JPS58209433A - 沸騰伝熱管の製造方法 - Google Patents

沸騰伝熱管の製造方法

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JPS58209433A
JPS58209433A JP9192782A JP9192782A JPS58209433A JP S58209433 A JPS58209433 A JP S58209433A JP 9192782 A JP9192782 A JP 9192782A JP 9192782 A JP9192782 A JP 9192782A JP S58209433 A JPS58209433 A JP S58209433A
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axial direction
circumferential direction
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tube
pipe
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Akio Isozaki
磯崎 昭夫
Takuyuki Sato
佐藤 巧行
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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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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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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8
次元的構造の空洞を有する沸騰伝熱管を機械加工によシ
容易に製造できる様にしたものである。
管の表面からこれと接触する沼体例えば1M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rIA度差における沸騰伝熱特性を向上させ
る必要がある。従っ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
面に外部と連通ずる末広が勺な多数の像mな開口(ある
いは間隙)1と、それらを管の局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
ように杓なわれる。同図中Cは離脱した気泡、dはとシ
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。
■管表面に嶽細な金M粒子を焼結して多孔質層を形成す
ることによシ行なう方法。
■のこ歯状らせんフィンを切削工具ですき起こして管外
側に形成させた後、ワイヤプヲシでフィンを管軸方向に
倒し開口部を存するトンネル状空洞を形成させて行なう
方法。
■従来のフィン加工においてフィン上部を塑性変形によ
υ分断すると共に各フィ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セ開口
を有するトンネル状空洞部となし、その後更にフィンを
部分的に圧縮変形させ七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8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
縦横に一連通していることから、沸騰が活発に起ってい
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
−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次元的であシ
、沸paが活発化したときには腋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、フィンの成形を切削工具(例えば
バイト)Kよるすき起こしによっ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
よって管が破裂する恐れがある。更に■の方法において
は、圧縮髪形操作を、フィ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
て雌かしく、又製造装置は勢い複雑で高価とならざるを
得ない。
本発明はこりした事情に着目して成されたもので、上記
のttuき開口及び空洞を均−且つ容易に8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、転進用ディスクを8!(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
突起状フィンを形成すると共に、抑圧による圧延作用に
よって凸状の一部を周方向へ変形させて周方向に隣υ合
う同士で接触させることによシ、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、更に前記フィ
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ィンと接触さ
せることによル、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って開放さ
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、8次元的な空洞を有する沸騰伝熱管
を機械加工によシ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・後記の趣旨に沿っ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1図は本発明におけ”る転造加工用の素管8を示す一
部見取シ図であって、Cu+Al(合金を含む)等の高
伝熱性素材で形成されておル、素管8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8
が交互に多数形成されている。この様な凸条及び縦構付
き素管8は、例えば静水圧押出法や抽伸法等によって良
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、以下に説明する妨(転進用ディスクによって転
進加工することによシ、凸条4及び縦1142を軸方向
に分断すると共にこの分断によ)えぐられた凸条4相当
部を周方向へ張シ出して同方向に亘って縦溝8を塞ぎ、
独立した多数の突起状フィ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8図は転造成形状況を例示する背面説明
図(第4図の左側から見九図)、第4図は要部断面説明
図を示し、更に第5肉は第4図のv−v線断面相当図で
ある。そして8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8図に示す妬く8個
り組で構成される)を夫々示し、転造工具6は、第4図
の右側へ行くに従って順次大径となる複数のディスクが
配置され、各ディスクは支軸7に対し夫々遊転可能(即
ち夫々独立して別々の周速で矢印B方向へ回転できる様
)K1且つ定位置で全体的に矢印C方向(第2図)へ旋
回できる様に設けられている。
従って素管8とマンドレル6によって規制しながら矢印
入方向へ直進させると共に、素管8の外面に転進工具6
全体を矢印C方向へ押圧転動させることにより、素管8
外周の凸条4及び縦溝2は第8図に示す様に軸方向に分
断されて夫々独立した朶起伏フィンFが形成される。と
ころで転進加工に当っては、ディスクが素管8表面の縦
溝2の深さよシも浅く押込まれるので、この押込みによ
って軸方向に分断された凸状4相当部は周方向へ張シ出
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、@シ合う張シ出し線同士は圧接されることになっ
て新たな管表面が形成されると共に、もとのkE溝はト
ンネル状空洞に変る。
又この加工父形に伴って突起状フィンFの軸方向両端面
根元部の肉も夫々周方向に押し拡げられるので、この両
端面根元部についても、隣シ合う張シ出し線同士は周方
向に亘って当接する。その結果、局方向に並ぶ各突起状
フィ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(転進加工完了後
の管外面形状を例示する一邪見取シ図)K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
向に亘って多数配設されてなる管1の表面に独立の突起
状フィンFが局方向に多数形成されたフィンF相互間に
空洞9を連通ずる開口部10が形成された状態となる。
この図で11 、11’は凸条張ル出し部、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lは、この後第7図に示す様にフィンFの外径よυ小
さいロール間距離に設定された一対のロール18 、1
3’でフィンFにおける先端部を軸方向及び局方向に徐
々に押しつぶして、夫々隣接するフィンFと接触させる
