JP3659018B2 - 透孔付き水密二重管とその製造方法および該透孔付き水密二重管を用いた観察窓付き熱交換型燃焼筒 - Google Patents
透孔付き水密二重管とその製造方法および該透孔付き水密二重管を用いた観察窓付き熱交換型燃焼筒 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、側胴部に透孔を有する水密二重管の構造とその製造方法、および、該透孔付き水密二重管を利用した観察窓付き熱交換型燃焼筒の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２に、従来の透孔付き水密二重管の例として、温水ルームヒーター等の観察窓付き熱交換型燃焼筒に使用される水密二重管の構造断面図を示す。図において、１０１は外筒、１０２および１０３はこの外筒１０１に水密に突設された入口管および出口管、１０４は外筒１０１内に収納された内筒、１０４ａおよび１０４ｂは、それぞれ、内筒１０４の上端部および下端部を外筒１０１の内周とほぼ同径になるように成形した拡管部であり、内筒１０４と外筒１０１がこの拡管部１０４ａ，１０４ｂで全周を水密に溶接されることにより、内筒１０４と外筒１０１の間の間隙１０５は、入口管１０２および出口管１０３と連通した水密の空間を形成する。
【０００３】
また、この従来の透孔付き水密二重管には、内筒１０４の内側と外筒１０１の外側を連通する透孔管１２０が間隙１０５内を貫通して設けられ、透孔管１２０の両端が、それぞれ、内筒１０４および外筒１０１に溶接されることにより、間隙１０５の水密性が保持されるよう構成されている。
【０００４】
次に、この透孔付き水密二重管を温水ルームヒーター用の観察窓付き熱交換型燃焼筒に使用した場合の動作について説明する。図１２において、１１２はバーナーヘッド、１１３は内筒１０４の内部に構成された燃焼室であり、燃料ポンプ（図示せず）により供給された燃料がバーナーヘッド１１２から吐出され燃焼室１１３で燃焼する。一方、水密の間隙１０５内には入口管１０２から温水（図中矢印Ｃ）が供給され、間隙１０５内を通過する間に燃焼ガスと内筒１０４を介して熱交換し、加熱・昇温された温水（図中矢印Ｄ）が出口管１０３から送出される。また、透孔管１２０の外側の端部には、透明板１１５が固定具１１６によって透孔管１２０を塞ぐように固定されており、燃焼ガスが燃焼室１１３から透孔管１２０を通って外部に流出することを防止しながら、燃焼室１１３の燃焼状態を確認できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図１２に示された従来の透孔付き水密二重管は上記のような構造を有するため、内筒１０４および外筒１０１の板厚が薄い場合には、組立前に、予め内筒１０４と外筒１０１の透孔管１２０を挿入する部分に別々に位置を合わせながら穴加工を施し、組立時には両方の穴が同心になるように組み合せ、かつ、透孔管１２０を挿入してから内筒側と外筒側の両方（２個所）を溶接しなければならず、加工工程が複雑で工程数が多いため生産性が悪く、製造コストが高くなるといった問題点があった。また、薄板の場合には、透孔管１２０と内筒１０４および外筒１０１の溶接が難しく、溶接部の強度や水密性にばらつきが生じるといった問題点もあった。
【０００６】
さらに、上記の従来の透孔付き水密二重管を観察窓付き熱交換型燃焼筒として使用した場合には、熱交換効率を上げるために、内筒１０４の板厚を薄くする必要があり、上記のような問題点が顕著であるばかりでなく、他の問題点として、燃焼ガスの熱によって内筒１０４と外筒１０１の間に大きな温度差が生じ、透孔管１２０と内筒１０４および外筒１０１の溶接部に熱応力が発生したり、また、透孔管１２０と内筒１０４との溶接部に高温の腐食性を有する燃焼ガスが直接接触する等の問題点もあった。
【０００７】
この発明は、従来の透孔付き水密二重管および観察窓付き熱交換型燃焼筒の上記のような問題点を解消するためになされたもので、この発明の第１の目的は、加工・組み立てが容易で、工程数が少なく、生産性の向上と低コスト化が可能な透孔付き水密二重管とその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、この発明の第２の目的は、接合部の接合加工がしやすく、接合部の強度や水密性にばらつきの少ない透孔付き水密二重管とその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
さらに、この発明の第３の目的は、加工・組み立てが容易で、工程数が少なく、生産性の向上と低コスト化が可能で、しかも、燃焼時においても接合部に熱応力等が発生しにくい透孔付き水密二重管構造を有する観察窓付き熱交換型燃焼筒を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に関わる透孔付き水密二重管は、上記の目的を達成するために、外筒と、上記外筒内に挿入された内筒とを備え、上記内筒と上記外筒とが軸方向の上部および下部で全周を水密に接合された水密二重管において、上記内筒の側胴部に上記外筒の内周に接するよう凸部を設け、上記凸部の一部を上記凸部に対応した上記外筒の側胴部とともに折曲重合して、一体の筒状のフランジ部を形成するとともに、筒状の上記フランジ部の内側に上記内筒の内側と上記外筒の外側とを連通する透孔を形成し、さらに、上記フランジ部の端部において上記内筒と上記外筒とを水密に接合するよう構成したものである。
【００１１】
また、この発明に関わる透孔付き水密二重管は、外筒と、上記外筒内に挿入された内筒とを備え、上記内筒と上記外筒とが軸方向の上部および下部で全周を水密に接合された水密二重管において、上記外筒の側胴部に上記内筒の外周に接するよう凹部を設け、上記凹部の一部を上記凹部に対応した上記内筒の側胴部とともに折曲重合して、一体の筒状のフランジ部を形成するとともに、筒状の上記フランジ部の内側に上記内筒の内側と上記外筒の外側とを連通する透孔を形成し、さらに、上記フランジ部の端部において上記内筒と上記外筒とを水密に接合するよう構成したものである。
【００１２】
さらに、この発明に関わる透孔付き水密二重管の製造方法は、内筒の両端部に外筒の内周に接するよう拡管部を形成するとともに、上記内筒の側胴部には上記外筒の内周に接するよう凸部を形成し、上記外筒に上記内筒を組み合せた後、上記凸部と上記凸部に対応した上記外筒の側胴部に対して同時に下穴加工を行い、続いて、バーリング加工によって上記凸部の一部と上記凸部に対応した上記外筒の側胴部を一体に折曲重合して筒状のフランジ部の形成と透孔の加工を同時に行い、最後に上記フランジ部の端部を接合するものである。
【００１３】
また、この発明に関わる透孔付き水密二重管の製造方法は、外筒の両端部に内筒の外周に接するよう縮小部を形成するとともに、上記外筒の側胴部には上記内筒の外周に接するよう凹部を形成し、上記外筒に上記内筒を組み合せた後、上記凹部と上記凹部に対応した上記内筒の側胴部に対して同時に下穴加工を行い、続いて、バーリング加工によって上記凹部の一部と上記凹部に対応した上記内筒の側胴部を一体に折曲重合して筒状のフランジ部の形成と透孔の加工を同時に行い、最後に上記フランジ部の端部を接合するものである。
【００１４】
また、この発明に関わる透孔付き水密二重管の製造方法は、内筒の一端部に外筒の内周に接するよう拡管部を、また、上記外筒の一端部に上記内筒の外周に接するよう縮小部を形成するとともに、上記内筒の側胴部には上記外筒の内周に接するよう凸部を形成し、上記外筒に上記内筒を組み合せた後、上記凸部と上記凸部に対応した上記外筒の側胴部に対して同時に下穴加工を行い、続いて、バーリング加工によって上記凸部の一部と上記凸部に対応した上記外筒の側胴部を一体に折曲重合して筒状のフランジ部の形成と透孔の加工を同時に行い、最後に上記フランジ部の端部を接合するものである。
【００１５】
