JP2017035727A - 内面螺旋溝付管の製造方法および内面螺旋溝付管の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大きな捻り角を付与することが可能な内面螺旋溝付管の製造方法の提供。【解決手段】第１の方向を引抜き方向とする第１の引抜きダイス部と、第１の方向と反対の第２の方向を引抜き方向とする第２の引抜きダイス部と、第１の引抜きダイス部の前段に位置する予備引抜きダイスと、第１の引抜きダイス部と第２の引抜きダイス部の間で管材の管路を反転させるとともに回転する公転フライヤと、を用いて、直線溝付管を予備引抜きダイスに通過させる予備引抜き工程と、予備引抜き工程を経た直線溝付管を第１の引抜きダイス部に通過させ更に公転フライヤに巻き掛け公転回転させることで縮径するとともに捻りを付与し中間捻り管を形成する第１の捻り引抜き工程と、公転フライヤとともに回転する中間捻り管を第２の引抜きダイス部に通過させ縮径するとともに捻りを付与し内面螺旋溝付管を形成する第２の捻り引抜き工程と、を有する、内面螺旋溝付管の製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換器の伝熱管に用いられる内面螺旋溝付管の製造方法および製造装置に関する。

エアコンや給湯器用などのフィンチューブタイプの熱交換器には、アルミニウムフィン材に冷媒を通すための伝熱管が設けられている。伝熱管は、冷媒との熱交換効率を高めるために内面に連続した螺旋溝が設けられた内面螺旋溝付管が主流となっている。
従来、伝熱管には主に銅合金が使用されてきた。しかしながら、軽量化、低コスト化およびリサイクル性改善への要求からアルミニウム合金からなる伝熱管の開発の要求が高まっている。

銅合金からなる内面螺旋溝付管（伝熱管）の製造方法として、管の内面に捻り溝を転造する溝転造法が知られている。しかしながら、アルミニウム合金からなる伝熱管では、耐圧性を高めるため底肉厚を厚くする必要があり、溝転造法での製造が困難であった。また、溝転造では溝プラグと管内面の摩擦によりアルミ滓が発生し、その除去に苦慮するといった問題もあった。このため、アルミニウム合金からなる内面螺旋溝付管を製造するには、溝転造法に代わる新たな製造方法が求められていた。

特許文献１には、巻き取りドラムと巻き戻しドラムのうち何れか一方をクレードルで支持し、ドラム間で搬送される管材に一方のドラムの周りを回転するフライヤによって捻りを付与するアルミニウム合金製の内面螺旋溝付管の製造装置が開示されている。

特開昭６２−２４０１０８号公報

特許文献１に記載の内面螺旋溝付管の製造装置では、フライヤの回転に伴い管材に捻り応力のみを付与するために、管材に座屈が生じやすい。このため、特許文献１に記載の内面螺旋溝付管の製造装置では、１０°以下の小さな捻りしか付与できないという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、大きな捻り角を付与するとともに大量生産が可能な内面螺旋溝付管の製造方法および内面螺旋溝付管の製造装置の提供を目的とする。

本発明の内面螺旋溝付管の製造方法は、第１の方向を引抜き方向とする第１の引抜きダイス部と、前記第１の方向と反対の第２の方向を引抜き方向とする第２の引抜きダイス部と、前記第１の引抜きダイス部の前段に位置する予備引抜きダイスと、前記第１の引抜きダイス部と前記第２の引抜きダイス部の間において管材の管路を前記第１の方向から前記第２の方向に反転させるとともに前記第１の引抜きダイス部および前記第２の引抜きダイス部のうち何れか一方の周りを回転する公転フライヤと、を用いて、内面に長さ方向に沿う複数の直線溝が形成された直線溝付管を前記予備引抜きダイスに通過させ真円状に整形する予備引抜き工程と、前記予備引抜き工程を経た前記直線溝付管を前記第１の引抜きダイス部に通過させ更に前記公転フライヤに巻き掛け公転回転させることで縮径するとともに捻りを付与し中間捻り管を形成する第１の捻り引抜き工程と、前記公転フライヤとともに回転する前記中間捻り管を前記第２の引抜きダイス部に通過させ縮径するとともに捻りを付与し内面螺旋溝付管を形成する第２の捻り引抜き工程と、を有する。

また、上述の内面螺旋溝付管の製造方法において、前記第１の引抜きダイス部が、前記管材の搬送方向に沿って縦列に配列されたダミーダイスおよび引抜きダイスを有し、前記ダミーダイスは、前記予備引抜きダイスにより真円状に整形された前記直線溝付管の外径に沿ったダミーダイス孔を有し前記引抜きダイスのダイス孔に前記直線溝付管を誘導してもよい。
また、上述の内面螺旋溝付管の製造方法において、前記第２の引抜きダイス部が、前記管材の搬送方向に沿って縦列に配列されたダミーダイスおよび引抜きダイスを有し、
前記ダミーダイスは、前記中間捻り管の外径に沿ったダミーダイス孔を有し前記引抜きダイスのダイス孔に前記直線溝付管を誘導してもよい。
また、上述の内面螺旋溝付管の製造方法において、前記第２の捻り引抜き工程を経た前記内面螺旋溝付管を、前記第２の引抜きダイス部の後段に位置する仕上げ引抜きダイスで整形する仕上げ引抜き工程を有してもよい。
また、上述の内面螺旋溝付管の製造方法において、前記第１の引抜きダイス部および前記第２の引抜きダイス部における引抜きダイスによる縮径率をそれぞれ２％〜４０％としてもよい。
また、上述の内面螺旋溝付管の製造方法において、前記公転フライヤの前段および後段にそれぞれ前記公転フライヤと同期回転する公転キャプスタンを設けて前記管材を巻き掛けてもよい。
また、上述の内面螺旋溝付管の製造方法において、前記第１の引抜きダイス部の前段および前記第２の引抜きダイス部の後段にガイドキャプスタンを設けて前記管材を巻き掛けてもよい。
また、上述の内面螺旋溝付管の製造方法において、前記第１の引抜きダイス部および前記第２の引抜きダイス部の後段に巻き掛け方向に駆動回転するキャプスタンを設け、前記管材に前方張力を付与してもよい。
また、上述の内面螺旋溝付管の製造方法において、前記第１の捻り引抜き工程の前工程として、巻き出しボビンから前記直線溝付管を巻き出す工程を有し、前記巻き出しボビンの巻き出し方向の回転を規制するブレーキ部により前記直線溝付管に後方張力を付加してもよい。
また、上述の内面螺旋溝付管の製造方法において、前記第２の捻り引抜き工程を経て形成された前記内面螺旋溝付管に熱処理を施した後に、再び前記第１の捻り引抜き工程および前記第２の捻り引抜き工程を行い、更に大きな捻り角を付与してもよい。

本発明の内面螺旋溝付管の製造装置は、一方が巻き出しボビンであり他方が巻き取りボビンであり一方から他方に管材を搬送する第１のボビンおよび第２のボビンと、前記第１のボビンの軸を支持する浮き枠と、前記浮き枠を軸受を介して支持し前記浮き枠内のボビンの軸と直交する方向に回転する回転シャフトと、前記第１のボビンと前記第２のボビンの間で前記管材の管路を反転させとともに前記回転シャフトに支持されて前記浮き枠の周りを回転する公転フライヤと、前記管材の管路において前記公転フライヤの前段および後段にそれぞれ位置し互いに引抜き方向が反対である第１の引抜きダイス部および第２の引抜きダイス部と、前記第１の引抜きダイス部の前段に位置し、前記管材を真円状に整形する予備引抜きダイスと、を備え、前記巻き出しボビンから巻き出される前記管材が内面に長さ方向に沿う直線溝が形成された直線溝付管であり、前記第１の引抜きダイス部および前記第２の引抜きダイス部において前記管材を縮径するとともに前記公転フライヤの回転に伴う捻りを付与し内面螺旋溝付管を形成する。

