JP2014234204A - 金属製容器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量ながら十分な強度と安全性を備えた金属製容器を製造でき、さらに容器の製造コストを大幅に低減することのできる金属製容器の製造方法を提供する。【解決手段】内容物である液体を出し入れするための主口金と気体を通過させるための通気口金を備えた上鏡を作成する手順と、内容物である液体の液溜まり部を設けた下鏡を作成する手順と、上プロテクターと容器本体上部を一体とした略円筒状の上部部材２を作成する手順と、下プロテクターと容器本体下部を一体とした略円筒状の下部部材３を作成する手順と、前記上部部材の内周側に前記上鏡を配置し接合部を全周溶接して固着する手順と、前記下部部材の内周側に前記下鏡を配置し接合部を全周溶接して固着する手順と、前記上鏡を固着した前記上部部材の下端部と、前記下鏡を固着した前記下部部材の上端部とを互いに突き合わせ、突き合わせ部Ｗを全周溶接する手順とを有する。【選択図】図４

Description

この発明は、飲料用原液や薬液等の液体搬送用に使用される容量が約２００Ｌ程度の金属製容器の製造方法に関するものであり、十分な強度と安全性を備えながら軽量な容器を製造でき、さらに容器の製造コストを大幅に低減することのできる金属製容器の製造方法に関するものである。

飲料用原液や薬液等の液体搬送用として容量が約２００Ｌ程度の金属製容器が広く使用されている。このような液体搬送用の金属製容器においては、以下に挙げるような特性が要求される。まず、容器内部の洗浄性がよいことが重要である。容器内面が滑らかで溶接による部材接続部なども凹凸の少ない円滑な表面であることが望ましい。次に、容器の荷積みや荷下ろしなどにおけるハンドリングが良好であることが求められる。特に、積み下ろしの自動化のためには遠隔操作の積み下ろし装置などによって確実に保持できる構造を設けることが求められる。また、容器としての十分な強度と安全性が求められる。さらに、容器重量は可能な限り軽量であることが求められる。

容器に対する以上のような要求を満足すべく、種々の容器が開発され使用されている。しかし、以上のような要求を全て満たし、しかも低コストで製造できる金属製容器はいまだ実現されていない。ドラム缶に代表される容量２００Ｌ程度の金属製容器は、通常、円筒形状の胴部に底板および蓋板を溶接やその他の固定方法によって固定して製造される。このような製造方法は下記の特許文献１にも記載されている。

特開平９−１０４４３７号公報

容量２００Ｌ程度の金属製容器は、種々の容器が開発され使用されているが、前述のような要求を全て満たし、しかも十分に低コストで製造できる金属製容器はいまだ実現されていなかった。

そこで、本発明は、軽量ながら十分な強度と安全性を備えた金属製容器を製造でき、さらに容器の製造コストを大幅に低減することのできる金属製容器の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の金属製容器の製造方法は、内容物である液体を出し入れするための主口金と気体を通過させるための通気口金を備えた上鏡を作成する手順と、内容物である液体の液溜まり部を設けた下鏡を作成する手順と、上プロテクターと容器本体上部を一体とした略円筒状の上部部材を作成する手順と、下プロテクターと容器本体下部を一体とした略円筒状の下部部材を作成する手順と、前記上部部材の内周側に前記上鏡を配置し接合部を全周溶接して固着する手順と、前記下部部材の内周側に前記下鏡を配置し接合部を全周溶接して固着する手順と、前記上鏡を固着した前記上部部材の下端部と、前記下鏡を固着した前記下部部材の上端部とを互いに突き合わせ、突き合わせ部を全周溶接する手順とを有するものである。

また、上記の金属製容器の製造方法において、前記の突き合わせ部を全周溶接する手順は、外周側に配置した環状部材により突き合わせ部を支持し、突き合わせ部を内周側から全周溶接するものとすることができる。

また、上記の金属製容器の製造方法において、前記の突き合わせ部を全周溶接する手順は、溶接用工具を前記主口金から挿入し、突き合わせ部の内周に沿って前記溶接用工具を移動させることによって溶接を行うものとすることができる。

また、上記の金属製容器の製造方法において、前記の突き合わせ部を全周溶接する手順は、突き合わせ部を仮止めした状態で突き合わせ部を外周側から全周溶接するものとすることができる。

また、上記の金属製容器の製造方法において、前記上部部材の上端部および前記下部部材の下端部は、外側に巻くように曲げられて断面形状が略円形状となるように形成されたものであることが好ましい。

