JP2001047123A - 内面溝付管の製造方法および製造装置 - Google Patents
内面溝付管の製造方法および製造装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 生産性の低下を来すことなく、管内面に隆起
部を高く形成する。 【解決手段】 素管3外を管軸回りに公転する転圧ボー
ル1と、素管3内を管軸回りに自転する溝付プラグ2と
により転造部を構成する。溝付プラグ2の外周押圧面1
4と隆起部22の溝壁とは、コーナRをなすコーナ部1
5A,15Bにより連結する。また、コーナ部15A、
15Bのうち、転圧ボール1の公転方向に沿う溝11へ
の入側コーナ部15Aを出側コーナ部15Bよりも大き
く形成する。さらに、溝付プラグ2の自転方向は転圧ボ
ール1の公転方向に一致させる。これにより、溝付プラ
グ2に形成された溝11への材料流入を容易にすると同
時に、溝11内に隆起部を拘束すると共に、管軸方向の
材料流れをも抑制した。
部を高く形成する。 【解決手段】 素管3外を管軸回りに公転する転圧ボー
ル1と、素管3内を管軸回りに自転する溝付プラグ2と
により転造部を構成する。溝付プラグ2の外周押圧面1
4と隆起部22の溝壁とは、コーナRをなすコーナ部1
5A,15Bにより連結する。また、コーナ部15A、
15Bのうち、転圧ボール1の公転方向に沿う溝11へ
の入側コーナ部15Aを出側コーナ部15Bよりも大き
く形成する。さらに、溝付プラグ2の自転方向は転圧ボ
ール1の公転方向に一致させる。これにより、溝付プラ
グ2に形成された溝11への材料流入を容易にすると同
時に、溝11内に隆起部を拘束すると共に、管軸方向の
材料流れをも抑制した。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器に組み込
まれて冷媒を流通させる内面溝付管の製造方法および製
造装置に関する。
まれて冷媒を流通させる内面溝付管の製造方法および製
造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、熱交換器には、管内に冷媒を流
して外部流体との間で熱交換を行わせる伝熱管が配設さ
れている。また、最近では、素管の内面に溝を形成して
なる内面溝付管を伝熱管に用いることで内表面積の拡大
を図り、熱交換効率の向上や省エネルギー化が進められ
ている。
して外部流体との間で熱交換を行わせる伝熱管が配設さ
れている。また、最近では、素管の内面に溝を形成して
なる内面溝付管を伝熱管に用いることで内表面積の拡大
を図り、熱交換効率の向上や省エネルギー化が進められ
ている。
【0003】この内面溝付管は、通常、転造加工を経て
製造される。転造加工では、素管内を管軸回りに自転す
る溝付プラグと、素管外を管軸回りに公転する転圧ボー
ルとで素管を押圧することにより、素管の内面に複数の
溝と隆起部とを形成する。
製造される。転造加工では、素管内を管軸回りに自転す
る溝付プラグと、素管外を管軸回りに公転する転圧ボー
ルとで素管を押圧することにより、素管の内面に複数の
溝と隆起部とを形成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、内面溝付管
を組み込んだ熱交換器は、適当な溝条数のもとでは一般
的に隆起部を高く成形して内表面積を拡大することで、
熱効率が向上することが知られている。ところが、上記
転造加工は、管内面を塑性変形させるものであるから、
隆起部を高く形成するには限界があり、また、隆起部を
高く形成しようとすると、製造スピードが大幅に遅くな
り、生産性の低下を来す。
を組み込んだ熱交換器は、適当な溝条数のもとでは一般
的に隆起部を高く成形して内表面積を拡大することで、
熱効率が向上することが知られている。ところが、上記
転造加工は、管内面を塑性変形させるものであるから、
隆起部を高く形成するには限界があり、また、隆起部を
高く形成しようとすると、製造スピードが大幅に遅くな
り、生産性の低下を来す。
