JPH0957328A

JPH0957328A - 内面溝付伝熱管の製造方法及びその装置

Info

Publication number: JPH0957328A
Application number: JP20966495A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Ishikawa; 守石川; Akihiko Ishibashi; 明彦石橋; Nobuaki Hinako; 伸明日名子; Masataka Noguchi; 昌孝野口
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1995-08-17
Filing date: 1995-08-17
Publication date: 1997-03-04

Abstract

(57)【要約】【課題】ルームエアコン等の熱交換器に使用され、内
面の溝の成形性が優れていると共に、管の破断が抑制さ
れ、高速の引抜き加工をすることができ、生産性が優れ
た内面溝付伝熱管の製造方法及びその装置を提供する。【解決手段】金属管の内面に溝を形成する内面溝付伝
熱管の製造方法は、先ず、銅管等の金属管８を保持ダイ
ス４と保持プラグ５により、縮径加工する。次に、金属
管８の外面に転接する複数の駆動ロール１を回転駆動し
て、銅管８をその引抜き方向に送り出す。その後、金属
管８の外面に転接する複数の転圧ロール２と金属管８の
内部に配置された円錐台形の溝加工プラグ３により、金
属管８の内面に溝を形成する。この転圧ロール２は駆動
ロール１より大径であり、これらの駆動ロール及び転圧
ロールの周速度は、金属管の引抜き速度に対して１．０
乃至１．５の速度比になるように調整する。その後、金
属管８の外面に配設された仕上げダイス７によって金属
管８を絞り加工し、所定の外径を有する内面溝付伝熱管
が製造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はルームエアコン等の熱交
換器に使用され、内面溝の成形性が優れていると共に、
管の破断が抑制され、高速で引抜き加工することがで
き、生産性が優れた内面溝付伝熱管の製造方法及びその
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、ルームエアコン等の熱交換器
に使用される伝熱管の内面には、溝又は突条が成形され
ている。このような、金属管内面における複数の連続す
る溝を成形する代表的な手段として、転造加工法が公知
である（特公昭６１−５９８０６号）。この転造加工法
は、複数の転造ロールが、金属管の外面に接しながら円
周方向に遊星回転することにより、金属管を外側から押
圧し、その内部に配設された溝加工プラグにより、金属
管内面に溝を成形しながら引抜くものである。前記転造
加工法において、金属管の円周方向に溝の加工を進め
て、管軸方向に螺旋状に連続する溝を成形するために
は、金属管外面を１つの転造ロールが押圧し、次の転造
ロールが押圧するときに、その押圧領域に隙間が生じな
いように金属管を引抜く必要がある。即ち、転造ロール
の公転数に対して、引抜き速度を一定の比率以下に保つ
必要がある。従って、転造加工法によって金属管を製造
すると、管の引抜き速度は転造ロールの公転数に制約さ
れるため、平滑管の引抜加工と比較して、その生産性は
約１／１０以下となる。

【０００３】そこで、金属管の生産性を向上させるため
に、金属管の外部に孔型（カリバー）ロールを使用する
方法が提案されている（特開昭５８−８６９２３号公
報）。孔型ロールは、金属管の外面と整合する形状の凹
みを有するように、その半径がその軸方向の中央で最も
小さくなるように軸方向に変化したロールである。この
１対の孔型ロールがその軸を金属管の軸方向に垂直にし
て配置され、回転可能に設けられている。金属管はその
先端を油圧等を利用した引抜き装置に握持されて引抜か
れる。この場合に、孔型ロールが金属管の外面に転接
し、金属管を外側から押圧することにより、前記転造加
工法と同様に、金属管内部に配設された溝加工プラグに
より金属管内面に溝を成形しながら金属管が引抜かれ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この孔
型ロールを使用する方法では、溝加工プラグと金属管内
面との接触面積が転造加工法と比較して大きくなるた
め、転造加工法によるものと同程度の溝を成形する場合
には、孔型ロールの圧下荷重を大きくする必要がある。
そうすると、金属管の引抜力も増加し、管の破断が生じ
易くなる。更に、孔型ロールの圧下荷重が大きいため、
金属管の引抜き方向に溝加工プラグが引き込まれる力が
強くなり、保持ダイス部の面圧が増加する。その結果、
金属管の引抜き方向と逆向きに張力が増加して、管の破
断を助長すると共に、保持ダイス部における保持プラグ
の食い込みによる破断が生じやすくなるという問題点が
ある。

