(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管外面上でねじ線状に延びている外側フィン（３）と、管内面上で軸線平行またはねじ線状に延びている内側フィン（２０）とを有し、外側フィン（３）と内側フィン（２０）とが管壁から加工された一体的なフィンであり、且つ外側フィン（３）と内側フィン（２０）とを二次溝（２２）が交差しており、選択的に滑らかな端部と、管外面および管内面の少なくとも１つの構造化領域と、選択的に滑らかな中間領域とを有し、
ａ）管外面上を一体的な外側フィン（３）がねじ線状に周回しており、
ｂ）管内面上を一体的な内側フィン（２０）が軸線平行にまたはねじ線状に（管軸線方向に測って）リード角α＝０ないし７０゜で延びて一次溝（２１）を形成している、
熱交換管（１）であって、
ｃ）内側フィン（２０）を、（管軸線方向に測って）リード角βで延びる二次溝（２２）が交差していること、
ｄ）二次溝（２２）が内側フィン（２０）に対し少なくとも１０゜の傾斜角γで延びていること、
ｅ）二次溝（２２）の深さが内側フィン（２０）のフィン高さＨの少なくとも２０%であることとした熱交換管（１）を製造するための方法において、
ａ）最初のローリング工程により管壁から材料を排除することによりフィン材を獲得し、生じたフィン付き管（１）をローリング力により回転させ、生じたねじ線状のフィン（３）に応じて前進させることによって、平滑管（２）の外面の第１の成形領域にねじ線状に延びる外側フィン（３）を成形し、その際フィン（３）を、高さを増大させながら非成形平滑管（２）から成形するステップと、
ｂ）管内にあって回転可能で且つ異形化されている第１のローリングマンドレル（１５）により、管壁を第１の成形領域で支持するステップと、
ｃ）２回目のローリング工程で、外側フィン（３）の、第１の成形領域から間隔を持って位置する第２の成形領域に、さらに増大する高さを備えさせ、内側フィン（２０）に二次溝（２２）を備えさせるステップと、
ｄ）管壁の第２の成形領域を、管内にある第２のローリングマンドレル（１６）であって同様に回転可能で異形化されているが、その異形部がねじれ角の大きさまたは方向づけに関し第１のローリングマンドレル（１５）の異形部と異なっている前記第２のローリングマンドレル（１６）によって支持させるステップと、
を含んでいることを特徴とする両面を構造化した熱交換管の製造方法。
【請求項２】
両成形領域の間隔を実質的にフィンピッチｐの整数倍として選定することを特徴とする請求項１に記載の両面を構造化した熱交換管の製造方法。
【請求項３】
第２のローリングマンドレル（１６）の外径を第１のローリングマンドレル（１５）の外径よりも小さいように選定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の両面を構造化した熱交換管の製造方法。
【請求項４】
互いに逆方向に方向づけられた溝（１７，１８）を備えるローリングマンドレル（１５，１６）を使用することを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３に記載の両面を構造化した熱交換管の製造方法。
【請求項５】
互いに同方向に方向づけられた溝（１７，１８）を備えるローリングマンドレル（１５，１６）を使用することを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３に記載の両面を構造化した熱交換管の製造方法。
【請求項６】
