JP6204819B2 - ろう付構造体 - Google Patents

Description

本発明は、２つの円筒状金属管がそれぞれの軸線が直角を成すとともに、ろう付により接合されるろう付構造体に関する。

空気調和機、自動販売機、冷凍機等を構成する冷凍サイクルにおいては、冷媒などの流体の流れを制御するために、電磁弁、四方切換弁および電動弁などの弁部材が組み込まれている。これらの弁部材は、通常、弁部材の弁本体を構成する円筒状金属管と継手を構成する円筒状金属管が、ろう付により接合されているろう付構造体を備えている。例えば、図４に開示されるろう付構造体１００は、弁本体としてのステンレス鋼製の円筒状プランジャチューブ１０１に対し、銅製パイプからなる継手１０２が、それぞれの円筒体の中心軸線が略直角を成すようにしてろう付１０６で接合されている。

特開２０１１−２３６９３７号公報 特開２０１３−５３６４７号公報

上述したようなろう付構造体を備える電磁弁などの弁部材は、例えば、空気調和機としての冷凍サイクルに実際に組み込まれるとき、図４に示されるように、各ユニット配管に対応させるために、ろう付構造体１００を構成する継手１０２を直接曲げる必要が生じ得る。この結果として、継手１０２の端部であるろう付構造体１００の弁本体１０１とのろう付接合部分１０６に応力が集中し、ろう付接合部分１０６が破壊されるなどの不具合が発生し得る。特に、冷凍サイクルに用いられる弁部材においては、高圧の流体（冷媒）が流れるため、流体の漏れを招く恐れがある。

このような応力集中に対抗し得るように、ろう付構造体を構成する弁本体としての円筒管の肉厚を大きくしたり、特許文献２および図４に開示されるように、弁本体の円筒管にろう付接合部分をバーリング加工をしたりするなどの対応策が考えられる。しかしながら、これらの対応策は、材料費や製造工程などが増大し、製造コストを上昇させる。

本発明の目的は、このような問題点に鑑み、簡単な構造で、ろう付も容易であり、材料費や製造工程などの増大による製造コストの上昇を抑えることが可能なろう付構造体を提供することにある。

上記本発明の目的を達成するために、本発明に係るろう付構造体は、第１の円筒体と第２の円筒体が互いに対して直交するようにろう付により接合されるろう付構造体であって、第１の円筒体には、その中に第２の円筒体の端部が挿入される開口部が形成され、第２の円筒体には、第２の円筒体とは別体の補強用リング部材が、第１の円筒体の前記開口部に隣接して配置され、補強用リング部材は、円環部に隙間を有し、第１の円筒体、第２の円筒体、および補強用リング部材が一体にろう付されることを特徴とする。

本発明に係るろう付構造体は、補強用リング部材が、第２の円筒体の外径に沿って弾性的に保持されるように弾性を備えることが好ましい。また、補強用リング部材は、予め第１の円筒体に形成される開口部の切り口の形状と同じ波形形状を成していることが好ましく、さらに、補強用リング部材は、第２の円筒体を部分的に覆うように形成されていてもよい。

本発明に係るろう付構造体は、また、補強用リング部材の断面が円形であることが好ましい。

本発明は、上記構成を備えることで、単に補強用リング部材を付加するだけであるという簡単な構造であるにもかかわらず、該リング部材がろう付接合部の補強部材として機能し、ろう付強度が増大させるとともに、補強用リング部材に応力が分散されることでろう付接合部における弁本体への応力集中が回避できる。

また、補強用リング部材の断面が円形であると、ろうの流れが円滑であり、弁本体、継手および補強用リング部材の全てにろうが行き渡ることでろう付けが容易に且つ強固に行われる。

本発明は、また、バーリング加工などの特別の加工を必要とせず、円筒状のチューブまたはパイプをそのまま弁本体として使用することが可能であり、したがって、製造コストの上昇を抑えることができる。

補強用リング部材が弾性を備えることで、補強すべき位置に容易に配置することができる。

本発明に係るろう付構造体の正面図である。 図１のろう付構造体のろう付を説明するための図であり、（ａ）は、ろう付が行われる直前の状態の部分拡大断面図であり、（ｂ）は、ろう付が完了した状態の部分拡大断面図である。 図１のろう付け構造体に用いられるリング部材のその他の実施形態であり、（ａ）は、弾性を備えるようにしたリング部材であり、（ｂ）は、弁本体外周に沿う波形形状を備える波形ワッシャーとしてのリング部材であり、（ｃ）は、（ｂ）のリング部材において、さらに継手の一部を覆う円筒部分を備えるリング部材である。 従来のろう付構造体の正面図である。

