JP5060327B2 - 配管部材および配管部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、円筒部及び前記円筒部の一端から径方向外方に延びる鍔部（flange）が一体となっている配管部材や、その配管部材の製造方法に関する。

近年、ヒートポンプで大気中から熱を集め、その熱で沸かした湯をタンクに溜めておき、そのタンクから給湯を行う給湯システムが出現している（例えば、特許文献１参照）。タンクには、給湯用配管、給水用配管、ヒートポンプと接続される配管など、水や湯が通る多数の配管が接続されている。この配管接続のために、タンクには、管座と呼ばれる配管部材が溶接される。

図１０に示すように、タンクの管座溶接平面部３１ａには、タンクの内部に向けて折り曲げられた円筒部３１ｂおよび円筒部３１ｂに囲まれる孔が形成されている。この円筒部３１ｂの内周面と接するように、配管部材（管座）２６０の先端薄肉円筒部２６２が孔に嵌め込まれ、タンクの円筒部３１ｂの端部と配管部材２６０の先端薄肉円筒部２６２の端部とが全周溶接される。一方、配管部材２６０には、先端薄肉円筒部２６２と反対側の部分に、鍔部２６３が形成されている。この鍔部２６３は、クイックファスナー（ばね特性を生かした配管継ぎ手部材）１９０によって、水や湯が通る別の配管１８０の鍔部１８１に連結される。配管１８０の鍔部１８１の内周部から軸方向に突出する先端円筒部１８２は、配管部材２６０の内部空間に入り込み、配管部材２６０の内周面２６１ａとシール部材１７０を介して密着する。これにより、配管部材２６０を介してタンクから配管１８０に（或いは配管１８０からタンクに）流れる水や湯が外部に漏れないようになっている。
特開２００７−２８５６５５号公報

上述の配管部材２６０は、耐応力腐食割れ性に優れたＳＵＳ４４４相当のフェライト系ステンレス鋼から作られることが多く、且つ、市販品のクイックファスナーを利用して別の配管１８０と接続しようとした場合、その形状（特に、鍔部２６３の形状）に高精度が要求される。このため、従来は、厚肉円筒状の素材に機械加工（切削加工など）を施して配管部材２６０を製造している。

しかし、機械加工による製造では、配管部材２６０の製造時間が長く且つ製造コストも高くなってしまう。

本発明の課題は、配管部材を、より安価により早く製造することにある。

第１発明に係る配管部材は、円筒部と、その円筒部の一端から径方向外方に延びる鍔部とを備えており、板状素材からプレス成形により一体成形される。鍔部は、別の配管部材の鍔部と接続されるもので、円筒部の軸方向に段ができ、且つ、円筒部の径方向にも段ができる。また、円筒部の軸方向に沿った鍔部の厚みは、板状素材の厚みよりも大きい。そして、鍔部のうち円筒部の上端から径方向外方に延びる部分の表面の径方向に沿った長さが、１ｍｍ以上確保されている。

第１発明では、段差を含む断面形状を持つ鍔部を採用することで、板状素材の厚みよりも大きい鍔部の厚みを確保するようにしているため、板状素材をプレス成形することによって所望の厚みの鍔部を得ることができる。

もしも、従来のように鍔部の断面形状が単なる長方形（あるいは正方形）であれば、その厚みを確保するために板状素材の板厚も同等の厚みにしなければならず、プレス成形が不可能になったり、可能であってもプレス設備のコストアップやプレス時間の長時間化が避けられなかったりする。しかし、本発明によれば、比較的薄い板状素材をプレス成形して、所望の厚みの鍔部を得ることができる。

このように、第１発明ではプレス成形によって配管部材の円筒部と所望の厚みの鍔部とを一体成形できるため、従来の機械加工による配管部材に較べ、その製造時間が短縮化される。

第２発明に係る配管部材の製造方法は、円筒部及びその円筒部の一端から径方向外方に延びる鍔部が一体となっている、第１発明に係る配管部材の製造方法であって、第１ステップと、第２ステップと、第３ステップとを備えている。第１ステップでは、板状素材を、１又は複数のプレス成形工程によって、円筒部となる第１部及び鍔部となる第３部を含む成形中間材に成形する。第２ステップでは、１又は複数のプレス成形工程によって、成形中間材の第３部に段差を形成する。第３ステップでは、段差が形成された成形中間材の第３部を、１又は複数のプレス成形工程によって、最終段差形状を含む形状に仕上げる。

第２発明では、第２ステップのプレス成形工程によって成形中間材の第３部に段差を形成し、それを第３ステップのプレス成形工程によって最終段差形状を含む形状に仕上げるため、板状素材の板厚を小さく抑えてプレス成形の設備にかかる費用を低減しつつ、鍔部の所望の厚みを確保することができる。そして、第２発明では、プレス成形によって配管部材の円筒部と所望の厚みの鍔部とを一体成形できるため、従来の機械加工による配管部材の製造方法に較べ、その製造時間が短縮化される。

第３発明に係る配管部材の製造方法は、第２発明の製造方法であって、板状素材として、２mm以下の厚みの素材を用いる。

第３発明では、成形中間材の第３部に段差を形成することで、鍔部となったときの最終段差形状の段差を含む第３部の厚みを板状素材の板厚より大きく確保することができることに鑑み、板状素材の板厚を２ｍｍ以下にしている。このように薄い板状素材を用いるため、この配管部材を製造するプレス設備にかかる費用を小さく抑えることができる。

第４発明に係る配管部材の製造方法は、第２発明または第３発明の製造方法であって、板状素材は、クロム（Ｃｒ）含有量が１７〜２０％、モリブデン（Ｍｏ）含有量が１．７〜２．５％、炭素（Ｃ）含有量が０．０３以下のフェライト系ステンレス鋼である。