また、上記の金属製容器の製造方法において、前記上部部材は、上端部の断面形状が略円形状の部分の内部に補強部材が配置されたものとすることができる。

また、上記の金属製容器の製造方法において、前記上部部材には、前記上鏡の外面に滞留する水を排出するための水抜き孔が設けられたものであり、前記下部部材は、前記下鏡の外面に滞留する水を排出するための水抜き孔が設けられたものであることが好ましい。

また、上記の金属製容器の製造方法において、溶接はＴＩＧ溶接であることが好ましい。

また、上記の金属製容器の製造方法において、前記上鏡、前記下鏡、前記上部部材および前記下部部材は、ステンレス鋼からなるものであることが好ましい。

本発明は、以上のように構成されているので、以下のような効果を奏する。

本発明の製造方法によって製造された金属製容器は、容器としての強度と安全性も十分であり、容器重量も軽量である。そして、製造方法が簡素であり、容器の部品点数も少ないため、金属製容器の製造コストを大幅に低減することができる。

上部部材の上端部を外側に巻いて断面略円形状に形成して上プロテクターとしているので、遠隔操作の積み下ろし装置の把持部を容器外方に突出した上プロテクターに係合させることによって金属製容器を吊り上げることができ、金属製容器の積み下ろしを容易に行うことができる。

上プロテクターの内部に補強部材を配置した場合は、上プロテクターの強度、耐久性が向上する。これにより、金属製容器の積み下ろし等の作業によって上プロテクターが変形、損傷することが防止できる。

金属製容器の各部をＴＩＧ溶接によって接合しているので、接合面が滑らかで凹凸が少ない。このため、容器内部の洗浄性がよい。

図１は、金属製容器１の全体形状を示す断面図である。 図２は、本発明の金属製容器の製造方法の各手順を示す図である。 図３は、本発明の金属製容器の製造方法の各手順を示す図である。 図４は、本発明の金属製容器の製造方法の最終手順を示す図である。 図５は、金属製容器１の細部の構成を示す拡大断面図である。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の製造方法によって製造された金属製容器１の全体構成を示す断面図である。金属製容器１は、飲料用原液や薬液等の液体搬送用として使用されるものであり容量は約２００Ｌ程度である。金属製容器１は上部部材２と下部部材３を突き合わせ部Ｗにおいて溶接により接合したものである。金属製容器１の詳しい製造方法は後に説明する。

下部部材３には金属製容器１の底部としての下鏡３２が接合されている。下鏡３２の中央部には下方に凹んだ液溜まり部３３が形成されている。上部部材２には金属製容器１の天井部としての上鏡２２が接合されている。上鏡２２の中央部には、内容物の液体を出し入れするための主口金２３が接合されている。上鏡２２の外周縁に近い位置には、金属製容器１の内部と外部を通気させるための通気口金２４が接合されている。

金属製容器１に液体を充填したり、金属製容器１から液体を注出したりする際には、通気口金２４から通気を行う必要がある。金属製容器１は密封可能な密封容器として作られており、主口金２３および通気口金２４を密封栓によって封止すれば金属製容器１は密封状態となる。

上部部材２の上端部と下部部材３の下端部は、外側に巻くように曲げられて断面形状が略円形状となるように形成されている。上部部材２の上端部は容器の上部を保護する上プロテクター２１として構成されている。下部部材３の下端部は容器の下部を保護する下プロテクター３１として構成されている。このように上プロテクター２１が金属製容器１の外方に突出しているため、遠隔操作の積み下ろし装置の把持部を上プロテクター２１に係合させることによって金属製容器１を吊り上げることができ、金属製容器１の積み下ろしを容易に行うことができる。

また、上鏡２２、下鏡３２、上部部材２および下部部材３は、ステンレス鋼の板材（厚さ１．５ｍｍ）を成形して作られている。このため金属製容器１全体が軽量となり、容量が２００Ｌのものでも全体の質量は３０ｋｇ以下である。

図２は、本発明の金属製容器の製造方法の各手順を示す図である。図２（ａ）は、上鏡２２を作成する手順を示す。上鏡２２はステンレス鋼の板材（厚さ１．５ｍｍ）を図示断面のように成形し、それに主口金２３と通気口金２４とを接合して作成される。なお、主口金２３と通気口金２４もステンレス鋼によって作成されている。

図２（ｂ）は上部部材２を作成する手順を示す。上部部材２はステンレス鋼の板材（厚さ１．５ｍｍ）を円筒状に曲げて突き合わせ部を溶接によって接合し、円筒形状としたものである。また、上部部材２の上端部は外側に巻くように曲げられて断面形状が略円形状となるように形成され上プロテクター２１とされている。

