JPH01181921A - 熱交換用ジャケット部材の成形方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、醸造タンク等の大型円筒状容器の外面円周方
向に装着される、樋状断面と容器円周に沿う長手方向の
曲率とを有す熱交換用ジャケット部材の成形方法および
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

近来、大型化に伴い屋外に設置されるようになってきた
温度管理を要する円筒状容器、例えば、ビールタンク等
の醸造タンク等については、外周面に加熱・冷却用のジ
ャケットを装着し、かつ、その外周を断熱材で囲い、該
ジャケット内に熱交換用流体を流通させて熱交換するこ
とで貯溜内溶液の温度を制御している。

そして、これら円筒状容器に装着される熱交換用のジャ
ゲットとしては、半割パイプ状等の樋状断面を有す部材
が多用されており、またこれらは円筒容器の長手方向な
いしは周方向に多数列をなして装着される。

これら樋状断面を有すジャケット部材は、熱交換用流体
の通過速度を太き（できて高い熱交換効率が得られ、か
つ薄肉とし得る等の長所がある反面、同一形状の部材を
多数成形しなければならず、特に、周方向に装着される
ものには、所定の断面形状に成形する以外に円筒容器の
外周曲率に対応する曲げ加工を行う必要がある。

従来、円筒容器の周方向に装着される熱交換用ジャケッ
ト部材は、通常、断面を型プレスにて所定の樋状断面に
成形した後、三本ロールのペンデイグロール機で円筒容
器の外周曲率に対応する長手方向の曲げ加工を行う方法
が採られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記の従来の成形方法では、型プレスによる成
形工程とペンデイグロール機による曲げ工程との二工程
を経るため工数がかかり、かつ、異なる断面形状のジャ
ケット部材を成形する都度に、プレス金型とロール金型
の二種類の金型交換を行うという煩雑な工程を必要とす
る。

しかも、三本ロールのペンデイグロール機による曲げ工
程では、曲げられるジャケット部材の両端に、三本ロー
ルの中央ロールと両端のロール間の距離に相当する長さ
の直線部が残り、これら直線部は製品として使用できず
、その分材料歩留りを低下させる欠点がある。

本発明者等は、樋状断面と容器円周に沿う長手方向の曲
率とを有すジャケット部材を一工程で成形でき、しかも
金型交換を可能な限り少なくし得る成形方法および装置
を具現化すべ（鋭意検討を行ったものであるが、例えば
、型プレスによる総型成形によれば、プレス金型が大型
のものとなって費用がかかり、ペンデイグロール機によ
る曲げ成形のように曲率を自由に変換できない上、ステ
ンレス鋼等のように弾性限の高い材料を対象とするとき
スプリングバンクの制御が困難となり形状の再現性が維
持し難く、また例えば、三本ロールのペンデイグロール
機により断面成形と長手方向の曲げ加工とを一工程で行
うには、ペンデイグロール機の前段に所定の樋状断面形
状を得るための成形ロールを配設する必要が生じ、また
、ペンデイグロール機のみによれば成形された部材の両
側縁部にシワが多発するので、これらにより断面形状と
長手方向の曲げとを効率的に同時成形することは困難で
あった。

一方、硬質ロールと弾性ロールとを組合せて対の成形ロ
ールとし、これにより平板材を曲げ加工して円筒状体に
成形する方法が知られているが、これによる三次元的な
成形は実用に至っていないのが現状であった。

本発明は、上記の問題点を解消し得る、すなわち、−工
程にて断面形状と長手方向の曲率とを同時に成形できて
工数の減少が図れ、また、曲率をある程度自由に選定で
きて必要とする金型数および金型交換頻度を低くし得、
かつ、被成形素材の両端まで曲率を付与し得て材料歩留
りの向上をも可能とする熱交換用のジャケット部材の成
形方法および装置の提供を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するための本発明は以下を要旨として
いる。すなわち、第１請求項に記載の熱交換用ジャケッ
ト部材の成形方法は、駆動手段にて回転され、かつ相互
の回転軸心間距離Ｓを調整可能に対をなして配設された
、外周に凸状型面を有する硬質ロール（１）と外周に凹
状型面を有する弾性ロール（２）との間に、帯板状の金
属素材（３）を送給し、該金属素材（３）を所定の樋状
断面形状に成形すると同時に、金属素材（３）の長手方
向に所定の曲率Ｒを付与するものである。

