JP2012007872A - 複層伝熱管、複層伝熱管の製造方法、及びその製造方法に用いられる成形治具 - Google Patents

Abstract

【課題】オープンラック式気化器に用いられるフィンチューブに関して、良好な熱伝導で液化天然ガスを気化させることができ、さらにフィンチューブの外周全体を犠牲陽極被膜で強固に被覆して海水に対する耐食性を向上させたフィンチューブを提供することを目的とする。
【解決手段】外周面に長手方向に沿って複数のフィン８を有する複層フィンチューブ２を、内部に長手方向に沿って液化ガスが流通する流通路を形成した内管材４と、内管材４の外周面を覆う外管材５とで構成する。少なくとも外管材５を、真密度材で構成する。外管材５で、内管材４の外表面を全て覆うとともに、外管材５と内管材４との界面に金属結合を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、オープンラック式の液化天然ガス気化器に用いられる複層伝熱管、複層伝熱管の製造方法、及びその製造方法に用いられる成形治具に関する。

例えば、火力発電所等で用いられる天然ガス等の燃料は、低温かつ高圧下で液化され、液化天然ガス（ＬＮＧ）として移送または貯蔵される。このような液化天然ガスは、使用前に気化されて天然ガス（ＮＧ）とされる。ＬＮＧは、−１６０℃付近で沸騰して気化しＮＧとなる。通常、このＬＮＧの気化には、オープンラック式気化器（以下、ＯＲＶという）が用いられる。

ＯＲＶは熱交換器の一種であり、主に海水を使った熱交換によって低温の液化天然ガスを加熱して気化するものである。このＯＲＶでは、外周面に凸状フィンが形成された数メートルの長さのフィンチューブ（伝熱管）を複数並列に配列することで１枚のパネルが形成されている。このように形成されたパネルの上端にＮＧが取り出されるＮＧヘッダを設け、且つ該パネルの下端にＬＮＧを供給するＬＮＧヘッダを設けることで熱交換パネルを構成し、さらにこの熱交換パネルを複数枚垂直に立てて配置することで、ＯＲＶを構成する。そのうえで、各熱交換パネルの上方に、熱媒体となる海水を供給する海水ヘッダを設け、海水ヘッダから海水を熱交換パネルのフィンチューブ表面に流下させる。

上記構成からなるＯＲＶにおいて、熱交換パネルの下端に設けたＬＮＧヘッダからＬＮＧを供給し、熱交換パネル上部の海水ヘッダからフィンチューブ表面に海水を流下させると、ＬＮＧは、フィンチューブ内を上昇するにつれて熱媒体である海水によって加熱され、気化する。気化した天然ガスは、熱交換パネルの上端に設けられたＮＧヘッダを通じてＮＧ（天然ガス）として外部に供給される。

上記ＯＲＶで用いられるフィンチューブは、熱伝導が良好なアルミニウム合金で形成されていることが多い。しかし一般的に、ＯＲＶの熱媒体には海水が用いられるため、アルミニウム合金でできたフィンチューブには、海水との接触によってエロージョン（機械的侵食）やコロージョン（化学的腐食）と呼ばれる腐食が発生する。
この問題を改善するために、特許文献１には、溶射によって、表面に犠牲陽極皮膜層を形成した伝熱管が開示されている。溶射により形成された犠牲陽極皮膜層が、耐食性、耐サンドエロージョン性、耐エロージョン・コロージョン性を発揮している。

また、特許文献２には、Ａｌ（アルミニウム）を母材とし、母材表面に溶射によってＡｌ合金被膜を形成した伝熱管が開示されている。特許文献２では、Ａｌ母材とＡｌ合金被膜との界面の粗さと非密着界面率とを規定することで、犠牲陽極としてのＡｌ合金被膜の剥離を抑制している。
特許文献３にも、Ａｌ合金を母材とし、母材表面に溶射によって犠牲陽極被膜であるＡｌ合金溶射被膜を形成した伝熱管が開示されている。この伝熱管は、母材表面のＡｌ合金溶射被膜に封孔処理剤を塗布してＡｌ合金溶射被膜中の気孔を塞いでいる。さらに、封孔処理剤の表面に、Ａｌ合金溶射被膜の犠牲陽極としての機能を損なわないようにエポキシ系樹脂又はウレタン系樹脂からなる表面樹脂を塗布して、耐海水性、耐寒性、耐摩耗性を得ている。

