JP6041778B2 - Heat transfer tube and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、伝熱管及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a heat transfer tube and a method for manufacturing the same.
従来、伝熱管としては、例えば、次のものが知られている。すなわち、第一の例としては、金属製の管体と、この管体の内面に接着された多孔質体とを備えた伝熱管がある(例えば、特許文献1参照)。また、第二の例としては、金属製の管体と、この管体の内面にめっきで固定されたらせん状のコイルとを備えた伝熱管がある(例えば、特許文献2参照)。 Conventionally, for example, the following are known as heat transfer tubes. That is, as a first example, there is a heat transfer tube including a metal tube and a porous body bonded to the inner surface of the tube (see, for example, Patent Document 1). As a second example, there is a heat transfer tube provided with a metal tube and a spiral coil fixed to the inner surface of the tube by plating (for example, see Patent Document 2).
これらの伝熱管によれば、管体の内面に設けられた多孔質体やコイルによって、伝熱管の内側を流れる流体と伝熱管との接触面積が増加するとされている。 According to these heat transfer tubes, the contact area between the fluid flowing inside the heat transfer tube and the heat transfer tube is increased by the porous body or coil provided on the inner surface of the tube.
しかしながら、上記第一の例の伝熱管では、多孔質体が管体の内面に接着されているので、多孔質体と管体との間に介在する接着剤により、伝熱管の伝熱性が低下する虞がある。また、管体の内面に設けられ流体と接触する部材が多孔質体とされているので、この点においても、伝熱管の伝熱性が低下する虞がある。 However, in the heat transfer tube of the first example, since the porous body is bonded to the inner surface of the tube body, the heat transfer performance of the heat transfer tube is reduced by the adhesive interposed between the porous body and the tube body. There is a risk of doing. In addition, since the member provided on the inner surface of the tubular body and in contact with the fluid is a porous body, the heat transfer performance of the heat transfer tube may also be reduced in this respect.
また、上記第一の例のように、管体の内面に多孔質体を接着により固定する場合や、上記第二の例のように、管体の内面にコイルをめっきにより固定する場合には、多孔質体やコイルの固定に手間が掛かり、伝熱管の製造コストが増加する。 In addition, when the porous body is fixed to the inner surface of the tube body by adhesion as in the first example, or when the coil is fixed to the inner surface of the tube body by plating as in the second example, In addition, it takes time to fix the porous body and the coil, and the manufacturing cost of the heat transfer tube increases.
そこで、本発明は、伝熱性を確保することができると共に、製造コストを低減することができる伝熱管及びその製造方法を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the heat exchanger tube which can ensure heat transfer property, and can reduce manufacturing cost, and its manufacturing method.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の伝熱管の製造方法は、金属製の管体の内面に金属粉体を接触させる粉体接触工程と、前記管体の内面に前記金属粉体を接触させた状態で、前記管体の外側から前記管体及び前記金属粉体に向けて高エネルギービームを照射することにより前記管体の一部及び前記金属粉体の一部を溶融させて溶融物を生成すると共に、前記溶融物を固化させることにより前記管体の内側に突出する凸部を前記管体に一体に形成して伝熱管を得る溶接工程と、を備えている。 In order to achieve the above object, a method of manufacturing a heat transfer tube according to claim 1 includes a powder contact step of bringing a metal powder into contact with an inner surface of a metal tube, and the metal powder on an inner surface of the tube. In a state where the body is in contact, a part of the tube body and a part of the metal powder are melted by irradiating a high energy beam from the outside of the tube body toward the tube body and the metal powder. And a welding step of obtaining a heat transfer tube by integrally forming a convex portion protruding inside the tube body by solidifying the melt and generating the melt.
この伝熱管の製造方法によれば、管体の内側に突出する凸部が管体に一体に形成される。しかも、この凸部は、金属粉体の溶融物により形成されるため金属製とされる。従って、伝熱管の伝熱性を確保することができる。また、この凸部は、管体の外側から管体及び金属粉体に向けて高エネルギービームが照射されることにより形成されるものであるため、管体の内側に凸部を容易に形成することが可能である。これにより、伝熱管の製造コストを低減することができる。 According to this method for manufacturing a heat transfer tube, the projecting portion protruding inside the tube is integrally formed with the tube. And since this convex part is formed with the melt of a metal powder, it is made from metal. Therefore, the heat transfer property of the heat transfer tube can be ensured. Moreover, since this convex part is formed when a high energy beam is irradiated toward the pipe body and the metal powder from the outside of the pipe body, the convex part is easily formed on the inside of the pipe body. It is possible. Thereby, the manufacturing cost of a heat exchanger tube can be reduced.