【０００５】また、この製造方法において、金属管の引
抜力の増加を抑制するために、金属管の引抜き速度と同
等以上の周速度で、その周面が引き抜き方向に移動する
ように孔型ロールを強制的に回転させる方法も提案され
ている。しかしながら、この方法のみでは、溝加工プラ
グの引き込み力を軽減する効果は不十分であり、金属管
の引抜力の増加を抑制する効果も軽微であるため、深い
溝を成形することが困難となるという問題点もある。

【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、内面の溝の成形性が優れていると共に、管
の破断が抑制され、高速で引抜き加工することができ、
生産性が優れた内面溝付伝熱管の製造方法及びその装置
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る内面溝付伝
熱管の製造方法は、管内の保持プラグ及び管外の保持ダ
イスにより前記金属管を縮径加工する第１工程と、前記
金属管の外面に転接する複数の駆動ロールを回転駆動し
て前記金属管をその引抜き方向に送り出す第２工程と、
前記金属管の内部に前記保持プラグに連結された溝加工
プラグを設け、前記金属管の外面に転接する複数の転圧
ロールを回転駆動して前記金属管を前記溝加工プラグに
押圧して管内面に溝を形成する第３工程と、を有するこ
とを特徴とする。

【０００８】この駆動ロール及び転圧ロールの周速度
は、金属管の引抜き速度に対して１．０乃至１．５の速
度比にすることができる。

【０００９】また、金属管の外面の仕上げダイスによ
り、金属管の外径を所定の寸法にする第４工程を設けて
もよい。

【００１０】本発明に係る内面溝付伝熱管の製造装置
は、金属管の外面に接する保持ダイスと、前記金属管の
内部に配置され前記保持ダイスと共に前記金属管を縮径
加工する保持プラグと、前記保持プラグに連結軸を介し
て連結された溝加工プラグと、前記金属管の外面に接す
ると共に回転駆動されて前記金属管を前記溝加工プラグ
に向けて押圧する複数個の転圧ロールと、前記保持ダイ
スと前記転圧ロールとの間にて前記金属管の外面に接し
回転駆動されて前記金属管を引き抜き方向に送り出す複
数の駆動ロールとを有することを特徴とするこの場合
に、前記溝加工プラグの形状は円錐台形とすることがで
きる。また、前記転圧ロールは、駆動ロールよりも小さ
い直径を有することが好ましい。

【００１１】

【作用】本発明においては、保持ダイスと転圧ロールと
の間に駆動用のロールを設けることにより、金属管に引
抜き方向への推進力を与えたので、金属管の所要引抜力
を低減することができ、溝の成形を容易にすると共に、
管の破断が少なく、高速で引抜き加工することができる
高品質の金属管を得ることができる。

【００１２】転圧ロールにより金属管を圧迫して、その
内面に溝を成型する方法では、転圧ロールが接している
金属管の内面と溝加工プラグとの接触面積が大きく、こ
の内面に溝を成形するためには大きなロール圧下力が必
要である。しかしながら、ロール圧下力の増加に伴っ
て、金属管の引抜き荷重及び溝加工プラグの引き込み力
が増加し、金属管の破断等が発生する。

【００１３】本発明は、保持ダイスと転圧ロールとの間
に金属管の外面に接して駆動ロールを設け、その駆動ロ
ールが金属管の引抜き方向に強制回転することにより、
金属管の引抜き荷重が低減するものである。また、その
駆動ロールの大きさは、転圧ロールに比して大きい直径
を有することが好ましい。

【００１４】図２は、駆動ロールの直径と金属管の引抜
き荷重との関係を示すグラフ図である。この図２は転圧
ロールの直径を２８ｍｍとしたときのデータである。図
２に示すように、駆動ロールの直径が大きい程、引抜き
荷重は小さくなる。これは、駆動ロールと金属管との接
触面積を大きくすることにより、この間の摩擦抵抗が増
大して、金属管に対して大きな駆動力が作用して、引抜
き装置による引抜力を低減させることができるからであ
る。

【００１５】図３は、転圧ロールの直径と金属管の引抜
き荷重との関係を示すグラフ図である。このときの駆動
ロールの直径は８０ｍｍである。この場合に、図３に示
すように、転圧ロールの直径が小さいほど、引抜き荷重
は低い値を示す。これは、転圧ロールと金属管との引抜
き方向の接触長さを短くすることにより、転圧ロール及
び溝加工プラグと金属管との接触面積が小さくなり、転
圧ロールの圧下力が減少するからである。