また、上述の内面螺旋溝付管の製造装置において、前記第１の引抜きダイス部が、前記管材の搬送方向に沿って縦列に配列されたダミーダイスおよび引抜きダイスを有し、前記ダミーダイスは、前記予備引抜きダイスにより真円状に整形された前記直線溝付管の外径に沿ったダミーダイス孔を有し前記引抜きダイスのダイス孔に前記直線溝付管を誘導してもよい。
また、上述の内面螺旋溝付管の製造装置において、前記第２の引抜きダイス部が、前記管材の搬送方向に沿って縦列に配列されたダミーダイスおよび引抜きダイスを有し、
前記ダミーダイスは、前記中間捻り管の外径に沿ったダミーダイス孔を有し前記引抜きダイスのダイス孔に前記直線溝付管を誘導してもよい。
また、上述の内面螺旋溝付管の製造装置において、前記第２の引抜きダイス部の後段に位置し、前記管材を仕上げ整形する仕上げ引抜きダイスを有していてもよい。
また、上述の内面螺旋溝付管の製造装置において、前記第１の引抜きダイス部および前記第２の引抜きダイス部における引抜きダイスによる縮径率をそれぞれ２％〜４０％としてもよい。
また、上述の内面螺旋溝付管の製造装置において、前記公転フライヤの前段および後段に前記回転シャフトに支持されて前記公転フライヤと同期回転する公転キャプスタンを備えていてもよい。
また、上述の内面螺旋溝付管の製造装置において、前記第１の引抜きダイス部の前段に前記浮き枠に支持され前記管材が巻き掛けられる第１のガイドキャプスタンを備え、前記第２の引抜きダイス部の後段に前記管材が巻き掛けられる第２のガイドキャプスタンを備えていてもよい。
また、上述の内面螺旋溝付管の製造装置において、前記第１の引抜きダイス部および前記第２の引抜きダイス部の後段に巻き掛け方向に駆動回転するキャプスタンを備え、前記キャプスタンが前記管材に前方張力を付与してもよい。
また、上述の内面螺旋溝付管の製造装置において、前記巻き出しボビンの巻き出し方向の回転を規制するブレーキ部を備え、前記ブレーキ部により前記直線溝付管に後方張力を付加してもよい。

本発明の製造方法によれば、捻りを付与すると同時に引抜きダイス部により縮径を行う複合加工により内面螺旋溝付管を製造する。このため、管材には、捻りによるせん断応力と引抜による引張応力とが同時に付与され、降伏条件一定のもと、これら複合応力下においては、単純に捻り加工のみを行う場合と比較して小さいせん断応力で捻りが可能になるため、管材の座屈応力に達する前に、管材に大きな捻りを付与できる。
また、本発明の製造方法においては、引抜き方向が互いに異なる第１の引抜きダイス部と第２の引抜きダイス部との間で管材を公転キャプスタンにより公転回転させる。これにより、第１の引抜きダイス部における第１の捻り引抜き工程と、第２の引抜きダイス部における第２の捻り引抜き工程との、捻り方向を一致させて、連続して２回の捻りを付与できる。また、管材の管路の始端および終端を回転させる必要がないため、管路の始端において管材を供給する巻き出しボビンと、管路の終端において管材を回収する巻き取りボビンと、を設けた場合において、ボビンを回転する必要がない。したがって、回転速度を高めることが容易であり、ラインの高速化が可能である。
加えて、本発明の製造方法によれば、第１の捻り引抜き工程を行う前に、直線溝付管を真円状に整形する予備引抜き工程を行う。これにより、コイル状に巻かれて偏平状に変形した直線溝付管を使用する場合であっても、第１の引抜きダイス部のダイス孔に直線溝付管の外周が均一に接触し、安定した捻り加工を行い、座屈の発生を抑制できると共に円周方向に均一な溝形状が得られる。
すなわち、本発明の製造方法によれば、大きな捻り角を付与した内面螺旋溝付管を大量生産できる。また、本発明の製造装置によれば、大きな捻り角を付与した内面螺旋溝付管を大量生産できる。

内面螺旋溝付管の製造装置の一実施形態を示す模式図である。 図１における矢印II方向から見た浮き枠の平面図である。 第１の引抜きダイス部の断面模式図である。 第２の引抜きダイス部の断面模式図である。 内面に直線溝が形成された直線溝付管を示し、図５（ａ）が正面図であり、図５（ｂ）が縦断面図である。 内面に螺旋溝が形成された内面螺旋溝付管を示す縦断面図である。 引抜き時の縮径率と限界捻り角との関係を示すグラフ。 内面螺旋溝付管を備えた熱交換器の一例を示し、図８（ａ）は側面図であり、図８（ｂ）は斜視図である。

以下、本発明に係る内面螺旋溝付管の製造装置とそれを用いた内面螺旋溝付管の製造方法の実施形態について図面を参照しながら説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、同様の目的で、特徴とならない部分を省略して図示している場合がある。

本明細書において、捻りを付与する前の管材を「直線溝付管」と呼ぶ。また、捻りを付与した後の管材を「内面螺旋溝付管」と呼ぶ。また、直線溝付管から内面螺旋溝付管に至る過程において、内面螺旋溝付管と比較して半分程度の捻りが付与された中間形成品を中間捻り管と呼ぶ。更に、本明細書の「管材」とは、直線溝付管、中間捻り管および内面螺旋溝付管の上位概念であり、製造工程の段階を問わず、加工対象となる管を意味する。
本明細書において、「前段」および「後段」とは、管材の加工順序に沿った前後関係（すなわち、上流および下流）を意味し、装置内の各部位の配置を意味するものではない。管材は内面螺旋溝付管の製造装置において、前段（上流）側から後段（下流）側に搬送される。前段に配置される部位は、必ずしも前方に配置されるとは限らず、後段に配置される部位は、必ずしも後方に配置されるとは限らない。

＜＜製造装置＞＞
図１は内面螺旋溝付管の製造装置Ａを示す正面図である。
本実施形態の内面螺旋溝付管の製造装置Ａは、図５（ａ）、（ｂ）に示す直線溝付管５Ｂに２回の捻りを付与し、図６に示す内面螺旋溝付管５Ｒを製造する装置である。図５に示す様に直線溝付管５Ｂには、内面に長さ方向に沿う複数の直線溝５ａが形成されている。また、図６に示す様に、直線溝付管５Ｂに捻りを付与した内面螺旋溝付管５Ｒには、直線溝５ａに由来する螺旋溝５ｃが形成されている。
直線溝付管５Ｂは、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる。また、直線溝付管５Ｂは、押出成形により製造された押出材であり、後述する巻き出しボビン１１にコイル状に巻き付けられている。

製造装置Ａは、公転機構３０と、浮き枠３４と、巻き出しボビン（第１のボビン）１１と、予備引抜きダイス３と、第１のガイドキャプスタン１８と、第１の引抜きダイス部１と、第１の公転キャプスタン２１と、公転フライヤ２３と、第２の公転キャプスタン２２と、第２の引抜きダイス部２と、第２のガイドキャプスタン６１と、仕上げ引抜きダイス４と、巻き取りボビン（第２のボビン）７１と、を備える。
以下、各部の詳細について詳細に説明する。

＜公転機構＞
公転機構３０は、前方シャフト３５Ａおよび後方シャフト３５Ｂを含む回転シャフト３５と、駆動部３９と、前方スタンド３７Ａと、後方スタンド３７Ｂと、を有している。
公転機構３０は、回転シャフト３５並びに、回転シャフト３５に固定された第１の公転キャプスタン２１、第２の公転キャプスタン２２および公転フライヤ２３を回転させる。また、公転機構３０は、回転シャフト３５と同軸上に位置し回転シャフト３５に支持される浮き枠３４の静止状態を維持する。これにより、浮き枠３４に支持された巻き出しボビン１１、第１のガイドキャプスタン１８および第１の引抜きダイス部１の静止状態を維持する。

前方シャフト３５Ａおよび後方シャフト３５Ｂは、ともに内部が中空の円筒形状を有する。前方シャフト３５Ａと後方シャフト３５Ｂは、ともに公転回転中心軸Ｃ（第１引抜ダイスのパスライン）を中心軸とする同軸上に配置されている。前方シャフト３５Ａは、前方スタンド３７Ａに軸受３６を介し回転自在に支持され、前方スタンド３７Ａから後方（後方スタンド３７Ｂ側）に向かって延びている。同様に、後方シャフト３５Ｂは、後方スタンド３７Ｂに軸受を介し回転自在に支持され、後方スタンド３７Ｂから前方（前方スタンド３７Ａ側）に向かって延びている。前方シャフト３５Ａと後方シャフト３５Ｂとの間には、浮き枠３４が架け渡されている。

駆動部３９は、駆動モータ３９ｃと直動シャフト３９ｆとベルト３９ａ、３９ｄ、プーリ３９ｂ、３９ｅとを有している。駆動部３９は、前方シャフト３５Ａおよび後方シャフト３５Ｂを回転させる。
駆動モータ３９ｃは、直動シャフト３９ｆを回転させる。直動シャフト３９ｆは、前方スタンド３７Ａおよび後方スタンド３７Ｂの下部において前後方向に延びている。
前方シャフト３５Ａの前方の端部３５Ａｂは、前方スタンド３７Ａを貫通した先端にプーリ３９ｂが取り付けられている。プーリ３９ｂは、ベルト３９ａを介し直動シャフト３９ｆと連動する。同様に、後方シャフト３５Ｂの後方の端部３５Ｂｂは、後方スタンド３７Ｂを貫通した先端にプーリ３９ｅが取り付けられ、ベルト３９ｄを介し直動シャフト３９ｆと連動する。これにより、前方シャフト３５Ａおよび後方シャフト３５Ｂは、公転回転中心軸Ｃを中心に同期回転する。

回転シャフト３５（前方シャフト３５Ａおよび後方シャフト３５Ｂ）には、第１の公転キャプスタン２１、第２の公転キャプスタン２２および公転フライヤ２３が固定されている。回転シャフト３５が回転することで、回転シャフト３５に固定されたこれらの部材は、公転回転中心軸Ｃを中心に公転回転する。

