JPH049276A - 液体用タンクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電気温水器の貯湯タンク等のように液体を貯
めるための液体用タンクの製造方法に関するものである
。

［従来の技術］ 通常、液体用タンクは薄肉の金属材からなる筒状の胴体
の両端に薄肉の金属材からなる蓋体を溶接した構造にな
っている。従来、胴体の端部と蓋体とを溶接する場合の
蓋体と胴体の端部との継手の形状として、蓋体の周縁部
に胴体の端部が挿入されて嵌合される環状の嵌合部また
はテーパ部を設けたものが知られている。第５図（Ａ）
は特開昭５２−８４５５０号公報に示され温水器の貯湯
タンクの継手構造である。この例では、蓋体１の周縁部
に、胴ｆ＊２の端部の外周面２ａ及び胴体２の端部の端
面２ｂと接触する内壁面を有する嵌合部３が設けられて
いる。溶接は嵌合部３の外側から行われ、溶接後の状態
は第５図（Ｂ）に示すようになる。また第６図（Ａ）は
特開昭６２−２９６９６９号公報に示されたタンクを製
造する場合の継手構造を示している。この継手構造では
、蓋体１の周縁部にテーパ部４が設けられている。この
テーパ部４は、胴体２の端部の端面との間に径方向内側
に向かって開口する環状の間隙５を形成するように構成
されている。この例では、溶接はタンク内側から溶接ト
ーチ６を用いて行っており、溶接トーチ６から溶接ワイ
ヤを供給して間隙５に溶融金属を充填することにより、
蓋体１と胴体２の端部とを溶接する。溶接後の状態は第
６図（Ｂ）に示すようになる。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のいずれの方法で溶接を行っても、蓋体に設けた嵌
合部３またはテーパ部４は胴体２の外側に残っている。

そのため嵌合部３またはテーパ部４の端部と胴体２の外
周面との間には、必ず段部Ｓまたは隙間が形成されるこ
とになる。また第５図（Ａ）の継手構造では、胴部２の
外周面２ａと端面２ｂを嵌合部３の内壁面に接触させて
いるため、溶融金属が溜まる部分がなく、タンクの内面
に比較的大きな裏波ビードＢが形成されることになり、
裏波ビードＢの両端にも大きな段部Ｓが形成される。第
６図の方法で両側の蓋体を溶接できれば、タンクの内面
側に段部が形成されることは防げるが、タンクの内側か
ら溶接するこの方法で胴体の両側に蓋体を溶接すること
はできない。そのため、他方の蓋体は別の溶接方法によ
って溶接せざるを得ず、結局タンクの内面に大きな段部
が形成される可能性があった。タンクの内面に大きな段
部Ｓが形成されると、この段部にタンク内の液体中の異
物が貯まって溶接部の腐蝕発生原因となる。

またビード部は、溶接時の溶融−凝固の過程での結晶組
織の肥大及び酸化による材質変化によって、母材と比べ
て耐食性が劣るようになるため、タンクの内面に露出す
るビードの面積を小さくすることが好ましいことが判っ
ている。しかしながら第５図（Ｂ）に示されるように、
前者の方法ではタンクの内側に突出するビードの量が多
くなりやすいため、その分溶接部の耐食性が悪いという
問題があった。

更に貯湯タンク等のようにタンクがグラスウール等の塩
素イオンを含む保温材で覆われるタンクでは、タンクの
外面の隙間に保温材から溶出された塩素イオンを含む水
分が溜まり、徐々に塩素イオン濃度が高くなって隙間腐
蝕が発生し、タンクの寿命が短くなる問題があった。

本発明の目的は、タンクの外面及び内面に腐蝕の原因と
なるような大きな段部や間隙を形成することなく液体用
タンクを製造することができる方法を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明の方法は、周縁部に径方向外側に拡がる環状のテ
ーパ部が形成された薄肉の金属材からなる蓋体のテーパ
部内に薄肉の金属材からなる筒状の胴体の胴体端部を挿
入して嵌め合わせ、テーパ部と胴体端部とを溶接するこ
とにより液体用タンクを製造する方法を対象とする。