特許文献４には、アルミニウム母材の表面を犠牲陽極被膜で被覆したアルミニウム製のフィンチューブが開示されている。このフィンチューブは、まず、円筒状のアルミニウム母材の外周面にＡｌ−Ｚｎ合金を外嵌したクラッド素材を用意し、このクラッド素材を押出成形することで得られるものである。特許文献４のフィンチューブは、特許文献１〜３のように、先に母材だけを成形して、後から犠牲陽極被膜を溶射形成するのではなく、母材の成形と同時に犠牲陽極被膜を形成している。これによって、厚膜の犠牲陽極被膜を形成し、溶射合金被膜に比べて耐食性を向上させている。

特開２００５−２６５３９３号公報 特開２００８−１１１６３８号公報 特開平８−２９０９５号公報 特開平５−１６４４９６号公報

上述のように、オープンラック式気化器（ＯＲＶ）は海水にさらされるため、ＯＲＶのフィンチューブ（伝熱管）のエロージョンやコロージョンに対する耐食性を向上させることは、ＬＮＧ気化プラントの維持管理を容易なものとするために重要な課題である。
特許文献１〜３の伝熱管では、アルミニウム又はアルミニウム合金形成された母材の表面に、アルミニウム合金の犠牲陽極被膜が溶射形成されている。しかし、溶射形成された犠牲陽極被膜は、気孔（気泡）等の空隙を含んでいることと、母材との結合が弱いことなどから、熱伝導性が劣る一方、被膜が剥がれやすく、部分剥離から大面積剥離まで進行し、耐食性を大きく向上させることは困難である。さらに、再溶射のメンテナンスを要し、それに伴うコストアップと再溶射のための稼動停止に起因した生産性低下の問題がある。

そこで、特許文献４では、押出成形によって母材の成形と同時に犠牲陽極被膜をクラッド層として形成することでフィンチューブを得ている。ところが、このようにして得られるフィンチューブにおいて、隣り合うフィン間の谷部では犠牲陽極被膜がほとんど形成されず、この被膜が形成されていない谷部から母材の腐食が発生する。また、フィンの頂部付近における母材は、犠牲陽極被膜に単に被覆（クラッド）されるだけであり、犠牲陽極被膜の亀裂などから母材と犠牲陽極被膜との界面に熱媒体である海水が侵入し、母材が腐食するという問題がある。

また、犠牲陽極被膜の膜厚をフィンチューブの長さ方向に沿って一定とすることが困難であるため、フィンの頂部であっても、犠牲陽極被膜の膜厚が部分的に非実用的な薄さとなったり、犠牲陽極被膜が形成されない領域が生じたりするという問題もある。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みて、オープンラック式気化器（ＯＲＶ）に用いられるフィンチューブ（伝熱管）に関して、フィンチューブの母材全周を犠牲陽極被膜で被覆し、海水（熱媒体）に対する耐食性を向上させたフィンチューブ（伝熱管）を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的部を講じた。
本発明に係る複層伝熱管は、液化ガスの気化器に用いられるとともに、外周面に長手方向に沿って複数のフィンを有する複層伝熱管であって、内部に長手方向に沿って液化ガスが流通する流通路を形成した内管材と、該内管材の外周面を覆う外管材とを有し、少なくとも前記外管材は真密度材からなるものであり、前記外管材は、前記内管材の外表面を全て覆うとともに前記内管材と金属結合していることを特徴とする。

ここで、前記外管材は、前記複数のフィンの頂部で最大の厚みとなり、谷部で最小の厚みとなるように形成されており、該厚みは、前記フィンの頂部から谷部に向かって連続的に変化すると好ましい。
さらに、前記外管材は、前記複層伝熱管の長手方向に沿った一端側から他端側の全体に亘って略一定の厚みに形成されていると好ましい。

また、前記内管材はアルミニウムからなり、前記外管材はアルミニウムと亜鉛の合金からなるものであれば好ましい。
本発明に係る複層伝熱管の製造方法は、前記内管材を形成する金属元材の周りを、前記外管材を形成する金属元材で取り囲んだ複層元材を用意し、高圧の静水圧環境下にて前記複層元材を成形治具により押出加工又は引抜加工することで、前述した複層伝熱管を製造することを特徴とする。

