(57)【要約】【課題】製造コストが低く、長手方向において安定した形状の内面溝を形成することができる内面溝付管の製造装置及びこの製造装置を使用する内面溝付管の製造方法を提供する。【解決手段】内面溝付管の製造装置１に縮径部２、転造部３及び整形部４を設ける。転造部３には、転造ボール１０及び溝付プラグ１２を設け、金属管５１の外面に水溶性油である潤滑油２２を供給する潤滑油供給装置８及び金属管５１の外面から潤滑油２２を除去するベアリングフランジ１１を設ける。ベアリングフランジ１１の形状は円環状とし、その開口部を金属管５１が通過するようにする。そして、ベアリングフランジ１１の内面はテーパ状とし、その内径は、その内面が金属管５１の外面に接し、且つ、金属管５１に対する縮径率が１％以下となるように設定する。【選択図】　図１
2004122156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属管を連続的に縮径加工する縮径部と、この縮径部において縮径加工された前記金属管の内面に溝を形成する転造部と、この転造部において内面に溝が形成された前記金属管を整形加工する整形部と、を有し、前記縮径部は、前記金属管の外面に第１の潤滑油を供給する第１の供給手段と、この第１の供給手段よりも前記金属管の抽伸方向下流側に設けられ前記金属管の外面に接触する縮径ダイスと、前記金属管の内部に配置され前記縮径ダイスに係合され前記縮径ダイスと共に前記金属管を縮径加工する縮径プラグと、を有し、前記転造部は、前記金属管の外面に前記第１の潤滑油よりも冷却性能が高い第２の潤滑油を供給する第２の供給手段と、前記縮径プラグに回転可能に連結され外面に溝が形成され自転することにより前記溝を前記金属管の内面に転写する溝付プラグと、前記溝付プラグに対応する位置に配置され前記金属管の外面に転接しながら遊星回転して前記金属管を前記溝付プラグに向けて押圧する複数個の転造ボールと、この転造ボール及び前記第２の供給手段よりも前記金属管の抽伸方向下流側に設けられ前記金属管の外面に接触することにより前記金属管の外面から前記第２の潤滑油を除去する円環状の接触部材と、を有し、前記整形部は、前記金属管の外面に前記第２の潤滑油よりも潤滑性能が高い第３の潤滑油を供給する第３の供給手段と、この第３の供給手段よりも前記金属管の抽伸方向下流側に設けられ前記金属管の外面に接触して前記金属管を整形加工する整形ダイスと、を有することを特徴とする内面溝付管の製造装置。
【請求項２】
前記接触部材が、前記転造ボールと共に前記金属管の周囲を回転し内径が前記金属管の抽伸方向下流側に向けて減少するベアリングフランジであることを特徴とする請求項１に記載の内面溝付管の製造装置。
【請求項３】
前記接触部材が、内径が前記金属管の抽伸方向下流側に向けて減少するしぼりダイスであることを特徴とする請求項１に記載の内面溝付管の製造装置。
【請求項４】
前記接触部材による前記金属管の縮径率が５％以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内面溝付管の製造装置。
【請求項５】
前記縮径率が３％以下であることを特徴とする請求項４に記載の内面溝付管の製造装置。
【請求項６】
前記縮径率が１％以下であることを特徴とする請求項５に記載の内面溝付管の製造装置。
【請求項７】
前記第１及び第３の潤滑油には鉱油を含む潤滑油を使用し、前記第２の潤滑油には水溶性油を使用することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の内面溝付管の製造装置。
【請求項８】
金属管の外面に第１の潤滑油を供給する工程と、この金属管を引抜くことによりこの金属管の管外に配置された縮径ダイス及び管内に配置され前記縮径ダイスに係合させた縮径プラグにより前記金属管を順次縮径加工すると共に前記金属管の外面から前記第１の潤滑油を除去する工程と、前記金属管の外面に前記第１の潤滑油よりも冷却性能が高い第２の潤滑油を供給する工程と、転造ボールにより前記金属管の外面をこの金属管の内部に配置させた溝付プラグに向けて押圧することにより前記金属管の内面に前記溝付プラグの溝を転写する工程と、前記金属管の外面に円環状の接触部材を接触させることにより前記金属管の外面から前記第２の潤滑油を除去する工程と、前記金属管の外面に前記第２の潤滑油よりも潤滑性能が高い第３の潤滑油を供給する工程と、整形ダイスにより前記金属管を整形加工すると共に前記金属管の外面から前記第３の潤滑油を除去する工程と、を有することを特徴とする内面溝付管の製造方法。
