(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２以上の直管部の間に、その直管部の軸線方向に対し所定の角度をなす方向に突出するＵ字曲がり部分を有する中空管を製造するにあたり、
上型を構成する型部材と下型を構成する型部材との間に、中空管状をなす素材管が挿入される溝部が形成されるとともに、前記上下の型部材の少なくとも一方の型部材に、前記溝部内の空間に連続しかつ他方の型部材の内部に向かって窪む少なくとも一つの凹部が形成され、しかも少なくとも前記他方の型部材の側には、前記溝部内の空間を経て前記凹部内に向けて進退し得る少なくとも一つの突き出し部材が設けられた金型を用い、
前記溝部に素材管を配置し、その素材管の両端部を、軸押し部材を兼ねる管端封止部材によりシールして、素材管の内側空間に液圧を加えるとともに、素材管をその両端部からその軸線に沿った方向に加圧しながら、前記他方の型部材の側から前記突き出し部材を前記凹部内に向けて進出させて、素材管の長手方向の中間部を前記凹部内に押し込み、これによってその凹部内に、素材管のＵ字曲がり部分を形成する、Ｕ字曲がり部分を有する中空管の製造方法であって、
前記突き上げ部材の進出を停止させた後、素材管の軸線方向への加圧を継続させたまま、素材管の内側空間に加える液圧を高めることによって、前記凹部内のＵ字曲がり部分を、凹部の内面に沿った形状に成形することを特徴とする、Ｕ字曲がり部分を有する中空管の製造方法。
【請求項２】
２以上の直管部の間に、その直管部の軸線方向に対し所定の角度をなす方向に突出するＵ字曲がり部分を有する中空管を製造するにあたり、
上型を構成する型部材と下型を構成する型部材との間に、中空管状をなす素材管が挿入される溝部が形成されるとともに、前記上下の型部材の少なくとも一方の型部材に、前記溝部内の空間に連続しかつ他方の型部材の内部に向かって窪む少なくとも一つの凹部が形成され、しかも少なくとも前記他方の型部材の側には、前記溝部内の空間を経て前記凹部内に向けて進退し得る少なくとも一つの突き出し部材が設けられた金型を用い、
前記溝部に素材管を配置し、その素材管の両端部を、軸押し部材を兼ねる管端封止部材によりシールして、素材管の内側空間に液圧を加えるとともに、素材管をその両端部からその軸線に沿った方向に加圧しながら、前記他方の型部材の側から前記突き出し部材を前記凹部内に向けて進出させて、素材管の長手方向の中間部を前記凹部内に押し込み、これによってその凹部内に、素材管のＵ字曲がり部分を形成する、Ｕ字曲がり部分を有する中空管の製造方法であって、
前記突き出し部材を進出させて素材管の長手方向の中間部を前記凹部内に押し込む過程の中途で、突き出し部材の進出を停止させ、引き続き突き出し部材を後退させて、突き出し部材の進出停止後は、素材管の内側空間に加える液圧と素材管にその両端部から軸線方向に沿って加える加圧力のみによって素材管の中間部を、前記凹部内に押し込むことを特徴とする、Ｕ字曲がり部分を有する中空管の製造方法。
【請求項３】
前記突き上げ部材の進出を停止させた後、素材管の軸線方向への加圧を継続させたまま、素材管の内側空間に加える液圧を高めることによって、前記凹部内のＵ字曲がり部分を、凹部の内面に沿った形状に成形することを特徴とする、請求項２に記載のＵ字曲がり部分を有する中空管の製造方法。
【請求項４】
前記金型として、さらに、前記一方の型部材に、前記凹部内において前記他方の型部材に向けて進退し得るカウンタ部材を備えたものを用い、
前記突き出し部材を進出させて素材管の中間部を前記凹部内に押し込むと同時に、その素材管の中間部の外面を前記カウンタ部材の先端面に当接させながらカウンタ部材を後退させることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの請求項に記載のＵ字曲がり部分を有する中空管の製造方法。
【請求項５】
前記突き上げ部材の進出およびカウンタ部材の後退を停止させた後、素材管の軸線方向への加圧を継続させたまま、素材管の内側空間に加える液圧を高めることによって、前記Ｕ字曲がり部分を、前記カウンタ部材の先端面および凹部の内側面に沿った形状に成形することを特徴とする請求項４に記載のＵ字曲がり部分を有する中空管の製造方法。
【請求項６】
前記金型として、前記上下の型部材の一方の型部材に、前記溝部内の空間に連続しかつ他方の型部材の内部に向かって窪む一つの前記凹部が形成され、しかも少なくとも前記他方の型部材の側に、前記溝部内の空間を経て前記凹部内に向けて進退し得る一つの前記突き出し部材が設けられた金型を用いることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかの請求項に記載のＵ字曲がり部分を有する中空管の製造方法。
【請求項７】
前記金型として、前記上下の型部材の一方の型部材に、前記溝部内の空間に連続しかつ他方の型部材の内部に向かって窪む２以上の凹部が、前記溝部の長さ方向に間隔を置いて形成され、かつ他方の型部材に、前記２以上の凹部に対応して、前記溝部内の空間を経てそれぞれ各凹部内に向けて進退し得る２以上の突き出し部材が設けられた金型を用いることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかの請求項に記載のＵ字曲がり部分を有する中空管の製造方法。
【請求項８】
前記金型として、前記他方の型部材に、１以上の第１の突き出し部材が前記溝部の長さ方向に所定間隔を置いて配設され、かつ前記一方の型部材に、１以上の第２の突き出し部材が前記第１の突き出し部材の位置に対して溝部の長さ方向に所定距離だけずれた位置に配設され、しかも前記一方の型部材には、前記第１の突き出し部材に対応する第１の凹部が形成され、かつ前記他方の型部材には、前記第２の突き出し部材に対応する第２の凹部が形成されたものを用い、
前記溝部に素材管を配置し、その素材管の両端部を、軸押し部材を兼ねる管端封止部材によりシールして、素材管の内側空間に液圧を加えるとともに、素材管をその両端部からその軸線に沿った方向に加圧しながら、前記他方の型部材の側から前記第１の突き出し部材を進出させて、素材管の長手方向の中間部を、前記第１の凹部内に押し込み、次いで前記一方の型部材の側から、前記第２の突き出し部材を進出させて、素材管の長手方向の中間部を、前記第２の凹部内に押し込み、これによって素材管の長手方向の中間部に反対方向に連続して屈曲する二つ以上のＵ字曲がり部分を形成することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかの請求項に記載のＵ字曲がり部分を有する中空管の製造方法。
【請求項９】
前記金型として、さらに、少なくとも一方の型部材に、その凹部内において他方の型部材に向けて進退し得るカウンタ部材を備えたものを用い、
前記少なくとも一方の突き出し部材を進出させて素材管の中間部を凹部内に押し込むと同時に、その押し込まれた素材管の中間部の外面を前記カウンタ部材の先端面に当接させながらカウンタ部材を後退させることを特徴とする請求項８に記載のＵ字曲がり部分を有する中空管の製造方法。
【請求項１０】
前記金型として、前記他方の型部材に、二つの第１の突き出し部材が前記溝部の長さ方向に所定間隔を置いて配設され、かつ前記一方の型部材に、一つの第２の突き出し部材が前記二つの第１の突き出し部材の中間位置に配設され、しかも前記一方の型部材には、前記第１の突き出し部材に対応する第１の凹部が形成され、かつ前記他方の型部材には、前記第２の突き出し部材に対応する第２の凹部が形成されたものを用い、
素材管の長手方向の中間部に、反対方向に連続して屈曲する三つのＵ字曲がり部分を形成することを特徴とする請求項８、請求項９のいずれかの請求項に記載のＵ字曲がり部分を有する中空管の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０のいずれかの請求項に記載の方法によって素材管の中間部の所定の個所に１または２以上のＵ字曲がり部分を形成した後、さらに素材管の中間部の別の個所に１または２以上のＵ字曲がり部分を同じ方法によって形成する工程を１または２回以上行ない、これによって多数のＵ字曲がり部分を有する中空管を製造することを特徴とするＵ字曲がり部分を有する中空管の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜請求項１０のいずれかの請求項に記載の方法によって素材管の中間部の所定の個所に１または２以上のＵ字曲がり部分を形成した後、さらにそのＵ字曲がり部分の中間部分に別の１または２以上のＵ字曲がり部分を同じ方法によって形成する工程を１または２回以上行ない、これによって多数の曲がり部分を有する中空管を製造することを特徴とするＵ字曲がり部分を有する中空管の製造方法。
【請求項１３】
２以上の直管部の間に、その直管部の軸線方向に対し所定の角度をなす方向に突出するＵ字曲がり部分を有する中空管を製造するための装置であって、 
上型を構成する型部材と下型を構成する型部材とからなる金型と、
前記中空管の両端部に着脱可能であり、流路を有する管端封止部材と、
前記管端封止部材を加圧駆動する機械的加圧手段と、
を備え、 
かつ前記二つの型部材の間に、中空管状をなす素材管が挿入される溝部が形成されるとともに、前記二つの型部材の少なくとも一方の型部材に、前記溝部内の空間に連続しかつ他方の型部材の内部に向かって窪む少なくとも一つの凹部が形成され、しかも少なくとも他方の型部材の側には、前記溝部内の空間を経て前記凹部内に向けて進退し得る少なくとも一つの突き出し部材が設けられており、
前記少なくとも一つの突き出し部材は進退駆動手段により進退を制御され、前記進退駆動手段が前記突き上げ部材の進出を停止させた後、前記機械的加圧手段による素材管の軸線方向への加圧を継続させたまま、前記管端封止部材の前記流路を介して素材管の内側空間に加える液圧を高めるように構成されたことを特徴とするＵ字曲がり部分を有する中空管の製造装置。 
【請求項１４】
２以上の直管部の間に、その直管部の軸線方向に対し所定の角度をなす方向に突出するＵ字曲がり部分を有する中空管を製造するための装置であって、 
上型を構成する型部材と下型を構成する型部材とからなる金型と、
前記中空管の両端部に着脱可能であり、流路を有する管端封止部材と、
前記管端封止部材を加圧駆動する機械的加圧手段と、
を備え、 
かつ前記二つの型部材の間に、中空管状をなす素材管が挿入される溝部が形成されるとともに、前記二つの型部材の少なくとも一方の型部材に、前記溝部内の空間に連続しかつ他方の型部材の内部に向かって窪む少なくとも一つの凹部が形成され、しかも少なくとも他方の型部材の側には、前記溝部内の空間を経て前記凹部内に向けて進退し得る少なくとも一つの突き出し部材が設けられており、
