(57)【要約】【課題】形状不良が発生したり管の破断が生じることもなく、安定した内面二重溝付管の加工を行うことができ、伝熱性能の優れた内面二重溝付管を製造することができる内面溝付管の製造方法を提供する。【解決手段】素管を引抜手段により引抜方向へ引抜く引抜工程と、素管を縮径させる縮径工程と、引抜手段により素管の引抜きを補助引抜手段により補助する補助引抜工程と、溝加工手段により素管内面に溝を形成する溝加工工程とを行う内面溝付管の製造方法であって、引抜方向に作用する荷重を荷重測定手段により測定する荷重測定工程と、引抜手段と補助引抜手段の少なくともいずれか一方を制御して、荷重を周期的に変化するように制御する制御工程を行う。制御工程では引抜手段と補助引抜手段の少なくともいずれか一方の巻取周速度を制御する。制御工程では補助引抜手段の素管の押し付け力を制御する。【選択図】図１
2010247181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素管を引抜手段により引抜方向へ引抜く引抜工程と、
前記素管を縮径させる縮径工程と、
前記引抜手段により前記素管の引抜きを補助引抜手段により補助する補助引抜工程と、
溝加工手段により素管内面に溝を形成する溝加工工程と、
を行う内面溝付管の製造方法であって、
前記引抜方向に作用する荷重を荷重測定手段により測定する荷重測定工程と、
前記荷重測定手段が測定した荷重に基づいて前記引抜手段と前記補助引抜手段の少なくともいずれか一方を制御して、前記荷重を周期的に変化するように制御する制御工程を行う
ことを特徴とする内面溝付管の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の内面溝付管の製造方法であって、
前記制御工程において、
前記引抜手段と前記補助引抜手段の少なくともいずれか一方の巻取周速度を制御する
ことを特徴とする内面溝付管の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のいずれか１項に記載の内面溝付管の製造方法であって、
前記制御工程において、
前記補助引抜手段の素管の押し付け力を制御する
ことを特徴とする内面溝付管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エアコン、給湯器、冷凍機、床暖房等の、ヒートポンプ機器において、熱交換器用の伝熱管として用いられる内面溝付管及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアコンや給湯器などのヒートポンプ機器の熱交換器に用いられる伝熱管は、熱交換性能の向上を図るため、内面に溝加工を施した、例えば、銅製の内面溝付管が用いられることが多い。
【０００３】
近年では、熱交換器の小型化、高効率化の要求に対応するため、内面に形成された溝を深くし、溝のねじれ角（リード角）を大きくし、フィンを鋭い形状にし、管の肉厚を薄くした内面溝付管が製造されている。
【０００４】
さらに、フロン系冷媒を使用するヒートポンプ機器の熱交換器の熱交換性能の向上のために、内面に不連続の高さのフィンを形成させた内面溝付管（いわゆるクロス溝付管）が開発されている（特許文献１）。さらに、前記クロス溝付管を転造加工により製造するための製造方法が開示されている（特許文献２、３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１７８５７４号公報
【特許文献２】特開平９−７０６１２号公報
【特許文献３】特開平９−３１４２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
内面溝付管の溝付け加工は、溝付け加工直前の管内径と管内に挿入された溝付プラグの外径とが略等しくなるようにし、管と溝付プラグの噛み合いを向上させた状態で施される。特許文献２，３の製造方法も同様に、２回の溝付け加工において、直前のそれぞれの管内径が溝付プラグの外径と略等しくなるようにしなければならない。
【０００７】
しかしながら、特許文献２，３の製造方法の場合、溝付プラグの外径に適合するように管内径を制御することは困難である。その結果、加工時に管と溝付プラグとの噛み合いが悪くなり、浮離現象がおこってしまい十分な溝を形成することができない場合があった。
【０００８】
また、逆に内面フィンの先端部が、溝付プラグにあたってしまうと押しつぶされ拡管されながら加工されるので、引き抜き方向に対しての抵抗が増大し、破断し易くなるという問題が発生した。
