JP7391246B2 - 溶接管および溶接管の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は溶接管および溶接管の製造方法に関する。

溶接管は、金属板が管状に曲げられ、その両端を合わせて継ぎ目にし、その継ぎ目を溶接して製造されている。この溶接管には、溶接で形成される溶接ビードが管内側へ突出することを抑制するため、継ぎ目に凹みが設けられたものがある。

例えば、特許文献１には、継ぎ目に向かって徐々に深くなる凹部を備える溶接管が開示されている。特許文献１に記載の溶接管では、継ぎ目を溶接するときに形成される溶接ビードが凹部に形成される。このため、溶接ビードが凹部と隣接する管内壁よりも管内側に突出しにくい。従来、溶接管は、拡管治具が差し込まれて加工されることがある。特許文献１に記載の溶接管は、上記構成を備えることにより、そのような場合に、拡管治具が溶接ビードを削って、削り屑が発生することを抑制している。

実開平３－１０６２０６号公報

しかし、特許文献１に記載の溶接管では、金属板の端面同士を合わせて、その厚みが小さい端面部分を溶接する。このため、十分な溶接強度が得られないおそれがある。

本開示は上記の課題を解決するためになされたもので、溶接ビードが管内側へ突出することを抑制すると共に、高い溶接強度を有する溶接管および溶接管の製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本開示に係る溶接管は、管状に屈曲した板状体の、屈曲方向にある第一端部分と第一端部分の反対側にある第二端部分が合わせられ、第一端部分と第二端部分が溶接された溶接管である。溶接管では、第一端部分は、第一端面と、板状体が有する外壁面の、第一端面の側にある部分により形成された第一面部と、第一面部が管内側へ凹む第一段差と、を有する。第二端部分は、第二端面と、板状体が有する内壁面の、第二端面の側にある部分により形成され、第一端部分が有する第一面部に合わされた第二面部と、第一段差と第二端面との間隔の内部空間に配置され、第二端面を第一端部分が有する第一面部に溶接する溶接部と、を有する。

本開示の構成によれば、第二端部分が、板状体が有する内壁面の、第二端面の側にある部分により形成され、第一端部分が有する第一面部に合わされた第二面部と、第二端面を第一端部分が有する第一面部に溶接する溶接部と、を有する。このため、溶接部に形成される溶接ビードが管内部に突出することが抑制される。また、溶接管が高い溶接強度を有する。

本開示の実施の形態１に係る溶接管の斜視図 本開示の実施の形態１に係る溶接管の展開図 図１に示すＩＩＩ領域の拡大図 図２に示すＩＶ－ＩＶ切断線の断面図 本開示の実施の形態１に係る溶接管の製造方法のフローチャート 本開示の実施の形態１に係る溶接管の製造方法が備える板状体を形成する工程で使用される圧延ロールの概念図 本開示の実施の形態１に係る溶接管の変形例の拡大斜視図 本開示の実施の形態２に係る溶接管の斜視図 本開示の実施の形態２に係る溶接管の展開図 図８に示すＸ領域の拡大図 図９に示すＸＩ－ＸＩ切断線の断面図 本開示の実施の形態２に係る溶接管の変形例の拡大斜視図

以下、本開示の実施の形態に係る溶接管および溶接管の製造方法について図面を参照して詳細に説明する。なお、図中、同一又は同等の部分には同一の符号を付す。

（実施の形態１）
実施の形態１に係る溶接管は、熱交換器に使用される内面溝付き溶接管である。この溶接管は、金属板が管状に曲げられ、その金属板の両端部分が合わせられて溶接されることにより、製造されている。この溶接管は、そのような製造で、金属板の両端部分を合わせやすくするため、両端部分に段差が設けられている。

まず、図１および図２を参照して、溶接管の構成について説明する。続いて、図３および図４を参照して、両端部分の段差の構成について説明する。

図１は、実施の形態１に係る溶接管１Ａの斜視図である。図２は、溶接管１Ａの展開図である。なお、図１では、理解を容易するため、軸方向ＡＤに延在する溶接管１Ａの管端部分だけが示されている。また、溶接部３０Ａが省略されている。さらに、図２では、内壁面１０１の側から視た展開された溶接管１Ａが示されている。

図１に示すように、溶接管１Ａは、円管状に丸められた板状体２Ａを備える。

板状体２Ａは、図２に示すように、条材によって形成されている。ここで、本明細書では、条材とは、断面長方形の細長い金属片、或いは、帯状の金属片のことをいう。図２では、その条材の一部しか示されていないが、その条材は、矢印Ａ１方向へ延在している。そして、その条材の長さは、条材の幅Ｗよりも長い。

また、板状体２Ａは、伝熱性を高めるため、銅、より詳細には、純度が高く酸化物の含有量が少ないリン脱酸銅または、無酸素銅により形成されている。そして、板状体２Ａは、図１および図２に示すように、冷媒を流したときの冷媒からの伝熱を高めるため、複数の溝３が形成されている。これにより、溝３と溝３の間に突出するフィン４が形成されている。そのフィン４で冷媒を攪拌するため、溝３は、図２に示すように、幅方向ＷＤに対して傾斜している。

