JP2004025230A

JP2004025230A - 内面溝付き管の加工方法

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Publication number: JP2004025230A
Application number: JP2002184515A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Suzuki; 鈴木　喜夫; Hideki Takayasu; 高安　英樹
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2022-06-25
Also published as: JP4036044B2

Abstract

【課題】管内面に形成される溝と管軸とが成すねじれ角の大きな内面溝付き管を、品質低下を招くことなく容易に加工可能とすることができ、これによって、内面溝付き管の生産性の向上並びにコスト低減を図ることができる内面溝付き管の加工方法を提供する。
【解決手段】フローティングプラグ２と溝付きプラグ４とを連結棒３で接続して金属管１内に挿入し、金属管１を引き抜きダイス１０に挿通して引き抜くことでプラグ２をダイス１０部分で留める。押圧手段６により溝付きプラグ４を通過する金属管１を押圧して金属管１の内面に複数の溝を形成する。溝が成形された金属管１を引き抜きダイス７に挿通することで目標外径に縮径する。この方法において、押圧で溝が成形された時点での金属管１の外径と、ダイス７で目標外径に縮径された時点での外径との比率である縮径率が１０％以下となるように溝付きプラグ４の外径とダイス７の内径とを選定する。
【選択図】
図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内面に複数の溝が形成された内面溝付き管の加工方法に関し、例えば空気調和機や冷凍機等の熱交換器の伝熱管などに用いられる内面溝付き管の加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和機や冷凍機などの熱交換器には、管内に相変化する冷媒を流動させ、管外流体と熱交換させることにより冷媒の蒸発または凝縮を生じさせる伝熱管が用いられている。この伝熱管として、例えばルームエアコンなどの熱交換器には、管内での冷媒の蒸発や凝縮による熱伝導を促進するために、内面に螺旋状の連続した溝を設けた内面溝付き管が使われている。
【０００３】
このような内面溝付き管は、例えば特開平５−００７９２０号公報、特開平５−３２９５２９号公報や特開平６−０１５３４５号公報の記述にあるように金属管内に溝付きプラグを入れ、その外周面面を押圧することで金属管内面に多数の螺旋状の溝を形成している。
【０００４】
図１２を参照して従来の内面溝付き管の加工方法を説明する。図１２は従来の内面溝付き管の加工方法により形成される内面溝付き管及び内面溝付き管加工装置の概略構成を示す断面図である。
【０００５】
金属管１の管内には、溝５を有する溝付きプラグ４が回転自由な状態で連結棒３を介してフローティングプラグ２と接続された状態で配置されている。金属管１を矢印で示す引き抜き方向に引き抜くことにより、フローテイングプラグ２は引き抜きダイス１０の位置で止まり、これによって、溝付きプラグ４も引き抜き方向での位置が固定される。溝付きプラグ４の位置での金属管１の外周面を押圧手段６、例えばボールもしくはロールが金属管１の周りを公転することで、金属管１の内面に、溝付きプラグ４の溝５の形状に応じたフィンが形成され、溝８を有する内面溝付き管９が加工される。その後、所定の外径に仕上げる引き抜きダイス７を通過することで、所定外径の内面溝付き管１１が加工される。
【０００６】
また、溝付きプラグ４の溝５は、図１３に示すように、管軸と所定のねじれ角βを成している。この溝付きプラグ４の溝５により金属管１の内面（内面溝付き管１１の内面）に形成された溝８と管軸は所定のねじれ角βを成す。内面の溝８にねじれ角βをつけることで、液化した冷媒は溝８に沿って流れたとき、環状流となり、管内面の壁面の液膜が薄くなり伝熱特性の向上に寄与するとされている。