前記少なくとも一つの突き出し部材は進退駆動手段により進退を制御され、前記進退駆動手段が前記突き出し部材を進出させて素材管の長手方向の中間部を前記凹部内に押し込む過程の中途で、前記進退駆動手段は前記突き出し部材の進出を停止させ、引き続き前記突き出し部材を後退させて、前記突き出し部材の進出停止後は、前記管端封止部材の前記流路を介して素材管の内側空間に加える液圧と、前記機械的加圧手段により素材管にその両端部から軸線方向に沿って加える加圧力のみによって素材管の中間部を、前記凹部内に押し込むように構成されたことを特徴とするＵ字曲がり部分を有する中空管の製造装置。
【請求項１５】
前記金型における前記一方の型部材に、前記凹部内において前記他方の型部材に向けて進退し得るカウンタ部材が設けられていることを特徴とする請求項１３もしくは請求項１４に記載のＵ字曲がり部分を有する中空管の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器や自動車部品などに使用される中空管、特にＵ字形状に曲げられた部分（Ｕ字曲がり部分）を有する中空管（Ｕ字曲がり管）を、ハイドロフォーミングを適用して製造するための方法、およびその実施のために使用される装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器や自動車部品、建築内装材・外装材、あるいは化学プラントなどにおいては、直線状のパイプ（直管）の一部に、Ｕ字形状に曲げられた部分を有する中空管を用いることがある。ここで、Ｕ字形状に曲げられた部分（Ｕ字曲がり部分）とは、２以上の直管部の間に、各直管部の軸線方向に対し所定の角度をなす方向に突出して、その突出部分がＵ字形状をなす部分、と言い換えることができる。典型的な例としては、図３３の（a）あるいは（ｂ）に示しているように、共通軸線Ｏを有する二つの直管部１Ａ、１Ｂの間に、それらの直管部１Ａ、１Ｂの軸線方向に対して直角をなす方向に突出するＵ字曲がり部分３を有する中空管５がある。ここで、図３３の（a）の例の場合、一方の直管部１ＡからＵ字曲がり部分３に向かってほぼ直角に曲がる第１の曲がり部７Ａと、Ｕ字曲がり部分３内においてほぼ直角に曲がる第２、第３の曲がり部７Ｂ、７Ｃと、Ｕ字曲がり部分３から他方の直管部１Ｂに向かってほぼ直角に曲がる第４の曲がり部７Ｄとの合計４箇所の曲がり部を有している。また図３３の（ｂ）の例の場合は、一方の直管部１ＡからＵ字曲がり部分３に向かってほぼ直角に曲がる第１の曲がり部９Ａと、Ｕ字曲がり部分３内において所定の曲率でほぼ１８０°に曲がる第２の曲がり部９Ｂと、Ｕ字曲がり部分３から他方の直管部１Ｂに向かってほぼ直角に曲がる第３の曲がり部９Ｃとの合計３箇所の曲がり部を有している。
【０００３】
このようなＵ字形状に曲げられた部分を有する中空管（以下単にＵ字曲がり管と称する）、特に鋼管や銅管、アルミ管などの金属管からなるＵ字曲がり管を製造するための従来の方法としては、せん断曲げプレス機によって直管に曲げ加工を複数回繰り返す方法がある。また、類似の方法として、いわゆるパイプベンダーを用い、直管に曲げ加工を施す方法もある。これらの直管に対する曲げ加工によってＵ字曲がり管を成形する場合、曲げによって中空管が潰れないように、予め中空管内に砂等の充填材を充填しておくことが通常である。
【０００４】
また、鋳造やダイキャストによって、金属溶湯から直接、Ｕ字曲がり管を製造する方法も知られている。この場合、中子を用いて中空部を形成することが行なわれる。
【０００５】
前述のようなせん断曲げプレス機やパイプベンダーを用い、直管に曲げ加工を施す方法によって、図３３の（a）あるいは（ｂ）に示すようなＵ字曲がり管を得るためには、複数回の曲げ加工を施す必要があり、そのため生産性が低くならざるを得ない。また、予め砂などの充填材を充填しておく必要があり、その充填、および加工後の充填材除去のための作業も、生産性向上の阻害要因となる。
さらにこれらの曲げ加工による方法では、Ｕ字曲がり部分３内における平行部間の間隔Ｓが小さいＵ字曲がり管、特に図３３の（ｂ）に示しているように、Ｕ字曲がり部分３における１８０°曲げの曲げ部９Ｂ、すなわちＵ字形状の頂部の曲率半径ｒが小さいＵ字曲がり管を得ることは極めて困難であった。
【０００６】
一方、鋳造やダイキャストによって、金属溶湯からダイレクトにＵ字曲がり管を製造する方法では、薄肉のＵ字曲がり管を製造することが困難であり、また生産性も低く、特に中子の成形に手間を要する問題がある。
【０００７】
ところで、最近では、液圧を利用したハイドロフォーミングが普及しつつある。
ハイドロフォーミングは、成形用素材として、鋼管やステンレス鋼管、あるいはアルミ管などの中空管状の素材（素材管）を用い、その素材管を金型のキャビティ内にセットして、素材管内に水などの加圧用液体を充填し、素材管内に高圧の液圧を加えると同時に、必要に応じて素材管の両端部からその軸線方向に沿って圧縮（軸押し）して、素材管を金型の内面形状に沿った形状に成形する加工法であり、複雑な形状の中空部材を一体に形成することができるため、近年、自動車などの各種部品の製造に適用されるようになっている。
そしてこのようなハイドロフォーミングを利用しつつ、曲がり部分を有する中空管を製造する方法が、例えば特許文献１、特許文献２等によって提案されている。
【０００８】
特許文献１で提案されている方法は、ハイドロフォーミングを利用して、曲がり部分を有しかつその曲がり部分の径が拡大している中空管、すなわち膨出部付きの曲がり管を製造する方法についてのものであり、その特許文献１の方法について、図３４の（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
【０００９】
図３４の（ａ）において、金型１０は、上下に分離可能な上型１０Ａと下型１０Ｂとによって構成されている。上型１０Ａには下向きの凸部１２が形成され、また下型１０Ｂには、上型１０Ａの凸部１２に対応して上向きの凹部１３が形成されている。一方、素材管１４は、その両端の管端部１４Ａ、１４Ｂが、管端封止部材１５Ａ、１５Ｂによってシールされる（図３４の（ｃ）参照）。なおこれらの管端封止部材１５Ａ、１５Ｂは、単に素材管１１内の空間を密閉するばかりでなく、素材管１４をその軸線方向に沿って圧縮する（軸押しする）ための軸押し部材を兼ねており、その少なくとも一方は、図示しない油圧シリンダなどの軸押し駆動装置に連結される。またこれらの管端封止部材１５Ａ、１５Ｂには、素材管１１内に加圧用液体、例えば水を導入したり、素材管１１内の残留空気を排出したりするための流路１７が形成される。
【００１０】
そして、図３４の（ａ）に示すように、上型１０Ａと下型１０Ｂとを離隔させた状態（金型開放状態）で素材管１４を下型１０Ｂ上に配置して、管端部１４Ａ、１４Ｂを下型１０Ｂの素材管端部支持部位１６Ａ、１６Ｂに支持させ、次いで図３４の（ｂ）に示すように、上型１０Ａを降下させて、素材管１４の中間部分を上型１０Ａの凸部１２に沿って曲げ変形させる。さらに、図３４の（ｃ）に示すように、素材管１４内に加圧用液体を導入（矢印）して、素材管１４内を加圧用液体で満たし、引き続き加圧用液体により素材管１４内を高圧に加圧する。同時に軸押し部材を兼ねた管端封止部材１５Ａ、１５Ｂによって、素材管１４にその軸線方向に沿った荷重（軸押し力）を加える。これによって素材管１４の曲げ部分が拡径され、膨出部付きの曲がり管が得られる。
【００１１】
このような特許文献１に示される方法は、確かにハイドロフォーミングを適用してはいるが、液圧を利用したハイドロフォーミングと言えるのは、後段の拡径加工だけであって、前段の曲げ加工自体は、上型１０Ａの凸部１２を素材管に物理的に押し付けることによる塑性変形を利用しており、液圧は利用していない。そしてこのような方法では、前述のようなせん断曲げプレス機やパイプベンダーを用いた場合と同様に、Ｕ字曲がり部分内における平行部間の間隔Ｓが小さいＵ字曲がり管、特に図３３の（ｂ）に示したように、Ｕ字曲がり部分３における１８０°曲げの曲げ部９Ｂの曲率半径ｒが小さいＵ字曲がり管を得ることは極めて困難であった。
【００１２】
また特許文献２には、２以上の曲がり部を有し、かつその曲がり部の断面形状として角形などの異形断面を有する金属管を、ハイドロフォーミングを利用して製造する方法が開示されている。しかしながらこの特許文献２の方法も、前段の曲がり部形成過程では、上型の物理的押し付けによる曲げを利用しており、後段の断面形状成形工程で初めて液圧を利用しているに過ぎない、したがって特許文献１に示される方法と同様に、Ｕ字曲がり部分内における平行部間の間隔Ｓが小さいＵ字曲がり管、特にＵ字曲がり部分３における１８０°曲げの曲げ部９Ｂの曲率半径ｒが小さいＵ字曲がり管を得ることは極めて困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−１０３３１４号公報
【特許文献２】特開２００４−５０２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、前記事情を背景としてなされたもので、高い生産性をもって、Ｕ字曲がり部分を有する中空管を効率的に製造することができ、しかもＵ字曲がり部分における平行部間間隔や頂部曲率半径が小さい中空管を容易に得ることができる方法を提供し、併せてその方法の実施に最適な装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者は、上述の課題を解決するため、種々実験・検討を重ねた結果、素材管に曲げ加工を施すに際して、ハイドロフォーミングのための金型構造に巧みな工夫を凝らすことにより、ハイドロフォーミングの軸押し力と液圧印加を利用して、Ｕ字曲がり部分、特に平行部間間隔や曲率半径が小さいＵ字曲がり部分を容易に形成し得ることを見い出し、本発明をなすに至った。
【００１６】
したがって本発明の要旨とするところは、下記の通りである。
すなわち、本発明の基本的な態様（第１の態様）によるＵ字曲がり部分を有する中空管の製造方法は、
２以上の直管部の間に、その直管部の軸線方向に対し所定の角度をなす方向に突出するＵ字曲がり部分を有する中空管を製造するにあたり、
上型を構成する型部材と下型を構成する型部材との間に、中空管状をなす素材管が挿入される溝部が形成されるとともに、前記上下の型部材の少なくとも一方の型部材に、前記溝部内の空間に連続しかつ他方の型部材の内部に向かって窪む少なくとも一つの凹部が形成され、しかも少なくとも前記他方の型部材の側には、前記溝部内の空間を経て前記凹部内に向けて進退し得る少なくとも一つの突き出し部材が設けられた金型を用い、