さらに、この発明に関わる透孔付き水密二重管の製造方法は、内筒の一端部に外筒の内周に接するよう拡管部を、また、上記外筒の一端部に上記内筒の外周に接するよう縮小部を形成するとともに、上記外筒の側胴部には上記内筒の外周に接するよう凹部を形成し、上記外筒に上記内筒を組み合せた後、上記凹部と上記凹部に対応した上記内筒の側胴部に対して同時に下穴加工を行い、続いて、バーリング加工によって上記凹部の一部と上記凹部に対応した上記内筒の側胴部を一体に折曲重合して筒状のフランジ部の形成と透孔の加工を同時に行い、最後に上記フランジ部の端部を接合するものである。
【００１６】
また、この発明に関わる観察窓付き熱交換型燃焼筒は、外筒と、上記外筒内に挿入された内筒と、上記外筒の側胴部の外側に水密に突設された入口管および出口管とを備え、上記内筒と上記外筒とが軸方向の上部および下部で全周を水密に接合されて上記外筒と上記内筒の間に水密の間隙が形成され、上記入口管および上記出口管が上記間隙と連通するよう構成された水密二重管において、上記内筒の側胴部に上記外筒の内周に接するよう凸部を設け、上記凸部の一部を上記凸部に対応した上記外筒の側胴部とともに上記外筒の外側に折曲重合して、一体の筒状のフランジ部を上記外筒の外側に形成するとともに、筒状の上記フランジ部の内側に上記内筒の内側と上記外筒の外側とを連通する透孔を形成し、さらに、上記フランジ部の端部において上記内筒と上記外筒とを水密に接合するとともに、上記フランジ部の上記端部には上記透孔を塞ぐ透明板を設け、また、上記内筒の内側下部にはバーナーヘッドを設けたものである。
【００１７】
また、この発明に関わる観察窓付き熱交換型燃焼筒は、外筒と、上記外筒内に挿入された内筒と、上記外筒の側胴部の外側に水密に突設された入口管および出口管とを備え、上記内筒と上記外筒とが軸方向の上部および下部で全周を水密に接合されて上記外筒と上記内筒の間に水密の間隙が形成され、上記入口管および上記出口管が上記間隙と連通するよう構成された水密二重管において、上記外筒の側胴部に上記内筒の外周に接するよう凹部を設け、上記凹部の一部を上記凹部に対応した上記内筒の側胴部とともに上記内筒の外側に折曲重合して、一体の筒状のフランジ部を上記内筒の外側に形成するとともに、筒状の上記フランジ部の内側に上記内筒の内側と上記外筒の外側とを連通する透孔を形成し、さらに、上記フランジ部の端部において上記内筒と上記外筒とを水密に接合するとともに、上記フランジ部の上記端部には上記透孔を塞ぐ透明板を設け、また、上記内筒の内側下部にはバーナーヘッドを設けたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１である透孔付き水密二重管の構造を示す断面図である。図において、１は外筒、２および３は、この外筒１の外側に水密に接合・接続された入口管および出口管、４は外筒１内に挿入された内筒、４ａおよび４ｂは、それぞれ、内筒４の上端部と下端部を外筒１の内周に接するよう成形した拡管部であり、内筒４と外筒１は拡管部４ａおよび４ｂで水密に接合（ロー付けないしは溶接）され、内筒４と外筒１の間に形成される間隙５は入口管２および出口管３と連通した水密の空間を構成している。
【００１９】
また、この実施の形態１においては、内筒４はその側胴部の一部を外筒１の内周にほぼ接するように外側に突出、成形した凸部６を有しており、さらに、凸部６は、そのほぼ中心部分を、対応する外筒１の側胴部とともに外側に向かって一体にバーリング加工されて、外筒１の外側に筒状のフランジ部７が形成されるとともに、筒状のフランジ部７の内側には内筒４の内側から外筒１の外側に貫通する透孔８が形成され、また、フランジ部７の端部７ａにおいて内筒４と外筒１が水密に接合されて、間隙５の水密性が保持されるよう構成されている。
【００２０】
次に、図２〜図６を用いてこの実施の形態１の透孔付き水密二重管の具体的な製造手順について説明する。図２は、外筒１に入口管２および出口管３を接続する工程であり、まず、円筒状の外筒１の下部および上部に接続部１c、１dを形成するとともに穴開け加工がなされ、続いて、この穴の各々に入口管２および出口管３が挿入されて、接続部１c、１dと接合される。
【００２１】
次に、図３に示すように、内筒４の上端部および下端部には、拡管部４ａおよび４ｂが、また、内筒４の側胴部には、凸部６が、それぞれ、外筒１の内周にほぼ接する径になるように同時に成形される。
【００２２】
続いて、図４において、内筒４が外筒１に挿入、組み合わされて二重管を構成し、外筒１と嵌合する拡管部４ａ、４ｂをシーム溶接等で全周にわたって水密に接合した後、凸部６をガイドにして、凸部６のほぼ中心部分とこの凸部６に対応する外筒１の側胴部に下穴９が同時に加工される。
【００２３】
次に、凸部６のバーリング加工について図５および図６を用いて詳しく説明する。図５において、２１は上方部分の外周が凸部６に嵌合し、中心に上記下穴の径より大なる径のガイド穴２２を有する凸型形状のバーリング加工用ガイドであり、２３は、中心にガイド穴２２の径より大なる径の貫通穴２４を有するバーリング加工用メス型、また、２５は、上記下穴９に緩合する先端部分とテーパ状の肩部を有し、ガイド穴２２内を移動可能に嵌挿されたバーリング加工用オス型である。図５に示すように、バーリング加工に先立って、内筒４の内側から凸部６にバーリング加工用ガイド２１を嵌挿するとともに、外筒１の外側にはバーリング加工用メス型２３を配置し、下穴９と貫通穴２４およびガイド穴２２が同心になるように調整される。
【００２４】
続いて、図６に示すように、バーリング加工用ガイド２１とバーリング加工用メス型２３によって内筒４の凸部６とこの凸部６に対応した外筒１の側胴部を密着させた状態で、バーリング加工用ガイド２１のガイド穴２２に嵌挿させたバーリング加工用オス型２５を内筒４の内側から押圧して外側に駆動すれば、凸部６の中心部分が、対応する外筒１の側胴部とともに外側に折り曲げられ（バーリング加工）、外筒１の外側に筒状のフランジ部７が形成されるとともに、同時に、筒状のフランジ部７の内側には、内筒４の内側から外筒１の外側に貫通する透孔８が形成される。
【００２５】
こうして、最後に、バーリング加工によって形成されたフランジ部７の端部７ａで内筒４と外筒１を水密に接合して、透孔付き水密二重管の製造工程が完了する。
【００２６】
以上のように、この実施の形態１に示した透孔付き水密二重管によれば、内筒４の側胴部に外筒１の内周に接するよう凸部６を形成したため、外筒１に内筒４を組み合せた後に、内筒４と外筒１に対して同時に下穴加工を行うことが可能となって、予め内筒４と外筒１に別々に位置を合わせて下穴加工を施しておく必要がなくなり、また、凸部６を形成したことにより、内筒４と外筒１のバーリング加工が可能となってフランジ部７の形成と透孔８の加工が同時に実施でき、さらに、透孔８の加工に伴う接合個所が外筒１の外側に形成された端部７ａの１個所のみとなったので、加工・組み立てが容易で、加工工程が少なくなり、生産性が向上するとともに大幅なコスト低減ができる効果がある。
【００２７】
また、内筒４と外筒１が一体にバーリング加工されているためフランジ部７での内筒４と外筒１の密着性が高くなり、しかも、端部７ａの接合加工が容易であるため、接合部の接合加工が均一になり、信頼性がさらに向上する効果がある。
【００２８】
また、内筒４の両端部に外筒１の内周に接するよう拡管部４ａおよび４ｂが形成されているため、両端部での内筒４と外筒１の密着性が高まって全周接合部の信頼性がさらに向上するとともに、拡管部４ａおよび４ｂがガイドとなって内筒４を外筒１内にしっかりと固定できるため、凸部６と凸部６に対応した外筒１の側胴部の下穴加工やバーリング加工がしやすくなり、生産性が向上する効果がある。
【００２９】
さらに、この実施の形態１に示した透孔付き水密二重管の製造方法によれば、外筒１に内筒４を組み合せた後に内筒４と外筒１に対して同時に下穴加工を行うとともに、バーリング加工を採用することによってフランジ部７の形成と透孔８の加工を同時に行うよう構成したため、加工・組み立てが容易で、加工工程が少なくなり、生産性が向上するとともに大幅なコスト低減ができる効果がある。また、バーリング加工によってフランジ部７での内筒４と外筒１の密着性が高くなるため、接合部の接合加工が均一になり、信頼性がさらに向上する効果がある。
【００３０】