＜浮き枠＞
浮き枠３４は、回転シャフト３５の前方シャフト３５Ａおよび後方シャフト３５Ｂの互いに向かい合う端部３５Ａａ、３５Ｂａに軸受３４ａを介し支持されている。また、浮き枠３４は、巻き出しボビン１１、第１のガイドキャプスタン１８および第１の引抜きダイス部１を支持する。

図２は、図１における矢印II方向から見た浮き枠３４の平面図である。図１、図２に示すように、浮き枠３４は、上下に開口する箱形状を有する。浮き枠３４は、前後に対向する前方壁３４ｂおよび後方壁３４ｃと、左右に対向するとともに前後方向に延びる一対の支持壁３４ｄと、を有する。

前方壁３４ｂおよび後方壁３４ｃには貫通孔が設けられ、それぞれ前方シャフト３５Ａおよび後方シャフト３５Ｂの端部３５Ａａ、３５Ｂａが挿入されている。端部３５Ａａ、３５Ｂａと前方壁３４ｂおよび後方壁３４ｃの貫通孔との間には、軸受３４ａが介在する。これにより、浮き枠３４には、回転シャフト３５（前方シャフト３５Ａおよび後方シャフト３５Ｂ）の回転が伝達され難い。浮き枠３４は、回転シャフト３５が回転状態にあっても地面Ｇに対する静止状態を保つ。なお、公転回転中心軸Ｃに対し浮き枠３４の重心を偏らせる錘を設けて浮き枠３４の静止状態を安定させてもよい。

図２に示すように、一対の支持壁３４ｄは、巻き出しボビン１１、第１のガイドキャプスタン１８および第１の引抜きダイス部１を左右方向（図２紙面中の上下方向）両側に配置されている。一対の支持壁３４ｄは、巻き出しボビン１１を保持するボビン支持シャフト１２および第１のガイドキャプスタン１８の回転軸Ｊ１８を回転可能に支持する。また、支持壁３４ｄは、図示略のダイス支持体を介し予備引抜きダイス３および第１の引抜きダイス部１を支持する。

＜巻き出しボビン＞
巻き出しボビン１１には、直線溝５ａが形成された直線溝付管５Ｂ（図５参照）が巻き付けられている。巻き出しボビン１１は、直線溝付管５Ｂを巻き出して後段に供給する。巻き出しボビン１１は、ボビン支持シャフト１２に着脱可能に取り付けられている。

図２に示すように、ボビン支持シャフト１２は、回転シャフト３５と直交する方向に延びている。また、ボビン支持シャフト１２は、浮き枠３４に自転回転可能に支持されている。なお、ここで自転回転とは、ボビン支持シャフト１２自身の中心軸を中心として回転することを意味する。ボビン支持シャフト１２は、巻き出しボビン１１を保持し、巻き出しボビン１１の供給方向に自転回転することで、巻き出しボビン１１の管材５の繰り出しを補助する。

巻き出しボビン１１は、巻き付けられた直線溝付管５Ｂを全て供給した際に取り外され、他の巻き出しボビンに交換される。取り外された空の巻き出しボビン１１は、直線溝付管５Ｂを形成する押出装置に取り付けられ、再び直線溝付管５Ｂが巻き付けられる。巻き出しボビン１１は、浮き枠３４に支持され公転回転しない。したがって、巻き出しボビン１１に直線溝付管５Ｂが乱巻されていても支障なく供給を行うことができ、巻き直しを行うことなく使用できる。また、巻き出しボビン１１の重量により製造装置Ａにおいて管材５に捻りを付与するための公転回転の回転数は制限されない。したがって、巻き出しボビン１１に長尺の管材５が巻き付けることができる。これにより、長尺の管材５に対して、捻りを付与することができ、製造効率を高めることができる。

ボビン支持シャフト１２には、ブレーキ部１５が設けられている。ブレーキ部１５は、浮き枠３４に対するボビン支持シャフト１２の自転回転に制動力を与える。すなわち、ブレーキ部１５は、巻き出しボビン１１の巻き出し方向の回転を規制する。ブレーキ部１５による制動力により、巻き出し方向に搬送される管材５には、後方張力が付加される。ブレーキ部１５としては、例えば、制動力としてのトルク調節が可能なパウダーブレーキ又はバンドブレーキを採用できる。

＜予備引抜きダイス＞
予備引抜きダイス３は、巻き出しボビン１１と第１のガイドキャプスタン１８との間に位置する。予備引抜きダイス３は、浮き枠３４に固定されている。予備引抜きダイス３は、管材５（直線溝付管５Ｂ）を通過させ真円状に整形する。管材５は、巻き出しボビン１１にコイル状に巻き付けられることで管材同士の接触により偏平状に変形する場合がある。管材５が変形した状態で第１の引抜きダイス部１を通過すると、第１の引抜きダイス部１のダイス孔に偏平な素管が均一に接触しないために捻りの付与により座屈を生じやすい。したがって、予備引抜きダイス３により、真円度を長径/短径の比が１．２以内になるように、縮径率０．５〜３％の引抜きを行なう。これにより、第１の引抜きダイス部１のダイス孔に管材の外周が均一に接触して第１の引抜きダイス部１において安定した捻り加工を行い座屈の発生を抑制できる。
なお、予備引抜きダイス３は、第１の引抜きダイス部１の前段かつ巻き出しボビン１１の後段であれば、何れの位置に設けられていてもよい。

＜第１のガイドキャプスタン＞
第１のガイドキャプスタン１８は、円盤形状を有している。第１のガイドキャプスタン１８には、巻き出しボビン１１から繰り出された管材５が１周巻き掛けられる。第１のガイドキャプスタン１８の外周の接線方向は、公転回転中心軸Ｃと一致する。第１のガイドキャプスタン１８は、管材５を第１の方向Ｄ１に沿って公転回転中心軸Ｃ上に誘導する。第１のガイドキャプスタン１８は、自転回転自在に浮き枠３４に支持されている。また第１のガイドキャプスタン１８の外周には、自転回転自在のガイドローラ１８ｂが並んで配置されている。本実施形態の第１のガイドキャプスタン１８は、自身が自転回転するとともにガイドローラ１８ｂが転動するが、何れか一方が回転すれば、管材５をスムーズに搬送できる。なお、図２において、ガイドローラ１８ｂの図示は省略されている。

図２に示すように、第１のガイドキャプスタン１８と巻き出しボビン１１との間には、管路誘導部１８ａが設けられている。管路誘導部１８ａは、例えば管材５を囲むように配置された複数のガイドローラである。管路誘導部１８ａは、巻き出しボビン１１から供給される管材５を第１のガイドキャプスタン１８に誘導する。

なお、第１のガイドキャプスタン１８に代えて、巻き出しボビン１１と第１の引抜きダイス部１との間にトラバース機能を有する誘導管を設けてもよい。誘導管を設ける場合には、巻き出しボビン１１と第１の引抜きダイス部１との距離を短くすることができ、工場内のスペースを有効活用できる。

＜第１の引抜きダイス部＞
図３は、第１の引抜きダイス部１の断面模式図である。図３に示すように、第１の引抜きダイス部１は、ダミーダイス１Ｄと、引抜きダイス１Ａと、ダミーダイス１Ｄおよび引抜きダイス１Ａを収容して保持するダイスボックス１Ｘと、を有している。

ダイスボックス１Ｘは、ダミーダイス１Ｄおよび引抜きダイス１Ａを収容する筒部１Ｘａを有する。筒部１Ｘａの前後の開口部には、それぞれ前方端部壁１Ｘｂおよび後方端部壁１Ｘｃが設けられている。また、筒部１Ｘａの内部には、受け部１Ｘｄが設けられている。端部壁１Ｘｂ、１Ｘｃおよび受け部１Ｘｄには、それぞれ管材５を通過させる孔が設けられている。後方端部壁１Ｘｃは、引抜きダイス１Ａの後面を支持して引抜きダイス１Ａを通過する管材５の引抜き荷重を受ける。受け部１Ｘｄは、ダミーダイス１Ｄの後面を支持してダミーダイス１Ｄを通過する管材５の荷重を受ける。

ダミーダイス１Ｄおよび引抜きダイス１Ａは、管材５の搬送方向（第１の方向Ｄ１）に沿って縦列に配列されている。管材５の搬送方向に対しダミーダイス１Ｄが前段に、引抜きダイス１Ａが後段に配置されている。ダミーダイス１Ｄは、管材５（直線溝付管５Ｂ）を挿通させるダミーダイス孔１Ｄａを有している。引抜きダイス１Ａは、ダミーダイス１Ｄを通過した管材５を挿通させるダイス孔１Ａａを有している。ダミーダイス１Ｄのダミーダイス孔１Ｄａと引抜きダイス１Ａのダイス孔１Ａａの中心は、互いに一致している。