【請求項９】
前記第１及び第３の潤滑油には鉱油を含む潤滑油を使用し、前記第２の潤滑油には水溶性油を使用することを特徴とする請求項８に記載の内面溝付管の製造方法。
【請求項１０】
前記接触部材による前記金属管の縮径率が５％以下であることを特徴とする請求項８又は９に記載の内面溝付管の製造方法。
【請求項１１】
前記縮径率が３％以下であることを特徴とする請求項１０に記載の内面溝付管の製造方法。
【請求項１２】
前記縮径率が１％以下であることを特徴とする請求項１１に記載の内面溝付管の製造方法。
【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等に使用される伝熱管として好適な内面溝付管の製造装置及びこの装置を使用する内面溝付管の製造方法に関し、特に、管の長手方向における溝形状の安定化を図ったシームレス内面溝付管の製造装置及び製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内面溝付管は、家庭用及び業務用エアコンディショナ等に使用される空冷式熱交換器に組み込まれる伝熱管として使用されている。内面溝付管には、転造加工により製造されるシームレス内面溝付管及び高周波誘導溶接等により製造される溶接内面溝付管の２種類がある（例えば、特許文献１及び２参照。）。このうち、生産性において、シームレス内面溝付管は溶接内面溝付管よりも優れている。
【０００３】
以下、従来のシームレス内面溝付管の製造装置及び製造方法ついて説明する。図４は従来の内面溝付管の製造装置４１を示す断面図である。図４に示すように、この従来の内面溝付管の製造装置４１においては、縮径部２、転造部４３及び整形部４がこの順に一列に設けられている。そして、金属管５１を抽伸方向５２に沿って引抜くことにより、金属管５１が縮径部２、転造部４３及び整形部４をこの順に通過し、内面溝付管５３に加工されるようになっている。
【０００４】
縮径部２においては、金属管５１の外面に潤滑油２１を供給する潤滑油供給装置５が設けられており、潤滑油供給装置５よりも抽伸方向５２下流側には、金属管５１の外面に接するように縮径ダイス６が設けられている。縮径ダイス６は円環状のストレートダイスであり、その開口部を金属管５１が通過するようになっている。また、縮径ダイス６の開口部の内径は抽伸方向５２に沿って連続的に減少している。即ち、縮径ダイス６の内面はテーパ状になっている。また、金属管５１の内部における縮径ダイス６に相当する位置には、縮径プラグ７が設けられ、金属管５１を介して縮径ダイス６に係合している。縮径プラグ７はストレートプラグであり、その外面は平滑である。縮径ダイス６及び縮径プラグ７は金属管５１を縮径加工するものである。
【０００５】
また、転造部４３においては、金属管５１の外面に潤滑油４２を供給する潤滑油供給装置８が設けられており、潤滑油供給装置８から見て抽伸方向５２の下流側には、加工ヘッド３９が設けられている。加工ヘッド３９はモータ（図示せず）に連結されており、金属管５１の周囲を回転するようになっている。加工ヘッド３９には複数の転造ボール１０が、金属管５１の外面に接するように設けられており、加工ヘッド３９が回転することにより、転造ボール１０は金属管５１の外面に転接しながら遊星回転するようになっている。また、金属管５１の内部には溝付プラグ１２が設けられている。溝付プラグ１２は縮径プラグ７にプラグ軸１３を介して回転可能に連結されており、転造ボール１０に相当する位置に配置されている。そして、溝付プラグ１２の外面には螺旋状の溝が形成されている。転造ボール１０及び溝付プラグ１２は金属管５１の内面に溝を形成するものである。
【０００６】
更に、整形部４においては、金属管５１の外面に潤滑油２３を供給する潤滑油供給装置１４が設けられており、潤滑油供給装置１４から見て抽伸方向５２の下流側には、整形ダイス１５が設けられている。整形ダイス１５の形状は円環状であり、その開口部を金属管５１が通過するようになっている。整形ダイス１５の内面はテーパ状になっており、開口部の内径は抽伸方向５２に沿って減少するようになっている。整形ダイス１５は金属管５１に整形加工を施すものである。
【０００７】
