JP4973275B2 - 管継手の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器に対する配管接続用途やその他の種々の配管接続用途に好適に用いることができる管継手に関連する技術に関する。

本出願人は、たとえば図９（ａ）に示すような管継手９Ａを先に提案している（たとえば、特許文献１を参照）。この管継手９Ａは、先端部の外周にフランジ９０が連設された構成を有している。ただし、このフランジ９０は、後方に向けて反り返った形状とされている。

前記した管継手９Ａは、たとえば図９（ｂ）に示すように、管体部９Ｂに連結することが可能である。すなわち、同図においては、管体部９Ｂの先端寄り領域に、シール用のＯリング９２および凸状段部９３が設けられており、これらの部分が管継手９Ａ内に挿入されている。管継手９Ａおよび管体部９Ｂの双方には、止め具８が跨がって装着されており、この止め具８の２つの支持片部８０，８１の間にフランジ９０および凸状段部９３が挟まれている。このような構成によれば、フランジ９０と凸状段部９３とが互いに離反する方向に移動することが止め具８によって規制される。その結果、管継手９Ａと管体部９Ｂとの抜け外れが防止される。既述したとおり、フランジ９０は、管継手９Ａの先端から後方に向けて反り返った形状であるが、この形状はフランジ９０の外周縁と支持片部８０との当接位置を管継手９Ａの先端よりも後方寄りとし、止め具８の２つの支持片部８０，８１どうしの間隔を適度な寸法とするのに役立つ。

しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、未だに改善すべき余地があった。

すなわち、フランジ９０は、その外周縁が止め具８の支持片部８０に対して当接するに過ぎず、それら当接部分の面積は小さい。このため、管継手９Ａおよび管体部９Ｂに比較的大きな抜け力が作用した場合には、フランジ９０の外周縁の小面積の部分に大きな荷重が作用することとなる。フランジ９０の機械的強度を高め、フランジ９０に大きなダメージが生じることを抑制する観点からすると、前記したような事態はできる限り回避することが要請される。

また、本発明者らは、管継手９Ａの生産性を高めてその製造コストを低減する手段として、この管継手９Ａを金属板にプレス加工を施して形成することを今回着想した。ところが、管継手９Ａのフランジ９０は、先端部から後方に反り返った形状であるために、図１０（ａ）に示すように、金属板Ｐの一部を筒状部９Ａ’として形成した後に、同図仮想線Ｌ１で示す箇所を打ち抜くと、同図（ｂ）に示すように、フランジ９０の外周のエッジ９０ａが鋭利になり易い。管体連結作業時などにおいて、たとえば作業者の指がエッジ９０ａに触れる場合があることを考えると、エッジ９０ａが鋭利になることも極力回避することが要請される。

なお、前記とは異なる従来技術として、特許文献２に記載されたものもある。同文献に記載された構造は、図１１に示すように、連結対象となる一対の管体部９Ｃ，９Ｄのうち、一方の管体部９Ｃの先端部にフランジ９４が連設されている。ただし、このフランジ９４は、管体部９Ｃの先端部から後方に反り返った曲げ部９４ａの先端から管体部９Ｃの中心軸方向に向かうよう屈曲した内向き部９４ｂを有している。他方の管体部９Ｄには、凸状段部９５が形成されており、この凸状段部９５とフランジ９４とが止め具８Ａによって挟み込まれていることにより、管体部９Ｃ，９Ｄの連結が図られている。ところが、このような構成によれば、フランジ９４が曲げ部９４ａの先端部に内向き部９４ｂが屈曲して繋がった形態とされているために、フランジ９４の外径Ｄ２を正確な寸法に規定することは難しく、寸法誤差を生じ易い。また、フランジ９４を形成するには、曲げ部９４ａを形成するための曲げ工程に加えて、この曲げ部９４ａに対して内向き部９４ｂを屈曲形成するための曲げ工程も必要であり、曲げ工程数が多い。したがって、その製造コストが高価となる不具合もある。

