JP2006015396A - 内面溝付管の製造方法及びその製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高速度で加工しても破断しにくく生産性を向上できる内面溝付管の製造方法及びその製造装置を提供する。
【解決手段】外周面に溝４が設けられた溝付プラグ５と、溝付プラグ５の設置位置で金属管１を外方から押圧する押圧手段６と、内面に溝形状が転写された金属管１を所定の外径寸法に縮径する引抜ダイス８を有し、押圧手段６と引抜ダイス８との間に、更に、金属管１を冷却する冷却装置１２を設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内面溝付管の製造方法及びその製造装置に関し、特に、高速度で加工しても破断しにくく生産性を向上できる内面溝付管の製造方法及びその製造装置に関するものである。

例えば、ルームエアコンなどの熱交換器の伝熱管には、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、螺旋状の溝が管内面に連続的に形成された内面溝付管が用いられている。

このような内面溝付管は、得ようとする管外径に比べて大径の中空管を用意し、管の内側に溝付プラグ、溝加工プラグ、フローティングプラグ等を配置する一方、管の外側に所定間隔にダイス、加工球、引き抜き部等を配置し、中空管を一定速度で搬送して、中空管の段階的な縮管を行うことにより得られる（例えば、特許文献１，２，３参照。）。

図４は、従来の内面溝付管の製造装置の構成を示すものである。この製造装置は、フローティングプラグ２と、タイロッド（連結棒）３と、溝４を有する溝付プラグ（加工プラグ）５と、押圧手段６と、引抜ダイス（中間ダイス）７と、引抜ダイス（上がりダイス）８と、引抜ダイス（保持ダイス）９とを備えて構成されている。

溝付プラグ５は、タイロッド３を介してフローティングプラグ２に接続され、この状態で金属管１内に回転自在に配置されている。押圧手段６には、複数のボール又はロールが用いられ、金属管１を挟んで溝付プラグ５に対向配置され、金属管１の外周面を押圧する。引抜ダイス７，８は、溝付プラグ５の後段に順次配置され、金属管１を段階的に縮管加工する。なお、原管としての金属管１（平滑金属管）には伝熱性に優れる内面が平滑な銅管等が用いられる。

金属管１内にフローティングプラグ２及び溝付プラグ５を挿入した状態で、図４の矢印で示す引抜き方向に金属管１を引き抜くと、引抜ダイス９によって金属管１が縮管されるため、フローティングプラグ２は引抜ダイス９の内側位置で係止する。同時に、溝付プラグ５も引抜き方向における位置が固定され、押圧手段６の内側に配置された状態になる。この状態で、押圧手段６が金属管１の周りを公転することにより、押圧手段６による押圧力によって金属管１の内面には溝付プラグ５の溝４に応じた溝（又はフィン）１０が形成される。その後、所定の外径に仕上げる引抜ダイス７，８を順次通過させることにより、段階的に縮管加工され、内面に溝１０が形成された内面溝付管１１が製造される。
特開平５−００７９２０号公報 特開平５−３２９５２９号公報 特開平６−０１５３４５号公報

しかしながら、上記製造装置において、生産効率を向上させるために高速度で内面溝の加工を行おうとすると、溝の形成により発生する加工熱が増加し、材料の温度が高温に上昇してしまう。

例えば、金属管１として用いる銅系材料の一例としてのＣ１０２０−Ｈ（無酸素銅で冷間加工を行い加工硬化させたもの）の温度と引張強さの関係を表１に示す。

このように、金属管１として用いる銅系材料は、高温になると著しく強度が低下してしまう。このため、従来の内面溝付管製造装置で、生産効率を向上させるために高速度で加工を行おうとすると、高温による強度低下により金属管１が破断してしまい、生産性を十分に向上できないという課題があった。

従って、本発明の目的は、高速度で加工しても破断しにくく生産性を向上できる内面溝付管の製造方法及びその製造装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の内面溝付管の製造方法は、外周面に溝形状が設けられた溝付プラグを金属管に内挿し、前記金属管を引き抜きつつ、前記溝付プラグの設置位置で前記金属管の外方から前記金属管を押圧手段により押圧することにより、前記金属管の内面に前記溝付プラグの外周面に設けられている溝形状を前記金属管内面に転写する溝転写工程と、内面に溝形状が転写された金属管を引抜ダイスにより引き抜き、所定の外径寸法に縮径する縮径工程と、を有する内面溝付管の製造方法において、前記溝転写工程と前記縮径工程との間に、前記金属管を冷却する冷却工程を設けたことを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、本発明の内面溝付管の製造装置は、外周面に溝形状が設けられ、金属管の内面に内挿される溝付プラグと、前記金属管の外方に設けられ、該溝付プラグの設置位置で前記金属管を外方から押圧する押圧手段と、前記溝付プラグ及び前記押圧手段により、前記金属管の内面に溝形状が転写された前記金属管を所定の外径寸法に縮径する引抜ダイスと、を有する内面溝付管の製造装置において、前記押圧手段と前記引抜ダイスとの間に、更に、前記金属管を冷却する冷却装置を設けたことを特徴とする。

