JP2015500456A - 最適化された外部構造を有するエバポレータ管 - Google Patents

Abstract

本発明は、管外側部（２１）での液体の蒸発のための金属製の熱交換器管（１）であって、管軸線と、管壁（２）と、管外側部（２１）上で周設された、統合して仕上げられた複数のリブ（３）とを備えている。リブ（３）は、リブ脚部（３１）、複数のリブ側部（３２）及びリブ先端部（３３）を有しており、リブ脚部（３１）は、管壁（２）から実質的に径方向へ突出している。軸方向へ隣接した２つのリブ（３）の間にそれぞれ溝（３５）が存在する。リブ側部（３２）に、リブ（３）の材料で形成された少なくとも横方向への第１の材料突出部（４１）、第２の材料突出部（４２）及び第３の材料突出部（４３）が形成されており、これら材料突出部は、これら材料突出部（４１，４２，４３）の全体で溝（３５）が十分に覆われるように第１の水平面上、第２の水平面上あるいは第３の水平面上に配置されている。本発明に基づき、横方向への第１の材料突出部（４１）、第２の材料突出部（４２）及び第３の材料突出部（４３）は、管壁（２）から径方向へそれぞれ異なる距離離間した水平面上に形成されている。【選択図】 図１

Description

本発明は、請求項１の前文に基づく、純物質又は混合物から成る管外側部での液体の蒸発のための金属製の熱交換器管に関するものである。

伝熱は、例えば冷凍工学及び空調工学又は化学工学及びエネルギー工学である多くの技術的なプロセスにおいて生じる。熱交換器においては、熱が１つの媒体から他の媒体へ伝達される。これら媒体は、通常、壁部によって分離されている。この壁部は、伝熱面として機能するとともに、媒体を分離するために利用される。

両媒体の間の熱伝達を可能とするために、熱を放出する媒体の温度は、熱を受け取る媒体の温度よりも高い必要がある。この温度差は、温度勾配と呼ばれる。温度勾配が大きくなればなるほど、単位伝熱面積当たりの熱伝達が大きくなる。一方、温度勾配を小さく維持する試みもしばしばなされる。なぜなら、これがプロセスの効率には有利なためである。

伝熱面の構造によって伝熱が改善され得ることが知られている。これにより、単位伝熱面積当たりにおいて滑らかな表面におけるよりも多くの熱を伝達することが可能である。また、温度勾配を低減し、これによりプロセスをより効率的なものに構成することが可能である。

しばしば使用される熱交換器の実施形態は、管束熱交換器である。この機器においてはしばしば複数の管が使用され、これら管は、その内側でも、また外側でも構造が施されている。構造が施された管束熱交換器のための熱交換器管は、通常、少なくとも１つの構造が施された範囲並びに滑らかな端部材及び場合によっては滑らかな中間部材を有している。滑らかな端部あるいは中間部材は、構造が施された範囲を画成する。管が問題なく管束熱交換器へ組み入れられるよう、構造が施された範囲の外径は、滑らかな端部材及び中間部材の外径よりも大きい必要はない。

蒸発時における伝熱を向上させるために、バルク沸騰の過程が強化される。核部位において気泡の形成が開始されることが知られている。この核部位は、多くは小さな気体含有物又は蒸気含有物である。このような核部位は、表面の粗面化によってあらかじめ生成される。増大する気泡が所定の大きさに達すると、これら気泡は、表面から剥離する。この気泡の剥離の過程で核部位が後から流れてくる液体によって充満されると、気体含有物あるいは蒸気含有物が液体によって排除され得る。この場合、核部位は非活性とされる。このことは、適当な核部位の構成によって回避され得る。このために、核部位の開口部が、この開口部の下方に位置する中空空間よりも小さいことが必要である。

統合して圧延されたリブ付き管の基礎上にこのように構成された構造を形成することは従来技術である。統合して圧延されたリブ付き管とは、滑らかな管の壁部材料から成る複数のリブが形成された、リブが付された管と理解される。したがって、これらリブは、管壁と一体に結合されているとともに、そのため、熱を最適に伝達可能である。このようなリブ付き管はその全長にわたって丸い横断面を備えており、リブ付き管の外形は、管軸線に対して同軸となっている。隣接したリブ間に位置する通路が、通路と周囲の間の接続が微細孔又はスリットの形状で残されるように閉鎖される様々な方法が知られている。微細孔又はスリットの開口部が通路の幅よりも小さいため、通路が、適切に形成され、かつ、気泡核部位の形成及び安定化を促進する中空空間を表している。特に、このような実質的に閉鎖された通路は、リブの折り曲げ又は折返しによって（特許文献１〜４）、リブの分裂及び圧潰によって（特許文献５，６）、並びにリブの刻み付け及び圧潰によって（特許文献７〜１１）形成される。リブの折り曲げ又は分裂によって形成される構造においては、加工誤差又は工具摩耗によって引き起こされるリブ幾何形状におけるわずかな変化が、性能を低下させる微細孔の変更に通じるという欠点がある。

