【実施例】
【0016】
本発明は、一例として
図1(c)に示すように、金属管体1の内周面に凹凸としてのエンボス11をプレス加工により形成
する金属管体
1の製造方法(プレス方法)に関するものである。
金属管体1の内周面にエンボス11を形成するには、一例として
図1(a)に示すように、両端が開口された金属管体1の内側に、成形マンドレル2を挿入した後、プレス加工により、この成形マンドレル2を金属管体1の内面に接近・圧接させて、金属管体1の内周面にエンボス11を形成する。このため成形マンドレル2の表面には少なくとも金属管体1と接する被圧接面に、エンボス形成用の凹凸(これを成型凸起群21とする)が形成される。すなわち、成形マンドレル2の成型凸起群21が押圧プレスにより金属管体1の内面に押し付けられることにより、金属管体1の内面に、当該成型凸起群21の凹凸が反転状態となりエンボス11として再現(形成)されるものである。
【0017】
ここで上記
図1(a)では、エンボス11を形成する以前から金属管体1の側周面に孔が直列状に開口されており、この孔は、
図1(c)に示すように、金属管体1に形成されるエンボス11に対向した位置(ここではほぼ真上)に開口され、これをエンボス加工に利用するため加工孔12とする。
ただし、このような加工孔12が開口されていない金属管体1に対しても、内面にエンボス11を形成することは可能であり、このため以下の説明においては、加工孔12が形成されている金属管体1を加工対象とする場合を主に実施例1とし、上記加工孔12が形成されていない金属管体1を加工対象とする場合を主に実施例2として説明する。
【0018】
〈実施例1〉
実施例1は、上述したように、主に金属管体1の側周面に加工孔12が開口されている場合に適する。
また、金属管体1の素材としては、例えば金属管体1を最終的に上述したような蒸発管として使用する場合には、銅やアルミニウムあるいはこれらの合金等、熱伝動性の高い素材を適用することが好ましい。
【0019】
また金属管体1に挿入される成形マンドレル2は、一例として
図1(a)に示すように、金属管体1の内側に収まるようなロッド状、特にここでは略五角形断面のロッド状に形成される。また、この成形マンドレル2には、前記加工孔12に対応した位置にプランジャ受け部22が形成され(ここでは成形マンドレル2の頂部に形成)、これにより成形マンドレル2を金属管体1に挿入した際には、当該プランジャ受け部22が、金属管体1の加工孔12とほぼ合致する構成となっている。なお、本実施例では、プランジャ受け部22は、成形マンドレル2の軸方向(長手方向)に渡って複数形成されることに因み、これらを全て連続させた偏平状の受け面として形成したが(同一平面状を成するように形成したが)、プランジャ受け部22の構成については適宜の態様が取り得る。例えば、個々のプランジャ受け部22を成形マンドレル2に個別に形成することが可能であり、より詳細には、プランジャ受け部22を、個々の押圧プランジャ3を受け入れる穴形状として一つひとつ独立状に形成することが可能である。
また、このようなことから成形マンドレル2の成型凸起群21は、プランジャ受け部22の反対側(対向側)に形成されるとも言え、金属管体1の
周方向については不連続状に形成されるが(
図1では約1/3円弧状)、
周方向のほぼ全周にわたって形成されても構わない。
更に
図1に示す成形マンドレル2の成型凸起群21は、金属管体1の軸方向(長手方向)についても不連続状態に形成されているが、軸方向に連続状態に形成されても構わない。
【0020】
また、金属管体1の内面にエンボス11を形成するプレス加工機5としては、一例として
図1(b)に示すように、成形マンドレル2を挿入した金属管体1を固定配置する加工台6と、この金属管体1を上側から押さえるガイド型7とを具えて成る。