本発明に係る成形治具は、前記内管材を形成する金属元材の周りを、前記外管材を形成する金属元材で取り囲んだ複層元材を用意し、高圧の静水圧環境下にて前記複層元材を成形治具により押出加工又は引抜加工することで、前述した複層伝熱管を製造するに際して用いられる成形治具であって、前記複層元材の挿入方向に対して所定の角度に傾斜したアプローチ面を有するアプローチ部を有し、前記アプローチ部は、前記複層元材が挿入される方向での入側の開口が略円状であり、出側の開口が前記複層伝熱管の長手方向に垂直な断面の形状に対応する形状であり、前記出側の開口は、前記入側の開口の面積よりも小さな面積となるように形成されており、前記アプローチ面は、前記複層元材が挿入される方向に沿って前記入側開口形状から前記出側の開口形状に連続的に変化するアプローチ面を有することを特徴とする。

本発明によれば、オープンラック式気化器に用いられるフィンチューブに関して、良好な熱伝導で液化天然ガスを気化させることができ、さらにフィンチューブの外周全体を犠牲陽極被膜で強固に被覆して海水に対する耐食性を向上させたフィンチューブを提供することができる。

本発明の第１実施形態によるオープンラック式気化器を模式的に示す図である。 本発明の第１実施形態による複層フィンチューブの構成を示す図であり、（ａ）は（ｂ）における複層フィンチューブを軸芯に垂直な面で切断したときの断面図、（ｂ）は複層フィンチューブの斜視図である。 本発明の第２実施形態による複層フィンチューブの製造方法の概略を示す図である。 本発明の第２実施形態による複層フィンチューブの製造方法で用いられる成形治具を模式的に示す図であり、（ａ）は成形治具をアプローチ面側から見た斜視図であり、（ｂ）は成形治具の側面断面図とアプローチ面の反対面を示す図である。 本発明の第３実施形態による複層フィンチューブの構成を示す図であり、（ａ）は（ｂ）における複層フィンチューブを軸芯に垂直な面で切断したときの断面図、（ｂ）は複層フィンチューブの斜視図である。 本発明の第４実施形態による複層フィンチューブの製造方法で用いられる成形治具を模式的に示す図であり、（ａ）は成形治具をアプローチ面側から見た斜視図であり、（ｂ）は成形治具の側面断面図とアプローチ面の反対面を示す図である。

以下、図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
（第１実施形態）
図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態による複層伝熱管について説明する。図１は、液化天然ガス（ＬＮＧ）を気化するオープンラック式気化器（ＯＲＶ）を模式的に示す図である。図２は、ＯＲＶで用いられる複層伝熱管の構成を示す図である。

図１に示されるＯＲＶ１は、熱交換器の一種であり、主に海水を使った熱交換によって低温のＬＮＧを加熱して気化するものである。このＯＲＶ１では、外周面に凸状フィンが形成された同一長さ（例えば、４〜６ｍ）の複層フィンチューブ（複層伝熱管）２を複数並列に配列することで１枚の熱交換パネル３が形成されている。
このように形成された熱交換パネル３の上端に気体状の天然ガス（ＮＧ）が取り出されるＮＧヘッダ（図示せず）を設け、かつ該熱交換パネル３の下端にＬＮＧを供給するＬＮＧヘッダ（図示せず）を設けることで熱交換パネル３を構成する。ＯＲＶ１は、このように構成された熱交換パネル３を複数枚、垂直に立てるとともに互いに平行となるように配置し、そのうえで、各熱交換パネル３の上方に、熱媒体となる海水を供給する海水ヘッダ（図示せず）を設けることで構成される。

このように構成されたＯＲＶ１において、熱交換パネル３の下端に設けたＬＮＧヘッダからＬＮＧを供給し、熱交換パネル３上部の海水ヘッダからフィンチューブ表面に海水を流下させると、ＬＮＧは、フィンチューブ内を上昇するにつれて熱媒体である海水によって加熱され、気化する。気化した天然ガスは、熱交換パネル３の上端に設けられたＮＧヘッダを通じてＮＧ（天然ガス）として外部に供給される。

次に、図２を参照して、上記ＯＲＶ１を構成する熱交換パネル３に用いられる複層フィンチューブ（複層伝熱管）２について詳細に説明する。図２（ａ）は複層フィンチューブ２を軸芯に垂直な面で切断したときの断面図、図２（ｂ）は複層フィンチューブ２の全体を示す斜視図である。
図２（ｂ）を参照し、複層フィンチューブ２は、例えば４〜６ｍの略円筒状の中空管（チューブ）であって、複層フィンチューブ２の本体を形成する母材としての略円筒状の内管材４と、内管材４の外周面全体を被覆する被覆材としての外管材５とから構成されている。内管材４は、例えば真密度材である金属のアルミニウムで構成されており、外管材５は、真密度材であって亜鉛を数％（例えば、１〜５％）含有するアルミニウム合金で構成されている。外管材５は、内管材４の外周面と金属結合を形成することで、内管材４を被覆するものである。

