(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１金属パイプの側面外方に第２金属パイプが所定の接続軸に沿って接合され、かつ、前記第１金属パイプの内部空間と前記第２金属パイプの内部空間とが連結されているパイプ接合体の製造方法であって、
前記第１金属パイプ側面に形成された貫通孔と、「前記貫通孔を囲うように形成され、かつ、前記所定の接続軸に対して所定の角度で傾斜する傾斜外面を有し、かつ、前記第１金属パイプ側面から外側に向かって突出する」突出部とを備える前記第１金属パイプと、前記第１金属パイプと前記第２金属パイプとを組み合わせたとき前記突出部の前記傾斜外面に接する内面端部を備える前記第２金属パイプとを準備する第１工程と、
前記第１金属パイプと前記第２金属パイプとを前記所定の接続軸に沿って組み合わせた後、前記突出部と前記内面端部との間に圧力を掛けながら、通電による電気抵抗発熱をエネルギー源とする固相拡散接合により前記第１金属パイプ及び前記第２金属パイプを接合する第２工程とをこの順序で含み、
前記第２工程は、前記第１金属パイプ及び前記第２金属パイプを組み合わせて前記突出部と前記内面端部との間に圧力を掛けることが可能な加圧装置を用いて行い、
前記加圧装置は、
筐体と、電源装置と、押圧装置と、前記固相拡散接合を行うための電極であって前記電源装置と接続された一対の電極と、前記筐体に固定され、前記一対の電極のうち一方の電極に接続された下部プラテンと、前記一対の電極のうち他方の電極に接続され、前記押圧装置により前記下部プラテンに向けて押し下げ可能な上部プラテンとを備え、
前記一方の電極は前記第１金属パイプを固定する機能を有し、
前記他方の電極は前記第２金属パイプを固定する機能を有することを特徴とするパイプ接合体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のパイプ接合体の製造方法において、
前記第２工程では、通電時間を１秒以下とすることを特徴とするパイプ接合体の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のパイプ接合体の製造方法において、
前記第２工程においては、前記固相拡散接合のための通電の直前に初期加圧を行い、前記初期加圧から加圧を継続したまま前記固相拡散接合により前記第１金属パイプ及び前記第２金属パイプを接合することを特徴とするパイプ接合体の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のパイプ接合体の製造方法において、
前記傾斜外面は、前記所定の接続軸に対する傾斜角度が５〜８０°の範囲内にあることを特徴とするパイプ接合体の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のパイプ接合体の製造方法において、
前記所定の接続軸は、前記貫通孔がある位置の前記第１金属パイプの中心軸と直交することを特徴とするパイプ接合体の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のパイプ接合体の製造方法において、
前記第１工程は、
前記第１金属パイプの素材となる素材パイプを準備する工程と、
前記素材パイプに前記貫通孔を形成する工程と、
前記素材パイプの内部から外部に向けてバーリング加工を行うことにより、前記貫通孔の周囲に前記突出部の元となる壁状部を形成する工程と、
前記壁状部の外面に前記傾斜外面を形成して、前記壁状部を前記突出部とする工程とをこの順序で含むことを特徴とするパイプ接合体の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のパイプ接合体の製造方法において、
前記他方の電極により、前記第２金属パイプの全周に渡って均一に固定することを特徴とするパイプ接合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプ接合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書において、「パイプ接合体」とは「第１金属パイプの側面外方に対して第２金属パイプが所定の接続軸に沿って接合され、かつ、第１金属パイプの内部空間と第２金属パイプの内部空間とが連結されているもの」のことをいう。代表例として、後述する実施形態に示すように、第１金属パイプと第２金属パイプとをＴ字型に接合したもの（図１参照。）を挙げることができる。【０００３】
上記したパイプ接合体は、主に流体を分流又は合流させるため、配管の一部として様々な分野で用いられている。具体例としては、主に自動車に用いられるエアバッグシステムを挙げることができる。【０００４】
自動車の安全技術の１つとして、衝突事故発生時に乗員の被害を軽減することを目的とするパッシブセーフティー技術がある。上記したエアバッグシステムは、シートベルトともにパッシブセーフティー技術の中核をなす技術である。エアバッグの種類としては、前方衝突に対応する運転席及び助手席エアバッグの他、側面衝突に対応するサイドエアバッグ及びカーテンシールドエアバッグや、下肢部を保護するニーエアバッグ、後席の乗員のための後席エアバッグ、追突に対応するリアウィンドーカーテンシールドエアバッグ等があり、その進歩は目覚しいものがある。【０００５】
エアバッグシステム作動時には、インフレーター（充填機、エアポンプの一種）で火薬を燃焼させてガスを発生させ、当該ガスによりエアバッグを０．０５秒単位で膨らませる。したがって、ガスによる高い圧力に耐えるため、エアバッグシステムに用いる配管には高い強度が要求される。【０００６】
配管に用いるパイプを高い強度で接合するための方法としては、例えば、固相拡散接合を用いるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、当該方法はある金属パイプの側面外方に他の金属パイプを接合することは想定していないため、当該方法を用いて本明細書でいうパイプ接合体を製造することは困難である。【０００７】
そこで、従来、パイプ接合体の製造方法として、溶融溶接を用いる方法や炉中ロウ付けを用いる方法が広く用いられている。
図１３及び図１４は、従来のパイプ接合体の製造方法を説明するために示す図である。図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は溶融溶接を用いる方法の各工程図であり、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は炉中ロウ付けを用いる方法の各工程図である。【０００８】
溶融溶接を用いるパイプ接合体の製造方法は、図１３に示すように、第１金属パイプ９１０側面に形成された貫通孔９１２を備える第１金属パイプ９１０（例えば、炭素鋼からなるもの）と、貫通孔９１２近辺の形状に対応した接続端部９２２を備える第２金属パイプ９２０（例えば、炭素鋼からなるからなるもの）とを準備する工程と（図１３（ａ）参照。）、第２金属パイプ９２０を所定の接続軸（図１３においては、第２金属パイプ９２０の軸ａｘ２と同じ。）に沿うように第１金属パイプ９１０と組み合わせた後、溶融溶接により第１金属パイプ９１０及び第２金属パイプ９２０を接合する工程（図１３（ｂ）参照。）とをこの順序で含み、パイプ接合体９００を製造する。なお、図１３（ｂ）の符号９３０で示すのは、溶融溶接を行った部分である。【０００９】