第３発明によって板状素材の板厚を２ｍｍ以下にしているため、このような組成の板状素材を用いた場合にも、プレス成形によって所望の厚みの鍔部を有する配管部材を製造することができる。

第５発明に係る配管部材の製造方法は、第２〜第４発明のいずれかの製造方法であって、鍔部の最終段差形状が、約９０°に曲がる湾曲部を含む。また、その湾曲部の表面の曲率半径が、０．５ｍｍ以下である。

第５発明では、約９０°に曲がる湾曲部の表面の曲率半径を０．５ｍｍ以下になるようにプレス成形を行うため、鍔部の円筒部から径方向外方に延びる部分の表面の径方向に沿った長さを大きく確保できるようになる。このため、他の配管部材と接続させるために鍔部にクイックファスナー等の継ぎ手部材を掛ける場合に、掛かり度合いを高めることができる。

第６発明に係る配管部材の製造方法は、第２〜第５発明のいずれかの製造方法であって、第２ステップによって成形中間材の第３部に段差が形成されることにより、第３部において、円筒部の軸方向に段ができるとともに、円筒部の径方向にも段ができる。また、最終段差形状における鍔部の厚み（円筒部の軸方向に沿った寸法）は、板状素材の厚みよりも大きい。

第７発明に係る配管部材の製造方法は、第２〜第６発明のいずれかの製造方法であって、第３ステップの後に行われる第４ステップをさらに備えている。第４ステップでは、最終段差形状を含む形状になった成形中間材の第３部の径方向外側部分を切断し、成形中間材の第３部を、所定の外形寸法である鍔部として成形を完成させる。

第７発明では、第３部の外周縁近傍の部分である径方向外側部分を切断する第４ステップを設けているため、鍔部の外周縁の形状の精度が高くなる。

第８発明に係る配管部材の製造方法は、第７発明の製造方法であって、第４ステップで、切断が、最終段差形状となった段差よりも径方向外側において行われる。

第８発明では、段差の部分で切断すると切断厚みが大きくなることに鑑み、段差よりも径方向外側において第４ステップの切断を行っている。これにより、板状素材の板厚分程度を第４ステップで切断すればよくなり、切断に必要なコストの低減や切断精度の向上が図られる。

第１，第２発明によれば、プレス成形によって配管部材の円筒部と所望の厚みの鍔部とを一体成形できるため、従来の機械加工による配管部材に較べ、その製造時間が短縮化される。

第３，第４発明によれば、薄い板状素材を用いるため、配管部材を製造するプレス設備にかかる費用を小さく抑えることができる。

第５発明によれば、鍔部の円筒部から径方向外方に延びる部分の表面の径方向に沿った長さを大きく確保できるようになり、他の配管部材と接続させるために鍔部にクイックファスナー等の継ぎ手部材を掛ける場合に、配管部材と他の配管部材との掛かり度合いを高めることができる。

第７発明によれば、鍔部の外周縁の形状の精度が高くなる。

第８発明によれば、板状素材の板厚分程度を第４ステップで切断すればよくなり、切断に必要なコストの低減や切断精度の向上が図られる。

＜貯湯式給湯機の構成＞
図１に、本実施形態に係る配管部材（管座）を使用した貯湯式給湯機の外観斜視図を、図２に、貯湯式給湯機の構成図を示す。図１おいて、貯湯式給湯機１は、ヒートポンプユニット２と貯湯装置３とによって構成され、ヒートポンプユニット２のケーシング内には、蒸気圧縮式の冷凍回路が収納され、貯湯装置３のケーシング内には、貯湯タンク３１が収納されている。

図２において、ヒートポンプユニット２は、マフラー２１ａ、圧縮機２１、水熱交換器２２内の冷媒管２２ａ、減圧手段としての膨張弁２３、及び空気熱交換器２４が、冷媒配管２５によって環状に接続された蒸気圧縮式の冷凍回路２０を有する。

また、冷凍回路２０には、水熱交換器２２から出る高圧高温の冷媒と、空気熱交換器２４から出る低圧低温の冷媒との間で熱交換を行うため、液ガス熱交換器２６が配置されている。具体的には、水熱交換器２２と膨張弁２３とを連結する冷媒通路と、空気熱交換器２４と圧縮機２１とを連結する冷媒通路との間で熱交換が行われる。

貯湯装置３は、貯湯タンク３１、水熱交換器２２内の水管２２ｂ及び水循環ポンプ３２が、水循環配管３５によって環状に接続された水循環回路３０を有する。制御装置４は、ヒートポンプユニット２と貯湯装置３を運転制御する。

＜貯湯タンクを含む貯湯装置の構成＞
図３は、貯湯式給湯機１の貯湯装置３と負荷とを連絡する配管の回路図である。なお、ここで述べる負荷とは、給湯と風呂を指す。給湯管７１は、貯湯タンク３１の頭部と給湯混合弁７３とを連絡する。給湯管７１は給湯分岐管７１ａ，７１ｂを有しており、給湯分岐管７１ａは、給湯管７１と湯はり混合弁７４とを連絡し、給湯分岐管７１ｂは、給湯管７１と逃し弁７５とを連絡している。

給水管７２は、水供給源と給湯混合弁７３を連絡する。給水管７２は、給水分岐管７２ａ、７２ｂを有している。給水分岐管７２ａは、給水管７２と湯はり混合弁７４とを連絡し、給水分岐管７２ｂは、給水管７２と貯湯タンク３１の底部とを連絡している。なお、給水分岐管７２ａと給水分岐管７２ｂとの上流には、減圧逆止弁７６が接続されている。また、給水分岐管７２ｂの貯湯タンク３１から離れた位置には、水温センサ４１が設けられている。水温センサ４１は、貯湯タンク３１から温度影響を受けないように配慮されている。

