(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏平形状の外周管と，該外周管内において幅方向に並設した多数の内柱により多数の微細穴を区画してなる微細多穴管を押出成形するための押出型において，
該押出型は，上記外周管の外形状に沿って設けられた偏平形状の開口部を有するダイと，該開口部内に配置され上記内柱及び上記微細穴を成形するためのマンドレルと，該マンドレルの周囲に設けられた材料導入用のポートホールとを有しており，
また，上記マンドレルは，上記微細穴を成形するための複数の串歯を有すると共に，隣接する串歯の間には上記内柱形成用であって該内柱の幅に対応した幅を有するスリットを設けてなり，
かつ，上記スリットのうち両端に位置する端部スリットは，他のスリットよりも，前記内柱の幅に対応した幅を有するスリット深さが浅いことを特徴とする微細多穴管の押出型。
【請求項２】
請求項１において，上記端部スリットは，他のスリットよりもスリット幅が広いことを特徴とする微細多穴管の押出型。
【請求項３】
請求項１又は２において，上記ポートホールは，上記微細多穴管の幅寸法と同じ幅寸法を有すると共に上記マンドレルを挟むようにその上下に設けられ，該マンドレルの上下からのみ材料を導入するよう構成されていることを特徴とする微細多穴管の押出型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，例えばエアコンのコンデンサチューブ等の偏平形状の微細多穴管を押し出し成形するための押出型に関する。
【０００２】
【従来技術】
例えばエアコンのコンデンサチューブ等の偏平状の微細多穴管８は，後述する図２に示すごとく，偏平形状の外周管８０と，該外周管８０内において幅方向に並設した多数の内柱８５，８６により多数の微細穴８１，８２を区画してなる。このような偏平状の微細多穴管８は，通常，アルミ合金等の金属材料を押し出し成形して製造される。
【０００３】
従来，上記押出成形において用いられる押出型としては，図１６に示すごとく，ダイ１０とマンドレル９０とを組み合わせてなる押出型９がある。同図に示すごとく，ダイ１０は，偏平状の開口部１１を有すると共に，その内部に材料通路となるチャンバー１２を確保して構成されている。またチャンバー１２は，マンドレル９０の周囲にもうけた材料導入用のポートホール（図示略）に連通させてある。
【０００４】
また，マンドレル９０は，同図に示すごとく，マンドレルケース９８に保持されていると共に，複数の串歯９１，９２を有しており，また，各串歯９１，９２の間にはスリット９５，９６を設けてある。各串歯９１，９２は，上記微細多穴管８における微細穴８１，８２に対応する部分であり，一方，各スリット９５，９６は微細多穴管８における内柱８５，８６に対応する部分である。
【０００５】
従来の押出型９は，上記マンドレル９０の串歯９１，９２部分を上記ダイ１０の開口部１１内に配設すると共に，マンドレル９０とダイ１０との間に上記チャンバー１２を設けることにより構成される。
そして，この押出型９を用いて，上記ポートホールから導入した材料をダイ１０の開口部１１から押し出すことにより，上記構造の微細多穴管８（図２）が形成される。
【０００６】
【解決しようとする課題】
ところで，上記従来の微細多穴管の押出型９においては，次の問題がある。
即ち，上記微細多穴管８としては，エアコンのコンデンサチューブに代表されるように，多穴化及び穴の微細化が進む傾向にある。このため，上記マンドレル９０における串歯９１，９２も微細化し，その剛性が低くなっている。そのため，特に両端部に位置する串歯９１が，押出成形時に折損するというトラブルが発生しやすくなってきた。
【０００７】
このトラブルに対する対策としては，例えば，特開平９−１３６１１０号公報に示されているごとく，材料供給用のポートホールをマンドレル９０の上下のみに設け，マンドレル９０の上下のみから材料を供給するように構成することが提案されている。
【０００８】
この対策は，材料の流れを規制することにより材料から串歯へ作用する応力を軽減するものであり，ある程度の効果を発揮する。しかしながら，マンドレル自体の剛性向上を図るものではないため，その効果は十分とはいえず，抜本的な対策とはなり得ない。