前記溝部に素材管を配置し、その素材管の両端部を、軸押し部材を兼ねる管端封止部材によりシールして、素材管の内側空間に液圧を加えるとともに、素材管をその両端部からその軸線に沿った方向に加圧しながら（すなわち軸押ししながら）、前記他方の型部材の側から前記突き出し部材を前記凹部内に向けて進出させて、素材管の長手方向の中間部を前記凹部内に押し込み、これによってその凹部内に、素材管のＵ字曲がり部分を形成する、Ｕ字曲がり部分を有する中空管の製造方法であって、
前記突き上げ部材の進出を停止させた後、素材管の軸線方向への加圧を継続させたまま、素材管の内側空間に加える液圧を高めることによって、前記凹部内のＵ字曲がり部分を、凹部の内面に沿った形状に成形することを特徴とするものである。
【００１７】
このような第１の態様の製造方法では、素材管内に液圧を加えるとともに、素材管を軸押ししながら、突き出し部材を前記凹部内に向けて進出させて、素材管の長手方向の中間部を前記凹部内に押し込むという、簡単なプロセスによって、素材管の中間部に効率的にＵ字曲がり部分を形成することができる。そして、得られる中空管のＵ字曲がり部分の平行部間の間隔もしくはＵ字曲がり部分の頂部の曲率半径は、突き出し部材の厚み（素材管の軸線方向に沿った方向の厚み）もしくは突き出し部材先端の曲率半径によって決定されるから、突き出し部材の厚みもしくは突き出し部材先端の曲率半径を適切に小さい値に定めておくことによって、Ｕ字曲がり部分の平行部間の間隔もしくはＵ字曲がり部分の頂部の曲率半径が小さい中空管を容易に得ることができる。
さらに第１の態様の製造方法では、Ｕ字曲がり部分の外面形状を、所望の形状に高精度で成形することができる。
【００１８】
また本発明の第２の態様によるＵ字曲がり部分を有する中空管の製造方法は、
２以上の直管部の間に、その直管部の軸線方向に対し所定の角度をなす方向に突出するＵ字曲がり部分を有する中空管を製造するにあたり、
上型を構成する型部材と下型を構成する型部材との間に、中空管状をなす素材管が挿入される溝部が形成されるとともに、前記上下の型部材の少なくとも一方の型部材に、前記溝部内の空間に連続しかつ他方の型部材の内部に向かって窪む少なくとも一つの凹部が形成され、しかも少なくとも前記他方の型部材の側には、前記溝部内の空間を経て前記凹部内に向けて進退し得る少なくとも一つの突き出し部材が設けられた金型を用い、
前記溝部に素材管を配置し、その素材管の両端部を、軸押し部材を兼ねる管端封止部材によりシールして、素材管の内側空間に液圧を加えるとともに、素材管をその両端部からその軸線に沿った方向に加圧しながら、前記他方の型部材の側から前記突き出し部材を前記凹部内に向けて進出させて、素材管の長手方向の中間部を前記凹部内に押し込み、これによってその凹部内に、素材管のＵ字曲がり部分を形成する、Ｕ字曲がり部分を有する中空管の製造方法であって、
前記突き出し部材を進出させて素材管の長手方向の中間部を前記凹部内に押し込む過程の中途で、突き出し部材の進出を停止させ、引き続き突き出し部材を後退させて、突き出し部材の進出停止後は、素材管の内側空間に加える液圧と素材管にその両端部から軸線方向に沿って加える加圧力のみによって素材管の中間部を、前記凹部内に押し込むことを特徴とするものである。
【００１９】
このような第２の態様の製造方法では、前記第１の態様の背映像方法と同様に、簡単なプロセスによって、素材管の中間部に効率的にＵ字曲がり部分を形成することができ、さらに、凹部内への素材管中間部の押し込みの過程の後半では、Ｕ字状に曲げられた部分の内側に突き出し部材が介在しない状態となるため、Ｕ字曲がり部分として、その頂部の曲率半径が零もしくは零に近い中空管を得ることができる。
【００２０】
また本発明の第３の態様によるＵ字曲がり部分を有する中空管の製造方法は、前記第２の態様の製造方法において、前記突き上げ部材の進出を停止させた後、素材管の軸線方向への加圧を継続させたまま、素材管の内側空間に加える液圧を高めることによって、前記凹部内のＵ字曲がり部分を、凹部の内面に沿った形状に成形することを特徴とするものである。
【００２２】
さらに本発明の第４の態様によるＵ字曲がり部分を有する中空管の製造方法は、前記第１〜第３のいずれかの態様の製造方法において、前記金型として、さらに、前記一方の型部材に、前記凹部内において前記他方の型部材に向けて進退し得るカウンタ部材を備えたものを用い、前記突き出し部材を進出させて素材管の中間部を前記凹部内に押し込むと同時に、その素材管の中間部の外面を前記カウンタ部材の先端面に当接させながらカウンタ部材を後退させることを特徴とするものである。
【００２３】
このような第４の態様の製造方法では、素材管の中間部が前記凹部内に押し込まれて曲げ変形される過程で、カウンタ部材の先端面に素材管の曲げ部分の頂部外面が接しながら曲げ変形されるため、素材管の径が局部的に拡大してしまったり、素材管が異常な形状に変形したりして、本来の正しい曲げ形状が得られなくなるような事態が発生することを有効に防止することができる。
【００２４】
また本発明の第５の態様によるＵ字曲がり部分を有する中空管の製造方法は、前記第４の態様の製造方法において、前記突き上げ部材の進出およびカウンタ部材の後退を停止させた後、素材管の軸線方向への加圧を継続させたまま、素材管の内側空間に加える液圧を高めることによって、前記Ｕ字曲がり部分を、前記カウンタ部材の先端面および凹部の内側面に沿った形状に成形することを特徴とするものである。
【００２５】
このような第５の態様の製造方法では、第１の態様の製造方法と同様に、Ｕ字曲がり部分の外面形状を、所望の形状に高精度で成形することができる。
【００２６】
また本発明の第６の態様によるＵ字曲がり部分を有する中空管の製造方法は、前記第１〜第５のいずれかの態様の製造方法において、前記金型として、前記上下の型部材の一方の型部材に、前記溝部内の空間に連続しかつ他方の型部材の内部に向かって窪む一つの前記凹部が形成され、しかも少なくとも前記他方の型部材の側に、前記溝部内の空間を経て前記凹部内に向けて進退し得る一つの突き出し部材が設けられた金型を用いることを特徴とするものである。
【００２７】
このような第６の態様の製造方法によれば、素材管の中間部に、一つのＵ字曲がり部分が形成された中空管を得ることができる。
【００２８】
また本発明の第７の態様によるＵ字曲がり部分を有する中空管の製造方法は、前記第１〜第５のいずれかの態様の製造方法において、前記金型として、前記上下の型部材の一方の型部材に、前記溝部内の空間に連続しかつ他方の型部材の内部に向かって窪む２以上の凹部が、前記溝部の長さ方向に間隔を置いて形成され、かつ他方の型部材に、前記２以上の凹部に対応して、前記溝部内の空間を経てそれぞれ各凹部内に向けて進退し得る２以上の突き出し部材が設けられた金型を用いることを特徴とするものである。
【００２９】
このような第７の態様の製造方法では、素材管における長さ方向に離れた２箇所以上の個所に同時にＵ字曲がり部分を形成することができる。
【００３０】
また本発明の第８の態様によるＵ字曲がり部分を有する中空管の製造方法は、前記第１〜第５のいずれかの態様の製造方法において、
前記金型として、前記他方の型部材に、１以上の第１の突き出し部材が前記溝部の長さ方向に所定間隔を置いて配設され、かつ前記一方の型部材に、１以上の第２の突き出し部材が前記第１の突き出し部材の位置に対して溝部の長さ方向に所定距離だけずれた位置に配設され、しかも前記一方の型部材には、前記第１の突き出し部材に対応する第１の凹部が形成され、かつ前記他方の型部材には、前記第２の突き出し部材に対応する第２の凹部が形成されたものを用い、
前記溝部に素材管を配置し、その素材管の両端部を、軸押し部材を兼ねる管端封止部材によりシールして、素材管の内側空間に液圧を加えるとともに、素材管をその両端部からその軸線に沿った方向に加圧しながら、前記他方の型部材の側から前記第１の突き出し部材を進出させて、素材管の長手方向の中間部を、前記第１の凹部内に押し込み、次いで前記一方の型部材の側から、前記第２の突き出し部材を進出させて、素材管の長手方向の中間部を、前記第２の凹部内に押し込み、これによって素材管の長手方向の中間部に反対方向に連続して屈曲する二つ以上のＵ字曲がり部分を形成することを特徴とするものである。
【００３１】
このような第８の態様の製造方法では、長手方向の中間部に、交互に逆方向に連続して屈曲する二つ以上のＵ字曲がり部分を有する中空管を、簡単なプロセスで効率的に得ることができる。
【００３２】
また本発明の第９の態様によるＵ字曲がり部分を有する中空管の製造方法は、前記第８の態様の製造方法において、前記金型として、さらに、少なくとも一方の型部材に、その凹部内において他方の型部材に向けて進退し得るカウンタ部材を備えたものを用い、
前記少なくとも一方の突き出し部材を進出させて素材管の中間部を凹部内に押し込むと同時に、その押し込まれた素材管の中間部の外面を前記カウンタ部材の先端面に当接させながらカウンタ部材を後退させることを特徴とするものである。
【００３３】
このような第９の態様の製造方法では、長手方向の中間部に、交互に逆方向に連続して屈曲する二つ以上のＵ字曲がり部分を有し、しかも第４の態様の製造方法と同様にカウンタ部材を用いているため、局部的な拡径や異常な変形の発生を招くことなく、本来の正しい曲げ形状を容易に得ることができる。
【００３４】
また本発明の第１０の態様によるＵ字曲がり部分を有する中空管の製造方法は、前記第８および第９のいずれかの態様の製造方法において、前記金型として、前記他方の型部材に、二つの第１の突き出し部材が前記溝部の長さ方向に所定間隔を置いて配設され、かつ前記一方の型部材に、一つの第２の突き出し部材が前記二つの第１の突き出し部材の中間位置に配設され、しかも前記一方の型部材には、前記第１の突き出し部材に対応する第１の凹部が形成され、かつ前記他方の型部材には、前記第２の突き出し部材に対応する第２の凹部が形成されたものを用い、素材管の長手方向の中間部に、反対方向に連続して屈曲する三つのＵ字曲がり部分を形成することを特徴とするものである。
【００３５】
このような第１０の態様の製造方法では、長手方向の中間部に、交互に逆方向に連続して屈曲する三つのＵ字曲がり部分を有する中空管、すなわち略Ｗ字形状の曲がり部分を有する中空管を、簡単なプロセスで効率的に得ることができる。
【００３６】
また本発明の第１１の態様によるＵ字曲がり部分を有する中空管の製造方法は、第１〜第１０のいずれかの態様の方法によって素材管の中間部の所定の個所に１または２以上のＵ字曲がり部分を形成した後、さらに素材管の中間部の別の個所に１または２以上のＵ字曲がり部分を同じ方法によって形成する工程を１または２回以上行ない、これによって多数のＵ字曲がり部分を有する中空管を製造することを特徴とするものである。