充満されたエバポレータのための、性能が最良で商業的に入手可能なリブ付き管は、管外側部に１インチ当たり５５〜６０個のリブのリブ密度を有するリブ構造を備えている（特許文献１２〜１４）。これは、約０．４５〜０．４０ｍｍのリブ分割に相当する。原理的には、このような管の性能をより大きなリブ密度あるいはより小さなリブ分割により向上させることが可能である。なぜなら、これにより気泡核部位密度が上昇するためである。より小さなリブ分割は、同様に、必然的により高精度の工具を必要とする。しかしながら、より高精度の工具は、より大きな破損のおそれ及びより早期の摩耗を受ける。現時点で使用可能な工具により、１インチ当たり最大で６０個のリブのリブ密度を有するリブ付き管の確実な製造が可能である。また、減少されたリブ分割により、管の生産速度が低下し、したがって、生産コストが上昇する。通路基礎の範囲において別の構造を施すことでエバポレータ管の性能を上昇させることが知られている。このために、特許文献１５には、アンダーカットされたセカンダリ溝が提案されている。特許文献１１に提案された、リブの側部における横方向への追加的な要素も類似の作用をもたらすものである。特許文献１６には、冷媒の蒸発にも、また凝縮にも使用されるべきリブ付き管が記載されている。蒸発の強化のために、各リブ間の通路は、リブ側部に配置された横方向への複数の材料突出部によって、単にわずかに異なる水平面において微細孔まで十分に閉鎖されている。これら材料突出部が略閉鎖された障壁のように液体及び蒸気の交換のために作用するため、正確な微細孔の大きさの遵守が障害となっている。リブ先端部における別の横方向への材料突出部は、通路の覆いに対して寄与するものではなく、凝縮時の伝熱の改善に寄与するものである。

米国特許第３６９６８６１号明細書 米国特許第５０５４５４８号明細書 米国特許第７１７８３６１号明細書 米国特許第７２５４９６４号明細書 独国特許出願公開第２７５８５２６号明細書 米国特許第４５７７３８１号明細書 米国特許第４６６０６３０号明細書 欧州特許出願公開第０７１３０７２号明細書 米国特許第４２１６８２６号明細書 米国特許第５６９７４３０号明細書 米国特許第７７８９１２７号明細書 米国特許第５６６９４４１号明細書 米国特許第５６９７４３０号明細書 独国特許発明第１９７５７５２６号明細書 欧州特許第１２２３４００号明細書 米国特許出願公開第２００８／０１９６８７６号明細書

課題として、同一の管側の伝熱及び圧力降下並びに同一の製造コストにおいて、従来技術に対して性能が向上された、管外側部での液体の蒸発のための熱交換器管が述べられるべきである。

本発明は、請求項１の特徴により描写される。他の従属請求項は、本発明の好ましい形成及び発展形成に関するものである。

本発明は、管外側部での液体の蒸発のための金属製の熱交換器管であって、管軸線と、管壁と、前記管外側部上で周設された、統合して仕上げられた複数のリブとを備えたものを含んでいる。これらリブは、リブ脚部、複数のリブ側部及びリブ先端部を有しており、前記リブ脚部が前記管壁から実質的に径方向へ突出している。軸方向へ隣接した２つの前記リブの間にそれぞれ溝が存在する。前記リブ側部には、前記リブの材料で形成された横方向への材料突出部が配置されている。本発明によれば、少なくとも横方向への第１の材料突出部、第２の材料突出部及び第３の材料突出部が、前記溝をこれらの材料突出部の全体で十分に覆うように配置され、横方向への前記第１の材料突出部、前記第２の材料突出部及び前記第３の材料突出部が、前記管壁から径方向へそれぞれ異なる距離離間した水平面上に形成されている。

本発明は、熱を受け取る媒体が蒸発される熱交換器において使用するための、構造が施された管に関するものである。エバポレータとしてしばしば管束熱交換器が使用され、この管束熱交換器においては、純物質又は混合物の液体が管外側部で蒸発され、この際管内側部では食塩水又は水が冷却される。

本発明は、複数のリブ間の溝がリブの成形によって適切に閉鎖され、その結果アンダーカットされた構造が生じることによって、エバポレータ管において性能向上を達成することが可能であるという考察に基づくものである。バルク沸騰中には、リブ脚部の範囲における溝底には溝における蒸気含有物が存在しない。この蒸気含有物は、蒸気気泡の核部位である。増大する気泡が所定の大きさに達すると、この気泡は、各リブ間の溝から分離し、管表面から剥離する。気泡の剥離の過程で核部位が液体によって充満されると、核部位が非活性化される。したがって、管表面上における構造は、気泡形成の新たなサイクルに対する核部位として機能する小さな気泡が気泡の剥離時に残されるよう構成される必要がある。

