前記管体の一部及び前記金属粉体の一部が溶融されて形成された溶融物が固化されることにより前記管体に一体に形成され前記管体の内側に突出する凸部とを備えている。

この伝熱管によれば、管体の内側に突出する凸部が管体に一体に形成されている。しかも、この凸部は、金属粉体の溶融物により形成されるため金属製とされている。従って、伝熱管の伝熱性を確保することができる。また、この凸部は、管体の外側から管体及び金属粉体に向けて高エネルギービームが照射されることにより形成されるものであるため、管体の内側に容易に形成することが可能である。これにより、伝熱管の製造コストを低減することができる。

以上詳述したように、本発明によれば、伝熱管の伝熱性を確保することができると共に、伝熱管の製造コストを低減することができる。

伝熱管の製造方法の流れを説明する図である。 管体に凸部を形成する流れを説明する第一説明図である。 管体に凸部を形成する流れを説明する第二説明図である。 管体に形成された凸部及びその周辺部の拡大斜視図である。 伝熱管の第一具体例を示す図である。 伝熱管の第二具体例を示す図である。 伝熱管の第三具体例を示す図である。 伝熱管の第四具体例を示す図である。 伝熱管の第五具体例を示す図である。 伝熱管の製造方法の第一変形例を示す図である。 伝熱管の製造方法の第二変形例を示す図である。 伝熱管の製造方法の第三変形例を示す図である。 伝熱管の製造方法の第四変形例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。

図１に示されるように、本実施形態では、一例として、金属製の管体１２と、この管体１２の内側に突出する複数の凸部１４とを有する伝熱管１０の製造方法について説明する。

この伝熱管１０の製造方法に用いる製造装置２０は、高エネルギービームを出射する出射部２４と、この出射部２４から出射された高エネルギービームを対象物に向けて照射する照射部２６と、管体１２を軸周りに回転及び軸方向に移動させる駆動部２８と、これらを制御する制御部３０とを備えている。

出射部２４は、レーザ発振器により構成されており、この出射部２４から出射される高エネルギービームは、一例として、レーザビームとされている。この出射部２４では、出射される高エネルギービームのエネルギーが調節可能となっている。照射部２６は、レンズ等を含む光学系により構成されている。この照射部２６では、レンズ等が移動されることにより、照射される高エネルギービームの焦点距離が調節可能となっている。

そして、この製造装置２０により、以下の要領にて伝熱管１０が製造される。すなわち、先ず、図１（Ａ）に示されるように、円管状の管体１２が製造装置２０にセットされる。

続いて、図１（Ｂ）に示されるように、管体１２の内側に金属粉体３２が充填されると共に、管体１２の両側の開口部が一対の蓋３４により閉塞される。このとき、金属粉体３２が管体１２の内面１２Ａの全体に亘って接触されるように、管体１２の内側には十分な量の金属粉体３２が充填される（以上、粉体接触工程）。本実施形態では、一例として、金属製の管体１２と同一の金属である金属粉体３２が使用される。この金属としては、例えば、ステンレス、鉄、アルミニウム、銅などが適宜選択される。

そして、図１（Ｃ）に示されるように、管体１２の内側に金属粉体３２が充填された状態で、管体１２の径方向外側に位置する照射部２６から管体１２及び金属粉体３２に向けて高エネルギービーム２２が照射される。

このとき、より具体的には、制御部３０によって照射部２６が制御されて照射部２６内のレンズ等が移動されることにより、高エネルギービーム２２の焦点距離が調節される。そして、図２（Ａ）に示される如く、高エネルギービーム２２の焦点２２Ａが管体１２の内面１２Ａよりも金属粉体３２側（内面１２Ａよりも管体１２の内側）の位置に設定される。また、この状態で、管体１２の外側から管体１２及び金属粉体３２に向けて高エネルギービーム２２が照射される。

