(57)【要約】  伝熱管（６２）の表面を改良（強化）するための、改良された工具（１０）及び方法を提供する。既存の製造設備に容易に追加可能な工具（１０）は、ハウジング（１２）に退避（格納）可能なカットバイト（２８）を含む。カットバイト（２８）は、管（６２）の表面を切り込むカット端（３２）と管（６２）の表面をリフトして突起を形成するリフト端（３４）とを含む。管の内面を改良するための方法は、シャフト（１４）に工具（１０）を取り付けること；工具（１０）を管（６２）中において位置づけすること；管（６２）と工具（１０）との間に相対的回転及び軸方向の動きを起こして、管の表面に沿って形成された少なくとも一つのリッジを少なくとも部分的に切り込んで、リッジ層を形成し且つリッジ層をリフトして突起を形成することとを含む。
2007537045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管の内面をカットする工具であって、
ａ．工具軸と、少なくとも第１平面、第２平面、及び第３平面の交差によって形成される少なくとも一つの先端と、カット端と、リフト端とを有する、少なくとも一つのカットバイトと；
ｂ．前記少なくとも一つのカットバイトの少なくとも一部を収納するのに適したハウジングと；
ｃ．前記ハウジング内に少なくとも部分的に位置するスペーサであって、力がスペーサにかけられた時に、前記少なくとも一つのカットバイトの第１面に圧力を加えて、前記少なくとも一つのカットバイトの少なくとも一つの先端の、少なくとも一部分を前記ハウジングから突出させるのに適したスペーサと；
ｄ．前記ハウジング内に少なくとも部分的に位置するバネであって、前記力が緩むと伸びて前記少なくとも一つのカットバイトの第２面に膨張力を加えて、前記少なくとも一つの先端の前記少なくとも一部分を前記ハウジング内へ退避させるのに適したバネ；とを備える工具。
【請求項２】
前記カット端は、前記第１平面及び第２平面の交差によって形成される請求項１に記載の工具。
【請求項３】
前記リフト端は、前記第１平面及び第３平面の交差によって形成される請求項１に記載の工具。
【請求項４】
前記第２平面は、前記工具軸に垂直な平面に対して約４０°から約７０°の間の角度をなして向きが付けられている請求項１に記載の工具。
【請求項５】
前記第２平面は、前記カット端が前記工具軸に垂直な前記平面に対して約２０°から約５０°の間の角度で管の表面上のリッジをスライスするのに適するように、角度をなして向きが付けられている請求項４に記載の工具。
【請求項６】
前記第３平面は、前記工具軸に垂直な前記平面に対して約−４５°から約４５°の間の角度をなして向きが付けられている請求項１に記載の工具。
【請求項７】
前記カット端は、２０°から５０°の間の角度で前記管の内面上のリッジをスライスして、複数の突起を創出するのに適した請求項１に記載の工具。
【請求項８】
前記リフト端は、前記工具軸に垂直な前記平面に対して約−４５°から約４５°の角度で前記突起をリフトするのに適した請求項７に記載の工具。
【請求項９】
前記管は、前記工具を使用して前記管の前記内面をカットする時に、前記工具に相対して回転的かつ軸方向に動くのに適した請求項１に記載の工具。
【請求項１０】
前記管と前記工具との間の相対的回転及び軸方向の相対的な移動は、前記少なくとも一つの先端の少なくとも一部分を前記ハウジングから突出させる請求項９に記載の工具。
【請求項１１】
前記管と前記工具との間の相対的回転及び軸方向の相対的な移動を停止することが、前記少なくとも一つの先端の少なくとも一部分を前記ハウジング内に退避させる請求項１０に記載の工具。
【請求項１２】
前記カット端は、２０°から５０°の間の角度で前記管の内面上のリッジをスライスして、複数の突起を創出するのに適した請求項１に記載の工具。
【請求項１３】
前記リフト端は、前記管の長手方向の軸に垂直な平面に対して約−４５°から約４５°の間の角度で前記突起をリフトするのに適した請求項１２に記載の工具。
【請求項１４】
