JP2016131977A - パイプ、金型、及びパイプ製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】見栄えを良好に維持すると共に、流体が通過する管内面側での流れの淀みや抵抗を低減するパイプ、このパイプを製造する際に使用する金型、及びこのパイプの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】曲げ加工された湾曲部２を有する金属製のパイプ１であって、湾曲部２の曲率中心Ｐｘ側である内側の周面２ａには、複数の非曲げ面４Ａ、４Ｂと、複数の非曲げ面４Ａ、４Ｂを屈曲して接続する複数の折れ部３Ａ、３Ｂと、が設けられていることを特徴とする。このパイプ１では、複数の折れ部３Ａ、３Ｂでしわを吸収するように屈曲させているので、見栄えを損なうしわは生じ難い。更に、折れ部３Ａ、３Ｂで屈曲させることで折れ部３Ａ、３Ｂ同士の間には、ひだ状の凹凸の無い非曲げ面が形成される。その結果、流体が通過する管内面側での流れの淀みや抵抗を低減できる。【選択図】図１

Description

本発明は、曲げ加工によって湾曲部が形成されたパイプ、湾曲部を形成する際に使用する金型、及びパイプの製造方法に関する。

金属製のパイプに曲げ加工を施して湾曲部を形成する場合、曲率中心側である内側の周面にしわが生じてしまう。このしわを抑制する方法として、例えば、金型とパイプとの間にワイパーを挟み込み、このワイパーで押え付け、しわが延びるようにしながら湾曲部を形成する方法が知られている（特許文献１、特許文献２参照）。

しかしながら、ワイパーは消耗品であり、コストが嵩むこともあって効率的とは言えず、また、ワイパーは曲げの内側に挟む入れる部材であるため、湾曲部の曲率半径が小さなパイプを形成する際には不向きであった。

一方で、不規則で見栄えが悪いしわの代わりに、規則的な凹凸を形成して見栄えを良くし、結果的にワイパーの不使用を可能にした方法が知られている（特許文献３、特許文献４、特許文献５参照）。

特開平６−２４６３５９号公報 特開２００４−９１２５号公報 特開２０１２−１３５７９７号公報 特開２００２−３０１５２０号公報 米国特許第０５１４２８９５号明細書

しかしながら、曲げの内側に積極的に凹凸を形成したパイプであっても、凹凸によって見栄えが悪くなってしまうことは否めず、更に、流体が通過するパイプの管内面側にも、ひだ状の凹凸が形成されてしまい、流れの淀みや抵抗が生じ易くなって腐食の一因にもなる可能性がある。

本発明は、以上の課題を解決することを目的としており、見栄えを良好に維持すると共に、流体が通過する管内面側での流れの淀みや抵抗を低減するパイプ、このパイプを製造する際に使用する金型、及びこのパイプの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、曲げ加工された湾曲部を有する金属製のパイプであって、湾曲部の曲率中心側である内側の周面には、複数の非曲げ面と、複数の非曲げ面を屈曲して接続する複数の折れ部とが設けられていることを特徴とする。

曲げ加工された湾曲部を有する一般的なパイプの場合、曲率中心側である内側が圧縮されてしわが生じ易い。しかしながら、上記のパイプでは、複数の折れ部でしわを吸収するように屈曲させているので、見栄えを損なうしわは生じ難い。更に、折れ部で屈曲させることで折れ部同士の間には、ひだ状の凹凸の無い非曲げ面が形成される。その結果、流体が通過する管内面側での流れの淀みや抵抗を低減できる。

また、非曲げ面での肉厚は、折れ部での肉厚よりも厚いと好適である。湾曲部の曲率中心側である内側において生じる肉厚の余剰分を非曲げ面での肉厚で吸収することになるため、ひだ状の凹凸の発生を、より確実に防止することができる。

また、管軸線上の仮想の平面と複数の折れ部との交点を規定した場合に、平面上において、隣り合う交点同士を結んだ直線は多角形の一部とすることができる。

さらに、複数の折れ部は、管軸線に沿った方向の両端に設けられた一対の副折れ部と、一対の副折れ部の間に設けられた複数の主折れ部と、からなり、平面と主折れ部との交点を基準交点として特定した場合に、隣り合う基準交点同士を結んだ直線は、基準交点が頂点となり、曲率中心が中心となる正多角形の一部となると好適である。正多角形の一部になることで、等間隔で折れ部が形成されることになり、仕上がり時の見栄えの点で良好になり、意匠性が向上する。

更に、この正多角形の角数は６以上であると、折れ部同士の間隔が狭くならず、より確実にひだ状の凹凸やしわの発生を抑制できて好適である。

また、上記のパイプは、湾曲部に連続的に接続する直線部を更に備え、上記の正多角形の角数は、直線部の外径を（ｄ）、湾曲部の曲率半径を（ｒ）、直線部の肉厚を（ｔ）とした場合に以下の式（１）によって導出された値（ｘ）以下の自然数であると、折れ部の形成が、より確実なものとなって好適である。

また、本発明は、曲げ加工用の金型に沿って未加工パイプを湾曲させることによって湾曲部が形成された金属製のパイプであって、金型に設けられた複数の円弧状の頂部で未加工パイプを屈曲させながら湾曲させることにより、湾曲部の曲率中心側である内側の周面に、頂部に対応した複数の折れ部と、複数の折れ部によって屈曲して接続された複数の非曲げ面とが形成されたことを特徴とする。

