JP2913384B2 - 板部材と管部材との接合方法 - Google Patents
板部材と管部材との接合方法Info
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- JP2913384B2 JP2913384B2 JP2485196A JP2485196A JP2913384B2 JP 2913384 B2 JP2913384 B2 JP 2913384B2 JP 2485196 A JP2485196 A JP 2485196A JP 2485196 A JP2485196 A JP 2485196A JP 2913384 B2 JP2913384 B2 JP 2913384B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は板部材と管部材との接合
方法、例えばステンレス製のボイラまたは温風暖房機の
熱交換機を構成する薄肉管と薄肉管板のバーリング部と
の接合を、溶接によることなく、薄肉管の塑性変形を起
こさせそれを薄肉管板のバーリング部に沿って管が抜け
ることのないよう密着接合する加工の方法に関する。
方法、例えばステンレス製のボイラまたは温風暖房機の
熱交換機を構成する薄肉管と薄肉管板のバーリング部と
の接合を、溶接によることなく、薄肉管の塑性変形を起
こさせそれを薄肉管板のバーリング部に沿って管が抜け
ることのないよう密着接合する加工の方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】本出願人が開発した１パス式温風暖房機
の１つは特開平６−４２８１６号公報に開示された。同
公報に掲げる温風暖房機の構成は図１１の断面側面図に
示され、同図中、３１は本体，３２は缶体，３３はバー
ナ，３４は送風機，３５は温風吹出口，３６はダクト，
３７は煙道エルボ，３８は煙突，３９は火炎，４０は煙
管，４１は煙室である。この温風暖房機の使用において
は、バーナ３３で缶体３２内に火炎３９を発生させ、高
温の燃焼ガスを煙管（パイプ）４０，煙室４１，煙道エ
ルボ３７，煙突３８を経て白抜矢印で示すように外部に
放出し、その一方で送風機３４が吸い込む空気１を缶体
３２のまわりを流れるようにして加温し温風２として温
風吹出口３５，ダクト３６を経て矢印３で示す方向に吹
き出して図示しない施設園芸用温室内へ供給する。
の１つは特開平６−４２８１６号公報に開示された。同
公報に掲げる温風暖房機の構成は図１１の断面側面図に
示され、同図中、３１は本体，３２は缶体，３３はバー
ナ，３４は送風機，３５は温風吹出口，３６はダクト，
３７は煙道エルボ，３８は煙突，３９は火炎，４０は煙
管，４１は煙室である。この温風暖房機の使用において
は、バーナ３３で缶体３２内に火炎３９を発生させ、高
温の燃焼ガスを煙管（パイプ）４０，煙室４１，煙道エ
ルボ３７，煙突３８を経て白抜矢印で示すように外部に
放出し、その一方で送風機３４が吸い込む空気１を缶体
３２のまわりを流れるようにして加温し温風２として温
風吹出口３５，ダクト３６を経て矢印３で示す方向に吹
き出して図示しない施設園芸用温室内へ供給する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図１１に示した缶体３
２を製作するためにはステンレス製の薄肉管板と薄肉管
を溶接で固着した。このような溶接部分は例えば同図に
符号４，５，６，７で示すところである。現行の溶接に
おいては溶接機やトーチが場所をとり、また溶接部分の
若干においてはこれらの装置の使用が制約される。特に
