JPS5939214B2 - 伝熱管の製造方法 - Google Patents

伝熱管の製造方法

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JPS5939214B2
JPS5939214B2 JP860278A JP860278A JPS5939214B2 JP S5939214 B2 JPS5939214 B2 JP S5939214B2 JP 860278 A JP860278 A JP 860278A JP 860278 A JP860278 A JP 860278A JP S5939214 B2 JPS5939214 B2 JP S5939214B2
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forming
heat exchanger
heat transfer
rolling
tube
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JP860278A
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主税 佐伯
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は伝熱管の製法に関し、詳細には、加工が比較的
簡単でしかも高い伝熱効果を長時間維持する液体沸騰用
伝熱管の新規な製法に関するものである。
液体を沸騰させる目的に使用する熱交換器用伝熱管の伝
熱効率改善策として、伝熱管の表層部に焼結金属等から
なる多孔質層を形成する方法や、表層部に多数の隆起部
を形成し隣接する隆起部の先端形状を摩擦変形して近接
させる方法等(例えば特開昭49−88147号)が知
られており、これらでは伝熱面に多数の活性な気泡発生
点を有しているから、高い伝熱効率を発揮するとされて
いる。
ここで沸騰を連続的に効率よく行なうためには、単に気
泡発生点が多いだけでは不十分で、多孔質層部分におけ
る気泡の一部残留と液体の流入とに一定のバランスが必
要とされており、形状としては開口部間が内部腔洞と連
通したものが最適と考えられている。
ところで焼結金属層等により表面を多孔質に形成した伝
熱管は、使用開始初期には高い伝熱性能を発揮するが、
使用過程で液体中に含まれる油や無機質析出物等の不純
物によって目詰まりを起こし易く寿命が短かい欠点があ
る。
しかも伝熱管自体の機械強度が不十分であり、更には製
造コストが高く且つ均質なものが得られ難い等の難点も
ある。
また伝熱管表面に多数の隆起部を形成し相隣接する隆起
部の先端形状を変形させて近接させる加工法は、例えば
特開昭49−88147号公報等に開示されているが、
この方法では表面加工に数工程を要する為に加工が煩雑
でコスト高につき、しかも必ずしも満足な伝熱性能が得
られるとは限らない。
本発明者等は前述の様な事情に着目し、低コストでしか
も優れた伝熱性能を長期間維持し得る様な伝熱管の製法
を確立しようとして鋭意研究を進めてきた。
そしてまず、公知の伝熱管において伝熱効率が短時間で
極端に低下し或は伝熱管全表面に亘って均質な伝熱性能
が発揮されない理由を追求考察したところ、■多孔質部
があまりに緻密すぎ或は孔径が不均一であること、■孔
の分布が不規則であること、が相当悪影響を及ぼしてい
るものと考えられた。
本発明者等は前述の様な知見をもとに、伝熱管の表面全
体に亘って均質且つ規則的に分布し、且つほぼ等しい適
正大きさの孔を多数有し、更には少なくとも相隣接する
孔の開口部が内部空洞で連通している様な表面加工を施
こせば、前記目的を満足し得る伝熱管が得られると考え
種々研究を重ねた結果、以下に示す如き製造法に到達し
た。
即ち本発明に係る伝熱管製造法の構成とは、 I:転造工具により素管外周にスパイラル状の隆起部を
形成する工程、 ■:先端鋭利な転造工具により、前記隆起部の頂部に断
面V形の切込み溝を形成する工程、■:前記隆起部の間
の溝に入る転造工具により、前記隆起部を両側部から挟
圧して薄く且つ高く転造加工する工程、 ■:先端鋭利な刃先部を外周に沿って所定ピッチ毎に有
する円盤状の回転工具を用い、前記v半断面の切込みに
その刃先部分をくい込ませつつ該回転工具を相対的に回
転させ、該刃先部分により前記隆起部を前記切込みを中
にして割り開き、相隣接する前記隆起部間に沿ってトン
ネル状の脇側をスパイラル状に形成しつつ、該脇側の天