湯循環配管７７は、貯湯タンク３１の頭部と貯湯タンク３１の底部を連絡しており、途中には追焚熱交換器７８と循環ポンプ７９が接続されている。

第２給湯管８１は、給湯混合弁７３と給湯口８２とを連絡し、途中に給湯水量センサ４２ａが配置されている。第３給湯管８３は、湯はり混合弁７４と風呂水循環配管９１とを連絡しており、途中に複合水弁８４が配置されている。複合水弁８４は、湯はり電磁弁８４ａと、排水弁８４ｂと、湯はり水量センサ４２ｂとで構成されている。

風呂水循環配管９１は、浴槽９２から出て浴槽９２に戻り、途中に風呂水循環ポンプ９３が接続されている。なお、追焚熱交換器７８において、風呂水循環配管９１と湯循環配管７７との間で熱交換が行われる。

貯湯タンク３１の側壁には、頭部から底部へ向かい一定間隔をおいて残湯量検知手段としての温度センサ４４ａ〜４４ｅが設けられている。貯湯タンク３１の各高さ位置の湯温を温度センサ４４ａ〜４４ｅで検知することによって、湯の温度と残湯量とが算出される。なお、貯湯タンク３１は、側壁全周、頭部および底部を断熱材で覆われている。

＜貯湯タンクに溶接固定される配管部材の構成＞
上述のように、貯湯タンク３１には、給湯管７１、給水管７２、湯循環配管７７、水循環配管３５などの、水や湯が通る多数の配管が接続されている。これらの各配管（これ以降、配管１８０と呼ぶ）と貯湯タンク３１とを結ぶために、管座と呼ばれる配管部材６０が使用されている。配管部材６０は、図５に示すように、主として、円筒部６１と、その円筒部６１よりも外径が小さく且つ薄肉の先端薄肉円筒部６２と、円筒部６１を挟んで先端薄肉円筒部６２とは反対側に配置される鍔部６３とから成る。鍔部６３は、円筒部６１の一端から径方向外方に延びる環状の部分である。

配管部材６０は、図４Ａ，図４Ｂ及び図５に示すように、例えば、貯湯タンク３１の平面部３１ａに形成された孔に差し込まれ、貯湯タンク３１と溶接される。具体的には、貯湯タンク３１の平面部３１ａに、孔と、その孔の周りから貯湯タンク３１の内部に向けて折り曲げられた円筒部３１ｂ（図５参照）とが形成されている。その貯湯タンク３１の孔に、配管部材６０の先端薄肉円筒部６２が差し込まれる。そして、配管部材６０の先端薄肉円筒部６２の端部と、貯湯タンク３１の円筒部３１ｂの先端部とが、全周溶接される。これにより、配管部材６０が貯湯タンク３１に固定される。

差し込みや全周溶接のため、配管部材６０の先端薄肉円筒部６２は、その外形寸法が特に精度よく製造されている必要があるとともに、配管部材６０の先端薄肉円筒部６２の外周面と円筒部６１の外周面との境界には、貯湯タンク３１の孔周辺の平面部３１ａに押し当たる段差６６が形成されている必要がある。

一方、配管部材６０の鍔部６３は、図５に示すように、貯湯タンク３１と接続する配管１８０の鍔部１８１と当接し、クイックファスナー１９０によって鍔部６３と離反不能に連結される。クイックファスナー１９０は、図６Ａ，図６Ｂに示す形状の金属製の配管継ぎ手部材であり、そのバネ特性を利用して、長孔１９０ａの左右に位置する把持部１９１，１９２で接続対象の両部材の円筒状胴部を把持する。具体的には、互いに当接した状態の配管部材６０の鍔部６３及び配管１８０の鍔部１８１がクイックファスナー１９０の長孔１９０ａに嵌り込み、配管部材６０の円筒部６１を把持した把持部１９１と配管１８０の円筒状胴部を把持した把持部１９２とが、配管部材６０と配管１８０との軸方向の離反を妨げる（図５参照）。

このクイックファスナー１９０が配管継ぎ手となるため、配管部材６０の鍔部６３は、その厚み（軸方向の長さ）Ｌ３が所定寸法だけ確保されている必要があり、また、クイックファスナー１９０の把持部１９１が引っ掛かる面の径方向寸法が所定寸法だけ確保されている必要がある。

以上のような配管部材６０に求められる要求を満たしつつ、厚肉素材から切削加工などによって配管部材を製造することで従来において多大にかかっていた製造時間を短縮化するために、ここでは、配管部材６０を複数のプレス成形工程によって製造することとし、配管部材６０の形状に工夫を凝らしている。

板状素材５０（図７及び図８参照）から複数のプレス成形工程により一体成形される配管部材６０は、その鍔部６３が、段差６７を含む断面形状を持つ（図５参照）。そして、その鍔部６３の厚みＬ３は、板状素材５０の厚みｔ１よりも大きくなっている。ここでは、厚みｔ１＝１．５ｍｍ、厚みＬ３＝２．８ｍｍである。また、鍔部６３の段差６７は、約９０°に曲がる湾曲部を含んでおり、その湾曲部の表面の曲率半径Ｒである寸法ｒ４（図５参照）が、０．５ｍｍ以下に成形されている。

また、厚肉（厚みｔ１）の円筒部６１と薄肉（厚みｔ２）の先端薄肉円筒部６２との境界に段差６６が形成され、先端薄肉円筒部６２の外径と貯湯タンク３１の平面部３１ａの孔の内径とが一致するように、且つ、先端薄肉円筒部６２の先端と貯湯タンク３１の円筒部３１ｂの先端とが同じ高さ位置になるように、配管部材６０がプレス成形される。