このガイド型7には、押圧プランジャ3の貫通を許容する挿通孔71が開口されており、この挿通孔71をガイドとして押圧プランジャ3を押し込むことにより、成形マンドレル2の成型凸起群21を金属管体1の内面に接近・圧接する構造となっている。このようにガイド型7は、押圧プランジャ3を真っ直ぐにプランジャ受け部22に導く作用を担っている。
なお、エンボス11を形成する際の成形マンドレル2と金属管体1との接近・圧接は相対的な動作で構わない。
【0021】
このように本実施例ではガイド型7を利用して押圧プランジャ3を押し込むことにより、成形マンドレル2(成型凸起群21)を金属管体1(内面)にプレスし、金属管体1の内面に成型凸起群21の凹凸を反転状態に再現したエンボス11を形成するものである。
そして、上記プレス後、金属管体1の内側から成形マンドレル2を引き抜くと、一例として
図1(c)に示すような、内面にエンボス11が形成された金属管体1が得られる。
ここでエンボス11は、金属管体1の軸方向(長手方向)と交差するような筋状凹凸として形成され得るものであり、特に
図1(c)・
図1(d)−(i) では、エンボス11が金属管体1の長手方向とほぼ直交するように形成されている。
【0022】
もちろん金属管体1の内面に形成されるエンボス11としては、必ずしも上記
図1(c)・
図1(d)−(i) に示す方向の筋状凹凸に限定されるものではなく、例えば
図1(d)−(ii)に示すように、金属管体1の軸方向に沿って形成された筋状凹凸でも構わないし、あるいは
図1(d)−(iii) に示すように、金属管体1の軸方向に対し斜め(螺旋状)に形成された筋状凹凸でも構わない。更には
図1(d)−(iv)に示すように、エンボス11は綾目状(ローレット状)に形成されても構わないものである。
もちろん、加工孔12に対応して形成される複数個所のエンボス11を、全て同じ凹凸として形成する必要はなく、ある部位では軸方向に直交する筋状凹凸として形成し、別の部位では螺旋状の筋状凹凸として形成すること等も可能である。
また、上述したように、本実施例1では、加工孔12を通して押圧プランジャ3を押し込み、成形マンドレル2を金属管体1の内面に押し付けるプレス手法であるため、エンボス11は、主に加工孔12の対向位置(反対側)に形成されるが、加工孔12の間隔を適宜調整したり、加工孔12を軸方向に長い長円形状にしたりすること等によって、エンボス11を軸方向に連続状態に形成することが可能である。
。
また、複数の加工孔12は、必ずしも直列状に配置される必要はなく、例えば千鳥状や並列状等に配置されても構わないし、全体的に金属管体1の外周面に沿って螺旋を描くように配置されても構わない。
【0023】
以下、上記実施例1における金属管体1にエンボス11を形成する作動態様について説明しながら、金属管体1の製造方法について併せて説明する。
(1)成形マンドレルの挿入
まず
図1(a)に示すように成型凸起群21が形成された成形マンドレル2を、金属管体1の内側に挿入するものであり、この際、金属管体1の加工孔12と、成形マンドレル2のプランジャ受け部22とが合致するように挿入される。
なお、上記
図1(a)では、金属管体1は両端が開口されているものを想定しているが、成形マンドレル2を挿入するには、金属管体1の両端のうちいずれか一方が開口されていればよいため、金属管体1はいずれか一方の端部が開口されていればよい。
【0024】
(2)押圧プランジャによるプレス(成形マンドレルの圧接)
以上のようにして金属管体1の内側に成形マンドレル2を挿入したら、
図1(b)に示すように、この金属管体1を加工台6に固定状態に配置し、その上からガイド型7をセットし、金属管体1を、型部材となる加工台6とガイド型7とで挟持するように保持する。なお、ガイド型7を金属管体1の上にセットするにあたり、ガイド型7をセットすると、ガイド型7の挿通孔71が、金属管体1の加工孔12(つまり成形マンドレル2のプランジャ受け部22)に自然と合致するような位置決めが予め成されていることが好ましい。