このように高エネルギービーム２２が照射されると、管体１２の一部及び金属粉体３２の一部に溶融物としての溶融池３６が形成される。この高エネルギービーム２２のパワー密度が高い場合、溶融池３６の表面では金属の蒸発が生じ、金属の蒸気３８が発生する。また、この蒸気３８によって溶融池３６の表面に反発力が発生し、溶融池３６の中央部にくぼみが生じる。そして、このくぼみが深くなると、この溶融池３６にキーホール４０が形成される。このように溶融池３６にキーホール４０が形成されると、このキーホール４０を通じて高エネルギービーム２２が金属粉体３２の深い位置まで届くようになる。

そして、図２（Ｂ）に示されるように、溶融池３６にキーホール４０を形成しながら、管体１２及び金属粉体３２に対して高エネルギービーム２２が相対移動される。この高エネルギービーム２２の相対移動方向は、管体１２の周方向とされる。また、この管体１２及び金属粉体３２に対する高エネルギービーム２２の相対移動は、図１に示される制御部３０によって駆動部２８が作動されると共に、この駆動部２８によって管体１２が軸周りに回転されることにより行われる。

そして、このようにして高エネルギービーム２２が相対移動されると、図２（Ｂ）に示されるように、この高エネルギービーム２２の相対移動方向に沿って溶融池３６が生成される。このとき、相対移動する高エネルギービーム２２の照射位置Ｐでは溶融池３６が形成されるが、溶融池３６が広がる前に高エネルギービーム２２が相対移動されるので、高エネルギービーム２２の相対移動方向における照射位置Ｐよりも後側Ｒでは溶融池３６が冷却されて固化される。

このように、本実施形態では、相対移動する高エネルギービーム２２の照射位置Ｐでは溶融池３６が形成されるが、高エネルギービーム２２の相対移動方向における照射位置Ｐよりも後側Ｒでは溶融池３６が冷却されて固化されるように、高エネルギービーム２２の相対移動速度が設定される。

そして、このようにして溶融池３６が冷却されて固化されることにより、図２（Ｃ）に示されるように、管体１２の内側に突出する凸部１４が形成される。この凸部１４は、管体１２の一部及び金属粉体３２の一部が溶融されて生成された溶融池３６が固化されることで形成されたものであるので、管体１２に一体に形成される。また、上述のように高エネルギービーム２２は管体１２の周方向に相対移動されるので、凸部１４は、管体１２の周方向に延びる突条に形成される。

なお、本実施形態では、図２（Ｃ）に示されるように、管体１２の内側に充填された金属粉体３２のうちの一部のみが溶融され、金属粉体３２のうち溶融されなかった部分は残存する。この残存した金属粉体３２は、溶融池３６が冷却されて固化される際には、溶融池３６に対して型の役割（溶融池３６の形状保持及び放熱）を果たすようになる。このため、本実施形態では、溶融池３６の形状（高エネルギービーム２２の光軸方向を深さ方向とする形状）が維持された状態で、溶融池３６が固化されて凸部１４が形成される。

そして、本実施形態では、図１（Ｃ）に示されるように、制御部３０によって駆動部２８が作動されて管体１２が軸方向に移動された後、上記動作が繰り返されることにより、管体１２の軸方向に離間した複数の箇所に凸部１４がそれぞれ形成される（以上、溶接工程）。その後、管体１２から一対の蓋３４が取り外されると共に、この管体１２の内側に残存する金属粉体３２が管体１２の両側の開口部から管体１２の外部に排出される（粉体除去工程）。

以上の要領で、図１（Ｄ）に示されるように、管体１２と、この管体１２の内側に突出する複数の凸部１４とを有する伝熱管１０が得られる。

なお、図２（Ｄ）には、以上の要領で製造された伝熱管１０における凸部１４及びその周辺部の側面断面図が示されており、図２（Ｅ）には、この凸部１４及びその周辺部の正面断面図が示されている。

一方、図３には、上述の図２の場合に比して、高エネルギービーム２２の相対移動速度を遅くした場合が示されている。図３（Ａ）〜図３（Ｄ）に示される製造方法の要領は、上述の図２（Ａ）〜図２（Ｄ）に示される製造方法の要領と同様である。また、図３（Ｄ）には、高エネルギービーム２２の相対移動速度を遅くして製造された伝熱管１０における凸部１４及びその周辺部の側面断面図が示されており、図３（Ｅ）には、この凸部１４及びその周辺部の正面断面図が示されている。