なお、図５に示す各寸法は、Ｄ１＝２０ｍｍ又は２６ｍｍ、Ｄ２＝２２ｍｍ又は２７ｍｍ、Ｌ１＝６．５〜１０．０ｍｍ、Ｌ２＝１．５〜４．０ｍｍ、Ｌ３＝２．６〜３．０ｍｍ、Ｌ４＝１．０〜４．３ｍｍ、ｔ１＝０．５〜２．０ｍｍ、ｔ２＝０．５〜１．８ｍｍ（但し、ｔ２＜ｔ１）、ｒ１＞１．０ｍｍ、ｒ２＜０．５ｍｍ、ｒ３＜０．５ｍｍ、ｒ４＜０．５ｍｍという各範囲から決められている。ここでは、Ｄ１＝２０ｍｍ、Ｄ２＝２２ｍｍ、Ｌ１＝９．０ｍｍ、Ｌ２＝２．０ｍｍ、Ｌ３＝２．８ｍｍ、Ｌ４＝４．２ｍｍ、ｔ１＝１．５ｍｍ、ｔ２＝１．０ｍｍ、ｒ１＞１．０ｍｍ、ｒ２＜０．５ｍｍ、ｒ３＜０．５ｍｍ、ｒ４＜０．５ｍｍという配管部材６０を製造している。

＜配管部材の製造方法＞
上記の配管部材６０は、図５における下部が貯湯タンク３１に溶接される先端薄肉円筒部６２となり、図５における上部が配管１８１との接続部となる鍔部６３となり、先端薄肉円筒部６２と円筒部６１との間に段差６６があり、鍔部６３と円筒部６１との間に段差６７がある配管部材６０と言うことができる。この配管部材６０は、図７〜図９に示すように、多数のプレス成形工程を含む１０の工程（Ｓ１〜Ｓ１０）によって製造される。しかし、数秒以内で１つの工程が完了し、次々と横に流れていくため、配管部材６０の製造に要する延べ時間は、従来の機械加工を用いた製造方法に較べてかなり短くなっている。

ここでは、図７及び図８の左端部分に示すように、略円形の板状素材５０に対して順にプレス成形工程等を施していく。板状素材５０は、クロム（Ｃｒ）含有量が１７〜２０％、モリブデン（Ｍｏ）含有量が１．７〜２．５％、炭素（Ｃ）含有量が０．０３以下のフェライト系ステンレス鋼である。板状素材５０として、２mm以下の厚みのものを用いることで、このような組成の材料であってもプレス成形が可能となっており、プレス成形による板状素材５０の損傷も殆ど起こらない。ここでは、板厚が１．５ｍｍの板状素材５０を用いている。

各工程（Ｓ１〜Ｓ１０）については後に詳述することとし、まずは製造方法の全体について述べる。

配管部材６０の製造方法は、板状素材５０を、プレス成形によって、厚肉円筒状の第１部（５１ａ・・・５１ｈ）と、それに隣接し先端薄肉円筒部６２となる薄肉円筒状の第２部（５２ａ・・・５２ｈ）とを含む形状にするとともに、第１部（５１ｈ）と第２部（５２ｈ）との境界に段差（５６ｈ）が生じるように成形する製造方法であると言うことができる。

また、配管部材６０の製造方法は、段差６６になる部分に着目すると、穴あけ前の工程群（Ｓ１〜Ｓ６）と、穴あけ工程Ｓ７と、穴あけ後の工程群（Ｓ８〜Ｓ１０）との３つのステップに分けて考えることができる。穴あけ前の工程群（Ｓ１〜Ｓ６）では、板状素材５０を、プレス成形によって、円筒状の厚肉の第１部（５１ａ・・・５１ｆ）と、それに隣接し先端薄肉円筒部６２となる薄肉の第２部（５２ｆ）とを含む形状に成形する。第１部（５１ａ・・・５１ｆ）と第２部（５２ａ・・・５２ｆ）とは、円筒部分と、その円筒部分の一端を塞ぐ円盤部分との関係になっており、互いに直交している。第６絞り工程Ｓ６を終えた第１部（５１ｆ）及び第２部（５２ｆ）の厚みは、ｔ１及びｔ２（ｔ２＜ｔ１）となっており、第２部（５２ｆ）のほうは複数の絞り工程（プレス成形工程）を経て板厚ｔ２が薄くなっている。穴あけ後の工程群（Ｓ８〜Ｓ１０）では、特に第１仕上絞り工程Ｓ８によって、中央部分が切り抜かれて環状となった第２部（５２ｇ）を円筒状に成形し、第１部（５１ｈ）と第２部（５２ｈ）の境界に段差（５６ｈ）を生じさせる。さらに、第２仕上絞り工程Ｓ９において、円筒状となった第２部（５２ｈ）に対して軸方向に圧縮する力を作用させ、第２部を先端薄肉円筒部６２の最終形状に成形する。

なお、穴あけ前の工程群（Ｓ１〜Ｓ６）は、第２部（５２ａ）が円筒状の第１部（５１ａ）の一端を塞ぐ円盤形状になるように板状素材５０を成形する第１絞り工程Ｓ１と、その第２部（５２ａ）の厚みを薄くしていく薄肉化工程群（Ｓ２〜Ｓ６）との２つのステップに分けて考えることができる。

また、穴あけ前の工程群（Ｓ１〜Ｓ６）は、鍔部６３の成形に着目すると、鍔部成形前の第１絞り工程Ｓ１と、それ以降の鍔部成形工程群（Ｓ２〜）との２つのステップに分けて考えることができる。第１絞り工程Ｓ１では、板状素材５０を、プレス成形によって、円筒状の第１部（５１ａ）を含む初期形状に成形する。そして、第２絞り工程Ｓ２以降の鍔部成形工程群では、初期形状となった成形中間材の第１部（５１ａ）の端部近傍部分を湾曲させて径方向外方に延ばし、第１部（５１ａ）を、第１部（５１ｂ・・・）及び第３部（５３ｂ・・・）とし、円筒部６１及び鍔部６３の形状に成形していく。

