JPH03148490A - タンク構造体及びその製造方法 - 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、改良されたタンク構造体及びその改良された
タンク構造体の製造方法に関する。より具体的には、本
発明は直火式の温水器に関する。

しかし、本発明のタンク構造体及びその製造方法は温水
器に使用されるタンクに限定されず、他の型式のタンク
にも適用可能である。

（発明の構成及び効果） タンク構造体は、内面を有する金属材料から成る外胴を
備えている。このタンク構造体は、外胴の内側に鋳込ま
れた非腐食性の材料から成る内胴をさらに備えている。

該内胴の外面は外胴の内面に隣接して配設されている。

非腐食性材料の内胴は上記外胴に対して略漏洩なしのラ
イナを提供し、タンクの中身と外胴間の識別可能な程度
の接触を防止する。

（実施例） 第１図、第１（ａ）図及び第１（ｂ）図には、長年、家
庭用温水器を製造するために使用されてきた従来型式の
ガラスラ仁ングタンク１Ｇの構造が図示されている。

このタンク１０は胴部材１２と、頂部部材１４と及び底
部部材１６とを備えている。胴部材１２は第１図にて参
照符号１８で図示されているように、縦方向に溶接され
た圧延薄鋼板製の胴にて構成されている。適当な接続具
が頂部部材１４及び胴部材１２に溶接されている。接続
具１９（ａ）、１９（ｂ）、１９（ｃ）及びＸＳ（ｄ）
（第１ｂ図）は、それぞれ、温水の接続、冷水の接続、
電気防食用陽極の取り付け、及び温度−圧力逃がし弁の
取り付けに使用される。接続具１９（ｅ）及び１９（ｆ
）（第１図）はそれぞれ、加熱要素及びサーモスタット
接続のためであり、接続具１９（ｇ）はドレン弁の接続
に使用される。

頂ｓｆＪｔｔ１４は溶接２０により胴部材１２に固着さ
れている。ＴＲ都部材１４及び胴部材１２が組み立てら
れかつ溶接された後、う仁ング材が当該技術分野にて周
知の従来の方法により、頂ａＳＳ材及び胴に被覆される
。

ガラスラ仁ングは又、底部部材１６を構成する部分にも
適用される。このガラスラ仁ングにて被覆された底部部
材１６は次いで、溶接１２により胴部材１２の底部に溶
接され、タンクの製造が終了する。第１（ａ）図は、胴
部材１２に被覆されたガラスラ仁ング２４を示す、領域
Ａの拡大図である。上述のように、頂部部材１４及び底
部部材１６は又、胴１２に対するう仁ング２４と同様の
ガラスラ仁ングにて被覆されることになる。最終的に底
部部材１６を胴１２に溶接するとき、溶接領域内にて発
生された熱はかかる領域に毛割れ又はその他の傷を生じ
させる虞れがある。

電気防食用陽極部材２１が提供されており、ガラスラ仁
ングの傷に起因してタンク内の水が接触しタンクの金属
部分が腐食するのを遅らせることが出来る。

以下、タンクの製造方法を段階的に説明することにより
、本発明のタンクの構造について説明する。

第２図及び第３図を参照すると、完成されたタンク２８
の外胴２６は、上部の半部材３０及び下部の半部材３２
という２つの部分から構成されている。本発明の一実施
例によると、これら半部材３０．３２は鋼、その他の適
当な金属から成り、各々、かかる金属の単一原材料を深
絞りすることにより形成されている。使用される金属の
種類及び仕上げられた各半部材３０．３２の肉厚は対象
とするタンクの用途いかんにより異なる。定格容量が４
・ガロンの家庭用温水器用の鋼製タンクの典型的な実施
例は、次のような仕様にて形成することが出来る。

鋼　−冷間圧延鋼板（ム、に、ＬＯ。）肉厚−・、＠４
１１−　ｅ、■ｓインチ直径−約１６インチ 垂直高さ（各半部材）−約２３インチ 深絞り法の種類−絞り一反転法　絞り一再絞り法の組み
合わせ。

