【手続補正書】
【提出日】平成16年2月18日(2004.2.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】金属材のろう付方法およびろう付構造
【特許請求の範囲】
【請求項１】所定長さを有しかつ水平または傾斜した筒状部を有する第１金属材と、第１金属材の筒状部を差し込む孔を有する第２金属材とを、第１金属材の筒状部を第２金属材の孔内に差し込んだ状態で短筒状ろう材を使用して置きろう方式によりろう付する方法であって、
第１金属材の筒状部を第２金属材の孔内に差し込んだ後、孔内周面における接合予定部位の下側部分に内方隆起部を形成し、これにより第１金属材の筒状部を持上げて接合予定部位の上側部分における筒状部の外周面と孔内周面との間隙を小さくすることを特徴とする金属材のろう付方法。
【請求項２】第２金属材の孔内周面に、周方向に間隔をおいて複数の径方向内方への内方隆起部を形成する請求項１記載の金属材のろう付方法。
【請求項３】所定長さを有しかつ水平または傾斜した筒状部を有する第１金属材と、第１金属材の筒状部を差し込む孔を有する第２金属材とを、第１金属材の筒状部を第２金属材の孔内に差し込んだ状態で短筒状ろう材を使用して置きろう方式によりろう付する方法であって、
第１金属材の筒状部を第２金属材の孔内に差し込んだ後、第２金属材の孔内周面における接合予定部位の上側部分に、内方に突出しかつ所定長さにわたって第１金属材の筒状部外周面に沿う突条を形成することを特徴とする金属材のろう付方法。
【請求項４】所定長さを有しかつ水平または傾斜した筒状部を有する第１金属材と、第１金属材の筒状部を差し込む孔を有する第２金属材とが、第１金属材の筒状部を第２金属材の孔内に差し込んだ状態で短筒状ろう材を使用して置きろう方式によりろう付されてなる金属材のろう付構造であって、
第２金属材の孔内周面における接合部位の下側部分に内方隆起部が形成され、これにより第１金属材の筒状部が持上げられて接合部位の上側部分における筒状部の外周面と孔内周面との間隙が小さくなっている金属材のろう付構造。
【請求項５】所定長さを有しかつ水平または傾斜した筒状部を有する第１金属材と、第１金属材の筒状部を差し込む孔を有する第２金属材とが、第１金属材の筒状部を第２金属材の孔内に差し込んだ状態で短筒状ろう材を使用して置きろう方式によりろう付されてなる金属材のろう付構造であって、
第２金属材の孔内周面における接合部位の上側部分に、内方に突出しかつ所定長さにわたって第１金属材の筒状部外周面に沿う突条が形成されている金属材のろう付構造。
【請求項６】請求項４または５記載のろう付構造を有する熱交換器。
【請求項７】請求項４または５記載のろう付構造を有する吸気マニホルド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は金属材のろう付方法に関し、さらに詳しくいえば、自動車用吸気マニホルドや、熱交換器等のように、所定長さを有しかつ水平または垂直線に対して傾斜した筒状部を有する第１金属材と、第１金属材の筒状部を差し込む孔を有する第２金属材とを備えている物品を製造するにあたり、第１金属材の筒状部を第２金属材の孔内に差し込んだ状態で短筒状ろう材を使用して置きろう方式により両金属材をろう付する方法に関する。
【０００２】
この明細書において、「アルミニウム」という語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。また、この明細書において、「孔」という語には、貫通孔の他に有底孔を含むものとする。
【０００３】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
たとえば、水平端部を有する金属管(30)と、金属管(30)の水平端部を挿入しうる水平孔(32)を有する金属部品(31)との置きろう方式によるろう付は、従来、図６に示すように、まず金属部品(31)の孔(32)の金属管(30)差し込み側部に、段部(33)を介してろう材嵌め入れ用の大径部(34)を形成し、金属管(30)の水平端部を孔(32)内に差し込み、金属管(30)に嵌め被せた短筒状ろう材(36)を大径部(34)内に嵌め入れ、この状態でフラックスを使用し、炉中において大気雰囲気中または窒素ガス雰囲気中で加熱することによりろう付していた。