ここで、真密度材とは、気孔等の空隙（間隙）を含まない固体材料であるが、ここでは、相対密度（相対密度とは、アルキメデス法により実際の密度を測定して真密度で割った値）９９％以上の材料を含む。
内管材４は、内部にＬＮＧガスの流通路として用いられる貫通孔６を有している。この貫通孔６は、略円筒状の内管材４の軸芯位置付近に、該軸芯に沿ってほぼ直線状に、内管材４の一端から他端にかけて形成されており、内管材４の両端面に開口を形成している。

貫通孔６の周面には、所定の幅及び深さでほぼ直線状の複数の凹形状の溝７が、等間隔で貫通孔６の一端から他端にかけて、内管材４の軸芯に沿って形成されている。図２（ｂ）には、例えば１５本の溝７が形成されている。形成された凹形状の溝７を凹条と見ると、溝７と溝７との間には凸形状の凸条が形成されていると見ることもできる。これら凸条と凹条の高さ方向及び深さ方向は、貫通孔６の径方向とほぼ一致しており、凸条と凹条の数は等しい。

このように、貫通孔６の周面には、複数の凸条と凹条が互いに平行となるように交互に形成されており、貫通孔６の周方向に凸凹を繰り返して形成することで、凹凸のない場合と比べて、貫通孔６の表面積が大きくなっている。
次に、内管材４は、外周面に吸熱板として機能する複数の凸形状のフィン８（以下、単にフィン８という）を有している。フィン８は、それぞれ略一定の厚み及び高さで、内管材４の長手方向に沿って内管材４の一端から他端にかけてほぼ直線状に形成されている。このように形成された各フィン８は、等間隔に配置されている。

これによって、フィン８とフィン８の間には、凹形状の谷部が内管材４の一端から他端にかけてほぼ直線状に形成される。フィン８の高さ方向は、内管材４の径方向とほぼ一致しており、前述の貫通孔６の径方向ともほぼ一致している。図２（ｂ）には、例えば１２本のフィン８が形成されており、２本のフィン８が径方向に互いに対向するような配置となっている。この場合、フィン８の数が１２であるので、谷部の数も１２となる。

このように形成されたフィン８は、内管材４の表面に、内管材４の径方向に沿って放射状に並ぶことになり、隣り合うフィン８同士の間隔は、内管材４の軸芯に近づくほど小さくなり、該軸芯から離れるほど大きくなる。このようにフィン８同士の間隔を変化させることで、フィン８を介して効果的に海水から吸熱することができる。
尚、内管材４における貫通孔６の周面から谷部までの肉厚と、フィン８の頂部から谷部まで距離で表されるフィン８の高さとは、ほぼ同じとなるように内管材４の厚みが厚肉に構成されている。

なお、フィン８の先端（頂部）は、任意の形状で構わない。図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照すると、内管材４の径方向に沿って対向するフィン８ａとフィン８ｂは、先端が平坦となっているが、他のフィン８の先端は、凸状に丸みを帯びている。これは、複層フィンチューブ２を複数並べて熱交換パネル３を構成する際に、フィン８ａとフィン８ｂで、隣り合う複層フィンチューブ２同士を接合するためである。

本実施形態では、このようなフィン８の先端形状を採用したが、該先端形状は、図２（ａ）に示す断面形状において、三角形状に鋭角に凸状に尖ったエッジを形成していても、凹状に鋭角に窪んでいても、また、凹状に丸みを帯びていても構わない。
次に、外管材５について説明する。外管材５は、ＯＲＶ１において熱媒体である海水と接触する部材であるが、上述のように亜鉛を数％（例えば、１〜５％）含有するアルミニウム合金で構成されているので犠牲陽極被膜として働くものであり、アルミニウムで構成される内管材４を、海水との接触によってエロージョン（機械的侵食）やコロージョン（化学的腐食）から保護するものである。

