JP2014087822A - 金属部材の結合構造および結合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 安定した接続品質が得られる金属部材の結合方法を提供する。
【解決手段】 第１金属部材2、3と第２金属部材6、5とのうち一方を他方に挿入して結合部材で直列に接続結合する。一方の金属部材2、3の外周面2c、3cに結合部材BRを配置する。一方の金属部材2、3が他方の金属部材6、5に挿入されて重なり合う部分で、一方の金属部材2、3の外周面2c、3cまたは他方の金属部材6、5の内周面6e、5eに設けられた単数本の溝2a、3aもしくは複数本の溝2a、3aにより、溶融した結合部材BRを第１金属部材2、3と第２金属部材6、5との接合部分まで流して結合するようにする。
【選択図】図８

Description

本発明は、金属部材の結合構造および結合方法に関する。

従来の金属部材の結合構造および結合方法としては、特許文献１および特許文献２に記載のものが知られている。
特許文献１に記載の従来の金属部材の結合方法は、第１金属管と第２金属管のうち、一方の金属管の端部にフレア部を形成し、これに他方の金属管の端部を挿入した状態で、フレア部にろう材を置いてパイプ接合部を構成する。
上記両管のうちの少なくとも一方に、ろう材をパイプ接続部に設定した際、ろう材をフレア部の傾斜面に接触させないように、ろう材支持部として複数の凸部を一方の管の周に沿って設けている。

一方、特許文献２に記載の従来の金属部材の結合方法は、第１金属材の筒状部分の端部を第２金属材に形成された孔に差し込んだ状態で置きろう方式により両金属材をろう付けするにあたり、第２金属材の孔における開口側端部に、軸線方向外側に向かって広くなったテーパ部を形成するとともに、第１金属材の筒状部分の端部に円筒状ろう材を嵌め被せて少なくともその一部をテーパ部内に入れておく。
そして、テーパ部の最第径部の内周面と第１金属材の筒状部分の外周面との間隔を、ろう材の肉厚の２倍以上とし、かつ、ろう材の軸線方向の長さをテーパ部の軸線方向の長さ以上とする。

特開２００８−２１２９４９号公報 特開平０４−３０００７１号公報

しかしながら、上記従来の金属部材の結合構造および結合方法には以下に説明するような問題がある。
まず、前者の従来技術にあっては、ろう材を溶融した際、ろう材が凸部に玉状となってくっつき、この結果、表面張力の毛細管現象を利用して所望の部位へろう材を流そうとしても、ろう材の流れをコントロールすることができず、接合品質が安定しないという問題がある。

また、後者の従来技術にあっては、両金属材の当接部や当接面にろう材が毛細管現象で集まるものの、第１金属材と第２金属材との連結面が均等な隙間とならないため、せっかくこの隙間にろう材が流れ込んでも全周には均等に入り込まず、接合品質が安定しないという問題がある。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、金属部材同士の接続面に結合部材が均等に流れることができ、安定した良好な接合品質を得ることができるようにした金属部材の結合構造および結合方法を提供することにある。

この目的のため、請求項１に記載の本発明による金属部材の結合構造は、
第１金属部材と第２金属部材とのうち一方を他方に挿入して結合部材で直列に接続結合する金属部材の結合構造において、
一方の金属部材の外周面に結合部材が配置され、
一方の金属部材が他方の金属部材に挿入されて重なり合う部分で、一方の金属部材の外周面または他方の金属部材の内周面に、溶融した結合部材を第１金属部材と第２金属部材との接合部分まで流す溝が設けられている、
ことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明の金属部材の結合構造は、
請求項１に記載の金属部材の結合構造において、
溝が、一方の金属部材の他方の部材への挿入代を超えて伸びている、
ことを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明の金属部材の結合構造は、
請求項２に記載の金属部材の結合構造において、
溝が、結合部材を超えて伸びている、
ことを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明の金属部材の結合構造は、
請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の金属部材の結合構造において、
溝が、第１金属部材および第２金属部材の挿入部分の長手方向に沿って伸びている、
ことを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明の金属部材の結合構造は、
請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載の金属部材の結合構造において、
結合部材が、一方の金属が挿入された他方の金属部材の開口端部に配置されている、
ことを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明の金属部材の結合構造は、
請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載の金属部材の結合構造において、
溝が、第１金属部材の外周まわりまたは第２金属の内周まわりに所定間隔離した状態で配置されている、
ことを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明の金属部材の結合構造は、
請求項１乃至６のうちのいずれか１項に記載の金属部材の結合構造において、
一方の金属部材が、パイプであり、
他方の金属部材が、コネクタである、
ことを特徴とする。

