JP2020525722A - チューブ構造体およびチューブ構造体製造方法 - Google Patents

Abstract

本開示は、金属製の内側チューブおよび金属製の外側チューブを備え、内側チューブが外側チューブ内に延在するチューブ構造体であり、さらに、内側チューブと外側チューブとが、内側チューブの全長に亘って機械的に固く嵌合され、チューブ構造体の半径方向に少なくとも１つの空間が溝の形で、少なくとも内側チューブの外面または外側チューブの内面に延在し、かつその少なくとも１つの空間が、内側チューブの長手方向に内側チューブの全長に亘って延在するか、あるいは、スペーサチューブが、内側チューブと外側チューブとの間に設置され、内側チューブと外側チューブとスペーサチューブとが、スペーサチューブの全長に亘って機械的に固く嵌合され、スペーサチューブが、チューブ構造体の半径方向に内側チューブの外面から外側チューブの内面まで延在するスリットの形で少なくとも１つの空間を備え、かつその少なくとも１つの空間が、スペーサチューブの長手方向にスペーサチューブの全長に亘って延在するか、のどちらか一方であるチューブ構造体であって、その少なくとも１つの空間が、外側チューブと内側チューブとの熱接触を行わせる熱伝導材によって、少なくとも部分的に充填される、チューブ構造体に関する。【選択図】図３

Description

本開示は、金属製の内側チューブおよび金属製の外側チューブを備え、内側チューブが外側チューブ内に延在するチューブ構造体であって、さらに、内側チューブと外側チューブとが、内側チューブの全長に亘って機械的に固く嵌合され、チューブ構造体の半径方向に少なくとも１つの空間が溝の形で、少なくとも内側チューブの外面または外側チューブの内面に延在し、かつその少なくとも１つの空間が、内側チューブの長手方向に内側チューブの全長に亘って延在するか、あるいは、スペーサチューブが、内側チューブと外側チューブとの間に設置され、内側チューブと外側チューブとスペーサチューブとが、スペーサチューブの全長に亘って機械的に固く嵌合され、スペーサチューブが、チューブ構造体の半径方向に内側チューブの外面から外側チューブの内面まで延在するスリットの形で少なくとも１つの空間を備え、かつその少なくとも１つの空間が、スペーサチューブの長手方向にスペーサチューブの全長に亘って延在するか、のどちらか一方であるチューブ構造体に関する。

本開示は、さらに、
− 金属製の内側チューブを形成するステップと、
− 金属製の外側チューブを形成するステップと
を含むチューブ構造体を製造する方法であって、
− 内側チューブが外側チューブ内に延在するように外側チューブに内側チューブを挿入するステップ、
− 少なくとも内側チューブの外面または外側チューブの内面に、チューブ構造体の半径方向に延在する溝の形で少なくとも１つの空間形成するステップであり、その少なくとも１つの空間が、内側チューブの長手方向に内側チューブの全長に亘って延在する、ステップ、および
− 内側チューブと外側チューブとを、内側チューブの全長に亘って機械的に固く嵌合するステップ、
あるいは、
− 少なくとも１つの空間を有するスペーサチューブを形成するステップであり、その空間が、スペーサチューブの長手方向に延在するスリットの形である、ステップ、
− 内側チューブの外面にスペーサチューブを装着するステップ、
− 内側チューブおよびスペーサチューブを外側チューブに挿入するステップであり、それによって、内側チューブおよびスペーサチューブが、外側チューブ内に延在し、少なくとも１つの空間が、内側チューブの外面と外側チューブの内面との間でチューブ構造体の半径方向に延在する、ステップ、および
− 内側チューブと外側チューブとスペーサチューブとを、スペーサチューブの全長に亘って、機械的に固く嵌合するステップ、
のどちらか一方を含む
方法に関する。

少なくとも金属製の内側チューブおよび外側チューブを備えるチューブ構造体であって、それらチューブが互いに機械的に固く嵌合され、信号ラインおよび／またはセンサを収容するために内側チューブと外側チューブとの間に追加の空間が形成されている、チューブ構造体が知られている。

しかし、設けられた空間は信号ラインおよび／またはセンサからなる機材によって部分的に充填されてはいるものの、空間内に空隙が形成されて、外側チューブと内側チューブとの間での半径方向の十分な熱伝達を妨げることが生じている。その結果、円周方向で考えると、そのようなチューブ構造体では、不均一な温度分布が生じ得る。不均一な温度分布は、チューブ構造体の早期の破損を生じることがあり、さらに、空間内に配置されたセンサの誤指示を生じることがある。

したがって、当技術分野では、信号ラインおよび／またはセンサを収容するための空間を有し、一方、同時に、チューブ構造体の円周方向に見たときに外側チューブと内側チューブとの間での熱伝導が確実に均一になるチューブ構造体を実現することが必要である。