この外管材５は、図２（ａ）に示すように、内管材４の周方向全体に亘って内管材４を被覆している。その厚みは、フィン８の頂部で最も厚く、フィン８とフィン８の間の谷部で最も薄くなっており、フィン８の頂部から該谷部にかけて、連続的に変化する。外管材５の具体的な厚みは、谷部で例えば０．１ｍｍから０．８ｍｍほどであり、フィン８の頂部で谷部の厚みより厚く、例えば０．５ｍｍから１．５ｍｍほどである。

外管材５の厚みは、内管材４の長手方向に沿って略一定である。つまり、フィン８の頂部における外管材５の厚みは、内管材４の一端から他端に亘って略一定であり、谷部における外管材５の厚みも内管材４の一端から他端に亘って略一定である。よって、フィン８の頂部と谷部の間における外管材５の厚みも、内管材４の一端から他端に亘って略一定となる。

このような外管材５は、内管材４との界面で金属結合を形成することで内管材４と一体化し、これによって複層フィンチューブ２が形成される。
（第２実施形態）
図３及び図４を参照し、本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態では、第１実施形態で説明した複層フィンチューブ２を製造する方法を説明すると共に、その製造に用いる成形治具について説明する。図３は、第２実施形態による、複層フィンチューブ２の製造方法を示す概略図である。図４は、複層フィンチューブ２の製造に用いられる成形治具を模式的に示す図である。

図３を参照して、複層フィンチューブ２の製造方法の概略を説明する。
まず、円筒状のアルミニウム材を複層フィンチューブ２の内管材４を形成するための金属元材として用意し、亜鉛を数％（例えば、１〜５％）含有する円筒状のアルミニウム合金材を複層フィンチューブ２の外管材５を形成するための金属元材として用意する。この円筒状のアルミニウム材と、円筒状のアルミニウム合金部材を組み合わせることで、複層元材（ビレット）９を形成する（図３を参照）。この複層元材９を、静水圧下において後述するアプローチ付金型（成形治具）１０に挿通させ押出成形することによって、複層フィンチューブ２に成形する。このとき、複層フィンチューブ２の内側の溝構造は、図略のマンドレルによって成形加工される。

ここで用いる静水圧は、例えば１０００ＭＰａにも及ぶ所定の等方圧であって、この超高圧下において複層元材９を押圧する。この超高圧の所定等方圧によって、複層元材９は全周的な圧縮を受けて塑性変形しつつ、アプローチ付金型１０で所望する形状に変形するため、第１実施形態で説明した成形後の複層フィンチューブ２における、内管材４と外管材５との界面が金属結合を形成する。

図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照し、上述の静水圧押出成形に用いるアプローチ付金型（成形治具）１０について説明する。
図４（ａ）は、アプローチ付金型１０をアプローチ面１１の上から見た斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のアプローチ付金型１０における側面からみた断面図と、アプローチ面１１の反対面を示す図である。なお、複層元材９は、図４（ａ）のアプローチ付金型１０において、紙面に向かって手前側から挿入される。

図４（ｂ）に示すように、成形治具であるアプローチ付金型１０は、複層元材９が挿入される入側の開口と、成形された複層フィンチューブ２が出てくる出側の開口とを有している。出側の開口には、図２（ａ）に示す複層フィンチューブ２の外形に対応する形状の貫通孔を有するダイ部１０ｂを有している。また、アプローチ付金型１０は、入側の開口からダイ部１０ｂにかけてアプローチ面１１を形成するアプローチ部１０ａを有している。

アプローチ部１０ａは、入側の開口が略円形であり、ダイ部１０ｂに移行する出側の開口がダイ部１０ｂの貫通孔と同一形状で該貫通孔に対応する位置に形成されている。尚、複層元材９の挿入方向におけるダイ部１０ｂの厚みはアプローチ部１０ａの厚みに対して非常に小さいものとなっている。
図４（ａ）に示すアプローチ付金型１０おいて、アプローチ部１０ａは、複層元材９の挿入方向に沿って形状を連続的に変化させることで、複層元材９の入口側の開口の略円形状から、最終的に複層フィンチューブ２の外形に対応する形状となっている。複層元材９の入口側の開口面積よりも、複層フィンチューブ２の外形に対応する複層元材９の出口側の開口の方が面積が小さいため、図４（ｂ）の断面図において、複層元材９が挿入方向に対して所定の角度となる傾斜面１１（以下、アプローチ面１１という）を形成することになる。