図２（Ｄ）に示されるように、高エネルギービーム２２の相対移動速度を速めた場合には、高エネルギービーム２２を中心にした熱の広がりが抑制されるので、凸部１４における長さ方向の両端部に形成される曲面１４Ａの曲率は小さくなる。また、図２（Ｅ）に示されるように、凸部１４の幅は狭くなり、且つ、凸部１４における両側の側部に形成された曲面１４Ｂの曲率も小さくなる。

これに対し、図３（Ｄ）に示されるように、高エネルギービーム２２の相対移動速度を遅くした場合には、高エネルギービーム２２を中心にして熱が広がるので、溶融池３６が形成される領域が拡大される。従って、凸部１４における長さ方向の両端部に形成される曲面１４Ａの曲率は大きくなる。また、図３（Ｅ）に示されるように、凸部１４の幅は広くなり、且つ、凸部１４における両側の側部に形成された曲面１４Ｂの曲率も大きくなる。

また、特に図示しないが、出射部２４から出射される高エネルギービーム２２のエネルギーが増加されると、高エネルギービーム２２による加熱温度が上昇して溶融池３６の生成が促進されるので、溶融池３６の深さ、ひいては、凸部１４の高さが増加される。また、高エネルギービーム２２の焦点２２Ａが管体１２の内面１２Ａよりも金属粉体３２側の遠い位置（深い位置）に設定されると、高エネルギービーム２２によって金属粉体３２のより深い位置まで加熱されるので、溶融池３６の深さ、ひいては、凸部１４の高さが増加される。

このように、上述の伝熱管１０の製造方法では、伝熱管１０の仕様（要求される凸部１４の高さや形状等）に応じて、高エネルギービーム２２の相対移動速度、高エネルギービーム２２のエネルギー、及び、高エネルギービーム２２の焦点距離等が設定される。

また、図４には、以上の要領で製造された伝熱管１０における凸部１４及びその周辺部が斜視図により示されている。この図４に示されるように、凸部１４の表面には、複数の粒状突起４２が形成される。この複数の粒状突起４２は、上述の溶融池３６の固化時に溶融池３６に付着した金属粉体３２（図２，図３参照）が、完全に溶融しないまま固化したことにより形成されたものである。つまり、この粒状突起４２は、金属粉体３２の不完全溶融物であるので、粉体形状を残しているものである。なお、使用される金属粉体３２の粒径を変えることにより、粒状突起４２の大きさ（つまり、凸部１４の表面粗さ）を変更することが可能である。

次に、本発明の一実施形態の作用及び効果について説明する。

以上詳述したように、本実施形態によれば、管体１２の内側に突出する凸部１４が管体１２に一体に形成される。しかも、この凸部１４は、金属粉体３２の溶融物により形成されるため金属製とされる。従って、伝熱管１０の伝熱性を確保することができる。また、この凸部１４は、管体１２の外側から管体１２及び金属粉体３２に向けて高エネルギービーム２２が照射されることにより形成されるものであるため、管体１２の内側に凸部１４を容易に形成することが可能である。これにより、伝熱管１０の製造コストを低減することができる。

また、高エネルギービーム２２の光軸方向を深さ方向とする溶融池３６を生成した後に、この溶融池３６を固化させることで凸部１４を形成している。従って、凸部１４を管体１２に形成するために金属粉体３２の溶融物を積層する必要が無いので、例えば三次元造形や粉体肉盛り溶接などのように積層物を生成する場合に比して製造工程を少なくすることができる。これにより、伝熱管１０の製造に要する時間を短くすることができるので、伝熱管１０の製造コストをより低減することができる。