複数の試験により、複数の溝が、溝の両側部に形成された、管壁から径方向へ異なる距離離間した少なくとも３つの水平面においてリブ側部又はリブ先端部の材料から成る、横方向への材料突出部によって十分に覆われていれば、気泡形成のプロセスに対して有利であることが示された。ここで、少なくとも３つの水平面の材料突出部は、それぞれ溝の覆いの重大な割合に寄与している。本発明による横方向への材料突出部を用いた十分かつ略完全な溝の覆いにより、バルク沸騰中における小さな蒸気含有物が溝から漏出し得ることが防止される。したがって、従来技術において公知の構造に比して、気泡核部位がより良好に溝内に保持されることになる。小さな気泡核部位自体が充満されない限り、溝への液体の浸入が低減される。形成された蒸気は、気泡核部位から剥離するために、蒸気気泡が十分な大きさに達するまで構造内に保持される。

溝の覆い度合についての基準として、外側の管表面に対する径方向の視点方向において視認可能な溝底の割合を選択することが可能である。ここで、外側の管表面とは、管の外径によって形成される滑らかな管表面（カバー面）と理解される。複数の試験により、溝底の視認可能な割合が少なくなればなるほど蒸発効率が向上することが示される。本発明の趣旨における溝の十分な覆いは、外側の管表面に対する径方向の視点方向において視認可能な溝底の割合が１０％を超えない場合に存在する。

気泡核部位として作用する蒸気含有物の大きさは、蒸発すべき物質の特性、圧力及び特に蒸発温度についての管壁の温度過上昇である局所的な温度状態に依存する。蒸気含有物が十分な大きさを受け入れることができるよう、管壁の最も近くに形成された横方向への材料突出部の管壁に対する間隔を溝幅の半分よりも大きく選択することが有利である。溝の幅Ｗは、リブ脚部の上方におけるリブ側部間で測ったものである。したがって、この材料突出部は、リブ脚部の上方におけるリブ側部の範囲に配置されている。

横方向への材料突出部は、管の周方向において連続的に、又は不連続に形成されることができる。継続的に形成された横方向への材料突出部は、その断面が管の周方向に沿ってほんの少しだけ変化する。不連続に形成された横方向への材料突出部は、その断面が管の周方向に沿って本質的に変化し、その上、これら材料突出部は多くの箇所で中断され得る。また、横方向への材料突出部の一部を連続的に、この横方向への材料突出部の他の部分を不連続に形成することも可能である。

本発明の好ましい形態においては、径方向の視点方向において溝底が管表面の最大でも４％だけ視認可能であるように溝が覆われ得る。このことは、リブ及び横方向への材料突出部の適切な採寸によって達成され得る。材料突出部は、溝の両側部に形成されることができる。特に、溝の幅Ｗ及び材料突出部の横方向への延在部は、互いに合わせられ得る。

好ましくは、径方向の視点方向において溝底が管表面の最大でも２％だけ視認可能であるように溝が覆われ得る。

ここでも、溝の両側部に材料突出部が形成されることが可能である。

溝底が径方向の視点方向において視認できないように例えば溝の両側部に形成された材料突出部によって溝が覆われていれば、本発明の非常に好ましい実施形態が実現され得る。

本発明の好ましい形態においては、横方向への材料突出部が、少なくとも１つの水平面において、管の周方向において不連続に形成され得る。これにより、不連続の開口部あるいは微細孔が横方向への材料突出部のシステム内に形成される。液体及び蒸気の搬送は、この開口を通して行われる。

気泡形成のプロセスを狙いを定めて影響させることができるように、管の周方向へ不連続に形成された、異なる水平面の横方向への材料突出部を、互いに偶然的に配置するのではなく、管の周方向においてあらかじめ設定したように互いに関連させて位置決めすることが好都合である。これにより、管表面全体において最適な構造が生成され得る。

本発明の特に好ましい実施形態においては、横方向への材料突出部が、少なくとも２つの水平面上に、管の周方向において不連続に形成され得るとともに、これら水平面の横方向への材料突出部が、管の周方向において少なくとも部分的に互いにずらして配置され得る。材料突出部の部分的にずらされた配置により、通路を有する中断された複数の平面のシステムが生じる。通路開口部の断面積は、径方向での視点方向におけるものよりも大きく認識可能である。したがって、発生する蒸気は、大きな抵抗を伴うことなく溝から除去される。液体は、同時に直接的な通路において周囲から溝底へ浸入することができない。なぜなら、溝底は、本発明による材料突出部によって十分に覆われているためである。これにより、気泡核部位の充満が効果的に防止されるとともに、バルク沸騰の過程が安定する。したがって、液体供給及び蒸気搬送を好都合に安定させる構造が形成される。

特に好ましい実施形態においては、径方向の視点方向において溝底が最大で０．００７ｍｍ^２の面積を有する開口部を通してのみ視認可能であるよう溝が覆われ得る。製造プロセスの統計的な変動に基づき、個々の開口部が０．００７ｍｍ^２よりも大きくてもよい。当業者にとって、開口部の平均面積が０．００７ｍｍ^２より大きいべきでないことは理解し得るものであり、開口部の大きさのばらつきは、構造の機能がネガティブに影響しないように好ましくは小さく選択されている。不連続に形成され、規則的に反復される横方向への材料突出部においては、溝底を適切に覆うために、材料突出部の延在及び分割が周方向において合わせられることが可能である。径方向の視点方向において溝底の視認可能な部分が小さくなればなるほど、蒸発効率が向上する。

