JP7229522B2 - 消火器及び消火器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、消火器及び消火器の製造方法に関する。

消火器の金属容器は、例えば口金、胴板、下端板のように複数のパーツで構成されており、これらのパーツ、例えば口金と胴板（上端板）とは、溶接にて接合されている（例えば特許文献１）。

特開２００２－２７２８６８号公報、段落０００８

消火器の気密性・水密性を確保するためには、溶接の始点を重ねて溶接する必要があるところ、溶接の重複箇所の外観は、他の溶接個所と比べて悪くなる。このように、消火器容器のパーツの接合手段には改善の余地がある。

そこで、本発明は、容器の十分な気密性・水密性を確保しながら容器の接合部の外観を良好に保つことができる消火器及びその製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決すべく、本発明は、筒状の金属容器と、前記金属容器に収納される消火薬剤と、前記消火薬剤を前記金属容器の外部に噴出させるバルブと、を具備する消火器であって、前記金属容器は、第１の径を有する上端に筒状の胴板と、前記胴板の上端に接続されるとともに、前記第１の径よりも小さい第２の径の開口端を有する接続部と、前記開口端に設けられ、前記開口端の上面と対向する端面に沿って溝を有する筒状の口金と、前記開口端と前記口金との隙間及び前記溝を埋めるロウ材と、を含むこと、を特徴とする消火器を提供する。ここに、胴板と接続部とは別部材でもよいし一体的に形成されてもよい。

上記のような構成を有する本発明の消火器では、前記溝が環状であることが好ましい。

また、本発明は、筒状の金属容器と、前記金属容器に収納される消火薬剤と、前記消火薬剤を前記金属容器の外部に噴出させるバルブと、を具備する消火器の製造方法であって、前記金属容器の材料として、第１の径を有する筒状の胴板と、前記第１の径よりも小さい第２の径の開口端を有する接続部と、前記開口端の上面と対向することとなる端面に沿って溝を有する筒状の口金と、前記溝に対応する形状のロウ材と、を準備し、前記ロウ材を前記溝に嵌めた状態で前記口金を前記開口端に載置し、コイルを前記開口端よりも内側に配置し、前記コイルに通電し、前記接続部及び前記口金の電磁誘導加熱により前記ロウ材を溶融させ、前記接続部と前記口金とを接合する工程を含むことを特徴とする消火器の製造方法をも提供する。ここに、胴板と接続部とは別部材でもよいし一体的に形成されてもよい。

上記のような構成を有する本発明の消火器の製造方法では、前記口金として環状の溝を有する口金を、前記ロウ材として環状のロウ材を、それぞれ準備することが好ましい。

本発明によれば、容器の十分な気密性・水密性を確保しながら容器の接合部の外観を良好に保つことができる消火器及びその製造方法を提供することができる。

本実施形態に係る消火器１を概略的に示す断面図である。 消火器１を構成する金属容器２の拡大断面図である。 ロウ付け前の金属容器２の分解図である。 金属容器２のロウ付けの概念図である。 金属容器２のロウ付けにおける加熱範囲の一例を示す概念図である。

以下、本発明の代表的な実施形態に係る消火器及びその製造方法を、図面を参照しつつ詳細に説明する。ただし、本発明はこれら図面に限定されるものではない。また、図面は、本発明を概念的に説明するためのものであるから、理解容易のために、必要に応じて寸法、比又は数を誇張又は簡略化して表している場合もある。

＜＜消火器＞＞
本実施形態に係る消火器の構成を説明する。ここでは、消火器が蓄圧式であるものとして説明するが、本発明は加圧式の消火器にも適用可能である。
消火器１は、図１に示すように、金属容器２、消火薬剤３、バルブ４、レバー５及びホース６を含む。金属容器２内には圧縮ガスが封入され、所定の内圧（例えば１ＭＰａ程度）が作用している。

金属容器２は、有底の円筒形状を呈しており、所定の内圧に耐えるように設計されている。金属容器２は、例えば鉄、鋼、ステンレス鋼又はこれらの合金のような金属材料で作製されるが、かかる金属材料は、後述する電磁誘導加熱に適しており、かつ、ロウ材よりも高い融点を持つものとする。

具体的には、金属容器２は、胴板１１、接続部（上端板）１３、下端板１５及び口金１７を含む。
胴板１１は、内径Ｄ１（第１の径）を有する筒体であり、接続部１３及び下端板１５と溶接等により一体化（接合）されている。

接続部１３は、胴板１１と口金１７とを繋ぐ部材ないし部位であり、胴板１１と一体的に形成されてもよいし胴板１１とは別部材でもよい。接続部１３は、図１及び図３に示すように、胴板１１の一端に接続されるとともに、胴板１１の内径Ｄ１よりも小さい径Ｄ２（第２の径）の開口端２３を有する。したがって、接続部１２の径は、胴板１１との接続端２１から開口端２３に向かうにつれて縮小している。