その後、ガイド型7の挿通孔71を通して押圧プランジャ3を押し込むことにより(プレスすることにより)、成形マンドレル2の成型凸起群21を金属管体1の内面に接近・圧接し、金属管体1の内側にエンボス11が形成される。
なお、金属管体1にエンボス11を形成した後、押圧プランジャ3は、自動的に金属管体1の内部から退去(ここではガイド型7の上方に退去)する構成が好ましい。
【0025】
(3)成形マンドレルの引き抜き
このようにして金属管体1の内面にエンボス11を形成したら、例えばガイド型7をまず加工台6から取り外し、次いで加工台6から金属管体1を取り出し、その後、この金属管体1から成形マンドレル2を引き抜くことにより、内面にエンボス11が形成された金属管体1を得るものである。
【0026】
なお、このようにして得られた金属管体1(内面にエンボス11が形成された金属管体1)は、発熱機器等をヒートポンプで冷却する際の蒸発管U(冷却ユニットとしての蒸発管U)として用いることができ、以下、これについて説明する。
内面にエンボス11が形成された金属管体1を蒸発管Uとして適用するには、一例として
図5に示すように、金属管体1の両端を閉鎖状態に加工するものであり、例えばその一端側(
図5では左側)に、冷媒を通す流通管P1を取り付ける。
また、金属管体1の加工孔12には、立ち上げ管P2が設けられ、その根元部分が金属管体1に対してロウ付け等で接合される。もちろん、この立ち上げ管P2の上端部も閉鎖される。なお、金属管体1や立ち上げ管P2の端部を閉鎖するにあたっては、例えばヘラ絞り加工などが適用され得る。また、これにより金属管体1の内部に冷媒が流通する構造が実現できる。なお、図中符号「F」は、立ち上げ管P2の外部に取り付けられたフィンであり、これは外部を流れる流体(例えば空気)との表面積を大きく獲得し、熱交換を促進させるための構造である。
そして、このような蒸発管Uは、上述したように発熱機器等をヒートポンプで冷却するために用いられる。すなわち、金属管体1は、管体内面に形成された凹凸としてのエンボス11を核として管内の冷媒(ヒートポンプサイクルを構成する冷媒)を沸騰させて、積極的な蒸発を促し、冷却効率を向上させるものである。
【0027】
因みに、金属管体1の加工孔12に取り付けられる立ち上げ管P2をロウ付けするにあたっては、まず
図5(b)−(i) に示すように、加工孔12における金属管体1の肉厚を管体内に入り込むように折り曲げることが好ましい。すなわち加工孔12として金属管体1に開口された孔の端部を管内に入れ込み、ここに立ち上げ管P2を差し込むように取り付けるものである。
その後、立ち上げ管P2の周囲をロウ付けするが、ここで
図5(b)−(ii)に示すように、金属管体1の上記折り曲げ部外側はR状に形成されるため(少なくとも肉厚程度のRを有する)、この内側に収めた立ち上げ管P2(側周面)との間に隙間(溝)が形成される。もちろん、この隙間は、当然ながら当該立ち上げ管P2の外周に沿った円周状を描く。
そして、この隙間がロウ付けする際、溶けたロウの通り道となる。すなわち、たとえ一個所からロウ付けを行っても、溶けたロウが、この隙間に案内されるように、素早く立ち上げ管P2の外周を巡るため(溶けたロウが一周走るため)、円周状のロウ付けが極めて行い易くなり、また確実に立ち上げ管P2のロウ付けが行えるものである。
【0028】
なお、従来は例えば
図5(b)−(iii) に示すように、加工孔12′における金属管体1′の肉厚は、管外に立ち上げるように形成、つまり加工孔12′として金属管体
1′に開口された孔の端部は、管体の外側に立ち上げるように形成し、ここに立ち上げ管P2′を嵌め込むようにしていた。