【００３７】
さらに本発明の第１２の態様によるＵ字曲がり部分を有する中空管の製造方法は、第１〜第１０のいずれかの態様の方法によって素材管の中間部の所定の個所に１または２以上のＵ字曲がり部分を形成した後、さらにそのＵ字曲がり部分の中間部分に別の１または２以上のＵ字曲がり部分を同じ方法によって形成する工程を１または２回以上行ない、これによって多数の曲がり部分を有する中空管を製造することを特徴とするものである。
【００３８】
一方本発明の第１３〜第１５の態様は、Ｕ字曲がり部分を有する中空管を製造するための装置についてのものである。
【００３９】
すなわち本発明の第１３の態様のＵ字曲がり部分を有する中空管の製造装置は、
２以上の直管部の間に、その直管部の軸線方向に対し所定の角度をなす方向に突出するＵ字曲がり部分を有する中空管を製造するための装置であって、 
上型を構成する型部材と下型を構成する型部材とからなる金型と、
前記中空管の両端部に着脱可能であり、流路を有する管端封止部材と、
前記管端封止部材を加圧駆動する機械的加圧手段と、
を備え、 
かつ前記二つの型部材の間に、中空管状をなす素材管が挿入される溝部が形成されるとともに、前記二つの型部材の少なくとも一方の型部材に、前記溝部内の空間に連続しかつ他方の型部材の内部に向かって窪む少なくとも一つの凹部が形成され、しかも少なくとも他方の型部材の側には、前記溝部内の空間を経て前記凹部内に向けて進退し得る少なくとも一つの突き出し部材が設けられており、
前記少なくとも一つの突き出し部材は進退駆動手段により進退を制御され、前記進退駆動手段が前記突き上げ部材の進出を停止させた後、前記機械的加圧手段による素材管の軸線方向への加圧を継続させたまま、前記管端封止部材の前記流路を介して素材管の内側空間に加える液圧を高めるように構成されたことを特徴とするものである。
また本発明の第１４の態様のＵ字曲がり部分を有する中空管の製造装置は、
２以上の直管部の間に、その直管部の軸線方向に対し所定の角度をなす方向に突出するＵ字曲がり部分を有する中空管を製造するための装置であって、 
上型を構成する型部材と下型を構成する型部材とからなる金型と、
前記中空管の両端部に着脱可能であり、流路を有する管端封止部材と、
前記管端封止部材を加圧駆動する機械的加圧手段と、
を備え、 
かつ前記二つの型部材の間に、中空管状をなす素材管が挿入される溝部が形成されるとともに、前記二つの型部材の少なくとも一方の型部材に、前記溝部内の空間に連続しかつ他方の型部材の内部に向かって窪む少なくとも一つの凹部が形成され、しかも少なくとも他方の型部材の側には、前記溝部内の空間を経て前記凹部内に向けて進退し得る少なくとも一つの突き出し部材が設けられており、
前記少なくとも一つの突き出し部材は進退駆動手段により進退を制御され、前記進退駆動手段が前記突き出し部材を進出させて素材管の長手方向の中間部を前記凹部内に押し込む過程の中途で、前記進退駆動手段は前記突き出し部材の進出を停止させ、引き続き前記突き出し部材を後退させて、前記突き出し部材の進出停止後は、前記管端封止部材の前記流路を介して素材管の内側空間に加える液圧と、前記機械的加圧手段により素材管にその両端部から軸線方向に沿って加える加圧力のみによって素材管の中間部を、前記凹部内に押し込むように構成されたことを特徴とするものである。
【００４０】
また本発明の第１５の態様によるＵ字曲がり部分を有する中空管の製造装置は、前記第１３もしくは第１４の態様の製造装置において、前記金型における前記一方の型部材に、前記凹部内において前記他方の型部材に向けて進退し得るカウンタ部材が設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、高い生産性をもって、Ｕ字曲がり部分を有する中空管を効率的に製造することができ、しかもＵ字曲がり部分における平行部間間隔や頂部曲率半径が小さい中空管を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のＵ字曲がり部を有する中空管の製造方法の第１の実施形態を実施するための装置の縦断正面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線での縦断側面図である。
【図３】図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線での縦断側面図である。
【図４】図２におけるＩＶ−ＩＶ線での横断平面図である。
【図５】図１〜図４に示す装置を用いて本発明方法の第１の実施形態を実施している状況を段階的に示す模式的な縦断正面図である。
【図６】本発明方法の第１の実施形態により製造されたＵ字曲がり部を有する中空管の一例を示す斜視図である。
【図７】本発明方法の第２の実施形態を実施している状況を段階的に示す模式的な縦断正面図である。
【図８】本発明方法の第２の実施形態により製造されたＵ字曲がり部を有する中空管の一例を示す斜視図である。
【図９】本発明のＵ字曲がり部を有する中空管の製造方法の第３の実施形態を実施するための装置の縦断正面図である。
【図１０】図９におけるＸ−Ｘ線での縦断側面図である。
【図１１】図９、図１０に示す装置を用いて本発明方法の第３の実施形態を実施している状況を段階的に示す模式的な縦断正面図である。
【図１２】本発明のＵ字曲がり部を有する中空管の製造方法の第４の実施形態を実施するための装置の縦断正面図である。
【図１３】図１２におけるＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線での縦断側面図である。
【図１４】図１２におけるＸＩＶ−ＸＩＶ線での縦断側面図である。
【図１５】図１２〜図１４に示す装置を用いて本発明方法の第４の実施形態を実施している状況を段階的に示す模式的な縦断正面図である。
【図１６】本発明方法の第４の実施形態により製造されたＵ字曲がり部を有する中空管の一例を示す斜視図である。
【図１７】本発明のＵ字曲がり部を有する中空管の製造方法の第５の実施形態を実施するための装置の縦断正面図である。
【図１８】図１７に示す装置を用いて本発明方法の第５の実施形態を実施している状況を段階的に示す模式的な縦断正面図である。
【図１９】本発明のＵ字曲がり部を有する中空管の製造方法の第６の実施形態により製造されたＵ字曲がり部を有する中空管の一例を示す斜視図である。
【図２０】本発明のＵ字曲がり部を有する中空管の製造方法の第６の実施形態を実施するための装置の縦断正面図である。
【図２１】本発明のＵ字曲がり部を有する中空管の製造方法の第６の実施形態を実施している状況を段階的に示す模式的な縦断正面図である。
【図２２】本発明のＵ字曲がり部を有する中空管の製造方法の第７の実施形態により製造されたＵ字曲がり部を有する中空管の一例を示す斜視図である。
【図２３】本発明のＵ字曲がり部を有する中空管の製造方法の第７の実施形態を実施するための装置の縦断正面図である。
【図２４】本発明のＵ字曲がり部を有する中空管の製造方法の第７の実施形態を実施している状況を段階的に示す模式的な縦断正面図である。
【図２５】本発明のＵ字曲がり部を有する中空管の製造方法の第８の実施形態を実施するための装置の縦断正面図である。
【図２６】本発明のＵ字曲がり部を有する中空管の製造方法の第９の実施形態を実施するための装置の縦断正面図である。
【図２７】本発明のＵ字曲がり部を有する中空管の製造方法の第１０の実施形態を実施するための装置の縦断正面図である。
【図２８】本発明のＵ字曲がり部を有する中空管の製造方法の第１１の実施形態を実施する状況を段階的に示す略解図である。
【図２９】本発明のＵ字曲がり部を有する中空管の製造方法の別の例として、金型および突き出し部材の部分を拡大して示す縦断側面図である。
【図３０】図２９のＸＸＸ−ＸＸＸ線における横断平面図である。
【図３１】本発明のＵ字曲がり部を有する中空管の製造方法のさらに別の例として、金型および突き出し部材の部分を拡大して示す縦断側面図である。
【図３２】図３１のＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩ線における横断平面図である。
【図３３】本発明で製造対象となるＵ字曲がり部を有する中空管の二つの例を示す略解的な正面図である。
【図３４】ハイドロフォーミングを適用して曲がり部を有する中空管を製造するための従来の方法の一例を段階的に示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
次に本発明について詳細に説明する。
【００４４】
図１〜図４には、本発明の第１の実施形態のＵ字曲がり部を有する中空管の製造方法を実施するための装置構成の要部、特に金型部分の一例を示し、図５にはその第１の実施形態におけるＵ字曲がり部を有する中空管の製造方法を段階的に示し、さらに図６にはその第１の実施形態によって製造されたＵ字曲がり部を有する中空管の一例を示す。なお図１〜図４は、素材管３７を金型３１の所要個所に配置しかつ型締めした状態（但し加工開始前の状態）で示している。
【００４５】
図１〜図４において、金型３１は、上型を構成する型部材３３Ａと、下型を構成する型部材３３Ｂとによって構成されており、これらの型部材３３Ａ、３３Ｂは、図示しない型締め手段によって型締めされる構成となっている。金型３１を構成する型部材３３Ａ、３３Ｂの材質は特に限定されるものではなく、通常のハイドロフォーミング用の金型と同様に、ＦＣＤ２５０、Ｓ５０Ｃ、ＳＫＤ１１などによって構成すれば良い。なお以下の説明では、上型を構成する型部材３３Ａを上型部材３３Ａと称し、下型を構成する型部材３３Ｂを下型部材３３Ｂと称することとする。
【００４６】
下型部材３３Ｂの上面は、本実施形態では全体として平面状をなすように作られ、かつその下型部材３３Ｂの上面には、断面が半円形の半割り溝（下型溝）３５Ｂが水平方向に沿って上向きに形成されている。また上型部材３３Ａの下面には、下型部材３３Ｂの半割り溝（下型溝）３５Ｂに対応して、断面が半円形の半割り溝（上型溝）３５Ａが水平方向に沿って下向きに形成されている。そして、型締めした状態では、これらの下型溝３５Ｂおよび上型溝３５Ａが、全体として断面円形をなす溝部３５を形成することになる。この溝部３５は、本発明の製造法の適用対象となる中空な素材管３７を収容するためのものである。そこで下型溝３５Ｂおよび上型溝３５Ａの最大径（すなわち溝部３５の内径）は、素材管３７の外径Ｒと同じかそれよりわずかに大きい寸法に定められる。
