JP5976168B1 - 管材の内面凹凸加工装置及び管材の内面凹凸加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】管材の内面に簡単且つ安価に均一な凹凸を形成する。【解決手段】本発明の管材の内面凹凸加工装置１は、管材Ｗを装着する装着部４と回転台５のチャック６に取り付ける取付け部７とを有し、上記装着部４の外周面に所定の形状、高さＨ、ピッチＰの凹凸加工が施され、管材Ｗの内径ｄより所定の隙間Ｔ分、小さな外径Ｄを有する棒状の取付け治具９と、上記取付け治具９の装着部４に管材Ｗを装着した状態で、該管材Ｗの外周面から離間した位置から当接し、所定の押込み量Ｅ分、押し込んだ位置まで移動可能で、少なくとも管材Ｗに形成する凹凸３の加工範囲分、管材Ｗの軸方向Ｙに移動可能な押込みローラ１０と、を備えることによって構成されている。【選択図】 図１

Description

本発明は、空調機器や給湯器、あるいはその他の熱交換機器等に使用されている配管の内面に対して、凹凸加工を施す管材の内面凹凸加工装置及び該管材の内面凹凸加工装置を使用することによって実行される管材の内面凹凸加工方法に関する。

空調機器や給湯器、あるいは列車の駆動制御用のインバータやコンバータの冷却に使用されている熱交換機器等には、配管内を流れる冷媒等の熱交換効率を向上させることを目的として、当該配管の内面の表面積を拡大するために内面に凹凸が形成された配管が使用されている。
このような配管には、当初から内面に溝が形成されて市販されている溝付き管を使用する場合や平滑管の内面に砂を吹き付けて凹凸を形成するサンドブラスト加工を施した管材を使用する場合がある。また、下記の特許文献１〜３に示すように絞り加工や曲げ加工によって管材を成形する過程で内面に凹凸を同時に形成した管材を使用する場合や、管材の一部に管材の軸方向と交差する方向の穴部を形成し、当該穴部にプレス型を挿入して内面の一部に凹凸を形成した管材を使用する場合がある。

特開昭６２−１７３０２２号公報 特公昭６４−２４４８号公報 特許第４８２３９９０号公報

しかし、上述した市販の溝付き管は引抜き成形で配管の内面に溝を形成しているため、その引抜き成形の精度によって溝の形状にばら付きが発生する場合があった。また、管材の種類が市販されているものに限定されるため、例えば市販されていない管径３０ｍｍの溝付き管が必要であれば割高の特注品になってしまう。また、市販の溝付き管の価格は、溝のない通常の平滑管の約３倍と高く、部品コストの増大を招いている。
そこで、現行の基準になっているのが、上述したサンドブラスト加工によって管材の内面に凹凸を形成する加工方法である。この加工方法は種々の管材に対応できるため汎用性があるが、加工後に加工によって生じた粒子等を除去する必要があるため、高額な超音波洗浄機が必要になってくる。また、粉塵対策等の工場内の環境整備も必要になってくる。

また、特許文献１、３に示す絞り加工を伴う加工方法には、段階的に管材を縮径させながら、同時に管材の内面に凹凸を形成しているため、加工が複雑であり、製品の管径を一定に保つためには高い加工精度を必要としていた。また、特許文献２に示す曲げ加工を伴う加工方法も、同じく段階的に管材を徐々に曲げながら、同時に管材の内面に凹凸を形成しているため、加工が複雑であり、連続した凹凸を形成するためには高い加工精度を必要としていた。
また、管材の一部に形成した穴部にプレス型を挿入して管材の内面に凹凸を形成する加工方法は、管材の内面の一部にしか凹凸を形成できないため熱交換効率の点で改善の余地があった。

本発明はこのような点に基づいてなされたもので、その目的とするところは安価な平滑管を使用し、既存の設備を利用して簡単に低い加工コストで均一な凹凸を管材の内面に形成することができる加工品質、汎用性及びコストパフォーマンスに優れる管材の内面凹凸加工装置及び管材の内面凹凸加工方法を提供することにある。