【０００７】
しかしながら、この従来方法では、管軸と溝８の成すねじれ角が大きくなると、著しく加工が困難となり、断管、所定の溝深さに加工出来ないなどの障害が生じていた。これに対して、特開２００１−２４１８７７号公報にあるように、押圧手段の個数を削減し、ねじれ角の大きな加工を可能にする提案もなされている。
【０００８】
また、加工性の向上を図るための方法が、特開昭６２−１９７２１５号公報に提案されている。この加工方法は、図１４に示すように、フローティングプラグ２を引き留めるダイス１０（図１２参照）の代わりにテーパーロール（円錐ロール）３０を用い、このテーパーロール３０を回転させるものである。この基本的な加工方法は上記図１２を参照した方法と同じである。
【０００９】
また、上記のような従来の内面溝付き管の加工方法により形成された内面溝付き管内面の溝が管軸と成すねじれ角が３０°以上と大きくなると、凝縮性能が向上することが判明している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の内面溝付き管の加工方法において、ねじれ角を大きくすることは、上述したように溝付きプラグ４の溝５とプラグ軸方向とのなす角度が大きくなり、金属管を引き抜く荷重が増加し、断管に至るなどの加工上の問題があり、高ねじれ角の内面溝付き管の生産性を阻害していた。
【００１１】
また、上述した以外の特開２００１−２４１８７７号公報による提案のように、押圧手段の個数を削減すると、溝付きプラグ円周上における押圧箇所が減少するため、引き抜き抵抗分が減少し、断管などの障害が減少する効果がある。しかし、金属管の周りに押圧手段を公転させて加工する方法では、金属管の移動速度をＶ、押圧手段の加工ピッチ（金属管外表面において、引き抜き方向で押圧手段が通過してから次の押圧手段が通過するまでの長さ）をｐ、押圧手段の個数をｎ、押圧手段が金属管の周りを公転する回転数をＲとすると、金属管の移動速度Ｖは、Ｖ＝ｐ×ｎ×Ｒとなる。
【００１２】
ここで、押圧手段の加エピッチｐは、表面粗さに影響し、ピッチｐが大きいと内面溝付き管を熱交換器に組むために行うヘアピン曲げなどで、曲げ部に亀裂が発生したり、破断したりするため、適度のピッチｐとなる。この特開２００１−２４１８７７の提案の場合、金属管の移動速度を上げるには、押圧手段の個数を削減したため、押圧手段の公転回転数を高くする必要がある。しかし、公転させるための駆動装置の限界もあり、結局、押圧手段の個数を削減することは、金属管の移動速度の低下、即ち加工速度の低下につながり、生産性の低下、ひいてはコスト増加につながるという問題がある。
【００１３】
また、加工時の引き抜き力の低下を目指した上述の特開昭６２−１９７２１５号公報の提案では、フローティングプラグ２の周りをテーパーロール３０が公転することになる。フローティングプラグ２は引き抜き方向に引っ張られるため、金属管１はテーパーロール３０とフローティングプラグ２に挟まれた状態となる。この状態で、テーパーロール３０が公転すると、金属管１は円周方向で見るとテーパーロール３０とフローティングプラグ２で一種の圧延状態となり、円周方向に伸びが発生し、この保持部分を通過した金属管１の肉厚、および真円度に影響を与える。特に、各テーパーロール３０の取付位置の僅かなずれも、そこを通過した後の金属管１の真円度並びに、中心のずれの発生となる。このような金属管１を用い、押圧手段と溝付きプラグ４を用い金属管１内面に溝８を加工した場合、溝８の底部分の円周方向での肉厚が異なる偏肉の発生になり、内面溝付き管９の品質低下を招くという問題がある。