特開２００７−１０１７８号公報 特開平１０−３１８４５７号公報

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであって、管体部に抜け力が発生した場合にその荷重が小面積の部分に集中するようなことを抑制し、また構成部品の製造も容易かつ適正に行なうことが可能な管体連結構造、これに用いられる管継手、およびその製造方法を提供することを、その課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明の第１の側面により提供される管体連結構造（特許請求の範囲には不記載）は、先端部の外周からその後方に向けて反り返った曲げ部を有するフランジが連設されている第１の管体部と、この第１の管体部内にその軸長方向に挿入される挿入部を有し、かつこの挿入部またはその近傍の外周に凸状段部が設けられている第２の管体部と、前記第１および第２の管体部の抜け止めを図るように、前記フランジおよび前記凸状段部を前記軸長方向において挟む第１および第２の支持片部を有する止め具と、を備えている、管体連結構造であって、前記フランジは、前記曲げ部の外周縁から前記軸長方向に対して直交または略直交する外方に向けて広がった延設部を有しており、この延設部が前記止め具の第１の支持片部と当接可能に構成されていることを特徴としている。

このような構成によれば、第１および第２の管体部に抜け力が発生した場合には、第１の管体部のフランジの延設部と止め具の第１の支持片部とが互いに圧接することとなるが、前記延設部については、前記フランジの曲げ部とは異なり、第１の支持片部に対して広い面積で面接触させることが可能である。したがって、前記抜け力がフランジの小面積部分に集中して作用することが回避され、前記フランジがダメージを受けることを適切に抑制することができる。また、前記延設部は、フランジの曲げ部からその外方に広がった形態であるために、延設部がそれとは反対の内向きに曲げられた特許文献２に記載のものと比較すると、延設部の形成が容易であり、その製造を容易にすることができる。加えて、延設部の外径寸法などを高精度に仕上げることもできる。さらに、本発明によれば、延設部をプレス成形の打ち抜き加工により形成する場合であっても、その外周のエッジが鋭利な角度になることも好適に抑制することが可能となり、作業者がフランジに触れる場合の不安感を和らげる効果も得られる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第１の管体部は、筒状部の先端部に前記フランジが連設された管継手を備えて構成されている。

本発明の第２の側面により提供される管継手（特許請求の範囲には不記載）は、先端部の外周からその後方に向けて反り返った曲げ部を有するフランジが連設された筒状部を備えている、管継手であって、前記フランジは、前記曲げ部の外周縁から前記筒状部の軸長方向に対して直交または略直交する外方に向けて広がった延設部を有していることを特徴としている。

このような構成の管継手は、本発明の第１の側面により提供される管体連結構造の第１の管体部を構成するのに好適に利用することができ、前記した管体連結構造について述べたのと同様な効果が得られる。

本発明の第３の側面により提供される管継手の製造方法（請求項１）は、本発明の第２の側面により提供される管継手を製造するための方法である。
この管継手の製造方法は、筒状部およびこの筒状部に連設されたフランジ部を有し、かつこのフランジ部は、前記筒状部の先端部の外周からその後方に向けて反り返った曲げ部と、この曲げ部の外周縁から前記筒状部の軸長方向に対して直交または略直交する外方に向けて広がった延設部とを有している管継手を製造するための方法であって、平板状の金属板にプレス加工を施すことにより、前記金属板の一部が筒状部に形成されているとともに、前記金属板の他の部分のうち、前記筒状部の一端部の外周に繋がった部分は、前記筒状部の他端部方向に反り返った曲げ部とされ、かつその外周囲は、前記筒状部の軸長方向に対して直交または略直交する向きに広がるフラットな板状部とされたプレス加工中間品を形成する工程と、前記曲げ部の外周囲を取り囲む位置において前記フラットな板状部を前記曲げ部よりも大径の円形状に打ち抜くことにより、前記フラットな板状部の一部を前記延設部とする前記管継手を前記板状部の他の部分から分離させて形成する工程と、を有していることを特徴としている。
好ましくは、前記金属板として、帯状のものを使用し、前記筒状部ならびに前記曲げ部
の形成工程位置、および前記板状部の打ち抜き工程位置に対して前記帯状の金属板が順次供給されるように、前記帯状の金属板を一定の経路で搬送する工程をさらに有している（請求項２）。