上記目的を達成すべく本発明の請求項１による管材の内面凹凸加工装置は、管材の内面に凹凸を形成する管材の内面凹凸加工装置において、管材を装着する装着部と回転台のチャックに取り付ける取付け部とを有し、上記装着部の外周面に所定の形状、高さ、ピッチの凹凸加工が施され、管材の内径より所定の隙間分、小さな外径を有する棒状の取付け治具と、上記取付け治具の装着部に管材を装着した状態で、該管材の外周面から離間した位置から当接し、所定の押込み量分、押し込んだ位置まで移動可能で、少なくとも管材に形成する凹凸の加工範囲分、管材の軸方向に移動可能な押込みローラと、を備えていることを特徴とするものである。

また、請求項２による管材の内面凹凸加工装置は、請求項１記載の管材の内面凹凸加工装置において、上記装着部の外周面に形成される凹凸の形状は、整列配置された角錐状の凸部または凹部であることを特徴とするものである。

また、請求項３による管材の内面凹凸加工装置は、請求項１記載の管材の内面凹凸加工装置において、上記装着部の外周面に形成される凹凸の形状は、円周方向に等間隔で配置された軸方向に沿う角筋状の凸部または凹部であることを特徴とするものである。

また、請求項４による管材の内面凹凸加工装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の管材の内面凹凸加工装置において、上記装着部の外周面に形成される凹凸の高さは、０．３〜０．５ｍｍで、上記管材の内径と上記装着部の外径との間に形成される隙間は、０．４〜０．６ｍｍであることを特徴とするものである。

また、請求項５による管材の内面凹凸加工装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の管材の内面凹凸加工装置において、上記装着部の外周面に形成される凹凸のピッチは０．２〜２ｍｍであることを特徴とするものである。

また、請求項６による管材の内面凹凸加工装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の管材の内面凹凸加工装置において、上記押込みローラのローラ幅は、２０〜１００ｍｍであることを特徴とするものである。

また、請求項７による管材の内面凹凸加工装置は、請求項１〜６のいずれかに記載の管材の内面凹凸加工装置において、上記押込みローラは、円周方向と軸方向のいずれか一方または双方に複数組配置されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項８による管材の内面凹凸加工方法は、管材の内面に凹凸を形成する管材の内面凹凸加工方法において、
加工する管材の管径と加工長さに合わせて使用する取付け治具を選定して、該取付け治具の取付け部を回転台のチャックに取り付ける取付け治具設置工程と、回転台のチャックに取り付けられた上記取付け治具の装着部に対して、加工する管材を外嵌して装着する管材装着工程と、回転台を駆動して回転する取付け治具に装着された管材の外周面に対して、加工範囲の一方の端部から押込みローラを所定の押込み量、押し込んで当該加工範囲の一方の端部に凹凸を形成する第１凹凸形成工程と、上記押込みローラの押込み量を維持した状態で加工範囲の他方の端部に向けて押込みローラを軸方向に沿って移動させる第２凹凸形成工程と、を備えていることを特徴とするものである。

また、請求項９による管材の内面凹凸加工方法は、請求項８記載の管材の内面凹凸加工方法において、上記押込みローラの軸方向の送り速度は、上記回転台を３００ｒｐｍで回転させた時、６０〜１２０ｍｍ／ｍｉｎであることを特徴とするものである。

また、請求項１０による管材の内面凹凸加工方法は、請求項８または９記載の管材の内面凹凸加工方法において、上記回転台はＮＣ旋盤の回転台であり、上記回転台の回転数に対応して、上記押込みローラの軸方向の送り速度を可変できるように構成されていることを特徴とするものである。