管の内面を改良する方法であって、
ａ．シャフトに工具を取り付けることと、前記工具は、(i) 工具軸と、少なくとも第１平面、第２平面、及び第３平面の交差によって形成される少なくとも一つの先端と、カット端と、リフト端とを有する少なくとも一つのカットバイトと、(ii) 前記少なくとも一つのカットバイトの少なくとも一部を収納するのに適したハウジングと、(iii) 前記ハウジング内に少なくとも部分的に位置するスペーサであって、力がスペーサにかけられた時に、前記少なくとも一つのカットバイトの第１面に圧力を加えて、前記少なくとも一つのカットバイトの少なくとも一つの先端の、少なくとも一部分を前記ハウジングから突出させるのに適したスペーサと、(iv) 前記ハウジング内に少なくとも部分的に位置するバネであって、前記力が緩むと伸びて前記少なくとも一つのカットバイトの第２面に膨張力を加えて、前記少なくとも一つの先端の前記少なくとも一部分を前記ハウジング内へ退避させるのに適したバネと、を備えており；
ｂ．前記工具を前記管内に位置付けることと；
ｃ．前記管と前記工具との間に相対的回転及び軸方向の相対的な移動をもたらすことと；
ｄ．前記管の内面に沿って形成された少なくとも一つのリッジを少なくとも部分的にカットして、リッジ層を形成することと；
ｅ．前記リッジ層をリフトして、突起を形成すること；とを備える方法。
【請求項１５】
前記管と前記工具との間の相対的回転及び軸方向の相対的な移動によって、前記少なくとも一つの先端の少なくとも一部分を前記ハウジングから突出させる請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記管と前記工具との間の相対的回転及び軸方向の相対的な移動を停止することが、前記少なくとも一つの先端の少なくとも一部分を前記ハウジング内に退避させる請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記カット端は、前記第１平面及び第２平面の交差によって形成される請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記リフト端は、前記第１平面及び第３平面の交差によって形成される請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の参照情報：本出願は、２００４年５月１３日に出願された米国特許出願６０／５７０，８５８号及び２００４年１０月２５日に出願された米国特許出願１０／９７２，７３４の優先権を主張し、それらの開示を参照により援用して本文の記載の一部とする。
【０００２】
本発明は、概して、伝熱管の内面に突起を形成するための工具及びその工具の使用方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
本発明は、管の一方側から他方側への伝熱を容易にする改良された内面を有する伝熱管に関する。伝熱管は一般的に、例えば低温産業、化学工業、石油化学工業、食品加工業などにおいて使用される浸水蒸発器、流下膜式蒸発器、噴霧蒸発器、吸収冷却器、コンデンサ、直接膨張冷却器、単相冷却器、及びヒーターなどの装置に使用される。これらの用途には、純水、水とグリコールの混合物、任意のタイプの冷媒（例えば、Ｒ−２２、Ｒ−１３４ａ、Ｒ−１２３など）、アンモニア、石油化学工業用流体、その他の混合物などの多様な伝熱媒体を使用し得るが、これらに限定されない。
【０００４】
理想的な伝熱管は、熱を管の内側から管の外側へ及びその逆方向に何の妨げもなく流すことができるであろう。しかし、そのような管の全域にわたる熱の自由な流れは、通常、伝熱抵抗に妨害される。管の総伝熱抵抗は、管の外側から内側への及びその逆方向の各々の抵抗を加算して計算される。管の伝熱効率を向上させるために、製管業者は管の総抵抗を減らす方法を発見すべく模索してきた。そのような一つの方法は、管の外面を改良する方法であり、例えば、管の外面にフィンを形成することによるものがある。外管面を改良する技術の最近の進歩（例えば、米国特許第5,697,430号及び米国特許第5,996,686号参照）によると、管の総抵抗のごく一部分のみが管の外面に起因するものである。例えば、浸水冷却器に使われており、外面は改良されているが内面が平坦な蒸発器用の標準的な管では、通常、内側抵抗と外側抵抗との比率は１０：１である。理想的には、内側対外側抵抗比１：１を得たいところである。したがって、大きく管側抵抗を減少させ且つ管の総伝熱性能を向上させるような管内面への改良への取り組みが一層重要となっている。