ステンレス溶接には溶接時間がかかり（溶接速度２００
〜３００ｍｍ／ｍｉｎ）、位置合わせや溶接歪み防止の
仮留めも必要である。ところで、温風暖房機はＯＮ，Ｏ
ＦＦを繰り返すので溶接部もそれに従って加熱，冷却ひ
いては膨張と収縮を繰り返すので溶接部に熱応力が集中
し亀裂が入る問題がある。
２を製作するためにはステンレス製の薄肉管板と薄肉管
を溶接で固着した。このような溶接部分は例えば同図に
符号４，５，６，７で示すところである。現行の溶接に
おいては溶接機やトーチが場所をとり、また溶接部分の
若干においてはこれらの装置の使用が制約される。特に
ステンレス溶接には溶接時間がかかり（溶接速度２００
〜３００ｍｍ／ｍｉｎ）、位置合わせや溶接歪み防止の
仮留めも必要である。ところで、温風暖房機はＯＮ，Ｏ
ＦＦを繰り返すので溶接部もそれに従って加熱，冷却ひ
いては膨張と収縮を繰り返すので溶接部に熱応力が集中
し亀裂が入る問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題は、缶体３２の
壁面となる板部材１１に燃焼ガス煙管となる管部材１２
を接合するにおいて、板部材１１に形成したバーリング
部１３に管部材１２を挿入し、管部材１２の内部から外
側へバーリング部１３に向け圧力を加え管部材１２の挿
入部分を塑性変形させバーリング部１３に面対面の関係
で密着し接合させるとともに、バーリング部１３の上方
に膨出部１２ａを形成し、かつ、管部材１２の先端の外
径Ｄ ３ を膨出部１２ａの外径Ｄ ２ よりも大に形成するこ
とを特徴とする板部材１１と管部材１２との接合方法に
より解決される。
壁面となる板部材１１に燃焼ガス煙管となる管部材１２
を接合するにおいて、板部材１１に形成したバーリング
部１３に管部材１２を挿入し、管部材１２の内部から外
側へバーリング部１３に向け圧力を加え管部材１２の挿
入部分を塑性変形させバーリング部１３に面対面の関係
で密着し接合させるとともに、バーリング部１３の上方
に膨出部１２ａを形成し、かつ、管部材１２の先端の外
径Ｄ ３ を膨出部１２ａの外径Ｄ ２ よりも大に形成するこ
とを特徴とする板部材１１と管部材１２との接合方法に
より解決される。
【０００５】
【作用】請求項１の発明においては、上下方向に加圧さ
れるとき横方向に膨出して圧力を加える圧力伝達媒体で
ある弾性体、例えばウレタンゴム部材１４を用いる第１
加圧組立体１０を用意し、それをバーリング部１３の内
側に置かれた管部材１２の内側に配置し、円板１５と一
体的な心棒１６を下に引くことにより当該円板１５とそ
の下の固定された円板１７との間でウレタンゴム部材１
４を加圧して横方向にふくらませ、それによって管部材
１２をふくらませ塑性変形してバーリング部１３と接合
させ板部材１１と管部材１２を接合する。
れるとき横方向に膨出して圧力を加える圧力伝達媒体で
ある弾性体、例えばウレタンゴム部材１４を用いる第１
加圧組立体１０を用意し、それをバーリング部１３の内
側に置かれた管部材１２の内側に配置し、円板１５と一
体的な心棒１６を下に引くことにより当該円板１５とそ
の下の固定された円板１７との間でウレタンゴム部材１
４を加圧して横方向にふくらませ、それによって管部材
１２をふくらませ塑性変形してバーリング部１３と接合
させ板部材１１と管部材１２を接合する。
【０００６】
【実施例】以下、図面を参照して本発明実施例を説明す
るが、それに先立ち本発明の原理を図１〜図４の断面図
を参照して説明する。これらの図において、１１は板部
材（薄肉管板），１２は管部材（薄肉管），１３はバー
リング部である。