そして、上記手段によって以下のような効果が得られる。即ち、本発明の材の内面凹凸加工装置によると、取付け治具の装着部の外周面に形成された凹凸に対して、押込みローラによって所定の押込み量分、管材の内周面が押し込まれることによって管材の内周面に凹凸が付与される。
従って、管材の管径や曲率を変化させることなく、そのままの管径と曲率を維持した状態で管材の内周面に所望の凹凸を形成することが可能になる。また、凹凸の形成に際して別途、粒子等を使用していないからサンドブラスト工法実行時の凹凸形成後に行う煩わしい粒子の除去作業が不要になる。そして、当該粒子の除去に使用する超音波洗浄機の導入や作業者の粉塵対策を含む工場内での環境整備等を行う設備投資が不要になるから管材の内面凹凸加工コストを大幅に削減することが可能になる。

また、装着部の外周面に形成される凹凸の形状を、整列配置された角錐状の凸部または凹部によって構成した場合には、管材の内面に綾目状の凹凸をばら付きなく正確に形成することができる。
また、装着部の外周面に形成される凹凸の形状を、円周方向に等間隔で配置された軸方向に沿う角筋状の凸部または凹部によって構成した場合には、管材の内面に平目状の凹凸をばら付きなく正確に形成することが可能になる。

また、装着部の外周面に形成する凹凸の高さを０．３〜０．５ｍｍとし、管材の内径と装着部の外径との間に形成される隙間を０．４〜０．６ｍｍとした場合には、管材の内周面に凹凸が形成された後、当該管材を装着部から取り外す際、両者の間に０．１ｍｍ程度の隙間が形成されるため、装着部からの管材の円滑な取り外しが可能になる。
また、装着部の外周面に形成される凹凸のピッチを０．２〜２ｍｍに設定した場合は、管材の内面に必要な大きさと数の凹凸が形成されて表面積の拡大が図られるから、熱交換効率が向上する。

また、押込みローラのローラ幅を２０〜１００ｍｍに設定した場合には、押込みローラを管材の外周面に押し当てて、所定の押込み量分、押し込んだ時に発生する管材の撓みを小さくでき、凹凸の安定した品質を確保できるようになる。
また、押込みローラを円周方向に複数組配置した場合には、管材に対する押込み力の偏りが是正されて均一な押し込みが可能になる。一方、押込みローラを軸方向に複数組配置した場合には、押込みローラの軸方向の移動量を小さく、移動回数を少なくすることが可能になる。

また、本発明の管材の内面凹凸加工方法によると、既存の安価な平滑管をそのまま使用して、当該管材の内面に均一に凹凸を形成することが可能になる。従って、絞り加工や曲げ加工を何段階かに分け、管材の成形と平行させて凹凸を形成していた従来の加工方法に比べて、円滑で精度の高い凹凸の形成が可能になる。

また、回転台の回転数を３００ｒｐｍとした時の押込みローラの軸方向の送り速度を６０〜１２０ｍｍ／ｍｉｎにした場合には、管材に無理のない凹凸形成が可能になり、形成された凹凸の加工品質も向上する。また、ＮＣ旋盤の回転台を使用して取付け治具と管材とを回転させ、当該回転台の回転数に対応して押込みローラの軸方向の送り速度を可変できるように構成した場合には、加工する管材の材質や管径の違い等に対応して押込みローラの軸方向の送り速度を可変することができ、更に効率的で汎用性の高い管材の内面凹凸加工が可能になる。

本発明の第１の実施の形態を示す図で、管材の内面凹凸加工装置の使用状態を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、管材の内面凹凸加工装置の使用状態を示す側断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、取付け治具を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、取付け治具の装着部の一部を拡大して示す側面図（ａ）と、その横断面図（ｂ）である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、内面に凹凸加工が施された管材を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、内面に凹凸加工が施された管材の使用例を示す側面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、図６の使用例の冷却の原理を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態を示す図で、取付け治具の装着部の一部を拡大して示す側面図（ａ）と、その横断面図（ｂ）である。 本発明の第２の実施の形態を示す図で、内面に凹凸加工が施された管材を示す斜視図である。 本発明の第３の実施の形態を示す図で、本発明の管材の内面凹凸加工方法を示すブロック図である。