このアプローチ面１１には、挿入された円筒状の複層元材９の外形が、最終的に複層フィンチューブ２の外形となるような形状が形成されている。図４（ａ）を参照して、例えば、複層元材９が挿入される入口側の開口における凹部１２を、アプローチ面１１に沿ってアプローチ部１０ａの厚さ方向に辿ると、凸部１３に辿り着く。凹部１２を形成する弧面は、アプローチ面１１の途中で曲率半径を小さくさせつつ反転させることで、凸部１３となる。また、円弧であって浅い凹部１４を、アプローチ面１１に沿ってアプローチ部１０ａの厚さ方向に辿ると、深い円弧の凹部１５に辿り着く。凹部１４は、アプローチ面１１を辿るにつれて、円弧面の曲率半径を小さくすることで深い円弧の凹部１５となっている。

このような複層元材９の挿入方向に対して所定の角度となるとともに、スムーズに複層フィンチューブ２の外形を形成するアプローチ面１１を設けると共に、超高圧の静水圧下で押出成形すると、複層元材９がアプローチ付金型１０内でよどみなく流動し、従来の平角ダイスを用いた押出成形のように、材料が流動しないデッドゾーンを生じることがない。

よって、犠牲陽極被膜となるべきＡｌ−Ｚｎ合金がアプローチ付金型１０内滞留することなく複層フィンチューブ２が形成されるので、フィン頂部における外管材５の厚みが、内管材４の一端から他端に亘って略一定であって、谷部における外管材５の厚みも内管材４の一端から他端に亘って略一定であり、なおかつフィンの頂部と谷部の間における外管材５の厚みも、内管材４の一端から他端に亘って略一定な第１実施形態による複層フィンチューブ２を製造することができる。

なお、前述の複層元材９の挿入方向に対するアプローチ面１１の角度を変化させることで、複層フィンチューブ２における外管材５の厚み（谷部の厚みとフィン頂部の厚み）を変化させることができる。複層元材９の挿入方向に対するアプローチ面１１の角度を小さく、つまり複層元材９の挿入方向と平行になる方向に変化させると、谷部における外管材５の厚みが増加してゆき、フィン頂部における外管材５の厚みとの差が小さくなる。

また、複層元材９の挿入方向に対するアプローチ面１１の角度を大きく、つまり複層元材９の挿入方向と直角になる方向に変化させると、谷部における外管材５の厚みが減少してゆき、フィン頂部における外管材５の厚みとの差が大きくなる。複層元材９の挿入方向に対するアプローチ面１１の角度を一定以上に大きくすると、谷部にはほとんど外管材５が形成されなくなる。
（第３実施形態）
図５を参照して、上述した第１実施形態による複層フィンチューブ（複層伝熱管）２の変形例について詳細に説明する。図５（ａ）は本実施形態による複層フィンチューブ１６を軸芯に垂直な面で切断したときの断面図、図５（ｂ）は複層フィンチューブ１６の全体を示す斜視図である。

複層フィンチューブ１６は、第１実施形態による複層フィンチューブ２と同様に、例えば４〜６ｍの略円筒状の中空管（チューブ）であって、複層フィンチューブ１６の本体を形成する母材としての略円筒状の内管材１７と、内管材１７の外周面全体を被覆する被覆材としての外管材１８とから構成されている。内管材１７は、例えば金属のアルミニウムで構成されており、外管材１８は、亜鉛を数％（例えば、１〜５％）含有するアルミニウム合金で構成されている。外管材１８は、内管材１７の外周面と金属結合を形成することで、内管材１７を被覆するものである。

本実施形態による複層フィンチューブ１６は、第１実施形態による複層フィンチューブ２とほぼ同様の構成を有しているが、外周面に形成されたフィン１９の形状が異なる。以下、本実施形態による複層フィンチューブ１６のフィン１９の形状について説明する。
図５（ａ）を参照して、本実施形態による複層フィンチューブ１６の外周面に設けられた複数の凸状のフィン１９のうち、フィン１９ａとフィン１９ｂは、それぞれの頂部が内管材１７に設けられた貫通孔６の中心から外部に向かう方向で、互いにほぼ正反対側に向かうように突出している。フィン１９ａとフィン１９ｂは、頂部が平坦となっている。