更にまた、縮径部２から見て抽伸方向５２の上流側には、焼鈍された金属管５１がコイル状に巻き取られているバスケットから金属管５１を順次送り出す送出部（図示せず）が設けられており、整形部４から見て抽伸方向５２の下流側には、金属管５１を抽伸方向５２に引抜く引抜装置（図示せず）及び製造された内面溝付管５３をバスケットに巻き取る巻取装置（図示せず）が設けられている。
【０００８】
次に、従来の内面溝付管の製造方法について説明する。先ず、図４に示すように、金属管５１を内面溝付管の製造装置４１に装入し、金属管５１の内部に、縮径プラグ７、プラグ軸１３及び溝付プラグ１２が相互に連結されてなる工具を入れ、転造用の潤滑油を注入する。その後、引抜装置（図示せず）が金属管５１を抽伸方向５２に引抜く。これにより、金属管５１が送出装置（図示せず）から繰り出され、抽伸方向５２に沿って移動を開始する。そして、金属管５１が縮径部２、転造部３及び整形部４を順次通過することにより、内面溝付管５３に加工される。以下、金属管５１のある部分が移動に伴って施される処理を順に説明する。
【０００９】
なお、以下に述べる縮径部、転造部及び整形部の加工において、金属管の外面に供給される潤滑油の役割は、摩擦・磨耗の低減、焼付きの抑制、冷却等であり、潤滑油にはこれらの機能の他に、加工後の金属管（内面溝付管）を焼鈍するときに残存しにくいこと及び発煙性が低いこと等が要求される。このような役割及び要求特性に基づいて、密度、動粘度等の特性を種々に変化させた鉱油をベースとする油性のもの、及び水溶性のもの等多くの種類の潤滑油が開発されており、要求される加工率及び加工速度の程度に合わせて、適当な潤滑油が選択される（例えば、特許文献３参照。）。
【００１０】
先ず、縮径部２において、潤滑油供給装置５が金属管５１の外面に潤滑油２１を供給する。このとき、潤滑油２１には、一般に鉱油をベースとして合成高分子化合物及び油性向上剤等を添加して潤滑性及び粘性を高めた潤滑油（以下、鉱油系潤滑油という）を使用する。次に、縮径ダイス６及び縮径プラグ７が金属管５１を縮径すると共に、金属管５１の外面から潤滑油２１を除去する。なお、この除去された潤滑油２１は回収され再利用される。
【００１１】
次に、転造部４３において、潤滑油供給装置８が金属管５１の外面に潤滑油４２を供給する。潤滑油４２には、潤滑油２１と同じ種類の鉱油系潤滑油を使用する。次に、加工ヘッド３９が金属管５１の周囲を回転することにより、転造ボール１０が金属管５１の周囲を遊星回転しながら、金属管５１を溝付プラグ１２に向けて押圧する。これにより、溝付プラグ１２の外面の溝が金属管５１の内面に転写され、金属管５１の内面に螺旋状の溝が形成される。このとき、潤滑油４２は金属管５１の移動に伴って、金属管５１の外面に付着したまま転造ボール１０が当接する位置を越えて、整形部４に持ち出される。
【００１２】
次に、整形部４において、潤滑油供給装置１４が潤滑油２３を金属管５１の外面に供給する。このとき、潤滑油２３には潤滑油２１及び４２と同じ種類の鉱油系潤滑油を使用する。そして、金属管５１の外面において、潤滑油４２と潤滑油２３とが混じり合う。次に、整形ダイス１５が金属管５１に整形加工を施すと共に、金属管５１の外面から潤滑油２３及び４２の混合油を除去する。これにより、内面溝付管５３が製造される。なお、この除去された潤滑油２３及び４２の混合油は回収され再利用される。
【００１３】
【特許文献１】
特開昭６０−１３７５２６号公報
【特許文献２】
特開平０４−１５７０３６号公報
【特許文献３】
特開平１０−１４０１７２号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の技術には以下に示すような問題点がある。金属管５１の加工に伴って、金属管５１が加工発熱する。これにより、金属管５１を加工する各工具の温度が上昇し、各工具が熱膨張する。特に、転造ボール１０及び溝付プラグ１２が熱膨張すると、金属管５１の内面に形成する溝の形状、即ち、溝深さ（フィン高さ）及び底肉厚等が変動する。通常、金属管５１はコイル状に巻かれており、その全長は例えば約４０００ｍである。このため、金属管５１をコイル全長に渡って加工する場合、加工に要する時間が長く、加工中に転造ボール１０及び溝付プラグ１２の温度が大きく上昇する。この結果、加工開始時と加工終了時とで金属管５１の内面に形成される溝形状が異なってしまい、コイルの長手方向において溝形状が変動する。
【００１５】