上記のパイプでは、複数の折れ部でしわを吸収するように屈曲させているので、見栄えを損なうしわは生じ難い。更に、折れ部で屈曲させることで折れ部同士の間には、ひだ状の凹凸の無い非曲げ面が形成される。その結果、流体が通過する管内面側での流れの淀みや抵抗を低減できる。

また、本発明は、未加工パイプに曲げ加工を施して湾曲部を有する金属製のパイプを形成する際に使用する金型であって、未加工パイプの曲げを案内する型溝を備え、型溝は、曲げ加工に際して未加工パイプに当接して複数の折れ部を形成する円弧上の複数の頂部を備えることを特徴とする。

この金型を使用することで、折れ部以外の箇所に見栄えを損なうしわが無く、また、ひだ状の凹凸の無い湾曲部を有するパイプを製造し易くなり、流体が通過する管内面側での流れの淀みや抵抗を低減できる。また、この金型を使用すると、ワイパーを使用しなくても、しわの無いパイプを形成し易くなり、その結果、曲率半径の小さな湾曲部を有するパイプを製造し易くなる。

更に、この金型の型溝は、複数の頂部間で未加工パイプに当接して非曲げ面を形成する非曲げ面受け部を備えると好適である。非曲げ面受け部を備えることで、しわの無い非曲げ面を、より確実に形成することができる。

また、本発明は、曲げ加工用の金型に沿って未加工パイプを湾曲させることによって湾曲部が形成された金属製のパイプを製造するパイプ製造方法であって、金型に設けられた複数の円弧状の頂部で未加工パイプを屈曲させながら湾曲させることにより、湾曲部の曲率中心側である内側の周面に、頂部に対応した複数の折れ部と、複数の折れ部によって屈曲して接続された複数の非曲げ面とを形成することを特徴とする。

このパイプ製造方法によれば、実質的に形成を意図した折れ部でしわを吸収でき、更に、ひだ状の凹凸の無い湾曲部を形成できるので、見栄えが良く、且つ流体が通過する管内面側での流れの淀みや抵抗を低減できるパイプを製造できる。また、このパイプ製造方法では、ワイパーを使用しなくても、しわの無いパイプを形成し易くなり、その結果、曲率半径の小さな湾曲部を有するパイプを製造し易くなる。

また、このパイプ製造方法において、非曲げ面での肉厚を、折れ部での肉厚よりも厚くなるようにパイプを形成すると、ひだ状の凹凸の発生を、より確実に防止することができて好適である。

また、このパイプ製造方法において、管軸線上の仮想の平面と複数の折れ部との交点を規定した場合に、平面上において、隣り合う交点同士を結んだ直線は多角形の一部になるようにパイプを形成することができる。

更に、このパイプ製造方法において、上記仮想の平面上で屈曲して連続する複数の直線のうち、両端となる二本の直線を除いて一の直線を基準直線として特定し、更に基準直線の両端である交点を一対の基準交点として特定した場合に、上記の多角形は、曲率中心と一対の基準交点とを通る二本の基準直線によって形成される挟角が中心角となる正多角形となるようにパイプを形成すると好適である。正多角形の一部になることで、等間隔で折れ部が形成されることになり、意匠性が向上したパイプを製造できる。

更に、このパイプ製造方法において、正多角形の角数は６以上になるようにパイプを形成すると、折れ部同士の間隔が狭くならず、より確実にひだ状の凹凸やしわの発生の少ないパイプを製造できる。

更に、このパイプ製造方法において、正多角形の角数が６以上であり、更に、未加工パイプの外径を（ｄ）、湾曲部の曲率半径を（ｒ）、未加工パイプの肉厚を（ｔ）とした場合に以下の式（１）によって導出された値（ｘ）以下の自然数であるようにパイプを形成すると、折れ部の形成が、より確実なものとなって好適である。

本発明によれば、見栄えを良好に維持すると共に、流体が通過する管内面側での流れの淀みや抵抗を低減できるパイプを実現できる。

本発明の一実施形態に係るパイプを製造する際に使用する曲げ加工装置を示し、曲げ加工を施す前のパイプ装着準備時点での状態を示す分解斜視図である。 曲げ加工装置にストレート状の未加工パイプを装着した状態を示す図であり、一部を破断して示す斜視図である。 曲げ加工装置に装着された未加工パイプに対し、曲げ加工を施している状態を示す図であり、（ａ）は曲げ加工の開始状態を示す斜視図であり、（ｂ）は曲げ加工の終了状態を示す斜視図である。 曲げ加工の終了時に曲げ加工装置を分解してパイプを曲げ加工装置から取り外す状態を示す分解斜視図である。 分割ロール下型の平面図であり、便宜上、型溝、及びパイプ以外の部分はハッチングで示している。 パイプの湾曲部を拡大して示す斜視図である。 パイプの湾曲部の一部を基準平面で破断して示す平面図である。 パイプの湾曲部を基準平面で切断した断面であり、曲率中心側の内側の周面を拡大して示す断面図である。 分割ロール下型の変形例を示す平面図であり、（ａ）は第１の変形例に係る平面図であり、（ｂ）は第２の変形例に係る平面図であり、（ｃ）は第３の変形例に係る平面図であり、（ｄ）は第４の変形例に係る平面図であり、（ｅ）は第５の変形例に係る平面図であり、（ｆ）は第６の変形例に係る平面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る実施形態について説明する。本実施形態に係るパイプ（図６、及び図７参照）１は金属製であり、ストレート状のパイプ（以下、「未加工パイプ」という）１００に曲げ加工を施すことによって湾曲部２が形成されている。以下、湾曲部２を有するＵ字状のパイプ１のパイプ製造方法を、先に説明する。