【０００５】
管の内面に溝とリッジが交互に備えられた伝熱管を提供することは知られている。溝とリッジが協働して、管内に送られた、例えば水のような流体伝熱媒体の乱流を増大させる。この乱流が管内面近傍の流体攪拌を増大させ、流体媒体の管内面近傍における境界層集結を減少、あるいはほぼ除外する。境界層の熱抵抗は、管の伝熱抵抗を大きくすることにより、伝熱性能を大幅に損ねる。溝とリッジはまた、付加的な熱交換を行うための面領域をさらに供給する。この基本的な根拠はWithers, Jr.らの米国特許第3,847,212号に教示されている。
【０００６】
管内面に設ける溝及びリッジのパターン、形状、及びサイズは、熱交換の性能を更に増大させるために変更し得る。そのために、製管業者は多大な費用を投じて、Takimaらの米国特許第5,791,405号、Chiangらの米国特許第5,332,034号及び米国特許第5,458,191号、Gaffaneyらの米国特許第5,975,196号に開示されたものを含む、代替のデザイン（設計）を用いて実験を行ってきた。
【０００７】
しかし一般的に、管の内面の改良は外面よりはるかに難しいことが実証されている。さらに、管の内外両面の改良の大半は、両方の表面を鋳型（モールディング）及び成形（シェーピング）で形成する。しかしながら、これらの改良は管表面をカットすることによって成されてきた。
【０００８】
日本国特許出願公開平09-108759号は、らせん状に連続する溝を管の内面に直接カットするバイトをセンタリング（芯出し）する工具を開示している。同様に、日本国特許出願公開平10-281676号は、らせん状に連続するスロットと直立したフィンとを管の内面にカットするカット工具を備えた管拡張プラグを開示している。米国特許第3,753,364号は、管内面に切り込みを入れ且つ管の素材を上方に折り曲げて連続した溝を形成するカット工具を使って、管の内面に沿って連続する溝を形成することを開示している。
【０００９】
既知のカット工具を使用する伝熱管の製造は、精巧かつ多くの場合費用も高額に上る。一般的に、このような工具では、常時露出しているカットバイト（カット刃）が組み込まれている。したがって、工具が管内に入れられた際、損傷を受け易い。加えて、既知の工具は、フィン形成（フィン付け）を停止し再開した際にも損傷を受けることがある。このような工具は、管のフィンを形成した部位と平坦な部位との間に形成された溝にはまって動きが取れなくなることがよく起こる。
【００１０】
上述した工具は、所望する面を伝熱管に形成することを目的としているが、当業界においては依然として、既知の工具を変更すること及び伝熱性能を改良する新規な工具を創出することによって、既知の工具を改良し続けることが求められている。後述するように、本出願人は、伝熱性能を大幅に改良した面を伝熱管に形成するための新規な工具を開発した。
【発明の開示】
【００１１】
本発明は、少なくとも上述された用途（すなわち、例えば低温産業、化学工業、石油化学工業、食品加工業などにおいて使用される浸水蒸発器、流下膜式蒸発器、噴霧蒸発器、吸収冷却器、コンデンサ、直接膨張冷却器、単相冷却器、及びヒーターなどの装置への用途）のすべてにおいて使用される管の伝熱性能を改良するための、改善された工具及び方法を提供する。管の内面は、管側抵抗を大幅に減少させ、且つ全体の伝熱性能を改善する複数の突起で改良されている。本発明に従って突起を形成すると、単純なリッジを使用する場合と比べて最大５倍の表面積を管の内面に沿ってもたらすことができる。
