JP6902931B2 - 内面螺旋溝付多重捻り管 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器の伝熱管等に用いられる内面螺旋溝付多重捻り管に関する。

従来から、管内において内側流路およびその周囲に配置された外側流路を流れる冷媒間で、熱交換を行う多重管が知られている。
特許文献１には、ヒートポンプ式の熱源機においてコストの増加を抑制しつつ熱交換性能の向上を図った二重管式熱交換器が開示されている。

特開２０１６−９９０７５号公報

二重管式熱交換器の課題に、高コスト化を抑制し且つ熱交換性能を高めるといった要望を満足することが挙げられる。熱交換性能向上には二重管式熱交換器の長さを長くすることで実現可能であるが、一方で熱交換器が大型化するとともに、材料費の増加でコストが高くなるといった問題がある。

本発明の目的は、熱交換器の大型化及びコストの増加を抑制しつつ、熱交換性能の向上が図れ、成形性に優れる内面螺旋溝付多重捻り管を提供することである。

本発明に係る内面螺旋溝付多重捻り管は、押出素管の捻り加工材である内面螺旋溝付多重捻り管であって、第１の管部と、前記第１の管部の内側に配置された第２の管部と、前記第１の管部の内周面と前記第２の管部の外周面とを繋ぎ前記第１の管部と前記第２の管部との間の空間を複数の流路に区画する複数のリブ部と、を備え、前記第１の管部の内周面、前記第２の管部の内周面および前記第２の管部の外周面のうち、少なくとも１つには、周方向に沿って並ぶ複数のフィンが設けられ、前記フィン同士の間には、溝が構成され、前記リブ部および前記フィンは、軸方向に沿って螺旋状に延びるとともに、前記第２の管部の内周面と、前記第２の管部の外周面および前記第１の管部の内周面のうち何れか一方と、にそれぞれ周方向に沿って並ぶ複数の前記フィンが設けられる。

上述の内面螺旋溝付多重捻り管において、前記内面螺旋溝付多重捻り管の外周面における捻りのリード角が１０°以上８０°以下である構成としてもよい。

上述の内面螺旋溝付多重捻り管において、周方向に沿って並ぶ複数の前記フィンは、１５個以上である構成としてもよい。

上述の内面螺旋溝付多重捻り管において、前記第１の管部に設けられた前記フィンの高さは、前記第１の管部の底肉厚に対して、２０％以上８０％以下であり、前記第２の管部に設けられた前記フィンの高さは、前記第２の管部の底肉厚に対して、２０％以上８０％以下である構成としてもよい。

本発明によれば、内部に複数の流路が設けられるとともに流路中に螺旋溝が設けられることで、熱交換効率を高めた内面螺旋溝付多重捻り管を提供することができる。

実施形態の内面螺旋溝付多重捻り管の横断面模式図である。 実施形態の内面螺旋溝付多重捻り管の縦断面模式図である。 実施形態の内面螺旋溝付多重捻り管の側面図である。 変形例１の内面螺旋溝付多重捻り管の横断面模式図である 実施形態の製造方法における押出素管の縦断面図である。 実施形態の製造方法において捻り工程を行う製造装置を示す側面図である。 図６における矢印VII方向から見た浮き枠の平面図である。

以下、本発明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。

［伝熱管（内面螺旋溝付多重捻り管）］
図１は実施形態の伝熱管（内面螺旋溝付多重捻り管）１０の横断面模式図である。図２は、伝熱管１０の縦断面模式図である。図３は、伝熱管１０の側面図である。
本実施形態の伝熱管１０は、押出素管の捻り加工材である。伝熱管１０は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるものを用いることができる。また、伝熱管１０は、銅合金など他の金属材料から構成されていてもよい。しかしながら、本実施形態の伝熱管１０は、アルミニウム又はアルミニウム合金から構成することで、軽量かつ安価で熱交換効率の高く以下に説明する種々の効果をより顕著に奏することができる。
伝熱管１０にアルミニウム合金を用いる場合は、そのアルミニウム合金に特に制限はなく、ＪＩＳで規定される１０５０、１１００、１２００等の純アルミニウム系、あるいは、これらにＭｎを添加した３００３に代表される３０００系のアルミニウム合金等を適用できる。また、これら以外にＪＩＳに規定されている５０００系〜７０００系のアルミニウム合金のいずれかを用いて伝熱管１０を構成しても良い。なお、本明細書において「アルミニウム」とは、アルミニウム合金および純アルミニウムからなるものを包含する概念とする。