【０００４】
ところが、従来の方法でろう付を行なうと、ろう材(36)が溶融したさいに、接合予定部位全体のうち最上部を含んで円周方向に所定長さにわたる部分のろう材が重力によって流れ落ち、図７に示すように、金属管(30)の外周面と金属部品(31)の孔(32)の内周面との間に形成されるフィレット(35)における上側部分が小さくなって十分なろう付強度が得られないという問題があった。また、この部分から洩れが生じるおそれもあった。しかも、上記フィレット(35)における下側部分が同上側部分に比べて大きくなり、フィレット(35)が全周にわたって不均一になってろう付後の外観が見苦しくなるという問題があった。
【０００５】
そこで、このような問題を解決するために、上記図６および図７に示す方法において、接合予定部位の上側部分に短筒状ろう材(36)とは別の補充用ろう材を配しておき、短筒状ろう材(36)から流れ落ちた分を補充用ろう材により補う方法と、金属管(30)の外周面と短筒状ろう材(36)の内周面との間隙および短筒状ろう材(36)の外周面と大径部(34)の内周面との間隙を全周にわたって小さくし、接合予定部位全体のうち最上部を含んで円周方向に所定長さにわたる部分においても溶融したろう材がこの部分にとどまるようにした方法とが考えられている。
【０００６】
しかしながら、上記２つの方法のうちの前者の方法では、ろう付後において接合部位の下側部分では同上側部分に比べて形成されるフィレットが極めて大きくなり、ろう付後の外観が見苦しくなるという問題がある。また、同じく後者の方法では、金属管(30)と金属部品(31)と短筒状ろう材(36)との組み合わせ作業が極めて面倒になるという問題がある。
【０００７】
この発明の目的は、上記問題を解決した金属材のろう付方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段と発明の効果】
請求項１の発明による金属材のろう付方法は、所定長さを有しかつ水平または傾斜した筒状部を有する第１金属材と、第１金属材の筒状部を差し込む孔を有する第２金属材とを、第１金属材の筒状部を第２金属材の孔内に差し込んだ状態で短筒状ろう材を使用して置きろう方式によりろう付する方法であって、第１金属材の筒状部を第２金属材の孔内に差し込んだ後、孔内周面における接合予定部位の下側部分に内方隆起部を形成し、これにより接合予定部位の上側部分における筒状部の外周面と孔内周面との間隙を小さくすることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項１の発明の金属材のろう付方法によれば、上述のように、第１金属材の筒状部を第２金属材の孔内に差し込んだ後、孔内周面における接合予定部位の下側部分に内方隆起部を形成し、これにより接合予定部位の上側部分における筒状部の外周面と孔内周面との間隙を小さくするので、溶融したろう材は、接合予定部位の上側部分における筒状部の外周面と孔内周面との間の間隙が小さくなった部分にとどまることになる。したがって、ろう付後の接合部に形成されたフィレットの上側部分も十分な大きさを有することになり、十分なろう付強度が得られるとともに、ろう付部からの洩れの発生を防止できる。
【００１０】
請求項２の発明による金属材のろう付方法は、請求項１の発明において、第２金属材の孔内周面に、周方向に間隔をおいて複数の径方向内方への内方隆起部を形成するものである。
【００１１】
請求項３の発明による金属材のろう付方法は、所定長さを有しかつ水平または傾斜した筒状部を有する第１金属材と、第１金属材の筒状部を差し込む孔を有する第２金属材とを、第１金属材の筒状部を第２金属材の孔内に差し込んだ状態で短筒状ろう材を使用して置きろう方式によりろう付する方法であって、第１金属材の筒状部を第２金属材の孔内に差し込んだ後、第２金属材の孔内周面における接合予定部位の上側部分に、内方に突出しかつ所定長さにわたって第１金属材の筒状部外周面に密着する突条を形成することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３の発明の金属材のろう付方法によれば、上述のように、第１金属材の筒状部を第２金属材の孔内に差し込んだ後、第２金属材の孔内周面における接合予定部位の上側部分に、内方に突出しかつ所定長さにわたって第１金属材の筒状部外周面に密着する突条を形成するので、溶融したろう材は、接合予定部位の上側部分における筒状部の外周面と凸条との間の部分にとどまることになる。したがって、ろう付後の接合部に形成されたフィレットの上側部分も十分な大きさを有することになり、十分なろう付強度が得られるとともに、ろう付部からの洩れの発生を防止できる。