【００１２】
本発明のいくつかの実施形態は、既存の製造設備に容易に追加でき、管の表面に切り込みを入れる（表面をカットする）ための削切端（カット端）と管の表面を持ち上げて（リフトして）突起を形成するためのリフト端とを有する工具の使用を含む。このようにすれば、管の内面から金属を取り除くことなく突起が形成され、それによって管を内部で使用する装置に損傷を与える可能性のある破片をなくすことができる。
【００１３】
本発明の他の実施形態は、管の内面をカットする工具を含む。該工具は、工具軸と少なくとも第１平面、第２平面、及び第３平面の交差によって形成される少なくとも一つの先端とを含み、且つカット端とリフト端とを有する。この工具はまた、ハウジング、スペーサ、及びバネを含む。スペーサは、摩擦力又は軸方向の力がスペーサにかかると、前記先端に隣接した少なくとも一つのカットバイトの表面に圧力を加え、且つ前記少なくとも一つのカットバイトを前記ハウジングから突出させる。バネは、前記カットバイトの基端部に隣接している。該バネは、前記力が緩んで前記少なくとも一つのカットバイトがハウジング内に退避（格納）されると、伸びる。
【００１４】
本発明の他の実施形態は、管の内面をカットする工具を含む。該工具は、工具軸と、少なくとも第１平面、第２平面、及び第３平面の交差によって形成される少なくとも一つの先端とを有する少なくとも一つのカットバイトを含み、且つカット端とリフト端とを有する。
【００１５】
他の実施形態は、管の内面を改良する方法を含む。この方法は、軸上に工具を取り付けることと；前記工具を管内に位置付けることと；前記管と前記工具との間に相対的回転及び軸方向の相対的な移動を起こさせて、前記管の表面に沿って形成された少なくとも一つのリッジを少なくとも部分的に切り込んで、リッジ層を形成すること；その後に、前記リッジ層をリフトして突起を形成すること；とを含む。該工具は、工具軸と；少なくとも第１平面、第２平面、及び第３平面の交差によって形成される少なくとも一つのカットバイトとを含み、且つカット端とリフト端とを有することが好ましい。該工具はまた、ハウジング、スペーサ、及びバネを含む。スペーサは前記先端に隣接した少なくとも一つのカットバイトの表面を加圧し、且つ摩擦力又は軸方向の力がスペーサにかかると前記少なくとも一つのカットバイトを前記ハウジングから突出させる。該バネは、前記カットバイトの基端部に隣接しており、前記力が緩んで前記少なくとも一つのカットバイトがハウジング内に退避されると、伸びる。
【００１６】
ある特定の実施形態では、前記カット端は前記第１平面及び第２平面の交差によって形成される。別の実施形態では、前記リフト端は前記第１平面及び第３平面の交差によって形成される。
【００１７】
更に別の実施形態では、前記第２平面は前記工具軸に垂直な平面に対して角度をなして向きが付けられている。ある特定の実施形態では、前記第２平面は前記工具軸に垂直な前記平面に対して約４０°から約７０°の間の角度をなして向きが付けられている。さらに、他の特定の実施形態では、前記第２平面は、前記カット端が前記工具軸に垂直な平面に対して約２０°から約５０°の間の角度で管表面のリッジをスライスするように角度をなして向きが付けられている。
【００１８】
更に別の実施形態では、前記第３平面は前記工具軸に垂直な平面に対して角度をなして向きが付けられている。ある特定の実施形態では、前記第３平面は前記工具軸に垂直な前記平面に対して約−４５°から約４５°の間の角度をなして向きが付けられている。
【００１９】
さらに、別の実施形態では、前記カット端は管の内面上の複数のリッジを２０°から５０°の間の角度でスライスして複数の突起を創出する。ある特定の実施形態では、前記リフト端は前記複数の突起を管の長手方向の軸に垂直な平面に対して傾斜角度をなしてリフトする。さらに、他の特定の実施形態では、前記リフト端は工具軸に垂直な平面に対して約−４５°から約４５°の間の角度で前記突起をリフトする。
【００２０】