【００４７】
ここで、上型部材３３Ａおよび下型部材３３Ｂにおける溝部３５（上型溝３５Ａ、下型溝３５Ｂ）の両端部付近は、素材管３７の両端部３７Ａ、３７Ｂを支持するための管端支持部４３Ａ、４３Ｂとされている。これらの管端支持部４３Ａ、４３Ｂは、型締め状態で、素材管３７の両端部付近（より正確には、素材管３７の両端部３７Ａ、３７Ｂとそれに続く管端封止部材４５Ａ、４５Ｂ）が、その素材管３７の長さ方向に沿って移動することを許容するように素材管３７を支持する構成とされている。管端封止部材４５Ａ、４５Ｂは、素材管３７内の空間を封止するためのものであり、しかも素材管３７をその軸線方向に沿ってその両端側から中間部分に向けて加圧（軸押し）するための軸押し部材を兼ねたものである。そしてこれらの管端封止部材４５Ａ、４５Ｂには、素材管３７内に液圧付与のための水などの液体を導入したり、また素材管３７内から残留空気を排出（エア抜き）したりするための１または２以上の流路４７Ａ，４７Ｂが軸線方向に沿って形成されている。
【００４８】
さらに前記金型３１の上型部材３３Ａには、上型溝３５Ａ内の空間に連続しかつ上方（上型部材３３Ａの内部）に向かって窪む凹部３９が形成されている。この凹部３９は、図１に示しているように、上型溝３５Ａの長さ方向（したがって素材管３７の長さ方向）に沿った断面が、略矩形状をなすように（したがって逆Ｕ字形状もしくは下向きのコ型に）作られ、また上型溝３５Ａの長さ方向（したがって素材管３７の長さ方向）に直交する断面は、図２に示しているように、上型溝３５Ａの最大幅（したがって溝部３５の最大幅）と実質的に同じ幅Ｗ１で上方に窪んだ形状とされている。ここで、凹部３９における、上型溝３５Ａの長さ方向と平行な方向の幅Ｗ２、すなわち上型溝３５Ａの長さ方向に直交する二つの内側面３９Ａ、３９Ｂの間隔Ｗ２は、素材管３７の外径Ｒの２倍を越える寸法、通常は素材管３７の外径Ｒの２倍に、後述する突き出し部材４１の厚みＴを加えた寸法と同じかまたはそれよりわずかに大きい寸法、望ましくは〔Ｒ×２＋Ｔ〕の１．０倍〜１．２倍に定めることが適当である。なお凹部３９の深さ（凹部３９の開口端から内底面３９Ａまでの距離）Ｄは、得るべきＵ字曲げ部分の高さに応じて定めれば良い。
【００４９】
また下型部材３３Ｂには、上型部材３３Ａの凹部３９の中央に対応する位置に、突き出し部材４１が設けられている。この突き出し部材４１は、上下方向に沿う長板状もしくは棒状に作られたものであって、流体圧シリンダなどの進退駆動手段４２によって、溝部３５の長さ方向に対し直交する垂直面内で、上方に進退し得るように構成されている。そしてこの突き出し部材４１は、その上端４１Ａの断面（溝部３５の長さ方向に沿った断面）が、滑らかに凸状に湾曲するように作られている。ここで、突き出し部材４１の厚みＴ（溝部３５の長さ方向に沿った方向の厚み）は特に限定されないが、この厚みＴは後述するように素材管３７にＵ字曲がり部を形成する際において、そのＵ字形状の平行部間の間隔（スペース；図６参照）Ｓに対応することになるから、最終的に形成すべきＵ字曲がり部のスペースＳに応じて定めておけば良い。本実施形態の場合、スペースＳを素材管３７の外径よりも小さくするべく、突き出し部材４１の厚みＴは、素材管３７の外径よりも小さく（したがって溝部３５の最大径よりも小さく）設定している。またこの突き出し部材４１は、その先端（図示の例では上端）４１Ａを滑らかな凸面（凸湾曲面）とすることが望ましい。その先端４１Ａの望ましい曲率半径は、素材管３７の材質や硬さ、外径や肉厚によっても異なるが、外径が２１．７〜１１４．３ｍｍ程度で肉厚が１．２〜５．０ｍｍ程度の一般的な構造用炭素鋼管を対象とする場合、突き出し部材４１の先端４１Ａの曲率半径は、３．０ｍｍ〜１０．０ｍｍとなるようにすることが望ましい。さらに突き出し部材４１の材質は特に限定されないが、通常は金型３１と同様な材質、例えばＦＣＤ２５０、Ｓ５０Ｃ、ＳＫＤ１などによって構成すれば良い。
なおこの突き出し部材４１は、初期状態（非作動時）においては、その先端（図示の例では上端）４１Ａが、下型部材３３Ｂの下型溝３５Ｂの底面位置もしくはそれよりわずかに低い位置に位置している。
【００５０】
次に図１〜図４に示す装置を用いて、素材管３７にＵ字曲がり部分を形成する方法について、図５（a）〜（g）を参照して説明する。
なお素材管３７の材質は、冷間もしくは温間での塑性加工が可能な材料であれば特に限定されず、例えば炭素鋼、ステンレス鋼、銅もしくは銅合金、アルミもいくはアルミ合金、チタンもしくはチタン合金などを適用することができる。
【００５１】
素材管３７の両端部（管端部３７Ａ、３７Ｂ）には、予め、軸押し部材を兼ねた管端封止部材４５Ａ、４５Ｂを取り付けておく。そして図５（ａ）に示すように、素材管３７を、その中間部３７Ｃの下半部分が下型部材３３Ｂの下型溝３５Ｂ内に位置するように、下型部材３３Ｂ上に載置する。さらに上型部材３３Ａを降下させて、その上型部材３３Ａの上型溝３５Ａ内に素材管３７の中間部の上半部分が挿入された状態で、型締めする。型締めした状態を図５（b）に示す。
【００５２】
型締めした状態では、素材管３７は、その両端部３７Ａ、３７Ｂが、軸線方向への移動を許容された態様で、上型部材３３Ａと下型部材３３Ｂとの間に支持されている。そして素材管３７の中間部は、上型溝３５Ａと下型溝３５Ｂとからなる溝部３５内に挿入された状態となっている。なおこの段階では、突き出し部材４１はその先端が未だ溝部３５内に突出していない状態となっている。なおまた、通常はこの段階で素材管３７内に、水などの液圧付与のための液体を充満させておく。この際には、素材管３７内に空気が残留しないように、エア抜きを行ないながら液体を充満させる。なお場合によっては、型締め以前の段階で、液体を素材管３７内に充満させておいても良いことはもちろんである。
【００５３】
次いで図５（ｃ）に示すように、管端封止部材４５の流路４７Ａ，４７Ｂを経て素材管３７内に液圧を付与しながら、管端封止部材４５Ａ、４５Ｂを図示しない流体圧シリンダなどの機械的加圧手段によってその両側から軸線方向に沿って加圧駆動（すなわち軸押し）し、同時に突き出し部材４１を、上方に向けて進出させ、その突き出し部材４１の先端によって素材管３７の中間部を押し上げる。これによって、素材管３７の中間部は、凹部３９内において上方に突出する方向への曲げ変形が開始される。すなわち曲げ変形部位３７Ｄが形成され始める。なお素材管３７内は液圧が加わっているため、潰れることなく曲げ変形が開始される。
【００５４】
このようにして、液圧付与と軸押しを行ないながら突き出し部材４１の上方への進出を継続させれば、図５（ｄ）に示すように、素材管３７の中間部が逆Ｕ字形状に変形しながら凹部３９内に押し込まれる。そして図５（ｅ）に示すように変形部位（Ｕ字曲げ部）３７Ｄの上部が凹部３９の内底面３９Ｃに接した後、さらに液圧を高めれば、図５（ｆ）に示すようにその変形部位が曲げ変形部位３７Ｄが、凹部３９の内面のほぼ全面に沿った形状に成形される。
【００５５】
その後は、常法に従って液圧付与を停止させるとともに、軸押し加圧力を解除し、突き出し部材４１を原位置まで復帰（後退）させ、金型３１を開放する。またそれに前後して素材管３７内の加圧用液体を排出し、素材管３７を金型３１から取り出して、管端封止部材４５Ａ、４５Ｂを素材管３７から取り外せば、一連の加工プロセス（Ｕ字曲がり部を有する中空管の製造プロセス）が終了する（図５（ｇ）参照）。
【００５６】
このようにして本実施形態により加工が終了した中空管５の一例を図６に示す。
図６に示すように、この中空管５は、共通軸線Ｏを有する二つの直管部１Ａ、１Ｂの間に、それらの直管部１Ａ、１Ｂの軸線方向に対して直角をなす方向に突出するＵ字曲がり部分３を有するものとなっている。ここで、Ｕ字曲がり部分３の断面形状は、凹部３９の内面形状および突き出し部材の４１の外面形状によって決定される。そして本実施形態の場合、断面がほぼ矩形状をなすように成形されるが、これに限定されるものではなく、後に改めて説明するように、凹部３９の内面形状および突き出し部材の４１の外面形状を変更することによって、種々の異なる断面形状を有するように成形することが可能である。
【００５７】
なお、突き出し部材４１を上昇させる際の上昇速度（進出速度）は、素材管３７の材質や硬さ、寸法（外径および肉厚）によっても最適な速度は異なるが、素材管３７の両側部分の軸線方向移動速度（軸押し速度）と等しいことが望ましい。軸押し速度は特に限定されるものではなく、素材管３７の材質や硬さ、寸法（外径および肉厚）によっても最適な速度は異なるが、外径が２１．７〜１１４．３ｍｍ程度で肉厚が１．２〜５．０ｍｍ程度の一般的な構造用炭素鋼管を対象とする場合、軸押し速度は１．０〜１０．０ｍｍ／ｓｅｃ程度となるように定めることが望ましい。また軸押し力および液圧は、突き出し部材４１の上昇速度を考慮して定めれば良いが、軸押し力は通常は１０ｋＮ〜３０００ｋＮ程度、液圧は１０ＭＰａ〜２００ＭＰａ程度が好ましい。
【００５８】
前述の第１の実施形態では、図５の（ｂ）〜（ｆ）に示したように、素材管３７の中間部の曲がり部分の上面が凹部３９の内底面３９Ｃに接するまで、突き出し部材４１を凹部３９内に進出させることとしたが、場合によっては、突き出し部材４１の進出を中途で停止させ、引き続き突き出し部材４１を後退させても良い。その場合の例を、第２の実施形態として、図７（ａ）〜（ｄ）に示す。
【００５９】
この場合、図７（ａ）〜（ｂ）に示すように、液圧付与および軸押しを行ないながら、突き出し部材４１を進出させてその先端を凹部３９に向けて若干突出させ、これにより素材管３７の中間部に若干の曲げ変形を与えた後、液圧付与および軸押しを継続しながら、突き出し部材４１の進出を停止させ、引き続き図７（ｃ）に示すように突き出し部材４１を後退させ、さらに液圧付与および軸押しを継続させる。すなわち初期に形成された曲げ部分３７Ｄから突き出し部材４１を引き抜き、そのまま液圧付与および軸押しを継続させる。このようにすれば、初期の突き出しによって形成された曲げ部分が軸押し力によって１８０°曲げもしくはそれに近い状態まで曲げが進行するとともに、その曲げ部分が凹部３９内の上方に押し込まれる。そして、１８０°曲げもしくはそれに近い状態の曲げ部分３７Ｄの上面が凹部３９の内底面３９Ｃに接し、さらにその凹部内面に沿った形状となるまで変形が継続され、１８０°曲げもしくはそれに近い曲げのＵ字形状の曲げ部分が形成される。言い換えれば、初期の突き出しによって曲げ変形が契機付けられれば（イニシエートされれば）、軸押しと液圧付与を継続することによって、最終的に凹部３９の内面に沿って１８０°曲げもしくはそれに近い曲げのＵ字部分を形成することができるのである。