図１、図２、図３、及び図４に示されるように、湾曲部２を有するパイプ１は、例えば曲げ加工装置３０を使用して製造される。曲げ加工装置３０は、湾曲部２となる形状を未加工パイプ１００に付与する金型部（金型）４０と、曲げ加工の曲率中心を通る回転軸線Ａｒを支点にして未加工パイプ１００に曲げ応力を付与するする曲げ部５０と、を有する。

金型部４０は、湾曲部２の外周面のうち、主として曲率中心Ｐｘ側である内側の外周面（周面）２ａを形成するロール型４１と、湾曲させるために外側の周面２ｂから押圧するプレッシャー型４４とを備えている。ロール型４１は、上下で分割可能であり、下側は分割ロール下型４２Ａであり、上側は分割ロール上型４３である。分割ロール下型４２Ａはベース板４５に固定されており、分割ロール下型４２Ａに対して分割ロール上型４３が重ね合わせられている。更に、分割ロール上型４３の縁に当接する押え板４６が設けられており、押え板４６は、ベース板４５との間でロール型４１を挟持すべくボルト締結されている。また、プレッシャー型４４は、板状の部材であり、未加工パイプ１００の半割り分が収まる断面半円状の縦溝４４ａが形成されている。

曲げ部５０は、曲げ加工の曲率中心Ｐｘを通る回転軸線Ａｒを有するピン部５１と、ピン部５１を介してロール型４１に回転自在に連結される曲げアーム５２と、未加工パイプ１００内に差し込まれ、曲げ加工時に管内面の潰れを防止する芯金５３と、プレッシャー型４４を保持しながら曲げアーム５２に連動して回転移動するプレッシャー型保持部５４と、を備えている。

ピン部５１はロール型４１、及びベース板４５を貫通し、プレッシャー型保持部５４まで到達するように取り付けられる。曲げアーム５２は、一方の端部がピン部５１の頭部に回転自在に嵌め込まれ、ピン部５１を支点にして揺動可能に装着される。芯金５３は、先端部５３ａが未加工パイプ１００に差し込まれ、基端部５３ｂが曲げアーム５２の下面に固定される。プレッシャー型保持部５４はプレッシャー型４４を支える台座部５４ｂと、台座部５４ｂに立設され、未加工パイプ１００に当接した状態のままプレッシャー型４４をロール型４１との間で保持する板状のホールド部５４ａとを備えている。ホールド部５４ａは曲げアーム５２の下面に固定されており、台座部５４ｂは、曲げアーム５２に連動した移動が可能になるように、ピン部５１を介してベース板４５に回転自在に連結されている。

図１に示されるように、曲げ加工を施す際には、曲げ加工装置３０の各部材は、分解された状態にあり、分割ロール下型４２Ａと分割ロール上型４３との間に収まるように、未加工パイプ１００をセットし、更に、ピン部５１を介して曲げアーム５２がロール型４１に対して回転自在となるように取り付ける。また、芯金５３の先端部５３ａを未加工パイプ１００に挿入し、芯金５３の基端部５３ｂを曲げアーム５２の下面に固定する。また、プレッシャー型４４を未加工パイプ１００の周面２ｂに接するように装着し、更に、プレッシャー型４４を保持するプレッシャー型保持部５４を曲げアーム５２の下面に固定する。以上で、曲げ加工の準備工程が終了する（図２参照）。

次に、図３に示されるように、曲げアーム５２を回転軸線Ａｒ回りに回転させ、未加工パイプ１００を湾曲させる。その結果、Ｕ字状の湾曲部２を有するパイプ１が形成される。ここで回転軸線Ａｒは、湾曲部２の実質的な曲率中心Ｐｘ（図６、及び図７参照）となる。本実施形態では、未加工パイプ１００の外径（ｄ）は１２ｍｍ、肉厚（ｔ）は１ｍｍ、材質は鉄を想定しており、また、湾曲部２の管軸線から曲率中心Ｐｘまでの距離、つまり曲率半径（ｒ）は１２ｍｍ、曲げ角度は１８０°を想定している。但し、使用する未加工パイプ１００の材質としては他の金属材料を使用することも可能であり、外径（ｄ）、曲率半径（ｒ）、及び曲げ角度も適宜に変更可能である。

なお、本実施形態では、湾曲部２の始端側と終端側とにそれぞれ直線部５を残すようにしており、曲げ角度が１８０°であるということは、湾曲部２に連続的に接続する一対の直線部５が略平行になることを意味する。ここで、湾曲部２の形成を完了した状態（図３（ｂ）参照）において、湾曲部２には弾性ひずみが残り、僅かに復元作用が働く。したがって、終端側の直線部５は、始端側の直線部５に対して平行となる位置を超えて僅かに内側に入り込む程度にまで湾曲させ、曲げ応力を解放すると結果的に僅かに復元して始端側の直線部５に略平行となるように調整されている。

