JP2012220057A

JP2012220057A - ガス噴射管

Info

Publication number: JP2012220057A
Application number: JP2011084101A
Authority: JP
Inventors: Hikari Kubota; 光久保田; Kazuya Minamikawa; 和也南川
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2011-04-05
Filing date: 2011-04-05
Publication date: 2012-11-12
Anticipated expiration: 2031-04-05
Also published as: JP5507488B2

Abstract

【課題】噴射ノズルをガスパイプに簡単に組付可能で、しかも燃料ガスが漏れるおそれのないガス噴射管を提供する。
【解決手段】ガスパイプの先端部分の内周面に雌ネジを形成し、ここに噴射ノズルを挿入して縮径絞り加工することによって、噴射ノズルを組み付ける。こうすれば、ガスパイプの内周面に形成したネジ山が噴射ノズルに食い込んで、ガスパイプと噴射ノズルとが密着するとともに、長いシール距離を確保することができる。このため、噴射ノズルとガスパイプとの間から燃料ガスが漏れ出すおそれがなく、しかも、噴射ノズルを簡単に組み付けることが可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、金属製のガスパイプの先端に噴射ノズルが組み付けられて、燃料ガスを噴射するガス噴射管に関する。

ガスバーナーなどのガス器具には、燃料ガスと空気とを混合するための混合器が搭載されており、混合器で得られた燃料ガスと空気との混合ガスを燃焼させている。ここで、混合ガスを、不完全燃焼を起こすことなく効率良く燃焼させるためには、燃料ガスと空気とを適切な比率で、且つ十分に混合することが重要である。そこで、金属製のガスパイプの先端に取り付けた噴射ノズルから混合器に向けて燃料ガスを噴射し、周囲の空気と共に混合器に供給することが行われている。こうすれば、混合器の内部での混合を促進することができ、また、噴射ノズルに設けたノズル孔の内径を適切な寸法にすることによって、燃料ガスと空気との比率を適切な比率にすることができる。

もっとも、噴射ノズルのノズル孔の内径を適切な寸法にしても、噴射ノズルとガスパイプとの間から燃料ガスが漏れていたのでは、燃料ガスと空気との比率を適切な比率にすることはできない。そこで、ガスパイプの先端部分の内周面と噴射ノズルの外周面とにネジを形成し、シール剤を塗布した上で、噴射ノズルをガスパイプの先端にねじ込んで組み付けることが行われている。また、噴射ノズルを簡単に組み付けるために、噴射ノズルの外周面に溝を形成して、この溝の部分でガスパイプを外側からかしめることで噴射ノズルを取り付ける技術も提案されている（特許文献１）。

特開２０００−３２０７４５号公報

しかし、上記提案の技術では、噴射ノズルの溝が形成された箇所をかしめなければならないので、位置合わせの手間が必要となり、また、かしめ位置がずれた場合には、噴射ノズルとガスパイプとの間から燃料ガスが漏れるおそれがあるという問題があった。

この発明は、従来の技術が有する上述した課題に対応してなされたものであり、噴射ノズルをガスパイプに簡単に取り付けることが可能で、しかも、噴射ノズルとガスパイプとの間から燃料ガスが漏れることを回避可能な技術の提供を目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明のガス噴射管は次の構成を採用した。すなわち、
燃料ガスを導く金属製のガスパイプの先端に、該ガスパイプとは異なる金属材料で形成されて該燃料ガスを噴射する噴射ノズルが組み付けられたガス噴射管において、
前記噴射ノズルは、該噴射ノズルの少なくとも一部を前記ガスパイプの先端から挿入した後、該ガスパイプの先端の該噴射ノズルが挿入された部分を縮径絞り加工することによって組み付けられており、
前記ガスパイプまたは前記噴射ノズルのうち、硬度の高い金属材料で形成された方には、前記縮径絞り加工されることによって該ガスパイプと該噴射ノズルとが接触することとなる部分の表面に、該噴射ノズルの挿入方向と直交する方向の突条が複数本形成されていることを特徴とする。

上述した構成を有する本発明のガス噴射管においては、ガスパイプの先端に噴射ノズルを挿入した後、ガスパイプの先端を縮径絞り加工することによって、噴射ノズルを組み付ける。ここで、縮径絞り加工とは、平行スウェージング加工とも呼ばれる加工方法であり、ある外径のパイプの一部を絞って、その部分をより小さな外径のパイプに加工する方法である。また、ガスパイプと噴射ノズルとは、硬度が異なる金属材料で形成しておき、硬度の高い方の金属材料で形成された方には、縮径絞り加工されることによってガスパイプと噴射ノズルとが接触することとなる部分の表面に、噴射ノズルの挿入方向と直交する方向に、複数本の突条を形成しておく。