【００１４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、管内面に形成される溝と管軸とが成すねじれ角の大きな内面溝付き管を、品質低下を招くことなく容易に加工可能とすることができ、これによって、内面溝付き管の生産性の向上並びにコスト低減を図ることができる内面溝付き管の加工方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の内面溝付き管の加工方法は、概略円柱形状のフローティングプラグと、円柱形状の表面に中心軸に対して任意の溝ねじれ角で複数の溝が形成された溝付きプラグとを連結棒で接続して金属管内に挿入し、前記金属管をこの管径よりも小さい径の第１のダイスに挿通して引き抜くことで前記フローティングプラグを前記第１のダイス部分で留め、前記溝付きプラグの位置に前記金属管を挟んで配置した押圧手段により、前記溝付きプラグを通過する前記金属管を押圧することで前記金属管の内面に複数の溝を形成し、この複数の溝が成形された金属管を第２のダイスに挿通することで目標外径に縮径する内面溝付き管の加工方法において、前記押圧による溝成形時の金属管外径と、前記目標外径に縮径された時の金属管外径との比率である縮径率が１０％以下となるように前記溝付きプラグの外径と前記第２のダイスの内径とを選定したことを特徴としている。
【００１６】
また、前記押圧手段による前記金属管内面の溝加工後、前記押圧手段で押圧する荷重が前記金属管に後方張力としてかかった状態で、および／または前記後方張力が掛からない状態で前記金属管を前記第２のダイスに挿通することを特徴としている。
【００１７】
また、前記押圧手段が前記金属管の周囲を公転する方向と、前記金属管を引き抜くことで前記金属管内を回転する前記溝付きプラグの回転方向とが同一で有ることを特徴としている。
【００１８】
また、前記フローティングプラグを引き留める前記第１のダイスを回転させることを特徴としている。
【００１９】
また、前記フローティングプラグを引き留める前記第１のダイスの回転方向と、前記金属管を引き抜くことで前記金属管内を回転する前記溝付きプラグの回転方向とが同一で有ることを特徴としている。
【００２０】
また、前記押圧手段によって前記金属管が前記溝付きプラグに押し当てられた位置から、引き抜き方向に向かう前記溝付きプラグの端までの長さを４ｍｍ以上としたことを特徴としている。
【００２１】
即ち、この内面溝付き管の加工方法では、ねじれ角の大きな内面溝付き管の加工を容易にするため、溝加工後、目標外径までの縮径率を下げ、ねじれ角の減少を抑えた。さらに、同じ溝付きプラグを用いてもねじれ角を大きくし、溝を形成するフィンの成形をよくするため、溝付きプラグの回転方向と押圧手段の公転方向とを同一にした。また、フィン形状をよくするため、金属管が溝付きプラグに押し当てられる位置から引き抜き方向での溝付きプラグ端までの長さを最適にした。これらの手段に加え、加工性の向上とねじれ角の増加のため、フローティングプラグを引き留める引き抜きダイスを溝付きプラグと同一方向に回転させた。
【００２２】
更に、この内面溝付き管の加工方法による作用を説明する。溝付きプラグの部分で金属管内に溝を形成後、所定の外径に仕上げるために第２のダイスで縮径するが、この時、内面溝付き管は軸方向に伸びると共に内面に溝を形成するためのフィンの影響で、ねじれ角が小さくなる方向（より戻りと称する）にねじれが生じる。また、所定外径に仕上げる第２のダイス部では、その前段にある溝加工の荷重により金属管軸方向に引っ張りの後方張力がかかった状態で縮径加工されるため、金属管の軸方向の伸びが大きく、ねじれ角の減少につながる。そこで、このより戻りを小さくするため、溝加工後の引き抜き加工における縮径率を小さくした。さらに、最終の外径加工を別工程で行えば、金属管軸方向の引っ張りの後方張力がないので、軸方向の伸びは小さく、ねじれ角の減少は軽減できる。
【００２３】
目標外径までの縮径率を１０％以下にすることで、溝加工から目標外径に仕上げる引き抜き加工をした場合と、別工程で目標外径にした場合とを比較すると、別工程にすることでねじれ角の増加が認められた。さらに、押圧手段で加工した金属管外径から目標外径までの縮径率が１０％で、前述のねじれ角の増加が最大となる。
【００２４】
ここで、目標外径は製品外径により規定されているため、縮径率を１０％以下にするには、押圧手段で溝加工される部分の外径を小さくする必要がある。これは、溝付きプラグの外径を変更することになる。即ち、縮径率が１０％以下になるよう溝付きプラグを選定することで、同じねじれ角の溝付きプラグでも、ねじれ角の大きな内面溝付き管の加工が可能となる。