【００６０】
このようにして得られた中空管５の一例を図８に示す。この中空管５は、Ｕ字曲がり部分３における平行部間のスペースＳが零またはそれに近いもの、言い換えれば、Ｕ字曲がり部分３の曲げ内側の曲率半径が零もしくはそれに近いものとなっている。なおこの第２の実施形態の場合、凹部３９における、上型溝３５Ａの長さ方向と平行な方向の幅Ｗ２（図１参照）、すなわち上型溝３５Ａの長さ方向に直交する二つの内側面３９Ａ、３９Ｂの間隔Ｗ２は、第１の実施形態の場合よりも比較的小さく設定しておくことが望ましい。具体的には、素材管３７の外径Ｒと突き出し部材４１の厚みＴとの関係で、〔Ｒ×２＋Ｔ〕の１．０倍〜１．２倍程度に定めることが適当である。
【００６１】
図９、図１０には、本発明の第３の実施形態に使用される装置の金型部分を示し、図１１（ａ）〜（ｄ）にはそれを用いて第３の実施形態の方法を実施している状況を段階的に示す。なお図９、図１０は、素材管３７を金型３１の所要個所に配置しかつ型締めした状態（但し加工開始前の状態）で示している。
なおまた、図９、図１０において、図１〜図４に示した第１の実施形態に使用される装置と同じ要素については同じ符号を付し、その詳細は省略する。
【００６２】
図９、図１０において、上型部材３３Ａの凹部３９内には、例えば厚板状のカウンタ部材４９が配設されている。このカウンタ部材４９は、その水平断面の形状として凹部３９の水平方向断面の形状と相似形状で、かつ凹部３９内において上下動（昇降）可能となるように、凹部３９の水平方向断面の寸法よりもわずかに小さい寸法に作られている。またカウンタ部材４９の下面（先端面）４９Ａは、実質的に水平な平面とされている。そしてこのカウンタ部材４９は、流体圧シリンダなどの第２の進退駆動手段５１によって、凹部３９内で昇降し得るように構成されている。
【００６３】
このような第３の実施形態の方法においては、型締めを行なっただけの加工開始前の段階では、図１１（ａ）に示すように、突き出し部材４１は後退させた状態、カウンタ部材４９はその下面４９Ａが素材管３７の上面に接するように進出（下降）させた状態としておく。そして、図１１（ｂ）〜（ｃ）に示すように、突き出し部材４１を進出（上昇）させると同時に、カウンタ部材４９を、突き出し部材４１の進出速度と等速で後退（上昇）させる。これによって素材管３７の中間部は、その上面がカウンタ部材４９の下面４９Ａに接しながら曲げ変形されることになる。すなわち、曲げ変形の進行中に、その曲げ部位の上方に余計な空間がないため、局部的に素材管の径が拡大してしまったり、異常な形状に変形したりして、本来の正しい曲げ形状が得られなくなるような事態が発生することを有効に防止することができる。
【００６４】
図１２〜図１４には、本発明の第４の実施形態のＵ字曲がり部を有する中空管の製造方法を実施するための装置構成の要部、特に金型部分の一例を示し、図１５にはその第４の実施形態におけるＵ字曲がり部を有する中空管の製造方法を段階的に示し、さらに図１６にはその第４の実施形態によって製造されたＵ字曲がり部を有する中空管の一例を示す。なお図１２〜図１４は、素材管３７を金型３１の所要個所に配置しかつ型締めした状態（但し加工開始前の状態）で示している。
なおまた、図１２〜図１４において、図１〜図４に示した第１の実施形態に使用される装置と同じ要素については同じ符号を付し、その詳細は省略する。
【００６５】
図１２〜図１４において、上型部材３３Ａには、第１の凹部（以下これを上型凹部と記す）５３Ａが形成されており、また下型部材３３Ｂには、第２の凹部（以下これを下型凹部と記す）５３Ｂが形成されている。
【００６６】
上型凹部５３Ａは、前記第１の実施形態における凹部３９（図１〜図３参照）と同様に、上型溝３５Ａからその上方に連続する空間を形成するものであり、その全体的な形状は、ほぼ矩形状をなすように形成されている。その上型凹部３３Ａの幅（溝部３５の長さ方向に沿った方向の長さ；したがって素材管３７の軸線方向に沿った長さ）Ｗ２は、素材管３７の外径Ｒの４倍より若干大きい程度、より正確には、素材管３７の外径Ｒの４倍に、後述する第１の突き出し部材５５Ａおよび二つの第２の突き出し部材５５Ｂ１、５５Ｂ２の合計厚みを加算した寸法と同程度かまたはそれよりわずかに大きい寸法、すなわち第１の突き出し部材５５Ａおよび二つの第２の突き出し部材５５Ｂ１、５５Ｂ２の厚みがそれぞれＴであるとすれば、〔Ｒ×４＋Ｔ×３〕もしくはそれよりわずかに大きい程度に定められている。また上型凹部５３Ａの前後の間隔Ｗ１（図１３参照）は、素材管３７の外径Ｒと同じかまたはそれよりわずかに大きい寸法となるように定められている。
【００６７】
下型凹部５３Ｂは、下型溝３５Ｂからその下方に連続する空間を形成するものであり、その全体的な形状は、ほぼ矩形状をなすように形成されている。その下型凹部５３Ｂの幅（溝部３５の長さ方向に沿った方向の長さ；したがって素材管３７の軸線方向に沿った長さ）Ｗ３は、素材管３７の外径Ｒの２倍より若干大きい程度、より正確には、素材管３７の外径の２倍に、後述する第１の突き出し部材５５Ａおよび二つの第２の突き出し部材５５Ｂ１、５５Ｂ２の合計厚みを加算した寸法と同程度かまたはそれよりわずかに大きい寸法、すなわち第１の突き出し部材５５Ａおよび二つの第２の突き出し部材５５Ｂ１、５５Ｂ２の厚みがそれぞれＴであるとすれば、〔Ｒ×４＋Ｔ×３〕もしくはそれよりわずかに大きい程度に定められている。また下型凹部５３Ｂの前後の間隔Ｗ４（図１４参照）は、素材管３７の外径Ｒと同じかまたはそれよりわずかに大きい寸法となるように定められている。
【００６８】
さらに上型部材３３Ａの上型凹部５３Ａには、第１の突き出し部材（以下これを上型突き出し部材と記す）５５Ａが、下方に進退可能に配設されており、一方下型部材３３Ｂの下型凹部５３Ｂには、一対の第２の突き出し部材（以下これを下型突き出し部材と記す）５５Ｂ１、５５Ｂ２が、上方に進退可能に配設されている。
【００６９】
これらの上型突き出し部材５５Ａおよび一対の下型突き出し部材５５Ｂ１、５５Ｂ２は、それぞれ第１の実施形態における突き出し部材４１と同様に、垂直方向（したがって素材管３７の軸線方向に対し直交する方向）に沿った長板状もしくは棒状をなすものである。そして上型突き出し部材５５Ａは、上型凹部５３Ａの中央部（溝部３５の長さ方向における上型凹部５３Ａの中央部）において、流体圧シリンダなどの進退駆動手段５７Ａにより鉛直方向に沿って進退されるように構成されている。また一対の下型突き出し部材５５Ｂ１、５５Ｂ２は、下型凹部５３Ｂの両端部（溝部３５の長さ方向における下型凹部５３Ｂ両端部）において、流体圧シリンダなどの進退駆動手段５７Ｂ１、５７Ｂ２により垂直方向に沿って進退されるように構成されている。
【００７０】
次に図１２〜図１４に示す装置を用いて第４の実施形態の方法を実施するプロセスについて、図１５（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。なおこの実施形態では、型締めを行なっただけの加工開始前の段階では、図１５（ａ）に示すように、下型突き出し部材５５Ｂ１、５５Ｂ２は、その先端が素材管３７の下面に接する位置もしくはそれよりも下方に位置するように後退させた状態としておく。一方上型突き出し部材５５Ａは、図１５（ａ）の実線で示すように、上型凹部５３Ａの内底面の位置まで後退させた状態としておくのが通常であるが、場合によっては次工程に入る前の段階で、図１５（ａ）の鎖線で示すように上型突き出し部材５５Ａの先端（下端）が素材管３７の上面に接する位置まで下降させておくことも許容される。
【００７１】
そして、素材管３７内に水などの液圧付与のための液体を充満させた後、液圧付与および軸押しを行ないながら、図１５（ｂ）に示すように、上型突き出し部材５５Ａを下降させる。これによって素材管３７の中間部は、下方に曲げ変形させられ、下型凹部５３Ｂ内に押し込まれる。すなわち下方に向かって突出する第１の曲げ部位３７Ｅが形成される。
【００７２】
次いで、図１５（ｃ）に示すように、一対の下型突き出し部材５５Ｂ１、５５Ｂ２を同時に等速で上昇させる。これによって、素材管３７の中間部のうち、第１の曲げ部位３７Ｅの両側の部分が、上方に曲げ変形させられ、上型凹部５３Ａ内に押し込まれる。すなわち第１の曲げ部位３７Ｅの両側において上方に向かって突出する一対の第２の曲げ部位３７Ｆ、３７Ｇが形成される。
【００７３】
このようにして第２の曲げ部位３７Ｆ、３７Ｇの上面が上型凹部５３Ａの内底面に接した後、さらに軸押ししながら、液圧を高めれば、最終的に、図１５（ｄ）に示すように、第１の曲げ部位３７Ｅの外面が下型凹部５３Ｂの内底面および下型突き出し部材５５Ｂ１、５５Ｂ２の側面に沿い、かつ一対の第２の曲げ部位３７Ｆ、３７Ｇの外面が上型凹部５３Ａの内底面および側面と上型突き出し部材５５Ａの側面に沿った形状となるように成形される。
【００７４】
このようにして得られた曲げ部を有する中空管の外観を図１６に示す。図１６に示すように、中空管５は、共通軸線Ｏを有する二つの直管部１Ａ、１Ｂの間に、それらの直管部１Ａ、１Ｂの軸線方向に対して直角をなしかつ交互に逆方向に突出する三つのＵ字曲がり部分３Ａ、３Ｂ、３Ｃを有するものとなっている。すなわち、全体として逆Ｗ字形状に曲げられた部分を有するものとなっている。
【００７５】
なお上記の第４の実施形態では、カウンタ部材を用いていないが、第３の実施形態（図９〜図１１参照）と同様に、カウンタ部材を用いてもよく、その場合の例を、第５の実施形態として、図１７、図１８に示す。
なお図１７において、各カウンタ部材および各カウンタ部材を駆動させるための進退駆動手段以外は、図９〜図１１に示した実施形態と同様である。
【００７６】
図１７において、上型凹部５３Ａ内には、上型突き出し部材５５Ａの両側に相当する部位に、一対のカウンタ部材（以下これを上型カウンタ部材と記す）４９Ａ１、４９Ａ２が配設され、また下型凹部５３Ｂ内には、一対の下型突き出し部材５５Ｂ１、５５Ｂ２の間の位置に、カウンタ部材（以下これを下型カウンタ部材と記す）４９Ｂが配設されている。これらの各カウンタ部材４９Ａ１、４９Ａ２、４９Ｂは、それぞれ図示しない流体圧シリンダなどの進退駆動手段によって進退されるように構成されている。
【００７７】
図１７に示す装置を用いて第５の実施形態の方法を実施するプロセスについて、図１８（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。なおこの実施形態では、型締めを行なっただけの加工開始前の段階では、図１８（ａ）に示すように、下型突き出し部材５５Ｂ１、５５Ｂ２は、その先端（上端）が素材管３７の下面に接する位置に後退させた状態とし、下型カウンタ部材４９Ｂは、その上面が素材管３７の下面に接する位置まで進出させた状態としておく。一方上型突き出し部材５５Ａは、その先端（下端）が素材管３７の上面に接するように、また上型カウンタ部材４９Ａ１、４９Ａ２も、その下面が素材管３７の上面に接するように位置させておく。
