内面溝付管製造装置および内面溝付管
【課題】溝加工手段により管内面に溝を形成する際に、溝形成プラグの外周面と金属管の管内面の間に潤滑油を十分に行き渡らせることができる内面溝付管製造装置および該内面溝付管製造装置で製造される内面溝付管を提供することを目的とする。
【解決手段】内面溝付管製造装置１において縮径プラグ３２と主溝形成プラグ４４と芯金５０とで金属管７０の内部に配置されている管内部材を構成し、管内部材に、金属管７０の内部の上流側から下流側へ潤滑油６０を供給する貫通孔５０ａを設け、貫通孔５０ａは、縮径プラグ３２の上流端と主溝形成プラグ４４の下流端との間に潤滑油６０を吐出する吐出口５０ｃと、吐出口５０ｃより上流側において潤滑油６０を導入する導入口５０ｂとを有するとともに、導入口５０ｂと吐出口５０ｃとの間を貫通する構成とした。
【解決手段】内面溝付管製造装置１において縮径プラグ３２と主溝形成プラグ４４と芯金５０とで金属管７０の内部に配置されている管内部材を構成し、管内部材に、金属管７０の内部の上流側から下流側へ潤滑油６０を供給する貫通孔５０ａを設け、貫通孔５０ａは、縮径プラグ３２の上流端と主溝形成プラグ４４の下流端との間に潤滑油６０を吐出する吐出口５０ｃと、吐出口５０ｃより上流側において潤滑油６０を導入する導入口５０ｂとを有するとともに、導入口５０ｂと吐出口５０ｃとの間を貫通する構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷蔵庫やルームエアコンなどの熱交換器において伝熱管として使用する内面溝付管の製造装置および内面溝付管に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、冷蔵庫やルームエアコンなどに使用されている熱交換器には伝熱管として銅や銅合金、アルミ合金など熱伝導率の高い金属製の内面溝付管が用いられている。
このような内面溝付管として、例えば特許文献１には、管内空間を流れる冷媒液が管内面と接触する面積を増やすと共に、冷媒液を撹拌させることで熱交換性を向上するために、螺旋状の主溝を管内面に多数備えた内面溝付管およびその製造装置が開示されている。
【０００３】
この製造装置は、縮径プラグを有する縮径手段、主溝形成プラグを有する主溝形成手段および引抜手段を引き抜き方向に沿ってこの順で備えている。そして該螺旋状の主溝は、金属管を引き抜くことで、管内面が平滑な金属管を縮径手段により縮径した後、主溝形成手段において転造ボールにより、該平滑な管内面を、螺旋状溝をもつ主溝形成プラグ側に押圧することで形成される（特許文献１の図１参照）。
【０００４】
なお、縮径プラグ（特許文献１のフローティングプラグ２３）より引き抜き方向の上流側の金属管の内部に注入された潤滑油が、加工時に、縮径プラグの外周面と金属管の管内面との間に十分に行き渡ることとなる。この潤滑油は、金属管の縮径の際に、縮径プラグの外周面と金属管の管内面との間に生じる摩擦を低減する役割を果たしている。
【０００５】
また、主溝形成手段において主溝を形成する際にも、主溝形成プラグの外周面と金属管の管内面との間に潤滑油が十分に行き渡っていることが必要である。
【０００６】
ところが、潤滑油は、縮径手段で薄く引き延ばされるうえに、縮径の際に生じる熱により多くは気化してしまい、縮径プラグより引き抜き方向の下流側では不足しがちであった。
【０００７】
その結果、主溝形成プラグの外周面と金属管の管内面の間に生じる摩擦により、主溝形成プラグの溝の磨耗が激しくなる、或いは、金属管が断管するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１３１６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこでこの発明は、溝加工手段により管内面に溝を形成する際に、溝形成プラグの外周面と金属管の管内面との間に潤滑油を十分に行き渡すことのできる内面溝付管製造装置および該内面溝付管製造装置で製造される内面溝付管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、金属管を管軸方向に引き抜く引抜手段と、前記引抜手段で引き抜く前記金属管を縮径する縮径手段と、前記縮径手段より引き抜き方向の下流側に、前記金属管の管内面に溝を加工する溝加工手段とを備え、前記縮径手段を、前記金属管の外側から前記金属管を押圧する縮径ダイスと、前記金属管の内部に配置し、前記縮径ダイスより引き抜き方向の上流側から、前記縮径ダイスに係止する縮径プラグとで構成し、前記溝加工手段を、前記金属管の外側から前記金属管を押圧する転造ボールと、前記金属管の内部に配置し、前記転造ボールが前記金属管を押圧することで、前記金属管の管内面に溝を形成する溝形成プラグとで構成し、前記縮径プラグと前記溝形成プラグとを連結する連結手段を備えた内面溝付管製造装置であって、前記縮径プラグと前記溝形成プラグと前記連結手段とで管内部材を構成し、前記管内部材に、前記金属管の前記内部の前記上流側から前記下流側へ潤滑油を供給する貫通孔を設け、前記貫通孔は、前記縮径プラグと前記溝形成プラグとの間に前記潤滑油を吐出する吐出口と、前記吐出口より前記上流側において前記潤滑油を導入する導入口とを有するとともに、前記導入口と前記吐出口との間を貫通する構成であることを特徴とする。
【００１１】
この発明の構成により、内面溝付管製造装置は、溝加工手段により管内面に溝を形成する際に、溝形成プラグの外周面と金属管の管内面との間に潤滑油を十分に行き渡すことができる。
【００１２】
詳述すると、例えば、前記縮径プラグより引き抜き方向の上流側に前記導入口を設けた場合、予め前記導入口より引き抜き方向の前記上流側に前記潤滑油を注入する。そうすると、前記内面溝付管製造装置は、例えば、前記引抜手段により前記下流側へ移動している前記金属管の管内面との摩擦力および前記金属管の管内空間の圧力差により、前記潤滑油を前記導入口に導き、前記貫通孔を通過させ、前記縮径プラグより引き抜き方向の下流側で、前記溝形成プラグより引き抜き方向の上流側にある前記吐出口より吐出させることができる。
【００１３】
従って、前記溝形成プラグの外周面と前記金属管の管内面との間に前記潤滑油を十分に行き渡らせることができ、その状態で前記管内面に溝を形成することができる。
【００１４】
このことにより、前記潤滑油の不足によって起こる前記溝形成プラグと前記内面溝付管の摩擦を低減でき、その結果、前記金属管の断管を回避できるので、前記内面溝付管の生産性を向上させることができる。
【００１５】
また、摩擦を低減できるため、前記溝形成プラグの溝の磨耗量を減らすことができる。よって、主溝を精度よく形成することができる。また、前記溝形成プラグの耐久性向上につながり、交換頻度を減らすことができる。その結果、生産コストを低減することができる。前記溝形成プラグは特に高価な部品であるので、前記溝形成プラグの交換頻度が減ることは生産コストの低減に大変有効である。
【００１６】
さらに、前記溝形成プラグと前記内面溝付管との間に前記潤滑油が行き渡ることにより、この間に生じる摩擦力を低減できるので、前記引抜手段が前記金属管を引き抜く力を低減することができる。その結果、前記内面溝付管製造装置の加工負荷を低減できる。
【００１７】
なお、上記溝加工手段は、少なくとも、転造ボールおよび主溝形成プラグの組からなる主溝を形成する主溝加工手段、あるいは、前記主溝加工手段、および、副溝を形成する副溝加工ダイスおよび副溝形成プラグの組からなる副溝を形成する副溝加工手段で構成とすることができる。この場合、前記副溝加工手段は、前記主溝加工手段より引き抜き方向の下流側に備える。
【００１８】
上記貫通孔は、前記管内部材のうち、前記連結手段、前記縮径プラグまたは前記溝形成プラグに配置された一本あるいは複数本の貫通孔とすることができる。さらに、１つの前記貫通孔は、前記連結手段と前記縮径プラグ、または前記連結手段と前記溝形成プラグにまたがった貫通孔とすることができる。
【００１９】
上記縮径プラグは、前記連結手段の周りに回動自在となるように前記連結手段と連結する構成あるいは、前記連結手段と一体となって回動するように連結する構成とすることができる。同様に、前記溝形成プラグは、前記連結手段の周りに回動自在となるように前記連結手段と連結する構成、あるいは、前記連結手段と一体となって回動する構成とすることができる。
【００２０】
この発明の態様として、前記連結手段を前記縮径プラグの内部まで管軸方向に沿って挿通させて前記縮径プラグと連結し、前記連結手段に前記貫通孔を設け、前記導入口を、前記縮径プラグより前記上流側に配置し、前記吐出口を、前記縮径プラグから前記溝形成プラグまでの間に配置することができる。
【００２１】
この発明により、例えば導入口により上流側の管内部に潤滑油を注入すると、前記金属管の先端から前記管内空間に前記潤滑油を注入することで、前記金属管の引き抜き時に、前記内面溝付管製造装置は、前記潤滑油を、前記縮径プラグより引き抜き方向の上流側に配置した前記導入口から、前記金属管との摩擦や前記管内空間の圧力差により導入することができる。さらに、前記潤滑油を、上述の摩擦力と圧力差により、前記貫通孔を通過させ、前記縮径プラグより引き抜き方向の下流側で、かつ、前記溝形成プラグより引き抜き方向の上流側に配置した前記吐出口より吐出させることができる。
【００２２】
従って、予め前記金属管の先端から前記管内空間に前記潤滑油を注入するだけで、前記溝形成プラグの外周面と前記金属管の管内面の間に前記潤滑油を十分に行き渡らせることができ、その状態で前記管内面に溝を形成することができる。すなわち、簡単な準備だけで、前記溝形成プラグの外周面と前記金属管の管内面の間に前記潤滑油をさらに十分に行き渡らせることができる。
【００２３】
また、この発明の態様として、前記溝加工手段を、主溝を形成する主溝加工手段と、前記主溝加工手段より前記下流側に配置し、前記主溝に副溝を形成する副溝加工手段とで構成し、少なくとも、前記主溝加工手段と前記副溝加工手段との間に前記吐出口を設けることができる。
【００２４】
この発明により、前記主溝加工手段と前記副溝加工手段との間の前記金属管の前記管内空間に前記潤滑油を吐出させることができる。よって、前記主溝形成プラグより引き抜き方向の下流側に配置された副溝形成プラグの外周面と前記金属管の管内面との間にほとんど前記潤滑油を行き渡らすことができない場合と比較して摩擦を低減することができる。その結果、副溝形成プラグの刃の磨耗を抑制すると共に金属管が断管するなどの深刻な問題を解決することができる。従って、主溝のみならず副溝を精度良く形成することができる。
