(57)【要約】【課題】鉛などの低融点合金を加熱液化して除去する余分な工程を不要とし、曲げ半径を小さくしても管の破断が生じない三方分岐管の製造方法及び三方分岐管を提供する。【解決手段】長手方向の中間部分が屈曲した屈曲部を有する銅製の屈曲管内に液を注入にして、その液圧を用いたバルジ加工により枝管を形成する際には、屈曲部の枝管を形成する部位の一部に長手方向が直線状である直線部を有する。直線部の長さをｘ、屈曲管の屈曲部の曲げ半径をｙとしたときに、“０．０９≦（ｘ／ｙ）≦０．１８”の関係を満たす。屈曲管の外径をＤ、枝管を形成後の屈曲管の枝管形成部分の肩半径をｒ、屈曲管の板厚をＴ、屈曲部の曲がりの内側距離をｌ、枝管の外径をｄとしたときに、“０．３１≦（ｒ／Ｄ）≦０．６３”及び“（ｙ／Ｔ）＞−２４．３（ｌ／ｄ）＋３８．８”の関係を満たす。【選択図】図１
2017051957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向の中間部分が屈曲した屈曲部を有する銅製の屈曲管を用意する第１工程と、
前記屈曲管を、前記屈曲管の前記屈曲部に枝管を形成するための金型に装着する第２工程と、
前記第２工程後の当該屈曲管内に液を注入にして、その液圧を用いたバルジ加工により前記枝管を形成する第３工程とを備え、
前記第３工程は、
前記屈曲部の前記枝管を形成する部位の一部に長手方向が直線状である直線部を有し、前記直線部の長さをｘ、前記屈曲管の屈曲部の曲げ半径をｙとしたときに、
“０．０９≦（ｘ／ｙ）≦０．１８”
の関係を満たし、
前記屈曲管の外径をＤ、前記枝管を形成後の前記屈曲管の当該枝管形成部分の肩半径をｒ、前記屈曲管の板厚をＴ、前記屈曲部の曲がりの内側距離をｌ、前記枝管の外径をｄとしたときに、
“０．３１≦（ｒ／Ｄ）≦０．６３”及び“（ｙ／Ｔ）＞−２４．３（ｌ／ｄ）＋３８．８”
の関係を満たすように前記屈曲管を成形することを特徴とする三方分岐管の製造方法。
【請求項２】
前記第２工程で用いる前記金型として、３分割以上のピースに分解され、前記第３工程の終了後に前記各ピースを分解した際に、前記３分割以上のピースの１つは前記屈曲部の曲がりの内側で前記三方分岐管を保持するキャビティ形状であることを特徴とする請求項１に記載の三方分岐管の製造方法。
【請求項３】
長手方向の中間部分が屈曲した屈曲部を有する銅製の屈曲管と、
前記屈曲管の前記屈曲部に形成された枝管とを備え、
前記屈曲部の前記枝管を形成する部位の一部には前記屈曲管の長手方向が直線状である直線部を有し、前記直線部の長さをｘ、前記屈曲管の屈曲部の曲げ半径をｙとしたときに、
“０．０９≦（ｘ／ｙ）≦０．１８”
の関係を満たし、
前記屈曲管の外径をＤ、前記枝管を形成後の前記屈曲管の当該枝管形成部分の肩半径をｒ、前記屈曲管の板厚をＴ、前記屈曲部の曲がりの内側距離をｌ、前記枝管の外径をｄとしたときに、
“０．３１≦（ｒ／Ｄ）≦０．６３”及び“（ｙ／Ｔ）＞−２４．３（ｌ／ｄ）＋３８．８”
の関係を満たすことを特徴とする三方分岐管。
【請求項４】
長手方向の中間部分が屈曲した屈曲部を有する銅製の屈曲管に液を注入にして、その液圧を用いたバルジ加工により前記屈曲管の前記屈曲部に枝管を形成して三方分岐管を製造するための金型であって、
キャビティ形状が、
前記屈曲部の前記枝管を形成する部位の一部には前記屈曲管の長手方向が直線状である直線部を有し、前記直線部の長さをｘ、前記屈曲管の屈曲部の曲げ半径をｙとしたときに、
“０．０９≦（ｘ／ｙ）≦０．１８”
の関係を満たし、
前記屈曲管の外径をＤ、前記枝管を形成後の前記屈曲管の当該枝管形成部分の肩半径をｒ、前記屈曲管の板厚をＴ、前記屈曲部の曲がりの内側距離をｌ、前記枝管の外径をｄとしたときに、
“０．３１≦（ｒ／Ｄ）≦０．６３”及び“（ｙ／Ｔ）＞−２４．３（ｌ／ｄ）＋３８．８”
の関係を満たす前記三方分岐管に対応することを特徴とする金型。
【請求項５】
３分割以上のピースに分解され、前記ピースの１つは前記屈曲部の曲がりの内側で前記三方分岐管を保持するキャビティ形状であることを特徴とする請求項４に記載の金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三方分岐管の製造方法、三方分岐管、及び金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特許第２５４８２８３号公報（特許文献１）がある。この公報には、「両端を流出側管部とし、前記流出側管部の略中央部より押し出し一体成形をした流入側管部より構成され、前記流入側管部にオリフィス状の部分を設けた三方ベンド」と記載されている（特許請求の範囲参照）。
【０００３】
また、本技術分野の背景技術として、特開２００７−１８５６９７号公報（特許文献２）がある。この公報には、「第１工程で，分割した金型に金属管を挿入して型締めした後，前記金属管に内圧と管軸方向押し込み力を負荷するハイドロフォーム加工をし，第２工程で，当該金属管を回転引き曲げ工法で曲げることを特徴とする加工方法及び当該加工方法を実現するための回転引き曲げ装置」と記載されている（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２５４８２８３号公報