なお、潤滑油として、冷却性能が優れた潤滑油を使用することも考えられるが、その場合、潤滑油の潤滑性能が低下し、工具の焼き付き及び金属管の抽伸破断が発生しやすくなる。また、転造部４３において使用する潤滑油４２のみを冷却性能が優れた潤滑油とし、縮径部２において使用する潤滑油２１及び整形部４において使用する潤滑油２３を潤滑性能が優れた潤滑油とする方法も考えられるが、その場合、整形部４において潤滑油４２と潤滑油２３とが混じり合ってしまい、回収して再利用することができなくなる。このため、内面溝付管の製造コストが増加する。
【００１６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、製造コストが低く、長手方向において安定した形状の内面溝を形成することができる内面溝付管の製造装置及びこの製造装置を使用する内面溝付管の製造方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る内面溝付管の製造装置は、金属管を連続的に縮径加工する縮径部と、この縮径部において縮径加工された前記金属管の内面に溝を形成する転造部と、この転造部において内面に溝が形成された前記金属管を整形加工する整形部と、を有し、前記縮径部は、前記金属管の外面に第１の潤滑油を供給する第１の供給手段と、この第１の供給手段よりも前記金属管の抽伸方向下流側に設けられ前記金属管の外面に接触する縮径ダイスと、前記金属管の内部に配置され前記縮径ダイスに係合され前記縮径ダイスと共に前記金属管を縮径加工する縮径プラグと、を有し、前記転造部は、前記金属管の外面に前記第１の潤滑油よりも冷却性能が高い第２の潤滑油を供給する第２の供給手段と、前記縮径プラグに回転可能に連結され外面に溝が形成され自転することにより前記溝を前記金属管の内面に転写する溝付プラグと、前記溝付プラグに対応する位置に配置され前記金属管の外面に転接しながら遊星回転して前記金属管を前記溝付プラグに向けて押圧する複数個の転造ボールと、この転造ボール及び前記第２の供給手段よりも前記金属管の抽伸方向下流側に設けられ前記金属管の外面に接触することにより前記金属管の外面から前記第２の潤滑油を除去する円環状の接触部材と、を有し、前記整形部は、前記金属管の外面に前記第２の潤滑油よりも潤滑性能が高い第３の潤滑油を供給する第３の供給手段と、この第３の供給手段よりも前記金属管の抽伸方向下流側に設けられ前記金属管の外面に接触して前記金属管を整形加工する整形ダイスと、を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明においては、転造部において転造ボールよりも下流側に円環状の接触部材を設けることにより、金属管の外面から第２の潤滑油を除去することができる。これにより、整形部において、第２の潤滑油が第３の潤滑油と混じり合うことを防止できるため、第２の潤滑油の種類を第３の潤滑油の種類と異ならせることができ、転造部及び整形部において夫々最適な潤滑油を使用することができる。このため、第１及び第３の潤滑油を潤滑性能が優れた潤滑油とし、第２の潤滑油を冷却性能が優れた潤滑油とすることにより、縮径部及び整形部において工具の焼き付き及び抽伸破断を確実に防止できると共に、転造部における転造ボール及び溝付プラグの温度が上昇することを抑制することができ、転造ボール及び溝付プラグの熱膨張を抑制することができる。これにより、加工開始時と加工終了時とで溝形状が変動することを防止でき、長手方向において溝の形状が安定した内面溝付管を製造することができる。また、第１乃至第３の潤滑油を夫々独立に回収して再利用できるため、内面溝付管の製造コストが増大することがない。
【００１９】
また、前記接触部材が、前記転造ボールと共に前記金属管の周囲を回転し内径が前記金属管の抽伸方向下流側に向けて減少するベアリングフランジであってもよく、又は、前記接触部材が、内径が前記金属管の抽伸方向下流側に向けて減少するしぼりダイスであってもよい。これにより、簡略な構成により前記接触部材を実現することができる。
【００２０】
更に、前記接触部材による前記金属管の縮径率が５％以下であることが好ましい。これにより、金属管に印加する抽伸力を小さくでき、金属管の破断及び表面性状の劣化を防止することができる。なお、前記縮径率は３％以下であることがより好ましく、１％以下であることがより一層好ましい。
【００２１】
更にまた、前記第１及び第３の潤滑油には鉱油を含む潤滑油を使用し、前記第２の潤滑油には水溶性油を使用することができる。これにより、縮径部及び整形部においては潤滑性能が優れた潤滑油を使用し、転造部においては冷却性能が優れた潤滑油を使用することができる。