次に、ロール型４１の詳細について説明する。本実施形態に係るロール型４１は、曲げ角度として１８０°を想定し、更に端末に拡管加工を施すことを想定しているので、パイプ１をロール型４１から取り外す必要から二分割されている。しかしながら、端末に拡管加工を施さない場合、曲げ角度が１８０°以下であれば理論上はロール型４１から引き抜くように取り外すことが可能である。つまり、ロール型４１は、分割可能であることが必須では無く、曲げ角度等に応じて適宜に採用できるが、本実施形態では、分割可能な態様を例に説明する。

ロール型４１の分割ロール下型４２Ａと分割ロール上型４３とには同心となる軸孔Ｈ（図５参照）がそれぞれに形成されており、この軸孔Ｈにピン部５１が挿入されて取り付けられている。また、分割ロール下型４２Ａと分割ロール上型４３とには、協働して湾曲部２の内側の周面２ａを形成すべく、未加工パイプ１００の曲げを案内する略Ｕ字状の型溝６０が形成されている。型溝６０の外側、つまり湾曲部２の周面２ａに干渉しない側は開放されている。分割ロール下型４２Ａ側の下型溝６０ａと、分割ロール上型４３側の上型溝とは基本的に対称形状をなすため、下型溝６０ａを中心に説明し、分割ロール上型４３の上型溝については詳細な説明を省略する。

下型溝６０ａは略Ｕ字状に湾曲している。また、下型溝６０ａを断面視した場合、未加工パイプ１００の横断面となる円形を四分割した程度の円弧状の凹曲面形状となる。以下の説明では、Ｕ字状の下型溝６０ａの形状に倣うＵ字状の曲線方向を下型溝６０ａの長手方向として説明する。

下型溝６０ａには、曲げ加工の始点、及び終点、つまり下型溝６０ａの長手方向の両端に副尖形部６３ａが尖形に突き出すように形成されている。また、一対の副尖形部６３ａの間には、等間隔で複数の主尖形部６１ａが突出形成されている。副尖形部６３ａ及び主尖形部６１ａは円弧状であり、副尖形部６３ａを含む各平面、主尖形部６１ａを含む各平面は、それぞれ下型溝６０ａの長手方向に直交する。なお、本実施形態では、副尖形部６３ａと主尖形部６１ａとの間隔は、主尖形部６１ａ同士の間隔よりも広くなっているが、主尖形部６１ａ同士の間隔と同じであっても良い。

上型溝も同様であり、下型溝６０ａの副尖形部６３ａに連続するように円弧上の副尖形部が形成されており、主尖形部６１ａに連続するように円弧上の主尖形部が形成されている。

下型溝６０ａの主尖形部６１ａと上型溝の主尖形部とが連続することで円弧上に連続する主頂部（頂部）６１が形成される。また、下型溝６０ａの副尖形部６３ａと上型溝の副尖形部とが連続することで円弧上に連続する副頂部（頂部）６３が形成される。未加工パイプ１００に曲げ加工を施す際、主頂部６１、及び副頂部６３が未加工パイプ１００の周面２ａに当接して未加工パイプ１００の周面２ａを屈曲させる。その結果、未加工パイプ１００の曲率中心Ｐｘ側の内側の周面２ａには線状の複数の折れ部３Ａ、３Ｂ（図６、及び図７参照）が形成される。

また、下型溝６０ａは、複数の主尖形部６１ａ同士の間に設けられた主凹曲面６２ａを有する。主凹曲面６２ａは、基本的に、ストレート状のパイプの周面に倣うような形状である。上型溝にも、下型溝６０ａの主凹曲面６２ａに連続するように凹曲面が形成されている。そして、下型溝６０ａの主凹曲面６２ａと上型溝の主凹曲面とが連続することで、複数の主頂部６１間で未加工パイプ１００に当接して主非曲げ面４Ａ（図６、及び図７参照）を形成する主受け面（非曲げ面受け部）６２となる。また、副尖形部６３ａと主尖形部６１ａとの間にも副凹曲面６４ａが形成されており、この副凹曲面６４ａも、基本的には、ストレート状のパイプの周面に倣うような形状である。そして、上型溝にも、副凹曲面６４ａに連続するように副凹曲面が形成されており、下型溝６０ａの副凹曲面６４ａと上型溝の副凹曲面とが連続することで、副頂部６３と主頂部６１との間で未加工パイプ１００に当接して副非曲げ面４Ｂを形成する副受け面（非曲げ面受け部）６４となる。

以上を整理すると、本実施形態に係るパイプ製造方法では、曲げ加工用の金型部４０に沿って未加工パイプ１００を湾曲させることによって湾曲部２が形成された金属製のパイプ１が形成される。更にこのパイプ１は、金型部４０に設けられた複数の円弧状の主頂部６１、及び副頂部６３で未加工パイプ１００を屈曲させながら湾曲させることにより、湾曲部２の曲率中心Ｐｘ側である内側の周面２ａに、主頂部６１、及び副頂部６３に対応した複数の折れ部３Ａ、３Ｂと、複数の折れ部３Ａ、３Ｂによって屈曲して接続された複数の主非曲げ面４Ａ、及び副非曲げ面４Ｂと、が形成されることになる。