また、穴あけ前の工程群（Ｓ１〜Ｓ６）は、段差６７になる部分に着目すると、鍔部６３の詳細形状成形前の準備工程群（Ｓ１〜Ｓ３）と、鍔部６３の詳細形状成形の工程群（Ｓ４〜Ｓ６）との２つのステップに分けて考えることができる。鍔部６３の詳細形状成形前の準備工程群（Ｓ１〜Ｓ３）では、板状素材５０を、複数の絞り工程（プレス成形工程）によって、円筒部６１となる第１部（５１ｃ）及び鍔部６３となる第３部（５３ｃ）を含む成形中間材に成形する。そして、鍔部６３の詳細形状成形の工程群（Ｓ４〜Ｓ６）では、複数の絞り工程によって、成形中間材の第３部（５３ｄ・・・５３ｆ）に段差（５７ｅ）を形成していく。この段差（５７ｅ）は、軸方向にも径方向にも段がある段差である。

さらに、段差６７になる部分に着目すると、穴あけ工程Ｓ７及び穴あけ後の工程群（Ｓ８〜Ｓ１０）は、段差６７の仕上げ工程群（Ｓ７〜Ｓ９）と、段差６７を完成させる外径抜き工程Ｓ１０との２つのステップに分けて考えることができる。段差６７の仕上げ工程群（Ｓ７〜Ｓ９）では、段差（５７ｅ）が形成された成形中間材の第３部（５３ｆ）を、複数の工程によって、最終段差形状を含む形状に仕上げる。そして、外径抜き工程Ｓ１０では、最終段差形状を含む形状になった成形中間材の第３部（５３ｉ）の径方向外側部分（５５ｊ）を切断し、成形中間材の第３部（５３ｊ）とする。これにより、第３部（５３ｊ）が、所定の外形寸法である鍔部６３として完成する。

それでは、次に、各工程（Ｓ１〜Ｓ１０）について詳述する。

〔Ｓ１：第１絞り工程〕
図７及び図８に示すように、一部を除いて周囲が切断された円形の板状素材５０に、まずは最初のプレス成形工程である第１絞り工程Ｓ１が実施される。ここでは、板状素材５０が上下の金型に挟まれ、円筒状の第１部（５１ａ）及び円盤状の第２部（５２ａ）から成るグラス状の形状になるように、板状素材５０がプレス成形される。これにより、板状素材５０は、図８に示すような断面が凹状（グラス状）の初期形状に成形される。

〔Ｓ２：第２絞り工程〕
次に、複数のプレス成形工程（工程Ｓ２〜Ｓ６）によって、第１部（５１ａ）のうち第２部（５２ａ）とは反対側の端部近傍部分を湾曲させて径方向外方に延ばすとともに、第２部（５２ａ）の板厚を薄くする。

まず、第２絞り工程Ｓ２では、第１部（５１ａ）の上部が斜め上方に向くように第１部（５１ａ）を湾曲させ、第１部（５１ａ）を、第１部（５１ｂ）及び第３部（５３ｂ）にする。また、第２部（５２ａ）に対して板厚方向（上下方向）に金型から圧縮力を作用させ、第２部（５２ａ）を、それよりも少し板厚が薄い第２部（５２ｂ）とする。

〔Ｓ３：第３絞り工程〕
第３絞り工程Ｓ３では、第３部（５３ｂ）がより水平方向に近づくようにプレス成形するとともに、第２部（５２ｂ）を、それよりも少し板厚が薄い第２部（５２ｃ）とする。

〔Ｓ４：第４絞り工程〕
第４絞り工程Ｓ４では、第３部（５３ｃ）が途中で上に向くように、第３部（５３ｃ）の先端側の略半分を、これまでとは逆側に湾曲させる。このプレス成形を受けた第３部（５３ｃ）には、段差が生じる。

また、第４絞り工程Ｓ４でも、第２部（５２ｃ）を、それよりも少し板厚が薄い第２部（５２ｄ）とする。

〔Ｓ５：第５絞り工程〕
第５絞り工程Ｓ５では、上を向いた第３部（５３ｄ）の先端側の略半分のうち先端部分について、先端が水平方向に近づくように、さらにプレス成形を行って先端を外方に曲げる。これにより、第５絞り工程Ｓ５を経た第３部（５３ｅ）には、軸方向（上下方向）にも径方向（水平方向）にも段がある段差（５７ｅ）が生じてくる。

また、第５絞り工程Ｓ５でも、第２部（５２ｄ）を、それよりも少し板厚が薄い第２部（５２ｅ）とする。

〔Ｓ６：第６絞り工程〕
第６絞り工程Ｓ６では、第３部（５３ｅ）については段差（５７ｅ）の湾曲部の角度がより小さくなるようにプレス成形をかける。これにより、第３部（５３ｅ）は、より最終形状に近い第３部（５３ｆ）となる。

また、第６絞り工程Ｓ６でも、第２部（５２ｅ）を、それよりも少し板厚が薄い第２部（５２ｆ）とする。この第６絞り工程Ｓ６を経た中間成形材の第２部（５２ｆ）の板厚はｔ２となる。一方、中間成形材の第１部（５１ｆ）の板厚はｔ１である。

〔Ｓ７：穴あけ工程〕
第６絞り工程Ｓ６の次に行われる穴あけ工程Ｓ７では、グラス状の中間成形材の底部になっている第２部（５２ｆ）の中央部分を切り離す。具体的には、第１部（５１ｆ）の内径よりも少し小さい径の丸い穴を第２部（５２ｆ）に開ける。これにより、第２部（５２ｆ）は、円形の中央部分（５４ｇ）が切り抜かれた環状の第２部（５２ｇ）となる。

