(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に設けた外周部に溝切り部を有する溝付プラグと他端に設けたフローティングプラグを一体として接続する連結棒と、
前記溝付プラグを金属管内部の所定の位置に配置させるために前記フローティングプラグを引き留める回転可能な引き抜きダイスと、
前記金属管を挟んで前記溝付プラグと同じ位置に配置され前記金属管の外周部を円周方向に公転しながら前記金属管を押圧する押圧手段とを設けた内面溝付管の製造装置において、
前記押圧手段の前記公転方向と逆方向に回転する前記引き抜きダイスが前記金属管の外周を回転するフィン形状整え工程と、
前記押圧手段によって前記金属管の内壁を前記溝付プラグに圧着させて前記溝付プラグを前記押圧手段の公転方向と同一方向に回転させながら、前記金属管を引き抜き方向へ移動させることによって前記金属管の内壁に連続した溝を形成する溝形成工程とを実施することを特徴とする内面溝付管の製造方法。
【請求項２】
前記内面溝付管の製造装置に前記金属管を所定の外径に仕上げる仕上げダイスを加えて設け、前記溝形成工程後に、前記仕上げダイスによる仕上げ工程を実施することを特徴とする請求項１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、熱交換のために伝導管の内面に螺旋状の溝を形成する内面溝付管の製造方法に関し、特にリード角が大きな内面溝付管の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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気あるいは凝結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、内面に螺旋上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、例えば特開平５−００７９２０号公報、特開平５−３２９５２９号公報、特開平６−０１５３４５号公報等に記載されたように金属管内に外周に螺旋状の溝が形成された溝付プラグを入れ、その溝付プラグの位置にある金属管の外周面を連続的に押圧し、金属管内面に多数の螺旋状の溝を形成することによって製造されている。
【０００４】
図４は、従来の内面溝付管の製造装置１の概略説明図である。内面溝付管の製造装置1は、引き抜きダイス２、連結棒４で連結されたフローティングプラグ５と溝付フラグ６、スチールボール７、仕上げダイス８等から構成される。
【０００５】
引抜きダイス２は、フローティングプラグ５を引き留めることで溝付プラグ６の位置を固定する。溝付フラグ６は、その外周に複数の螺旋状の連続した加工用溝９を有し、連結棒４でフローティングプラグ５と一体化され、その軸芯を中心として自由な状態で回転することができる。スチールボール７は、複数のスチールボール７が公転しながら、金属管１１を外周面から押圧する押圧手段で、金属管１１の内面を溝付プラグ６に圧着させ、加工用溝９に応じたフィンによって画定された溝１２を形成させる。仕上げダイス８は、金属管１１を所定の外径に仕上げる。
【０００６】
内面溝付管の製造装置１を用いて管軸１３を有する金属管１１の内面に溝１２を形成するには、金属管１１内部に連結棒４で一体化されたフローティングプラグ５と溝付プラグ６を保持させ、スチールボール７を例えばＢ方向に公転させながら、金属管１１をＥ方向に引き抜けばよい。
【０００７】
金属管１１をＥの方向に引き抜くと、フローティングプラグ５は、引抜きダイス２の位置で止まり、溝付プラグ６の位置が固定される。固定された溝付プラグ６の位置で金属管１１の外周からスチールボール７が押圧しながらＢ方向に公転すると、金属管１１の内面が溝付プラグ６に圧着され、加工用溝９に応じたフィンが形成される。
【０００８】
続いて、金属管１１を引き抜き方向Ｅへ移動させることによって金属管１１の内壁に連続した螺旋状の溝１２が形成され、その後、所定の外径に仕上げる仕上げダイス８を通過することで、金属管１１の内面に溝１２が形成された所定外径の内面溝付金属管１１が製造される。
【０００９】
図３は、溝付プラグ６の平面図である。軸線１０は、溝付プラグ６の軸心である。溝付プラグ６に形成された加工用溝９は、溝付プラグ６の軸線１０と所定の角度（リード角β）をなす。
【００１０】
このような溝付プラグ６を用いることにより、金属管１１の内面に形成された溝１２も金属管１１の管軸１３とリード角βをなす。従って、そのようなリード角の内面溝を有する内面溝付管を伝熱管とし、その内部に液化した媒体が流れたとき、液化した媒体はらせん状の溝又はフィンに沿った環状流となり管内面の壁面の液膜が薄くなり熱伝導特性の向上に寄与する。溝１２が管軸１３と成すリード角が３０°以上になると凝縮性能が向上するとされている。
【００１１】