パイプ１について更に詳しく説明する。パイプ１はＵ字状の湾曲部２を有し、湾曲部２の曲率中心Ｐｘ側である内側の周面２ａには、複数の折れ部３Ａ，３Ｂが設けられている。ここで、複数の折れ部３Ａ，３Ｂのうち、湾曲部２の始点及び終点、つまり管軸線Ｔａに沿った方向の両端に設けられた一対の折れ部は副折れ部３Ｂであり、一対の副折れ部３Ｂの間に設けられた複数の折れ部は主折れ部３Ａである。

また、周面２ａには、主折れ部３Ａ及び副折れ部３Ｂで屈曲して接続する主非曲げ面４Ａ、及び副非曲げ面４Ｂが形成されている。より詳細には、湾曲部２の始点及び終点に設けられた副折れ部３Ｂと主折れ部３Ａとの間には副非曲げ面４Ｂが設けられ、主折れ部３Ａ同士の間には複数の主非曲げ面４Ａが設けられている。本実施形態において、主非曲げ面４Ａ及び副非曲げ面４Ｂは、それぞれ非曲げ面の一例である。

ここで、まず、湾曲部２の管軸線Ｔａ上の仮想の平面（以下、「基準平面」という）Ｗ、基準平面Ｗと主折れ部３Ａとの交点Ｐａ、及び基準平面Ｗと副折れ部３Ｂとの交点Ｐｂを特定する（図７、及び図８参照）。次に、交点Ｐｂと交点Ｐａとを結ぶ仮想的な直線Ｓｂと、隣り合う交点Ｐａ同士を結ぶ仮想的な直線Ｓａを特定すると、基準平面Ｗ上には屈曲して連続する複数の直線Ｓａ、Ｓｂが形成される。ここで複数の直線Ｓａの長さは略均一に揃っており、一方で、直線Ｓｂは直線Ｓａよりも長くなっているが、連続する直線Ｓａ、Ｓｂは少なくとも多角形の一部になっている。

次に、基準平面Ｗと主折れ部３Ａとの交点（基準交点）Ｐａ、及び直線Ｓａに着目すると、屈曲して連続する複数の直線Ｓａは、交点Ｐａを頂点とし、曲率中心Ｐｘを中心とする正多角形Ｒｐの一部になっている。具体的には、隣り合う一対の交点Ｐａと曲率中心Ｐｘとを結ぶ二本の直線を仮定した場合、この二本の直線は曲率中心Ｐｘで交差する。そして、この二本の直線の挟角αは、正多角形Ｒｐの中心角となる。本実施形態の場合、挟角αは３０°なので正多角形Ｒｐの角数は１２、つまり正１２角形となる。複数の直線Ｓａが正多角形Ｒｐの一部になることは、等間隔で主折れ部３Ａが形成されていることを意味し、従って、仕上がり時の見栄えの点で良好になり、意匠性が向上する。

なお、本実施形態では、交点Ｐｂと交点Ｐａとを結ぶ仮想的な直線Ｓｂは、隣り合う交点Ｐａ同士を結ぶ仮想的な直線Ｓａよりも長くなっており、更に、直線Ｓｂの一部は、正多角形Ｒｐの一部に重なている。また、曲率中心Ｒｐから交点Ｐｂまでの距離は、曲率中心Ｒｐから交点Ｐａまでの距離よりも大きく、従って、曲率中心Ｒｐから交点Ｐｂまでの距離を半径として円を描いた場合には、正多角形Ｒｐの各頂点を通る円に対して同心円で、且つ半径の大きな大径の円になる。

正多角形Ｒｐの中心になる曲率中心Ｐｘとは、例えば、上記の製造方法において、曲げ加工の際に回転移動する曲げ部５０の回転軸線Ａｒを意味している。一方で、多少の誤差はあるものの、製造後のパイプ１から推定することもでき、例えば、基準平面Ｗ上で、少なくとも３以上の交点Ｐａを通る円を仮定した場合に、その円の中心は曲率中心Ｐｘであり、曲率中心Ｐｘから管軸線Ｔａまでの距離が曲率半径（ｒ）である。

なお、本実施形態では、正多角形Ｒｐの角数は１２になっているが、この角数は１２角形に限定されず、６以上、つまり６角形以上とすることで、主折れ部３Ａ同士の間隔が狭くならず、より確実に、ひだ状の凹凸やしわの発生を抑制できて好適である。また、本実施形態では、交点Ｐａの数は５個、つまり、直線Ｓａが４本である態様を例示するが、例えば、直線Ｓａが一本の場合であっても、直線Ｓａの両端である一対の交点Ｐａと曲率中心Ｐｘとの距離が実質的に同じであれば正多角形の一部であると言える。

また、この正多角形Ｒｐの角数は、例えば、６以上で、且つ、以下の式（１）によって導出された値（ｘ）以下の自然数であると、主折れ部３Ａの形成が、より確実なものとなって好適である。ここで、式（１）において、湾曲部２に連続する直線部５の外径を（ｄ）、湾曲部２の曲率半径を（ｒ）、直線部５の肉厚を（ｔ）としている。