板状体２Ａは、このような溝３が形成された面を内側に向けて、すなわち、溝３が形成された面を内壁面１０１にして、幅方向ＷＤに曲げられている。そして、幅方向ＷＤの両端部分が重ね合わされる。これにより、板状体２Ａは、図１に示す溶接管１Ａを形成する。この溶接管１Ａの形成時に両端部分を合わせやすくするため、板状体２Ａの両端部分には、段差１３Ａ、２３Ａが形成されている。続いて、図３および図４を参照して、板状体２Ａの両端部分の段差について説明する。

図３は、図１に示すＩＩＩ領域の拡大図である。図４は、図２に示すＩＶ－ＩＶ切断線の断面図である。なお、図３では、図１と異なり、溶接部３０Ａが図示されている。また、図４では、内壁面１０１を上にし、外壁面１０２を下にした状態に展開された溶接管１Ａが示されている。

図３に示すように、板状体２Ａは、板面が円管状に屈曲することにより、互いに重ね合わされた第一端部分１０Ａと第二端部分２０Ａを有する。なお、これら第一端部分１０Ａと第二端部分２０Ａとは、板状体２Ａの屈曲方向ＢＤに位置する端部のことである。

第一端部分１０Ａでは、図４に示すように、端面１１Ａ側の外壁面１０２が内壁面１０１の側へ凹んでいる。すなわち、外壁面１０２が管内側へ凹んでいる。これは、図３に示すように、第一端部分１０Ａの外壁面１０２の側に第二端部分２０Ａの内壁面１０１を重ね合わせて溶接管１Ａを形成するときに、第二端部分２０Ａを第一端部分１０Ａの凹みに嵌めて重ね合わせ易くするために設けられている。なお、内壁面１０１とは、上述した溝３の底部が設けられる面のことである。

第一端部分１０Ａは、図４に示すように、端面１１Ａ側の外壁面１０２が管内側へ凹むことにより、外壁面１０２の、幅方向ＷＤの中央部にある面５と、端面１１Ａ側かつ外壁面１０２側にある面１２Ａとの間に段差１３Ａを有する。そして、面１２Ａは、第二端部分２０Ａを重ね合わせるため、凹凸となる構造物がなく、図４に示す展開時に平坦である。

これに対して、第二端部分２０Ａは、第一端部分１０Ａに管外側から重ね合わせるため、端面２１Ａ側の内壁面１０１が凹んでいる。詳細には、端面２１Ａ側の内壁面１０１が、上述した第一端部分１０Ａの段差１３Ａがある部分とは逆に、管外側へ凹んでいる。これにより、第二端部分２０Ａは、内壁面１０１の、幅方向ＷＤの中央部にある面６と、内壁面１０１の端面２１Ａ側にある面２２Ａと、の間に段差２３Ａを有する。

第二端部分２０Ａの幅Ｗ２、すなわち、段差２３Ａから端面２１Ａまでの距離は、第二端部分２０Ａを第一端部分１０Ａに嵌め合い可能とするため、第一端部分１０Ａの幅Ｗ１、すなわち、段差１３Ａから端面１１Ａまでの距離と同じである。

また、第二端部分２０Ａの厚みＴ２は、第二端部分２０Ａが第一端部分１０Ａに合わされたときに、第一端部分１０Ａの段差１３Ａよりも端面１１Ａにある部分から管外側へ第二端部分２０Ａがはみださない状態にするため、第一端部分１０Ａの段差１３Ａの高さＨ１と同じである。そして、第二端部分２０Ａにある面２２Ａは、第一端部分１０Ａと重ね合わせるため、凹凸となる構造物がなく、図４に示す展開時に平坦である。

さらに、第二端部分２０Ａの段差２３Ａの高さＨ２は、第一端部分１０Ａに第二端部分２０Ａが嵌め合わされたときに、第二端部分２０Ａの段差２３Ａよりも端面２１Ａにある部分から第一端部分１０Ａが管内側に向かって、はみださない状態にするため、第一端部分１０Ａの厚みＴ１と同じである。

第二端部分２０Ａは、図３に示すように、第一端部分１０Ａの段差１３Ａとの間に間隔７を開けて、第一端部分１０Ａの面１２Ａに重ねられている。その間隔７の幅Ｗ７は、上述した第一端部分１０Ａの幅Ｗ１の１／２、または、第二端部分２０Ａの幅Ｗ２の１／２である。また、第一端部分１０Ａと第二端部分２０Ａの重なり幅Ｗ３は、上述した第一端部分１０Ａの幅Ｗ１の１／２、または、第二端部分２０Ａの幅Ｗ２の１／２である。