炉中ロウ付けを用いるパイプ接合体の製造方法は、図１４に示すように、第１金属パイプ９１０側面に形成された貫通孔９１２を備える第１金属パイプ９１０と、貫通孔９１２近辺の形状に対応した接続端部９２２を備える第２金属パイプ９２０と、ロウ付け用の金属リング９４０（例えば、純銅からなるもの）を準備する工程（図１４（ａ）参照。）と、第２金属パイプ９２０及び金属リング９４０を所定の接続軸（図１４においても、第２金属パイプ９２０の軸ａｘ２と同じ。）に沿うように第１金属パイプ９１０と組み合わせた後、炉中で加熱することにより金属リング９４０を熔かし、第１金属パイプ９１０及び第２金属パイプ９２０を接合する工程とをこの順序で含み、パイプ接合体９０２を製造する。なお、図１４（ｂ）の符号９４２で示すのは、ロウ付け用の金属からなる部分である。【００１０】
従来のパイプ接合体の製造方法によれば、第１金属パイプの側面外方に第２金属パイプを接合することにより、流体を分流又は合流させるパイプ接合体を製造することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第４４４０２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、従来のパイプ接合体の製造方法には、以下のような問題がある。
まず、溶融溶接を用いるパイプ接合体の製造方法では、溶融溶接の際に各金属パイプを構成する金属材料を溶融させることに起因して、溶融溶接を行った部分の金属組織が溶融凝固相といわれる不均質な組織（一種の鋳造組織）となってしまう。このため、溶融溶接を用いるパイプ接合体の製造方法には、機械的性質の劣化により、製造したパイプ接合体の腐食に対する耐久性及び金属疲労に対する耐久性が低くなってしまうという問題がある。【００１３】
また、溶融溶接を用いるパイプ接合体の製造方法では、溶融溶接を行った部分に引張応力が残留するため、この観点からも、製造したパイプ接合体の腐食に対する耐久性及び金属疲労に対する耐久性が低くなってしまうという問題がある。パイプ接合体を、自動車部品のように長期間の振動及び応力にさらされる過酷な環境下で、かつ、高度な安全性を要求される分野に用いる場合、上記の問題は一層深刻となる。【００１４】
次に、炉中ロウ付けを用いるパイプ接合体の製造方法では、ロウ付け用の金属を熔かすために各金属パイプの全体を長時間高温にさらす必要がある。具体的には、ロウ付け用の金属が銅である場合には、ロウ付雰囲気温度を１１２０℃とし、工程時間合計を４０分とすることを例示できる。１１２０℃という温度は、鉄鋼材料のオーステナイト化温度（約８００℃）よりも高い温度であり、当該温度に保持された後ゆっくり冷却された場合には各金属パイプを構成する金属材料が焼き鈍し状態となってしまい、製造したパイプ接合体における強度低下の懸念があるという問題がある。【００１５】
また、炉中ロウ付けを用いるパイプ接合体の製造方法では、第１金属パイプと第２金属パイプとの間にロウ付け用の金属をセットした状態で炉に投入するが、ロウ付け前にディグ溶接等の方法で金属パイプを仮接合することが多い。このため、炉中ロウ付けを用いるパイプ接合体の製造方法には、加工工数が多くなってしまい、工程数の観点及びコストの観点から、生産性が低下するという問題もある。パイプ接合体は大量生産（例えば、月に数万点以上生産）するものであるため、上記の問題は深刻である。【００１６】
そこで、本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、従来のパイプ接合体の製造方法と比較して、製造したパイプ接合体における腐食に対する耐久性及び金属疲労に対する耐久性を高くすることが可能となり、かつ、製造したパイプ接合体における強度低下を抑制することが可能となり、かつ、生産性を高くすることが可能なパイプ接合体の製造方法を提供することを目的とする。また、上記製造方法により製造されたパイプ接合体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
［１］本発明のパイプ接合体の製造方法は、第１金属パイプの側面外方に第２金属パイプが所定の接続軸に沿って接合され、かつ、前記第１金属パイプの内部空間と前記第２金属パイプの内部空間とが連結されているパイプ接合体の製造方法であって、前記第１金属パイプ側面に形成された貫通孔と、「前記貫通孔を囲うように形成され、かつ、前記所定の接続軸に対して所定の角度で傾斜する傾斜外面を有し、かつ、前記第１金属パイプ側面から外側に向かって突出する」突出部とを備える前記第１金属パイプと、前記第１金属パイプと前記第２金属パイプとを組み合わせたとき前記突出部の前記傾斜外面に接する内面端部を備える前記第２金属パイプとを準備する第１工程と、前記第１金属パイプと前記第２金属パイプとを前記所定の接続軸に沿って組み合わせた後、前記突出部と前記内面端部との間に圧力を掛けながら、通電による電気抵抗発熱をエネルギー源とする固相拡散接合により前記第１金属パイプ及び前記第２金属パイプを接合する第２工程とをこの順序で含むことを特徴とする。【００１８】
本発明のパイプ接合体の製造方法によれば、従来のパイプ接合体の製造方法と同様に、第１金属パイプの側面外方に対して第２金属パイプを接合することにより、流体を分流又は合流させるパイプ接合体を製造することが可能となる。【００１９】
また、本発明のパイプ接合体の製造方法によれば、溶融接合ではなく通電による電気抵抗発熱をエネルギー源とする固相拡散接合を用いてパイプ接合体を製造するため、溶融凝固相が発生せず機械的性質の劣化を防止できることから、溶融接合を用いるパイプ接合体の製造方法と比較して、製造したパイプ接合体における腐食に対する耐久性及び金属疲労に対する耐久性を高くすることが可能となる。【００２０】
また、本発明のパイプ接合体の製造方法によれば、上記固相拡散接合を用いてパイプ接合体を製造するため、接合部には圧縮応力が残留することとなり（後述する実験例参照。）、この観点からも、溶融接合を用いるパイプ接合体の製造方法と比較して、製造したパイプ接合体における腐食に対する耐久性及び金属疲労に対する耐久性を高くすることが可能となる。【００２１】
また、本発明のパイプ接合体の製造方法によれば、上記固相拡散接合を用いてパイプ接合体を製造するため、各金属パイプを長時間高温にさらす必要がなく、各金属パイプを構成する金属材料が焼き鈍し状態となることを防止できることから、炉中ロウ付けを用いるパイプ接合体の製造方法と比較して、製造したパイプ接合体における強度低下を抑制することが可能となる。【００２２】
また、本発明のパイプ接合体の製造方法によれば、ロウ付け用の金属の準備や金属パイプの仮接合の必要がないため、炉中ロウ付けを用いるパイプ接合体と比較して、工程数の観点及びコストの観点から、生産性を高くすることが可能となる。【００２３】
このため、本発明のパイプ接合体の製造方法は、従来のパイプ接合体の製造方法と比較して、製造したパイプ接合体における腐食に対する耐久性及び金属疲労に対する耐久性を高くすることが可能となり、かつ、製造したパイプ接合体における強度低下を抑制することが可能となり、かつ、生産性を高くすることが可能なパイプ接合体の製造方法となる。【００２４】
また、本発明のパイプ接合体の製造方法によれば、突出部を備える第１金属パイプを用いるため、第１金属パイプと第２金属パイプとを組み合わせるときに容易に位置合わせすることが可能となり、かつ、所定の接続軸と直交する方向の力に対して比較的強いパイプ接合体を製造することが可能となる。【００２５】
ところで、固相拡散接合においては、接合面の清浄さが接合の良否を左右する。本発明のパイプ接合体の製造方法によれば、突出部と内面端部との間に圧力を掛けるため、突出部表面及び内面端部表面の不純物質層を削って接合面を清浄化できることから、良好な条件で固相拡散接合を行うことが可能となる。【００２６】