なお、上記の式（１）では、直線部５の外径を（ｄ）として説明しているが、未加工パイプ１００に曲げ加工を施す上記の製造方法を念頭に置いた場合には、直線部５の外径（ｄ）はストレート状の未加工パイプ１００の外径（ｄ）と共通する。

また、主非曲げ面４Ａの上辺４ａは、隣り合う主折れ部３Ａの上端同士を、湾曲部２の周面２ａにおいて結ぶ仮想的な直線であり、主非曲げ面４Ａの下辺４ｂは、隣り合う主折れ部３Ａの下端同士を結ぶ仮想的な直線である。そして、主非曲げ面４Ａの上辺４ａから下辺４ｂまでの範囲（非曲げ面範囲）を、主折れ部３Ａの上端及び下端と曲率中心Ｐｘとの関係から規定できる。まず、主非曲げ面４Ａの上辺４ａの代表値である主折れ部３Ａの上端と曲率中心Ｐｘとを通る直線を仮定し、一方で、主非曲げ面４Ａの下辺４ｂの代表値である主折れ部３Ａの下端と曲率中心Ｐｘとを通る直線を仮定する。この両直線は曲率中心Ｐｘで交差することになり、その交角θ（図６参照）は９０°以下になる。つまり、上記の非曲げ面範囲は、曲率中心Ｐｘから見て交角θ（図６参照）が９０°以下の範囲を意味する。

また、主折れ部３Ａが形成される部位は、曲げ加工において屈曲する部位であるので実質的に肉厚Ｌａは薄くなり、逆に主折れ部３Ａ以外の部位である主非曲げ面４Ａでは肉が盛られ、実質的に主折れ部３Ａでの肉厚Ｌａよりも肉厚Ｌｂが厚くなる。このことは、湾曲部２の内側の周面２ａで生じる余剰肉厚分を主非曲げ面４Ａ側で吸収していることを意味し、その結果、主非曲げ面４Ａ上にしわが出現するのを効果的に抑止することを意味する。なお、主非曲げ面４Ａでの肉厚Ｌｂが主折れ部３Ａでの肉厚Ｌａよりも実質的に厚くなるという意味について補足すると、少なくとも、隣り合う二つの主折れ部３Ａ同士の間の中央部分における主非曲げ面４Ａでの肉厚Ｌｂが主折れ部３Ａでの肉厚Ｌａよりも厚くなることを意味する。また、副折れ部３Ｂが形成される部位も同様であり、副非曲げ面４Ｂでの肉厚は、副折れ部３Ｂでの肉厚よりも実質的に厚くなっている。

ここで、主非曲げ面４Ａ及び副非曲げ面４Ｂについて補足すると、主非曲げ面４Ａとは、主非曲げ面４Ａと基準平面Ｗの交線を特定した場合に、この交線が、隣り合う交点Ｐａ同士を結んだ直線Ｓａ上、または直線Ｓａに対して管軸線Ｔａ側とは反対側に膨らんだ線になることを意味し、この直線Ｓａよりも管軸線Ｔａ側に凹んだ曲線にはならないことを意味する。また、副非曲げ面４Ｂとは、副非曲げ面４Ｂと基準平面Ｗの交線を特定した場合に、この交線が、交点Ｐａと交点Ｐｂとを結んだ直線Ｓｂ上、または直線Ｓｂに対して管軸線Ｔａ側とは反対側に膨らんだ線になることを意味し、この直線Ｓｂよりも管軸線Ｔａ側に凹んだ曲線にはならないことを意味する。

次に、本実施形態に係るパイプ１の作用、効果を整理して説明する。本実施形態に係る金属製のパイプ１は、曲げ加工された湾曲部２を有し、湾曲部２の曲率中心Ｐｘ側である内側の周面２ａには、主非曲げ面４Ａ、及び副非曲げ面４Ｂと、主非曲げ面４Ａ及び副非曲げ面４Ｂを屈曲して接続する主折れ部３Ａ、及び副折れ部３Ｂとが設けられている。

ここで、例えば、曲げ加工された一般的なパイプの場合、曲率中心側である内側が圧縮されてしわが生じ易い。しかしながら、本実施形態に係るパイプ１では、複数の主折れ部３Ａ、及び副折れ部３Ｂでしわを吸収するように屈曲させているので、見栄えを損なうしわは生じ難い。更に、主折れ部３Ａ、及び副折れ部３Ｂで屈曲させることで主折れ部３Ａ同士の間、及び副折れ部３Ｂと主折れ部３Ａとの間には、ひだ状の凹凸の無い主非曲げ面４Ａ、及び副非曲げ面４Ｂが形成される。その結果、流体が通過する管内面側での流れの淀みや抵抗を低減できる。

また、本実施形態に係るパイプ１では、主非曲げ面４Ａでの肉厚Ｌｂは、主折れ部３Ａでの肉厚Ｌａよりも厚い。これは、湾曲部２の曲率中心Ｐｘ側である内側において生じる肉厚の余剰分を主非曲げ面４Ａでの肉厚Ｌｂで吸収している結果であり、ひだ状の凹凸の発生を、より確実に防止することができる。同様に副非曲げ面４Ｂでの肉厚は、副折れ部３Ｂでの肉厚よりも厚いので、副非曲げ面４Ｂでのひだ状の凹凸の発生を、より確実に防止することができる。