【特許文献２】特開２００７−１８５６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１には、直管に鉛などの低融点合金を導入してバルジ加工によりＴ字管を形成する技術について記載されている。
前記特許文献２には、液体を用いたバルジ加工により枝管が形成されたＴ字管に曲げ加工を施してＹ形状三方分岐管を製造する技術について開示されている。
しかし、特許文献１の技術では、鉛などを用いるので、その取り扱いは慎重にする必要があり、また、直管に導入後の鉛などの低融点合金を加熱液化して除去する余分な工程が必要であるという不具合がある。
【０００６】
また、特許文献２の技術では、曲げ加工を施す際の曲げ半径を大きくしないと、管の加工硬化により管の破断が生じるという不具合がある。
そこで、本発明は、鉛などの低融点合金を加熱液化して除去する余分な工程を不要とし、曲げ半径を小さくしても管の破断等が生じない三方分岐管の製造方法及び三方分岐管を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の一形態は、長手方向の中間部分が屈曲した屈曲部を有する銅製の屈曲管を用意する第１工程と、前記屈曲管を、前記屈曲管の前記屈曲部に枝管を形成するための金型に装着する第２工程と、前記第２工程後の当該屈曲管内に液を注入にして、その液圧を用いたバルジ加工により前記枝管を形成する第３工程とを備え、前記第３工程は、前記屈曲部の前記枝管を形成する部位の一部に長手方向が直線状である直線部を有し、前記直線部の長さをｘ、前記屈曲管の屈曲部の曲げ半径をｙとしたときに、“０．０９≦（ｘ／ｙ）≦０．１８”の関係を満たし、前記屈曲管の外径をＤ、前記枝管を形成後の前記屈曲管の当該枝管形成部分の肩半径をｒ、前記屈曲管の板厚をＴ、前記屈曲部の曲がりの内側距離をｌ、前記枝管の外径をｄとしたときに、“０．３１≦（ｒ／Ｄ）≦０．６３”及び“（ｙ／Ｔ）＞−２４．３（ｌ／ｄ）＋３８．８”の関係を満たすように前記屈曲管を成形することを特徴とする三方分岐管の製造方法である。
【０００８】
本発明の別の一形態は、長手方向の中間部分が屈曲した屈曲部を有する銅製の屈曲管と、前記屈曲管の前記屈曲部に形成された枝管とを備え、前記屈曲部の前記枝管を形成する部位の一部には前記屈曲管の長手方向が直線状である直線部を有し、前記直線部の長さをｘ、前記屈曲管の屈曲部の曲げ半径をｙとしたときに、“０．０９≦（ｘ／ｙ）≦０．１８”の関係を満たし、前記屈曲管の外径をＤ、前記枝管を形成後の前記屈曲管の当該枝管形成部分の肩半径をｒ、前記屈曲管の板厚をＴ、前記屈曲部の曲がりの内側距離をｌ、前記枝管の外径をｄとしたときに、“０．３１≦（ｒ／Ｄ）≦０．６３”及び“（ｙ／Ｔ）＞−２４．３（ｌ／ｄ）＋３８．８”の関係を満たすことを特徴とする三方分岐管である。
【０００９】
本発明の別の一形態は、長手方向の中間部分が屈曲した屈曲部を有する銅製の屈曲管に液を注入にして、その液圧を用いたバルジ加工により前記屈曲管の前記屈曲部に枝管を形成して三方分岐管を製造するための金型であって、キャビティ形状が、前記屈曲部の前記枝管を形成する部位の一部には前記屈曲管の長手方向が直線状である直線部を有し、前記直線部の長さをｘ、前記屈曲管の屈曲部の曲げ半径をｙとしたときに、“０．０９≦（ｘ／ｙ）≦０．１８”の関係を満たし、前記屈曲管の外径をＤ、前記枝管を形成後の前記屈曲管の当該枝管形成部分の肩半径をｒ、前記屈曲管の板厚をＴ、前記屈曲部の曲がりの内側距離をｌ、前記枝管の外径をｄとしたときに、“０．３１≦（ｒ／Ｄ）≦０．６３”及び“（ｙ／Ｔ）＞−２４．３（ｌ／ｄ）＋３８．８”の関係を満たす前記三方分岐管を製造できる形状であることを特徴とする金型である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、曲げ加工を施す際に曲げ半径を小さくしても、管の加工硬化による管の破断等を防止する三方分岐管を提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施例である三方分岐管の製造方法について説明するフローチャートである。
【図２】図２は、本発明の一実施例である三方分岐管の製造方法に用いるバルジ加工金型の分解斜視図である。
【図３】図３は、本発明の一実施例である三方分岐管の製造方法で行うバルジ加工について説明する断面図である。図３（ａ）はバルジ加工直前の状態を示し、図３（ｂ）はバルジ加工直後の状態を示している。
【図４】図４は、本発明の一実施例である三方分岐管の製造方法で行うバルジ加工により製造された三方分岐管１の良品の正面図（ａ）と斜視図（ｂ）である。
【図５】図５は、バルジ加工により製造された三方分岐管の不良品の正面図（ａ）と斜視図（ｂ）である。
【図６】図６は、バルジ加工により製造された三方分岐管の別例の不良品の正面図（ａ）と斜視図（ｂ）である。