以上の効果により、本発明のパイプ接合体の製造方法は、自動車部品（エアバッグシステムの配管）のように、長期間の振動及び応力にさらされる過酷な環境下で、かつ、高度な安全性を要求される分野に用いる部品（パイプ接合体）の製造に適する方法となる。【００２７】
本明細書における「側面」とは、第１金属パイプの中心軸が直線であるとしたとき、第１金属パイプの開口部がある側を正面とした場合における「側面」のことをいう（後述する図１参照。）。第１金属パイプの中心軸が直線でない場合には、第１金属パイプと第２金属パイプとの接合部又はこれから接合部となるべき場所に最も近い第１金属パイプの中心軸の接線を基準として「側面」を考える。【００２８】
本明細書における「所定の接続軸」とは、第２金属パイプの中心軸が直線であるとしたときの第２金属パイプの取り付け軸のことをいう。第２金属パイプの中心軸が直線でない場合には、内面端部に最も近い第２金属パイプの中心軸の接線を基準として「所定の接続軸」を考える。
本明細書における「突出部」は、貫通孔を囲うように形成されているため、特に貫通孔が円形又は円形に近い形（例えば、楕円形）からなる場合には、「環状突出部」ということもできる。【００２９】
「前記第１金属パイプ側面に形成された貫通孔と、『前記貫通孔を囲うように形成され、かつ、前記所定の接続軸に対して所定の角度で傾斜する傾斜外面を有し、かつ、前記第１金属パイプ側面から外側に向かって突出する』突出部とを備える前記第１金属パイプ」は、「『前記第１金属パイプの側面に開口された貫通孔を囲うように形成され、かつ、前記所定の接続軸に対して所定の角度で傾斜する傾斜外面を有し、かつ、前記第１金属パイプ側面から外側に向かって突出する』突出部を備える前記第１金属パイプ」と表現することもできる。【００３０】
「電気抵抗発熱」は、「ジュール熱」と同じ意味である。
「エネルギー源」は、「熱源」と同じ意味である。【００３１】
第１金属パイプ及び第２金属パイプを構成する金属材料としては、通電による電気抵抗発熱をエネルギー源とする固相拡散接合が可能であれば、任意の金属材料を用いることができる。
第１金属パイプ及び第２金属パイプとしては、中心軸が直線であるものを好適に用いることができるが、中心軸が直線でないもの（中心軸が曲線や折れ線等になっているもの）を用いることもできる。【００３２】
第１金属パイプ及び第２金属パイプとしては、断面形状が円形のものを好適に用いることができるが、適切な形状の突出部を形成することが可能であれば、断面形状が円形以外のもの（断面形状が楕円形や多角形等のもの）にも本発明を適用することができる。
所定の接続軸は、第１金属パイプの中心軸と直交していてもよいし、斜めに交わっていてもよいし、交わっていなくてもよい。【００３３】
本発明のパイプ接合体の製造方法は、１本の第１金属パイプと１本の第２金属パイプとを準備して実施してもよい（後述する実施形態参照。）。また、１本の第１金属パイプと複数の第２金属パイプとを準備して実施してもよいし（一例として、後述する変形例１及び図１１参照。）、複数の第１金属パイプと１本の第１金属パイプとを準備して実施してもよいし、複数の第１金属パイプと複数の第２金属パイプとを準備して実施してもよい。【００３４】
第１金属パイプ及び第２金属パイプの一方又は両方が複数である場合には、３本以上の金属パイプの接合を一度に（つまり、１回の第２工程で）行うことによりパイプ接合体を製造してもよい。しかし、当該場合には、接合の確実性の観点から、１本の第１金属パイプと１本の第２金属パイプとの接合を順次（つまり、合計ｎ本の第１金属パイプ及び第２金属パイプがある場合には、本発明をｎ−１回繰り返して）行うことによりパイプ接合体を製造することが好ましい。【００３５】
本発明のパイプ接合体の製造方法においては、第２工程は、第１金属パイプと第２金属パイプとを所定の接続軸に沿って組み合わせた後であって固相拡散接合を行う前に、「固相拡散接合を行うときに突出部と内面端部との間に掛ける圧力」（本加圧圧力）よりも小さい圧力（予圧圧力）を突出部と内面端部との間に掛ける（予圧する）ことが一層好ましい。このような方法とすることにより、第１金属パイプと第２金属パイプとを一層安定して組み合わせることが可能となる。
予圧圧力は、用いる金属パイプの種類等により任意の圧力とすることができる。【００３６】
［２］本発明のパイプ接合体の製造方法においては、前記第２工程では、通電時間を１秒以下とすることが好ましい。【００３７】
このような方法とすることにより、加熱時間を十分に短くして、突出部及び内面端部を構成する金属材料が焼き鈍し状態となることも防止でき、その結果、接合部付近の強度低下を十分に抑制することが可能となる。【００３８】
［３］本発明のパイプ接合体の製造方法においては、前記第２工程においては、前記固相拡散接合のための通電の直前に初期加圧を行い、前記初期加圧から加圧を継続したまま前記固相拡散接合により前記第１金属パイプ及び前記第２金属パイプを接合することが好ましい。【００３９】
このような方法とすることにより、固相拡散接合を行う前に突出部と内面端部との接触を良好な状態とし、突出部及び内面端部に均一な電流を流すことが可能となる。【００４０】
初期加圧で掛ける圧力（初期加圧圧力）は、例えば、「固相拡散接合を行うときに突出部と内面端部との間に掛ける圧力」（本加圧圧力）と同様とすることができる。
具体的には、初期加圧圧力は、「初期加圧を行うときには突出部表面及び内面端部表面の不純物質層の削れが実質的に発生せず、通電後に突出部表面及び内面端部表面の不純物質層の削れが発生する」とすることが好ましい。このような方法とすることにより、初期加圧圧力の掛けすぎによる各金属パイプの損傷を抑制することが可能となり、かつ、十分に良好な条件で固相拡散接合を行うことが可能となる。【００４１】
［４］本発明のパイプ接合体の製造方法においては、前記傾斜外面は、前記所定の接続軸に対する傾斜角度が５〜８０°の範囲内にあることが好ましい。【００４２】
このような方法とすることにより、傾斜外面と内面端部との接触角度を適切なものとして、突出部及び内面端部の表面の不純物質層の削れを促進し、接合面を一層清浄化できることから、一層良好な条件で固相拡散接合を行うことが可能となる。【００４３】
なお、傾斜外面について、所定の接続軸に対する傾斜角度が５〜８０°の範囲内にあることとしたのは、以下の理由による。すなわち、傾斜外面について、所定の接続軸に対する傾斜角度が５°よりも小さい場合には突出部と内面端部との接触角が小さすぎ、接合面をうまく清浄化できない場合があるためである。また、傾斜外面について、所定の接続軸に対する傾斜角度が８０°よりも大きい場合には突出部と内面端部との接触角が大きすぎ、やはり接合面をうまく清浄化できない場合があるためである。上記傾斜角度の下限は１０°であることがより一層好ましく、１５°であることがさらに好ましい。また、上記傾斜角度の上限は５０°であることがより一層好ましく、３０°であることがさらに好ましい。
なお、詳細の記載はしないが、これらの数値は本発明の発明者の実験により導き出されたものである。【００４４】
［５］本発明のパイプ接合体の製造方法においては、前記所定の接続軸は、前記貫通孔がある位置の第１金属パイプの中心軸と直交することが好ましい。【００４５】
このような方法とすることにより、第１金属パイプと第２金属パイプとを比較的容易にかつしっかりと組み合わせ、安定した圧力を掛けることが可能となる。【００４６】
［６］本発明のパイプ接合体の製造方法においては、前記第１工程は、前記第１金属パイプの素材となる素材パイプを準備する工程と、前記素材パイプに前記貫通孔を形成する工程と、前記素材パイプの内部から外部に向けてバーリング加工を行うことにより、前記貫通孔の周囲に前記突出部の元となる壁状部を形成する工程と、前記壁状部の外面に前記傾斜外面を形成して、前記壁状部を前記突出部とする工程とをこの順序で含むことが好ましい。【００４７】