しかも、金属製の管体１２に接触された金属粉体３２のうちの一部のみを溶融させるので、溶融池３６が固化される際には、残存した金属粉体３２が溶融池に対して型の役割（溶融池３６の形状保持及び放熱）を果たすようになる。従って、溶融池３６の形状（高エネルギービーム２２の光軸方向を深さ方向とする形状）を維持することができるので、溶融池３６の形状を維持したまま溶融池３６を固化させることができる。これにより、凸部１４の高さを確保することができる。

また、管体１２及び金属粉体３２に対して高エネルギービーム２２を相対移動させて、この高エネルギービーム２２の相対移動方向に沿って管体１２の一部及び金属粉体３２の一部を溶融させるので、高エネルギービーム２２の相対移動方向に連続して溶融池３６を生成することができる。これにより、この溶融池３６を固化させることで突条の凸部１４を管体１２に形成することができる。

また、高エネルギービーム２２の焦点２２Ａを管体１２の内面１２Ａよりも金属粉体３２側（内面１２Ａよりも管体１２の内側）の位置に設定するので、管体１２の内面１２Ａよりも深い位置まで金属粉体３２を溶融させて溶融池３６を生成することができる。これにより、凸部１４の高さをより高くすることができる。

また、管体１２の一部及び金属粉体３２の一部に形成された溶融池３６にキーホール４０を形成しながら、高エネルギービーム２２を相対移動させる。従って、キーホール４０を通じて高エネルギービーム２２を金属粉体３２の深い位置まで届かせることができるので、このことによっても、突条の凸部１４の高さをより高くすることができる。

また、管体１２の内側に金属粉体３２を充填するので、金属粉体３２の流動を抑制することができる。これにより、金属粉体３２の溶融物である溶融池３６の形状が崩れることを抑制することができるので、溶融池３６の形状をより安定して維持したまま溶融池３６を固化させることができる。

次に、伝熱管１０の具体例について説明する。

以下に示す具体例に係る伝熱管１０は、上述の伝熱管１０の製造方法を適用することにより製造されるものである。以下の伝熱管１０は、例えば、熱交換器、ボイラー、吸収冷凍機、ヒートポンプ、エアコンディショナー等に使用される。なお、理解の容易のために、以下に示す具体例において、上記実施形態と同一の名称のものについては、同一の符号を用いて説明する。

［第一具体例］
図５に示される第一具体例に係る伝熱管１０には、複数の凸部１４（一例として、４つの凸部１４）が形成されている。この複数の凸部１４は、それぞれらせん状に形成されている。また、この複数の凸部１４は、いずれも同一の形状とされており、互いに管体１２の周方向に一定の間隔を空けて形成されている。各凸部１４におけるらせん形状のピッチは、一定とされている。

［第二具体例］
図６に示される第二具体例に係る伝熱管１０には、一つの凸部１４が形成されている。この凸部１４は、らせん状に形成されている。また、この凸部１４におけるらせん形状のピッチは、変化されている。つまり、この凸部１４におけるらせん形状のピッチは、管体１２の軸方向一方側から他方側に向かうに従って増加されている。

［第三具体例］
図７に示される第三具体例に係る伝熱管１０には、複数の凸部１４が形成されている。この複数の凸部１４は、それぞれ管体１２の周方向に沿う環状に形成されている。また、管体１２の軸方向一方側では、複数の凸部１４の間隔が広く、管体１２の軸方向他方側では、複数の凸部１４の間隔が狭くなっている。また、管体１２の軸方向一方側では、複数の凸部１４の数が少なく、管体１２の軸方向他方側では、複数の凸部１４の数が多くなっている。管体１２の軸方向他方側は、一例として、伝熱性を高めたい領域とされる。このように、伝熱性を高めたい領域では、複数の凸部１４の数が増加されると共に複数の凸部１４の間隔が狭くされると、伝熱管１０の内側を流れる流体と伝熱管１０との接触面積が増加するので好適である。

［第四具体例］
図８に示される第四具体例に係る伝熱管１０には、複数の凸部１４（一例として、４つの凸部１４）が形成されている。この複数の凸部１４は、それぞれ管体１２の軸方向に沿って直線状に延びている。また、この複数の凸部１４は、いずれも同一の形状とされており、互いに管体１２の周方向に一定の間隔を空けて形成されている。