また、内筒４の両端部に外筒１の内周に接するよう拡管部４ａおよび４ｂを形成し、両端部で内筒４と外筒１を接合した後、下穴加工やバーリング加工を行うよう構成したため、拡管部４ａおよび４ｂがガイドとなって内筒４が外筒１内にしっかりと固定され、凸部６と凸部６に対応した外筒１の側胴部の下穴加工やバーリング加工がしやすくなって生産性が向上するとともに、両端部での内筒４と外筒１の密着性が高まって全周接合部の信頼性がさらに向上する効果がある。
【００３１】
実施の形態２．
図７には、この発明の実施の形態２である透孔付き水密二重管の構造を示す。図において、１は外筒、２および３は、この外筒１の外側に水密に接合・接続された入口管および出口管、４は外筒１内に挿入された内筒、１ａおよび１ｂは、それぞれ、外筒１の上端部と下端部を内筒４の外周に接するよう成形した縮小部であり、内筒４と外筒１は縮小部１ａおよび１ｂで水密に接合（ロー付けないしは溶接）され、内筒４と外筒１の間に形成される間隙５は入口管２および出口管３と連通した水密の空間を構成している。
【００３２】
また、この実施の形態２においては、上記の実施の形態１とは逆に、外筒１の側胴部の一部を内筒４の外周にほぼ接するように内側にへこませて凹部１０を形成し、さらに、凹部１０の中心部分は、この凹部１０に対応する内筒４の側胴部とともに内筒４の外側に向かって一体にバーリング加工されて内筒４の外側に筒状のフランジ部７が形成されるとともに、筒状のフランジ部７の内側には内筒４の内側から外筒１の外側に貫通する透孔８が形成され、また、フランジ部７の端部７ａにおいて内筒４と外筒１が水密に接合されることにより、間隙５の水密性が保持されるよう構成されている。
【００３３】
なお、この実施の形態２の製造方法は、上記の実施の形態１との構造上の違いに起因して以下のようになる。（図２〜図６に示した実施の形態１の製造方法において、内筒４の凸部６の加工を外筒１の凹部１０の加工に、また、内筒４の拡管部４ａ、４ｂの加工を外筒１の縮小部１ａ、１ｂの加工に置き換えればよく、以下、図面は省略する。）
【００３４】
まず、円筒状の外筒１の上端部および下端部には縮小部１ａ、１ｂが、また、側胴部には凹部１０が、それぞれ、内筒４の外周にほぼ接する径になるように形成されるとともに、外筒１の下部および上部には接続部１c、１dの成形と穴開け加工がなされ、続いて、この穴の各々に入口管２および出口管３が挿入されて、接続部１c、１dと接合、接続される。
【００３５】
次に、内筒４が外筒１に挿入、組み合わされて二重管を構成し、内筒４と嵌合する縮小部１ａ，１ｂをシーム溶接等で全周にわたって水密に接合した後、凹部１０をガイドにして、凹部１０のほぼ中心部分とこの凹部１０に対応する内筒４の側胴部に下穴９が同時に加工される。
【００３６】
続いて、内筒４の内側に、中心に下穴９の径より大なるガイド穴２２を有するバーリング加工用ガイド２１を、また、外筒１の外側には、外周が凹部１０に嵌合し中心にガイド穴２２の径より大なる貫通穴２４を有するバーリング加工用メス型２３を配置し、外筒１の凹部１０とこの凹部１０に対応した内筒４の側胴部を密着させた状態で、ガイド穴２２内に移動可能に嵌挿したバーリング加工用オス型２５を内筒４の内側から押圧して外側に駆動し、凹部１０とこの凹部１０に対応した内筒４の側胴部を一体にバーリング加工する。
【００３７】
こうして、バーリング加工によって、内筒４の外側に筒状のフランジ部７を形成するとともに、同時に、筒状のフランジ部７の内側に内筒４の内側から外筒１の外側に貫通する透孔８を形成し、最後に、フランジ部７の端部７ａを水密に接合することにより、図７に示した実施の形態２の透孔付き水密二重管の製造工程が完了する。
【００３８】
以上のように、この実施の形態２は実施の形態１の拡管部４ａ、４ｂおよび凸部６を、それぞれ、縮小部１ａ、１ｂおよび凹部１０に置換したものであり、従って、この実施の形態２によっても、生産性の向上、コスト低減、接合部の信頼性の向上等、実施の形態１で述べたものとまったく同様の効果を得ることができる。
【００３９】
なお、上記の実施の形態１および実施の形態２に示した透孔付き水密二重管の製造方法では、入口管２および出口管３を最初の工程で外筒１に接続する例を示したが、上記の工程のどの段階で接続してもよく、また、入口管２および出口管３が接続されていない水密二重管にあっても、まったく同様の効果を奏する。さらに、上記の拡管部４ａおよび４ｂと凸部６の加工、あるいは、縮小部１ａおよび１ｂと凹部１０の加工も、必ずしも同時に行う必要はないが、同時に加工すれば工程数の削減が可能になる効果がある。
【００４０】
実施の形態３．
図８には、この発明による実施の形態３である透孔付き水密二重管の構造を示す。上記の実施の形態１では、内筒４の両端部に拡管部４ａおよび４ｂを設けて内筒４と外筒１を両端部で接合していたが、この実施の形態３では、内筒４の上端部に拡管部４ａを、また、外筒１の下端部に縮小部１ｂを設けて内筒４と外筒１を水密に接合するよう構成している。こうして、この実施の形態３によれば、上記の実施の形態１とは内筒４と外筒１の接合部の形状が異なるだけで本質的にはまったく同じ構成および製造方法を採ることができ、実施の形態１と全く同様の効果が得られる。
【００４１】
実施の形態４．
また、図９には、この発明による実施の形態４として、実施の形態２において、内筒４の一端部を拡管部とし、外筒１と接合した変形例を示す。この実施の形態４においても、上記の実施の形態３と同じく、製造方法も含めて、上記の実施の形態２と全く同様の効果が得られる。
【００４２】
実施の形態５．
なお、上記の実施の形態１ないし実施の形態４では、全て、内筒４の内側から外筒１の外側へとバーリング加工して筒状のフランジ部７を形成した例を示したが、図１０に示す実施の形態５のように、外筒１の外側から内筒４の内側に向けてバーリング加工し、外筒１の内側にフランジ部７を構成しても、上記の実施の形態１ないし実施の形態４と全く同様の効果が得られる。
【００４３】
また、上記の実施の形態１ないし実施の形態５では、内筒４と外筒１の軸方向の長さが同じで、内筒４と外筒１の端部を揃えて接合した例を示したが、どちらかの長さが短い場合は、短い方の端部を長い方の側胴部の途中に接合してもよい。
【００４４】
実施の形態６．
また、図１１には、この発明による実施の形態６として、上記の実施の形態１の透孔付き水密二重管を温水ルームヒーターの観察窓付き熱交換型燃焼筒に適用した場合の構成を示す。図において、１５は透明板であり、固定具１６によりフランジ部７の端部７ａに透孔８を塞ぐように固定されて観察窓を構成している。また、１2は、燃料ポンプ（図示せず）から供給された燃料が吐出、燃焼するバーナヘッドであり、燃焼中、内筒４の内側の空間は燃焼室１３を形成する。なお、図１１において、その他の要素は図１に示した実施の形態１の透孔付き水密二重管と全く同様であり、同一符号は同一部分または相当部分を表わすため、説明を省略する。
【００４５】
この実施の形態６に示された観察窓付き熱交換型燃焼筒の動作は、前述の従来例と同様に以下のようになる。すなわち、入口管２から間隙５内に流入した温水（図中矢印Ａ）は間隙５内を通過する間に燃焼室１３内の燃焼ガスと熱交換して加熱され、昇温された温水（図中矢印Ｂ）が出口管３から流出し、暖房に利用される。また、フランジ部７の端部７ａに取り付けられた透明板１５によって、使用者は、燃焼室１３の外部に燃焼ガスを流出させることなく、透孔８を通して燃焼室１３内の燃焼状態を確認することができる。
【００４６】
以上のように、この実施の形態６によれば、上記の実施の形態１による透孔付き水密二重管を観察窓付き熱交換型燃焼筒として使用したため、上記の実施の形態１で得られたものと全く同様の効果が得られるとともに、加えて、この実施の形態６では、内筒４の凸部とこの凸部に対応する外筒１の側胴部を折り曲げてフランジ部７を形成したため、燃焼時の内筒４と外筒１間の温度差によって生じるひずみがこれらの折り曲げ部分で吸収され、フランジ部７の端部７ａでの熱応力が減少し、接合部の信頼性がさらに向上する効果がある。また、接合個所であるフランジ部７の端部７ａが外筒１の外側にあるため接合部の温度が低くなり、さらに、腐食性を有する高温の燃焼ガスに直接接触することがないため、接合部の信頼性が一層高まる効果がある。また、フランジ部７の端部７ａを透明板１５の受座として利用できるため、新たな受座の加工が不要となる効果もある。