このような方法とすることにより、任意の金属パイプに突出部を形成し、第１金属パイプを準備することが可能となる。【００４８】
バーリング加工としては、金属パイプに適用可能である限り、種々の加工法を用いることができる。例を挙げると、貫通孔を形成した金属パイプの一方の開口部から内径に合った傾斜付き治具を差し込み、他方の開口部から貫通孔よりも大きい球を入れ、当該球を棒状体で圧入して貫通孔の周囲を押し上げるように加工する方法や、貫通孔を形成した金属パイプの一方の開口部から内径に合った傾斜付き治具を差し込み、他方の開口部から先端部が屈曲可能な棒状体を圧入して貫通孔の周囲を押し上げるように加工する方法や、貫通孔から差し入れた棒状体に貫通孔よりも大きい加工具を結合し、棒状体ごと加工具を引き上げて加工する方法や、金型を用いて形成する方法を挙げることができる。【００４９】
「壁状部の外面に傾斜外面を形成して、壁状部を突出部とする工程」には、傾斜外面を形成可能である限り、種々の加工法を用いることができる。例を挙げると、金型を用いるプレス加工、切削加工、ローリング加工を挙げることができる。なお、大量生産を考慮した場合、加工の精度と加工コストの低減の関係から、上記工程にはプレス加工を用いることが好ましい。【００５０】
本明細書における「壁状部」は、「貫通孔を囲うように形成され、かつ、第１金属パイプ側面から外側に向かって突出する」ものである。つまり、壁状部は、突出部が備える要件のうち傾斜外面を有しないものである。
形成する突出部については、突出部と内面端部とが接触すべき部分が同一平面上にあることが好ましい。このような方法とすることにより、第２金属パイプの内面端部を第１金属パイプの側面に合わせて加工する手間を省くことが可能となる。【００５１】
［７］本発明のパイプ接合体の製造方法においては、前記第２工程は、前記第１金属パイプ及び前記第２金属パイプを組み合わせて前記突出部と前記内面端部との間に圧力を掛けることが可能な加圧装置を用いて行うことが好ましい。【００５２】
このような方法とすることにより、第１金属パイプと第２金属パイプとの間に圧力を掛けた状態を安定に保ったまま固相拡散接合を行うことが可能となる。【００５３】
加圧装置としては、例えば、押圧装置としてサーボモーター駆動のボールネジ又はエアーシリンダーを備えるものを好適に用いることができる。【００５４】
［８］本発明のパイプ接合体の製造方法においては、前記第２工程は、前記加圧装置として、前記固相拡散接合を行うための電極を備える加圧装置を用いて行うことが好ましい。【００５５】
このような方法とすることにより、電極を別途用意することなく固相拡散接合を行うことが可能となる。【００５６】
［９］本発明のパイプ接合体の製造方法においては、前記加圧装置は、筐体と、電源装置と、押圧装置と、前記電源装置と接続された一対の電極と、前記筐体に固定され、前記一対の電極のうち一方の電極に接続された下部プラテンと、前記一対の電極のうち他方の電極に接続され、前記押圧装置により前記下部プラテンに向けて押し下げ可能な上部プラテンとを備え、前記一方の電極は前記第１金属パイプを固定する機能を有し、前記他方の電極は前記第２金属パイプを固定する機能を有することが好ましい。【００５７】
このような方法とすることにより、第２工程を連続的に、かつ、安定して実施することが可能となり、その結果、パイプ接合体の生産性を一層高くすることが可能となる。【００５８】
［１０］本発明のパイプ接合体の製造方法においては、前記他方の電極により、前記第２金属パイプを全周に渡って均一に固定することが好ましい。【００５９】
このような方法とすることにより、第２金属パイプを安定して固定し、かつ、第２金属パイプ全体に比較的均一な電流を流し、一層安定した固相拡散接合を行うことが可能となる。【００６０】
第２金属パイプを全周に渡って均一に固定するために、加圧装置は、例えば、コレットチャック状の他方の電極又は金型状の他方の電極（分割可能な本体の内面側に、第２金属パイプの外周に相当する凹部が設けられているもの）を備えることが好ましい。【００６１】
上記［１０］においては、一方の電極により、第１金属パイプのうち突出部が存在するよりも外端の部分を全周に渡って均一に固定することが好ましい。【００６２】
このような方法とすることにより、第１金属パイプも安定して固定し、かつ、第１金属パイプ全体に比較的均一な電流を流し、より一層安定した固相拡散接合を行うことが可能となる。【００６３】
第１金属パイプのうち突出部が存在するよりも外端の部分を全周に渡って均一に固定するため、加圧装置は、例えば、コレットチャック状の一方の電極（第１金属パイプの両端を把持するため、２個一対となっていることが好ましい。）又は金型状の一方の電極（分割可能な本体の内面側に、第１金属パイプの外周に相当する凹部が設けられているもの）を備えることが好ましい。【００６４】
［１１］本発明のパイプ接合体は、本発明のパイプ接合体の製造方法により製造されたパイプ接合体であって、第１金属パイプの側面外方に第２金属パイプが所定の接続軸に沿って接合され、かつ、前記第１金属パイプの内部空間と前記第２金属パイプの内部空間とが連結されており、前記第１金属パイプと前記第２金属パイプとの接合部に残留する応力が圧縮応力であることを特徴とする。【００６５】
本発明のパイプ接合体は、本発明のパイプ接合体の製造方法により製造されたパイプ接合体であるため、従来のパイプ接合体と比較して、腐食に対する耐久性及び金属疲労に対する耐久性を高くすることが可能となり、かつ、強度低下を抑制することが可能となり、かつ、生産性を高くすることが可能なパイプ接合体となる。【００６６】
上記の効果により、本発明のパイプ接合体は、自動車部品のように、長期間の振動及び応力にさらされる過酷な環境下で、かつ、高度な安全性を要求される分野に用いる部品に適するものとなる。【００６７】
［１２］本発明のパイプ接合体においては、前記接合部の引張強度が、前記第１金属パイプ及び前記第２金属パイプの母材の引張強度よりも大きく、かつ、前記接合部の変形強度が、前記第１金属パイプ及び前記第２金属パイプの母材の変形強度よりも大きいことが好ましい。【００６８】
このような構成とすることにより、長期間の振動及び応力にさらされる過酷な環境下での信頼性を十分に高くすることが可能となる。【００６９】
本明細書における「引張強度」とは、ある物体を一次元的に（パイプ接合体の場合には第１金属パイプと第２金属パイプとを引き離す方向に）引っ張ったときの強度である。
本明細書における「変形強度」とは、衝撃等の外力に対する変形のしにくさである。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】実施形態に係るパイプ接合体１００を示す図である。
【図２】実施形態における第１金属パイプ１０を示す図である。
【図３】実施形態における第２金属パイプ２０を示す図である。
【図４】実施形態における第２工程を説明するために示す図である。
【図５】実施形態における第２工程を説明するために示す図である。
【図６】実施形態における第２工程を説明するために示す図である。
【図７】実験例に係るパイプ接合体１００ａを示す写真である。
【図８】実験例に係るパイプ接合体１００ａの接合部の様子を説明するために示す図である。
【図９】実験例に係るパイプ接合体１００ａの引張強度に関する実験を行った結果を説明するために示す図である。
【図１０】実験例に係るパイプ接合体１００ａの接合部付近における残留応力に関する実験を行った結果を説明するために示す図である。