本発明では、蓋体のテーパ部を、その内壁面が胴体端部
の端面の外周縁部と当接して該端面との間に径方向内側
に向かって開く環状の第１の間隙を形成し且つ胴体端部
の外周面との間に軸線方向に向かって開く環状の第２の
間隙を形成するように加工する。テーパ部の軸線方向の
長さは、テーパ部が溶接アークによって完全に溶融した
際に溶融金属により第１の間隙を完全に埋め且つ溶接部
と蓋体及び胴体の内周面及び外周面との間に腐蝕の発生
原因となるような段部を生じさせない長さに設定する。

そして胴体を横向きにしてテーパ部の外側からテーパ部
を完全に溶融させるようにアーク溶接を行う。

［作　用コ テーパ部の内壁面と胴体端部の外周面との間に軸線方向
に向かって開く環状の第２の間隙を形成しであるため、
テーパ部を溶接アークで溶融させる際に、テーパ部から
熱が胴体側に逃げるのを防止できる。そのためテーパ部
の完全溶融が可能になり、溶接後にタンクの外面にテー
パ部が残ることがない。そして胴体を横向きに配置する
ため、溶接アークでテーパ部を溶融させると、溶融金属
は胴体端部の端面とテーパ部の内壁面との間に形成され
た環状の第１の間隙を埋めるように移動し、その後は表
面張力により１つにまとまって溶融していない蓋体と胴
体の間に滑らかな溶融部を形成する。本発明ではテーパ
部が溶接ワイヤまたは溶加棒の役割を果たしている。特
に本発明ではテーパ部の軸線方向の長さを、テーパ部が
溶接アークによって完全に溶融した際に溶融金属により
第１の間隙を完全に埋め且つ溶接部と蓋体及び胴体の内
周面及び外周面との間に腐蝕の発生原因となるような段
部を生じさせない長さにしているため、腐蝕しにくい溶
接部を形成することができる。

［実施例コ 以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

本発明の製造方法の実施例を、温水器の貯湯タンクを製
造する場合を例にとって説明する。第１図は本発明の方
法で製造する貯湯タンクの溶接前の概略構成を示してい
る。同図において、１０は厚みが０．８〜ｌ、　Ｑ　ｍ
ｍのフェライト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４４４相当）か
らなる円筒状の胴体であり、１１及び１２も胴体と同じ
材料で製造された蓋体である。なおこの蓋体は一般的に
鏡板と呼ばれている。蓋体１１及び１２には図示してい
ないが給水口及び給湯口が形成されている。第２図（Ａ
）には、第１図のＡ部の拡大部分断面図を示しである。

以下蓋体１１及び１２は構造が同じであるため、代表し
て蓋体１１の構造及びその溶接について説明する。蓋体
１１の周縁部１３には径方向外側に拡がる環状のテーパ
部１４が形成されている。蓋体１１は、テーパ部１４の
基部１４ａと連続する部分１１ａの内周面１１ａ１が胴
体１０の内周面１０ａとほぼ面一になるように形状が定
められている。