このような第一端部分１０Ａと第二端部分２０Ａの寸法は、以下の理由により、決められている。その理由を詳細に説明すると、溶接管１Ａを所望の管外径または管内径に形成すると、製造時に発生する板状体２Ａの図４に示す幅Ｗ寸法の誤差から、第二端部分２０Ａの、第一端部分１０Ａに対する相対的位置がずれてしまうことがある。その結果、第一端部分１０Ａから第二端部分２０Ａが合わせられないことがある。第一端部分１０Ａと第二端部分２０Ａは、第一端部分１０Ａの幅Ｗ１を、発生する幅Ｗ寸法の誤差の最大値よりも大きい値にし、かつ、第一端部分１０Ａにある面１２Ａの幅方向ＷＤの中央に、第二端部分２０Ａの端面２１Ａを配置することにより、第一端部分１０Ａと第二端部分２０Ａを確実に合わせるため、上述した寸法に形成されている。或いは、第一端部分１０Ａと第二端部分２０Ａは、第二端部分２０Ａの幅Ｗ２を、発生する幅Ｗ寸法の誤差の最大値よりも大きい値にし、かつ、第二端部分２０Ａにある面２２Ａの幅方向ＷＤの中央に、第一端部分１０Ａの端面１１Ａを配置することにより、第一端部分１０Ａと第二端部分２０Ａを確実に合わせるため、上述した寸法に形成されている。

また、図３に示す第一端部分１０Ａと第二端部分２０Ａの重なり幅Ｗ３は、第一端部分１０Ａの幅Ｗ１と第二端部分２０Ａの幅Ｗ２が、板状体２Ａの、図４に示す幅Ｗの寸法の公差、例えば、板状体２Ａを形成する条材の幅方向ＷＤの寸法の公差と同じ大きさに形成されている場合、その公差の値の１／２である。これにより、板状体２Ａの幅Ｗの寸法に誤差が発生しても、第二端部分２０Ａは、第一端部分１０Ａに確実に合わせられる。その結果、第二端部分２０Ａと第一端部分１０Ａに隙間が発生して管として機能しなくなることが防がれる。

なお、上記の公差には、条材の厚みに対する幅の許容差の規格が、日本工業規格に規定されているため、この規格の許容差が公差として用いられることが望ましい。例えば、日本工業規格ＪＩＳ Ｈ３１００「銅及び銅合金の板及び条」に厚みに対する幅の許容差が規定されているため、この規格に適合した条材を用いることを前提に、この規格の許容差が公差として用いられることが望ましい。

一方、図３に示すように、第二端部分２０Ａの端面２１Ａと第一端部分１０Ａの段差１３Ａとの間にある間隔７には、溶接部３０Ａが配置されている。

溶接部３０Ａは、第二端部分２０Ａの端面２１Ａと第一端部分１０Ａの段差１３Ａとの間を融解した材料が充填されることにより形成されている。すなわち、溶接部３０Ａは、溶接時に融解した材料が、第二端部分２０Ａの端面２１Ａと第一端部分１０Ａの段差１３Ａとの間にある間隔７に留まることにより形成されている。これにより、溶接部３０Ａは、第二端部分２０Ａの端面２１Ａと第一端部分１０Ａの面１２Ａと溶接する。または、第二端部分２０Ａの端面２１Ａと段差１３Ａとを溶接する。この溶接では、形成される溶接部３０Ａが、第一端部分１０Ａの面１２Ａによって支持されているので、溶接部３０Ａが管内側へ入り込んで突出することがない。なお、溶接管１Ａの外周面に凹みを設けた場合に、その凹みに応力が集中しやすい。このため、溶接部３０Ａは、溶接管１Ａの強度を高めるため、間隔７の部分を埋めて第一端部分１０Ａと第二端部分２０Ａを溶接することが望ましい。

このように、溶接管１Ａでは、第一端部分１０Ａと第二端部分２０Ａが嵌め合わせしやすい。また、溶接部３０Ａが間隔７の部分を埋めることにより、溶接部３０Ａが高い強度で第一端部分１０Ａと第二端部分２０Ａを接合する。次に、図５および図６を参照して、溶接管１Ａの製造方法について説明する。

図５は、溶接管１Ａの製造方法のフローチャートである。図６は、溶接管１Ａの製造方法が備える板状体２Ａを形成する工程で使用される圧延ロール２００、３００の概念図である。

まず、図５には示されないが、上述した幅Ｗを有し、表面に溝、突起等の構造物が形成されていない、リン脱酸銅または、無酸素銅により形成された条材を用意する。例えば、コイル状に巻回された条材を用意する。後述する圧延ロール２００、３００で圧延されるため、その圧延での圧延率を考慮し、製造する溶接管１Ａの管壁の厚みよりも厚い条材を用意するとよい。

続いて、図５に示すように、用意した条材に溝３と段差１３Ａ、２３Ａを形成して、板状体２Ａを形成する（ステップＳ１）。例えば、コイルから引き出した条材を、図６に示す圧延ロール２００と、圧延ロール２００が押し付けられた圧延ロール３００との間に通す。ここで、圧延ロール２００は、溝３と第二端部分２０Ａを形成するための凹凸部２１０と凸部２２０を有する。また、圧延ロール３００は、第一端部分１０Ａを形成するための凸部３１０を有する。これら圧延ロール２００と３００の間に条材が通されると、その条材に凹凸部２１０、凸部２２０、３１０の凹凸が転写される。これにより、段差１３Ａ、２３Ａを有する第一端部分１０Ａ、第二端部分２０Ａが条材に形成される。その結果、図２に示す展開状態の板状体２Ａが形成される。

