(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高純度の流体用の配管、導波管、あるいは内部にウィックと呼ばれる特殊な構造を持つヒートパイプ用等のパイプを、断面形状の変形が小さくなるように折り曲げて成形される折り曲げパイプの製造方法において、
上記パイプの外周面に複数のリブを設けて製作する第一の工程と、
上記パイプの焼きなましを行う第ニの工程と、
上記第二の工程で焼きなましされたパイプを、上記第一の工程で製作された複数のリブを曲げの外周側として曲げる第三の工程と、
上記第三の工程で曲げられたパイプから、機械加工によって複数のリブを設けた部分を除去する第四の工程と、
から製造することを特徴とする、折り曲げパイプの製造方法。
【請求項２】
高純度の流体用の配管、導波管、あるいは内部にウィックと呼ばれる特殊な構造を持つヒートパイプ用等のパイプを、断面形状の変形が小さくなるように折り曲げて成形される折り曲げパイプの製造方法において、
上記パイプの焼きなましを行う第一の工程と、
上記第一の工程で焼きなましたパイプの曲げ方向の外周側に、パイプ面に樹脂を注型する第二の工程と、
上記第二の工程で樹脂を注型されたパイプを、上記第二の工程で注型した樹脂を曲げの外周側として曲げる第三の工程と、
上記第三の工程で曲げられたパイプから、有機溶媒を使って当該樹脂を除去する第四の工程と、
から製造することを特徴とする、折り曲げパイプの製造方法。
【請求項３】
上記第三の工程において、パイプの曲げられる方向に対して垂直な方向からパイプの曲げ部分を押さえることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の折り曲げパイプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば宇宙用・工業用・家庭用の熱交換器、排熱装置として用いられるヒートパイプ用管材のような、折り曲げパイプの製造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は一般的に行われている、曲げ部分におけるパイプ断面の変形を小さくする曲げ方法の例である。図において、７はパイプであり、パイプ７の内部に８の砂を詰め、９の栓により砂８がパイプ７から流出するのを防いでいる。このパイプ７を１０の曲げ治具に当てて曲げを行なう。
【０００３】
次に作用について説明する。パイプ７に対して鎖線で示したような曲げを行なうと、曲げ中心に近い側では圧縮応力、遠い側では引張応力が発生する。この応力により、曲げの外周側は伸び、内周側は縮む。さらにポアソン効果により断面を変形させる応力が発生する。内部の砂８はこの変形に対する拘束の役割を果たすため、断面の塑性ひずみを小さく抑えた曲げ加工が可能になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のパイプの曲げ方法は以上のような手順を踏んでいたので、曲げ工程前にパイプ７内に砂８を封入し、曲げ終了後に砂８を取り出してパイプ７の内部を洗浄することが必要であった。このため、曲げ加工に非常に時間がかかる、さらにはパイプ内壁が砂で傷付けられるといった欠点があった。またパイプ内部の清浄度が必要となる高純度の流体用の配管や、導波管、あるいは内部にウィックと呼ばれる特殊な構造を持つヒートパイプ用管材などでは、内部に残った砂を完全に除去するのが困難であり、適用が難しかった。