【図７】図７は、本発明の一実施例である三方分岐管の製造方法について説明する断面図である。図７（ａ）は、図３の破線Ｂ部分について屈曲管を除去して拡大した拡大図であり、図７（ｂ）は、同Ｂ部分について屈曲管を装着したまま拡大した拡大図である。
【図８】図８は、直線部の直線距離を変化させた場合の屈曲管の加工可否に関する検証結果を示す図である。
【図９】図９は、枝管肩半径を変化させた場合の屈曲管の加工可否に関する検証結果を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施例である三方分岐管の製造方法で製造する三方分岐管における加工可否に関する検証結果を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施例である三方分岐管の側面図（ａ）と縦断面図（ｂ）である。
【図１２】図１２は、図１０に示したデータのうち、加工不良に起因するパラメータを抽出して加工可否について境界を設けたグラフである。
【図１３】図１３は、本発明の一実施例である三方分岐管の製造方法に用いるバルジ加工金型の他の例の分解斜視図である。
【図１４】図１４は、比較例となるＹ形状三方分岐管をバルジ成形で製造するための金型等の工具の分解斜視図である。
【図１５】図１５は、比較例となるＹ形状三方分岐管の製造工程に関する説明図であり、２つのピースの境界で切断した断面図である。図１５（ａ）はバルジ加工直前の状態を示し、図１５（ｂ）はバルジ加工直後の状態を示している。
【図１６】図１６は、比較例の製造方法で製造されたＴ形状三方分岐管の斜視図である。
【図１７】図１７は、比較例の製造方法で製造された三方分岐管を示す図であり、図１５（ａ）は、三方分岐管の側面図、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図１８】図１８は、比較例のＴ形状三方分岐管の製造工程におけるバルジ加工の不良品の例を示している。図１８（ａ）と図１８（ｂ）はそれぞれ異なる不良品の例を示している。
【図１９】図１９は、比較例のＴ形状三方分岐管に、曲げ加工を施した比較例のＹ形状三方分岐管の正面図である。図１９（ａ）は、曲げピッチが小さくなるように曲げ加工を施した比較例を示し、図１９（ｂ）は、曲げピッチが大きくなるように曲げ加工を施した比較例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下では、最初に本発明の実施例に対する比較例を説明し、その後に本発明の実施例について説明する。
【００１３】
［比較例］
まず、比較例となるＹ形状三方分岐管の製造工程について説明する。図１４は、比較例となるＹ形状三方分岐管をバルジ成形で製造するための金型等の工具の分解斜視図である。すなわち、液体を用いたバルジ加工に用いる金型等として、Ｔ形状バルジ加工金型１０１、２本の押込みピン１０２、及び、枝押さえピン１０３を用いる。符号１１１は、当該金型等によるバルジ加工の対象となる直管（素材管）である。また、Ｔ形状バルジ加工金型１０１は互いに合わせて用いる一対のピース１２１，１２２からなり、各ピース１２１，１２２のキャビティ面１２３，１２４の表面には、当該キャビティ面１２３，１２４を基準として対称形状となるように直管１１１の加工後の形状であるＴ形状のキャビティ１２５が形成されている。キャビティ１２５は、直線状で各ピース１２１，１２２を横断する直線溝１２５ａと、直線溝１２５ａから分岐してピース１２１，１２２の上端に抜ける分岐溝１２５ｂとからなる。直管１１１をＴ形状に形成する場合、Ｔ形状バルジ加工金型１０１は、図１に示すように垂直方向にピース１２１と１２２とに分割されるのではなく、水平方向に分割されるようにしてもよい。
【００１４】
図１５は、比較例となるＹ形状三方分岐管の製造工程に関する説明図であり、直管１１１をキャビティ１２５に装着して、ピース１２１と１２２との境界で切断した断面図である。図１５（ａ）はバルジ加工直前の状態を示し、図１５（ｂ）はバルジ加工直後の状態を示している。
【００１５】
図１５（ａ）では、図２に示した直管１１１を一対のピース１２１，１２２からなるＴ形状バルジ加工金型１０１のキャビティ１２５に閉じ込めて拘束する。そして、２本の押込みピン１０２の一方において、その長手方向に貫通する孔１２６から低圧の液体１３１を射出し、直管１１１の管内部１１１ｂを圧力媒体となる当該低圧の液体１３１で満たす。これと同時に押込みピン１０２を直線溝１２５ａに差し込んで、その先端を直管１１１の端面１１１ａに接触させる。このとき、直線溝１２５ａの内部における枝管押さえピン１０３の先端位置は、バルジ加工による直管１１１の塑性変形に備えて適正な位置に保持しておく。
【００１６】
次に、図１５（ｂ）では、押込みピン１０２の孔１２６から高圧の液体１３２を射出させて、直管１１１の内部に高い内圧を発生させる。その後、当該内圧を高圧に保持させながら、両側の押込みピン１０２で直管１１１の両端面１１１ａを分岐溝１２５ｂ側に向かって押込んで前進させる。そして、押込みピン１０２の前進に伴い、枝管押さえピン１０３を適正な位置まで後退させる。これにより、直管１１１の内部は高圧の液体１３２によって保持されているため、Ｔ形状バルジ加工金型１０１のキャビティ１２５の分岐溝１２５ｂに沿って直管１１１が塑性変形し、分岐溝１２５ｂ内に枝管１１１ｃが形成されて、Ｔ形状三方分岐管１４１が製造できる。