請求項2に記載の伝熱管の製造方法は、請求項1に記載の伝熱管の製造方法において、前記溶接工程では、前記管体及び前記金属粉体に対して前記高エネルギービームを相対移動させて、前記高エネルギービームの相対移動方向に沿って前記管体の一部及び前記金属粉体の一部を溶融させる方法である。 The heat transfer tube manufacturing method according to claim 2 is the heat transfer tube manufacturing method according to claim 1, wherein, in the welding step, the high energy beam is moved relative to the tube body and the metal powder. Then, a part of the tube body and a part of the metal powder are melted along the relative movement direction of the high energy beam.
この伝熱管の製造方法によれば、管体及び金属粉体に対して高エネルギービームを相対移動させて、この高エネルギービームの相対移動方向に沿って管体の一部及び金属粉体の一部を溶融させるので、高エネルギービームの相対移動方向に連続して溶融物を生成することができる。これにより、この溶融物を固化させることで突条の凸部を管体に形成することができる。 According to this method of manufacturing a heat transfer tube, a high energy beam is moved relative to the tube and the metal powder, and a part of the tube and one of the metal powder are moved along the relative movement direction of the high energy beam. Since the portion is melted, a melt can be generated continuously in the relative movement direction of the high energy beam. Thereby, the convex part of a protrusion can be formed in a pipe body by solidifying this melt.
請求項3に記載の伝熱管の製造方法は、請求項2に記載の伝熱管の製造方法において、前記溶接工程では、前記高エネルギービームを照射することにより、前記管体の一部及び前記金属粉体の一部に前記溶融物としての溶融池を形成すると共に、前記溶融池にキーホールを形成しながら、前記高エネルギービームを相対移動させる方法である。 The method for manufacturing a heat transfer tube according to claim 3 is the method for manufacturing a heat transfer tube according to claim 2, wherein in the welding step, the high energy beam is irradiated so that a part of the tube body and the metal In this method, a molten pool as the melt is formed in a part of the powder, and the high energy beam is relatively moved while forming a keyhole in the molten pool.
この伝熱管の製造方法によれば、管体の一部及び金属粉体の一部に形成された溶融池にキーホールを形成しながら、高エネルギービームを相対移動させる。従って、キーホールを通じて高エネルギービームを金属粉体の深い位置まで届かせることができるので、管体の内側に突出する凸部の高さをより高くすることができる。 According to this method for manufacturing a heat transfer tube, a high energy beam is relatively moved while forming a keyhole in a molten pool formed in a part of the tube and a part of the metal powder. Therefore, since the high energy beam can reach the deep position of the metal powder through the keyhole, the height of the convex portion protruding to the inside of the tube can be further increased.
請求項4に記載の伝熱管の製造方法は、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の伝熱管の製造方法において、前記溶接工程では、前記高エネルギービームの焦点を前記管体の外面から前記金属粉体の内部までのいずれかの位置に設定した状態で、前記管体の外側から前記管体及び前記金属粉体に向けて前記高エネルギービームを照射する方法である。 The method for manufacturing a heat transfer tube according to claim 4 is the method for manufacturing a heat transfer tube according to any one of claims 1 to 3, wherein the focus of the high energy beam is the tube body in the welding step. The high energy beam is irradiated from the outside of the tube toward the tube and the metal powder in a state set at any position from the outer surface of the tube to the inside of the metal powder.
この伝熱管の製造方法によれば、高エネルギービームの焦点を管体の外面から金属粉体の内部までのいずれかの位置に設定するので、管体の一部及び金属粉体の一部を効果的に溶融させて溶融物を生成することができる。 According to this heat transfer tube manufacturing method, the focal point of the high-energy beam is set at any position from the outer surface of the tube body to the inside of the metal powder. It can be effectively melted to produce a melt.
請求項5に記載の伝熱管の製造方法は、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の伝熱管の製造方法において、前記粉体接触工程では、前記管体の内側に前記金属粉体を充填することにより、前記管体の内面に前記金属粉体を接触させる方法である。 The heat transfer tube manufacturing method according to claim 5 is the heat transfer tube manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein, in the powder contact step, the metal is disposed inside the tube body. In this method, the metal powder is brought into contact with the inner surface of the tubular body by filling the powder.
この伝熱管の製造方法によれば、管体の内側に金属粉体を充填するので、金属粉体の流動を抑制することができる。これにより、金属粉体の溶融物の形状が崩れることを抑制することができるので、溶融物の形状をより安定して維持したまま溶融物を固化させることができる。 According to this method of manufacturing a heat transfer tube, the metal powder is filled inside the tube body, so that the flow of the metal powder can be suppressed. Thereby, since it can suppress that the shape of the melt of metal powder collapses, a melt can be solidified, maintaining the shape of a melt more stably.