伝熱管１０は、横断面の外形状が円形の管材である。伝熱管１０は、第１の管部４１と、第１の管部４１の内側に配置された第２の管部４２と、複数（本実施形態では４個）のリブ部４３と、を備える。

第１の管部４１および第２の管部４２は、横断面が略円形の管形状を有する。第１の管部４１および第２の管部４２は、同心円状に配置されている。第１の管部４１と第２の管部４２の間には、空間４４が設けられている。空間４４は、第１の管部４１の内周面４１ａおよび第２の管部４２の内周面４２ａに沿って周方向に延びる。空間４４は、４個のリブ部４３によって、４つの第１の流路４４ａに区画されている。

第１の管部４１の外周面は、伝熱管１０の外周面１０ａを構成する。第１の管部４１の内周面４１ａには、複数の第１のフィン４６が設けられている。第１のフィン４６は、長さ方向に沿って螺旋状に延びる。第１のフィン４６同士の間には、第１の溝４６ｇが構成される。第１の溝４６ｇは、第１のフィン４６とともに軸方向に沿って螺旋状に延びる。

第２の管部４２の外周面４２ｂは、第１の管部４１の内周面４１ａと径方向に対向する。言い換えると、第２の管部４２の外周面４２ｂは、第１の管部４１の内周面４１ａに径方向外側から囲まれている。第２の管部４２の内周面４２ａには、複数の第２のフィン４７が設けられている。第２のフィン４７は、長さ方向に沿って螺旋状に延びる。第２のフィン４７同士の間には、第２の溝４７ｇが構成される。第２の溝４７ｇは、第２のフィン４７とともに軸方向に沿って螺旋状に延びる。

なお、本実施形態において、第２の管部４２は、円形状を有するが、第２の管部４２の形状は、特に限定されない。後段において説明するように、伝熱管１０は、製造工程中の引抜き工程において縮径される。第２の管部４２は、縮径時の応力を、リブ部４３を介して受けるため、リブ部４３が接続された部分の直径がそのほかの部分と比較して小さくなった形状となる場合がある。伝熱管１０は、第２の管部４２がこのようなゆがんだ形状となった場合であっても、種々の効果を奏することができる。

リブ部４３は、第１の管部４１と第２の管部４２の径方向の間に位置する。リブ部４３は、径方向に沿って延びており、第１の管部４１の内周面４１ａと第２の管部４２の外周面４２ｂとを繋ぐ。リブ部４３は、軸方向に沿って螺旋状に延びる。リブ部４３は、第１の流路４４ａ同士を区画するため、第１の流路４４ａは、軸方向に沿って螺旋状に延びる。

複数のリブ部４３は、周方向に沿って等間隔に並ぶ。本実施形態のリブ部４３は、伝熱管１０に４つ設けられているため、隣り合うリブ部４３同士は伝熱管１０の中心回りに９０°回転して配置されている。リブ部４３の数は、伝熱管１０の直径や第１の管部４１および第２の管部４２の底肉厚によって適当に設定されるが、３個以上とすることが好ましい。３個以上のリブ部４３を設けることで、伝熱管１０は、製造工程中の引抜き工程において、第１の管部４１の縮径に倣って第２の管部４２を均一に縮径させることができ、第２の管部４２の径方向のゆがみを抑制し、第１の流路４４ａの流路断面積を十分に確保できる。

伝熱管１０の内部には、第１の管部４１と第２の管部４２との間に位置する４つの第１の流路４４ａと、第２の管部４２の内側に位置する第２の流路４５と、が形成される。複数の流路（４つの第１の流路４４ａおよび第２の流路４５）には、冷媒又は熱媒としての２種類以上の流体が流れる。

本実施形態によれば、各流路（４つの第１の流路４４ａおよび第２の流路４５）中の流体が、螺旋状に延びるフィン（第１のフィン４６又は第２のフィン４７）の存在により伝熱管１０との間で高効率の熱交換を行うことができる。また、伝熱管１０を介して、２種類以上の流体同士の間でも高効率の熱交換を行うことができる。特に、熱媒と冷媒との間で熱交換を行う場合には、熱媒および冷媒が流れる流路同士は、互いに隣り合って配置されることが好ましい。これにより、冷媒と熱媒との間での熱交換効率をさらに高めることができる。なお、第１の流路４４ａおよび第２の流路４５の少なくとも一方にフィンが配置されていれば、流路中を流れる流路と伝熱管１０との熱交換効率を高めるという一定の効果を奏することができる。すなわち、第１の管部４１の内周面４１ａ、第２の管部４２の内周面４２ａおよび第２の管部４２の外周面４２ｂのうち、少なくとも１つには、周方向に沿って並ぶ複数のフィンが設けられる場合に、上述の一定の効果を奏することができる。

