(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面平滑な金属管に特定方向の捩り加工を施す工程と、前記金属管に内面溝付加工を施す工程と、内面溝付加工が施された金属管に前記捩り加工とは逆向きの捩り加工を施す工程とを含み、前記各工程を連続して実施することを特徴とする螺旋状内面溝付管の製造方法。
【請求項２】
前記特定方向の捩り加工が表面平滑な金属管をその軸心を中心にして回転させる加工であることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
金属管を回転させる加工が金属管を巻付けたボビンを特定方向に回転させる加工であることを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
内面溝付加工を施す前に引抜きダイスを用いて金属管に縮径加工を施すことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の製造方法。
【請求項５】
前記引抜きダイスを特定方向に回転させることを特徴とする請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
前記内面溝付加工が溝付けされる金属管の外周を公転する押圧手段による加工であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１に記載の製造方法。
【請求項７】
前記内面溝付加工が引抜きダイスを用いた縮径加工であることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項８】
前記引抜きダイスを特定方向に回転させることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記引抜きダイスの前又は後に配置され、特定方向に回転可能な回転保持治具によって金属管を保持することを特徴とする請求項４〜７の何れか１に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記逆向きの捩り加工が仕上げダイスを用いた引抜き加工であることを特徴とする請求項１〜９の何れか１に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記特定方向が内面溝付加工に用いられる溝付プラグの回転と同じ方向であることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１に記載の製造方法。
【請求項１２】
内面溝付加工に先立って管材に捩り加工が施され、内面溝付加工後に前記捩り加工とは逆向きの捩り加工が施されてなることを特徴とする螺旋状内面溝付管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換用の伝熱管などとして使用される、内面に複数の螺旋状の溝が形成された内面溝付管の製造方法及びその方法により製造された内面溝付管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発又は凝縮を生じさせる伝熱管として、内面に複数の螺旋状の溝が形成された内面溝付管が使用されている。
【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号公報等に見られるように、内外面が平滑な金属管内に、外周に螺旋状の溝が形成された溝付プラグを入れ、その溝付プラグが位置する部位の金属管の外周面を押圧することで金属管の内面に多数の螺旋状の溝を形成する方法によって製造されている。
【０００４】
図５に従来の一般的な加工方法の例を示す。内外面が平滑な管１の内部には、外周に複数の螺旋状の溝５を有する溝付プラグ４が回転自由な状態で連結棒３を介してフローティングプラグ２と接続して配置されている。そして、管１を引き抜くことでフローティングプラグ２はこれを支える引抜きダイス９の位置で止まり、それにより溝付プラグ４も引抜き方向での位置が固定される。
【０００５】
溝付プラグ４が位置する部位の管１の外周面を遊星回転する押圧手段６、例えば複数のボール又はロールで押圧することで、管１の内面は溝付プラグ４に押付けられ、溝付プラグ４の溝５に応じた隆起部によって画定された螺旋状の溝８が形成され、その後、外径等を整える仕上げダイス７を通して空引き加工され、内面に複数の螺旋状の溝８を有する螺旋状内面溝付管１０１が製造される。
【０００６】
この場合、管１０１の内面に形成された溝８と管軸とは所定の角度（リード角）をなしている。内面の溝８にリード角をつけることで、内面溝付管を伝熱管として使用した場合、液化した冷媒は溝に沿って流れたとき環状流となり、管内面の壁面の液膜が薄くなり伝熱特性の向上に寄与するとされている。
【０００７】
一方、内面の溝にリード角を付けた内面溝付管の別の製造方法として、ストレートの内面溝が形成された溝付管をツイスト加工することにより内面溝にリード角を付ける方法が提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