そして、第２請求項に記載の熱交換用ジャケット部材の
成形装置は、回転自由に支持され、外周に凸状型面を有
する硬質部材からなる硬質ロール（１１）を配設すると
共に、回転自由に支持され駆動手段に連結された駆動軸
Ｑυと、該駆動軸（２１１外周に接合され、その外周に
凹状型面を設けた弾性部材からなる筒状ロール（２乃と
、該筒状ロール翰の両端面部に配され、その中心部に設
けた内径を前記駆動軸（２１１外周にそれぞれ接合され
た円板状の側板（２Ｈ４１と、前記筒状ロールｅ２＋の
両側端部外周面上にそれぞれ周設され、筒状ロール９２
）部材より硬質な弾性部材からなる中間リングＱ５１Ｑ
Ｓ＋と、これら中間リング（２５）（２６］の外周面上
にそれぞれ周設され、それぞれの一側端を前記側板１２
３１１２４１に接合された金属リング（２７１（２８］
とを備えた弾性ロール（１２）を配設し、かつ、前記硬
質ロール（１１）と弾性ロールθりの一方ないしは双方
を平行移動させる駆動手段Ｇ３）を設け、両ロール（１
１）（１２）θ２）の回転軸心間距離Ｓを調整自由とし
たものである。

〔作用〕

第１請求項に記載の発明の作用を、本発明の概念を示す
正断面図である第１図と、第１図のＡ−Ａ断面を示す縦
断面図である第２図とを参照して説明する。ここに参照
する第１図および第２図において、（１）は硬質ロール
、（２）は弾性ロール、（３）は成形される金属素材を
それぞれ示す。

本発明においては、相互の回転軸心間距離Ｓを調整可能
に対をなして配設された、外周に凸状型面を有する硬質
ロール（１）と外周に凹状型面を有する弾性ロール（２
）との間に、帯板状の金属素材（３）を送給して成形す
るものであって、対をなす両ロール（１）　（２）の回
転軸心間距離Ｓを硬質ロール（１）の凸状型面の最大半
径と弾性ロール（２）の凹状型面の最小半径との和より
小さく調整し、両ロール（１）（２）間を密着状態とし
て、これらを駆動手段にて回転させ、両ロール（１）（
２）の型面間に金属素材（３）を供給すると、供給され
た金属素材（３）は弾性ロール（２）の凹状型面を変形
させながら両ロール（１）（２）の回転方向に移送され
るが、該金属素材（３）は両ロール（１）（２）の型面
間を経由するに際して、第１図中の矢印で示すように弾
性ロール（２）の凹状型面の弾性復元力を受けて硬質ロ
ール（１）の凸状型面に押しつけられ、該凸状型面に沿
う断面形状に押し曲げられるので、当該両ロール（１（
１２）の型面間を経由する金属素材（３）は、両ロール
（１）（２）外周の凸・凹状型面形状に対応する樋状断
面形状に成形される。

一方、対をなす両ロール（１）　（２）の回転軸心間距
離Ｓを硬質ロール（１）の凸状型面の最大半径と弾性ロ
ール（２）の凹状型面の最小半径との和より小さく調整
し、両ロール（１）（２）間を密着状態とするとき、弾
性ロール（２）外周の凹状型面は硬質ロール（１）外周
の凸状型面に押されて変形し、第２図中に示す接触角度
θで表される部分に円周方向にある長さを有する圧接面
部が形成される。

そして、この圧接面部において硬質ロール（１）の凸状
型面は弾性ロール（２）の凹状型面の弾性復元力に対応
する反力を受けている。

従って、このような密着状態にある両ロール（２）（３
）を駆動手段にて回転させ、該両ロール（１）（２）の
型面間に金属素材（３）を供給して回転方向に移送させ
ると、両ロール（１）（２）の型面間を経由する金属素
材（３）は、第２図中の矢印で示すように弾性ロール（
２）の凹状型面の弾性復元力を受けて硬質ロール（２）
の凸状型面の円周曲面に沿う方向に押しつけられ、硬質
ロール（１）側を内径とする方向に押し曲げられるので
、当該両ロール（１）（２）の型面間を経由する金属素
材（３）は、前述のように樋状断面形状に成形されると
同時に、その全長にわたり連続して、曲げ加工される。