【００２５】
また、この発明は、上述の内面溝付管製造装置で製造した、長さ１０００ｍ以上の内面溝付管の加工の始端における管内面のフィンの高さをｈ１、前記内面溝付管の加工の終端における前記フィンの高さをｈ２とした場合、｜ｈ１−ｈ２｜／ｈ１≦０．０５となる内面溝付管であることを特徴とする。
【００２６】
上述したように前記内面溝付管製造装置は、前記溝形成プラグの外周面と前記金属管の管内面の間に、十分な前記潤滑油が行き渡っており、前記溝付形状プラグの溝の摩耗を抑制することができるため、加工の始端と終端でのフィン高さｈの差が従来に比べて小さい、精度の良い前記内面溝付管が形成される。したがって、熱交換性の高い内面溝付管を構成することができる。
【発明の効果】
【００２７】
この発明により、溝加工手段により管内面に溝を形成する際に、溝形成プラグの外周面と金属管の管内面との間に潤滑油を十分に行き渡すことのできる内面溝付管製造装置および該内面溝付管製造装置で製造される内面溝付管を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態１の内面溝付管製造装置の断面図。
【図２】主溝形成プラグの説明図。
【図３】主溝が形成された金属管の断面図。
【図４】主溝が形成された金属管の管内面の斜視図。
【図５】縮径プラグの断面図。
【図６】芯金の断面図。
【図７】貫通孔の作用の説明図。
【図８】実施形態２の内面溝付管製造装置の断面図。
【図９】副溝形成プラグの説明図。
【図１０】主溝および副溝が形成された金属管の断面図。
【図１１】主溝および副溝が形成された金属管の管内面の斜視図。
【図１２】貫通孔の他の実施形態の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、この発明に係る内面溝付管製造装置の実施形態を説明する。
（実施形態１）
実施形態１では、溝加工部１０が主溝加工部４０のみにより構成される場合の内面溝付管製造装置１について図１から図７と共に説明する。
図１は実施形態１の内面溝付管製造装置１の縦断面による説明図である。
また、図２は主溝形成プラグ４４の説明図である。詳しくは、図２（ａ）は図１における主溝形成プラグ４４の拡大片断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＣ−Ｃ端面図および主溝形成溝４４ａの拡大図である。
【００３０】
また、図３は主溝７２が形成された内面溝付管７０ａの断面図であり、図４は主溝７２が形成された内面溝付管７０ａの管内面７４の斜視図である。
また、図５は縮径プラグ３２の断面図であり、図６は芯金５０の横断面図である。詳しくは、図６（ａ）は図１におけるＡ−Ａ端面図であり、図６（ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ端面図である。なお、図６において金属管７０の断面の図示を省略してある。
【００３１】
さらに、図７は貫通孔５０ａの作用の説明図である。詳しくは、図７（ａ）は導入口５０ｂ付近において、潤滑油６０が導入口５０ｂに導入される状況を図６（ｂ）におけるＥ−Ｅ端面により示した説明図であり、図７（ｂ）は吐出口５０ｃ付近において、潤滑油６０が吐出する状況を図６（ｂ）におけるＥ−Ｅ端面により示した説明図である。
【００３２】
実施形態１における内面溝付管製造装置１は、図１に示すように、引き抜き方向Ｘの下流側に配置された引抜部２０により金属管７０を引き抜いて内面溝付管７０ａを製造する装置である。
【００３３】
内面溝付管製造装置１は、引き抜き方向Ｘに沿って、その上流側から下流側へ、金属管７０を縮径させる縮径部３０と、金属管７０の管内面７４に多数の主溝７２を形成する主溝加工部４０と、金属管７０を引き抜く引抜部２０とをこの順に備えている。
【００３４】
なお、内面が平滑な金属管７０は銅管であり、該金属管７０の管内面７４に螺旋状の主溝７２を形成し、主溝７２同士の間にフィン７３を形成したものを内面溝付管７０ａとする。また、金属管７０および内面溝付管７０ａの管内部の空間を内部空間９０とする。
【００３５】
引抜部２０は、図１に示すように、内面溝付管７０ａを巻き取る巻取りドラム２１と該巻取りドラム２１を駆動するモータＭとを備え、該モータＭの回転駆動により内面溝付管７０ａを適度な引き抜き力で巻取りドラム２１に巻きつける構成である。
【００３６】
縮径部３０は、縮径ダイス３１と縮径プラグ３２とで構成している。
縮径ダイス３１は、引き抜き方向Ｘへ連通した連通孔３１ａを備えた筒状に形成され、金属管７０を外部から取り囲むように配置している。連通孔３１ａは、引き抜き方向Ｘの下流側から上流側へかけて末広がりの開口形状である。
【００３７】
縮径プラグ３２は、挿通孔を有する円柱状に形成し、引き抜き方向Ｘの下流側の外周をテーパ状に形成している。縮径プラグ３２は、金属管７０の内部であって、縮径ダイス３１に対応する位置に配置している。
【００３８】
上述したように縮径部３０を縮径ダイス３１と縮径プラグ３２とで構成したことにより、縮径部３０は金属管７０を縮径することができる。
詳述すると、引抜部２０により金属管７０を引き抜く際に、縮径ダイス３１が、金属管７０を外部から押圧し、同時に、縮径プラグ３２が、縮径ダイス３１の引き抜き方向Ｘの上流側から金属管７０を挟んで縮径ダイス３１に係止することで、縮径部３０は金属管７０を縮径することができる。
【００３９】
なお、加工時には、縮径プラグ３２の外周面３２ｂと金属管７０の管内面７４との間にはほとんど隙間はなく、金属管７０の管内空間９０は、縮径プラグ３２により隔てられることとなる。
【００４０】
続いて、主溝加工部４０について説明する。主溝加工部４０は、転造ヘッド４１と複数の転造ボール４３と主溝形成プラグ４４とで構成している。
転造ヘッド４１は、転造ヘッド上流部４１ａおよび転造ヘッド下流部４１ｂにより構成している。転造ヘッド上流部４１ａは、引き抜き方向Ｘに連通する転造ヘッド連通孔４１ｃを有する筒状に形成し、連通孔４１ｃは、引き抜き方向Ｘに対して下流側へ向けて末広がりの開口形状である。転造ヘッド下流部４１ｂは、片断面がＬ字形状の略円筒形に形成している。
【００４１】
転造ボール４３は、全て同じ径の金属球あるいはセラミック球であり、金属管７０の外面に接して複数備えている。複数の転造ボール４３は、転造ヘッド上流部４１ａと転造ヘッド下流部４１ｂの間に挟まれ、引き抜き方向Ｘの位置が拘束されるよう配置している。一方、複数の転造ボール４３は、自転自在かつ管軸周りには公転自在に配置している。
【００４２】
主溝形成プラグ４４は、図２に示すように、後述する芯金５０の挿通を許容する挿通孔を有する円筒形に形成され、その外周に螺旋状の多数の主溝形成溝４４аを備えている。主溝形成プラグ４４は、管内空間９０における、転造ヘッド４１および転造ボール４３に対応する位置に配置している。
【００４３】
上述したように主溝加工手段４０を転造ヘッド４１、転造ボール４３および主溝形成プラグ４４とで構成したことにより、主溝加工手段４０は金属管７０の管内面７４に主溝７２を形成することができる。
【００４４】
詳述すると、複数の転造ボール４３は、引抜部２０によって金属管７０が引き抜かれる際に、金属管７０の外側から金属管７０を押圧して、管軸周りに公転する。複数の転造ボール４３は、金属管７０の外部から押圧してわずかに金属管７０を縮径することで、金属管７０の管内面７４を主溝形成プラグ４４側へ押圧し、図３および図４に示す螺旋状の主溝７２を形成することができる。このとき、図３および図４に示す主溝７２間にはフィン７３を形成することができる。また、加工時に、縮径プラグ３２より引き抜き方向Ｘの下流側であって主溝形成プラグ４４より上流側の金属管７０の管内空間９０は閉空間となる。
なお、縮径プラグ３２より引き抜き方向Ｘの上流側の管内空間９０を第１管内空間９１、縮径プラグ３２より引き抜き方向Ｘの下流側であって主溝形成プラグ４４より上流側の管内空間９０を第２管内空間９２とする。
【００４５】
次に、縮径プラグ３２と主溝形成プラグ４４とを連結する芯金５０について説明する。
芯金５０は、細長い円柱形状であり、縮径プラグ３２と主溝形成プラグ４４とをこれらの中心軸を貫いて連結している。
【００４６】
詳しくは、芯金５０は、図５に示すように、縮径プラグ３２の中心軸を貫いて、縮径プラグ３２より引き抜き方向Ｘの上流側に突出し、主溝形成プラグ４４の中心軸を貫いて、主溝形成プラグ４４より引き抜き方向Ｘの下流側にも突出している（図１参照）。なお、縮径プラグ３２および主溝形成プラグ４４は、芯金５０に対して、芯金５０の軸方向の周りに回転自在かつ引き抜き方向Ｘの位置を固定されている。
【００４７】
また、細長い円柱形状である芯金５０は、その中心に貫通孔５０ａを設けている。貫通孔５０ａには、縮径プラグ３２より引き抜き方向Ｘの上流側の金属管７０の内部に潤滑油６０を導入する導入口５０ｂを設け、第２管内空間９２に潤滑油６０を吐出する吐出口５０ｃを設けている。
【００４８】
貫通孔５０ａは、図６（ａ）に示すように、芯金５０の円形断面の中心を通り、図６（ｂ）に示すように、貫通孔５０ａの下流側端部５０ｅでＴ字状に左右に分岐している。
【００４９】
上述したように芯金５０に貫通孔５０ａを設けたことにより、貫通孔５０ａは以下のように作用する。
加工開始時に、金属管７０が縮径部３０を通過する前に、予め潤滑油６０を、金属管７０の引き抜き方向Ｘの下流側の先端（以下、「管先端」という。）から管内部すなわち管内空間９０に注入しておく。これにより、該管先端が縮径部３０を通過した後は、図１に示すように、潤滑油６０が上述した第１管内空間９１に満たされていることになる。
【００５０】
金属管７０は引抜部２０により引き抜かれているので、図５に示すように、潤滑油６０は、金属管７０に引きずられて縮径部３０において縮径プラグ３２の外周面３２ｂと金属管７０の管内面７４との間に供給される。
【００５１】
しかし、図５に示すように、縮径プラグ３２の外周面３２ｂと金属管７０の管内面７４との間には、ほとんど潤滑油６０が通過する隙間はなく、縮径プラグ３２を通過した直後の管内面７４には、潤滑油６０がほとんど行き渡らない。しかも、金属管７０が縮径する際に発生する熱により、潤滑油６０が気化し、管内面７４には潤滑油６０がほとんど残らない状態となる。
