JPH0113937B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は極めて高い沸騰熱伝達率を有する経済
的な沸騰伝熱管を容易に製造することのできる製
造方法に関するものである。

管の表面からこれと接触する液体例えば液体窒
素、液体酸素、アルコール、水等へ有効に熱を伝
達させこれらの液体を沸騰させるための伝熱管、
いわゆる沸騰伝熱管についてその伝熱効率を高め
る為には、特に低温度差における沸騰伝熱特性を
向上させる必要がある。従つて沸騰伝熱管の製造
に際しては第１図（伝熱管の縦断面要部略図）に
示す様に、一般に管表面に外部と連通する末広が
りな多数の微細な開口（あるいは間隙）ａと、そ
れらを管の周方向に互いに連結する空洞（あるい
はトンネル）ｂが夫々最終的に形成されるように
行なわれる。尚図中ｃは離脱した気泡、ｄはとり
残された気泡を表わしている。具体的な方法とし
ては従来下記〜の方法が知られている。

管表面に微細な金属粒子を焼結して多孔質層
を形成することにより行なう方法。

のこ歯状らせんフインを切削工具ですき起こ
して管外面に形成させた後、ワイヤブラシでフ
インを管軸方向に倒し、開口部を有するトンネ
ル状空洞を形成させて行なう方法。

従来のフイン加工においてフイン上部を塑性
変形により分断すると共に各フイン上部におけ
る肩部を圧縮変形して横方向への張り出し部を
夫々設けることにより開口を有するトンネル状
空洞部となし、その後更にフインを部分的に圧
縮変形させて広い開口と狭い開口を有する空洞
とする方法。

ところでの方法で形成されるものでは、細孔
が３次元的に分布しているので多数の気泡発生核
が形成され、又細孔が互いに縦横に連通している
ので、沸騰が活発に起つている細孔への液の供給
は、沸騰が不活発な細孔から連通口を通して連続
的に行なわれるので沸騰伝熱が促進されるという
利点を有するものの、製造工程中に焼結操作が含
まれるため、生産性が悪く、コストが高くつく。
又均一な粒子径を確保することが難かしいことに
起因して均一な細孔径を得ることが困難である。

又及びの手法で得られるものでは、いずれ
も開口が円周方向のらせん空洞で連通されている
ので、１次元的であり、沸騰が活発化したときに
は液の供給が不足するようになる。そのため沸騰
伝熱の促進効果に限界があり、加えての方法に
おいては、フイン成形を切削工具（例えばバイ
ト）によるすき起こしによつて行なうので生産性
が悪く、しかもすき起こし時に発生した微細亀裂
の進行によつて管が破裂する恐れがある。更に
の方法においては、圧縮変形操作を、フインが座
屈しない範囲で行なう必要があり、そのような操
作を良好に行なうことは極めて難かしく、又製造
装置は勢い複雑で高価とならざるを得ない。

本発明者はこうした事情を憂慮し、極めて優れ
た沸騰熱伝達率を有する高性能沸騰伝熱管を連続
的且つ安定してしかも経済的に製造することので
きる方法を提供すべく種々研究を行なつた末、突
起フインの先端に円周方向の切り込みを入れた
後、該突起フインの先端を管軸方向に割り開くと
共に押し広げて隣接するフイン同士を当接させる
ことにより、開口部により開放された円周方向空
洞を有する沸騰伝熱管を製造する方法の開発に成
功し、先に特許出願を行なつた（特願昭57−
136494号）。

しかしその新規な方法においてもなお若干の問
題が存在することが分かつた。それは隣接するフ
イン先端の切込み位相を周方向に亘つて同一にす
ることが困難なために、開口部の大きさが変化す
るという問題である。即ち特願昭57−136494号に
係る方法では、全てのフインに切込みを入れるた
め、切欠き同士が(イ)向い合つて当接される場合(ロ)
少しずれて当接される場合(ハ)完全に外れて当接さ
れる場合が生じることになり、形成される開口部
の大きさ及び形状は一定でない。従つて単に沸騰
伝熱管の性能にばらつきが生じるだけでなく、各
種被沸騰液体の物性（表面張力、粘度、密度等）
に応じて夫々に適合する最適な均一開口部を正し
く形成させることが困難なため、各種沸騰型熱交
換器の多様な要求仕様を十分満足し得るとは必ず
しも言えなかつた。