【００４７】
なお、この実施の形態６では、透明板１５を固定具１６を用いてフランジ部７に固定した例を示したが、透明板１５をネジ止め等によってフランジ部７に装着してもよい。また、上記の実施の形態１の他、実施の形態２ないし実施の形態４に示した透孔付き水密二重管を観察窓付き熱交換型燃焼筒として利用しても全く同様の効果が得られる。
【００４８】
【発明の効果】
この発明による透孔付き水密二重管は、以上説明したように、それぞれ、内筒または外筒に凸部または凹部を形成したため、上記内筒と上記外筒に対する同時下穴加工が可能になる他、フランジ部と透孔の同時加工が可能になり、また、上記透孔を形成する際の接合個所も上記フランジ部の端部のみに減少したことから、加工工程が少なくなり、生産性が向上するとともに大幅なコスト低減が可能な透孔付き水密二重管が得られる効果がある。また、上記フランジ部での上記内筒と上記外筒の密着性が高くなり、しかも、上記端部の接合が容易であるため、接合部の信頼性がさらに向上する効果もある。
【００４９】
また、この発明による透孔付き水密二重管は、以上説明したような工程により製造されるため、下穴加工や、透孔加工とフランジ部の形成が同時に行われるため、加工工程が削減され、生産性が向上するとともに大幅なコスト低減ができる効果がある。また、バーリング加工によって上記フランジ部での上記内筒と上記外筒の密着性が高くなり、しかも、上記端部の接合が容易であるため、接合部の接合加工が均一になり、信頼性がさらに向上する効果がある。さらに、上記内筒や上記外筒の端部に、それぞれ、拡管部や縮小部を形成し、上記内筒と上記外筒をしっかり接合、固定したため、下穴加工やバーリング加工がしやすくなって生産性が向上するとともに、上記内筒と上記外筒の接合部での密着性が高まって接合部の信頼性がさらに向上する効果がある。
【００５０】
さらに、この発明による観察窓付き熱交換型燃焼筒は、以上説明したように構成されているので、内筒と外筒に対する同時下穴加工が可能になり、また、フランジ部と透孔が同時に形成されるとともに、上記透孔を形成する際の接合個所も上記フランジ部の端部のみに減少したことから、工程数が少なくなり、生産性が向上するとともに大幅なコスト低減が可能な観察窓付き熱交換型燃焼筒が得られる効果がある。また、上記フランジ部での上記内筒と上記外筒の密着性が高まるとともに、上記凸部または上記凹部の折り曲げ部により上記端部の接合部の燃焼時の熱応力が緩和され、しかも、上記フランジ部を外側に形成したため、上記端部の接合部の温度が低くなるとともに接合部が燃焼ガスに直接接触しないため、接合部の信頼性がさらに向上する効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１の透孔付き水密二重管の構造を示す断面図。
【図２】 この発明の実施の形態１の透孔付き水密二重管の製造方法（外筒加工）を表わす断面図。
【図３】 この発明の実施の形態１の透孔付き水密二重管の製造方法（内筒加工：拡管部および凸部成形）を表わす断面図。
【図４】 この発明の実施の形態１の透孔付き水密二重管の製造方法（内外筒組み合せ、拡管部接合、下穴加工）を表わす断面図。
【図５】 この発明の実施の形態１の透孔付き水密二重管の製造方法（バーリング加工）を表わす拡大断面図。
【図６】 この発明の実施の形態１の透孔付き水密二重管の製造方法（バーリング加工）を表わす拡大断面図。
【図７】 この発明の実施の形態２の透孔付き水密二重管の構成を示す断面図。
【図８】 この発明の実施の形態３の透孔付き水密二重管の構成を示す断面図。
【図９】 この発明の実施の形態４の透孔付き水密二重管の構成を示す断面図。
【図１０】 この発明の実施の形態５の透孔付き水密二重管の構成を示す断面図。
【図１１】 この発明の実施の形態１の透孔付き水密二重管を観察窓付き熱交換型燃焼筒に適用した場合の構成を示す断面図。
【図１２】 従来の観察窓付き熱交換型燃焼筒に用いられる透孔付き水密二重管の構造を示す断面図。
【符号の説明】
１ 外筒
１ａ、１ｂ 縮小部
１ｃ、１ｄ 接続部
２ 入口管
３ 出口管
４ 内筒
４ａ、４ｂ 拡管部
５ 間隙
６ 凸部
７ フランジ部
７ａ 端部
８ 透孔
９ 下穴
１０ 凹部
１２ バーナーヘッド
１３ 燃焼室
１５ 透明板
１６ 固定具
２１ バーリング加工用ガイド
２２ ガイド穴
２３ バーリング加工用メス型
２４ 貫通穴
２５ バーリング加工用オス型
【発明の属する技術分野】
この発明は、側胴部に透孔を有する水密二重管の構造とその製造方法、および、該透孔付き水密二重管を利用した観察窓付き熱交換型燃焼筒の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２に、従来の透孔付き水密二重管の例として、温水ルームヒーター等の観察窓付き熱交換型燃焼筒に使用される水密二重管の構造断面図を示す。図において、１０１は外筒、１０２および１０３はこの外筒１０１に水密に突設された入口管および出口管、１０４は外筒１０１内に収納された内筒、１０４ａおよび１０４ｂは、それぞれ、内筒１０４の上端部および下端部を外筒１０１の内周とほぼ同径になるように成形した拡管部であり、内筒１０４と外筒１０１がこの拡管部１０４ａ，１０４ｂで全周を水密に溶接されることにより、内筒１０４と外筒１０１の間の間隙１０５は、入口管１０２および出口管１０３と連通した水密の空間を形成する。
【０００３】
また、この従来の透孔付き水密二重管には、内筒１０４の内側と外筒１０１の外側を連通する透孔管１２０が間隙１０５内を貫通して設けられ、透孔管１２０の両端が、それぞれ、内筒１０４および外筒１０１に溶接されることにより、間隙１０５の水密性が保持されるよう構成されている。
【０００４】
次に、この透孔付き水密二重管を温水ルームヒーター用の観察窓付き熱交換型燃焼筒に使用した場合の動作について説明する。図１２において、１１２はバーナーヘッド、１１３は内筒１０４の内部に構成された燃焼室であり、燃料ポンプ（図示せず）により供給された燃料がバーナーヘッド１１２から吐出され燃焼室１１３で燃焼する。一方、水密の間隙１０５内には入口管１０２から温水（図中矢印Ｃ）が供給され、間隙１０５内を通過する間に燃焼ガスと内筒１０４を介して熱交換し、加熱・昇温された温水（図中矢印Ｄ）が出口管１０３から送出される。また、透孔管１２０の外側の端部には、透明板１１５が固定具１１６によって透孔管１２０を塞ぐように固定されており、燃焼ガスが燃焼室１１３から透孔管１２０を通って外部に流出することを防止しながら、燃焼室１１３の燃焼状態を確認できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図１２に示された従来の透孔付き水密二重管は上記のような構造を有するため、内筒１０４および外筒１０１の板厚が薄い場合には、組立前に、予め内筒１０４と外筒１０１の透孔管１２０を挿入する部分に別々に位置を合わせながら穴加工を施し、組立時には両方の穴が同心になるように組み合せ、かつ、透孔管１２０を挿入してから内筒側と外筒側の両方（２個所）を溶接しなければならず、加工工程が複雑で工程数が多いため生産性が悪く、製造コストが高くなるといった問題点があった。また、薄板の場合には、透孔管１２０と内筒１０４および外筒１０１の溶接が難しく、溶接部の強度や水密性にばらつきが生じるといった問題点もあった。
【０００６】
さらに、上記の従来の透孔付き水密二重管を観察窓付き熱交換型燃焼筒として使用した場合には、熱交換効率を上げるために、内筒１０４の板厚を薄くする必要があり、上記のような問題点が顕著であるばかりでなく、他の問題点として、燃焼ガスの熱によって内筒１０４と外筒１０１の間に大きな温度差が生じ、透孔管１２０と内筒１０４および外筒１０１の溶接部に熱応力が発生したり、また、透孔管１２０と内筒１０４との溶接部に高温の腐食性を有する燃焼ガスが直接接触する等の問題点もあった。
【０００７】
