JPS5927739A - 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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JPS5927739A
JPS5927739A JP13649482A JP13649482A JPS5927739A JP S5927739 A JPS5927739 A JP S5927739A JP 13649482 A JP13649482 A JP 13649482A JP 13649482 A JP13649482 A JP 13649482A JP S5927739 A JPS5927739 A JP S5927739A
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JP
Japan
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fin
rolling
tip
heat transfer
cavity
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Application number
JP13649482A
Other languages
English (en)
Inventor
Takuyuki Sato
佐藤 巧行
Akio Isozaki
磯崎 昭夫
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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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
    • B21C37/207Making 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 with helical guides

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)

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】 本発明は極めて高い沸騰熱伝達率を有する沸騰伝熱管を
容易に製造することのできるIJIV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鼠緊、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θ111騰伝熱管についてその伝熱効
率を高める為には、特に低r5i’を反差における沸騰
伝熱特性を向上させる必要がある。
従って沸騰伝熱管の!I:tu造に1祭しては第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ル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りに連結する空洞
(あるいはトンネtv ) +3が夫々Jjソ終的に形
成されるように行なわれる。色1111中0は^1ξ脱
した気泡、(l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。
■II/表面に餓細な金属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。
Q)のと歯状らぜんフィンを切削工具ですI!!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ff
4Xb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。
■従来のフィン加工においてフィン上部を坦性迂形によ
シ分断すると共に各フィン上部における肩部を圧縮父形
してU’を方向・\のりJO出し部を夫々設けることに
よ多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翼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B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、?JB IIω
が活発に起っている細孔への液の供給は、沸騰が不活発
な細孔から連沖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
中に蜆結操イ′#:力l含まれるため、生産性が悪く、
コストカニ高くつく。
文物−な粒子径を確保することカミ1tかしいことに起
因して均一な細孔径を得ること−1)工困難である。
又■及び■の手法で得られるものでは、いずJt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
的であシ、沸11γすが活発化したとHtはrl(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Q)の方法においては、フィン成
形を(り削工具(例えば〕〈イト)によるずき起こしに
よって行なうので生産j!J: y>i惑く、しかもす
き起こしII#に発生したtllt ff+u亀裂の進
行によって管が破裂する恐れがある。更に(曇)の方法
においてtit 、庄4・16どC形操作を、フィンが