【００２２】
本発明に係る内面溝付管の製造方法は、金属管の外面に第１の潤滑油を供給する工程と、この金属管を引抜くことによりこの金属管の管外に配置された縮径ダイス及び管内に配置され前記縮径ダイスに係合させた縮径プラグにより前記金属管を順次縮径加工すると共に前記金属管の外面から前記第１の潤滑油を除去する工程と、前記金属管の外面に前記第１の潤滑油よりも冷却性能が高い第２の潤滑油を供給する工程と、転造ボールにより前記金属管の外面をこの金属管の内部に配置させた溝付プラグに向けて押圧することにより前記金属管の内面に前記溝付プラグの溝を転写する工程と、前記金属管の外面に円環状の接触部材を接触させることにより前記金属管の外面から前記第２の潤滑油を除去する工程と、前記金属管の外面に前記第２の潤滑油よりも潤滑性能が高い第３の潤滑油を供給する工程と、整形ダイスにより前記金属管を整形加工すると共に前記金属管の外面から前記第３の潤滑油を除去する工程と、を有することを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は本実施形態に係る内面溝付管の製造装置を示す断面図であり、図２は本実施形態におけるベアリングフランジを示す断面図である。図１に示すように、本実施形態の内面溝付管の製造装置１においては、縮径部２、転造部３及び整形部４がこの順に一列に設けられている。そして、金属管５１を抽伸方向５２に沿って引抜くことにより、金属管５１が縮径部２、転造部３及び整形部４をこの順に通過し、内面溝付管５３に加工されるようになっている。なお、金属管５１は金属又は合金からなる素管であり、例えば銅又は銅合金からなる管である。本実施形態における縮径部２及び整形部４の構成は、前述の従来の内面溝付管の製造装置４１（図４参照）に示す縮径部２及び整形部４の構成と同一である。
【００２４】
転造部３においては、金属管５１の外面に潤滑油２２を供給する潤滑油供給装置８が設けられており、潤滑油供給装置８から見て抽伸方向５２の下流側には、加工ヘッド９が設けられている。加工ヘッド９はモータ（図示せず）に連結されており、金属管５１の周囲を回転するようになっている。加工ヘッド９には複数の転造ボール１０が、金属管５１の外面に接するように設けられており、加工ヘッド９が回転することにより、転造ボール１０は金属管５１の外面に転接しながら遊星回転するようになっている。また、加工ヘッド９における転造ボール１０から見て抽伸方向５２の下流側には、ベアリングフランジ１１が設けられている。
【００２５】
図２に示すように、ベアリングフランジ１１の形状は円環状であり、その開口部を金属管５１が通過するようになっている。ベアリングフランジ１１の内面はテーパ状になっており、開口部の内径は抽伸方向５２に沿って連続的に減少するようになっている。なお、ベアリングフランジ１１の軸を含む断面におけるベアリングフランジ１１の内面形状は円弧状であってもよい。ベアリングフランジ１１の内径は、その内面１１ａが金属管５１の外面に接し、且つ、金属管５１に対する縮径率が例えば１％以下となるように設定されている。一方、転造部３において、金属管５１の内部には溝付プラグ１２が設けられている。溝付プラグ１２は縮径プラグ７にプラグ軸１３を介して回転可能に連結されており、転造ボール１０に相当する位置に配置されている。そして、溝付プラグ１２の外面には螺旋状の溝が形成されている。転造ボール１０及び溝付プラグ１２は金属管５１の内面に溝を形成するものである。
【００２６】
また、図４に示す従来の内面溝付管の製造装置４１と同様に、縮径部２から見て抽伸方向５２の上流側には、焼鈍された金属管５１がコイル状に巻き取られているバスケットから金属管５１を順次送り出す送出部（図示せず）が設けられており、整形部４から見て抽伸方向５２の下流側には、金属管５１を抽伸方向５２に引抜く引抜装置（図示せず）及び製造された内面溝付管をバスケットに巻き取る巻取装置（図示せず）が設けられている。
【００２７】
次に、本実施形態における内面溝付管の製造装置の使用方法、即ち、内面溝付管の製造方法について説明する。先ず、図１に示すように、金属管５１を内面溝付管の製造装置１に装入し、金属管５１の内部に、縮径プラグ７、プラグ軸１３及び溝付プラグ１２が相互に連結されてなる工具を入れ、転造用の潤滑油を注入する。その後、引抜装置（図示せず）が金属管５１を抽伸方向５２に引抜く。これにより、送出装置（図示せず）が金属管５１を繰り出し、金属管５１が抽伸方向５２に沿って移動を開始する。そして、金属管５１が縮径部２、転造部３及び整形部４を順次通過することにより、内面溝付管５３に加工される。以下、金属管５１のある部分が移動に伴って施される処理を順に説明する。
