JPH11267784A - 内面溝付伝熱管の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝熱素管の内面にクロス溝（交差する螺旋
溝）を容易かつ確実に形成して、内面溝付伝熱管の内面
と熱媒体との接触面積の増大を図ることができる、内面
溝付伝熱管の製造方法および製造装置を提供する。 【解決手段】 この内面溝付伝熱管の製造装置の主な構
成は、軸方向（図１中左方向）に移送される伝熱素管１
０が通過する際にこれを縮径させるためのダイ１と、伝
熱素管１０の長手方向の複数箇所（本例では２箇所）の
外周面をそれぞれ押圧するための、複数の転造ボール１
８からなる第１の転造回転体群および複数の転造ボール
１９からなる第２の転造回転体群を有する転造カセット
５と、伝熱素管１０の内部に挿入されて、伝熱素管１０
の長手方向の複数箇所（本例では２箇所）の内面に、互
いに方向の異なる螺旋溝をそれぞれ形成するための複数
（本例では２個）の溝付プラグ２３，２４を有するマン
ドレル２１と、である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エアコンディショ
ナー等に使用される内面溝付伝熱管の製造方法、および
この製造方法を実施するのに好適な製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エアコンディショナー等の内面溝付伝熱
管は、その内部を通過する熱媒体（流体）との接触面積
を大きくするために、通常、伝熱素管（銅管）の内面に
溝を螺旋状に形成することにより製造される。図６は、
従来の内面溝付伝熱管の製造装置の一例の縦断面図であ
る。ダイホルダー１０２内にダイ１０１が支持されてい
る。このダイホルダー１０２は、支持台１０４に固定さ
れたアウターホルダー１０３に支持されている。符号１
００は伝熱素管を示しており、この伝熱素管１００は、
その軸方向（矢印Ｃ方向）に移送される際に、ダイ１０
１および後述するプラグ１１８により所定径に縮径させ
られる。

【０００３】符号１０５は転造カセットを示し、この転
造カセット１０５は、装置本体１０６側の回転軸１０７
に装着されたホルダ１０８に組付けられている。転造カ
セット１０５について詳述すると、転造カセット１０５
の第１の蓋１１０と第２の蓋１０９との間には中間リン
グ１１１が設けられ、この中間リング１１１の内方に
は、回転体としての後述する複数の転造ボール（鋼球）
１１２が環状に配置されている。中間リング１１１は、
複数の転造ボール１１２を伝熱素管１００の外周面に圧
接させるとともに、各転造ボール１１２を前記外周面に
沿って周方向に転動可能に支持する外側支持体である。
前記第１の蓋１１０、中間リング１１１および第２の蓋
１０９は複数本（図６では１本のみ図示）のボルト１１
３により前記ホルダ１０８に一体的に締結され、また、
中間リング１１１は複数本（図６では１本のみ図示）の
ボルト１１４により第１の蓋１１０および第２の蓋１０
９に対する回転を規制されている。

【０００４】第２の蓋１０９の内側にはスラストボール
軸受１１５の一方の転輪が固定されており、このスラス
トボール軸受１１５の他方の転輪には、リング状のボー
ル受け部材１１６が固定されている。このボール受け部
材１１６は、図６中の右側面が鉛直面１２２となってお
り、この鉛直面１２２で複数のボール１１２の後端（伝
熱素管１００の移送方向側）を支持する後端支持体であ
る。符号１１７は伝熱素管１００内に挿入されているマ
ンドレルを示し、このマンドレル１１７の一端側（図６
中の左端側）にはミニチュアボール軸受１２１を介して
溝付プラグ（スプラインプラグ）１２０が回転自在に支
持されている。また、マンドレル１１７の他端側（図６
中右端側）にはミニチュアボール軸受１１９を介してプ
ラグ１１８が回転自在に支持されている。

【０００５】上記構成の内面溝付伝熱管の製造装置にお
いては、回転軸１０７をその軸回りに回転させるととも
に（矢印Ｂ参照）、伝熱素管１００をその軸方向（矢印
Ｃ方向）に移送させて、ダイ１０１および転造カセット
１０５に順次通過させる。この際、先ず、ダイ１０１お
よびプラグ１１８により伝熱素管１００は縮径され、こ
の後、転造カセット１０５においては、複数の転造ボー
ル１１２により伝熱素管１００は、マンドレル１１７の
溝付プラグ１２０に押圧されつつ引抜加工され、これに
より、伝熱素管１００の内面に螺旋溝が形成される。