本開示の一態様は、金属製の内側チューブおよび金属製の外側チューブを備え、内側チューブが外側チューブ内に延在するチューブ構造体であり、さらに、内側チューブと外側チューブとが、内側チューブの全長に亘って機械的に固く嵌合され、チューブ構造体の半径方向に少なくとも１つの空間が溝の形で、少なくとも内側チューブの外面または外側チューブの内面に延在し、かつその少なくとも１つの空間が、内側チューブの長手方向に内側チューブの全長に亘って延在するか、あるいは、スペーサチューブが、内側チューブと外側チューブとの間に設置され、内側チューブと外側チューブとスペーサチューブとが、スペーサチューブの全長に亘って機械的に固く嵌合され、スペーサチューブが、チューブ構造体の半径方向に内側チューブの外面から外側チューブの内面まで延在するスリットの形で少なくとも１つの空間を備え、かつその少なくとも１つの空間が、スペーサチューブの長手方向にスペーサチューブの全長に亘って延在するか、のどちらか一方であるチューブ構造体であって、その少なくとも１つの空間が、外側チューブと内側チューブとの熱接触を行わせる熱伝導材によって、少なくとも部分的に充填される、チューブ構造体に関する。

本開示によれば、信号ラインおよび／またはセンサを収容するために空間を備えるチューブ構造体は、２つどちらかの方法で形成することができる。両設計とも、内側チューブおよび外側チューブを備える。

第１の設計では、内側チューブが外側チューブ内に延在し、少なくとも内側チューブの外面または外側チューブの内面に溝が形成される。この溝が、信号ラインおよび／またはセンサを収容する空間を形成する。溝は、内側チューブの長手方向に内側チューブの全長に亘って延在する。内側チューブと外側チューブとは、内側チューブの全長に亘って機械的に固く嵌合され、それによって、一体化されたチューブ構造体を形成する。

別法として、スペーサチューブを、内側チューブと外側チューブとの間に設置してもよく、そのスペーサチューブは、内側チューブの外面から外側チューブの内面までチューブ構造体の半径方向に延在するスリットを備える。そして、この溝が、信号ラインおよび／またはセンサを収容するための空間になる。やはり、この実施形態でも、内側チューブと外側チューブとスペーサチューブとは、一体化されたチューブ構造体を形成するために、スペーサチューブの全長に亘って機械的に固く嵌合される。

溝またはスリットによって形成される空間内に空隙が生じることを防ぐために、本開示による空間は、外側チューブと内側チューブとの熱接触を行わせる熱伝導材によって少なくとも部分的に充填され、それによって、チューブ構造体の円周上で考えたときに、ほぼ均一な半径方向の熱伝導性が得られる。

熱伝導材（短縮してＴ．Ｉ．Ｍ（ｔｈｅｒｍａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｍａｔｅｒｉａｌ））とは、２つの部品の間に、これら２つの構成要素間の熱結合を強化するために挿入されるあらゆる材料を表す。

溝またはスリットのどちらかによって形成された空間を熱伝導材によって充填することにより、溝またはスリットが設置された円周上の位置での内側チューブと外側チューブとの間の、チューブ構造体の熱伝導性が向上する。熱伝導材の主要効果は、溝またはスリットに空隙が充満するのを防ぐことである。

本開示の一実施形態では、熱伝導材は、熱ペーストまたは鋳込金属である。

熱伝導材が鋳込金属である実施形態では、この鋳込金属は、鉛（Ｐｂ）、錫（Ｓｎ）、銅（Ｃｕ）、およびそれらの組合せからなるグループから選択してもよい。

本開示の意味する熱ペーストは、また、一般的に、サーマルグリース、ＣＰＵグリース、ヒートペースト、ヒートシンクコンパウンド、ヒートシンクペースト、サーマルコンパウンド、またはサーマルジェルとも呼ばれている。

熱ペーストは、吸熱源と熱源との間のインターフェースとして一般的に使用される熱伝導性複合材の一種である。熱ペーストの主要な役割は、外側チューブと内側チューブとの間の熱伝達を最大化するように、溝またはスリット内の空隙を無くすることである。

一実施形態では、熱ペーストは、液体マトリクス材および熱伝導性充填材を含む熱伝導性複合材である。

一実施形態では、マトリクス材は、エポキシ、ケイ素、ウレタン、アクリル酸塩、溶媒基準系、高融点接着剤、およびそれらの組合せからなるグループから選択される。

一実施形態では、充填材は、金属、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、酸化チタニウム、およびそれらの組合せからなるグループから選択される。

本開示の一実施形態では、熱伝導材の熱伝導率は、１ワット／（メートル＊ケルビン）［Ｗ／（ｍ＊Ｋ）］以上または２Ｗ／（ｍ＊Ｋ）以上である。

しかしながら、これら複雑な材料の組合せが、本開示に使用される熱ペーストとして好適である一方、練り歯磨でも、本開示によるチューブ構造体の内側チューブと外側チューブとの間の熱伝導性を強化するための熱ペーストとして適し得る。