【００５２】
これに対し、内面溝付管製造装置１は、芯金５０に貫通孔５０ａを設けたことにより、潤滑油６０を、金属管７０が引き抜かれる際に、管内面７４と潤滑油６０との間の摩擦力および第１管内空間９１と第２管内空間９２との圧力差により、図７（ａ）に示すように導入口５０ｂから導入し、貫通孔５０ａを通過させ、図７（ｂ）に示すように下流側端部５０ｅに到達させ、吐出口５０ｃから吐出させる。
【００５３】
吐出口５０ｃより吐出された潤滑油６０は、縮径プラグ３２より引き抜き方向Ｘの下流側であって、主溝形成プラグ４４より引き抜き方向Ｘの上流側の管内面７４に付着する。その後、付着した潤滑油６０は、金属管７０の引き抜き方向Ｘへの引き抜きに伴って下流側に移動し、主溝形成プラグ４４の外周面４４ｂと金属管７０の管内面７４との間に行き渡ることとなる。
【００５４】
上述した実施形態１の内面溝付管製造装置１の構成および作用により、以下のような効果を得ることができる。
上記のように主溝形成プラグ４４の外周面４４ｂと金属管７０の管内面７４との間に潤滑油６０を十分に行き渡らせることができるので、潤滑油６０の不足による主溝形成プラグ４４の外周面４４ｂと金属管７０の管内面７４との間の摩擦を低減できる。その結果、金属管７０の断管を防止でき、従って、内面溝付管７０ａの生産性を向上させることができる。
【００５５】
また、摩擦の低減により、主溝形成プラグ４４の主溝形成溝４４ａの磨耗量を減らすことができるので、主溝形成プラグ４４の耐久性を向上できる。その結果、加工の始端と終端でのフィン高さｈの差を従来に比べて小さい、精度の良い内面溝付管７０ａを形成することができる。
【００５６】
また、摩擦の低減により、主溝形成プラグ４４の交換頻度を減らすことができ、生産コストを低減することができる。主溝形成プラグ４４は高価な部品であるので、交換頻度が減ることは生産コストの低減に特に有効である。
【００５７】
さらに、潤滑油６０が行き渡ることにより、主溝形成プラグ４４の外周面４４ｂと金属管７０の管内面７４との間に生じる摩擦力が小さくなるので、引抜部２０が金属管７０を引き抜く力を低減することができ、内面溝付管製造装置１の加工負荷を低減できる。
（実施形態２）
実施形態２では、溝加工部１１が主溝加工部４０および副溝加工部８０により構成される内面溝付管製造装置２について図８から図１１の図面および実施形態１で説明した図面と共に説明する。ただし、実施形態２の内面溝付管製造装置２の構成のうち、上述した実施形態１の内面溝付管製造装置１と同様の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００５８】
図８は実施形態２の内面溝付管製造装置２の縦断面による説明図であり、図９は副溝形成プラグ８２の説明図である。詳しくは、図９（ａ）は図８における副溝形成プラグ８２の拡大片断面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）におけるＤ−Ｄ端面図および副溝形成刃８２ａの拡大図である。
【００５９】
また、図１０は主溝７２および副溝７５が形成された内面溝付管７０ａの断面図であり、図１１は主溝７２および副溝７５が形成された内面溝付管７０ａの管内面７４の斜視図である。
【００６０】
内面溝付管製造装置２は、縮径部３０、溝加工部１１および引抜部２０で構成している。溝加工部１１は、図８に示すように、主溝加工部４０と、主溝加工部４０より引き抜き方向Ｘの下流側に、フィン７３に副溝７５を形成する副溝加工部８０とで構成している。
【００６１】
なお、縮径部３０、主溝加工部４０および引抜部２０は、内面溝付管製造装置１における縮径部３０、主溝加工部４０および引抜部２０と同じ構成であり、同じ作用を奏するため、詳細な説明を省略する。
【００６２】
副溝加工部８０は、副溝加工ダイス８１と副溝形成プラグ８２とで構成している。
副溝加工ダイス８１は、図８に示すように、実施形態１で説明した縮径ダイス３１と同様の形状であって、引き抜き方向Ｘに連通した連通孔８１ａを有する筒状に形成し、金属管７０を外部から取り囲むように配置している。連通孔８１ａは、引き抜き方向Ｘの上流側へ向けて末広がりの開口形状である。
【００６３】
副溝形成プラグ８２は、実施形態１で説明した主溝形成プラグ４４と同様、図９に示すように、芯金５１の挿通を許容する円筒形に形成し、金属管７０の内部における副溝加工ダイス８１に対応する位置に配置している。ただし、副溝形成プラグ８２は、その外周に主溝形成プラグ４４の主溝形成溝４４ａとは異なる角度とピッチをもつ螺旋状の副溝形成刃８２ａを備えている。
【００６４】
上述したように副溝加工部８０を副溝加工ダイス８１および副溝形成プラグ８２で構成したことにより、副溝加工部８０は以下のように作用する。
主溝加工部４０で管内面７４に主溝７２が形成された金属管７０のフィン７３に対して、副溝加工ダイス８１は、外部から金属管７０を押圧してわずかに縮径し、管内面７４を副溝形成プラグ８２に押圧する。副溝形成プラグ８２は、フィン７３を押潰すことで、図１０および図１１に示す、フィン７３を分断する副溝７５を形成すことができる。
【００６５】
なお、加工時には、図８に示すように、主溝形成プラグ４４より引き抜き方向Ｘの下流側であって副溝形成プラグ８２より上流側の金属管７０の管内空間９０は、実施形態１で説明した第２管内空間９２と同様、閉空間となる。
また、この主溝形成プラグ４４より引き抜き方向Ｘの下流側であって副溝形成プラグ８２より上流側の金属管７０の管内空間９０を第３管内空間９３とする。
【００６６】
芯金５１は、細長い円柱形状に形成されていて、金属管７０の内部にある縮径プラグ３２と主溝形成プラグ４４と副溝形成プラグ８２とをこれらの中心軸を貫いて直列に連結している。
【００６７】
芯金５１は、縮径プラグ３２の中心軸を貫いて、縮径プラグ３２より引き抜き方向Ｘの上流側に突出している。なお、芯金５１は、副溝形成プラグ８２の中心軸を貫いて、副溝形成プラグ８２より引き抜き方向Ｘの下流側にも突出している（図８参照）。
【００６８】
芯金５１は、縮径プラグ３２と主溝形成プラグ４４と副溝形成プラグ８２とを芯金５１の軸方向の周りには互いに回転自在であるが、引き抜き方向Ｘには芯金５１に対する相対位置が変わらないように固定している。
【００６９】
芯金５１の中心軸には貫通孔５１ａが設けられている。貫通孔５１ａは、縮径プラグ３２より引き抜き方向Ｘの上流側に、潤滑油６０を導入する導入口５１ｂを設けている。
【００７０】
また、貫通孔５１ａには、実施形態１で説明した第２管内空間９２に潤滑油６０を吐出する吐出口５１ｃを設け、さらに、上述の第３管内空間９３に潤滑油６０を吐出する吐出口５１ｄを設けている。
【００７１】
詳しくは、図８における貫通孔５１ａを設けた芯金５１のＡ２−Ａ２端面は、図１に示すＡ−Ａ端面、すなわち、図６（ａ）に示す端面と同一であり、吐出口５１ｃにおける芯金５１のＢ２−Ｂ２端面、および、吐出口５１ｄにおける芯金５１のＣ２−Ｃ２端面は、図１に示すＢ−Ｂ端面、すなわち、図６（ｂ）に示す端面と同一となるように芯金５１を構成している。
【００７２】
上述したように芯金５１に貫通孔５１ａを設けたことにより、貫通孔５１ａは以下のように作用する。
実施形態１で説明したように、仮に、貫通孔５１ａを設けていなければ、縮径プラグ３２を通過した直後の管内面７４には、潤滑油６０がほとんど行き渡らない。しかも、金属管７０が縮径する際に発生する熱により、潤滑油６０が気化し、管内面７４には潤滑油６０がほとんど残らない状態となる。主溝形成プラグ４４の外周面４４ｂと金属管７０の管内面７４との間に潤滑油６０がほとんどない状態で主溝７２が管内面７４に形成されていた。
【００７３】
しかも、管内面７４に主溝７２を形成した後に、さらに副溝７５を形成するこの内面溝付管製造装置２のように副溝加工部８０を設けている場合、副溝形成プラグ８２の外周面８２ｂと金属管７０の管内面７４との間に潤滑油６０が皆無である過酷な状態で副溝７５が形成されていた。
【００７４】
しかし、内面溝付管製造装置２は、貫通孔５１ａを芯金５１に形成したことにより、第１管内空間９１に満たされている潤滑油６０を実施形態１の図７（ａ）と同様に、導入口５１ｂより導入し、貫通孔５１ａを通過させ、実施形態１の図７（ｂ）と同様に、一部は吐出口５１ｃから、残りは吐出口５１ｄから吐出させる。これは、実施形態１の場合と同様、金属管７０が引き抜かれる際に、金属管７０の管内面７４と潤滑油６０との間に生じる摩擦力および第１管内空間９１と第２管内空間９２および第３管内空間９３との圧力差によるものである。
【００７５】
吐出口５１ｃより吐出された潤滑油６０は、縮径プラグ３２より引き抜き方向Ｘの下流側であって、主溝形成プラグ４４より引き抜き方向Ｘの上流側の金属管７０の管内面７４に付着する。付着した潤滑油６０は、金属管７０の引き抜き方向Ｘへの引き抜きに伴って移動し、主溝形成プラグ４４の外周面４４ｂと金属管７０の管内面７４との間に行き渡ることとなる。
【００７６】
そして同様に、吐出口５１ｄより吐出された潤滑油６０は、副溝形成プラグ８２の外周面８２ｂと金属管７０の管内面７４との間に行き渡ることとなる。
【００７７】
上述した内面溝付管製造装置２の構成および作用により、以下のような様々な効果を得ることができる。
主溝加工部４０と副溝加工部８０とにより金属管７０の管内面７４に主溝７２および副溝７５を形成する際に、主溝形成プラグ４４および副溝形成プラグ８２の各外周面４４ｂ、８２ｂと金属管７０の管内面７４との間に潤滑油６０を十分に行き渡らせることができる。
【００７８】
特に、主溝形成プラグ４４より引き抜き方向Ｘの下流側に配置された、副溝形成プラグ８２の外周面８２ｂと金属管７０の管内面７４との間に潤滑油６０が全く行き渡らないことによる深刻な問題を解決することができる。
【００７９】
潤滑油６０の不足による主溝形成プラグ４４および副溝形成プラグ８２の各外周面４４ｂ、８２ｂと金属管７０の管内面７４との間の摩擦を低減でき、その結果、金属管７０の断管を防止できるので、内面溝付管７０ａの生産性を向上することができる。
【００８０】