［第五具体例］
図９に示される第五具体例に係る伝熱管１０では、管体１２が屈曲して形成されている。また、この伝熱管１０には、複数の凸部１４（一例として、４つの凸部１４）が形成されている。この複数の凸部１４は、それぞれ管体１２の軸方向に沿って延びている。また、この複数の凸部１４は、互いに管体１２の周方向に一定の間隔を空けて形成されている。

なお、上記各具体例では、凸部１４が管体１２の周壁部に垂直に形成されていた。しかしながら、管体１２の周壁部に対して斜めに高エネルギービーム２２が照射されることにより、凸部１４が管体１２の周壁部に対して斜めに形成されていても良い。

また、凸部１４は、上記具体例に挙げた形状以外に曲線状や屈曲線状に延びるように形成されても良く、また、その他の形状に形成されても良い。

また、凸部１４は、高さが略一定に形成されても良く、また、高エネルギービーム２２の相対移動速度、高エネルギービーム２２のエネルギー、及び、高エネルギービーム２２の焦点距離の少なくともいずれかが変更されることにより、凸部１４の形状（例えば高さ及び幅の少なくとも一方）が変更されても良い。

また、管体１２は、円管状に形成されていたが、円管状以外の形状（例えば、断面四角形状や断面楕円形状など）で形成されていても良い。

次に、本発明の一実施形態の変形例について説明する。

［第一変形例］
上記実施形態では、図１に示されるように、管体１２の内側に金属粉体３２が充填されていた。しかしながら、図１０に示されるように、充填されるよりも少ない量の金属粉体３２が管体１２の内側に収容されていても良い。つまり、図１０に示される変形例において、管体１２は、その中心軸が水平方向に延びるように配置されている。また、管体１２の側面断面視において管体１２の中心軸よりも低く且つ凸部１４よりも高い位置に金属粉体３２の表面が位置するように金属粉体３２の量は設定されている。

また、このように充填されるよりも少ない量の金属粉体３２が管体１２の内側に収容された場合に、管体１２の鉛直方向下側から高エネルギービーム２２が照射されると共に、駆動部２８により管体１２が軸周りに回転されても良い。

このようにすると、使用する金属粉体３２の量を少なくすることができる。また、管体１２が軸周りに回転しても、金属粉体３２は自重により管体１２における下部に位置するので、管体１２の鉛直方向下側から照射された高エネルギービーム２２により管体１２の一部及び金属粉体３２の一部を溶融させることができ、これにより突条の凸部１４を形成することができる。

［第二変形例］
また、上記実施形態では、図１に示されるように、管体１２の中心軸が水平方向に延びるように管体１２が配置された状態で、この管体１２の周壁部に凸部１４が形成されていた。しかしながら、図１１に示されるように、管体１２の中心軸が鉛直方向に延びるように管体１２が配置された状態で、この管体１２の周壁部に凸部１４が形成されても良い。また、凸部１４は、管体１２の軸方向に離間した複数個所に形成されても良い。

このように、管体１２の軸方向に離間した複数個所に凸部１４を形成する際に、管体１２の中心軸が鉛直方向に延びるように管体１２を配置した状態とすると、凸部１４を形成したい領域に金属粉体３２をその自重により留めておくことができるので好適である。

つまり、管体１２の軸方向に離間した複数個所に凸部１４を形成する際に、管体１２の中心軸が水平方向に延びるように管体１２を配置した状態（図１参照）とすると、一の凸部１４を形成した場合に、この一の凸部１４の側に金属粉体３２が偏ってしまい、他の凸部１４を形成する場所において金属粉体３２に空洞ができてしまう虞がある。

しかしながら、管体１２の軸方向に離間した複数個所に凸部１４を形成する際に、管体１２の中心軸が鉛直方向に延びるように管体１２を配置した状態とすると、凸部１４を形成したい領域に金属粉体３２をその自重により留めておくことができる。これにより、凸部１４を形成したい領域において金属粉体３２に空洞ができてしまうことを抑制することができるので、凸部１４を安定して形成することができる。