【０００９】
そこで本発明は、従来のように形状不良が発生したり、管の破断が生じたりすることもなく、安定した内面二重溝付管の加工を行うことができ、伝熱性能の優れた内面二重溝付管を製造することができる内面溝付管の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題は、以下の手段により達成される。すなわち、本発明は、
（１）素管を引抜手段により引抜方向へ引抜く引抜工程と、
前記素管を縮径させる縮径工程と、
前記引抜手段により前記素管の引抜きを補助引抜手段により補助する補助引抜工程と、
溝加工手段により素管内面に溝を形成する溝加工工程と、
を行う内面溝付管の製造方法であって、
前記引抜方向に作用する荷重を荷重測定手段により測定する荷重測定工程と、
前記荷重測定手段が測定した荷重に基づいて前記引抜手段と前記補助引抜手段の少なくともいずれか一方を制御して、前記荷重を周期的に変化するように制御する制御工程を行う
ことを特徴とする内面溝付管の製造方法、
（２）（１）記載の内面溝付管の製造方法であって、
前記制御工程において、
前記引抜手段と前記補助引抜手段の少なくともいずれか一方の巻取周速度を制御する
ことを特徴とする内面溝付管の製造方法、
（３）（１）または（２）記載の内面溝付管の製造方法であって、
前記制御工程において、
前記補助引抜手段の素管の押し付け力を制御する
ことを特徴とする内面溝付管の製造方法、
を、提供するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の内面溝付管の製造方法によれば、従来のように形状不良が発生したり、管の破断が生じたりすることもなく、安定した内面二重溝付管の加工を行うことができ、伝熱性能の優れた内面二重溝付管を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態の内面溝付管の製造装置を示す断面図である。
【図２】本実施形態の内面溝付管を管軸に対して斜めに切断した一部を示す断面図である。
【図３】本実施形態の内面溝付管の管軸を通る面における断面図である。
【図４】本実施形態の内面溝付管の加工荷重の制御方法を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。  
図１は、本実施形態における内面溝付管１１の製造装置１２の断面図である。本実施形態における内面溝付管１１は製造装置１２を用いて製造することができる。
【００１４】
前記製造装置１２は、引抜方向（抽伸方向）（図１中のＸ方向）の上流側から下流側へ沿って、順に縮径部１３、補助引抜装置１７、溝加工部１４、仕上げ加工部１５を配設し、さらに下流側に、引抜装置１６を備え、これら構成により素管１１ａを連続加工して内面溝付管１１を製造している。
【００１５】
詳しくは、前記製造装置１２は、素管１１ａを引抜いて縮径させる縮径部１３と、素管１１ａ内面に多数の溝を形成する溝加工部１４と、該溝加工部１４の下流側で加工済みの内面溝付管１１を巻き取る引抜装置１６と、縮径部１３と溝加工部１４との間で素管１１ａを引抜く補助引抜装置１７とで構成している。引抜装置１６は巻取りドラム３６とモータＭ１を有する。
【００１６】
さらに、前記製造装置１２は、固定台５０に対して引抜方向Ｘへ移動可能に、縮径部１３、補助引抜装置１７、溝加工部１４、仕上げ加工部１５、及び、これらを収容するボックス３２を支持する可動台３３と、該可動台３３の前記固定台５０に対する移動に応じて作用する加工荷重Ｐを検出するロードセル３５と、該ロードセル３５により検出した前記加工荷重Ｐに基づいて、補助引抜装置１７を制御する制御装置４５とで構成している。
【００１７】
以下、上述した各部の構成について説明する。  
前記縮径部１３は、通過する素管１１ａを縮径するための円筒状のダイス２２を構成している。前記ダイス２２は、上流側へ向けて末広がり状に開口したダイス孔２２ａを有している。
【００１８】
さらに、前記縮径部１３は、素管１１ａの内側にフローティングプラグ２３を備えている。該フローティングプラグ２３は、素管１１ａを介して前記ダイス２２と係合可能に外周面の軸方向の一部を円錐台状に形成している。これにより、フローティングプラグ２３は、前記ダイス２２部分において回動自在に係合される。
【００１９】
また、前記溝加工部１４は、素管１１ａ内側において、外周に複数の螺旋状溝が形成された溝付プラグ２４を備えている。
【００２０】
