(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属素管（１ａ）の引抜き方向に沿って、回転ダイス（２）と内部に引抜き方向へ末広がり状となる円錐状の内周面を有する加工ヘッド（３）とを順に設置し、内部にフローティングプラグ（４）と当該フローティングプラグ（４）へ回転自在に連結された溝付きプラグ（５）とを挿入した金属素管（１ａ）を、前記回転ダイス（２）と加工ヘッド（３）に通して引抜きながら、前記回転ダイス（２）とフローティングプラグ（４）とにより縮径し、前記溝付きプラグ（５）の位置で前記加工ヘッド（３）の内へ金属素管（１ａ）の外周に接触するように配置され、当該加工ヘッド（３）の回転に伴い自転及び公転する複数のボール（６）により金属素管（１ａ）を溝付きプラグ（５）に押圧して当該金属素管（１ａ）の内面に多数の微細な溝（１０）を形成する装置であって、前記回転ダイス（２）と加工ヘッド（３）を各別の駆動手段により独立回転するように且つ回転ダイス（２）の回転数と加工ヘッド（３）の回転数とを各別に設定可能に設置するとともに、前記回転ダイス（２）と加工ヘッド（３）のそれぞれの上流側には、それらの加工部へ潤滑油を供給する潤滑油供給装置（２０），（３０）をそれぞれ別に設けたことを特徴とする内面溝付管の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調機器や冷凍機等における熱交換器用の伝熱管として使用される内面溝付管の製造装置に関し、さらに具体的には、管内面により深くシャープな溝を加工するのに適する継ぎ目なし内面溝付管の製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４を参照しながら従来の内面溝付管の製造装置（実開昭５９−８５６１８号公報）を説明する。
金属素管１ａの引抜き方向に沿って、上流側へ円筒状のカバー２１を有する回転ダイス２と当該回転ダイス２へ一体的に連結された加工ヘッド３とが順に設置されている。
加工ヘッド３は引抜き方向の下流側へ向けてやや末広がりな円錐状の内周面を有しており、加工ヘッド３内には、前記内周面へ転接し内部を通過する金属素管１ａの周りへ等間隔に配置された複数のボール６が配列されている。これらのボール６は、その下流側でベアリング３２を介して他の部材に取り付けられたフランジ状のストッパ３１により引抜き方向上流側へ押圧されている。
加工ヘッド３よりもさらに引抜き方向下流側には、整形ダイス７が設置されている。
２２は前記カバー２１の上流側へ設置された潤滑油供給装置である。
【０００３】
前記回転ダイス２と加工ヘッド３とを共通の駆動手段により一体回転させ、内部にフローティングプラグ４と当該フローティングブラグ４へプラグロッド５１を介して回転自在に連結された溝付きプラグ５とを挿入した金属素管１ａを、前記回転ダイス２と加工ヘッド３に通して引抜きながら、当該金属素管１ａを前記回転ダイス２とフローティングプラグ４とにより縮径する。
次いで、前記溝付きプラグ５の位置において、加工ヘッド３の回転により金属素管１ａの外周を公転しつつ自転する複数のボール６により、金属素管１ａを前記溝付きブラグ５側へ押圧し、金属素管１ａの内面に多数の微細な溝１０を形成する。さらに、整形ダイス７により金属素管１ａを縮径しつつ整形することにより、内面に平行な多数の微細な溝１０を有する内面溝付管１を製造する。
内面溝付管の前記加工中は、潤滑油供給装置２２から引抜かれている金属素管１ａの周面に潤滑油が供給され、この潤滑油は引抜き方向へ移動している金属素管１ａの外周面を経て回転ダイス２内の加工部へ供給されるほか、回転ダイス２の孔よりも外周方向へ前記加工ヘッド３の内部へ向けて形成された複数の油通路２３を経て、加工ヘッド３内の加工部へ供給される。
【０００４】
前述の内面溝付管の製造装置は、引抜き方向上流部へ設置されたダイス２が固定ダイスでなく回転ダイスであるため、当該回転ダイス２を回転させることにより当該部分における素管１ａとダイス２との摩擦の方向を変えて（摩擦の方向は、引抜き方向に対して斜めになる）引抜き抵抗を小さくし、金属素管１ａに加わる引抜き力を低減させることができる。
したがって、管内面により深くかつシャープな形状の溝（又はフィン）を有する伝熱性能がより高い内面溝付管を製造する際、引抜き力の増大による管の破断を防止しつつ加工速度の低下を防止することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来の内面溝付管の製造装置には以下のような課題があった。