【０００６】なお、特開平８−９４２７２号公報には、
１つの溝付プラグにより引抜加工して、一方向に溝が形
成された伝熱素管を作製し、次いで、溝付プラグを溝の
向きの異なるものに交換し、この伝熱素管に前記溝の向
きの異なる溝付プラグを用いて再度引抜加工を施すこと
により、内面に交差する溝を有する内面溝付伝熱管を製
造する技術が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、内面
溝付伝熱管とその内部の熱媒体との間の熱伝達の向上が
大きく望まれているが、上記図６に示した従来の製造装
置により形成する螺旋溝は、互いに同一方向であるの
で、内面溝付伝熱管の内面の表面積の増大には限界があ
り、前記熱伝達の向上に対して十分には対応できないの
が現状であった。また、上記特開平８−９４２７２号公
報に記載の技術（２回の引抜加工を行う技術）によれ
ば、内面に交差する溝を有する内面溝付伝熱管を製造で
きるが、この場合、例えば、後段の溝付プラグを伝熱素
管に挿入する際に、前段の溝付プラグにより形成した溝
が潰れる恐れがある。

【０００８】また、複数の転造ボールと伝熱素管の外周
面との摩擦力に起因して、後端支持体（ボール受け部
材）は複数の転造ボールより伝熱素管の移送方向に全荷
重を受けて、後端支持体が摩耗しやすく、このため、転
造ボールの回転が円滑に行われなくなり、結果的に、内
面溝付伝熱管の外面の仕上がり精度が低くなるという問
題点がある。

【０００９】本発明は、上記従来技術の有する問題点に
鑑みてなされたものであり、伝熱素管の内面にクロス溝
（交差する螺旋溝）を容易かつ確実に形成して、内面溝
付伝熱素管の内面と熱媒体との接触面積の増大を図るこ
とができる、内面溝付伝熱管の製造方法を提供すること
を目的としている。また、本発明の他の目的は、上記製
造方法を容易かつ確実に実施できるとともに、後端支持
体（ボール受け部材）が摩耗しにくくなって、伝熱管の
外面の仕上がり精度が向上する、内面溝付伝熱管の製造
装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の内面溝付伝熱管の製造方法は、伝熱素管の長
手方向の複数箇所の外周面を、伝熱素管内に挿入されか
つ外周面に互いに方向の異なる螺旋溝が形成された複数
の溝付プラグにそれぞれ押圧し、かつ前記伝熱素管をそ
の長手方向に移送して引き抜くことを特徴とするもので
ある。

【００１１】本発明の内面溝付伝熱管の製造装置は、伝
熱素管の長手方向の複数箇所にそれぞれ設けられて、各
箇所の外周面に沿って円環状に配列された複数の転造回
転体からなる複数の転造回転体群と、各転造回転体群に
ぞれぞれ備えられて、転造回転体群の複数の転造回転体
を前記伝熱素管の外周面に圧接させるとともに、各転造
回転体を前記外周面に沿って周方向に転動可能に支持す
る複数の外側支持体と、各転造回転体群にそれぞれ備え
られて、複数の転造回転体の、前記伝熱素管の移送方向
側をそれぞれ支持するための複数の環状の後側支持体
と、前記伝熱素管の内部に挿入されて、前記転造回転体
群と対応する位置にそれぞれ配置されかつ前記伝熱素管
の内面に互いに方向の異なる螺旋溝をそれぞれ形成する
ための複数の溝付プラグを有するマンドレルと、を備え
ていることを特徴とするものである。

【００１２】また、各後側支持体の、前記複数の転造回
転体を支持する面は傾斜面になっているものや、隣合う
２つの転造回転体群のうちの前段の転造回転体群の後側
支持体は、後段の転造回転体群の複数の転造回転体の、
前記伝熱素管の移送方向とは反対方向側を支持するもの
とすることができる。

【００１３】ここで、本発明の請求項１および請求項２
の作用としては、伝熱素管がその軸方向に移送されて引
抜加工される際には、先ず、前段の溝付プラグにより伝
熱素管の内面に複数の螺旋溝が一方向に形成され、次い
で、前段の溝付プラグと溝の向きが異なる後段の溝付プ
ラグにより、伝熱素管の内面に、前段の溝付プラグによ
り形成された螺旋溝と交差する螺旋溝が複数が形成され
る。このように、１回の引抜加工により、伝熱素管の内
面に、複数の螺旋溝からなる溝群を互いに向きの異なる
形態で２種（複数種）形成することができるので、内面
溝付伝熱管の内面の表面積が大幅に向上する。