【０００９】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，マンドレルにおける串歯の折損寿命を大幅に向上させることができる，微細多穴管の押出型を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，偏平形状の外周管と，該外周管内において幅方向に並設した多数の内柱により多数の微細穴を区画してなる微細多穴管を押出成形するための押出型において，
該押出型は，上記外周管の外形状に沿って設けられた偏平形状の開口部を有するダイと，該開口部内に配置され上記内柱及び上記微細穴を成形するためのマンドレルと，該マンドレルの周囲に設けられた材料導入用のポートホールとを有しており，
また，上記マンドレルは，上記微細穴を成形するための複数の串歯を有すると共に，隣接する串歯の間には上記内柱形成用であって該内柱の幅に対応した幅を有するスリットを設けてなり，
かつ，上記スリットのうち両端に位置する端部スリットは，他のスリットよりも，前記内柱の幅に対応した幅を有するスリット深さが浅いことを特徴とする微細多穴管の押出型にある。
【００１１】
本発明において最も注目すべきことは，上記端部スリットのスリット深さを，他のスリットよりも積極的に浅く設けたことである。
ここでスリット深さとは，マンドレルにおける串歯の先端からスリットの底部までの距離をいう。
【００１２】
次に，本発明の作用効果につき説明する。
本発明の押出型は，上記マンドレルにおける多数のスリットのうち，上記端部スリットのスリット深さを他のスリットよりも浅くしてある。そのため，上記端部スリットの外方に位置する両端の串歯は，他の串歯よりもスリット底部からの長さが短くなる。それ故，両端に位置する串歯の剛性は，従来よりも大幅に向上させることができる。
【００１３】
このことは，いわゆる片持ち梁の曲げ剛性により説明することができる。即ち，片持ち梁の先端に集中加重がかけられた場合を想定すると，その根本部にかかる曲げ応力は梁の長さが短いほど小さくなる。そのため，片持ち梁においてはその長さを短くするほど曲げ剛性を向上させることができる。
【００１４】
これと同様に，上記マンドレルの串歯においても，その長さが短いほど曲げ剛性が向上する。従って，従来のようにすべてのスリット深さを一律に揃えるのではなく，積極的に上記端部スリットのスリット深さを他のスリット深さよりも浅くすることにより，両端に位置する串歯の剛性を向上させることができる。
【００１５】
このように，本発明の押出型におけるマンドレルは，上記スリット深さの調整により，両端の串歯の剛性を従来よりも大幅に向上させたものとなる。そのため，このマンドレルを用いた押出型は，その押出成形時に受ける材料からの応力に従来以上に耐えうることができる。それ故，串歯の折損寿命，ひいては押出型の寿命を向上させることができる。
【００１６】
したがって，本発明によれば，マンドレルにおける串歯の折損寿命を大幅に向上させることができる，微細多穴管の押出型を提供することができる。
【００１７】
次に，請求項２の発明のように，上記端部スリットは，他のスリットよりもスリット幅が広いことが好ましい。これにより，端部スリット内への材料の充満率を向上させることができ，上記微細多穴管における内柱の厚みを容易に確保することができる。
【００１８】
即ち，上記マンドレルにおけるスリットは，そのスリット長さが短くなるとそのスリット内に導入される材料が少なくなり充満率が低下する傾向がある。そのため，この現象がひどくなると，上記内柱の厚みが十分に確保できないという不具合が発生するおそれがある。
一方，スリット幅を広げれば，スリット内に導入される材料が多くなり，充満率が向上するという傾向もある。
【００１９】
そのため，単に上記スリット長さの短くすることにより串歯の剛性を向させるだけでなく，スリット幅を広げてスリット内への材料充満率を確保すれば，押出型の寿命の向上と成形される微細多穴管の品質の確保という２つの目的を達成することができる。