このような構成によれば、本発明の第２の側面により提供される管継手を、簡易かつ少数の作業工程により適切に製造することができ、前記管継手の生産性を高めて、その製造コストを廉価にし得る効果が得られる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明が適用された管継手の一例を示している。本実施形態の管継手１は、後述する金属板のプレス加工を経て製造されたものであり、筒状部１０と、この筒状部１０の先端部に一体的に連設されたフランジ１１とを備えている。筒状部１０は、その軸長方向（中心軸ＣＬ２が延びる方向）の中間部に段部１０ａが形成され、この段部１０ａよりも後方部分は前方部分よりも小径とされた構成である。フランジ１１は、筒状部１０の先端部からその後方に向けて反り返った曲げ部１１ａと、この曲げ部１１ａの外周縁からその外方に向けて広がった延設部１１ｂとを有している。この延設部１１ｂは、各部の厚みが一定のフラットな形状であり、曲げ部１１ａの外周縁から広がる方向（厚み方向中心線ＣＬ１が延びる方向）は、筒状部１０の中心軸ＣＬ２に対して直交または略直交する方向とされている。延設部１１ｂの外周面１１ｂ’は、中心軸ＣＬ２と平行または略平行であり、延設部１１ｂの外周の前後のエッジｅの角度は、略９０度である。

図２は、管継手１の製造方法の一例を示している。管継手１の原材料としては、同図（ａ）に示すように厚みが一定の金属板Ｐを用いる。この金属板Ｐは、たとえばステンレスであるが、具体的な材質は限定されない。管継手１を製造するには、まず金属板Ｐに深絞り加工を施し、同図（ｂ）に示すように、金属板Ｐの一部を筒状部１０として形成する。次いで、金属板Ｐのうち、筒状部１０の下端部に隣接する部分Ｐ１にプレス加工を施すことにより、同図（ｃ）に示すように、筒状部１０の下端部から上向きに反り返った曲げ部１１ａを形成する。金属板Ｐのうち、曲げ部１１ａの外周囲の領域は、筒状部１０の中心軸ＣＬ２に対して直交または略直交する方向に広がったフラットな板状部Ｐ２である。次いで、その板状部Ｐ２を曲げ部１１ａよりも大径の円形状に打ち抜く。この打ち抜きにより、同図（ｄ）に示すように、曲げ部１１ａの外周にはフラットな延設部１１ｂが適当な幅で連設されるとともに、この延設部１１ｂが金属板Ｐの他の部分から分離し、管継手１が形成される。

前記した製造方法によれば、金属板Ｐにプレス加工を施すことにより管継手１が適切に製造され、その製造コストを廉価にすることができる。とくに、プレス加工工程としては、筒状部１０の形成工程、曲げ部１１ａの形成工程、および板状部Ｐ１の打ち抜き工程を行なうだけでよく、それらトータルの工程数も少ない。したがって、生産性がよく、製造コストをより廉価にすることができる。また、プレス加工によれば、管継手１の各部の寸法精度を高くすることが可能であるが、とくに延設部１１ｂの外形は、打ち抜き加工により形成されるために、この延設部１１ｂの外径については非常に高い寸法精度に仕上げることができる。前記した製造方法を実施する場合、金属板Ｐとして、帯状のものを使用し、この帯状の金属板Ｐを一定の経路で搬送し、筒状部１０の形成工程位置、曲げ部１１ａの形成工程位置、および板状部Ｐ１の打ち抜き工程位置のそれぞれに順次送るようにすれば、管継手１の生産性をより高めることが可能である。

図３〜図８は、管継手１を利用した管体連結構造Ａおよびこれに関連する構成の一例を示している。本実施形態の管体連結構造Ａは、図６および図７によく表われているように、湯水加熱に用いられる熱交換器ＨＥの一対のヘッダ４Ａ，４Ｂに、管体部５Ａ，５Ｂを連結する手段として用いられている（図６および図７においては、図３および図４に示された止め具６の図示を省略している）。ヘッダ４Ａ，４Ｂには、管体部４０Ａ，４０Ｂが設けられているが、これらはともに管継手１を用いて構成されている。