［第三変形例］
また、上記実施形態では、図１に示されるように、管体１２の内側に金属粉体３２が充填されることにより、管体１２の内面１２Ａに金属粉体３２が接触されていた。しかしながら、例えば、図１２（Ａ）に示されるように、例えば接着剤等のペースト剤５８に金属粉体３２が含有されると共に、この金属粉体３２を含有するペースト剤５８が管体１２の内面１２Ａに貼り付けられることにより、管体１２の内面１２Ａに金属粉体３２が接触されても良い。

そして、図１２（Ｂ），（Ｃ）に示されるように、上記と同様の要領で、管体１２及び金属粉体３２に向けて高エネルギービーム２２が照射されることにより管体１２の一部及び金属粉体３２の一部が溶融されて溶融池が生成されると共に、この溶融池が固化されることにより管体１２に凸部１４が形成されても良い。

このように、金属粉体３２を含有するペースト剤５８が用いられると、使用する金属粉体３２の量を少なくすることができる。

なお、管体１２の内面１２Ａに金属粉体３２を接触させることができれば、どのような方法が用いられても良い。例えば、金属粉体３２が管体１２の内面１２Ａに山形に盛られることで、管体１２の内面１２Ａに金属粉体３２が接触されても良い。また、例えば、テープやフィルムなどの保持材が用いられることで、管体１２の内面１２Ａに金属粉体３２が接触されても良い。

［第四変形例］
また、上記実施形態において、伝熱管１０は、管体１２及び凸部１４によって構成されていた。しかしながら、図１３に示されるように、伝熱管１０は、管体１２（外管）と、保持部材としての内管６２と、凸部１４とによって構成されていても良い。内管６２は、管体１２の内側に挿入されている。この管体１２及び内管６２は、二重構造体としての二重管６４を構成しており、管体１２及び内管６２の間には、空間が設けられている。

図１３（Ａ）〜図１３（Ｄ）には、二重管６４に複数の凸部１４を形成して伝熱管１０を製造する流れが示されている。この図１３（Ａ）〜図１３（Ｄ）に示される製造方法の要領は、上述の図１（Ａ）〜図１（Ｄ）に示される製造方法の要領と同様である。

また、この図１３に示される変形例では、管体１２の内側（管体１２及び内管６２の間）に金属粉体３２が充填された状態で、二重管６４の外側から管体１２と内管６２と金属粉体３２に向けて高エネルギービーム２２が照射される。このとき、二重管６４の外側から管体１２と内管６２と金属粉体３２に高エネルギービーム２２が照射されるように（内管６２まで高エネルギービーム２２が届くように）、高エネルギービーム２２のエネルギー、及び、高エネルギービーム２２の焦点距離等が設定される。そして、このようにして管体１２と内管６２と金属粉体３２に高エネルギービーム２２が照射されることにより、管体１２と内管６２とを連結する凸部１４が形成されている。

このように、上述の伝熱管１０の製造方法は、管体１２及び内管６２を有する二重管６４と、管体１２の内側に突出して管体１２及び内管６２を連結する凸部１４とを有する伝熱管１０の製造に適用されても良い。

［その他の変形例］
また、上記実施形態では、金属製の管体１２と同一の金属である金属粉体３２が使用されていたが、金属製の管体１２と異なる金属である金属粉体３２が使用されても良い。なお、金属製の管体１２と異なる金属である金属粉体３２が使用された場合、凸部１４は、異種金属の合金により形成される。この異種金属として、例えば、耐食性の良い金属と伝熱性の良い金属などの組み合わせが用いられると、凸部１４における耐食性及び伝熱性を確保することができるので好適である。

また、上記実施形態において、出射部２４は、レーザ発振器により構成され、高エネルギービーム２２は、一例として、レーザビームとされていた。しかしながら、出射部２４は、例えば、電子ビームやプラズマビームなどレーザ以外の高エネルギービームを出射する構成とされていても良い。そして、このレーザ以外の高エネルギービームを用いて凸部１４が形成されても良い。