ある特定の実施形態では、管の内面をカットするために工具が使用される時に、該管は工具に対して軸方向に回転的に移動する。さらに、他の特定の実施形態では、前記管と工具との間の相対回転及び軸方向の相対的移動のために、前記少なくとも一つのカットバイトが前記ハウジングから外側に突出する。さらに別の実施形態では、前記管と工具との間の相対回転及び軸方向の相対的移動を停止すると、前記少なくとも一つのカットバイトが前記ハウジングの内側へと退避される。
【００２１】
別の実施形態では、前記カット端は２０°から５０°の間の角度で管の内面上のリッジをスライスして、複数の突起を創出する。ある特定の実施形態では、前記リフト端は、前記複数の突起を管の長手方向の軸に垂直な平面に対して傾斜角度をなしてリフトする。更に別のある実施形態では、前記リフト端は、前記管の長手方向の軸に垂直な平面に対して約−４５°から約４５°の間の角度で前記突起をリフトする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
伝熱管の内面の表面積を増大させるために、パターンを管の内面に形成してもよい。この目的のために、一般に突起が使用される。突起を形成する一つの方法は、まず内面にリッジを形成することを含む。次いで、リッジはカットされて、リッジ層が創出される。前記リッジ層がその後にリフトされて突起を形成する。このカットとリフトは工具１０を使用して行われ得る。
【００２３】
図１及び２に示すように、工具１０はハウジング１２と、少なくとも一つのカット刃（カットバイト）２８とを含む。カットバイト２８は、ハウジング１２内に退避（格納）可能である。工具１０は、シャフト１４を組み込むことが好ましい。シャフト１４はロッド（図示されていない）に接続され得る。
【００２４】
本発明の一つの実施形態では、工具１０は複数のカットバイト２８を含む。図１に示した例では、工具１０は、二つのカットバイト２８のみが見えているが、少なくとも四つのカットバイト２８を含む。図３に示したように、カットバイト２８は、部分的にリング２０によって所定の場所に保持されている。リング２０はまた、シャフト１４のスライド面３６に近接してカットバイトを保持する。工具１０は、更に、少なくとも一つのカットバイト２８を退避させるためのバネ２４を含む。バネ２４は、板バネでも、皿バネまたはコイルバネでもよい。当業者に理解されるように、ゴムなどの圧縮伸長可能な材料をバネ２４の代わりに使用してもよい。バネ２４は、ワッシャー２２によってカットバイト２８から分離していることが好ましく、このワッシャー２２によって、バネ２４はカットバイト２８上にスライドすることなくカットバイト２８に対してむらなく均一に圧力を加えることができる。スペーサ１８を使用して、コイルバネ２４からの圧力がハウジング１２を損傷するのを防いでもよい。スペーサ１８は、カットバイト２８と接触する面に沿って角度をなしているか、あるいは傾斜していてもよい。この特徴がカットバイト２８を所定の場所に維持し、且つカットバイト２８をシャフト１４のスライド面３６に近接して保持することを支援する。
【００２５】
ネジ１６は、カットバイト２８がハウジング１２から突出する最大径を操作する。いくつかの実施形態では、ネジ１６は細かくねじ山がついたネジである。ネジ１６は、カットバイトが完全に伸びている時のカットバイトの最大径を調節する手段としての役割を果たしてもよい。傾斜したスペーサ１８は、ネジ１６がカットバイト２８に圧力を与えるがカットバイト２８を破損しないように、ネジ１６とカットバイト２８との間に設置してもよい。
【００２６】
ハウジング１２は、工具１０が使用されていない時にカットバイト２８を保護する。加えて、ハウジング１２は、リング２０、スペーサ１８、及びネジ１６と共に複数のバイト２８を所定の場所に保持する役割を果たす。いくつかの実施形態では、ハウジング１２は、二つの別個のパーツ（部品）５６、５７を備えている。これにより、個々の工具部品へのアクセスが容易となる。また、異なるカットバイト２８を一つの工具１０において使用することも可能となる。例えば、ある形状の先端を有するカットバイト２８をある期間使用し、次に、異なる形状の先端を有するカットバイト２８を同じ工具１０において使用することができる。二つの部分を有するハウジング１２を使用すると、カットバイト２８が摩耗したり壊れたりしても容易に取り替えることができる。