【００１７】
図１６は、このような製造方法で製造されたＴ形状三方分岐管１４１の斜視図である。
このようにして製造したＴ形状三方分岐管１４１を、例えば、特許文献２で例示されているような手段により、直管１１１部分を屈曲させる曲げ加工を行うことで、Ｙ形状三方分岐管を製造することができる。
図１７は、このように製造されたＹ形状三方分岐管１５１を示す図であり、図１７（ａ）は、Ｙ形状三方分岐管１５１の側面図、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
Ｙ形状三方分岐管１５１は、長手方向の中間部分が屈曲した屈曲部１５２を有する屈曲管１５３（枝管１１１ｃの形成後の前記直管１１１が屈曲した部分）と、当該屈曲部１５２から延び出している枝管１５４（前記の枝管１１１ｃ）とから構成されている。
【００１８】
このようなＹ形状三方分岐管１５１は、例えば、冷熱機器における熱交換器等に用いることができる。このように、Ｙ形状三方分岐管１５１は、直管１１１の一部を、塑性変形により局所的に膨張させて、枝管１５４を形成するバルジ加工を用いている。バルジ加工では、枝管１５４を形成するために直管１１１の内部から応力を付加するため、その媒体として、油や水などの液体１３２を用いる方法の他、鉛のような低融点合金を用いる方法などもある。バルジ加工の特徴は、直管（素材管）１１１が、押込みピン１０２による押込みと液体１３２の内圧とによって、キャビティ１２５の壁面を沿いながら塑性変形する点にある。そのため、Ｔ形状バルジ加工金型１０１に対する形状転写性が良好であり、加工品であるＹ形状三方分岐管１５１の形状の個体差が少ないことや、高剛性中空部品の一体加工による加工工数削減と軽量化に寄与できる加工方法であることなどが利点として挙げられる。
【００１９】
ここで、バルジ加工に関する先行技術文献として、特許文献１では、直管内部に棒状の鉛のような低融点合金を充填し、当該直管をバルジ加工に用いる金型に閉じ込め、その管端部を押込むようにしている。これにより、低融点合金が直管内部で移動することによって、Ｔ形状のような分岐管を形成することができる。
また、特許文献２のように、液体を用いたバルジ加工によって枝管が形成された管に曲げ加工を施すことによりＹ形状三方分岐管を製造する方法（前記の比較例と同様）も知られている。
【００２０】
しかしながら、特許文献１のようなバルジ加工においては、形成された三方分岐管の内部に鉛などの低融点合金が充填されたままであるため、これを加熱することにより液化して、流動させることで管内部から取り除く必要があり、製造工程での工数が増加するという不具合がある。
また、一般的に、鉛などの材料は取り扱いを慎重に行う必要があるという不具合もある。
【００２１】
さらに、特許文献２のようなバルジ加工においては、管端部の押込みに伴い、管内部に充填した液体の内圧に打ち勝って、素材管の板厚が増加してしまうため、素材管全体に著しい加工硬化が生じる。そのため、バルジ加工の後に素材管に曲げ加工を施す場合、曲げ半径を大きくすることで伸縮の変形量を緩和して加工硬化した分岐管の破断を抑制する必要がある。特に、枝管近傍は、顕著に加工硬化が進行しているため、曲げ加工を施すことが困難であることにより、曲げ半径を小さくできず、小型のＹ形状三方分岐管を製造することが困難であるという不具合がある。
【００２２】
この点を、前記の比較例により具体的に説明する。
図１８は、比較例のＴ形状三方分岐管１４１の製造工程におけるバルジ加工の不良品の例を示している。
図１８（ａ）は、バルジ加工の際、内圧が不足したため、直管１１１がバルジ加工金型１０１に接触する壁面であるキャビティ１２５に沿って塑性変形することができない例である。これにより、押込みピン１０２による過剰な押込みによって枝管１１１ｃを裂くように直管１１１が符号１６１の部位で座屈したことによる加工不良が生じる。
図１８（ｂ）は、バルジ加工の際、内圧が過剰であったため、直管１１１が破断したことに起因して、枝管１１１ｃの頭頂部１６２が破断するという加工不良の例を示している。
【００２３】
また、図１９は、前記のＴ形状三方分岐管１４１に、前記のような曲げ加工を施した比較例のＹ形状三方分岐管１５１の正面図である。ここでは、バルジ加工と曲げ加工の中間工程に、焼鈍しのような中間工程を施していない場合を想定している。図１９（ａ）は、曲げピッチｐが小さくなるように曲げ加工を施した比較例のＹ形状三方分岐管１５１を示し、図１９（ｂ）は、曲げピッチｐが大きくなるように曲げ加工を施した比較例のＹ形状三方分岐管１５１を示している。
【００２４】