以下、図１〜図７に示す第１の実施の形態と、図８及び図９に示す第２の実施の形態と、図１０に示す第３の実施の形態と、の３つの実施の形態を例にとって、本発明の管材の内面凹凸加工装置と、該加工装置を使用することによって実行されるに管材の内面凹凸加工方法と、の内容について具体的に説明する。
尚、以下の説明では、第１の実施の形態を例にとって、本発明の管材の内面凹凸加工装置の具体的構成と、その使用例について説明する。また、第２の実施の形態では凹凸形状が異なる他の管材の内面凹凸加工装置の構成を上記第１の実施の形態との差異に絞って説明する。

また、第３の実施の形態では、本発明の管材の内面凹凸加工方法を、上記図１〜図７に示す第１の実施の形態を使用した場合を例にとって、これらの加工手順と併せて具体的に説明する。
また、他の実施の形態では、部分的構成を異にする本発明の他の実施の形態の構成と本発明の他の使用例について言及する。

（１）第１の実施の形態（図１〜図７参照）
本発明の管材の内面凹凸加工装置１は、管材Ｗの内面２に凹凸３を形成する場合に使用される加工装置である。一例として列車の駆動制御部に設けられるインバータやコンバータ等の高温部１０３を冷却する場合に使用されている図６に示すような水沸騰冷却式の沸騰冷却パイプユニット１００における本管１０１の内面２に凹凸３を形成する場合等に使用される。
具体的には、管材Ｗを装着する装着部４と回転台５のチャック６に取り付ける取付け部７とを有し、上記装着部４の外周面に所定の形状、高さＨ、ピッチＰの凹凸加工が施され、管材Ｗの内径ｄより所定の隙間Ｔ分、小さな外径Ｄを有する棒状の取付け治具９と、上記取付け治具９の装着部４に管材Ｗを装着した状態で、該管材Ｗの外周面から離間した位置から当接し、所定の押込み量Ｅ分、押し込んだ位置まで移動可能で、少なくとも管材Ｗに形成する凹凸３の加工長さＬ分、管材Ｗの軸方向Ｙに移動可能な押込みローラ１０と、を備えることによって本発明の管材の内面凹凸加工装置１は、基本的に構成されている。

また、本実施の形態では、上記回転台５として、ＮＣ旋盤の回転台を採用しており、管材Ｗの材質や管径の違い等に対応して回転台５の回転数を自由に変更できるように構成されている。
また、押込みローラ１０は、回転軸１３を介してホルダ１５によって保持されており、上記回転軸１３を中心に自由に回転可能な状態で取り付けられている。また、ホルダ１５には駆動装置１７が接続されていて、後述する所定の押込み量Ｅ分、該ホルダ１５と押込みローラ１０を管材Ｗ側に押し込むことができるように構成されている。

また、本実施の形態による管材の内面凹凸加工装置１Ａでは、上記装着部４の外周面に形成される凹凸８の形状が、図４に示すように整列配置された四角錐状の凸部８ａによって構成されている。そして、上記凸部８ａの高さＨは０．３〜０．５ｍｍ、好ましくは０．４ｍｍで、上記管材Ｗの内径ｄと上記装着部４の外径Ｄとの間に形成される隙間Ｔは、０．４〜０．６ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍに設定されている。因みに、隙間Ｔを上記凸部８ａの高さＨよりも大きくしたのは、凹凸３の形成後、管材Ｗを円滑に取付け治具９から取り外すことができるようにするためである。

また、本実施の形態では、上記装着部４の外周面に形成される凸部８ａのピッチＰが０．２〜２ｍｍ、例えば０．５ｍｍに設定されており、上記押込みローラ１０のローラ幅Ｂが、２０〜１００ｍｍ、例えば６０ｍｍに設定されている。
また、上記取付け治具９と押込みローラ１０の材質としては、鋼材が適用でき、耐摩耗性を向上させるために焼入れを施した材料が好ましい。一方、加工対象となる管材Ｗの材質としては銅が好ましく、その他真鍮や鉄、剥離による粉の発生等が問題にならなければアルミ等も適用可能である。