この発明は、従来の透孔付き水密二重管および観察窓付き熱交換型燃焼筒の上記のような問題点を解消するためになされたもので、この発明の第１の目的は、加工・組み立てが容易で、工程数が少なく、生産性の向上と低コスト化が可能な透孔付き水密二重管とその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、この発明の第２の目的は、接合部の接合加工がしやすく、接合部の強度や水密性にばらつきの少ない透孔付き水密二重管とその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
さらに、この発明の第３の目的は、加工・組み立てが容易で、工程数が少なく、生産性の向上と低コスト化が可能で、しかも、燃焼時においても接合部に熱応力等が発生しにくい透孔付き水密二重管構造を有する観察窓付き熱交換型燃焼筒を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に関わる透孔付き水密二重管は、上記の目的を達成するために、外筒と、上記外筒内に挿入された内筒とを備え、上記内筒と上記外筒とが軸方向の上部および下部で全周を水密に接合された水密二重管において、上記内筒の側胴部に上記外筒の内周に接するよう凸部を設け、上記凸部の一部を上記凸部に対応した上記外筒の側胴部とともに折曲重合して、一体の筒状のフランジ部を形成するとともに、筒状の上記フランジ部の内側に上記内筒の内側と上記外筒の外側とを連通する透孔を形成し、さらに、上記フランジ部の端部において上記内筒と上記外筒とを水密に接合するよう構成したものである。
【００１１】
また、この発明に関わる透孔付き水密二重管は、外筒と、上記外筒内に挿入された内筒とを備え、上記内筒と上記外筒とが軸方向の上部および下部で全周を水密に接合された水密二重管において、上記外筒の側胴部に上記内筒の外周に接するよう凹部を設け、上記凹部の一部を上記凹部に対応した上記内筒の側胴部とともに折曲重合して、一体の筒状のフランジ部を形成するとともに、筒状の上記フランジ部の内側に上記内筒の内側と上記外筒の外側とを連通する透孔を形成し、さらに、上記フランジ部の端部において上記内筒と上記外筒とを水密に接合するよう構成したものである。
【００１２】
さらに、この発明に関わる透孔付き水密二重管の製造方法は、内筒の両端部に外筒の内周に接するよう拡管部を形成するとともに、上記内筒の側胴部には上記外筒の内周に接するよう凸部を形成し、上記外筒に上記内筒を組み合せた後、上記凸部と上記凸部に対応した上記外筒の側胴部に対して同時に下穴加工を行い、続いて、バーリング加工によって上記凸部の一部と上記凸部に対応した上記外筒の側胴部を一体に折曲重合して筒状のフランジ部の形成と透孔の加工を同時に行い、最後に上記フランジ部の端部を接合するものである。
【００１３】
また、この発明に関わる透孔付き水密二重管の製造方法は、外筒の両端部に内筒の外周に接するよう縮小部を形成するとともに、上記外筒の側胴部には上記内筒の外周に接するよう凹部を形成し、上記外筒に上記内筒を組み合せた後、上記凹部と上記凹部に対応した上記内筒の側胴部に対して同時に下穴加工を行い、続いて、バーリング加工によって上記凹部の一部と上記凹部に対応した上記内筒の側胴部を一体に折曲重合して筒状のフランジ部の形成と透孔の加工を同時に行い、最後に上記フランジ部の端部を接合するものである。
【００１４】
また、この発明に関わる透孔付き水密二重管の製造方法は、内筒の一端部に外筒の内周に接するよう拡管部を、また、上記外筒の一端部に上記内筒の外周に接するよう縮小部を形成するとともに、上記内筒の側胴部には上記外筒の内周に接するよう凸部を形成し、上記外筒に上記内筒を組み合せた後、上記凸部と上記凸部に対応した上記外筒の側胴部に対して同時に下穴加工を行い、続いて、バーリング加工によって上記凸部の一部と上記凸部に対応した上記外筒の側胴部を一体に折曲重合して筒状のフランジ部の形成と透孔の加工を同時に行い、最後に上記フランジ部の端部を接合するものである。
【００１５】
さらに、この発明に関わる透孔付き水密二重管の製造方法は、内筒の一端部に外筒の内周に接するよう拡管部を、また、上記外筒の一端部に上記内筒の外周に接するよう縮小部を形成するとともに、上記外筒の側胴部には上記内筒の外周に接するよう凹部を形成し、上記外筒に上記内筒を組み合せた後、上記凹部と上記凹部に対応した上記内筒の側胴部に対して同時に下穴加工を行い、続いて、バーリング加工によって上記凹部の一部と上記凹部に対応した上記内筒の側胴部を一体に折曲重合して筒状のフランジ部の形成と透孔の加工を同時に行い、最後に上記フランジ部の端部を接合するものである。
【００１６】
また、この発明に関わる観察窓付き熱交換型燃焼筒は、外筒と、上記外筒内に挿入された内筒と、上記外筒の側胴部の外側に水密に突設された入口管および出口管とを備え、上記内筒と上記外筒とが軸方向の上部および下部で全周を水密に接合されて上記外筒と上記内筒の間に水密の間隙が形成され、上記入口管および上記出口管が上記間隙と連通するよう構成された水密二重管において、上記内筒の側胴部に上記外筒の内周に接するよう凸部を設け、上記凸部の一部を上記凸部に対応した上記外筒の側胴部とともに上記外筒の外側に折曲重合して、一体の筒状のフランジ部を上記外筒の外側に形成するとともに、筒状の上記フランジ部の内側に上記内筒の内側と上記外筒の外側とを連通する透孔を形成し、さらに、上記フランジ部の端部において上記内筒と上記外筒とを水密に接合するとともに、上記フランジ部の上記端部には上記透孔を塞ぐ透明板を設け、また、上記内筒の内側下部にはバーナーヘッドを設けたものである。
【００１７】
また、この発明に関わる観察窓付き熱交換型燃焼筒は、外筒と、上記外筒内に挿入された内筒と、上記外筒の側胴部の外側に水密に突設された入口管および出口管とを備え、上記内筒と上記外筒とが軸方向の上部および下部で全周を水密に接合されて上記外筒と上記内筒の間に水密の間隙が形成され、上記入口管および上記出口管が上記間隙と連通するよう構成された水密二重管において、上記外筒の側胴部に上記内筒の外周に接するよう凹部を設け、上記凹部の一部を上記凹部に対応した上記内筒の側胴部とともに上記内筒の外側に折曲重合して、一体の筒状のフランジ部を上記内筒の外側に形成するとともに、筒状の上記フランジ部の内側に上記内筒の内側と上記外筒の外側とを連通する透孔を形成し、さらに、上記フランジ部の端部において上記内筒と上記外筒とを水密に接合するとともに、上記フランジ部の上記端部には上記透孔を塞ぐ透明板を設け、また、上記内筒の内側下部にはバーナーヘッドを設けたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１である透孔付き水密二重管の構造を示す断面図である。図において、１は外筒、２および３は、この外筒１の外側に水密に接合・接続された入口管および出口管、４は外筒１内に挿入された内筒、４ａおよび４ｂは、それぞれ、内筒４の上端部と下端部を外筒１の内周に接するよう成形した拡管部であり、内筒４と外筒１は拡管部４ａおよび４ｂで水密に接合（ロー付けないしは溶接）され、内筒４と外筒１の間に形成される間隙５は入口管２および出口管３と連通した水密の空間を構成している。
【００１９】
また、この実施の形態１においては、内筒４はその側胴部の一部を外筒１の内周にほぼ接するように外側に突出、成形した凸部６を有しており、さらに、凸部６は、そのほぼ中心部分を、対応する外筒１の側胴部とともに外側に向かって一体にバーリング加工されて、外筒１の外側に筒状のフランジ部７が形成されるとともに、筒状のフランジ部７の内側には内筒４の内側から外筒１の外側に貫通する透孔８が形成され、また、フランジ部７の端部７ａにおいて内筒４と外筒１が水密に接合されて、間隙５の水密性が保持されるよう構成されている。
【００２０】
次に、図２〜図６を用いてこの実施の形態１の透孔付き水密二重管の具体的な製造手順について説明する。図２は、外筒１に入口管２および出口管３を接続する工程であり、まず、円筒状の外筒１の下部および上部に接続部１c、１dを形成するとともに穴開け加工がなされ、続いて、この穴の各々に入口管２および出口管３が挿入されて、接続部１c、１dと接合される。