るが、それに先立ち本発明の原理を図１〜図４の断面図
を参照して説明する。これらの図において、１１は板部
材（薄肉管板），１２は管部材（薄肉管），１３はバー
リング部である。
【０００７】本発明の原理を述べると、図１の管部材、
例えば薄肉管２（厚みは例えば０．８ｍｍ）と図２の板
部材、例えば薄肉管板１１とを接合する場合、図２に示
す薄肉管板１１（厚みは例えば１．２ｍｍ）にバーリン
グ部１３と呼称される突出部を立上がり加工で形成す
る。次いで図３に示すようにバーリング部１３に薄肉管
１２を挿入し、薄肉管１２の内部から外側へ向けて圧力
を加えると、薄肉管１２は塑性変形を起こして薄肉管板
のバーリング部１３に密着し接合する。このとき図４に
示すように、薄肉管１２がバーリング部１３の上下でそ
れの径より大きく塑性変形し膨出部１２ａが形成され
る。薄肉管１２の外径をＤ，バーリング部１３の内径を
Ｄ１，接合後の薄肉管１２の根元もしくは膨出部１２ａ
の外径をＤ２，接合後の薄肉管１２の先端の外径をＤ３
とするとＤ１＞Ｄ，Ｄ３〉Ｄ２＞Ｄ１となり、薄肉管１
２のバーリング部１３からの抜けが防止される。
例えば薄肉管２（厚みは例えば０．８ｍｍ）と図２の板
部材、例えば薄肉管板１１とを接合する場合、図２に示
す薄肉管板１１（厚みは例えば１．２ｍｍ）にバーリン
グ部１３と呼称される突出部を立上がり加工で形成す
る。次いで図３に示すようにバーリング部１３に薄肉管
１２を挿入し、薄肉管１２の内部から外側へ向けて圧力
を加えると、薄肉管１２は塑性変形を起こして薄肉管板
のバーリング部１３に密着し接合する。このとき図４に
示すように、薄肉管１２がバーリング部１３の上下でそ
れの径より大きく塑性変形し膨出部１２ａが形成され
る。薄肉管１２の外径をＤ，バーリング部１３の内径を
Ｄ１，接合後の薄肉管１２の根元もしくは膨出部１２ａ
の外径をＤ２，接合後の薄肉管１２の先端の外径をＤ３
とするとＤ１＞Ｄ，Ｄ３〉Ｄ２＞Ｄ１となり、薄肉管１
２のバーリング部１３からの抜けが防止される。
【０００８】薄肉管１２と薄肉管板１１とを接合する場
合に、薄肉管板１１のバーリング部１３に挿入した薄肉
管１２の内側から圧力を加える方法には、弾性部材（ウ
レタンゴム）方式と水圧方式とがあるが、第１実施例は
ウレタンゴム方式に関する。
合に、薄肉管板１１のバーリング部１３に挿入した薄肉
管１２の内側から圧力を加える方法には、弾性部材（ウ
レタンゴム）方式と水圧方式とがあるが、第１実施例は
ウレタンゴム方式に関する。
【０００９】本発明の第１実施例は図５〜図７に断面図
で示され、これらの図において、１４は圧力伝達媒体で
ある弾性体、例えばウレタンゴム部材，１５は心棒付円
板，１６は心棒，１７は心棒１６を通す穴が形成された
穴あき円板であり、心棒付円板１５と心棒１６は一体的
に形成されている。図５に示されるように、中心部に貫
通孔１４ａを形成した円筒状のウレタンゴム部材１４，
中心部から心棒１６が延在する心棒付円板１５および中
心を心棒１６が貫通可能な穴あき円板１７を形成する。
ウレタンゴム部材１４を心棒付円板１５と穴あき円板１
７とではさんで第１加圧組立体１０を用意する。ウレタ
ンゴム部材１４の外径Ｄ４は、薄肉管板１２の板厚をｔ
とすると、Ｄ−２ｔ＞Ｄ４を満足するよう定める。Ｄは
前記したように薄肉管１２の外径である。
で示され、これらの図において、１４は圧力伝達媒体で
ある弾性体、例えばウレタンゴム部材，１５は心棒付円
板，１６は心棒，１７は心棒１６を通す穴が形成された
穴あき円板であり、心棒付円板１５と心棒１６は一体的
に形成されている。図５に示されるように、中心部に貫