また、材料突出部の横方向への延在部が、少なくとも１つの水平面において、この延長部が対向するリブ側部において少なくとも１つの他の水平面に形成された横方向への材料突出部と共に軸方向へ重なるほど大きく、及びこれら材料突出部の管壁からの径方向の間隔が、重なり範囲において材料突出部間に狭い通路が残されるように選択されていれば、別の好ましい実施形態が存在し得る。これにより、気泡核部位が特に効果的に溝に保持される。溝底は、多くの箇所において多重に覆われている。重なり範囲における狭い複数の通路によって、液体及び蒸気の交換が保証される。

特に好ましい実施形態においては、統合して圧延されたリブ付き管のリブが、リブ先端部からリブ脚部の方向へ延在する刻み目を有することが可能である。刻み目の深さは、リブの高さよりも小さい。刻み目の水平面上において、刻み目によって径方向へ移動されたリブの材料が横方向への第１の材料突出部を形成しており、この第１の材料突出部は、軸方向に隣接した２つのリブの間の溝を第１の水平面上において部分的に覆っている。リブ先端部と刻み目の水平面の間に横方向への第２の材料突出部が存在し、この横方向への第２の材料突出部は、溝を第２の水平面上において部分的に覆っている。管の周方向に隣接した２つの刻み目の間に存在するリブ先端部の範囲が軸方向へ拡張されており、そのため、リブ先端部の拡張されたこの範囲が横方向への第３の材料突出部を形成しており、この横方向への第３の材料突出部は、溝を第３の水平面上において部分的に覆っている。材料突出部の全体によって、溝が十分に覆われている。リブの刻み目によって形成された第１の材料突出部と、リブ先端部における第３の材料突出部は、管の周方向において不連続に形成されている。これら両材料突出部は、互いにずらして配置されている。横方向への第２の材料突出部は、リブ先端部の材料の実質的に径方向への移動によって形成されることができる。これら材料突出部は、不連続又は略連続的に形成され得る。この実施形態においては、横方向への第１の材料突出部、第２の材料突出部及び第３の材料突出部が周方向において互いに関連して配置されている。径方向の視点方向において外側から溝底が管表面の４％未満だけ視認可能であれば、横方向への材料突出部が適切に形成されている。理想的な場合には、溝底は、外部からもはや視認できない。

本発明の実施例を概略的な図面に基づいて詳細に説明する。

本発明によるリブ付き管の概略的な断面図である。 部分的に視認可能な溝底を有する本発明によるリブ付き管の外観を示す図である。 図２に示されたリブ付き管の断面Ａ−Ａでの断面図である。 図２に示されたリブ付き管の断面Ｂ−Ｂでの断面図である。 図２に示されたリブ付き管の断面Ｃ−Ｃでの断面図である。 図２に示されたリブ付き管の断面Ｄ−Ｄでの断面図である。 視認できない溝底を有する本発明によるリブ付き管の外観を示す図である。 図７に示されたリブ付き管の断面Ａ−Ａでの断面図である。 図７に示されたリブ付き管の断面Ｂ−Ｂでの断面図である。 図７に示されたリブ付き管の断面Ｃ−Ｃでの断面図である。 図７に示されたリブ付き管の断面Ｄ−Ｄでの断面図である。

互いに対応する部分には、全ての図において同一の符号が付されている。

図１〜図１１に基づく統合して圧延されたリブ付き管１は、管壁２と、管外側部２１に１つ又は複数のらせん状に周設されたリブ３とを備えている。製造コストをわずかなものに維持するために、リブ３は、通常、多条ネジのように周設されている。１つのみのリブ３が一条ネジのように周設されている場合でも、本発明に関しては異なるところがない。そのため、「複数のリブ」という概念がこのように常に複数形で使用されるとしても、本発明には上記のような単数の場合も含まれる。リブ３は、実質的に管壁２から径方向へ突出している。リブ３は、リブ脚部３１、リブ側部３２及びリブ先端部３３を有している。リブ３は、リブ脚部３１の範囲において湾曲した輪郭を備えており、この輪郭は、曲率半径によって描写されることができる。リブ脚部３１は、リブ３の湾曲した輪郭がリブ側部３２へ移行する点まで管壁２から延在している。リブ側部３２は、リブ脚部３１からリブ先端部３３まで延在している。リブ高さＨは、管壁２からリブ先端部３３までを測ったものである。全てのリブは同じ高さＨを有している。リブ高さＨは、典型的には０．５〜０．７ｍｍであり、したがって、管直径に応じて管直径の２〜５％となっている。軸方向へ隣接する２つのリブ３の間にはそれぞれ溝３５が存在する。この溝３５は、少なくともリブ脚部３１における曲率半径の２倍の幅となっている。溝３５の幅Ｗは、リブ脚部３１の上方のリブ側部３２間で測定される。