?[’: JIiしない範囲で行なう必要があυ、その
ようなM’r作を良好に行なうことは極めてpll[か
しく、又r、!l迎賎置は装い央雑で高価とならざるを
得ない。
本発明はこりしだ孕’+’flに肘目して成されたもの
で、その目的とするところは、ilめてLr【、l″L
グと萌」Q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
を提供しようとするにある。
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って開放された
円周方向空洞を形成せしめてなる#ll騰伝熱管を11
!11迫する方法であって、■管の外11JjKl酊成
形川転造ディスクを押圧転動させて突起フィンをらせん
状に)1ネ11見する」二4呈、(2)前記突起フィン
の先端に1vq車部材を押LT:転動させて該先端を円
周方向に沿って切シ開く工程、■前記フィンの先端中央
BISに割シ開き用転造ディスクを押圧転動させてフィ
ン先端中央部を管軸両方向に割υ開く工程、 G)割り開かれたフィン上面に押圧ローラを転動させて
、隣り合うv)11り開かれたフィン先端部同士を管軸
方向に当接さぜる工程、 を順次行なうところに要旨が存在する。
以下実施例を示す図面に基づめで本発明方法の構成及磁
作用効果を説明するが、下記はあくまでも代表例であっ
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[tiJで、溝成形用転借ディスク、
歯車部月、割り開き用転造ディスク、抑圧ローラ等の形
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fish明図(第8図の左側から見た図)
、第8図は要部断面説明図、第4.5及び7図は転追加
工の経緯を説明するためのもので、夫4 m 81Si
l (7) IvIV ii+’J! + V−V i
t−’J * jll、  1’l縄IMF面相当はI
である。8はCu+A/(合イ1)を含む)唐の金属月
料からなる素管、4は内面倶1を規制する為のマンドレ
ル、5tよ転i9J工具(一般には2r↓21x1に示
す如く8個1組で構成される)を夫々示し、転造工具5
は汎成形用転進ディスク群5a、歯車部材51)* W
i’Jシ開き用転造ディスク群5C及び押圧ローラ6d
で構成され、これらは支軸6に苅して夫々遊転可能(即
ら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。。
そして素管8をマンドレル4によって規制しな75λら
矢印入方向に直進さぜ、他方側々の転造工具5を矢印B
(第11匂)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、らせん状のフィン2を形成せし
めると共に該フィン2に周方向の切込みを入れ、次いで
軸方向に2分v10シて押し広げ、開口部7及び空洞部
8を形成して47 <。、この様に1つの転造工具5に
よって上記の如へ4つの加工が連続的に行表われるが、
以下各加工段階毎の転造加工の内局を順を51〕って詳
X111に説明する、。
■71゛4成形用転造ディスク群5aによる第1段階の
加工:1IIIlj成形用転迎デイスクif:5Bは、
第8図にも示す如(右f1υ1へ行(MC従って徐々に
大径となる様に構成されており、各ディスクを素管8の
外面へ順次深く押込んでいくことによって、素管3外面
にらせん溝9を形成すると共にフィン2を形成して行く
(第4図、第5図)。
■歯車部月5bによる第2段階の加工:第6図に示す様
な歯AT部材51)の歯を、成形の完了したフィン2に
:!111 L付けて咳フ、イン2を円周方向に一定の
ピッグ−で切欠き10を形成する。この切欠き10が後
述する開口部7の構成要素となる。尚しり欠きの形状は
必ずしも第6図に示す挿に三角形に限定されず、歯車部
材51)の先端形状を適宜巽更することによシ、矩形、
半円その他任息の形状を選択的に形成する仁とが可能で
ある。
(幻!I!I D開き川伝>f!V ティx りN 5
 Cによろr[’、814トiヤの加工:割υ開き用伝
伯ディスク7とし−U iJ:いわゆるそろばん玉状の
円イJシエJルを使用し、該丁卯、により(りの工程を
おえだフィンの最外!’+iii面中央t115に切シ
込みを入れると共に、該工具を更に押圧転動させて管軸
両方向に切υ開きつつ折シ曲げ−C:11(。
ところでこの様な割シ開きを円i骨に打力うためには、
半割りの為の工具をフィンに少しずつ押し込むと共に半
f!;!l ’)され始めたフィンの先端を少しずつ軸
方向に広げるように加工することが望ましい。
その為には例えば第8図に示す様に各t!1119開き
用ディスク5’ c 、 5/′Q 、 5/// c
の夕1 径D +先端角M’ (J及び厚みtに差をつ
けて、夫々D’(1)”(Jン/II 、 0/〈θ″
〈θ″′・j/ < II/ < (、/LJとなるよ
うに設定すJしはよい、、更に各ディスクの厚み1. 
)よフィン先端間の割り開かれるべき距離lよシやや大
きめのものが成ice上屋ましく、し1について■えi
r、  t’> / l。
”’> /2 + t“’> l!3に設定している1
、シかしながらこの上うな割シ開き加工は管の材*(銅
、iii・4合金。
アルミニウム、ステンレス、m1チタンその他)やフィ
ンの形状(厚み、高さ)及びピッチ(1) )等によっ
てその豹IL易反に差があるので、割シ開き用伝命デ!