すなわち、回転ダイス２と加工ヘッド３とが一体的に連結されていて、共通の駆動手段によって回転するので両者の回転数は常に同じになる。したがって、加工速度を高速化するために加工ヘッド３の回転数を上昇させる（加工ヘッドの回転数あたりの管の引抜き量を一定とする場合、回転数の上昇に比例して引抜き量すなわち加工速度が上昇する。）と、回転ダイス２の回転数も同様に上昇し、回転ダイス２の加工部における加工熱も大幅に増大する。
また、加工ヘッド３内の加工部への潤滑油の供給構造が、素管１ａの引抜きによる加工部への引き込み作用に大きく依存する構造であるので、加工ヘッド３の回転数を上昇（回転ダイスの回転数も上昇）させると潤滑油が油通路２３に引き込まれ難くなる。したがって、加工ヘッド３の回転数の上昇により溝加工部で増大した加工熱の冷却が不十分になり、管表面の酸化や管表面の焼付けを発生させる。
以上のような現象を回避する必要上、加工ヘッドの回転数をさらに上昇させること、すなわち加工速度をさらに高速化することができなかった。
【０００６】
本発明の目的は、管内面に形状（フィン形状）がよりシャープでかつより深い溝をより高速度で円滑に加工することができる内面溝付管の製造装置を提供することにある。
【０００７】
【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、前述の課題を解決するため金属素管１ａの引抜き方向に沿って、回転ダイス２と内部に引抜き方向へ末広がり状となる円錐状の内周面を有する加工ヘッド３とを順に設置し、内部にフローティングプラグ４と当該フローティングプラグ４へ回転自在に連結された溝付きプラグ５とを挿入した金属素管１ａを、前記回転ダイス２と加工ヘッド３に通して引抜きながら、前記回転ダイス２とフローティングプラグ４とにより縮径し、前記溝付きプラグ５の位置で前記加工ヘッド３の内へ金属素管１ａの外周に接触するように配置され、当該加工ヘッド３の回転に伴い自転及び公転する複数のボール６により金属素管１ａを溝付きプラグ５に押圧して当該金属素管１ａの内面に多数の微細な溝１０を形成する装置であって、前記回転ダイス２と加工ヘッド３を各別の駆動手段により独立回転するように且つ回転ダイス２の回転数と加工ヘッド３の回転数とを各別に設定可能に設置するとともに、前記回転ダイス２と加工ヘッド３のそれぞれの上流側には、それらの加工部へ潤滑油を供給する潤滑油供給装置２０，３０をそれぞれ別に設けたことを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１〜図３を参照しながら、本発明に係る内面溝付管の製造装置の好ましい実施形態を説明する。
図１は内面溝付管の製造装置の一実施形態を示す断面図、図２は図１の製造装置で使用されている溝付きプラグの拡大正面図、図３は溝付きプラグの部分拡大断面図である。
【０００９】
金属素管１ａの引抜き方向に沿って、回転ダイス２と当該回転ダイス２に対して独立した加工ヘッド３とが、図示されていないそれぞれ別の駆動手段により回転されるように順に設置されている。
加工ヘッド３は引抜き方向の下流側へ向けてやや末広がりな円錐状の内周面を有しており、加工ヘッド３内には、前記内周面へ転接し内部を通過する金属素管１ａの周りへ等間隔に配置された複数のボール６が配列されている。これらのボール６は、その下流側でベアリング３２を介して他の部材に取り付けられたフランジ状のストッパ３１により引抜き方向上流側へ向けて押圧される。
加工ヘッド３よりもさらに引抜き方向下流側には、整形ダイス７が設置されている。
回転ダイス２の上流側には当該回転ダイス２の加工部へ潤滑油を供給する潤滑油供給装置２０が設置され、加工ヘッド３の上流側には当該加工ヘッド３の加工部へ潤滑油を供給する潤滑油供給装置３０が設置されている。
【００１０】
金属素管１ａには銅，その合金，アルミニウム又はその合金等の熱伝導性のよい金属管が使用され、金属素管１ａ内にはフローティングプラグ４と当該フローティングブラグ４へプラグロッド５１を介して回転自在に連結された溝付きプラグ５とが挿入する。
前記金属素管１ａを、前記回転ダイス２と加工ヘッド３に通して引抜きながら、回転ダイス２と加工ヘッド３とを各別に同一方向へ回転させる。各潤滑油供給装置２０，３０からは、それぞれの加工部へ潤滑油を供給する。
金属素管１ａは、引抜きに伴って前記回転ダイス２とフローティングプラグ４とにより縮径される。次いで、溝付きプラグ５の位置で前記加工ヘッド３の回転に伴って素管１ａの周りを公転しつつ自転する複数のボール６により、金属素管１ａの外周面を溝付きプラグ５の表面へ押圧し、当該金属素管１ａの内面に溝付きプラグ５の周面の溝５０を転写することにより、内面に多数の微細な溝１０を有する内面溝付管１を製造する。
内面溝付管１は、その後下流側の整形ダイス７により整形されるとともに縮径される。
【００１１】