残りのフィン１９は、上述のようなフィン１９ａ及びフィン１９ｂの突出方向に対して、ほぼ直角となる方向に頂部を向けている。図５（ａ）においては、４つのフィン１９が紙面上方に頂部を向けて形成されるとともに、４つのフィン１９が紙面下方に頂部を向けて形成されている。複層フィンチューブ１６は、図５（ａ）に示す断面形状において、上下方向及び左右方向に対称となっている。フィン１９ａ及びフィン１９ｂ以外の８つのフィン１９は、頂部から谷部に向かって厚みを増加させ、末広がりの形状となっている。

このような形状のフィン１９が、内管材１７の長手方向に沿って内管材１７の一端から他端にかけてほぼ直線状に形成されている。尚、内管材１７における貫通孔６の周面から谷部までの肉厚と、フィン１９の頂部から谷部までの距離で表されるフィン１９の高さとが、ほぼ同じとなるように内管材１７が構成されている。
このようなフィン１９を形成する複層フィンチューブ１６の外管材１８の構成も、第１実施形態による複層フィンチューブ２とほぼ同様であって、その厚みは、フィン１９の頂部で最も厚く、フィン１９とフィン１９の間の谷部で最も薄くなっており、フィン１９の頂部から該谷部にかけて、連続的に変化する。外管材１８の具体的な厚みは、谷部で例えば０．１ｍｍから０．８ｍｍほどであり、フィン１９の頂部で谷部の厚みより厚く、例えば０．５ｍｍから１．５ｍｍほどである。

外管材１８の厚みは、内管材１７の長手方向に沿って略一定である。つまり、フィン１９の頂部における外管材１８の厚みは、内管材１７の一端から他端に亘って略一定であり、谷部における外管材１８の厚みも内管材１７の一端から他端に亘って略一定である。よって、フィン１９の頂部と谷部の間における外管材１８の厚みも、内管材１７の一端から他端に亘って略一定である。

このような外管材１８は、内管材１７との界面に金属結合を形成することで内管材１７と一体化し、これによって複層フィンチューブ１６が形成される。
（第４実施形態）
図６を参照し、本発明の第４実施形態について説明する。
本実施形態では、第３実施形態で説明した複層フィンチューブ１６を製造する方法を説明すると共に、その製造に用いる成形治具について説明する。図６は、複層フィンチューブ１６の製造に用いられる成形治具を模式的に示す図である。

図６を参照して、複層フィンチューブ１６の製造に用いられるアプローチ付金型（成形治具）２０について説明する。図６（ａ）は、アプローチ付金型２０をアプローチ面２１の上から見た斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のアプローチ付金型２０における側面からみた断面図と、アプローチ面２１の反対面を示す図である。
本実施形態によるアプローチ付金型２０は、第２実施形態で説明したアプローチ付金型１０とほぼ同様の構成であって、複層元材９が挿入される入側の開口と、成形された複層フィンチューブ１６が出てくる出側の開口とを有している。出側の開口には、図５に示す複層フィンチューブ１６の外形に対応する形状の貫通孔を有するダイ部２０ｂを有している。また、アプローチ付金型２０は、入側の開口からダイ部２０ｂにかけてアプローチ面２１を形成したアプローチ部２０ａを有している。

アプローチ部２０ａの構成も、第２実施形態で説明したアプローチ付金型１０と同様であり、複層元材９の挿入方向に沿ってアプローチ面２１の形状を連続的に変化させることで、複層元材９の入口側の開口の略円形状から、最終的に複層フィンチューブ１６の外形に対応する形状となっている。尚、本実施形態によるプローチ付金型２０においても、複層元材９の挿入方向におけるダイ部２０ｂの厚みはアプローチ部２０ａの厚みに対して非常に小さいものとなっている。

アプローチ部２０ａに形成されるアプローチ面２１にも、第２実施形態で説明したアプローチ付金型１０と同様に、挿入された円筒状の複層元材９の外形が、最終的に複層フィンチューブ１６の外形となるような形状が形成されている。
図６を参照して、例えば、凹部２２を形成する弧面は、アプローチ面２１の途中で曲率半径を小さくさせつつ反転させることで、凸部２３となる。また、円弧であって浅い凹部２４は、アプローチ面２１を辿るにつれて、円弧面の曲率半径を小さくすることで深い円弧の凹部２５となっている。以上は、第２実施形態におけるアプローチ面１１の形状と同様である。

図６に示す本実施形態によるアプローチ付金型２０のアプローチ面２１は、入側の開口において浅い円弧である凹部２６が、アプローチ面２１を辿るにつれて浅い円弧から直線に変化してゆき、入側の開口において直線部２７となる面を含んでいる。この凹部２６から直線部２７へ変化する面を含むアプローチ面２１を設けても、超高圧の静水圧下で押出成形すると、複層元材９がアプローチ付金型２０内でよどみなく流動し、従来の平角ダイスを用いた押出成形のように、材料が流動しないデッドゾーンを生じることがない。