以上詳述したように、本発明によれば、伝熱管の伝熱性を確保することができると共に、伝熱管の製造コストを低減することができる。 As described above in detail, according to the present invention, the heat transfer performance of the heat transfer tube can be ensured and the manufacturing cost of the heat transfer tube can be reduced.
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示されるように、本実施形態では、一例として、金属製の管体12と、この管体12の内側に突出する複数の凸部14とを有する伝熱管10の製造方法について説明する。
As shown in FIG. 1, in the present embodiment, as an example, a method for manufacturing a
この伝熱管10の製造方法に用いる製造装置20は、高エネルギービームを出射する出射部24と、この出射部24から出射された高エネルギービームを対象物に向けて照射する照射部26と、管体12を軸周りに回転及び軸方向に移動させる駆動部28と、これらを制御する制御部30とを備えている。
The
出射部24は、レーザ発振器により構成されており、この出射部24から出射される高エネルギービームは、一例として、レーザビームとされている。この出射部24では、出射される高エネルギービームのエネルギーが調節可能となっている。照射部26は、レンズ等を含む光学系により構成されている。この照射部26では、レンズ等が移動されることにより、照射される高エネルギービームの焦点距離が調節可能となっている。
The
そして、この製造装置20により、以下の要領にて伝熱管10が製造される。すなわち、先ず、図1(A)に示されるように、円管状の管体12が製造装置20にセットされる。
And with this
続いて、図1(B)に示されるように、管体12の内側に金属粉体32が充填されると共に、管体12の両側の開口部が一対の蓋34により閉塞される。このとき、金属粉体32が管体12の内面12Aの全体に亘って接触されるように、管体12の内側には十分な量の金属粉体32が充填される(以上、粉体接触工程)。本実施形態では、一例として、金属製の管体12と同一の金属である金属粉体32が使用される。この金属としては、例えば、ステンレス、鉄、アルミニウム、銅などが適宜選択される。
Subsequently, as shown in FIG. 1B, the
そして、図1(C)に示されるように、管体12の内側に金属粉体32が充填された状態で、管体12の径方向外側に位置する照射部26から管体12及び金属粉体32に向けて高エネルギービーム22が照射される。
Then, as shown in FIG. 1C, the
このとき、より具体的には、制御部30によって照射部26が制御されて照射部26内のレンズ等が移動されることにより、高エネルギービーム22の焦点距離が調節される。そして、図2(A)に示される如く、高エネルギービーム22の焦点22Aが管体12の内面12Aよりも金属粉体32側(内面12Aよりも管体12の内側)の位置に設定される。また、この状態で、管体12の外側から管体12及び金属粉体32に向けて高エネルギービーム22が照射される。
More specifically, the focal length of the
このように高エネルギービーム22が照射されると、管体12の一部及び金属粉体32の一部に溶融物としての溶融池36が形成される。この高エネルギービーム22のパワー密度が高い場合、溶融池36の表面では金属の蒸発が生じ、金属の蒸気38が発生する。また、この蒸気38によって溶融池36の表面に反発力が発生し、溶融池36の中央部にくぼみが生じる。そして、このくぼみが深くなると、この溶融池36にキーホール40が形成される。このように溶融池36にキーホール40が形成されると、このキーホール40を通じて高エネルギービーム22が金属粉体32の深い位置まで届くようになる。
When the
そして、図2(B)に示されるように、溶融池36にキーホール40を形成しながら、管体12及び金属粉体32に対して高エネルギービーム22が相対移動される。この高エネルギービーム22の相対移動方向は、管体12の周方向とされる。また、この管体12及び金属粉体32に対する高エネルギービーム22の相対移動は、図1に示される制御部30によって駆動部28が作動されると共に、この駆動部28によって管体12が軸周りに回転されることにより行われる。
Then, as shown in FIG. 2B, the
そして、このようにして高エネルギービーム22が相対移動されると、図2(B)に示されるように、この高エネルギービーム22の相対移動方向に沿って溶融池36が生成される。このとき、相対移動する高エネルギービーム22の照射位置Pでは溶融池36が形成されるが、溶融池36が広がる前に高エネルギービーム22が相対移動されるので、高エネルギービーム22の相対移動方向における照射位置Pよりも後側Rでは溶融池36が冷却されて固化される。
When the
このように、本実施形態では、相対移動する高エネルギービーム22の照射位置Pでは溶融池36が形成されるが、高エネルギービーム22の相対移動方向における照射位置Pよりも後側Rでは溶融池36が冷却されて固化されるように、高エネルギービーム22の相対移動速度が設定される。
As described above, in the present embodiment, the
そして、このようにして溶融池36が冷却されて固化されることにより、図2(C)に示されるように、管体12の内側に突出する凸部14が形成される。この凸部14は、管体12の一部及び金属粉体32の一部が溶融されて生成された溶融池36が固化されることで形成されたものであるので、管体12に一体に形成される。また、上述のように高エネルギービーム22は管体12の周方向に相対移動されるので、凸部14は、管体12の周方向に延びる突条に形成される。