また、本実施形態に係るパイプ１では、基準平面Ｗ上において、交点Ｐａ同士を結んだ直線Ｓａは、交点Ｐａが頂点となり、曲率中心Ｐｘが中心となる正多角形Ｒｐの一部になっているので、等間隔で主折れ部３Ａが形成されることになり、仕上がり時の見栄えの点で良好になり、意匠性が向上する。

更に、この正多角形Ｒｐの角数は６以上であると、主折れ部３Ａ同士の間隔が狭くならず、より確実にひだ状の凹凸やしわの発生を抑制できて好適である。

また、このパイプ１は以下の製造方法によって製造されている。つまり、本実施形態では、金型部４０に設けられた複数の円弧状の主頂部６１、及び副頂部６３で未加工パイプ１００を屈曲させながら湾曲させ、その結果、湾曲部２の曲率中心Ｐｘ側である内側の周面２ａに、主頂部６１に対応した複数の主折れ部３Ａ、及び副頂部６３に対応した複数の副折れ部３Ｂと、複数の主折れ部３Ａ、及び副折れ部３Ｂによって屈曲して接続された複数の主非曲げ面４Ａ、及び副非曲げ面４Ｂとを形成している。

この製造方法によれば、実質的に形成を意図した主折れ部３Ａや副折れ部３Ｂでしわを吸収でき、更に、ひだ状の凹凸の無い湾曲部２を形成できるので、見栄えが良く、且つ流体が通過する管内面側での流れの淀みや抵抗を低減できるパイプ１を製造できる。また、この製造方法では、ワイパーを使用しなくても、しわの無いパイプ１を形成し易くなり、その結果、曲率半径の小さな湾曲部２を有するパイプ１を製造し易くなる。

次に、図９を参照し、ロール型４１の分割ロール下型の変形例について説明する。なお、以下の説明において、上述の実施形態と同様の要素や構造については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

第１の変形例に係る分割ロール下型４２Ｂ（図９（ａ）参照））は、湾曲部２における主折れ部３Ａの配置が正６角形の一部になるパイプ１を製造する際に使用される。この分割ロール下型４２Ｂの下型溝６０ａには、２本の主頂部６１、及び２本の副頂部６３と、２箇所の副受け面６４と、１箇所の主受け面６２が設けられており、分割ロール下型４２Ｂを用いることで、２本の主折れ部３Ａ、及び２本の副折れ部３Ｂと、１箇所の主非曲げ面４Ａ、及び２か所の副非曲げ面４Ｂとを有する湾曲部２を備えた金属製のパイプ１が製造される。なお、分割ロール下型４２Ｂによって製造されたパイプ１の場合、曲率半径（ｒ）は上述の分割ロール下型４２Ａによって製造されたパイプ１と同じになる。

第２の変形例に係る分割ロール下型４２Ｃ（図９（ｂ）参照））は、湾曲部２における主折れ部３Ａの配置が正８角形の一部になるパイプ１を製造する際に使用される。また、第３の変形例に係る分割ロール下型４２Ｄ（図９（ｃ）参照））は、湾曲部２における主折れ部３Ａの配置が正１０角形の一部になるパイプ１を製造する際に使用される。また、第４の変形例に係る分割ロール下型４２Ｅ（図９（ｄ）参照））は、湾曲部２における主折れ部３Ａの配置が正１４角形の一部になるパイプ１を製造する際に使用される。また、第５の変形例に係る分割ロール下型４２Ｆ（図９（ｅ）参照））は、湾曲部２における主折れ部３Ａの配置が正１６角形の一部になるパイプ１を製造する際に使用される。以上、第２〜第５の変形例に係る分割ロール下型４２Ｂ〜４２Ｆによって製造されたパイプ１の場合、曲率半径（ｒ）は上述の分割ロール下型４２Ａによって製造されたパイプ１と同じになる。

また、第６の変形例に係る分割ロール下型４２Ｇ（図９（ｆ）参照））は、湾曲部２における主折れ部３Ａの配置が正１２角形の一部になるパイプ１を製造する際に使用される。第６の変形例に係る分割ロール下型４２Ｇによって製造されたパイプ１の場合、曲率半径は、上述の分割ロール下型４２Ａによって製造されたパイプ１の曲率半径の２倍となる。

以上、本発明について各実施形態を例に説明したが、本発明は上記の実施形態のみに限定されず、例えば、複数の折れ部同士の間隔が均等でなくてもよく、また、主折れ部と基準平面の交点が正多角形上に配置されていない形態であっても良い。また、上記の実施形態では、湾曲部の両端に接続部が連続する態様を説明したが、直線部が無い態様や湾曲部の一方に端部にのみ直線部が設けられた態様であっても良い。