そしてまた、第２図中に示す接触角度θが大きいほど、
すなわち両ロール（１（１２）間の円周方向の圧接面部
の長さが長いほど、弾性ロール（２）が受ける変形が大
きくなり、その弾性回復力も大きいものとなり、両ロー
ル（１）（２）間を経由する金属素材（３）に対する硬
質ロール（１）方向への押しつけ力も高まるので、第２
図中のＲで示す金属素材（３）の曲率は硬質ロール（１
）の外周曲率により近くなり、逆に、接触角度θが小さ
いほどＲは大きくなるが、この接触角度θは両ロール（
１）（２）の回転軸心間距離Ｓの調整で設定できる。

従って、本発明においては、得られるジャケット部材の
曲率Ｒはある範囲内において自由に設定することができ
る。

次に、第２請求項に記載の発明の詳細な説明する。

本発明においては、回転自由に支持された外周に凸状型
面を有する硬質ロールＯＤと、回転自由に支持され、駆
動手段に連結された駆動軸Ｑυの外周に接合され、その
外周に凹状型面を有する弾性部材からなる筒状ロールＱ
２Ｊを備えた弾性ロール（１２）とが配設され、かつ、
その一方ないしは双方を平行移動させる駆動手段側を設
けて相互の回転軸心間距離Ｓを調整自由としであるので
、両ロール（１１）（１２１の回転軸心間距離Ｓを硬質
ロール（１０の凸状型面の最大半径と弾性ロール（１２
）の凹状型面の最小半径との和より小さ（設定して両ロ
ールＣＩ＋）（１２）間を密着状態とし、これらを駆動
手段θ３）にて回転させ、両ロールθＩ）（１２）の型
面間に帯板状の被成形金属素材を供給することで、前記
の第１請求項に記載の発明の作用を得る、すなわち、被
成形金属素材を両ロールＣ１１）（１２）Ｑ２）の型面
間を経由させることで、所定の樋状断面形状に成形する
と同時に、その全長にわたり所定の曲率に曲げ加工する
ことができる。

そして、弾性ロールθりの筒状ロールＱ乃の両端面部に
は、その中心部に設けた内径を駆動軸１２υ外周にそれ
ぞれ接合された円板状の側板（２１ｆ２４＋が配されで
あるので、成形に際し、硬質ロールＯＤの外周面に押さ
れて変形を受ける弾性部材からなる筒状ロールＱ汎よ、
その弾性復元力を、両側および内径側に逸らさすことな
く、確実に、両ロールＱｌ）（１２１の型面間を経由す
る被成形金属素材との接触面に均等的に作用する反力、
すなわち、被成形金属素材を硬質ロール（１１）（１２
）の凸状型面および円周面に沿う方向に押し曲げようと
する反力とすることができる。

また、成形時には、筒状ロールＱ乃の凹状型面、特にそ
の最外周寄りの型面部において被成形金属素材と摺動す
るため、該型面部に摩損や欠損が発生し易いが、本発明
においては、筒状ロールＩ２りの両側端部外周面上それ
ぞれに、該筒状ロール部材より硬質な弾性部材からなる
中間リングＱ！９０１が、かつ、その外周面上に、それ
ぞれの一側端を側板（２１ｅａに接合された金属リング
Ｑη１２１が周設されであるので、これら中間リングミ
５１四および金属リングＣ！７１　（２１の対向する内
側側端面にて弾性ロールｑ″２）の凹状型面の最外周面
部を負担させることで、当該筒状ロール（２２）の弾性
変形および弾性復元力に係る機能を損なうことな（、そ
の摩損や欠損を抑制することができる。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面を参照して、以下に説明する。

第３図は本実施例のジャケット部材の成形装置を示す概
略図である。

第３図において、００は鋼製の上ロールで、（＋２）は
下ロールであって、これらは対をなして上下平行に配設
されてあり、上ロール０１）は油圧装置側により上下に
移動可能とされ、下ロールθのは駆動装置０４１により
駆動回転される。

そして、上下ロール（Ｉｔ）（１２）の外周には製品に
必要な断面形状を得るべく、上ロール００外周には凸状
の型面が、下ロール（＋２１外周には凹状の型面が形成
されである。また、対の上下ロール（１１）（１２）θ
りの被成形材の反供給側には成形過程にある金属帯板０
０の横振れを防ぐガイドロール０ωが設けられである。

そしてまた、油圧装置０３）は微調整装置θ０にて制御
され、上ロール００の高さ位置の設定および修正を１／
ｂ ある。なお、対の上下ロール（１０（１２１の回転中心
軸線間は常に平行を維持し得るものとされである。

