(57)【要約】【課題】金属管に容易にねじりを加えることができ、内面溝のリード角を大きくできる内面溝付管の加工方法を提供する。【解決手段】金属管コイル１８から引き出される金属管１内に、フローティングプラグ２と、フローティングプラグ２と連結棒３を介して接続された溝付きプラグ４とを配し、金属管１を引抜きダイス９を通すことでフローティングプラグ２を引抜きダイス９に留め、溝付きプラグ４の位置で金属管１を溝付きプラグ４上に圧迫して金属管１の内面に複数の溝８を形成する内面溝付管の加工方法において、金属管コイル１８から金属管１を軸方向に引き出すと共に、金属管１が溝付きプラグ４の回転方向と同じ方向に回転するように金属管コイル１８を軸廻りに回転させるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属管コイルから引き出される金属管内に、フローティングプラグと、該フローティングプラグと連結棒を介して接続された溝付きプラグとを配し、前記金属管を引抜きダイスを通すことで前記フローティングプラグを引抜きダイス部に留め、前記溝付きプラグの位置でそこを通過する金属管を押圧手段により溝付きプラグ上に圧迫することにより前記金属管の内面に複数の溝を形成する内面溝付管の加工方法において、金属管コイルから金属管を軸方向に引き出すと共に、金属管が前記溝付きプラグの回転方向と同じ方向に回転するように金属管コイルを軸廻りに回転させることを特徴とする内面溝付管の加工方法。
【請求項２】
前記金属管コイルが、金属管を整列巻きにして形成されると共に鉛直軸廻り回転する回転台上に載置され、この回転台上には、金属管コイルを内周側から保持する金属管保持ロールが設けられると共に、金属管コイルから引き出される金属管をガイドする引出部ガイドが設けられる請求項１記載の内面溝付管の加工方法。
【請求項３】
前記金属管コイルが、金属管を非整列巻きにすると共に容器内に格納して形成され、かつ、軸を鉛直方向に向けて配置される請求項１記載の内面溝付管の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内面に螺旋状の溝が形成された内面溝付管の加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機や冷凍機などの熱交換器には、管内に相変化する冷媒を流動させ、管外流体と熱交換させることにより冷媒の蒸発あるいは凝縮を生じさせる伝熱管が用いられている。この伝熱管として、例えばルームエアコンなどの熱交換器には、管内での冷媒の蒸発や凝縮による熱伝導を促進するために、内面に螺旋状の連続した溝を設けた内面溝付管が使われている。
【０００３】
このような内面溝付管は、たとえば、特許文献１〜３の記述にあるように金属管内に溝付きプラグ４を入れ、その外周面を押圧することで金属管内面に多数の螺旋状の溝を形成している。
【０００４】
図３に示すように、従来の基本加工で用いる溝付きプラグ４は、外周に螺旋状の溝５を有し、フローティングプラグ２に連結棒３を介して回転自在に接続される。溝付きプラグ４は、金属管１内に配置される。フローティングプラグ２は、金属管１を引き抜くことで、引抜きダイス９の位置で止まり、それにより、溝付きプラグ４も引き抜き方向での位置が固定される。溝付きプラグ４の位置での金属管１の外周面を押圧手段６、例えばボール３３もしくはロール（図示せず）が金属管１の周りを公転することで、金属管１の内面に溝付きプラグ４の溝５に応じたフィンが形成される。その後、金属管１が所定の外径に仕上げる仕上用引抜きダイス７を通過することで、内面に溝８が形成された内面溝付管が製造される。
【０００５】
内面溝付管の管内に冷媒を流し、その冷媒が液体から気体になる蒸発や、気体から液体になる凝縮のときの管内から管外（または管外から管内）への熱伝達性能は、溝８が管軸となすリード角により異なる。リード角が３０°以上と大きくなると凝縮の場合の熱伝達性能が向上することが判明している。しかし、従来の加工方法では、リード角を大きくすることは、溝付きプラグ４の溝５とプラグ軸方向とのなす角度が大きくなり、金属管１を引き抜く荷重が増加し、断管に至るなどの加工上の問題があり、高リード角の内面溝付管の生産性を阻害していた。