外胴２６は２以上の部分から製造することが出来る。例
えば、非常に長い胴の場合、頂部及び底部部材と円筒状
の中間部材から製造することが出来る。

又、好適な実施例において、温水管及び冷水管の接続、
内部の加熱要素の取り付は及び接続、ドレン管の接続及
びその他の希望の目的のため、複数の接続具３４が半部
材上に取り付けられている。

本発明のタンクに特に使用し得るようにした接続具の特
別の構造及びその製造方法は、米国特許出願第　　　　
　　　号に記載されている。

第３図を参照すると、半部材は確実な方法にて互いに固
着されて完全な外胴２６が形成されている。好適な実施
例において、これらの半部材３０．３２は溶接により互
いに確実に固着されている。

この目的に適した溶接継手は第７図、第８図、第９図、
第１１図及び第１１図に図示されている。

第７図の実施例において、半部材２０は３６にて変形さ
れ、溶接３Ｂにより互いに固着された半部材２０．３２
に対し重ね合わせ状態に嵌合されている。第８図の実施
例において、半部材３０．３２には、かみ合いフランジ
４０が設けられており、これらの半部材３０，３２は互
いに溶接４２により固着されている。第９図の実施例に
おいて、半部材３０は４４６ミて変形され、溶接４６に
より互いに固着された半部材に対し重ね状態に嵌合され
ている。＠１０図の実施例において、半部材の端縁は、
当接状態に位置決めされた後、溶接ｓ４Ｂにより互いに
固着されている。第１１図の実施例において、半部材３
０，３２は５０にて変形され、溶接５４により互いに固
着された半部材に対し重ね状態に嵌合されている。

外胴が上述のように製造されて完成したならぼたならば
、非腐食性材料（即ち、ポリマ一系の材料）から成る内
胴が外胴２６の内面４６に隣接して外胴内に形成される
（第５図及び第６図）、例えば、非腐食性材料はポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリサルフォ
ン又はナイロンとすることが出来る。より具体的には、
好適な実施例において、非腐食性材料はブタン−１をラ
イ−グラ−の触媒と重合させることにより形成されたポ
リブチレンとする。一実施例において、内胴は回転鋳造
法により形成される。より具体的には、ポリマー材が適
当な開口部から外胴２６内に導入された後、全ての開り
部を適当な方法にて閉じる方法である。材料は粉体の形
態とすることが望ましい。

上述の製造方法と別の形態が第１２図及び第１３図に図
示されている。第１３図には、コンベヤー手段３１上に
取り付けられたタンクの半部材３０（ａ）及び自動分配
手段３３が図示されている。

このタンク半部材３０（ａ）は分配手段３３に対して動
き、適当な時点にて、定量のポリマー材３５が該分配手
段３３からタンク半部材３０（ａ）の開放した端部内に
分配される。

第１３図には、タンク半休３ｊ）（ａ）及び３２（ｂ）
同士を溶接する段階が図示されている。溶接部３５は参
照符号３７で図示するような適当な溶接装置（レーザ溶
接機のような装置）により形成される。溶接部３５は第
３図に矢印４１で示すように、タンク半部材３０（ａ）
、３２（ｂ）をタンクの垂直軸３９を中心として溶接装
置に対して回転させることにより形成することが出来る
。溶接部３５はタンクの軸心３９が垂直の位置となるよ
うにして形成することが出来る。この方法によれば、タ
ンク内のポリマー材料３５は溶接作業中、溶接領域から
遠方のタンク底部に分配される。

上述のようにポリマー材が充填された外語２６は次いで
、該外胴２６に熱が加えられている間に回転鋳造動作が
行われる。第４図に図示するように、かかる回転動作は
外胴２６に熱が加えられる間に外胴２６が軸Ａ−Ａ及び
Ｂ−Ｂを中心として同時１．：回転する動作とすること
が出来る。第４図の実施例において、軸Ａ−Ａ及びＢ−
Ｂは互いに直角であり、外胴２６の中心にて該胴２６に
交差している。全回転又は部分回転であるかを問わず、
回転鋳造動作以外の回転を利用してタンク内の材料を胴
２６の内面全体に均一に分配することが出来る。

