JP2006205231A - 流体制御機器または流体計測機器における蓋部材と接手との接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 流体制御機器または流体計測機器における蓋部材と接手とを、抵抗溶接により拡散接合する場合において、接手内部へスパッタが入り込むことを確実に防止すること。
【解決手段】 蓋部材１との接合側における接手２の端面２１に、接手２を貫通する内部穴２２の開口２３の周囲に突設された外側突起部２５と、蓋部材１の端面１１とを圧接し、接手２の端面２１における外側突起部２５と内部穴２２の開口２３との間に周状に突設された外側突起部２５よりも突出高さが低い内側突起部２６を、蓋部材１の端面１１から微小間隔だけ離間させて端面１１と向き合わせた状態で、抵抗溶接により接手２の外側突起部２５と蓋部材１の端面１１とを拡散接合する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、冷凍空調用、自動車エアコン用および一般産業機械用等に用いられるスイッチ、センサおよび弁等の流体制御機器または流体計測機器における蓋部材と接手との接合方法に関し、特に、抵抗溶接により蓋部材と接手とを接合する際に飛散するスパッタの接手内部への入り込みを防止する技術の改良に関する。

流体制御用、流体計測用の機器、例えば圧力スイッチ等において、蓋部材と接手とをコンデンサー式の抵抗溶接機を用いて拡散接合する場合、従来では図７（ａ）に示したように、接手２の接合側の端面２１に、接手２を貫通する内部穴２２の開口２３の周囲に突設された突起部１２５と、蓋部材１の端面１１とを高圧の荷重を加えて圧接し、不図示のコンデンサーの放電により蓋部材１と接手２との間に瞬時に高電流を流して拡散接合している。

この際、図７（ｂ）に示したように、接合部表面の酸化膜が溶けてスパッタ３１が飛散し（特許文献１）、このスパッタ３１は接手２の開口２３の方向に飛散する。
特開平７−１１９６３７号公報

しかし従来の構造では、蓋部材１の端面１１と接手２の端面２１との隙間が接手２の開口２３に開放されているので、開口２３の方向に飛散して内部に残ったスパッタ３１が剥がれて、接手２の内部のシール面に移動して付着することによりシール性を損なうおそれがあった。

また、スパッタ３１が接手２の内部を通過して外部へ放出されると、冷凍空間、空圧回路または油圧回路に接続されている制御機器にスパッタ３１が付着して制御機器の機能を阻害するおそれがあった。具体的には、例えば、接手２の外部へ放出されたスパッタ３１が冷凍空調回路の配管内を移動して各種バルブのシール面に付着し、冷凍空調装置の制御を阻害するおそれがあった。

本発明は、流体制御機器または流体計測機器における蓋部材と接手とを、抵抗溶接により拡散接合する場合において、接手内部へスパッタが入り込むことを確実に防止することを目的としている。

本発明は、スイッチ、センサおよび弁等の流体制御機器または流体計測機器における蓋部材と接手との接合方法であって、
前記蓋部材との接合側における前記接手の端面に、該接手を貫通する内部穴の開口周囲に突設された外側突起部と、前記蓋部材の端面とを圧接し、
前記接手の端面における前記外側突起部と前記内部穴の開口との間に周状に突設された該外側突起部よりも突出高さが低い内側突起部を、前記蓋部材の端面から微小間隔だけ離間させて該端面と向き合わせた状態で、抵抗溶接により前記接手の外側突起部と前記蓋部材の端面とを拡散接合することを特徴とする。

上記の発明では、圧接された接手の外側突起部と蓋部材の端面との間に瞬時に高電流を流すことにより、接手の外側突起部と蓋部材の端面とが拡散接合される。通電の初期段階
では加熱により接手の外側突起部が溶融して潰れ、蓋部材との接合が始まる。

その後、接手の外側突起部が溶融して潰れることにより接手の内側突起部が蓋部材の端面と接触する。しかし、この時点では電流値が下がり始め、さらに、接合が始まっている接手の外側突起部と蓋部材の端面との間は接触抵抗が小さくなっているので、大部分の電流は外側突起部を通って蓋部材に流れる。このため、内側突起部には溶融が起こらない。

溶接時に外側突起部から内方へ向かってスパッタが飛散するが、内側突起部によって接手の内部空間との間が遮られているので、スパッタは内側突起部の外側に封じ込められ、接手の内部空間には移動しない。さらに、内側突起部には溶融が起こらないので、内側突起部はスパッタを発生しない。したがって、接手内部へスパッタが入り込むことを確実に防止することができる。

本発明は、冷凍空調用、自動車エアコン用および一般産業機械用等に用いられるスイッチ、センサおよび弁等の流体制御機器または流体計測機器に適用される。具体例としては、冷媒、油圧媒体、空圧媒体等の圧力媒体の制御や保安に用いられる圧力スイッチ、圧力センサ、および流体の流路を開放、閉止するための弁を挙げることができる。これらの機器では、接手により対象部位へ機器が装着され（装着方法は例えば螺着など）、接手内部を通じて蓋部材の内部に流体を導入してスイッチ作動、センサによる検知、流体流れの開放、閉止等を行う。