また、第３部（５３ｆ）は、より最終形状に近い第３部（５３ｇ）となる。

〔Ｓ８：第１仕上絞り工程〕
第１仕上絞り工程Ｓ８では、環状の第２部（５２ｇ）が下方に向くようにプレス成形を施す。これにより、環状の第２部（５２ｇ）は、第１部（５１ｇ）との境界近傍部分から先が、鉛直方向に延びるようになる。これにより、環状の第２部（５２ｇ）は、円筒状の第２部（５２ｈ）となる。また、これに伴い、第２部（５２ｈ）と第１部（５１ｈ）との境界部分に、段差（５６ｈ）が生じる。

また、第３部（５３ｇ）は、より最終形状に近い第３部（５３ｈ）となる。

〔Ｓ９：第２仕上絞り工程〕
第２仕上絞り工程Ｓ９は、先端薄肉円筒部６２の外径と貯湯タンク３１の平面部３１ａの孔の内径とを一致させること、及び、先端薄肉円筒部６２の先端と貯湯タンク３１の円筒部３１ｂの先端とを同じ高さ位置にすることを目的として行われる工程である。

第２仕上絞り工程Ｓ９では、円筒状となった第２部（５２ｈ）に対して軸方向に圧縮する力を作用させ、第２部（５２ｈ）を、先端薄肉円筒部６２の最終形状と同じ形状の第２部（５２ｉ）に成形する。

また、第３部（５３ｈ）は、外径を除いて最終形状と同じ形状である第３部（５３ｉ）となる。この第３部（５３ｉ）において、湾曲部が約９０°に曲がった状態となり、その湾曲部の表面の曲率半径Ｒである寸法ｒ４（図５参照）が０．５ｍｍ以下になる。

〔Ｓ１０：外径抜き工程〕
外径抜き工程Ｓ１０では、成形中間材の第３部（５３ｉ）の径方向外側部分（５５ｊ）を切断し、第３部（５３ｉ）を、鍔部６３と同じ外形寸法である第３部（５３ｊ）とする。この工程Ｓ１０における切断は、鍔部６３の段差６７の最終段差形状となっている段差（５７ｊ）よりも径方向外側において行われる。

＜配管部材の製造方法の特徴＞
（１）
通常、円筒部と鍔部とから成る部材をプレス成形を使って製造する場合、鍔部を含む最終形状或いはその最終形状に近い形状になるように素材に対してプレス成形を施すが、そのような製造方法の場合、素材が硬かったり分厚かったりすると、うまくプレス成形を行うことが難しい。たとえプレス成形の設備を大型化しても、プレス成形をかけた素材が損傷する割合が大きくなる。このため、従来は、図１０に示すような、３．５ｍｍの板厚の厚肉円筒状素材に切削加工を施して、先端薄肉円筒部２６０ｅの板厚を１．０ｍｍ以下まで落とすという、機械加工による製造方法で配管部材２６０を製造しているが、その製造（加工）には長い時間とコストがかかる。

これに対し、上述の配管部材６０の製造方法では、まず第１絞り工程Ｓ１で円筒状の第１部（５１ａ）を含む初期形状になるようにプレス成形を施し、それに続く鍔部成形工程群（Ｓ２〜）において、円筒状の第１部（５１ａ）の端部近傍部分を湾曲させるプレス成形を施し、第１部（５１ａ）を、円筒部６１及び鍔部６３に相当する第１部（５１ａ・・・５１ｊ）及び第３部（５３ｂ・・・５３ｊ）に成形する。このため、複数回のプレス成形工程が必要にはなるが、第１絞り工程Ｓ１においても鍔部成形工程群（Ｓ２〜）においても、プレス成形による板状素材５０や中間成形材の損傷が抑えられ、歩留まりがよい配管部材６０の製造が実現できている。また、このような製造方法を採ることで、プレス成形による配管部材６０の製造が実現できるため、従来の機械加工による配管部材の製造方法に較べ、その製造時間が短縮化されている。

このように、上述の製造方法によって、より安価により早く配管部材６０を製造することができている。

（２）
また、上述の製造方法では、多数のプレス成形工程（Ｓ２〜）によって、円筒状の第１部（５１ａ）を第１部（５１ｂ・・・５１ｊ）及び第３部（５３ｂ・・・５３ｊ）にして円筒部６１及び鍔部６３に成形していくため、鍔部６３が複雑な段差形状を含んでいても、損傷を回避しながら鍔部６３を精度よく成形することができている。

（３）
上述の配管部材６０の製造方法では、第１絞り工程Ｓ１において、断面が凹状の、すなわち、グラス状の初期形状になるように板状素材５０をプレス成形し、その後の鍔部成形工程群（Ｓ２〜）で、第３部（５３ｂ）を径方向外方に延ばし、穴あけ工程Ｓ７で第２部（５２ｆ）の中央部分（５４ｇ）を切り離すことで、配管部材６０を製造している。このように、第１絞り工程Ｓ１で成形する初期形状が円盤状の第２部（５２ａ）を含むグラス状であることから、第１絞り工程Ｓ１における板状素材５０からのプレス成形が、無理なく良好に行われ、板状素材５０の損傷が殆どなくなって高い歩留まり率になっている。

（４）
上述の配管部材６０では、段差を含む断面形状を持つ鍔部６３を採用することで、板状素材５０の厚み（ｔ１）よりも大きい鍔部６３の厚み（Ｌ３）を確保するようにしている。このため、板状素材５０をプレス成形することによって所望の厚み（Ｌ３）の鍔部６３を得ることができている。

もしも、従来のように鍔部２６３の断面形状が単なる長方形であれば（図１０参照）、その厚みを確保するために板状素材の板厚も同等の厚みにしなければならず、プレス成形が不可能になったり、可能であってもプレス設備のコストアップやプレス時間の長時間化が避けられなかったりする。しかし、上述のような段差６７を含む配管部材６０ならば、比較的薄い板状素材５０をプレス成形して、所望の厚み（Ｌ３）の鍔部６３を得ることができる。

このように、配管部材６０ならば、プレス成形によって円筒部６１と所望の厚み（Ｌ３）の鍔部６３とを一体成形できる。このため、従来の機械加工による配管部材に較べ、その製造時間が短縮化されている。