【００１３】
しかも、請求項１および３の発明の金属材のろう付方法によれば、接合予定部位の上側部分に短筒状ろう材とは別の補充用ろう材を配しておく方法の場合のように、ろう付後において形成されたフィレットの下側部分が同上側部分に比べて大きくなってろう付後の外観が見苦しくなることはない。さらに、第１金属材の筒状部の外周面と短筒状ろう材の内周面との間隙および短筒状ろう材の外周面と第２金属材の孔の内周面との間隙を全周にわたって小さくする必要はないので、第１金属材と第２金属材と短筒状ろう材との組み合わせ作業が容易になる。
【００１４】
請求項４の発明による金属材のろう付構造は、所定長さを有しかつ水平または傾斜した筒状部を有する第１金属材と、第１金属材の筒状部を差し込む孔を有する第２金属材とが、第１金属材の筒状部を第２金属材の孔内に差し込んだ状態で短筒状ろう材を使用して置きろう方式によりろう付されてなる金属材のろう付構造であって、第２金属材の孔内周面における接合部位の下側部分に内方隆起部が形成され、これにより第１金属材の筒状部が持上げられて接合部位の上側部分における筒状部の外周面と孔内周面との間隙が小さくなっているものである。
【００１５】
請求項５の発明による金属材のろう付構造は、所定長さを有しかつ水平または傾斜した筒状部を有する第１金属材と、第１金属材の筒状部を差し込む孔を有する第２金属材とが、第１金属材の筒状部を第２金属材の孔内に差し込んだ状態で短筒状ろう材を使用して置きろう方式によりろう付されてなる金属材のろう付構造であって、第２金属材の孔内周面における接合部位の上側部分に、内方に突出しかつ所定長さにわたって第１金属材の筒状部外周面に沿う突条が形成されているものである。
【００１６】
請求項６の発明による熱交換器は、請求項４または５の発明のろう付構造を有するものである。
【００１７】
請求項７の発明による吸気マニホルドは、請求項４または５の発明のろう付構造を有するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、全図面を通じて同一物および同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００１９】
以下の実施形態は、この発明の方法を自動車用吸気マニホルドにおけるプレナムチャンバと分岐管とのろう付に適用したものである。
【００２０】
実施形態１
この実施形態は図１〜図３に示すものである。
【００２１】
図１〜図３において、吸気マニホルド用のプレナムチャンバ(1)はアルミニウム製、たとえばアルミニウム鋳物製であって、吸気入口（図示略）と複数の水平吸気出口(2)とを備えている。プレナムチャンバ(1)の吸気出口(2)の内周面における外側の部分に、第１の段部(3)を介して接合リング嵌め入れ用の第１の大径部(4)が形成され、さらに第１大径部(4)の内周面における外側部分に第２の段部(5)を介してろう材嵌め入れ用の第２の大径部(6)が形成されている。なお、第２大径部(6)の内径は第１大径部(4)の内径よりも大きい。
【００２２】
吸気マニホルド用の分岐管(7)はアルミニウム製、たとえばアルミニウム展伸材製であって、プレナムチャンバ(1)への接続側端部に、所定長さの水平筒状部(7A)を有している。水平筒状部(7A)の開口端部には拡管部(7a)が形成されている。拡管部(7a)の外径は、吸気出口(2)の内径よりも小さくなっている。そして、分岐管(7)の水平筒状部(7A)が、その周囲に嵌め被せられる水平な接合リング(8)を介してプレナムチャンバ(1)の吸気出口(2)に接続されるようになっている。
【００２３】