また、潤滑油６０が行き渡ることにより、主溝形成溝４４ａおよび副溝形成刃８２ａの摩耗を抑制することができるので、この内面溝付管製造装置２は、加工の始端と終端でのフィン高さｈの差および副溝深さｄの差が従来に比べて小さい、精度の良い内面溝付管７０ａを提供することができる。
【００８１】
また、主溝形成溝４４ａおよび副溝形成刃８２ａの磨耗量を減らすことができるので、主溝形成プラグ４４および副溝形成プラグ８２の耐久性を向上できる。その結果、交換頻度を減らすことができ、生産コストを低減することができる。主溝形成プラグ４４および副溝形成プラグ８２は高価な部品であるので、交換頻度が減るのは生産コストの低減に特に有効である。
【００８２】
さらに、潤滑油６０が行き渡ることにより、主溝形成プラグ４４および副溝形成プラグ８２と金属管７０の間に生じる摩擦力が小さくなるので、引抜部２０が金属管７０を引き抜く力を低減することができ、内面溝付管製造装置２の加工負荷を低減できる。
【００８３】
次に、芯金５０、５１に貫通孔５０а、５１аを設けた内面溝付管製造装置１、２による効果確認試験について説明する。
この効果確認試験では、貫通孔５０а、５１аを設けた内面溝付管製造装置１、２で製造された内面溝付管７０ａ（実施例１および実施例２）と、内面溝付管製造装置１、２において貫通孔５０а、５１аを設けていない従来の内面溝付管製造装置で製造された内面溝付金属管（比較例１および比較例２）の溝加工の始端におけるフィン高さｈ１と終端におけるフィン高さｈ２との差｜ｈ１−ｈ２｜を比較した。
【００８４】
比較例１、２は、貫通孔５０а、５１аを設けていない芯金を用いた従来の内面溝付管製造装置で製造された内面溝付管である。
【００８５】
また、実施例１および比較例１は、主溝７２のみを有する内面溝付管７０ａに関するものであり、実施例２および比較例２は、主溝７２と副溝７５を有する内面溝付管７０ａである。
【００８６】
なお、全ての実施例および比較例において、表１に示す外径Ｄ１、溝数、螺旋角α１、溝深さＨ１を有する主溝形成プラグ４４を用いた。ここで、外径Ｄ１は、図２（ｂ）に示す円筒形をした主溝形成プラグ４４の直径である。溝数は、図２（ａ）に示す主溝形成プラグ４４の任意の円形断面、例えばＣ−Ｃ断面の全周にわたる主溝形成溝４４ａの数である。螺旋角α１は、図２（ａ）に示す主溝形成プラグ４４の軸方向に対する主溝形成溝４４ａのなす角度である。溝深さＨ１は、図２（ｂ）に示す主溝形成プラグ４４の径方向の主溝形成溝４４ａの深さである。
【００８７】
【表１】
また、実施例２および比較例２では、以下の表２に示す外径Ｄ２、最大外径ＤＭ２、刃数、螺旋角α２、刃高さＨ２、頂角β２を有する副溝形成プラグ８２を用いた。ここで、外径Ｄ２は、図９（ｂ）に示す円筒形をした副溝形成プラグ８２の副溝形成刃８２ａ除いた部分の直径である。最大外径ＤＭ２は、図９（ｂ）に示す副溝形成プラグ８２の副溝形成刃８２ａの部分を含んだ直径である。刃数は、図９（ａ）に示す副溝形成プラグ８２の任意の円形断面、例えばＤ−Ｄ断面の全周にわたる副溝形成刃８２ａの数である。螺旋角α２は、図９（ａ）に示す副溝形成プラグ８２の軸方向に対する副溝形成刃８２ａのなす角度である。刃高さＨ２は、図９（ｂ）に示す副溝形成プラグ８２の径方向の副溝形成刃８２ａの高さである。頂角β２は、図９（ｂ）に示す断面が二等辺三角形である副溝形成刃８２の頂角である。
【００８８】
【表２】
以下の表３に全ての比較例および実施例における金属管７０の加工の始端と終端のフィン高さｈの差｜ｈ１−ｈ２｜の測定結果を示す。表３に示す加工長さＬは、加工された金属管７０の始端から終端までの長さであり全て５０００ｍ以上である。
【００８９】
また、表３に示す加工始めに対する比率は、フィン高さｈの差｜ｈ１−ｈ２｜を加工始めにおけるフィン高さｈ１で割った値｜ｈ１−ｈ２｜／ｈ１である。なお、比較例２および実施例２における切欠き率（図１１に示すフィン高さｈに対する副溝深さｄの比）は９５％で一定とした。
【００９０】
【表３】
表３に示すように、実施例１のフィン高さｈの差｜ｈ１−ｈ２｜は０．００５（ｍｍ）となり、比較例１のフィン高さｈの差｜ｈ１−ｈ２｜は０．０２０（ｍｍ）となった。すなわち、実施例１のフィン高さｈの差｜ｈ１−ｈ２｜は、比較例１のフィン高さｈの差｜ｈ１−ｈ２｜より明らかに小さくなった。
【００９１】
同様に、実施例２のフィン高さｈの差｜ｈ１−ｈ２｜は０．０１０（ｍｍ）となり、比較例２のフィン高さｈの差｜ｈ１−ｈ２｜は０．０２５（ｍｍ）となった。すなわち、実施例２のフィン高さｈの差｜ｈ１−ｈ２｜は、比較例２のフィン高さｈの差｜ｈ１−ｈ２｜より明らかに小さくなった。
【００９２】
また、比較例１および比較例２の加工始めに対する比率｜ｈ１−ｈ２｜／ｈ１は、いずれも｜ｈ１−ｈ２｜／ｈ１＞５％（すなわち０．０５以上）となった。一方、実施例１および実施例２の加工始めに対する比率｜ｈ１−ｈ２｜／ｈ１は、いずれも｜ｈ１−ｈ２｜／ｈ１≦５％（すなわち０．０５以下）となった。
【００９３】
すなわち、実施例１，２の内面溝付管７０ａは、比較例１，２の内面溝付管に比べフィン高さｈの変動が小さい結果となった。
上述の結果より、内面溝付管製造装置１、２の芯金５０、５１に貫通孔５０ａ、５１ａを設けたことにより、従来よりもフィン高さｈの精度が高い内面溝付管７０ａが得られることが実証された。
【００９４】
この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の縮径手段は、実施形態の縮径部３０に対応し、
以下同様に、
引抜手段は、引抜部２０に対応し、
溝加工手段は、溝加工部１０、１１に対応し、
主溝加工手段は、主溝加工部４０に対応し、
副溝加工手段は、副溝加工部８０に対応し、
溝加工ダイスは、転造ヘッド４１及び転造ボール４３並びに副溝加工ダイス８１に対応し、
溝形成プラグは、主溝形成プラグ４４と副溝形成プラグ８２とに対応し、
連結手段は、芯金５０、５１に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施形態を得ることができる。
【００９５】
例えば、上述の実施形態２における貫通孔５１ａにおいて、吐出口５１ｃがなく、吐出口５１ｄのみを設けた貫通孔としてもよい。
また、例えば、上述の実施形態１および実施形態２において、転造ヘッド４１および転造ボール４３の代わりに副溝加工ダイス８１と同形状の主溝加工ダイスを用いてもよい。
【００９６】
また、例えば、上述の実施形態１および実施形態２において、芯金５０、５１ではなく縮径プラグ３２に貫通孔を設けてもよい。
また、例えば、上述の実施形態１および実施形態２において、図１２（ａ）に示すように、貫通孔５２ａは、吐出口５２ｃを芯金５２の下部にのみ設けてもよいし、図１２（ｂ）に示すように、芯金５２の上下に設けてもよいし、図１２（ｃ）に示すように、芯金５２の上下左右に設けてもよい。
【００９７】
また、例えば、上述の実施形態１および実施形態２において、図１２（ｄ）に示すように、貫通孔５２ａは、吐出口５２ｃ付近でＹ字状に分岐する構成であってもよい。
【００９８】
また、例えば、上述の実施形態１および実施形態２において、芯金５０、５１は、導入口５０ｂ、５１ｂより引き抜き方向Ｘの上流側に回転翼（図示しない）を備えてもよい。この場合、回転翼と主溝形成プラグ４４が一体となって回動するように、芯金５０、５１でこれらを固定して連結する構成とする。この構成により、回転翼は、溝加工の際の主溝形成プラグ４４の回動力により導入口５０ｂ、５１ｂ付近で軸周りに回転し、潤滑油６０を導入口５０ｂ、５１ｂに導入することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
この発明は、冷蔵庫やルームエアコンなどの熱交換器に伝熱管として使用される内面溝付管の製造装置および内面溝付管に利用可能である。
【符号の説明】
【０１００】
１、２・・・内面溝付管製造装置
１０、１１・・・溝加工部
２０・・・引抜部
３０・・・縮径部
３１・・・縮径ダイス
３２・・・縮径プラグ
４０・・・主溝加工部
４１・・・転造ヘッド
４３・・・転造ボール
４４・・・主溝形成プラグ
５０、５１・・・芯金
５０ａ、５１ａ・・・貫通孔
５０ｂ、５１ｂ・・・導入口
５０ｃ、５１ｃ、５１ｄ・・・吐出口
６０・・・潤滑油
７０・・・金属管
７０a・・・内面溝付管
７２・・・主溝
７３・・・フィン
７４・・・管内面
７５・・・副溝
８０・・・副溝加工部
８１・・・副溝加工ダイス
８２・・・副溝形成プラグ
ｈ・・・フィン高さ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷蔵庫やルームエアコンなどの熱交換器において伝熱管として使用する内面溝付管の製造装置および内面溝付管に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、冷蔵庫やルームエアコンなどに使用されている熱交換器には伝熱管として銅や銅合金、アルミ合金など熱伝導率の高い金属製の内面溝付管が用いられている。
このような内面溝付管として、例えば特許文献１には、管内空間を流れる冷媒液が管内面と接触する面積を増やすと共に、冷媒液を撹拌させることで熱交換性を向上するために、螺旋状の主溝を管内面に多数備えた内面溝付管およびその製造装置が開示されている。
【０００３】
この製造装置は、縮径プラグを有する縮径手段、主溝形成プラグを有する主溝形成手段および引抜手段を引き抜き方向に沿ってこの順で備えている。そして該螺旋状の主溝は、金属管を引き抜くことで、管内面が平滑な金属管を縮径手段により縮径した後、主溝形成手段において転造ボールにより、該平滑な管内面を、螺旋状溝をもつ主溝形成プラグ側に押圧することで形成される（特許文献１の図１参照）。
【０００４】
なお、縮径プラグ（特許文献１のフローティングプラグ２３）より引き抜き方向の上流側の金属管の内部に注入された潤滑油が、加工時に、縮径プラグの外周面と金属管の管内面との間に十分に行き渡ることとなる。この潤滑油は、金属管の縮径の際に、縮径プラグの外周面と金属管の管内面との間に生じる摩擦を低減する役割を果たしている。
【０００５】
また、主溝形成手段において主溝を形成する際にも、主溝形成プラグの外周面と金属管の管内面との間に潤滑油が十分に行き渡っていることが必要である。
【０００６】
ところが、潤滑油は、縮径手段で薄く引き延ばされるうえに、縮径の際に生じる熱により多くは気化してしまい、縮径プラグより引き抜き方向の下流側では不足しがちであった。