。第7図はこの様な加工の途中状態を示し、各フィン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
ィ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ィンFの上部同士が当
接したときに圧延加圧を完了する力S、このときのフィ
ン形状は第8,9図に示す状態となっている。Illち
第8図において1つのフィンについてみれば、押しつぶ
されたフィン上部Fl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
)に隣シ合うフィン上部F2 * F4 * F3 +
 F5に対応する辺中央部す、a、d、oでのみ当接し
ている。その結果、軸方向及び周方向に亘って網目状に
規則正しく並ぶ開口部14によって開放された軸方向空
洞15及び周方向空洞16を、管表119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fは、上記した様に転造加工
によって管軸方向に開口部lO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
亘って網目状に並ぶ開口部14を有する軸方向及び周方
向トンネル状空洞16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8次元的な構造体として構
成されている。
即ち伝熱管1′は末広がシな開口とそれらの開口を連通
ずるトンネル状斐洞が上層(第2M)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胎内に保持され易(、しかも沸騰
液の供給は、網目状に張シ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。
従って伝熱管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
してのフィン加工を切削工具のすき起こしによらずに、
転進用ディスクを押圧転動する操作によって行なうので
、生産性が良く、しかも下層空洞部(因では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、従来の様にフィ
ン上部を分断すると共に各フィン上部における肩部を圧
縮変形して横方向へ張シ出すという方法によらず、フィ
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、フィンが座屈を起こす恐れも無く、従って座
屈の発生を防止するような機構や工程は不要とな)、製
造装置の構成を簡単にすることができる。
同上記の実施例ではフィン先端部の圧縮変形をロール圧
延を利用して行なったが、鍛造方法によって行なうこと
も勿論可能であシ、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fの製
造を1工程で行なうことにょシ、仏画1′の生産性を一
層向上させることも可能である。
本発明の膨曲方法は概略以上の様に構成されるが、要は
私曲加工によって軸方向に規則正しく並ぶ開口部によっ
て開放された軸方向空洞を下層に設けると共+C1半径
方向の圧縮変形加工によって該下層の上に軸方向及び周
方向に亘って網目状に並ぶ開口部によって開放された軸
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次元的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った。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来方法によ)m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
取シ図、第8〜11図は本発明の実施例を示すもので、
第8図は転造加エエ稈における背面側から見た図、第4
図は転借状況を示す要部縦断面説明図、第5図は第4図
のv−v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勺図、第7図はフィン先端部
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ィン先端部の変形状態説明図、第
9図は出来上シ管外面形状を例示する一部見取シ図、第
10図は第9図のX−X線切欠見取シ図、第11図はフ
ィンを除外したときの管表面状態説明図である。 1ぼ・・・伝熱管    2・・・縦溝8・・・素管 
     4・・・凸条5・・・マンドレル   6・
・・転進工具7・・・支軸      8・・・新たな
管表面9、15.16・・・トンネル状壁側 10,1
4・・・開口部11.11’・・・凸状俵ヤ出し部 12.12’−・・端面根元張シ出し部18 、13’
・・ローA/     F・・・突起状フィン出願人 
 株式会社神戸m鋼所 手続補正書(自発) 昭和57年8 月 18日 特許庁長官 若杉和宍  殿 特許庁審判長            殿特許庁審査官
            殿1、事件の表示 昭和 67 年  特許 願第 91927 号昭和 
  年        第      号2、発明又は
考案の名称 y!I13騰伝熱管の製造方法 3、補正をする者 事件との関係   特 許   出願人任 所  神戸
市中央区脇浜町−丁目3番18号4、代  理  人 
 郵便番号530住 所  大阪市北区堂島二丁目3番
7号 シンコービル別紙タイプ浄書のとおシです(修正
箇所はめJ7tせん)。 手続補正書・自発) 昭和57年9 月 17日 特許庁長官 者 杉 和 夫 殿 特許庁者’l!U長            殿特許庁
審査官            殿1、事件の表示 昭和57 年 特 許 願第91927  号昭和  
 年        第      号2、発明又は考
案の名称 3、イ1□□6.″“1”°■”′ 事件との関係     特 許 出願人任 所  神戸
市中央区脇浜町−丁目3番18号名称 (119)株式
会社神戸製鋼所 代表者高橋孝吉 4、代  理  人  郵便番号53o。 住 所  大阪市北区堂島二丁目3番7号 シンコービ
ル昭和  年  月  日(発送日) (1)明ll1v!を第e頁ms行gのr第1図J ’
& r*2図Jに訂正します。 (27同第6頁第5行目の「高伝熱性素材」を「金属拐
料」に訂正します。 (3)同第6頁第7行目の「縦溝8」を「縦溝2」に訂
正します。 (4)同第6頁下から第6行目の「縦溝8」を「縦溝2
」に訂正します。 (5)同第7頁第6〜14行目の「各ディスクは支軸7
に・・・・・・分断されて」會「各ディスクは支軸7に
固定されB方向に回転する。その結果素管8拡回転し入
方向に直進するとともに素管8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」に訂正しま
す。 (0)同第8頁第4〜7行目の「又この加工変形に・・
・・・・・・・亘って当接する。」を削除します。 (7)同第9頁第5行目の「第7図」を「第8図」に訂
正します。 (8)同第9頁第11行目の「第8,9図」を「第9゜
10図」に訂正します。 (9)同第9頁第12行目の「第8図」を「第9図」に
訂正し1す。 QQ同第9頁下から第1行目の「表面9」を「表面8」
に訂正します。 α刀狗第1O頁第6行目の「トンネル状空洞16Jを「
トンネル空洞15及び16Jに訂正します。 αり第10.11図を別紙と差しかえます。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. +l)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、↓L用ディスクを浅く抑
    圧転勤せしめ前記凸状を軸方向に分断して夫々独立した
    突起状フィンを形成すると共に、押圧による圧延作用に
    よって凸状の一部を周方向べ変形させて周方向に隣シ合
    う同士で接触させることによシ、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、更に前記フィ
    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
    向及び周方向に髪形させて夫々隣接するフィンと接触き
    せることによシ、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って開放さ
    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1111m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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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002054511A (ja) * 2000-08-14 2002-02-20 Hino Motors Ltd Egrクーラ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002054511A (ja) * 2000-08-14 2002-02-20 Hino Motors Ltd Egrクーラ

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