Then, as the
なお、本実施形態では、図2(C)に示されるように、管体12の内側に充填された金属粉体32のうちの一部のみが溶融され、金属粉体32のうち溶融されなかった部分は残存する。この残存した金属粉体32は、溶融池36が冷却されて固化される際には、溶融池36に対して型の役割(溶融池36の形状保持及び放熱)を果たすようになる。このため、本実施形態では、溶融池36の形状(高エネルギービーム22の光軸方向を深さ方向とする形状)が維持された状態で、溶融池36が固化されて凸部14が形成される。
In this embodiment, as shown in FIG. 2C, only a part of the
そして、本実施形態では、図1(C)に示されるように、制御部30によって駆動部28が作動されて管体12が軸方向に移動された後、上記動作が繰り返されることにより、管体12の軸方向に離間した複数の箇所に凸部14がそれぞれ形成される(以上、溶接工程)。その後、管体12から一対の蓋34が取り外されると共に、この管体12の内側に残存する金属粉体32が管体12の両側の開口部から管体12の外部に排出される(粉体除去工程)。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1C, after the driving
以上の要領で、図1(D)に示されるように、管体12と、この管体12の内側に突出する複数の凸部14とを有する伝熱管10が得られる。
In the above manner, as shown in FIG. 1D, the
なお、図2(D)には、以上の要領で製造された伝熱管10における凸部14及びその周辺部の側面断面図が示されており、図2(E)には、この凸部14及びその周辺部の正面断面図が示されている。
2D shows a side cross-sectional view of the
一方、図3には、上述の図2の場合に比して、高エネルギービーム22の相対移動速度を遅くした場合が示されている。図3(A)〜図3(D)に示される製造方法の要領は、上述の図2(A)〜図2(D)に示される製造方法の要領と同様である。また、図3(D)には、高エネルギービーム22の相対移動速度を遅くして製造された伝熱管10における凸部14及びその周辺部の側面断面図が示されており、図3(E)には、この凸部14及びその周辺部の正面断面図が示されている。
On the other hand, FIG. 3 shows a case where the relative movement speed of the
図2(D)に示されるように、高エネルギービーム22の相対移動速度を速めた場合には、高エネルギービーム22を中心にした熱の広がりが抑制されるので、凸部14における長さ方向の両端部に形成される曲面14Aの曲率は小さくなる。また、図2(E)に示されるように、凸部14の幅は狭くなり、且つ、凸部14における両側の側部に形成された曲面14Bの曲率も小さくなる。
As shown in FIG. 2D, when the relative movement speed of the
これに対し、図3(D)に示されるように、高エネルギービーム22の相対移動速度を遅くした場合には、高エネルギービーム22を中心にして熱が広がるので、溶融池36が形成される領域が拡大される。従って、凸部14における長さ方向の両端部に形成される曲面14Aの曲率は大きくなる。また、図3(E)に示されるように、凸部14の幅は広くなり、且つ、凸部14における両側の側部に形成された曲面14Bの曲率も大きくなる。
On the other hand, as shown in FIG. 3D, when the relative movement speed of the
また、特に図示しないが、出射部24から出射される高エネルギービーム22のエネルギーが増加されると、高エネルギービーム22による加熱温度が上昇して溶融池36の生成が促進されるので、溶融池36の深さ、ひいては、凸部14の高さが増加される。また、高エネルギービーム22の焦点22Aが管体12の内面12Aよりも金属粉体32側の遠い位置(深い位置)に設定されると、高エネルギービーム22によって金属粉体32のより深い位置まで加熱されるので、溶融池36の深さ、ひいては、凸部14の高さが増加される。
Although not particularly illustrated, when the energy of the
このように、上述の伝熱管10の製造方法では、伝熱管10の仕様(要求される凸部14の高さや形状等)に応じて、高エネルギービーム22の相対移動速度、高エネルギービーム22のエネルギー、及び、高エネルギービーム22の焦点距離等が設定される。
Thus, in the manufacturing method of the
また、図4には、以上の要領で製造された伝熱管10における凸部14及びその周辺部が斜視図により示されている。この図4に示されるように、凸部14の表面には、複数の粒状突起42が形成される。この複数の粒状突起42は、上述の溶融池36の固化時に溶融池36に付着した金属粉体32(図2,図3参照)が、完全に溶融しないまま固化したことにより形成されたものである。つまり、この粒状突起42は、金属粉体32の不完全溶融物であるので、粉体形状を残しているものである。なお、使用される金属粉体32の粒径を変えることにより、粒状突起42の大きさ(つまり、凸部14の表面粗さ)を変更することが可能である。
Moreover, the
次に、本発明の一実施形態の作用及び効果について説明する。 Next, the operation and effect of one embodiment of the present invention will be described.