【００２７】
伝熱管６２の製造中に、工具１０を使用してリッジを切り込んで、その結果得られるリッジ層をリフトさせて突起を形成してもよい。工具１０は、ハウジング１２内に格納可能なカットバイト２８を含む。カットバイト２８は、金属削切（金属カット）に耐える構造統合性を有する任意の材料（例えば、スチール、カーバイド、セラミックなど）から製造することができるが、カーバイドで製造されることが好ましい。
【００２８】
工具１０と併用できるカットバイト２８の実施形態を、図４Ａ−４Ｃに示す。図４Ａ−４Ｃに示されるカットバイト２８は、一般に、軸ｑと、二つの底壁４０及び４２と、一つ又はそれより多くの側壁４４とを有する。先端３０がカットバイト２８の側壁４４に形成されている。しかし、先端３０は、管に対して所望の向きに先端３０を支持可能な任意の構造上に搭載あるいは形成可能であり、その構造は図４Ａ−４Ｃに開示されたものに限定されない。
【００２９】
当業者は、各々の先端３０の幾何的形状は、単一のカットバイト２８上にある複数の先端３０においてすべて同じである必要はないことを理解するであろう。むしろ、異なる形状、向き、及び他の幾何的形状を有する突起を形成するために、異なる幾何的形状を有する先端３０をカットバイト２８に備えてもよい。さらに、突起の所望するピッチＰａ，ｐに応じて、任意の数のカットバイト２８を工具１０と共に使用してよい。
【００３０】
カットバイト２８の先端３０は各々、平面Ａ、Ｂ及びＣの交差により形成される。平面Ａ及びＢの交差によりカット端３２が形成される。カット端３２はリッジを切り込んで、リッジ層を形成する。平面Ｂは、工具軸ｑに垂直な平面に対して角度φをなしている（図４Ａ参照）。角度φは９０°−θと定義される。それゆえに、カット端がリッジを約２０°から約５０°の間の所望角度θでスライスできるように、角度φは約４０°から約７０°の間であることが好ましい。
【００３１】
平面Ａ及びＣの交差により、リッジ層を上方にリフトして突起を形成するリフト端３４が形成される。平面Ｃ及び工具軸ｑに垂直な平面によって規定される角度φ１は、傾斜角ω（管の長手方向軸ｓに垂直な平面と突起の長手方向軸との角度）を決定し、突起はリフト端３４によりこの角度φ１にてリフトされる。角度φ１＝角度ωであり、ゆえにカットバイト２８において角度φ１を調節することにより、突起の傾斜角ωに直接影響を与えることができる。この傾斜角ω（及び角度φ１も）は、管６２の長手方向軸ｓに垂直な平面に対して約−４５°から約４５°の間の任意の角度の絶対値であることが好ましい。このようにして、突起は、管の長手方向軸ｓに垂直な平面に合わせて並べることができ、又は管の長手方向軸ｓに垂直な平面に対して左右に傾かせることができる。さらに、先端３０は、異なる幾何的形状を有するように形成することができ（すなわち、角度φ１は先端３０毎に異なってよい）、それにより、管内の突起は、異なる角度で傾斜し得（又は全く傾斜しなくてもよく）、且つ管の長手方向軸ｓに垂直な平面に対して異なる方向に傾斜し得る。
【００３２】
突起の物理的寸法の値の好ましい範囲は特定されたが、カットバイト２８の物理的寸法は、結果として得られる突起の物理的寸法に影響を与えるように変更し得ることを当業者は理解するであろう。例えば、カット端３２がリッジに切り込む深さｔと角度φは、突起の高さｅｐに影響を及ぼす。ゆえに、突起の高さｅｐは下記式を用いて調整し得る。
【数１】
2007537045.tif 000003
又は、φ＝90-θとすると、
【数２】
2007537045.tif 000004
式中、ｔはカット深さであり、
φは、平面Ｂと工具軸ｑに垂直な平面との間の角度であり、
θは、管の長手方向の軸ｓに対して層がカットされる角度である。