また、請求項８に記載の金属部材の結合構造は、
請求項１乃至７のうちのいずれか１項に記載の金属部材の結合構造において、
溝が複数本設けられている、
ことを特徴とする。

また、請求項９に記載の発明の金属部材の結合方法は、
第１金属部材と第２金属部材とのうち一方を他方に挿入して結合部材で直列に接続結合する金属部材の結合方法において、
一方の金属部材を他方の金属部材に挿入した状態で、一方の金属部材の外周面に結合部材を配置し、
一方の金属部材が他方の金属部材に挿入されて重なり合う部分で、一方の金属部材の外周面または他方の金属部材の内周面に設けられた溝により、溶融した結合部材を第１金属部材と第２金属部材との接合部分まで流して結合するようにした、
ことを特徴とする。

請求項１に記載の本発明の金属部材の結合構造にあっては、金属部材同士の接続面に結合部材が均等に流れることができ、安定した良好な接合品質を得ることができる。

請求項２に記載の本発明の金属部材の結合構造にあっては、溶融した結合部材を確実に溝で接続部分へ導くことができる。

請求項３に記載の本発明の金属部材の結合構造にあっては、溶融した結合部材を確実に溝で受けることができる。

請求項４に記載の本発明の金属部材の結合構造にあっては、溶融した結合部材を確実に溝で挿入部分の奥にある接続部分に導くことができる。

請求項５に記載の本発明の金属部材の結合構造にあっては、結合部材を容易に配置することができる。

請求項６に記載の本発明の金属部材の結合構造にあっては、溶融した結合部材を確実に周まわり全体へ導くことができる。

請求項７に記載の本発明の金属部材の結合構造にあっては、パイプとコネクタとの接続結合に最適に適用することができる。

請求項８に記載の本発明の金属部材の結合構造にあっては、溝が複数本設けられているため、周方向にり患させた複数の溝から溶融した結合部材を周全体に、より確実に周まわり全体へ導くことができる。

請求項９に記載の本発明の金属部材の結合方法にあっては、金属部材同士の接続面に結合部材が均等に流れることができ、安定した良好な接合品質を得ることができる。

本発明の実施例１に係る金属部材(コネクタとパイプ)の結合構造を用いたエバポレータの正面図である。 実施例１のエバポレータの平面図である。 実施例１のエバポレータのパイプ−コネクタ部分の低面図である。 実施例１のエバポレータの左側面図である。 実施例１のエバポレータの右側面図である。 実施例１のエバポレータで用いるパイプのコネクタを示す図であり、(a)は流出側コネクタの正面図、(b)はその一部を断面にした側面図、(c)は流入側コネクタの正面図、(d) はその一部を断面にした側面図ある。 実施例１のエバポレータで用いるパイプのコネクタとパイプとの接合部分を説明する模式図であり、(a)は側面断面図、(b)は(a)のA−A線に沿って切断してみた断面図である。 実施例１のエバポレータで用いるパイプのコネクタとパイプとの接合部分の一部断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。

まず、実施例１の金属部材の結合構造および結合方法の全体構成を説明する。
この実施例１の金属部材の結合構造および結合方法は、自動車のエア・コンディショニング・システムのエバポレータに適用したものである。

図１〜図５に示すように、エバポレータ1は、上下方向に離間した上側タンク11および下側タンク12と、これら間に配置されたコア部13と、を備えている。
コア部13は、上記両タンク11、12を連結、連通する複数のチューブ14と、隣合うチューブ14間に配置されたフィン15と、を備えている。
上側タンク11および下側タンク12は、エバポレータ1の奥行き方向にそれぞれ２個ずつのタンクが並行配置されて直列接続され、一方が媒体の流入側のタンク11a、12a、また他方側が媒体の流出側のタンク11b、12bとなり、コア部13もそれらに応じて２つのコア部13a、13bが設けられている。
なお、エバポレータ1は、周知の構造であるので、詳細な構造については、その説明を省略する。

流入側の上側タンク11aの一方の側端部には、流入側パイプ2の一方の端部が取り付けられ、流出側の上側タンク12bには流出パイプ3の一方の端部が取り付けられて、これらのパイプ2、3は、エバポレータ1の側面へ下方、かつ流出側の上側タンク12bの方に折り曲げられる。
パイプ2、3の他方の端部は、連結プレート4で一体化にされた流出側コネクタ5および流入側コネクタ6にそれぞれ挿入結合される。
なお、流出側パイプ3および流出側コネクタ5は、流入側パイプ2および流入側コネクタ6より径が大きく設定されている。

なお、流入側パイプ2、流出側パイプ3は、第１金属部材および第２金属部材もうちの一方の金属部材に、また、流入側コネクタ6、流出側コネクタ5は、第１金属部材および第２金属部材もうちの他方の金属部材にそれぞれ相当する。