本開示の一実施形態では、内側チューブと外側チューブ、および任意選択でスペーサチューブは、相互に同心で延在する。

原則的に、スペーサチューブは、必要な安定性を満たせばいかなる材料から製作してもよく、したがって、その材料は、プラスチック材料および金属材料の両方から選択することができる。

本開示のさらに別の実施形態では、内側チューブ、スペーサチューブ、および／または外側チューブは、鋼鉄、炭素鋼、ステンレス鋼、マンガン鋼、ニッケル系合金、アルミニウム（Ａｌ）、Ａｌ系合金、銅（Ｃｕ）、Ｃｕ系合金、ジルコニウム（Ｚｒ）、Ｚｒ系合金、チタニウム（Ｔｉ）、Ｔｉ系合金、鉄クロムアルミニウム（ＦｅＣｒＡｌ）合金、フェライト鋼、およびそれらの組合せからなるグループから選択された金属から製造される。

一実施形態で、内側チューブ、スペーサチューブ、および／または外側チューブを形成または製造するのに使用される中空材は、鋼鉄、炭素鋼、ステンレス鋼、マンガン鋼、ニッケル系合金、アルミニウム（Ａｌ）、Ａｌ系合金、銅（Ｃｕ）、Ｃｕ系合金、ジルコニウム（Ｚｒ）、Ｚｒ系合金、チタニウム（Ｔｉ）、Ｔｉ系合金、鉄クロムアルミニウム（ＦｅＣｒＡｌ）合金、フェライト鋼、およびそれらの組合せからなるグループから選択された金属から製造されることを理解されたい。

さらに、一般に、内側チューブ、スペーサチューブおよび／または外側チューブの材料は、相互に独立に選択することができることを理解されたい。本開示の一実施形態では、内側チューブおよび外側チューブ、ならびに任意選択でスペーサチューブは、同一の材料から構成される。別の実施形態では、外側チューブと内側チューブとは、互いに異なる材料からなる。後者は、この方式で、外側チューブと内側チューブとに異なる材料特性を用いることができ、それら特性が、特定の用途に適用されるチューブ構造体を得るために任意に組み合わせることができるので、有利である。別の実施形態では、内側チューブおよび外側チューブが第１の材料から製作され、スペーサチューブが第２の材料から製作され、第１の材料と第２の材料とが、互いに異なる。別の実施形態では、内側チューブおよび外側チューブが同じ材料から製作される。

本開示の一実施形態では、内側チューブ、スペーサチューブ、および／または外側チューブは、シームレスチューブまたは溶接チューブである。

さらに、本開示の一態様の下に、上記および後記に説明される通りの、上記および後記の実施形態によるチューブ構造体と、少なくとも１つの空間内に設置された少なくとも１つの信号ラインとを備えるシステムが提案され、少なくとも１つの信号ラインは、チューブ構造体の長手方向に延在する。

本開示の意味する信号ラインは、信号、すなわち情報を送信器から受信器へ伝達することができるあらゆるラインと理解される。したがって、本開示の実施形態では、信号ラインは、電気信号用ライン、電磁信号用ライン、光信号用ライン、およびそれらの組合せからなるグループから選択される。信号ラインの例は、絶縁式導電ワイヤまたは光グラスファイバである。

本開示の一実施形態では、システムは、少なくとも１つの信号ラインに作動上接続された少なくとも１つのセンサをさらに備え、少なくとも１つのセンサは、内側チューブの外面と外側チューブの内面との間に設置される。

一実施形態では、少なくとも１つのセンサは、溝またはスリットによって形成された少なくとも１つの空間内に設置される。

しかしながら、別の実施形態では、少なくとも１つの陥凹が、少なくとも１つの内側チューブまたは外側チューブ、あるいは当て嵌まるならスペーサチューブに設けられ、少なくとも１つの陥凹は、溝またはスリットによって形成された少なくとも１つの空間に連結し、信号ラインに接続された少なくとも１つのセンサが、少なくとも部分的にその少なくとも１つの陥凹内に設置される。

本開示の概念での空間に連結する陥凹は、空間と陥凹とが、少なくとも１つのセンサおよび少なくとも１つの信号ラインを収容する連続的ボリュームを形成することを意味する。一実施形態では、陥凹は、チューブ構造体の長手方向のある位置で、溝またはスリットを拡幅することによって形成することができる。本開示の一実施形態では、センサは、加速度センサ、振動センサ、伝導率センサ、圧力センサ、温度センサ、歪ゲージ、腐食センサ、磁場センサ、熱流束センサ、トルクセンサ、およびそれらの組合せからなるグループから選択される。