井部に所定ピッチ毎に開口部を形成する工程、 を組合せてなるところに要旨が存在し、もって適正で且
つほぼ均等な大きさを有し且つ開口部同士が内部脇側を
介して連通した多数の孔を、伝熱管の表面に規則的に分
布成形することに成功したものである。
かくして優れた伝熱性能を長期間維持し得る伝熱管を得
ることに成功したのであり、しかも本発明では以下に示
す如く前記諸工程を連続的に実施できるから、成形加工
も簡単で安価に製作できる利点もある。
以下実施例たる図面に基づいて本発明の構成及び作用効
果を詳細に説明するが、図は代表的な例にすぎず、前・
後記の趣旨に徴して適宜に変更して実施することは何れ
も本発明の技術的範囲に含まれる。
第1〜5図は本発明に係る伝熱管の製法を例示するもの
で、第1図は素管に対して中央部に亀裂Yを有する螺旋
状フィンZを転造成形する工程を示す一部破断側面図で
ある。
転造ロール1は素管2と平行関係を維持しつつ素管2の
管軸に対して若干のリード角を有する如く斜交して軸3
に支持されているが、図では便宜上素管2の管軸と軸3
を平行に表わしている。
転造ロール1の前半部には先端幅の比較的狭いロール1
aを定ピツチで形成しそれらの間に先端の鋭利なロール
1bを配置して構成し、この部分で素管2を押圧して隆
起部Aを転造成形しつつその頂部はマ中夫に切込み溝B
を形成する。
ここで図は切込み溝形成ロール(先端鋭利なロール)l
bを2条形成したものを示したカー場合によっては1条
のみでもよく、或は3条以上形成して順次深い切込み溝
Bを形成する様に構成することもできる。
また転造ロール1の後半部には前記ロール1aと同一ピ
ッチで、しかも後方に行くに従って順次大幅で且高くな
るフィン形成ロール1c、・・・・・・が設けられてい
る。
そしてこの部分では隆起部Aを順次挟圧して盛りあげる
様にして該隆起部Aを順次高く且つ狭幅に成形し、中央
部に亀裂Yを有する螺旋状フィンZを形成する。
このときのフィン成形ロールIC11ct・・・・・・
もその数は特に制限されないが、転造成形を無理なく円
滑に実施する為には5個以上を使用して徐々に加工率を
高める様にするのがよい。
また図例では後方に行く程フィン成形ロール1c、・・
・・・・を太幅且つ大径にし、素管2の管壁にくい込む
様に構成したが、はゾ同−径のフィン成形ロールicy
・・・・・・を用い軸3を僅かに傾斜させて管壁に徐々
にくい込ませる様にすることも勿論可能である。
この様にして亀裂入りフィンZを形成した後は、これを
変形し一定間隔で開口部を有する脇側を形成する。
この工程は第2図(要部縦断面図)に示す通りであり、
ガイドローラ1d(最後位のフィン成形ロール1cと共
用することもできる)の後位に配置した1条若しくは2
条以上(図では3条)の変形ロール1eによって行なう
即ち変形ロール1eはフィンZ中央部の亀裂Yにくい込
む如く配置されると共に、第3図の如く先端の鋭利な刃
先部4に多数の切欠き部5を設けた構造とし、変形ロー
ル1eを亀裂Yにくい込ませることによりフィンZの変
形を行なう。
ここで変形ロール1eの刃先部4が亀裂Yにくい込むと
フィンZは第2図の如く左右に割り開かれ、割り開かれ
た相隣接するフィンZの先端同士が当接し脇側6が形成
される。
しかし切欠き部5では割り開きが行なわれず或は不十分
であるから、相隣接するフィンZの先端同士は接触せず
、第4図(要部側面図)及びその■−■線断面図たる第
5図の如く、脇側6に多数の開口部7を有する表面形状
に加工される。
そして脇側6と開口部7の成形ピッチは、変形ロール1
eの刃状部4及び切欠き部5のピッチによって定まるか
ら、これらは管外周壁に均等な分布で整然と形成される
しかも脇側6の長さ、開口部7の大きさや間隔は変形ロ
ール1eに設ける刃先部4の円弧長さ、切欠き部5の大
きさや間隔によって自由に変更できるから、加熱液体の
性質に応じた最適の有孔表面性状を簡単に得ることがで
きる。
尚前記説明では溝付きフィン成形ロール群1ay1b、
1cと変形ロール群1d、leによる加工を別位置で行
なう方法を示したが、これらをすべて同一軸に一体に配
置し一段工程で連続的に実施することができるから、作
業も簡単で極めて能率的である。
この様にして得た伝熱管は、一定間隔で開口部7を有す
る螺旋状の脇側6を浅層部全面に有しており、これを液
体沸騰用の伝熱管として使用した場合、脇側6内の微細
な凹凸を気泡発生点として沸騰が開始し、生長した気泡
は、管壁を離脱後脇側6内で集合し、脇側6内に保持し
きれない大きさに成長した気泡は順次開口部7から脱出