接合リング(8)の外径は吸気出口(2)の内径よりも大径でかつ第１大径部(4)の内径よりも若干小径であり、その孔(8A)の内径は分岐管(7)の水平筒状部(7A)の外径よりも若干大径である。また、接合リング(8)の孔(8A)内周面の外側部分には段部(9)を介してろう材嵌め入れ用の大径部(10)が形成されている。
【００２４】
そして、分岐管(7)の水平筒状部(7A)と接合リング(8)、および接合リング(8)とプレナムチャンバ(1)における吸気出口(2)の周囲の部分のろう付にこの発明の方法が適用される。
【００２５】
まず分岐管(7)の水平筒状部(7A)の周囲に接合リング(8)を嵌め被せた後、分岐管(7)の水平筒状部(7A)における開口端側の部分を吸気出口(2)内に挿入するとともに、接合リング(8)を吸気出口(2)の第１大径部(4)内に嵌め入れる。接合リング(8)は、拡管部(7a)を形成する前に分岐管(7)に嵌め被せるか、あるいは拡管部(7a)を形成した後拡管部(7a)とは反対側の端部側から分岐管(7)に嵌め被せる。
【００２６】
ついで、吸気出口(2)の内周面の第２大径部(6)と接合リング(8)の外周面との間、および接合リング(8)の孔(8A)の内周面の大径部(10)と分岐管(7)の水平筒状部(7A)外周面との間にそれぞれ短筒状ろう材(11)(12)を嵌め入れる。
【００２７】
ついで、プレナムチャンバ(1)における吸気出口(2)よりも下方の部分をかしめることによって、プレナムチャンバ(1)の吸気出口(2)の内周面の第２大径部(6)における接合リング(8)外周面との接合予定部位の下側部分に、周方向に間隔をおいて複数、たとえば２つの径方向内方への内方隆起部(13)を形成し、これにより上記接合予定部位の上側部分におけるプレナムチャンバ(1)の吸気出口(2)の内周面の第２大径部(6)と接合リング(8)外周面とを密着させて両者間の間隙を小さくする。また、接合リング(8)における孔(8A)の周囲の部分をかしめることによって、接合リング(8)の孔(8A)内周面の大径部(10)における分岐管(7)の水平筒状部(7A)との接合予定部位の下側部分に、周方向に間隔をおいて複数、たとえば２つの径方向内方への内方隆起部(14)を形成し、これにより上記接合予定部位の上側部分における接合リング(8)の孔(8A)内周面の大径部(10)と分岐管(7)の水平筒状部(7A)外周面とを密着させて両者間の間隙を小さくする。
【００２８】
その後、フラックスを塗布し、炉中において大気雰囲気中または窒素ガス雰囲気中で加熱することにより、プレナムチャンバ(1)と接合リング(8)、および接合リング(8)と分岐管(7)の水平筒状部(7A)とを同時にろう付する。この場合、溶融したろう材は、プレナムチャンバ(1)の吸気出口(2)の内周面の第２大径部(6)における接合リング(8)外周面との接合予定部位の上側部分、および接合リング(8)の孔(8A)内周面の大径部(10)における分岐管(7)の水平筒状部(7A)との接合予定部位の上側部分にとどまることになる。したがって、ろう付後の接合部に形成されたフィレットの上側部分も十分な大きさを有することになり、十分なろう付強度が得られるとともに、ろう付部からの洩れの発生を防止できる。
【００２９】
実施形態２
この実施形態は図４および図５に示すものである。
【００３０】
この実施形態において、分岐管(7)の水平筒状部(7A)の周囲に接合リング(8)を嵌め被せた後、分岐管(7)の水平筒状部(7A)における開口端側の部分を吸気出口(2)内に挿入するとともに、接合リング(8)を吸気出口(2)の第１大径部(4)内に嵌め入れ、さらに吸気出口(2)の内周面の第２大径部(6)と接合リング(8)の外周面との間、および接合リング(8)の孔(8A)内周面の大径部(10)と分岐管(7)の水平筒状部(7A)外周面との間にそれぞれ短筒状ろう材(11)(12)を嵌め入れるまでの工程は、上記実施形態１と同じである。
【００３１】
ついで、プレナムチャンバ(1)における吸気出口(2)の周囲の部分をかしめることによって、吸気出口(2)の内周面の第２大径部(6)における接合リング(8)外周面との接合予定部位の上側部分に、径方向内方に突出しかつ所定長さにわたって接合リング(8)の外周面に沿う凸条(20)を形成する。また、接合リング(8)の孔(8A)の周囲の部分をかしめることによって、その内周面の大径部(10)における分岐管(7)の水平筒状部(7A)との接合予定部位の上側部分に、径方向内方に突出しかつ所定長さにわたって分岐管(7)の水平筒状部(7A)外周面に沿う凸条(21)を形成する。