本実施形態によれば、第１の管部４１の内周面４１ａと、第２の管部４２の内周面４２ａとにそれぞれ第１のフィン４６および第２のフィン４７が設けられている。したがって、第１の流路４４ａには第１のフィン４６が位置し、第２の流路４５には第２のフィン４７が設けられている。このため、各流路（４つの第１の流路４４ａおよび第２の流路４５）の流体と伝熱管１０との熱交換効率をさらに高めることができる。結果として、流体同士の間の熱交換効率をも高めることができる。

なお、このような効果は、各流路中にフィンが配置されていれば奏することができる効果である。すなわち、このような効果は、第２の管部４２の内周面４２ａと、第２の管部４２の外周面４２ｂおよび第１の管部４１の内周面４１ａのうち何れか一方と、にそれぞれ周方向に沿って並ぶ複数の前記フィンが設けられる場合に奏することができる。図４に変形例１の伝熱管（内面螺旋溝付多重捻り管）１１０の横断面模式図を示す。なお、本実施形態の伝熱管１０と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。伝熱管１１０は、第２の管部４２の外周面４２ｂに第１のフィン１４６が設けられ、第１の管部４１の内周面４１ａにフィンが設けられていない。第１のフィン１４６および第２のフィン４７は、軸方向に沿って螺旋状に延びる。伝熱管１１０において、第１のフィン１４６および第２のフィン４７は、第１の流路４４ａおよび第２の流路４５にそれぞれ設けられており、流体と伝熱管１１０および流体同士の熱交換効率を効果的に高めることができる。また、変形例１に示すように、第２の管部４２の内周面４２ａおよび外周面４２ｂにそれぞれ第１のフィン１４６および第２のフィン４７を設けることで、第２の管部４２を介した第１の流路４４ａと第２の流路４５との間の熱交換効率をより効果的に高めることができる。

図２に示すように、本実施形態によれば、第１の管部４１と第２の管部４２との間の空間４４を複数の第１の流路４４ａに区画するリブ部４３が、軸方向に沿って螺旋状に延びる。これにより、それぞれの第１の流路４４ａが軸方向に沿って螺旋状に延びる。これにより、第１の流路４４ａの軸方向に沿う長さを、長く確保することが可能となり、第１の流路４４ａを流れる流体と、伝熱管１０との間の熱交換効率を高めることができる。

第１のフィン４６は、周方向に沿って１５個以上設けられていることが好ましい。第１のフィン４６が周方向に沿って１５個以上である場合に、第１の管部４１の内周面４１ａにおける表面積を十分に大きくして、第１の管部４１と第２の管部４２の間の空間４４を流れる流体との熱交換効率を十分に高めることができる。
第２のフィン４７は、周方向に沿って１５個以上設けられていることが好ましい。第２のフィン４７が周方向に沿って１５個以上である場合に、第２の管部４２の内周面４２ａにおける表面積を十分に大きくして、第２の管部４２内を流れる流体との熱交換効率を十分に高めることができる。
なお、本実施形態では、第１の管部４１の内周面４１ａおよび第２の管部４２の内周面４２ａにそれぞれフィン（第１のフィン４６および第２のフィン４７）が設けられる場合について説明したが、第２の管部４２の外周面４２ｂにフィンが設けられる場合であっても、フィンを周方向に沿って１５個以上設けることが好ましい。

また、第１の流路４４ａに位置するフィン（本実施形態において第１のフィン４６、変形例１においては第１のフィン１４６）の数は、５個以上とすることが好ましい。これにより、第１の流路４４ａの流路断面積を十分に大きくして、第１の流路４４ａを流れる流体と伝熱管１０との間の熱交換効率を高めることができる。

また、第２の流路４５に位置するフィン（第２のフィン４７）の数は、１５個以上とすることが好ましい。これにより、第２の流路４５の流路断面積を十分に大きくして、第２の流路４５を流れる流体と伝熱管１０との間の熱交換率を高めることができる。

