JP2008106839A

JP2008106839A - ろう付け継手

Info

Publication number: JP2008106839A
Application number: JP2006289898A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yoshida; 健司吉田
Original assignee: Nikkei Heat Exchanger Co Ltd
Current assignee: Nikkei Heat Exchanger Co Ltd
Priority date: 2006-10-25
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2008-05-08

Abstract

【課題】継手に設けた鍔状の座板下面と主管接合面との隙間をなくして、比較的ろう材の流動性が低い諸条件の場合においても、ろう付け性の向上が図れるようにすること。
【解決手段】主管１０の接合面１１に設けられた挿入孔１２内に挿入される挿入部２２と継手部２３との間に鍔状の座板２４を設け、この座板の下面２５と挿入部の交わる角部に逃がし凹部２６を設けることにより、継手である枝管２０の接合時の座板下面２５と主管１０との隙間をなくすようにする。
【選択図】図１

Description

この発明は、ろう付け継手に関するもので、更に詳細には、ろう付けによって主管に接合される例えば枝管等の継手の形状に関するものである。

一般に、継手例えば枝管を主管にろう付けする場合、枝管の接合部の形状には様々なものがある。例えば、機器冷却用に用いられる熱交換器の場合、ストレートの配管形状や凹凸部の付いたホースニップル形状等が用いられる。この場合、強度的な観点から鍔状の材板を設けて、接合面積を増やした形状が望ましいとされている。

また、製造上のコスト等を鑑みると、ろう付け前に各種部品をアッセンブリー（仮組み付け）し、その後ろう付けするといったプロセスが望ましい。

そのためには、事前に枝管を仮固定する必要がある。仮固定の方法としては、例えば、図４に示すように、主管１に設けられた挿入孔（図示せず）に枝管３の挿入部（図示せず）を挿入した状態で、座板４の一部を主管１に溶接Ｗを用いた固定や、機械的カシメを用いた固定、あるいは、ろう付けの際の治具を介した固定等の方法がある。

しかし、上記のいずれの固定方法においても固定のためのプロセスが必要となり、簡易な方法とは言い難い。

接合を簡易にするには、主管接合部の挿入孔側の径と、枝管（継手）接合部の外径との嵌め合いで圧入にて固定することで、解決が可能である。継手外径については切削加工により対応可能であるが、この場合、図５に示すように、座板下面４ａと挿入孔２内に挿入される挿入部５の交わる角部に旋盤等の刃具先端の円弧状部分だけ円弧状部６が生じ、座板下面４ａと主管接合面１ａとの間に隙間Ｓが生じることとなる。この隙間Ｓにより下記（１）〜（３）の場合には、ろう付け性が低下する懸念がある。

すなわち、
（１）界面に流れ込むろう材の絶対量が比較的少ない場合、換言すると、低クラッド率のブレージング材を使用する場合、
（２）ろう材組成がＪＩＳＡ４３４３等のように珪素（Ｓｉ）の含有量が比較的低いものを使用する場合、
（３）ろう付けされる接合面が鉛直方向の姿勢の場合、
においては、ろう付け性が低下する懸念がある。

また、主管と枝管の隙間を少なくする方法として、図６に示すように、主管１にネッキング加工を施した挿入孔２を形成し、一方、枝管３には、外方に向かって円弧状に膨隆するスプール部３ａを形成し、挿入孔２にスプール部３ａを圧接するまで圧入して仮固定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平４−１４５２９１号公報（特許請求の範囲、第１図，第２図）

しかしながら、特開平４−１４５２９１号公報に記載の技術は、主管及び枝管の双方に加工すなわちネッキング加工，スプール部の成形加工等を施す必要があり、これら加工に手間を要するという問題がある。また、主管のネッキング加工された挿入孔と枝管に形成された円弧状のスプール部とを隙間なく密接することは難しく、ろう付けが不安定になる懸念がある。また、枝管を主管に挿入し自立させた場合に倒れ等が生じ易く、位置精度を確保することが難しい。

この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、継手に設けた鍔状の座板下面と主管接合面との隙間をなくして、比較的ろう材の流動性が低い諸条件の場合においても、ろう付け性の向上が図れるろう付け継手を提供するものである。