こうすれば、ガスパイプの先端を縮径絞り加工することによって、硬度の高い方に形成された突条を、硬度の低い方の表面に食い込ませて、ガスパイプと噴射ノズルとを密着させることができる。また、突条は、噴射ノズルの挿入方向と直交する方向に複数本形成されている。このため、ガスパイプと噴射ノズルとの間から燃料ガスが漏れ出さないようにすることができると共に、噴射ノズルをガスパイプの先端にしっかりと取り付けることができる。加えて、ガスパイプの先端に噴射ノズルを挿入して縮径絞り加工を行うだけなので、噴射ノズルを簡単に組み付けることが可能となる。

また、上述した本発明のガス噴射管においては、ネジ山を形成することによって、複数本の突条を形成することとしても良い。ネジ山は簡単に形成することができるので、複数本の突条を簡単に形成することが可能となる。

また、上述した本発明のガス噴射管においては、ガスパイプを、噴射ノズルよりも硬度の高い金属材料によって形成し、ガスパイプの内周面の、噴射ノズルが挿入される部分に雌ネジを形成するようにしてもよい。

ノズル孔を精度良く加工するためには、噴射ノズルの材質は、あまり硬度が高くない方が望ましい。また、ガスパイプの内周面には溶接ビードが突き出ていることが多いから、縮径絞り加工する部分の溶接ビードは、予め取り除いておく必要がある。従って、ガスパイプを噴射ノズルよりも硬度の高い金属材料によって形成し、ガスパイプの内周面に雌ネジを形成するようにすれば、噴射ノズルのノズル孔の精度を確保することが容易となり、加えて、雌ネジを形成する際に溶接ビードを取り除くことができるので、溶接ビードを取り除く手間が省ける結果、ガス噴射管を簡単に製造することが可能となる。

本実施例のガス噴射管の外形図である。従来のガス噴射管で噴射ノズルが組み付けられる方法を例示した説明図である。本実施例のガス噴射管で噴射ノズルが組み付けられる方法を示した説明図である。本実施例のガス噴射管の断面図である。

図１は、本実施例のガス噴射管１００の外形図である。図示されるようにガス噴射管１００は、金属製のガスパイプ１２０の先端に噴射ノズル１１０が組み付けられて構成されている。噴射ノズル１１０には、燃料ガスを吹き出すための小さなノズル孔１１２が形成されている。ノズル孔１１２は、内径が１ミリメートル以下の値に設定されており、この内径の大きさによって燃料ガスの噴射量が大きく影響される。従って、燃料ガスと空気との比率を適切な値とするためには、ノズル孔１１２の内径を正確な大きさに加工する必要がある。このため、噴射ノズル１１０の材質には、加工性に優れた黄銅鋼が使用される。また、ガスパイプ１２０は、防錆の観点から亜鉛メッキ鋼板によって形成されている。ここで、燃料ガスと空気との比率を適切な値とするためには、ノズル孔１１２の加工精度を確保するだけでなく、噴射ノズル１１０とガスパイプ１２０との間から燃料ガスが漏れないように噴射ノズル１１０を取り付ける必要がある。

図２は、従来のガス噴射管で、ガスパイプの先端に噴射ノズルを組み付ける方法を例示した説明図である。図２（ａ）に示したガス噴射管２００では、ガスパイプ２２０の先端部分の内周面に雌ネジを形成し、外周面に雄ネジを形成した噴射ノズル２１０をねじ込むことによって、噴射ノズル２１０を組み付けている。このような方法で噴射ノズル２１０を組み付けた場合、ネジ溝から燃料ガスが漏れないように、噴射ノズル２１０の雄ネジにシール剤を塗布しておく必要がある。

また、図２（ｂ）に示したガス噴射管３００では、噴射ノズル３１０の外周に溝３１４を形成しておき、この噴射ノズル３１０をガスパイプ３２０の先端に挿入した後、溝３１４の上から、ガスパイプ３２０の外側をかしめることによって、噴射ノズル３１０を組み付けている。この取り付け方法では、かしめる位置が少しでもずれると燃料ガス漏れが生じるおそれがある。また、位置を合わせてかしめなければいけないので、作業性が良いとは言い難い。

図３は、本実施例のガス噴射管１００で、ガスパイプ１２０の先端に噴射ノズル１１０を組み付ける方法を示した説明図である。本実施例のガス噴射管１００では、ガスパイプ１２０の先端部分の内周面に雌ネジを形成しておき、ここに噴射ノズル１１０をセットする。噴射ノズル１１０の挿入部１１４の外径は、ガスパイプ１２０の雌ネジの内径よりも小さく形成されている。このため、図３（ａ）に示すように、噴射ノズル１１０をねじ込まなくてもガスパイプ１２０の先端に挿入することができる。