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、曲げ工程時にパイプ内部への砂の封入を不要にすると共に、曲げ部分におけるパイプ断面の変形を小さくする曲げ方法の確立を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明による折り曲げパイプの製造方法は、高純度の流体用の配管、導波管、あるいは内部にウィックと呼ばれる特殊な構造を持つヒートパイプ用等のパイプを、断面形状の変形が小さくなるように折り曲げて成形される折り曲げパイプの製造方法において、上記パイプの外周面に複数のリブを設けて製作する第一の工程と、上記パイプの焼きなましを行う第ニの工程と、上記第二の工程で焼きなましされたパイプを、上記第一の工程で製作された複数のリブを曲げの外周側として曲げる第三の工程と、上記第三の工程で曲げられたパイプから、機械加工によって複数のリブを設けた部分を除去する第四の工程とから製造するものである。
【００１０】
さらにまた、この発明による折り曲げパイプの製造方法は、高純度の流体用の配管、導波管、あるいは内部にウィックと呼ばれる特殊な構造を持つヒートパイプ用等のパイプを、断面形状の変形が小さくなるように折り曲げて成形される折り曲げパイプの製造方法において、上記パイプの焼きなましを行う第一の工程と、上記第一の工程で焼きなましたパイプの曲げ方向の外周側に、パイプ表面に樹脂を注型する第二の工程と、上記第二の工程で樹脂を注型されたパイプを、上記第二の工程で注型した樹脂を曲げの外周側として曲げる第三の工程と、上記第三の工程で曲げられたパイプから、有機溶媒を使って当該樹脂を除去する第四の工程とから製造するものである。
【００１１】
なお、この発明による折り曲げパイプ製造方法は、上記第三の工程において、パイプの曲げられる方向に対して垂直な方向からパイプの曲げ部分を押さえることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す概念図であり、図において１は管内が複雑な形状を持つパイプ、２はパイプ１を曲げる時に補強として貼り付けた補強材、３はパイプ１と補強材２を貼り付ける接着剤、Ａはパイプ１を曲げた時の内周面、Ｂは外周面を示す。パイプ１は曲げ加工をしやすくするために焼きなましてある。
【００１３】
このパイプ１に対して曲げを行なうと、面Ａには圧縮応力、面Ｂには引張応力が生じる。面Ｂは補強材２により補強されているため面Ａよりも剛性が高く、従って曲げモーメントを加えた時の中立軸が面Ｂ側に移動することになり、面Ｂの発生応力は面Ａのそれよりも小さくなる。したがって曲げ工程は圧縮による塑性ひずみの割合が高い状態で進行する。圧縮による塑性ひずみは引張による塑性ひずみよりも小さいため、補強材２がない場合に比べて曲げ部分における断面の変形が小さくなる。補強材２と接着剤３は曲げ作業後に有機溶媒を使って除去する。
【００１４】
補強材２と接着剤３はパイプ１の形状、材質、曲げ半径に応じて選ぶ。例えば、高さ／幅が１４．７３ｍｍ、内径１３．２ｍｍのＡ６０６１−Ｏ製パイプ１に対して内周面での曲げ半径が４３．４ｍｍの９０゜曲げを行なうとする。厚さ１．６ｍｍ〜２ｍｍのＡ６０６１−Ｏ製補強材２を瞬間接着剤３を用いてパイプ１に接着して曲げることにより、パイプ１の曲げ外周側の面Ｂのへこみを補強材２を用いない場合に比べて１０分の１以下に抑えることが出来た。曲げ完了後、接着剤３をアセトンで除去し、補強材２をパイプ１から取り外す。この例の場合、補強材２の厚さを３ｍｍ以上にすると面Ｂのへこみは抑えられるが曲げの内周側の面Ａの変形が無視できなくなる。また補強材２の材質はＡ６０６１−Ｏと似た物質をもつリン青銅でも同じ効果が得られるし、接着剤３は瞬間接着剤よりも剪断強度の高いエポキシ系接着剤を使用しても良い。
【００１５】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２を示す概念図である。図２において、１は管内が複雑な形状を持つパイプ、Ａはパイプ１を曲げた時の内周面、Ｂは外周面を示す。パイプ１は面Ｂの肉厚が面Ａの肉厚よりも厚くなるように製造されている。パイプ１は曲げ加工しやすくするために焼きなましてある。