なお、予め溝３と段差１３Ａ、２３Ａが形成された板状体２Ａを用意する場合には、ステップＳ１は省略されてもよい。

図５に戻って、次に、板状体２Ａを円管状に成形する（ステップＳ２）。例えば、いわゆる電縫装置を用いて、上記溝３と第二端部分２０Ａが形成された面を内側にした状態で、板状体２Ａを、図２に示す幅方向ＷＤに屈曲させる。その結果、板状体２Ａが、図１および図３に示す第一端部分１０Ａに第二端部分２０Ａが合わされた状態に成形される。この成形では、図４に示す第一端部分１０Ａの幅方向ＷＤの中央に、第二端部分２０Ａの端面２１Ａが配置されるので、第二端部分２０Ａが第一端部分１０Ａから外れにくく、第二端部分２０Ａが第一端部分１０Ａに合わされやすい。

次に、成形により合わせられた第一端部分１０Ａと第二端部分２０Ａを溶接する（ステップＳ３）。詳細には、ステップＳ２で第一端部分１０Ａに第二端部分２０Ａが合わされると、上述した第一端部分１０Ａの段差１３Ａと第二端部分２０Ａの端面２１Ａとの間に、図３に示す間隔７が形成される。そこで、電縫装置が備える溶接機を用いて、間隔７がある部分に溶接部３０Ａを形成する。この溶接では、間隔７の内部空間全体に融解した材料が留まる。これにより、溶接部３０Ａが管内部に進入しない。また、溶接部３０Ａが管内部に突出することがない。さらに、間隔７の内部空間が溶接部３０Ａによって埋まることにより、溶接強度が高まる。

なお、ステップＳ３の溶接の具体的な方法は特に限定されないが、溝３の形状を維持するため、溶接方法は、抵抗溶接よりも、高周波誘導加熱溶接、レーザー溶接、ティグ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｉｎｓｅｒｔ Ｇａｓ）溶接が望ましい。

次に、図示しないが、溶接部３０Ａの、外壁面１０２から突出した部分を削除する。このとき、溶接部３０Ａが上記の間隔７の内部空間に形成されているので、溶接部３０Ａの、外壁面１０２から突出した部分を削除しても溶接部３０Ａの溶接強度は維持されたままである。続いて、いわゆる引き抜き装置を用いて、ステップＳ２で円管状に成形され、ステップＳ３で溶接された板状体２Ａを目的の径に縮径する。さらに縮径された円管状の板状体２Ａを目的の長さに切断し、続いて形状を矯正する。以上により、溶接管１Ａが完成する。

なお、外径が７．００ｍｍ、フィン４の内壁面１０１からの高さが０．２３０ｍｍ、溝３の底部での板状体２Ａの厚みが０．２９０ｍｍである溶接管１Ａを製造する場合には、上述した第一端部分１０Ａの幅Ｗ１と第二端部分２０Ａの幅Ｗ２は、０．８ｍｍであるとよい。上記ステップＳ１の、圧延ロール２００、３００による圧延で０．０５ｍｍだけ条材が圧延されることを前提に、厚みが０．５７０ｍｍ、幅Ｗが２．２０ｍｍのリン脱酸銅製または、無酸素銅製の条材が用いられる場合、その条材の幅Ｗの公差が、日本工業規格ＪＩＳ Ｈ３１００「銅及び銅合金の板及び条」の規格で±０．４ｍｍとされているからである。

以上のように、実施の形態１に係る溶接管１Ａでは、第二端部分２０Ａが、第一端部分１０Ａの面１２Ａに合わされた内壁面１０１と、第二端部分２０Ａの端面２１Ａを第一端部分１０Ａの面１２Ａに溶接する溶接部３０Ａと、を有するので、溶接部３０Ａが管内部に突出することがない。また、第二端部分２０Ａの内壁面１０１が第一端部分１０Ａの面１２Ａに合わされた状態で、溶接部３０Ａが形成されるので、溶接部３０Ａの溶接強度も高い。

また、溶接管１Ａでは、溶接部３０Ａが、第二端部分２０Ａの端面２１Ａと第一端部分１０Ａの段差１３Ａとの間を埋めている。このため、溶接部３０Ａの溶接強度がより高まる。

また、溶接部３０Ａが、第一端部分１０Ａの段差１３Ａと第二端部分２０Ａの端面２１Ａとの間に形成されるので、溶接部３０Ａが外壁面１０２から突出しにくい。さらに、溶接部３０Ａが外壁面１０２から突出して、その突出した部分を削り取っても、溶接部３０Ａの溶接強度が維持される。その結果、溶接管１Ａが破損しにくい。