家庭用電気温水器に使用される典型的な４０ガロン容積
のタンクを再度参照すると、回転鋳造法の仕様は次のよ
うにすることが出来る。

非腐食性材料　−ポリマー 非腐食性材料の重量　−２，・乃至１、・ポンド回転中
に外胴に加え られる温度　−３Ｓ●乃至■●０Ｆ １つの許容可能な回転鋳造法において、タンクは、第４
図に閃示するように軸Ａを中心とする回転時の回転速度
の４倍の速度にて軸Ｂを中心として回転させる。又、一
実施例において、そのタンクの回転時間はト厘３分の範
囲内とする。

第２の許容可能な回転鋳造法が第１４図及び第１５図に
図示されている。ここに因示されているように、組み立
てられた複数の外胴３６（内部にポリマー材料が導入さ
れた）は略閃で示しかつ符号４３で識別された回転可能
なラック構造体上に取り付けられている。このラック構
造体４３は略図で図示しかつ符号４５で識別された鋳造
加熱炉内に取り付けられている。

ラック４３は軸心４７を中心として回転可能に加熱炉内
に取り付けられている。ラマダ４３（その上に外胴２６
が取り付けられた）は鋳造加熱炉４５内にて任意の適当
な駆動手段（図示せず）により回転される。該加熱炉４
５自体は軸心４９上に取り付けられているため、該加熱
炉４５は軸心４９を中心として水平位置から前後に往復
運動することが出来る。

実際上、ポリマー材が充填された外胴２６はラック４３
上の加熱炉４５内に装荷される。次いで、ラック４３が
軸心４７を中心として回転させられると同時に、軸心４
９を中心として前後に往復運動させられる。かかる回転
及び往復運動中、熱がラック上の外胴２６に加えられる
。この加熱ｉ度は３５・−３００°Ｆの範囲とし、水平
線からの揺動角度は、符号５１で図示するようにＳ・±
Ｓ＠とする。

上記一方法に従うことにより、内胴４４が外胴２６の内
側の適所に鋳込れ、内胴４４の外面４８は外胴２６の内
面４６に隣接して位置決めされる。

上述の実施例において、内胴４４の肉厚は・、・ｓ。

乃至・、・■インチの範囲とすることが出来る。

このようにして、内胴４４は外胴２６に対して連続しか
つ略漏洩なしのライナーを提供し、タンクの中身と外胴
２６が識別可能な程度に接触するのを防止することが出
来る。接続具３４からは極めて少量の水が浸出し、外胴
２６に接触する場合もある。しかし、かかる水の浸出が
生じた場合であっても、初期腐食が極めて軽微であるた
め、間もなく酸素不足が生じ、その後の腐食は問題とす
るに足らない程度となる。このようにして、タンクの中
身（水のような）が接触することにょる外胴の腐食は、
実際上あらゆる目的にとって解消される。

外胴２６は除去可能でも又再使用可能でもなく、完成さ
れたタンクの一部分となる金型として機能することが理
解されよう。上述の回転鋳造法は希望の結果を提供し得
るように構成された任意の適当な装置により行うことが
出来る。

上記説明から、本発明の完成されたタンク２８は外胴２
６に菖・・０以上の温度を作用させずに製造することが
出来ることが分かる。このため、外胴２６の鋼材は（従
来技術のう仁ング被覆したタンクのように）　Ｈｅ＠以
上の温度にて焼きなまし旭理する必要がないため、適用
可能な業界の標準により要求される内部の最小水圧試験
に耐える−のに必要に強度が、従来のガラス被覆された
タンク構造体の場合と比べ著しく薄い肉厚の外胴にて達
成することが出来る。かくて、任意の所定の容量のタン
クを製造するのに必要とされる鋼材の量は著しく少なく
て済む。

外胴が単一の溶接継手により互いに固着された一対の深
絞り半部材Ｊ；て形成される本発明のタンクの場合、必
要な溶接は従来のガラス被覆されたタンクと比べて著し
く軽減されている。