【０００６】
リード角の大きな内面溝付管の加工方法としては、特許文献４〜８などの提案がある。これらには、加工に供する金属管１に回転（ねじれ）を加えながら内面溝付管を製造する方法もある。
【０００７】
特許文献５、６に記載の金属管１にねじれを与える方法では、図３に示す基本加工を行うとき、フローティングプラグ２を引き留める引抜きダイス９を回転させる。これにより、金属管１がフローティングプラグ２と引抜きダイス９とに挟まれた状態で回転し、引き抜きダイス９、押圧手段６間の金属管１にねじりが加えられ、金属管１が連続的にねじりを受けながら内面加工されることとなる。これにより、金属管１にねじりを加えない場合に比べ、リード角の大きな加工が可能となった。しかしながら、この方法では、引抜きダイス９の回転により、金属管１の表面が円周方向で擦られ、引き抜きにより生じた軸方向の微小なキズ、かぶりなどの影響で、微細な銅粉の発生や、金属管１の表面品質の低下などの問題があった。
【０００８】
一方、特許文献７、８に記載の方法は、金属管１を直接回転させて金属管１にねじりを与えるものである。
【０００９】
この方法の例を図５に示す。内面溝付管の基本的な加工は前述と同様である。フローティングプラグ２を引き留める引抜きダイス９には、ダイス回転のためのプーリ１５がパイプ１２、ダイス接着部１３を介して接続されている。プーリ１５は、ベルト１４を介して接続される図示しない回転駆動装置から動力を受けて回転する構造となっている。プーリ１５の回転にともない、引抜きダイス９が回転する。金属管１は、フローティングプラグ２と引抜きダイス９に挟まれており、引抜きダイス９が回転することで、金属管１にねじれが加わり、その結果、溝リード角が増加する。図中、１０はダイス受け、１１はスラストベアリングである。
【００１０】
また、図６に示すように、金属管１が巻かれた金属管コイル１６を回転させて金属管１を回転させるものもある。加工機１７は、図５と同一構造である。金属管コイル１６は、金属管１を接線方向に引き出すと共に、金属管１と平行な軸廻りに回転する構造となっている。
【００１１】
【特許文献１】特開平５−００７９２０号公報
【特許文献２】特開平５−３２９５２９号公報
【特許文献３】特開平６−０１５３４５号公報
【特許文献４】特開２００３−０６２６０９号公報
【特許文献５】特開２００３−２２５７０４号公報
【特許文献６】特開２００４−０２５２３０号公報
【特許文献７】特開２００３−１３０５６９号公報
【特許文献８】特開２００３−０８８９１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このように、金属管１に回転（ねじれ）を付加する方法としては、引抜きダイス９を回転させる方法と、金属管コイル１６を回転させる方法とがあったが、引抜きダイス９を回転させる方法は、引抜きダイス９で金属管１の表面を円周方向に擦ることになり、引き抜きにより生じた微小な軸方向のキズなどと直交することになる。そのため、銅粉の発生が多くなり、表面かぶりの発生など表面品質の低下を招く問題があった。
【００１３】
また、金属管コイル１６を回転させる方法は、金属管１に直接回転が付加できるが、数百ｋｇもある金属管コイル１６を持ち上げ、回転させるには大型装置が必要で設備費が高くなるという課題があった。またさらに作業安全上の課題もあった。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、金属管に容易にねじりを加えることができ、内面溝のリード角を大きくできる内面溝付管の加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために本発明は、金属管コイルから引き出される金属管内に、フローティングプラグと、該フローティングプラグと連結棒を介して接続された溝付きプラグとを配し、前記金属管を引抜きダイスを通すことで前記フローティングプラグを引抜きダイス部に留め、前記溝付きプラグの位置でそこを通過する金属管を押圧手段により溝付きプラグ上に圧迫することにより前記金属管の内面に複数の溝を形成する内面溝付管の加工方法において、金属管コイルから金属管を軸方向に引き出すと共に、金属管が前記溝付きプラグの回転方向と同じ方向に回転するように金属管コイルを軸廻りに回転させるものである。
