JP5008508B2 - 銅管とアルミ管の接合体、接合方法、接合装置、並びに流体回路装置 - Google Patents
銅管とアルミ管の接合体、接合方法、接合装置、並びに流体回路装置 Download PDFInfo
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Description
銅管とアルミ管を金属的に接合する方法としては様々な方法が提唱されているが、銅とアルミが共晶反応を示すことに注目して、接合部付近のみを溶融させる共晶接合が、良好な接合を得られる手法として採用されている。共晶接合に代表される金属的接合においては、接合部付近で溶融した金属が管内又は管外に押し出され、それが凝固して金属間化合物となって残存することになる。
図1は、実施の形態1による銅管とアルミ管の接合体を示す側面断面図であり、図2は、図1の接合体の、接合する前の銅管とアルミ管の端部形状を示す側面断面図である。
先ず図2によって、銅管とアルミ管の接合体の端部の形状について説明する。銅管1は、接合側である一端側に、先端に向かって順次細くなる先細り状の縮管部1aと、縮管部1aに続く先端側に、接合するアルミ管2の内径より小さい外径の小径部1bが延設されており、更にその先端側に端部に向けて拡大し最大径がアルミ管2の内径とほぼ同等の拡管部1cが形成されている。図では小径部1bは、縮管部1a先端の最少外径と同径の外径を有する直管としているが、必ずしも直管部を設ける必要はなく、縮管部1aと拡管部1cとを連続する曲面で繋ぎ、その最少径部分を小径部としてもよい。
また、拡管部1cの最大径は、アルミ管2の内径よりごく僅かに大きい程度(少し力を加えれば挿入できる程度)とするのが望ましい。
対するアルミ管2側は、銅管1とほぼ同じ外径のストレートな直管である。
先ず、図2の矢印に示すように、接合する銅管1の一端側に、アルミ管2の一端側を挿入して外嵌めし、アルミ管2の先端部を銅管1の縮管部1aに当接させる。この当接部位が接合部3となる。アルミ管2の内径と銅管1の拡管部1cの先端の外径(最大径)は上述のような関係にしているので、図1に示すように、両管1,2を挿入後には銅管1とアルミ管2とが全周に亘り接触する接触部4が形成される。
接合装置5は、当接部位を加熱する加熱手段である高周波誘導加熱装置6(図ではコイル部のみを示している)と、高周波誘導加熱装置6の内部に配置した両管1,2の当接部位を、太矢印で示すように両管1,2の軸方向から加圧する加圧手段(図示せず)と、後述する冷却手段である銅ブロック7とを少なくとも備えている。
従って、銅管1とアルミ管2の接合体を,例えば、空調機等の流体回路に適用する場合は、金属間化合物が管内へ排出されて流体通過部へ混入することがないので、管内部の実用上重要な部分に不要物が混入しない、信頼性の高い装置を得られる。
図3はそのようにして製造する接合体の拡管部の形成過程を示す側面断面図で、(a)は拡管部を形成する前の状態を示し、(b)は、拡管部の形成途中の状態を示している。図1と同等部分は同一符号を付して説明は省略する。
次に、(a)のように、接合体のアルミ管2側から拡管工具11を挿入し、(b)に示すように、拡管工具11のほぼ円錐形状をした先端部11aを小径部1bに挿入して押圧し、小径部1bの端部をアルミ管2の内径面と接触するまで拡管して拡管部1cを形成する。
拡管部1cを形成した後の形状は、図1の接合体と同様に、接合部3と接触部4との間に密閉空間10が形成され、この密閉空間10内に管内部の金属間化合物9を封じ込めることができる。
この方法によれば、両管1,2の接合時にはまだ接触部4が形成されていないので、接触部4を冷却する必要がないため、冷却手段を必要とせず、接合装置が簡単になる。
図4は、実施の形態2による銅管とアルミ管の接合体を示す断面図であり、図5は、図4の接合体の、接合前の銅管とアルミ管の端部形状を示す断面図である。実施の形態1の図1と同等部分は同一符号を付し説明は省略する。実施の形態1又は2と異なるところは、接触部の形状である。