本開示の一実施形態では、信号ラインおよび／またはセンサは、溝もしくはスリットおよび／または陥凹内に接着剤の助けを借りて接着される。そのような接着は、チューブ構造体の製造中、センサおよび／または信号ラインを空間または陥凹内に固定する。別の実施形態では、信号ラインおよび／またはセンサは、空間および／または陥凹内に溶接される。

本開示の別の態様の下に、
− 金属製の内側チューブを形成するステップと、
− 金属製の外側チューブを形成するステップと
を含む、チューブ構造体を製造する方法であり、さらに
− 内側チューブが外側チューブ内に延在するように外側チューブに内側チューブを挿入するステップ、
− 少なくとも内側チューブの外面または外側チューブの内面に、チューブ構造体の半径方向に延在する溝の形で少なくとも１つの空間を形成するステップであり、少なくとも１つの空間が、内側チューブの長手方向に内側チューブの全長に亘って延在する、ステップ、および
− 内側チューブと外側チューブとを、内側チューブの全長に亘って機械的に固く嵌合するステップ、
あるいは、
− 少なくとも１つの空間を有するスペーサチューブを形成するステップであり、その空間が、スペーサチューブの長手方向に延在するスリットの形である、ステップ、
− 内側チューブの外面にスペーサチューブを装着するステップ、
− 内側チューブおよびスペーサチューブを外側チューブに挿入するステップであり、それによって、内側チューブおよびスペーサチューブが、外側チューブ内に延在し、少なくとも１つの空間が、内側チューブの外面と外側チューブの内面との間でチューブ構造体の半径方向に延在する、ステップ、および
− 内側チューブと外側チューブとスペーサチューブとを、スペーサチューブの全長に亘って、機械的に固く嵌合するステップ、
のどちらか一方を含む方法であって、
− 少なくとも１つの空間を、外側チューブと内側チューブとの熱接触を行わせる熱伝導材によって、少なくとも部分的に充填するステップ
をさらに含む方法が提供される。

本開示によるチューブ構造体を製造するステップの順序は、製造するチューブ構造体のタイプに依存する。チューブ構造体の２つの基本設計は明確に異なり、すなわち、チューブ構造体は、内側チューブと外側チューブとを有し、内側チューブの外面と外側チューブのチューブ内面とが、互いに直接機械的に接触し、溝の形の空間が、外側チューブの内面および／または内側チューブの外面に形成される。

本開示の一実施形態では、溝は、内側チューブおよび外側チューブそれぞれを押出加工およびフライス加工した後、内側チューブの外面または外側チューブの内面に機械加工することができる。

この場合、溝は、たとえば、内側チューブまたは外側チューブのどちらか、あるいは両方の面を切りくず除去式機械加工することによって製作することができる。

別の実施形態では、溝は、内側チューブおよび外側チューブを形成するために、それぞれ中空材から引き抜く工程中に設けることができる。

溝が内側チューブの外面に設けられる場合には、中空材を内側チューブに引き抜く際、引抜金型が、外面に溝を形成する突起を備える。その代わりに外側チューブがその内面に溝を設けられる場合には、中空材を外側チューブに形成する引抜工程において、引抜工程中に使用されるマンドレルに突起が設けられる。

当然、外側チューブの内面および内側チューブの外面それぞれに溝を設けることができることは明らかである。

内側チューブおよび外側チューブを形成した後、内側チューブを外側チューブに挿入し、最終的に、必要な機械的に固い嵌合を内側チューブの全長に亘って内側チューブと外側チューブとに施すために、内側チューブおよび外側チューブを一体にして引抜金型を通して引き抜く。

チューブ構造体が、内側チューブおよび外側チューブに加えて、内側チューブと外側チューブとの間に延在するスペーサチューブを備える一実施形態では、スペーサチューブに、スリットの形で少なくとも１つの空間を設ける必要がある。

本開示の実施形態では、スペーサチューブの形成にはスペーサチューブの機械加工が含まれ、詳細には、スリットの形で少なくとも１つの空間を形成するために、切りくず除去式機械加工によってスペーサチューブを機械加工することが含まれる。

少なくとも１つの空間をスリットの形で形成するスペーサチューブの機械加工は、たとえば、フライス加工、切削加工、またはレーザ加工によって行うことができる。

本開示の一実施形態では、内側チューブの外面へスペーサチューブを装着することが、内側チューブをスペーサチューブに挿入することを含む。

さらに別の実施形態では、内側チューブの外面にスペーサチューブを装着することが、スペーサチューブの少なくとも２つの分割弧片を内側チューブの外面に溶接または接着することを含む。スペーサチューブの分割弧片を溶接または接着することは、スペーサチューブの長手方向全体に亘って延在する複数のスリットをスペーサチューブが形成するとき、必要になることは明らかである。