【００２８】
先ず、縮径部２において、潤滑油供給装置５が金属管５１の外面に潤滑油２１を供給する。このとき、潤滑油２１には、潤滑性が優れたもの、例えば鉱油系潤滑油を使用する。次に、縮径ダイス６及び縮径プラグ７が金属管５１を縮径すると共に、金属管５１の外面から潤滑油２１を除去する。なお、この除去された潤滑油２１は回収され再利用される。
【００２９】
次に、転造部３において、潤滑油供給装置８が金属管５１の外面に潤滑油２２を供給する。潤滑油２２には、潤滑油２１よりも冷却性が優れたものが使用される。潤滑油２２としては、比熱、密度が潤滑油２１より大きいものを選択すればよく、水溶性油、例えば水溶性エマルジョンを使用する。具体的には、潤滑油２２には共英油化株式会社製ストロールＣ６Ｓ又はストロールＣ１０等を使用することができる。次に、加工ヘッド９が金属管５１の周囲を回転することにより、転造ボール１０が金属管５１の周囲を遊星回転しながら、金属管５１を溝付プラグ１２に向けて押圧する。これにより、溝付プラグ１２の外面の溝が金属管５１の内面に転写され、金属管５１の内面に螺旋状の溝が形成される。なお、このとき、溝付プラグ１２は金属管５１の内面に自らが形成した溝に押され、自転する。次に、ベアリングフランジ１１が回転しながら金属管５１をその内部に向けて押圧し、金属管５１を縮径すると共に金属管５１の外面から潤滑油２２を除去する。このとき、ベアリングフランジ１１による金属管５１の縮径率は例えば１％以下とする。なお、この除去された潤滑油２２は回収され再利用される。
【００３０】
次に、整形部４において、潤滑有供給装置１４が潤滑油２３を金属管５１の外面に供給する。このとき、潤滑油２３には潤滑油２１と同じ種類の鉱油系潤滑油を使用する。次に、整形ダイス１５が金属管５１を所定の外径に整形すると共に、金属管５１の外面から潤滑油２３を除去する。これにより、内面溝付管５３が製造される。なお、この除去された潤滑油２３は回収され再利用される。そして、巻取装置（図示せず）が内面溝付管５３をコイル状に巻き取る。
【００３１】
以下、本発明の構成要件における数値限定理由について説明する。
【００３２】
接触部材による金属管の縮径率：５％以下
転造ボール及び溝付プラグによる転造加工後、金属管の外面から第２の潤滑油を除去するためには、接触部材が金属管の外面に確実に接触していることが必要である。しかしながら、接触部材が金属管を押圧する力が大きすぎ、接触部材による金属管の縮径率が５％を超えると、金属管の抽伸に必要な抽伸力が増大し、金属管の破断が起こりやすくなる。また、金属管の外面にむしれ及び荒れが発生し、表面性状が劣化する。従って、接触部材による金属管の縮径率は５％以下とすることが好ましい。より好ましくは３％以下であり、更に好ましくは１％以下である。
【００３３】
本実施形態においては、潤滑油２２として冷却性が優れた水溶性油を使用することにより、転造部３において金属管５１が加熱されることを抑制できる。これにより、転造ボール１０及び溝付プラグ１２が加熱され、熱膨張することが抑制でき、金属管５１の内面に形成される溝の形状が長手方向において変動することを抑制できる。この結果、内面溝付管５３の加工精度を向上させることができる。なお、水溶性油においては、油部分が潤滑作用を有し、水部分が冷却作用を有する。
【００３４】
また、ベアリングフランジ１１が設けられているため、転造部３において潤滑油２２を金属管５１の外面から確実に除去して回収することができる。これにより、整形部４において潤滑油２２が潤滑油２３と混じり合うことを防止できる。この結果、整形部４において工具の焼き付き及び金属管５１の抽伸破断を防止できると共に、潤滑油２２及び潤滑油２３を独立して回収できるため、これらの潤滑油を再利用することができる。この結果、内面溝付管の製造コストを低減することができる。
【００３５】
なお、本実施形態においては、水溶性油として水溶性エマルジョンを使用する例を示したが、水溶性油はその組成及び種類を限定されず、ソリュブル又はソリューションであってもよい。また、ベアリングフランジ１１は必ずしも金属管５１の外面から潤滑油２２を完全に取り除く必要はなく、整形部４において回収された潤滑油２３が大きく変質せずに再利用できる程度に取り除ければよい。
