(57)【要約】【課題】接合のための溶接工程を必要とせず、安価に製作し得るようにした球状中空部品の製造方法および球状中空部品を提供する。【解決手段】金属板から円板状のブランクを複数個形成する第１の工程（ステップ５１）と、第１の工程で得られた各円板状ブランクを半球状に塑性変形させる第２の工程（ステップ５２）と、第２の工程で得られた各半球状のブランクの開放端面を整形して接合面を形成する第３の工程（ステップ５３）と、第３の工程で得られた２個の半球状ブランクの接合面どうしを互いに接合して中空の球体を形成する第４の工程（ステップ５４）とを備えている。接合面の接合を拡散接合またはロウ付けによって行う。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
球状中空部品の製造方法において、
金属板から円板状のブランクを複数個形成する第１の工程と、
前記第１の工程で得られた各円板状ブランクを半球状に塑性変形させる第２の工程と、
前記第２の工程で得られた各半球状のブランクの開放端面を整形して接合面を形成する第３の工程と、
前記第３の工程で得られた２個の半球状ブランクの接合面どうしを互いに接合して中空の球体を形成する第４の工程と、
を備えたことを特徴とする球状中空部品の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法において、
２つの半球状ブランクの接合面を拡散接合またはロウ付けによって接合することを特徴とする球状中空部品の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の製造方法によって製造されたことを特徴とする球状中空部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に密閉型の球状中空部品の製造方法および球状中空部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マンホールポンプ場や汚水中継ポンプ場、排水ポンプ場などのポンプ機場に設置されている水中ポンプがエアロックされて揚水不能に陥ることを防止するための装置しては、例えば特許文献１に開示されているポンプのエアロック防止用空気抜き装置が知られている。
【０００３】
前記特許文献１に記載のポンプのエアロック防止用空気抜き装置は、空気抜き管の途中でポンプ場の水位が起動水位まで上昇しても没水しない高さ位置に、ポンプ停止時は開弁状態に保持され、かつポンプ起動に伴って閉弁するように動作する排気弁を装着している。この排気弁は、上流側空気抜き管部と下流側空気抜き管部とを有する弁箱と、この弁箱内に上下に僅かに移動可能に収納された中空球状体からなるフロートとを備え、水位がポンプ停止水位以下（ポンプ停止時）ではフロートが自重により下方に位置することにより上流側と下流側の空気抜き管部が互いに連通して大気開放された状態（開弁状態）に保持されており、水位がポンプ起動水位に達してポンプが起動すると下流側空気抜き管部内の空気圧が設定値以上に上昇してフロートを押し上げ、上流側空気抜き管部を閉塞することにより閉弁状態に切り替わるように構成されている。
【０００４】
ところで、中空体の製造方法としては、例えば特許文献２に記載されている製造方法が知られている。
【０００５】
前記特許文献２に記載されている製造方法は、空気調和装置の冷媒流通用部品として用いられる円筒状中空体からなるサクションタンクに適用した例を示すもので、銅板を円筒状に曲げてその突き合わせ端を溶接によって互いに接合し円筒体を製作した後、この円筒体の軸線方向端部を球状に塑性変形させて閉塞するようにしている。円筒体の絞り加工では、円筒体と所定形状の凹部とを同軸状に回転させながら円筒体の軸線方向端部を凹型に押し当てることにより、軸線方向端部を熱間絞り加工により内側に向かって半球面状に塑性変形させて閉塞するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３３７２８５号公報
【特許文献２】特開２００１−３８４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した特許文献２に記載されている製造方法においては、材料の軸線方向端部を熱間絞り加工により内側に向かって半球面状に塑性変形させても、軸線方向端部が全長にわたって半球面の中心に的確に集中せず、このため穴が残ってしまい、接合の信頼性が低いという問題があった。
また、金属板を円筒状に曲げ、その突き合わせ端部を電気溶接等によって接合しているため、溶接による接合工程を必要とする。さらに、溶接による接合部分は腐食し易く、耐久性に欠けるという問題もあった。
【０００８】