また、特開昭６２−１９７２１５号公報には、フローティングプラグ５を留める引き抜きダイス２を回転テーパーロールに置き換え、回転テーパーロールの公転方向を金属管１１を溝付プラグ６に圧着するスチールボール７の公転方向と逆にする発明が開示されている。その場合、溝１２を形成するフィンの形状はよくなるがリード角は増加しないので、リード角が大きな内面溝付管を製造する場合、溝付プラグ６の加工用溝９のリード角βを製造する内面溝付管のリード角に応じて大きくしなければならない。
【００１２】
【発明が解決しょうとする課題】
しかしながら、金属管１１の内面に形成される溝のリード角を大きくするために溝付プラグ６のリード角βを大きくすると、金属管１１をＥ方向に引き抜く力の増加につながり、金属管１１が断管に至るなど加工性が低下する問題が発生する。
【００１３】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、リード角の大きな内面溝付管を容易に製造することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、一端に設けた外周部に溝切り部を有する溝付プラグと他端に設けたフローティングプラグを一体として接続する連結棒と、前記溝付プラグを金属管内部の所定の位置に配置させるために前記フローティングプラグを引き留める回転可能な引き抜きダイスと、前記金属管を挟んで前記溝付プラグと同じ位置に配置され前記金属管の外周部を円周方向に公転しながら前記金属管を押圧する押圧手段とを設けた内面溝付管の製造装置において、前記押圧手段の前記公転方向と逆方向に回転する前記引き抜きダイスが前記金属管の外周を回転するフィン形状整え工程と、前記押圧手段によって前記金属管の内壁を前記溝付プラグに圧着させて前記溝付プラグを前記押圧手段の公転方向と同一方向に回転させながら、前記金属管が引き抜き方向へ移動することによって前記金属管の内壁に連続した溝を形成する溝形成工程とを実施することを特徴とする内面溝付管の製造方法を提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る内面溝付管の製造装置1の概略説明図である。本発明の内面溝付管の製造装置１の主要部は従来の内面溝付管の製造装置１と同じ構成なので重複する説明は省略する。
【００１６】
押圧手段は、図４と同じ複数のスチールボール７が公転しながら金属管１１を押圧し、金属管１１の内壁を溝付プラグ６に圧着させて、金属管１１の内壁に溝１２を形成するが、スチールボールでなく他の押圧手段を用いてもよい。
【００１７】
本発明の内面溝付管の製造方法で金属管１１の内面に溝１２を形成するには、金属管１１内部に連結棒４で一体化されたフローティングプラグ５と溝付フラグ６を保持させ、スチールボール７の公転方向と逆の方向に引き抜きダイス２を回転させ、スチールボール７の公転方向Ｂと同じＡ方向に溝付フラグ６を回転させながら、金属管１１をＥ方向に引き抜けばよい。
【００１８】
図２は、内面溝付管の製造装置１における各部材の回転方向をＤ−Ｄ‘の断面から矢印方向に見た概略図である。スチールボール７は、金属管１１を挟んで溝付プラグ６の位置で金属管１１の外周面に位置し、金属管１１の円周方向例えばＢ方向に公転しながら、金属管１１を外から押圧し、金属管１１の内面を溝付プラグに圧着させて溝１２を形成させる。スチールボール７が金属管１１の周りを公転することで、金属管１１の内面には、溝付プラグ６の加工用溝９に応じたフィンが形成される。
【００１９】
押圧手段であるスチールボール７がＢ方向に公転すると、フローティングプラグ５に連結棒４を介して回転自在に保持された溝付プラグ６の外面に、金属管１１の内面が圧着され金属管１１の内面に複数のらせん状の溝１２が形成されるが、金属管１１が溝付プラグ６に圧着されて溝付プラグ６と金属管１１との間に摩擦力が生じるので、金属管１１が移動すると、その摩擦力に引きずられて溝付プラグ６には引き抜き方向Ｅに延びる溝の旋回方向、すなわちＢ方向と同じＡ方向の回転が与えられる。
【００２０】
この場合、溝付プラグ６のＡ方向の回転とスチールボール７のＢ方向の公転によって、金属管１１に、その内面に形成される溝１２のリード角が大きくなる方向に捩じりを加えた状態で溝付加工が行われる。この捩じりにより、溝付け加工後の金属管１１の外径を所定の大きさに仕上げる仕上げダイス８でのリード角の減少を抑える効果が生じ、リード角が大きく保たれる。
【００２１】
ここで、溝付プラグ６の回転方向Ａとスチールボール７の公転方向Ｂが同一なだけでは、金属管１１内面の溝１２を形成するフィンの根元部分に欠けが生じるおそれがあるが、フローティングプラグ５を引き留める引き抜きダイス２をスチールボール７の公転方向Ｂと逆のＣ方向に回転させているので、フィン根元部の欠けの発生が防止でき、フィン形状の良い、リード角の大きな内面溝付管の製造が可能となる。
【００２２】
フローティングプラグ５を引き留める引き抜きダイス２をＣ方向に回転させると、引き抜きダイス２と金属管１１との間の摩擦力で金属管１１もＣ方向に回転しようとする。引き抜きダイス２のＣ方向の回転で生じる金属管１１の回転は溝付プラグ６とスチールボール７とによる金属管の捻じりを相殺するように作用し、金属管１１の外径を所定の大きさに仕上げる仕上げダイス８でのリード角の減少を押える効果を低減させる。