【0005】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、生産性の低下を来
すことなく、管内面に隆起部を高く形成することにあ
る。
たもので、その目的とするところは、生産性の低下を来
すことなく、管内面に隆起部を高く形成することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために以下の構成を採用した。すなわち、請求項
1記載の内面溝付管の製造方法は、素管外を管軸回りに
公転する転圧ボールと、素管内を管軸回りに自転し、か
つ外周押圧面と溝壁とがコーナR又はC面をなすコーナ
部により連結されると共に、前記転圧ボールの公転方向
に沿う前記溝への入側コーナ部が出側コーナ部よりも大
とされた溝付プラグと、により素管を押圧する転造工程
を備えることを特徴としている。
決するために以下の構成を採用した。すなわち、請求項
1記載の内面溝付管の製造方法は、素管外を管軸回りに
公転する転圧ボールと、素管内を管軸回りに自転し、か
つ外周押圧面と溝壁とがコーナR又はC面をなすコーナ
部により連結されると共に、前記転圧ボールの公転方向
に沿う前記溝への入側コーナ部が出側コーナ部よりも大
とされた溝付プラグと、により素管を押圧する転造工程
を備えることを特徴としている。
【0007】請求項2記載の内面溝付管の製造方法は、
請求項1記載の内面溝付管の製造方法において、前記溝
付プラグの自転方向を前記転圧ボールの公転方向に一致
させることを特徴としている。
請求項1記載の内面溝付管の製造方法において、前記溝
付プラグの自転方向を前記転圧ボールの公転方向に一致
させることを特徴としている。
【0008】請求項3記載の内面溝付管の製造装置は、
素管外を管軸回りに公転する転圧ボールと、素管内を管
軸回りに自転する溝付プラグと、により素管を押圧する
転造部を備えると共に、前記溝付プラグの外周押圧面と
溝壁とがコーナR又はC面をなすコーナ部により連結さ
れ、かつ前記転圧ボールの公転方向に沿う前記溝への入
側コーナ部が出側コーナ部よりも大であることを特徴と
している。
素管外を管軸回りに公転する転圧ボールと、素管内を管
軸回りに自転する溝付プラグと、により素管を押圧する
転造部を備えると共に、前記溝付プラグの外周押圧面と
溝壁とがコーナR又はC面をなすコーナ部により連結さ
れ、かつ前記転圧ボールの公転方向に沿う前記溝への入
側コーナ部が出側コーナ部よりも大であることを特徴と
している。
【0009】請求項4記載の内面溝付管の製造装置は、
請求項3記載の内面溝付管の製造装置において、前記溝
付プラグの自転方向が前記転圧ボールの公転方向に一致
することを特徴としている。
請求項3記載の内面溝付管の製造装置において、前記溝
付プラグの自転方向が前記転圧ボールの公転方向に一致
することを特徴としている。
【0010】請求項1及び請求項3の構成によれば、転
造加工時に、溝付プラグの入側コーナ部では材料が溝に
流入し易くなり、出側コーナ部では溝に流入して成形過
程にある隆起部を溝内部に拘束する効果が得られる。よ
って、素管の内面に隆起部を高く形成することが可能と
なる。
造加工時に、溝付プラグの入側コーナ部では材料が溝に
流入し易くなり、出側コーナ部では溝に流入して成形過
程にある隆起部を溝内部に拘束する効果が得られる。よ
って、素管の内面に隆起部を高く形成することが可能と
なる。
【0011】請求項2及び請求項4の構成によれば、転
造加工時に、管軸方向の材料流れが抑制される。よっ
て、素管の内面に形成される隆起部をより高くすること
が可能となる。
造加工時に、管軸方向の材料流れが抑制される。よっ
て、素管の内面に形成される隆起部をより高くすること
が可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の一
実施の形態を説明する。図1は、本実施の形態に係る内
面溝付管の製造装置を示す縦断面図である。同図中、符
合1は転圧ボール、2は溝付プラグ、3は素管、4はフ