熱交換器ＨＥの構成を簡単に説明すると、この熱交換器ＨＥは、略直方体状のケーシング２内に、複数の水管３が収容された構成を有している。複数の水管３のそれぞれは、平面視略長円状の螺旋状管体であり、複数のループ状管体部３０が上下高さ方向に適当な隙間３１を介して並んだ構成を有している。複数の水管３のそれぞれのループ状管体部３０のサイズは相違しており、これらは略同心の重ね巻き状に配置されている。この熱交換器ＨＥにおいては、図示されていない燃焼器によって発生された燃焼ガスが、図６および図８に示すように、ケーシング２の後壁部の流入口２０からケーシング２内に供給されると、この燃焼ガスは複数のループ状管体部３０の隙間３１を通過する。この通過の際に、前記燃焼ガスから複数のループ状管体部３０によって熱回収がなされ、その後この燃焼ガスは流出口２１からケーシング２の外部に排出される。また、この熱交換器ＨＥにおいては、管体部５Ａから入水用のヘッダ４Ａに湯水が供給されると、この湯水は複数の水管３内を流通し、その際に前記燃焼ガスによって加熱される。その後、この加熱された湯水は、ヘッダ４Ｂに到達して管体部５Ｂに流れ込み、この管体部５Ｂから所望の箇所に供給されるようになっている。

図３および図４に示す管体連結構造Ａは、ヘッダ４Ｂの管体部４０Ｂ、管体部５Ｂ、および止め具６を備えている。なお、図７に示されたヘッダ４Ａの管体部４０Ａと管体部５Ａとの連結に適用された管体連結構造Ａ（Ａ’）の基本的な構成は、図３および図４に示したものと同様であるため、その説明は省略する。

ヘッダ４Ｂは、一対のケーシング部材４１ａ，４１ｂを接合し、それらの内部に湯水流入用のチャンバ４２を形成したものである。管体部４０Ｂは、ケーシング部材４１ａの筒状の接続部４３に管継手１の後端部分が嵌合されて、それらが溶接またはろう付けされた構成を有している。管体部５Ｂは、たとえば管継手１と同様な材質の金属製パイプを用いて構成されており、管継手１内にその先端側の開口部から挿入される挿入部５０を有している。この挿入部５０の外周には、シール用のＯリング５１、および凸状段部５２が設けられている。凸状段部５２は、硬質の金属製のリング体５２ａが挿入部５０に外嵌固定されることにより設けられている。リング体５２ａの固定手段としては、このリング体５２ａの内周面に環状の凹部５２ａ’を形成しておき、このリング体５２ａを管体部５Ｂに外嵌させた後に、管体部５Ｂに拡管加工を施し、管体部５Ｂの一部を凹部５２ａ’に係入させる手段を用いることができる。挿入部５０の先端には、フレア加工部５３が形成されており、Ｏリング５１は、このフレア加工部５３と凸状段部５２との間に配置されていることによりその位置決め保持が図られている。

止め具６は、管体部４０Ｂ，５Ｂの抜け止めを図るための部材であり、図５に示すような金属製のクリップ状である。この止め具６は、たとえば所定形状に打ち抜かれた薄手の金属板をプレス加工して形成されており、正面視コ字状の基部６０から一対の突出片６１が二股状に突出して開脚した形態を有している。一対の突出片６１のそれぞれには、スリット６２が形成されており、このスリット６２を挟んで第１および第２の支持片部６１ａ，６１ｂが形成されている。第１および第２の支持片部６１ａ，６１ｂは、ともに外方に膨らんだ円弧状部分を有しているが、それらの曲率半径Ｒ１，Ｒ２は相違しており、Ｒ１＞Ｒ２の関係とされている。一対の突出片６１は、図５に示す自然状態から矢印Ｎ１に示す方向に弾性復元力をもって開脚させることが可能であり、これら一対の突出片６１を開脚させることによって、次に述べるように、管継手１および管体部５Ｂの外周への装着が可能である。

図４によく表われているように、止め具６の一対の第２の支持片部６１ｂは、管体部５Ｂの外周面をその両側方から弾発力をもって挟み付けるように配されている。一対の第１の支持片部６１ａについては、管継手１の筒状部１０の外周面をその両側方から弾発力をもって挟み付けるように配されている。このことにより、第１および第２の支持片部６１ａ，６１ｂは、管継手１の軸長方向においてフランジ１１および凸状段部５２を挟んでいる。管体部４０Ｂ，５Ｂに抜け力が発生した場合には、フランジ１１が第１の支持片部６１ａに当接するとともに、凸状段部５２が第２の支持片部６１ｂに当接することにより、それら管体部４０Ｂ，５Ｂの抜け外れが防止される。