第１の管部４１に設けられたフィン（第１のフィン４６）の高さは、第１の管部４１の底肉厚に対して、２０％以上８０％以下とすることが好ましい。同様に、第２の管部４２に設けられたフィン（本実施形態において第２のフィン４７、変形例１において第１のフィン１４６）の高さは、第２の管部４２の底肉厚に対して、２０％以上８０％以下とすることが好ましい。各フィンの高さのこのように設定することにより、製造の容易性を確保すると共に、各流路の流路断面積を十分に大きくして、伝熱管１０と流体との熱交換効率を十分に高めることができる。

図３に示す伝熱管１０の外周面１０ａにおける捻りリード角θ２は、１０°以上８０°以下とすることが好ましい。本実施形態の伝熱管１０は、押出素管１０Ｂの捻り加工材である。螺旋状のフィン（第１のフィン４６および第２のフィン４７）およびリブ部４３を備えた伝熱管１０は、押出加工により長さ方向に直線状に延びるフィンおよびリブ部を形成した押出素管１０Ｂ（図５参照）に引き抜きながら捻りを付与することで形成できる。フィン（第１のフィン４６および第２のフィン４７）およびリブ部４３は、外周面１０ａにおける捻りリード角θ２に対応するリード角で螺旋状に形成される。外周面１０ａにおける捻りリード角θ２を１０°以上８０°以下とすることで、フィン（第１のフィン４６および第２のフィン４７）およびリブ部４３に十分なリード角の捻りを付与でき、これによって伝熱管１０と伝熱管１０内部を流れる流体との間の熱交換効率を高めることができる。
なお、伝熱管１０の外周面には、伝熱管１０の外周面１０ａには、螺旋状のダイスマークＤＭが形成されている。ダイスマークＤＭは、押出加工により成形された部材の周面に押出方向に沿って形成される線状の凹部である。ダイスマークＤＭは、押出金型やベアリング面の傷等の影響により形成される。本実施形態の伝熱管１０は、押出加工した押出素管に引き抜きながら捻りを加えることで製造されている。このため、押出加工により線状に形成されたダイスマークＤＭは、捻りの付与とともに螺旋状となる。
伝熱管１０の外周面１０ａにおける捻りリード角θ２は、ダイスマークＤＭの捻りリード角として測定することができる。
なお、図３のダイスマークＤＭは、分かり易さのために１本のダイスマークＤＭが連続的に形成されているように図示されている。実際のダイスマークは、長さ方向に沿って間欠的に形成されている。また、伝熱管１０の外周面１０ａには、周方向に沿って複数のダイスマークＤＭが螺旋状かつ並行して延びている。
ここで、伝熱管１０の外周面１０ａにおける捻りリード角θ２を求める方法について説明する。
まず、捻りを付与する前の素管（後段に説明の押出素管１０Ｂ）を定盤に搭載し、ハイトゲージを用いて、素管の外周面に長さ方向に延びる直線状の罫書き線を形成する。
次いで、捻り加工を付与し伝熱管１０を製造する。製造された伝熱管１０の罫書き線は、螺旋状となる。
次いで、螺旋状となった罫書き線のピッチｐと、伝熱管１０の外周面１０ａの円周長さａから以下の（式１）を用いて求める。
θ２＝ｔａｎ−１（ａ／ｐ） ・・・（式１）
なお、素管を形成する際に生じたダイスマークＤＭ又はウエルドラインが明瞭に形成されている場合には、上述の罫書き線に代えてダイスマークＤＭ又はウエルドラインをピッチｐの基準としてもよい。

［製造方法］
以下、本願発明に係る伝熱管１０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。伝熱管１０の製造方法は、押出成形工程と捻り工程をこの順で含む。

＜押出成形工程＞
まず、押出成形工程について説明する。
図５は、押出成形工程により成形された押出素管（直線溝付多重管）１０Ｂの縦断面図である。押出素管は、軸方向に沿って一様に延びる横断面形状を有する。押出素管１０Ｂの横断面形状は、直径および各部の大きさは異なるものの伝熱管１０と同様の断面形状を有する。図５において、図示が省略されているが、第１の管部４１と第２の管部４２との間には、リブ部４３が設けられている。また、第１の管部４１および第２の管部４２の内周面には、軸方向に沿って直線状に延びる直線フィン４６Ｂ、４７Ｂが設けられている。また、直線フィン４６Ｂ、４７Ｂの間には、直線溝４６Ｂｇ、４７Ｂｇが設けられている。直線溝４６Ｂｇ、４７Ｂｇが周方向に間隔をおいて複数形成されている。
押出成形工程は、アルミニウム材料からなるビレットを押出成形することにより、押出素管１０Ｂを製造（直線溝付多重管押出工程）する工程である。