図１には、電磁弁に用いられる本発明に係るろう付構造体１０が示されている。ろう付構造体１０は、本実施形態では、電磁弁の一部を構成しており、概略、弁本体１、入口側継手２および出口側継手３を備えている。

第１の円筒体としての弁本体１は、中心軸線Ａ−Ａを有するステンレス鋼、銅、真鍮またはアルミニウムなどの金属製の円筒体で形成されている。第１の円筒体として形成されている弁本体１には、その上方部分に、吸引子が収容され、その下方部分に、弁座を有する弁室が形成され、さらに、その中間部分に、弁座に設けられた開口を開閉する弁体をそなえるプランジャが上下動可能に収容されている。弁本体１の上方外部には、プランジャの上方への移動（すなわち、弁を開くための動き）を駆動する電磁コイルが配置される。

第２の円筒体としての入口側継手２は、中心軸線Ｂ−Ｂを有するステンレス鋼、銅、真鍮またはアルミニウムなどの金属製の円筒状のパイプであって、したがって通常市販されている円筒パイプで形成される。本実施形態では、第２の円筒体としての入口側継手２は、図１および２に示されるように、弁本体１の中心軸線Ａ−Ａに対して入口側継手２の中心軸線Ｂ−Ｂが直角を成すように、第１の円筒体としての弁本体１にろう付により接合される。

このような直交する第１および第２の円筒体のろう付接合に際し、本実施形態では、先ず、第１の円筒体としての弁本体１の所定の位置に形成された開口部１ａ内に、第２の円筒体としての入口側継手２の一方の端部を挿入する。続いて、断面形状が円形のステンレス鋼、銅、真鍮またはアルミニウムなどの金属製の補強用リング部材４が、第２の円筒体としての入口側継手２が挿入される第１の円筒体としての弁本体１に形成されている開口部１ａに隣接して配置される。本実施形態では、補強用リング部材４は、水平な円環状を成しているので、開口部１ａに隣接して配置されると、該開口部１ａには点接触となる。本実施形態においては、補強用リング部材４は、第２の円筒体としての入口側継手２の外径と略同じ内径を有するように形成されている。この場合、ろう付時におけるろう材の流れを円滑にするために、補強用リング部材４の内径が第２の円筒体としての継手２の外径に対して若干の隙間が存在するように形成されていることが好ましい。なお、補強用リング部材４は、弁本体１と入口側継手２とが交錯する接合部分６としての弁本体１の開口部１ａの切り口に沿って、波形形状に変形されることが好ましい。補強用リング部材４の配置と同時に、または、その後に、リング部材４と同様にリング状に形成されたろう材６１が、リング部材４を挟んで接合部分としての開口部１ａの切り口と反対側の位置に配置される。言い換えれば、図２（ａ）に示されるように、補強用リング部材４は、第２の円筒体としての入口側継手２の外周であって、第１の円筒体としての弁本体１とろう材６１との間に挟まれるように配置される。

図２（ａ）に示されるように、ろう付前の状態にあるろう付構造体１０は、炉中ろう付またはバーナーろう付などによりろう材６１が溶かされることでろう付けが実行される。図２（ｂ）に示されるように、第１の円筒体としての弁本体１、第２の円筒体としての入口側継手２および補強用リング部材４は、同時にろう付され、一体にされる。溶けたろう材は、補強用リング部材４の断面形状が円形であるため、補強用リング部材４と継手２との間６２、該リング部材４と弁本体１との間６３に、また、開口部１ａと継手２との隙間を抜けて弁本体１と継手２との間６４に円滑に流れ、接合部分６を形成する。なお、本実施形態では、直交する第１および第２の円筒体のろう付接合に際し、リング状に形成されたろう材６１が補強用リング部材４に沿って配置される、いわゆる「置きろう」タイプのろう付について説明したが、ろう付はこれに限定されるものではない。例えば、いわゆる「差しろう」タイプによりろう付されてもよい。また、置かれるろう材６１の位置および形状についても、上述の通り、ろう材６１が弁本体１との間に補強用リング部材４を挟んで配置されるとともに、ろう材６１もリング状に形成されることが好ましいが、これに限定されるものではない。

このように、弁本体１を構成する第１の円筒体に対し入口側継手２を構成する第２の円筒体を互いに対して直交するように、また、接合部分に補強用リング部材４を配置してろう付で接合部分６を接合することで、ろう付強度を増大させることが可能となる。また、補強用リング部材４が接合部分６に介在することで、接合部分における応力集中がリング部材４に分散されることで、接合部分６への応力集中が回避され、ろう付け接合部分６が破壊される恐れを減少させることが可能となる。