また、本発明による管材の内面凹凸加工装置１Ａによって加工できる管材Ｗの管径としては、５〜５５ｍｍ、あるいはこれより幾分大きなものや小さなものも対象になるが、コストのことを考えれば市販されている平滑管の管径の中から選んで使用することが望ましい。
取付け治具９は、図３に示すように中間に大径部１１、該大径部１１を挟んで基端側に上述した取付け部７，該大径部１１を挟んで先端側に上述した装着部４を備えた段差丸棒状の部材によって構成されている。そして、取付け部７の表面は平滑に磨かれており、チャック６に取り付けられた時に取付け治具９が水平な姿勢で確実に支持されるように構成されている。

一方、装着部４の外周面には、均一に上述した凸部８ａが所定ピッチＰで整列配置されている。また、凸部８ａが設けられている範囲Ｓは、管材Ｗに形成する凹凸３の加工長さＬに対応しており、本実施の形態では一例として２００ｍｍの範囲Ｓに凸部８ａが設けられている。従って、管材Ｗに形成する凹凸３の加工長さＬが例えば３００ｍｍ、４００ｍｍと長くなれば、それに応じて装着部４の長さも長くなり、凸部８ａが設けられる範囲Ｓも拡大することになる。

また、装着部４の長さが長くなると、押込みローラ１０によって押し込んだ時の装着部４の撓み量が大きくなるから、取付け治具９を図１に示すように片持ち状態で支持する他、取付け治具９の先端部を別途、センタ等によって支持して両持ち状態で支持するようにすることも可能である。
また、本実施の形態では、一例として管径が３０ｍｍ、長さが２００ｍｍ、厚さ１ｍｍの銅パイプによって構成される管材Ｗを使用している。従って、該管材Ｗの内径ｄは２８ｍｍ、取付け治具９の装着部４の外径Ｄは、隙間Ｔが０．５ｍｍであれば、上記内径ｄよりも隙間Ｔ分、小さな２７．５ｍｍとなる。

また、本実施の形態では、図２に示すように押込みローラ１０は、同一円周軌道上に二組配置されている。これら二組設けられる押込みローラ１０は管材Ｗと取付け治具９を挟んで上下方向Ｚの対称な位置に配置されており、管材Ｗに対して安定した均一な押込み力が発揮されるように構成されている。
このようにして凹凸３が内面２に形成された管材Ｗは、上述したように図６に示す沸騰冷却パイプユニット１００等の例えば本管１０１に利用され、熱交換効率の向上に寄与することになる。即ち、図７に示すように本管１０１内の水Ｍが加熱されて蒸気Ｎになると、枝管１０２内を上昇し枝管１０２の上部で空気冷却されて水滴ｍになる。該水滴ｍは枝管１０２の内壁面を伝わって下方に落下し、再び本管１０１内に戻って循環利用される。

そして、この際本実施の形態では、本管１０１の内面２に図示のような凹凸３が多数、整列配置されているため、本管１０１の内面２の表面積を拡大させて熱交換効率の向上が図られる。従って、本管１０１内の水Ｍは、沸騰時に気泡を均一に発生させて冷却効率を向上させる。
そして、このようにして構成される本実施の形態による管材の内面凹凸加工装置１Ａによれば、安価な平滑管を使用して、新たな設備を導入することなく、簡単に低い加工コストで均一な凹凸３を管材Ｗの内面２に形成することが可能になる。また、本実施の形態では図４に示す四角錐状の凸部８ａを使用して図示のように装着部４の外周面に整列配置させたことによって図３に示すように管材Ｗの内面２には綾目状の凹凸３が形成される。