なお，上記スリット幅とは，隣接する串歯の間隔に相当する寸法をいい，上記内柱の厚みに対応して設けられる寸法である。
【００２０】
また，請求項３の発明のように，上記ポートホールは，上記微細多穴管の幅寸法と同じ幅寸法を有すると共に上記マンドレルを挟むようにその上下に設けられ，該マンドレルの上下からのみ材料を導入するよう構成されていることが好ましい。
【００２１】
この場合には，マンドレルの上下方向のみから材料を供給でき，両端の串歯に作用する応力を，材料の流れる位置の変更により小さくすることができる。
これにより，上記串歯自体の曲げ剛性の向上と相俟って，串歯の折損寿命を一層向上させることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかる微細多穴管の押出型につき，図１〜図６を用いて説明する。
本例の押出型１は，図２に示すごとく，偏平形状の外周管８０と，該外周管８０内において幅方向に並設した多数の内柱８５，８６により多数の微細穴８１，８２を区画してなる微細多穴管８を押出成形するための押出型である。なお，本例における微細多穴管８は，エアコン用のコンデンサチューブである。
【００２３】
該押出型１は，図１に示すごとく，上記外周管８０の外形状に沿って設けられた偏平形状の開口部１１を有するダイ１０と，該開口部１１内に配置され上記内柱８５，８６及び上記微細穴８１，８２を成形するためのマンドレル２と，該マンドレル２の周囲に設けられた材料導入用のポートホール４（図５）とよりなる。
【００２４】
また，上記マンドレル２は，図１に示すごとく，微細穴８１，８２を成形するための複数の串歯２１，２２を有すると共に，隣接する串歯の間には上記内柱形成用のスリット２５，２６を設けてなる。
かつ，上記スリットのうち両端に位置する端部スリット２５のスリット深さＤ１は，他のスリット２６のスリット深さＤ２よりも浅い。また，端部スリット２５のスリット幅Ｗ１は，他のスリット２６のスリット幅Ｗ２よりも広い。
【００２５】
以下，これを詳説する。
上記ダイ１０は，図３，図４に示すごとく，円筒形状を有しており，その中央部に開口部１１を設けてある。この開口部１１は上記のごとく，微細多穴管８の外形状に対応した形状に設けられていると共に，軸方向に貫通した内孔１５に連通して設けられている。また，内孔１５は押出し材の流れ方向に向かって内径が徐々に拡大するように構成されている。
【００２６】
一方，図５，図６に示すごとく，本例におけるマンドレル２は，超硬合金を用いて作製してあると共に，別に設けたマンドレルケース３０内に，串歯２１，２２の先端が若干飛び出す状態で埋設してある。また，図５に示すごとく，マンドレルケース３には，上記マンドレル２を上下から挟むようにポートホール４を設けてある。このポートホール４は，同図に示すごとく，マンドレル２の幅よりも広く設けてある。また，図６に示すごとく，マンドレルケース３におけるマンドレル埋設部先端には，材料通路となるチャンバー１２（図１）を形成するための凹部３２を設けてある。
【００２７】
このような構成のマンドレルケース３の先端面３１を上記ダイ１０の後端面１９に当設させることにより，押出型１が完成する。
この押出型１におけるマンドレル２先端部分の構成を示したものが図１である。同図に示すごとく，マンドレル２の串歯２１，２２は，その先端をダイ１０の開口部１１内に少し挿入した状態で配置される。また，両端の串歯２１の外方には，上記マンドレルケース３に設けた凹部３２によりチャンバー１２が形成される。
【００２８】
また，マンドレル２における各スリット２５，２６は，上記のごとく，その両端の端部スリット２５のスリット深さＤ１を他のスリット２６のスリット深さＤ２よりも浅く設けてある。
【００２９】
また，本例におけるマンドレル２は，上記のごとく，端部スリット２５のスリット幅Ｗ１を他のスリット２６のスリット幅Ｗ２よりも広く設けてある。
これらのスリット幅Ｗ１，Ｗ２は，いずれも成形しようとする微細多穴管８の内柱８５，８６（図２）の幅に対応して設けてある。
なお，各串歯２１，２２の形状は従来と同様に設けてある。即ち，図２に示すごとく，上記微細多穴管８の微細穴８１，８２に対応して，串歯２１の形状は一端を半円形状に設け，一方，串歯２２の形状は長方形に設けてある。