本発明は上記した従来の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、接合のための溶接工程を必要とせず、安価に製作し得るようにした球状中空部品の製造方法および球状中空部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明に係る球状中空部品の製造方法は、金属板から円板状のブランクを複数個形成する第１の工程と、前記第１の工程で得られた各円板状ブランクを半球状に塑性変形させる第２の工程と、前記第２の工程で得られた各半球状のブランクの開放端面を整形して接合面を形成する第３の工程と、前記第３の工程で得られた２個の半球状ブランクの接合面どうしを互いに接合して中空の球体を形成する第４の工程とを備えたものである。
【００１０】
また、本発明に係る球状中空部品の製造方法は、２つの半球状ブランクの接合面を拡散接合またはロウ付けによって接合するものである。
【００１１】
さらに、本発明に係る球状中空部品は、上記製造方法によって製造されているものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る製造方法によれば、素材として金属板から円板状のブランクを複数個形成し、これらの円板状ブランクを塑性変形させて半球状のブランクを製作し、これらの半球状ブランクの開放端面を整形して接合面を形成した後、２つの半球状ブランクの接合面を互いに接合して中空の球体を製作するようにしているので、切削工程を削減でき、安価に製作することができる。
また、複数枚の金属板を重ねて切断すると、円板状のブランクを容易に形成することができるため、量産する場合に有利である。
【００１３】
また、薄い金属板を素材として用いると、肉厚が薄く軽量な球状中空部品を製作することができる。
さらに、拡散接合またはロウ付けによって接合しているので、溶接の場合に比べて腐食せず、球状中空部品の耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る製造方法によって製作されたフロートを用いた排気弁の断面図、図２〜図６は本発明に係る製造方法によって図１に示したフロートを製造する際の各工程を説明するための図、図７は同製造方法のフローチャートである。本実施の形態は、上記した特許文献１に開示されているポンプのエアロック防止用空気抜き装置に用いられる排気弁のフロートに適用した例について説明する。
【００１５】
図１において、参照符号１で示すものはポンプのエアロック防止用空気抜き装置に用いられる排気弁で、この排気弁１は上流側空気抜き管部２Ａと下流側空気抜き管部２Ｂとを有する弁本体２と、この弁本体２の内空部３内に上下に移動可能に収納されたフロート４とを備えている。弁本体２の内空部３は略球状に形成されており、その上側内周面には小孔５を有するゴム弁座６が前記上流側空気抜き管部２Ａを塞ぐように取付けられ、下側内周面には複数個の突起７が下流側空気抜き管部２Ｂを取り囲むように突設されている。
【００１６】
前記フロート４は、密閉型の球状中空部品を構成するもので、ステンレス等の金属板の塑性加工によって形成した２つの半球体８，８の接合面９を互いに接触させ、拡散接合またはロウ付けによって接合することにより形成されている。そして、フロート４は、ポンプの停止時においては自重によって下方に位置し前記突起７によって下面側が支持されることにより、ゴム弁座６から離間している。このため、上流側空気抜き管部２Ａと下流側空気抜き管部２ｂとはゴム弁座６の小孔５を介して連通し、排気弁１を開弁状態に保持している。この開弁状態において、水位の上昇に伴ってポンプが起動すると下流側空気抜き管部２Ｂ内の空気圧が徐々に上昇し設定値以上に高くなり、その空気圧もしくは空気流によってフロート４を２点鎖線で示すように押し上げ、ゴム弁座６に押し付ける。このため、小孔５がフロート４によって閉塞され、これによって排気弁１が開弁状態から閉弁状態に切り替わる。
【００１７】
次に、発明に係る球状中空部品の製造方法を図２〜図７に基づいて説明する。
【００１８】
図２において、先ず、板厚が１．５ｍｍ程度の板材、例えばステンレス（例えば、ＳＵＳ３１６Ｌ）、ハステロイ等の板材（素材）１０を用意する。そして、この板材１０をプレス１１によって所定の大きさに打ち抜き、正方形のブランク（中間品）１２を製作する（図７のステップ５０）。
【００１９】
ブランク１２の製作に際しては、プレス１１による打ち抜き加工以外に、フライス加工、レーザー加工等によって製作してもよい。  
【００２０】
次に、図３において、ブランク１２を打ち抜き、円板状のブランク１４を製作する（図７のステップ５１）。
【００２１】
円板状ブランク１４の製作に際しては、図３に示すプレス１３による打ち抜き加工以外に、旋盤加工、フライス加工、レーザー加工等によって製作してもよい。  
【００２２】
次に、図３に示す工程で形成された円板状ブランク１４を図４に示すようにプレス１５によって半球状に深絞りすることにより、半球状のブランク１６を製作する。この半球状のブランク１６は、半球部１６Ａと円筒部１６Ｂとを備えている。
【００２３】