第４図は第３図に示した下ロールθりの要部を示す縦断
面図である。

第４図において、１２υは駆動軸であって、該駆動軸Ｑ
υは、前記の駆動装置０４に連結されである。

Ｉ２υは弾性筒であって、該弾性筒Ｃ！シはウレタンゴ
ムからなり、内径部を駆動軸外周に接合された円筒状で
、その外周部に凹部が周設されである。

ｌ２ＯＯは側板であって、これら側板（２３１＋２４）
は弾性筒ｃ！乃の軸方向の両端面部に配され、中心部に
設けた内径を駆動軸Ｑυに接合されである。

（２５１（２１は中間リングであって、これら中間リン
グ（２！９　ａｔｈは硬質ナイロンゴムからなり、それ
ぞれ弾性筒＋２２１の両側端最外周面上に周設されであ
る。

Ｑη（２υは鋼製リングであって、これら鋼製リング（
２４１（２５１は中間リングｅｓ＋　（２ｓの外周面上
に周設され、それぞれの軸端側端を側板（２ｈａに接合
されると共に、対向する内側端間に間隔を隔て配されで
ある。

そして、鋼製リングＱ７）ｅ８）の内側端間の間隔は、
所定のジャケット部材断面の両端部の外側面間距離と略
同寸法とされ、かつ、両端部リング＋２７）（２８，１
の対向する端面、雨中間リング（３５）（２６１の対向
する端面、および弾性筒（２２１外周凹部面とで所定の
凹状型面（２ｇ）が形成されである。

上記構成の成形装置を用いてジャケット部材を成形する
については、まず、素材である金属帯板００）を上下ロ
ール（１１）（１２１間部に供給すると共に、上ロール
（１１）（１２）の位置決めを行い、金属帯板００）の
端を駆動装置側により回転されている上下ロール（Ｉ　
１）　（１２）の金型面間に挟みこませて回転方向に送
って行く。

そうすると、金属帯板００）は、下ロール（１２）のウ
レタンゴムからなる弾性筒（２りの弾性復元力にて上ロ
ール（１１）外周面に押しつけられて、上下ロール０１
）（１２）の型面間で所定の樋状断面形状に成形される
と同時に、上ロール（１１）側を内径とする方向に曲げ
られて所定の長手方向の曲率も付与され、かつ、曲率の
付与は経由する金属帯板００）の全長に及ぶものとなる
。

そして、成形された金属帯板（１０１は反供給側に設け
られたガイドロール０ωにて芯振れを抑制されると共に
、曲げ過ぎの矯正を受ける。

また、前記構成の本実施例の下ロールＱ２）においては
、外周の凹状型面Ｑ９１が両端部リングｅ１（２８１と
雨中間リング１２！９　（２ｔ９と弾性筒翰との三層構
成としであるので、成形過程で金属帯板α０）との摺動
が最も激しい最外周面を鋼製リングｅｅｌ（２８）に負
担させ得て、ウレタンゴムからなる弾性筒な２１の摩損
や欠損を抑制でき、かつ素材の金属帯板（１０）の端を
上下ロール０１）（１２）間に挟みこませる際に往々に
して起こる弾性筒Ｑ乃の損傷も防止し得、かつまた、得
られるジャケット部材の断面形状の精度および再現性を
高める効果を得る。

なお、上ロール（１１）（１２）の高さ設定、すなわち
上ロールθ１）と下ロール（１２）との回転軸心間距離
は数次の試験成形により基準値が設定され、また、被成
形金属帯板００）の製造ロフト間の板厚変動等に対応す
る微調整は、油圧装置０３）を微調整装置０ωにて制御
し１／１００ｍｍ単位の精度にて微動させることで行う
。

厚さ１．５ｍｍ、幅２３０ｍｍ、長さ２４００ｍｍのス
テンレス（ＳｔｌＳ３０４）鋼の帯板を多数準備し、上
記構成の成形装置にて、これらを内半径を１００ｍｍと
する円弧状の断面形状で、長手方向の曲率半径を１５０
０ｍｍ〜３５００ｍｍの範囲内で種々に変えたジャケッ
ト部材に成形したところ、それぞれ−工程にて目標とす
る断面および曲率精度を有する製品が得られ、また繰り
返し成形した製品それぞれも安定した寸法精度を示した
。

そして、これらの成形に要する時間は、上下ロール間を
一回通過させるだけの十秒前後であり、型プレスによる
成形とベンディングロール機による曲げ加工とによる従
来の型プレスとベンディングロール機による二工程成形
方法との比較において、その成形所要時間を１７１０以
下と大幅に短縮することができ、しかも、ベンディング
ロール機による曲げ加工においては、両端に残留する直
線部の切り捨てを要すため歩留りが８０〜９０％止まり
であるのに対し、本実施例においては、被成形材の全長
にわたり曲率を与えることができて、該工程における歩
留りを１００％までに向上させることができ、本発明の
優れた効果が確認された。