ダミーダイス１Ｄは、管材５を０％〜０．３％縮径する。すなわち、ダミーダイス１Ｄは、管材５の縮径をほとんど行わない。したがって、ダミーダイス１Ｄは、予備引抜きダイス３により真円状に整形された直線溝付管５Ｂの外径に沿ったダミーダイス孔１Ｄａを有する。ダミーダイス１Ｄは、後段に位置する引抜きダイス１Ａのダイス孔１Ａａに直線溝付管５Ｂを誘導する。
一方で、引抜きダイス１Ａは、それぞれ管材５の外形を減少させる空引きを行う。引抜きダイス１Ａによる管材５の縮径率は、２％以上４０％以下とすることが好ましい。なお縮径率は、（引抜き前の管材の外径−引抜き後の管材の外径）／引抜き前の管材の外径の百分率により求められる。

ダミーダイス１Ｄは、金属材料のみならず樹脂材料からなるものを採用できる。ダミーダイス１Ｄに採用可能な樹脂材料としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂が例示できる。

第１の引抜きダイス部１の前段には、第１のガイドキャプスタン１８が設けられており管材５の回転が規制されている。すなわち、管材５は、第１の引抜きダイス部１より上流側では捻り方向の変形が拘束されている。第１の引抜きダイス部１において、ダミーダイス１Ｄは、縮径をほとんど行わないために、管材５に捻りをほとんど付与しない。一方で、引抜きダイス１Ａは、縮径とともに捻りを付与する。すなわち、第１の引抜きダイス部１による捻り引抜き工程（第１の捻り引抜き工程）において、管材５に捻りが付与される領域（加工域）は、第１の引抜きダイス部１と第１の公転キャプスタン２１との間に制限されている。

図１に示すように、第１の引抜きダイス部１は、浮き枠３４に固定されている。第１の引抜きダイス部１は、第１の方向Ｄ１を引抜き方向とする。第１の引抜きダイス部１の中心は、回転シャフト３５の公転回転中心軸Ｃと一致する。また、第１の方向Ｄ１は、公転回転中心軸Ｃと平行である。
第１の引抜きダイス部１には、浮き枠３４に固定された潤滑油供給装置９Ａにより潤滑油が供給される。これにより第１の引抜きダイス部１における引抜力を軽減できる。
第１の引抜きダイス部１を通過した管材５は、浮き枠３４の前方壁３４ｂに設けられた貫通孔を介して、前方シャフト３５Ａの内部に導入される。

＜第１の公転キャプスタン＞
第１の公転キャプスタン２１は、円盤形状を有している。第１の公転キャプスタン２１は、中空の前方シャフト３５Ａの内外を径方向に貫通する横孔３５Ａｃに配置されている。第１の公転キャプスタン２１は、円盤の中心を回転軸Ｊ２１として、回転シャフト３５（前方シャフト３５Ａ）の外周部に固定された支持体２１ａに自転回転が自在な状態で支持されている。

第１の公転キャプスタン２１は、外周の接線の１つが公転回転中心軸Ｃと略一致する。第１の公転キャプスタン２１には、公転回転中心軸Ｃ上の第１の方向Ｄ１に搬送される管材５が一周以上、巻き掛けられる。第１の公転キャプスタン２１は、管材５を巻き掛けて前方シャフト３５Ａの内部から外部に引き出して公転フライヤ２３に誘導する。

第１の公転キャプスタン２１は、公転回転中心軸Ｃの周りを前方シャフト３５Ａとともに公転回転する。公転回転中心軸Ｃは、第１の公転キャプスタン２１の自転回転の回転軸Ｊ２１と直交する方向に延びている。管材５は、第１の公転キャプスタン２１と第１の引抜きダイス部１との間で捻りが付与される。これにより、管材５は、直線溝付管５Ｂから中間捻り管５Ｃとなる。

第１の公転キャプスタン２１とともに、前方シャフト３５Ａには駆動モータ２０が設けられている。駆動モータ２０は、第１の公転キャプスタン２１を管材５の巻き掛け方向（搬送方向）に駆動回転する。これにより、第１の公転キャプスタン２１は、管材５に第１の引抜きダイス部１を通過するための前方張力を付与する。

第１の公転キャプスタン２１および駆動モータ２０は、前方シャフト３５Ａの公転回転中心軸Ｃに重心が位置するように公転回転中心軸Ｃに対して互いに対称の位置に配置されることが好ましい。これにより、前方シャフト３５Ａの回転のバランスを安定させることができる。なお、第１の公転キャプスタン２１と駆動モータ２０の重量差が大きい場合は、錘を設けて重心を安定させてもよい。

＜公転フライヤ＞
公転フライヤ２３は、第１の引抜きダイス部１と第２の引抜きダイス部２との間で、管材５の管路を反転させる。公転フライヤ２３は、第１の引抜きダイス部１の引抜き方向である第１の方向Ｄ１に搬送される管材５を反転させ、搬送方向を第２の引抜きダイス部２の引抜き方向である第２の方向Ｄ２に向ける。より具体的には、公転フライヤ２３は、第１の公転キャプスタン２１から第２の公転キャプスタン２２に管材５を誘導する。

公転フライヤ２３は、複数のガイドローラ２３ａとガイドローラ２３ａを支持するガイドローラ支持体（図示略）とを有する。ここでは、煩雑さを解消するためガイドローラ支持体の図示を省略するが、ガイドローラ支持体は、回転シャフト３５に支持されている。ガイドローラ２３ａは、公転回転中心軸Ｃに対し外側に湾曲する弓形状を形成して並んでいる。ガイドローラ２３ａ自身が転動して管材５をスムーズに搬送する。公転フライヤ２３は、公転回転中心軸Ｃを中心として、浮き枠３４並びに浮き枠３４内に支持された第１の引抜きダイス部１および巻き出しボビン１１の周りを回転する。

公転フライヤ２３の一端は、公転回転中心軸Ｃに対し第１の公転キャプスタン２１の外側に位置している。また、公転フライヤ２３の他端は、中空の後方シャフト３５Ｂの内外を径方向に貫通する横孔３５Ｂｃを通過して後方シャフト３５Ｂの内部に延びている。公転フライヤ２３は、第１の公転キャプスタン２１に巻き掛けられて外側に繰り出された管材５を後方シャフト３５Ｂ側に誘導する。また、公転フライヤ２３は、管材５を後方シャフト３５Ｂの内部において、第２の方向Ｄ２に沿って公転回転中心軸Ｃ上に繰り出す。

なお、本実施形態の公転フライヤ２３は、ガイドローラ２３ａにより管材５を搬送するものであるとして説明した。しかしながら公転フライヤ２３を、弓状に形成した帯板から形成して、管材５を帯板の一面を滑動させて搬送してもよい。
また、図１において、管材５がガイドローラ２３ａの外側を通過する場合を例示した。しかしながら、公転フライヤ２３の回転速度が速い場合には、管材５が遠心力により公転フライヤから脱線するおそれがある。このような場合は、管材５の外側に更にガイドローラ２３ａを設けることが好ましい。
公転フライヤ２３と同等の重量を有し前方シャフト３５Ａから後方シャフト３５Ｂに延びて公転フライヤ２３と同期回転するダミーフライヤを複数設けてもよい。これにより、回転シャフト３５の回転を安定させることができる。

＜第２の公転キャプスタン＞
第２の公転キャプスタン２２は、第１の公転キャプスタン２１と同様に、円盤形状を有する。第２の公転キャプスタン２２は、後方シャフト３５Ｂの端部３５Ｂｂの先端に設けられた支持体２２ａに自転回転が自在な状態で支持されている。また、第２の公転キャプスタン２２の外周には、自転回転自在のガイドローラ２２ｃが並んで配置されている。本実施形態の第２の公転キャプスタン２２は、自身が自転回転するとともにガイドローラ２２ｃが転動するが、何れか一方が回転すれば、管材５をスムーズに搬送できる。

第２の公転キャプスタン２２は、外周の接線の１つが公転回転中心軸Ｃと略一致する。第２の公転キャプスタン２２には、公転回転中心軸Ｃ上の第２の方向Ｄ２に搬送される管材５が一周以上、巻き掛けられる。第２の公転キャプスタン２２は、巻き掛けられた管材を公転回転中心軸Ｃ上の第２の方向Ｄ２に繰り出す。

第２の公転キャプスタン２２は、公転回転中心軸Ｃの周りを後方シャフト３５Ｂとともに公転回転する。公転回転中心軸Ｃは、第２の公転キャプスタン２２の自転回転の回転軸Ｊ２２と直交する方向に延びている。第２の公転キャプスタン２２から繰り出された管材５は、第２の引抜きダイス部２において縮径される。第２の引抜きダイス部２は、地面Ｇに対し静止しているため、第２の公転キャプスタン２２と第２の引抜きダイス部２との間で、管材５に捻りを付与できる。これにより、管材５は、中間捻り管５Ｃから内面螺旋溝付管５Ｒとなる。