本開示の一実施形態では、内側チューブ上に装着する前のスペーサチューブは、内側チューブの外径より小さい内径を有する。それにも拘らず、スペーサチューブに形成されたスリットによって、スペーサチューブを僅かに開くように撓ませることにより、内側チューブをスペーサチューブに挿入することができる。このようにして、スペーサチューブと内側チューブとの固い嵌合が行われ、その結果、この固い嵌合を実現するためのそれ以上のステップは必要なくなる。

本開示の一実施形態では、内側チューブと外側チューブとを、または内側チューブと外側チューブとスペーサチューブとを機械的に固く嵌合する前に、熱伝導材が、少なくとも１つの空間に充填される。

この充填は、内側チューブを外側チューブに、または内側チューブおよびスペーサチューブを外側チューブに挿入する前、さらには諸チューブを挿入した後のいずれでも、行うことができる。

熱伝導材が、内側チューブを外側チューブに、または内側チューブおよびスペーサチューブを外側チューブに挿入した後に、少なくとも１つの空間に充填される場合、この充填は、諸チューブを機械的に固く嵌合する前、またはその後のどちらで行ってもよい。

本開示の一実施形態では、熱伝導材は、チューブ構造体の端部から少なくとも１つの空間に注入される。

本開示の一実施形態では、内側チューブに溝を設けた後、または内側チューブおよび外側チューブにスリットを設けた後、かつ、内側チューブまたはスペーサチューブ付きの内側チューブを外側チューブに挿入する前に、熱伝導材が、少なくとも１つの空間に充填される。

本開示の一実施形態では、内側チューブと外側チューブとを、または内側チューブとスペーサチューブと外側チューブとを機械的に固く嵌合することは、内側チューブおよび外側チューブ、または内側チューブ、スペーサチューブ、および外側チューブを一体にして引抜ダイスを通して引き抜き、工具面内で外側チューブの外面を成形することによって、達成される。

一実施形態では、引抜ダイスの内側工具面の工具直径は、引抜によって外側チューブの内径が縮小され、それによって引抜後に外側チューブが、内側チューブ、またはスペーサチューブおよび内側チューブのどちらにも固く嵌合するように、選択される。

本開示のさらに別の実施形態では、チューブ構造体、少なくとも１つの信号ライン、および少なくとも１つの信号ラインに作動上接続された少なくとも１つのセンサを備えるシステムを製造する方法が提供され、その方法は、上記および下記の実施形態で論じている通りのチューブ構造体を製造する方法のステップを含み、少なくとも１つの信号ラインおよび少なくとも１つのセンサは、少なくとも１つの空間を熱伝導材によって充填するステップの前に、その少なくとも１つの空間に挿入される。

原理的に、本開示は、上記に説明した通りのチューブ構造体と、少なくとも１つの信号ラインとを備えるが、センサは備えないシステムを製造する方法も包含する。

一実施形態では、陥凹を、内側チューブ、外側チューブ、またはスペーサチューブのいずれかに、チューブ構造体の長手方向のある位置で、溝またはスリットを拡幅することによって形成することができる。センサが備わる一実施形態では、センサを、信号ラインに接続し、形成された陥凹内に設置することができることが明らかである。

一実施形態では、少なくとも１つの信号ラインと、当て嵌まるなら少なくとも１つのセンサとが、内側チューブをスペーサチューブに挿入した後、内側チューブおよびスペーサチューブを一体にして外側チューブに挿入する前に、スリット内に配置される。

諸実施形態の上記ならびに以下の詳細な説明は、添付図面に即して読むとき、より良く理解されるであろう。示された実施形態は、図示された配置および役割そのものに限定されないことを理解されたい。

本開示による、チューブ構造体および信号ラインを有するシステムの第１の実施形態の概略断面図である。 本開示による、チューブ構造体および信号ラインを有するシステムの別の実施形態の概略断面図である。 本開示による、チューブ構造体および信号ラインを有するシステムのさらに別の実施形態の概略断面図である。

諸図面では、同一の要素は同一の参照番号によって示されている。

図１〜３は、本開示の実施形態によるチューブ構造体を有するシステムの概略断面図を示す。それら断面図は、それぞれのチューブ構造体の長手方向に垂直な面内で描かれている。

本開示によるシステムは、常に、外側チューブ２および内側チューブ３、３’を有するチューブ構造体１、１’、１’’を備える。システムは、さらに、信号ライン９を備える。

図１および２は、信号ラインが、追加のスペーサチューブ４、４’のスリット５によって形成された空間内に配置されている実施形態を示す。対照的に、図３の実施形態では、信号ライン９を収容する空間が、内側チューブ３’の外面７における溝１０として設けられている。

示された全ての実施形態では、内側チューブ３、３’は、外側チューブ２と同様に冷間引抜ステンレス鋼チューブである。

図１および２の実施形態では、外側チューブ２と内側チューブ３との間隔を確実に一定にする追加のスペーサチューブ４、４’が、設けられている。スペーサチューブ４、４’もまた、シームレス冷間引抜ステンレス鋼チューブによって形成される。冷間引抜後に、スリット５が、図１のスペーサチューブ４に切り込まれている。