二次溝（２２）の深さＴを、ローリングマンドレル（１５，１６）の径の選定と両ローリングツール（１１，１２）のそれぞれ最大のローリングディスクの径の選定とにより設定することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５に記載の両面を構造化した熱交換管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の、両面を構造化した金属製の熱交換管、特にフィン付き管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱伝導は、冷却技術および空調技術の多くの分野、ならびにプロセス技術およびエネルギー技術で行なわれる。これらの分野では、熱伝導のために管形熱交換器が使用されることが多い。多くの適用例では管内面を液体が流動し、液体は熱流の方向に応じて冷却または加熱される。熱は管外面上にある媒体へ放出され、或いはこの媒体から引き出される。従来の技術では、平滑管の代わりに両面を構造化した管が管形熱交換器に使用される。これにより管内面および管外面での熱伝達が集中化される。伝達される熱流束は増大し、熱交換器をコンパクトに構成することができる。択一的に、熱流束を維持して駆動温度差を低下させてもよく、これによりエネルギー効率的な熱伝導が可能である。
【０００３】
管形熱交換器用熱交換管は、通常、少なくとも１つの構造化された領域と、平滑な端部部材と、場合によっては平滑な中間部材とを有している。平滑な端部部材または中間部材は構造化された領域を画成している。管を管形熱交換器内に支障なく交換可能に取付けできるようにするには、構造化された領域の外径が平滑な端部部材および中間部材の外径よりも大きいようであってはならない。
【０００４】
構造化した熱交換管としてよく使用されるのは、一体的にローリング成形したフィン付き管である。一体的にローリング成形したフィン付き管とはフィンを形成させた管であり、平滑管の壁材からフィンを成形させたものである。フィン付き管はその外面にリング状またはねじ線状に周回するフィンを有している。多くの場合、管内面には軸線平行またはねじ線状に周回する多数のフィンが設けられ、これらのフィンは管内面での熱伝導率を改善させる。これら内側フィンはコンスタントな横断面で管軸線に対し平行に延びており、或いは、管軸線に対し一定の角度を成してねじ線の形状で延びている。内側フィンが高ければ高いほど、熱伝導率の改善性は大きい。この種の管の製造は、たとえば
【０００５】
【特許文献１】
ＤＥ２３０３１７２
に記載されている。ここで重要なことは、この文献に記載されているように内側フィンを創成させるために異形のローリングマンドレルを使用することによってフィン付き管の内側構造および外側構造のサイズを互いに独立に設定できることである。これにより両構造をその都度の要件に適合させることができ、よって管を最適に構成することができる。
【０００６】
最近では、管外面のフィンに更なる構造的特徴を具備させることにより、一体的にローリング成形されるフィン付き管の外面の熱伝導を用途に応じて増大させるための多くの可能性が開発されている。たとえば管外面で冷却剤が凝縮する場合には、フィン側面に補助的な凸のエッジを備えさせると熱伝導率は著しく増大する（これに関しては
【０００７】
【特許文献２】
ＵＳ５．７７５．４１１
を参照）。管外面で冷却剤が蒸発する場合は、フィンの間にある溝を部分的に閉塞させて中空空間を生じさせ、これらの中空空間を穴またはスリットにより周囲と連通させると性能が向上することが明らかとなった。特に、実質的に閉じたこの種の溝を生成させるには、フィンを湾曲または折り曲げる処置（これに関しては
【０００８】
【特許文献３】
ＵＳ３．６９６．８６１
および
【０００９】
【特許文献４】
ＵＳ５．０５４．５４８
を参照）、フィンを裂開させて圧縮する処置（これに関しては
【００１０】
【特許文献５】
ＤＥ２．７５８．５２６
および
【００１１】
【特許文献６】
ＵＳ４．５７７．３８１
を参照）、フィンにノッチを形成させて圧縮する処置（これに関しては
【００１２】
【特許文献７】
ＵＳ４．６６０．６３０
および
【００１３】
【特許文献８】
ＥＰ０．７１３．０７２
並びに
【００１４】
【特許文献９】
ＵＳ４．２１６．８２６
を参照）がある。
【００１５】