補強用リング部材４は、本実施形態では、断面が円形であるとともに、第２の円筒体としての入口側継手２の外径と略同じ内径を有する水平な円環形状（リング形状）を成しているが、これに限定されるものではない。補強用リング部材のその他の実施形態は、例えば、図３（ａ）〜（ｃ）に示されている。図３（ａ）に示される補強用リング部材４１は、ステンレス鋼製の線材を隙間ｔを有するように円形（リング）状に丸めて形成されている。言い換えれば、本実施形態における補強用リング部材４１は、円環部に隙間ｔが存在するリング部材であるといえる。この実施形態における補強用リング部材４１は、弾性を有することで、図１に示される補強用リング部材４と同様に簡単に開口部１ａに隣接して配置することができる。すなわち、図３（ａ）に示される補強用リング部材４１は、第２の円筒体としての継手２の外径に沿ってそれ自身の弾性力で容易に保持されることが可能である。また、補強用リング部材４１は、隙間ｔを有するので、ろう付時に開口部１ａの切り口の形状である波形形状に簡単に変形させることが可能である。なお、補強用リング部材４１のように弾性を付与することに代えて、補強用リング部材を、例えば、楕円形や長円形に形成し、第２の円筒体としての継手２に取り付けるとき、補強用リング部材を円形に変形させることで継手２に弾性的に取り付けられるように形成してもよい。図３（ｂ）に示される補強用リング部材４２は、弁部材１に形成された開口部１ａの切り口の形状と同じ波形にうねった形状に予め形成されている。なお、波形形状の補強用リング部材４２の左右両端部は、半円形状に丸く形成されていることが好ましい。また、ろう付時におけるろう材の流れを円滑にするために、波形形状の補強用リング部材４２の内径も、第２の円筒体としての継手２の外径に対して若干の隙間が存在するように形成されることが好ましい。図３（ｃ）に示される補強用リング部材４３は、図３（ｂ）に示される波形の補強用リング部材４２において、入口側継手２が貫通する部分を延在させている。したがって、第２の円筒体としての入口側継手２の、例えば、図１において、開口部１ａに沿う波形形状をした部分から右側の、外周面を覆う円筒部分が存在するように形成されている円筒状のリング部材である。この場合、円筒状リング部材の両端部（図３（ｃ）において左右方向の両端部）は、断面円弧状、好ましくは半円形状に丸く形成されていることが好ましい。また、ろう付時におけるろう材の流れを円滑にするために、本実施形態における補強用リング部材４３の内径も、上記図３（ｂ）の実施形態と同様に、第２の円筒体としての入口側継手２の外径に対して若干の隙間が存在するように形成されることが好ましい。

なお、本実施形態では、弁座の下流に位置し、第１の円筒体としての弁本体１から流体が流出する流路を形成する第３の円筒体としての出口側継手３が弁本体１に同心状に配置され、ろう付により弁本体１に接合される。

以上、本発明に係るろう付構造体１０が電磁弁に適用される実施形態について説明してきたが、本発明のろう付構造体１０は、電磁弁に限定されるものではなく、該電磁弁と同様に空気調和機、自動販売機、冷凍機などの冷凍サイクルに用いられる電動弁や四方弁にも適用可能である。

１ 第１の円筒体（弁本体）
１ａ 開口部
２ 第２の円筒体（入口側継手）
４ 補強用リング部材
１０ ろう付構造体
６１ ろう材

Claims (6)

1. 第１の円筒体と第２の円筒体が互いに対して直交するようにろう付により接合されるろう付構造体であって、
   第１の円筒体には、その中に第２の円筒体の端部が挿入される開口部が形成され、
   第２の円筒体には、該第２の円筒体とは別体の補強用リング部材が、前記第１の円筒体の前記開口部に隣接して配置され、
   前記補強用リング部材は、円環部に隙間を有し、
   前記第１の円筒体、前記第２の円筒体、および前記補強用リング部材が一体にろう付されることを特徴とするろう付構造体。
2. 前記補強用リング部材は、前記第２の円筒体の外径に沿って弾性的に保持されるように弾性を備えることを特徴とする請求項１に記載のろう付構造体。
3. 前記補強用リング部材は、予め、前記第１の円筒体に形成される開口部の切り口の形状と同じ波形形状を成していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のろう付構造体。
4. 前記補強用リング部材は、前記第２の円筒体の外周面を覆う円筒部分が存在するように形成されていることを特徴とする請求項３に記載のろう付構造体。
5. 前記補強用リング部材は、その断面が円形であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のろう付構造体。
6. 冷凍サイクル用電磁弁に適用されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載されるろう付構造体。

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