流出側パイプ3と流出側コネクタ5との接続、また流入側パイプ2と流入側コネクタ6との接続について、図６〜図８を用いながら説明する。
図６(a)、(b)に流出側コネクタ5を、また同図(c)、(d)に流入側コネクタ6を示す。
流出側コネクタ5は、中間部分5aの図６(b)中の左側の拡径部分5bが、拡径されて流出側パイプ3が挿入可能とされている。中間部分5aの同図中の右側には、拡径したフランジ部分5cが設けられ、このさらに右側の部分には、中間部分5aと同じ径のホース取り付け側部分5dが向けられている。拡径部分5bに流出側パイプ3を挿入したとき、この流出側パイプ3の内径が、中間部分5aおよびホース取り付け側部分5dの内径と略同じとなるように、これらの内径が設定されている。

なお、流入側コネクタ6も、図６(c)、(d)に示すように、流出側コネクタ5と同じような形状に形成されて、中間部分6a、拡径部分6b、フランジ部分6c、ホース取り付け側部分6dを有するが、上述したように、これらの外径、内径は流出側コネクタ5のものより若干小さく設定されている。

図７にパイプPの先端部分をコネクタCに挿入しろう付けする場合の模式図を示し、図８はその実際の構造を示す。
なお、パイプPが流入側パイプ2の場合には、コネクタCは流入側コネクタ6が、またパイプPが流出側パイプ3の場合には、コネクタCは流出側コネクタ5がそれぞれ対応する。

パイプPには、この外周に、周方向に単数本の溝Paもしくは、周方向に所定距離離れて複数本（本実施例では４本）の溝Paが形成されている。
これらの溝Paは、パイプPの長手方向に伸ばされるが、パイプPの先端部からコネクタCの開口部Caの手前に置いたろう材BRを超えた位置まで伸ばされている。

ろう材BRは、環状に形成されて、上述したように、コネクタCの開口部Caの手前の位置でパイプPの外周上に置かれる。
なお、ろう材BRは、本発明の結合部材に相当する。

上記の構成になる実施例１の金属部材の接続構造は、以下のようにして接続される。
まず、パイプPの先端部分をコネクタCの開口部Ca内に挿入する。図７では省略しているが図８に示すように、その先端部分はコネクタC（5、6）の拡径部分(5b、6b)のテーパ内周面に当接して位置決めがなされる。
なお、このパイプPの挿入時には、予めパイプPの先端部分にろう材BRを嵌めておく。

この挿入状態では、図８から分かるように、パイプPのフランジ状部分（2b、3b）とコネクタCの開口部Caの端面との間にろう材BRが配置されるが、パイプPの溝Pa（2a、3a）はろう材RPを超えてフランジ状部分（2b、3b）まで伸ばされている。

このように挿入接続したパイプPとコネクタCとは、仮組み立てし接続面にろう材を置いたエバポレータ1とともに、図示しない加熱炉内に入れられて加熱される。
この加熱により、ろう材BRが溶けるが、この溶融したろう材RRは溝Pa（2a、3a）を通って容易にパイプPの先端部分とコネクタC（5、6）の拡径部分(5b、6b)のテーパ内周面との当接部分まで流れる。

溝Pa(2a、3a)を満たした溶融されたろう材BRは、パイプPとコネクタCとのの挿入部分に相当する、パイプPの外周面Pb（2c、3c）とコネクタCの内周面Cb(5e、6e)との間の狭い隙間に毛細管現象で流れ込むようになる。
このように溝Paからこれに続く狭い隙間へは、容易に溶融されたろう材BRが流れ込む上、上記隙間が上下左右で大きさにばらつきがあっても、溝Paを周まわりの複数カ所設けてあるので、上記挿入部分の対向する面の全周にわたってろう材RBRが導かれるようになる。

このようにして、溝Paを用いて用油したろう材RRを接続結合箇所に導いたら、エバポレータ1の温度を低下させる。これにより、エバポレータ1やパイプP〜コネクタC間の接合部分は、しっかりと結合されることになる。

以上、説明したように、実施例１の金属部材の結合構造および結合法にあっては、パイプ2、3に長手方向に伸びる単数の溝2a、2b、もしくは複数の溝2a、3aを設けて、パイプ2、3のコネクタ6、5への挿入時にコネクタ6、5の開口部の端面にろう材BRを配置し、加熱炉で溶融させてろう材BRを溝2a、3aに沿って接続部分まで導くようにしたので、接続面にろう材BRが均等に流れることができ、安定した良好な接合品質を得ることができるようになる。