上記課題を解決するために、この発明は、ろう付けによって主管に接合される継手であって、上記主管の接合面に設けられた挿入孔内に挿入される挿入部と継手部との間に鍔状の座板を設け、この座板の下面と上記挿入部の交わる角部に逃がし凹部を設け、継手の接合時の上記座板下面と上記主管との隙間をなくすようにした、ことを特徴とする。

この発明において、上記逃がし凹部は、座板下面と挿入部との交わる角部に設けられて、角部の円弧状部を除去するものであれば、その形状等は任意でよく、例えば、挿入部に沿って延在する凹形状や、座板下面に沿って延在する凹形状、あるいは、挿入部と座板下面の交差する方向に延在する凹形状等のいずれであってもよい。

上記継手は、例えば、アルミニウム合金製の円筒状押出形材を所定の長さに切り出し、切り出された円筒体を、旋盤等の加工機によって切削加工して得られる。例えば、まず、挿入部と継手部を形成すると共に、挿入部と継手部の間に円筒体の外周を残した状態の鍔状の座板が形成される。この際、継手部はストレートの円筒状に形成されるか、あるいは、凹凸部の付いたホースニップル形状に形成される。次いで、挿入部と座板下面との交わる角部を切削して逃がし凹部が形成される。

上記のように構成することにより、座板下面と挿入部の交わる角部に逃がし凹部を設けることで、角部には円弧状部が存在しない状態となる。

上記のように構成された継手を主管にろう付けする場合は、例えばろう材層が形成されたクラッド材からなる主管の接合面に設けられた挿入孔内に継手の挿入部を挿入すると、座板下面と主管の接合面とが隙間のない状態に仮固定され、この状態でろう付け接合することができる。

この発明のろう付け継手によれば、上記のように構成されているので、以下のような顕著な効果が得られる。

（１）座板下面と主管の接合面とが隙間のない状態に仮固定された状態でろう付け接合することができるので、ろう付け時に周囲のろう材の流れ込みがなくても、ろう付けすることができ、ろう付け性の向上が図れる。また、主管に比較的低クラッド率の材料を使用することができる。

（２）ろう付けされる接合面が鉛直方向等の比較的ろうが偏り易い場合においても、その影響を少なくしたろう付けが可能となる。

（３）継手と主管が密着しているため、双方に熱が伝わり温度が均一となり、ろう付を容易に行うことができる。

以下、この発明に係るろう付け継手の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

◎第１実施形態
図１は、この発明に係るろう付け継手の第１実施形態の接合状態を示す斜視図（ａ）、（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う拡大断面図（ｂ）及び（ｂ）のII部拡大断面図（ｃ）である。

第１実施形態は、主管１０の上面の接合面１１に継手２０例えば枝管（以下に枝管２０という）をろう付け接合した場合である。この場合、主管１０は、例えば表面にろう材層を形成（クラッド）したアルミニウム合金製のブレージング材によって矩形状に形成されている。また、主管１０の上面の接合面１１には挿入孔１２が設けられている。なお、この場合、主管１０には、珪素（Ｓｉ）の含有量が比較的低い７．５％であるＪＩＳＡ４３４３や、Ｓｉの含有量が１０％であるＪＩＳＡ４０４５等が使用される。

上記枝管２０は、アルミニウム合金製の中空円筒状の押出形材より所定の長さに切り出された後述する円筒体２１を切削加工したものにて形成されており、一端には上記挿入孔１２内に嵌挿可能な挿入部２２が形成され、他端には配管等を接続するストレートの円筒状の継手部２３が形成され、挿入部２２と継手部２３との間に鍔状の座板２４が形成されている。また、座板下面２５と挿入部２２の交わる角部には、角部の円弧状部を除去するための逃がし凹部２６が形成されている。この場合、逃がし凹部２６は、挿入部２２の側面に沿って延在する円弧状に形成されている。なお、この場合、枝管２０には、例えばろう付け性を考慮してＭｇを含まないＪＩＳＡ３００３が使用されている。

上記のように形成された枝管２０を主管１０にろう付け接合するには、クラッド材からなる主管１０の接合面１１に設けられた挿入孔１２内に枝管２０の挿入部２２を嵌挿すると、座板下面２５と主管１０の接合面１１とが隙間のない状態に仮固定される。この状態で、図示しない炉内に搬入して所定のろう付け温度に加熱してろう付け接合する。