一回だけの切断で冷間引抜スペーサチューブを切るのではなく、一切片をチューブから取り除くことができるようにスペーサチューブを２回切断する。スペーサチューブ４から母材切片を取り除くことによって、スリット５が、内側チューブ３の外面７から外側チューブ２の内面８まで半径方向に延在する空間を形成することが確実になる。このように、スリット５が、スリット５内に信号ライン９を配置するのに十分な大きさである空間を形成する。

内側チューブ３、スペーサチューブ４、および外側チューブ２の内径および外径は、緩い嵌合が行われるように互いに適合され、内側チューブ３は、手作業でスペーサチューブ４に押し込み、入れることができ、さらにまた、内側チューブ３と一体になったスペーサチューブ４を手作業で外側チューブ２に押し込むことができる。

図１に示されたチューブ構造体１の実施形態に関し、第１のステップで、内側チューブをスペーサチューブ４に挿入し、第２のステップで、信号ライン９をスリット５内に配置する。次いで、第３のステップで、熱伝導材６を、信号ライン９とスリット５の側壁と内側チューブ３の外面７との間に残っている空間に充填する。

図１〜３に示された全ての実施形態では、熱伝導材６は、液体マトリクス材としてのエポキシ、および充填材としての酸化アルミニウムを含む熱ペーストである。熱伝導材として選択される物質は、１．５Ｗ／（ｍ＊Ｋ）の熱伝導率を有する。

第４のステップで、内側チューブ３ならびに信号ライン９および熱ペースト６を含むスペーサチューブ４を、外側チューブ２に挿入する。

さらに、製造ステップの最後には、チューブ構造体１は、外側チューブ２とスペーサチューブ４と内側チューブ３とが、相互間で固く嵌合されるようでなければならない。確実な固い嵌合は、第５のステップにおいて、相互間で同心に配置されているが緩く嵌合されている内側チューブ３、スペーサチューブ４、および外側チューブ２から形成されるチューブ構造体を一体として引抜ダイスを通して冷間引抜を行うことによって達成される。

この引抜ダイスの工具内径は、引抜ステップ前の外側チューブ２の外径より小さい。チューブ構造体１を冷間引抜するときに外側チューブ２の外径を減少させることによって、外側チューブ２が、内側チューブ３およびスペーサチューブ４によって形成されるコア上に引き絞られる。スリットは、構造体の冷間引抜後でもスリットが内側チューブ３の外面７から外側チューブ２の内面８までチューブ構造体の半径方向に延在する空間を形成するように、十分な大きさのある円周方向での寸法を有する。その結果、冷間引抜後でも、スリットは、信号ライン９ならびに熱ペースト６を収容するのに十分な広さである。

図２は、チューブ構造体１’を有するシステムの代替実施形態を示し、スペーサチューブ４’が４つのスリット５を備える。その結果、スペーサチューブ４’は、４つの弧片４ａ’〜４ｄ’によって形成される。

この設計では、それぞれの弧片４ａ’〜４ｄ’が、信号ライン９ならびに熱ペースト６を入れる前、かつ内側チューブ３およびスペーサチューブ４’を外側チューブ２に挿入する前に、たとえばスポット溶接によって、内側チューブ３に固定されれば有利であることに留意されたい。

図１および２の両実施形態では、スペーサチューブ４、４’の各スリット５は、チューブ構造体１、１’の円周方向に延在し、それによって、信号ライン９のみをスリット５内に収容することができるだけではなく、センサを、内側チューブ３の健全性を表すのに必要な測定値を得るために、チューブ構造体１、１’の個々の長手方向位置に配置することができる。

内側チューブ３および任意選択のスペーサチューブ４、４’を外側チューブ２に挿入する前に、信号ラインならびにセンサを、当て嵌まるなら、スリット５に挿入しその中に固定することによって、チューブ構造体１、１’の確実で迅速な組立が可能になる。

図３に示される実施形態によるチューブ構造体１’’は、スペーサチューブが無い点で、図１および２のチューブ構造体１、１’の実施形態とは異なる。その代わりに、内側チューブ３’の外面７と外側チューブ２の内面８とが直接機械的に接触している。

内側チューブ３’と外側チューブ２との間に信号ライン９を収容するために、溝１０が、内側チューブ３’の外面７に切りくず除去式機械加工によって機械加工されている。

溝１０内に信号ライン９を配置した後、溝１０の残り部分が、空隙を無くしてチューブ構造体１’’の半径方向の熱伝導を強化するために、熱ペースト６によって充填される。

信号ライン９および熱ペースト６を有する内側チューブ３’を外側チューブ２に挿入した後、外側チューブ２と内側チューブ３’とを機械的に固く嵌合して一体化されたチューブ構造体１’’を造り出すために、構造体全体が、引抜ダイスを通して引き抜かれる。