本発明はこうした不都合を解消するためになさ
れたもので、管表面に形状及び大きさの一定な開
口部を形成できるようにして沸騰伝熱管の付加価
値（品質の安定、性能調節による最適設計の実
現）を高めることができる様な製造方法を提供す
るものである。

しかしてこの様な目的を達成し得た本発明の製
造方法とは、周方向に規則正しく並ぶ開口部によ
つて開放された円周方向空洞を形成せしめてなる
沸騰伝熱管を製造する方法であつて、 管の外面に溝成形用転造デイスクを押圧転動
させて、偶数条の突起フイン（２条、４条、６
条…等）を螺旋状に形成する工程、 前記偶数条の突起フインの半数のフインの先
端に歯車部材を押圧転動させて該先端を円周方
向に沿つて切り開きかつ切り開かれたフインと
該切開加工を受けていないフインとの管長手方
向に亘つて交互に形成される様にする工程、 前記の工程を経由したフインと同工程を経
由しないフインの先端中央部に割り開き用転造
デイスクを押圧転動させて、フイン先端中央部
を管軸両方向に割り開く工程、 割り開かれたフイン上面に押圧ローラーを転
動させて、隣り合う割り開かれたフイン先端部
同士を管軸方向に当接させる工程、 を順次行なう所に要旨が存在する。

以下実施例を示す図面に基づいて本発明方法の
構成及び作用効果を説明するが、下記はあくまで
も代表例であつて本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で、溝
成形用転造デイスク、歯車部材、割り開き用転造
デイスク、押圧ローラ等の形状や配列等を適宜変
更することはすべて本発明の範囲に含まれる。

第２図は本発明方法による沸騰伝熱管１′の成
形状況を例示する背面説明図（第３図の左側から
見た図）、第３，４及び５図は要部断面説明図、
第７，８及び１０図は転造加工の経緯を説明する
ためのもので、夫々第３図の−線、−、
−線断面相当図である。３はCuやAl（合金を
含む）等の金属材料からなる素管、４は内面側を
規制する為のマンドレルである。又５は転造工具
本体であつて３個の転造工具群（５−１，５−
２，５−３）を１組として構成される。転造工具
群５−２は第３図に示す様に溝成形用転造デイス
ク群５ａ−２、歯車部材５ｂ、割り開き用転造デ
イスク群５ｃ及び押圧ローラ５ｄで構成され、こ
れらは支軸６に対して夫々遊転可能（即ち夫々独
立して別々の周速で回転できる様）に且つ定位置
で全体的に矢印Ｃ方向（第１図）へ旋回できる様
に設けられている。

又転造工具群５−３は第４図に示す様に、溝成
形用転造デイスク群５ａ−３、割り開き用転造デ
イスク群５ｃ及び押圧ローラ５ｄで構成され、更
に転造工具群５−１は第５図に示す様に、溝成形
用転造デイスク群５ａ−１で構成されている。そ
して素管３をマンドレル４によつて規制しながら
矢印Ａ方向に直進させ、他方個々の転造工具群５
−１，５−２及び５−３を矢印Ｂ（第１図）方向
へ且つ工具５全体を一群として矢印Ｃ方向へ回転
させながら、複数条のらせん状フイン２を形成せ
しめると共に該フイン２の半数に周方向の切込み
を入れ、次いで軸方向に２分割して押し広げて開
口部７及び空洞部８を形成して行く。