前記溝付プラグ２４と前記フローティングプラグ２３とは、連結棒２５を介してそれぞれ独立して回動自在に連結されている。さらに、前記溝加工部１４には、複数のボール２６を備え、該複数のボール２６は、素管１１ａの外側において該素管１１ａを押圧しながら管軸回りに回転自在に配設されている。
【００２１】
前記溝加工部１４は、溝付プラグ２４が素管１１ａの内周面に当接し、素管１１ａが軸回りに回転しながら引抜方向へ引っ張られるとともに複数のボール２６による押圧により、素管１１ａの内周面に多数の平行な螺旋状をした螺旋状溝を形成することができる。すなわち、前記溝加工部１４を通過させることで、内面溝付管１１を得ることができる。
【００２２】
前記仕上げ加工部１５では、整径ダイス２７を備え、該整径ダイス２７のダイス孔２７ａを内面溝付管１１が通過することにより、例えば、前記溝加工部１４におけるボール２６の押圧により生じた管表面の歪み等を滑らかに整径する加工を行っている。
【００２３】
前記引抜装置１６は、巻取りドラム３６、及び、巻取り用のモータＭ１を備え、該モータＭ１の回転駆動により内面溝付管１１を引張りながら巻取りドラム３６に巻き付けている。
【００２４】
前記補助引抜装置１７は、縮径部１３と溝加工部１４との間で、素管１１ａを引抜方向へ引き抜くことで引抜装置１６による引抜きを補助している。すなわち、前記溝加工部１４による溝加工は、素管１１ａを引抜く際の抵抗となり、この溝加工の際の引抜きの負荷が大きくなるが、補助引抜装置１７により素管１１ａにかかる前記引抜き負荷を分散させることができる。
【００２５】
前記補助引抜装置１７は、素管１１ａに対して上下各側、或いは、左右各側に配置された一対のベルト４２ａ，４２ｂを備えている。各ベルト４２ａ，４２ｂは、ループ状（無端状）に形成され、モータＭ２の回転駆動により回転可能にプーリー４３に張架されている。ベルト４２ａ，４２ｂは、外周面に、その長さ方向に沿って複数のパッド４４を連設したキャタピラ式に構成している。
【００２６】
前記補助引抜装置１７における一対のベルト４２ａ，４２ｂは、十分な引抜力を得ることと素管１１ａの変形を防止するといった観点からパッド４４による素管１１ａの押し付け力が例えば、０．３ＭＰａの所望の押し付け力に保たれるよう素管１１ａに対して上下各側に備えられている。
【００２７】
前記パッド４４には、図示しないが、縮径部１３により縮径後の素管１１ａの外面との接触部分に、複数のパッド４４の連設方向に対する切断面が円弧状となるパッド溝を形成している。なお、前記補助引抜装置１７の上流側には、素管１１ａの外表面に付着した油膜や異物を除去するためのワイパーを備えてもよい（図示せず）。
【００２８】
前記可動台３３は、固定台５０に対して引抜方向Ｘ、或いは、その逆方向に平行移動可能なように複数の車輪３３ａを介して固定台５０に設置され、上述した縮径部１３、溝加工部１４、仕上げ加工部１５、及び、補助引抜装置１７を、ボックス３２に収容した状態で設置している。
【００２９】
ロードセル３５は、固定台５０上であって可動台３３における引抜方向Ｘの下流側端部分に、素管１１ａの引抜き力に応じて可動台３３から受ける加工荷重Ｐを検出可能に設けている。
【００３０】
前記制御装置４５は、ロードセル３５により検出した加工荷重Ｐを電気信号化した荷重検出信号Ｓｉｎが入力され、制御プログラムに従って、補助引抜装置１７のモータＭ２の駆動を制御する制御信号Ｓｏｕｔを出力する。
【００３１】
さらに、前記制御装置４５は、図示しないが信号の解析処理および演算処理を実行するための演算機（ＣＰＵ）、必要な制御プログラムを格納するためのハードディスク、及び、前記荷重検出信号Ｓｉｎを一時格納するためのメモリを備え、その他にも、制御パラメータを入力するキーボードなどの入力手段、モニタなどの表示手段を適宜備えることができる。
【００３２】
本実施形態における内面溝付管１１は、モータＭ１の速度とモータＭ２の速度を制御して速度比を変化させる、あるいは、補助引抜装置１７のパッド４４による素管１１ａの押し付け力を制御することにより、加工荷重Ｐを制御して、所望の溝形状の内面溝付管１１を製造することができる。
【００３３】
本実施形態における内面溝付管１１の製造方法により、図２及び図３に示すように、フィン１の高さが一定ではない内面溝付管１１、いわゆるクロス溝付管を製造することができる。
【００３４】
図２は、本実施形態の内面溝付管を管軸に対して斜めに切断した一部を示す断面図である。内面溝付管１１の内面にはフィン１と溝２がある。前記フィン１の頂部と溝２の高さの差をフィン１の高さという。フィン１は第一のフィン６１、及び、第二のフィン７１を有し、それらが交互に周期的に設けられている。