【００２１】
次に、図３に示すように、内筒４の上端部および下端部には、拡管部４ａおよび４ｂが、また、内筒４の側胴部には、凸部６が、それぞれ、外筒１の内周にほぼ接する径になるように同時に成形される。
【００２２】
続いて、図４において、内筒４が外筒１に挿入、組み合わされて二重管を構成し、外筒１と嵌合する拡管部４ａ、４ｂをシーム溶接等で全周にわたって水密に接合した後、凸部６をガイドにして、凸部６のほぼ中心部分とこの凸部６に対応する外筒１の側胴部に下穴９が同時に加工される。
【００２３】
次に、凸部６のバーリング加工について図５および図６を用いて詳しく説明する。図５において、２１は上方部分の外周が凸部６に嵌合し、中心に上記下穴の径より大なる径のガイド穴２２を有する凸型形状のバーリング加工用ガイドであり、２３は、中心にガイド穴２２の径より大なる径の貫通穴２４を有するバーリング加工用メス型、また、２５は、上記下穴９に緩合する先端部分とテーパ状の肩部を有し、ガイド穴２２内を移動可能に嵌挿されたバーリング加工用オス型である。図５に示すように、バーリング加工に先立って、内筒４の内側から凸部６にバーリング加工用ガイド２１を嵌挿するとともに、外筒１の外側にはバーリング加工用メス型２３を配置し、下穴９と貫通穴２４およびガイド穴２２が同心になるように調整される。
【００２４】
続いて、図６に示すように、バーリング加工用ガイド２１とバーリング加工用メス型２３によって内筒４の凸部６とこの凸部６に対応した外筒１の側胴部を密着させた状態で、バーリング加工用ガイド２１のガイド穴２２に嵌挿させたバーリング加工用オス型２５を内筒４の内側から押圧して外側に駆動すれば、凸部６の中心部分が、対応する外筒１の側胴部とともに外側に折り曲げられ（バーリング加工）、外筒１の外側に筒状のフランジ部７が形成されるとともに、同時に、筒状のフランジ部７の内側には、内筒４の内側から外筒１の外側に貫通する透孔８が形成される。
【００２５】
こうして、最後に、バーリング加工によって形成されたフランジ部７の端部７ａで内筒４と外筒１を水密に接合して、透孔付き水密二重管の製造工程が完了する。
【００２６】
以上のように、この実施の形態１に示した透孔付き水密二重管によれば、内筒４の側胴部に外筒１の内周に接するよう凸部６を形成したため、外筒１に内筒４を組み合せた後に、内筒４と外筒１に対して同時に下穴加工を行うことが可能となって、予め内筒４と外筒１に別々に位置を合わせて下穴加工を施しておく必要がなくなり、また、凸部６を形成したことにより、内筒４と外筒１のバーリング加工が可能となってフランジ部７の形成と透孔８の加工が同時に実施でき、さらに、透孔８の加工に伴う接合個所が外筒１の外側に形成された端部７ａの１個所のみとなったので、加工・組み立てが容易で、加工工程が少なくなり、生産性が向上するとともに大幅なコスト低減ができる効果がある。
【００２７】
また、内筒４と外筒１が一体にバーリング加工されているためフランジ部７での内筒４と外筒１の密着性が高くなり、しかも、端部７ａの接合加工が容易であるため、接合部の接合加工が均一になり、信頼性がさらに向上する効果がある。
【００２８】
また、内筒４の両端部に外筒１の内周に接するよう拡管部４ａおよび４ｂが形成されているため、両端部での内筒４と外筒１の密着性が高まって全周接合部の信頼性がさらに向上するとともに、拡管部４ａおよび４ｂがガイドとなって内筒４を外筒１内にしっかりと固定できるため、凸部６と凸部６に対応した外筒１の側胴部の下穴加工やバーリング加工がしやすくなり、生産性が向上する効果がある。
【００２９】
さらに、この実施の形態１に示した透孔付き水密二重管の製造方法によれば、外筒１に内筒４を組み合せた後に内筒４と外筒１に対して同時に下穴加工を行うとともに、バーリング加工を採用することによってフランジ部７の形成と透孔８の加工を同時に行うよう構成したため、加工・組み立てが容易で、加工工程が少なくなり、生産性が向上するとともに大幅なコスト低減ができる効果がある。また、バーリング加工によってフランジ部７での内筒４と外筒１の密着性が高くなるため、接合部の接合加工が均一になり、信頼性がさらに向上する効果がある。
【００３０】
また、内筒４の両端部に外筒１の内周に接するよう拡管部４ａおよび４ｂを形成し、両端部で内筒４と外筒１を接合した後、下穴加工やバーリング加工を行うよう構成したため、拡管部４ａおよび４ｂがガイドとなって内筒４が外筒１内にしっかりと固定され、凸部６と凸部６に対応した外筒１の側胴部の下穴加工やバーリング加工がしやすくなって生産性が向上するとともに、両端部での内筒４と外筒１の密着性が高まって全周接合部の信頼性がさらに向上する効果がある。
【００３１】
実施の形態２．
図７には、この発明の実施の形態２である透孔付き水密二重管の構造を示す。図において、１は外筒、２および３は、この外筒１の外側に水密に接合・接続された入口管および出口管、４は外筒１内に挿入された内筒、１ａおよび１ｂは、それぞれ、外筒１の上端部と下端部を内筒４の外周に接するよう成形した縮小部であり、内筒４と外筒１は縮小部１ａおよび１ｂで水密に接合（ロー付けないしは溶接）され、内筒４と外筒１の間に形成される間隙５は入口管２および出口管３と連通した水密の空間を構成している。
【００３２】
また、この実施の形態２においては、上記の実施の形態１とは逆に、外筒１の側胴部の一部を内筒４の外周にほぼ接するように内側にへこませて凹部１０を形成し、さらに、凹部１０の中心部分は、この凹部１０に対応する内筒４の側胴部とともに内筒４の外側に向かって一体にバーリング加工されて内筒４の外側に筒状のフランジ部７が形成されるとともに、筒状のフランジ部７の内側には内筒４の内側から外筒１の外側に貫通する透孔８が形成され、また、フランジ部７の端部７ａにおいて内筒４と外筒１が水密に接合されることにより、間隙５の水密性が保持されるよう構成されている。
【００３３】
なお、この実施の形態２の製造方法は、上記の実施の形態１との構造上の違いに起因して以下のようになる。（図２〜図６に示した実施の形態１の製造方法において、内筒４の凸部６の加工を外筒１の凹部１０の加工に、また、内筒４の拡管部４ａ、４ｂの加工を外筒１の縮小部１ａ、１ｂの加工に置き換えればよく、以下、図面は省略する。）
【００３４】
まず、円筒状の外筒１の上端部および下端部には縮小部１ａ、１ｂが、また、側胴部には凹部１０が、それぞれ、内筒４の外周にほぼ接する径になるように形成されるとともに、外筒１の下部および上部には接続部１c、１dの成形と穴開け加工がなされ、続いて、この穴の各々に入口管２および出口管３が挿入されて、接続部１c、１dと接合、接続される。
【００３５】
次に、内筒４が外筒１に挿入、組み合わされて二重管を構成し、内筒４と嵌合する縮小部１ａ，１ｂをシーム溶接等で全周にわたって水密に接合した後、凹部１０をガイドにして、凹部１０のほぼ中心部分とこの凹部１０に対応する内筒４の側胴部に下穴９が同時に加工される。
【００３６】
続いて、内筒４の内側に、中心に下穴９の径より大なるガイド穴２２を有するバーリング加工用ガイド２１を、また、外筒１の外側には、外周が凹部１０に嵌合し中心にガイド穴２２の径より大なる貫通穴２４を有するバーリング加工用メス型２３を配置し、外筒１の凹部１０とこの凹部１０に対応した内筒４の側胴部を密着させた状態で、ガイド穴２２内に移動可能に嵌挿したバーリング加工用オス型２５を内筒４の内側から押圧して外側に駆動し、凹部１０とこの凹部１０に対応した内筒４の側胴部を一体にバーリング加工する。
【００３７】
こうして、バーリング加工によって、内筒４の外側に筒状のフランジ部７を形成するとともに、同時に、筒状のフランジ部７の内側に内筒４の内側から外筒１の外側に貫通する透孔８を形成し、最後に、フランジ部７の端部７ａを水密に接合することにより、図７に示した実施の形態２の透孔付き水密二重管の製造工程が完了する。
【００３８】
以上のように、この実施の形態２は実施の形態１の拡管部４ａ、４ｂおよび凸部６を、それぞれ、縮小部１ａ、１ｂおよび凹部１０に置換したものであり、従って、この実施の形態２によっても、生産性の向上、コスト低減、接合部の信頼性の向上等、実施の形態１で述べたものとまったく同様の効果を得ることができる。