上記のように管外面で性能を改善すると、全熱伝達抵抗のほとんどは管内面側へシフトする。この効果は特に管内面での流速が小さいとき、すなわちたとえば部分負荷作動の場合に発生する。つまり、全熱伝達抵抗を著しく減少させるには、管内面の熱伝導率をさらに増大させることが必要である。これは基本的には内側フィンの高さを高くすることによって可能であるが、材料の変形度合いが増すために技術的に困難であり、さらに構造化した管の重量が増す。これはコスト上の理由から望ましいものではない。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、内側構造の性能を向上させた構造化熱交換管を製造することであり、この場合管の全重量に対する内側構造の重量成分は従来のコンスタントな横断面を持ったねじ線状の内側フィンに比べて低くなければならない。また、フィン付き管の内側構造および外側構造のサイズは互いに独立に設定可能でなければならない。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この課題は、冒頭で述べた種類の熱交換管において、すなわちそれぞれ間隔をもって配置される内側フィンが該内側フィンに対し平行に延びている二次溝によって分割されている熱交換管において、本発明によれば、
内側フィンを、（管軸線方向に測って）リード角βで延びる二次溝が交差していること、
二次溝が内側フィンに対し少なくとも１０゜の傾斜角γで延びていること、
二次溝の深さが内側フィンのフィン高さＨの少なくとも２０%であること、
によって解決される。
【００１８】
二次溝を設けることにより、内側フィンはもはやコンスタントな横断面を持たなくなる。内側フィンの延在に従えば、内側フィンの横断面は形状は二次溝の個所で変化する。二次溝により、管側を流動する媒体に付加的な渦が壁近傍領域に生じ、これにより熱伝導率が上昇する。二次溝を付加することにより管の全重量に対する内側構造の重量成分が大きくならないことは明らかである。
【００１９】
二次溝の深さは内側フィンの先端から半径方向に測ったものである。二次溝の深さは内側フィンの高さの少なくとも２０%である。二次溝の深さが内側フィンの高さに等しければ、管内面に互いに間隔を持って位置するピラミッド切頭体状の構造要素が生じる。
【００２０】
請求項２ないし１３は本発明による熱交換管の有利な実施形態に関わる。
【００２１】
本発明の対象は、さらに、請求項１４ないし１９によれば前記本発明による熱交換管の製造方法である。
【００２２】
本発明によれば、本発明にしたがって提案される二次溝を備えた、両面を構造化した熱交換管を、内側構造に創成するため、外側フィンを整形するための工具は互いに間隔を持って位置する少なくとも２つのローリングディスクパッケージで構成される。内側構造は異形態様の異なる２つのローリングマンドレルによって成形される。第１のローリングマンドレルは管を第１のローリングディスクパッケージ下方の第１の成形領域で支持し、当初はねじ線状に延びる内側フィンまたは軸線平行な内側フィンを成形し、これら内側フィンは当初コンスタントな横断面を有している。第２のローリングマンドレルは管をより大きな径を持った第２のローリングディスクパッケージ下方の第２の成形領域で支持し、前もって成形されてたねじ線状に延びるフィンまたは軸線平行なフィンのなかに本発明による二次溝を形成させる。二次溝の深さは実質的に両ローリングマンドレルの径を選定することによって決定される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２４】
図１と図２に図示した一体にローリングされたフィン付き管１は、管外面においてねじ線状に周回しているフィン３を有している。本発明によるフィン付き管の製造は図１に図示した装置を用いてローリング過程により行なわれる（これに関しては
【００２５】
【特許文献１０】
ＵＳ１．８６５．５７５
【００２６】
【特許文献１１】
ＵＳ３．３２７．５１２
および前記
【００２７】
【特許文献１】
ＤＥ２３０３１７２
を参照）。
【００２８】