また、上記実施形態では、高エネルギービーム２２の焦点２２Ａが管体１２の内面１２Ａよりも金属粉体３２側（内面１２Ａよりも管体１２の内側）の位置に設定されていた。しかしながら、例えば、管体１２の一部及び金属粉体３２の一部を溶融させることができるのであれば、高エネルギービーム２２の焦点２２Ａは、管体１２の外面から金属粉体３２の内部までのいずれかの位置に設定されても良い。つまり、高エネルギービーム２２の焦点２２Ａは、管体１２の外面に設定されても良いし、管体１２の外面よりも内側から内面までのいずれかの位置に設定されても良いし、上述の通り、管体１２の内面よりも金属粉体３２側の位置（金属粉体３２の内部）に設定されても良い。また、このように高エネルギービーム２２の焦点２２Ａが管体１２の外面から金属粉体３２の内部までのいずれかの位置に設定された場合に、管体１２の一部及び金属粉体３２の一部に溶融池３６が形成されると共に、この溶融池３６にキーホール４０が形成されても良い。

また、上記実施形態では、駆動部２８によって管体１２が軸周りに回転されることにより、高エネルギービーム２２が管体１２及び金属粉体３２に対して相対移動されていたが、駆動部２８によって照射部２６が移動されることにより、高エネルギービーム２２が管体１２及び金属粉体３２に対して相対移動されても良い。

なお、上記複数の具体例及び変形例のうち組み合わせ可能な例は、適宜、組み合わされて実施されても良い。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０…伝熱管、１２…管体、１２Ａ…内面、１４…凸部、２０…製造装置、２２…高エネルギービーム、２２Ａ…焦点、２４…出射部、２６…照射部、２８…駆動部、３０…制御部、３２…金属粉体、３４…蓋、３６…溶融池（溶融物の一例）、３８…蒸気、４０…キーホール、４２…粒状突起、５８…ペースト剤、６２…内管（保持部材の一例）、６４…二重管（二重構造体の一例）

Claims (6)

1. 金属製の管体の内面に金属粉体を接触させる粉体接触工程と、
   前記管体の内面に前記金属粉体を接触させた状態で、前記管体の外側から前記管体及び前記金属粉体に向けて高エネルギービームを照射することにより前記管体の一部及び前記金属粉体の一部を溶融させて溶融物を生成すると共に、前記溶融物を固化させることにより前記管体の内側に突出する凸部を前記管体に一体に形成して伝熱管を得る溶接工程と、
   を備えた伝熱管の製造方法。
2. 前記溶接工程において、前記管体及び前記金属粉体に対して前記高エネルギービームを相対移動させて、前記高エネルギービームの相対移動方向に沿って前記管体の一部及び前記金属粉体の一部を溶融させる、
   請求項１に記載の伝熱管の製造方法。
3. 前記溶接工程において、前記高エネルギービームを照射することにより、前記管体の一部及び前記金属粉体の一部に前記溶融物としての溶融池を形成すると共に、前記溶融池にキーホールを形成しながら、前記高エネルギービームを相対移動させる、
   請求項２に記載の伝熱管の製造方法。
4. 前記溶接工程において、前記高エネルギービームの焦点を前記管体の外面から前記金属粉体の内部までのいずれかの位置に設定した状態で、前記管体の外側から前記管体及び前記金属粉体に向けて前記高エネルギービームを照射する、
   請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の伝熱管の製造方法。
5. 前記粉体接触工程において、前記管体の内側に前記金属粉体を充填することにより、前記管体の内面に前記金属粉体を接触させる、
   請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の伝熱管の製造方法。
6. 金属製の管体と、
   前記管体の内面に金属粉体が接触された状態で前記管体の外側から前記管体及び前記金属粉体に向けて高エネルギービームが照射されることにより前記管体の一部及び前記金属粉体の一部が溶融されて形成された溶融物が固化されることにより前記管体に一体に形成され前記管体の内側に突出する凸部と、
   を備えた伝熱管。

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