（２）第２の実施の形態（図８及び図９参照）
次に、第２の実施の形態による管材の内面凹凸加工装置１Ｂの構成について説明する。第２の実施の形態は、取付け治具９の装着部４の外周面に形成される凹凸８の形状が上記第１の実施の形態による管材の内面凹凸加工装置１Ａと相違するだけで、他の構成については上記第１の実施の形態と同様の構成を有している。従って、ここでは上記第１の実施の形態と同様の構成については説明を省略し、上記第１の実施の形態と相違する凹凸８の形状と、該凹凸８によって形成される管材Ｗの内面２における凹凸３の形状とその作用に絞って説明する。

即ち、本実施の形態では図８に示すように装着部４の外周面に形成される凹凸８の形状が、円周方向に等間隔で配置された軸方向Ｙに沿う角溝状の凹部８ｂによって構成されている。そして、このようにして構成される凹部８ｂによって管材Ｗの内面２には、図９に示すように軸方向Ｙに沿った複数本の角筋状の突条である凹凸３が形成される。
このようにして構成される本実施の形態による管材の内面凹凸加工装置１Ｂによっても、上述した第１の実施の形態と同様の作用、効果が発揮されて、安価な平滑管を使用して、新たな設備を導入することなく、簡単に低いコストで均一な凹凸３を管材Ｗの内面２に形成することが可能になる。そして、上記第１の実施の形態と同様、図６に示す沸騰冷却パイプユニット１００等に利用されて熱交換効率を向上させ、冷却効率の一層の向上を低いコストで実現する。

（３）第３の実施の形態（図１０参照）
次に、このようにして構成される第１の実施の形態による管材の内面凹凸加工装置１Ａや第２の実施の形態による管材の内面凹凸加工装置１Ｂを使用することによって実行される本発明の管材の内面凹凸加工方法について説明する（尚、図１０では第１の実施の形態による管材の内面凹凸加工装置１Ａを使用した場合を図示している）。
本発明の管材の内面凹凸加工方法は、管材Ｗの内面２に凹凸３を形成する管材Ｗの内面凹凸加工方法であって、取付け治具設置工程Ｐ１と管材装着工程Ｐ２と第１凹凸形成工程Ｐ３と第２凹凸形成工程Ｐ４との４つの工程を備えることによって基本的に構成されている。以下、これら４つの工程の内容を管材Ｗの内面２に凹凸３を形成する加工手順と併せて具体的に説明する。

（Ａ）取付け治具設置工程
取付け治具設置工程Ｐ１は、加工する管材Ｗの管径と加工長さＬに合わせて使用する取付け治具９を選定して、該取付け治具９の取付け部７を回転台５のチャック６に取付ける工程である。
即ち、管径が３０ｍｍ、厚さ１ｍ、加工長さＬが２００ｍｍの管材Ｗで、隙間Ｔを０．５ｍｍに設定した場合には、装着部４の外径Ｄが２７．５ｍｍの取付け治具９を選定して取り付ける。

（Ｂ）管材装着工程
管材装着工程Ｐ２は、回転台５のチャック６の取り付けられた上記取付け治具９の装着部４に対して、加工する管材Ｗを外嵌して装着する工程である。
即ち、平滑管によって構成される上記管材Ｗを取付け治具９の装着部４の自由端側から挿入して大径部１１の端面に当接する位置まで挿し込む。尚、この状態では上述したように管材Ｗと取付け治具９との間には０．５ｍｍの隙間Ｔが形成されている。

（Ｃ）第１凹凸形成工程
第１凹凸形成工程Ｐ３は、回転台５を駆動して回転する取付け治具９に装着された管材Ｗの外周面に対して、加工長さＬの加工範囲の一方の端部から押込みローラ１０を所定の押込み量Ｅ、押し込んで当該加工範囲の一方の端部に凹凸３を形成する工程である。
即ち、ＮＣ旋盤を駆動して回転台５を例えば３００ｒｐｍで回転させる。次に、加工範囲の一方の端部に位置している押込みローラ１０を上記隙間Ｔより０．１ｍｍ小さな０．４ｍｍを押込み量Ｅとして押し込むと、管材Ｗの内面に装着部４の外周面に形成されている凸部８ａが入り込んで管材Ｗの内面に深さ０．４ｍｍの凹部が形成され、全体として綾目状の凹凸３が押込みローラ１０のローラ幅Ｂである６０ｍｍの範囲に形成される。