第２の公転キャプスタン２２を支持する支持体２２ａは、公転回転中心軸Ｃに対し第２の公転キャプスタン２２と対称の位置に錘２２ｂを支持する。錘２２ｂは、後方シャフト３５Ｂの回転のバランスを安定させる。

＜第２の引抜きダイス部＞
図１に示すように第２の引抜きダイス部２は、第２の公転キャプスタン２２の後段に配置される。第２の引抜きダイス部２は、反対の第２の方向Ｄ２を引抜き方向とする。第２の方向Ｄ２は、公転回転中心軸Ｃと平行な方向である。第２の方向Ｄ２は、第１の引抜きダイス部１の引抜き方向である第１の方向Ｄ１と反対である。管材５は、第２の方向Ｄ２に沿って第２の引抜きダイス部２を通過する。第２の引抜きダイス部２は、第２の引抜きダイス部２は、地面Ｇに対して静止している。第２の引抜きダイス部２の中心は、回転シャフト３５の公転回転中心軸Ｃと一致する。

図４は、第２の引抜きダイス部２の断面模式図である。図４に示すように、第２の引抜きダイス部２は、第１の引抜きダイス部１と同様の構成を有する。すなわち、第２の引抜きダイス部２は、ダミーダイス２Ｄと、引抜きダイス２Ａと、ダイスボックス２Ｘと、を有している。ダイスボックス２Ｘは、第１の引抜きダイス部１（図３参照）と同様の構成を有し、ダミーダイス２Ｄおよび引抜きダイス２Ａを収容して保持する。

ダミーダイス２Ｄおよび引抜きダイス２Ａは、管材５の搬送方向（第２の方向Ｄ２）に沿って縦列に配列されている。管材５の搬送方向に対しダミーダイス２Ｄが前段に、引抜きダイス２Ａが後段に配置されている。ダミーダイス２Ｄと引抜きダイス２Ａのダイス孔の中心は、互いに一致している。

ダミーダイス２Ｄは、管材５を０％〜０．３％縮径する。したがって、ダミーダイス２Ｄは、中間捻り管５Ｃの外径に沿ったダミーダイス孔２Ｄａを有する。ダミーダイス２Ｄは、後段に位置する引抜きダイス２Ａのダイス孔２Ａａに直線溝付管５Ｂを誘導する。
一方で、引抜きダイス２Ａは、それぞれ管材５の外形を減少させる空引きを行う。引抜きダイス２Ａによる管材５の縮径率は、２％以上４０％以下とすることが好ましい。
第２の引抜きダイス部２において、ダミーダイス２Ｄは、縮径をほとんど行わないために、管材５に捻りをほとんど付与されない。一方で、引抜きダイス２Ａは、縮径とともに捻りを付与する。
なお、ダミーダイス２Ｄを構成する材料としては、金属材料のみならず第１の引抜きダイス部１のダミーダイス１Ｄと同様に樹脂材料を採用できる。

第２の引抜きダイス部２は、例えば図示略のダイス支持体を介して架台６２に支持されている。また、第２の引抜きダイス部２には、架台６２に取り付けられた潤滑油供給装置９Ｂにより潤滑油が供給される。これにより第２の引抜きダイス部２における引抜力を軽減できる。
第２の引抜きダイス部２における縮径および捻り付与により、管材５は、中間捻り管５Ｃから内面螺旋溝付管５Ｒとなる。

＜第２のガイドキャプスタン＞
第２のガイドキャプスタン６１は、円盤形状を有している。第２のガイドキャプスタン６１の外周の接線方向は、公転回転中心軸Ｃと一致する。第２のガイドキャプスタン６１には、公転回転中心軸Ｃ上の第２の方向Ｄ２に搬送される管材５が一周以上、巻き掛けられる。

第２のガイドキャプスタン６１は、回転軸Ｊ６１を中心に架台６２に回転可能に支持されている。また、第２のガイドキャプスタン６１の回転軸Ｊ６１は、駆動モータ６３と駆動ベルト等を介し接続されている。第２のガイドキャプスタン６１は、駆動モータ６３により、管材５の巻き掛け方向（搬送方向）に駆動回転する。なお、駆動モータ６３は、トルク制御可能なトルクモータを用いることが好ましい。

第２のガイドキャプスタン６１が駆動することによって管材５には、前方張力が付与される。これにより管材５は、第２の引抜きダイス部２における加工に必要な引抜き応力が付与され前方に搬送される。

＜仕上げ引抜きダイス＞
仕上げ引抜きダイス４は、第２のガイドキャプスタン６１と巻き取りボビン７１との間に位置する。仕上げ引抜きダイス４は、管材５を仕上げ整形する。仕上げ引抜きダイス４は、第１および第２の引抜きダイス部１、２を通過することにより形成された内面螺旋溝付管５Ｒのスキンパス用に設けられる。仕上げ引抜きダイス４による仕上げ引抜き工程では、引抜きによる断面の変化は少なく、表面および寸法が仕上げ整形されるとともに内面螺旋溝付管５Ｒの真円度を回復する。
なお、仕上げ引抜きダイス４は、第２の引抜きダイス部２と巻き取りボビン７１との間であれば、何れの位置に設けられていてもよい。

＜巻き取りボビン＞
巻き取りボビン７１は、管材５の管路の終端に設けられ、管材５を回収する。巻き取りボビン７１の前段には、誘導部７２が設けられている。誘導部７２は、トラバース機能を有し管材５を巻き取りボビン７１に整列巻きさせる。

巻き取りボビン７１は、ボビン支持シャフト７３に着脱可能に取り付けられている。ボビン支持シャフト７３は、架台７５に支持され、駆動モータ７４に駆動ベルト等を介し接続されている。巻き取りボビン７１は、駆動モータ７４により駆動回転され、管材５を弛ませることなく巻き取る。巻き取りボビン７１は、管材５が十分に巻き付けられた場合に取り外され、他の巻き取りボビン７１に付け替えられる。

＜＜内面螺旋溝付管の製造方法＞＞
上述した内面螺旋溝付管の製造装置Ａを用いて、内面螺旋溝付管５Ｒを製造する方法について説明する。

まず、予備工程について説明する。
押出成形により、図５に示すように、内面に長さ方向に沿う複数の直線溝５ａが周方向に間隔をおいて形成された直線溝付管５Ｂを作製し（直線溝付管押出工程）する。更に、直線溝付管５Ｂを巻き出しボビン１１にコイル状に巻き付ける。更に、巻き出しボビン１１を製造装置Ａの浮き枠３４にセットする。また、巻き出しボビン１１から管材５（直線溝付管５Ｂ）を繰り出して、予め直線溝付管５Ｂの管路をセットする。具体的には、管材５を、第１のガイドキャプスタン１８、第１の引抜きダイス部１、第１の公転キャプスタン２１、公転フライヤ２３、第２の公転キャプスタン２２、第２の引抜きダイス部２、第２のガイドキャプスタン６１、巻き取りボビン７１の順に、通過させて、セットする。
以上の予備工程が終わった後に、内面螺旋溝付管５Ｒの製造を開始する。

内面螺旋溝付管５Ｒの製造工程において、管材の搬送経路に沿って説明する。
まず、巻き出しボビン１１から管材５を順次繰り出していく。
次に、巻き出しボビン１１から繰り出された管材５を予備引抜きダイス３に通過させる（予備引抜き工程）。管材５は、予備引抜きダイス３を通過することで、真円状に整形される。
次に、巻き出しボビン１１から繰り出された管材５を、第１のガイドキャプスタン１８に巻き掛ける。第１のガイドキャプスタン１８は、管材５を公転回転中心軸Ｃ上に位置する第１の引抜きダイス部１のダイス孔に誘導する（第１の誘導工程）。

次に、管材５を第１の引抜きダイス部１に通過させる。更に、第１の引抜きダイス部１の後段で管材５を第１の公転キャプスタン２１に巻き掛けて前記回転軸の周りを回転させる。これにより、管材５を縮径するとともに捻りを付与する（第１の捻り引抜き工程）。

図３に示すように、第１の引抜きダイス部１は、ダミーダイス１Ｄと引抜きダイス１Ａとを有している。管材５は、ダミーダイス１Ｄを通過した後に引抜きダイス１Ａを通過する。管材５は、ダミーダイス１Ｄにおいて引抜きダイス１Ａのダイス孔の中心に位置合わせされる。すなわちダミーダイス１Ｄは、管材５を引抜きダイス１Ａのダイス孔１Ａａに誘導する。また、管材５は、引抜きダイス１Ａにおいて縮径しながら捻りを付与される。

管材５は、第１の引抜きダイス部１に通された後に、公転回転する第１の公転キャプスタン２１に巻き掛けられる。これにより、管材５（直線溝付管５Ｂ）の内面の直線溝５ａ（図５参照）に捻りが付与され内面に螺旋溝５ｃが形成される。第１の捻り引抜き工程により直線溝付管５Ｂは、中間捻り管５Ｃとなる。中間捻り管５Ｃは、内面螺旋溝付管５Ｒの製造工程における中間段階の管材であり、内面螺旋溝付管５Ｒの螺旋溝５ｃより浅い捻り角の螺旋溝が形成された状態である。