＜引抜き捻り工程、空引き工程＞
次に、引抜き捻り工程および空引き工程について説明する。
引抜き捻り工程は、引抜きを行いながら上述の押出素管１０Ｂに捻りを付与することで、フィン（第１のフィン４６および第２のフィン４７）およびリブ部４３を螺旋状とする工程である。
また、空引き工程は、捻りを付与することなく管材に対して引抜きを行い管材の外形を整える工程である。

なお、本明細書において、捻りを付与する前の管材（すなわち上述の押出素管１０Ｂ）を「直線溝付多重管」と呼ぶ。また、捻りを付与した後の管材（すなわち上述の伝熱管１０）を「内面螺旋溝付多重捻り管」と呼ぶ。また、直線溝付多重管から内面螺旋溝付多重捻り管に至る過程において、内面螺旋溝付多重捻り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、直線溝付多重管、中間捻り管および内面螺旋溝付多重捻り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多重捻り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。

＜引抜き捻り工程および空引き工程を行う製造装置＞
図６は、直線溝付多重管（押出素管）１０Ｂに２回の捻りを付与して内面螺旋溝付多重捻り管（伝熱管）１０を製造する製造装置Ａを示す側面図である。まず、製造装置Ａについて説明した後に、製造装置Ａを用いた引抜き捻り工程および空引き工程について説明する。
なお図６において、製造装置Ａに設けられたそれぞれの引抜きダイスの支持台は省略されている。

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、第１のガイドキャプスタン１８と、第１の引抜きダイス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２と、第２のガイドキャプスタン６１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１を支持する。

図７は、図６における矢印VII方向から見た浮き枠３４の平面図である。図６、図７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７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１を左右方向（図７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第１の引抜きダイス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４６Ｂｇ、４７Ｂｇが形成された直線溝付多重管１０Ｂ（図７参照）が巻き付けられている。巻き出しボビン１１は、直線溝付多重管１０Ｂ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７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多重管１０Ｂ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、直線溝付多重管１０Ｂを形成する押出装置に取り付けられ、再び直線溝付多重管１０Ｂ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に直線溝付多重管１０Ｂ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。

（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、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、ガイドローラ１８ｂが転動することで管材５をスムーズに搬送する。また、第１のガイドキャプスタン１８の外周にガイドローラ１８ｂが設けられていない場合には、第１のガイドキャプスタン１８自身が自転回転することで管材５を搬送できる。なお、図７において、ガイドローラ１８ｂの図示は省略されている。

図７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）
第１の引抜きダイス１は、管材５（直線溝付多重管１０Ｂ）を縮径する。第１の引抜きダイス１は、浮き枠３４に固定されている。第１の引抜きダイス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１における引抜力を軽減できる。
第１の引抜きダイス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、直線溝付多重管１０Ｂから中間捻り管１０Ｃ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１と第２の引抜きダイス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。
ただし、フライヤの構造についてガイドローラは必須ではなく、単に管が通過するための板状の構造で、それに通過させるためのリングを取り付けた形状のものでも良い。このリングは板形状の部材に設けられても良い。このリングの一部はこの板形状の部材の一部で構成されてもよい。板形状の部材はガイドローラ支持体と同様に回転シャフト３５に支持されてもよい。
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６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、ガイドローラ２２ｃが転動することで管材５をスムーズに搬送する。また、第２の公転キャプスタン２２の外周にガイドローラ２２ｃが設けられていない場合には、第２の公転キャプスタン２２自身が自転回転することで管材５を搬送できる。

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２において縮径される。第２の引抜きダイス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１０Ｃから内面螺旋溝付多重捻り管１０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）
第２の引抜きダイス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２を通過する。第２の引抜きダイス２は、地面Ｇに対して静止している。第２の引抜きダイス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。