図２（ｃ），（ｄ）は上部部材２に上鏡２２を接合する手順を示す。まず、図２（ｃ）に示すように、上部部材２を上下反転させ、その上部部材２の内周側に上鏡２２を挿入して所定の位置に配置する。なお、上鏡２２が所定位置で係止されるように、上部部材２の内周側に係止用の突出部を設けておくようにしてもよい。そして、図２（ｄ）に示すように、上部部材２と上鏡２２の接合部をＴＩＧ溶接によって溶接接合する。上部部材２と上鏡２２の接合部に溶接用工具４を接近させて接合部の全周を溶接する。

ここで、ＴＩＧ溶接とは、電気を用いたアーク溶接の一種であり、一般的に用いられている溶接方法である。ＴＩＧとは、タングステン・イナート・ガス（Tungsten Inert Gas）の略である。また、ＴＩＧ溶接とは、溶接部をガスでシールドしての溶接方法であり、シールド用のガスとして不活性ガス（イナート・ガス）を用いる。不活性ガスとしては、アルゴンガスや窒素ガスが使用される。溶接用工具４（溶接トーチ）の内部にはタングステンからなる棒状の電極が配置されている。また、溶接用工具４からは不活性ガスが噴出される。

図３も、金属製容器の製造方法の各手順を示す図である。図３（ａ）は、下鏡３２を作成する手順を示す。下鏡３２はステンレス鋼の板材（厚さ１．５ｍｍ）を図示断面のように成形して作成される。下鏡３２の中央部には下方に凹んだ液溜まり部３３が形成されている。図３（ｂ），（ｃ）は下部部材３に下鏡３２を接合する手順を示す。なお、下部部材３を作成する手順は、上部部材２を作成する手順と同様であるため説明を省略する。下部部材３の下端部も外側に巻くように曲げられて断面形状が略円形状となるように形成され下プロテクター３１とされている。

まず、図３（ｂ）に示すように、下部部材３の内周側に下鏡３２を挿入して所定の位置に配置する。なお、下鏡３２が所定位置で係止されるように、下部部材３の内周側に係止用の突出部を設けておくようにしてもよい。そして、図３（ｃ）に示すように、下部部材３と下鏡３２の接合部をＴＩＧ溶接によって溶接接合する。下部部材３と下鏡３２の接合部に溶接用工具４を接近させて接合部の全周を溶接する。

図４は、金属製容器の製造方法の最終手順を示す図である。図２の各手順に示すように作成された上部部材２の下端部と、図３の各手順に示すように作成された下部部材３の上端部とを突き合わせて、その突き合わせ部Ｗの外周側にリング状の環状部材５を配置する。この環状部材５によって上部部材２と下部部材３の位置合わせがなされ、両者の位置が整合されて支持される。また、環状部材５の突き合わせ部Ｗ側には図示のように凹溝が形成されており、ＴＩＧ溶接を行う際にはその凹溝に不活性ガスが供給される。

溶接用工具４１は、容器の内周側からＴＩＧ溶接を行う専用の工具である。溶接用工具４１は主口金２３から容器内に挿入され、図示のように溶接用工具４１が回動して先端部が突き合わせ部Ｗの近傍位置に配置される。そして、溶接用工具４１を円周方向に回転させて、突き合わせ部Ｗの全周を溶接する。このようにして金属製容器１が製造される。

なお、ここでは突き合わせ部Ｗの外周側に環状部材５を配置して、内周側から突き合わせ部Ｗの全周を溶接するようにしたが、このような溶接方法には限定されない。上部部材２と下部部材３とを突き合わせてその突き合わせ部Ｗを仮止めし、突き合わせ部Ｗを外周側からＴＩＧ溶接によって全周溶接するようにしてもよい。この場合は、溶接用工具として容器の内周側から溶接を行う専用の工具が必要なく、通常のＴＩＧ溶接用工具（溶接トーチ）が使用できる。なお、突き合わせ部Ｗの仮止めはスポット溶接や仮止め用治具によって行えばよい。また、ＴＩＧ溶接の際には容器内部に不活性ガスが供給される。

図５は、金属製容器１の細部の構成を示す拡大断面図である。この図は上部部材２と上鏡２２との接合部の近傍を示す拡大断面図である。図示のように、上部部材２には上鏡２２の外面に滞留する水を排出するための水抜き孔２５が設けられている。水抜き孔２５の位置は上鏡２２の外面に滞留する水が外部に流れ出る位置である。また、図示は省略するが、下部部材３には下鏡３２の外面に滞留する水を排出するための水抜き孔が設けられている。下部部材３の水抜き孔の位置は、金属製容器１の倒立時に、下鏡３２の外面に滞留する水が外部に流れ出る位置である。