また、溝2a、3aが挿入代およびコネクタ6、5の開口部の端部に置いたろう材BRの位置を超えて設けたので、溶融したろう材BRを確実に接続部分へ導くことができ、また。コネクタ6、5の開口部の端部とパイプ2、3との部分もろう材BRで結合することが可能となる。

また、溝2a、3aを周まわりに所定距離離して適当数配置すれば、確実かつ容易に溶融したろう材BRを接続部分の全周に導くことができる。

以上、本発明を上記実施例に基づき説明してきたが、本発明は上記実施例に限られず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更等があった場合でも、本発明に含まれる。

たとえば、発明の第１金属部材および第２金属部材は、円筒状のものに限られず、挿入嵌合して接続結合するものであればよい。
また、コネクタとパイプに限られない。
さらに、本発明の金属部材の結合構造および結合方法は、エバポレータ以外にも適用することができる。

また、溝は上記実施例では、パイプ側に形成したが、コネクタの内周面に形成してもよい。溝の本数、および位置は、ろう材が温度、重力、表面張力にその流れのコントロールが依存するので、適宜最適になるように変更することも可能である。
また、溝の形状は上記実施例のように直線に限られず曲線を有するようにしてもよい。

BR ろう材（結合部材）
C コネクタ
Ca 開口部
Cb 内周面
P パイプ
Pa 溝
Pb 外周面
1 エバポレータ
11、11a、11b 上側タンク
12、12a、12b 下側タンク
13 コア部
14 チューブ
15 フィン
2 流入側パイプ（第１金属部材）
2a 溝
2b フランジ状部分
2c 外周面
3 流出側パイプ（第１金属部材）
3a 溝
3b フランジ状部分
3c 外周面
4 連結プレート
5 流出側コネクタ（第２金属部材）
5a 中間部分
5b 拡径部分
5c フランジ部分
5d 流出側ホース取り付け部分
5e 内周面
6 流入側コネクタ（第２金属部材）
6a 中間部分
6b 拡径部分
6c フランジ部分
6d 流出側ホース取り付け部分
6e 内周面

Claims (9)

1. 第１金属部材と第２金属部材とのうち一方を他方に挿入して結合部材で直列に接続結合する金属部材の結合構造において、
   前記一方の金属部材の外周面に前記結合部材が配置され、
   前記一方の金属部材が前記他方の金属部材に挿入されて重なり合う部分で、前記一方の金属部材の外周面または前記他方の金属部材の内周面に、溶融した前記結合部材を前記第１金属部材と前記第２金属部材との接合部分まで流す溝が設けられている、
   ことを特徴とする金属部材の結合構造。
2. 請求項１に記載の金属部材の結合構造において、
   前記溝は、前記一方の金属部材の前記他方の部材への挿入代を超えて伸びている、
   ことを特徴とする金属部材の結合構造。
3. 請求項２に記載の金属部材の結合構造において、
   前記溝は、前記結合部材を超えて伸びている、
   ことを特徴とする金属部材の結合構造。
4. 請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の金属部材の結合構造において、
   前記溝は、前記第１金属部材および前記第２金属部材の挿入部分の長手方向に沿って伸びている、
   ことを特徴とする金属部材の結合構造。
5. 請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載の金属部材の結合構造において、
   前記結合部材は、前記一方の金属が挿入された前記他方の金属部材の開口端部に配置されている、
   ことを特徴とする金属部材の結合構造。
6. 請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載の金属部材の結合構造において、
   前記溝は、前記第１金属部材の外周まわりまたは第２金属の内周まわりに所定間隔離した状態で配置されている、
   ことを特徴とする金属部材の結合構造。
7. 請求項１乃至６のうちのいずれか１項に記載の金属部材の結合構造において、
   前記一方の金属部材が、パイプであり、
   前記他方の金属部材が、コネクタである、
   ことを特徴とする金属部材の結合構造。
8. 請求項１乃至７のうちのいずれか１項に記載の金属部材の結合構造において、
   溝が複数本設けられている、
   ことを特徴とする金属部材の結合構造。
9. 第１金属部材と第２金属部材とのうち一方を他方に挿入して結合部材で直列に接続結合する金属部材の結合方法において、
   前記一方の金属部材を前記他方の金属部材に挿入した状態で、前記一方の金属部材の外周面に前記結合部材を配置し、
   前記一方の金属部材が前記他方の金属部材に挿入されて重なり合う部分で前記、一方の金属部材の外周面または前記他方の金属部材の内周面に設けられた溝により、溶融した前記結合部材を前記第１金属部材と前記第２金属部材との接合部分まで流して結合するようにした、
   ことを特徴とする金属部材の結合方法。

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