【００１４】請求項３の作用としては、伝熱素管が移送
する際に、複数の転造回転体と伝熱素管の外周面との摩
擦力に起因して、後端支持体の傾斜面は、複数の転造回
転体によりこの傾斜面と直交する方向の荷重を受ける。
この荷重を伝熱素管の移送方向と後側支持体の径方向と
に分けると、径方向の分力が複数の転造回転体において
相殺され、伝熱素管の移送方向の分力（従来例における
前記全荷重よりは小さい）のみが後側支持体を押圧する
ことになるので、後端支持体が摩耗しにくくなる。請求
項４の作用としては、隣合う２つの転造回転体群の間の
後側支持体は、前段の転造回転体群の複数の転造回転体
の後端を支持する機能の他に、後段の転造回転体群の複
数の転造回転体の前端を支持する部材の機能も有するの
で、前記後段の転造回転体群の複数の転造回転体の前端
を支持する部材が不要となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。図１は本発明の内面溝付伝熱
管の製造装置の一実施形態の要部縦断面図であり、転造
カセットが図２中Ａ−Ａ線に沿って切断されている状態
を示し、図２は図１に示した転造カセットの右側面図で
ある。

【００１６】図１および図２に示すように、ダイ１、ダ
イホルダー２、アウターホルダー３および支持台４は、
図６に示したものと同様である。符号１０は伝熱素管
（銅管）を示している。

【００１７】符号５は転造治具（転造カセット）を示
し、この転造カセット５は図６に示したホルダ１０８に
組付けられるものである。この転造カセット５は、外装
としての第１の蓋９と第２の蓋１０ａを備えている。第
１の蓋９内には外側支持体としての第１の中間リング１
１が嵌め込まれ、第２の蓋１０には外側支持体としての
第２の中間リング１２が嵌め込まれている。第１の中間
リング１１の内方には後述する転造回転体としての複数
の転造ボール（鋼球）１８が環状に配置され、これら複
数の転造ボール１８により第１の転造回転体群が構成さ
れている。第２の中間リング１２の内方には後述する転
造回転体としての複数の転造ボール（鋼球）１９が環状
に配置され、これら複数の転造ボール１９により第２の
転造回転体群が構成されている。なお、転造ボール１
８，１９に代えてローラを用いてもよい。このように、
本例では、転造回転体群を２列備えているが、これに限
らず、３つ以上の複数列としてもよい。第１の蓋９、第
２の中間リング１２および第２の蓋１０ａは複数本のボ
ルト１３（図２参照）により前記ホルダ１０８（図６参
照）に一体的に締結され、また、第２の中間リング１２
は複数本のボルト１４（図２参照）により第１の蓋９お
よび第２の蓋１０ａに対する回転を規制されている。

【００１８】下蓋１０の内側にはスラストボール軸受１
５の一方の転輪が固定されており、このスラストボール
軸受１５の他方の転輪には、超硬合金製の環状の第２の
ボール受け部材１７（後側支持体）が固定されている。
この第２のボール受け部材１７の図１中の右側面１７ａ
（ボール接触面）は、第２のボール受け部材１７の外方
側ほど薄くなるような傾斜面となっており、この傾斜面
１７ａで複数の転造ボール１９を支持する。第１の転造
回転体群と第２の転造回転体群との間には、超硬合金製
の環状の第１のボール受け部材１６（後側支持体）が配
置されている。この第１のボール受け部材１６の図１中
の右側面１６ａ（ボール支持面）は第２のボール受け部
材１７と同様な傾斜面になっており、一方、第１のボー
ル受け部材１６の図１中の左側面には、第２のボール群
の各転造ボール１９の一部が嵌め合うような凹部２０が
複数形成されている。