１…パイプ、２…湾曲部、２ａ…内側の周面、３Ａ…主折れ部（折れ部）、３Ｂ…副折れ部、４Ａ…主非曲げ面（非曲げ面）、４Ｂ…副非曲げ面（非曲げ面）、５…直線部、４０…金型部（金型）、６１…主頂部（頂部）、６２…主受け面（非曲げ面受け部）、６３…副頂部（頂部）、６４…副受け面（非曲げ面受け部）、１００…未加工パイプ、ｄ…直線部の外径、ｒ…曲率半径、ｔ…直線部の肉厚、Ｌｂ…非曲げ面での肉厚、Ｌａ…折れ部での肉厚、Ｔａ…管軸線、Ｗ…基準平面、Ｐａ…交点（基準交点）、Ｐｂ…交点、Ｒｐ…正多角形、Ｓａ…交点Ｐａ同士を結ぶ直線、Ｓｂ…交点Ｐｂと交点Ｐａとを結ぶ直線。

Claims (15)

1. 曲げ加工された湾曲部を有する金属製のパイプであって、
   前記湾曲部の曲率中心側である内側の周面には、複数の非曲げ面と、前記複数の非曲げ面を屈曲して接続する複数の折れ部とが設けられていることを特徴とするパイプ。
2. 前記非曲げ面での肉厚は、前記折れ部での肉厚よりも厚いことを特徴とする請求項１記載のパイプ。
3. 管軸線上の仮想の平面と前記複数の折れ部との交点を規定した場合に、前記平面上において、隣り合う前記交点同士を結んだ直線は多角形の一部となることを特徴とする請求項１または２記載のパイプ。
4. 前記複数の折れ部は、前記管軸線に沿った方向の両端に設けられた一対の副折れ部と、前記一対の副折れ部の間に設けられた複数の主折れ部と、からなり、
   前記平面と前記主折れ部との交点を基準交点として特定した場合に、隣り合う前記基準交点同士を結んだ直線は、前記基準交点が頂点となり、前記曲率中心が中心となる正多角形の一部となることを特徴とする請求項３記載のパイプ。
5. 前記正多角形の角数は６以上であることを特徴とする請求項４記載のパイプ。
6. 前記湾曲部に連続的に接続する直線部を更に備え、
   前記正多角形の角数は、
   前記直線部の外径を（ｄ）、前記湾曲部の曲率半径を（ｒ）、前記直線部の肉厚を（ｔ）とした場合に以下の式（１）によって導出された値（ｘ）以下の自然数であることを特徴とする請求項５記載のパイプ。
   

   
7. 曲げ加工用の金型に沿って未加工パイプを湾曲させることによって湾曲部が形成された金属製のパイプであって、
   前記金型に設けられた複数の円弧状の頂部で前記未加工パイプを屈曲させながら湾曲させることにより、前記湾曲部の曲率中心側である内側の周面に、前記頂部に対応した複数の折れ部と、前記複数の折れ部によって屈曲して接続された複数の非曲げ面とが形成されたことを特徴とするパイプ。
8. 未加工パイプに曲げ加工を施して湾曲部を有する金属製のパイプを形成する際に使用する金型であって、
   前記未加工パイプの曲げを案内する型溝を備え、
   前記型溝は、曲げ加工に際して前記未加工パイプに当接して複数の折れ部を形成する円弧上の複数の頂部を備えることを特徴とする金型。
9. 前記型溝は、前記複数の頂部間で前記未加工パイプに当接して非曲げ面を形成する非曲げ面受け部を更に備えることを特徴とする請求項８記載の金型。
10. 曲げ加工用の金型に沿って未加工パイプを湾曲させることによって湾曲部が形成された金属製のパイプを製造するパイプ製造方法であって、
    前記金型に設けられた複数の円弧状の頂部で前記未加工パイプを屈曲させながら湾曲させることにより、前記湾曲部の曲率中心側である内側の周面に、前記頂部に対応した複数の折れ部と、前記複数の折れ部によって屈曲して接続された複数の非曲げ面とを形成することを特徴とするパイプ製造方法。
11. 前記非曲げ面での肉厚を、前記折れ部での肉厚よりも厚くなるように前記パイプを形成することを特徴とする請求項１０記載のパイプ製造方法。
12. 前記湾曲部の管軸線上の仮想の平面と前記複数の折れ部との交点を規定した場合に、前記平面上において、隣り合う前記交点同士を結んだ直線は多角形の一部になるように前記パイプを形成することを特徴とする請求項１０または１１記載のパイプ製造方法。
13. 前記複数の折れ部は、前記管軸線に沿った方向の両端に設けられた一対の副折れ部と、前記一対の副折れ部の間に設けられた複数の主折れ部と、からなり、
    前記平面と前記主折れ部との交点を基準交点として特定した場合に、隣り合う前記基準交点同士を結んだ直線は、前記基準交点が頂点となり、前記曲率中心が中心となる正多角形の一部となるように前記パイプを形成することを特徴とする請求項１２記載のパイプ製造方法。
14. 前記正多角形の角数は６以上になるように前記パイプを形成することを特徴とする請求項１３記載のパイプ製造方法。
15. 前記正多角形の角数は、
    前記未加工パイプの外径を（ｄ）、前記湾曲部の曲率半径を（ｒ）、前記未加工パイプの肉厚を（ｔ）とした場合に以下の式（１）によって導出された値（ｘ）以下の自然数となるように前記パイプを形成することを特徴とする請求項１４記載のパイプ製造方法。
    

    

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