【００３９】
なお、上記の実施の形態１および実施の形態２に示した透孔付き水密二重管の製造方法では、入口管２および出口管３を最初の工程で外筒１に接続する例を示したが、上記の工程のどの段階で接続してもよく、また、入口管２および出口管３が接続されていない水密二重管にあっても、まったく同様の効果を奏する。さらに、上記の拡管部４ａおよび４ｂと凸部６の加工、あるいは、縮小部１ａおよび１ｂと凹部１０の加工も、必ずしも同時に行う必要はないが、同時に加工すれば工程数の削減が可能になる効果がある。
【００４０】
実施の形態３．
図８には、この発明による実施の形態３である透孔付き水密二重管の構造を示す。上記の実施の形態１では、内筒４の両端部に拡管部４ａおよび４ｂを設けて内筒４と外筒１を両端部で接合していたが、この実施の形態３では、内筒４の上端部に拡管部４ａを、また、外筒１の下端部に縮小部１ｂを設けて内筒４と外筒１を水密に接合するよう構成している。こうして、この実施の形態３によれば、上記の実施の形態１とは内筒４と外筒１の接合部の形状が異なるだけで本質的にはまったく同じ構成および製造方法を採ることができ、実施の形態１と全く同様の効果が得られる。
【００４１】
実施の形態４．
また、図９には、この発明による実施の形態４として、実施の形態２において、内筒４の一端部を拡管部とし、外筒１と接合した変形例を示す。この実施の形態４においても、上記の実施の形態３と同じく、製造方法も含めて、上記の実施の形態２と全く同様の効果が得られる。
【００４２】
実施の形態５．
なお、上記の実施の形態１ないし実施の形態４では、全て、内筒４の内側から外筒１の外側へとバーリング加工して筒状のフランジ部７を形成した例を示したが、図１０に示す実施の形態５のように、外筒１の外側から内筒４の内側に向けてバーリング加工し、外筒１の内側にフランジ部７を構成しても、上記の実施の形態１ないし実施の形態４と全く同様の効果が得られる。
【００４３】
また、上記の実施の形態１ないし実施の形態５では、内筒４と外筒１の軸方向の長さが同じで、内筒４と外筒１の端部を揃えて接合した例を示したが、どちらかの長さが短い場合は、短い方の端部を長い方の側胴部の途中に接合してもよい。
【００４４】
実施の形態６．
また、図１１には、この発明による実施の形態６として、上記の実施の形態１の透孔付き水密二重管を温水ルームヒーターの観察窓付き熱交換型燃焼筒に適用した場合の構成を示す。図において、１５は透明板であり、固定具１６によりフランジ部７の端部７ａに透孔８を塞ぐように固定されて観察窓を構成している。また、１2は、燃料ポンプ（図示せず）から供給された燃料が吐出、燃焼するバーナヘッドであり、燃焼中、内筒４の内側の空間は燃焼室１３を形成する。なお、図１１において、その他の要素は図１に示した実施の形態１の透孔付き水密二重管と全く同様であり、同一符号は同一部分または相当部分を表わすため、説明を省略する。
【００４５】
この実施の形態６に示された観察窓付き熱交換型燃焼筒の動作は、前述の従来例と同様に以下のようになる。すなわち、入口管２から間隙５内に流入した温水（図中矢印Ａ）は間隙５内を通過する間に燃焼室１３内の燃焼ガスと熱交換して加熱され、昇温された温水（図中矢印Ｂ）が出口管３から流出し、暖房に利用される。また、フランジ部７の端部７ａに取り付けられた透明板１５によって、使用者は、燃焼室１３の外部に燃焼ガスを流出させることなく、透孔８を通して燃焼室１３内の燃焼状態を確認することができる。
【００４６】
以上のように、この実施の形態６によれば、上記の実施の形態１による透孔付き水密二重管を観察窓付き熱交換型燃焼筒として使用したため、上記の実施の形態１で得られたものと全く同様の効果が得られるとともに、加えて、この実施の形態６では、内筒４の凸部とこの凸部に対応する外筒１の側胴部を折り曲げてフランジ部７を形成したため、燃焼時の内筒４と外筒１間の温度差によって生じるひずみがこれらの折り曲げ部分で吸収され、フランジ部７の端部７ａでの熱応力が減少し、接合部の信頼性がさらに向上する効果がある。また、接合個所であるフランジ部７の端部７ａが外筒１の外側にあるため接合部の温度が低くなり、さらに、腐食性を有する高温の燃焼ガスに直接接触することがないため、接合部の信頼性が一層高まる効果がある。また、フランジ部７の端部７ａを透明板１５の受座として利用できるため、新たな受座の加工が不要となる効果もある。
【００４７】
なお、この実施の形態６では、透明板１５を固定具１６を用いてフランジ部７に固定した例を示したが、透明板１５をネジ止め等によってフランジ部７に装着してもよい。また、上記の実施の形態１の他、実施の形態２ないし実施の形態４に示した透孔付き水密二重管を観察窓付き熱交換型燃焼筒として利用しても全く同様の効果が得られる。
【００４８】
【発明の効果】
この発明による透孔付き水密二重管は、以上説明したように、それぞれ、内筒または外筒に凸部または凹部を形成したため、上記内筒と上記外筒に対する同時下穴加工が可能になる他、フランジ部と透孔の同時加工が可能になり、また、上記透孔を形成する際の接合個所も上記フランジ部の端部のみに減少したことから、加工工程が少なくなり、生産性が向上するとともに大幅なコスト低減が可能な透孔付き水密二重管が得られる効果がある。また、上記フランジ部での上記内筒と上記外筒の密着性が高くなり、しかも、上記端部の接合が容易であるため、接合部の信頼性がさらに向上する効果もある。
【００４９】
また、この発明による透孔付き水密二重管は、以上説明したような工程により製造されるため、下穴加工や、透孔加工とフランジ部の形成が同時に行われるため、加工工程が削減され、生産性が向上するとともに大幅なコスト低減ができる効果がある。また、バーリング加工によって上記フランジ部での上記内筒と上記外筒の密着性が高くなり、しかも、上記端部の接合が容易であるため、接合部の接合加工が均一になり、信頼性がさらに向上する効果がある。さらに、上記内筒や上記外筒の端部に、それぞれ、拡管部や縮小部を形成し、上記内筒と上記外筒をしっかり接合、固定したため、下穴加工やバーリング加工がしやすくなって生産性が向上するとともに、上記内筒と上記外筒の接合部での密着性が高まって接合部の信頼性がさらに向上する効果がある。
【００５０】
さらに、この発明による観察窓付き熱交換型燃焼筒は、以上説明したように構成されているので、内筒と外筒に対する同時下穴加工が可能になり、また、フランジ部と透孔が同時に形成されるとともに、上記透孔を形成する際の接合個所も上記フランジ部の端部のみに減少したことから、工程数が少なくなり、生産性が向上するとともに大幅なコスト低減が可能な観察窓付き熱交換型燃焼筒が得られる効果がある。また、上記フランジ部での上記内筒と上記外筒の密着性が高まるとともに、上記凸部または上記凹部の折り曲げ部により上記端部の接合部の燃焼時の熱応力が緩和され、しかも、上記フランジ部を外側に形成したため、上記端部の接合部の温度が低くなるとともに接合部が燃焼ガスに直接接触しないため、接合部の信頼性がさらに向上する効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１の透孔付き水密二重管の構造を示す断面図。
【図２】 この発明の実施の形態１の透孔付き水密二重管の製造方法（外筒加工）を表わす断面図。
【図３】 この発明の実施の形態１の透孔付き水密二重管の製造方法（内筒加工：拡管部および凸部成形）を表わす断面図。
【図４】 この発明の実施の形態１の透孔付き水密二重管の製造方法（内外筒組み合せ、拡管部接合、下穴加工）を表わす断面図。
【図５】 この発明の実施の形態１の透孔付き水密二重管の製造方法（バーリング加工）を表わす拡大断面図。
【図６】 この発明の実施の形態１の透孔付き水密二重管の製造方法（バーリング加工）を表わす拡大断面図。
【図７】 この発明の実施の形態２の透孔付き水密二重管の構成を示す断面図。
【図８】 この発明の実施の形態３の透孔付き水密二重管の構成を示す断面図。
【図９】 この発明の実施の形態４の透孔付き水密二重管の構成を示す断面図。