【０００７】
その結果、主溝形成プラグの外周面と金属管の管内面の間に生じる摩擦により、主溝形成プラグの溝の磨耗が激しくなる、或いは、金属管が断管するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１３１６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこでこの発明は、溝加工手段により管内面に溝を形成する際に、溝形成プラグの外周面と金属管の管内面との間に潤滑油を十分に行き渡すことのできる内面溝付管製造装置および該内面溝付管製造装置で製造される内面溝付管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、金属管を管軸方向に引き抜く引抜手段と、前記引抜手段で引き抜く前記金属管を縮径する縮径手段と、前記縮径手段より引き抜き方向の下流側に、前記金属管の管内面に溝を加工する溝加工手段とを備え、前記縮径手段を、前記金属管の外側から前記金属管を押圧する縮径ダイスと、前記金属管の内部に配置し、前記縮径ダイスより引き抜き方向の上流側から、前記縮径ダイスに係止する縮径プラグとで構成し、前記溝加工手段を、前記金属管の外側から前記金属管を押圧する転造ボールと、前記金属管の内部に配置し、前記転造ボールが前記金属管を押圧することで、前記金属管の管内面に溝を形成する溝形成プラグとで構成し、前記縮径プラグと前記溝形成プラグとを連結する連結手段を備えた内面溝付管製造装置であって、前記縮径プラグと前記溝形成プラグと前記連結手段とで管内部材を構成し、前記管内部材に、前記金属管の前記内部の前記上流側から前記下流側へ潤滑油を供給する貫通孔を設け、前記貫通孔は、前記縮径プラグと前記溝形成プラグとの間に前記潤滑油を吐出する吐出口と、前記吐出口より前記上流側において前記潤滑油を導入する導入口とを有するとともに、前記導入口と前記吐出口との間を貫通する構成であることを特徴とする。
【００１１】
この発明の構成により、内面溝付管製造装置は、溝加工手段により管内面に溝を形成する際に、溝形成プラグの外周面と金属管の管内面との間に潤滑油を十分に行き渡すことができる。
【００１２】
詳述すると、例えば、前記縮径プラグより引き抜き方向の上流側に前記導入口を設けた場合、予め前記導入口より引き抜き方向の前記上流側に前記潤滑油を注入する。そうすると、前記内面溝付管製造装置は、例えば、前記引抜手段により前記下流側へ移動している前記金属管の管内面との摩擦力および前記金属管の管内空間の圧力差により、前記潤滑油を前記導入口に導き、前記貫通孔を通過させ、前記縮径プラグより引き抜き方向の下流側で、前記溝形成プラグより引き抜き方向の上流側にある前記吐出口より吐出させることができる。
【００１３】
従って、前記溝形成プラグの外周面と前記金属管の管内面との間に前記潤滑油を十分に行き渡らせることができ、その状態で前記管内面に溝を形成することができる。
【００１４】
このことにより、前記潤滑油の不足によって起こる前記溝形成プラグと前記内面溝付管の摩擦を低減でき、その結果、前記金属管の断管を回避できるので、前記内面溝付管の生産性を向上させることができる。
【００１５】
また、摩擦を低減できるため、前記溝形成プラグの溝の磨耗量を減らすことができる。よって、主溝を精度よく形成することができる。また、前記溝形成プラグの耐久性向上につながり、交換頻度を減らすことができる。その結果、生産コストを低減することができる。前記溝形成プラグは特に高価な部品であるので、前記溝形成プラグの交換頻度が減ることは生産コストの低減に大変有効である。
【００１６】
さらに、前記溝形成プラグと前記内面溝付管との間に前記潤滑油が行き渡ることにより、この間に生じる摩擦力を低減できるので、前記引抜手段が前記金属管を引き抜く力を低減することができる。その結果、前記内面溝付管製造装置の加工負荷を低減できる。
【００１７】
なお、上記溝加工手段は、少なくとも、転造ボールおよび主溝形成プラグの組からなる主溝を形成する主溝加工手段、あるいは、前記主溝加工手段、および、副溝を形成する副溝加工ダイスおよび副溝形成プラグの組からなる副溝を形成する副溝加工手段で構成とすることができる。この場合、前記副溝加工手段は、前記主溝加工手段より引き抜き方向の下流側に備える。
【００１８】
上記貫通孔は、前記管内部材のうち、前記連結手段、前記縮径プラグまたは前記溝形成プラグに配置された一本あるいは複数本の貫通孔とすることができる。さらに、１つの前記貫通孔は、前記連結手段と前記縮径プラグ、または前記連結手段と前記溝形成プラグにまたがった貫通孔とすることができる。
【００１９】
上記縮径プラグは、前記連結手段の周りに回動自在となるように前記連結手段と連結する構成あるいは、前記連結手段と一体となって回動するように連結する構成とすることができる。同様に、前記溝形成プラグは、前記連結手段の周りに回動自在となるように前記連結手段と連結する構成、あるいは、前記連結手段と一体となって回動する構成とすることができる。
【００２０】
この発明の態様として、前記連結手段を前記縮径プラグの内部まで管軸方向に沿って挿通させて前記縮径プラグと連結し、前記連結手段に前記貫通孔を設け、前記導入口を、前記縮径プラグより前記上流側に配置し、前記吐出口を、前記縮径プラグから前記溝形成プラグまでの間に配置することができる。
【００２１】
この発明により、例えば導入口により上流側の管内部に潤滑油を注入すると、前記金属管の先端から前記管内空間に前記潤滑油を注入することで、前記金属管の引き抜き時に、前記内面溝付管製造装置は、前記潤滑油を、前記縮径プラグより引き抜き方向の上流側に配置した前記導入口から、前記金属管との摩擦や前記管内空間の圧力差により導入することができる。さらに、前記潤滑油を、上述の摩擦力と圧力差により、前記貫通孔を通過させ、前記縮径プラグより引き抜き方向の下流側で、かつ、前記溝形成プラグより引き抜き方向の上流側に配置した前記吐出口より吐出させることができる。
【００２２】
従って、予め前記金属管の先端から前記管内空間に前記潤滑油を注入するだけで、前記溝形成プラグの外周面と前記金属管の管内面の間に前記潤滑油を十分に行き渡らせることができ、その状態で前記管内面に溝を形成することができる。すなわち、簡単な準備だけで、前記溝形成プラグの外周面と前記金属管の管内面の間に前記潤滑油をさらに十分に行き渡らせることができる。
【００２３】
また、この発明の態様として、前記溝加工手段を、主溝を形成する主溝加工手段と、前記主溝加工手段より前記下流側に配置し、前記主溝に副溝を形成する副溝加工手段とで構成し、少なくとも、前記主溝加工手段と前記副溝加工手段との間に前記吐出口を設けることができる。
【００２４】
この発明により、前記主溝加工手段と前記副溝加工手段との間の前記金属管の前記管内空間に前記潤滑油を吐出させることができる。よって、前記主溝形成プラグより引き抜き方向の下流側に配置された副溝形成プラグの外周面と前記金属管の管内面との間にほとんど前記潤滑油を行き渡らすことができない場合と比較して摩擦を低減することができる。その結果、副溝形成プラグの刃の磨耗を抑制すると共に金属管が断管するなどの深刻な問題を解決することができる。従って、主溝のみならず副溝を精度良く形成することができる。
【００２５】
また、この発明は、上述の内面溝付管製造装置で製造した、長さ１０００ｍ以上の内面溝付管の加工の始端における管内面のフィンの高さをｈ１、前記内面溝付管の加工の終端における前記フィンの高さをｈ２とした場合、｜ｈ１−ｈ２｜／ｈ１≦０．０５となる内面溝付管であることを特徴とする。
【００２６】
上述したように前記内面溝付管製造装置は、前記溝形成プラグの外周面と前記金属管の管内面の間に、十分な前記潤滑油が行き渡っており、前記溝付形状プラグの溝の摩耗を抑制することができるため、加工の始端と終端でのフィン高さｈの差が従来に比べて小さい、精度の良い前記内面溝付管が形成される。したがって、熱交換性の高い内面溝付管を構成することができる。
【発明の効果】
【００２７】
この発明により、溝加工手段により管内面に溝を形成する際に、溝形成プラグの外周面と金属管の管内面との間に潤滑油を十分に行き渡すことのできる内面溝付管製造装置および該内面溝付管製造装置で製造される内面溝付管を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態１の内面溝付管製造装置の断面図。
【図２】主溝形成プラグの説明図。
【図３】主溝が形成された金属管の断面図。
【図４】主溝が形成された金属管の管内面の斜視図。
【図５】縮径プラグの断面図。
【図６】芯金の断面図。
【図７】貫通孔の作用の説明図。
【図８】実施形態２の内面溝付管製造装置の断面図。
【図９】副溝形成プラグの説明図。
【図１０】主溝および副溝が形成された金属管の断面図。
【図１１】主溝および副溝が形成された金属管の管内面の斜視図。
【図１２】貫通孔の他の実施形態の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、この発明に係る内面溝付管製造装置の実施形態を説明する。
（実施形態１）
実施形態１では、溝加工部１０が主溝加工部４０のみにより構成される場合の内面溝付管製造装置１について図１から図７と共に説明する。
図１は実施形態１の内面溝付管製造装置１の縦断面による説明図である。
また、図２は主溝形成プラグ４４の説明図である。詳しくは、図２（ａ）は図１における主溝形成プラグ４４の拡大片断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＣ−Ｃ端面図および主溝形成溝４４ａの拡大図である。
【００３０】
また、図３は主溝７２が形成された内面溝付管７０ａの断面図であり、図４は主溝７２が形成された内面溝付管７０ａの管内面７４の斜視図である。
また、図５は縮径プラグ３２の断面図であり、図６は芯金５０の横断面図である。詳しくは、図６（ａ）は図１におけるＡ−Ａ端面図であり、図６（ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ端面図である。なお、図６において金属管７０の断面の図示を省略してある。
【００３１】