（Ｄ）第２凹凸形成工程
第２凹凸形成工程Ｐ４では、上記押込みローラ１０の押込み量Ｅを維持した状態で加工長さＬの加工範囲における他方の端部に向けて押込みローラ１０を軸方向Ｙに沿って移動させる工程である。
即ち、回転台５の回転数に合わせ、加工する管材Ｗの材質と管径を考慮して最適な押込みローラ１０の送り速度を定めて、当該送り速度で押込みローラ１０を移動させながら加工長さＬの全長に亘る加工範囲に凹凸３を形成する。尚、本実施の形態では、回転台５の回転数を３００ｒｐｍとし、その時の押込みローラ１０の軸方向Ｙの送り速度を６０〜１２０ｍｍ／ｍｉｎの範囲で設定して約３分間で加工長さＬの全長の凹凸加工が行われるように構成されている。

そして、このようにして構成される本実施の形態による管材の内面凹凸加工方法によれば、既存の安価な平滑管をそのまま使用して、当該管材Ｗの内面２に均一に凹凸３を形成することが可能になる。従って、絞り加工や曲げ加工を何段階かに分け、管材Ｗの成形と平行させて凹凸３を形成していた従来の加工方法に比べて、円滑で精度の高い凹凸３の形成を仕上げ加工なしに１回の加工で簡単且つ低コストで実現できるようになる。

（４）他の実施の形態
本発明の管材の内面凹凸加工装置１及び管材の内面凹凸加工方法は、上述した３つの実施の形態のものに限定されず、その発明の要旨内での変更が可能である。
例えば、本発明の使用例としては、図６に示す沸騰冷却パイプユニット１００に限らず、空調機器や給湯器、冷蔵、冷凍機器の配管等にも拡大することが可能である。また、凹凸３を設けることによって発揮される消音効果に着目すれば自動車のマフラー等に本発明によって凹凸３が形成された管材Ｗを適用することも可能である。
また、装着部４に形成する凹凸８の形状は、上記実施の形態で採用した形状に限られない。従って、当該凹凸８の形状を整列配置された角錐状の凹部８ｂによって構成してもよいし、円錐状、円錐台状、半球状、角錐台状の凸部８ａや凹部８ｂによって構成することが可能である。

また、上記凹凸８の形状を軸方向Ｙに沿って形成される突条によって構成してもよいし、その断面は矩形状に限らず、台形状、半球状、三角形状であってもよい。この他、上記凹凸８は、軸方向Ｙに沿って形成される他、装着部４の外周面における円周方向に沿って形成したり、螺旋状に形成したり、ランダムに形成することも可能である。
また、押込みローラ１０は、上述の実施の形態のように円周方向に二組配置する場合に限らず、一組のみ配置してもよいし、三組以上配置することも可能である。また、押込みローラ１０を複数組配置する場合には、円周方向に配置する場合に限らず、軸方向Ｙに配置してもよいし、円周方向と軸方向Ｙの双方に配置することも可能である。

また、取付け治具９を取り付ける回転台５は、既存の普通旋盤やＮＣ旋盤に限られない。従って、当該回転台５を有する専用機として管材Ｗの内面凹凸加工装置１を構成することも可能である。
また、本発明の管材の内面凹凸加工方法における第１凹凸形成工程Ｐ３と第２凹凸形成工程Ｐ４は、実際には連続した一連の工程として実行されるため、これらをまとめて単一の凹凸形成工程として構成することも可能である。

本発明の管材の内面凹凸加工装置及び管材の内面凹凸加工方法は、空調機器や給湯器、あるいはその他の熱交換機器等に使用されている配管の製造・使用分野等で利用でき、特に管材の内面に簡単且つ安価に均一で熱交換効率に優れた凹凸を形成したい場合に利用可能性を有する。

