| 【発明の名称】 |
スパイラル製管方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】佐藤 亮拿
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| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 帯状の母材金属板をスパイラル状に成形し、その衝合縁部同士を溶接して金属管となす際に、溶接位置へ送給される母材金属板の片面又は両面に、当該金属板と略同等の横幅をもつ帯状の異種金属薄板を重ね合わせ、異種金属薄板の衝合縁部同士を母材金属板の衝合縁部同士と共に溶接することにより、複層構造の金属管を製造することを特徴とするスパイラル製管方法。
【請求項２】 母材金属板は鉄板又は銅板であり、異種金属薄板はステンレス鋼板又はチタン板である請求項１に記載のスパイラル製管方法。
【請求項３】 母材金属板に重ね合わされた異種金属薄板を仮固定することを特徴とする請求項１又は２に記載のスパイラル製管方法。
【請求項４】 異種金属薄板が重ね合わされた母材金属板を、溶接前に異種金属薄板と共に板幅方向の１箇所又は複数箇所で凹状及び／又は凸状に加工することを特徴とする請求項１、２又は３に記載のスパイラル製管方法。
【請求項５】 異種金属薄板が重ね合わされた母材金属板に伝熱促進部材を接合することを特徴とする請求項１、２又は３に記載のスパイラル製管方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば鉄管や銅管などの内面、外面又は内外面にステンレス鋼やチタンなどの異種金属が被覆された複層構造の金属管を製造するためのスパイラル製管方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】樹脂管は弱く、鉄にアスベストを混ぜた水道管は脆くて事故が多いため、鉄管に代わりつつある。しかし、鉄製の水道管は腐食による錆で詰まりや濁りを生じるという問題がある。一方、ステンレス鋼管やチタン管は耐食性に優れるが、非常に高価である。これらの問題を解決するためには、鉄管の内面にガラス、セラミック等の耐食物質をライニングするのが有効である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ライニング管では、耐食物質が管内面に薄膜として限定的に使用されるため、材料コストは比較的安価であるが、管内面に対するライニング作業が難しく、長尺管の場合は特にその作業が困難となる。このため、期待するほど製管コストを低減できないのが実情である。
【０００４】ライニング管では又、管内を流通する流体に土砂等の異物が混入した場合、その異物との摩擦によって内面皮膜が早期に損傷し、耐食性が失われるという問題がある。この問題を解決するためには、流体を旋回させて流通させるのが有効である。流体が旋回すると中心部に低圧部が形成され、ここを異物が優先的に移動するため、異物による内面膜の損傷が回避される。しかし、一旦製造された管の内面に旋回流を形成するための螺旋リブを設けるのは容易ではなく、これによる製管コストの増大が大きな問題となる。
【０００５】また、ライニング管を放熱管として使用する場合、管外面にフィンを設ける必要があるが、これも複雑な作業となり、製管コストの増大を招く。
【０００６】本発明はかかる事情に鑑みて創案されたものであり、金属管内面に異種金属を被覆したライニング管はもとりより、金属管外面に異種金属を被覆したコーティング管、更には内外面に異種金属を被覆した高品質な複層構造の金属管を簡単に経済性よく製造することができるスパイラル製管方法を提供することを第１の目的とする。
【０００７】本発明の第２の目的は、旋回流を形成できる複層構造の金属管を簡単に経済性よく製造することができるスパイラル製管方法を提供することにある。
【０００８】本発明の第３の目的は、伝熱性に優れた複層構造の金属管を簡単に経済性よく製造することができるスパイラル製管方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係るスパイラル製管方法は、第１の目的を達成するために、帯状の母材金属板をスパイラル状に成形し、その衝合縁部同士を溶接して金属管となす際に、溶接位置へ送給される母材金属板の片面又は両面に、当該金属板と略同等の横幅をもつ帯状の異種金属薄板を重ね合わせ、異種金属薄板の衝合縁部同士を母材金属板の衝合縁部同士と共に溶接することにより、複層構造の金属管を製造する。
【００１０】母材金属板としては例えば鉄板の他に銅板等の熱伝導性に優れた金属板を挙げることができる。鉄板に組み合わされる異種金属薄板としては例えばステンレス鋼板又はチタン板等を挙げることができる。銅板等の熱伝導性に優れた金属板に組み合わされる異種金属薄板としても例えばステンレス鋼板又はチタン板等を挙げることができる。銅管等の熱伝導性に優れた金属管は総じて機械的強度が十分でないが、ステンレス鋼又はチタンをその管表面に被覆することにより、その管表面が機械的に強化される。