なお、本実施例においては半割りパイプ状の断面形状の
ものを対象としたが、本発明は、その断面形状を半割り
パイプ状とするものに限らず、例えば、Ｕ字状、逆台形
状等の他の樋状断面のもの、および複数の熱交換流体の
流路を有する波型断面のジャケット部材の成形にも適用
することが可能である。

また、本実施例においては、弾性ロールの弾性部材とし
てウレタンゴムを用い、かつ、その両側に側板を配した
例を示したが、これは、被成形金属板の材料特性とその
板厚、およびジャケット部材の断面形状と長手方向の曲
率とにより、弾性部材の種別と側板の配設の要否が選定
されるもので、例えば、ジャケット部材の所定断面形状
が比較的に浅く、かつ長手方向の曲率が小さなものであ
るとき、ないしは、被成形金属板が比較的に薄肉なもの
であるときなどにおいては、ウレタンゴムよりやや硬質
の弾性部材を用い、その両側に側板を配さない構成の弾
性ロールを用いることもできる。

〔発明の効果〕 以上のように、本発明に係る熱交換用ジャケット部材の
成形方法および装置は、帯状の金属素材を、一対の成形
ロールからなる簡易な構成の設備にて、かつ、−工程に
て、所定の断面形状と長手方向の曲率とを有すジャケッ
ト部材に成形することを可能とし、しかも、同一対の成
形ロールにて付与する曲率をある程度自由に選定できる
ものであり、それに要する設備費および金型費の低減、
成形工数および金型交換頻度の低減を可能とし、加えて
、被成形素材の両端まで曲率を付与できてその歩留りの
向上も可能とするその効果大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概念を示す正断面図、第２図は第１図
のＡ−Ａ断面を示す縦断面図、第３図は本発明の実施例
の成形装置を示す概略図、 第４図は本発明の実施例の下ロールの要部を示す縦断面
図である。 （１）−硬質ロール、　　（２）−弾性ロール、（３）
−金属素材、　　　（Ｓ）一回転軸心間距離。 ００）−金属帯板、　　　（１１）（１２）−上ロール
、Ｑ２）−下ロール、　　　側−油圧装置、０４−駆動
装置、　　　＋２１）−駆動軸、＜２２Ｊ−弾性筒、　
　　　Ｑｌ。旬−側板、ＱＳＩ　＋２６１−一中間リン
グ、　ＱηＱ畦＝金属リング。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、駆動手段にて回転され、かつ相互の回転軸心間
   距離Ｓを調整可能に対をなして配設された、外周に凸状
   型面を有する硬質ロール（１）と外周に凹状型面を有す
   る弾性ロール（２）との間に、帯板状の金属素材（３）
   を送給し、該金属素材（３）を所定の樋状断面形状に成
   形すると同時に、金属素材（３）の長手方向に所定の曲
   率Ｒを付与することを特徴とする熱交換用ジャケット部
   材の成形方法。
2. （２）、回転自由に支持され、外周に凸状型面を有する
   硬質部材からなる硬質ロール（１１）を配設すると共に
   、回転自由に支持され駆動手段に連結された駆動軸（２
   １）と、該駆動軸（２１）外周に接合され、その外周に
   凹状型面を設けた弾性部材からなる筒状ロール（２２）
   と、該筒状ロール（２２）の両端面部に配され、その中
   心部に設けた内径を前記駆動軸（２１）外周にそれぞれ
   接合された円板状の側板（２３）（２４）と、前記筒状
   ロール（２２）の両側端部外周面上にそれぞれ周設され
   、筒状ロール（２２）部材より硬質な弾性部材からなる
   中間リング（２５）（２６）と、これら中間リング（２
   ５）（２６）の外周面上にそれぞれ周設され、それぞれ
   の一側端を前記側板（２３）（２４）に接合された金属
   リング（２７）（２８）とを備えた弾性ロール（１２）
   を配設し、かつ、前記硬質ロール（１１）と弾性ロール
   （１２）の一方ないしは双方を平行移動させる駆動手段
   （１３）を設け、両ロール（１１）（１２）の回転軸心
   間距離Ｓを調整自由としたことを特徴とする熱交換用ジ
   ャケット部材の成形装置。