第一端部分１０Ａの幅Ｗ１と第二端部分２０Ａの幅Ｗ２が、板状体２Ａの幅Ｗの寸法の公差と同じ大きさを有し、第二端部分２０Ａの端面２１Ａが、第一端部分１０Ａの幅方向ＷＤの中央に配置されている。このため、第二端部分２０Ａが第一端部分１０Ａから外れて第二端部分２０Ａと第一端部分１０Ａの間に隙間、貫通孔が発生することが防止される。

第一端部分１０Ａの段差１３Ａの高さＨ１と第二端部分２０Ａの厚みＴ２とが揃えられている。さらに、第一端部分１０Ａの厚みＴ１と第二端部分２０Ａの段差２３Ａの高さＨ２とが揃えられている。このため、第一端部分１０Ａと第二端部分２０Ａが合わせられた部分の全体の厚みと、溶接管１Ａの他の部分との厚みが同じである。その結果、溶接管１Ａが、曲げモーメントに対して変形しにくい。すなわち、第一端部分１０Ａと第二端部分２０Ａが合わせられた部分の全体の厚みと、溶接管１Ａの他の部分との厚みが異なっていると、それらの厚みが小さい箇所が歪みやすい。しかし、溶接管１Ａでは、そのような箇所がないため、歪みにくい。

なお、溶接管１Ａは、熱交換器に使用されるとよい。例えば、溶接管１Ａは、フィンが組み付けられ、その内部に冷媒が流されるとよい。溶接管１Ａは、その内部に、第一端部分１０Ａが管内部に突出しないので、フィン組み付け時の拡管加工が容易である。

上述した第一端部分１０Ａの端面１１Ａ、面１２Ａ、段差１３Ａは、本明細書でいうところの第一端部分の第一端面、第一面部、第一段差の一例である。第二端部分２０Ａの端面２１Ａ、面２２Ａ、段差２３Ａは、本明細書でいうところの第二端部分の第二端面、第二面部、第二段差の一例である。軸方向ＡＤは、管軸方向の一例である。また、第一端部分１０Ａと第二端部分２０Ａを入れ替えて、第一端部分１０Ａと第二端部分２０Ａを、本明細書でいうところの第二端部分と第一端部分の一例としてもよい。

また、上述したステップＳ１は、本明細書でいうところの第一段差を形成する工程の一例である。また、ステップＳ２は、本明細書でいうところの第二端部分の他方の面を、第一面部に合わせる工程の一例である。ステップＳ３は、本明細書でいうところの第二端部分を第一端部分に溶接する工程の一例である。

（変形例）
実施の形態１では、溶接部３０Ａを形成する材料が、第一端部分１０Ａの段差１３Ａと第二端部分２０Ａの端面２１Ａとの間にある間隔７の内部空間全体に充填されている。換言すると、溶接部３０Ａは、間隔７の内部空間全体を埋めている。しかし、溶接部３０Ａは、これに限定されない。溶接部３０Ａは、間隔７の内部空間の一部または全部に設けられるとよい。

図７は、実施の形態１に係る溶接管１Ａの変形例の拡大斜視図である。なお、図７では、溶接管１Ａの変形例の、図１に示すＩＩＩ領域と同じ領域が拡大されている。

図７に示すように、溶接管１Ａでは、溶接部３０Ａが、間隔７の内部空間の一部分に設けられてもよい。詳細には、溶接部３０Ａは、第二端部分２０Ａの端面２１Ａに沿って、直線状に延在していてもよい。これにより、溶接部３０Ａは、第二端部分２０Ａの端面２１Ａと第一端部分１０Ａの面１２Ａを接合してもよい。なお、図示しないが、溶接部３０Ａは、第二端部分２０Ａの端面２１Ａに沿って延在すると共に、延在する方向に断続的に形成されていてもよい。このような形態であっても、第二端部分２０Ａの、段差２３Ａよりも端面２１Ａにある内壁面１０１が、第一端部分１０Ａの面１２Ａに密接することにより、十分に管として機能するからである。

このように、溶接部３０Ａは、間隔７の内部空間の一部分だけに設けられ、その結果、間隔７の内部空間の一部分だけを充填していてもよい。このような形態でも、第二端部分２０Ａの内壁面１０１が第一端部分１０Ａの面１２Ａに合わされているので、溶接管１Ａでは、溶接部３０Ａの溶接強度が高い状態を維持することができる。

（実施の形態２）
実施の形態１に係る溶接管１Ａでは、第一端部分１０Ａと第二端部分２０Ａのいずれにも、段差１３Ａ、２３Ａが形成されている。そして、第一端部分１０Ａの端面１１Ａと第二端部分２０Ａの端面２１Ａが凹んでいる。しかし、溶接管１Ａはこれに限定されない。溶接管１Ａは、第一端部分１０Ａと第二端部分２０Ａのいずれか一方だけが凹んでいてもよい。