【００７８】
そして、素材管３７内に水などの液圧付与のための液体を充満させた後、液圧付与および軸押しを行ないながら、図１８（ｂ）に示すように、上型突き出し部材５５Ａを下降させると同時に、下型カウンタ部材４９Ｂを等速で下降させる。これによって素材管３７の中間部は、その下面が下型カウンタ部材４９Ｂの上面に接しながら、下方に曲げ変形させられ、下型凹部５３Ｂ内に押し込まれる。すなわち下方に向かって突出する第１の曲げ部位３７Ｅが形成される。
【００７９】
次いで、図１８（ｃ）に示すように、一対の下型突き出し部材５５Ｂ１、５５Ｂ２を同時に等速で上昇させると同時に、一対の上型カウンタ部材４９Ａ１、４９Ａ２を同じ速度で上昇させる。これによって、素材管３７の中間部のうち、第１の曲げ部位３７Ｅの両側の部分が、上型カウンタ部材４９Ａ１、４９Ａ２の上面に接しながら上方に曲げ変形させられ、上型凹部５３Ａ内に押し込まれる。すなわち第１の曲げ部位３７Ｅの両側において上方に向かって突出する一対の第２の曲げ部位３７Ｆ、３７Ｇが形成される。
【００８０】
このようにして上型カウンタ部材４９Ａ１、４９Ａ２が上限位置（上型カウンタ部材４９Ａ１、４９Ａ２の上面が上型凹部５３Ａの内底面に接する位置）に達した後、さらに軸押ししながら、液圧を高めれば、最終的に、図１８（ｄ）に示すように、第１の曲げ部位３７Ｅの外面が下型突き出し部材５５Ｂ１、５５Ｂ２の側面および下型カウンタ部材４９Ｂの上面に沿い、かつ一対の第２の曲げ部位３７Ｆ、３７Ｇの外面が上型凹部５３Ａの内側面、上型突き出し部材５５Ａの側面および上型カウンタ部材４９Ａ１、４９Ａ２の下面に沿った形状となるように成形される。
このように第５の実施形態においては、前述の第３の実施形態と同様にカウンタ部材を用いているため、曲げ変形の進行中に、その曲げ部位の上方もしくは下方に余計な空間がないため、局部的に素材管の径が拡大してしまったり、異常な形状に変形したりして、本来の正しい曲げ形状が得られなくなるような事態が発生することを有効に防止することができる。
【００８１】
さらに本発明の方法によれば、二つのＵ字曲がり部分が連続して逆方向に突出する部分を有する中空管、例えば図１９に示すように、共通軸線Ｏを有する二つの直管部１Ａ、１Ｂの間に、それらの直管部１Ａ、１Ｂの軸線方向に対して直角をなす一方向に突出する第１のＵ字曲がり部分３Ａと、そのＵ字曲がり部分３Ａの突出方向に対し反対方向に突出する第２のＵ字曲がり部分３Ｂとが連続して形成された中空管、すなわち略Ｓ字形状に曲がる部分を有する中空管を製造することも可能である。
その場合の例を、第６の実施形態として図２０、図２１に示す。
【００８２】
図２０に示す装置は、基本的には、第５の実施形態（図１７、図１８参照）における一対の下型突き出し部材５５Ｂ１、５５Ｂ２のうちの一方（５５Ｂ２）、および上型カウンタ部材４９Ａ１、４９Ａ２のうちの一方（４９Ａ２）を省いた構成、と言うことができる。
このような構成の装置を用いて素材管３７を加工して、過程を図２１に示している。この図２１の加工過程は、基本的には図１８に示した第５の実施形態における加工過程に準じたものであり、そこでここではその過程の詳細な説明は省略する。
なおここでは、図２１（ｂ）に示すように上型突き出し部材５５Ａおよび下型カウンタ部材４９Ｂを下降させて下側のＵ字曲がり部分を形成した後、改めて図２１（ｃ）に示すように下型突き出し部材５５Ｂ１および上型カウンタ部材４９Ａ１を上昇させて、上側のＵ字曲がり部分を形成しているが、場合によっては、上型突き出し部材５５Ａおよび下型カウンタ部材４９Ｂの下降と、下型突き出し部材５５Ｂ１および上型カウンタ部材４９Ａ１の上昇とを同時に等速で行なうことにより、上下のＵ字曲がり部分を同時に形成してもよい。
【００８３】
さらに本発明の方法によれば、２段Ｕ字形状の曲がり部分を有する中空管５、すなわち、図２２に示しているように、共通軸線Ｏを有する二つの直管部１Ａ、１Ｂの間に、それらの直管部１Ａ、１Ｂの軸線方向に対して直角をなす方向に突出する相対的に大きなＵ字曲がり部分３Ｈが形成され、さらにその相対的に大きなＵ字曲がり部分３Ｈ内における中間部（頂部）に、相対的に小さなＵ字曲がり部分３Ｉが形成された中空管５を製造することもできる。このような２段Ｕ字形状の曲がり部分を有する中空管を製造する場合の例を、第７の実施形態として図２３、図２４に示す。
【００８４】
図２３において、上型部材３３Ａには、上型溝３５Ａに連続する凹部として、溝部３５の長さ方向における幅Ｗ２ａが相対的に大きい凹部（以下大凹部と記す）５７が形成されており、さらにその大凹部５７の内底面から窪む凹部として、溝部３５の長さ方向における幅Ｗ２ｂが相対的に小さい凹部（以下小凹部と記す）５９が形成されている。そして小凹部５９内には、流体圧シリンダなどの進退駆動手段６１によって鉛直方向に進退されるカウンタ部材４９Ｃが配設されている。
一方下型部材３３Ｂには、突き出しブロック６３が、昇降可能に設けられている。この突き出しブロック６３は、流体圧シリンダなどの進退駆動手段６５によって全体的に昇降せしめられるものであり、さらにこの突き出しブロック６３には、前記第１の実施形態における突き出し部材４１と同様な突き出し部材６７が進退可能に設けられており、この突き出し部材６７は、突き出しブロック６３に固定された流体圧シリンダなどの進退駆動手段６９によって、突き出しブロック６３に対し相対的に進退可能とされている。
【００８５】
このような図２３に示す装置を用いて素材管３７に２段Ｕ字曲がり部分を形成する過程を、図２４（ａ）〜（ｄ）に示す。
金型３１に素材管３７をセットしかつ素材管３７内を液圧付与のための水などの液体を充満させ、型締めした段階（図２４（ａ）参照）では、突き出しブロック６３はその上面が素材管３７の下面に接し、かつカウンタ部材４９Ｃの下面（先端面）は、大凹部５７の内底面と面一とされている。
【００８６】
そして、液圧付与および軸押しを行ないながら、図２４（ｂ）に示すように、突き出しブロック６３を全体的に上昇させれば、素材管３７の中間部が大凹部５７内に押し込まれて、相対的に大きなＵ字曲がり部分３Ｈが形成される。
【００８７】
次いで、液圧付与および軸押しを継続させながら、図２４（ｃ）に示すように、突き出し部材６７を突き出しブロック６３に対して相対的に上昇させるとともに、カウンタ部材４９Ｃを等速で上昇させれば、素材管３７における前述の相対的に大きなＵ字曲がり部分３Ａの中間部位が小凹部５９内に押し込まれ、相対的に小さなＵ字曲がり部分３Ｉが形成される。その後、さらに軸押しおよび液圧付与を行なえば、図２４（ｄ）に示すように、各Ｕ字曲がり部分３Ｈ、３Ｉが、大凹部５７、小凹部５９の各内面およびカウンタ部材４９Ｃの下面に沿った形状に成形される。
【００８８】
なお以上の各実施形態では、加工前の素材管３７は直線状のものとして示したが、予加工によって曲がりが予め付与されたものであってもよい。その場合、金型３１を構成する上型部材３３Ａおよび下型部材３３Ｂの形状、特に溝部３５を構成する上型溝３５Ａおよび下型溝３５Ｂの形状を、予加工による曲がり形状に適合するように設定すれば良い。その場合の一例（第１の実施形態に準じた例）を、第８の実施形態として図２５に示す。
【００８９】
また、前述のところでは、最終的に得るべきＵ字曲がり部を有する中空管について、図３３の（ａ）あるいは（ｂ）を参照して、共通軸線Ｏを有する二つの直管部１Ａ、１Ｂの間に、それらの直管部１Ａ、１Ｂの軸線方向に対して直角をなす方向に突出するＵ字曲がり部分３を有する中空管５と説明したが、Ｕ字曲がり部分３の両側の二つの直管部１Ａ、１Ｂは、必ずしも共通軸線Ｏを有するものでなくてもよく、一方の直管部１Ａの軸線と他方の直管部１Ｂの軸線とがある角度をなすような場合にも適用可能である。その場合の曲がり部形成のための装置の一例を、第９の実施形態として図２６に示す。
【００９０】
さらに本発明の方法では、素材管３７における長さ方向に離れた２箇所以上の個所にＵ字曲がり部分を同時に形成することも可能である。その場合の装置構成の一例を、第１０の実施形態として、図２７に示す。この第１０の実施形態は、基本的には、同一の金型３１内に、前記第１の実施形態と同様な構成要素を、溝部３５の長さ方向に離隔した位置に二つ並べて設けたものである。すなわち、上型部材３３Ａにおける溝部３５の長さ方向に離隔した位置に、二つの凹部３９を形成しておき、かつ下型部材３３Ｂにおける前記各凹部３９に対応する位置に、それぞれ突き出し部材４１を配設した構成としている。
【００９１】
なお、素材管３７における長さ方向に離れた２箇所以上の個所にＵ字曲がり部分を形成するための方法としては、例えば第１１の実施形態として図２８に示すように、素材管３７の一部に本発明の方法（例えば第１の実施形態による方法）によって第１のＵ字曲がり部分３Ｊを形成し、その後、改めて素材管３７における別の個所に、本発明の方法（例えば第１の実施形態による方法）によって第２のＵ字曲がり部分３Ｋを形成し、さらに逐次このような過程を繰り返せば、多数のＵ字曲がり部分３Ｊ、３Ｋ、３Ｌを有する中空管を製造することができる。
【００９２】
また前述の各実施形態では、凹部３９の内底面および側面を実質的に平坦な面とし、また突き出し部材４１の外面も、先端の湾曲面を除き実質的に平坦な面としておくことにより、Ｕ字曲がり部分３の断面形状が矩形状をなす中空管を製造することとしているが、本発明の方法においては、凹部３９の内底面および側面の形状および突き出し部材４１の外面の形状を変更することによって、種々の断面形状を有するＵ字曲がり部分を形成することができる。
【００９３】
例えば断面形状が円形をなすＵ字曲がり部分を得たい場合には、図２９、図３０に示しているように、突き出し部材４１の先端４１Ａおよび側面４１Ｂ、４１Ｃの断面形状を凹湾曲状の半円形とし、併せて凹部３９の内底面３９Ｃおよび側面３９Ｄ，３９Ｅの断面形状を凹湾曲状の半円形とすれば良い。また例えば断面形状が多角形をなすＵ字曲がり部分を得たい場合には、図３１、図３２に示しているように、突き出し部材４１の先端４１Ａおよび側面４１Ｂ、４１Ｃの断面形状を凹状の多角形とし、併せて凹部３９の内底面３９Ｃおよび側面３９Ｄ、３９Ｅの断面形状を凹状の多角形とすれば良い。その他、必要に応じて種々の断面形状を有するＵ字曲がり部分を形成することができる。