テーパ部１４は、プレス成形によって１回の絞り加工で
成形したものである。テーパ部１４の基部１４ａは絞り
加工によって湾曲しており、その他の部分は胴体１０か
ら離れるように直線的に延びている。テーパ部１４の形
状は、その内壁面（内周面）１４ｂが胴体１０の一方の
端部（胴体端部）１０ｂの端面１０ｃの外周縁部１０Ｃ
１と当接して該端面１０ｃとの間に径方向内側に向かっ
て開く環状の第１の間隙ｇ１を形成し且つ胴体端部１０
ｂの外周面１０ｄとの間に軸線方向（胴体１０の他方の
端部に向かう方向）に向かって開く環状の第２の間隙ｇ
２を形成するように加工されている。第１の間隙ｇ１は
、テーパ部１４を溶融させた溶融金属により埋められる
。この間隙ｇ１の容積があまり小さいと、第５図（Ａ）
で説明した従来の方法で用いる継手と同様に、溶融金属
がタンク内側に必要以上に膨出することになるため、間
隙ｇｌの容積は溶融金属が凝固して形成されるビードが
タンクの内側に必要以上に膨出しないように定められる
。第２の間隙ｇ２は、溶接アークによって加熱されるテ
ーパ部１４の熱が胴体１０側に逃げるのを防止している
。第５図（Ａ）で説明した従来の方法で用いる継手では
、テーパ部１４に相当する嵌合部３が胴体２と接触して
いて熱が胴体部に逃げるため、嵌合部３を完全に溶融さ
せることが非常に難しく、第５図（Ｂ）に示すように、
嵌合部３の一部がタンクの外側に残るのである。なおこ
の間隙ｇ２の径方向の幅またはテーパ部１４と胴体１０
との間の角度は、テーパ部１４を溶融させて得た溶融金
属が、第２図（Ｂ）に示すように１ケ所にまとまる程度
に定めるのが好ましい。本実施例では、間隙ｇ２の径方
向の幅寸法を最大で約１．０＋＋＋ｍにして良好な溶接
結果が得られることが確認された。

テーパ部１４の軸線方向の長さは、溶接アークによって
完全に溶融した際に、溶融金属により第１の間隙ｇ１を
完全に埋め且つ溶接部１５と蓋体１１及び胴体１０の内
周面及び外周面との間に腐蝕の発生原因となるような段
部を生じさせない長さに設定する。本実施例では、テー
パ部１４の長さを約５ｍｍに設定して良好な溶接結果が
得られることが確認さ九た。

次に溶接方法について説明する。第３図（Ａ）は溶接装
置の一例を示しており、第３図（Ｂ）は第３図（Ａ）の
Ｂ部の拡大斜視図を示している。

本実施例ではＴＩＧ溶接により溶接を行う。第３図（Ａ
）の溶接装置では、胴体１０の両側に同時に蓋体１１及
び１２を溶接する。

第３図（Ａ）において、１６は溶接装置のベースであり
、このベース１６には固定壁部１７と可動壁部１８とが
設けられ、またベースの中央部には胴体１１を回動可能
に支持する支持ローラ１９及び２０が固定されている。

固定壁部１７及び可動壁部１８には、それぞれＴＩＧ溶
接機２１及び２２と蓋体１１及び１２を胴体１０側に密
着させるように加圧しながら被溶接タンクを回転させる
回転駆動装置２３及び２４が設けられている。可動壁部
１８には、被溶接タンク内にアルゴンガスを供給するた
めのガス供給管２５が保持されている。ＴＩＧ溶接機２
１及び２２は、溶接トーチ２１ａ及び２２ａと該トーチ
を上下左右に移動させるトーチ移動装置２１ｂ及び２２
ｂとを備えている。また溶接トーチの後方には、第３図
（Ｂ）に示すようにアフタシールドボックス２２ｃが設
けられる。

この溶接装置を用いて行った溶接試験について説明する
。試験に用いた蓋体及び胴体は、新日本製鐵株式株式会
社製の製品番号ＹＵＳ１９０のフェライト系ステレンス
鋼で製造したもので、ステンレス鋼の厚みは０．８ｍｍ
であった。そして胴体の直径は５３ｃｍ、テーパ部１４
の長さしは約４　ｍｍ、第１の間隙ｇ１の最大幅寸法は
約１　ｍｍ、第２の間隙ｇ２の最大幅寸法は約１ｍｍで
あった。また溶接線に対する溶接トーチの傾斜角度は約
４０°、溶接速度は４００ｍｍ／分、溶接電流は第４図
に示すようなベース電流が２０Ａで最大電流が１４０Ａ
、周波数が５Ｈ２でデユーティ比（パルス幅）が５０％
のパルスを用いた。この条件でしかもアルゴンガス雰囲
気中で溶接を行ったところ、第２図（Ｂ）に示すように
、テーパ部を完全に溶融させて、滑らかな溶接部１５を
得ることができた。なおこの例では溶接電流を１４ＯＡ
より小さ（すると、第２図（Ｃ）に示すようにテーパ部
１４の端部が溶融せずに残ることが確認された。なお最
適な溶接条件は、鋼板の材質及び厚み、テーパ部の形状
及び寸法等によって異なってくるのは勿論である。