使用する装置は、ｎ＝３または４個のツールホールダ１０から成り、これらのツールホールダ１０には互いに間隔を持って配置された少なくとも２つのローリングツール１１と１２がそれぞれ組み込まれている（図１では、図面をわかりやすくするため１個のツールホールダ１０だけを図示した）。ツールホールダ１０の軸線は付属の両ローリングツール１１と１２の軸線でもあり、管軸線に対して傾斜して延びている。ツールホールダ１０はフィン付き管の周囲にそれぞれ３６０゜／ｎだけずらして配置されている。ツールホールダ１０は半径方向に位置調整可能である。またツールホールダ１０は定置のローリングヘッド（図示せず）内に配置されている。ローリングヘッドはローリング装置の基台に固定されている。ローリングツール１１と１２はそれぞれ互いに並設される複数個のローリングディスク１３または１４から成り、ローリングディスク１３または１４の径は矢印方向に増大している。その結果、第２のローリングツール１２のローリングディスク１４は第１のローリングツール１１のローリングディスク１３よりも大きな径を有している。
【００２９】
２つの異形のローリングマンドレル１５と１６も装置の構成要素である。これらローリングマンドレル１５と１６を用いて管の内部構造を創成する。ローリングマンドレル１５と１６は棒９の自由端に取り付けられ、互いに回転可能に支持されている。棒９はその他端をローリング装置の基台に固定されている。ローリングマンドレル１５と１６はローリングツール１１と１２の作業領域に位置決めされる。棒９は少なくとも製造されるフィン付き管１と同じ長さでなければならない。ローリングツール１１と１２の送りをしない場合には、加工前に平滑管２をほぼローリングマンドレル１５と１６の全長にわたって棒９上にて移動させる。平滑管２の一部分、すなわち完成したフィン付き管１において第１の平滑な端部片を形成する一部分だけはローリングマンドレル１５と１６の方向に移動させない。
【００３０】
管を加工するため、外周に配置される回転するローリングツール１１と１２を半径方向において平滑管２のほうへ送り調整し、平滑管２と係合させる。これにより平滑管２は回転せしめられる。ローリングツール１１と１２の軸線は管軸線に対し傾斜して設置されているので、ローリングツール１１と１２は平滑管２の管壁からねじ線状に周回するフィン３を成形し、同時に、発生したフィン付き管１をねじ線状に周回しているフィン３のピッチに応じて矢印方向へ前進させる。フィン３は多条ねじのごとく周回しているのが有利である。隣接する２つのフィンの中心の、管軸線に沿う方向に測った間隔を、フィンピッチｐと記すことにする。両ローリングツール１１と１２の間隔は、第２のローリングツール１２のローリングディスク１４が第１のローリングツール１１によって成形されたフィン３ａの間にある溝４に係合するように整合されていなければならない。理想的にはこの間隔がフィンピッチｐの整数倍であるのがよい。このとき第２のローリングツール１２は外側フィン３の更なる成形を促進させる。
【００３１】
第１のローリングツール１１の成形ゾーン（第１の成形領域）において管壁を第１の異形のローリングマンドレル１５によって支持させる。そして第２のローリングツール１２の成形ゾーン（第２の成形領域）において管壁を第２の異形のローリングマンドレル１６によって支持させる。両ローリングマンドレル１５と１６の軸線は管の軸線と一致している。ローリングマンドレル１５と１６の異形態様は異なっており、第２のローリングマンドレル１６の外径は高々第１のローリングマンドレル１５の外径の大きさである。典型的には、第２のローリングマンドレル１６の外径は第１のローリングマンドレル１５の外径よりも０．８ｍｍ以下だけ小さい。ローリングマンドレルの異形部は、通常は互いに平行にローリングマンドレルの外面に設けられる多数の台形状の溝またはほぼ台形状の溝から成っている。ローリングマンドレルの、隣接する２つの溝の間にある材料部を、細条部１９と記す。細条部１９はほぼ台形状の横断面を有している。溝は通常マンドレルの軸線に対し０゜ないし７０゜のねじれ角で延びている。第１のローリングマンドレル１５においてはこのねじれ角をαで示し、第２のローリングマンドレル１６においてはβで示した。ねじれ角が０゜の場合は、溝がマンドレルの軸線に対し平行に延びている場合に対応している。ねじれ角が０゜と異なっていれば、溝はねじ線状に延びる。ねじ線状に延びる溝は左回りでも或いは右回りでもよい。図１と図２に図示されているのは、第１のローリングマンドレル１５が右回りの溝１７を有し、第２のローリングマンドレル１６が左回りの溝１８を有している場合である。