第２の引抜きダイス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２における引抜力を軽減できる。
第２の引抜きダイス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１０Ｃから内面螺旋溝付多重捻り管１０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７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７は、管材５を仕上げ整形する。仕上げ引抜きダイス７は、第１および第２の引抜きダイス１、２を通過した管材５のスキンパス用に設けられる。仕上げ引抜きダイス７による空引き工程（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管材５の真円度を回復する。また、空引き工程では、管材５の底肉厚の不均一さを低減させる。
なお、仕上げ引抜きダイス７は、第２の引抜きダイス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に巻き取る。なお、本実施形態では、誘導部７２がトラバース機能を有する場合を例示するが、巻き取りボビン７１が回転軸方向に往復運動してもよい。

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。

＜引抜き捻り工程＞
上述した内面螺旋溝付多重捻り管の製造装置Ａを用いて、内面螺旋溝付多重捻り管１０を製造する方法について説明する。
まず、予備工程として、直線溝付多重管１０Ｂ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（直線溝付多重管１０Ｂ）を繰り出して、予め直線溝付多重管１０Ｂの管路にセットする。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。

内面螺旋溝付多重捻り管１０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、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１に通過させる。更に、第１の引抜きダイス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）。

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。

管材５は、第１の引抜きダイス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。管材５は、第１の引抜きダイス１により縮径されるとともに、第１の公転キャプスタン２１により捻りが付与される。これにより、管材５（直線溝付多重管１０Ｂ）の内面の直線溝４６Ｂｇ、４７Ｂｇ（図５参照）に捻りが付与され内面に螺旋状の溝４６ｇ、４７ｇ（図２参照）が形成される。第１の捻り引抜き工程により直線溝付多重管１０Ｂは、中間捻り管１０Ｃとなる。中間捻り管１０Ｃは、内面螺旋溝付多重捻り管１０の製造工程における中間段階の管材であり、完成品の内面螺旋溝付多重捻り管１０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引抜きダイスによる引抜きが行われる。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れる。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のせん断応力が小さくなり、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１による管材５の縮径率は、２％以上とすることが好ましい。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、２５％以下とするのが好ましい。

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、螺旋状の溝４６ｇ、４７ｇ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１０Ｃは、内面螺旋溝付多重捻り管１０となる。

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２を通過する。管材５は、第２の引抜きダイス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に捻りが付与される。これにより、管材５の内面の螺旋状の溝４６ｇ、４７ｇに更に大きな捻りが付与され、螺旋状の溝４６ｇ、４７ｇ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１０Ｃは、内面螺旋溝付多重捻り管１０となる。

第２の引抜きダイス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、捻りと引抜きとが行われて、管材５には複合応力を付与させる。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２による管材５の縮径率は、第１の捻り引抜き工程と同様に、２％以上（より好ましくは５％以上）２５％以下とすることが好ましい。
なお、第１の引抜きダイス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１の縮径率と第２の引抜きダイス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。

＜空引き工程＞
次に、管材５を仕上げ引抜きダイス７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７を通過することで、表面が整形されるとともに底肉厚の偏肉が低減される。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多重捻り管５Ｒとすることができる。仕上げ引抜きダイス７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。なお、仕上げ引抜きダイス７を通過する管材５には、図示略の潤滑油供給装置により潤滑油が供給される。

また、捻り引抜き工程（第１の捻り引抜き工程および第２の捻り引抜き工程）の後段で、空引き工程を行うことで、表面性状および形状が安定した伝熱管を製造できる。空引き工程における管材５の縮径率は、２５％以下とすることが好ましい。さらに、第１の引抜き工程、第２の引抜き工程および空引き工程の縮径率の合計は、３０％以上とすることが好ましい。

＜回収工程＞
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、内面螺旋溝付多重捻り管１０を製造することができる。

＜Ｏ材化工程＞
次に、Ｏ材化工程について説明する。
Ｏ材化工程は、捻り工程の後に行われる。Ｏ材化工程は、管材５に焼きなまし処理を施す熱処理工程である。Ｏ材化工程を行うことによって、アルミ材料の歪みを除去し、内部応力を除去できる。

＜製造方法のまとめ＞
本実施形態の製造方法によれば、各工程（第１の引抜き工程、第２の引抜き工程および空引き工程）の合計の縮径率が３０％以上である。縮径率を３０％以上とすることで、大きな捻りを付与できる。また、本実施形態の製造方法によれば、各工程の縮径率は、２５％以下である。各工程の縮径率が２５％以下であることで、加工硬化を抑制し後工程での縮径をスムーズに行うことができる。

本実施形態の引抜き捻り工程は、上述の工程を経て形成された内面螺旋溝付多重捻り管１０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多重捻り管１０に対して熱処理（焼きなまし）を行う。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の引抜きダイスおよび第２の引抜きダイスを有する製造装置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多重捻り管を製造できる。