よって本発明を実施するにあたって溶接装置及び溶接条
件は、実施例に限定されるものではない。

上記実施例によれば、テーパ部１４をプレス加工による
一工程で形成できるため、蓋体の製造が容易である上、
径方向外側に拡がるテーパ部１４は胴体１０との嵌合を
容易にし、しかもテーパ部１４及び胴体１０の寸法精度
または突き合わせ精度を緩和することができる。

［発明の効果コ 本発明によれば、タンクの内面及び外面に腐蝕の原因と
なるような段部または間隙を形成することなく、液体用
タンクを製造することができる。

特に本発明によれば、テーパ部の内壁面と胴体端部の外
周面との間に軸線方向に向かって開く環状の第２の間隙
を形成するため、テーパ部を溶接アークで溶融させる際
に、テーパ部から熱が胴体側に逃げるのを防止すること
ができ、そのためテーパ部の完全溶融が可能になって、
溶接後にタンクの外面にテーパ部が残るのを確実に防止
できる。

また第１の間隙があるために、溶接ビードが必要以上に
タンクの内側に膨出することがなく、タンク内に露出す
る溶接ビードの面積を小さく且つ滑らかにして溶接部の
耐食性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法によって製造する貯湯タンクの溶
接前の状態を示す概略断面図、第２図（Ａ）は第１図の
Ａ部の拡大図、第２図（Ｂ）は良好な溶接が行われたと
きの溶接部の状態を示す断面図、第２図（Ｃ）は溶接が
不十分なときの溶接部の状態を示す図、第３図（Ａ）は
溶接装置の一例を示す図、第３図（Ｂ）は第３図（、Ａ
）のＢ部の拡大斜視図、第４図は溶接電流の波形を示す
線図、第５図（Ａ）は従来の製造方法で用いられていた
継手の構造を示す断面図、第５図（Ｂ）は第５図（Ａ）
の継手を溶接した状態を示す断面図、第６図（Ａ）は従
来の他の製造方法を説明するための図、第６図（Ｂ）は
第６図（Ａ）の方法で溶接した溶接部の状態を示す断面
図である。 １．１１．１２・・・蓋体、２．１０・・・胴体、１０
ｂ・・・胴体端部、３・・・嵌合部、１３・・・周縁部
、４゜１４・・・テーパ部、１５・・・溶接部、ｇｌ・
・・環状の第１の間隙、ｇ２・・・環状の第２の間隙。 第 第 図 （Ｂ） ＣＢ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 周縁部に径方向外側に拡がる環状のテーパ部が形成され
   た薄肉の金属材からなる蓋体の前記テーパ部内に薄肉の
   金属材からなる筒状の胴体の胴体端部を挿入して嵌め合
   わせ、前記テーパ部と前記胴体端部とを溶接することに
   より液体用タンクを製造する方法において、前記蓋体の
   前記テーパ部を、その内壁面が前記胴体端部の端面の外
   周縁部と当接して該端面との間に径方向内側に向かって
   開く環状の第１の間隙を形成し且つ前記胴体端部の外周
   面との間に軸線方向に向かって開く環状の第２の間隙を
   形成するように加工し、 前記テーパ部の軸線方向の長さを該テーパ部が溶接アー
   クによって完全に溶融した際に溶融金属により前記第１
   の間隙を完全に埋め且つ溶接部と前記蓋体及び前記胴体
   の内周面及び外周面との間に腐蝕の発生原因となるよう
   な段部を生じさせない長さに設定し、 前記胴体を横向きにして前記テーパ部の外側から前記テ
   ーパ部を完全に溶融させるようにアーク溶接を行うこと
   を特徴とする液体用タンクの製造方法。