(57)【要約】【課題】加工時間を短くし、かつ加工精度を高められるシーズヒータの製造方法を提供すること。【解決手段】金属製のパイプ１１を塑性加工して成形するシーズヒータ１０の製造方法であって、シーズヒータ１０に通電してパイプ１１を加熱した状態でパイプ１１を塑性加工する。【選択図】図３
2019114466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のパイプを塑性加工して成形するシーズヒータの製造方法であって、
前記シーズヒータに通電して前記パイプを加熱した状態で当該パイプを塑性加工することを特徴とするシーズヒータの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のシーズヒータの製造方法であって、
前記シーズヒータは前記パイプの内部に収容される電熱線を備え、
前記電熱線に通電して前記パイプを加熱することを特徴とするシーズヒータの製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載のシーズヒータの製造方法であって、
前記パイプに通電して当該パイプを加熱することを特徴とするシーズヒータの製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載のシーズヒータの製造方法であって、
前記パイプを曲げ型に沿って曲げる塑性加工を行い、
前記パイプの前記曲げ型に送られる加工前の部位のみに通電することを特徴とするシーズヒータの製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一つに記載のシーズヒータの製造方法であって、
前記パイプの塑性加工を大気に比べて酸素量が少ない状態で行うことを特徴とするシーズヒータの製造方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一つに記載のシーズヒータの製造方法であって、
前記パイプの塑性加工が行われた後に、前記シーズヒータに通電して当該パイプの焼鈍を行うことを特徴とするシーズヒータの製造方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一つに記載のシーズヒータの製造方法であって、
前記パイプを曲げ型に沿って曲げる塑性加工工程と、
前記パイプ及び前記曲げ型を成形体の内部に鋳込む鋳込み工程と、
を順に行うことを特徴とするシーズヒータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製のパイプを塑性加工して成形するシーズヒータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、金属製のパイプをコイル状に曲げ加工して成形するシーズヒータの製造方法が開示されている。
【０００３】
上記シーズヒータでは、曲げ加工時にコイル状に成形される部位の内径又はピッチが任意に変えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２４４７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記シーズヒータの製造方法では、パイプを曲げ加工する際に、パイプの変形する部位にスプリングバックが生じるため、パイプの加工精度を確保することが難しい。
【０００６】
この対処方法として、恒温槽等を用いてパイプを加熱した状態で塑性加工することが考えられる。しかしながら、この場合には、パイプを加熱するのに時間がかかるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、加工時間を短くし、かつ加工精度を高められるシーズヒータの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様によれば、金属製のパイプを塑性加工して成形するシーズヒータの製造方法であって、前記シーズヒータに通電して前記パイプを加熱した状態で当該パイプを塑性加工するシーズヒータの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
上記態様によれば、シーズヒータが通電されることによって発熱し、パイプの温度が速やかに上昇する。温度が上昇したパイプは、冷間時より剛性が低下した状態で塑性変形することにより、一旦変形した部位が元の形状に戻ろうとするスプリングバックが抑えられる。これにより、シーズヒータの加工時間を短くし、かつシーズヒータの加工精度を高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１（Ａ）は、本発明の実施形態に係るシーズヒータの一部を断面で示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、ヒータユニットを示す斜視図である。