本実施形態の引抜き捻り工程によれば、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。したがって、リード角の大きなフィン（第１のフィン４６および第２のフィン４７）およびリブ部４３を有するとともに、底肉厚が薄い伝熱管を、座屈を生じさせることなく製造することができる。内面螺旋溝付多重捻り管１０は、フィン（第１のフィン４６および第２のフィン４７）およびリブ部４３のリード角を大きくすることで熱交換効率を高めることができる。また、内面螺旋溝付多重捻り管１０は、底肉厚を薄くすることで、軽量化するとともに材料費を低減して安価とすることができる。すなわち、本実施形態によれば、軽量、安価かつ熱交換効率の高い内面螺旋溝付多重捻り管１０を製造できる。

本実施形態の引抜き捻り工程によれば、直線溝付多重管１０Ｂ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多重捻り管１０の外径に対し、素材となる直線溝付多重管１０Ｂの外径は１．１倍以上である。

本実施形態の引抜き捻り工程によれば、第１の引抜きダイス１と第２の引抜きダイス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１と第２の引抜きダイス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を公転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引抜き捻り工程では、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速度を高速化できる。
更に、本実施形態において、巻き出しボビン１１を公転回転させることがないため、巻き出しボビン１１に長尺の直線溝付多重管１０Ｂ（管材５）を巻き付けることができる。このため、本実施形態の引抜き捻り工程によれば、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多重捻り管１０の大量生産が容易となる。

本実施形態の引抜き捻り工程は、少なくとも２回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、各段階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。

本実施形態の引抜き捻り工程によれば、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、直線溝付多重管１０Ｂが芯ずれせずに引抜きダイスに入るため、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１および第２の引抜きダイス２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１および第２の引抜きダイス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６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１および第２の引抜きダイス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、本実施形態では、伝熱管１０の製造方法として、第１の引抜き工程および第２の引抜き工程によって２度の捻りを付与する製造方法を採用する場合について説明した。しかしながら、第１の捻り引抜き工程のみを有する製造工程を採用して本実施形態の伝熱管１０を製造してもよい。なお、このような製造工程は、特開２０１６−２２５０５において公開されている。

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。

５Ｒ，１０，１１０…伝熱管（内面螺旋溝付多重捻り管）、１０ａ，４２ｂ…外周面、１０Ｂ…直線溝付多重管（押出素管）、４１…第１の管部、４１ａ，４２ａ…内周面、４２…第２の管部、４３…リブ部、４４…空間、４６…第１のフィン（フィン）、４６ｇ…第１の溝（溝）、４７…第２のフィン（フィン）、４７ｇ…第２の溝（溝）

Claims (4)

1. 押出素管の捻り加工材である内面螺旋溝付多重捻り管であって、
   第１の管部と、
   前記第１の管部の内側に配置された第２の管部と、
   前記第１の管部の内周面と前記第２の管部の外周面とを繋ぎ前記第１の管部と前記第２の管部との間の空間を複数の流路に区画する複数のリブ部と、を備え、
   前記第１の管部の内周面、前記第２の管部の内周面および前記第２の管部の外周面のうち、少なくとも１つには、周方向に沿って並ぶ複数のフィンが設けられ、
   前記フィン同士の間には、溝が構成され、
   前記リブ部および前記フィンは、軸方向に沿って螺旋状に延びるとともに、
   前記第２の管部の内周面と、前記第２の管部の外周面および前記第１の管部の内周面のうち何れか一方と、にそれぞれ周方向に沿って並ぶ複数の前記フィンが設けられる、
   内面螺旋溝付多重捻り管。
2. 前記内面螺旋溝付多重捻り管の外周面における捻りのリード角が１０°以上８０°以下である、請求項１に記載の内面螺旋溝付多重捻り管。
3. 周方向に沿って並ぶ複数の前記フィンは、１５個以上である、請求項１または請求項２に記載の内面螺旋溝付多重捻り管。
4. 前記第１の管部に設けられた前記フィンの高さは、前記第１の管部の底肉厚に対して、２０％以上８０％以下であり、
   前記第２の管部に設けられた前記フィンの高さは、前記第２の管部の底肉厚に対して、２０％以上８０％以下である、請求項１〜３の何れか一項に記載の内面螺旋溝付多重捻り管。

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