内面溝のリード角が３０度以上と大きくなると、凝縮性能が向上することが判明しているが、前記した従来の一般的な加工方法では、リード角を大きくすることは溝付プラグにおける溝のリード角を大きくすることになり、それに伴って管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発生し、高リード角の内面溝付管の生産性が阻害され、現実的に加工できる内面溝付管の溝のリード角としては３７度程度が限度であった。
【０００９】
一方、ストレートの内面溝付管をツイスト加工する方法の場合、内面溝付加工とツイスト加工が別工程とならざるを得ない上に大型の装置が必要で、生産性に問題が残る。
【００１０】
従って、本発明の目的は、従来の一般的な加工方法を用いて内面溝のリード角が大きな内面溝付管を製造することのできる改良された方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の目的を達成するために、表面平滑な金属管を用いて大きなリード角を持つ螺旋状内面溝付管を製造する方法として、内面溝付加工される金属管に捩り加工の手段を適用したことを特徴とするもので、その具体的方法は次のような項目となる。
【００１２】
請求項１に記載の発明は一つの基本原理を示したもので、表面平滑な金属管に捩り加工を施す工程と、前記金属管に内面溝付加工を施す工程と、内面溝付加工が施された金属管に前記捩り加工とは逆向きの捩り加工を施す工程とを含み、前記各工程を連続して実施することを特徴としている。
【００１３】
請求項２及び３に記載の発明は、前記捩り加工を表面平滑な金属管に回転を与えることを規定したものである。
【００１４】
また、請求項４及び５に記載の発明は、内面溝付加工に先立って前記金属管に縮径加工を施すことを規定したものであり、それによって長尺な金属管の加工を連続的の加工することができる。
【００１５】
請求項６及び７に記載の発明は、内面溝付加工の方法を規定したもので、請求項６が高速回転の転造方式、請求項７が縮径加工と同時に内面溝付加工を行う方式を適用している。
【００１６】
請求項８に記載された発明は、請求項7における引抜きダイスに特定方向の回転が付与され、請求項９に記載の発明は、回転保持冶具の併用により捩り加工の駆動力を補うことにしている。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、逆向きの捩り加工の方法として、内面溝付加工された金属管の表面状態や外径を整える仕上げダイスによる空引き加工を採用したことを特徴としている。
【００１８】
また、請求項１１に記載の発明は、金属管の捩り加工における捩り方向を金属管の内面溝付加工に使用される溝付プラグの回転と同じ方向とすることを規定している。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明するに、図１は本発明に係る方法の一つの実施形態を示す。
【００２０】
位置Ａのガイドロール１０を経て引出された表面平滑な金属管１、例えば軟質な銅管は、位置Ｂの引抜きダイス１１と回転保持具１２を経て溝付プラグ４及び押圧部材である転造ボール６が存在する位置Ｃで内面溝付加工が施された後、引続き仕上げダイス７を通して加工されることは従来と同様であるが、この実施形態においては引抜きダイス１１が回転可能に構成され、その引抜きダイス１１の後段に金属管を保持して引抜きダイス１１と共に回転する回転保持具１２が配置され、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支持された溝付プラグ４の回転方向と同じ方向に所定速度の回転が加えられ、内面溝付加工される金属管に捩りが付与できるようになっている。従って、位置Ｃで内面溝付加工される金属管に捩りを付与しない場合に比べ、内面溝のリード角が大きな内面溝付管１５を得ることができる。
【００２１】
この実施形態のポイントは、引抜きダイス１１と回転保持具１２の回転により位置ＡＢ間で金属管に一定ピッチの捩り変形させると共に、位置ＢＤ間では捩りに対し剛体として回転し、位置Ｄの仕上げダイス７部で集中的に逆戻りの一定ピッチの捩り変形が生じ、その先は捩れが解消されて定常的に引抜かれる点にある。
【００２２】
これを内面溝付管における内面溝のリード角で見ると、ＡＣ間は平滑管であるため管が捩れても平滑管のままであるが、Ｃ部で内面溝付加工が施されて溝付プラグにおける溝のリード角と同じリード角の内面溝が形成される。そして、Ｄ部では逆戻りの捩れ変形の分のリード角をプラスした大きなリード角となる。
【００２３】
これを、式で書くと、以下の関係式が得られる。
【００２４】
βF＝ATN-1｛Ｔａｎ(βR)  +  ２πｒfωBB ／Ｖf｝………（１）
ここに、βF：内面溝のリード角、  βR：プラグの溝のリード角、ｒF：内面溝付管の半径、ωBB ：引抜きダイスの回転速度（ｒｐｍ）、Ｖf：仕上管の引抜き速度を表す。
【００２５】
すなわち、表面平滑な管から内面溝付管を製造する方法として、内面溝付加工の前位で金属管に一定ピッチの回転を付与し、捩り加工を定常的に付加することで、高リードの内面溝付管を製造することができる。
【００２６】
図２は本発明の別の実施形態を示す。
【００２７】
図２の場合、図１の形態との違いは、引抜きダイス１１に供給される金属管１を、その軸線を中心として回転させている点である。
【００２８】