イスクの取付個数1:l:そのような状況を考Lφlし
て適宜設定することが好ましい。
■押圧ローラ5dによる第4段階の加工二軸Δ加工の仕
上げの段階であシ、■工程に上シ¥Jllル開かれたフ
ィン上面に抑圧ロー−75dを転動させて1斉り合う割
シ開かれたフィン先端部同士を9釉方向に略水平に当接
させる。その結果、21i 8図に示すなる。
尚この段階の加工においても上記のような水平当接成形
を円滑に行なう為には、■工程に係る説明でも述べた4
1項と同様に、外径及び1yみが少しずつ大きくなる押
圧ローラ群を、ノ1^−押圧ローヲ6dの代シに配設し
て、割シ1jlJかhたフィン上面を少しずつ略水平方
向に移行せしめることが望ましい。しかしフィンの月質
や形状等によってはルーの押圧ローラ5dKよって転借
加工を十分円滑に行なうことも可能である。
こうして上記の0)〜■の各段階の加工が連続的に11
なわれることによJ7得られた伝熱管1の外tEIA及
びその((1を面)i(i 造を2138図に示す。同
第8図は[IJ欠きが向いあっている場合を示している
が、とJLは第18図の43kにず−h、−Cいでも構
わない。その特徴を図に基づいて説、明すれば、伝熱イ
庁1の夕)面にはトンネル状空洞8がらせん状に連続し
て辰′けらJしている3、叉空洞部8の上部略中火には
開口rjls 7が周方向に等ピッチで多数形成さjL
でいる。
このような伝熱’ff 1’の沸騰法n1ν性能は(I
ζめて良好で、その作用〃1果を1)6略に述べると、
下記の通ルである。Nllち伝熱管1′を破沸11憧r
trt体中忙浸漬して管内に高j品流体を流すと、該液
体をよ加NjSされるが、特に空洞8内の液体はm1府
して気泡を発生する。、発生した気泡は空洞8内で成長
し開口部7を通)抜けることによって伝熱管1′から離
脱する。。
即ち伝熱管1′においては開口部7の径が空洞8のrl
J、tυ小さい末広がシなtstaとなっているので、
佛騰した気泡の一部は空洞8内に残される。しかし残さ
れた気泡は空洞8内で薄い液膜を形成するので、伝熱抵
抗t」、それほど大きくならない。その結果、液体+−
1空洞8内においてわ4゛かな過熱度でも効率良く沸ル
)することができる。一方、9沸11〆み液体は気泡が
用脱するとき、気泡の発生していない他の開口部7から
効率良く侵入し、#lt Jlj、4が活発に起ってい
る部分に供給される。このようにして沸騰が効率良く且
つ連続的に安定して進行する結果、伝熱管1′の沸騰伝
熱性能は大きく向上する。
ところで上記■の転造加工の段階におい゛C,歯車部材
として第9図に示す様な同部材5しを使用すると、フィ
ン先端に成形された切欠き10の下部には′I4r、l
o図に示す様な所定のtμさを有する細いスリット11
を形成することができる1、この様なスリット11を有
するフィンが■工程の割υ開き用伝迫ディスク群5Cに
よって割シ開かれると、例えば第11図に示す様にディ
スク5 o/の先端nλによって半割シされたフィンの
中央部根元nには軸直角方向の圧縮力Fとディスク5 
c/の転Nt+による周方向の延伸力F′が作用する。
その結果フィンの中央部根元端(=I近Sが矢印り方向
に変形し、スリット11のIIJ71<適当な場合にt
;J:第12図に示すように隣シ合うフィン中央H15
根元g^i(スI近S′に当接する。即ちスリット11
の上!1Sは曽まをされブし4大曲となる1、r六jこ
のようなスリット11を11“11保−〕“る為には、
ディスク5c′の先端m AEスリッI−110下喘1
乏に届かないように、ディスク5 G’の外径D〃とス
リット11の深さi等をWR整し”Cおけばよい。
次いで■工程で押圧ローラ5dにより所定の押圧加工が
施こさることによシ、第8図に示す様に管軸方向に隣り
合う空洞部8の各仕切壁2′の上部には連通穴12が設
けられる。しかもその連通穴12゜iJらぜん状仕切壁
2′の上部に、周方向に等ピッチで多17(形成される
このような伝熱+f1〃においてVj:、上記した伝熱
管1′と比較すると軸方向に隣p合う空洞8間開士でM
Liill+ JIQn!の移動が行なわれる。従って
破割用液の移N)+が局方向でのみ行なわれる伝熱管1
′に比べると、気泡の生成→気泡の成長→気泡の々脱→
新しい液体の侵入→気泡の生成という一連の/dB騰−
リ゛イクルをよシ円滑に行なうことフ)よできるので、
伝熱管の沸騰熱伝達率を更に高めることができる。
とと7)で上記伝熱管1’ 、 1//の!t!I造工
稈においては、従来の様な低生産性の焼結1稈を含まな
いことは勿論、■段階工程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庇うので、生産性が良く、しかもを