【００１１】母材金属板に異種金属薄板を重ね合わせる段階は、溶接前であるが、母材金属板が平坦な成形前が特に好ましい。
【００１２】母材金属板に重ね合わされた異種金属薄板は正確な溶接のために仮固定するのが良い。仮固定の方法としては接着、シーム溶接、異種金属板の両縁部を折り曲げて母材金属板の両縁部に固定する方法等がある。シーム溶接は、板幅方向の１箇所に行っても複数箇所に行ってもよい。仮固定された異種金属薄板は、後の製管溶接で母材金属板に本固定される。
【００１３】異種金属薄板が重ね合わされた母材金属板に対しては、溶接前に異種金属薄板と共に板幅方向の１箇所又は複数箇所で凹状及び／又は凸状の加工を行うことができる。これにより、第２の目的が達成される。
【００１４】異種金属薄板が重ね合わされた母材金属板に伝熱促進部材を接合すれば、第３の目的が達成される。ここにおける伝熱促進部材としては、帯状の金属板の両縁部に板幅方向の多数の切れ目を入れたものを用いることができる。この金属板を製管溶接までに母材金属板の表面に仮固定し、その両縁部を立ち上げれば、螺旋状のヒレ付き管が製造される。この金属板の代わりに帯状の金網を用いることもできる。伝熱促進部材を管外面に取付ける場合は、製管後にその取付けを行うことも可能である。製管後に取付けを行う場合は、スパイラル状に巻き付けるだけでなく、管軸方向にその取付けをおこなってもよい。伝熱促進部材は又、異種金属薄板の上から母材金属板に接合してもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】図１は本発明の第１実施形態に係るスパイラル製管方法を実施するための製管装置の平面図、図２は同製管装置の正面図で図１のＡ−Ａ線矢示図である。
【００１７】製管装置は、帯状の母材金属板１１を巻いたコイル１０から母材金属板１１を引き出して製管ラインへ斜めに送る構造になっている。製管ラインでは、搬入される母材金属板１１が図示されない成形ロールにより、上面を内側にしてスパイラル状に成形され、成形管の隣接する衝合部同士が溶接機４０によりＭＩＧ溶接或いはＴＩＧ溶接されることにより、スパイラル管１２とされる。
【００１８】図２に示すように、コイル１０から引き出された母材金属板１１が通過するラインの上には、帯状の異種金属薄板２１を巻いたコイル２０が設けられている。コイル２０から引き出された異種金属薄板２１は、ロール２２により母材金属板１１の上面に押し付けられ、ロール２２の後方に配置されたシーム溶接機２３により成形前に仮固定される。シーム溶接機２３は、ここでは母材金属板１１と異種金属薄板２１を板幅方向の複数箇所で板長方向に溶接する。
【００１９】母材金属板１１の上面に異種金属薄板２１が重ね合わされた複合金属板１１′は、異種金属薄板２１の仮固定後、異種金属薄板２１を内側にしてスパイラル状に成形され、衝合部同士が溶接される。これにより、製造されるスパイラル管１２は、母材金属の内面に異種金属が被覆された２層構造の金属管、即ちライニング管となる。
【００２０】母材金属板１１が鉄板で異種金属薄板２１がステンレス鋼板の場合は、鉄管の内面がステンレス鋼により被覆されたライニング管が製造される。母材金属板１１が銅板で異種金属薄板２１がチタン板の場合は、銅管の内面がチタンにより被覆されたライニング管が製造される。これらの製造は帯材を利用して製管工程内で直接行われるので、簡単で経済的である。
【００２１】第１実施形態では、母材管の内面に異種金属を被覆したが、母材管の外面に異種金属が被覆された２層構造の金属管、即ちコーティング管を製造することもできる。また内外面に異種金属が被覆された３層構造の金属管を製造することもできる。いずれの場合も、第１実施形態と同様に簡単にその製管を行うことができる。
【００２２】第１実施形態では又、異種金属薄板２１の仮固定をシーム溶接により行ったが、図３に示すように、母材金属板１１より若干幅が広い異種金属薄板２１を使用し、その両縁部を折り曲げて母材金属板１１の両縁部に固定する方法でもよく、更には接着でもよい。接着では、母材金属板１１の表面に異種金属薄板２１を重ね合わせる前に予め接着剤を塗布しておく。
【００２３】図４は本発明の第２実施形態に係るスパイラル製管方法を実施するための製管装置の正面図、図５は図４のＢ−Ｂ線矢示図、図６は製造されたスパイラル管の縦断面図である。
【００２４】第２実施形態では、仮固定のためのシーム溶接機２３の下流側に設けられた成形機２４によって、重ね合わされた母材金属板１１及び異種金属薄板２１、即ち複合金属板１１′の幅方向中央部を、成形開始前に管内面となる上面側へ凸の状態に凹状加工する点が、第１実施形態と相違する。成形機２４は、凸型の下ロール２４ａと凹型の上ロール２４ｂを組み合わせたもので、複合金属板１１′の幅方向中央部を全長にわたり下面側から上面側へ断面円弧状に加工する。