図１には、本発明によるリブ付き管１の断面図が管軸線に沿って示されている。各リブ３の左側には、リブ脚部３１の上方において横方向への第１の材料突出部４１が存在する。各リブ３の右側には横方向への第２の材料突出部４２が存在し、この第２の材料突出部は、第１の材料突出部４１よりも更に管壁２から離間している。第２の材料突出部４２は、リブ先端部３３の下方においてリブ側部３２に配置されている。また、各リブ３の左側には、リブ先端部３３の高さで横方向への第３の材料突出部４３が存在する。横方向への第３の材料突出部４３は、第２の材料突出部４２よりも更に管壁２から離間している。第１の材料突出部４１及び第２の材料突出部４２は、それぞれ隣接するリブ３の第１の材料突出部４１と第２の材料突出部４２の間に軸方向へ重なりが形成されるように溝３５を横切って横方向へ延在している。第１の材料突出部４１及び第２の材料突出部４２が管壁２から異なった距離で離間しているため、これら第１の材料突出部４１と第２の材料突出部４２の間には狭い通路６２が残されている。第２の材料突出部４２及び第３の材料突出部４３は、それぞれ隣接するリブ３の第２の材料突出部４２と第３の材料突出部４３の間に軸方向へ重なりが形成されるように溝３５を横切って横方法へ延在している。第２の材料突出部４２及び第３の材料突出部４３が管壁２から異なった距離で離間しているため、両材料突出部４２，４３の間に狭い通路６６が残されている。図１に示されている材料突出部４１，４２及び４３は、管の周方向に連続して、又は不連続に形成されることができる。これら材料突出部が連続的に形成されている場合には、図１に示された断面図において管の周方向における各断面が適当に変更された形態で見て取れる。この場合には、横方向への材料突出部４１，４２及び４３の全体によって軸方向に隣接した２つのリブ３の間の溝３５が完全に覆われ、溝底３６が外部から視認できないようになっている。

図２には、本発明によるリブ付き管１の好ましい実施形態の外観が示されている。リブ３は図２において垂直方向へ延在しており、管軸線は水平方向へ延在している。複数のリブ３は複数の刻み目５１を備えており、これら刻み目は、リブ先端部３３からリブ脚部の方向へ延在している。これら刻み目５１は、リブ３に対して好ましくは約４５°の角度をなしている。刻み目５１の水平面においては、リブ３の材料が横方向の第１の材料突出部４１を形成しており、この第１の材料突出部は、軸方向へ隣接した２つのリブ３の間の溝３５を部分的に覆っている。リブ先端部３３と刻み目５１の水平面の間には横方向への第２の材料突出部４２が存在し、この第２の材料突出部は、溝３５を部分的に覆っている。また、管の周方向へ隣接する２つの刻み目５１の間に存在するリブ先端部３３の範囲５４は軸方向へ一方側に拡張されており、そのため、リブ先端部３３の拡張された範囲５４が溝を部分的に覆う横方向への第３の材料突出部４３を形成している。リブ３の刻み目によって形成された横方向への第１の材料突出部４１と、リブ先端部３３における横方向への第３の材料突出部４３は、管の周方向において不連続に形成されている。これら材料突出部４１，４３は、互いにずらして配置されている。横方向への第２の材料突出部４２は、実質的にリブ先端部３３の材料の径方向への延長部によって形成されることが可能である。図２に示されているように、管の周方向へ隣接した２つの第２の材料突出部４２が互いに隣り合っていない場合には、これらは不連続に形成されている。この実施形態においては、横方向への第１の材料突出部４１、第２の材料突出部４２及び第３の材料突出部４３は、管の周方向においてあらかじめ設定された相互関係で互いに配置されている。また、リブの刻み目によって、複数の材料突出部５３が刻み目５１の側部に形成されている。これら材料突出部５３は、横方向への第１の材料突出部４１を横方向への第２の材料突出部４２及び第３の材料突出部４３に接続するものである。横方向への全ての材料突出部４１，４２及び４３並びに刻み目５１の側方における材料突出部５３の全体によって、軸方向に隣接する２つのリブ３の間の溝が十分に覆われることになる。図２に示された実施形態においては、溝底３６が径方向外方からの視点方向においてわずかな箇所においてのみ視認できる。

図３には、図２に示されたリブ付き管１の断面Ａ−Ａでの断面図が示されている。各リブ３の左側において、リブ脚部３１の上方に、リブ３の刻み目によって形成される横方向への第１の材料突出部４１が存在している。各リブ３の右側には、第１の材料突出部４１よりも管壁２から更に離間している横方向への第２の材料突出部４２が存在している。第２の材料突出部４２は、リブ先端部３３の下方においてリブ側部３２に配置されている。第１の材料突出部４１及び第２の材料突出部４２は、それぞれ隣接するリブ３の第１の材料突出部４１と第２の材料突出部４２の間で軸方向へ重なりが形成されるよう溝３５を横切って横方向へ延在している。そのため、断面Ａ−Ａでは、径方向外方からの視点方向において溝底３６が視認できない。第１の材料突出部４１及び第２の材料突出部４２が管壁２から異なって離間しているため、両材料突出部４１及び４２の間に狭い通路６２が残されている。