（５）
上述の配管部材６０の製造方法では、鍔部６３の詳細形状成形前の準備工程群（Ｓ１〜Ｓ３）において第３部（５３ｂ，５３ｃ）を生じさせ、鍔部６３の詳細形状成形の工程群（Ｓ４〜Ｓ６）において第３部（５３ｃ）に段差を形成し、段差ができた第３部（５３ｄ・・・５３ｆ）を穴あけ工程Ｓ７及び穴あけ後の工程群（Ｓ８〜Ｓ１０）によって最終段差形状を含む形状に仕上げている。これにより、板状素材５０の板厚（ｔ１）を２ｍｍ以下（ここでは１．５ｍｍ）に抑えてプレス成形の設備にかかる費用を低減しつつ、鍔部６３の所望の厚み（Ｌ３）を確保することができている。

（６）
上述の配管部材６０の製造方法では、約９０°に曲がる湾曲部の表面の曲率半径ｒ４が０．５ｍｍ以下になるように多数のプレス成形を行う。このため、鍔部６３のうち円筒部６１の上端から径方向外方に長さＬ２だけ延びる部分の表面６３ａの径方向に沿った長さを大きく確保できるようになる。ここでは、その表面６３ａの径方向に沿った長さが、クイックファスナー１９０の厚みである１ｍｍ以上確保されている。したがって、配管１８０と接続させるために鍔部６３にクイックファスナー１９０を掛ければ、その後にクイックファスナー１９０が勝手に外れてしまうことがない。

（７）
上述の配管部材６０の製造方法では、外径抜き工程Ｓ１０において第３部（５３ｊ）の外周縁近傍の部分である径方向外側部分（５５ｊ）を切断しているため、鍔部６３の外周縁の形状の精度が高くなっている。

（８）
上述の配管部材６０の製造方法では、外径抜き工程Ｓ１０において、段差（５７ｊ）の部分で切断すると切断厚みが大きくなることに鑑み、段差（５７ｊ）よりも径方向外側において切断を行っている。これにより、板状素材５０の板厚（ｔ１）の分だけ外径抜き工程Ｓ１０において切断をすればよくなっており、切断装置の大型化や設備費用の増大が抑えられている。

（９）
上述の配管部材６０の製造方法では、従来のように溶接部となる先端薄肉円筒部２６２（図１０参照）を機械加工により成形するのではなく、第１仕上絞り工程Ｓ８において第１部（５１ｈ）と第２部（５２ｈ）との境界に段差（５６ｈ）が生じるようにプレス成形することによって配管部材６０を製造している。このため、従来の機械加工による配管部材に較べ、より安価により早く配管部材６０を製造することができるようになっている。

（１０）
上述の配管部材６０の製造方法では、円筒状の厚肉の第１部（５１ｆ）と、その第１部（５１ｆ）と交差するように隣接する薄肉の第２部（５２ｆ）とを、穴あけ前の工程群（Ｓ１〜Ｓ６）のプレス成形によって板状素材５０から成形し、その後の穴あけ工程Ｓ７及び穴あけ後の工程群（Ｓ８〜Ｓ１０）において、第２部（５２ｇ）を円筒状に成形するとともに、第１部（５１ｈ）と第２部（５２ｈ）との境界に段差（５６ｈ）を生じさせている。

そして、穴あけ前の工程群（Ｓ１〜Ｓ６）において既に第１部（５１ｆ）の厚み（ｔ１）と第２部（５２ｆ）の厚み（ｔ２）とに差を生じさせているため、穴あけ後の工程群（Ｓ８〜Ｓ１０）において段差（５６ｈ）を容易に生み出すことができている。

また、円筒状の第１部（５１ａ・・・５１ｅ）に対して、穴あけ前の工程群（Ｓ１〜Ｓ６）における第２部（５２ａ・・・５２ｅ）が直交しているため、円筒状の第１部（５１ａ・・・５１ｅ）の軸方向に沿って金型を動かすプレス成形を行っている場合において、第２部（５２ａ・・・５２ｅ）の厚みを薄くすることが容易になっている。

このように、ここでは、穴あけ前の工程群（Ｓ１〜Ｓ６）における中間成形材の形状（グラス状）が第２部（５２ａ・・・５２ｅ）を薄肉化しやすいものとなっており、且つ、穴あけ後の工程群（Ｓ８〜Ｓ１０）で第２部（５２ｇ）を円筒状に成形させて第１部（５１ｈ）と第２部（５２ｈ）との境界に段差（５６ｈ）を生じさせることで配管部材を製造している。このため、プレス成形による配管部材６０の製造を、歩留まりよく、短時間で行うことができている。そして、プレス成形によって配管部材６０を製造することができているため、従来の機械加工による配管部材に較べ、その製造時間が短縮化されている。

（１１）
上述の配管部材６０の製造方法では、第１絞り工程Ｓ１によって、板状素材５０を、円筒状の第１部（５１ａ）及びその第１部（５１ａ）の一端を塞ぐ円盤状の第２部（５２ａ）とから成るグラス状の形状に成形し、その後の薄肉化工程群（Ｓ２〜Ｓ６）によって、第２部（５２ａ）の厚みを薄くしている。このため、薄肉化工程群（Ｓ２〜Ｓ６）では、円盤状の第２部（５２ａ・・・５２ｅ）の上下両面に金型が接触して第２部（５２ａ・・・５２ｅ）の板厚方向に力を作用させることができる。このため、最初から円筒状に第２部を成形してから薄肉化するような方法に較べて、第２部（５２ａ・・・５２ｅ）の薄肉化が容易に且つ早く行われる。