【００３２】
その後、フラックスを塗布し、炉中において大気雰囲気中または窒素ガス雰囲気中で加熱することにより、プレナムチャンバ(1)と接合リング(8)、および接合リング(8)と分岐管(7)の水平筒状部(7A)とを同時にろう付する。この場合、溶融したろう材は、凸条(20)と接合リング(8)外周面との間、および凸条(21)と分岐管(7)の水平筒状部(7A)との間にとどまることになる。したがって、ろう付後の接合部に形成されたフィレットの上側部分も十分な大きさを有することになり、十分なろう付強度が得られるとともに、ろう付部からの洩れの発生を防止できる。
【００３３】
上記実施形態１では、プレナムチャンバ(1)の吸気出口(2)の内周面の第２大径部(6)における接合リング(8)外周面との接合予定部位の下側部分、および接合リング(8)の孔(8A)内周面の大径部(10)における分岐管(7)の水平筒状部(7A)との接合予定部位の下側部分にそれぞれ内方隆起部(13)(14)を形成し、上記実施形態２では、プレナムチャンバ(1)の吸気出口(2)の内周面の第２大径部(6)における接合リング(8)外周面との接合予定部位の上側部分、および接合リング(8)の孔(8A)内周面の大径部(10)における分岐管(7)の水平筒状部(7A)との接合予定部位の上側部分にそれぞれ凸条(20)(21)を形成しているが、これに限るものではなく、プレナムチャンバ(1)の吸気出口(2)の内周面の第２大径部(6)における接合リング(8)外周面との接合予定部位の下側部分に内方隆起部を形成し、接合リング(8)の孔(8A)内周面の大径部(10)における分岐管(7)の水平筒状部(7A)との接合予定部位の上側部分に凸条を形成してもよい。あるいは、これとは逆に、プレナムチャンバ(1)の吸気出口(2)の内周面の第２大径部(6)における接合リング(8)外周面との接合予定部位の上側部分に凸条を形成し、接合リング(8)の孔(8A)内周面の大径部(10)における分岐管(7)の水平筒状部(7A)との接合予定部位の下側部分に内方隆起部を形成してもよい。
【００３４】
なお、上記２つの実施形態においては、プレナムチャンバと接合リングとのろう付においては、接合リングが第１金属材でプレナムチャンバが第２金属材であり、接合リングと分岐管とのろう付においては、分岐管が第１金属材であり、接合リングが第２金属材である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態１を示し、分岐管の水平筒状部をプレナムチャンバの吸気出口に挿入し、接合リングを吸気出口の第１大径部に嵌め入れ、さらに短筒状ろう材を配した状態を示す垂直断面図である。
【図２】同じくプレナムチャンバの吸気出口の内周面の第２大径部における接合リング外周面との接合予定部位の下側部分、および接合リング内周面の大径部における分岐管の水平筒状部との接合予定部位の下側部分にそれぞれ内方隆起部を形成した状態を示す垂直断面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】この発明の実施形態２を示し、プレナムチャンバの吸気出口の内周面の第２大径部における接合リング外周面との接合予定部位の上側部分、および接合リングの内周面の大径部における分岐管の水平筒状部との接合予定部位の上側部分にそれぞれ凸条を形成した状態を示す垂直断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】従来の金属材のろう付方法を示すろう付前の状態の垂直断面図である。
【図７】従来の金属材のろう付方法を示すろう付後の状態の垂直断面図である。
【符号の説明】
(1)：プレナムチャンバ
(2)：吸気出口
(4)：第１大径部
(6)：第２大径部
(7)：分岐管
(7A)：水平筒状部
(8)：接合リング
(8A)：孔
(10)：大径部
(11)(12)：短筒状ろう材
(13)(14)：内方隆起部
(20)(21)：凸条