JP2709960B2 - 電気温水器の缶体構造及びその成形装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気温水器の缶体構造及びその成形装置に関
する。

〔従来の技術〕

従来の温水器缶体は実開昭62−76863号公報に記載の
様に、缶体内部に補強用の別部品リブを溶接止めする構
造となっていた。また既に市場に出ている製品として
は、上記公報の応用として、缶体外部に補強用の別部品
を取り付けたものや、缶体の外面に張出した形状の補強
リブを缶体胴板に直接成形しているものなどがある。こ
の胴板補強する方法としては、補強用に成形した別部品
を、溶接止めやネジ止めで胴板に取付ける方法が用いら
れている例もあるが、この方法では補強用別部品と胴板
との間の腐食、溶接止め部の腐食、ネジ止め部のゆるみ
など信頼性に問題がある。

他の補強方法としては胴板に直接補強用のリブを成形
して、胴板自体の剛性を高める方法があり、通常ドラム
缶に見られる様な外側に張出す形状のリブが公知であ
り、多用されている。しかしこの外側張出しリブの場合
は、第４図に示す如く、円周方向と軸方向の両方に引張
り力が生じるので、リブの頂点や付け根に高い応力が発
生する。この応力で、母材より延性の低くなっている突
合せ溶接部に、第４図に示す様な微少な割れが発生する
問題がある。

この微少割れを防止する方法として、加工前に溶接部
を200〜300℃で加熱する後熱処理法があるが、加熱設備
が必要，加熱による酸化が生じやすい、などの問題があ
る。

従って上記のリブ頂点や付根に発生する応力を下げ、
割れない条件でリブを成形する方法が、安価でかつ直接
的、確実な対策方法である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は耐圧的には優れているが、補強リブの
成形によって材料表面に大きな伸びが発生し、それによ
り胴板の突合せ溶接部に微少な割れが生じる問題点があ
った。また他の方法の従来技術は別部品を缶体内・外に
取付けて補強するので、缶体と補強部材間、補強部材取
付溶接部での腐食については配慮されておらず、寿命の
低下や原価高となる問題点が有った。

本発明の目的は、上記溶接部の微少割れ、補強部材で
の寿命の低下や原価高を防止し、かつ十分な耐圧強度を
持つ缶体を、安価に供給することに有る。

本発明の第２の目的は、この補強リブを精度よく、か
つ簡便に成形する安価な成形装置を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の電気温水器の缶
体構造は、薄板ステンレス鋼を巻設する電気温水器の貯
湯部の胴板に、少なくとも内側に凸形状とした耐圧補強
用の張出しリブをリング状に成形して耐圧強度を持たせ
たことを特徴とする。

この場合において、リブ部の剛性を高めるために、リ
ブ幅Ｗに対してＷ≦Ｐ≦6WのピッチＰの範囲に連続して
複数条のリブを成形することができる。

また、上記第２の目的を達成するために、本発明の円
筒形状物におけるリブ成形装置は、薄板ステンレス鋼を
巻設する缶体の胴板に補強用リブを成形する装置におい
て、先に成形した端面拡管部を確実に保持し、かつ缶体
の軸方向に加圧しながら、缶体の内部に位置せしめた凹
ローラを、缶体外部に対向して位置せしめた凸ローラに
向かって突出して、材料の伸びが少ないリブを成形する
ことを特徴とする。

〔作用〕

本発明の電気温水器の缶体構造における内側に凸形状
とした張出しリブは、材料の表面伸びを少なく抑える作
用がある。これによって、突き合わせ溶接部に働く応力
が低減され、溶接部に発生する微少割れを防止すること
ができる。

一方、補強リブの成形において、上記両端面の拡管さ
れた継手部を確実に保持した状態で、胴板の軸方向に加
圧しながら、胴板内の凹ローラと胴板外側の凸ローラで
成形する。それによって、軸方向の加圧は、リブ成形時
の材料の流れ込みを助け、素材の伸びをさらに低くする
ことができる為、割れの発生を無くすのに役立つ。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図に基づき説明する。第１
図は本発明の内側張出しリブを連続条で数か所に成形し
た缶体の斜視図、（一部破断し、缶体内も観察できるよ
うにしてある）。第２図、第３図は内側張出しリブの断
面詳細図であり、第４図は従来技術である外側張出しリ
ブで発生する微小割れの外観図を示す。

電気温水器の缶体は第１図に示す如く、上鏡、下鏡、
胴板、各種管取付座などから構成される。このうち胴板
は500〜600mmの内径に対して、素材の板厚が0.8〜1.0mm
と非常に薄いので、圧力（特に外圧）にて座屈容易に変
形し、耐圧的補強が必要である。

本発明は発生する応力、つまり材料の表面伸びを少な
くし、延性の少ない溶接部でも割れの発生しないリブの
持つ缶体の構造及び成形装置についてのものである。

第２図に本発明のリブ断面を示す。従来外側に張出し
ていたリブを、缶体の内側に張出したものである。この
リブでは、軸方向には外側張出しのリブと同様に引張り
力が発生するが、径方向では逆に圧縮力が生じ、材料の
肉余りが起きる。この余肉は軸方向に分散されるので、
材料の伸びを軽減する事になる。同一形状での外側張出
しリブに比べ、内側張出しリブでは、材料の表面伸びが
約15％減少する。

また内側張出しリブでは余肉りの作用により、板厚減
少も小さくなる為、同一形状で成形したリブでも、外側
張出しのものより耐圧強度は約20％高くなる。従って張
出し高さを低くすることも可能となり、内側張出しリブ
では一層表面の伸びを低減できる。

第２図では単純に内側にのみ張出したリブ形状を示し
たが、第３図に示す様な内側張出しと外側張出しを複合
させた形状も、本発明の応用として考えられる。この場
合も上記の表面伸びや耐圧強度で効果がある。

