JPH0116226B2 - - Google Patents

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JPH0116226B2
JPH0116226B2 JP9192782A JP9192782A JPH0116226B2 JP H0116226 B2 JPH0116226 B2 JP H0116226B2 JP 9192782 A JP9192782 A JP 9192782A JP 9192782 A JP9192782 A JP 9192782A JP H0116226 B2 JPH0116226 B2 JP H0116226B2
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JP
Japan
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tube
fins
fin
cavity
circumferential direction
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JP9192782A
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English (en)
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JPS58209433A (ja
Inventor
Akio Isozaki
Takuyuki Sato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
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Publication of JPH0116226B2 publication Critical patent/JPH0116226B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/20Making helical or similar guides in or on tubes without removing material, e.g. by drawing same over mandrels, by pushing same through dies ; Making tubes with angled walls, ribbed tubes and tubes with decorated walls
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/18Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
    • F28F13/185Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings
    • F28F13/187Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings especially adapted for evaporator surfaces or condenser surfaces, e.g. with nucleation sites

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は管外面における液体の沸騰伝熱用熱交
換器に使用される高性能の沸騰伝熱管の製造方法
に関し、特に3次元的構造の空洞を有する沸騰伝
熱管を機械加工により容易に製造できる様にした
ものである。
管の表面からこれを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
伝達させるための伝熱管、いわゆる沸騰伝熱管の
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〜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
して管外側に形成させた後、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。
ところでの方法においては、細孔がいわゆる
3次元的に分布し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ことから、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。
又及びの方法においては、いずれも開口は
円周方向のらせん空洞で連通されていることから
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ため、沸騰伝熱の促進
効果に限界がある。加えての方法においては、
フインの成形を切削工具(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。