（１２）
上述の配管部材６０の製造方法では、穴あけ工程Ｓ７において第２部（５２ｆ）の中央部分を抜き取り、その後に環状になった第２部（５２ｇ）を円筒状に成形していくため、円盤状の第２部を円筒状に成形してから不要な部分を切断するような方法に較べて、早く且つ精度よく薄肉円筒状の先端薄肉円筒部６２を形成することができている。

また、環状になった第２部（５２ｇ）を円筒状に成形する第１仕上絞り工程Ｓ８の後に、円筒状になった第２部（５２ｈ）に軸方向の圧縮力を作用させる第２仕上絞り工程Ｓ９を行っているため、第２部（５２ｈ）を先端薄肉円筒部６２の最終形状に精度よく仕上げることができている。

本実施形態に係る貯湯式給湯機の外観斜視図。 貯湯式給湯機の概略構成図。 貯湯式給湯機の貯湯装置と給湯口，浴槽とを連絡する配管の回路図。 貯湯タンクの上面図。 図４ＡのIV-IV矢視断面図。 配管部材の縦断面図。 クイックファスナーの正面図。 図６ＡのVI-VI矢視断面図。 第１絞り工程の前および後の板状素材の平面図。 第１〜第４絞り工程の前および後の板状素材の断面図（図７のIIIV-IIIV矢視断面図に相当）。 第５，第６絞り工程、穴あけ工程、第１，第２絞り工程、外径抜き工程の前および後の板状素材の断面図。 従来の配管部材の縦断面図。

５０ 板状素材
５１ａ・・・５１ｊ 第１部
５３ｂ・・・５３ｊ 第３部
５５ｊ 第３部の径方向外側部分
５７ｅ，５７ｊ 段差
６０ 配管部材
６１ 円筒部
６３ 鍔部
６７ 段差
Ｌ３ 鍔部の厚み
ｔ１ 板状素材の厚み，円筒部の厚み
ｒ４ 鍔部の段差に含まれる湾曲部の表面の曲率半径寸法
Ｓ１ 第１絞り工程（第１ステップ）
Ｓ２ 第２絞り工程（第１ステップ）
Ｓ３ 第３絞り工程（第１ステップ）
Ｓ４ 第４絞り工程（第２ステップ）
Ｓ５ 第５絞り工程（第２ステップ）
Ｓ６ 第６絞り工程（第２ステップ）
Ｓ７ 穴あけ工程（第３ステップ）
Ｓ８ 第１仕上絞り工程（第３ステップ）
Ｓ９ 第２仕上絞り工程（第３ステップ）
Ｓ１０ 外径抜き工程（第４ステップ）

Claims (8)

1. 円筒部（６１）と、
   前記円筒部の一端から径方向外方に延びる鍔部（６３）と、
   を備えた、板状素材（５０）からプレス成形により一体成形される配管部材（６０）であって、
   前記鍔部は、別の配管部材の鍔部と接続されるもので、段差（６７）を含む断面形状を持ち、前記円筒部の軸方向に段ができ、且つ、前記円筒部の径方向にも段ができており、
   前記円筒部の軸方向に沿った前記鍔部の厚み（Ｌ３）は、前記板状素材の厚み（ｔ１）よりも大きく、
   前記鍔部（６３）のうち前記円筒部（６１）の上端から径方向外方に延びる部分の表面（６３ａ）の径方向に沿った長さが、１ｍｍ以上確保されている、
   配管部材。
2. 円筒部（６１）及び前記円筒部の一端から径方向外方に延びる鍔部（６３）が一体となっている、請求項１に記載の配管部材（６０）の製造方法であって、
   板状素材（５０）を、１又は複数のプレス成形工程によって、前記円筒部となる第１部（５１ｃ）及び前記鍔部となる第３部（５３ｃ）を含む成形中間材に成形する、第１ステップ（Ｓ１〜Ｓ３）と、
   １又は複数のプレス成形工程によって、前記成形中間材の第３部に段差（５７ｅ）を形成する、第２ステップ（Ｓ４〜Ｓ６）と、
   前記段差が形成された前記成形中間材の第３部を、１又は複数のプレス成形工程によって、最終段差形状を含む形状に仕上げる、第３ステップ（Ｓ７〜Ｓ９）と、
   を備えた、請求項１に記載の配管部材の製造方法。
3. 前記板状素材として、２mm以下の厚みの素材を用いる、
   請求項２に記載の配管部材の製造方法。
4. 前記板状素材が、クロム（Ｃｒ）含有量が１７〜２０％、モリブデン（Ｍｏ）含有量が１．７〜２．５％、炭素（Ｃ）含有量が０．０３以下のフェライト系ステンレス鋼である、
   請求項２又は３に記載の配管部材の製造方法。
5. 前記鍔部の前記最終段差形状が、約９０°に曲がる湾曲部を含み、
   前記湾曲部の表面の曲率半径（ｒ４）が、０．５ｍｍ以下である、
   請求項２から４のいずれかに記載の配管部材の製造方法。
6. 前記第２ステップによって前記成形中間材の第３部に段差（５７ｅ）が形成されることにより、前記成形中間材の第３部において、前記円筒部の軸方向に段ができ、且つ、前記円筒部の径方向にも段ができ、
   前記最終段差形状における前記円筒部の軸方向に沿った前記鍔部の厚み（Ｌ３）は、前記板状素材の厚み（ｔ１）よりも大きい、
   請求項２から５のいずれかに記載の配管部材の製造方法。
7. 前記第３ステップの後に、前記最終段差形状を含む形状になった前記成形中間材の第３部の径方向外側部分（５５ｊ）を切断し、前記成形中間材の第３部を、所定の外形寸法である前記鍔部として成形を完成させる、第４ステップ（Ｓ１０）
   をさらに備えた、請求項２から６のいずれかに記載の配管部材の製造方法。
8. 前記第４ステップでは、前記切断が、前記最終段差形状となった段差（５７ｊ）よりも径方向外側において行われる、
   請求項７に記載の配管部材の製造方法。

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