【図１１】変形例１に係るパイプ接合体１０２の図である。
【図１２】変形例２に係るパイプ接合体１０４を説明するために示す図である。
【図１３】従来のパイプ接合体の製造方法を説明するために示す図である。
【図１４】従来のパイプ接合体の製造方法を説明するために示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７１】
以下、本発明に係るパイプ接合体の製造方法及びパイプ接合体の実施形態について説明する。
【００７２】
［実施形態］
まず、実施形態に係るパイプ接合体１００について説明する。
図１は、実施形態に係るパイプ接合体１００を示す図である。図１（ａ）はパイプ接合体１００の斜視図であり、図１（ｂ）はパイプ接合体１００の上面図であり、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＡ１−Ａ１断面図であり、図１（ｄ）は図１（ｂ）のＡ２−Ａ２断面図である。
【００７３】
図１においては、第１金属パイプ１０の中心軸ａｘ１と平行な軸をｘ軸とし、ｘ軸と垂直な一方の軸をｙ軸とし、ｘ軸及びｙ軸と垂直な軸をｚ軸として表示している。実施形態においては、第１金属パイプ１０の中心軸ａｘ１は第２金属パイプ２０の中心軸ａｘ２と垂直に交わるため、ｚ軸は中心軸ａｘ２と平行な軸であるともいえる。ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の表示をする他の図面においても、各軸は図１の対応する各軸と同様のものである。
【００７４】
実施形態に係るパイプ接合体１００は、後述する「実施形態に係るパイプ接合体の製造方法」により製造されたものである。
パイプ接合体１００は、図１に示すように、第１金属パイプ１０の側面外方に対して第２金属パイプ２０が所定の接続軸に沿って接合され、かつ、第１金属パイプ１０の内部空間１０ｉと第２金属パイプ２０の内部空間２０ｉとが連結されており、第１金属パイプ１０と第２金属パイプ２０との接合部に残留する応力が圧縮応力（後述する実験例参照。）である。
【００７５】
また、パイプ接合体１００は、接合部の引張強度が、第１金属パイプ１０及び第２金属パイプ２０の母材の引張強度よりも大きく、かつ、接合部の変形強度が、第１金属パイプ１０及び第２金属パイプ２０の母材の変形強度よりも大きい（後述する実験例参照。）。
【００７６】
パイプ接合体１００は、自動車部品のように、長期間の振動及び応力にさらされる過酷な環境下で、かつ、高度な安全性を要求される分野に用いる部品に適するものである。
【００７７】
次に、実施形態に係るパイプ接合体の製造方法について説明する。
図２は、実施形態における第１金属パイプ１０を示す図である。図２（ａ）は第１金属パイプ１０の斜視図であり、図２（ｂ）は第１金属パイプ１０の図１（ｃ）に対応する断面図であり、図２（ｃ）は第２金属パイプ２０の図１（ｄ）に対応する断面図である。
図３は、実施形態における第２金属パイプ２０を示す図である。図３（ａ）は第２金属パイプ２０の斜視図であり、図３（ｂ）は第２金属パイプ２０の図１（ｃ）に対応する断面図である。
【００７８】
図４〜図６は、実施形態における第２工程を説明するために示す図である。なお、図４〜図６は、符号Ｗで示す線を境界として、左半分は側面図、右半分は断面図として示している。また、図４〜図６では、本発明との関係性が薄い一般的な構成要素については図示をしていない。
【００７９】
実施形態に係るパイプ接合体の製造方法は、第１金属パイプ１０の側面外方に対して第２金属パイプ２０が所定の接続軸ａｘに沿って接合され、かつ、第１金属パイプ１０の内部空間１０ｉと第２金属パイプ２０の内部空間２０ｉとが連結されているパイプ接合体１００を製造するための方法である。
実施形態に係るパイプ接合体の製造方法は、第１工程Ｓ１及び第２工程Ｓ２をこの順序で含む。以下、各工程について説明する。
【００８０】
まず、第１工程Ｓ１について説明する。
第１工程Ｓ１は、第１金属パイプ１０と第２金属パイプ２０とを準備する工程である。実施形態に係るパイプ接合体の製造方法においては、１本の第１金属パイプ１０と１本の第２金属パイプ２０とを準備する。
第１工程Ｓ１は、図示は省略するが、第１金属パイプ１０の素材となる素材パイプを準備する工程と、素材パイプに貫通孔１２を形成する工程と、素材パイプの内部から外部に向けてバーリング加工を行うことにより、貫通孔１２の周囲に突出部１４の元となる壁状部を形成する工程と、壁状部の外面に傾斜外面１６を形成して、壁状部を突出部１４とする工程とをこの順序で含む。
【００８１】
バーリング加工としては、金属パイプに適用可能である限り、種々の加工法を用いることができる。
「壁状部の外面に傾斜外面を形成して、壁状部を突出部とする工程」には、傾斜外面を形成可能である限り、種々の加工法を用いることができる。なお、大量生産を考慮した場合、加工の精度と加工コストの低減の関係から、上記工程にはプレス加工を用いることが好ましい。
【００８２】
第１金属パイプ１０は、図２に示すように、貫通孔１２と突出部１４とを備える。第１金属パイプ１０は、中心軸ａｘ１が直線であり、断面が円形のパイプである。
所定の接続軸ａｘは、第１金属パイプ１０の中心軸ａｘ１と直交する。
第１金属パイプ１０を構成する金属材料としては、例えば、炭素鋼のような鉄鋼材料を用いることができるが、通電による電気抵抗発熱をエネルギー源とする固相拡散接合が可能であれば、任意の金属材料を用いることができる。
【００８３】
貫通孔１２は、第１金属パイプ１０側面に形成された孔である。
突出部１４は、貫通孔１２を囲うように形成され、かつ、所定の接続軸ａｘに対して所定の角度で傾斜する傾斜外面１６を有し、かつ、第１金属パイプ１０側面から外側に向かって突出する。突出部１４と後述する内面端部２２とが接触すべき部分は、同一平面上にある。
傾斜外面１６は、所定の接続軸ａｘに対する傾斜角度が５〜８０°の範囲内にあり、例えば、２２°である。
【００８４】
第２金属パイプ２０は、図３に示すように、第１金属パイプ１０と第２金属パイプ２０とを組み合わせたとき突出部１４の傾斜外面１６に接する内面端部２２を備える。第２金属パイプ２０は、中心軸ａｘ２が直線であり、断面が円形のパイプである。
第２金属パイプ２０を構成する金属材料としては、例えば、炭素鋼のような鉄鋼材料を用いることができるが、通電による電気抵抗発熱をエネルギー源とする固相拡散接合が可能であれば、任意の金属材料を用いることができる。
【００８５】
次に、第２工程Ｓ２について説明する。
第２工程Ｓ２は、加圧装置１０００を用いて行う。
【００８６】
ここで、加圧装置１０００について簡単に説明する。
加圧装置１０００は、第１金属パイプ１０及び第２金属パイプ２０のそれぞれを固定すること（図４参照。）、及び、第１金属パイプ１０及び第２金属パイプ２０を組み合わせて突出部１４と内面端部２２との間に圧力を掛けること（図５参照。）が可能である。また、加圧装置１０００は、固相拡散接合を行うための電極を備える。
【００８７】
さらにいえば、加圧装置１０００は、筐体（図示せず。）と、電源装置（図示せず。）と、押圧装置（図示せず。）と、電源装置と接続された一対の電極１０１０，１０１２と、筐体に固定され、一対の電極１０１０，１０１２のうち一方の電極１０１０に接続された下部プラテン１０２０と、一対の電極１０１０，１０１２のうち他方の電極１０１２に接続され、押圧装置により下部プラテン１０２０に向けて押し下げ可能な上部プラテン１０２２とを備える。一方の電極１０１０は、第１金属パイプ１０を固定する機能を有し、他方の電極１０１２は第２金属パイプ２０を固定する機能を有する。