【００１６】
前記金属管コイルが、金属管を整列巻きにして形成されると共に鉛直軸廻り回転する回転台上に載置され、この回転台上には、金属管コイルを内周側から保持する金属管保持ロールが設けられると共に、金属管コイルから引き出される金属管をガイドする引出部ガイドが設けられるとよい。
【００１７】
また、前記金属管コイルが、金属管を非整列巻きにすると共に容器内に格納して形成され、かつ、軸を鉛直方向に向けて配置されてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、金属管に容易にねじりを加えることができ、溝付きプラグの溝のリード角を変えることなく、溝のリード角が大きな内面溝付管を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の好適実施の形態を添付図面を用いて説明する。
【００２０】
図１は、内面溝付管を製造する加工装置の概略説明図であり、図２は図１に示す金属管引出部の拡大斜視断面図である。なお、図１の金属管引出部については、金属管の状態を図示するために簡略化して図示する。
【００２１】
図１に示すように、内面溝付管の加工装置２２は、金属管コイル１８を巻き軸廻りに回転させる金属管引出部２５と、金属管コイル１８から引き出される金属管１を案内するガイドローラ３０、３１と、金属管１の内面に螺旋溝８を形成すると共に金属管１を所定の外形に仕上げる加工機２４とを備えて構成される。
【００２２】
図２に示すように、金属管引出部２５は、鉛直軸廻り回転自在に設けられ金属管コイル１８を同軸上に載置する回転台２３と、回転台２３上に設けられ金属管コイル１８を内周側から保持する金属管保持ロール２６と、金属管コイル１８から引き出される金属管１を金属管コイル１８の軸方向に向けるように案内する引出部ガイド２７とを備えて構成される。金属管コイル１８は、金属管１を外径２ｍ、内径４５０ｍｍに整列巻きして形成される。回転台２３は、加工機２４から水平距離で約５ｍ離れた位置に配置されている。金属管保持ロール２６は、回転軸に沿って上方に延びる棒状に形成されており、金属管コイル１８の内径とほぼ同じ外径に形成されている。引出部ガイド２７は、金属管保持ロール２６の上端に設けられ円錐状に形成される内周側ガイド２８と、回転台２３上に設けられ金属管コイル１８の外周を囲む筒状に形成されると共に上端が円錐状に形成される外周側ガイド２９とからなる。外周側ガイド２９の上端には、金属管１を通すための挿通口３６が形成される。
【００２３】
図１に示すように、ガイドローラ３０、３１は、金属管コイル１８の上方約２ｍの位置と、加工機２４の入り側とに配設される。金属管コイル１８の上方に配設される第１ガイドローラ３０は、金属管コイル１８から引き出される金属管１を金属管コイル１８と同軸上となるように案内する。また、加工機２４の入り側に配設される第２ガイドローラ３１は、第１ガイドローラ３０からの金属管１を後述する引抜きダイス９の引き抜き孔３２と同軸上となるように案内する。
【００２４】