本発明はこうした事情に着目して成されたもの
で、上記の如き開口及び空洞を均一且つ容易に3
次元的に分布形成できる様な製造方法、特に機械
的な加工法を提供することを目的とする。
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、管軸方向へ延びる直線状の凸状及び
縦溝を交互に多数形成してなる管の外面に、転造
用デイスクを浅く押圧転動せしめ前記凸状を軸方
向に分断して夫々独立した突起状フインを形成す
ると共に、押圧による圧延作用によつて凸状の一
部を周方向へ変形させて周方向に隣り合う同士で
接触させることにより、前記縦溝をトンネル状空
洞と成して新たな管表面を形成せしめ、更に前記
フインにおける先端部に圧縮力を作用させて該先
端部を軸方向及び周方向に変形させて夫々隣接す
るフインと接触させることにより、前記新たな管
表面に、周方向及び軸方向に規則正しく配設され
た多数の開口部によつて開放された網目状連続空
洞を形成せしめる点に要旨を有するものである。
この様な本発明の製造方法によれば、上記の如
き従来技術の欠点を克服し、3次元的な空洞を有
する沸騰伝熱管を機械加工により極めて容易に形
成することが可能である。
以下実施例図面に基づき本発明方法の構成及び
作用効果を説明するが、下記実施例は単に一代表
例を示すに過ぎず、前・後記の趣旨に沿つて適宜
変更して実施することも勿論可能であり、その場
合も本発明の技術的範囲に含まれることは言うま
でもない。
第2図は本発明における転造加工用の素管3を
示す一部見取り図であつて、CuやAl(合金を含
む)等の金属材料で形成されており、素管3の外
周側には管軸方向へ延びる直線状若しくは螺旋状
の凸条4及び縦溝2が交互に多数形成されてい
る。この様な凸条及び縦溝付き素管3は、例えば
静水圧押出法や抽出法等によつて良好に形成する
ことができる。本発明ではこの様な素管を使用
し、以下に説明する如く転造用デイスクによつて
転造加工することにより、凸条4及び縦溝2を軸
方向に分断すると共にこの分断によりえぐられた
凸条4相当部を周方向へ張り出して同方向に亘つ
て縦溝2を塞ぎ、独立した多数の突起状フインを
形成すると同時に、縦溝をトンネル状空洞と成し
て新たな管表面を形成することができる。
詳説すれば、第3図は転造成形状況を例示する
背面説明図(第4図の左側から見た図)、第4図
は要部断面説明図を示し、更に第5図は第4図の
−線断面相当図である。そして3は素管、5
は内面側を規制する為のマンドレル、6は転造工
具(一般には第3図に示す如く3個1組で構成さ
れる)を夫々示し、転造工具6は、第4図の右側
へ行くに従つて順次大径となる複数のデイスクが
配置され、各デイスクは支軸7に固定されB方向
に回転する。その結果素管3は回転しA方向に直
進するとともに素管3の外周の凸条4及び縦溝2
は第6図に示す様に軸方向に分断されて夫々独立
した突起状フインFが形成される。ところで転造
加工に当つては、デイスクが素管3表面の縦溝2
の深さよりも浅く押込まれるので、この押込みに
よつて軸方向に分断された凸状4相当部は周方向
へ張り出される。即ち肉が押し拡げられる。この
様な加工変形は周方向に亘るすべての凸条4につ
いて同時に行なわれるので、隣り合う張り出し部
同士は圧接されることになつて新たな管表面が形
成されると共に、もとの縦溝はトンネル状空洞に
変る。その結果、周方向に並ぶ各突起状フインの
相互間の中央付近は、下層のトンネル状空洞と管
外部を連通させる開口部となる(第6図参照)。
そして最終的には、第5図及び第6図(転造加
工完了後の管外面形状を例示する一部見取り図)
に示す如く、軸方向に伸びるトンネル状空洞9を
管表面8の下層に周方向に亘つて多数配設されて
なる管1の表面に独立の突起状フインFが周方向
に多数形成されたフインF相互間に空洞9を連通
する開口部10が形成された状態となる。この図
で11,11′は凸条張り出し部、12,12′は
端面根元張り出し部を夫々表わしている。
こうして第1段階の空洞及び開口加工が行なわ
れた伝熱管1は、この後第7図に示す様にフイン
Fの外径より小さいロール間距離に設定された一
対のロール13,13′でフインFにおける先端
部を軸方向及び周方向に徐々に押しつぶして、
夫々隣接するフインFと接触させる。第8図はこ
の様な加工の途中状態を示し、各フインFの先端
部が押しつぶされ、軸方向及び周方向におけるフ
イン上部相互の間隔が徐々に狭くなる様子が表わ
されている。そして押しつぶされた各フインFの
上部同士が当接したときに圧延加圧を完了する
が、このときのフイン形状は第9,10図に示す
状態となつている。即ち第9図において1つのフ
インについてみれば、押しつぶされたフイン上部
F1の各辺中央部a,b,c,dは、軸方向(矢
印B−B方向)及び周方向(矢印C−C方向)に
隣り合うフイン上部F2,F4,F3,F5に対応する
辺中央部b,a,d,cでのみ当接している。そ
の結果、軸方向及び周方向に亘つて網目状に規則
正しく並ぶ開口部14によつて開放された軸方向