図４には、図２に示されたリブ付き管１の断面Ｂ−Ｂでの断面図が示されている。この断面は、該断面が刻み目５１の略中央に位置するように選択されている。リブ３の刻み目によって押しのけられた、刻み目５１の側部５２における材料は、断面Ｂ−Ｂにおいて、リブ３の両側においてＹ字状に配置された材料突出部５３を形成している。断面Ｂ−Ｂにおいては、材料突出部５３が、刻み目５１の水平面を横方向への第２の材料突出部４２の水平面に接続している。刻み目５１の側部５２における材料突出部５３は、隣接するリブ３の材料突出部５３間で横方向への第２の材料突出部４２と共に軸方向に重なりが形成されるよう、溝３５を横切って延在している。そのため、断面Ｂ−Ｂでは、径方向外方からの視点方向において溝底３６が視認できない。

図５には、図２に示されたリブ付き管１の断面Ｃ−Ｃでの断面図が示されている。各リブ３の右側には、図３においてもすでに分かるように、横方向への第２の材料突出部４２が存在している。各リブ３の左側には、リブ先端部３３において、リブ先端部３３の拡張によって形成された横方向への第３の材料突出部４３が存在している。横方向への第３の材料突出部４３は、第２の材料突出部４２よりも管壁２から更に離間している。第２の材料突出部４２及び第３の材料突出部４３は、それぞれ隣接するリブ３の第２の材料突出部４２と第３の材料突出部４３の間で軸方向への重なりが形成されるように、横方向へ溝３５を横切って延在している。そのため、断面Ｃ−Ｃでは、径方向外方からの視点方向において溝底３６が視認できない。第２の材料突出部４２及び第３の材料突出部４３は管壁２から異なって離間しているため、両材料突出部４２及び４３の間に狭い通路６６が残されている。

図６には、図２に示されたリブ付き管１の断面Ｄ−Ｄでの断面図が示されている。各リブ３の右側には図３及び図５においてもすでに分かるように、横方向への第２の材料突出部４２が存在している。各リブ３の左側には、リブ先端部３３において図５においてもすでに分かる、リブ先端部３３の拡張によって形成された横方向への第３の材料突出部４３が存在している。この横方向への第３の材料突出部４３は、第２の材料突出部４２よりも管壁２から更に離間している。断面Ｃ−Ｃとは異なり、断面Ｄ−Ｄにおいては横方向への第２の材料突出部４２がよりわずかに溝３５を横切って延在しているので、それぞれ隣接するリブ３の第２の材料突出部４２と第３の材料突出部４３の間で軸方向への重なりが形成されない。そのため、断面Ｄ−Ｄでは、径方向外方からの視点方向において溝底３６が視認できる。横方向への全ての材料突出部４１，４２及び４３並びに刻み目５１の側部における材料突出部５３の全体によって、軸方向へ隣接する２つのリブ３の間の溝３５が十分に覆われ、その結果、図２〜図６に示された本発明に基づくリブ付き管の実施形態においては、溝底３６が外方からわずかな箇所においてのみ視認可能となっている。

図７には、本発明に基づくリブ付き管１の好ましい実施形態の外観が示されている。各リブ３は図７において垂直方向へ延在し、管軸線は水平方向へ延在している。各リブ３は、複数の刻み目５１を備えており、これら刻み目は、リブ先端部３３からリブ脚部の方向へ延在している。刻み目５１は、リブに対して好ましくは約４５°の角度をなしている。刻み目５１の水平面上にはリブ３の材料が横方向への第１の材料突出部４１を形成しており、これら第１の材料突出部は、軸方向に隣接する２つのリブ３の間の溝を部分的に覆っている。リブ先端部３３と刻み目５１の水平面の間には、溝を部分的に覆う横方向への第２の材料突出部４２が存在している。また、管の周方向へ隣接する２つの刻み目５１の間に位置する、リブ先端部３３の範囲５４は、軸方向において一方側へ拡張されており、リブ先端部３３の拡張された範囲５４は、溝を部分的に覆う横方向への第３の材料突出部４３を形成する。リブ３の刻み目によって形成された横方向への第１の材料突出部４１と、リブ先端部３３における横方向への第３の材料突出部４３は、管の周方向において不連続に形成されている。これら材料突出部４１及び４３は、互いにずらして配置されている。横方向への第２の材料突出部４２は、リブ先端部３３の径方向への延長によって形成されることが可能である。リブ先端部３３の同時かつ適切な周方向への延長により、第２の材料突出部が管の周方向において連続的に、又は略連続的に形成されることができる。この実施形態においては、横方向の第１の材料突出部４１、第２の材料突出部４２及び第３の材料突出部４３は、管の周方向においてあらかじめ設定された相互関係で互いに配置されている。また、リブ３の刻み目によって、複数の材料突出部５３が刻み目５１の側部に形成されている。これら材料突出部５３は、横方向への第１の材料突出部４１を横方向への第２の材料突出部４２及び第３の材料突出部４３に接続するものである。横方向への全ての材料突出部４１，４２及び４３並びに刻み目５１の側部における材料突出部５３の全体によって、軸方向に隣接する２つのリブ３の間の溝が完全に覆われることになる。したがって、図７に示された実施形態においては、溝底が径方向外方からの視点方向において視認できない。