以上詳述したように、本実施形態によれば、管体12の内側に突出する凸部14が管体12に一体に形成される。しかも、この凸部14は、金属粉体32の溶融物により形成されるため金属製とされる。従って、伝熱管10の伝熱性を確保することができる。また、この凸部14は、管体12の外側から管体12及び金属粉体32に向けて高エネルギービーム22が照射されることにより形成されるものであるため、管体12の内側に凸部14を容易に形成することが可能である。これにより、伝熱管10の製造コストを低減することができる。
As described above in detail, according to the present embodiment, the
また、高エネルギービーム22の光軸方向を深さ方向とする溶融池36を生成した後に、この溶融池36を固化させることで凸部14を形成している。従って、凸部14を管体12に形成するために金属粉体32の溶融物を積層する必要が無いので、例えば三次元造形や粉体肉盛り溶接などのように積層物を生成する場合に比して製造工程を少なくすることができる。これにより、伝熱管10の製造に要する時間を短くすることができるので、伝熱管10の製造コストをより低減することができる。
Moreover, after generating the
しかも、金属製の管体12に接触された金属粉体32のうちの一部のみを溶融させるので、溶融池36が固化される際には、残存した金属粉体32が溶融池に対して型の役割(溶融池36の形状保持及び放熱)を果たすようになる。従って、溶融池36の形状(高エネルギービーム22の光軸方向を深さ方向とする形状)を維持することができるので、溶融池36の形状を維持したまま溶融池36を固化させることができる。これにより、凸部14の高さを確保することができる。
In addition, since only a part of the
また、管体12及び金属粉体32に対して高エネルギービーム22を相対移動させて、この高エネルギービーム22の相対移動方向に沿って管体12の一部及び金属粉体32の一部を溶融させるので、高エネルギービーム22の相対移動方向に連続して溶融池36を生成することができる。これにより、この溶融池36を固化させることで突条の凸部14を管体12に形成することができる。
Further, the
また、高エネルギービーム22の焦点22Aを管体12の内面12Aよりも金属粉体32側(内面12Aよりも管体12の内側)の位置に設定するので、管体12の内面12Aよりも深い位置まで金属粉体32を溶融させて溶融池36を生成することができる。これにより、凸部14の高さをより高くすることができる。
Further, since the
また、管体12の一部及び金属粉体32の一部に形成された溶融池36にキーホール40を形成しながら、高エネルギービーム22を相対移動させる。従って、キーホール40を通じて高エネルギービーム22を金属粉体32の深い位置まで届かせることができるので、このことによっても、突条の凸部14の高さをより高くすることができる。
Further, the
また、管体12の内側に金属粉体32を充填するので、金属粉体32の流動を抑制することができる。これにより、金属粉体32の溶融物である溶融池36の形状が崩れることを抑制することができるので、溶融池36の形状をより安定して維持したまま溶融池36を固化させることができる。
Moreover, since the
次に、伝熱管10の具体例について説明する。
Next, a specific example of the
以下に示す具体例に係る伝熱管10は、上述の伝熱管10の製造方法を適用することにより製造されるものである。以下の伝熱管10は、例えば、熱交換器、ボイラー、吸収冷凍機、ヒートポンプ、エアコンディショナー等に使用される。なお、理解の容易のために、以下に示す具体例において、上記実施形態と同一の名称のものについては、同一の符号を用いて説明する。
The
[第一具体例]
図5に示される第一具体例に係る伝熱管10には、複数の凸部14(一例として、4つの凸部14)が形成されている。この複数の凸部14は、それぞれらせん状に形成されている。また、この複数の凸部14は、いずれも同一の形状とされており、互いに管体12の周方向に一定の間隔を空けて形成されている。各凸部14におけるらせん形状のピッチは、一定とされている。
[First example]
In the
[第二具体例]
図6に示される第二具体例に係る伝熱管10には、一つの凸部14が形成されている。この凸部14は、らせん状に形成されている。また、この凸部14におけるらせん形状のピッチは、変化されている。つまり、この凸部14におけるらせん形状のピッチは、管体12の軸方向一方側から他方側に向かうに従って増加されている。
[Second example]
One
[第三具体例]
図7に示される第三具体例に係る伝熱管10には、複数の凸部14が形成されている。この複数の凸部14は、それぞれ管体12の周方向に沿う環状に形成されている。また、管体12の軸方向一方側では、複数の凸部14の間隔が広く、管体12の軸方向他方側では、複数の凸部14の間隔が狭くなっている。また、管体12の軸方向一方側では、複数の凸部14の数が少なく、管体12の軸方向他方側では、複数の凸部14の数が多くなっている。管体12の軸方向他方側は、一例として、伝熱性を高めたい領域とされる。このように、伝熱性を高めたい領域では、複数の凸部14の数が増加されると共に複数の凸部14の間隔が狭くされると、伝熱管10の内側を流れる流体と伝熱管10との接触面積が増加するので好適である。
[Third example]
A plurality of
[第四具体例]
図8に示される第四具体例に係る伝熱管10には、複数の凸部14(一例として、4つの凸部14)が形成されている。この複数の凸部14は、それぞれ管体12の軸方向に沿って直線状に延びている。また、この複数の凸部14は、いずれも同一の形状とされており、互いに管体12の周方向に一定の間隔を空けて形成されている。
[Fourth example]