この様に１つの転造工具本体５によつて上記の
如き４つの加工が連続的に行なわれるが、以下各
加工段階毎に転造加工の内容を順を追つて詳細に
説明する。

上記説明は２条フインの場合を述べたものであ
るが、条数が増加した場合でも基本的な構成に変
わりはない。

溝成形用転造デイスク群５ａ−１，５ａ−
２，５ａ−３による第１段階の加工：溝成形用
転造デイスク群５ａ−１，５ａ−２，５ａ−３
は、第３図〜第５図にも示す如く右側へ行くに
従つて徐々に大径となる様に構成されており、
各デイスクを素管３の外面へ順次深く押込んで
いくことによつて、素管３外面にらせん溝９を
形成すると共にフイン２を形成して行く（第７
図、第８図）。

このように２条フインの転造に当つては、３
組のフイン転造工具群５ａ−１，５ａ−２，５
ａ−３を使用するので、基準とする工具群に対
して残りの工具群をフインの進行方向（矢印Ａ
方向）に一定距離だけずらして、２本の溝軌跡
に合うように各工具群の配置を調節すればよ
い。具体例として２条フインを１インチ当り30
フイン（総フイン数）形成する場合の調節の仕
方について説明すれば次の通りである。

第６図はフインが転造された管を長手方向に
切り開いた展開図である。30フイン／インチで
あるから、Ｐ（ピツチ）＝25.4mm／30＝0.847mm
となる。従つて第６図のイの位置に５ａ−１の
工具群を配置すれば、イの位置から2/3Ｐ（＝
0.564mm）進んだロの位置に５ａ−２の工具群
を配置し、更にイの位置から7/3Ｐ（＝1.976mm）
進んだハの位置に５ａ−３の工具群を配置すれ
ば良い。この様にすれば、第６図で分る通り５
ａ−１，５ａ−２はフインを形成し、５ａ−
３はフインを形成するので、２条のフインチ
ユーブが転造される。

尚各工具群の位置のずらし方は上述の方法に
限定されないことは勿論であり、要は２組の工
具群で１本のフインを転造し、残り１組の工具
群で他の１本のフインを転造できる方法であれ
ばよい。この様にして形成されたフインは、次
の第２段階の加工を受ける。

歯車部材５ｂによる第２段階の加工：第９図
に示す様な歯車部材５ｂの歯を、成形の完了し
たフイン２に押し付けて、該フイン２を円周方
向に一定のピツチで切り欠き１０を形成する
が、この時２本あるフインの軌跡のうち、１本
にだけ、該歯車部材５ｂを押し付けることによ
り、当該軌跡に対してのみ切り欠き１０を形成
することが大切である。

この為には例えば転造の工具群５−２にの
み、歯車工具５ｂを組み込み、フインにのみ
（あるいはフインのみに）押し付けることに
よりこの目的は達せられる。この様にして切り
欠きの形成された状態の管は、第１１図（外観
図）に示す様に、切り欠きが形成されたフイン
と切り欠きが形成されていないフインが、管の
長手方向に交互に配設されるようになつてい
る。又例えば４条のフインであれば○

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 周方向に規則正しく並ぶ開口部によつて開放
   された円周方向空洞を管外部に形成せしめてなる
   沸騰伝熱管を製造する方法であつて、 管の外面に溝成形用転造デイスクを押圧転動
   させて偶数条の突起フインを螺旋状に形成する
   工程、 前記偶数条の突起フインの半数のフインの先
   端に歯車部材を押圧転動させて該先端を円周方
   向に沿つて切り開きかつ、切り開かれたフイン
   と、該切開加工を受けていないフインとが、管
   長手方向に亘つて交互に形成される様にする工
   程、 前記の工程を経由したフインと同工程を経
   由しないフインの先端中央部に割り開き用転造
   デイスクを押圧転動させて、フイン先端中央部
   を管軸両方向に割り開く工程、 割り開かれたフイン上面に押圧ローラを転動
   させて、隣りあう割り開かれたフイン先端部同
   士を管軸方向に当接させる工程、 を含むことを特徴とする沸騰伝熱管の製造方法。