第１の捻り引抜き工程において管材５には、捻りが付与されると同時に第１の引抜きダイス部１の引抜きダイス１Ａによる縮径が行われる。すなわち、管材５は、捻りと縮径との同時加工による複合応力が付与させる。複合応力下においては、捻り加工のみを行う場合と比較して管材５の降伏応力が小さくなり、管材５の座屈応力に達する前に、管材５に大きな捻りを付与できる。これにより、管材５の座屈の発生を抑制しつつ大きな捻りを付与できる。

第１の引抜きダイス部１の前段には、第１のガイドキャプスタン１８が設けられており管材５の回転が規制されている。すなわち、管材５は、第１の引抜きダイス部１の前段で、捻り方向の変形が拘束されている。管材５には、第１の引抜きダイス部１と第１の公転キャプスタン２１との間で捻りが付与される。すなわち、第１の捻り引抜き工程において、管材５に捻りが付与される領域（加工域）は、第１の引抜きダイス部１と第１の公転キャプスタン２１との間に制限される。
加工域の長さと、限界捻り角（座屈を生じないで捻ることができる最大捻り角）の関係には、相関関係があり、加工域を短くすることで、大きな捻り角を付与しても座屈が生じにくい。第１のガイドキャプスタン１８を設けることで、第１の引抜きダイス部１の前段で捻りが付与されることがなく、加工域を短く設定できる。また、第１の引抜きダイス部１と第１の公転キャプスタン２１との距離を近づけることで加工域を短く設定し、座屈を生じさせずに管材５に大きな捻りを付与できる。

第１の引抜きダイス部１の引抜きダイス１Ａによる管材５の縮径率は、２％以上とすることが好ましい。
図７は、引抜き時の限界捻り角と縮径率の関係を調べた予備実験の結果を示すグラフである。図７に示すように、限界捻り角と縮径率の間には相関が認められ、引抜き時の縮径率を大きくするにつれて限界捻り角が大きくなる傾向が認められる。すなわち、縮径率が小さ過ぎる場合は引抜きによる効果が乏しく、大きな捻り角を得ることが難しいので、２％以上とするのが好ましい。なお、同様の理由から縮径率を５％以上とすることがより好ましい。
一方で、縮径率が大きくなり過ぎると加工限界で破断を生じ易くなるので、４０％以下とするのが好ましい。

第１の捻り引抜き工程において、管材５には第１の公転キャプスタン２１を駆動する駆動モータ２０により、前方張力が付与される。また、同時に管材５には巻き出しボビン１１のブレーキ部１５により後方張力が付与される。このため、管材５に適度な張力を付与することが可能となり、管材５に座屈・破断を生じさせることなく安定した捻り角を付与できる。

次に、公転フライヤ２３に管材５を巻き掛けて、管材５の搬送方向を公転回転中心軸Ｃ上の第２の方向Ｄ２に向ける。更に、第２の公転キャプスタン２２に管材５を巻き掛けて、管材５を第２の引抜きダイス部２に導入する（第２の誘導工程）。これにより、管材５の搬送方向は、第１の方向Ｄ１から第２の方向Ｄ２に反転し、第２の引抜きダイス部２の中心に合わせられる。公転フライヤ２３は、浮き枠３４の周りを公転回転中心軸Ｃを中心として回転する。なお、第１の公転キャプスタン２１、公転フライヤ２３および第２の公転キャプスタン２２は、公転回転中心軸Ｃを中心として同期回転する。したがって、第１の公転キャプスタン２１から第２の公転キャプスタン２２の間で、管材５は相対的に回転せず捻りが付与されない。

次に、第２の公転キャプスタン２２とともに回転する管材５を第２の引抜きダイス部２に通過させる。これにより、管材５を縮径するとともに捻りを付与し、螺旋溝５ｃの捻り角を更に大きくする（第２の捻り引抜き工程）。第２の捻り引抜き工程により中間捻り管５Ｃは、内面螺旋溝付管５Ｒとなる。

図４に示すように、第２の引抜きダイス部２は、ダミーダイス２Ｄと引抜きダイス２Ａとを有している。管材５は、ダミーダイス２Ｄを通過した後に引抜きダイス２Ａを通過する。管材５は、ダミーダイス２Ｄにおいて引抜きダイス２Ａのダイス孔の中心に位置合わせされる。すなわちダミーダイス２Ｄは、管材５を引抜きダイス２Ａのダイス孔に誘導する。また、管材５は、引抜きダイス２Ａにおいて縮径しながら捻りを付与される。

第２の捻り引抜き工程において、管材５には第２のガイドキャプスタン６１を駆動する駆動モータ６３により、前方張力が付与される。駆動モータ６３としては、トルク制御可能なトルクモータを用いた場合、第２のガイドキャプスタン６１は、管材５に付与する前方張力を調整できる。第２のガイドキャプスタン６１により前方張力を調整することで、第２の捻り引抜き工程において管材５に適度な張力を付与することが可能となる。これにより、管材５に座屈・破断を生じさせることなく安定した捻り角を付与できる。

管材５は、公転回転する第２の公転キャプスタン２２に巻き掛けられた後に第２の引抜きダイス部２を通過する。管材５は、第２の引抜きダイス部２により縮径されるとともに、第２の公転キャプスタン２２により管材５に捻りを付与される。これにより、管材５の内面の螺旋溝５ｃに更に大きな捻りが付与され、螺旋溝５ｃの捻り角が大きくなる。第２の捻り引抜き工程により中間捻り管５Ｃは、内面螺旋溝付管５Ｒとなる。

第２の引抜きダイス部２の前段では、第２の公転キャプスタン２２に管材５が巻き掛けられている。第２の引抜きダイス部２の後段では、第２のガイドキャプスタン６１が設けられ管材５の回転が規制されている。すなわち、管材５は第２の引抜きダイス部２の前後で、捻り方向の変形が拘束されており、第２の公転キャプスタン２２と第２のガイドキャプスタン６１との間で、管材５に捻りが付与される。すなわち、第２の捻り引抜き工程において、管材５に捻りが付与される領域（加工域）は、第２の公転キャプスタン２２と第２の引抜きダイス部２との間に制限される。上述したように、加工域を短くすることで、大きな捻り角を付与しても座屈が生じにくい。第２のガイドキャプスタン６１を設けることで、第２の引抜きダイス部２の後段で捻りが付与されることがなく、加工域を短く設定できる。

なお、本実施形態において、第２の公転キャプスタン２２は、後方スタンド３７Ｂの後方（第２の引抜きダイス部２側）に設けられているが、第２の公転キャプスタン２２は、前方スタンド３７Ａと後方スタンド３７Ｂとの間に位置していてもよい。しかしながら、第２の公転キャプスタン２２を、後方スタンド３７Ｂに対し後方に配置して第２の引抜きダイス部２に近づけることで、第２の捻り引抜き工程における加工域を短くすることができる。これにより、座屈の発生をより効果的に抑制できる。

第２の捻り引抜き工程において、第１の捻り引抜き工程と同様に、捻りと縮径とが行われて、管材５には複合応力が付与させる。これにより、管材５の座屈応力に達する前に、管材に座屈の発生を抑制しつつ大きな捻りを付与できる。

第２の引抜きダイス部２に設けられる引抜きダイス２Ａによる管材５の縮径率は、第１の引抜きダイス部１の引抜きダイス１Ａと同様に、２％以上（より好ましくは５％以上）４０％以下とすることが好ましい。
なお、第１の引抜きダイス部１において、大きな縮径（例えば縮径率３０％以上の縮径）を行うと管材５が加工硬化するために、第２の引抜きダイス部２での大きな縮径を行うことが困難になる。したがって、第１の引抜きダイス部１の縮径率と第２の引抜きダイス部２の縮径率との合計は、４％以上５０％以下とすることが好ましい。

次に、管材５を仕上げ引抜きダイス４に通過させる（仕上げ引抜き工程）。管材５は、仕上げ引抜きダイス４を通過することで、表面が整形される。また、管材５に若干のつぶれ等の変形が生じていた場合でも、この仕上げ引抜き工程を経ることにより、その変形も修正して、所定の真円度の内面螺旋溝付管５Ｒとすることができる。なお、仕上げ引抜きダイス４の引抜き荷重に対して管材５を搬送させる力は、巻き取りボビン７１に設けられた駆動モータ７４により付与される。

次に、管材５は、巻き取りボビン７１に巻き付けられ回収される。巻き取りボビン７１は、駆動モータ７４により、管材５の搬送速度と同期して回転することで、管材５を弛みなく巻き取ることができる。
以上の工程を経て、製造装置Ａを用いて、図６に示す内面螺旋溝付管５Ｒを製造することができる。