図８には、図７に示されたリブ付き管１の断面Ａ−Ａでの断面図が示されている。各リブ３の左側において、リブ脚部３１の上方に、リブ３の刻み目によって形成される横方向への第１の材料突出部４１が存在している。各リブ３の右側には、第１の材料突出部４１よりも管壁２から更に離間している横方向への第２の材料突出部４２が存在している。第２の材料突出部４２は、リブ先端部３３の下方においてリブ側部３２に配置されている。第１の材料突出部４１及び第２の材料突出部４２は、それぞれ隣接するリブ３の第１の材料突出部４１と第２の材料突出部４２の間で軸方向へ重なりが形成されるよう溝３５を横切って横方向へ延在している。そのため、断面Ａ−Ａでは、径方向外方からの視点方向において溝底３６が視認できない。第１の材料突出部４１及び第２の材料突出部４２が管壁２から異なって離間しているため、両材料突出部４１及び４２の間に狭い通路６２が残されている。

図９には、図７に示されたリブ付き管１の断面Ｂ−Ｂでの断面図が示されている。この断面は、該断面が刻み目５１の略中央に位置するように選択されている。リブ３の刻み目によって押しのけられた、刻み目５１の側部５２における材料は、断面Ｂ−Ｂにおいて、リブ３の両側においてＹ字状に配置された材料突出部５３を形成している。断面Ｂ−Ｂにおいては、材料突出部５３が、刻み目５１の水平面を横方向への第２の材料突出部４２の水平面に接続している。刻み目５１の側部５２における材料突出部５３は、隣接するリブ３の材料突出部５３間で横方向への第２の材料突出部４２と共に軸方向に重なりが形成されるよう、溝３５を横切って延在している。そのため、断面Ｂ−Ｂでは、径方向外方からの視点方向において溝底３６が視認できない。

図１０には、図７に示されたリブ付き管１の断面Ｃ−Ｃでの断面図が示されている。各リブ３の右側には、図８においてもすでに分かるように、横方向への第２の材料突出部４２が存在している。各リブ３の左側には、リブ先端部３３において、リブ先端部３３の拡張によって形成された横方向への第３の材料突出部４３が存在している。横方向への第３の材料突出部４３は、第２の材料突出部４２よりも管壁２から更に離間している。第２の材料突出部４２及び第３の材料突出部４３は、それぞれ隣接するリブ３の第２の材料突出部４２と第３の材料突出部４３の間で軸方向への重なりが形成されるように、横方向へ溝３５を横切って延在している。そのため、断面Ｃ−Ｃでは、径方向外方からの視点方向において溝底３６が視認できない。第２の材料突出部４２及び第３の材料突出部４３は管壁２から異なって離間しているため、両材料突出部４２及び４３の間に狭い通路６６が残されている。

図１１には、図７に示されたリブ付き管１の断面Ｄ−Ｄでの断面図が示されている。各リブ３の右側には図８及び図１０においてもすでに分かるように、横方向への第２の材料突出部４２が存在している。各リブ３の左側には、リブ先端部３３において図１０においてもすでに分かる、リブ先端部３３の拡張によって形成された横方向への第３の材料突出部４３が存在している。この横方向への第３の材料突出部４３は、第２の材料突出部４２よりも管壁２から更に離間している。図６に示された実施形態とは異なり、図１１に示された実施形態においては、第２の材料突出部４２及び第３の材料突出部４３が、それぞれ隣接するリブ３の第２の材料突出部４２と第３の材料突出部４３の間で軸方向への重なりが形成されるように横方向へ溝３５を横切って延在している。そのため、断面Ｄ−Ｄでは、径方向外方からの視点方向において溝底３６が視認できない。横方向への全ての材料突出部４１，４２及び４３並びに刻み目５１の側部における材料突出部５３の全体によって、軸方向に隣接する２つのリブ３の間の溝３５が完全に覆われることになる。したがって、図７〜図１１に示された本発明に基づくリブ付き管の実施形態においては、溝底３６が径方向外方からの視点方向において視認できない。

管壁において最も近くに配置された横方向の材料突出部をリブの高さＨの４０〜５０％だけ管壁から離間した水平面に配置することが有利であることが明らかとなった。管壁から最も離間した横方向の材料突出部は、好ましくはリブ先端部の水平面に存在する。したがって、これら材料突出部は、リブ先端部の横方向への拡張によって形成されている。本発明によれば、これら両水平面の間には他の横方向への材料突出部が存在し、この水平面は、リブの高さＨの５０〜８０％、好ましくは６０〜７０％だけ管壁から離間している。ここで、それぞれ隣接する２つの水平面間の径方向の間隔は、リブの高さＨの１５〜３０％、好ましくは２０〜２５％であるべきである。

材料突出部の横方向への延在は、好ましくは溝の幅Ｗの３５〜７５％である。特に好ましい実施形態においては、対向する少なくとも２つのリブ側部と、異なる水平面において配置された複数の材料突出部とが存在し、この材料突出部の横方向の延在部は、合わせて溝の幅Ｗの１００％より大きいものである。これにより、この材料突出部が軸方向において重なり、同時に、重なり範囲において複数の狭い通路が残されることが保証される。