【００１９】符号２１は伝熱素管１０に内に挿入されて
いるマンドレルを示し、このマンドレル２１の一端側
（図１中の右端側）にはミニチュアボール軸受２２ａを
介してプラグ２２が回転自在に支持されている。また、
マンドレル２１の他端側（図１中左端側）には、それぞ
れミニチュアボール軸受を介して２つの第１および第２
の溝付プラグ２３，２４が回転自在に支持されている。
この第１および第２の溝付プラグ２３，２４の位置は第
１および第２の転造回転体群の位置と等しくなってい
る。第１および第２の溝付プラグ２３，２４は、伝熱素
管１０の長手方向の異なる２箇所において、伝熱素管１
０の内面に、互いに方向の異なる螺旋溝をそれぞれ形成
するためのものである。なお、３つ以上の溝付プラグを
有するマンドレルを用いる場合には、これに対応して、
転造回転体群を３つ以上の複数列に配置する必要があ
る。

【００２０】本実施形態の製造装置の作用（製造方法）
としては、伝熱素管１０が図１中左方向に移送されて引
抜加工される際に、先ず、伝熱素管１０はその外周を転
がる複数の転造ボール１９により圧縮されて第１（前
段）の溝付プラグ２３に押圧されることにより、伝熱素
管１０の内面に複数の螺旋溝が一方向に形成される。次
いで、伝熱素管１０はその外周を転がる複数の転造ボー
ル１８により圧縮されて第２（後段）の溝付プラグ２４
に押圧されることにより、伝熱素管１０の内面に、前段
の溝付プラグ２３により形成された螺旋溝と交差する螺
旋溝が複数が形成される。このように、１回の引抜加工
により、伝熱素管１０の内面に、複数の螺旋溝からなる
溝群を互いに向きが異なる形態で２種形成することがで
きるので、内面溝付伝熱管の内面の表面積が大幅に向上
する。なお、転造ボール１９を支える後側支持体１７
は、スラストボール軸受１５により回転自在に支持され
ているため、転造ボール１９が伝熱素管１０の外周面に
沿って転がるのに合わせて、それ自体も回転する。転造
ボール１８についても同様である。

【００２１】また、伝熱素管１０が移送する際に、複数
の転造ボール１９と伝熱素管１０の外周面との摩擦力に
起因して、第２のボール受け部材１７の傾斜面１７ａ
は、図４に示すように、複数の転造ボール１９によりこ
の傾斜面１７ａと直交する方向に荷重４０を受ける。こ
の荷重４０を伝熱素管１０の移送方向と第２のボール受
け部材１７の径方向とに分けると、径方向の分力４２は
複数の転造ボール１９において相殺され、伝熱素管１０
の移送方向の分力４１（従来例における前記全荷重より
は小さい）のみが第２のボール受け部材１７を押圧する
ことになるので、第２のボール受け部材１７が摩耗しに
くくなる。第１のボール受け部材１６についても同様で
ある。したがって、各転造ボール１８，１９の円滑な自
転が保持され、結果的に、内面溝付伝熱管の外面の仕上
がり精度が向上する。

【００２２】さらに、本実施形態は、第１の転造回転体
群と第２の転造回転体群との間に第１のボール受け部材
１６のみが介在されている構造なので、転造カセット１
５の幅寸法（図１の左右方向の寸法）は、後述する図３
の変形例と比較して小さく、コンパクトなものとなる。

【００２３】なお、ボール受け部材のボール支持面の傾
斜方向は図５に示すように逆にしてもよい。すなわち、
ボール受け部材５０のボール支持面５０ａを、ボール受
け部材５０の外方側ほど厚くなるような傾斜面とした場
合でも、図４のものと同様に、ボール受け部材５０に作
用する伝熱素管の移送方向の分力は、従来例における前
記全荷重よりも小さいので、ボール受け部材５０が摩耗
しにくくなる。