しかしながら、この場合には、立ち上げ形成された孔の端部と立ち上げ管P2′の周囲とをロウ付けすることになり(特に、溶けたロウの流れを案内するような通り道が形成されるわけではないため)、ロウ付けする場合、例えば複数方向からロウ付けを行わなければならず(ロウ材のアクセスを手前側や左右あるいは奥側から行わないと、立ち上げ管P2′の全周囲に溶けたロウを満遍なく行き渡らせることができず)、極めてロウ付けが行い難いものであった。
【0029】
〈実施例2〉
次に、実施例2について説明する。
実施例2は、上述したように、主として側周面に加工孔12が開口されていない金属管体1を対象とする(
図3(a)参照)。
このため本実施例2では、金属管体1の内面にエンボス11を形成するにあたり、前記加工孔12や押圧プランジャ3は利用できないものであり、従って成形マンドレル2の形態やプレスの仕方等も上記実施例1とは異なるものである。具体的には、一例として
図2(a)・
図3(a)に示すように、金属管体1の軸方向に直交する断面形状が、太鼓状断面または楕円状断面となる成形マンドレル2Aを適用する。
また、この成形マンドレル2Aには、当該断面形状における長手方向(楕円状断面とした場合の長軸方向に相当)の両側に成型凸起群21Aが形成される。
ここで成形マンドレル2Aの断面形状における長手方向すなわち成型凸起群21Aの形成方向を作用径方向とし、またその長さを作用径寸法Lとする。このため本実施例2では、成形マンドレル2Aは、作用径と直交する方向の寸法(楕円状断面とした場合の短軸方向の寸法)は、作用径寸法Lより小さくなるものである。
もちろん成形マンドレル2Aの作用径寸法Lは、上記
図2(a)に併せ示すように、金属管体1の内径寸法よりも幾分小さく形成されるものであり、これは成形マンドレル2Aを金属管体1の内側に挿入できるようにするためである。なお、図中符号Cは、成形マンドレル2Aの作用径寸法Lと、金属管体1の内径とのクリアランスを示している。
【0030】
また、金属管体1の内面にエンボス11を形成するプレス加工機5Aとしては、一例として
図2(a)に示すように、成形マンドレル2Aを挿入した金属管体1を固定配置する加工台6Aと、この金属管体1を外周上側から押圧する押圧型7Aとを具えて成る。ここで本実施例2の押圧型7Aは、実施例1のガイド型7とは異なり、直接、金属管体1を作用径方向からプレスし、成型凸起群21Aを金属管体1の内面に相対的に接近・圧接するものである。
そして、金属管体1は、このプレスを受けて、円管状断面が押圧方向(作用径方向)に幾分潰され、やや偏平状に変形するが、このときのプレスは、押圧を解除した際に、金属管体1がスプリングバックにより元の円管状断面に復帰できる許容範囲内とすることが好ましい。
【0031】
以下、このような金属管体1にエンボス11を形成する作動態様について説明しながら、金属管体1の製造方法について併せて説明する。
(1)成形マンドレルの挿入
本実施例2では、上述したように成形マンドレル2Aの断面形状が、太鼓状または楕円状であり、成形マンドレル2Aを金属管体1に挿入する際、一例として
図3(a)に示すように、成形マンドレル2Aの作用径方向(成型凸起群21Aの形成方向)を、エンボス11を形成したい内周面部分(ここでは上下方向)に合致させるように挿入する。
【0032】
(2)押圧型によるプレス
上記のように金属管体1の内側に成形マンドレル2Aを挿入したら、一例として
図2(a)に示すように、この金属管体1を加工台6Aに固定状態に配置し、その上に押圧型7Aをセットし、金属管体1を、型部材となる加工台6Aと押圧型7Aとで挟持するように保持する。なお、金属管体1を加工台6Aに配置するにあたっては、成形マンドレル2Aの作用径方向がプレスの押圧方向(
図2(a)では上下方向)になるように金属管体1を配置する。
その後、金属管体1を押圧型7Aでプレスし、金属管体1を加工台6Aと押圧型7Aとにより強固に圧接する。
これにより、一例として