【００８８】
加圧装置１０００は、一方の電極１０１０として、金型状の一方の電極（分割可能な本体の内面側に、第１金属パイプの外周に相当する凹部が設けられているもの）を備える。また、加圧装置１０００は、他方の電極１０１２として、コレットチャック状の他方の電極を備える。
加圧装置１０００は、押圧装置として、サーボモーター駆動のボールネジ又はエアーシリンダーを備える。
【００８９】
以下、加圧装置１０００を用いる第２工程Ｓ２について説明する。
第２工程Ｓ２は、図４〜図６に示すように、第２金属パイプ２０を所定の接続軸ａｘに沿うように第１金属パイプ１０と組み合わせた後、突出部１４と内面端部２２との間に圧力を掛けながら、通電による電気抵抗発熱をエネルギー源とする固相拡散接合により第１金属パイプ１０及び第２金属パイプ２０を接合する工程である。
【００９０】
第２工程Ｓ２をさらに詳しく説明すると、以下のようになる。
第２工程Ｓ２においては、まず、一方の電極１０１０に第１金属パイプ１０を固定し、他方の電極１０１２に第２金属パイプ２０を固定する（図４参照。）。次に、押圧装置により上部プラテン１０２２ごと第２金属パイプ２０及び他方の電極１０１２を押し下げ、第２金属パイプ２０を第１金属パイプ１０と組み合わせる（図５参照）。次に、「固相拡散接合を行うときに突出部１４と内面端部２２との間に掛ける圧力」（本加圧圧力）よりも小さい圧力（予圧圧力）を突出部と内面端部との間に掛ける（予圧する）。次に、固相拡散接合のための通電の直前に初期加圧を行う。その後、初期加圧から加圧を継続したまま、通電による電気抵抗発熱をエネルギー源とする固相拡散接合により第１金属パイプ１０及び第２金属パイプ２０を接合する。
【００９１】
実施形態１においては、一方の電極１０１０により、第１金属パイプ１０のうち突出部１４が存在するよりも外端の部分を全周に渡って均一に固定し、また、他方の電極１０１２により、第２金属パイプ２０の全周に渡って均一に固定する。
【００９２】
予圧圧力は、用いる金属パイプの種類等により任意の圧力とすることができるが、例えば、本加圧圧力の１／３〜１／４程度とすることができる。
【００９３】
初期加圧で掛ける圧力（初期加圧圧力）は、例えば、本加圧圧力と同様とすることができる。
具体的には、初期加圧圧力は、「初期加圧を行うときには突出部１４表面及び内面端部２２表面の不純物質層の削れが実質的に発生せず、通電後に突出部１４表面及び内面端部２２表面の不純物質層の削れが発生する」圧力とする。
初期加圧の時間は、例えば、０．５秒程度とすることができる。
【００９４】
第２工程Ｓ２では、通電時間を１秒以下とする。具体例として、通電時間を０．２５秒とすることができる。
第２工程Ｓ２の完了により、パイプ接合体１００を製造することができる。
【００９５】
以下、実施形態に係るパイプ接合体の製造方法及びパイプ接合体の効果を説明する。
【００９６】
実施形態に係るパイプ接合体の製造方法によれば、従来のパイプ接合体の製造方法と同様に、第１金属パイプの側面外方に対して第２金属パイプを接合することにより、流体を分流又は合流させるパイプ接合体を製造することが可能となる。
【００９７】
また、実施形態に係るパイプ接合体の製造方法によれば、溶融接合ではなく通電による電気抵抗発熱をエネルギー源とする固相拡散接合を用いてパイプ接合体１００を製造するため、溶融凝固相が発生せず機械的性質の劣化を防止できることから、溶融接合を用いるパイプ接合体の製造方法と比較して、製造したパイプ接合体における腐食に対する耐久性及び金属疲労に対する耐久性を高くすることが可能となる。
【００９８】
また、実施形態に係るパイプ接合体の製造方法によれば、上記固相拡散接合を用いてパイプ接合体１００を製造するため、接合部には圧縮応力が残留することとなり（後述する実験例参照。）、この観点からも、溶融接合を用いるパイプ接合体の製造方法と比較して、製造したパイプ接合体における腐食に対する耐久性及び金属疲労に対する耐久性を高くすることが可能となる。
【００９９】
また、実施形態に係るパイプ接合体の製造方法によれば、上記固相拡散接合を用いてパイプ接合体１００を製造するため、各金属パイプを長時間高温にさらす必要がなく、各金属パイプを構成する金属材料が焼き鈍し状態となることを防止できることから、炉中ロウ付けを用いるパイプ接合体の製造方法と比較して、製造したパイプ接合体における強度低下を抑制することが可能となる。
【０１００】
また、実施形態に係るパイプ接合体の製造方法によれば、ロウ付け用の金属の準備や金属パイプの仮接合の必要がないため、炉中ロウ付けを用いるパイプ接合体と比較して、工程数の観点及びコストの観点から、生産性を高くすることが可能となる。
【０１０１】
このため、実施形態に係るパイプ接合体の製造方法は、従来のパイプ接合体の製造方法と比較して、製造したパイプ接合体における腐食に対する耐久性及び金属疲労に対する耐久性を高くすることが可能となり、かつ、製造したパイプ接合体における強度低下を抑制することが可能となり、かつ、生産性を高くすることが可能なパイプ接合体の製造方法となる。
【０１０２】
また、実施形態に係るパイプ接合体の製造方法によれば、突出部１４を備える第１金属パイプ１０を用いるため、第１金属パイプと第２金属パイプとを組み合わせるときに容易に位置合わせすることが可能となり、かつ、所定の接続軸と直交する方向の力に対して比較的強いパイプ接合体を製造することが可能となる。
【０１０３】
また、実施形態に係るパイプ接合体の製造方法によれば、突出部１４と内面端部２２との間に圧力を掛けるため、突出部表面及び内面端部表面の不純物質層を削って接合面を清浄化できることから、良好な条件で固相拡散接合を行うことが可能となる。
【０１０４】
また、実施形態に係るパイプ接合体の製造方法においては、第２工程Ｓ２は、第１金属パイプ１０と第２金属パイプ２０とを所定の接続軸ａｘに沿って組み合わせた後であって固相拡散接合を行う前に、予圧圧力を突出部１４と内面端部２２との間に掛ける（予圧する）ため、第１金属パイプと第２金属パイプとを一層安定して組み合わせることが可能となる。
【０１０５】
また、実施形態に係るパイプ接合体の製造方法によれば、第２工程Ｓ２では、通電時間を１秒以下とするため、加熱時間を十分に短くして、突出部及び内面端部を構成する金属材料が焼き鈍し状態となることも防止でき、その結果、接合部付近の強度低下を十分に抑制することが可能となる。
【０１０６】
また、実施形態に係るパイプ接合体の製造方法によれば、第２工程Ｓ２においては、固相拡散接合のための通電の直前に初期加圧を行い、初期加圧から加圧を継続したまま固相拡散接合により第１金属パイプ１０及び第２金属パイプ２０を接合するため、固相拡散接合を行う前に突出部と内面端部との接触を良好な状態とし、突出部及び内面端部に均一な電流を流すことが可能となる。
【０１０７】
また、実施形態に係るパイプ接合体の製造方法によれば、初期加圧圧力を「初期加圧を行うときには突出部１４表面及び内面端部２２表面の不純物質層の削れが実質的に発生せず、通電後に突出部１４表面及び内面端部２２表面の不純物質層の削れが発生する」圧力とするため、初期加圧圧力の掛けすぎによる各金属パイプの損傷を抑制することが可能となり、かつ、十分に良好な条件で固相拡散接合を行うことが可能となる。
【０１０８】
また、実施形態に係るパイプ接合体の製造方法によれば、傾斜外面１６は、所定の接続軸ａｘに対する傾斜角度が５〜８０°の範囲内にあるため、傾斜外面と内面端部との接触角度を適切なものとして、突出部及び内面端部の表面の不純物質層の削れを促進し、接合面を一層清浄化できることから、一層良好な条件で固相拡散接合を行うことが可能となる。
【０１０９】