ローティングプラグ、5は保持ダイス、6は連結軸、7
は仕上げダイスを示している。
実施の形態を説明する。図1は、本実施の形態に係る内
面溝付管の製造装置を示す縦断面図である。同図中、符
合1は転圧ボール、2は溝付プラグ、3は素管、4はフ
ローティングプラグ、5は保持ダイス、6は連結軸、7
は仕上げダイスを示している。
【0013】フローティングプラグ4は、管供給側より
も管引抜側が小径をなす略円錐台状を呈し、素管3の内
部に挿入されている。素管3の外周側には、フローティ
ングプラグ4との対応位置に、該フローティングプラグ
4と共に素管3を縮径加工する保持ダイス5が配置され
ている。また、フローティングプラグ4には、連結軸6
介して、略円柱状の溝付プラグ2が管軸回りに自転可能
となるように連結されている。
も管引抜側が小径をなす略円錐台状を呈し、素管3の内
部に挿入されている。素管3の外周側には、フローティ
ングプラグ4との対応位置に、該フローティングプラグ
4と共に素管3を縮径加工する保持ダイス5が配置され
ている。また、フローティングプラグ4には、連結軸6
介して、略円柱状の溝付プラグ2が管軸回りに自転可能
となるように連結されている。
【0014】溝付プラグ2の外周面には、素管3の内周
面に溝を転写するための溝11が複数条形成されてい
る。また、これらの溝11は、管軸方向に沿って螺旋状
に延びており、そのねじれ角は、10゜〜30゜の範囲
に設定されている。その理由は、ねじれ角が10゜より
も小さいと、内周溝付管に転写された溝のねじれ角が略
平行になり、熱交換器への組付時に行う拡管時に割れが
生じ易くなるからである。他方、ねじれ角が30゜を超
えると、冷媒流通時の抵抗が大きくなり、熱交換効率の
低下を招くからである。
面に溝を転写するための溝11が複数条形成されてい
る。また、これらの溝11は、管軸方向に沿って螺旋状
に延びており、そのねじれ角は、10゜〜30゜の範囲
に設定されている。その理由は、ねじれ角が10゜より
も小さいと、内周溝付管に転写された溝のねじれ角が略
平行になり、熱交換器への組付時に行う拡管時に割れが
生じ易くなるからである。他方、ねじれ角が30゜を超
えると、冷媒流通時の抵抗が大きくなり、熱交換効率の
低下を招くからである。
【0015】次に、図2を用いて、溝11の形状につい
て説明する。同図に示すように、溝11を画成している
一対の溝壁12は、溝底13に向かって相互接近するよ
うに傾斜している。また、これら溝壁12と溝付プラグ
2の外周押圧面14とは、コーナRをなすコーナ部15
A,15Bにより連結され、一方のコーナ部15Aは、
他方のコーナ部15Bよりも曲率半径が大きい。
て説明する。同図に示すように、溝11を画成している
一対の溝壁12は、溝底13に向かって相互接近するよ
うに傾斜している。また、これら溝壁12と溝付プラグ
2の外周押圧面14とは、コーナRをなすコーナ部15
A,15Bにより連結され、一方のコーナ部15Aは、
他方のコーナ部15Bよりも曲率半径が大きい。
【0016】ちなみに、各コーナ部15A,15Bの曲
率半径は、それぞれ、0.06〜0.15mm,0.0
2〜0.04mmの範囲に設定されることが好ましい。
その理由は、コーナ部15Aは溝方向への材料流入を容
易にするために、内面溝付管の内表面積が極端に減少し
ない程度に大きいことが求められ、コーナ部15Aが大
きすぎると内表面積が減少して、熱交換率の向上を妨げ
てしまうからである。また、コーナ部15Bは極力小さ
な曲率半径にしておくことで、成形された隆起部22を
溝11の内部に拘束しておけるからである。これは、転
圧ボール1の圧下によって逐次成形されていく隆起部2
2は、その過程でバルジアウトによって若干溝11から
浮き出し、材料は転圧ボール1の公転方向へわずかなが
ら移動するので、隆起部22と溝11の相対位置にずれ
が生じるが、コーナ部15Bの曲率半径が小さければ、
このズレを最小限に留められることによるものである。
なお、曲率半径の大きいコーナ部15Aは、転圧ボール