【００１６】
このパイプ１に対して曲げを行なうと、面Ａには圧縮応力、面Ｂには引張応力が生じる。面Ｂは面Ａよりも肉厚が厚いために剛性が高く、従って曲げモーメントを加えた時の中立軸が面Ｂ側に移動することになり、面Ｂの発生応力は面Ａのそれよりも小さくなる。したがって曲げ工程は圧縮による塑性ひずみの割合が高い状態で進行する。圧縮による塑性ひずみは引張による塑性ひずみよりも小さいため、面Ｂの肉厚が面Ａと等しい場合に比べて曲げ部分における断面の変形が小さくなる。実施の形態１と同様、面Ｂの肉厚はパイプ１の形状、材質、曲げ半径に応じて選ぶ。また航空宇宙用などの軽量化が要求される場合には、曲げ加工後に面Ｂを機械加工して肉厚の不均衡を解消する。
【００１７】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３を示す概念図である。図３において、１は管内が複雑な形状を持つパイプ、Ａはパイプ１を曲げた時の内周面、Ｂは外周面、Ｌは面Ｂ上にある剛性を高めるためのリブを示す。パイプ１は曲げ加工をしやすくするために焼きなましてある。
【００１８】
このパイプ１に対して曲げを行なうと、面Ａには圧縮応力、面Ｂには引張応力が生じる。面ＢはリブＬを持つために面Ａよりも剛性が高く、従って曲げモーメントを加えた時の中立軸が面Ｂ側に移動することになり、面Ｂの発生応力は面Ａのそれよりも小さくなる。したがって曲げ工程は圧縮による塑性ひずみの割合が高い状態で進行する。圧縮による塑性ひずみは引張による塑性ひずみよりも小さいため、リブＣがない場合に比べて曲げ部分における断面の変形が小さくなる。実施の形態２に比べて軽量に仕上がる利点もある。実施の形態１と同様、リブＬの形状、数量はパイプ１の形状、材質、曲げ半径に応じて選ぶ。また航空宇宙用などの軽量化が要求される場合には、曲げ加工後に機械加工などによりリブＬを削除する。
【００１９】
実施の形態４．
図４は実施の形態４を示す概念図である。図４において、１は管内が複雑な形状を持つパイプ、４はパイプ１の外周面に注形された樹脂、Ａはパイプ１を曲げた時の内周面、Ｂは外周面を示す。パイプ１は曲げ加工をしやすくするために焼きなましてある。
【００２０】
このパイプ１に対して曲げを行なうと、面Ａには圧縮応力、面Ｂには引張応力が生じる。面Ｂは樹脂４により補強されているため面Ａよりも剛性が高く、従って曲げモーメントを加えた時の中立軸が面Ｂ側に移動することになり、面Ｂの発生応力は面Ａのそれよりも小さくなる。したがって曲げ工程は圧縮による塑性ひずみの割合が高い状態で進行する。圧縮による塑性ひずみは引張による塑性ひずみよりも小さいため、樹脂４がない場合に比べて曲げ部分における断面の変形が小さくなる。樹脂４は曲げ作業後に有機溶媒を使って除去する。実施の形態１と同様、樹脂４の形状はパイプ１の形状、材質、曲げ半径に応じて選ぶ。
【００２１】
実施の形態５．
図５は実施の形態５を示す概念図である。図５において、１は管内が複雑な形状を持つパイプ、５はパイプ１を局部的に加熱するための高周波加熱コイル、Ａはパイプ１を曲げた時の内周面、Ｂは外周面を示す。パイプ１は曲げ加工をしやすくするために焼きなましてある。
【００２２】
このパイプ１に対して曲げを行なうと、面Ａには圧縮応力、面Ｂには引張応力が生じる。パイプの内周面となる部分に高周波加熱コイル５を置き、パイプ１を高周波加熱コイル５で短時間で局部的に加熱し、面Ａを材料の強度が劣化する程度の高温にする。この状態で曲げを行なえば、材料劣化により面Ａが面Ｂよりも先に降伏を起こす。したがって曲げ工程は圧縮による塑性ひずみの割合が高い状態で進行する。圧縮による塑性ひずみは引張による塑性ひずみよりも小さいため、高周波加熱コイル５による加熱がない場合に比べて曲げ部分における断面の変形が小さくなる。実施の形態１と同様、高周波加熱コイル５による加熱時間、加熱量はパイプ１の形状、材質、曲げ半径に応じて選ぶ。