In the
[第五具体例]
図9に示される第五具体例に係る伝熱管10では、管体12が屈曲して形成されている。また、この伝熱管10には、複数の凸部14(一例として、4つの凸部14)が形成されている。この複数の凸部14は、それぞれ管体12の軸方向に沿って延びている。また、この複数の凸部14は、互いに管体12の周方向に一定の間隔を空けて形成されている。
[Fifth example]
In the
なお、上記各具体例では、凸部14が管体12の周壁部に垂直に形成されていた。しかしながら、管体12の周壁部に対して斜めに高エネルギービーム22が照射されることにより、凸部14が管体12の周壁部に対して斜めに形成されていても良い。
In each of the above specific examples, the
また、凸部14は、上記具体例に挙げた形状以外に曲線状や屈曲線状に延びるように形成されても良く、また、その他の形状に形成されても良い。
Moreover, the
また、凸部14は、高さが略一定に形成されても良く、また、高エネルギービーム22の相対移動速度、高エネルギービーム22のエネルギー、及び、高エネルギービーム22の焦点距離の少なくともいずれかが変更されることにより、凸部14の形状(例えば高さ及び幅の少なくとも一方)が変更されても良い。
The
また、管体12は、円管状に形成されていたが、円管状以外の形状(例えば、断面四角形状や断面楕円形状など)で形成されていても良い。
In addition, the
次に、本発明の一実施形態の変形例について説明する。 Next, a modification of one embodiment of the present invention will be described.
[第一変形例]
上記実施形態では、図1に示されるように、管体12の内側に金属粉体32が充填されていた。しかしながら、図10に示されるように、充填されるよりも少ない量の金属粉体32が管体12の内側に収容されていても良い。つまり、図10に示される変形例において、管体12は、その中心軸が水平方向に延びるように配置されている。また、管体12の側面断面視において管体12の中心軸よりも低く且つ凸部14よりも高い位置に金属粉体32の表面が位置するように金属粉体32の量は設定されている。
[First modification]
In the above embodiment, as shown in FIG. 1, the
また、このように充填されるよりも少ない量の金属粉体32が管体12の内側に収容された場合に、管体12の鉛直方向下側から高エネルギービーム22が照射されると共に、駆動部28により管体12が軸周りに回転されても良い。
Further, when a smaller amount of the
このようにすると、使用する金属粉体32の量を少なくすることができる。また、管体12が軸周りに回転しても、金属粉体32は自重により管体12における下部に位置するので、管体12の鉛直方向下側から照射された高エネルギービーム22により管体12の一部及び金属粉体32の一部を溶融させることができ、これにより突条の凸部14を形成することができる。
If it does in this way, the quantity of the
[第二変形例]
また、上記実施形態では、図1に示されるように、管体12の中心軸が水平方向に延びるように管体12が配置された状態で、この管体12の周壁部に凸部14が形成されていた。しかしながら、図11に示されるように、管体12の中心軸が鉛直方向に延びるように管体12が配置された状態で、この管体12の周壁部に凸部14が形成されても良い。また、凸部14は、管体12の軸方向に離間した複数個所に形成されても良い。
[Second modification]
Moreover, in the said embodiment, as FIG. 1 shows, in the state which the
このように、管体12の軸方向に離間した複数個所に凸部14を形成する際に、管体12の中心軸が鉛直方向に延びるように管体12を配置した状態とすると、凸部14を形成したい領域に金属粉体32をその自重により留めておくことができるので好適である。
Thus, when forming the
つまり、管体12の軸方向に離間した複数個所に凸部14を形成する際に、管体12の中心軸が水平方向に延びるように管体12を配置した状態(図1参照)とすると、一の凸部14を形成した場合に、この一の凸部14の側に金属粉体32が偏ってしまい、他の凸部14を形成する場所において金属粉体32に空洞ができてしまう虞がある。
In other words, when forming the
しかしながら、管体12の軸方向に離間した複数個所に凸部14を形成する際に、管体12の中心軸が鉛直方向に延びるように管体12を配置した状態とすると、凸部14を形成したい領域に金属粉体32をその自重により留めておくことができる。これにより、凸部14を形成したい領域において金属粉体32に空洞ができてしまうことを抑制することができるので、凸部14を安定して形成することができる。
However, when forming the
[第三変形例]
また、上記実施形態では、図1に示されるように、管体12の内側に金属粉体32が充填されることにより、管体12の内面12Aに金属粉体32が接触されていた。しかしながら、例えば、図12(A)に示されるように、例えば接着剤等のペースト剤58に金属粉体32が含有されると共に、この金属粉体32を含有するペースト剤58が管体12の内面12Aに貼り付けられることにより、管体12の内面12Aに金属粉体32が接触されても良い。
[Third modification]
Further, in the above embodiment, as shown in FIG. 1, the