【００１６】また、この転圧ロールの周速度Ｖ₂ は、金
属管の引抜き速度Ｖに対して、その速度比（Ｖ₂／Ｖ）
を適切に調整することが必要である。これは、Ｖ₂ がＶ
よりも小さい場合、即ち、速度比が１．０未満の場合に
は、引抜き装置による金属管の引抜き方向に対して、転
圧ロール部では金属管の引抜き速度に追いつけなくな
り、引抜き装置と転圧ロールとの間で金属管が引っ張ら
れることより、金属管の破断が生じやすくなるからであ
る。一方、速度比が１．５を超えると、転圧ロール部に
おいて引抜き方向と同一の向きに大きい速度で引っ張ら
れるために、保持ダイスと転圧ロールとの間で肉厚の減
少が生じ、金属管の強度低下の原因となる。

【００１７】図４は、転圧ロールの速度比（Ｖ₂／Ｖ）
と金属管の引抜き荷重との関係を示すグラフ図である。
図４に示すように、転圧ロールの速度比が大きくなるほ
ど、金属管の引抜き荷重は減少するが、速度比が１．５
以上になると、引抜き荷重の減少率は低下し、更に、金
属管の強度低下の原因になる。従って、転圧ロールの周
速度Ｖ₂ は、金属管の引抜き速度Ｖに対して、１．０乃
至１．５の速度比とする。

【００１８】駆動ロールの周速度Ｖ₁についても、転圧
ロールと同様に、金属管の引抜き速度Ｖに対する速度比
を適切に調整することが必要である。この速度比（Ｖ₁
／Ｖ）は、前述の転圧ロールにおける速度比と同様に、
金属管の引抜き速度Ｖに対して、１．０乃至１．５とす
る。

【００１９】図５は、金属管の引抜き荷重と溝加工プラ
グの引き込み力との関係を示すグラフ図である。金属管
の引抜き荷重が増加すると、それに伴って溝加工プラグ
の引き込み力も増加するが、溝加工プラグのテーパー角
により、その引き込み力が異なる。図５に示すように、
溝加工プラグのテーパー角が０度、即ち、円柱形である
ときは溝加工プラグの引き込み力は相対的に小さく、テ
ーパー角が３度、７度と大きくなるにつれて、溝加工プ
ラグの引き込み力は相対的に大きくなっていく。溝加工
プラグの引き込み力は管内面の加工度合に関連している
ので、これは、溝加工プラグを円錐台形にする（テーパ
ー角を大きくする）ことにより、同一引抜力下におい
て、金属管内面の溝の加工度合を高めることができるこ
とを意味し、この傾向はテーパー角が大きくなる程増加
することを示している。

【００２０】換言すれば、管内面の加工度合を一定とし
た場合は、テーパー角が大きくなるにつれて金属管の引
抜き荷重を低減することができる。従って、溝加工プラ
グを円錐台形にすることによって、金属管の引抜き抵抗
を低減することができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について、添付の図面
を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の実施例
に係る内面溝付伝熱管の製造装置を示す断面図である。
先ず、この内面溝付伝熱管の製造装置の構成について説
明する。図１に示すように、加工される金属管（原管）
８の外面に接するように保持ダイス４が配置されてお
り、この保持ダイス４と整合する位置の金属管８の内部
には、保持ダイス４と共に金属管８を縮径加工する保持
プラグ５が配置されている。保持ダイス４の内面及び保
持プラグ５の前部外面は管引抜き方向に縮径されてお
り、保持プラグ５の後部直径は保持ダイス４の最小内径
より大きい。そして、この保持プラグ５には連結軸６を
介して円錐台形の溝加工プラグ３が連結されており、こ
の溝加工プラグ３に整合する金属管８の外面位置には、
転圧ロール２が配設されている。溝加工プラグ３はその
周囲に金属管内面に形成すべき形状の溝が加工されてい
る。転圧ロール２は適宜の駆動手段により回転駆動さ
れ、金属管８の外面に転接して金属管８に圧下力を付与
し、金属管８を縮径加工しつつ金属管８を溝加工プラグ
３に向けて押圧する。これにより、金属管８の内面には
溝加工プラグ３の溝形状が転写される。