本実施形態の製造方法は、上述の工程を経て形成された内面螺旋溝付管５Ｒに対して、再び第１の捻り引抜き工程および第２の捻り引抜き工程を行い、更に大きな捻り角を付与してもよい。この場合には、上述の工程を経た内面螺旋溝付管５Ｒに対して熱処理（焼きなまし）を行い、Ｏ材化する。更に巻き出しボビン１１に巻き付けて、この巻き出しボビン１１を適当な縮径率を有する第１の引抜きダイス部および第２の引抜きダイス部を有する製造装置Ａに取り付ける。更に、製造装置Ａにより上述の工程と同様の工程（第１の捻り引抜き工程および第２の捻り引抜き工程）を経ることで、更に大きな捻り角を付与した内面螺旋溝付管を製造できる。

本実施形態の製造方法によれば、特許文献１に示す従来の製造方法と比較して、捻りと同時に縮径を行っているため、出発材と最終製品の外径および断面積が異なる。また、管材に捻りと縮径の複合応力を付与する為に、捻り加工に必要なせん断応力を低減させることが可能となり、管材５の座屈応力に達する前に、管材５に大きな捻りを付与できる。なお、特許文献１に示す製造装置では、図７における縮径率０％の５°程度の捻りを２回行うため１０°程度の捻り角の付与が限界であると考えられる。

本実施形態の製造方法によれば、直線溝付管５Ｂに対して捻りを付与するとともに、縮径を行うため、座屈発生を抑制しつつ大きな捻り角を付与できる。なお、本実施形態において、最終品である内面螺旋溝付管５Ｒの外径に対し、素材となる直線溝付管５Ｂの外径は１．１倍以上である。

本実施形態の製造方法によれば、第１の引抜きダイス部１と第２の引抜きダイス部２との間で第１の公転キャプスタン２１により、管材５に捻りを付与している。更に、第１の引抜きダイス部１と第２の引抜きダイス部２との引抜き方向が反転している。これにより、第１の捻り引抜き工程と、第２の捻り引抜き工程における、捻り方向を一致させて、管材５に捻りを付与できる。また、管材５の管路の始端である巻き出しボビン１１と管路の終端である巻き取りボビン７１を回転させる必要がない。ラインの速度は、回転速度に依存するため、重量物である巻き出しボビン１１又は巻き取りボビン７１を回転させない本実施形態の製造方法では、回転速度を容易に高めることができる。すなわち、本実施形態によれば容易にラインを高速化できる。
更に、本実施形態において、巻き出しボビン１１を回転させることがないため、巻き出しボビン１１に長尺の直線溝付管５Ｂ（管材５）を巻き付けることができる。このため、本実施形態の製造方法によれば、巻き出しボビン１１を付け替えることがなく、一気通貫で長尺の管材５に捻りを付与することができる。すなわち、本実施形態によれば内面螺旋溝付管５Ｒの大量生産が容易となる。

本実施形態の製造方法によれば、第１の捻り引抜き工程の前段で、予備引抜きダイス３により管材５を真円状に整形する予備引抜き工程を行う。これにより、第１の捻り引抜き工程の第１の引抜きダイス部１において、管材５の外周面をダイス孔に均一に接触させることができ、座屈発生を抑制して安定した捻りを付与することができる。

本実施形態の製造方法によれば、第２の捻り引抜き工程の後段で、仕上げ引抜きダイス４により管材５の表面性状を整えるとともに管材５の変形を修正する仕上げ引抜き工程を行う。これにより、表面性状および形状が安定した内面螺旋溝付管５Ｒを製造できる。

本実施形態の製造方法によれば、第１の引抜きダイス部１および第２の引抜きダイス部２の引抜きダイス１Ａ、２Ａの前段に、引抜きダイス１Ａ、２Ａのダイス孔の中心に管材５を位置合わせして誘導するダミーダイス１Ｄ、２Ｄをそれぞれ設ける。これにより、管材５の外周面と引抜きダイス１Ａ、２Ａのダイス孔内周面とを周方向に均一な圧力で接触させることが可能となる。したがって、管材５の縮径が均一に行われて周方向の偏肉が少ない内面螺旋溝付管を製造できる。また、管材５の捻りも周方向に均一に行い、捻れ角の安定した内面螺旋溝付管５Ｒを、座屈を生じさせることなく製造できる。

本実施形態の製造方法は、第１の捻り引抜き工程と第２の捻り引抜き工程を経て管材５に捻りを付与するものである。このため、それぞれの捻り引抜き工程で付与する捻り角を積み上げて大きな捻り角を付与することができる。

本実施形態の製造方法によれば、第１の捻り引抜き工程および前記第２の捻り引抜き工程において、管材５に前方張力と後方張力が付与される。前方張力は、第２のガイドキャプスタン６１により管材５に付与され、後方張力は、巻き出しボビン１１を制動するブレーキ部１５によって管材５に付与される。これにより、加工対象の管材５に適切な張力を安定して付与することができる。管材５の管路に弛みが無く、直線溝付管５Ｂが芯ずれせずに引抜きダイス部に入るため、管材５に座屈・破断を生じさせることなく安定した捻り角を付与できる。

本実施形態において、第１の引抜きダイス部１および第２の引抜きダイス部２に設けられるダミーダイスおよび引抜きダイスのダイス孔の中心は、公転回転中心軸Ｃ上に位置している。これにより、ダイス孔を通過する管材５をダイス孔に対して直線的に配置できるため、管材５を均一に縮径して、捻り付与時の座屈を抑制できる。なお、第１の引抜きダイス部１および第２の引抜きダイス部２において、管材５が正常に縮径できる範囲であれば、公転回転中心軸Ｃに対するダイス孔の位置ズレは許容される。

なお、本実施形態において、巻き出しボビン１１が浮き枠３４に支持され、巻き取りボビン７１が地面Ｇに設置されているものとして説明した。しかしながら、巻き出しボビン１１と巻き取りボビン７１のうち何れが浮き枠３４に支持されていてもよい。すなわち、図１において、巻き出しボビン１１と巻き取りボビン７１とを入れ替えて配置してもよい。この場合には、管材５の搬送経路が反転する。また、第１の引抜きダイス部１および第２の引抜きダイス部２が入れ替えて配置されるとともに、搬送方向に沿ってそれぞれの引抜きダイス部１、２の引抜き方向を反転させて配置する。更に、引抜きダイス部１、２の前後に位置するキャプスタンにおいて、引抜きダイス部の後段に位置するキャプスタンを管材の巻き掛け方向（搬送方向）に駆動させ、引抜きダイス部における引抜力に抗する前方張力を与える。

なお、本実施形態において、第１の引抜きダイス部１および第２の引抜きダイス部２は、それぞれ１つの引抜きダイスと１つのダミーダイスを有するものとして説明した。しかしながら、第１の引抜きダイス部１および第２の引抜きダイス部２は、それぞれ複数の引抜きダイスと複数のダミーダイスを有していてもよい。この場合、引抜きダイスとダミーダイスは、例えば交互に配置することができる。

＜＜熱交換器＞＞
図８は、本発明に係る内面螺旋溝付管を備えた熱交換器８０の一例を示す概略図であり、冷媒を通過させるチューブとして内面螺旋溝付管８１（内面螺旋溝付管５Ｒ）を蛇行させて設け、この内面螺旋溝付管８１の周囲に複数のアルミニウム合金製のフィン材８２を平行に配設した構造である。内面螺旋溝付管８１は、平行に配設したフィン材８２を貫通するように設けた複数の透孔を通過するように設けられている。
図８に示す熱交換器８０の構造において内面螺旋溝付管８１は、フィン材８２を直線状に貫通する複数のＵ字状の主管８１Ａと、隣接する主管８１Ａの隣り合う端部開口同士をＵ字形のエルボ管８１Ｂで図８（ｂ）に示すように接続してなる。また、フィン材８２を貫通している内面螺旋溝付管８１の一方の端部側に冷媒の入口部８６が形成され、内面螺旋溝付管８１の他方の端部側に冷媒の出口部８７が形成されることで図８に示す熱交換器８０が構成されている。

図８に示す熱交換器８０は、フィン材８２のそれぞれに形成した透孔を貫通するように内面螺旋溝付管８１を設け、フィン材８２の透孔に挿通後、拡管プラグにより内面螺旋溝付管８１の外径を押し広げて内面螺旋溝付管８１とフィン材８２を機械的に一体化することで組み立てられている。
図８に示す熱交換器８０に内面螺旋溝付管８１を適用することで、熱交換効率の良好な熱交換器８０を提供できる。
また、例えば、内面螺旋溝付管５Ｒの外径が１０ｍｍ以下と小さく、アルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる内面螺旋溝付管５Ｒを用いて熱交換器８０を構成すると、小型高性能であり、リサイクル時にフィン材８２と内面螺旋溝付管８１の分離が不要であって、リサイクル性に優れた熱交換器を提供できる。