前記引抜ダイスは、所定の中間寸法に縮径する第１の引抜ダイスと、所定の最終寸法に縮径する第２の引抜ダイスを有し、第１及び第２の引抜ダイスの間に、前記冷却装置を設けることもできる。

本発明の内面溝付管の製造方法によれば、溝転写工程と縮径工程との間に、金属管を冷却する冷却工程を設けているので、溝の形成により発生した加工熱による金属管の温度上昇を抑え、金属管材料の強度低下を抑制できる。このため、高速度で加工しても破断しにくく、生産性を向上させることができる。

また、本発明の内面溝付管の製造装置によれば、内面溝を形成するための溝付プラグ及び押圧手段と、所定の外径寸法に縮径する引抜ダイスとの間に冷却手段を設けているので、溝の形成により発生した加工熱による金属管の温度上昇を抑え、金属管の強度低下を抑制できる。このため、高速度で加工しても破断しにくく、生産性を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。
図１に、本発明に係る内面溝付管の製造装置の一実施形態を示す。この図において、図４と同一の構成部分には同一の引用数字、符号を付したので、重複する説明は省略する。
図１に示す内面溝付管の製造装置では、図４に示す内面溝付管の製造装置の引抜ダイス（中間ダイス）７と引抜ダイス（上がりダイス）８との間に、新たに、金属管１を冷却する冷却装置１２を設けている。

この内面溝付管の製造装置では、押圧手段６が金属管１の周りを公転することにより、押圧手段６による押圧力によって金属管１の内面に溝付プラグ５の溝４に応じた溝（又はフィン）が形成されるが、この際に、加工熱で金属管１の温度が上昇する。しかし、中間寸法に縮径する引抜ダイス７と最終寸法に縮径する引抜ダイス８の間に設けられた冷却装置１２により、金属管１は冷却され、温度が下がった状態で引抜ダイス８を通過することができる。このため、金属管１にかかる引抜き力が最大となる引抜ダイス８の通過時においても金属管１の強度が低下せず、高い加工速度で引抜ダイス８を通過させても破断しにくいものとなる。

従って、この内面溝付管の製造装置によれば、金属管１の内面に溝を高速度で加工しても金属管１が破断しにくく、内面溝付管の生産性を向上させることができる。

次に、図２を参照しつつ、この製造装置を用いて内面溝付管を製造する方法について更に説明する。

金属管１内にフローティングプラグ２及び溝付プラグ５を挿入した状態で、図１の矢印で示す引抜き方向に金属管１を引き抜くと、まず、引抜ダイス９によって金属管１が縮管される（工程ａ）。

この時、フローティングプラグ２は引抜ダイス９の内側位置で係止すると同時に、溝付プラグ５も引抜き方向における位置が固定され、押圧手段６の内側に配置された状態になる。この状態で、押圧手段６が金属管１の周りを公転することにより、押圧手段６による押圧力によって金属管１の内面には溝付プラグ５の溝４に応じた溝（又はフィン）が形成される（工程ｂ）。

次に、金属管１を、所定の外径に仕上げる引抜ダイス（中間ダイス）７に通過させて、縮管する（工程ｃ）。

引抜ダイス７を通過後、金属管１を冷却装置１２により冷却する（工程ｄ）。

最後に、金属管１を所定の外径に仕上げる引抜ダイス（上がりダイス）８に通過させて、最終寸法に縮管する（工程ｅ）。このようにして、段階的に縮管加工された内面溝付管１１が製造される。

本製造方法では、溝を形成する工程ｂの後であって、引抜ダイス（中間ダイス）７を通過させて縮径する工程ｃと引抜ダイス（上がりダイス）８を通過させて最終寸法に縮管する工程ｅとの間に、冷却装置１２により金属管１を冷却する工程ｄを設けている。