また、この直線部２７を設けることで、図５に示すように、フィン１９ａ及びフィン１９ｂの突出方向に対する、残りのフィン１９の突出方向をほぼ直角としている。複層フィンチューブ１６が、このように突出するフィン１９ａ及びフィン１９ｂを有していれば、複数の複層フィンチューブ１６間でのフィン１９ａ及びフィン１９ｂの接合が容易になり、ひいては熱交換パネル３の製造が容易になる。

複層フィンチューブ１６の製造方法について説明する。まず、円筒状のアルミニウム材を複層フィンチューブ１６の内管材１７を形成するための金属元材として用意し、亜鉛を数％（例えば、１〜５％）含有する円筒状のアルミニウム合金材を複層フィンチューブの外管材１８を形成するための金属元材として用意する。この円筒状のアルミニウム材と、円筒状のアルミニウム合金部材を組み合わせることで、複層元材９を形成する。この複層元材９を、例えば１０００ＭＰａにも及ぶ超高圧の等方圧（所定の等方圧）である静水圧下において上述した本実施形態のアプローチ付金型（成形治具）２０に挿通させ押出成形する。これによって、第３実施形態による複層フィンチューブ１６が得られる。

今回開示された各実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ ＯＲＶ
２ 複層フィンチューブ
３ 熱交換パネル
４ 内管材
５ 外管材
６ 貫通孔
７ 溝
８、８ａ、８ｂ フィン
９ 複層元材
１０ アプローチ付金型
１１ アプローチ面
１２、１４、１５ 凹部
１３ 凸部
１６ 複層フィンチューブ
１７ 内管材
１８ 外管材
１９、１９ａ、１９ｂ フィン
２０ アプローチ付金型
２１ アプローチ面
２２、２４、２５、２６ 凹部
２３ 凸部
２７ 直線部

Claims (6)

1. 液化ガスの気化器に用いられるとともに、外周面に長手方向に沿って複数のフィンを有する複層伝熱管であって、
   内部に長手方向に沿って液化ガスが流通する流通路を形成した内管材と、該内管材の外周面を覆う外管材とを有し、
   少なくとも前記外管材は真密度材からなるものであり、
   前記外管材は、前記内管材の外表面を全て覆うとともに前記内管材と金属結合していることを特徴とする複層伝熱管。
2. 前記外管材は、前記複数のフィンの頂部で最大の厚みとなり、谷部で最小の厚みとなるように形成されており、該厚みは、前記フィンの頂部から谷部に向かって連続的に変化することを特徴とする請求項１に記載の複層伝熱管。
3. 前記外管材は、前記複層伝熱管の長手方向に沿った一端側から他端側の全体に亘って略一定の厚みに形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の複層伝熱管。
4. 前記内管材はアルミニウムからなり、
   前記外管材はアルミニウムと亜鉛の合金からなることを特徴とする請求項３に記載の複層伝熱管。
5. 前記内管材を形成する金属元材の周りを、前記外管材を形成する金属元材で取り囲んだ複層元材を用意し、
   高圧の静水圧環境下にて前記複層元材を成形治具により押出加工又は引抜加工することで、前記請求項１〜４の何れかの複層伝熱管を製造することを特徴とする複層伝熱管の製造方法。
6. 前記内管材を形成する金属元材の周りを、前記外管材を形成する金属元材で取り囲んだ複層元材を用意し、高圧の静水圧環境下にて前記複層元材を成形治具により押出加工又は引抜加工することで、請求項１〜４に記載の複層伝熱管を製造するに際して用いられる成形治具であって、
   前記複層元材の挿入方向に対して所定の角度に傾斜したアプローチ面を有するアプローチ部を有し、
   前記アプローチ部は、前記複層元材が挿入される方向での入側の開口が略円状であり、出側の開口が前記複層伝熱管の長手方向に垂直な断面の形状に対応する形状であり、
   前記出側の開口は、前記入側の開口の面積よりも小さな面積となるように形成されており、
   前記アプローチ面は、前記複層元材が挿入される方向に沿って前記入側開口形状から前記出側の開口形状に連続的に変化するアプローチ面を有することを特徴とする成形治具。