一方、アルミ管22は銅管21とほぼ同じ外径のストレートな直管であるが、そのアルミ管22の一端側には、銅管21と組み合わせて接合したときに、銅管21の小径部21bの先端部近傍に対向する位置の内径面に、小径部21bの外径とほぼ等しい内径を有する環状凸部22aが形成されている。この環状凸部22aの内径は、小径部21bの外径より僅かに小さい程度とするのが望ましい。
図6(a)に示すように、銅管21とストレートのアルミ管22を接合後、銅管21の小径部21bの先端部近傍に位置するアルミ管22の外周側から、くさび型加工具23によって周方向から押圧して加工を施すことで、(b)に示すように、アルミ管22内面の全周に亘り、小径部21bの外径に接触するような環状凸部22aを形成する。
この方法によれば、接合時に接触部を冷却する必要がないため、冷却手段を必要とせず、接合装置が簡単になる。
図7は、実施の形態1又は2で説明した銅管とアルミ管の接合体を、配管の一部に備えた流体回路装置を示す図である。この流体回路装置を使用する機器としては、例えば、アルミ製の熱交換器を備えたルームエアコンや冷蔵庫に代表されるような機器であり、その一例として、図7では、熱交換器とコンプレッサの回路を有する流体回路装置を示している。
1b 小径部 1c 拡管部
2 アルミ管 3 接合部
4 接触部 5 接合装置
6 高周波誘導加熱装置(加熱手段) 7 銅ブロック(冷却手段)
8 管外部の金属間化合物 9管内部の金属間化合物
10 密閉空間 11 拡管工具
11a 先端部 21 銅管
21a 縮管部 21b 小径部
22 アルミ管 22a 環状凸部
23 くさび型加工具 31 熱交換器
32 コンプレッサ 33流体回路
34 銅配管 35 アルミ配管
36 接合体。
Claims (4)
- 銅管の一端側に形成された先細り状の縮管部にアルミ管の一端側が外嵌めされ、当接部位が共晶接合により接合される銅管とアルミ管の接合体において、
前記銅管の前記縮管部の先端側に前記アルミ管の内径より小さい外径の直管からなる小径部が延設され、前記小径部の先端部近傍に対向する前記アルミ管の内径面に前記小径部の外径とほぼ同じ内径の環状凸部が設けられ、前記環状凸部と前記小径部とが全周に亘り接触する接触部を有し、
前記共晶接合した接合部と前記接触部との間に、前記銅管の外径面と前記アルミ管の内径面とで囲まれた密閉空間が形成され、接合時に生成された溶融金属の凝固体が前記密閉空間に封じ込められるようにしたことを特徴とする銅管とアルミ管の接合体。 - 銅管の一端側に形成した先細り状の縮管部にアルミ管の一端側を外嵌めし、当接部位を共晶接合により接合する銅管とアルミ管の接合方法において、
前記縮管部の先端側に前記アルミ管の内径より小さい外径の小径部を延設し、前記小径部の先端側に前記銅管と前記アルミ管とが全周に亘り接触する接触部を設け、前記両管を軸方向から加圧しながら前記当接部位を共晶温度に達するように加熱して共晶接合させると共に、前記接触部は前記共晶温度に達しないように冷却し、前記共晶接合した接合部と前記接触部との間に、前記銅管の外径面と前記アルミ管の内径面とで囲まれた密閉空間を形成することを特徴とする銅管とアルミ管の接合方法。 - 銅管の一端側に形成した先細り状の縮管部にアルミ管の一端側を外嵌めし、当接部位を共晶接合により接合する銅管とアルミ管の接合装置において、
前記当接部位を前記両管の軸方向から加圧する加圧手段と、前記当接部位を共晶温度に達するように外周から局部的に加熱する加熱手段と、前記銅管の前記縮管部に延設された小径部の先端側で前記銅管と前記アルミ管とが全周に亘り接触する接触部を、前記共晶温度に達しないように外周から局部的に冷却する冷却手段とを備えたことを特徴とする銅管とアルミ管の接合装置。 - 請求項1記載の銅管とアルミ管の接合体を備えたことを特徴とする流体回路装置。
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