していく。
この気泡脱出により減少した体積分の脇側内空間には他
の開口部7から液体が流入し、サイホン効果によって気
泡の脱出と液体の流入が繰り返されることになり、表面
熱伝達率は効果的に高められる。
しかも管壁から連続的に発生する気泡は脇側6内の液体
層を薄くする効果もあるから液体の加熱時間も早めらへ
全体として卓越した熱伝達性能を発揮する。
更に伝熱管の表面には前述の如く脇側6及び開口部7が
均−且つ規則的に分布する如く形成されているから、伝
熱管の全表面に亘って平均的に高い熱伝達率を発揮する
加えて本発明で得た伝熱管は、管壁に多孔質層を形成し
た様な従来の伝熱管に比べて脇側6及び開口部7は比較
的大きく且つ平均化されているから、液体中に多少の夾
雑物が混入していてもこれらが脇側6や開口部7に詰ま
る恐れも少なく、長期間優れた熱伝達性能を発揮する。
本発明は概略以上の様に構成されており、以下に示す如
き諸種の特徴を発揮するものであってその実用的価値は
頗る太きい。
■ 亀裂入りフィン成形ロールと変形ロールとの組合せ
により、素管表面に対して沸騰液体の性質に応じた最適
の伝熱面を簡単に付与できる。
しかも素管の大小に関係なく連続的に転造加工できるか
ら、量産が可能で安価に製造でき、熱伝達性能の向上と
も相俟って熱交換器の小型化、軽量化、低コスト化が達
成される。
■ フィン成形ロールと変形ロールを組合せた転造加工
であるから加工精度が高く、伝熱管の全表面に亘って均
質且つ高性能の伝熱面を付与できる。
■ 得られた伝熱面は、連通した脇側の天井部に適当間
隔で開口部を設けた構造からなっており、脇側内で発生
し成長した気泡の脱出と脇側内への液体の流入とがサイ
ホン効果によって連続的に繰り返されるから、極めて高
い表面熱伝達率を発揮する。
■ 液体中に含まれる不純物の悪影響をうけにくく、優
れた熱伝達率を長期間維持する。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の伝熱管製造法を例示するもので、第1図
は、亀裂入り螺旋状フィンの成形工程を示す一部切除側
面説明図、第2図はフィンを変形して脇側及び開口部を
形成する工程を例示する一部断面説明図、第3図は変形
ロールを例示する正面図、第4図は得られた伝熱管の表
面形状を例示する一部平面図、第5図は第4図における
■−v線断面相当図である。 1・・・・・・転造ロール、2・・・・・・素管、3・
・・・・・軸、4・・・・・・刃先部、5・・・・・・
切欠き部、6・・・・・・脇側、7・・・・・・開口部
、A・・・・・・隆起部、B・・・・・・切込み溝、Y
・・・・・・亀裂、Z・・・・・・螺旋状フィン。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 I:転造工具を押付けることにより素管外周にスパ
    イラル状の隆起部を形成する工程。 ■:先端の鋭利な転造工具を、前記隆起部の頂部に押付
    けることによりV字断面の切込みを形成する工程。 ■:前記隆起部の間の溝に入る転造工具を該溝に押付け
    ることにより、前記隆起部を順次薄く且つ高く盛上げ加
    工する工程。 ■:先端の鋭利な刃先部を外周に沿って所定ピッチ毎に
    有する円盤状の回転工具を用い、前記V字断面の切込み
    にその刃先部分をくい込ませつつ該回転工具を相対的に
    回転させ、該刃先部分により前記隆起部を前記切込みを
    中にして所定ピッチで割り開き、相隣接する前記隆起部
    間に沿って所定ピッチでトンネル状の空洞をスパイラル
    状に形成しつつ、該空洞の天井部に所定ピッチ毎に開口
    部を形成する工程、を組合わせてなることを特徴とする
    伝熱管の製造方法。
JP860278A 1978-01-27 1978-01-27 伝熱管の製造方法 Expired JPS5939214B2 (ja)

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JPS54101760A JPS54101760A (en) 1979-08-10
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JPS59183947A (ja) * 1983-04-01 1984-10-19 Kobe Steel Ltd 沸騰伝熱管の製造方法
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