1の公転方向に沿って溝11の入側に位置するのに対
し、曲率半径の小さいコーナ部15Bは溝11の出側に
位置するため、以下では説明の便宜上、コーナ部15A
を入側コーナ部15A、コーナ部15Bを出側コーナ部
15Bということがある。
率半径は、それぞれ、0.06〜0.15mm,0.0
2〜0.04mmの範囲に設定されることが好ましい。
その理由は、コーナ部15Aは溝方向への材料流入を容
易にするために、内面溝付管の内表面積が極端に減少し
ない程度に大きいことが求められ、コーナ部15Aが大
きすぎると内表面積が減少して、熱交換率の向上を妨げ
てしまうからである。また、コーナ部15Bは極力小さ
な曲率半径にしておくことで、成形された隆起部22を
溝11の内部に拘束しておけるからである。これは、転
圧ボール1の圧下によって逐次成形されていく隆起部2
2は、その過程でバルジアウトによって若干溝11から
浮き出し、材料は転圧ボール1の公転方向へわずかなが
ら移動するので、隆起部22と溝11の相対位置にずれ
が生じるが、コーナ部15Bの曲率半径が小さければ、
このズレを最小限に留められることによるものである。
なお、曲率半径の大きいコーナ部15Aは、転圧ボール
1の公転方向に沿って溝11の入側に位置するのに対
し、曲率半径の小さいコーナ部15Bは溝11の出側に
位置するため、以下では説明の便宜上、コーナ部15A
を入側コーナ部15A、コーナ部15Bを出側コーナ部
15Bということがある。
【0017】素管3の外周側には、溝付プラグ2との対
応位置に、該溝付プラグ2と共に素管3の内周面に溝2
1を転写して隆起部22を形成する複数の転圧ボール1
が、管軸を中心に公転可能となるように配設されてい
る。また、これら転圧ボール1よりも管引抜側には、転
圧ボール1と溝付プラグ2とに押圧され内周面に溝21
および隆起部22の形成された素管3(図4参照)の外
径を、所定の寸法に縮径加工する仕上げダイス7が設け
られている。
応位置に、該溝付プラグ2と共に素管3の内周面に溝2
1を転写して隆起部22を形成する複数の転圧ボール1
が、管軸を中心に公転可能となるように配設されてい
る。また、これら転圧ボール1よりも管引抜側には、転
圧ボール1と溝付プラグ2とに押圧され内周面に溝21
および隆起部22の形成された素管3(図4参照)の外
径を、所定の寸法に縮径加工する仕上げダイス7が設け
られている。
【0018】次に、上記製造装置の作用を説明する。先
ず、素管3は、フローティングプラグ4と保持ダイス5
とにより縮径加工される。次に、縮径加工された素管3
は、その外面に接しながら管軸回りに公転する転圧ボー
ルからの圧下力により、素管3に内挿された溝付プラグ
2の外面に押圧される。これにより、素管3の内面に
は、溝21と隆起部22とが形成される。
ず、素管3は、フローティングプラグ4と保持ダイス5
とにより縮径加工される。次に、縮径加工された素管3
は、その外面に接しながら管軸回りに公転する転圧ボー
ルからの圧下力により、素管3に内挿された溝付プラグ
2の外面に押圧される。これにより、素管3の内面に
は、溝21と隆起部22とが形成される。
【0019】このとき、転圧ボール1の公転方向と、コ
ーナ部15A,15B及び溝付プラグ2の自転方向は、
図3に示す通りの関係となる。同図に示すように、転圧
ボール1は、溝付プラグ2の入側コーナ部15Aを通過
してから出側コーナ部15Bを通過するように公転す
る。
ーナ部15A,15B及び溝付プラグ2の自転方向は、
図3に示す通りの関係となる。同図に示すように、転圧
ボール1は、溝付プラグ2の入側コーナ部15Aを通過
してから出側コーナ部15Bを通過するように公転す
る。
【0020】よって、転圧ボール1と外周押圧面14と
により押圧された材料は、曲率半径の大きい入側コーナ
部15Aに沿って容易に溝11内へと流入する一方で、
流入して成形過程にある隆起部22は、曲率半径の小さ
い出側コーナ部15Bによって溝11内に拘束される。
により押圧された材料は、曲率半径の大きい入側コーナ
部15Aに沿って容易に溝11内へと流入する一方で、