１ 管材の内面凹凸加工装置
２ 内面
３ 凹凸
４ 装着部
５ 回転台
６ チャック
７ 取付け部
８ 凹凸
８ａ 凸部
８ｂ 凹部
９ 取付け治具
１０ 押込みローラ
１１ 大径部
１３ 回転軸
１５ ホルダ
１７ 駆動装置
１００ 沸騰冷却パイプユニット
１０１ 本管
１０２ 枝管
１０３ 高温部
Ｐ１ 取付け治具設置工程
Ｐ２ 管材装着工程
Ｐ３ 第１凹凸形成工程
Ｐ４ 第２凹凸形成工程
Ｗ 管材
Ｈ 高さ
Ｐ ピッチ
ｄ 内径
Ｔ 隙間
Ｄ 外径
Ｅ 押込み量
Ｌ 加工長さ
Ｙ 軸方向
Ｂ ローラ幅
Ｓ 範囲
Ｚ 上下方向
Ｍ 水
Ｎ 蒸気
ｍ 水滴

Claims (10)

1. 管材の内面に凹凸を形成する管材の内面凹凸加工装置において、
   管材を装着する装着部と回転台のチャックに取り付ける取付け部とを有し、上記装着部の外周面に所定の形状、高さ、ピッチの凹凸加工が施され、管材の内径より所定の隙間分、小さな外径を有する棒状の取付け治具と、
   上記取付け治具の装着部に管材を装着した状態で、該管材の外周面から離間した位置から当接し、所定の押込み量分、押し込んだ位置まで移動可能で、少なくとも管材に形成する凹凸の加工範囲分、管材の軸方向に移動可能な押込みローラと、を備えていることを特徴とする管材の内面凹凸加工装置。
2. 上記装着部の外周面に形成される凹凸の形状は、整列配置された角錐状の凸部または凹部であることを特徴とする請求項１記載の管材の内面凹凸加工装置。
3. 上記装着部の外周面に形成される凹凸の形状は、円周方向に等間隔で配置された軸方向に沿う角筋状の凸部または凹部であることを特徴とする請求項１記載の管材の内面凹凸加工装置。
4. 上記装着部の外周面に形成される凹凸の高さは、０．３〜０．５ｍｍで、上記管材の内径と上記装着部の外径との間に形成される隙間は、０．４〜０．６ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の管材の内面凹凸加工装置。
5. 上記装着部の外周面に形成される凹凸のピッチは、０．２〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の管材の内面凹凸加工装置。
6. 上記押込みローラのローラ幅は、２０〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の管材の内面凹凸加工装置。
7. 上記押込みローラは、円周方向と軸方向のいずれか一方または双方に複数組配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の管材の内面凹凸加工装置。
8. 管材の内面に凹凸を形成する管材の内面凹凸加工方法において、
   加工する管材の管径と加工長さに合わせて使用する取付け治具を選定して、該取付け治具の取付け部を回転台のチャックに取り付ける取付け治具設置工程と、
   回転台のチャックに取り付けられた上記取付け治具の装着部に対して、加工する管材を外嵌して装着する管材装着工程と、
   回転台を駆動して回転する取付け治具に装着された管材の外周面に対して、加工範囲の一方の端部から押込みローラを所定の押込み量、押し込んで当該加工範囲の一方の端部に凹凸を形成する第１凹凸形成工程と、
   上記押込みローラの押込み量を維持した状態で加工範囲の他方の端部に向けて押込みローラを軸方向に沿って移動させる第２凹凸形成工程と、を備えていることを特徴とする管材の内面凹凸加工方法。
9. 上記押込みローラの軸方向の送り速度は、上記回転台を３００ｒｐｍで回転させた時、６０〜１２０ｍｍ／ｍｉｎであることを特徴とする請求項８記載の管材の内面凹凸加工方法。
10. 上記回転台はＮＣ旋盤の回転台であり、上記回転台の回転数に対応して、上記押込みローラの軸方向の送り速度を可変できるように構成されていることを特徴とする請求項８または９記載の管材の内面凹凸加工方法。

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