【００３０】
次に，本例における作用効果につき説明する。
本例の押出型１を用いて微細多穴管８を押出成形するに当たっては，まず，上記ポートホール４から材料としてのアルミニウム合金を導入する。これにより，材料はポートホール４，チャンバー１２を介して，マンドレル２の串歯２１，２２とダイ１０の開口部１１により形成された空隙に充填されつつ順次押し出されて，微細多穴管８が形成されていく。
【００３１】
このような微細多穴管８の押出成形を繰り返すことにより，従来ならば，マンドレル２における両端の串歯２１が早期に折損するというトラブルが多発していた。
これに対し，本例においては，上記端部スリット２５のスリット深さＷ１を積極的に浅くしてある。そのため，両端の串歯２１は，従来よりもスリット底部からの長さとしては短くなっており，その曲げ剛性も大きく向上している。
【００３２】
それ故，本例においては，従来よりも，串歯２１の耐折損性が大幅に向上し，ひいては押出型１の寿命を大幅に向上させることができる。
また，上記のごとく，本例においては，端部スリット２５のスリット幅Ｄ１を他のスリット２６のスリット幅Ｄ２よりも広く設定してある。そのため，本例の押出型１は，後にも詳述するごとく，微細多穴管８の内柱８５の厚みを適正に維持することができ，優れた品質の微細多穴管８を押出成形することができる。
【００３３】
実施形態例２
本例においては，実施形態例１における押出型１の耐久性を定量的に判断するため，ＦＥＭ弾性解析を実施した。
具体的には，図７に示すごとく，上記マンドレル２における串歯２１の先端に１ｋｇｆの集中加重をかけた場合を想定して，その根本部に発生する最大主応力（σ／Ｅ）を求めた。また，端部スリット２５のスリット幅Ｗ１を一定とし，スリット深さＤ１を種々変更して，その比（Ｄ１／Ｗ１）に対する上記最大主応力比（σ／Ｅ）を求めた。ここで，Ｅはヤング率である。
【００３４】
ＦＥＭ弾性解析の結果を図８に示す。同図は，横軸にＤ１／Ｗ１を，縦軸に最大主応力比（σ／Ｅ）をとったものである。
同図より知られるごとく，Ｄ１／Ｗ１を小さくすればするほど，即ち，端部スリット２５のスリット深さＤ１を浅くするほど最大主応力が低減し，曲げ剛性が向上することがわかる。
【００３５】
実施形態例３
本例においては，上記押出型１における端部スリット２５のスリット深さＤ１を浅くすることの弊害を避けるため，スリット幅Ｗ１をどのように設定すべきかを実験的に求めた。
【００３６】
具体的には，図９に示すごとく，成形する微細多穴管８の外周管８０の厚みＨを一定とし，上記スリット幅Ｗ１を種々変更して実際に押出成形を行った。そして，上記スリット幅Ｗ１と外周管８０の厚みＨとの比（Ｗ１／Ｈ）に対する，得られた微細多穴管８の内柱８５の充満率を求めた。なお，上記押出成形における押出し速度はいずれも７０ｍ／分とした。
【００３７】
ここで，内柱８５の充満率とは，図９に示すごとく，完全に充満された場合の厚みをＬ，実際の厚みの最低厚みをＳとした場合における，Ｒ＝Ｓ／Ｌ×１００（％）により表した値である。
また，本例においては，上記押出成形を４種類のスリット深さＤ１について行い，Ｄ１／Ｈごとにまとめた。
【００３８】
結果を図１０に示す。同図は，横軸にＷ１／Ｈを，縦軸に内柱充満率Ｒをとった。そして，各Ｄ１／Ｈごとにマークを変えてプロットした。具体的には，Ｄ１／Ｈが５．７のものをＥ３１（△），Ｄ１／Ｈが４．９のものをＥ３２（○），Ｄ１／Ｈが４．３のものをＥ３３（□），Ｄ１／Ｈが３．７のものをＥ３４（▽）により示した。
【００３９】
同図より知られるごとく，Ｄ１／Ｈの種類に関係なく，Ｗ１／Ｈの値が小さくなるほど内柱充満率Ｒが低下した。また，Ｗ１／Ｈが同じであれば，Ｄ１／Ｈが大きいものほど内柱充満率Ｒが高くなる。これらのことから，スリット幅が広いほど，スリット深さが深いほど内柱充満率Ｒが高くなることがわかる。
【００４０】
ここで，実施形態例１における微細多穴管８においては，Ｗ１／Ｈが０．５７，Ｗ２／Ｈが０．８７となる。そのため，微細多穴管８において許容される内柱充満率を７０％とした場合には，内柱８５に対応する端部スリット２５のＤ１／Ｈは４．３程度まで下げることができ，一方，内柱８６に対応するスリット２６のＤ２／Ｈは５．７以上に設定する必要がある。