【図２】図２は、ヒータユニットを製造する工程を示すフローチャートである。
【図３】図３は、加工装置を示す斜視図である。
【図４】図４は、加工装置を示す模式図である。
【図５】図５は、変形例に係る加工装置を示す模式図である。
【図６】図６は、鋳造装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
まず、図面を参照して、本発明の実施形態に係るシーズヒータ１０及びヒータユニット１の構成について説明する。
【００１２】
図１（Ａ）に示すように、シーズヒータ１０は、金属製のパイプ１１（シーズ管）と、パイプ１１の内部に収容される電熱線１５と、を備える。
【００１３】
パイプ１１は、例えばステンレス等で形成される筒体である。
【００１４】
電熱線１５は、例えばニクロム線で形成される発熱体である。電熱線１５は、パイプ１１の内部にコイル状に延在する。パイプ１１の内部には、電熱線１５との間に絶縁材１６が充填される。
【００１５】
シーズヒータ１０の両端部１０ｂ、１０ｃには、パイプ１１の両開口端を封止する一対の栓体１７と、栓体１７を貫通してパイプ１１の外部に突出する一対の端子１４（リードバー）と、が設けられる。電熱線１５は、一対の端子１４を介して通電されることによって発熱する。
【００１６】
なお、上記した構成に限らず、シーズヒータ１０は、発熱体として金属製のパイプ自体に通電して発熱する構成としてもよい。
【００１７】
シーズヒータ１０は、図１（Ｂ）に示すヒータユニット１を構成する。ヒータユニット１は、筒状の曲げ型３０と、曲げ型３０に沿ってコイル状に曲げられたシーズヒータ１０と、シーズヒータ１０を包囲するブロック状の成形体２０と、を備える。成形体２０は、例えば車両用空調装置の暖房に用いられる流体を加熱する流体加熱装置（図示省略）のタンク（図示省略）に組み付けられる。
【００１８】
曲げ型３０は、その内周面から突出する放熱フィン３１を有する。成形体２０は、その外面から突出する放熱フィン（図示省略）を有する。成形体２０及び曲げ型３０は、例えばアルミニウム合金等の金属で形成される。
【００１９】
ヒータユニット１の作動時には、シーズヒータ１０の発熱が曲げ型３０及び成形体２０を介してタンク内を流れる流体に伝えられる。
【００２０】
以下、図２〜６を参照して、シーズヒータ１０及びヒータユニット１の製造方法について説明する。
【００２１】
図２に示すように、シーズヒータ１０及びヒータユニット１の製造時には、シーズヒータ１０を組み立てる組立工程（Ｓ１）、シーズヒータ１０のパイプ１１を塑性加工する塑性加工工程（Ｓ２）、シーズヒータ１０を成形体２０に鋳込む鋳込み工程（Ｓ３）、が順に行われる。
【００２２】
まず、シーズヒータ１０の組立工程では、パイプ１１の内部に電熱線１５、絶縁材１６、端子１４及び栓体１７が組み付けられる。
【００２３】
次に、シーズヒータ１０の塑性加工工程について説明する。
【００２４】
図３に示すように、シーズヒータ１０を曲げる加工装置４０が真空槽４９の内部に設置される。真空槽４９の圧力を低下させることにより、加工装置４０が作動する空間を大気に比べて単位体積当たりの酸素量が少ない状態にする。なお、説明の簡略化のため、図３において、加工装置４０及び真空槽４９はその一部が省略して図示されている。
【００２５】
加工装置４０の架台（図示省略）上には、軸周りに回転する回転部４１と、回転部４１の回転径方向に移動する径方向移動部４７と、回転部４１の回転軸方向に移動する軸方向移動部４６と、が設けられる。回転部４１の中心部には、ヒータユニット１の曲げ型３０が回転支持部４２を介して取り付けられる。回転部４１の回動する円盤状の部位には、パイプ１１の先端部１１ａを保持する先端保持部４３(クランプ部)が設けられる。径方向移動部４７には、パイプ１１の基端部１１ｂを保持する基端保持部４４(クランプ部)が設けられる。軸方向移動部４６には、パイプ１１を曲げ型３０に押圧する円盤状の圧力型４５が設けられる。
【００２６】
加工装置４０は、以下のように作動してパイプ１１を曲げ加工する。
【００２７】
まず、曲げ型３０が回転部４１の中心部に回転支持部４２を介して取り付けられる。
【００２８】
続いて、加工前の直線状のパイプ１１が加工装置４０に取り付けられる。このとき、パイプ１１は、曲げ型３０と圧力型４５との間に通され、その両端部１１ａ、１１ｂが先端保持部４３及び基端保持部４４にそれぞれ保持される。
【００２９】
続いて、後記するようにシーズヒータ１０に通電してパイプ１１を加熱する。
【００３０】
続いて、加工装置４０は、温度上昇して軟化したパイプ１１を曲げ加工する。このとき、回転部４１は、図３に矢印Ａで示すように軸まわりに回転し、パイプ１１を曲げ型３０の外周溝３２に沿ってコイル状に巻き付ける。圧力型４５は、パイプ１１を曲げ型３０に押し付けながら回転し、図３に矢印Ｂで示すように曲げ型３０に沿って軸方向に移動する。基端保持部４４は、図３に矢印Ｃで示すように曲げ型３０に近付くように移動して、パイプ１１の基端部１１ｂを保持する。