さらに、図７は貫通孔５０ａの作用の説明図である。詳しくは、図７（ａ）は導入口５０ｂ付近において、潤滑油６０が導入口５０ｂに導入される状況を図６（ｂ）におけるＥ−Ｅ端面により示した説明図であり、図７（ｂ）は吐出口５０ｃ付近において、潤滑油６０が吐出する状況を図６（ｂ）におけるＥ−Ｅ端面により示した説明図である。
【００３２】
実施形態１における内面溝付管製造装置１は、図１に示すように、引き抜き方向Ｘの下流側に配置された引抜部２０により金属管７０を引き抜いて内面溝付管７０ａを製造する装置である。
【００３３】
内面溝付管製造装置１は、引き抜き方向Ｘに沿って、その上流側から下流側へ、金属管７０を縮径させる縮径部３０と、金属管７０の管内面７４に多数の主溝７２を形成する主溝加工部４０と、金属管７０を引き抜く引抜部２０とをこの順に備えている。
【００３４】
なお、内面が平滑な金属管７０は銅管であり、該金属管７０の管内面７４に螺旋状の主溝７２を形成し、主溝７２同士の間にフィン７３を形成したものを内面溝付管７０ａとする。また、金属管７０および内面溝付管７０ａの管内部の空間を内部空間９０とする。
【００３５】
引抜部２０は、図１に示すように、内面溝付管７０ａを巻き取る巻取りドラム２１と該巻取りドラム２１を駆動するモータＭとを備え、該モータＭの回転駆動により内面溝付管７０ａを適度な引き抜き力で巻取りドラム２１に巻きつける構成である。
【００３６】
縮径部３０は、縮径ダイス３１と縮径プラグ３２とで構成している。
縮径ダイス３１は、引き抜き方向Ｘへ連通した連通孔３１ａを備えた筒状に形成され、金属管７０を外部から取り囲むように配置している。連通孔３１ａは、引き抜き方向Ｘの下流側から上流側へかけて末広がりの開口形状である。
【００３７】
縮径プラグ３２は、挿通孔を有する円柱状に形成し、引き抜き方向Ｘの下流側の外周をテーパ状に形成している。縮径プラグ３２は、金属管７０の内部であって、縮径ダイス３１に対応する位置に配置している。
【００３８】
上述したように縮径部３０を縮径ダイス３１と縮径プラグ３２とで構成したことにより、縮径部３０は金属管７０を縮径することができる。
詳述すると、引抜部２０により金属管７０を引き抜く際に、縮径ダイス３１が、金属管７０を外部から押圧し、同時に、縮径プラグ３２が、縮径ダイス３１の引き抜き方向Ｘの上流側から金属管７０を挟んで縮径ダイス３１に係止することで、縮径部３０は金属管７０を縮径することができる。
【００３９】
なお、加工時には、縮径プラグ３２の外周面３２ｂと金属管７０の管内面７４との間にはほとんど隙間はなく、金属管７０の管内空間９０は、縮径プラグ３２により隔てられることとなる。
【００４０】
続いて、主溝加工部４０について説明する。主溝加工部４０は、転造ヘッド４１と複数の転造ボール４３と主溝形成プラグ４４とで構成している。
転造ヘッド４１は、転造ヘッド上流部４１ａおよび転造ヘッド下流部４１ｂにより構成している。転造ヘッド上流部４１ａは、引き抜き方向Ｘに連通する転造ヘッド連通孔４１ｃを有する筒状に形成し、連通孔４１ｃは、引き抜き方向Ｘに対して下流側へ向けて末広がりの開口形状である。転造ヘッド下流部４１ｂは、片断面がＬ字形状の略円筒形に形成している。
【００４１】
転造ボール４３は、全て同じ径の金属球あるいはセラミック球であり、金属管７０の外面に接して複数備えている。複数の転造ボール４３は、転造ヘッド上流部４１ａと転造ヘッド下流部４１ｂの間に挟まれ、引き抜き方向Ｘの位置が拘束されるよう配置している。一方、複数の転造ボール４３は、自転自在かつ管軸周りには公転自在に配置している。
【００４２】
主溝形成プラグ４４は、図２に示すように、後述する芯金５０の挿通を許容する挿通孔を有する円筒形に形成され、その外周に螺旋状の多数の主溝形成溝４４аを備えている。主溝形成プラグ４４は、管内空間９０における、転造ヘッド４１および転造ボール４３に対応する位置に配置している。
【００４３】
上述したように主溝加工手段４０を転造ヘッド４１、転造ボール４３および主溝形成プラグ４４とで構成したことにより、主溝加工手段４０は金属管７０の管内面７４に主溝７２を形成することができる。
【００４４】
詳述すると、複数の転造ボール４３は、引抜部２０によって金属管７０が引き抜かれる際に、金属管７０の外側から金属管７０を押圧して、管軸周りに公転する。複数の転造ボール４３は、金属管７０の外部から押圧してわずかに金属管７０を縮径することで、金属管７０の管内面７４を主溝形成プラグ４４側へ押圧し、図３および図４に示す螺旋状の主溝７２を形成することができる。このとき、図３および図４に示す主溝７２間にはフィン７３を形成することができる。また、加工時に、縮径プラグ３２より引き抜き方向Ｘの下流側であって主溝形成プラグ４４より上流側の金属管７０の管内空間９０は閉空間となる。
なお、縮径プラグ３２より引き抜き方向Ｘの上流側の管内空間９０を第１管内空間９１、縮径プラグ３２より引き抜き方向Ｘの下流側であって主溝形成プラグ４４より上流側の管内空間９０を第２管内空間９２とする。
【００４５】
次に、縮径プラグ３２と主溝形成プラグ４４とを連結する芯金５０について説明する。
芯金５０は、細長い円柱形状であり、縮径プラグ３２と主溝形成プラグ４４とをこれらの中心軸を貫いて連結している。
【００４６】
詳しくは、芯金５０は、図５に示すように、縮径プラグ３２の中心軸を貫いて、縮径プラグ３２より引き抜き方向Ｘの上流側に突出し、主溝形成プラグ４４の中心軸を貫いて、主溝形成プラグ４４より引き抜き方向Ｘの下流側にも突出している（図１参照）。なお、縮径プラグ３２および主溝形成プラグ４４は、芯金５０に対して、芯金５０の軸方向の周りに回転自在かつ引き抜き方向Ｘの位置を固定されている。
【００４７】
また、細長い円柱形状である芯金５０は、その中心に貫通孔５０ａを設けている。貫通孔５０ａには、縮径プラグ３２より引き抜き方向Ｘの上流側の金属管７０の内部に潤滑油６０を導入する導入口５０ｂを設け、第２管内空間９２に潤滑油６０を吐出する吐出口５０ｃを設けている。
【００４８】
貫通孔５０ａは、図６（ａ）に示すように、芯金５０の円形断面の中心を通り、図６（ｂ）に示すように、貫通孔５０ａの下流側端部５０ｅでＴ字状に左右に分岐している。
【００４９】
上述したように芯金５０に貫通孔５０ａを設けたことにより、貫通孔５０ａは以下のように作用する。
加工開始時に、金属管７０が縮径部３０を通過する前に、予め潤滑油６０を、金属管７０の引き抜き方向Ｘの下流側の先端（以下、「管先端」という。）から管内部すなわち管内空間９０に注入しておく。これにより、該管先端が縮径部３０を通過した後は、図１に示すように、潤滑油６０が上述した第１管内空間９１に満たされていることになる。
【００５０】
金属管７０は引抜部２０により引き抜かれているので、図５に示すように、潤滑油６０は、金属管７０に引きずられて縮径部３０において縮径プラグ３２の外周面３２ｂと金属管７０の管内面７４との間に供給される。
【００５１】
しかし、図５に示すように、縮径プラグ３２の外周面３２ｂと金属管７０の管内面７４との間には、ほとんど潤滑油６０が通過する隙間はなく、縮径プラグ３２を通過した直後の管内面７４には、潤滑油６０がほとんど行き渡らない。しかも、金属管７０が縮径する際に発生する熱により、潤滑油６０が気化し、管内面７４には潤滑油６０がほとんど残らない状態となる。
【００５２】
これに対し、内面溝付管製造装置１は、芯金５０に貫通孔５０ａを設けたことにより、潤滑油６０を、金属管７０が引き抜かれる際に、管内面７４と潤滑油６０との間の摩擦力および第１管内空間９１と第２管内空間９２との圧力差により、図７（ａ）に示すように導入口５０ｂから導入し、貫通孔５０ａを通過させ、図７（ｂ）に示すように下流側端部５０ｅに到達させ、吐出口５０ｃから吐出させる。
【００５３】
吐出口５０ｃより吐出された潤滑油６０は、縮径プラグ３２より引き抜き方向Ｘの下流側であって、主溝形成プラグ４４より引き抜き方向Ｘの上流側の管内面７４に付着する。その後、付着した潤滑油６０は、金属管７０の引き抜き方向Ｘへの引き抜きに伴って下流側に移動し、主溝形成プラグ４４の外周面４４ｂと金属管７０の管内面７４との間に行き渡ることとなる。
【００５４】
上述した実施形態１の内面溝付管製造装置１の構成および作用により、以下のような効果を得ることができる。
上記のように主溝形成プラグ４４の外周面４４ｂと金属管７０の管内面７４との間に潤滑油６０を十分に行き渡らせることができるので、潤滑油６０の不足による主溝形成プラグ４４の外周面４４ｂと金属管７０の管内面７４との間の摩擦を低減できる。その結果、金属管７０の断管を防止でき、従って、内面溝付管７０ａの生産性を向上させることができる。
【００５５】
また、摩擦の低減により、主溝形成プラグ４４の主溝形成溝４４ａの磨耗量を減らすことができるので、主溝形成プラグ４４の耐久性を向上できる。その結果、加工の始端と終端でのフィン高さｈの差を従来に比べて小さい、精度の良い内面溝付管７０ａを形成することができる。
【００５６】
また、摩擦の低減により、主溝形成プラグ４４の交換頻度を減らすことができ、生産コストを低減することができる。主溝形成プラグ４４は高価な部品であるので、交換頻度が減ることは生産コストの低減に特に有効である。
【００５７】
さらに、潤滑油６０が行き渡ることにより、主溝形成プラグ４４の外周面４４ｂと金属管７０の管内面７４との間に生じる摩擦力が小さくなるので、引抜部２０が金属管７０を引き抜く力を低減することができ、内面溝付管製造装置１の加工負荷を低減できる。
（実施形態２）
実施形態２では、溝加工部１１が主溝加工部４０および副溝加工部８０により構成される内面溝付管製造装置２について図８から図１１の図面および実施形態１で説明した図面と共に説明する。ただし、実施形態２の内面溝付管製造装置２の構成のうち、上述した実施形態１の内面溝付管製造装置１と同様の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００５８】
図８は実施形態２の内面溝付管製造装置２の縦断面による説明図であり、図９は副溝形成プラグ８２の説明図である。詳しくは、図９（ａ）は図８における副溝形成プラグ８２の拡大片断面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）におけるＤ−Ｄ端面図および副溝形成刃８２ａの拡大図である。
【００５９】