この態様では金属管１をコイル状に巻いたボビン１３自体を溝付プラグ４の回転方向と同じ方向に一定速度で回転させているが、金属管１が短尺な場合、その金属管を保持し、その軸線を中心として回転させればよい。何れの場合も図１の態様と同様、式（１）分のリード角増加が可能となる。引抜きダイス１１の回転速度をボビン１３の回転速度に置きかえれば良い。
【００２９】
図３は本発明の別の実施形態を示し、前二者との違いは、引抜きダイス部１１部で引抜きと共に内面溝付加工を施し、引抜きダイス１１と共に回転する回転保持具１２をもって内面溝付加工された金属管に溝付プラグ１４の回転方向と同じ方向の回転を付与している点である。
【００３０】
この態様の場合、溝付プラグ１４はフローティングプラグ２に対し短い連結棒３１を介して回転自在に支持されている。この態様の場合も他の態様と同様、形成される内面溝のリード角の増加が可能となる。
【００３１】
なお、後述の実施例では金属管として銅管の場合を示すが、材質はそれに限定されず、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鋼などであっても良い。
【００３２】
【実施例】
実施例として銅管を加工した場合について説明する。
【００３３】
[実施例１]
金属管として外径１０．４mm、肉厚０．３９mmの軟質銅管を、引抜きダイス１１として内径９．２５mm、仕上げダイス７として内径８mmのもの用意すると共に、溝付プラグ４として溝深さ０．２mm、溝数５０、溝のリード角３９度のものを用意し、図１に示す態様と同様の方式を用いて仕上げダイス７と回転保持貴具１２を溝付プラグ４の回転方向と同じ方向に回転させ、銅管の引抜き速度に対する引抜きダイス１１の回転数を種々変化させて螺旋状内面溝付銅管を製造し、内面溝のリード角の変化を測定した。その結果を図４に示す。なお、図４におけるリード角増加量は銅管を回転させない場合を基準にした。
【００３４】
図４に示すように、溝付プラグのリード角が同一でも金属管を回転させることで加工後の内面溝付管における内面溝のリード角が約６．５度増加し、４０度以上のリード角を持つ内面溝付管を製造することができた。
【００３５】
［実施例２］
実施例１と同じ引抜きダイス、仕上げダイス及び溝付プラグを用いる共に、銅管として実施例１と同じ寸法のコイル状の軟質銅管を用意し、図２に示す方式を用い、ボビン１３を溝付プラグ４の回転方向と同じ方向に回転させると共に引抜きダイス１１を同じ方向に回転させて螺旋状内面溝付管を製造した。その結果、引抜き速度に対する銅管の回転数は３０回／ｍまで可能であり、リード角は回転のない場合と比較して１０度増加したものを得ることができた。
【００３６】
［実施例３]
金属管として外径２０mm、肉厚０．５mmの軟質銅管を、引抜きダイスとして内径１７．５mm、仕上げダイスとして内径１５mmのものを用意すると共に、溝付プラグとして溝深さ０．３mm、溝数４８、溝のリード角３５度のものを用意し、実施例２と同様にして螺旋状内面溝付銅管を製造した。その結果、引抜き速度に対する銅管の回転数は３０回／ｍまで可能であり、内面溝のリード角は回転のない場合に比べ１０度増加したものを得ることができた。
【００３７】
［実施例４］
金属管として外径１０．４mm、肉厚０．５mmの軟質銅管、引抜きダイスとして内径９．２５mmのもの、溝付プラグとして溝深さ０．２mm、溝数５０、溝のリード角０度のもの及び仕上げダイスとして内径８mmのものを夫々用意し、図３に示す態様と同様の方式を用い、引抜きダイス１１と回転保持具１２を実施例１と同様に回転させて内面溝付管を製造した。その結果、溝のリード角が１５度の内面溝付銅管を得ることができた。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、内面溝付加工される金属管に捩り加工の手段を適用することで、溝付プラグの溝のリード角（軸線と溝のなす角度）を変えることなく内面溝のリード角が大きな螺旋状内面溝付管を加工性の低下を招くことなく容易に得ることができる。また、伝熱性能の高い溝リード角の大きな内面溝付管の加工を容易にすることは、それを用いたエアコン等の熱交換器の性能も向上することになり、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る製造方法の実施形態の概略を示す説明図である。
【図２】本発明に係る製造方法の別の実施形態を示す概略説明図である。
【図３】本発明に係る製造方法の別の実施形態を示す概略説明図である。
【図４】実施例における金属管の回転に対するリード角増加量の変化を示すグラフである。
【図５】一般的な内面溝付管の製造方法の従来例を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１  金属管
２  フローティングプラグ
３  連結棒
４  溝付プラグ
５  溝
６  転造ボール
７  仕上げダイス
８  管内面溝
９  引抜きダイス
１０  ガイドロール
１１  引抜きダイス
１２  回転保持具
１３  原管コイル
１４  溝付プラグ
１５  内面溝付管
【図１】
0003743342.tif 000002
【図２】
0003743342.tif 000003
【図３】
0003743342.tif 000004
【図４】
0003743342.tif 000005
【図５】
0003743342.tif 000006