図１９（ａ）の例は、枝管１５４の近傍から、曲げ加工を施したＹ形状三方分岐管１５１であり（曲げピッチｐが小）、このとき、曲げ半径ｙとして屈曲管１５３の外径Ｄの１．５倍程度を想定している。一般的に、曲げ半径ｙが小さくなるにつれて、屈曲管１５３における曲げ外側の伸びと曲げ内側の縮みについて、それぞれの変位量が大きくなる。そのため、一度バルジ加工を施したＴ形状三方分岐管１４１においては、著しい加工硬化を生じているため、延び代が少なくなり、後の工程において塑性変形を阻害する要因となる。よって、図１９（ａ）のように、枝管１５４の肩半径ｒの近傍で塑性変形が阻害されたために、亀裂１７１が生じて加工不良となる。亀裂１７１の発生を防ぐためには、Ｙ形状三方分岐管１５１に熱処理を施して塑性変形しやすくするという余分な工程が必要になる。
【００２５】
図１９（ｂ）の例は、枝管１５４の肩半径ｒから離れた位置に、曲げ加工を施したものである（曲げピッチｐが大）。また、曲げ半径ｙは屈曲管１５３の外径Ｄに対して２倍程度を想定している。バルジ加工を施されたＴ形状三方分岐管１４１に対して、曲げ加工を施す場合、上述したように曲げ加工を施すことにより破断や扁平などの加工不良を生じることなくＹ形状三方分岐管１５１を製造することができるが、屈曲管１５３の外径Ｄに対する曲げピッチｐが大きくなってしまう。よって、Ｙ形状三方分岐管１５１を小型化することができない。
以上のように、特許文献１，２や、図１４、図１５に示す製造方法では、少ない加工工数によって小型の（外径Ｄに対する曲げピッチｐが小さい）Ｙ形状三方分岐管１５１を製造することが困難である。そこで、以下では、かかる不具合を解消した三方分岐管の製造方法、三方分岐管、及びバルジ加工金型について説明する。
【００２６】
［実施例］
図１は、本実施例に係る三方分岐管の製造方法について説明するフローチャートである。本製造方法は、後述のＹ形状三方分岐管１（以下、単に「三方分岐管１」という）（図９を参照して後述）を製造する方法である。
【００２７】
まず、第１工程として、図２に示すように、長手方向の中間部分（この例では、長手方向の中央部分）が屈曲した屈曲部１２を有する銅製の屈曲管（素材管）１１を用意する（Ｓ１）。この例では、屈曲管１１は、略Ｕ字形状に屈曲している。屈曲管１１の屈曲形状は、回転引き曲げ加工、奈良井曲げ加工等、一般的な加工方法により形成すればよい。
【００２８】
また、屈曲管１１をバルジ加工するためのバルジ加工金型２１、２本の押込みピン２２、及び、枝押えピン２３も用意する（Ｓ１）。バルジ加工金型２１は互いに上下から合わせて用いる一対のピース２４，２５からなり、２つのピース２４と２５とが合わさる面であるキャビティ面２４ａ，２５ａの表面には、当該キャビティ面２４ａ，２５ａを基準として対称形状となるように屈曲管１１の加工後の形状を規定する略Ｕ形状のＵ形状分岐管形状溝（キャビティ）２６が形成されている。キャビティ２６は、略Ｕ字状に屈曲した溝であって、ピース２４，２５の一端に抜けるＵ字溝２７と、Ｕ字溝２７から分岐してピース２４，２５の他端に抜ける直線状の分岐溝２８からなる（図６において不可視だが、ピース２４のキャビティ面２４ａにもキャビティ面２５ａと同様のキャビティ２６が形成されている）。Ｕ字溝２７の長手方向の中央部は屈曲した屈曲溝２７ａをなし、長手方向の両端側がそれぞれ直線状の直線溝２７ｂをなしている。キャビティ面２４ａとキャビティ面２５ａとを合わせた状態で、Ｕ字溝２７がなす２つの孔３５（図３）からは押込みピン２２をそれぞれＵ字溝２７に差し込み可能であり、分岐溝２８がなす孔３６（図３）からは枝押さえピン２３を分岐溝２８に差し込み可能である。
【００２９】
次に、第２工程として、屈曲管１１を、屈曲管１１の屈曲部１２に後述の枝管１３（図３（ｂ））を形成するための前記の金型（バルジ加工金型２１）に装着する（Ｓ２）（図１）。図３（ａ）は、この装着状態を示すもので、屈曲管１１を装着して２つのピース２４と２５を合わせたバルジ加工金型２１をキャビティ面２４ａ，２５ａで切断した断面図である。屈曲管１１はキャビティ２６の略Ｕ字形状に概ね合うように屈曲していて、屈曲管１１はキャビティ２６に納まることができる。Ｕ字溝２７の外部に通じる２つの孔３５にはそれぞれ押込みピン２２を差し込み、また、分岐溝２８の外部に通じる孔３６には枝押さえピン２３を差し込む。２つの押込みピン２２の一方には、その長手方向に貫通する長穴である通路２２ａが形成されている。
【００３０】
次に、第３工程として、前記第２工程（Ｓ２）後の屈曲管１１内に液体を注入して、その液圧を用いたバルジ加工により枝管１３（図３（ｂ））を形成する（Ｓ３）（図１）。
すなわち、図３（ａ）に示すように、屈曲管１１をバルジ加工金型２１のキャビティ２６に閉じ込めて拘束し、押込みピン２２の通路２２ａには外部から低圧の液体（常温の水、油等）を射出して、屈曲管１１の内部を当該液体で満たす。これと同時に押込みピン２２を屈曲管１１の端面１１ａに接触させて、屈曲管１１の内部を液体で封止する。このとき、枝管押さえピン２３の分岐溝２８内の先端は、バルジ加工に備えて適正な位置に停滞させておく。次に、押込みピン２２の通路２２ａから高圧の液体（常温の水、油等）を外部から射出して、屈曲管１１の内部に高い内圧を発生させる。
【００３１】