本発明によれば、流体制御機器または流体計測機器における蓋部材と接手とを、抵抗溶接により拡散接合する場合において、接手内部へのスパッタの移動を確実に防止することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１（ａ）は、本発明の方法に用いられる蓋部材および接手を示した一部断面図、図１（ｂ）は、蓋部材と接手との接合部周辺を示した拡大断面図である。本実施形態では、圧力スイッチの蓋部材と接手とをコンデンサー式の抵抗溶接機を用いて接合する場合について説明する。

図示した蓋部材１はステンレス製であり、その中央部には、蓋部材１の内部空間へ流体を導入する貫通穴１２が設けられている。
接手２は黄銅製であり、接手２を貫通する内部穴２２の内周面には、接続対象に螺着するための螺合部２４が設けられている。蓋部材１との接合側における端面２１には、内部穴２２の開口２３の周囲に外側突起部２５が突設され、外側突起部２５と内部穴２２の開口２３との間には、内側突起部２６が周状に突設されている。

外側突起部２５は、内部穴２２の開口２３の周囲に、周状に連続した形状、あるいは断続的な形状で設けられる。
内側突起部２６は、外側突起部２５と内部穴２２の開口２３との間に、周状に連続した形状で、外側突起部２５よりも突出高さが低くなるように設けられ、外側突起部２５を蓋部材１の端面１１に圧接した際に幅Ｗの微小な隙間（例えば０．１ｍｍ以下）が形成される。

接手２の外側突起部２５と、蓋部材１の端面１１とを、高圧の荷重を加えて圧接し、コンデンサー式の抵抗溶接機が備える不図示のコンデンサーの放電により、蓋部材１と接手２との間に瞬時に大電流を流して拡散接合する。図２は、図１の蓋部材１と接手２との間に瞬時電流を流した際の経時変化を示した接合部周辺の拡大断面図であり、図２（ａ）は
通電直後の状態、図２（ｂ）は接手２の外側突起部２５が潰れて内側突起部２６と蓋部材１の端面１１とがさらに接近した状態、図２（ｃ）は溶接終了後の状態を示す。

一対の電極間に上下から挟まれた蓋部材１と接手２には（同図において６１は下側電極である）、接手２から蓋部材１へ大電流が流される。通電直後は、図２（ａ）に示したように、大電流が同図の直線矢印で示したように外側突起部２５を通る経路で流れる。外側突起部２５は抵抗熱により加熱されて溶融し、接合が始まる。

外側突起部２５が溶融により潰れると、内側突起部２６と蓋部材１の端面１１との隙間Ｗは徐々に短くなり（図２（ｂ））、外側突起部２５がさらに溶融すると内側突起部２６は蓋部材１の端面１１に接触する。コンデンサーの放電電流は、図３のグラフに示したように、時間の経過とともにピークから下がっていくが、内側突起部２６が蓋部材１の端面１１に接触した時点では、電流値が既に下がり始めており、さらに接合が始まっている外側突起部２５と蓋部材１の端面１１との間は接触抵抗が小さくなっているので、大部分の電流は外側突起部２５を通って蓋部材１に流れる。このため、内側突起部２６には溶融が起こらない。

外側突起部２５が溶融によってさらに潰れると、内側突起部２６は蓋部材１と接手２とを挟圧する圧接力により変形し、内側突起部２６の内側の空間を外側から完全に遮断し（図２（ｃ））、接合が完了する。

このように抵抗溶接を行うことで、接手２の内部へスパッタが入り込むことが確実に防止される。この点について図４を参照しながら以下に説明する。図４は、内側突起部２６によって接手２の内部へのスパッタの移動が遮断される様子を示した接合部周辺の拡大断面図であり、図４（ａ）は通電直後の状態、図４（ｂ）は接手２の外側突起部２５が潰れて内側突起部２６と蓋部材１の端面１１とが接触した状態、図４（ｃ）は溶接終了後の状態を示す。

通電直後は、図４（ａ）に示したように、大電流が同図の直線矢印で示したように外側突起部２５を通る経路で流れ、外側突起部２５の溶融が始まり、スパッタ３１が発生する。

スパッタ３１は内側へ向かって飛散するが、その飛散方向に設けられた内側突起部２６により、接手２の開口２３はスパッタ３１から遮断されているので、スパッタ３１は内側突起部２６の外側に封じ込められる。外側突起部２５が溶融によりさらに潰れると、図４（ｂ）に示したように、内側突起部２６と蓋部材１の端面１１とが接触して、内側突起部２６はその内側の空間を外側から完全に遮断するので、スパッタ３１は内側突起部２６の外側に封じ込められ、接手２の内部空間には移動しない。