【００３５】
図３は本実施形態の内面溝付管１１の管軸を通る面における断面図である。フィン１及び溝２は、管の中心軸（図３の上下方向）に対するねじれ角βをもって配置されている。フィン１は、管の中心軸に対して長さＬをもって周期的に第一のフィン６１及び第二のフィン高さ７１が設けられている。第一のフィン６１は管軸方向に長さＬ１を有している。第二のフィン７１は管軸方向に長さＬ２を有している。
【００３６】
本実施形態の内面溝付管１１の製造方法について説明する。まず本実施形態の内面溝付管１１の製造の予備試験として、所望の材質の管（溝を付ける前の内面が平滑な管）について、上述した内面溝付管の製造装置１２を用いて、あらかじめ加工荷重と溝の深さとの関係を測定しておく。すなわち、加工荷重Ｐを変化させ、第一のフィン高さＨ１及び第二のフィン高さＨ２を得るための加工荷重Ｐ１、Ｐ２を算出しておく。加工荷重Ｐの測定は、ロードセル３５により可能である。
【００３７】
次に、素管１１ａを内面溝付管の製造装置１２にかけ、内面溝付管１１の製造を行う。加工荷重Ｐを、前記の第一のフィン高さＨ１及び第二のフィン高さＨ２を得るための加工荷重Ｐ１、Ｐ２となるよう、モータＭ１の巻取周速度とモータＭ２の巻取周速度を制御する、あるいは、補助引抜装置１７のパッド４４による素管１１ａの押し付け力を制御する。
【００３８】
このとき、前記の第一のフィン高さＨ１及び第二のフィン高さＨ２を周期的に得るためには、前記速度比あるいは前記押し付け力を周期的に変化させる必要がある。図４は、本実施形態の内面溝付管の加工荷重とフィン高さＨの関係を示すグラフである。横軸は加工時間ｔである。上側のグラフは加工荷重Ｐの変化を示している。下側のグラフはフィン高さＨの変化を示している。すなわち、上側のグラフのように加工荷重Ｐを制御することにより、フィン高さＨは下側のグラフのように変化する。ここで、加工荷重Ｐを、交互にＰ１とＰ２となるように制御することで、溝２の深さは交互に高さＨ１と高さＨ２となる。
【００３９】
前記加工荷重Ｐの制御間隔を周期Ｓとすると、管軸方向に第一のフィン高さＨ１及び第二のフィン高さＨ２からなる周期がＬである溝が形成される。このとき、モータＭ１の巻取周速度をＶとすると、Ｌ＝Ｖ×Ｓの関係になる。よって、所望の形状の内面溝付管１１を得るよう、Ｌ、Ｖ、Ｓを設定すればよいことになる。
【００４０】
また、上述した実施形態では、モータＭ１の巻取周速度とモータＭ２の巻取周速度を制御する方法について述べたが、巻取周速度を制御パラメータとして制御するに限らず、モータＭ１、Ｍ２の加速度、トルク、回転角度、或いは、これら複数を制御パラメータとして制御してもよい。
さらに、上述した実施形態では、フィン１の高さは２種類としたが、２種以上の複数の高さを形成してもよい。
【００４１】
また、図１では前記補助引抜装置１７の駆動に、モータＭ２を１つ取り付けた例を示しているが、左右それぞれにモータを取り付けて２台で運転させてもよい。このような場合、サーボ機構のような目標運転制御値に追従できるようなモータを使用して、本発明のような破断が生じやすい難加工形状を有する内面溝付管加工時の加工荷重Ｐを、より詳細に制御できるようになって、設備運転の安定化に有効である。
【００４２】
上述の実施形態と、この発明の構成との対応において、この実施形態の
縮径部１３は、この発明の縮径手段に対応し、以下同様に、
溝加工部１４は、溝加工手段に対応し、
引抜装置１６は、引抜手段に対応し、
補助引抜装置１７は、補助引抜手段に対応し、
可動部３３は、可動手段に対応し、
ロードセル３５は、荷重検出手段に対応し、
制御装置４５は、制御手段に対応し、
固定台５０は、設置部に対応する。
本発明は、上記実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１１…内面溝付管
１２…製造装置
１３…縮径部
１４…溝加工部
１６…引抜装置
１７…補助引抜装置
３３…可動台
３５…ロードセル
４５…制御装置
５０…固定台
６１…第一のフィン
７１…第二のフィン
Ｐ…加工荷重
Ｌ…管軸方向の長さ
Ｈ…フィンの高さ
Ｈ１…第一のフィン高さ
Ｈ２…第二のフィン高さ
ｔ…加工時間
【図１】
2010247181.tif 000003
【図２】
2010247181.tif 000004
【図３】
2010247181.tif 000005
【図４】
2010247181.tif 000006