その後、当該内圧を高圧に保持させながら、図３（ｂ）に示すように、２つの押込みピン２２を矢印で示すようにバルジ加工金型２１内部に押し込んでいき、屈曲管１１の両端面１１ａを分岐溝２８側に向かって矢印に示すように押圧していく。押込みピン２２の前進に伴い、屈曲管１１がＵ字溝２７に沿って移動する。このとき、前記液体による内圧と押込みピン２２の押込みにより、枝管１３が分岐溝２８に沿って形成されるが、この際に枝管押さえピン２３を、押込みピン２２の移動に伴って矢印に示すように適正な位置まで後退させることにより、三方分岐管１が形成される。
【００３２】
図４は、このようなバルジ加工により製造された三方分岐管１の良品の正面図（ａ）と斜視図（ｂ）である。
図５は、このようなバルジ加工により製造された三方分岐管１の不良品の正面図（ａ）と斜視図（ｂ）である。この不良品は、バルジ加工の際、前記の液体による内圧が不足したことに加えて、図２に示したバルジ加工金型２１に形成したキャビティ２６の形状が不適切であったため、屈曲管１１がバルジ加工金型２１に接触する壁面であるキャビティ２６に沿って塑性変形することができず、押込みピン２２の過剰な押込みによって枝管１３を裂くように屈曲管１１の曲げ内側を基点に部位４１に座屈が発生したことによる加工不良の例を示している。
【００３３】
図６は、本実施例のバルジ加工により製造された三方分岐管１の不良品の別例を示す正面図（ａ）と斜視図（ｂ）である。図６の例は、バルジ加工の際、前記の液体による内圧が過剰であったことに加えて、図２に示したバルジ加工金型２１に形成したキャビティ２６の形状が不適切であったため生じている。すなわち、バルジ加工の初期段階で枝管押さえピン２３と、バルジ加工金型２１におけるキャビティ２６の表面と、屈曲管１１との間に生じる空間の部位に塑性変形を生じたことにより、突起５２（図６（ａ））が枝管１３の先端部に発生する。そして、その後のバルジ加工過程においても突起５２の成長が継続したため、液体による内圧に対する枝管１３の強度が不足することに起因して、突起５２が起点となって亀裂及び破断５３と（図６（ｂ））いう加工不良が生じたものである。
【００３４】
そこで、これらの加工不良を防止するために、第３工程（Ｓ３）（図１）においては次のような方法を用いる。
図７（ａ）は、図３の破線Ｂ部分についてバルジ加工金型２１から屈曲管１１を除去して拡大した拡大図であり、図７（ｂ）は、同Ｂ部分についてバルジ加工金型２１に屈曲管１１を装着したまま拡大した拡大図である。図７（ａ）は、キャビティ２６の形状として良くない例（比較例）を示し、図７（ｂ）は、キャビティ２６の形状として良い例（本実施例）を示している。
【００３５】
図７（ａ）は、キャビティ２６のＵ字溝２７における曲げ内側が１８０度の湾曲した形状に形成され、その分岐溝２８の近傍２９に枝管肩半径が存在しない場合の形状図を示している。これに対し、図７（ｂ）は、曲げ内側に長手方向が直線状である直線部３１と、分岐溝２８の近傍２９にサイズがｒである枝管肩半径を設けた場合のキャビティ２６の形状を示している。
【００３６】
図７（ａ）では、Ｕ字溝２７における曲げ内側が略１８０度の湾曲した形状により形成され、図７（ｂ）に示すような直線部３１が存在しない。そのため、図７（ａ）では、屈曲管１１が、両端面１１ａを押込みピン２２（図３）により押込まれた際に、枝押さえピン２３（図３）の軸中心線２８ａと曲げ内側との交点３９を基点にキャビティ２６の内側壁面から離れて、分岐溝２８の方向に曲がり込む。よって、図５に示したような座屈（符号４１）の成形不良が発生する。
【００３７】
これを抑制するために、図７（ｂ）に示した直線部３１を設けることにより、枝押さえピン２３と液体の内圧とによる荷重が、Ｕ字溝２７の曲げ内側に設けた直線部３１に作用する。そのため、分岐溝２８の方向への屈曲管１１の曲がり込みを緩和して、屈曲管１１を分岐溝２８に沿わせて変形させることが可能となり、図５の部位４１に示すような座屈の成形不良を回避することができる。
【００３８】
また、直線部３１を設けても、当該直線部３１の距離が過度に長い場合、屈曲管１１とＵ字溝２７との間で、非接触部分の空間の体積が大きくなる。そのため、図７（ａ）例におけるバルジ成形加工初期段階で、屈曲管１１の内部に高圧を負荷しても、Ｕ字溝２７の壁面に屈曲管１１を沿わせることができない。そのため、図５の部位４１に示すような座屈の加工不良が発生する。よって、この直線部３１の長さを、適正な範囲に設定する必要がある。
【００３９】
一方、図７（ａ）のように、Ｕ字溝２７における分岐溝２８の近傍２９に枝部肩半径ｒが存在しない場合、当該近傍２９から分岐溝２８に向かって屈曲管１１が塑性変形する際、屈曲管１１に負荷した内圧が、枝管１３の軸に対し周方向をせん断するように加工力が作用する。そのため、屈曲管１１から枝管１３への張り出しが困難となり図５の部位４１の座屈の加工不良となる。そのため、図７（ｂ）のように、Ｕ字溝２７における分岐溝２８の近傍２９に枝部肩半径ｒを設けることにより、当該近傍２９での塑性変形の抵抗を緩和して、当該座屈を抑制することが可能となる。
【００４０】