これは溝１７と１８が反対方向に方向づけられている場合、或いは両ねじれ角αとβの方向づけが異なっている場合である。このような場合にはねじれ角αとβが同じ値であってよい（同様のことは、第１のローリングマンドレル１５が左回りの溝１７を有し、第２のローリングマンドレル１６が右回りの溝１８を有している場合にも適用される）。しかし、両ローリングマンドレル１５と１６が同方向に方向づけられた溝１７と１８を有していてもよい。このような場合にはねじれ角αとβは異なる値でなければならない。両ローリングマンドレル１５と１６は互いに相対的に回転可能に支持されている必要がある。
【００３２】
第１のローリングツール１１の半径方向の力により、管壁の材料は第１のローリングマンドレル１５の溝１７の中へ圧入される。これにより、ねじ線状に延びる内側フィン２０がフィン付き管１の内面に成形される。隣接する２つの内側フィン２０の間には一次溝２１が延びている。第１のローリングマンドレル１５の溝１７の形状に対応してこれら内側フィン２０はほぼ台形状の横断面を有し、この横断面は当初内側フィンに沿ってコンスタントである。内側フィン２０は管軸線に対し角度α（リード角）だけ傾斜しており、この角度αは第１のローリングマンドレル１５の軸線に対する溝１７の傾斜角に等しい。すなわち内側フィン２０のリード角は第１のローリングマンドレル１５のねじれ角αに等しい。Ｈは内側フィン２０の高さで、通常は０．１５−０．４０ｍｍである。
【００３３】
第２のローリングツール１２の半径方向の力により、内側フィン２０は第２のローリングマンドレル１６に対して押圧される。第２のローリングマンドレル１６の溝１８は第１のローリングマンドレル１５の溝１７とは異なる角度でマンドレル軸線に対し延びており、よって第１のローリングマンドレル１５の溝１７とは異なる角度で管軸線に対して延びているので、内側フィン２０は部分的に第２のローリングマンドレル１６の１つの溝１８または１つの細条部１９に衝突する。１つの内側フィン２０が１つの溝１８に衝突する部分では、内側フィン２０の材料は溝の中に圧入される。１つの内側フィン２０が１つの細条部１９に衝突する部分では、フィン材料が変形して、互いに平行に延びる二次溝２２が内側フィン２０に刻設される。第２のローリングマンドレル１６の細条部１９の形状に応じて二次溝２２は台形状の横断面を有している。同じ細条部１９によって異なる内側フィン２０に刻設される二次溝２２は、互いに整列するように配置されている。二次溝２２が管軸線とともに形成しているリード角は、第２のローリングマンドレル１６の溝１８が該第２のローリングマンドレル１６の軸線と成すねじれ角βに等しい。二次溝２２が内側フィン２０と成す傾斜角γは、溝１７と１８が同方向に方向づけられているローリングマンドレル１５と１６の場合、ねじれ角αとβの差から生じるものであり、溝１７と１８が反対方向に方向づけられているローリングマンドレル１５と１６の場合にはねじれ角αとβの和から生じるものである。角度γは少なくとも１０゜であり、典型的には３０゜と１００゜の間の範囲内にあり、有利には６０゜と８５゜の間の範囲内にある。角度γが９０゜よりも小さい場合は、角度γが９０゜よりも大きい場合よりも製造が容易であり、角度γが９０゜よりも大きい場合よりも通常は圧力降下が小さい。
【００３４】
二次溝２２の深さＴは内側フィン２０の先端から半径方向に測ったものである。両ローリングマンドレル１５と１６の外径を適当に選定することにより、且つ両ローリングツール１１と１２の最も大きなローリングディスクの外径を適当に選定することにより、二次溝２２の深さＴを変えることができる。第１のローリングマンドレル１５と第２のローリングマンドレル１６との外径の差が小さければ小さいほど、二次溝２２の深さＴは深くなる。しかし、両ローリングマンドレルのうち一方のローリングマンドレル１５または１６の外径を変えることにより、二次溝２２の深さＴが変化するばかりでなく、通常は外側フィン３の高さも変化する。しかしこの作用は、ローリングツール１１と１２の構成を変更させることにより補償できる。このため、特に、第１のローリングツール１１の最も大きなローリングディスク１３を第２のローリングツール１２の最も小さなローリングディスク１４として使用でき、或いは、第２のローリングツール１２の最も小さなローリングディスク１４を第１のローリングツール１１の最も大きなローリングディスク１３として使用できる。