第１実施形態によれば、座板下面２５と主管１０の接合面１１とが隙間のない状態に仮固定された状態でろう付け接合することができるので、ろう付け時には、周囲のろう材の流れ込みがなくても、ろう付けすることができる。これにより、主管１０に比較的低Ｓｉの材料（ＪＩＳＡ４３４３）を使用することができる。

また、枝管２０と主管１０が密着しているため、枝管２０と主管１０の双方に熱が伝わり温度が均一となり、ろう付を容易に行うことができる。なお、ろう材３０の一部は逃がし凹部２６内に流れ込み、これによりろう材３０が外側へ流れ出るのを抑制している（図１（ｃ）参照）。

◎第２実施形態
図２は、この発明に係るろう付け継手の第２実施形態の接合状態を示す斜視図（ａ）及び（ａ）のIII−III線に沿う拡大断面図（ｂ）である。

第２実施形態は、主管１０の鉛直方向の接合面１１Ａに継手である枝管２０Ａをろう付け接合した場合である。この場合、枝管２０Ａは、上記第１実施形態と同様に、アルミニウム合金製の中空円筒状の押出形材より所定の長さに切り出された後述する円筒体２１を切削加工したものにて形成されており、一端には上記挿入孔１２内に嵌挿可能な挿入部２２が形成され、他端には配管等を接続するストレートの円筒状の継手部２３が形成され、挿入部２２と継手部２３との間に鍔状の座板２４が形成されている。

第２実施形態における座板下面２５と挿入部２２の交わる角部に形成される逃がし凹部２６Ａは、座板下面２５に沿って延在する円弧状に形成されている点で第１実施形態と相違している。

なお、第２実施形態において、その他の部分は第１実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。

第２実施形態の枝管２０Ａを主管１０にろう付け接合するには、クラッド材からなる主管１０の鉛直方向の接合面１１Ａに設けられた挿入孔１２内に枝管２０Ａの挿入部２２を嵌挿すると、座板下面２５と主管１０の接合面１１Ａとが隙間のない状態に仮固定される。この状態で、図示しない炉内に搬入して所定のろう付け温度に加熱してろう付け接合する。

第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、座板下面２５と主管１０の接合面１１Ａとが隙間のない状態に仮固定された状態でろう付け接合することができるので、ろう付け時には、周囲のろう材の流れ込みがなくても、ろう付けすることができる。これにより、主管１０に比較的低クラッド率の材料（ＪＩＳＡ４３４３）を使用することができる。

また、枝管２０と主管１０が密着しているため、枝管２０と主管１０の双方に熱が伝わり温度が均一となり、ろう付を容易に行うことができる。

更にまた、ろう付けされる主管１０の接合面１１Ａが鉛直方向のように比較的ろうが偏り易い場合においても、その影響を少なくしたろう付けが可能となる。なお、ろう材３０の一部は逃がし凹部２６Ａ内に流れ込み、これによりろう材３０が外側へ流れ出るのを抑制している。

＜枝管の作製方法＞
上記枝管２０，２０Ａ（以下に符号２０で代表する）を作製するには、まず、アルミニウム合金製の中空円筒状の押出形材を所定の長さに切り出して円筒体２１を得る（図３（ａ）参照）。次に、円筒体２１を、旋盤等の加工機によって切削加工して、一端に円筒状の挿入部２２を形成し、他端には円筒状の継手部２３を形成すると共に、挿入部２２と継手部２３との間に円筒体２１の外周寸法を残した状態の鍔状の座板２４を形成する（図３（ｂ）参照）。その後、挿入部２２と座板下面２５との交わる角部の逃がし凹部（図示せず）を加工して枝管２０を作製する。

なお、上記円筒状の継手部２３に代えて、図３（ｃ）に示すような凹凸部を付けたホースニップル形状の継手部２３Ｂを有する枝管２０Ｂも継手部２３Ｂの切削加工以外を同様の切削加工によって作製することができる。