【００２５】
押圧手段で金属管が溝付きプラグに押し当てられる部分から、引き抜き方向に向かう溝付きプラグの端までの加工位置長さも、ねじれ角に太きな影響を与えており、その加工位置長さを４ｍｍ以上とすることで、同じねじれ角の溝付きプラグでも、ねじれ角の大きな内面溝付き管の加工が可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
（実施の形態）　図１は、本発明の実施の形態に係る内面溝付き管の加工方法を説明するための内面溝付き管加工装置の概略構成を示す断面図である。
【００２８】
この図１に示す内面溝付き管加工装置の基本的な部分は従来と差はない。即ち、溝付きプラグ４とフローティングプラグ２とが回転自由な状態で連結棒３を介して接続され、金属管１の管内に挿入されている。金属管１を引き抜くことでフローティングプラグ２が引き抜きダイス１０の位置で引き留められ、それにより、溝付きプラグ４の引き抜き方向の位置が固定する。この固定部分の金属管１の外周面を押圧手段６のボール若しくはロールが公転することで、管内に溝付きプラグ４の溝５の形状に応じたフィン（溝８）を形成し、この溝８を有する内面溝付き管９をさらに、引き抜きダイス７により、内面溝付き管９を縮径し、内面溝付き管１１とする。
【００２９】
この図１では、内面溝付き管９を縮径する引き抜きダイス７は１個であるが、複数個でも支障ない。
【００３０】
図２は後方張力の掛からない別工程での縮径加工を説明するための装置の一構成例を示す。この装置は加工部の内面溝付き管９または上がり部の内面溝付き管１１を収容するバケット３６と整列巻取り機のコイル３７との間に引き抜きダイス３５が配置されており、バケット３６から取出した内面溝付き管１１（または９）を引き抜きダイス３５を通して巻き取ることで目標外径の内面溝付き管３８に仕上げて整列巻きのコイル３７とする。
【００３１】
まず、（実施例１）として、図１及び図２に示す装置を用い、目標外径７ｍｍの加工を行った場合について説明する。主な条件は、金属管１に軟質銅管を用い、外径７ｍｍ、溝ねじれ角４２．５度の溝付きプラグ４を用い、溝加工上がりの内面溝付き管９を引き抜きダイス７を通すことなくバケット３６内に収容し、図２に示す方法により目標外径の内面溝付き管３８に仕上げた。この実施例１の加工条件を下記表１に示す。
【００３２】
【表１】

即ち、表１には、図１に示す内面溝付き管９から目標外径までの総合縮径率（％）、内面溝付き管９を縮径する引き抜きダイス７の内径および図２に示す別工程での引き抜きダイス３５の内径、別工程での縮径率（別工程縮径率％）を示す。表１に示すように、加工部である内面溝付き管９から目標外径までの縮径率は３つの条件１〜３とも同じである。ここで、縮径率は次のように定義する。
【００３３】
縮径率＝（１−縮径後の外径／縮径前の外径）×１００（％）
ねじれ角の変化については、各条件での目標外径でのねじれ角と溝付きプラグ４のねじれ角との比率を求めた。
【００３４】
ねじれ角比率＝目標外径での内面溝付き管ねじれ角／溝付きプラグのねじれ角×１００（％）
ここで、図３にフローティングプラグ２を引き留める引き抜きダイス１０を回転させず、表１に示す条件１〜３で加工した時の、別工程の後方張力なしでの縮径率（別工程での縮径率：％）とねじれ角比率（％）との変化を示す。溝加工は、押圧手段６の公転方向が溝付きプラグ４と同方向（図中、溝付きプラグ４と同方向）および逆方向（図中、溝付きプラグ４と逆方向）について行った。
【００３５】
図３から明らかなように、押圧手段６と溝付きプラグ４の回転方向によらず、総合縮径率が同じでも、別工程の後方張力なしでの縮径率を増加することでねじれ角の増加（より戻りの減少）が図れる。即ち、溝加工後の内面溝付き管９から目標外径までの縮径を後方張力なしで行うことで、ねじれ角の増加が図れる。
【００３６】