この実施形態の製造装置において、溝付きプラグ５の周面には図２のように、軸心に対して所定のねじれ角θを有する微細な多数の溝５０が平行に形成されいるので、前記のように製造される内面溝付管１の内面には、管軸に対し前記溝５０に対応したねじれ角θ１の溝１０が形成される。
【００１２】
前記実施形態の製造装置によれば、回転ダイス２と加工ヘッド３はそれぞれ独立しており、かつそれぞれ別の駆動手段によって回転されるように構成されているから、回転ダイス２の回転数を引抜き力の低減のために必要最小限度の回転数に設定し、加工ヘッド３の回転数を溝加工のための目標加工速度を得られる回転数に設定することができる。したがって、加工ヘッド３の加工部における加工熱と回転ダイス２の加工部における加工熱は比例して増減することはない。
また、回転ダイス２と加工ヘッド３の各加工部には、ぞれぞれ別の潤滑油供給装置２０，３０により潤滑油が供給され、それぞれの加工部に対して発熱加工熱に見合った量の潤滑油を供給することにより、各加工部を十分に潤滑及び冷却できるから、管表面の酸化や焼付けを防止することができる。
したがって、よりシャープな形状でより深い溝を有する高性能の内面溝付管を、加工速度を低下させることなくより円滑に製造することができる。
【００１３】
製造試験等
前記実施形態で示した製造装置（本発明例）と、図１の回転ダイス２を固定ダイスに変えた製造装置（比較例１）と、図４で示した製造装置（比較例２）とを使用し、各部の諸元を次のように設定してそれぞれ伝熱管を製造した。
表１で示すように、本発明例では回転ダイス回転数，加工ヘッド回転数及び加工速度をそれぞれ変化させ、比較例１では加工ヘッドの回転数と加工速度を変化させ、比較例２ではダイス・ヘッドの回転数と加工速度を変化させて製造し、それら各例の溝形状と管外面品質を比較した。
表１の「溝形状」及び「管外面品質」は、以下の基準により○と×とで表示した。
溝形状：○＝所定の溝深さに加工されている
×＝所定の溝深さに加工されていない
管外面品質：○＝酸化変色，焼付きなし
×＝酸化変色，焼付きあり
【００１４】
各部諸元
素管：材質＝銅管、外径１０ｍｍ、肉厚＝０．４０ｍｍ
溝付きプラグ：外径Ｒ＝８ｍｍ、溝数＝５０、リード角θ＝２０°
溝深さｄ＝０．２８ｍｍ、溝底角（フィン頂角）θ２＝１５°
加工ボール：外径＝１０ｍｍ、配置数＝９０°間隔で４個
回転ダイス回転方向：右回転（引抜き方向に向かって時計回り）
加工ヘッド回転方向：同上
溝付きプラグ回転方向：左回転（リード角右ねじ）
【００１５】
【表１】
0004550226.tif 000002
【００１６】
表１で示したように、本発明例では回転ダイス２の回転数を６，０００ｒｐｍまで上昇させた場合に、加工速度６０ｍ／ｍｉｎを達成するのに十分な引抜き力低減効果が得られ、より高速でかつ良好な溝加工が可能であった。
固定ダイスを使用した比較例１では、加工ヘッドの回転数１０，０００ｒｐｍで加工速度２０ｍ／ｍｉｎまでは良好な溝加工が可能であったが、それ以上の加工ヘッド回転数及び加工速度では、金属素管に加わる溝加工中の引抜き力が増大し、管が破断した。
回転ダイスと加工ヘッドを一体回転させた比較例２では、ダイス及びヘッド回転数２０，０００ｒｐｍ，加工速度４０ｍ／ｍｉｎまでは良好な溝加工が可能であったが、それ以上では加工熱が大幅に上昇して管表面が酸化変色したほか、加工部における潤滑油不足により管が破断した。
【００１７】
【発明の効果】
本発明に係る内面溝付管の製造装置によれば、回転ダイス２と加工ヘッド３とを独立して回転させるように構成し、回転ダイス２と加工ヘッド３のそれぞれの上流側に、それらの加工部へ潤滑油を供給する潤滑油供給装置２０，３０をそれぞれ別に設けたので、深くかつシャープな形状の溝を有するより高性能の内面溝付管をより高速度で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内面溝付管の製造装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の製造装置で使用されている溝付きプラグの拡大正面図である。
【図３】図３は溝付きプラグの部分拡大断面図である。
【図４】従来の内面溝付管の製造装置の断面図である。
【符号の説明】
１  伝熱管
１ａ  金属素管
１０  溝
２  回転ダイス
２０，３０，２２  潤滑油供給装置
２１  カバー
２３  油通路
３  加工ヘッド
３１  ストッパ
３２  ベアリング
４  フローティングプラグ
５  溝付プラグ
５０  溝
５１  プラグロッド
６  ボール
７  整形ダイス
θ，θ１  ねじれ角
θ２  溝底角
【図１】
0004550226.tif 000003
【図２】
0004550226.tif 000004
【図３】
0004550226.tif 000005
【図４】
0004550226.tif 000006