さらにリブの成形本数を１条ずつから、２条以上連続
した多リブを一式として成形すると、より一層リブ部の
剛性が向上する。具体的には１条リブでは座屈時のネジ
リ変形に弱いが、２条連続となるとネジリ変形に対する
強度が出てくるので負圧強度は約２倍となる。但し３条
連続させても２条連続以上に負圧強度は向上せず、２条
が最適である。

この場合の連続というのは、Ｗ≦Ｐ≦6Wのピッチ内に
もう一条のリブを成形することをいう。リブ巾Ｗより小
さい場合にはリブ１条が正しく成形されないので強度的
に１条の２倍とならず、又リブ巾の６倍以上離れたピッ
チで成形すると、連続でリブ成形した効果が無くなり弱
くなる。

第２図に示す実施例ではリブの形状を台形としたが、
台形上辺の直線部を無くした半円形のリブ形状としても
良く、台形に限定されるものでは無い。

第５図にリブの生産方法を示す。胴板の生産は薄板平
板素材をローリングマシンで巻き、その端面を突合わせ
て溶接して筒状とする。これでは筒の径に対して板厚が
薄く、剛性が無い為、この状態でリブを成形しても真円
度が確保されない。従ってまず胴板両端面に精度よく拡
管部を加工する。この拡管部は上鏡および下鏡との溶接
開先面を形成することになる。この両端拡管により、胴
板の剛性が向上するので、リブ加工を施しても胴板の真
円度およびリブの寸法を精度良く得ることが可能とな
る。

第６図に内側張出しリブの成形装置概要を示す。外側
張出しリブの成形にはゴム又は作動液を用いたバルジ成
形方法が多用される於この方法では精度の高い成形が可
能だが、設備、治具が高価でしかも内側張出しは非常に
複雑な機構となるので一般に用いられない。一方ローラ
成形方法は機構が簡単であるが、成形精度が悪く、材料
の表面伸び量もバルジ成形法に比べて大きい。本発明で
は、安価でかつ精度の良い、材料伸びの少ない成形方法
として次の成形装置を開発した。

第６図において、胴板１は両端面拡管部にガタなく、
しっくりと入るリング12及び13で左右から保持される。
このリブ12,13は左右の加圧シリンダ14,15によって軸方
向に加圧される。リブの成形はこの状態で、缶体の内側
に凹ローラ11を、外側に凸ローラ10を位置せしめ、凸ロ
ーラ10の駆動力によって胴板１を回転させながら、凹ロ
ーラ11を上昇させて、内側張出しのリブを成形する。こ
の時、常に加圧シリンダ14及び15によって、リング12及
び13を介して軸方向に力を加えておく。これによりリブ
の成形時に、左右からの材料の流れ込みが助長され、材
料表面の伸び量が低減される。

加圧シリンダ14は加圧シリンダ15より相当量加圧能力
を大きくとっておけば、シリンダ14により押出されたリ
ング12側端面は常に同じ点に位置することになり、リブ
成形位置のバラツキは無くなる。

成形ローラ10及び11を変えれば、簡単にリブの形状を
変えることが出来、外側張出しリブの成形も容易であ
る。又成形ローラ10、11の位置を変えれば、さまざまな
位置へのリブの成形も容易である。

本装置はバルジ成形機に比べ大幅に安価でかつ自由度
の高いものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、補強リブ成形時に発生する応力や表
面の伸び量を大幅に低減できるので、胴板の突合せ溶接
部に発生する微少割れを防止する効果と、軽度な成形で
十分な缶体負圧強度を得る効果がある。

さらに、本発明の成形装置では、両端拡管部を確実に
保持し、軸方向に加圧しながら加工するので、成形精度
が高く、かつ材料の伸び量の少ない優れた加工を行う効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す缶体の一部を破断した
斜視図、第２図は補強リブ部の詳細断面図、第３図は補
強リブ部の応用例の断面図。第４図は従来の補強リブで
成形した時に生じる応力方向と溶接線上の微少割れ外観
図。第５図は生産方式のフロー図、第６図は本発明のリ
ブ成形装置の成形部正面図である。 １…胴板、２…上鏡板、３…下鏡板、４…ヒータ取付フ
ランジ、５…給・排水用管座、６…補強用リブ、７…微
少割れ、８…突合せ溶接ビード、10,11…成形ローラ、1
2、13…リング、14、15…軸方向加工シリンダ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 信次 静岡県清水市村松390番地 株式会社日 立製作所清水工場内 (72)発明者 服藤 正明 静岡県清水市村松390番地 株式会社日 立製作所清水工場内 (56)参考文献 特開 昭63−40624（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−14140（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−45236（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−103774（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】薄板ステンレス鋼を巻設する電気温水器の
   貯湯部（以下、「缶体」という。）の胴板に、少なくと
   も内側に凸形状とした耐圧補強用の張出しリブをリング
   状に成形して耐圧強度を持たせたことを特徴とする電気
   温水器の缶体構造。
2. 【請求項２】リブ幅Ｗに対してＷ≦Ｐ≦6WのピッチＰの
   範囲に連続して複数条のリブを成形して、リブ部の剛性
   を高めたことを特徴とする請求項１記載の電気温水器の
   缶体構造。
3. 【請求項３】薄板ステンレス鋼を巻設する缶体の胴板に
   補強用リブを成形する装置において、先に成形した端面
   拡管部を確実に保持し、かつ缶体の軸方向に加圧しなが
   ら、缶体の内部に位置せしめた凹ローラを、缶体外部に
   対向して位置せしめた凸ローラに向かって突出して、材
   料の伸びが少ないリブを成形することを特徴とする円筒
   形状物におけるリブ成形装置。