突起の厚さＳｐは、突起のピッチＰａ，ｐと角度φに依って決まる。ゆえに、厚さＳｐは下記式を用いて調整することができる。
【数３】
2007537045.tif 000005
又は、φ＝90-θとすると、
【数４】
2007537045.tif 000006
式中、Ｐａ，ｐは突起の軸方向ピッチであり、
φは、平面Ｂと工具軸ｑに垂直な平面との間の角度であり、
θは、管の長手方向の軸ｓに対してリッジ層がカットされる角度である。
【００３３】
図５及び６は、管６２の表面を改良（強化）するための、一つの可能な製造構成である。これらの図面は本発明に従う管が製造されるプロセスを限定するものでは決してない。むしろ、任意の好適な機器又は機器の構成を使用する任意の管製造プロセスを使用し得る。管６２は、構造統合性、可鍛性、可塑性を含む好適な物理的特性を有する各種の材料、例えば銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、真鍮、チタン、スチール、及びステンレススチールなどから造られ得る。図５及び６は、管６２の外面を改良するために管６２上で動作する三つのアーバー（心棒）６０を示している。ただし、アーバーの一つが図５では省略されている。アーバー６０は各々が軸方向ピッチＰａ，ｏを有する外側フィンを一つから多数の開始位置から半径方向に突き出させるフィン付けディスク６４を有する工具構成を含む。この工具構成は、ノッチ付け又は平坦化ディスクなど、追加のディスクを含んでさらに管の外面を改良し得る。さらに、実施形態ではこれら三つのアーバー６０のみを含むが、所望する外面の改良に応じて、それより少ない又は多い数のアーバー６０を使用し得る。しかしながら、管への用途によっては、管６２の外面に改良を施す必要は全くないことにも注意されたい。
【００３４】
管６２の内面を改良するための方法の一例において、マンドリル６６が回転可能に取り付けられるマンドリル・シャフト１４は、管６２内へと延伸する。工具１０もまた、シャフト１４に取り付けられる。ボルト又は留めネジ５２は工具１０を定位置に固定する。工具１０は任意の好適な手段によりシャフト１４に回転可能に固定されるのが好ましい。
【００３５】
稼働中は、管６２は一般に製造工程の間進みながら回転する。管の壁６８はマンドレル６６とフィン付けディスク６４との間を動き、それにより管の壁６８に圧力が加えられる。圧力が加えられると、管の壁６８の金属は、複数のフィン付けディスク６４間の溝に入り込み、管６２の外面にフィンが形成される。
【００３６】
工具１０は、フィン付けの摩擦力を使って、カットバイト２８をハウジング内から前進させる。アーバー６０を使用すると、圧力が管の壁６８に対して加えられる。この圧力と工具１０に対する管６２の動きとにより創出される摩擦は、スペーサ１８にかかる軸方向の力を生成し、それによりカットバイト２８を前進させ且つバネ２４を圧縮する。これらの力が緩むと、つまり、マシーンが停止すると、バネ２４は伸び、そして、カットバイト２８はハウジング１２内に退避する。
【００３７】
所望の内面パターンの鏡像が、マンドリル６６に備えられており、管６２がマンドリル６６と係合するとマンドリル６６が管６２の内面に所望のパターンを形成するようになっている。所望の内面パターンは、リッジを含む。管６２の内面にリッジを形成した後、管６２は、マンドリル６６と隣接し且つその下流側に位置付けられた工具１０と直面する。前述したように、工具１０のカットバイト２８のカット端（複数のカット端）３２は、リッジに切り込みを入れて、リッジ層を形成する。工具１０のカットバイト２８のリフト端（複数のリフト端）３４は次いでリッジ層をリフトして突起を形成する。
【００３８】
突起が外側のフィン付けと同時に形成され、且つ工具１０が固定されている時（すなわち、工具１０が回転していない、又は軸方向に動いていない時）、管６２は自動的に回転し、且つ軸方向の動きを有する。この場合に、突起の軸方向ピッチＰａ，ｐは下記式により決定される。
【数５】