◎その他の実施形態
なお、上記第１実施形態では、逃がし凹部２６は挿入部２２の鉛直方向に沿って延在されており、第２実施形態では、逃がし凹部２６Ａは座板下面２５に沿って延在されている場合について説明したが、必ずしもこの形状に限定されるものではない。例えば、逃がし凹部２６，２６Ａを逆にしてもよい。すなわち、第１実施形態において、座板下面２５に沿って延在される逃がし凹部２６Ａを設け、第２実施形態において、挿入部２２の鉛直方向に沿って延在される逃がし凹部２６を設けてもよい。また、逃がし凹部を、挿入部２２と座板下面２５の交差する方向に延在する凹形状としてもよい。

また、上記実施形態では、主管１０が矩形筒状に形成される場合について説明したが、主管１０は接合面１１，１１Ａが平坦状であれば、必ずしも矩形筒状である必要はなく、例えば、平坦接合面以外の部分を円弧状にした形状、三角筒状あるいは五角形状以上の多角形状の筒状にて形成してもよい。

次に、この発明に係る継手のろう付け接合の効果を確認するための実験について説明する。

＜実験条件＞
枝管（継手）の材質：ＪＩＳＡ３００３
ろう材材質：ＪＩＳＡ４３４３（Ｓｉ：７．５％）、ＪＩＳＡ４０４５（Ｓｉ：１０％）
加熱温度：５９０℃、６００℃
ろう付け面の姿勢：水平、鉛直
・比較例１：角部Ｒ＝０．５ｍｍ、隙間Ｓ≒０．５ｍｍ、クラッド率：５％（図７（ａ）参照）
・比較例２：角部Ｒ＝０．５ｍｍ、隙間Ｓ≒０．５ｍｍ、クラッド率：１０％（図７（ａ）参照）
・実施例１：角部逃がし凹部２６、隙間Ｓ≒０ｍｍ、クラッド率：５％（図７（ｂ）参照）
・実施例２：角部逃がし凹部２６、隙間Ｓ≒０ｍｍ、クラッド率：１０％（図７（ｂ）参照）。

なお、図７（ａ）は図５に示した主管と枝管の符号を付し、図７（ｂ）では図１に示した主管と枝管の符号を付したが、円弧状部６と逃がし凹部２６を設ける以外は同じ形状である。

上記実験条件の下で実験を行ったところ、表１に示すような結果が得られた。

上記実験の結果、比較例１，２のものは、ろう材材質がＡ４０４５（Ｓｉ：１０％）で、加熱温度が６００℃におけるろう付け面の姿勢が水平の場合は接合は良好であったが、その他の条件の下ではいずれも接合は不十分あるいは接合不良であった。これに対して、実施例１，２のものはいずれの条件においても、接合は良好あるいは非常に良好であった。

この実験の結果から、ろう材組成がＡ４３４３（Ｓｉ：７．５％）等の比較的低Ｓｉの主管を使用できることが判った。

この発明に係る継手の第１実施形態の接合状態を示す斜視図（ａ）、（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う拡大断面図（ｂ）及び（ｂ）のII部拡大断面図（ｃ）である。この発明に係る継手の第２実施形態の接合状態を示す斜視図（ａ）及び（ａ）のIII−III線に沿う拡大断面図（ｂ）である。この発明に係る継手の素材である円筒体を示す斜視図（ａ）、円筒体から作製された継手の一例を示す斜視図（ｂ）及び継手の別の例を示す斜視図（ｃ）である。従来の継手の接合前の仮固定状態を示す斜視図である。従来の別の継手の接合前の嵌合状態を示す断面図である。従来の更に別の継手の接合前の状態を示す断面図（ａ）及び接合（嵌合）状態を示す断面図（ｂ）である。ろう付け接合の効果を確認するための実験に用いられる試料の比較例１，２の要部断面図（ａ）及び実施例１，２の要部断面図（ｂ）である。

符号の説明

１０主管
１１接合面
１２挿入孔
２０，２０Ａ，２０Ｂ枝管（継手）
２２挿入部
２３継手部
２４座板
２５座板下面
２６，２６Ａ逃がし凹部
３０ろう材

Claims

ろう付けによって主管に接合される継手であって、
上記主管の接合面に設けられた挿入孔内に挿入される挿入部と継手部との間に鍔状の座板を設け、この座板の下面と上記挿入部の交わる角部に逃がし凹部を設け、継手の接合時の上記座板下面と上記主管との隙間をなくすようにした、ことを特徴とするろう付け継手。