流入して成形過程にある隆起部22は、曲率半径の小さ
い出側コーナ部15Bによって溝11内に拘束される。
【0021】すなわち、本実施の形態によれば、溝11
への材料流入を容易にすると同時に溝11からの材料流
出を抑制し、しかも、転圧ボール1の公転方向と溝付プ
ラグ2の自転方向とを一致させると、転圧ボール1の公
転と溝付プラグ2の自転が相対方向の場合よりも、素管
3にかかるねじり変形が小さくなるために軸方向の張力
が低減される。よって、軸方向への材料流れも抑制して
いるので、素管3の内周面に隆起部22を高く形成する
ことができる。
への材料流入を容易にすると同時に溝11からの材料流
出を抑制し、しかも、転圧ボール1の公転方向と溝付プ
ラグ2の自転方向とを一致させると、転圧ボール1の公
転と溝付プラグ2の自転が相対方向の場合よりも、素管
3にかかるねじり変形が小さくなるために軸方向の張力
が低減される。よって、軸方向への材料流れも抑制して
いるので、素管3の内周面に隆起部22を高く形成する
ことができる。
【0022】よって、本製造装置により製造した内面溝
付管を熱交換器に組み込めば、熱交換効率の向上を図る
ことができる。また、上記の通り、溝11への材料流入
が容易であるから、製造スピードの低下を来すことな
く、隆起部22を高く形成することができる。
付管を熱交換器に組み込めば、熱交換効率の向上を図る
ことができる。また、上記の通り、溝11への材料流入
が容易であるから、製造スピードの低下を来すことな
く、隆起部22を高く形成することができる。
【0023】なお、図3には、溝付プラグ2の自転方向
を転圧ボール1の公転方向に一致させた場合の転造断面
を示したが、図5に示すように、転圧ボール1が溝付プ
ラグ2の入側コーナ部15Aを通過した後に出側コーナ
部15Bを通過するように公転しさえすれば、両者が互
いに逆方向に回転していても構わない。但し、図3の如
く両者の回転方向を一致させておけば、管軸方向の材料
流れが抑制され、素管3の内周面に隆起部22をより高
く形成することができることは上述の通りである。
を転圧ボール1の公転方向に一致させた場合の転造断面
を示したが、図5に示すように、転圧ボール1が溝付プ
ラグ2の入側コーナ部15Aを通過した後に出側コーナ
部15Bを通過するように公転しさえすれば、両者が互
いに逆方向に回転していても構わない。但し、図3の如
く両者の回転方向を一致させておけば、管軸方向の材料
流れが抑制され、素管3の内周面に隆起部22をより高
く形成することができることは上述の通りである。
【0024】また、図2では、溝付プラグ2の外周押圧
面14と溝壁12とをコーナRにて連結しているが、図
6に示すように、コーナRの一方または両方をC面にて
連結するコーナ部31としても構わない。但し、図2の
如くコーナRにて連結しておけば、素管3の内周面に形
成される隆起部22の根元部に亀裂の起点となり得るエ
ッジが形成されないから、熱交換器への組付時に行う内
面溝付管の拡管作業の際、亀裂の発生を有効に防止する
ことができる。
面14と溝壁12とをコーナRにて連結しているが、図
6に示すように、コーナRの一方または両方をC面にて
連結するコーナ部31としても構わない。但し、図2の
如くコーナRにて連結しておけば、素管3の内周面に形
成される隆起部22の根元部に亀裂の起点となり得るエ
ッジが形成されないから、熱交換器への組付時に行う内
面溝付管の拡管作業の際、亀裂の発生を有効に防止する
ことができる。
【0025】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、以下の効果を得ることができる。 (a)溝付プラグの外周押圧面と溝壁とをコーナR又は
C面をなすコーナ部により連結し、かつ転圧ボールの公
転方向に沿う溝への入側コーナ部を出側コーナ部よりも
大きく形成することにより、溝付プラグに形成された溝
への材料流入を容易にすると同時に、流入して成形過程
にある隆起部を溝内部に拘束するから、素管の内面に隆