【００２２】また、保持ダイス４と転圧ロール２との間
には、金属管８の外面に転接する駆動ロール１が設けら
れている。この駆動ロール１は適宜の駆動手段により回
転駆動されて金属管８を引き抜き方向に送り出す。更
に、転圧ロール２の金属管引抜き方向下流側には、転圧
ロールにより溝が加工された金属管８を絞り加工してそ
の外面を所定の径にするための仕上げダイス７が配置さ
れている。

【００２３】駆動ロール１は、例えば２個の駆動ロール
１を上下にその圧下中心が同一になるように対向配置さ
れたものであり、転圧ロール２は、駆動ロール１よりも
直径が小さいものが使用され、例えば４個の転圧ロール
２をそれらの圧下中心が同一になるように対向方向を直
交させて配置されている。また、この金属管８の先端は
引抜き装置９によって握持され、この引抜き装置９が矢
印方向に進行することにより金属管８が引抜かれる。

【００２４】次に、前記内面溝付伝熱管の製造装置の動
作について図１を参照して説明する。先ず、銅管等の金
属管（原管）８は、保持ダイス４と、この保持ダイス４
の中心部に配置された保持プラグ５とにより、縮径加工
される。次いで、金属管８は駆動ロール１に転接され、
回転駆動された駆動ロール１により引抜き方向に送り出
される。

【００２５】その後、金属管８は回転駆動された転圧ロ
ール２により若干縮径加工されると共に、この転圧ロー
ル２による圧下力を受けて金属管８の内部に配置されて
いる溝加工プラグ３に向けて押圧される。この溝加工プ
ラグ３は連結軸６を介して保持プラグ５に連結されてお
り、保持プラグ５は金属管８の引抜きによる摩擦力と、
保持プラグ４からの反力とにより保持ダイス４の位置に
静止しているので、溝加工プラグ３も転圧ロール２に整
合する位置に止まっている。従って、回転駆動された転
圧ロール２と溝加工プラグ３との共働作用により、金属
管８の内面に溝が形成される。次いで、金属管８は仕上
げダイス７によって絞り加工され、所望の外径を有する
内面溝付伝熱管が製造される。この加工後の金属管８は
その先端を握持する引抜き装置９により矢印方向に引抜
かれる。

【００２６】本実施例に係る内面溝付伝熱管の製造方法
においては、引抜きダイス９に加えて駆動ロール１が金
属管８をその引抜き方向に回転駆動するので、引抜き装
置９における所要引抜き荷重が減少する。この駆動ロー
ル１は大径のものを使用することにより引抜き装置９に
よる引抜力を低減することができる。また、転圧ロール
の直径は小さい方が金属管の接触面積が小さくなり、圧
下力が減少して結果的に引き抜き荷重が小さくなるため
好ましい。更に、転圧ロールの周速度Ｖ₂ は、金属管の
引抜き速度Ｖに対して、その速度比（Ｖ₂／Ｖ）を適切
に調整し、溝加工プラグの形状を円錐台形にすることよ
り、金属管の破断が生じることなく金属管の引抜力を低
減し、溝の成形が容易にできる高品質の金属管を得るこ
とができる。

【００２７】次に、本実施例方法によって、下記表１に
示す加工条件により、外径が１０．０ｍｍで、その内面
に、深さが０．１５ｍｍの６０本の管の長手方向に延び
る溝が形成された溝付伝熱管を製造して、その加工性を
評価した。加工性の評価方法は、本実施例方法により製
造した伝熱管及び本実施例から外れる範囲で製造した伝
熱管について、引抜き加工中における溝の成形性及び肉
厚減少による引抜き破断を評価したものである。これら
の評価結果を下記表２に示す。但し、原管は外径が１
２．７ｍｍの素材寸法である銅管を使用し、伝熱管の製
造装置は内径が１０．５ｍｍである保持ダイス、６０本
の溝数を有する溝加工プラグ及び内径が１０．０ｃｍで
ある仕上げダイスを使用した。また、表１における加工
条件欄において、Ｖ₁は駆動ロールの周速度、Ｖ₂は転圧
ロールの周速度を示し、銅管の引抜き速度Ｖに対する速
度比を計算した。また、金属管８の引抜き速度Ｖは、３
００ｍ／ｍｉｎとした。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】上記表１及び２に示すように、実施例１は
本発明の範囲内であり、銅管の内面の８０％以上に、溝
深さが０．１５ｍｍである溝を成形することができ、そ
の製造時において銅管に破断を生じることなく、引抜き
加工を行うことができた。一方、比較例２は、駆動ロー
ルの周速度Ｖ₁及び転圧ロールの周速度Ｖ₂が、銅管の引
抜き速度Ｖよりも小さいことより、溝深さが０．０７ｍ
ｍ以上で引抜き破断が発生した。また、比較例３は、Ｖ
₁及びＶ₂が本発明の範囲を超えているので、その製造時
において、銅管の肉厚減少率が１０％以上となり、溝深
さが０．１０ｍｍ以上で引抜き破断が発生した。比較例
４及び５については、転圧ロールの直径が駆動ロールの
直径と同一サイズ又はそれより大きいため、転圧ロール
の銅管への圧下力の増加に伴い、銅管の引抜き荷重が増
加することにより、溝の成形性が悪くなり、引抜き破断
が生じた。比較例６は、溝加工プラグの形状が円筒形で
あるため、銅管の引抜き荷重が増加し、破断が生じた。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明方法によれ
ば、回転駆動された駆動ロール及び転圧ロールが金属管
をその引抜き方向に駆動するので、管の破断が抑制され
ると共に高速の引抜き加工をすることができ、歩留まり
が向上した内面溝付伝熱管を製造することができる。ま
た、本発明装置によれば、駆動ロールを有しているので
管の引抜力が低減し、溝加工プラグを円錐台形にする
と、管の破断が更に一層抑制され、管内面の溝の成形性
が優れた内面溝付伝熱管を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る伝熱管の製造装置を示す
断面図である。