続いて、図３（ｂ）に示すように、噴射ノズル１１０をセットした状態で、円筒形のパンチダイス５００をガスパイプ１２０の軸線方向に押し込むことで、ガスパイプ１２０の先端部分に対して縮径絞り加工（平行スウェージング加工）を行う。本実施例では、ガスパイプ１２０の外径をＤ、噴射ノズル１１０の外径をＤ−２ｄとしたときに、内径がＤ―ｄのパンチダイス５００を用いて縮径絞り加工を行う。この結果、ガスパイプ１２０の先端部分（噴射ノズル１１０の挿入部１１４が挿入されている部分）の外径がＤ−ｄに絞られる。また、ガスパイプ１２０は亜鉛メッキ鋼板で形成されているのに対し、噴射ノズル１１０は、鋼板よりも硬度の低い黄銅鋼で形成されている。このため、縮径絞り加工を行うと、ガスパイプ１２０の内周面のネジ山の先端が、噴射ノズル１１０の挿入部１１４の外周表面に食い込んだ状態となる（図３（ｃ）の噴射ノズル１１０およびガスパイプ１２０を参照のこと）。

以上のようにして、ガスパイプ１２０の先端部分の外径をＤ−ｄに絞ったら、今度は、図３（ｃ）に示すように、内径がＤ−２ｄのパンチダイス５０２を用いて縮径絞り加工を行う。その結果、ガスパイプ１２０の先端部分の外径がＤ−２ｄに絞られて、ガスパイプ１２０の内周面のネジ山全体が、噴射ノズル１１０の挿入部１１４の外周表面に食い込んだ状態となる。

図４には、上述した方法によって組み付けられた噴射ノズル１１０およびガスパイプ１２０の断面図が示されている。図示されているように、ガスパイプ１２０の外径をＤ−２ｄまで縮径すると、ガスパイプ１２０の内周面に形成されたネジ山全体が噴射ノズル１１０に食い込んで、ガスパイプ１２０と噴射ノズル１１０とが完全に密着した状態となる。この状態は、図２（ａ）に例示したように、雄ネジを切った噴射ノズル２１０を、雌ネジを切ったガスパイプ２２０にねじ込んだ場合とは異なり、ガスパイプ１２０と噴射ノズル１１０とがネジ山全体で完全に密着した状態となっている。このため、シール剤を塗布しなくても高いシール性能を確保することができる。加えて、噴射ノズル１１０に食い込んだネジ山全体がシール部分となるので、ガスパイプ１２０内の燃料ガスが外部に漏れ出すためには長いシール距離を通らなければならず、この点からも高いシール性能を確保することができる。

また、図２（ｂ）に例示したように、噴射ノズル３１０の溝３１４の位置でガスパイプ３２０をかしめる場合とは異なり、ガスパイプ１２０の先端部分に対して縮径絞り加工を施すだけなので、細かい位置合わせを行うことなく、簡単に噴射ノズル１１０を取り付けることができる。加えて、噴射ノズル１１０の挿入部１１４の全体に、ガスパイプ１２０のネジ山が食い込むことで、ガスパイプ１２０の先端に噴射ノズル１１０をしっかりと固定することができる。

更に、本実施例の組み付け方法には、次のような利点も存在する。先ず、本実施例のガスパイプ１２０のような小径（本実施例では直径が８ミリメートル）のパイプは、通常、板状の鋼板をパイプ状に曲げた後、鋼板の端面同士が突き合わさった箇所を溶接することによって製造される。このため、ガスパイプ１２０の内周面には溶接ビードが残っていることが通常である。溶接ビードは硬く、且つ、内周面から突き出ているので、そのままかしめ加工や縮径絞り加工を行うと、溶接ビードの周囲の部分に隙間が生じるおそれがある。従って、かしめ加工や縮径絞り加工を行う前に溶接ビードを取り除いておくことが必要である。この点で、上述した本実施例の組み付け方法によれば、ガスパイプ１２０の内周面に雌ネジを形成する際に、溶接ビードも取り除くことができるので、溶接ビードを取り除くための特別な工程が不要となる。加えて、雌ネジは簡単に形成することができるので、雌ネジを形成しても工程が複雑となることはない。