図３に示すように、加工機２４は、金属管コイル１８から引き出された金属管１を挿通させる引抜きダイス９と、金属管１内に挿入され引抜きダイス９の位置で留められるフローティングプラグ２と、フローティングプラグ２に連結棒３を介して回転自在に接続され引抜きダイス９の下流側の金属管１内に位置される溝付きプラグ４と、溝付きプラグ４の位置でそこを通過する金属管１を溝付きプラグ４上に圧迫する押圧手段６と、押圧手段６の下流側に配設され内面に溝８を形成された金属管１を挿通させて金属管１を所定の外径に仕上げる仕上用引抜きダイス７とを備えて構成される。引抜きダイス９は、金属管１より小径の引き抜き孔３２を有し、挿通される金属管１を縮径するようになっている。フローティングプラグ２は、引抜きダイス９の引き抜き孔３２より大径に形成されており、引き抜き孔３２を通過しないようになっている。溝付きプラグ４は、断面円形の棒状に形成されると共に外周に螺旋状の溝５を有する。図３では、このとき溝付きプラグ４は金属管１の進行方向に向かって右回転となる。押圧手段６は、金属管１の周りを公転する複数のボール３３からなり、公転しながら金属管１の外周に押し付けられることで金属管１の内周面３４を全周に亘って溝付きプラグ４に押し付けるようになっている。仕上用引抜きダイス７は、押圧手段６で縮径された金属管１よりも小径の引き抜き孔３５を有し、引き抜き孔３５を挿通した金属管１を所定の外径に仕上げるようになっている。
【００２５】
次に、加工装置２２を用いて内面溝付管を加工する方法について述べる。
【００２６】
内面溝付管を加工する場合、図２に示すように、金属管引出部２５の金属管コイル１８から金属管１を軸方向に引き出すと共に、金属管１が後述する溝付きプラグ４の回転方向と同じ方向に回転するように回転台２３を回転させる。具体的には、回転台２３を金属管１の流れ方向上流側から視て右回りに回転させる。このとき、金属管１の引き出し速度を５ｍ／ｍｉｎとし、これに対する金属管コイル１８の回転速度を約６０ｒｐｍとする。
【００２７】
図１及び図２に示すように、金属管コイル１８から引き出された金属管１は、内周側ガイド２８と外周側ガイド２９の間をこれらガイド２８、２９に案内されて金属管コイル１８の軸上に送られ、金属管コイル１８と同方向に回転しながら第１ガイドローラ３０、第２ガイドローラ３１を経て加工機２４に至る。
【００２８】
図３に示すように、金属管１は、引抜きダイス９を通過して縮径されたのち、押圧手段６で溝付きプラグ４に押し付けられる。このとき、金属管１内に配されたフローティングプラグ２は、引抜きダイス９の引き抜き孔３２より大径に形成されているため、引抜きダイス９の上流側に留められ、溝付きプラグ４は押圧手段６の位置に留まる。溝付きプラグ４は、押圧手段６により圧迫された金属管１の内周面３４に螺旋状の溝８を複数刻みつつこれらの溝８から回転方向の力を受けて金属管１と同方向に回転させられる。
【００２９】
この後、内周面３４に溝８を付けられた金属管１は、仕上用引抜きダイス７を通過することで所定の外形の内面溝付管となる。このとき、金属管１は軸方向に伸びると共に内面に形成された溝８を画定するフィンの影響で、リード角が小さくなる方向にねじれ（より戻りと称する）を生じるが、金属管１は溝付きプラグ４の回転と同じ方向に強制的に回転されているため、金属管１のより戻りを拘束する作用が生じ、リード角の減少を抑えることができる。
【００３０】
この加工方法で製造した内面溝付管のリード角を調べたところ、金属管コイル１８を回転させない場合と比べてリード角度を約４°大きくすることができた。金属管コイル１８の回転により、金属管１が回転を受け、溝リード角が大きくなったと考える。
【００３１】
このように、金属管コイル１８から引き出される金属管１内に、フローティングプラグ２と、フローティングプラグ２と連結棒３を介して接続された溝付きプラグ４とを配し、金属管１を引抜きダイス９を通すことでフローティングプラグ２を引抜きダイス９に留め、溝付きプラグ４の位置でそこを通過する金属管１を押圧手段６により溝付きプラグ４上に圧迫することにより金属管１の内面に複数の溝８を形成する内面溝付管の加工方法において、金属管コイル１８から金属管１を軸方向に引き出すと共に、金属管１が溝付きプラグ４の回転方向と同じ方向に回転するように金属管コイル１８を軸廻りに回転させるものとしたため、容易に金属管１にねじりを加えることが出来る。その結果、溝付きプラグ４の溝５のリード角（軸線と溝５のなす角度）を変えることなく、溝８のリード角が大きな内面溝付管を製造できる。溝付きプラグ４のリード角が大きくなれば、金属管１の引き抜きに対しての抗力が大きくなり、引き抜き力の増加となり、加工性が低下することになるが、溝付きプラグ４の溝５のリード角を変えずに金属管１の溝８のリード角を大きくできることから、加工性の低下を招きにくいという効果がある。
