JP2004154826A - 容器の接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接合強度を高めることができ、且つ接合時に発生したバリの落下を防止できる接合方法（摩擦圧接法）を提供すること。
【解決手段】レシーバ１は、開口部を有するタンク本体２と、このタンク本体２の開口部を閉塞するキャップ３とで構成され、そのタンク本体２とキャップ３とが摩擦圧接法により接合される。
キャップ３の接合面には、タンク本体２側に突き出る突起４が全周に亙って設けられている。この突起４を設けることにより、全周に亙って均一な接合状態を得ることができ、且つ耐圧強度も向上する。また、突起４の内側には、袋状のバリ溜り６を形成するスカート部５が設けられている。これにより、接合時に発生したバリをバリ溜り６に収容して保持することができ、レシーバ１の内部にバリが落下することを防止できる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、摩擦圧接法により容器本体の開口部に蓋体を接合して形成される容器の接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、冷凍サイクルに使用されるレシーバは、鉄製あるいはアルミニウム製のタンク本体と、このタンク本体と同じ材質の蓋体とを有し、タンク本体の開口部に蓋体が接合されて密封容器を構成している。
タンク本体と蓋体との接合方法は、例えば特許文献１に記載されている様に、アルゴンアーク溶接や電気アーク溶接等の溶接方法が一般的である。
【０００３】
しかし、この溶接方法では、溶接時に強烈な紫外線が発生するため、作業場をプロテクタで囲う等の必要があり、設備費を押し上げる要因となっている。また、接合に伴う発熱が大きく熱歪みが発生し易いので、レシーバの内蔵物である乾燥剤（シリカゲル）袋への耐熱性も考慮しておく必要があり、コストアップの要因になる。
更に、アルゴンアーク溶接では、副資材としてアルゴンガスと溶接棒が必要であり、ランニングコストも無視できない。一方、電気アーク溶接では、溶接棒の酸化防止剤がスラッジとして残るため、産業廃棄物が発生するという問題があった。
【０００４】
上記の溶接方法に対し、エネルギー消費を１／５ 〜１／２０に少なくできる摩擦圧接法が知られている。この摩擦圧接法は、２つの材料を突き合わせて相対回転運動させることにより、両者の接触面に摩擦熱を発生させ、その熱で軟化した接触面に推力を付加して接合を行う方法である。この方法によれば、極めて短時間に、且つ比較的低い温度で接合を完了することができ、更に溶接棒やガス等が不要であるため、ランニングコストを低く抑えることができる。また、紫外線や高熱等が発生せず、且つ廃棄物も出ないため、作業環境に優れている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−３３９５２４ 号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、摩擦圧接法では、接合部の周囲に酸化物を包含するバリが必ず発生するため、レシーバの様な密封容器の場合には、容器の内側に発生したバリを除去できないという問題がある。特に、冷凍サイクルに使用されるレシーバの場合は、発生したバリが冷媒に混入して冷凍サイクル内を循環すると、膨張弁の目詰まりとかコンプレッサの損傷等の要因となる。
また、レシーバは、冷凍サイクルの高圧側で使用されるため、高い冷媒圧力に耐え得る接合強度が必要となる。そのため、従来の摩擦圧接法では、十分な気密接合が得られず、コスト的に有利なことが分かっていても実現できなかった。
【０００７】
以上のことから、現状では、レシーバの接合方法として摩擦圧接法が採用されることはなく、上述した様に溶接方法が一般的に行われている。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、摩擦圧接法により容器本体の開口部に蓋体を接合する接合方法において、気密接合を高めることができ、且つ接合時に発生したバリの落下を防止できる接合方法として提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の発明）
容器本体の開口部に蓋体を摩擦圧接法により接合して形成される容器の接合方法であって、容器本体と蓋体の何方か一方の接合面に、相手側に突き出る突起を全周に亙って設け、この突起の先端を相手側の接合面に突き合わせて、摩擦圧接法により両者を接合することを特徴とする。