通孔１４ａを形成した円筒状のウレタンゴム部材１４，
中心部から心棒１６が延在する心棒付円板１５および中
心を心棒１６が貫通可能な穴あき円板１７を形成する。
ウレタンゴム部材１４を心棒付円板１５と穴あき円板１
７とではさんで第１加圧組立体１０を用意する。ウレタ
ンゴム部材１４の外径Ｄ４は、薄肉管板１２の板厚をｔ
とすると、Ｄ−２ｔ＞Ｄ４を満足するよう定める。Ｄは
前記したように薄肉管１２の外径である。
【００１０】次に、図５に示す第１加圧組立体１０をバ
ーリング部１３に挿入した薄肉管１２の内側に入れ（図
６）、穴あき円板１７を図示しない手段で固定し、心棒
１６を下方に引く（図７）。そうすると、心棒付円板１
５と穴あき円板１７の間隔が狭くなり、はさまれたウレ
タンゴム部材１４はつぶされ横方向に膨出し、薄肉管１
２はそのとき加えられた圧力で図７に示すように内加圧
塑性変形を起こして拡がり、薄肉管１２の下方端部分は
バーリング部１３と接合する。最後に第１加圧組立体１
０を取り出す。
ーリング部１３に挿入した薄肉管１２の内側に入れ（図
６）、穴あき円板１７を図示しない手段で固定し、心棒
１６を下方に引く（図７）。そうすると、心棒付円板１
５と穴あき円板１７の間隔が狭くなり、はさまれたウレ
タンゴム部材１４はつぶされ横方向に膨出し、薄肉管１
２はそのとき加えられた圧力で図７に示すように内加圧
塑性変形を起こして拡がり、薄肉管１２の下方端部分は
バーリング部１３と接合する。最後に第１加圧組立体１
０を取り出す。
【００１１】本発明の圧力伝達媒体として加圧水を用い
る水圧方式による第２実施例は図８，図９および図１０
に断面図で示され、この実施例では圧力伝達媒体として
水を用いる。図中、図１〜図７に示した部分と同じ部分
は同一符号で表示し、１８は送水管，１９は円板，２０
はドーナツ状円板，２１は弾性箱体（タイヤ状ゴム），
２２は水注入口，２３は水出口となる穴が形成されたパ
イプである。図８を参照すると、送水管１８はその一方
側の底部から距離をおいたところに水注入口２２が設け
られ、上方は開口している。円板１９はその中央部分に
先端に凹部１９ｂが形成された突出部１９ａを有し、送
水管１８の上部と突起部１９ａの凹部１９ｂの周縁部先
端１９ｃとはパイプ２３によって水密状態に連結されふ
さがれている。パイプ２３には水の出口となる穴（図示
せず）が形成されている。穴の大きさは後述する加圧水
の水圧に対応して適宜選定する。中央部に穴をあけたド
ーナツ状円板２０は送水管の上方部分に固定され、円板
１９とドーナツ状円板２０にタイヤ状の弾性箱体例えば
ゴム体２１をパイプ２３を囲んで中空箱状になるよう貼
り付けると第２加圧組立体２４が用意される。タイヤ状
ゴム体２１の外径Ｄ５は、薄肉管１２の板厚をｔとした
とき、Ｄ−２ｔ＞Ｄ５を満たすよう設定する。Ｄは前記
したように薄肉管１２の外径である。
る水圧方式による第２実施例は図８，図９および図１０
に断面図で示され、この実施例では圧力伝達媒体として
水を用いる。図中、図１〜図７に示した部分と同じ部分
は同一符号で表示し、１８は送水管，１９は円板，２０
はドーナツ状円板，２１は弾性箱体（タイヤ状ゴム），
２２は水注入口，２３は水出口となる穴が形成されたパ
イプである。図８を参照すると、送水管１８はその一方
側の底部から距離をおいたところに水注入口２２が設け
られ、上方は開口している。円板１９はその中央部分に
先端に凹部１９ｂが形成された突出部１９ａを有し、送
水管１８の上部と突起部１９ａの凹部１９ｂの周縁部先
端１９ｃとはパイプ２３によって水密状態に連結されふ
さがれている。パイプ２３には水の出口となる穴（図示