さらに、上述したように内側突起部２６には溶融が起こらないので、内側突起部２６からはスパッタ３１が発生しない。なお、圧接時に最初から内側突起部２６を蓋部材１の端面１１に当接させて電流を流すと（図５にその状態を示す）、通電当初において、大電流が図５の矢印で示したように外側突起部２５と内側突起部２６とに分岐して流れるので、内側突起部２６も抵抗熱により溶融し、内側突起部２６からスパッタ３１が発生して接手２の開口２３側に向かって飛散する。

また、外側突起部２５には適切な加圧力が負荷されることが必要であるが、図５のように内側突起部２６が蓋部材１の端面１１に最初から当接していると、溶接を開始した直後に最大電流が流れる時に外側突起部２５に対して最大の加圧力が必要であるにもかかわらず、加圧力が外側突起部２５と内側突起部２６とに分散されて外側突起部２５への加圧力
が弱くなる。このため、適切な溶接を行うことができない場合がある。

図６は、本発明の方法により蓋部材１と接手２とが接合された圧力スイッチの断面図である。この圧力スイッチ４１は、蓋部材１と、ダイヤフラム５７と、端子５１および端子５２が固定された端子台５６とが、かしめカバー５９によりかしめ固定されている。

端子５１に設けられた固定接点５３と、端子５２に接続された接点バネ５５に設けられた可動接点５４とが、蓋部材１の内部空間６０に導入された流体の圧力に応じて接離することによりスイッチのオン、オフが行われる。すなわち、可撓性のダイヤフラム５７に流体圧が作用するとダイヤフラム５７が上側へ撓み、上下方向へ移動自在に支持された軸部材５８を押圧して上方へ移動させる。軸部材５８が上方へ移動することにより、接点バネ５５が軸部材５８により上方へ押されて可動接点５４を固定接点５３から離反させ、これにより端子５１と端子５２との導通が解除される。

この状態から流体圧が下がると、ダイヤフラム５７が元の形状に戻り、これに伴い軸部材５８も下方に移動し、接点バネ５５が付勢力によって軸部材５８に追随して可動接点５４と固定接点５３とが再び接触し、これにより端子５１と端子５２とが導通する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において各種の変形、変更が可能である。

図１（ａ）は、本発明の方法に用いられる蓋部材および接手を示した一部断面図、図１（ｂ）は、蓋部材と接手との接合部周辺を示した拡大断面図である。 図２は、図１の蓋部材と接手との間に瞬時電流を流した際の経時変化を示した接合部周辺の拡大断面図であり、図２（ａ）は通電直後の状態、図２（ｂ）は接手の外側突起部が潰れて内側突起部と蓋部材の端面とがさらに接近した状態、図２（ｃ）は溶接終了後の状態を示す。 図３は、接手から蓋部材へ流れる電流と、時間との関係を示したグラフである。 図４は、内側突起部によって接手内部へのスパッタの移動が遮断される様子を示した接合部周辺の拡大断面図であり、図４（ａ）は通電直後の状態、図４（ｂ）は接手の外側突起部が潰れて内側突起部と蓋部材の端面とが接触した状態、図４（ｃ）は溶接終了後の状態を示す。 図５は、圧接時に最初から内側突起部を蓋部材の端面に当接させて電流を流した場合を示した断面図である。 図６は、本発明の方法により蓋部材と接手とが溶着された圧力スイッチの断面図である。 図７（ａ）は、従来における蓋部材と接手との接合方法を説明するための一部断面図、図７（ｂ）は、蓋部材と接手との接合部周辺を示した拡大断面図である。

符号の説明

１ 蓋部材
２ 接手
１１ 端面
１２ 貫通穴
２１ 端面
２２ 内部穴
２３ 開口
２４ 螺合部
２５ 外側突起部
２６ 内側突起部
３１ スパッタ
４１ 圧力スイッチ
５１ 端子
５２ 端子
５３ 固定接点
５４ 可動接点
５５ 接点バネ
５６ 端子台
５７ ダイヤフラム
５８ 軸部材
５９ かしめカバー
６０ 内部空間
６１ 下側電極

Claims (1)

1. スイッチ、センサおよび弁等の流体制御機器または流体計測機器における蓋部材と接手との接合方法であって、
   前記蓋部材との接合側における前記接手の端面に、該接手を貫通する内部穴の開口周囲に突設された外側突起部と、前記蓋部材の端面とを圧接し、
   前記接手の端面における前記外側突起部と前記内部穴の開口との間に周状に突設された該外側突起部よりも突出高さが低い内側突起部を、前記蓋部材の端面から微小間隔だけ離間させて該端面と向き合わせた状態で、抵抗溶接により前記接手の外側突起部と前記蓋部材の端面とを拡散接合することを特徴とする流体制御機器または流体計測機器における蓋部材と接手との接合方法。
   
   

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