表１に示す条件１〜３のいずれも、押圧手段６の公転方向を溝付きプラグ４の回転方向と逆方向にした場合に比べ、同方向の場合がねじれ角は増加している。即ち、縮径の方法によらず、溝付きプラグ４と押圧手段６との回転方向を同一にすることで、ねじれ角の増加〈より戻りの減少〉が図れる。
【００３７】
次に、（実施例２）として、図１のフローティングプラグ２を引き留めるダイス１０を回転させた加工を実施した場合について説明する。但し、材料の金属管１、加工工具類（フローティングプラグ２、引き抜きダイス７及び１０、溝付きプラグ４）などは、実施例１と同様とした。また、フローティングプラグ２を引き留めるダイス１０の回転方法は問わないが、実施例２では、図１に示すように、ダイス受け１２とフローティングプラグ２を引き留めるダイス１０との間に、回転が容易になるようスラストベアリング１３を配置し、フローティングプラグ２を引き留めるダイス１０にパイプ１４をつけたダイス回転治具１５が接続してある。パイプ１４には、プーリー１７が設置してあり、図示していないが他の駆動装置よりＶベルト１６でプーリー１７を回転することで、フローティングプラグ２を引き留めるダイス１０を回転させる構造となっている。
【００３８】
また、図４に図１のａ−ａ断面から矢印方向を見た図を示す。この図４に示すように、フローティングプラグ２を引き留める引き抜きダイス１０を回転させる場合、引き抜きダイス９の回転方向は、溝付きプラグ４の回転（Ａ方向）と同一方向Ｃとした。押圧手段６の公転方向は、溝付きプラグ４と同一のＢ方向又はその逆方向ｂのどちらでも良い。下記表２に図１に示す加工装置で、目標外径に仕上げた時の溝ねじれ角比の変化（引き抜きダイス１０の回転の有無による溝ねじれ角比率の変化）を示す。
【００３９】
【表２】

この表２から明らかなように、フローティングプラグ２を引き留める引き抜きダイス１０を回転させると、押圧手段６の回転方向によらず、溝ねじれ角比率が高くなっている。即ち、加工後の内面溝付き管１１の溝ねじれ角が大きくなっている。また、表２に示すように、望ましくは押圧手段６も溝付きプラグ４の回転と同方向に公転させることで、より大きなねじれ角となる。
【００４０】
次に、（実施例３）として、溝付きプラグ４による加工部である内面溝付き管９の加工位置長さを変えた場合について説明する。但し、金属管１、工具類（フローティングプラグ２、引き抜きダイス７及び１０、溝付きプラグ４）などは、実施例１と同様とした。図５に溝付きプラグ４での加工位置長さを示す。
【００４１】
この図５に示すように、押圧手段６によって金属管１が溝付きプラグ４に押し当てられた位置から引き抜き方向に向かう溝付きプラグ４の端までの距離ｄを加工位置長さとした。加工は、図１に示す装置で目標外径まで加工した。
【００４２】
また、図６に加工位置長さ（ｍｍ）に対する目標外径加工後の溝ねじれ角比率（％）の変化を示す。図６は、図１の装置において、フローティングプラグ２を引き留める引き抜きダイス１０の回転は行わず、押圧手段６の回転方向を、溝付きプラグ４の回転方向と同一にした場合の例である。しかし、フローテイングプラグ２を引き留める引き抜きダイス１０の回転の有無や、方向および押圧手段６の回転方向によらず、加工位置長さ（ｍｍ）に対する溝ねじれ角比率（％）の変化は図６と同様の傾向であった。
【００４３】
図６から明らかなように、加工位置長さを短くするとねじれ角が小さくなる。実施例では、加工位置長さは４ｍｍ以上が妥当である。溝付きプラグ４には螺旋状の溝５があり、この部分に金属管１の内面が押し込まれてフィンが形成される。この状態で金属管１を引き抜くと、フィンは溝付きプラグ４の溝５の上を軸方向に移動する。ところが、溝付きプラグ４の溝５は螺旋状のため、金属管１を引き抜くとフィンが引き抜き方向に移動する時、溝付きプラグ４が回転することになる。フィンが溝付きプラグ４を回転させるように作用する荷重は、見方を変えれぱ溝付きプラグ４からフィンが荷重を受けることになる。溝付きプラグ４の溝ねじれ角が大きいと、フィンに作用する荷重によりフィンが傾く減少が生じる。このフィンの傾きは、加工位置長さを長くすると生じない効果も確認した。
【００４４】