そして、枝部肩半径ｒを形成しても、当該枝管肩半径ｒが過度に長い場合には、屈曲管１１と、キャビティ２６と、枝押さえピン２３との間で、これらの部材の互いの非接触により生じる空間３４が大きくなる。そのため、図３（ａ）に示したバルジ加工の加工初期段階において、押込みピン２２の押込みに伴って空間３４に屈曲管１１の一部分が塑性変形して流れ込み、図６に示したような突起５２となることから、加工途中で亀裂及び破断５３の起点となってしまう。よって、この枝管肩半径ｒのサイズを、適正な範囲に設定する必要がある。以下では、この適正な範囲を検証するための実証結果について説明する。
【００４１】
図８は、直線部３１の直線距離ｘを変化させた場合の屈曲管１１の加工可否に関する検証結果を示す図である。図９は、枝管肩半径ｒを変化させた場合の屈曲管１１の加工可否に関する検証結果を示す図である。図１０は、屈曲管１１及び三方分岐管１の形状を変化させた場合の屈曲管１１の加工可否に関する検証結果を示す図である。図１１は、三方分岐管１の側面図（ａ）と縦断面図（ｂ）を示している。図１０に示されている各部のサイズの一部は、図３に示されている各部のサイズに対応している。これらのサイズは、三方分岐管１（屈曲管１１）の各部のサイズであるとともに、その一部のサイズは、三方分岐管１の製造に用いるバルジ加工金型２１のキャビティ２６の各部のサイズにも対応していることになる。
【００４２】
「屈曲管外径Ｄ」は前記の屈曲管（素材管）１１の外径のサイズを示す。「屈曲管板厚Ｔ」は屈曲管１１の板厚のサイズを示す。「枝管外径ｄ」は枝管１３の外径（及びこれに対応する分岐溝２８の径）のサイズを示す。「曲げピッチｐ」は三方分岐管１の屈曲管１１（及びこれに対応するキャビティ２６）の曲げピッチのサイズを示す。「曲げ半径ｙ」は前記の三方分岐管１の屈曲管１１（及びこれに対応するＵ字溝２７）の曲げ半径のサイズを示す。「曲げ内側距離ｌ」は三方分岐管１の屈曲管１１（及びこれに対応するＵ字溝２７）の曲げ内側距離のサイズを示す。「枝管肩半径ｒ」は、前記のとおり、屈曲管１１から延び出した枝管１３（及びこれに対応するキャビティ２６）の肩半径のサイズを示す。「直線距離ｘ」は、直線部３１（及びこれに対応するキャビティ２６）の直線距離のサイズを示す。また、図８〜図１０には、「ｌ／ｄ」、「ｙ／Ｔ」のサイズも示している。
【００４３】
図８〜図１０において、「加工可否」は前記の製造方法によりバルジ加工を実施して、製造後の三方分岐管１に前記の座屈や破断などの加工不良を生じずに、良品を得ることができたか否かを示している。良品を得ることができた場合には、“○”印を示し、前記の座屈や破断などの加工不良を生じた場合には、“×”印を示している。
【００４４】
図１０において、品種番号１〜１１は、各部の値を様々に変えて検証した各例に付した番号である。金型番号ａ〜ｇは、それぞれ異なる金型番号ａ〜ｇのバルジ加工金型２１を用いたことを示している。金型番号が同じで、品種番号が異なるものは、同じバルジ加工金型２１を用いているが、使用した屈曲管（素材管）１１が異なる。
【００４５】
図８に示す結果から、直線距離ｘと曲げ半径ｙとの関係について、
０．０９≦（ｘ／ｙ）≦０．１８                  ……（１）
の関係を満たす時には、前記の座屈や破断などの加工不良が生じないことが分かる。
また、図９に示す結果から、枝管肩半径ｒと屈曲管外径Ｄの関係について、
０．３１≦（ｒ／Ｄ）≦０．６３                  ……（２）
の関係を満たす時には、前記の座屈や破断などの加工不良が生じないことが分かる。
【００４６】
さらに、図１０に示す結果において、品種番号６，７，８では、同一の金型番号“ｅ”のバルジ加工金型２１を用いていることから、屈曲管板厚Ｔを変化させたことにより、当該板厚増加に伴って加工不良に至ったと考えられる。また、品種番号９、１０、１１において、バルジ加工金型２１のキャビティ２６及び屈曲管１１の曲げ半径ｙが縮小したことにより加工不良に至ったと考えられる。
【００４７】
図１２は、図１０に示したデータのうち、加工不良に起因するパラメータを抽出して加工可否について境界を設けたグラフである。同グラフでは横軸にｌ／ｄ、縦軸にｙ／Ｔをとり、品種番号と当該品種番号の加工可否の○×の分布を表示している。これによれば、曲げ内側距離ｌが枝管外径ｄよりも適度に大きく、かつ、曲げ半径ｙに対して屈曲管板厚Ｔが適度に薄いものであれば、前記の座屈や破断などの加工不良を生じることなく、液体を用いて三方分岐管１のバルジ加工が可能であることがわかる。よって、前記した（１）（２）の条件を満足すると共に、各パラメータについて、
（ｙ／Ｔ）＞−２４．３（ｌ／ｄ）＋３８．８          ……（３）
【００４８】
という条件をとなるようにバルジ加工金型２１のキャビティ２６及び屈曲管１１の寸法を設定することが望ましいことがわかる。すなわち、図１２のグラフに引かれた右肩下がりのラインは、“（ｙ／Ｔ）＝−２４．３（ｌ／ｄ）＋３８．８”となるラインであり、このラインの上に位置する条件を満たせば、良品の三方分岐管１を製造できることがわかる。
【００４９】