そして、図12(B),(C)に示されるように、上記と同様の要領で、管体12及び金属粉体32に向けて高エネルギービーム22が照射されることにより管体12の一部及び金属粉体32の一部が溶融されて溶融池が生成されると共に、この溶融池が固化されることにより管体12に凸部14が形成されても良い。
Then, as shown in FIGS. 12B and 12C, the
このように、金属粉体32を含有するペースト剤58が用いられると、使用する金属粉体32の量を少なくすることができる。
Thus, when the
なお、管体12の内面12Aに金属粉体32を接触させることができれば、どのような方法が用いられても良い。例えば、金属粉体32が管体12の内面12Aに山形に盛られることで、管体12の内面12Aに金属粉体32が接触されても良い。また、例えば、テープやフィルムなどの保持材が用いられることで、管体12の内面12Aに金属粉体32が接触されても良い。
Any method may be used as long as the
[第四変形例]
また、上記実施形態において、伝熱管10は、管体12及び凸部14によって構成されていた。しかしながら、図13に示されるように、伝熱管10は、管体12(外管)と、保持部材としての内管62と、凸部14とによって構成されていても良い。内管62は、管体12の内側に挿入されている。この管体12及び内管62は、二重構造体としての二重管64を構成しており、管体12及び内管62の間には、空間が設けられている。
[Fourth modification]
Moreover, in the said embodiment, the
図13(A)〜図13(D)には、二重管64に複数の凸部14を形成して伝熱管10を製造する流れが示されている。この図13(A)〜図13(D)に示される製造方法の要領は、上述の図1(A)〜図1(D)に示される製造方法の要領と同様である。
FIGS. 13A to 13D show a flow of manufacturing the
また、この図13に示される変形例では、管体12の内側(管体12及び内管62の間)に金属粉体32が充填された状態で、二重管64の外側から管体12と内管62と金属粉体32に向けて高エネルギービーム22が照射される。このとき、二重管64の外側から管体12と内管62と金属粉体32に高エネルギービーム22が照射されるように(内管62まで高エネルギービーム22が届くように)、高エネルギービーム22のエネルギー、及び、高エネルギービーム22の焦点距離等が設定される。そして、このようにして管体12と内管62と金属粉体32に高エネルギービーム22が照射されることにより、管体12と内管62とを連結する凸部14が形成されている。
Further, in the modified example shown in FIG. 13, the
このように、上述の伝熱管10の製造方法は、管体12及び内管62を有する二重管64と、管体12の内側に突出して管体12及び内管62を連結する凸部14とを有する伝熱管10の製造に適用されても良い。
As described above, the method for manufacturing the
[その他の変形例]
また、上記実施形態では、金属製の管体12と同一の金属である金属粉体32が使用されていたが、金属製の管体12と異なる金属である金属粉体32が使用されても良い。なお、金属製の管体12と異なる金属である金属粉体32が使用された場合、凸部14は、異種金属の合金により形成される。この異種金属として、例えば、耐食性の良い金属と伝熱性の良い金属などの組み合わせが用いられると、凸部14における耐食性及び伝熱性を確保することができるので好適である。
[Other variations]
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態において、出射部24は、レーザ発振器により構成され、高エネルギービーム22は、一例として、レーザビームとされていた。しかしながら、出射部24は、例えば、電子ビームやプラズマビームなどレーザ以外の高エネルギービームを出射する構成とされていても良い。そして、このレーザ以外の高エネルギービームを用いて凸部14が形成されても良い。
In the above embodiment, the emitting
また、上記実施形態では、高エネルギービーム22の焦点22Aが管体12の内面12Aよりも金属粉体32側(内面12Aよりも管体12の内側)の位置に設定されていた。しかしながら、例えば、管体12の一部及び金属粉体32の一部を溶融させることができるのであれば、高エネルギービーム22の焦点22Aは、管体12の外面から金属粉体32の内部までのいずれかの位置に設定されても良い。つまり、高エネルギービーム22の焦点22Aは、管体12の外面に設定されても良いし、管体12の外面よりも内側から内面までのいずれかの位置に設定されても良いし、上述の通り、管体12の内面よりも金属粉体32側の位置(金属粉体32の内部)に設定されても良い。また、このように高エネルギービーム22の焦点22Aが管体12の外面から金属粉体32の内部までのいずれかの位置に設定された場合に、管体12の一部及び金属粉体32の一部に溶融池36が形成されると共に、この溶融池36にキーホール40が形成されても良い。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、駆動部28によって管体12が軸周りに回転されることにより、高エネルギービーム22が管体12及び金属粉体32に対して相対移動されていたが、駆動部28によって照射部26が移動されることにより、高エネルギービーム22が管体12及び金属粉体32に対して相対移動されても良い。
Further, in the above embodiment, the
なお、上記複数の具体例及び変形例のうち組み合わせ可能な例は、適宜、組み合わされて実施されても良い。 In addition, the example which can be combined among the said some specific example and modification may be combined suitably, and may be implemented.