タンク内の水又はその他の液体による腐食作用から内胴
により保護されている外胴を備える本発明のタンク構造
体の場合、タンク内に取り付けられた電気防食用陽極部
材を使用することによる防食措置は、不要となり、その
結果、コストの一層の削減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は多年、家庭用温水器の製造に使用されてきた従
来型式のう仁ング被覆タンク（Ｓ品を切り欠いた）側面
図、第１　（ａ）図は第１図の丸で囲んだ部分の拡大部
分図、第１　（ｂ）図は第１図に図示した温水器の平面
図、第２図は完成された外胴に組み立てられる前におけ
る本発明のタンク外胴の２つの部分を示す斜視図、第３
ＤＵは２つの部分を互いにｌｉｆさせたタンクの外胴の
斜視図、第４図は回転鋳造動作を行わせた場合における
タンク外胴の部分略図、第５図は外胴及び内胴の部品を
切り欠いた完成タンクの側面図、第６図は第５図の部分
６の拡大部分図、第７図は外胴の２つの部分同士を溶接
により固着する一実施例を示す拡大部分断面図、第８図
乃至第１１図は夫々外胴の２つの部分同士を溶接により
固着する種々の実−施例の拡大部分断面図、第１２図は
半部材が互いに溶接される前にポリマー材が外胴の半部
材内に導入される製造段階を示す部分略斜視図、第１３
図は互いに溶接される２つの半部材を示す部分略図、第
１４図は本発明の方法に採用するのに適した回転鋳造装
置の部分略平面図、及び第１５図は第１４図に図示され
た装置の部分略端面図である。 １２：胴部材　　　　１４：頂部部材 １６：底ＳＳ材　　　１９ａ−ｅ：接続具２０：半部材
　　　　２１：電気防食用陽極２２：溶接部　　　　２
４：ガラスラ仁ング２６；外胴　　　　　２８：完成タ
ンク　　３０：上部半部材　　３２：下部半部材３３：
分配手段　　　３４：接続具 ３８．４２．４６．４８．５４：溶接部４３ニラツク　
　４４：内胴　　４５：加熱炉１　　　　　　　　　　
　　　Ｘ　　　貝−（象　　　Ｎ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内面を有する金属材料から成る外胴と、内面を有す
   る非腐食性の材料から成る内胴であって、外胴の内側に
   鋳込まれた非腐食性の材料から成ると共に、前記外胴内
   に鋳込まれ、外面が前記金属製外胴の前記内面に隣接し
   て位置決めされた前記非腐食性の材料から成る前記内胴
   とを備え、 前記非腐食性の材料から成る前記内胴が前記外胴に対し
   て略漏洩なしのライナを提供し、タンクの中身と外胴間
   の接触を防止する一方、前記外胴が内胴に対する金型と
   して機能し、前記金型が完成したタンクの恒久的な部分
   となるようにしたことを特徴とするタンク構造体。 ２、内面を有する金属材料から成る外胴と、内面を有す
   る非腐食性の材料から成る内胴であって、外胴の内側に
   鋳込まれた非腐食性の材料から成ると共に、回転鋳造法
   により前記外胴内に鋳込まれ、外面が前記外胴の前記内
   面に極く隣接して位置決めされた前記非腐食性の材料か
   ら成る内胴を備え、前記非腐食性の材料から成る前記内
   胴が前記外胴に対して略漏洩なしのライナを提供し、タ
   ンクの中身と外胴間の接触を防止する一方、前記外胴が
   内胴に対する金型として機能し、前記金型が完成したタ
   ンクの恒久的な部分となるようにしたことを特徴とする
   タンク構造体。 ３、内面を有する鋼材料から成る外胴であって、深絞り
   法により形成されかつ互いに溶接された２つの半部材か
   ら成る前記外胴と、 内面を有する非腐食性の材料から成る内胴であって、外
   胴の内側に鋳込まれた非腐食性の材料から成ると共に、
   回転鋳造法により前記外胴内に鋳込まれ、外面が前記金
   属製外胴の前記内面に隣接して位置決めされた前記非腐
   食性の材料から成る前記内胴とを備え、 前記非腐食性の材料から成る前記内胴が前記外胴に対し
   て略漏洩なしのライナを提供し、タンクの中身と外胴間
   の接触を防止する一方、前記外胴が内胴に対する金型と
   して機能し、前記金型が完成したタンクの恒久的な部分