起部を高く形成することが可能となり、熱交換効率の向
上および製造スピードの高速化を図ることができる。
によれば、以下の効果を得ることができる。 (a)溝付プラグの外周押圧面と溝壁とをコーナR又は
C面をなすコーナ部により連結し、かつ転圧ボールの公
転方向に沿う溝への入側コーナ部を出側コーナ部よりも
大きく形成することにより、溝付プラグに形成された溝
への材料流入を容易にすると同時に、流入して成形過程
にある隆起部を溝内部に拘束するから、素管の内面に隆
起部を高く形成することが可能となり、熱交換効率の向
上および製造スピードの高速化を図ることができる。
【0026】(b)特に、転圧ボールの公転方向と溝付
プラグの回転方向を一致させた場合には、管軸方向の材
料流れが抑制されるから、素管の内面に形成される隆起
部をより高くすることが可能となり、更なる熱交換効率
の向上および製造スピードの高速化を図ることができ
る。
プラグの回転方向を一致させた場合には、管軸方向の材
料流れが抑制されるから、素管の内面に形成される隆起
部をより高くすることが可能となり、更なる熱交換効率
の向上および製造スピードの高速化を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る内面溝付管の製造装置の一実施
の形態を示す縦断面図である。
の形態を示す縦断面図である。
【図2】 図1の要部拡大図である。
【図3】 図1のA−A断面の一部を拡大して示す転造
断面図である。
断面図である。
【図4】 図1の製造装置により製造された内面溝付管
の縦断面図である。
の縦断面図である。
【図5】 転圧ボールと溝付プラグとが互いに逆回転す
る場合の転造断面図である。
る場合の転造断面図である。
【図6】 溝付プラグのコーナ部をコーナRとC面とで
構成した場合の要部拡大図である。
構成した場合の要部拡大図である。
1 転圧ボール 2 溝付プラグ 3 素管 12 溝壁 14 外周押圧面 15A、15B、31 コーナ部(入側コーナ部、出側
コーナ部)
コーナ部)
Claims (4)
- 【請求項1】 素管外を管軸回りに公転する転圧ボール
と、 素管内を管軸回りに自転し、かつ外周押圧面と溝壁とが
コーナR又はC面をなすコーナ部により連結されると共
に、前記転圧ボールの公転方向に沿う前記溝への入側コ
ーナ部が出側コーナ部よりも大とされた溝付プラグと、
により素管を押圧する転造工程を備えることを特徴とす
る内面溝付管の製造方法。 - 【請求項2】 前記溝付プラグの自転方向を前記転圧ボ
ールの公転方向に一致させることを特徴とする請求項1
記載の内面溝付管の製造方法。 - 【請求項3】 素管外を管軸回りに公転する転圧ボール
と、素管内を管軸回りに自転する溝付プラグと、により
素管を押圧する転造部を備えると共に、前記溝付プラグ
の外周押圧面と溝壁とがコーナR又はC面をなすコーナ
部により連結され、かつ前記転圧ボールの公転方向に沿
う前記溝への入側コーナ部が出側コーナ部よりも大であ
ることを特徴とする内面溝付管の製造装置。 - 【請求項4】 前記溝付プラグの自転方向が前記転圧ボ
ールの公転方向に一致することを特徴とする請求項3記
載の内面溝付管の製造装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11223138A JP2001047123A (ja) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | 内面溝付管の製造方法および製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11223138A JP2001047123A (ja) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | 内面溝付管の製造方法および製造装置 |
Publications (1)
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