【００３６】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図３は本実施形態に係る内面溝付管の製造装置を示す断面図である。図３に示すように、本実施形態に係る内面溝付管の製造装置３１においては、転造部３３において、前述の第１の実施形態におけるベアリングフランジ１１（図１参照）は設けられておらず、その代わりに、加工ヘッド３９から見て抽伸方向５２の下流側の位置、即ち、加工ヘッド３９とモータ（図示せず）との間に、しぼりダイス３２が設けられている。しぼりダイス３２は加工ヘッド３９には連結されておらず、従って加工ヘッド３９と共に回転することなく、製造装置３１に対して固定されている。また、しぼりダイス３２の形状は円環状であり、その開口部を金属管５１が通過するようになっている。しぼりダイス３２の内面はテーパ状になっており、開口部の内径は抽伸方向５２に沿って連続的に減少するようになっている。なお、しぼりダイス３２の軸を含む断面において、しぼりダイス３２の内面形状は円弧状であってもよい。しぼりダイス３２の内径は、その内面が金属管５１の外面に接し、且つ、金属管５１に対する縮径率が例えば１％以下となるように設定されている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００３７】
次に、本実施形態の動作について説明する。前述の第１の実施形態と同様に、縮径部２において縮径ダイス６及び縮径プラグ７が金属管５１を縮径する。そして、転造部３３において、潤滑油供給装置８が金属管５１の外面に潤滑油２２を供給し、転造ボール１０及び溝付プラグ１２が金属管５１の内面に溝を形成した後、しぼりダイス３２が金属管５１の外面から潤滑油２２を除去する。このとき、しぼりダイス３２による金属管５１の縮径率は例えば１％以下とする。例えば、金属管５１の外径が７．６ｍｍである場合、しぼりダイス３２による縮径代は０．０１乃至０．０５ｍｍである。そして、前述の第１の実施例と同様に、整形部４において、整形ダイス１５が金属管５１に整形加工を施す。これにより、内面溝付管５３が製造される。本実施形態における上記以外の動作は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００３８】
本実施形態においては、前述の第１の実施形態と比較して、ベアリングフランジの替わりにしぼりダイスを使用することにより、内面溝付管の製造装置のコストを低減することができる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００３９】
【実施例】
以下、本発明の効果について、その特許請求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明する。前述の第１の実施形態に示した製造装置及び製造方法により、内面溝付管を製造した。このとき、本発明の実施例として、図１に示す潤滑油２１及び２３には潤滑性能が優れた鉱油系潤滑油を使用し、潤滑油２２には冷却性能が優れた水溶性油を使用し、内面溝付管を製造した。なお、鉱油系潤滑油としては出光興産製ダフニーマスターロードＷＤを使用し、水溶性油には共英油化株式会社製ストロールＣ６Ｓを使用した。また、比較例として、潤滑油２１乃至２３の全てに潤滑性能が優れた鉱油系潤滑油（出光興産製ダフニーマスターロードＷＤ）を使用し、内面溝付管を製造した。このとき、定常加工時において、整形部４の下流側において内面溝付管５３の外面の温度を測定した。また、製造された内面溝付管のコイルにおける先端部及び終端部、即ち、連続加工開始時に加工された部分及び連続加工終了時に加工された部分におけるフィン高さ（溝深さ）及び底肉厚を測定し、その差を算出した。
【００４０】
試験例１
本試験例１において、実施例及び比較例に共通する加工条件を表１に示す。また、実施例及び比較例において相互に異ならせた加工条件並びに内面溝付管の外面温度、溝深さ及び底肉厚の差の値を表２に示す。なお、この溝深さ及び底肉厚の差とは、コイルの先端部及び終端部における測定値の差である。また、表２及び後述する表４に示す「鉱油」とは、鉱油系潤滑油（出光興産製ダフニーマスターロードＷＤ）を指し、「水溶性油」とは共英油化株式会社製ストロールＣ６Ｓを指す。
【００４１】
【表１】
2004122156.tif 000003
【００４２】
【表２】
2004122156.tif 000004
【００４３】