また、実施形態に係るパイプ接合体の製造方法によれば、所定の接続軸ａｘは、貫通孔１２がある位置の第１金属パイプ１０の中心軸ａｘ１と直交するため、第１金属パイプと第２金属パイプとを比較的容易にかつしっかりと組み合わせ、安定した圧力を掛けることが可能となる。
【０１１０】
また、実施形態に係るパイプ接合体の製造方法によれば、第１工程Ｓ１は、第１金属パイプ１０の素材となる素材パイプを準備する工程と、素材パイプに貫通孔１２を形成する工程と、素材パイプの内部から外部に向けてバーリング加工を行うことにより、貫通孔１２の周囲に突出部１４の元となる壁状部を形成する工程と、壁状部の外面に傾斜外面１６を形成して、壁状部を突出部１４とする工程とをこの順序で含むため、任意の金属パイプに突出部を形成し、第１金属パイプを準備することが可能となる。
【０１１１】
また、実施形態に係るパイプ接合方法によれば、形成する突出部１４について、突出部１４と内面端部２２とが接触すべき部分が同一平面上にあるため、第２金属パイプの内面端部を第１金属パイプの側面に合わせて加工する手間を省くことが可能となる。
【０１１２】
また、実施形態に係るパイプ接合体の製造方法によれば、第２工程Ｓ２は、第１金属パイプ１０及び第２金属パイプ２０を組み合わせて突出部１４と内面端部２２との間に圧力を掛けることが可能な加圧装置１０００を用いて行うため、第１金属パイプと第２金属パイプとの間に圧力を掛ける状態を安定に保ったまま固相拡散接合を行うことが可能となる。
【０１１３】
また、実施形態に係るパイプ接合体の製造方法によれば、第２工程Ｓ２は、加圧装置１０００として、固相拡散接合を行うための電極を備える加圧装置を用いて行うため、電極を別途用意することなく固相拡散接合を行うことが可能となる。
【０１１４】
また、実施形態に係るパイプ接合体の製造方法によれば、加圧装置１０００は、筐体と、電源装置と、押圧装置と、一対の電極１０１０，１０１２と、下部プラテンと、上部プラテンとを備え、一方の電極１０１０は第１金属パイプ１０を固定する機能を有し、他方の電極１０１２は第２金属パイプ２０を固定する機能を有するため、第２工程を連続的に、かつ、安定して実施することが可能となり、その結果、パイプ接合体の生産性を一層高くすることが可能となる。
【０１１５】
また、実施形態に係るパイプ接合体の製造方法によれば、他方の電極１０１２により、第２金属パイプ２０を全周に渡って均一に固定するため、第２金属パイプを安定して固定し、かつ、第２金属パイプ全体に比較的均一な電流を流し、一層安定した固相拡散接合を行うことが可能となる。
【０１１６】
また、実施形態に係るパイプ接合体の製造方法によれば、一方の電極１０１０により、第１金属パイプ１０のうち突出部１４が存在するよりも外端の部分を全周に渡って均一に固定するため、第１金属パイプも安定して固定し、かつ、第１金属パイプ全体に比較的均一な電流を流し、より一層安定した固相拡散接合を行うことが可能となる。
【０１１７】
以上の効果により、実施形態に係るパイプ接合体の製造方法は、自動車部品（エアバッグシステムの配管）のように、長期間の振動及び応力にさらされる過酷な環境下で、かつ、高度な安全性を要求される分野に用いる部品（パイプ接合体）の製造に適する方法となる。
【０１１８】
実施形態に係るパイプ接合体１００は、実施形態に係るパイプ接合体の製造方法により製造されたパイプ接合体であって、第１金属パイプ１０と第２金属パイプ２０との接合部に残留する応力が圧縮応力であるため、従来のパイプ接合体と比較して、腐食に対する耐久性及び金属疲労に対する耐久性を高くすることが可能となり、かつ、強度低下を抑制することが可能となり、かつ、生産性を高くすることが可能なパイプ接合体となる。
【０１１９】
また、実施形態に係るパイプ接合体１００によれば、接合部の引張強度が、第１金属パイプ１０及び第２金属パイプ２０の母材の引張強度よりも大きく、接合部の変形強度が、第１金属パイプ１０及び第２金属パイプ２０の母材の変形強度よりも大きいため、長期間の振動及び応力にさらされる過酷な環境下での信頼性を十分に高くすることが可能となる。
【０１２０】
上記の効果により、実施形態に係るパイプ接合体１００は、自動車部品のように、長期間の振動及び応力にさらされる過酷な環境下で、かつ、高度な安全性を要求される分野に用いる部品に適するものとなる。
【０１２１】
［実験例］
図７は、実験例に係るパイプ接合体１００ａを示す写真である。図７（ａ）はパイプ接合体１００ａを側面側から写した写真であり、図７（ｂ）はパイプ接合体１００ａを斜めから写した写真である。
図８は、実験例に係るパイプ接合体１００ａの接合部の様子を説明するために示す図である。図８（ａ）はパイプ接合体１００ａを切断し、その結合部付近を写した写真であり、図８（ｂ）は図８（ａ）の符号Ａで示す範囲内の一部を拡大して示す写真であり、図８（ｃ）は図８（ｂ）を説明するために示す断面図である。なお、図８（ａ）の結合部にある黒点は、結合界面の目印としてパイプ接合体１００ａの切断後に付けた印である。また、図８（ｂ）は複数枚の写真を結合して作成した写真である。
【０１２２】
図９は、実験例に係るパイプ接合体１００ａの引張強度に関する実験を行った結果を説明するために示す図である。図９（ａ）は引張試験の後のパイプ接合体１００ａの写真であり、図９（ｂ）は引張試験の結果を示すグラフ（応力歪線図）である。図９（ｂ）に示すグラフの縦軸は引張荷重（単位：ｋＮ）を示し、横軸は変位（単位：ｍｍ）を示す。
図１０は、実験例に係るパイプ接合体１００ａの残留応力に関する実験を行った結果を説明するために示す図である。図１０（ａ）は残留応力の測定方法について説明するための図であり、図１０（ｂ）は残留応力試験の結果を示すグラフである。図１０（ｂ）に示すグラフの縦軸は残留応力（単位：ＭＰａ）を示し、横軸は測定位置を示す。
【０１２３】
実験例においては、本発明のパイプ接合体の製造方法により本発明のパイプ接合体（実験例に係るパイプ接合体１００ａ）を実際に製造し、本発明の効果を確認した。
まず、実験例に係るパイプ接合体の製造方法について説明する。
実験例に係るパイプ接合体の製造方法は、基本的には実施形態に係るパイプ接合体の製造方法と同様である。このため、実験例においては、具体的な事項についてのみ記載する。
【０１２４】
実施例に係るパイプ接合体１００ａ（符号を図示せず。図７参照。）は、第１金属パイプ１０ａ及び第２金属パイプ２０ａから製造した。
第１金属パイプ１０ａ及び第２金属パイプ２０ａを構成する金属材料としては、ＳＴＫＭ−１２を用いた。
第１金属パイプ１０ａの元となった金属パイプ（素材パイプ）及び第２金属パイプ２０ａとしては、外直径が１８．０ｍｍ、内直径が１４．８ｍｍのものを用いた。第１金属パイプ１０ａにおける突出部の最大直径は１７．４ｍｍであり、傾斜外面の所定の接続軸に対する傾斜角度は２２°とした。
なお、各金属パイプの長さについては、今回の実験においては重要ではないため厳密には揃えていないが、第１金属パイプ１０ａについては２００ｍｍ程度、第２金属パイプ２０ａについては６０ｍｍ程度とした。
【０１２５】
実験例においては、実施形態における加圧装置１０００に準じる加圧装置を用いてパイプ接合体１００ａを製造した。
初期加圧圧力及び本加圧圧力は、３．９２ｋＮとした。予圧圧力は本加圧圧力の１／３とした。
初期加圧の時間は０．５秒とした。
通電による電気抵抗発熱をエネルギー源とする固相拡散接合においては、溶接電流を１５ｋＡとし、通電時間を０．２５秒（６０Ｈｚでの１５サイクル）とした。
このようにすることで、図７に示すように、実験例に係るパイプ接合体１００ａを得た。
【０１２６】