【図２】転圧ロールの直径に対する金属管の引抜き荷重
の関係を示すグラフ図である。

【図３】駆動ロールの直径に対する金属管の引抜き荷重
の関係を示すグラフ図である。

【図４】転圧ロールの速度比に対する金属管の引抜き荷
重の関係を示すグラフ図である。

【図５】金属管の引抜き荷重に対する溝加工プラグの引
き込み力の関係を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１；駆動ロール２；転圧ロール３；溝加工プラグ４；保持ダイス５；保持プラグ６；連結軸７；仕上げダイス８；金属管

フロントページの続き (72)発明者野口昌孝神奈川県秦野市平沢65番地株式会社神戸製鋼所秦野工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属管の内面に溝を形成する内面溝付伝
熱管の製造方法において、管内の保持プラグ及び管外の
保持ダイスにより前記金属管を縮径加工する第１工程
と、前記金属管の外面に転接する複数の駆動ロールを回
転駆動して前記金属管をその引抜き方向に送り出す第２
工程と、前記金属管の内部に前記保持プラグに連結され
た溝加工プラグを設け、前記金属管の外面に転接する複
数の転圧ロールを回転駆動して前記金属管を前記溝加工
プラグに押圧して管内面に溝を形成する第３工程と、を
有することを特徴とする内面溝付伝熱管の製造方法。
【請求項２】前記溝加工プラグの形状は、円錐台形で
あることを特徴とする請求項１に記載の内面溝付伝熱管
の製造方法。
【請求項３】前記転圧ロールは前記駆動ロールより小
径であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内面
溝付伝熱管の製造方法。
【請求項４】前記駆動ロール及び前記転圧ロールの周
速度は、金属管の引抜き速度に対して１．０乃至１．５
の速度比であることを特徴とする請求項１乃至３のいず
れか１項に記載の内面溝付伝熱管の製造方法。
【請求項５】前記金属管の外面の仕上げダイスによ
り、金属管の外径を所定の寸法にする第４工程を有する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載
の内面溝付伝熱管の製造方法。
【請求項６】金属管の内面に溝を形成する内面溝付伝
熱管の製造装置において、前記金属管の外面に接する保
持ダイスと、前記金属管の内部に配置され前記保持ダイ
スと共に前記金属管を縮径加工する保持プラグと、前記
保持プラグに連結軸を介して連結された溝加工プラグ
と、前記金属管の外面に接すると共に回転駆動されて前
記金属管を前記溝加工プラグに向けて押圧する複数個の
転圧ロールと、前記保持ダイスと前記転圧ロールとの間
にて前記金属管の外面に接し回転駆動されて前記金属管
を引き抜き方向に送り出す複数の駆動ロールとを有する
ことを特徴とする内面溝付伝熱管の製造装置。
【請求項７】前記溝加工プラグの形状は、円錐台形で
あることを特徴とする請求項６に記載の内面溝付伝熱管
の製造装置。
【請求項８】前記転圧ロールは前記駆動ロールより小
径であることを特徴とする請求項６又は７に記載の内面
溝付伝熱管の製造装置。