【００４１】
また，実施形態例１における押出型１においては，Ｄ１／Ｈ，Ｄ２／Ｈを上記条件を満たすように設定した。そのため，微細多穴管８の押出型１においては，上記のごとく端部スリット２５のスリット深さＤ１を他のスリット２６のスリット深さＤ２よりも浅くしても，良好な内柱充満率Ｒを維持しつつ，串歯２１の折損寿命の向上を図ることができることがわかる。
【００４２】
実施形態例４
次に，本例においては，実施形態例１における押出型１のマンドレル寿命を定量的に評価した。
具体的には，１つの押出型１によって微細多穴管８をどれだけの量押し出すことができたかをテストした。なお，比較のため，従来の押出型９についても同様にテストした。従来の押出型９は，端部スリット２５のスリット深さＤ１を他のスリットのスリット深さＤ２に揃えてある。その他は，押出型１と同様である。
【００４３】
テスト結果を図１１に示す。同図は，横軸に押出型の種類を，縦軸に押出し量（ｋｇ）をとり，本発明の場合（実施形態例１）をＥ４１，従来例の場合をＥ４２として示した。そして，押出し量はマンドレルの串歯が折損するまでに押出した量を示した。
同図より知られるごとく，本発明品である押出型１は，従来の押出型９の場合の約２．５倍の寿命を示した。
【００４４】
実施形態例５
本例は，図１２〜図１４に示すごとく，実施形態例１の押出型１において，マンドレル２の周囲に設けたポートホールの形状を変更した具体例である。
即ち，図１２に示すごとく，本例のポートホール４５は，微細多穴管８の幅寸法と同じ幅寸法を有すると共にマンドレル２を挟むようにその上下に設けられている。また，マンドレルケース３の先端面３１にはチャンバー形成用の凹部は設けなかった。その他は，実施形態例１と同様である。
【００４５】
この場合には，図１４，１５に示すごとく，ポートホール４５に供給された材料は，マンドレル２の上下からのみ導入され（矢印Ｇ），ダイ１０の開口部１１（図１４）を通って押し出される。そのため，マンドレル２の両端の串歯２１に作用する曲げ応力は，実施形態例１の場合よりも低減される。それ故，本例においては，上記串歯２１自体の曲げ剛性の向上と相俟って，一層，マンドレル２の折損寿命を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１における，押出型の構成を示す説明図。
【図２】実施形態例１における，微細多穴管の断面形状を示す説明図。
【図３】実施形態例１における，ダイの正面図。
【図４】図３のＡ−Ａ線矢視断面図。
【図５】実施形態例１における，マンドレル及びマンドレルケースの正面図。
【図６】図５のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図７】実施形態例２における，ＦＥＭ弾性解析の前提を示す説明図。
【図８】実施形態例２における，ＦＥＭ弾性解析によるＤ１／Ｗ１に対する最大主応力比を示す説明図。
【図９】実施形態例３における，内柱充満率Ｒの説明図。
【図１０】実施形態例３における，Ｗ１／Ｈと内柱充満率Ｒとの関係を示す説明図。
【図１１】実施形態例４における，テスト結果を示す説明図。
【図１２】実施形態例５における，マンドレル及びマンドレルケースの正面図。
【図１３】図１２のＤ−Ｄ線矢視断面図。
【図１４】実施形態例５における，押出型の構成を示す説明図。
【図１５】実施形態例５における，材料の流れ方向を示す説明図。
【図１６】従来例における，押出型の構成を示す説明図。
【符号の説明】
１．．．押出型，
１０．．．ダイ，
１１．．．開口部，
２．．．マンドレル，
２１，２２．．．串歯，
２５．．．端部スリット，
２６．．．スリット，
３．．．マンドレルケース，
４，４５．．．ポートホール，
８．．．微細多穴管，
８０．．．外周管，
８１，８２．．．微細穴，
８５，８６．．．内柱，
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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