また、図１０は主溝７２および副溝７５が形成された内面溝付管７０ａの断面図であり、図１１は主溝７２および副溝７５が形成された内面溝付管７０ａの管内面７４の斜視図である。
【００６０】
内面溝付管製造装置２は、縮径部３０、溝加工部１１および引抜部２０で構成している。溝加工部１１は、図８に示すように、主溝加工部４０と、主溝加工部４０より引き抜き方向Ｘの下流側に、フィン７３に副溝７５を形成する副溝加工部８０とで構成している。
【００６１】
なお、縮径部３０、主溝加工部４０および引抜部２０は、内面溝付管製造装置１における縮径部３０、主溝加工部４０および引抜部２０と同じ構成であり、同じ作用を奏するため、詳細な説明を省略する。
【００６２】
副溝加工部８０は、副溝加工ダイス８１と副溝形成プラグ８２とで構成している。
副溝加工ダイス８１は、図８に示すように、実施形態１で説明した縮径ダイス３１と同様の形状であって、引き抜き方向Ｘに連通した連通孔８１ａを有する筒状に形成し、金属管７０を外部から取り囲むように配置している。連通孔８１ａは、引き抜き方向Ｘの上流側へ向けて末広がりの開口形状である。
【００６３】
副溝形成プラグ８２は、実施形態１で説明した主溝形成プラグ４４と同様、図９に示すように、芯金５１の挿通を許容する円筒形に形成し、金属管７０の内部における副溝加工ダイス８１に対応する位置に配置している。ただし、副溝形成プラグ８２は、その外周に主溝形成プラグ４４の主溝形成溝４４ａとは異なる角度とピッチをもつ螺旋状の副溝形成刃８２ａを備えている。
【００６４】
上述したように副溝加工部８０を副溝加工ダイス８１および副溝形成プラグ８２で構成したことにより、副溝加工部８０は以下のように作用する。
主溝加工部４０で管内面７４に主溝７２が形成された金属管７０のフィン７３に対して、副溝加工ダイス８１は、外部から金属管７０を押圧してわずかに縮径し、管内面７４を副溝形成プラグ８２に押圧する。副溝形成プラグ８２は、フィン７３を押潰すことで、図１０および図１１に示す、フィン７３を分断する副溝７５を形成すことができる。
【００６５】
なお、加工時には、図８に示すように、主溝形成プラグ４４より引き抜き方向Ｘの下流側であって副溝形成プラグ８２より上流側の金属管７０の管内空間９０は、実施形態１で説明した第２管内空間９２と同様、閉空間となる。
また、この主溝形成プラグ４４より引き抜き方向Ｘの下流側であって副溝形成プラグ８２より上流側の金属管７０の管内空間９０を第３管内空間９３とする。
【００６６】
芯金５１は、細長い円柱形状に形成されていて、金属管７０の内部にある縮径プラグ３２と主溝形成プラグ４４と副溝形成プラグ８２とをこれらの中心軸を貫いて直列に連結している。
【００６７】
芯金５１は、縮径プラグ３２の中心軸を貫いて、縮径プラグ３２より引き抜き方向Ｘの上流側に突出している。なお、芯金５１は、副溝形成プラグ８２の中心軸を貫いて、副溝形成プラグ８２より引き抜き方向Ｘの下流側にも突出している（図８参照）。
【００６８】
芯金５１は、縮径プラグ３２と主溝形成プラグ４４と副溝形成プラグ８２とを芯金５１の軸方向の周りには互いに回転自在であるが、引き抜き方向Ｘには芯金５１に対する相対位置が変わらないように固定している。
【００６９】
芯金５１の中心軸には貫通孔５１ａが設けられている。貫通孔５１ａは、縮径プラグ３２より引き抜き方向Ｘの上流側に、潤滑油６０を導入する導入口５１ｂを設けている。
【００７０】
また、貫通孔５１ａには、実施形態１で説明した第２管内空間９２に潤滑油６０を吐出する吐出口５１ｃを設け、さらに、上述の第３管内空間９３に潤滑油６０を吐出する吐出口５１ｄを設けている。
【００７１】
詳しくは、図８における貫通孔５１ａを設けた芯金５１のＡ２−Ａ２端面は、図１に示すＡ−Ａ端面、すなわち、図６（ａ）に示す端面と同一であり、吐出口５１ｃにおける芯金５１のＢ２−Ｂ２端面、および、吐出口５１ｄにおける芯金５１のＣ２−Ｃ２端面は、図１に示すＢ−Ｂ端面、すなわち、図６（ｂ）に示す端面と同一となるように芯金５１を構成している。
【００７２】
上述したように芯金５１に貫通孔５１ａを設けたことにより、貫通孔５１ａは以下のように作用する。
実施形態１で説明したように、仮に、貫通孔５１ａを設けていなければ、縮径プラグ３２を通過した直後の管内面７４には、潤滑油６０がほとんど行き渡らない。しかも、金属管７０が縮径する際に発生する熱により、潤滑油６０が気化し、管内面７４には潤滑油６０がほとんど残らない状態となる。主溝形成プラグ４４の外周面４４ｂと金属管７０の管内面７４との間に潤滑油６０がほとんどない状態で主溝７２が管内面７４に形成されていた。
【００７３】
しかも、管内面７４に主溝７２を形成した後に、さらに副溝７５を形成するこの内面溝付管製造装置２のように副溝加工部８０を設けている場合、副溝形成プラグ８２の外周面８２ｂと金属管７０の管内面７４との間に潤滑油６０が皆無である過酷な状態で副溝７５が形成されていた。
【００７４】
しかし、内面溝付管製造装置２は、貫通孔５１ａを芯金５１に形成したことにより、第１管内空間９１に満たされている潤滑油６０を実施形態１の図７（ａ）と同様に、導入口５１ｂより導入し、貫通孔５１ａを通過させ、実施形態１の図７（ｂ）と同様に、一部は吐出口５１ｃから、残りは吐出口５１ｄから吐出させる。これは、実施形態１の場合と同様、金属管７０が引き抜かれる際に、金属管７０の管内面７４と潤滑油６０との間に生じる摩擦力および第１管内空間９１と第２管内空間９２および第３管内空間９３との圧力差によるものである。
【００７５】
吐出口５１ｃより吐出された潤滑油６０は、縮径プラグ３２より引き抜き方向Ｘの下流側であって、主溝形成プラグ４４より引き抜き方向Ｘの上流側の金属管７０の管内面７４に付着する。付着した潤滑油６０は、金属管７０の引き抜き方向Ｘへの引き抜きに伴って移動し、主溝形成プラグ４４の外周面４４ｂと金属管７０の管内面７４との間に行き渡ることとなる。
【００７６】
そして同様に、吐出口５１ｄより吐出された潤滑油６０は、副溝形成プラグ８２の外周面８２ｂと金属管７０の管内面７４との間に行き渡ることとなる。
【００７７】
上述した内面溝付管製造装置２の構成および作用により、以下のような様々な効果を得ることができる。
主溝加工部４０と副溝加工部８０とにより金属管７０の管内面７４に主溝７２および副溝７５を形成する際に、主溝形成プラグ４４および副溝形成プラグ８２の各外周面４４ｂ、８２ｂと金属管７０の管内面７４との間に潤滑油６０を十分に行き渡らせることができる。
【００７８】
特に、主溝形成プラグ４４より引き抜き方向Ｘの下流側に配置された、副溝形成プラグ８２の外周面８２ｂと金属管７０の管内面７４との間に潤滑油６０が全く行き渡らないことによる深刻な問題を解決することができる。
【００７９】
潤滑油６０の不足による主溝形成プラグ４４および副溝形成プラグ８２の各外周面４４ｂ、８２ｂと金属管７０の管内面７４との間の摩擦を低減でき、その結果、金属管７０の断管を防止できるので、内面溝付管７０ａの生産性を向上することができる。
【００８０】
また、潤滑油６０が行き渡ることにより、主溝形成溝４４ａおよび副溝形成刃８２ａの摩耗を抑制することができるので、この内面溝付管製造装置２は、加工の始端と終端でのフィン高さｈの差および副溝深さｄの差が従来に比べて小さい、精度の良い内面溝付管７０ａを提供することができる。
【００８１】
また、主溝形成溝４４ａおよび副溝形成刃８２ａの磨耗量を減らすことができるので、主溝形成プラグ４４および副溝形成プラグ８２の耐久性を向上できる。その結果、交換頻度を減らすことができ、生産コストを低減することができる。主溝形成プラグ４４および副溝形成プラグ８２は高価な部品であるので、交換頻度が減るのは生産コストの低減に特に有効である。
【００８２】
さらに、潤滑油６０が行き渡ることにより、主溝形成プラグ４４および副溝形成プラグ８２と金属管７０の間に生じる摩擦力が小さくなるので、引抜部２０が金属管７０を引き抜く力を低減することができ、内面溝付管製造装置２の加工負荷を低減できる。
【００８３】
次に、芯金５０、５１に貫通孔５０а、５１аを設けた内面溝付管製造装置１、２による効果確認試験について説明する。
この効果確認試験では、貫通孔５０а、５１аを設けた内面溝付管製造装置１、２で製造された内面溝付管７０ａ（実施例１および実施例２）と、内面溝付管製造装置１、２において貫通孔５０а、５１аを設けていない従来の内面溝付管製造装置で製造された内面溝付金属管（比較例１および比較例２）の溝加工の始端におけるフィン高さｈ１と終端におけるフィン高さｈ２との差｜ｈ１−ｈ２｜を比較した。
【００８４】
比較例１、２は、貫通孔５０а、５１аを設けていない芯金を用いた従来の内面溝付管製造装置で製造された内面溝付管である。
【００８５】
また、実施例１および比較例１は、主溝７２のみを有する内面溝付管７０ａに関するものであり、実施例２および比較例２は、主溝７２と副溝７５を有する内面溝付管７０ａである。
【００８６】
なお、全ての実施例および比較例において、表１に示す外径Ｄ１、溝数、螺旋角α１、溝深さＨ１を有する主溝形成プラグ４４を用いた。ここで、外径Ｄ１は、図２（ｂ）に示す円筒形をした主溝形成プラグ４４の直径である。溝数は、図２（ａ）に示す主溝形成プラグ４４の任意の円形断面、例えばＣ−Ｃ断面の全周にわたる主溝形成溝４４ａの数である。螺旋角α１は、図２（ａ）に示す主溝形成プラグ４４の軸方向に対する主溝形成溝４４ａのなす角度である。溝深さＨ１は、図２（ｂ）に示す主溝形成プラグ４４の径方向の主溝形成溝４４ａの深さである。
【００８７】
【表１】
また、実施例２および比較例２では、以下の表２に示す外径Ｄ２、最大外径ＤＭ２、刃数、螺旋角α２、刃高さＨ２、頂角β２を有する副溝形成プラグ８２を用いた。ここで、外径Ｄ２は、図９（ｂ）に示す円筒形をした副溝形成プラグ８２の副溝形成刃８２ａ除いた部分の直径である。最大外径ＤＭ２は、図９（ｂ）に示す副溝形成プラグ８２の副溝形成刃８２ａの部分を含んだ直径である。刃数は、図９（ａ）に示す副溝形成プラグ８２の任意の円形断面、例えばＤ−Ｄ断面の全周にわたる副溝形成刃８２ａの数である。螺旋角α２は、図９（ａ）に示す副溝形成プラグ８２の軸方向に対する副溝形成刃８２ａのなす角度である。刃高さＨ２は、図９（ｂ）に示す副溝形成プラグ８２の径方向の副溝形成刃８２ａの高さである。頂角β２は、図９（ｂ）に示す断面が二等辺三角形である副溝形成刃８２の頂角である。