【００２３】
実施の形態６．
図６は実施の形態６を示す概念図であり、実施の形態１と併用した場合を示している。図６において、１は管内が複雑な形状を持つパイプ、２はパイプ１を曲げる時に補強として貼り付けた補強材、３はパイプ１と補強材２を貼り付ける接着剤、６はパイプ１の上下方向に密着した剛体、Ａはパイプ１を曲げた時の内周面、Ｂは外周面、ＣおよびＤは剛体６により変位を拘束される面を示す。パイプ１は曲げ加工をしやすくするために焼きなましてある。
【００２４】
このパイプ１に対して曲げを行なうと、面Ａには圧縮応力、面Ｂには引張応力が生じる。面Ｂは補強材２により補強されているため面Ａよりも剛性が高く、従って曲げモーメントを加えた時の中立軸が面Ｂ側に移動することになり、面Ｂの発生応力は面Ａのそれよりも小さくなる。したがって曲げ工程は圧縮による塑性ひずみの割合が高い状態で進行する。圧縮による塑性ひずみは引張による塑性ひずみよりも小さいため、補強材２がない場合に比べて曲げ部分における断面の変形が小さくなる。補強材２と接着剤３は曲げ作業後に有機溶媒を使って除去する。また、曲げを行なうと、ポアソン効果により面Ａと面Ｂの距離は縮み、面Ｃと面Ｄの距離は伸びる。しかし面Ｃと面Ｄの変位を拘束する剛体６の存在によりパイプ断面変形はさらに抑制され、実施の形態１〜５に示した曲げ方法に比べてさらに断面の変形が小さくなる。
【００２５】
実施の形態１で示した例の場合、剛体６を併用することで面Ｃと面Ｄの距離の伸びを１０分の１以下に抑えることが出来た。
【００２８】
【発明の効果】
この発明によれば、曲げ工程においてパイプの曲げ外周側にリブを設けてパイプの曲げ外周側の剛性を高め、圧縮変形の割合を高めて曲げることにより、パイプ断面の変形が小さい折り曲げパイプが得られる効果がある。
【００３０】
また、この発明によれば、曲げ工程においてパイプの曲げ内周側を加熱してパイプの曲げ内周側の材料を強度を劣化させ、圧縮変形の割合を高めて曲げることにより、パイプ断面の変形が小さい折り曲げパイプが得られる効果がある。
【００３１】
なお、この発明によれば、曲げ工程においてパイプを上下から剛体で抑えるためにパイプの断面の変形が拘束され、パイプ断面の変形が小さい折り曲げパイプが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による複雑形状の内壁を持つ折り曲げパイプの製造方法を示す。
【図２】  この発明の実施の形態２による複雑形状の内壁を持つ折り曲げパイプの製造方法を示す。
【図３】  この発明の実施の形態３による複雑形状の内壁を持つ折り曲げパイプの製造方法を示す。
【図４】  この発明の実施の形態４による複雑形状の内壁を持つ折り曲げパイプの製造方法を示す。
【図５】  この発明の実施の形態５による複雑形状の内壁を持つ折り曲げパイプの製造方法を示す。
【図６】  この発明の実施の形態６による複雑形状の内壁を持つ折り曲げパイプの製造方法を示す。
【図７】  従来の折り曲げパイプの製造方法を示す。
【符号の説明】
１  複雑形状の内壁を持つ折り曲げパイプ、２  補強材、３  接着剤、４  樹脂、５  高周波加熱コイル、６  剛体、７  パイプ、８  砂、９  栓、１０  曲げ治具、Ａ  パイプ１の曲げ内周面、Ｂ  パイプ１の曲げ外周面、Ｃ  パイプ１の変位を拘束される面、Ｄ  パイプ１の変位を拘束される面、Ｌ  リブ。
【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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