【００２４】図３は本発明の内面溝付伝熱管の製造装置
の変形例を示す要部断面図である。本例では、第２の蓋
３０、第２の中間リング３２、ボール３７、スラストボ
ール軸受３５および第２のボール受け部材３９の構成
は、図１に示したものと同一であるが、以下の点で図１
のものと相違する。すなわち、第１の蓋２９内の複数の
転造ボール３６を支持するための第１のボール受け部材
３８は、第２の蓋３０内のボール受け部材３９と同様な
構造になっており、スラストボール軸受３４に設けられ
ている。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、以上説明したとおりに構成さ
れているので、以下に記載するような効果を奏する。請
求項１に記載の発明は、１回の引抜加工により、伝熱素
管の内面にクロス溝（交差する螺旋溝）を容易かつ確実
に形成して、内面溝付伝熱管の内面と熱媒体との接触面
積の増大、ひいては熱伝達の向上を図ることができる。
請求項２に記載の発明は、請求項１の製造方法を実施す
るのに好適な製造装置を提供できる。請求項３に記載の
発明は、上記効果の他、後端支持体のボール接触面を傾
斜面とすることにより、この傾斜面に転造回転体により
作用する伝熱素管の移送方向の力が小さくなるので、後
端支持体が摩耗しにくくなって、転造回転体の円滑な回
転を保持でき、結果的に、内面溝付伝熱管の外面の仕上
がり精度が向上する。請求項４に記載の発明は、上記効
果の他、隣合う２つの転造回転体群の間の後側支持体
は、前段の転造回転体群の複数の転造回転体の後端を支
持する機能の他に、後段の転造回転体群の複数の転造回
転体の前端を支持する部材の機能も有するので、前記後
段の転造回転体群の複数の転造回転体の前端を支持する
部材が不要となり、転造カセット全体がコンパクトなも
のとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の内面溝付伝熱管の製造装置の一実施
形態の要部縦断面図であり、転造カセットは図２中Ａ−
Ａ線に沿って切断された状態を示している。

【図２】 図１に示した転造カセットの右側面図であ
る。

【図３】 本発明の内面溝付伝熱管の製造装置の変形例
を示す要部断面図である。

【図４】 図１におけるホール受け部材および転造ボー
ルの拡大図である。

【図５】 図４に示したボール受け部材の変形例を示す
図である。

【図６】 従来の内面溝付伝熱管の製造装置の縦断面図
である。

【符号の説明】

１ ダイ ２ ダイホルダー ３ アウターホルダー ４ 支持台 ５ 転造カセット（転造治具） ９ 第１の蓋 １０ 伝熱素管 １０ａ 第２の蓋 １１ 第１の中間リング（外側支持体） １２ 第２の中間リング（外側支持体） １３，１４ ボルト １５ スラストボール軸受 １６ 第１のボール受け部材（後端支持体） １６ａ 傾斜面（ボール支持面） １７ 第２のボール受け部材（後端支持体） １７ａ 傾斜面（ボール支持面） １８，１９ 転造ボール（転造回転体） ２０ 凹部 ２１ マンドレル ２２ プラグ ２２ａ ミニチュアボール軸受 ２３ 第１（前段）の溝付プラグ ２４ 第２（後段）の溝付プラグ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 伝熱素管の長手方向の複数箇所の外周面
   を、伝熱素管内に挿入されかつ外周面に互いに方向の異
   なる螺旋溝が形成された複数の溝付プラグにそれぞれ押
   圧し、かつ前記伝熱素管をその長手方向に移送して引き
   抜くことを特徴とする内面溝付伝熱管の製造方法。
2. 【請求項２】 伝熱素管の長手方向の複数箇所にそれぞ
   れ設けられて、各箇所の外周面に沿って円環状に配列さ
   れた複数の転造回転体からなる複数の転造回転体群と、 各転造回転体群にぞれぞれ備えられて、転造回転体群の
   複数の転造回転体を前記伝熱素管の外周面に圧接させる
   とともに、各転造回転体を前記外周面に沿って周方向に
   転動可能に支持する複数の外側支持体と、 各転造回転体群にそれぞれ備えられて、複数の転造回転
   体の、前記伝熱素管の移送方向側をそれぞれ支持するた
   めの複数の環状の後側支持体と、 前記伝熱素管の内部に挿入されて、前記転造回転体群と
   対応する位置にそれぞれ配置されかつ前記伝熱素管の内
   面に互いに方向の異なる螺旋溝をそれぞれ形成するため
   の複数の溝付プラグを有するマンドレルと、を備えてい
   ることを特徴とする内面溝付伝熱管の製造装置。
3. 【請求項３】 各後側支持体の、前記複数の転造回転体
   を支持する面は傾斜面になっている請求項２に記載の内
   面溝付伝熱管の製造装置。
4. 【請求項４】 隣合う２つの転造回転体群のうちの前段
   の転造回転体群の後側支持体は、後段の転造回転体群の
   複数の転造回転体の、前記伝熱素管の移送方向とは反対
   方向側を支持するものである請求項２または請求項３に
   記載の内面溝付伝熱管の製造装置。