この接合方法によれば、容器本体と蓋体の何方か一方の接合面に突起を設けることにより、気密性が向上して耐圧強度を高めることができる。また、平面同士の接合と比較して、バリの発生も少なくできる。
【０００９】
（請求項２の発明）
請求項１に記載した容器の接合方法において、
突起は、相手側の接合面に対向する先端部がＲ形状に設けられていることを特徴とする。実験データによれば、突起の先端部をＲ形状にすることで、より高い気密接合を得ることができる。
【００１０】
（請求項３の発明）
容器本体の開口部に蓋体を摩擦圧接法により接合して形成される容器の接合方法であって、容器本体と蓋体との接合部の内側に、摩擦圧接法による接合時に発生したバリを保持する袋状のバリ溜りを全周に亙って設けたことを特徴とする。この構成によれば、容器の内側に発生したバリをバリ溜りで受け留めて保持できるので、発生したバリが容器の内部に落下することを防止できる。
【００１１】
（請求項４の発明）
請求項１または２に記載した容器の接合方法において、
容器本体と蓋体との接合部の内側に、摩擦圧接法による接合時に発生したバリを保持する袋状のバリ溜りを全周に亙って設けたことを特徴とする。
この構成によれば、バリの発生を少なくできるだけでなく、容器の内側に発生したバリをバリ溜りで受け留めて保持できるので、発生したバリが容器の内部に落下することを防止できる。
【００１２】
（請求項５の発明）
請求項１〜４に記載した何れかの容器の接合方法において、
容器は、冷凍サイクルに使用されるレシーバまたはアキュムレータであることを特徴とする。
請求項１〜４に記載した何れかの容器の接合方法によれば、バリの発生を少なくできる、あるいは容器の内側に発生したバリが容器の内部に落下することを防止できるので、本発明を、冷凍サイクルに使用されるレシーバまたはアキュムレータの接合方法として好適に採用することが可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１はレシーバ１の断面図である。
本実施例のレシーバ１は、図１に示す上端側が開口する円筒形状のタンク本体２と、このタンク本体２の開口部を閉塞するキャップ３（蓋体）とを有し、タンク本体２の開口部にキャップ３の周囲を接合して密封構造を構成している。なお、キャップ３には、冷媒の流入口と流出口（共に図示せず）とが設けられ、それぞれ図示しない冷媒配管に接続される。
【００１４】
タンク本体２とキャップ３は、共に鉄製あるいはアルミニウム製であり、以下に説明する摩擦圧接法により接合される。
なお、キャップ３には、タンク本体２の接合面２ａ（開口部の端面）に対向するキャップ３の接合面に、タンク本体２側に突き出る突起４が全周に亙って設けられている。この突起４は、タンク本体２の接合面２ａに対向する先端部がＲ形状（球面形状）に設けられている。
【００１５】
また、突起４の内側には、接合時に発生するバリを受け留めるスカート部５が設けられている。このスカート部５は、図１に示す様に、突起４の径方向内側に設けられた円筒壁部の下端部から外径側へフランジ状に突出して設けられ、タンク本体２とキャップ３とが接合された時に、その接合部の内側に袋状のバリ溜り６（空間）を形成している。なお、バリ溜り６に収容されたバリがはみ出さない様に、スカート部５の外周面とタンク本体２の内周面とのクリアランスは小さく設定されている。
【００１６】
以下に、摩擦圧接法の接合工程を図２に基づいて説明する。
なお、摩擦圧接法を実行する摩擦圧接機（図示しない）には、縦型機と横型機とがあるが、本実施例では、レシーバ１の内部にシリカゲル等の内蔵物があるため、レシーバ１を立てた状態で使用できる縦型機を用いた。
先ず、タンク本体２とキャップ３を以下の手順で摩擦圧接機にセットする。
ａ）キャップ３をチャック７にセットする。
ｂ）タンク本体２が回らない様に、タンク本体２の側面を固定治具８、９にて固定する。
【００１７】
続いて、タンク本体２の底面に当接する固定治具１０を介してタンク本体２にスラスト荷重（例えば８００Ｋｇｆ）を加え、その後、チャック７に回転力を付与してキャップ３を所定の回転速度（例えば４０００ｒｐｍ ）で回転運動させる。
これにより、キャップ３とタンク本体２とが相対回転運動するため、キャップ３に設けられた突起４とタンク本体２の接合面２ａとの間に摩擦熱が発生し、その摩擦熱により両者の接触面が軟化して圧接される。
上記の摩擦圧接法によれば、従来の溶接方法と比較して溶接工数を大幅に短縮できる。一例として、アルゴンアーク溶接では３０秒程の溶接工数を要するが、摩擦圧接法では８ 秒弱の溶接工数で完了する。
【００１８】