【００８８】
【表２】
以下の表３に全ての比較例および実施例における金属管７０の加工の始端と終端のフィン高さｈの差｜ｈ１−ｈ２｜の測定結果を示す。表３に示す加工長さＬは、加工された金属管７０の始端から終端までの長さであり全て５０００ｍ以上である。
【００８９】
また、表３に示す加工始めに対する比率は、フィン高さｈの差｜ｈ１−ｈ２｜を加工始めにおけるフィン高さｈ１で割った値｜ｈ１−ｈ２｜／ｈ１である。なお、比較例２および実施例２における切欠き率（図１１に示すフィン高さｈに対する副溝深さｄの比）は９５％で一定とした。
【００９０】
【表３】
表３に示すように、実施例１のフィン高さｈの差｜ｈ１−ｈ２｜は０．００５（ｍｍ）となり、比較例１のフィン高さｈの差｜ｈ１−ｈ２｜は０．０２０（ｍｍ）となった。すなわち、実施例１のフィン高さｈの差｜ｈ１−ｈ２｜は、比較例１のフィン高さｈの差｜ｈ１−ｈ２｜より明らかに小さくなった。
【００９１】
同様に、実施例２のフィン高さｈの差｜ｈ１−ｈ２｜は０．０１０（ｍｍ）となり、比較例２のフィン高さｈの差｜ｈ１−ｈ２｜は０．０２５（ｍｍ）となった。すなわち、実施例２のフィン高さｈの差｜ｈ１−ｈ２｜は、比較例２のフィン高さｈの差｜ｈ１−ｈ２｜より明らかに小さくなった。
【００９２】
また、比較例１および比較例２の加工始めに対する比率｜ｈ１−ｈ２｜／ｈ１は、いずれも｜ｈ１−ｈ２｜／ｈ１＞５％（すなわち０．０５以上）となった。一方、実施例１および実施例２の加工始めに対する比率｜ｈ１−ｈ２｜／ｈ１は、いずれも｜ｈ１−ｈ２｜／ｈ１≦５％（すなわち０．０５以下）となった。
【００９３】
すなわち、実施例１，２の内面溝付管７０ａは、比較例１，２の内面溝付管に比べフィン高さｈの変動が小さい結果となった。
上述の結果より、内面溝付管製造装置１、２の芯金５０、５１に貫通孔５０ａ、５１ａを設けたことにより、従来よりもフィン高さｈの精度が高い内面溝付管７０ａが得られることが実証された。
【００９４】
この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の縮径手段は、実施形態の縮径部３０に対応し、
以下同様に、
引抜手段は、引抜部２０に対応し、
溝加工手段は、溝加工部１０、１１に対応し、
主溝加工手段は、主溝加工部４０に対応し、
副溝加工手段は、副溝加工部８０に対応し、
溝加工ダイスは、転造ヘッド４１及び転造ボール４３並びに副溝加工ダイス８１に対応し、
溝形成プラグは、主溝形成プラグ４４と副溝形成プラグ８２とに対応し、
連結手段は、芯金５０、５１に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施形態を得ることができる。
【００９５】
例えば、上述の実施形態２における貫通孔５１ａにおいて、吐出口５１ｃがなく、吐出口５１ｄのみを設けた貫通孔としてもよい。
また、例えば、上述の実施形態１および実施形態２において、転造ヘッド４１および転造ボール４３の代わりに副溝加工ダイス８１と同形状の主溝加工ダイスを用いてもよい。
【００９６】
また、例えば、上述の実施形態１および実施形態２において、芯金５０、５１ではなく縮径プラグ３２に貫通孔を設けてもよい。
また、例えば、上述の実施形態１および実施形態２において、図１２（ａ）に示すように、貫通孔５２ａは、吐出口５２ｃを芯金５２の下部にのみ設けてもよいし、図１２（ｂ）に示すように、芯金５２の上下に設けてもよいし、図１２（ｃ）に示すように、芯金５２の上下左右に設けてもよい。
【００９７】
また、例えば、上述の実施形態１および実施形態２において、図１２（ｄ）に示すように、貫通孔５２ａは、吐出口５２ｃ付近でＹ字状に分岐する構成であってもよい。
【００９８】
また、例えば、上述の実施形態１および実施形態２において、芯金５０、５１は、導入口５０ｂ、５１ｂより引き抜き方向Ｘの上流側に回転翼（図示しない）を備えてもよい。この場合、回転翼と主溝形成プラグ４４が一体となって回動するように、芯金５０、５１でこれらを固定して連結する構成とする。この構成により、回転翼は、溝加工の際の主溝形成プラグ４４の回動力により導入口５０ｂ、５１ｂ付近で軸周りに回転し、潤滑油６０を導入口５０ｂ、５１ｂに導入することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
この発明は、冷蔵庫やルームエアコンなどの熱交換器に伝熱管として使用される内面溝付管の製造装置および内面溝付管に利用可能である。
【符号の説明】
【０１００】
１、２・・・内面溝付管製造装置
１０、１１・・・溝加工部
２０・・・引抜部
３０・・・縮径部
３１・・・縮径ダイス
３２・・・縮径プラグ
４０・・・主溝加工部
４１・・・転造ヘッド
４３・・・転造ボール
４４・・・主溝形成プラグ
５０、５１・・・芯金
５０ａ、５１ａ・・・貫通孔
５０ｂ、５１ｂ・・・導入口
５０ｃ、５１ｃ、５１ｄ・・・吐出口
６０・・・潤滑油
７０・・・金属管
７０a・・・内面溝付管
７２・・・主溝
７３・・・フィン
７４・・・管内面
７５・・・副溝
８０・・・副溝加工部
８１・・・副溝加工ダイス
８２・・・副溝形成プラグ
ｈ・・・フィン高さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属管を管軸方向に引き抜く引抜手段と、
前記引抜手段で引き抜く前記金属管を縮径する縮径手段と、
前記縮径手段より引き抜き方向の下流側に、前記金属管の管内面に溝を加工する溝加工手段とを備え、
前記縮径手段を、
前記金属管の外側から前記金属管を押圧する縮径ダイスと、
前記金属管の内部に配置し、前記縮径ダイスより引き抜き方向の上流側から、前記縮径ダイスに係止する縮径プラグとで構成し、
前記溝加工手段を、
前記金属管の外側から前記金属管を押圧する転造ボールと、
前記金属管の内部に配置し、前記転造ボールが前記金属管を押圧することで、前記金属管の管内面に溝を形成する溝形成プラグとで構成し、
前記縮径プラグと前記溝形成プラグとを連結する連結手段を備えた内面溝付管製造装置であって、
前記縮径プラグと前記溝形成プラグと前記連結手段とで管内部材を構成し、
前記管内部材に、前記金属管の前記内部の前記上流側から前記下流側へ潤滑油を供給する貫通孔を設け、
前記貫通孔は、
前記縮径プラグと前記溝形成プラグとの間に前記潤滑油を吐出する吐出口と、
前記吐出口より前記上流側において前記潤滑油を導入する導入口とを有し、
前記導入口と前記吐出口との間を貫通する構成である
内面溝付管製造装置。
【請求項２】
前記連結手段を前記縮径プラグの内部まで管軸方向に沿って挿通させて前記縮径プラグと連結し、
前記連結手段に前記貫通孔を設け、
前記導入口を、前記縮径プラグより前記上流側に配置し、
前記吐出口を、前記縮径プラグから前記溝形成プラグまでの間に配置した
請求項１に記載の内面溝付管製造装置。
【請求項３】
前記溝加工手段を、
主溝を形成する主溝加工手段と、
前記主溝加工手段より前記下流側に配置し、前記主溝に副溝を形成する副溝加工手段とで構成し、
少なくとも前記主溝加工手段と前記副溝加工手段との間に前記吐出口を設けた
請求項２に記載の内面溝付管製造装置。
【請求項４】
長さ１０００ｍ以上の内面溝付管の加工の始端における前記管内面のフィンの高さをｈ１、前記内面溝付管の加工の終端における前記フィンの高さをｈ２とした場合、
｜ｈ１−ｈ２｜／ｈ１≦０．０５となる
請求項１から３のいずれか１つに記載の内面溝付管製造装置で製造する内面溝付管。
【請求項１】
金属管を管軸方向に引き抜く引抜手段と、
前記引抜手段で引き抜く前記金属管を縮径する縮径手段と、
前記縮径手段より引き抜き方向の下流側に、前記金属管の管内面に溝を加工する溝加工手段とを備え、
前記縮径手段を、
前記金属管の外側から前記金属管を押圧する縮径ダイスと、
前記金属管の内部に配置し、前記縮径ダイスより引き抜き方向の上流側から、前記縮径ダイスに係止する縮径プラグとで構成し、
前記溝加工手段を、
前記金属管の外側から前記金属管を押圧する転造ボールと、
前記金属管の内部に配置し、前記転造ボールが前記金属管を押圧することで、前記金属管の管内面に溝を形成する溝形成プラグとで構成し、
前記縮径プラグと前記溝形成プラグとを連結する連結手段を備えた内面溝付管製造装置であって、
前記縮径プラグと前記溝形成プラグと前記連結手段とで管内部材を構成し、
前記管内部材に、前記金属管の前記内部の前記上流側から前記下流側へ潤滑油を供給する貫通孔を設け、
前記貫通孔は、
前記縮径プラグと前記溝形成プラグとの間に前記潤滑油を吐出する吐出口と、
前記吐出口より前記上流側において前記潤滑油を導入する導入口とを有し、
前記導入口と前記吐出口との間を貫通する構成である
内面溝付管製造装置。
【請求項２】
前記連結手段を前記縮径プラグの内部まで管軸方向に沿って挿通させて前記縮径プラグと連結し、
前記連結手段に前記貫通孔を設け、
前記導入口を、前記縮径プラグより前記上流側に配置し、
前記吐出口を、前記縮径プラグから前記溝形成プラグまでの間に配置した
請求項１に記載の内面溝付管製造装置。
【請求項３】
前記溝加工手段を、
主溝を形成する主溝加工手段と、
前記主溝加工手段より前記下流側に配置し、前記主溝に副溝を形成する副溝加工手段とで構成し、
少なくとも前記主溝加工手段と前記副溝加工手段との間に前記吐出口を設けた
請求項２に記載の内面溝付管製造装置。
【請求項４】
長さ１０００ｍ以上の内面溝付管の加工の始端における前記管内面のフィンの高さをｈ１、前記内面溝付管の加工の終端における前記フィンの高さをｈ２とした場合、
｜ｈ１−ｈ２｜／ｈ１≦０．０５となる
請求項１から３のいずれか１つに記載の内面溝付管製造装置で製造する内面溝付管。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−７６１２７（Ｐ２０１２−７６１２７Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２４４８３（Ｐ２０１０−２２４４８３）
【出願日】平成２２年１０月４日（２０１０．１０．４）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月４日（２０１０．１０．４）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]