【００２５】この加工により、製造されるスパイラル管１２の内面には、異種金属層と合わせ、断面が円弧状をした螺旋状のリブ１３が形成されることになる。この螺旋状のリブ１３により、管内を流通する流体は旋回流となり、その旋回流の中心部が低圧となることにより、流体に土砂等の異物が混入している場合は、その異物が管内の中心部を移動することになり、異物が管内面に衝突することによる異種金属薄板２１の損傷が防止される。
【００２６】螺旋状のリブ１３を形成するための凹状加工は、第２実施形態では板幅方向中央部に行ったが、図７に示すように、板中心線を挟む一方の部分が内面側へ、他方の部分が外面側へ突出する波形の凹凸加工を行うこともできる。この場合、製造されるスパイラル管１２の管壁の縦断面形状は、図８に示すように、管軸方向に凹凸が所定ピッチで繰り返される波形形状となる。このようなスパイラル管１２も、管内を流通する流体を効果的に旋回させることができる。
【００２７】なお、第２実施形態では、螺旋状のリブ１３を形成するために、凹状加工や凹凸加工を用いたが、凸状加工でもよい。また、複合金属板１１′の両縁部を重ね合わせてスパイラル状に成形し溶接することによっても、螺旋状のリブ１３の形成は可能である。
【００２８】図９は本発明の第３実施形態に係るスパイラル製管方法を実施するための製管装置の正面図、図１０は図９のＣ−Ｃ線矢示図、図１１は図９のＤ−Ｄ線矢示図、図１２は図９のＥ−Ｅ線矢示図である。
【００２９】第３実施形態では、帯板状の伝熱促進部材３１を巻いたコイル３０から引き出された伝熱促進部材３１が、コイル１０から引き出された母材金属板１１の下面にロール３２により押し付けられ、ロール２２の後方に配置されたシーム溶接機２３により、異種金属薄板２１と共に仮固定される。
【００３０】帯板状の伝熱促進部材３１は、帯状金属板の両縁部に板幅方向の多数のスリット３３を設けたものであり、母材金属板１１の下面に仮固定された後、成形開始までに、その両縁部が下面側へ立ち上げられる。そして、この両縁部の立ち上げを終えた伝熱促進部材３１が母材金属板１１及び異種金属薄板２１と共にスパイラル状に成形されることにより、スパイラル管１２の外面には、伝熱促進部材３１の両縁部の立ち上げに伴って形成された２条の螺旋状のフィン１４，１４が設けられることになる。
【００３１】即ち、内面に異種金属が被覆され、外面に螺旋状のフィン１４，１４が設けられたスパイラル管１２が製造される。
【００３２】螺旋状のフィン１４，１４は、スパイラル管１２の放熱等に寄与する。伝熱促進部材３１の両縁部に設けられた多数のスリット３３は、立ち上げ部のスパイラル加工を可能にする。スリット３３がないと両側の立ち上げ部はスパイラル状に加工されない。
【００３３】なお、ここにおける成形ロールは、伝熱促進部材３１の両側の立ち上げ部を押し潰さないように設計されている。
【００３４】伝熱促進部材３１は、第３実施形態では両縁部にスリットを設けた帯状金属板からなるが、帯状の金網でもよい。金網からなる伝熱促進部材３１もスパイラル管１２の放熱等に寄与する。
【００３５】
【発明の効果】以上に説明した通り、本発明に係るスパイラル製管方法は、溶接位置へ送給される帯状の母材金属板の片面又は両面に、当該金属板と略同等の横幅をもつ帯状の異種金属薄板を重ね合わせ、異種金属薄板の衝合縁部同士を母材金属板の衝合縁部同士と共に溶接することにより、母材金属管の内面又は外面或いは内外面に異種金属が被覆された複層構造の金属管を簡単に経済性よく製造することができる。これにより、高品質な耐食管、耐磨耗管等を安価に提供できる。
【００３６】また、異種金属薄板が重ね合わされた母材金属板に対して、溶接前に異種金属薄板と共に板幅方向の１箇所又は複数箇所で凹状及び／又は凸状の加工を行うことにより、上記複層構造の金属管に、旋回流を形成するための螺旋リブを経済的に形成することができ、その管品質を更に高めることができる。
【００３７】また、異種金属薄板が重ね合わされた母材金属板に伝熱促進部材を接合することにより、上記複層構造の金属管に放熱フィンを経済的に形成することができ、その管品質を更に高めることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９００１０９６２
【氏名又は名称】佐藤 亮拿
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| 【出願日】 |
平成１０年１２月２８日（１９９８．１２．２８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８５９３６
【弁理士】
【氏名又は名称】大西 孝治 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１９３１４９（Ｐ２０００−１９３１４９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年７月１４日（２０００．７．１４） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３７２３６８ |
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