実施の形態２に係る溶接管１Ｂは、第一端部分１０Ｂが段差１３Ｂを有し、第二端部分２０Ｂが段差を有しない溶接管である。

以下、図８－図１１を参照して、実施の形態２に係る溶接管１Ｂについて説明する。実施の形態２では、実施の形態１と異なる構成を中心に説明する。

図８は、実施の形態２に係る溶接管１Ｂの斜視図である。図９は、溶接管１Ｂの展開図である。図１０は、図８に示すＸ領域の拡大図である。図１１は、図９に示すＸＩ－ＸＩ切断線の断面図である。

なお、図８では、図１と同様に、溶接管１Ｂの管端部分だけが示されている。また、溶接部３０Ｂが省略されている。図９では、図２と同様に、溶接管１Ｂが備える板状体２Ｂが展開され、内壁面１０１の側から視たときの溶接管１Ｂが示されている。

図８および図１０に示すように、第一端部分１０Ｂは、管横断面視で、すなわち管断面視で、クランク状に折れ曲がっている。詳細には、外壁面１０２から一度管中心軸方向へ折れ曲がり、その後、管周方向へ折れ曲がっている。この管断面視クランク状の、管中心軸方向への折れ曲がり長さは、図１１に示すように、内壁面１０１から溝３の開口面までの長さ、換言すると、内壁面１０１からフィン４の頂部までの距離Ｄよりも小さい。これにより、管断面視クランク状の折れ曲がりは、フィン４の頂部よりも管外側に形成されている。その結果、第一端部分１０Ｂが管内側に突出することを防いでいる。これにより、例えば、溶接管１Ｂに拡管治具を差し込んで径を拡大するときに、その拡管治具の障害になることが防がれている。

また、第一端部分１０Ｂは、管断面視クランク状に折れ曲がることにより、段差１３Ｂを有する。そして、段差１３Ｂよりも端面１１Ｂ側に、起伏のない面１２Ｂを有する。これに対して、第二端部分２０Ｂには段差が形成されていない。第二端部分２０Ｂに段差がない場合、第二端部分２０Ｂは、第一端部分１０Ｂの管外側から重ね合わされたときに第二端部分２０Ｂを管外側に出っ張ってしまうことが起こり得る。しかし、第一端部分１０Ｂは、段差１３Ｂを有する。その結果、そのような第二端部分２０Ｂの出っ張りが防がれている。また、第一端部分１０Ｂは、第二端部分２０Ｂが重ね合わせられたときの、第二端部分２０Ｂの出っ張りを防ぐため、管断面視クランク状に第二端部分２０Ｂの厚みＴ２だけ、管内側に折れ曲がっている。その結果、段差１３Ｂの高さＨ１は、第二端部分２０Ｂの厚みＴ２と同じである。また、第一端部分１０Ｂの厚みＴ１と同じである。

さらに、第一端部分１０Ｂの厚みＴ１は、フィン４の内壁面１０１から頂部までの距離Ｄよりも小さい。これにより、厚みＴ１は、第一端部分１０Ｂに第二端部分２０Ｂが管外側から重ね合わされたときに、第二端部分２０Ｂの側にあるフィン４よりも、第一端部分１０Ｂが管内部に突出しない状態にする。

一方、第二端部分２０Ｂは、図９に示すように、フィン４が形成されておらず、その結果、第二端部分２０Ｂの面２２Ｂは、起伏がなく、図９に示す展開状態で平坦である。これにより、第二端部分２０Ｂは、第一端部分１０Ｂに重ね合わされたときに、隙間無く接することが可能である。なお、第二端部分２０Ｂの面２２Ｂは、図１１に示すように、管内側方向に溝３の底と同じ高さである。

第二端部分２０Ｂは、図１０に示すように、第一端部分１０Ｂに管外側から合わされる。そして、第二端部分２０Ｂの端面２１Ｂが、第一端部分１０Ｂの段差１３Ｂから間隔７だけ離れて配置される。この間隔７の幅Ｗ７は、第一端部分１０Ｂの、図１１に示す幅Ｗ１または、第二端部分２０Ｂの幅Ｗ２の１／２である。また、この間隔７には、図１０に示すように、溶接部３０Ｂが形成される。これら間隔７と溶接部３０Ｂは、実施の形態１で説明した間隔７と溶接部３０Ａと同じである。このため、これらの詳細な説明を省略する。

以上のように、実施の形態２に係る溶接管１Ｂでは、第一端部分１０Ｂが管断面視クランク状に折れ曲がり、その第一端部分１０Ｂの面１２Ｂに第二端部分２０Ｂが合わされている。溶接管１Ｂは、実施の形態１に係る溶接管１Ａと比較して、第二端部分２０Ｂに段差を形成しないため、製造が容易である。

また、第一端部分１０Ｂは、フィン４の頂部よりも管外側に形成されているので、拡管時の障害物となりにくい。また、第一端部分１０Ｂは、溶接管１Ｂに流体が流されたときに、流体の流れを乱しにくい。