半球状ブランク１６の製作に際しては、プレス１５による深絞り加工以外に、バルジ加工、液圧絞り加工、へら絞り加工、ゴム圧深絞り加工等によって製作してもよい（図７のステップ５２）。
【００２４】
次に、図５に示すように、半球状ブランク１６の不要な部分である円筒部１６Ｂをプレス１７によって半球部１６Ａから剪断除去し、半球体からなるブランク（以下、半球体という）８を製作する。
【００２５】
半球体８の開放端面９は、後工程で２つの半球体８を接合して球体を製作する際の接合面となる面である。円筒部１６Ｂを剪断除去した直後の開放端面９は、粗面でバリが残っている。このため、開放端面９を整形して半球体８の軸線と直交する仕上げ面（以下、接合面という）とする。
【００２６】
半球体８の製作に際しては、プレス１７による円筒部１６Ｂの剪断加工以外に、旋盤加工、フライス加工、ＥＬＩＤ（電解インプロセスドレッシング）研削加工、レーザー加工、研削加工、研磨加工等によって円筒部１６Ｂを除去し半球体８を製作するようにしてもよい（図７のステップ５３）。
【００２７】
次に、図６に示すように２つの半球体８，８を互いに接合面９どうしが接触するように重ね合わせ、接合面９を拡散接合によって接合することにより完全密閉型の球状中空体からなるフロート４を製作する（図７のステップ５４）。
【００２８】
拡散接合は、固層のまま金属どうしを接合する方法であり、母材の接合面を押し潰すことにより清浄な面を密着させ、押し潰した状態で原子拡散させることにより接合する方法である。このような拡散接合は、溶接のように接合時の温度を素材の融点まで上げる必要がないので組織の劣化が少ないという利点を有している。接合面９を拡散接合する際には、治具に離型剤を噴霧した後、２つの半球体８，８を治具に固定し、加重（例えば、約１ｔ）を加えて接合面９どうしを接合する。そして、接合後、接合部の表面を研磨する。
【００２９】
原子拡散は、ＳＵＳの場合、５００℃以上の高温中でないと生じないため、素材を真空炉に入れて加熱し（１０００℃程度まで）、３０分経過した後冷却する。素材の昇温から冷却までの工程は、３．５時間程度である。
【００３０】
次に、プレス等によってフロート４を所望の真球体に整形し、表面を研磨する。これによって、図１に示したフロート４の製作を終了する。
【００３１】
フロート４の真球体への整形に際しては、プレス加工以外に、旋盤加工、フライス加工、研削加工、研磨加工、レーザー加工等によって整形してもよい。
【００３２】
このように本発明に係る製造方法は、薄い金属板からなる板材１０の塑性加工によって形成した２つの半球体８，８の接合面９を拡散接合またはロウ付けによって互いに接合することにより密閉型の球状中空部品であるフロート４を製作するようにしたので、板材１０の入手が容易で切削加工を殆ど必要とせず、製造コストを低減することができる。また、複数枚の板材を重ねて打ち抜いたり、切り出すことができるので、フロート４を量産する場合に適している。
【００３３】
また、半球体８，８の接合面９を拡散接合する場合は、熱間絞り加工によって端部を内側に塑性変形させて閉塞する場合のように穴が生じることがないので、完全密閉型の球体からなる中空部品を製作することができ、信頼性を向上させることができる。
【００３４】
また、拡散接合は、溶接と異なり温度を素材の融点まで上げる必要がないので、組織を劣化させることもなく、耐久性を向上させることができる。なお、半球体８の接合に際しては、拡散接合以外にロウ付けによって接合してもよい。ロウ付けの場合は、真空炉を使用してＮｉアモルファスロウでロウ付けすると、一般的なアーク溶接した部品に比べて耐腐食性に優れている。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、排気弁のフロートに適用した例を示したが、これに何ら特定されるものではなく、例えば液面計に用いられる球状中空体のフロートにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る製造方法によって製作されたフロートを用いた排気弁の断面図である。
【図２】発明に係る製造方法の製造工程を示す図である。
【図３】発明に係る製造方法の製造工程を示す図である。
【図４】発明に係る製造方法の製造工程を示す図である。
【図５】発明に係る製造方法の製造工程を示す図である。
【図６】発明に係る製造方法の製造工程を示す図である。
【図７】同製造方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１…排気弁、２…弁本体、４…フロート、８…半球体（半球状ブランク）、９…接合面、１０…板材、１２…ブランク、１４…円板状ブランク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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