洞部(図でり、8)に微細ンン亀裂が発生する危険性が
t′!とんどない、、更に上記した様な開口部と空洞の
形−成り、従来の様にフィン上部における肩部な圧縮変
形して横方向へ張シ出ずという方法によらず、フィンの
先端中央部を周方向に切って管軸の両方向に開くようK
したものであるから、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
となシ、製造装置の構成を簡単にすることができる。
向空洞の最適構造状〃匂は、一般に被沸#液体の物性値
(表面張力、粘度、密度等)あるいtま熱流束によって
異なるので、空洞のriや高さ、開口部の大きさやピッ
チ、窒祠部同士を結ぶ連通穴の大きさを適当に般疋する
ことにょシ各榊沸騰型熱父換器の多#l:要求仕様を満
足し得る伝F%管を容易に製造することができる。。
本発明の製造方法は概略以上の様に構成されるが、要り
二転造によるフィン成形加工と、軸方向押付力によるフ
ィン割シ聞き及び水平当接成子加工とを連続的に行なう
ことにょυ 7.ji1方向に等ピッチで多数並ぶ開口
部によって解放された円周方向空洞を、管表面に効出良
く且つ容易に形成せしめる様にしたので、楔めて篩性能
の沸騰伝熱管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図は伝熱管の縦断面要部略図、第2図は転進加エエ
稈における“蔽面偶1から見た図、6118図。」軸重
加工状況を示す¥部縦断面説明図、第4.6及び7図は
転造加工の経緯を説明するためのもので、夫/dg8a
ノ[v−■vm 、 V −Via9 、 Yll  
、W線断面相当図、第6.9図は歯車部材を例示する光
取シ図、第8図は本発明方法にょシ製迫された伝%^j
flの要ijb破断4’lr4 ’D<l、i、;1,
10 、 + 1 、12.18図は他の実施侶11説
明し1でX)ろ、。 1′、l“・・・伝熱’E     2,2’・・フィ
ン8…素管      4・・・マンl; l/ル5・
・・転造1其 5a・・・治成形用伝1吉ディスク1[「51)・・・
歯741部桐 5C・・・割シ開き用伝匍ディスク11)−5d・・・
押圧工具    7・・・開口t(b8・・・空洞部 
    9・・・らせん1−)10・・・切欠け   
  11・・・スリット12・・・連通穴

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 +1i周方向に規則正しく並ぶ開口部によって開放され
    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
    る方法であって、 ■管の外LNC溝成形用転進ディスクを押圧転動させて
    突起フィンをらせん状に形成する工程、■前記突起フィ
    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
    に沿って切シ開く工程、■前記フィンの先端中央部に割
    り開き用転造ディスクを押圧転動させてフィン先端中央
    部を管軸両方向に割シ開く工程、 ■割シ開かれたフィン上面に抑圧ロープを転動させて、
    騰ル合う割シ開かれたフィ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!till造方法
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2590816A1 (fr) * 1985-12-02 1987-06-05 Carrier Corp Procede et appareil pour la fabrication de tubes a surface externe agrandie, a points de depart d'ailettes helicoidales multiples, notamment pour tubes evaporateurs d'echangeurs de chaleur
JPS63172892A (ja) * 1987-01-12 1988-07-16 Sumitomo Light Metal Ind Ltd 蒸発用伝熱管およびその製造方法
EP0865838A1 (en) * 1997-03-17 1998-09-23 Carrier Corporation A heat transfer tube and method of manufacturing same

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