また、縮径絞り加工では、パンチダイス５００，５０２を、ガスパイプ１２０の先端から軸線方向に押し込んでいるので、ガスパイプ１２０の先端部分には、半径方向の圧縮力だけでなく、軸線方向に大きな剪断力も発生する。従って、先端に噴射ノズル１１０をセットした状態で、一段階で最終的な外形（本実施例ではＤ−２ｄ）まで絞る縮径絞り加工を行うと、ガスパイプ１２０の先端部分に働く大きな剪断力によって、ガスパイプ１２０の端面が噴射ノズル１１０から離れてしまい、この部分に隙間が生じるおそれがある。しかし、本実施例の噴射ノズル１１０の組み付け方法では、始めに第１段階の縮径絞り加工として、パンチダイス５００を用いて軽く（本実施例では直径にして約０．４ミリメートル程度）縮径絞り加工を行い、ガスパイプ１２０のネジ山の先端を噴射ノズル１１０の挿入部１１４に食い込ませる。その後に行う第２段階の縮径絞り加工では、第１段階の加工で食い込んだネジ山が剪断力に対抗するため、パンチダイス５０２を用いて最終的な外形寸法（本実施例では直径で約７．２ミリメートル）まで縮径絞り加工を行っても、ガスパイプ１２０の端面が噴射ノズル１１０から離れて隙間が生じることがない。

加えて、噴射ノズル１１０はガスパイプ１２０よりも硬度の低い金属材料によって形成されているので、ガスパイプ１２０の先端に噴射ノズル１１０を挿入して縮径絞り加工を行うと、ガスパイプ１２０のネジ山が噴射ノズル１１０に食い込んで、噴射ノズル１１０にもネジ山が形成される。そして、本実施例のガス噴射管１００では、図３（ａ）に示したように、ガスパイプ１２０のネジ山が端面に達するまで形成されている。このため、何らかの理由で噴射ノズル１１０を交換する必要が生じた場合でも、噴射ノズル１１０を回転させることによってガスパイプ１２０から噴射ノズル１１０を取り外すことができる。そして、新たな噴射ノズル１１０の挿入部１１４に予め雄ネジを形成しておき、シール剤を塗布した上でガスパイプ１２０の先端からねじ込むことで、噴射ノズル１１０を交換することも可能となる。

以上、本実施例のガス噴射管１００について説明したが、本発明は上記の実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

たとえば、上述した実施例では、ガスパイプ１２０の内周面に雌ネジを形成するものとして説明した。これは、噴射ノズル１１０の金属材料（黄銅鋼）よりも、ガスパイプ１２０の金属材料（亜鉛メッキ鋼板）の方が、硬度が高いためである。従って、噴射ノズル１１０の方がガスパイプ１２０よりも硬度の高い材料で形成されている場合には、噴射ノズル１１０の挿入部１１４に雄ネジを形成するようにしても良い。

また、上述した実施例では、ガスパイプ１２０の内周面に雌ネジを形成することで、ネジ山を噴射ノズル１１０に食い込ませるものとして説明した。しかし、縮径絞り加工を施すことによって噴射ノズル１１０に食い込ませることができる形状であれば、ガスパイプ１２０の内周面にどのような形状の突条を形成しても良い。すなわち、ネジのように螺旋状の一続きの溝を形成するのではなく、複数本の独立した円環形状の溝を形成することによって、ガスパイプ１２０の内周面に複数本の突条を形成しても良い。この場合、突条が噴射ノズル１１０に食い込み易くするために、突条の断面形状はネジ山と同様に、先端部分が狭くなる形状としておくことが望ましい。

１００…ガス噴射管、１１０…噴射ノズル、１１２…ノズル孔、
１１４…挿入部、１２０…ガスパイプ、２００…ガス噴射管、
２１０…噴射ノズル、２２０…ガスパイプ、３００…ガス噴射管、
３１０…噴射ノズル、３１４…溝、３２０…ガスパイプ、
５００…パンチダイス、５０２…パンチダイス

Claims

燃料ガスを導く金属製のガスパイプの先端に、該ガスパイプとは異なる金属材料で形成されて該燃料ガスを噴射する噴射ノズルが組み付けられたガス噴射管において、
前記噴射ノズルは、該噴射ノズルの少なくとも一部を前記ガスパイプの先端から挿入した後、該ガスパイプの先端の該噴射ノズルが挿入された部分を縮径絞り加工することによって組み付けられており、
前記ガスパイプまたは前記噴射ノズルのうち、硬度の高い金属材料で形成された方には、前記縮径絞り加工されることによって該ガスパイプと該噴射ノズルとが接触することとなる部分の表面に、該噴射ノズルの挿入方向と直交する方向の突条が複数本形成されていることを特徴とするガス噴射管。
前記突条がネジ山である請求項１に記載のガス噴射管。
請求項１または請求項２の何れかに記載のガス噴射管において、
前記ガスパイプは、前記噴射ノズルよりも硬度の高い金属材料によって形成されており、該噴射ノズルが挿入される部分の内周面に雌ネジが形成されていることを特徴とするガス噴射管。