口金１７は、バルブ４が装着される部材であり、開口端２３の外側に設けられる。図３Ａに示すように、口金１７の外径Ｄ３は、開口端２３の径Ｄ２よりも大きい（つまり、Ｄ３＞Ｄ２）。また、口金１７の内径Ｄ４は、開口端２３の径Ｄ２より大きくても小さくてもよいが、確実な接合の観点からは、Ｄ４＜Ｄ２であることが好ましい。また、接合面積の増大の観点からは、口金１７における開口端２３側の端部のうち内面側の部分２８が、開口端２３に向けて突出することが好ましい。

口金１７はまた、開口端２３と対向する端面２５に沿って、ロウ材２９を受け入れるための溝２７を有する。溝２７は端面２５に沿って形成されており、とりわけ環状に形成されていることが好ましい。

そして、接続部１３と口金１７とは、ロウ材２９により接合されている。つまり、接続部１３の開口端２３と口金１７との隙間には、溝２７を含めて、ロウ材２９が埋め込まれたような状態で行き渡っており、金属容器２の気密性を確保している。ただし、ロウ材２９は、金属容器２の気密性を確保できる限り、開口端２３と口金１７との隙間及び溝２７の幅方向において全てに行き渡る必要はない。

ロウ材２９としては、金属容器２の材料の融点よりも低い融点を有し、かつ、要求される接合特性（接合強度など）を満たす限り、種類を問わないが、とりわけ銀ロウ及び銅ロウが好適である。例えば、銀ロウとしては銀４５％，Ｃｕ３０％，Ｚｎ２５％が、銅ロウとしては銀５％，Ｃｕ８９％，Ｚｎ６％が挙げられる。

消火器１の説明に戻ると、金属容器２内には、粉末状又は液体状の消火薬剤３が充填されている。金属容器２内には、消火薬剤３のほかに高圧の不活性ガス（圧縮ガス）が封入される。不活性ガスとしては例えば窒素ガス及びヘリウムガスが挙げられる。

金属容器２の口金１７には、バルブ４が装着されている。バルブ４は、金属容器２を封止するとともに、ユーザのレバー操作に応じて金属容器２内の消火薬剤３をホース６を介して外部に噴射させる。バルブ４には、金属容器２内の消火薬剤３をバルブ４に導くためのサイホン管７が接続されている。

バルブ４の上端にはレバー５が取り付けられている。このレバー５を閉じると、バルブ４が開いてサイホン管７とホース６とが連通し、消火薬剤３がホース６から噴射することになる。

＜＜消火器の製造方法＞＞
次いで、消火器１の製造方法について、特に容器１の作製工程を中心に説明する。
まず金属容器２の材料として、胴板１１、接続部１３、下端板１５、口金１７及びロウ材２９を準備する。ここでは、胴板１１と接続部１３とが別部材であるものとして説明するが、先にも述べたとおり胴板１１と接続部１３とは一体的に形成されてもよい。また、口金１７の溝２７は環状に形成されているものとし、ロウ材２９もまた環状であるものとする。

次いで、ロウ材２９を口金１７と開口端２３の間に配置する。例えば、ロウ材２９を口金１７の溝２７に当てた状態（図３Ａの位置関係を参照）又は溝２７に嵌め込んだ状態で、口金１７を接続部１３の開口端２３に載置する。口金１７が溝２７を有することで、ロウ材２９の位置決めが簡単になるとともに、コイル３１により近い位置にロウ材２９を配置できる。併せて、ロウ材２９の濡れ性及び付着性を増すために、接続部１３と口金１７との接合面にフラックスを塗付してもよい。

そして、コイル３１を接続部１３内に配置する。コイル３１は、後述する電磁誘導加熱を効率よく実施し得る位置に配置されることが好ましく、とりわけ開口端２３の直下（胴板１１側）に配置されることが好ましい（図３Ｂ参照）。これにより、コイル３１から接合部までの距離が近づくため、より少ない電力でロウ付けが可能となる。

この点、例えば口金１７の外周面の外側にコイル３１を配置することにすると、接合部以外の部分を過度に加熱し、接続部１３の表面に焼けが発生したり、口金１７の外周面（ネジ部）に変形が起きたりする可能性がある。つまり、口金１７と接続部１３との接合部は容器の外側から見ると凹面となっており、外周側にコイル３１を配置して電磁誘導加熱を行うと、口金１７の外周面や接続部１３の上側（開口端２３の近傍）が接合部よりもコイル３１に近付くため、接合部以外の部分が過剰に加熱されるおそれがある。また、熱が外部雰囲気に放散してしまい、加熱効率に劣るおそれもある。逆に、接合部を容器の内側、特に開口端２３の直下から見ると、接合部は斜め下方に向かって突出する凸面になっている。発明者らはこのことに着目し、コイル３１を接合部の内面やや下方に配置することにしたのである。