【００３１】
こうしてコイル状に成形されたシーズヒータ１０をさらに通電し、パイプ１１の焼鈍を実施する。この焼鈍を実施する工程では、上記曲げ加工を実施する工程に比べてシーズヒータ１０に通電される電力が高く調節される。
【００３２】
続いて、パイプ１１及び曲げ型３０を加工装置４０から取り外す。これにより、パイプ１１の塑性加工工程が終了する。
【００３３】
次に、上記塑性加工工程においてシーズヒータ１０を加熱する方法について説明する。シーズヒータ１０を加熱する方法は、例えば図４に示す方法と、図５に示す方法と、がある。
【００３４】
図４に示すシーズヒータ１０の加熱方法では、電熱線１５に通電し、電熱線１５を発熱させてパイプ１１を加熱する。
【００３５】
この場合に、電源の負極５１がパイプ１１の先端部１１ａから突出する端子１４に接続され、電源の正極５２がパイプ１１の基端部１１ｂから突出する端子１４に接続される。電熱線１５は、一対の端子１４を介して通電されることによって発熱する。
【００３６】
こうして、シーズヒータ１０は、電熱線１５が通電されることにより、電熱線１５が延在する部位が発熱領域Ｄとなり、曲げ型３０に送られる加工前の部位及び曲げ型３０に巻き付けられた加工後の部位を含む略全域にわたって加熱される。これにより、パイプ１１は、曲げ型３０に沿って曲げられる部位が温度上昇して軟化した状態にて塑性変形する。このとき、曲げ型３０は、コイル状に巻き付けられたシーズヒータ１０からの伝熱によって温度上昇する。
【００３７】
図５に示すシーズヒータ１０の加熱方法では、パイプ１１に通電し、パイプ１１自体を発熱させる。
【００３８】
この場合に、電源の負極５１が回転部４１及び曲げ型３０を介してパイプ１１の加工部に接続され、電源の正極５２が基端保持部４４を介してパイプ１１の基端部１１ｂに接続される。
【００３９】
こうして、シーズヒータ１０は、パイプ１１が曲げ型３０と基端保持部４４との間で通電されることにより、両者の間に直線状に延在する部位が発熱領域Ｅとなり、曲げ型３０に送られる加工前の部位が部分的に加熱される。これにより、パイプ１１は、曲げ型３０に沿って曲げられる部位が温度上昇して軟化した状態にて塑性変形する。
【００４０】
なお、シーズヒータ１０は、パイプ１１の内部に配置される電熱線１５を備えず、パイプ１１自体が通電して発熱する構成としてもよい。
【００４１】
また、シーズヒータ１０に通電される電流は、直流電流に限らず、交流電流としてもよい。
【００４２】
以上のようにしてパイプ１１の塑性加工工程が行われる。
【００４３】
加工装置４０から取り外されたシーズヒータ１０及び曲げ型３０は、温度上昇した状態で図６に示す鋳造装置６０に搬送されて鋳込み工程に移行する。この搬送時間は、鋳造装置６０に搬入されたシーズヒータ１０及び曲げ型３０の温度が所定値以上に保たれるように設定される。
【００４４】
なお、シーズヒータ１０は、曲げ型３０とともに次第に温度が低下する過程で、パイプ１１の焼鈍が行われる構成としてもよい。
【００４５】
次に、図６を参照して、シーズヒータ１０の鋳込み工程について説明する。
【００４６】
シーズヒータ１０の鋳込み工程では、鋳造装置６０を用いて成形体２０が鋳造され、成形体２０の内部にシーズヒータ１０及び曲げ型３０に鋳込まれる。
【００４７】
ダイキャスト工法による鋳造装置６０では、加圧された溶湯が鋳型６１〜６３の内部に充填され。なお、説明の簡略化のため、鋳造装置６０はその一部が省略して図示されている。
【００４８】
鋳込み工程では、まず、鋳型６２、６３の内部に曲げ型３０及びシーズヒータ１０を設置する。このとき、筒状の曲げ型３０は、その両端が鋳型６２に支持される。シーズヒータ１０は、その両端部１０ｂ、１０ｃが鋳型６３の孔６３ａ、６３ｂにそれぞれ挿入され、かつコイル状の湾曲部１０ａの内側（内周）が曲げ型３０を介して鋳型６２に支持される。
【００４９】
続いて、噴霧状の溶湯が図６に矢印で示すように鋳型６１〜６３内に高速で充填される。この鋳込み工程では、塑性加工工程において加熱されたシーズヒータ１０及び曲げ型３０が温度上昇した状態で鋳型６１〜６３内に搬入されることで、溶湯に対するシーズヒータ１０及び曲げ型３０の温度差が所定値以内に収まっている。
【００５０】
その後、鋳型６１〜６３内に充填された溶湯が凝固することによって成形体２０が成形される。そして、鋳型６１〜６３を成形体２０から離し、鋳型６１〜６３からヒータユニット１が取り外される。これにより、シーズヒータ１０の鋳込み工程が終了する。
【００５１】
こうして鋳造されたヒータユニット１は、タンクに組み付けられることによって流体加熱装置が製造される。製造された流体加熱装置は、車両等の空調装置に組み付けられる。
【００５２】
空調装置の暖房作動時には、シーズヒータ１０が通電され、その発熱が曲げ型３０及び成形体２０を介してタンク内を循環する流体（温水）に伝えられる。
【００５３】
次に、本実施形態の効果について説明する。
【００５４】