前記した管体連結構造Ａにおいては、全体の部品点数を少なくしつつ、しかも簡易な作業によって、管体部４０Ｂ，５Ｂを適切に連結することができる。もちろん、止め具６を取り外すことにより、管体部４０Ｂから管体部５Ｂを簡単に抜くことが可能であり、メンテナンスなどに際しても便利である。止め具６の第１の支持片部６１ａに対しては、フランジ１１の延設部１１ｂを当接させることが可能であるが、この延設部１１ｂは既述したとおり、フラットであり、それらの当接面積を比較的大きくすることができる。したがって、管体部４０Ｂ，５Ｂに抜け力が作用した際に、フランジ１１の小面積部分に荷重が集中しないようにし、フランジ１１に大きなダメージが生じることを防止するのに好適となる。また、フランジ１１の延設部１１ｂは、図１を参照して説明したとおり、その外周のエッジｅの角度は、略直角である。したがって、管継手１を取り扱う作業者の指がそれらの部分に直接触れるような場合の安心感を高めることもできる。

本発明は、上記した実施形態に限定されない。本発明に係る管体連結構造および管継手の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。同様に、本発明に係る管継手の製造方法の各作業工程の具体的な構成についても、種々に変更自在である。

本発明においては、凸状段部および止め具を、たとえば図１１に示した凸状段部９５や止め具８Ａのような構成にすることもできる。第１の管体部または管継手に設けられているフランジの曲げ部は、図９に示す従来技術と同様な非湾曲状の形態とすることもできる。管体連結構造および管継手は、熱交換器以外の種々の配管接続用途に広く用いることができる。本明細書でいう管体部とは、比較的長寸法のパイプを用いて構成されたものに限らず、比較的短寸のパイプを用いて構成されたものも含む。また、管体部は、単一部材としての管体である必要もなく、たとえば熱交換器やその他の機器類や部材に接続された管体状の部分も、本発明でいう管体部に含まれる。

（ａ）は、本発明が適用された管継手の一例を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図１に示す管継手の製造方法の一例を示す要部断面図である。 本発明が適用された管体連結構造の一例を示す要部断面図である。 図３のIV−IV断面図である。 （ａ）は、図３に示す管体連結構造に用いられている止め具の斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＶ−Ｖ断面図である。 図３に示す管体連結構造が適用された熱交換器の一例を示す平面断面図である。 図６のＶII−ＶII断面図である。 図７のＶIII−ＶIII断面図である。 （ａ），（ｂ）は、従来の管継手の一例を示す断面図である。 （ａ），（ｂ）は、図９に示す管継手をプレス成形する場合の説明図である。 従来の管継手の他の例を示す断面図である。

符号の説明

Ａ 管体連結構造
Ｐ 金属板
１ 管継手
５Ｂ 管体部（第２の管体部）
６ 止め具
１０ 筒状部
１１ フランジ
１１ａ 曲げ部
１１ｂ 延設部
４０Ｂ 管体部（第１の管体部）
５０ 挿入部
５２ 凸状段部
６１ａ，６１ｂ 第１および第２の支持片部

Claims (2)

1. 筒状部およびこの筒状部に連設されたフランジ部を有し、かつこのフランジ部は、前記筒状部の先端部の外周からその後方に向けて反り返った曲げ部と、この曲げ部の外周縁から前記筒状部の軸長方向に対して直交または略直交する外方に向けて広がった延設部とを有している管継手を製造するための方法であって、
   平板状の金属板にプレス加工を施すことにより、前記金属板の一部が筒状部に形成されているとともに、前記金属板の他の部分のうち、前記筒状部の一端部の外周に繋がった部分は、前記筒状部の他端部方向に反り返った曲げ部とされ、かつその外周囲は、前記筒状部の軸長方向に対して直交または略直交する向きに広がるフラットな板状部とされたプレス加工中間品を形成する工程と、
   前記曲げ部の外周囲を取り囲む位置において前記フラットな板状部を前記曲げ部よりも大径の円形状に打ち抜くことにより、前記フラットな板状部の一部を前記延設部とする前記管継手を前記板状部の他の部分から分離させて形成する工程と、
   を有していることを特徴とする、管継手の製造方法。
2. 請求項１に記載の管継手の製造方法であって、
   前記金属板として、帯状のものを使用し、
   前記筒状部ならびに前記曲げ部の形成工程位置、および前記板状部の打ち抜き工程位置のそれぞれに対して前記帯状の金属板が順次供給されるように、前記帯状の金属板を一定の経路で搬送する工程をさらに有している、管継手の製造方法。

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