次に、（実施例４）として、溝付きプラグ４の外径を変え、目標外径７ｍｍまで加工した場合を説明する。但し、加工は、図１に示す装置で目標外径７ｍｍに加工した場合と、図１の装置で加工した内面溝付き管９を、後方張力の影響のない別工程（図２）で目標外径７ｍｍに引き抜き加工した場合について行った。また、実施例４ではフローティングプラグ２を引き留める引き抜きダイス１０の回転はなしである。
【００４５】
ねじれ角の評価は、溝付きプラグ４の溝ねじれ角に対する目標外径後の内面溝付き管溝ねじれ角の比率、即ち、溝ねじれ角比率で行った。溝付きプラグ４の外径は６．５ｍｍ、７．０ｍｍ、７．５ｍｍの３種類である。各外径の溝付きプラグ４の溝ねじれ角は４２．５度で、溝数、溝深さは同等である。外径６．５ｍｍの溝付きプラグ４を用いた加工では、押圧手段６で加工後の内面溝付き管９の外径が７ｍｍとなり、縮径のための引き抜き加工はしていない。
【００４６】
図７に図１の装置で目標外径７ｍｍまで加工した場合の各溝付きプラグ４の外径による総合縮径率（％）に対する溝ねじれ角比率（％）の変化を示す。溝付きプラグ４の外径が大きいと総合縮径率が大きくなるが、図７に示すように、総合縮径率が大きいと溝ねじれ角比率が低下している。即ち、同じねじれ角の溝付きプラグ４でも、溝付きプラグ４の外径を小さくすれば、縮径率が小さくなり、それだけより戻りが減少し、ねじれ角の大きな加工ができることになる。
【００４７】
図８に、溝付きプラグ４のそれぞれの外径（図７の場合と同じ外径）におけるの総合縮径率（％）に対して、後方張力のない状態で縮径した場合と、後方張力がある状態で縮径した場合のねじれ角比率の差（％）の変化を示す。即ち、図８の横軸は総合縮径率（％）を、縦軸は後方張力なしでのねじれ角比率と後方張力ありでのねじれ角比率の差（％）を示す。総合縮径率は、溝付きプラグ４の外径の増加に伴い増加する。また、ねじれ角比率は上記実施例１で述べたように、後方張力がない別工程で縮径した場合が大きい。
【００４８】
図８に示すように、総合縮径率即ち、溝付きプラグ４の外径に応じて、後方張力の有無による差に違いがでている。総合縮径率９％で後方張力有無によるねじれ角比率の差は最大となる。総合縮径率が小さくなるように溝付きプラグ４の外径を選定することで、図７に示すように、ねじれ角比率の低下が押さえられる。さらに、後方張力の掛からない状態で総合縮径率に対応した縮径を行うことで、図８に示すように、ねじれ角比率の増加が図れる。後方張力の有無によるねじれ角比率の増加は、総合縮径率９％で最大となるが、１０％までの変化は緩やかなことから、総合縮径率は１０％以下が妥当と言え、これより、総合縮径率が１０％以下となる溝付きプラグ４の外径を選定することが望ましいと言える。また、フローティングプラグ２を引き留める引き抜きダイス１０の回転の有無や、方向および押圧手段６の回転方向によらず、溝付きプラグ４の外径変化（総合縮径率の変化）に対する溝ねじれ角比率の変化は図７の場合と同様の効果が確認できた。
【００４９】
上記実施例１〜４にて説明したように本実施の形態の内面溝付き管の加工方法によれば、次の▲１▼〜▲４▼のような効果がある。
【００５０】
▲１▼押圧手段６によって金属管１の内面に溝加工後の加工部外径から目標外径までの縮径率を小さくし、別工程で縮径することで、ねじれ角を大きくすることができる。縮径率を１０％以下にすることで、ねじれ角の低下を押さえる効果が大きい。
【００５１】
▲２▼押圧手段６が金属管１の周りを公転する方向を溝付きプラグ４の回転方向と同一にすることでねじれ角を大きくすることができる。
【００５２】
▲３▼押圧手段６の公転方向によらずフローティングプラグ２を引き留める引き抜きダイス１０を回転させることで、ねじれ角が大きくなる。この際、引き抜きダイス１０の回転方向を溝付きプラグ４と同一方向にすることで、ねじれ角を大きくする効果が大きくなる。
【００５３】
▲４▼押圧手段６により金属管１が溝付きプラグ４に押し当てられた部分から、引き抜き方向に向かう溝付きプラグ４の端までの加工位置長さを４ｍｍ以上とすることで、ねじれ角の増加および、フィンの傾きを防止する効果がある。
【００５４】