本実施形態によれば、シーズヒータ１０に通電してパイプ１１を加熱した状態でパイプ１１を塑性加工するシーズヒータ１０の製造方法が提供される。
【００５５】
上記態様によれば、シーズヒータ１０が通電されることによって発熱し、恒温槽等を用いてシーズヒータ１０を加熱することに比べて、パイプ１１の温度が速やかに上昇する。温度が上昇したパイプ１１は、冷間時より剛性が低下した状態で塑性変形することにより、塑性加工に必要な駆動力が低減するとともに、一旦変形した部位が元の形状に戻ろうとするスプリングバックが抑えられる。これにより、シーズヒータ１０は、加工時間を短くし、加工に消費されるエネルギが抑えられ、かつ加工精度を高められる。よって、シーズヒータ１０は、製品のコストダウン及び品質の向上が図れる。
【００５６】
また、本実施形態によれば、図４に示すように、シーズヒータ１０はパイプ１１の内部に収容される電熱線１５を備え、電熱線１５に通電してパイプ１１を加熱するシーズヒータ１０の製造方法が提供される。
【００５７】
上記態様によれば、パイプ１１は、電熱線１５の発熱によって内部から加熱される。これにより、シーズヒータ１０はパイプ１１の全体（発熱領域Ｄ）の温度が精度よく調節される。
【００５８】
また、本実施形態によれば、図５に示すように、パイプ１１に通電してパイプ１１を加熱するシーズヒータ１０の製造方法が提供される。
【００５９】
上記態様によれば、パイプ１１は、パイプ１１自体の発熱によって加熱される。これにより、シーズヒータ１０は、パイプ１１の温度が速やかに上昇し、パイプ１１の加工時間を短くすることができる。
【００６０】
また、本実施形態によれば、図５に示すように、パイプ１１を曲げ型３０に沿って曲げる塑性加工を行い、パイプ１１の曲げ型３０に送られる部位のみに通電するシーズヒータ１０の製造方法が提供される。
【００６１】
上記態様によれば、パイプ１１は、曲げ型３０に送られる部位（発熱領域Ｅ）が部分的に加熱される。これにより、シーズヒータ１０は、パイプ１１の温度が速やかに上昇し、パイプ１１の加工時間を短くすることができる。
【００６２】
また、本実施形態によれば、図３に示すように、パイプ１１の塑性加工を大気に比べて酸素量が少ない状態で行うシーズヒータ１０の製造方法が提供される。
【００６３】
上記態様によれば、加熱されるパイプ１１の表面が酸化することが防止される。これにより、シーズヒータ１０が成形体２０に鋳込まれる鋳込み工程において、溶融金属に対する濡れ性が高められ、パイプ１１が成形体２０に密着して鋳込まれる。これにより、ヒータユニット１は、パイプ１１の熱を成形体２０を介して流体に伝える性能が高められる。また、シーズヒータ１０が単体で製品として用いられる場合には、見栄え向上が図れる。
【００６４】
また、本実施形態によれば、パイプ１１の塑性加工が行われた後に、シーズヒータ１０に通電してパイプ１１の焼鈍を行うシーズヒータ１０の製造方法が提供される。
【００６５】
上記態様によれば、パイプ１１の加熱後に再度加熱して焼鈍が行われることにより、パイプ１１に生じる残留応力が除去される。
【００６６】
また、本実施形態によれば、パイプ１１を曲げ型３０に沿って曲げる塑性加工工程と、パイプ１１及び曲げ型３０を成形体２０の内部に鋳込む鋳込み工程と、を所定時間内にて順に行うシーズヒータ１０の製造方法が提供される。
【００６７】
上記態様によれば、塑性加工工程において温度上昇したシーズヒータ１０及び曲げ型３０は、そのまま温度上昇した状態で鋳込み工程に移行して溶湯金属と接触する。このため、溶湯金属は、シーズヒータ１０又は曲げ型３０と接触して冷やされることが抑えられることで、シーズヒータ１０及び曲げ型３０の周りに隙間なく充填される。これにより、ヒータユニット１は、パイプ１１の熱を成形体２０を介して流体に伝える性能が高められる。
【００６８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００６９】
ヒータユニット１は、シーズヒータ１０を曲げ型３０とともに成形体２０の内部に鋳込まれる構成に限らず、コイル状に成形されたシーズヒータ１０を曲げ型３０から取り外して製品にしてもよい。この場合に、曲げ型３０は、治具として加工装置４０に固定される構成としてもよい。
【００７０】
パイプ１１の塑性加工は、コイル状に成形する曲げ加工に限らず、他の形状に成形する加工であってもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１    ヒータユニット
１０  シーズヒータ
１１  パイプ
１５  電熱線
２０  成形体
３０  曲げ型
【図１】
2019114466.tif 000003
【図２】
2019114466.tif 000004
【図３】
2019114466.tif 000005
【図４】
2019114466.tif 000006
【図５】
2019114466.tif 000007
【図６】
2019114466.tif 000008