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above, and other various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It is.
10…伝熱管、12…管体、12A…内面、14…凸部、20…製造装置、22…高エネルギービーム、22A…焦点、24…出射部、26…照射部、28…駆動部、30…制御部、32…金属粉体、34…蓋、36…溶融池(溶融物の一例)、38…蒸気、40…キーホール、42…粒状突起、58…ペースト剤、62…内管(保持部材の一例)、64…二重管(二重構造体の一例)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記管体の内面に前記金属粉体を接触させた状態で、前記管体の外側から前記管体及び前記金属粉体に向けて高エネルギービームを照射することにより前記管体の一部及び前記金属粉体の一部を溶融させて溶融物を生成すると共に、前記溶融物を固化させることにより前記管体の内側に突出する凸部を前記管体に一体に形成して伝熱管を得る溶接工程と、
を備えた伝熱管の製造方法。 A powder contact process in which metal powder is brought into contact with the inner surface of a metal tube;
In a state where the metal powder is in contact with the inner surface of the tube body, by irradiating a high energy beam from the outside of the tube body toward the tube body and the metal powder, a part of the tube body and the Welding to obtain a heat transfer tube by melting a part of the metal powder to produce a melt and solidifying the melt to form a convex portion projecting inside the tube integrally with the tube. Process,
The manufacturing method of the heat exchanger tube provided with.
請求項1に記載の伝熱管の製造方法。 In the welding step, the high energy beam is relatively moved with respect to the tube and the metal powder, and a part of the tube and one of the metal powder are moved along a relative movement direction of the high energy beam. Melt the part,
The manufacturing method of the heat exchanger tube of Claim 1.
請求項2に記載の伝熱管の製造方法。 In the welding process, by irradiating the high energy beam, a molten pool as the melt is formed in a part of the tubular body and a part of the metal powder, and a keyhole is formed in the molten pool. While relatively moving the high energy beam,
The manufacturing method of the heat exchanger tube of Claim 2.
請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の伝熱管の製造方法。 In the welding step, the tube and the metal powder from the outside of the tube body in a state where the focal point of the high energy beam is set to any position from the outer surface of the tube body to the inside of the metal powder. Irradiating the high-energy beam toward
The manufacturing method of the heat exchanger tube as described in any one of Claims 1-3.
請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の伝熱管の製造方法。 In the powder contact step, the metal powder is brought into contact with the inner surface of the tube by filling the tube with the metal powder.
The manufacturing method of the heat exchanger tube as described in any one of Claims 1-4.
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