また、図５に示すように、上プロテクター２１の内部にリング状の補強部材２６を配置するようにしてもよい。上部部材２の上端部を外側に巻くように曲げる際に補強部材２６を所定の位置に仮止めしておくことにより、図示のように上部部材２の上端部が曲げられて補強部材２６の周囲を取り囲むようになる。補強部材２６を配置した場合は、上プロテクター２１の強度、耐久性が向上する。これにより、金属製容器１の積み下ろし等の作業にによって上プロテクター２１が変形、損傷することが防止できる。

以上のようにして製造された金属製容器１は、各部がＴＩＧ溶接によって接合されているため接合面が滑らかで凹凸が少ない。このため、容器内部の洗浄性がよい。また、遠隔操作の積み下ろし装置の把持部を容器外方に突出した上プロテクター２１に係合させることによって金属製容器１を吊り上げることができ、金属製容器１の積み下ろしを容易に行うことができる。また、容器としての強度と安全性も十分であり、容器重量も軽量である。そして、製造方法が簡素であり、容器の部品点数も少ないため、金属製容器１の製造コストを大幅に低減することができる。

本発明によれば、軽量ながら十分な強度と安全性を備えた金属製容器を製造でき、さらに金属製容器の製造コストを大幅に低減することができる。

１ 金属製容器
２ 上部部材
３ 下部部材
４ 溶接用工具
５ 環状部材
２１ 上プロテクター
２２ 上鏡
２３ 主口金
２４ 通気口金
２５ 水抜き孔
２６ 補強部材
３１ 下プロテクター
３２ 下鏡
３３ 液溜まり部
４１ 溶接用工具
Ｗ 突き合わせ部

Claims (9)

1. 内容物である液体を出し入れするための主口金（２３）と気体を通過させるための通気口金（２４）を備えた上鏡（２２）を作成する手順と、
   内容物である液体の液溜まり部（３３）を設けた下鏡（３２）を作成する手順と、
   上プロテクター（２１）と容器本体上部を一体とした略円筒状の上部部材（２）を作成する手順と、
   下プロテクター（３１）と容器本体下部を一体とした略円筒状の下部部材（３）を作成する手順と、
   前記上部部材（２）の内周側に前記上鏡（２２）を配置し接合部を全周溶接して固着する手順と、
   前記下部部材（３）の内周側に前記下鏡（３２）を配置し接合部を全周溶接して固着する手順と、
   前記上鏡（２２）を固着した前記上部部材（２）の下端部と、前記下鏡（３２）を固着した前記下部部材（３）の上端部とを互いに突き合わせ、突き合わせ部（Ｗ）を全周溶接する手順とを有する金属製容器の製造方法。
2. 請求項１に記載した金属製容器の製造方法であって、
   前記の突き合わせ部（Ｗ）を全周溶接する手順は、外周側に配置した環状部材（５）により突き合わせ部を支持し、突き合わせ部（Ｗ）を内周側から全周溶接するものである金属製容器の製造方法。
3. 請求項２に記載した金属製容器の製造方法であって、
   前記の突き合わせ部（Ｗ）を全周溶接する手順は、溶接用工具（４１）を前記主口金から挿入し、突き合わせ部（Ｗ）の内周に沿って前記溶接用工具（４１）を移動させることによって溶接を行うものである金属製容器の製造方法。
4. 請求項１に記載した金属製容器の製造方法であって、
   前記の突き合わせ部（Ｗ）を全周溶接する手順は、突き合わせ部（Ｗ）を仮止めした状態で突き合わせ部（Ｗ）を外周側から全周溶接するものである金属製容器の製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載した金属製容器の製造方法であって、
   前記上部部材（２）の上端部および前記下部部材（３）の下端部は、外側に巻くように曲げられて断面形状が略円形状となるように形成されたものである金属製容器の製造方法。
6. 請求項５に記載した金属製容器の製造方法であって、
   前記上部部材（２）は、上端部の断面形状が略円形状の部分の内部に補強部材（２６）が配置されたものである金属製容器の製造方法。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載した金属製容器の製造方法であって、
   前記上部部材（２）には、前記上鏡（２２）の外面に滞留する水を排出するための水抜き孔（２５）が設けられたものであり、
   前記下部部材（３）は、前記下鏡（３２）の外面に滞留する水を排出するための水抜き孔が設けられたものである金属製容器の製造方法。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載した金属製容器の製造方法であって、
   溶接はＴＩＧ溶接である金属製容器の製造方法。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載した金属製容器の製造方法であって、
   前記上鏡（２２）、前記下鏡（３２）、前記上部部材（２）および前記下部部材（３）は、ステンレス鋼からなるものである金属製容器の製造方法。

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