【００３２】
また、伝熱性能の高い溝８のリード角の大きな内面溝付管の製造を容易にすることは、高性能なエアコンの製造に寄与し、エネルギーの消費を抑え地球環境を守る上からも効果がある。
【００３３】
また、金属管コイル１８が、金属管１を整列巻きにして形成されると共に鉛直軸廻り回転する回転台２３上に載置され、この回転台２３上には、金属管コイル１８を内周側から保持する金属管保持ロール２６が設けられると共に、金属管コイル１８から引き出される金属管１をガイドする引出部ガイド２７が設けられるものとしたため、金属管コイル１８の回転軸上を金属管１が通過することになり、回転による金属管１の折れ、などの発生を軽微にできる。
【００３４】
なお、溝付きプラグ４の螺旋状の溝５は、金属管１の流れ方向上流側から下流側に向かうにつれて左回りに捻れるように形成され溝付きプラグ４は金属管１の進行方向に向かって右回転するものとしたが、逆に右回りに捻れ溝付きプラグ４が左回転となるように形成してもよい。この場合、金属管コイル１８の回転方向も逆（上流側から視て左回り）にするとよい。
【００３５】
また、金属管１の引き出し速度と金属管コイル１８の回転速度は上述の数値に限るものではなく、金属管１の引き出し速度と金属管コイル１８の回転速度の比が上述した数値の比と同じであればよい。
【００３６】
またさらに、金属管コイル１８は、整列巻きに限るものではなく、非整列巻きであってもよい。図４は、金属管１を非整列巻きして金属管コイル４０を形成した金属管引出部４１を示すものである。金属管引出部４１以外の構成は上述と同様である。
【００３７】
図４に示すように、金属管引出部４１は、鉛直軸廻り回転自在に設けられ金属管コイル４０を同軸上に載置する回転台２３と、回転台２３上に設けられ金属管１を格納するためのバスケット状の容器４２とを備えて構成される。容器４２は、回転台２３の回転軸と同軸上に筒状に形成される。また、容器４２内には、金属管１を案内するためのガイド４３が形成される。ガイド４３は、上側を窄める円錐状に形成され、容器４２内の金属管１を回転軸上に案内するようになっている。
【００３８】
このように、金属管コイル４０が、金属管１を非整列巻きにすると共に容器４２内に格納して形成され、かつ、軸を鉛直方向に向けて配置されるものとしても、上述の実施の形態と同様に容易に金属管１にねじりを加えることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の好適実施の形態を示す内面溝付管の加工方法で用いる装置の概略図である。
【図２】金属管引出部の概略拡大斜視図である。
【図３】加工機の概略側断面図である。
【図４】他の実施の形態を示す金属管引出部の概略拡大斜視図である。
【図５】従来の加工機の概略図である。
【図６】従来の内面溝付管の加工方法で用いる装置の概略説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  金属管
２  フローティングプラグ
３  連結棒
４  溝付きプラグ
６  押圧手段
８  溝
９  引抜きダイス
１８  金属管コイル
２３  回転台
２６  金属管保持ロール
２７  引出部ガイド
４０  金属管コイル
４２  容器
【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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