このように、引抜ダイス（中間ダイス）７による縮径工程ｃと引抜ダイス（上がりダイス）８による縮径工程ｅとの間に、冷却装置１２により金属管１を冷却する冷却工程ｄを設けたのは、以下の理由による。
まず、最終工程である引抜ダイス８による縮径工程ｅの後に冷却工程を設けて金属管１を冷却しようとしても、引抜ダイス８を出た直後に金属管１にかかる引抜き力が最大となるので、金属管１が冷却される前に破断してしまう。従って、少なくとも最終工程である引抜ダイス８による縮径工程ｅより前の工程で冷却する必要がある。一方、溝を形成する工程ｂより前の工程で冷却すると、金属管１の強度が上がると同時に変形抵抗も大きくなるので、溝形成のための加工力が大きくなる。このため、引抜き力を大きくすることが必要となり、金属管１の破断が生じやすくなる。よって、溝を形成する工程ｂの後であって、引抜ダイス８を通過させて最終寸法に縮管する工程ｅの前である、引抜ダイス７による縮径工程ｃと引抜ダイス８による縮径工程ｅとの間に、冷却工程ｄを設けた。

このように、この内面溝付管の製造方法によれば、縮径工程ｃと縮径工程ｅとの間に、冷却工程ｄを設けているので、金属管１の内面に溝を高速度で加工しても金属管１が破断しにくく、内面溝付管の生産性を向上させることができる。

図３に、本発明に係る内面溝付管の製造装置の他の実施形態を示す。
図３に示す内面溝付管の製造装置では、冷却装置１２を、押圧手段６と引抜ダイス（中間ダイス）７との間に設けた点が、図１に示す内面溝付管の製造装置と異なっている。

この内面溝付管の製造装置においても、押圧手段６による押圧力によって金属管１の内面に溝付プラグ５の溝４に応じた溝（又はフィン）が形成される際に生じる加工熱で金属管１の温度が上昇するが、押圧手段６と引抜ダイス７との間に設けられた冷却装置１２により、金属管１は冷却され、温度が下がった状態で引抜ダイス８を通過することができる。このため、金属管１の強度が低下せず、高い加工速度で引抜ダイス８を通過させても破断しにくいものとなる。

従って、この内面溝付管の製造装置においても、金属管１の内面に溝を高速度で加工しても金属管１が破断しにくく、内面溝付管の生産性を向上させることができる。

なお、上記２つの実施形態においては、いずれも引抜ダイス７及び引抜ダイス８の双方を設けたが、どちらか一方だけでも良い。

また、冷却装置１２は、押圧手段６と引抜ダイス８との間の所定位置に固定して設けるだけでなく、上記間で移動するものであっても良い。

本発明に係る内面溝付管の製造装置の一実施形態を示す断面図である。 本発明に係る内面溝付管の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。 本発明に係る内面溝付管の製造装置の他の実施形態を示す断面図である。 従来の内面溝付管の製造装置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 タイロッド
４，１０ 溝
５ 溝付プラグ
６ 押圧手段
７，８，９ 引抜ダイス
１１ 内面溝付管
１２ 冷却装置

Claims (3)

1. 外周面に溝形状が設けられた溝付プラグを金属管に内挿し、前記金属管を引き抜きつつ、前記溝付プラグの設置位置で前記金属管の外方から前記金属管を押圧手段により押圧することにより、前記金属管の内面に前記溝付プラグの外周面に設けられている溝形状を前記金属管内面に転写する溝転写工程と、
   内面に溝形状が転写された金属管を引抜ダイスにより引き抜き、所定の外径寸法に縮径する縮径工程と、を有する内面溝付管の製造方法において、
   前記溝転写工程と前記縮径工程との間に、前記金属管を冷却する冷却工程を設けたことを特徴とする内面溝付管の製造方法。
2. 外周面に溝形状が設けられ、金属管の内面に内挿される溝付プラグと、
   前記金属管の外方に設けられ、該溝付プラグの設置位置で前記金属管を外方から押圧する押圧手段と、
   前記溝付プラグ及び前記押圧手段により、前記金属管の内面に溝形状が転写された前記金属管を所定の外径寸法に縮径する引抜ダイスと、
   を有する内面溝付管の製造装置において、
   前記押圧手段と前記引抜ダイスとの間に、更に、前記金属管を冷却する冷却装置を設けたことを特徴とする内面溝付管の製造装置。
3. 前記引抜ダイスは、所定の中間寸法に縮径する第１の引抜ダイスと、所定の最終寸法に縮径する第２の引抜ダイスを有し、第１及び第２の引抜ダイスの間に、前記冷却装置を設けたことを特徴とする請求項２記載の内面溝付管の製造装置。

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