表２に示すＮｏ．１は本発明の実施例である。実施例Ｎｏ．１においては、転造部における潤滑油２２として水溶性油を使用したため、内面溝付管の外面温度が１５０℃に抑えられた。この結果、工具の熱膨張が抑制され、コイルの先端部と終端部における底肉厚の差は０．００４ｍｍとなり、フィン高さの差は０．００１ｍｍとなり、溝形状は極めて安定していた。
【００４４】
これに対して、表２に示すＮｏ．２は比較例である。比較例Ｎｏ．２においては、転造部における潤滑油２２として鉱油系潤滑油を使用したため、内面溝付管の外面温度が２００℃まで上昇した。この結果、工具が熱膨張し、コイルの先端部と終端部における底肉厚の差は０．０２ｍｍとなり、フィン高さの差は０．０２ｍｍとなり、溝形状が長手方向において不安定になった。
【００４５】
なお、上述の如く、実施例Ｎｏ．１と比較例Ｎｏ．２との間で、内面溝付管の外面温度には５０℃の違いがあった。この５０℃の温度差を溝付プラグの直径の膨張量に換算すると０．０２ｍｍとなる。従って、実施例Ｎｏ．１においては、比較例Ｎｏ．２と比較して、溝付プラグの直径の膨張が０．０２ｍｍ抑制されたことになる。
【００４６】
試験例２
本試験例２においては、前述の試験例１と比較して、加工発熱量がより大きい条件で試験を行った。本試験例における共通条件を表３に示し、個別条件を表４に示す。
【００４７】
【表３】
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【００４８】
【表４】
2004122156.tif 000006
【００４９】
表４に示すＮｏ．３は本発明の実施例である。実施例Ｎｏ．３においては、転造部における潤滑油２２として水溶性油を使用したため、内面溝付管の外面温度が１４０℃に抑えられた。この結果、工具の熱膨張が抑制され、コイルの先端部と終端部における底肉厚の差は０．００５ｍｍとなり、フィン高さの差は０．００２ｍｍとなり、溝形状は極めて安定していた。
【００５０】
これに対して、表４に示すＮｏ．４は比較例である。比較例Ｎｏ．４においては、転造部における潤滑油２２として鉱油を使用したため、内面溝付管の外面温度が２２０℃まで上昇した。この結果、工具が熱膨張し、コイルの先端部と終端部における底肉厚の差は０．０３ｍｍとなり、フィン高さの差は０．０３ｍｍとなり、溝形状が長手方向において不安定になった。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、内面溝付管の製造装置において、転造部において転造ボールよりも下流側に接触部材を設けることにより、金属管の外面から第２の潤滑油を除去することができ、第２の潤滑油が第３の潤滑油と混じり合うことを防止できるため、第１及び第３の潤滑油を潤滑性能が優れた潤滑油とし、第２の潤滑油を冷却性能が優れた潤滑油とすることができる。このため、縮径部及び整形部において工具の焼き付き及び金属管の抽伸破断を確実に防止できると共に、転造部において転造ボール及び溝付プラグの温度が上昇することを抑制することができ、転造ボール及び溝付プラグの熱膨張を抑制することができる。これにより、加工開始時と加工終了時とで溝形状が変動することを防止でき、長手方向における溝の形状が安定した内面溝付管を低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る内面溝付管の製造装置を示す断面図である。
【図２】本実施形態におけるベアリングフランジを示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る内面溝付管の製造装置を示す断面図である。
【図４】従来の内面溝付管の製造装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１、３１、４１；製造装置
２；縮径部
３、３３、４３；転造部
４；整形部
５、８、１４；潤滑油供給装置
６；縮径ダイス
７；縮径プラグ
９、３９；加工ヘッド
１０；転造ボール
１１；ベアリングフランジ
１１ａ；内面
１２；溝付プラグ
１３；プラグ軸
１５；整形ダイス
２１、２２、２３、４２；潤滑油
３２；しぼりダイス
５１；金属管
５２；抽伸方向
５３；内面溝付管
【図１】
2004122156.tif 000007
【図２】
2004122156.tif 000008
【図３】
2004122156.tif 000009
【図４】
2004122156.tif 000010