これらの効果を得るための最適条件についての根拠を説明する。図１に示す装置で後方張力の掛かった状態で目標外径にした場合と、後方張力のない別工程で目標外径に仕上げた場合とでは、内面溝付き管の溝底肉厚が変化する。図９に後方張力のない別工程で目標外径とした時の縮径率％（別工程縮径率）に対する溝底肉厚の変化率（溝底肉厚増加比率％）を示す。溝底肉厚の変化率は図１の装置で後方張力が掛かった状態で目標外径まで仕上げた時の溝底肉厚に対する後方張力のない別工程で目標外径に仕上げた時の溝底肉厚増加量との比である。
【００５５】
図９に示すように、別工程での縮径率が大きくなると溝底肉厚が大きくなる。溝底肉厚が大きいと単位長さ当たりの質量が大きくなり、材料の有効活用が図れない。また、目標外径に仕上げた時の溝底肉厚を同じくするためには、溝加工上がりでの溝底肉厚を薄くする必要があり、断管する減少が生じ易くなる。そのため、別工程での縮径率を必要以上に大きくできない。押圧手段６で溝加工した部分の外径で溝加工を完了させ、別工程で縮径した場合（総合縮径率と別工程縮径率が同じ）で、前述の実施例１〜４に示すように、ねじれ角の増加と合わせ判断すると、１０％が妥当である。
【００５６】
押圧手段６で金属管１を溝付きプラグ４に押し込む部分から、引き抜き方向に向かって溝付きプラグ４の端までの加工位置長さは、ねじれ角以外にフィンの傾斜にも影響する。図１０（ａ）及び（ｂ）にフィンの傾斜の測定方法を示す。フィンの両側側面と溝底とのなす角度θ１、θ２を測定し、その差を取った。（ｂ）に示すようにフィンが傾くと両方の角度差は大きくなる。図１１に加工位置長さ（プラグ位置長さ：ｍｍ）に対するフィン側面角度差（°）の変化を示す。図１１に示すように加工位置長さが長くなるとフィン側面角度差は小さくなる。通常、角度差が１０°以下では、フィンの傾斜は問題ないことから、加工位置長さは４ｍｍ以上が必要である。
【００５７】
以上説明したように、総合縮径率が１０％以下となる溝付きプラグ４の外径を選定し、押圧手段６の公転方向と溝付きプラグ４の回転方向を同一にすることや、フローティングプラグ２を引き留める引き抜きダイス１０を、溝付きプラグ４と同一方向に回転させること、さらに、溝付きプラグ４の加工位置長さを４ｍｍ以上とすることなどで、同一溝付きプラグ４でも溝のねじれ角の増加を図ることができる。
【００５８】
これによって、溝ねじれ角が同じ内面溝付き管を加工する場合、溝ねじれ角の小さな溝付きプラグ４が使用できることになる。溝付きプラグ４の溝のねじれ角が大きくなれば、管の引き抜きに対しての抗力が大きくなり、引き抜き力の増加となる。引き抜き力が増加することは、加工性が低下することになる。本発明では先に述べたように、溝付きプラグ４の溝のねじれ角を変えずに加工材の溝のねじれ角を大きくできることから、加工性の低下を招き難いという効果がある。また、伝熱性能の高い溝のねじれ角の大きな内面溝付き管の加工を容易にすることは、高性能なエアコンの製造に寄与し、エネルギーの消費を抑え地球環境の保護に寄与することに繋がる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ねじれ角の大きな内面溝付き管の加工を容易にするため、溝加工後、目標外径までの縮径率を下げ、ねじれ角の減少を抑えた。さらに、同じ溝付きプラグを用いてもねじれ角を大きくし、溝を形成するフィンの成形をよくするため、溝付きプラグの回転方向と押圧手段の公転方向とを同一にした。また、フィン形状をよくするため、溝付きプラグで、押圧手段で押し込まれる位置から引き抜き方向での溝付きプラグ端までの長さを最適にした。これらの手段に加え、加工性の向上とねじれ角の増加のため、フローティングプラグを引き留める引き抜きダイスを溝付きプラグと同一方向に回転させた。従って、管内面に形成される溝と管軸とが成すねじれ角の大きな内面溝付き管を、品質低下を招くことなく容易に加工可能とすることができ、これによって、内面溝付き管の生産性の向上並びにコスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る内面溝付き管の加工方法を説明するための内面溝付き管及び内面溝付き管加工装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】後方張力の掛からない別工程での縮径方法を説明するための巻き替え装置の一構成例を示す図である。