第一端部分１０Ｂの段差１３Ｂと第二端部分２０Ｂの端面２１Ｂとの間を溶接部３０Ｂが埋めるので、実施の形態１と同様に、溶接部３０Ｂが管内部に突出することがない。また、溶接部３０Ｂの溶接強度も高い。さらに、溶接部３０Ｂが外壁面１０２から突出しにくい。なお、溶接部３０Ｂは、実施の形態１の変形例で説明したように、間隔７の内部空間全体を充填するだけでなく、間隔７の内部空間の一部分だけを充填していてもよい。すなわち、溶接部３０Ｂは、間隔７の内部空間の一部分だけに設けられていてもよい。

以上、本開示の実施の形態に係る溶接管１Ａ、１Ｂおよび溶接管１Ａ、１Ｂの製造方法について説明したが、溶接管１Ａ、１Ｂおよび溶接管１Ａ、１Ｂの製造方法は、これに限定されない。

例えば、実施の形態２では、第一端部分１０Ｂが管断面視クランク状に折れ曲がり、第二端部分２０Ｂは、管断面視直線状である。しかし、溶接管１Ａ、１Ｂはこれに限定されない。

図１２は、実施の形態２に係る溶接管１Ｂの変形例の拡大斜視図である。なお、図１２では、図１０と同じ領域を拡大して表示している。

図１２に示すように、第一端部分１０Ｂが管断面視クランク状に折れ曲がることにより、段差１３Ｂを有する場合、第二端部分２０Ｂは、端面２１Ｂの内壁面１０１が壁外側へ凹むことにより、段差２３Ｂを有してもよい。要するに、実施の形態２で説明した、管断面視クランク状の第一端部分１０Ｂに、実施の形態１で説明した第二端部分２０Ａが組み合わされてもよい。このような形態でも、溶接部３０Ｂが管内部に突出することがない。また、このような形態でも、溶接部３０Ｂが間隔７の内部空間全体に設けられることにより、溶接強度を高めることができる。なお、この溶接管１Ｂの変形例でも、間隔７の内部空間全体を充填するだけでなく、間隔７の内部空間の一部分だけを充填していてもよい。

実施の形態１、２では、溶接管１Ａ、１Ｂが円管であるが、溶接管１Ａ、１Ｂはこれに限定されない。溶接管１Ａ、１Ｂは、管状であればよい。すなわち、板状体２Ａ、２Ｂが管状に屈曲していればよい。例えば、溶接管１Ａ、１Ｂは、扁平管であってもよい。

実施の形態１、２では、溶接管１Ａ、１Ｂが銅で形成されているが、溶接管１Ａ、１Ｂはこれに限定されない。溶接管１Ａ、１Ｂの材料は任意である。例えば、溶接管１Ａ、１Ｂの材料は、金属であれば、アルミニウム、アルミニウム合金であってもよい。そのほか、溶接管１Ａ、１Ｂの材料は、樹脂であってもよい。このような材料でも、第一端部分１０Ａ、１０Ｂと第二端部分２０Ａ、２０Ｂが合わされ、第一端部分１０Ａ、１０Ｂと第二端部分２０Ａ、２０Ｂを溶接できる。なお、溶接管１Ａ、１Ｂの材料が樹脂である場合、実施の形態１で説明した条材とは、断面長方形の細長い樹脂片、或いは、帯状の樹脂片のことをいう。

実施の形態１、２では、第一端部分１０Ａ、１０Ｂの端面１１Ａ、１１Ｂが平面状である。また、第二端部分２０Ａ、２０Ｂの端面２１Ａ、２１Ｂが平面状である。しかし、第一端部分１０Ａ、１０Ｂと第二端部分２０Ａ、２０Ｂはこれに限定されない。例えば、第一端部分１０Ａ、１０Ｂの端面１１Ａ、１１Ｂに面取り部が形成されてもよい。同様に、第二端部分２０Ａ、２０Ｂの端面２１Ａ、２１Ｂに面取り部が形成されてもよい。例えば、面取り部は、いわゆるＣ面取り、Ｒ面取りであってもよい。このような形状であっても、上述した圧延ロール２００、３００で製造できる。

実施の形態１、２では、板状体２Ａ、２Ｂの内壁面１０１に、複数の溝３が形成されている。しかし、溝３はこれに限定されない。溝３は、板状体２Ａ、２Ｂの内壁面１０１に、少なくとも１つ設けられているとよい。

なお、溝３は、図２および図９に示すように、第二端部分２０Ａ、２０Ｂの端面２１Ａ、２１Ｂが延びる、矢印Ａ１方向と交差していることが望ましい。特に、端面２１Ａ、２１Ｂが延びる矢印Ａ１方向に対して傾斜していることが望ましい。これは、溶接管１Ａ、１Ｂに流体が流されて溝３に流体の圧力が加わった場合でも、溶接部３０Ａ、３０Ｂが、端面２１Ａ、２１Ｂに沿って延び、かつ溝３がその溶接部３０Ａ、３０Ｂが延びる方向に交差していれば、溶接部３０Ａ、３０Ｂが剥がされにくくなるからである。

本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。つまり、本開示の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、本開示の範囲内とみなされる。

本出願は、２０２１年１月１４日に出願された日本国特許出願特願２０２１－３９５７号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０２１－３９５７号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。