【図１０】 この発明の実施の形態５の透孔付き水密二重管の構成を示す断面図。
【図１１】 この発明の実施の形態１の透孔付き水密二重管を観察窓付き熱交換型燃焼筒に適用した場合の構成を示す断面図。
【図１２】 従来の観察窓付き熱交換型燃焼筒に用いられる透孔付き水密二重管の構造を示す断面図。
【符号の説明】
１ 外筒
１ａ、１ｂ 縮小部
１ｃ、１ｄ 接続部
２ 入口管
３ 出口管
４ 内筒
４ａ、４ｂ 拡管部
５ 間隙
６ 凸部
７ フランジ部
７ａ 端部
８ 透孔
９ 下穴
１０ 凹部
１２ バーナーヘッド
１３ 燃焼室
１５ 透明板
１６ 固定具
２１ バーリング加工用ガイド
２２ ガイド穴
２３ バーリング加工用メス型
２４ 貫通穴
２５ バーリング加工用オス型
Claims (8)
- 外筒と、上記外筒内に挿入された内筒とを備え、上記内筒と上記外筒とが軸方向の上部および下部で全周を水密に接合された水密二重管において、上記内筒の側胴部に上記外筒の内周に接するよう凸部を設け、上記凸部の一部を上記凸部に対応した上記外筒の側胴部とともに折曲重合して、一体の筒状のフランジ部を形成するとともに、筒状の上記フランジ部の内側に上記内筒の内側と上記外筒の外側とを連通する透孔を形成し、さらに、上記フランジ部の端部において上記内筒と上記外筒とを水密に接合するよう構成したことを特徴とする透孔付き水密二重管。
- 外筒と、上記外筒内に挿入された内筒とを備え、上記内筒と上記外筒とが軸方向の上部および下部で全周を水密に接合された水密二重管において、上記外筒の側胴部に上記内筒の外周に接するよう凹部を設け、上記凹部の一部を上記凹部に対応した上記内筒の側胴部とともに折曲重合して、一体の筒状のフランジ部を形成するとともに、筒状の上記フランジ部の内側に上記内筒の内側と上記外筒の外側とを連通する透孔を形成し、さらに、上記フランジ部の端部において上記内筒と上記外筒とを水密に接合するよう構成したことを特徴とする透孔付き水密二重管。
- 以下の工程を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の透孔付き水密二重管の製造方法。
（ａ）外筒の内周にほぼ接するよう内筒の上端部および下端部に拡管部を形成する工程
（ｂ）外筒の内周にほぼ接するよう内筒の側胴部外側に凸部を形成する工程
（ｃ）上記外筒内に上記内筒を挿入し、上記拡管部と上記外筒を全周にわたって水密に接合する工程
（ｄ）上記凸部および上記凸部に対応する上記外筒の側胴部に、上記内筒および上記外筒に貫通する下穴を一体に加工する工程
（ｅ）上記下穴をガイドとして、上記凸部の一部を上記凸部に対応する上記外筒の側胴部とともに一体にバーリング加工し、一体の筒状のフランジ部を形成するとともに、同時に、筒状の上記フランジ部の内側に上記内筒の内側と上記外筒の外側とを連通する透孔を形成する工程。
（ｆ）上記内筒と上記外筒を、バーリング加工によって形成された上記フランジ部の端部において水密に接合する工程。 - 以下の工程を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の透孔付き水密二重管の製造方法。
（ａ）内筒の外周にほぼ接するよう外筒の上端部および下端部に縮小部を形成する工程
（ｂ）内筒の外周にほぼ接するよう外筒の側胴部に凹部を形成する工程
（ｃ）上記外筒内に上記内筒を挿入し、上記縮小部と上記内筒を全周にわたって水密に接合する工程
（ｄ）上記凹部および上記凹部に対応する上記内筒の側胴部に、上記内筒および上記外筒に貫通する下穴を一体に加工する工程
（ｅ）上記下穴をガイドとして、上記凹部の一部を上記凹部に対応する上記内筒の側胴部とともに一体にバーリング加工し、一体の筒状のフランジ部を形成するとともに、同時に、筒状の上記フランジ部の内側に上記内筒の内側と上記外筒の外側とを連通する透孔を形成する工程。
（ｆ）上記内筒と上記外筒を、バーリング加工によって形成された上記フランジ部の端部において水密に接合する工程。 - 以下の工程を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の透孔付き水密二重管の製造方法。
（ａ）外筒の内周にほぼ接するよう内筒の一端部に拡管部を形成する工程
（ｂ）外筒の内周にほぼ接するよう内筒の側胴部外側に凸部を形成する工程
（ｃ）内筒の外周にほぼ接するよう外筒の一端部に縮小部を形成する工程
（ｄ）上記外筒内に上記内筒を挿入し、それぞれ、上記拡管部と上記外筒を、また、上記縮小部と上記内筒を全周にわたって水密に接合する工程
（ｅ）上記凸部および上記凸部に対応する上記外筒の側胴部に、上記内筒および上記外筒に貫通する下穴を一体に加工する工程
（ｆ）上記下穴をガイドとして、上記凸部の一部を上記凸部に対応する上記外筒の側胴部とともに一体にバーリング加工し、一体の筒状のフランジ部を形成するとともに、同時に、筒状の上記フランジ部の内側に上記内筒の内側と上記外筒の外側とを連通する透孔を形成する工程。
（ｇ）上記内筒と上記外筒を、バーリング加工によって形成された上記フランジ部の端部において水密に接合する工程。 - 以下の工程を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の透孔付き水密二重管の製造方法。
（ａ）内筒の外周にほぼ接するよう外筒の一端部に縮小部を形成する工程
（ｂ）内筒の外周にほぼ接するよう外筒の側胴部に凹部を形成する工程
（ｃ）外筒の内周にほぼ接するよう内筒の一端部に拡管部を形成する工程
（ｄ）上記外筒内に上記内筒を挿入し、それぞれ、上記拡管部と上記外筒を、また、上記縮小部と上記内筒を全周にわたって水密に接合する工程
（ｅ）上記凹部および上記凹部に対応する上記内筒の側胴部に、上記内筒および上記外筒に貫通する下穴を一体に加工する工程
（ｆ）上記下穴をガイドとして、上記凹部の一部を上記凹部に対応する上記内筒の側胴部とともに一体にバーリング加工し、一体の筒状のフランジ部を形成するとともに、同時に、筒状の上記フランジ部の内側に上記内筒の内側と上記外筒の外側とを連通する透孔を形成する工程。
（ｇ）上記内筒と上記外筒を、バーリング加工によって形成された上記フランジ部の端部において水密に接合する工程。 - 外筒と、上記外筒内に挿入された内筒と、上記外筒の側胴部の外側に水密に突設された入口管および出口管とを備え、上記内筒と上記外筒とが軸方向の上部および下部で全周を水密に接合されて上記外筒と上記内筒の間に水密の間隙が形成され、上記入口管および上記出口管が上記間隙と連通するよう構成された水密二重管において、上記内筒の側胴部に上記外筒の内周に接するよう凸部を設け、上記凸部の一部を上記凸部に対応した上記外筒の側胴部とともに上記外筒の外側に折曲重合して、一体の筒状のフランジ部を上記外筒の外側に形成するとともに、筒状の上記フランジ部の内側に上記内筒の内側と上記外筒の外側とを連通する透孔を形成し、さらに、上記フランジ部の端部において上記内筒と上記外筒とを水密に接合するとともに、上記フランジ部の上記端部には上記透孔を塞ぐ透明板を設け、また、上記内筒の内側にはバーナーヘッドを設けたことを特徴とする観察窓付き熱交換型燃焼筒。
- 外筒と、上記外筒内に挿入された内筒と、上記外筒の側胴部の外側に水密に突設された入口管および出口管とを備え、上記内筒と上記外筒とが軸方向の上部および下部で全周を水密に接合されて上記外筒と上記内筒の間に水密の間隙が形成され、上記入口管および上記出口管が上記間隙と連通するよう構成された水密二重管において、上記外筒の側胴部に上記内筒の外周に接するよう凹部を設け、上記凹部の一部を上記凹部に対応した上記内筒の側胴部とともに上記内筒の外側に折曲重合して、一体の筒状のフランジ部を上記内筒の外側に形成するとともに、筒状の上記フランジ部の内側に上記内筒の内側と上記外筒の外側とを連通する透孔を形成し、さらに、上記フランジ部の端部において上記内筒と上記外筒とを水密に接合するとともに、上記フランジ部の上記端部には上記透孔を塞ぐ透明板を設け、また、上記内筒の内側にはバーナーヘッドを設けたことを特徴とする観察窓付き熱交換型燃焼筒。
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