本新規開示について、本説明、図面、および特許請求の範囲によって当業者にとって明らかになる全ての特徴は、単に特定のさらに別の特徴に関して説明された場合であっても、それら自体との組合せ、または本明細書に開示された他の特徴もしくは特徴のグループとの任意の組合せでの組合せのどちらをも、そのような組合せが明確に排除されておらずまたは技術的事実としてそのような組合せが排除されもしくは無効とされない限り、行うことができることに留意されたい。特徴の可能な各組合せの広範で明示的な記述は、単に、記述を簡潔で読みやすくするために省略されている。本開示が図面および上記説明において詳細に示されているが、この説明は、単なる例であり、特許請求の範囲によって定義されている保護範囲を限定するとは見なされない。本開示は、開示された実施形態に限定されることはない。

開示された実施形態に対する改変が、当業者にとって、図面、本説明、および添付特許請求の範囲から自明になる。特許請求の範囲において、用語「備える」は他の要素またはステップを排除せず、不定冠詞「ａ」は複数を排除しない。単に、いくつかの特徴が別々の請求項で特許請求されていることが、それら特徴の組合せを排除しない。特許請求の範囲における参照番号が保護範囲を限定するとは見なされない。

１、１’、１’’ チューブ構造体
２ 外側チューブ
３、３’ 内側チューブ
４、４’ スペーサチューブ
４ａ’〜４ｄ’ スペーサチューブの弧片
５ スリット
６ 熱伝導材
７ 内側チューブ３、３’の外面
８ 外側チューブ２の内面
９ 信号ライン
１０ 溝

Claims (15)