【００３５】
管内を流れる液体の流動を確実に制御するには、二次溝２２の深さＴが内側フィン２０の高さＨの少なくとも２０%である必要がある。有利には、二次溝２２の深さＴが内側フィン２０の高さＨの少なくとも４０%であるのがよい。二次溝２２の深さＴが内側フィン２０の高さＨよりも小さい場合には、完成したフィン付き管１において内側フィン２０の延在態様がよりはっきり認められる。これを図３に図示した。内側フィン２０の延在方向に沿って該内側フィン２０の横断面形状は変化している。内側フィン２０の高さは二次溝２２の個所で該二次溝の深さＴだけ減縮している。一次溝２１は内側フィン２０の間で中断なく延びている。互いに整列している二次溝２２は一次溝２１によって離隔されている。
【００３６】
図４は、図３の線Ｘ−Ｘによる図３の内部構造の断面図である。この図から内側フィン２０と一次溝２１と二次溝２２との高さの比率がはっきり見て取れる。
【００３７】
二次溝２２の深さＴが内側フィン２０の高さＨに等しければ、完成したフィン付き管１においては内側フィン２０の延在はもはや認められない。この場合、内側フィン２０は二次溝２２によって互いに間隔を持って位置する個々の要素２３に分割される。これを図２に図示した。当初成形された内側フィン２０と二次溝２２とは台形状の横断面を持っているため、互いに間隔を持って位置する要素２３はピラミッド切頭体の形状を有している。
【００３８】
両ローリングマンドレル１５と１６を異形化することにより、内側フィン２０と二次溝２２との交点の密度が決定される。交点の密度は１ｃｍ２あたり９０個と２５０個の間であるのが有利である。この場合基準面として、管から内側構造を完全に除去した場合に生じる内側の管表面を用いる。
【００３９】
二次溝２２によりフィン付き管１の内部構造は付加なエッジを備えさせられる。液体が管の内面上を流動すると、これらのエッジにおいて液体の付加的な渦が発生し、この渦は管壁への熱伝導を改善させる。通常、管内を流れる液体の圧力降下は熱伝導率と同じ程度で増大する。しかし、内部構造のサイズを適当に選定することにより、特に二次溝２２の傾斜角γと深さＴとを適当に選定することにより、圧力降下のこのような増大を好都合に制御することができる。
【００４０】
本発明による製造方法の以上の説明から明らかなように、この方法において選定可能な多数の工具パラメータにより外側構造および内側構造のサイズを互いに独立に広範囲に設定できる。特に、ローリングツールを互いに間隔を持って位置する２つのローリングツール１１と１２に分割することにより、外側フィン３の高さを変更させることなく二次溝２２の深さＴを変えることが可能になる。
【００４１】
両面を構造化された冷却技術および空調技術用フィン付き管は、銅または銅合金から製造されることが多い。これらの金属にあっては、正味の材料費がフィン付き管の全コストのかなりの部分を占めるので、与えられた管径で管をできるだけ軽量化する努力が必要である。今日商業ベースで入手可能なフィン付き管の場合、全重量に対する内側構造の重量成分は内側構造の高さに応じて、よって定格に応じて異なるが、１０%ないし２０%である。両面を構造化されたフィン付き管の内側フィン２０に本発明にしたがって二次溝２２を設けることにより、内側構造の重量成分を増大させることなくこの種の管の定格をかなり向上させることができる。密度が７．５ないし９．５ｇ／ｃｍ３の材料（すなわちたとえば銅、銅合金或いは鋼）から成るフィン付き管の場合、このような内側構造の、フィン付き管の外被面に対する重量成分は、通常５００ｇ／ｍ２と１０００ｇ／ｍ２の間、有利には６００ｇ／ｍ２と９００ｇ／ｍ２の間であるのがよい。密度が２．５ないし３．０ｇ／ｃｍ３の材料（すなわちたとえばアルミニウム）から成るフィン付き管の場合には、このような内側構造の、フィン付き管の外被面に対する重量成分は、通常１５０ｇ／ｍ２と３００ｇ／ｍ２の間、有利には１８０ｇ／ｍ２と２７０ｇ／ｍ２の間であるのがよい。一次溝２１と二次溝２２の幅を広く選定すると、内側構造の軽量化を実現できる。