なお凹部内にカウンタ部材を配設する場合は、凹部の内底面の断面形状の代わりに、カウンタ部材の先端面の断面形状を、上述のような凹湾曲状の半円形あるいは凹状の多角形等に設定すれば良いことはもちろんである。
【００９４】
以下に本発明の実施例を示す。なお以下の実施例は、本発明による作用、効果を確認するためのものであり、実施例に記載した条件が、本発明の技術的範囲を限定するものでないことはもちろんである。
【実施例】
【００９５】
〔実施例１〕
この実施例１は、第１の実施形態に対応するものであり、金型としては、図１〜図４に示すようなものを用い、図５（a）〜（g）に示す方法に従って素材管を加工して、Ｕ字曲がり部分を有する中空管を製造した。ここで、金型３１における溝部３５はその断面が全体として円形で、内径３８．１ｍｍとした。また上型部材３３Ａの凹部３９は、溝部３５の長さ方向に沿った方向の幅（内側面３９Ａ、３９Ｂ間の間隔）Ｗ２を８５．０ｍｍ、溝部３５の長さ方向に直交する方向の内面間距離Ｗ１を４０．０ｍｍ、深さを１２０．０ｍｍとした。一方、突き出し部材４１としては、その厚みＴが５．０ｍｍで、先端面が曲率半径２．５ｍｍで凸面状に湾曲しているものを用いた。素材管３７としては、外径が３８．１ｍｍ、肉厚が２．３ｍｍの、機械構造用炭素鋼鋼管：ＳＴＫＭ１３Ｂからなる中空管を用いた。
【００９６】
具体的には、素材管３７の両端に管端封止部材４５Ａ、４５Ｂを取り付けて、溝部３５内に配置し、素材管内に加圧用液体として水を充填し、溝部３５内に配置し、型締めしてから、管端封止部材に、軸線方向に５０ｋＮの加圧力（軸押し力）を加えるとともに、素材管３７内の加圧用液体に２０ＭＰａの圧力を加えた。そしてその軸押しおよび液圧付与を継続させながら、素材管３７をその両側から５．０ｍｍ／ｓｅｃの速度で軸押し駆動させ、かつ突き出し部材４１を、５．０ｍｍ／ｓｅｃの速度で上昇させた。そして凹部３９の内底面に素材管の一部が接した段階で、突き出し部材４１の上昇を停止させるとともに、液圧を８０ＭＰａに上昇させた。
【００９７】
その結果、図６に示したようなＵ字曲げ部を有する中空管を得ることができた。ここで、成形後の中空管製品を調べたところ、凹部内面に沿った形状に精確に加工されていることが確認された。さらに、Ｕ字曲げ部の外周面の外観についても、特に割れ（クラック）や凹凸、皺の発生もなく、良好な外観品質を有していることが確認された。
【００９８】
〔実施例２〕
この実施例２は、第２の実施形態に対応するものであり、製造装置としては、実施例１と同様なものを用い、素材管としては、実施例１と同様の機械構造用炭素鋼鋼管：ＳＴＫＭ１３Ｂからなる外径が３８．１ｍｍ、肉厚が２．３ｍｍのものを用い、図７（a）〜（d）に示す方法に従って素材管を加工して、Ｕ字曲がり部分を有する中空管を製造した。ここで、金型３１における溝部３５は,その断面が全体として円形で、内径３８．１ｍｍとした。また上型部材３３Ａの凹部３９は、溝部３５の長さ方向に沿った方向の幅（内側面３９Ａ、３９Ｂ間の間隔）Ｗ２を８５．０ｍｍ、溝部３５の長さ方向に直交する方向の内面間距離Ｗ１を４０．０ｍｍ、深さを１２０．０ｍｍとした。一方、突き出し部材４１としては、その厚みＴが５．０ｍｍで、先端面が曲率半径２．５ｍｍで凸面状に湾曲しているものを用いた。
【００９９】
実施例１と同様に素材管３７の両端に管端封止部材４５Ａ、４５Ｂを取り付けて、溝部３５内に配置し、素材管内に加圧用液体として水を充填し、溝部３５内に配置し、型締めしてから、型締めしてから、管端封止部材に、軸線方向に５０ｋＮの加圧力（軸押し力）を加えるとともに、素材管３７内の加圧用液体に２０ＭＰａの圧力を加えた。そしてその軸押しおよび液圧付与を継続させながら、素材管３７をその両側から５．０ｍｍ／ｓｅｃの速度で軸押し駆動させ、かつ突き出し部材４１を５．０ｍｍ／ｓｅｃの速度で上昇させ、凹部３９の内底面に素材管が接するよりも前の時点で、突き出し部材４１を下降させた。引き続き、軸押しおよび液圧付与を継続させ、凹部３９の内底面に素材管の一部が接した段階で、液圧を８０ＭＰａに上昇させた。
【０１００】
その結果、図８に示したようなＵ字曲げ部を有する中空管、すなわちＵ字曲げ部の内側曲率半径がほぼ零の中空管を得ることができた。ここで、成形後の中空管製品を調べたところ、凹部内面に沿った形状に高精度で加工されていることが確認された。さらに、Ｕ字曲げ部の外周面の外観についても、特に割れ（クラック）や凹凸、皺の発生もなく、良好な外観品質を有していることが確認された。
【０１０１】
〔実施例３〕
この実施例３は、第３の実施形態に対応するものであり、金型としては、図９、図１０に示すようにカウンタ部材４９を備えたものを用い、図１１（a）〜（d）に示す方法に従って素材管を加工して、Ｕ字曲がり部分を有する中空管を製造した。
【０１０２】
ここで、金型３１における溝部３５はその断面が全体として円形で、内径３８．１ｍｍとした。また上型部材３３Ａの凹部３９は、溝部３５の長さ方向に沿った方向の幅（内側面３９Ａ、３９Ｂ間の間隔）Ｗ２を、８５．０ｍｍ、溝部３５の長さ方向に直交する方向の内面間距離Ｗ１を、４０．０ｍｍ、深さを１４０．０ｍｍとし、カウンタ部材４９はその厚みを２０．０ｍｍとした。したがってカウンタ部材４９が最も後退した状態での凹部３９の開口端からカウンタ部材４９の先端面までの深さは１２０．０ｍｍである。
一方、突き出し部材４１としては、その厚みＴが５．０ｍｍで、先端面が曲率半径２．５ｍｍで凸面状に湾曲しているものを用いた。素材管３７としては、外径が３８．１ｍｍ、肉厚が２．３ｍｍの、機械構造用炭素鋼鋼管：ＳＴＫＭ１３Ｂからなる中空管を用いた。
【０１０３】
実施例１と同様に素材管３７の両端に管端封止部材４５Ａ、４５Ｂを取り付けて、溝部３５内に配置し、素材管内に加圧用液体として水を充填し、溝部３５内に配置し、型締めしてから、型締めしてから、管端封止部材に、軸線方向に５０ｋＮの加圧力（軸押し力）を加えるとともに、素材管３７内の加圧用液体に２０ＭＰａの圧力を加えた。そしてその軸押しおよび液圧付与を継続させながら、素材管３７をその両側から５．０ｍｍ／ｓｅｃの速度で軸押し駆動させ、かつ突き出し部材４１を５．０ｍｍ／ｓｅｃの速度で上昇させると同時に、カウンタ部材４９を同じく５．０ｍｍ／ｓｅｃの速度で上昇させ、凹部３９の内底面にカウンタ部材４９の上面が接した段階で、突き出し部材４１の上昇を停止させるとともに、液圧を８０ＭＰａに上昇させた。
【０１０４】
その結果、実施例１の場合と同等に、図６に示すようなＵ字曲げ部を有する中空管を得ることができた。ここで、成形後の中空管製品を調べたところ、凹部内面に沿った形状に精確に加工されていることが確認された。さらに、Ｕ字曲げ部の外周面の外観についても、特に割れ（クラック）や凹凸、皺の発生もなく、良好な外観品質を有していることが確認された。
【０１０５】
〔実施例４〕
この実施例４は、第４の実施形態に対応するものであり、金型としては、図１２〜図１４に示すようなものを用い、図１５（a）〜（d）に示す方法に従って素材管を加工して、図１６に示すような略Ｗ字形状をなす複数のＵ字曲がり部分を有する中空管を製造した。ここで、金型３１における溝部３５はその断面が全体として円形で、内径３８．１ｍｍとした。また上型部材３３Ａの上型凹部５３Ａは、溝部３５の長さ方向に沿った方向の幅（内側面３９Ａ、３９Ｂ間の間隔）Ｗ２を１７５．０ｍｍ、溝部３５の長さ方向に直交する方向の内面間距離Ｗ１を４０．０ｍｍ、深さを１２０．０ｍｍとした。一方、下型部材３３Ｂの下型凹部５３Ｂは、溝部３５の長さ方向に沿った方向の幅（内側面３９Ａ、３９Ｂ間の間隔）Ｗ３を８５．０ｍｍ、溝部３５の長さ方向に直交する方向の内面間距離Ｗ４を４０．０ｍｍ、深さを１２０．０ｍｍとした。また各突き出し部材（上型突き出し部材５５Ａ、下型突き出し部材５５Ｂ１、５５Ｂ２）としては、その厚みＴが５．０ｍｍで、先端面が曲率半径２．５ｍｍで凸面状に湾曲しているものを用いた。素材管３７としては、外径が３８．１ｍｍ、肉厚が２．３ｍｍの、機械構造用炭素鋼鋼管：ＳＴＫＭ１３Ｂからなる中空管を用いた。
【０１０６】
具体的には、素材管３７の両端に管端封止部材４５Ａ、４５Ｂを取り付けて、溝部３５内に配置し、素材管内に加圧用液体として水を充填し、溝部３５内に配置し、型締めしてから、管端封止部材に、軸線方向に５０ｋＮの加圧力（軸押し力）を加えるとともに、素材管３７内の加圧用液体に２０ＭＰａの圧力を加えた。そしてその軸押しおよび液圧付与を継続させながら、素材管３７をその両側から５．０ｍｍ／ｓｅｃの速度で軸押し駆動させ、かつ上型突き出し部材５５Ａを、５．０ｍ／ｓｅｃの速度で下降させた。そして下型凹部５３Ｂの内底面に素材管の一部が接した段階で、上型突き出し部材５５Ａの下降を停止させ、下型突き出し部材５５Ｂ１、５５Ｂ２の上昇（上昇速度５．０ｍｍ／ｓｅｃ）を開始させた。次いで、上型凹部５３Ａの内底面に素材管の一部が接した段階で、下型突き出し部材５５Ｂ１、５５Ｂ２の上昇を停止させるとともに、液圧を８０ＭＰａに上昇させた。
【０１０７】
その結果、図１６に示したような複数のＵ字曲げ部が連続する略Ｗ字形状の曲げ部を有する中空管を得ることができた。ここで、成形後の中空管製品を調べたところ、凹部内面に沿った形状に精確に加工されていることが確認された。さらに、Ｕ字曲げ部の外周面の外観についても、特に割れ（クラック）や凹凸、皺の発生もなく、良好な外観品質を有していることが確認された。
【０１０８】
以上、本発明の好ましい実施形態、実施例を説明したが、本発明はこれらの実施形態、実施例に限定されないことはもちろんであり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明のＵ字曲がり管の製造方法および装置は、熱交換器、あるいは自動車部品、建築内装部品、建築外装部品、門扉等の屋外装置物、その他、化学プラント部品や、各種液体処理装置の部品などに使用される中空管の製造に適している。
【符号の説明】
【０１１０】
１Ａ、１Ｂ      直管部
３、３Ａ〜３Ｌ    Ｕ字曲がり部分
５      中空管
３１      金型
３３Ａ    上型部材
３３Ｂ    下型部材
３５      溝部
３７      素材管
３７Ａ、３７Ｂ    両端部
３９、５３Ａ、５３Ｂ      凹部
４１、５５Ａ、５５Ｂ１、５５Ｂ２      突き出し部材
４２、４２Ａ１、４２Ａ２、４２Ｂ      進退駆動手段
４５Ａ、４５Ｂ    管端封止部材
４９、４９Ａ１、４９Ａ２、４９Ｂ      カウンタ部材
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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