せず）が形成されている。穴の大きさは後述する加圧水
の水圧に対応して適宜選定する。中央部に穴をあけたド
ーナツ状円板２０は送水管の上方部分に固定され、円板
１９とドーナツ状円板２０にタイヤ状の弾性箱体例えば
ゴム体２１をパイプ２３を囲んで中空箱状になるよう貼
り付けると第２加圧組立体２４が用意される。タイヤ状
ゴム体２１の外径Ｄ５は、薄肉管１２の板厚をｔとした
とき、Ｄ−２ｔ＞Ｄ５を満たすよう設定する。Ｄは前記
したように薄肉管１２の外径である。
【００１２】図８に示す第２加圧組立体２４を図９に示
す如くバーリング部１３の内側に置かれた薄肉管１２の
下方部分に配置する。水注入口２２から加圧水を注入す
るとパイプ２３に形成した穴を通りタイヤ状ゴム体２１
内に水が充満して水圧が加わり、それによってタイヤ状
ゴム体２１は横方向に拡がりその結果薄肉管１２は内加
圧塑性変形によりバーリング部１３と接合する。接合が
確認されると第２加圧組立体２４を除く。
す如くバーリング部１３の内側に置かれた薄肉管１２の
下方部分に配置する。水注入口２２から加圧水を注入す
るとパイプ２３に形成した穴を通りタイヤ状ゴム体２１
内に水が充満して水圧が加わり、それによってタイヤ状
ゴム体２１は横方向に拡がりその結果薄肉管１２は内加
圧塑性変形によりバーリング部１３と接合する。接合が
確認されると第２加圧組立体２４を除く。
【００１３】
【発明の効果】以上述べてきたように本発明は下記の効
果を奏することが実証された。 イ．第１実施例では図５の第１加圧組立体、第２実施例
では図８の第２加圧組立体をそれぞれ薄肉管内に配置し
ウレタンゴム部材を加圧しまたは加圧水を圧入するだけ
で薄肉管とバーリング部との塑性変形による接合が達成
されるので、接合時間が短縮されるだけでなく前記第１
と第２の組立体をそれぞれ複数個用意することにより多
管同時接合が可能になる。 ロ．いずれの実施例も内加圧塑性変形により接合をもた
らすので、接合部の亀裂は発生することなく、また仕上
がりもきれいであり、さらに、バーリング部１３の上方
に膨出部１２ａを形成し、管部材１２の先端の外径は膨
出部１２ａの外径よりも大になり、それによって薄肉管
１２がバーリング部１３から抜けることが防止される。 ハ．薄肉管径，バーリング径はいずれも上記した簡単な
大小関係を満たせば足りるので、溶接の場合のようなき
びしい加工精度は不必要である。 ニ．前記したように２つの組立体に対しては、心棒を引
くかまたは加圧水を注入するだけで必要な圧力が得られ
接合が実現されるので、設備費用と製造価格が安価であ
るだけでなく、作業性が高められる。 ホ．溶接ではなく塑性を利用する接合であるので、異種
金属部品の接合が可能になる。 ヘ．図５と図８の第１と第２の加圧組立体は薄肉管内に
入る大きさのものであり、また心棒による加圧および加
圧水による加圧のいずれも簡易に実施できるので、接合
部の周辺のスペースが溶接できないような制約される場
合でも接合が可能である。
果を奏することが実証された。 イ．第１実施例では図５の第１加圧組立体、第２実施例
では図８の第２加圧組立体をそれぞれ薄肉管内に配置し
ウレタンゴム部材を加圧しまたは加圧水を圧入するだけ
で薄肉管とバーリング部との塑性変形による接合が達成
されるので、接合時間が短縮されるだけでなく前記第１
と第２の組立体をそれぞれ複数個用意することにより多
管同時接合が可能になる。 ロ．いずれの実施例も内加圧塑性変形により接合をもた
らすので、接合部の亀裂は発生することなく、また仕上
がりもきれいであり、さらに、バーリング部１３の上方
に膨出部１２ａを形成し、管部材１２の先端の外径は膨