なお、固定治具８、９にシーズヒータ等の加熱装置を埋め込んで、タンク本体２の接合部を加熱（材質がアルミニウムの場合、再結晶温度以上の１３０ ℃程度まで加熱） することにより、常温での接合と比較して、より良好な接合状態を得ることも可能である。
但し、アルミニウムは、熱容量が非常に小さいので、接合部のヒートバランスを考慮して、キャップ３側も加熱する（例えば熱風を当てて加熱する、あるいは高周波を使って加熱する）と良い。
【００１９】
（本実施例の効果）
従来の摩擦圧接法では、平面同士を接合する場合に、互いの接合面の平面度や面粗度等の影響により、部分的に接合不良を生じる可能性があり、均一な接合状態が得られないことがある。これに対し、本実施例では、キャップ３側の接合面に突起４を設けたことにより、摩擦圧接機にセットされたキャップ３にスラスト荷重を加えた時に、タンク本体２の接合面２ａに対して突起４の先端部が全周に亙って確実に接触することができる。これにより、平面同士を接合する場合と比較して気密性が向上するため、全周に亙って均一な接合状態を得ることができ、且つ耐圧強度も向上する。その結果、レシーバ１として要求される耐圧強度を十分に満足できる。
【００２０】
また、キャップ３側に突起４を設けたことにより、接合時にバリの発生量を少なくできる。特に、実験データによれば、突起４の先端をＲ形状とした場合に、バリの発生をより少なくできた。更に、キャップ３にスカート部５を設けているので、接合部の内側に発生したバリをバリ溜り６に収容して保持することができ、レシーバ１の内部にバリが落下することを防止できる。なお、バリ溜り６に保持されたバリは、スカート部５によってタンク本体２の内周面との間がシールされているので、バリ溜り６から脱落することはない。これにより、バリが冷媒中に混入してサイクル内を循環することを防止できる。
【００２１】
（変形例）
上記の実施例では、キャップ３の接合面に突起４を設けているが、タンク本体２の接合面２ａに突起４を設けても良い。また、突起４の形状は、必ずしも先端部をＲ形状とする必要はなく、例えば図３に示す様な台形状等の角形状としても良い。
上記の実施例では、キャップ３にスカート部５を設けてバリ溜り６を形成しているが、例えば図４に示す様に、タンク本体２の開口部に小径円筒部２ｂを突設してバリ溜り６を形成しても良い。
【００２２】
本発明の接合方法は、実施例に記載したレシーバ１以外にも、例えばアキュムレータサイクルに用いられるアキュムレータにも適用できる。また、レシーバ１やアキュムレータ以外の圧力容器または単なる容器の容器本体と蓋体との接合に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レシーバの断面図である。
【図２】摩擦圧接法による接合工程を示す断面図である。
【図３】突起の形状を示す断面図である（変形例）。
【図４】バリ溜りを示す断面図である（変形例）。
【符号の説明】
１ レシーバ（容器）
２ タンク本体（容器本体）
２ａ タンク本体の接合面
３ キャップ（蓋体）
４ 突起
６ バリ溜り

Claims (5)

1. 開口部を有する筒状の容器本体と、前記開口部を閉塞する蓋体とを備え、前記容器本体の開口部に前記蓋体を摩擦圧接法により接合して形成される容器の接合方法であって、
   前記容器本体と前記蓋体の何方か一方の接合面に、相手側に突き出る突起を全周に亙って設け、この突起の先端を相手側の接合面に突き合わせて、前記摩擦圧接法により両者を接合することを特徴とする容器の接合方法。
2. 請求項１に記載した容器の接合方法において、
   前記突起は、相手側の接合面に対向する先端部がＲ形状に設けられていることを特徴とする容器の接合方法。
3. 開口部を有する筒状の容器本体と、前記開口部を閉塞する蓋体とを備え、前記容器本体の開口部に前記蓋体を摩擦圧接法により接合して形成される容器の接合方法であって、
   前記容器本体と前記蓋体との接合部の内側に、前記摩擦圧接法による接合時に発生したバリを保持する袋状のバリ溜りを全周に亙って設けたことを特徴とする容器の接合方法。
4. 請求項１または２に記載した容器の接合方法において、
   前記容器本体と前記蓋体との接合部の内側に、前記摩擦圧接法による接合時に発生したバリを保持する袋状のバリ溜りを全周に亙って設けたことを特徴とする容器の接合方法。
5. 請求項１〜４に記載した何れかの容器の接合方法において、
   前記容器は、冷凍サイクルに使用されるレシーバまたはアキュムレータであることを特徴とする容器の接合方法。

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