【００４２】
図５は本発明による内側構造の性能上の利点を証明するグラフである。表示されているのは、管外面で冷却剤Ｒ−１３４ａが凝縮し、管内面で冷却水が流動している場合の熱伝導率と熱流束である。凝縮温度は３６．７℃で、水速は２．４ｍ／ｓである。比較されている２つのフィン付き管は、グラフ内に表記したように、外面は同じ構造であるが、内側構造は異なっている。この場合従来の技術を代表している管は０．３５ｍｍの高さの標準的な内側構造を具備している。本発明によるフィン付き管は図２のようなピラミッド切頭体の内側構造を具備しており、ピラミッド切頭体の高さはほぼ０．３０ｍｍで、内側フィン２０と二次溝２２との交点の密度は１ｃｍ２あたり１４３個、角度γは９６゜である。ピラミッド切頭体を具備した内側構造を持つフィン付き管は、熱伝導率が１３%ないし２２%である点に利点がある。両管において管外面の熱伝導率は等しいので、この利点はもっぱら内側構造に起因して生じたものである。
【００４３】
熱交換管の内面への熱伝達を改善するために二次溝を備えた内側フィンを使用することは、内側構造のみを有する管から知られている。継ぎ目なし管の場合、この種の内側構造は異形態様が異なる２つのマンドレルを用いて製造される（たとえば
【００４４】
【特許文献１２】
特開平１−３１７６３７号公報
を参照）。この技術はこれまで管外面が平滑な管のみに適用されている。しかしながら、この技術を両面が構造化された、一体にローリングされるフィン付き管に転用することは、製造方法が明らかに異なっているために容易に想到できるものではない。すなわち管外面が平滑な管の場合、内側構造を創成するために必要な半径方向の力作用は、管外面に配置された比較的幅広のロール、ローラ、或いは球体によってもたらされる。この場合、管長手方向における管の送りは別個の引張り装置によって行なわれる。これに対して、両面を構造化された、一体にローリングされるフィン付き管の場合には、外側構造と内側構造を同時に成形するための半径方向の力も、管を送るための軸線方向の力も、比較的薄いローリングディスクから構成されているローリングツールによってもたらされるにすぎない。商業ベースで入手可能な最も性能に優れたフィン付き管は、厚さが０．４ｍｍと０．６５ｍｍの間のローリングディスクを用いて製造される。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は上述したように構成されている。そのために、本発明によれば、熱交換管の内側構造の性能が向上され、この場合の管の全重量に対する内側構造の重量成分は従来よりも低くなり、フィン付き管の内側構造及び外側構造のサイズは互いに独立に設定可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ねじれ角の方向が異なっている２つのマンドレルを用いて本発明による熱交換管を製造する工程を示す図である。
【図２】二次溝が内側フィンの全高にわたって延びて、その結果ピラミッド切頭体状の要素が内側構造に創成される本発明による熱交換管の部分図で、一部を断面で示した図である。
【図３】二次溝が内側フィンの高さの一部にわたってのみ延びている内側構造の写真である。
【図４】図３の線Ｘ−Ｘによる図３の内側構造の断面図である。
【図５】内側構造の二次溝の性能上の利点を証明するグラフである。
【符号の説明】
１  フィン付き管
２  平滑管
３  外側フィン
１１  第１のローリングツール
１２  第２のローリングツール
１５  第１のローリングマンドレル
１６  第２のローリングマンドレル
１７  溝
１８  溝
２０  内側フィン
２２  二次溝
２３  ピラミッド切頭体
【図１】
0004077296.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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