よって、以上の製造方法により製造される三方分岐管１は、図１１に示すように、長手方向の中間部分が屈曲した屈曲部１２を有する銅製の屈曲管１１と、屈曲管１１の屈曲部１２に形成された枝管１３とを備えている。そして、屈曲部１２の枝管１３を形成する部位の一部には屈曲管１１の長手方向が直線状である直線部３１を有している。具体的には直線部３１の長手方向の長さは、（１）の関係を満たす。また、三方分岐管１は、（２）の条件を満たす。さらに、三方分岐管１は、（３）という条件を満たす。
【００５０】
このような三方分岐管の製造方法、及び、バルジ加工金型２１によれば、屈曲管１１の曲げ加工を施す際に曲げ半径ｙを小さくしても、管の加工硬化による管の破断を防止することができる。よって、曲げピッチｐが小さい小型の三方分岐管１を製造することができる。
また、このような三方分岐管の製造方法、及び、バルジ加工金型２１によれば、鉛などを不使用とし、鉛などの低融点合金を加熱液化して除去する余分な工程を省くことができる。
【００５１】
次に、前記の製造方法に用いるバルジ加工金型について前記のバルジ加工金型２１以外の例について説明する。
すなわち、図２に示すバルジ加工金型２１は、対称なピース２４とピース２５とから構成され、各ピースのキャビティ面２４ａとキャビティ面２５ａとで２分割される単一の分割部を有している。
【００５２】
この場合、図３（ｂ）のように、バルジ加工が完了した後で、押込みピン２２と枝管押さえピン２３を後退させ、バルジ加工金型２１を開いた際、ピース２４とピース２５とが同一のキャビティ形状であることから、いずれか一方向のピースに、成形後の三方分岐管１を安定的に保持させることが困難となる。この問題は、例えば、連続的な無人運転による製造ラインによって次々と三方分岐管１を製造する場合に、製品の自動排出を行う機械装置の機能が複雑化することや、製品の生産性を阻害する要因となり得る。
そこで、図１３には、前記のバルジ加工金型２１とは異なる構成のバルジ加工金型４１の分解斜視図を示している。図１３において図２と同一符号の部材等は図２を参照して前記したものと同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００５３】
バルジ加工金型４１は、ピース４２，４３，４４の３つのピースに分解される。ピース４２，４３，４４のうち、バルジ加工金型４１の中央に位置するピース４４のキャビティ面４４ａ，４４ｂは対称で（キャビティ面４４ｂの詳細形状は不図示になっているが、キャビティ面４４ａと同様形状である）、そこに形成されているキャビティ２６の形状は、屈曲管１１の曲げ内側を転写した形状となっている。
【００５４】
そして、バルジ加工金型４１の外側に位置するピース４２と４３とは、ピース４４を両側面から覆うように模り、屈曲管１１の曲げ平面に垂直な平面で分割した対称な形状となっている。ピース４２と４３のそれぞれのキャビティ面４２ａ，４３ａ（キャビティ面４３ａは不図示であるが、キャビティ面４２ａの形状と同様である）に形成されたキャビティ２６は、それぞれ屈曲管１１の曲げ外側を転写した形状となっている。
【００５５】
このような構成とすることで、前記の第３工程の終了後に各ピース４２，４３，４４を分解した際に、ピース４４は屈曲部１２の曲げ内側で三方分岐管１を保持するようなキャビティ形状である。すなわち、バルジ加工金型４１を開く際、安定的に定められた位置として、ピース４４に三方分岐管１を保持することが可能となる。
そのため、連続的な無人運転により次々と三方分岐管１を製造する場合に、製品の自動排出を行う機械装置の機能が複雑化することや、製品の生産性を阻害することを防止することができる。
なお、バルジ加工金型４１は前記の例では３つのピースに分解されるが、４つ以上のピースに分解されるようにしてもよい。
【００５６】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１      三方分岐管
１１    屈曲管
１２    屈曲部
１３    枝管
２１    バルジ加工金型（金型）
３１    直線部
４１    バルジ加工金型（金型）
４２,４３，４４  ピース
ｘ      直線部の長さ
ｙ      屈曲部の曲げ半径
Ｄ      屈曲管の外径
ｒ      屈曲管の枝管形成部分の肩半径
Ｔ      屈曲管の板厚
ｌ      屈曲部の曲がりの内側距離
ｄ      枝管の外径
【図１】
2017051957.tif 000003
【図２】
2017051957.tif 000004
【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】
2017051957.tif 000009
【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】
2017051957.tif 000017
【図１６】
2017051957.tif 000018
【図１７】
2017051957.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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