引き抜きダイス２の回転によって生じる金属管１１の回転力は弱いので、金属管１１を製造装置１に供給する途中に、金属管１１の回転を防止するガイドロール（図示なし）などを設置し、金属管１１の回転を防止するとよい。
【００２３】
また、所定の外径に仕上げる仕上げダイス部８の減面率が大きくなると、金属管１１の管軸１３方向の伸びおよび、管軸１３と垂直な径方向の縮みによりリード角は大きく減少する。この仕上げダイス部の減面率が１２％以上になると、仕上げダイス８通過後にリード角は１２°以上減少することになるので、リード角の大きな内面溝付管を製造する場合、仕上げダイス８の減面率を１２％未満にすることが望ましい。
【００２４】
以上説明したように内面溝付管の製造装置１において、スチールボール７の公転方向Ｂと溝付プラグ６の回転方向Ａとを同一方向にし、溝付プラグ６に一体として接続されるフローティングプラグ５を引き留める引き抜きダイス２の回転方向をＡ方向と逆のＣ方向とし、引き抜きダイス２のＣ方向の回転により金属管１１が回転しないようにすることで、リード角が大きく、かつ、フィン形状の良い内面溝付管の加工が可能となる。
【００２５】
【実施例】
実施例として、本実施の形態の内面溝付管の製造装置１を用いて銅管に内面溝付管加工を施した例について説明する。
【００２６】
（実施例１）
図1に示すような内面溝付管の製造装置１を用いて以下の条件で押圧手段である複数のスチールボール７の公転方向を溝付プラグ６の回転と同方向にし、さらに、引き抜きダイス２の回転方向を複数のスチールボール７の公転方向と逆にして内面溝付管を製造し、銅管内面に形成された溝１２のリード角を測定し、その結果を他の場合と比較した。
（１）仕上げダイス８の引き抜き速度は、５m／分とする。
（２）押圧手段である複数のスチールボール７の公転数は、３．０００ｒｐｍで一定とする。
（３）溝付プラグ６は、リード角４６．３°、深さ０．２０４ｍｍ、溝数６４とする。
（４）引き抜きダイス２の内径は、９．２５ｍｍとする。
（５）仕上げダイス８の内径は、８ｍｍとする。
（６）銅管は、外径１０．４ｍｍ、肉厚０．３９ｍｍとする。
（７）押圧手段としての、複数のスチールボール７は、これを加工リングの内側に設けたリング状の溝内に収納し、加工リングを回転させる方式とする。
【００２７】
スチールボール７の公転方向が溝付プラグ６の回転方向と同じ場合は、スチールボール７の公転方向が溝付プラグ６の回転方向と逆の場合に比べ、リード角が３．５°増加した。また、フィン根元の欠けの発生も認められず、良好なフィン形状となっていた。
【００２８】
また、引き抜きダイス２の回転により生じる金属管１１の回転を防止しない場合は、回転を防止した場合と比較すると２°リード角が小さくなっていた。
【００２９】
このように、本発明では、溝付プラグ６の加工用溝９のリード角βを変えずに金属管１１の溝１２のリード角を大きくすることができたので、加工性の低下を招くことはない。
【００３０】
また、伝熱性能の高い、リード角の大きな溝１２を金属管１１に容易に加工できるので、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。
さらに、従来方法の製造装置の改造も僅かであり、設備費などの増加を抑えることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明のスチールボール７等の押圧手段の公転方向Ｂと溝付プラグ６の回転方向Ａとを同一方向にする内面溝付管の製造方法によって、溝付プラグ６の加工用溝９のリード角βを変えることなく、金属管１１によりリード角が大きな溝１２を形成する加工が可能になった。また、溝付プラグ６の加工用溝９のリード角βを変えないので、引き抜き力の増加をきたさない。そのため、充分な加工性を維持した内面溝付管の製造が行える。
【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1の概略説明図
【図２】内面溝付管の製造装置1内の回転方向をＤ−Ｄ‘の断面から矢印方向に見た概略図
【図３】溝付プラグ６の平面図
【図４】従来の内面溝付管の製造装置1の概略説明図
【符号の説明】
１………内面溝付管の製造装置
２………引き抜きダイス
４………連結棒
５………フローティングプラグ
６………溝付プラグ
７………スチールボール
８………仕上げダイス
９………加工用溝
１０………軸線
１１………金属管
１２………溝
１３………管軸
Ａ………溝付プラグ６の回転方向
Ｂ………スチールボール７の公転方向
Ｃ………引き抜きダイス２の回転方向
Ｅ………金属管１１の引き抜き方向
【図１】
0003829727.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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