2007537045.tif 000007
式中、Ｐａ，ｏは外側フィンの軸方向ピッチであり、
Ｚｏは、管の外径上のフィン起点の数であり、
Ｚｉは、工具上にある先端の数である。
【００３９】
特定の突起の軸方向ピッチＰａ，ｐを得るために、工具１０を回転させることもできる。管６２と工具１０の両方を同じ方向に回転させることができ、又は、管６２と工具１０の両方を逆の方向に回転させることができる。所定の軸方向突起ピッチＰａ，ｐを得るために必要な、工具１０の回転（毎分回転数（ＲＰＭ）にて）は、下記式を用いて計算することができる。
【数６】
2007537045.tif 000008
式中、ＲＰＭｔｕｂｅは管の回転数であり、
Ｐａ，ｏは、外側フィンの軸方向ピッチであり、
Ｚｏは、管の外径上のフィン起点の数であり、
Ｐａ，ｐは、突起の所望の軸方向ピッチであり、
Ｚｉは、工具上にある先端の数である。
【００４０】
この計算結果が負の値であれば、工具１０は、所望のピッチＰａ，ｐを得るために管６２と同じ方向に回転すべきである。あるいは、この計算結果が正の値であれば、工具１０は、所望のピッチＰａ，ｐを得るために管６２と逆の方向に回転すべきである。
【００４１】
突起の形成は、リッジの形成と同じオペレーションにおいて示されているが、突起は予め内部のリッジが形成された管を用いて、フィン付けとは別のオペレーションで形成してもよいことに注意されたい。これには一般的に工具１０又は管６２を回転させるための、及び工具１０又は管６２を管の軸に沿って動かすための組み立てが必要となるであろう。さらに、工具１０を管の内面に対して心合わせするために、支持部を備えることが好ましい。
【００４２】
この場合には、突起の軸方向ピッチＰａ，ｐは下記式により決定される。
【数７】
2007537045.tif 000009
式中、Ｘａは管６２と工具１０との間の相対軸方向速度（距離／時間）であり、
ＲＰＭは、工具１０と管６２との間の相対回転数であり、
Ｐａ，ｐは、突起の所望の軸方向ピッチであり、
Ｚｉは、工具１０上にある先端３０の数である。
【００４３】
この式は、以下の場合に好適である。すなわち、（１）管６２が軸方向にのみ動き（すなわち、回転しない）、工具１０は回転のみする（すなわち、軸方向に動かない）時、（２）管６２が回転のみし、工具１０は軸方向にのみ動く時、（３）工具１０は回転し、且つ軸方向に動くが、管６２は回転的にも軸方向においても固定されている時、（４）管６２は回転し、且つ軸方向に動くが、工具１０は回転的にも軸方向においても固定されている時、及び（５）上記の組み合わせのいずれか。
【００４４】
アーバーを含む製造リング構成を示してきたが、当業者は、工具１０をアーバーなしの製造構成においても使用し得ることを理解するであろう。例えば、工具１０は、フィン付け中に手動で露出するカットバイト２８を組み込んでもよい。
【００４５】
上記の説明は、本発明に関する様々な実施形態及び構造を説明するためのものである。本発明の範囲及び精神を逸脱することなく、様々な変更、追加及び削除（省略）をこれらの実施形態及び／又は構造に対して行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、本発明の実施形態に従う工具の斜視図である。
【図２】図２は、図１の工具の側面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に従う工具の側断面図である。
【図４】図４Ａは、本発明の実施形態に従う工具に使用されるカットバイトの側面図である。図４Ｂは、図４Ａのカットバイトの底面平面図ある。図４Ｃは、図４Ａのカットバイトの斜視図である。
【図５】図５は、本発明の工具の実施形態を組み込んでいる製造装置の側面図である。
【図６】図６は、図５の装置の斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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