空洞15及び周方向空洞16を、管表面8の表面
に連続して成形することができる。
こうして製造された伝熱管1′は、上記した様
に転造加工によつて管軸方向に開口部10を有す
るトンネル状空洞9が形成された下層(第1層)
と、軸方向及び周方向に亘つて網目状に並ぶ開口
部14を有する軸方向及び周方向トンネル空洞1
5及び16が形成された上層(第2層)が積み重
ねられた状態、いわゆる3次元的な構造体として
構成されている。
即ち伝熱管1′は末広がりな開口とそれらの開
口と連通するトンネル状空洞が上層(第2層)の
みならず下層(第1層)にも形成されるため、液
の沸騰発生点が多く、離脱する気泡の一部が層内
に保持され易く、しかも沸騰液の供給は、網目状
に張りめぐらされた上層のトンネル状空洞と、下
層のトンネル状空洞を通して効果的に行なわれ
る。従つて伝熱管1′は極めて優れた沸騰伝熱性
能を発揮することができる。
ところで上記の製造工程においては、従来の様
な生産性の悪い焼結工程を含まないことは勿論、
第1加工段階としてのフイン加工を切削工具のす
き起こしによらずに、転造用デイスクを押圧転動
する操作によつて行なうので、生産性が良く、し
かも下層空洞部(図では9)微細な亀裂が発生す
る危険性がほとんどない。更に上記した様な上層
における開口部と空洞の形成は、従来の様にフイ
ン上部を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張り出すという方法に
よらず、フインの先端部を全体的に且つ軽く圧縮
する様にしただけであるから、フインが座屈を起
こす恐れも無く、従つて座屈の発生を防止するよ
うな機構や工程は不要となり、製造装置の構成を
簡単にすることができる。
尚上記の実施例ではフイン先端部の圧縮変形を
ロール圧縮を利用して行なつたが、鍛造方法によ
つて行なうことも勿論可能であり、鍛造工具とし
ても種々のものが使用可能である。
更にこのような圧縮変形加工用工具を、第4図
に示す転造用工具6の後方(矢印A側)に設置し
て伝熱管1′の製造を1工程で行なうことにより、
伝熱管1′の生産性を一層向上させることも可能
である。
本発明の製造方法は概略以上の様に構成される
が、要は転造加工によつて軸方向に規則正しく並
ぶ開口部によつて開放された軸方向空洞を下層に
設けると共に、半径方向の圧縮変形加工によつて
該下層の上に軸方向及び周方向に亘つて網目状に
並ぶ開口部によつて開放された軸方向及び周方向
空洞の形成された上層を設けて、開口部と空洞部
とからなる3次元構造を管表面に効率良く且つ容
易に形成せしめる様にしたので、極めて高性能の
沸騰伝熱管軸を非常に経済的に提供できるように
なつた。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来方法により製造された伝熱管の縦
断面要部略図、第2図は本発明で使用する素管を
例示する一部見取り図、第3〜11図は本発明の
実施例を示すもので、第3図は転造加工工程にお
ける背面側から見た図、第4図は転造状況を示す
要部縦断面説明図、第5図は第4図の−線断
面相当図、第6図は転造加工完了後の管外面形状
を例示する一部見取り図、第7図はフイン先端部
の圧縮変形加工状況を示す要部縦断面説明図、第
8図は圧縮加工時におけるフイン先端部の変形状
態説明図、第9図は出来上り管外面形状を例示す
る一部見取り図、第10図は第9図の−線切
欠見取り図、第11図はフインを除外したときの
管表面状態説明図である。 1,1′……伝熱管、2……縦溝、3……素管、
4……凸条、5……マンドレル、6……転造工
具、7……支軸、8……新たな管表面、9,1
5,16……トンネル状空洞、10,14……開
口部、11,11′……凸状張り出し部、12,
12′……端面根元張り出し部、13,13′……
ロール、F……突起状フイン。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 管軸方向へ延びる直線状の凸状及び縦溝を交
    互に多数形成してなる管の外面に、転造用デイス
    クを浅く押圧転動せしめ前記凸状を軸方向に分断
    して夫々独立した突起状フインを形成すると共
    に、押圧による圧延作用によつて凸状の一部を周
    方向へ変形させて周方向に隣り合う同士で接触さ
    せることにより、前記縦溝をトンネル状空洞と成
    して新たな管表面を形成せしめ、更に前記フイン
    における先端部に圧縮力を作用させて該先端部を
    軸方向及び周方向に変形させて夫々隣接するフイ
    ンと接触させることにより、前記新たな管表面
    に、周方向及び軸方向に規則正しく配設された多
    数の開口部によつて開放された網目状連続空洞を
    形成せしめることを特徴とする沸騰伝熱管の製造
    方法。
JP9192782A 1982-05-29 1982-05-29 沸騰伝熱管の製造方法 Granted JPS58209433A (ja)

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