1. 金属製の内側チューブ（３、３’）と、
   金属製の外側チューブ（２）と
   を備え、
   前記内側チューブ（３、３’）が前記外側チューブ（２）内に延在する
   チューブ構造体（１、１’、１’’）であって、さらに
   前記内側チューブ（３、３’）と前記外側チューブ（２）とが、前記内側チューブ（３、３’）の全長に亘って機械的に固く嵌合され、
   チューブ構造体（１、１’、１’’）の半径方向に少なくとも１つの空間が溝（１０）の形で、少なくとも前記内側チューブの外面（７）または前記外側チューブ（２）の内面（８）に延在し、かつ
   前記少なくとも１つの空間（５、１０）が、前記内側チューブ（３、３’）の長手方向に前記内側チューブ（３、３’）の全長に亘って延在するか、
   あるいは、
   スペーサチューブ（４、４’）が、前記内側チューブ（３、３’）と前記外側チューブ（２）との間に設置され、
   前記内側チューブ（３、３’）と前記外側チューブ（２）と前記スペーサチューブ（４、４’）とが、前記スペーサチューブ（４、４’）の全長に亘って機械的に固く嵌合され、
   前記スペーサチューブ（４、４’）が、チューブ構造体（１、１’、１’’）の半径方向に前記内側チューブ（３、３’）の外面（７）から前記外側チューブ（２）の内面（８）まで延在するスリット（５）の形で少なくとも１つの空間を備え、かつ
   前記少なくとも１つの空間（５、１０）が、前記スペーサチューブ（４、４’）の長手方向に前記スペーサチューブ（４、４’）の全長に亘って延在するか、
   のどちらか一方であるチューブ構造体（１、１’、１’’）において、
   前記少なくとも１つの空間が、前記外側チューブ（２）と前記内側チューブ（３、３’）との熱接触を行わせる熱伝導材（６）によって、少なくとも部分的に充填される
   ことを特徴とする、チューブ構造体（１、１’、１’’）。
2. 前記熱伝導材（６）が熱ペーストまたは鋳込金属である、請求項１に記載のチューブ構造体（１、１’、１’’）。
3. 前記熱ペーストが、液体マトリクス材および熱伝導性充填材を含む熱伝導性複合材である、請求項２に記載のチューブ構造体（１、１’、１’’）。
4. 前記マトリクス材が、エポキシ、シリコーン、ウレタン、アクリル酸塩、溶媒基準系、高融点接着剤、およびそれらの組合せからなるグループから選択される、請求項３に記載のチューブ構造体（１、１’、１’’）。
5. 前記充填材が、金属、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、酸化チタニウム、およびそれらの組合せからなるグループから選択される、請求項３または４に記載のチューブ構造体（１、１’、１’’）。
6. 前記熱伝導材（６）の熱伝導率が、１Ｗ／（ｍ＊Ｋ）以上または２Ｗ／（ｍ＊Ｋ）以上である、請求項１から５のいずれか一項に記載のチューブ構造体（１、１’、１’’）。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のチューブ構造体（１、１’、１’’）と、
   前記少なくとも１つの空間（５、１０）内に設置された少なくとも１つの信号ライン（９）と
   を備えるシステムであって、
   前記少なくとも１つの信号ライン（９）が、前記チューブ構造体（１、１’、１’’）の長手方向に延在する、
   システム。
8. 前記少なくとも１つの信号ライン（９）が、電気信号用ライン、電磁信号用ライン、光信号用ライン、およびそれらの組合せからなるグループから選択される、請求項７に記載のシステム。
9. 前記少なくとも１つの信号ライン（９）に作動上接続された少なくとも１つのセンサを備え、前記少なくとも１つのセンサが、前記内側チューブ（３、３’）の前記外面（７）と前記外側チューブ（２）の前記内面（８）との間に設置される、請求項７または８に記載のシステム。
10. 前記少なくとも１つのセンサが、前記少なくとも１つの空間（５、１０）内に設置される、請求項９に記載のシステム。
11. 前記少なくとも１つのセンサが、加速度センサ、振動センサ、伝導率センサ、圧力センサ、温度センサ、歪ゲージ、腐食センサ、磁場センサ、熱流束センサ、トルクセンサ、およびそれらの組合せからなるグループから選択される、請求項９または１０に記載のシステム。
12. 金属製の内側チューブ（３、３’）を形成するステップと、
    金属製の外側チューブ（２）を形成するステップと
    を含む、チューブ構造体（１、１’、１’’）を製造する方法であって、さらに
    前記内側チューブ（３、３’）が前記外側チューブ（２）内に延在するように前記外側チューブ（２）に前記内側チューブ（３、３’）を挿入するステップ、
    少なくとも前記内側チューブ（３、３’）の外面（７）または前記外側チューブ（２）の内面（８）に、前記チューブ構造体（１、１’、１’’）の半径方向に延在する溝（１０）の形で少なくとも１つの空間を形成するステップであり、前記少なくとも１つの空間（５、１０）が、前記内側チューブ（３、３’）の長手方向に前記内側チューブ（３、３’）の全長に亘って延在する、ステップ、および
    前記内側チューブ（３、３’）と前記外側チューブ（２）とを、前記内側チューブ（３、３’）の全長に亘って機械的に固く嵌合するステップ、
    あるいは、
    少なくとも１つの空間を有するスペーサチューブ（４、４’）を形成するステップであり、前記少なくとも１つの空間が、前記スペーサチューブ（４、４’）の長手方向に延在するスリット（５）の形である、ステップ、
    前記内側チューブ（３、３’）の外面（７）に前記スペーサチューブ（４、４’）を装着するステップ、
    前記内側チューブ（３、３’）および前記スペーサチューブ（４、４’）を前記外側チューブ（２）に挿入するステップであり、それによって、前記内側チューブ（３、３’）および前記スペーサチューブ（４、４’）が、前記外側チューブ（２）内に延在し、前記少なくとも１つの空間が、前記内側チューブ（３、３’）の前記外面（７）と前記外側チューブ（２）の内面（８）との間で前記チューブ構造体（１、１’、１’’）の半径方向に延在する、ステップ、および
    前記内側チューブ（３、３’）と前記外側チューブ（２）と前記スペーサチューブ（４、４’）とを、前記スペーサチューブ（４、４’）の全長に亘って、機械的に固く嵌合するステップ、
    のどちらか一方を含む方法において、
    前記少なくとも１つの空間を、前記外側チューブ（２）と前記内側チューブ（３、３’）との熱接触を行わせる熱伝導材（６）によって、少なくとも部分的に充填するステップ
    を含むことを特徴とする方法。
13. 前記内側チューブ（３、３’）と前記外側チューブ（２）とを、または前記内側チューブ（３、３’）と前記外側チューブ（２）と前記スペーサチューブ（４、４’）とを機械的に固く嵌合させる前に、前記熱伝導材（６）を前記少なくとも１つの空間（５、１０）に充填する、請求項１２に記載の方法。
14. 前記内側チューブ（３、３’）および前記外側チューブ（２）、または前記内側チューブ（３、３’）、前記スペーサチューブ（４、４’）および前記外側チューブ（２）を、前記外側チューブ（２）の外面を成形する内側工具面を有する引抜ダイスを通して一体で引き抜く、請求項１２または１３に記載の方法。
15. チューブ構造体（１、１’、１’’）、少なくとも１つの信号ライン（９）、および前記少なくとも１つの信号ライン（９）に作動上接続された少なくとも１つのセンサを備えるシステムを製造する方法であって、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法のステップを含み、前記少なくとも１つの空間（５、１０）を前記熱伝導材（６）によって充填する前記ステップの前に、前記少なくとも１つの信号ライン（９）および前記少なくとも１つのセンサを、前記少なくとも１つの空間（５、１０）に挿入する、方法。

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