以上に、本発明の様々な実施形態を説明したが、各実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。

１…第１の引抜きダイス部、１Ａ、２Ａ…引抜きダイス、１Ｄ、２Ｄ…ダミーダイス、１Ｘ、２Ｘ…ダイスボックス、２、…第２の引抜きダイス部、３…予備引抜きダイス、４…成形引抜きダイス、５…管材、５Ｂ…直線溝付管、５Ｃ…中間捻り管、５Ｒ、８１…内面螺旋溝付管、１１…巻き出しボビン（第１のボビン）、１２、７３…ボビン支持シャフト（ボビンの軸）、１５…ブレーキ部、１８…第１のガイドキャプスタン、２０、３９ｃ、６３、７４…駆動モータ、２１…第１の公転キャプスタン、２２…第２の公転キャプスタン、２３…公転フライヤ、３０…公転機構、３４…浮き枠、３４ａ、３６…軸受、３５…回転シャフト、３５Ａ…前方シャフト、３５Ｂ…後方シャフト、３７Ａ…前方スタンド、３７Ｂ…後方スタンド、３９…駆動部、６１…第２のガイドキャプスタン、７１…巻き取りボビン（第２のボビン）、８０…熱交換器、８２…フィン材、Ａ…製造装置、Ｃ…公転回転中心軸、Ｄ１…第１の方向、Ｄ２…第２の方向、Ｇ…地面、Ｊ１８、Ｊ２１、Ｊ２２、Ｊ６１…回転軸、Ｌ１…第１の加工域、Ｌ２…第２の加工域

Claims (19)

1. 第１の方向を引抜き方向とする第１の引抜きダイス部と、
   前記第１の方向と反対の第２の方向を引抜き方向とする第２の引抜きダイス部と、
   前記第１の引抜きダイス部の前段に位置する予備引抜きダイスと、
   前記第１の引抜きダイス部と前記第２の引抜きダイス部の間において管材の管路を前記第１の方向から前記第２の方向に反転させるとともに前記第１の引抜きダイス部および前記第２の引抜きダイス部のうち何れか一方の周りを回転する公転フライヤと、を用いて、
   内面に長さ方向に沿う複数の直線溝が形成された直線溝付管を前記予備引抜きダイスに通過させ真円状に整形する予備引抜き工程と、
   前記予備引抜き工程を経た前記直線溝付管を前記第１の引抜きダイス部に通過させ更に前記公転フライヤに巻き掛け公転回転させることで縮径するとともに捻りを付与し中間捻り管を形成する第１の捻り引抜き工程と、
   前記公転フライヤとともに回転する前記中間捻り管を前記第２の引抜きダイス部に通過させ縮径するとともに捻りを付与し内面螺旋溝付管を形成する第２の捻り引抜き工程と、を有する、内面螺旋溝付管の製造方法。
2. 前記第１の引抜きダイス部が、前記管材の搬送方向に沿って縦列に配列されたダミーダイスおよび引抜きダイスを有し、
   前記ダミーダイスは、前記予備引抜きダイスにより真円状に整形された前記直線溝付管の外径に沿ったダミーダイス孔を有し前記引抜きダイスのダイス孔に前記直線溝付管を誘導する、請求項１に記載の内面螺旋溝付管の製造方法。
3. 前記第２の引抜きダイス部が、前記管材の搬送方向に沿って縦列に配列されたダミーダイスおよび引抜きダイスを有し、
   前記ダミーダイスは、前記中間捻り管の外径に沿ったダミーダイス孔を有し前記引抜きダイスのダイス孔に前記直線溝付管を誘導する、請求項１又は２に記載の内面螺旋溝付管の製造方法。
4. 前記第２の捻り引抜き工程を経た前記内面螺旋溝付管を、前記第２の引抜きダイス部の後段に位置する仕上げ引抜きダイスで整形する仕上げ引抜き工程を有する、請求項１〜３の何れか一項に記載の内面螺旋溝付管の製造方法。
5. 前記第１の引抜きダイス部および前記第２の引抜きダイス部における引抜きダイスによる縮径率をそれぞれ２％〜４０％とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の内面螺旋溝付管の製造方法。
6. 前記公転フライヤの前段および後段にそれぞれ前記公転フライヤと同期回転する公転キャプスタンを設けて前記管材を巻き掛ける、請求項１〜５の何れか一項に記載の内面螺旋溝付管の製造方法。
7. 前記第１の引抜きダイス部の前段および前記第２の引抜きダイス部の後段にガイドキャプスタンを設けて前記管材を巻き掛ける、請求項１〜６の何れか一項に記載の内面螺旋溝付管の製造方法。
8. 前記第１の引抜きダイス部および前記第２の引抜きダイス部の後段に巻き掛け方向に駆動回転するキャプスタンを設け、前記管材に前方張力を付与する、請求項１〜７の何れか一項に記載の内面螺旋溝付管の製造方法。
9. 前記第１の捻り引抜き工程の前工程として、巻き出しボビンから前記直線溝付管を巻き出す工程を有し、前記巻き出しボビンの巻き出し方向の回転を規制するブレーキ部により前記直線溝付管に後方張力を付加する、請求項１〜８の何れか一項に記載の内面螺旋溝付管の製造方法。
10. 前記第２の捻り引抜き工程を経て形成された前記内面螺旋溝付管に熱処理を施した後に、再び前記第１の捻り引抜き工程および前記第２の捻り引抜き工程を行い、更に大きな捻り角を付与する、請求項１〜９の何れか一項に記載の内面螺旋溝付管の製造方法。
11. 一方が巻き出しボビンであり他方が巻き取りボビンであり一方から他方に管材を搬送する第１のボビンおよび第２のボビンと、
    前記第１のボビンの軸を支持する浮き枠と、
    前記浮き枠を軸受を介して支持し前記浮き枠内のボビンの軸と直交する方向に回転する回転シャフトと、
    前記第１のボビンと前記第２のボビンの間で前記管材の管路を反転させとともに前記回転シャフトに支持されて前記浮き枠の周りを回転する公転フライヤと、
    前記管材の管路において前記公転フライヤの前段および後段にそれぞれ位置し互いに引抜き方向が反対である第１の引抜きダイス部および第２の引抜きダイス部と、
    前記第１の引抜きダイス部の前段に位置し、前記管材を真円状に整形する予備引抜きダイスと、を備え、
    前記巻き出しボビンから巻き出される前記管材が内面に長さ方向に沿う直線溝が形成された直線溝付管であり、前記第１の引抜きダイス部および前記第２の引抜きダイス部において前記管材を縮径するとともに前記公転フライヤの回転に伴う捻りを付与し内面螺旋溝付管を形成する、内面螺旋溝付管の製造装置。
12. 前記第１の引抜きダイス部が、前記管材の搬送方向に沿って縦列に配列されたダミーダイスおよび引抜きダイスを有し、
    前記ダミーダイスは、前記予備引抜きダイスにより真円状に整形された前記直線溝付管の外径に沿ったダミーダイス孔を有し前記引抜きダイスのダイス孔に前記直線溝付管を誘導する、請求項１１に記載の内面螺旋溝付管の製造装置。
13. 前記第２の引抜きダイス部が、前記管材の搬送方向に沿って縦列に配列されたダミーダイスおよび引抜きダイスを有し、
    前記ダミーダイスは、前記管材の外径に沿ったダミーダイス孔を有し前記引抜きダイスのダイス孔に前記直線溝付管を誘導する、請求項１１又は１２に記載の内面螺旋溝付管の製造装置。
14. 前記第２の引抜きダイス部の後段に位置し、前記管材を仕上げ整形する仕上げ引抜きダイスを有する、請求項１１〜１３の何れか一項に記載の内面螺旋溝付管の製造装置。
15. 前記第１の引抜きダイス部および前記第２の引抜きダイス部における引抜きダイスによる縮径率をそれぞれ２％〜４０％とする、請求項１１〜１４の何れか一項に記載の内面螺旋溝付管の製造装置。
16. 前記公転フライヤの前段および後段に前記回転シャフトに支持されて前記公転フライヤと同期回転する公転キャプスタンを備える、請求項１１〜１５の何れか一項に記載の内面螺旋溝付管の製造装置。
17. 前記第１の引抜きダイス部の前段に前記浮き枠に支持され前記管材が巻き掛けられる第１のガイドキャプスタンを備え、
    前記第２の引抜きダイス部の後段に前記管材が巻き掛けられる第２のガイドキャプスタンを備える、請求項１１〜１６の何れか一項に記載の内面螺旋溝付管の製造装置。
18. 前記第１の引抜きダイス部および前記第２の引抜きダイス部の後段に巻き掛け方向に駆動回転するキャプスタンを備え、前記キャプスタンが前記管材に前方張力を付与する、請求項１１〜１７の何れか一項に記載の内面螺旋溝付管の製造装置。
19. 前記巻き出しボビンの巻き出し方向の回転を規制するブレーキ部を備え、前記ブレーキ部により前記直線溝付管に後方張力を付加する、請求項１１〜１８の何れか一項に記載の内面螺旋溝付管の製造装置。

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