   となるようにしたことを特徴とするタンク構造体。 ４、前記内胴の前記非腐食性材料がポリマー材であるこ
   とを特徴とする請求項３記載のタンク構造体。 ５、内面を有する鋼材から成る外胴であって、深絞り法
   により形成されかつ互いに溶接された２つの半部材から
   成る前記外胴と、 内面を有する非腐食性の材料から成る内胴であって、外
   胴の内側に鋳込まれた非腐食性の材料から成ると共に、
   回転鋳造法により前記外胴内に鋳込まれ、外面が前記金
   属製外胴の前記内面に隣接して位置決めされた前記非腐
   食性の材料から成る前記内胴とを備え、 前記非腐食性の材料から成る前記内胴が前記外胴に対し
   て略漏洩なしのライナを提供し、タンクの中身と外胴間
   の接触を防止する一方、 前記内胴に非腐食性の材料を充填し、次いで、外胴に対
   して熱を作用させる間に該外胴を回転鋳造動作をさせる
   ことにより前記内胴の前記回転鋳造法が行われ、 前記外胴が内胴に対する金型として機能し、前記金型が
   完成したタンクの恒久的な部分となるようにしたことを
   特徴とするタンク構造体。 ６、前記外胴の前記回転動作が２つの別個の軸心を中心
   として、外胴を同時に回転させることかに成ることを特
   徴とする請求項５記載のタンク構造体。 ７、タンクの製造方法であって、 （ｉ）深絞り法により一対の頂部及び底部半部材を形成
   する段階と、 （ｉｉ）前記頂部及び底部半部材を深絞り法により固着
   させる段階と、 （ｉｉｉ）外胴に非腐食性のポリマー材を充填する段階
   と、 （ｉｖ）熱の存在下、タンクに回転動作を行わせ、ポリ
   マー材が外胴の内面全体に均一に分配されるようにする
   ことにより、外胴の内側に非腐食性材料の内胴を形成す
   る段階とを備え、 前記非腐食性の材料から成る前記内胴が前記外胴に対し
   て略漏洩なしのライナを提供し、タンクの中身と外胴間
   の接触を防止する一方、前記外胴が内胴に対する金型と
   して機能し、前記金型が完成したタンクの恒久的な部分
   となるようにすることを特徴とするタンク構造体の製造
   方法。 ８、前記段階（ｉｖ）にて加えられる温度が３５０乃至
   ３００°Ｆの範囲内にあることを特徴とする請求項７記
   載のタンクの製造方法。 ９、前記段階（ｉｉｉ）にて外胴内に充填されるポリマ
   ー材の重量が２乃至７ポンドの範囲内にあることを特徴
   とする請求項７記載のタンクの製造方法。 １０、前記段階（ｉｖ）における回転動作が２つの別個
   の軸心を中心として、外胴を同時に回転させることから
   成ることを特徴とする請求項７記載のタンク構造体の製
   造方法。 １１、前記段階（ｉｖ）における前記回転動作がその垂
   直軸を中心として、外胴を同時に一転させると同時に、
   前記垂直軸に対し直角に伸長する第２軸心を中心として
   前記外胴を前後に往復運動させることからることを特徴
   とする請求項７記載のタンク構造体の製造方法。 １２、前記第２軸を中心とする前記前後の往復運動範囲
   が水平軸から約５０°伸長することを特徴とする請求項
   １１記載のタンクの製造方法。 １３、タンクの製造方法であって、 （ｉ）深絞り法により一対の頂部及び底部半部材を形成
   する段階と、 （ｉｉ）前記頂部及び底部半部材を深絞り法により固着
   させる段階と、 （ｉｉｉ）前記半部材が垂直位置にあるとき、前記半部
   材の一方にポリマー材を充填する段階と、（ｉｖ）前記
   頂部及び底部半部材が垂直の位置にありかつ前記ポリマ
   ー材が前記半部材の一方の底部にあるきに行われる溶接
   方法により、頂部及び底部半部材同士を固着させる段階
   と、 （ｉｖ）熱の存在下、タンクに回転動作を行わせ、ポリ
   マー材が外胴の内面全体に均一に分配されるようにする
   ことにより、外胴の内側に非腐食性材料の内銅を形成す
   る段階とを備え、 前記内銅が前記外胴に対して略漏洩なしのライナを提供
   し、タンクの中身と外胴間の接触を防止する一方、前記
   外胴が内銅に対する金型として機能し、前記金型が完成
   したタンクの恒久的な部分となるようにすることを特徴
   とするタンクの製造方法。