コイル３１の寸法及び巻き数は、製造する消火器１、特に口金１７の寸法及び材質並びに加熱量及び加熱効率等に応じて決定されてよい。少なくとも、コイル３１の外径は口金１７の内径よりも小さい。また、所望の部位を更に効率よく加熱するために、コイル３１の周囲にフェライトを設置し、磁束３３を接合部付近に集中させてもよい。

そして、コイル３１に通電すると、図３Ｂに示すようにコイル３１を貫く磁束３３が生じ、接続部１３及び口金１７のうち特に図３Ｃの領域Ａに該当する部位が熱せられる（電磁誘導加熱）。領域Ａの部位の温度がロウ材２９の融点を超えると、ロウ材２９は溶融し、開口端２３と口金１７との隙間に流れ込むとともに溝２７も埋め、接続部１３と口金１７とを接合する。

ここで電磁誘導加熱の具体例を挙げると、口金及び接続部が鉄製、口金の内径が３４ｍｍ、溝の幅が２ｍｍ、深さ２ｍｍ、開口端２３の径が３９ｍｍであるとする。また、ロウ材として、銀４５％，Ｃｕ３０％，Ｚｎ２５％を含有する銀ロウを使用する。
このとき、コイルを、直径６．５～９．５ｍｍ、巻き内径４０～５５ｍｍ、巻き数１とし、共振周波数６０ｋＨｚになるように設計し、開口端より３～１０ｍｍ下に配置する。
この状態で、コイルを３ｋＷで１３秒間通電し、その後１０秒静置したうえで、再度２ｋＷで１０秒間通電すると、ロウ材が溶融し、口金と接続部とがロウ付けされる。

その後、胴板１１と接続部１３、胴板１１と下端板１５を、溶接や電磁誘導加熱等の接合手法により接合して、金属容器２を得る。そして、金属容器２に消火薬剤３を充填し、バルブ４、レバー５、ホース６及びサイホン管７を取り付けると、消火器１が完成する。

このような製造方法によれば、環状のロウ材２９を口金１７の溝２７にはめ込み、接合部の周方向の内側かつ接合部のやや下方からコイル３１で電磁誘導加熱することで、接合部及びその近傍を効率的に加熱することができる。これにより、不要な部分を加熱することによる不具合を防ぐことができる。

また、このようにして製造された消火器１においては、ロウ付けされた接合部の機械的強度が高く、気密性、耐衝撃性能、耐振性能に優れている。つまり、容器１の強度及び耐圧性能が向上する。
また、溶接では、容器の径が大きくなるにつれて、接合すべき箇所の長さが大きくなるため、溶接時間も長くなるが、電磁誘導加熱によるロウ付けにおいては加熱時間が容器径に比例して長くなる問題はない。
さらに電磁誘導加熱によるロウ付けにおいては、溶接のような接合部の重なりがないため、金属容器２の美観が向上する。

以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、種々の設計変更が可能であり、それらも本発明に含まれる。

１・・・消火器、
２・・・金属容器、
３・・・消火薬剤、
４・・・バルブ、
１１・・・胴板、
１３・・・接続部、
１７・・・口金、
２７・・・溝、
２９・・・ロウ材。

Claims (4)

1. 筒状の金属容器と、前記金属容器に収納される消火薬剤と、前記消火薬剤を前記金属容器の外部に噴出させるバルブと、を具備する消火器であって、
   前記金属容器は、
   第１の径を有する上端に筒状の胴板と、
   前記胴板の上端に接続されるとともに、前記第１の径よりも小さい第２の径の開口端を有する接続部と、
   前記開口端に設けられ、前記開口端の上面と対向する端面に沿って溝を有する筒状の口金と、
   前記開口端と前記口金との隙間及び前記溝を埋めるロウ材と、
   を含むこと、
   を特徴とする消火器。
2. 前記溝は環状であること、
   を特徴とする請求項１に記載の消火器。
3. 筒状の金属容器と、前記金属容器に収納される消火薬剤と、前記消火薬剤を前記金属容器の外部に噴出させるバルブと、を具備する消火器の製造方法であって、
   前記金属容器の部材として、第１の径を有する筒状の胴板と、前記第１の径よりも小さい第２の径の開口端を有する接続部と、前記開口端の上面と対向することとなる端面に沿って溝を有する筒状の口金と、前記溝に対応する形状のロウ材と、を準備し、
   前記ロウ材を前記溝に嵌めた状態で前記口金を前記開口端に載置し、
   コイルを前記開口端よりも内側に配置し、
   前記コイルに通電し、前記接続部及び前記口金の電磁誘導加熱により前記ロウ材を溶融させ、前記接続部と前記口金とを接合する
   工程を含むことを特徴とする消火器の製造方法。
4. 前記口金として環状の溝を有する口金を、前記ロウ材として環状のロウ材を、それぞれ準備すること、
   を特徴とする請求項３に記載の消火器の製造方法。

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