１ 熱交換器管
２ 管壁
２１ 管外側部
３ 管外側部におけるリブ
３１ リブ脚部
３２ リブ側部
３３ リブ先端部
３５ 溝
３６ 溝底
４１ 第１の材料突出部
４２ 第２の材料突出部
４３ 第３の材料突出部
５１ 刻み目
５２ 刻み目の側部
５３ 刻み目の側部における材料突出部
５４ 刻み目間のリブ先端部の範囲
６２ 通路
６６ 通路
Ｈ リブの高さ
Ｗ 溝の幅

Claims (9)

1. 管外側部（２１）での液体の蒸発のための金属製の熱交換器管（１）であって、管軸線と、管壁（２）と、前記管外側部（２１）上で周設された、統合して仕上げられた複数のリブ（３）とを備え、該リブがリブ脚部（３１）、複数のリブ側部（３２）及びリブ先端部（３３）を有しており、前記リブ脚部（３１）が前記管壁（２）から実質的に径方向へ突出し、軸方向へ隣接した２つの前記リブ（３）の間にそれぞれ溝（３５）が存在し、前記リブ側部（３２）に、前記リブ（３）の材料で形成された横方向への材料突出部が配置されている前記熱交換器管において、
   少なくとも横方向への第１の材料突出部（４１）、第２の材料突出部（４２）及び第３の材料突出部（４３）が、前記溝（３５）をこれらの材料突出部（４１，４２，４３）の全体で十分に覆うように配置されていること、及び横方向への前記第１の材料突出部（４１）、前記第２の材料突出部（４２）及び前記第３の材料突出部（４３）が、前記管壁（２）から径方向へそれぞれ異なる距離離間した水平面上に形成されていることを特徴とする熱交換器管。
2. 径方向の視点方向において溝底（３６）が管表面の最大でも４％だけ視認可能であるように前記溝（３５）が覆われていることを特徴とする請求項１記載の熱交換器管（１）。
3. 径方向の視点方向において前記溝底（３６）が管表面の最大でも２％だけ視認可能であるように前記溝（３５）が覆われていることを特徴とする請求項２記載の熱交換器管（１）。
4. 径方向の視点方向において溝底（３６）が視認できないように前記溝（３５）が覆われていることを特徴とする請求項３記載の熱交換器管（１）。
5. 横方向への前記材料突出部（４１，４２，４３）が、少なくとも１つの水平面において、管の周方向において不連続に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器管（１）。
6. 横方向への前記材料突出部（４１，４２，４３）が、少なくとも２つの水平面において、管の周方向において不連続に形成されているとともに、これら水平面の横方向への前記材料突出部（４１，４２，４３）が、管の周方向において少なくとも部分的に互いにずらして配置されていることを特徴とする請求項５記載の熱交換器管（１）。
7. 径方向の視点方向において溝底（３６）が最大で０．００７ｍｍ^２の面積を有する開口部を通してのみ視認可能であるよう前記溝（３５）が覆われていることを特徴とする請求項５又は６のいずれか１項に記載の熱交換器管（１）。
8. 前記材料突出部（４１，４２，４３）の横方向への延在部が、少なくとも１つの水平面において、この延長部が対向する前記リブ側部（３２）において少なくとも１つの他の水平面に形成された横方向への前記材料突出部（４１，４２，４３）と共に軸方向へ重なるほど大きいこと、及びこれら材料突出部（４１，４２，４３）の前記管壁（２）からの径方向の間隔が、重なり範囲において前記材料突出部（４１，４２，４３）間に狭い通路が残されるように選択されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱交換器管（１）。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の熱交換器管（１）であって、前記リブ（３）が、前記リブ先端部（３３）から前記リブ脚部（３１）の方向へ延在する刻み目（５１）を有しており、刻み目の深さが前記リブ（３）の高さ（Ｈ）よりも小さく、前記刻み目（５１）の水平面上において前記リブ（３）の材料が横方向への前記第１の材料突出部（４１）を形成しており、該第１の材料突出部が、軸方向に隣接した２つの前記リブ（３）の間の前記溝（３５）を第１の水平面上において部分的に覆っており、前記リブ先端部（３３）と前記刻み目（５１）の水平面の間に横方向への前記第２の材料突出部（４２）が存在し、該第２の材料突出部は、軸方向に隣接した２つの前記リブ（３）の間の前記溝（３５）を第２の水平面上において部分的に覆っており、管の周方向に隣接した２つの前記刻み目（５１）の間に存在する前記リブ先端部（３３）の範囲（５４）が軸方向へ拡張されており、そのため、前記リブ先端部（３３）の拡張されたこの範囲（５４）が横方向への第３の材料突出部（４３）を形成しており、該第３の材料突出部が軸方向に隣接した２つのリブ（３）の間の前記溝（３５）を第３の水平面上において部分的に覆っている前記熱交換器管において、
   前記材料突出部（４１，４２，４３）の全体によって、軸方向に隣接した２つの前記リブ（３）の間の前記溝（３５）が十分に覆われていることを特徴とする熱交換器管。

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