１Ａ，１Ｂ 溶接管、２Ａ，２Ｂ 板状体、３ 溝、４ フィン、５，６ 面、７ 間隔、１０Ａ，１０Ｂ 第一端部分、１１Ａ，１１Ｂ 端面、１２Ａ，１２Ｂ 面、１３Ａ，１３Ｂ 段差、２０Ａ、２０Ｂ 第二端部分、２１Ａ，２１Ｂ 端面、２２Ａ，２２Ｂ 面、２３Ａ，２３Ｂ 段差、３０Ａ，３０Ｂ 溶接部、１０１ 内壁面、１０２ 外壁面、２００ 圧延ロール、２１０ 凹凸部、２２０ 凸部、３００ 圧延ロール、３１０ 凸部、Ａ１ 矢印、ＡＤ 軸方向、ＢＤ 屈曲方向、Ｄ 距離、Ｈ１，Ｈ２ 高さ、Ｔ１，Ｔ２ 厚み、ＷＤ 幅方向、Ｗ，Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ７ 幅。

Claims (13)

1. 管状に屈曲した板状体の、屈曲方向にある第一端部分と該第一端部分の反対側にある第二端部分が合わせられ、前記第一端部分と前記第二端部分が溶接された溶接管であって、
   前記第一端部分は、第一端面と、前記板状体が有する外壁面の、前記第一端面の側にある部分により形成された第一面部と、該第一面部が管内側へ凹む第一段差と、を有し、
   前記第二端部分は、第二端面と、前記板状体が有する内壁面の、前記第二端面の側にある部分により形成され、前記第一端部分が有する前記第一面部に合わされた第二面部と、前記第一段差と前記第二端面との間隔の内部空間に配置され、前記第二端面を前記第一端部分が有する前記第一面部に溶接する溶接部と、を有する、
   溶接管。
2. 前記溶接部は、前記第二端面と前記第一段差との間を埋める、
   請求項１に記載の溶接管。
3. 前記第二端部分は、前記第二面部が管外側へ凹む第二段差を有する、
   請求項１または２に記載の溶接管。
4. 前記第二端面は、前記第一端面と前記第一段差の間に位置する、
   請求項１から３の何れか１項に記載の溶接管。
5. 前記第一端部分の厚みは、前記第二段差の高さと同じである、
   請求項３に記載の溶接管。
6. 前記第一端部分の厚みは、前記第一段差の高さと同じである、
   請求項１から５の何れか１項に記載の溶接管。
7. 前記第一端部分は、前記板状体が管内側へクランク状に折れ曲がることにより、前記第一段差を有する、
   請求項６に記載の溶接管。
8. 前記第一端部分と前記第二端部分の間に設けられた、管軸方向に対して傾斜した方向へ延在する複数の溝を備え、
   前記第一端部分は、クランク状に折れ曲がった先の管内側の面が、前記複数の溝が開口する開口面よりも管外側に位置する、
   請求項７に記載の溶接管。
9. 前記内壁面の、前記第二面部を除く部分に設けられ、管内側に流体を流したときに、その流体を攪拌する溝を有する、
   請求項１から８の何れか１項に記載の溶接管。
10. 前記溝は、前記第二端面と交差する方向へ延び、
    前記溶接部は、前記第二端面に沿って延びて、前記溝と交差する、
    請求項９に記載の溶接管。
11. 帯方向に位置する第一端部分に、第一端面の側に向かって一方の板面が他方の板面の側へ凹む第一段差を備える帯状の板状体を、前記一方の板面を内側にして前記帯方向へ管状に屈曲させ、前記第一端部分と反対側にある第二端部分の他方の面を、前記第一端部分の前記一方の板面の側かつ前記第一段差よりも第一端面の側に位置する第一面部に合わせる工程と、
    前記第二端部分の他方の面を前記第一面部に合わせた後に、前記第一段差と前記第二端部分が有する第二端面との間隔の内部空間に溶接部を形成して前記第二端部分が有する第二端面を前記第一端部分が有する前記第一面部に溶接する工程と、
    を備える溶接管の製造方法。
12. 前記第二端面を前記第一端部分が有する前記第一面部に溶接する工程は、前記第二端面と前記第一段差との間に前記溶接部を形成して、前記第二端面と前記第一段差との間を前記溶接部で埋める、
    請求項１１に記載の溶接管の製造方法。
13. 前記帯状の板状体の帯方向に位置する前記第一端部分に前記第一段差を、前記第二端部分の他方の面を前記第一面部に合わせる前に形成する工程をさらに備え、
    前記第一段差を形成する工程では、前記第二端部分に、前記第二端面の側に向かって前記他方の板面が前記一方の板面の側へ凹む第二段差を形成し、
    前記第二端部分の他方の面を前記第一面部に合わせる工程では、前記第二端部分の前記他方の板面の側かつ前記第二段差よりも前記第二端面側に位置する第二面部を、前記第一面部に合わせる、
    請求項１１または１２に記載の溶接管の製造方法。

Images