図2(b)に示すように、成形マンドレル2Aの成型凸起群21Aが、金属管体1の内面上部と内面下部とに当接し、金属管体1の上下内側にエンボス11が形成される。
なお、このプレスの際、金属管体1は、厳密には押圧を受けて、押圧方向(作用径方向)と直交する方向に幾らか偏平状に潰れる(変形する)ため、押圧後に、自然にスプリングバックで円管状に復帰できるように、プレス変形、換言すれば前記クリアランスCを設定しておくことが好ましい。
【0033】
(3)成形マンドレルの金属管体への食い込み(噛み込み)
また前記プレスにおいては、成型凸起群21Aの凹凸深さや凹凸形状(凹凸角度)、金属管体1の性状(素材硬度や表面処理等)、プレス時の押圧力の大きさ等の諸条件により、成形マンドレル2Aの成型凸起群21Aが、金属管体1の肉厚部に食い込んで(噛み合って)、プレス後に成形マンドレル2Aが金属管体1から離れづらいこと(離型し難いこと)が考えられる。特に、このような現象は、例えば
図2(b)の拡大図に示すように、太鼓状断面または楕円状断面を成す成形マンドレル2Aの隅角部(成型凸起群21Aの端部)で生じ易くなる。これは当該部位では、成型凸起群21Aの凹凸と、抜き方向(離型方向)とに角度が形成され易いためである(いわゆるアンダカットが生じ易いためである)。
【0034】
(4)食い込み(噛み込み)の処理
このような食い込みによって、成形マンドレル2Aを金属管体1から取り出しにくくなった場合には、一例として
図2(c)に示すように、作用径方向とほぼ直交する方向の外側から金属管体1を押圧することにより、前記食い込みを解除し、成形マンドレル2Aを金属管体1から容易に取り出すことができる。
もちろん、ここでもこの押圧(作用径方向とほぼ直交する方向から金属管体1を押す押圧)は、押圧後に、金属管体1が自然にスプリングバックで円管状に復帰できるような設定とすることが好ましい。
なお、このような食い込み解除(噛み込み解除)のための押圧を考慮して、本実施例では、成形マンドレル2Aの断面を太鼓状または楕円状に形成したものである。言い換えれば作用径方向に直交する方向の寸法を金属管体1の内径よりも充分に小さく形成しておき、食い込み解除のための押圧(変形)を金属管体1に加え易いようにしたものである。
そして、このような食い込み解除のための押圧を行えるようにしておくことで(言わば成形マンドレル2Aの断面を太鼓状または楕円状に形成しておくことで)、エンボス11を形成するためのプレス加工時に、成形マンドレル2A(成型凸起群21A)が金属管体1に食い込んでしまっても、確実に成形マンドレル2Aを金属管体1から分離(離型)させることができ、挿入していた成形マンドレル2Aを金属管体1の内側からスムーズに取り出すことができる。
因みに、
図3(b)に示した図は、上記手法により成形マンドレル2Aを取り出した後の金属管体1の一例である(内面にエンボス11が形成された金属管体1の一例である)。
【0035】
なお、上記手法は、成形マンドレル2Aの断面を太鼓状または楕円状に形成することから、一回のプレス動作で、金属管体1の内周面全体にエンボス11を形成することはできないが、このようなプレス動作を何回か繰り返すことにより、金属管体1の内周面に全体的にエンボス11を形成することは可能である。
具体的には、例えば
図4に示すように、上記プレスが終了した後、金属管体1から引き抜いた成形マンドレル2Aを、今度は、まだエンボス11が形成されていない領域に成型凸起群21Aが作用するように、金属管体1に再挿入して、再度、プレスを施すことで(このようなプレスの繰り返しにより)、金属管体1の内周面ほぼ全てにエンボス11を形成することができる。
また、このようなプレス手法(太鼓状断面または楕円状断面を成す成形マンドレル2Aを用いたプレス)は、上記実施例1で述べた、加工孔12を有する金属管体1に対して行うことも可能であり、その場合には、加工孔12を有する金属管体1の内側ほぼ全周にエンボス11を形成することができる。