【図３】別工程での後方張力がない場合の縮径率（別工程での縮径率）に対するねじれ角比率の変化を示す図である。
【図４】内面溝付き管加工装置をａ−ａ断面から矢印方向を見た図である。
【図５】内面溝付き管加工装置における溝付きプラグでの加工位置長さを示す図である。
【図６】加工位置長さに対する目標外径加工後の溝ねじれ角比率の変化を示す図である。
【図７】総合縮径率に対する溝ねじれ角比率の変化を示す図である。
【図８】総合縮径率に対する別工程で縮径した場合の溝ねじれ角比率（後方張力有無による溝ねじれ角比の差）の増加量変化を示す図である。
【図９】別工程縮径率（後方張力なしでの縮径率）に対する溝底肉厚増加比率の変化を示す図である。
【図１０】フィン傾きの評価方法を説明するための図である。
【図１１】加工位置長さ（プラグ位置長さ）に対するフィン側面角度差の変化を示す図である。
【図１２】従来の内面溝付き管の加工方法により形成される内面溝付き管及び内面溝付き管加工装置の概略構成を示す断面図である。
【図１３】溝付きプラグの平面概略図である。
【図１４】従来の他の内面溝付き管加工装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１　金属管
２　フローティングプラグ
３　連結棒（タイロッド）
４　溝付きプラグ
５，８　溝
６　押圧手段
９，１１，３８　内面溝付き管
１０，３５　引き抜きダイス
１２　ダイス受け
１３　スラストベアリング
１４　パイプ
１５　回転治具
１６　Ｖベルト
１７　プーリー
３０　円錐ローラー
３６　バケット

Claims

概略円柱形状のフローティングプラグと、円柱形状の表面に中心軸に対して任意の溝ねじれ角で複数の溝が形成された溝付きプラグとを連結棒で接続して金属管内に挿入し、前記金属管をこの管径よりも小さい径の第１のダイスに挿通して引き抜くことで前記フローティングプラグを前記第１のダイス部分で留め、前記溝付きプラグの位置に前記金属管を挟んで配置した押圧手段により、前記溝付きプラグを通過する前記金属管を押圧することで前記金属管の内面に複数の溝を形成し、この複数の溝が成形された金属管を第２のダイスに挿通することで目標外径に縮径する内面溝付き管の加工方法において、
前記押圧による溝成形時の金属管外径と、前記目標外径に縮径された時の金属管外径との比率である縮径率が１０％以下となるように前記溝付きプラグの外径と前記第２のダイスの内径とを選定した
ことを特徴とする内面溝付き管の加工方法。
前記押圧手段による前記金属管内面の溝加工後、前記押圧手段で押圧する荷重が前記金属管に後方張力としてかかった状態で、および／または前記後方張力が掛からない状態で前記金属管を前記第２のダイスに挿通する
ことを特徴とする請求項１に記載の内面溝付き管の加工方法。
前記押圧手段が前記金属管の周囲を公転する方向と、前記金属管を引き抜くことで前記金属管内を回転する前記溝付きプラグの回転方向とが同一で有る
ことを特徴とする請求項１または２に記載の内面溝付き管の加工方法。
前記フローティングプラグを引き留める前記第１のダイスを回転させる
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の内面溝付き管の加工方法。
前記フローティングプラグを引き留める前記第１のダイスの回転方向と、前記金属管を引き抜くことで前記金属管内を回転する前記溝付きプラグの回転方向とが同一で有る
ことを特徴とする請求項４に記載の内面溝付き管の加工方法。
前記押圧手段によって前記金属管が前記溝付きプラグに押し当てられた位置から、引き抜き方向に向かう前記溝付きプラグの端までの長さを４ｍｍ以上とした
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の内面溝付き管の加工方法。