出部１２ａの外径よりも大になり、それによって薄肉管
１２がバーリング部１３から抜けることが防止される。 ハ．薄肉管径，バーリング径はいずれも上記した簡単な
大小関係を満たせば足りるので、溶接の場合のようなき
びしい加工精度は不必要である。 ニ．前記したように２つの組立体に対しては、心棒を引
くかまたは加圧水を注入するだけで必要な圧力が得られ
接合が実現されるので、設備費用と製造価格が安価であ
るだけでなく、作業性が高められる。 ホ．溶接ではなく塑性を利用する接合であるので、異種
金属部品の接合が可能になる。 ヘ．図５と図８の第１と第２の加圧組立体は薄肉管内に
入る大きさのものであり、また心棒による加圧および加
圧水による加圧のいずれも簡易に実施できるので、接合
部の周辺のスペースが溶接できないような制約される場
合でも接合が可能である。
【図１】薄肉管の断面図である。
【図２】バーリング加工を施した薄肉管板の断面図であ
る。
る。
【図３】薄肉管板のバーリング部に薄肉管を挿入した状
態を示す断面図である。
態を示す断面図である。
【図４】接合した薄肉管と薄肉管板の断面図である。
【図５】本発明第１実施例のウレタンゴム部材を用いる
第１加圧組立体の断面図である。
第１加圧組立体の断面図である。
【図６】薄肉管内に配置された図５の第１加圧組立体を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図７】接合した薄肉管と薄肉管板を示す断面図であ
る。
る。
【図８】本発明第２実施例の水圧を用いる第２加圧組立
体の断面図である。
体の断面図である。
【図９】薄肉管内に配置された図８の第２加圧組立体を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図１０】接合した薄肉管と薄肉管板を示す断面図であ
る。
る。
【図１１】本出願人の開発した温風暖房機の断面図であ
る。
る。
１０ 第１加圧組立体 １１ 板部材（薄肉管板） １２ 管部材（薄肉管） １２ａ 膨出部 １３ バーリング部 １４ 圧力伝達弾性媒体（ウレタンゴム部材） １４ａ 貫通孔 １５ 心棒付円板 １６ 心棒 １７ 心棒を通す穴のある円板（穴あき円板） １８ 送水管 １９ 円板 １９ａ 突出部 １９ｂ 凹部 １９ｃ 周縁部先端 ２０ 穴をあけた円板（ドーナツ状円板） ２１ 弾性箱体（タイヤ状ゴム体） ２２ 水注入口 ２３ パイプ ２４ 第２加圧組立体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−133170（ＪＰ，Ａ) 実公 昭50−19006（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B21D 39/06 B21D 39/08
Claims (1)
- 【請求項１】 缶体（３２）の壁面となる板部材（１
１）に燃焼ガス煙管となる管部材（１２）を接合するに
おいて、 板部材（１１）に形成したバーリング部（１３）に管部
材（１２）を挿入し、管部材（１２）の内部から外側へ
バーリング部（１３）に向け圧力を加え管部材（１２）
の挿入部分を塑性変形させバーリング部（１３）に面対
面の関係で密着し接合させるとともに、バーリング部
（１３）の上方に膨出部（１２ａ）を形成し、かつ、管
部材（１２）の先端の外径（Ｄ ３ ）を膨出部（１２ａ）
の外径（Ｄ ２ ）よりも大に形成す ることを特徴とする板
部材（１１）と管部材（１２）との接合方法。
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