まず、接合界面の様子を光学的に観察するため、パイプ接合体１００ａを切断して観察を行った。当該切断は、ちょうど図１（ｃ）に示す断面のようになるようにして行った。切断面は定法により研磨した後、５％硝酸エタノール（ナイタル液）でエッチングし（図８（ａ）参照。なお、符号１２ａで示すのは貫通孔である。）、その後、顕微鏡で拡大して観察を行った。その結果、図８（ｂ）に示すように、第１金属パイプ１０ａと第２金属パイプ２０ａとが一体化し、突出部と内面端部とが接していた部分（図８（ｂ）中符号Ｃで示す部分）の接合界面が消失していることが観察できた。当該観察により、本発明のパイプ接合体の製造方法でパイプ接合体を製造することができることが確認できた。なお、図８（ｂ）に写っている微細間隙（図８（ｂ）の符号Ｂ及び符号Ｄ参照。）は、第１金属パイプ１０ａと第２金属パイプ２０ａとを組み立てたときに突出部と内面端部とが接していなかった場所（もともと接合を企図していない場所。図８（ｃ）の符号Ｂ及び符号Ｄ参照。）に残った間隙である。このため、当該微細間隙によって接合部の強度等が損なわれることはない。
【０１２７】
次に、引張強度に関する実験を行った。当該実験は、引張圧縮試験機（オートグラフ）であるＳＤＷ−９１０３（株式会社今田製作所製。最大荷重１００ｋＮ。）を用いて行った。
当該実験には、接合界面の様子を観察したパイプ接合体１００ａの同ロット品を用い、第１金属パイプ１０ａと第２金属パイプ２０ａとを引き離す方向に荷重を掛けた。その結果、接合部が破断することはなかった。また、接合部よりも各金属パイプの母材からなる部分の方が引張による伸びが大きいことを目視により確認できた（図９（ａ）参照。実験後のため、パイプ接合体１００ａの一部が変形している。）。応力歪線図は、図９（ｂ）のグラフに示す通りである。当該実験により、接合部の引張強度が母材よりも大きいことが確認できた。なお、変形強度についても引張強度と同じ傾向が存在するため、上記実験結果から、接合部の変形強度が母材よりも大きいことも確認できた。
【０１２８】
次に、残留応力に関する実験を行った。当該実験は、Ｘ線応力測定装置であるｉＸＲＤ（プロトマニュファクチュアリング株式会社製）を用いて行った。
当該実験は、接合界面の様子を観察したパイプ接合体１００ａから採取したサンプルを用いて行った。図１０（ａ）の写真の上に示す十字線の交点を基準点（接合界面上の点。さらにいえば、接合前に突出部と内面端部とが接していたと考えられる点。）として、所定の接続軸に沿う方向（紙面上下方向）に０．５ｍｍ間隔で測定位置を設定した。なお、基準点よりも第２金属パイプ側（上側）を正、第１金属パイプ側（下側）を負として座標系を設定した。その結果、図１０（ｂ）に示すように、第１金属パイプ側では第２金属パイプ側向きの応力が残留しており、第２金属パイプ側では第１金属パイプ側向きの応力が残存していることが確認できた。つまり、パイプ接合体１００ａ（本発明に係るパイプ接合体）の接合部に残留する応力が圧縮応力であることが確認できた。
【０１２９】
以上、本発明を上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態及び実験例に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の様態において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【０１３０】
（１）上記実施形態及び実験例において記載し、各図面において図示した各構成要素の寸法、個数、材質及び形状は例示であり、本発明の効果を損なわない範囲において変更することが可能である。
【０１３１】
（２）上記実施形態においては、１本の第１金属パイプ１０と１本の第２金属パイプ２０とを準備して実施してパイプ接合体の製造方法を実施したが、本発明はこれに限定されるものではない。図１１は、変形例１に係るパイプ接合体１０２の図である。図１１（ａ）はパイプ接合体１０２の斜視図であり、図１１（ｂ）はパイプ接合体１０２の図１（ｄ）に対応する断面図である。例えば、図１１に示すように、１本の第１金属パイプ（変形例１では第１金属パイプ１０）と複数の第２金属パイプ（変形例２では第２金属パイプ２０，４０）とを準備してパイプ接合体の製造方法を実施してもよい。また、複数の第１金属パイプと１本の第１金属パイプとを準備して実施してもよいし、複数の第１金属パイプと複数の第２金属パイプとを準備して実施してもよい。
第１金属パイプ及び第２金属パイプの一方又は両方が複数である場合には、３本以上の金属パイプの接合を一度に（つまり、１回の第２工程で）行うことによりパイプ接合体を製造してもよい。しかし、当該場合には、接合の確実性の観点から、１本の第１金属パイプと１本の第２金属パイプとの接合を順次（つまり、合計ｎ本の第１金属パイプ及び第２金属パイプがある場合には、本発明をｎ−１回繰り返して）行うことによりパイプ接合体を製造することが好ましい。
【０１３２】
（３）本発明に係るパイプ接合体の製造方法は、以下に示す変形例２のようにしてもよい。図１２は、変形例２に係るパイプ接合体１０４を説明するために示す図である。図１２（ａ）はパイプ接合体１０４の斜視図であり、図１２（ｂ）はパイプ接合体１０４の図１（ｄ）に相当する断面図であり、図１２（ｃ）は第１金属パイプ５０の斜視図であり、図１２（ｄ）は第１金属パイプ５０の図１（ｄ）に相当する断面図である。変形例２に係るパイプ接合体の製造方法は、基本的には実施形態に係るパイプ接合体の製造方法と同様であるが、準備工程で準備する第１金属パイプの構成が異なる。変形例２における第１金属パイプ５０は、図１２（ｃ）及び（ｄ）に示すように、第２金属パイプ２０の内面端部２２がある側の端面を受ける受け面５８を備える。なお、符号５０ｉで示すのは第１金属パイプ５０の内部空間であり、符号５２で示すのは貫通孔であり、符号５４で示すのは突出部であり、符号５６で示すのは傾斜外面である。受け面５８は、第１金属パイプ５０と第２金属パイプ２０とを組み合わせたときに受け面５８と第２金属パイプ２０の端面との間に間隙ができ、固相拡散接合を行った後に受け面５８と当該端面とが接する位置に形成されている。このような方法とすることにより、第１金属パイプと第２金属パイプとの間に生じる溝を無くし、製造するパイプ接合体の外観を一層よくすることが可能となる。なお、固相拡散接合が同じ条件で行われている場合には、受け面の有無に関わらず、パイプ接合体の接合部の特徴（残留する応力や強度等）に変わりは無い。
【符号の説明】
【０１３３】
１０，１０ａ，３０，５０…第１金属パイプ、１０ｉ，３０ｉ，５０ｉ…第１金属パイプの内部空間、１２，１２ａ，３２，５２…貫通孔、１４，５４…突出部、１６，５６…傾斜外面、２０，２０ａ，４０…第２金属パイプ、２０ｉ，４０ｉ…第２金属パイプの内部空間、２２…内面端部、５８…受け面、１００，１０２，１０４…パイプ接合体、１０００…加圧装置、１０１０…一方の電極、１０１２…他方の電極、１０２０…下部プラテン、１０２２…上部プラテン、ａｘ…所定の接続軸、ａｘ１…第１金属パイプの中心軸、ａｘ２…第２金属パイプの中心軸
【要約】
本発明のパイプ接合体の製造方法は、第１金属パイプ（１０）の側面外方に対して第２金属パイプ（２０）が接合されているパイプ接合体の製造方法であって、貫通孔（１２）と「貫通孔（１２）を囲うように形成され、かつ、傾斜外面を有し、かつ、第１金属パイプ（１０）側面から外側に向かって突出する」突出部とを備える第１金属パイプ（１０）と、内面端部を備える第２金属パイプ（２０）とを準備する第１工程と、突出部と内面端部との間に圧力を掛けながら、通電により各金属パイプを固相拡散接合する第２工程とをこの順序で含むことで、接合部に圧縮応力が残留するパイプ接合体を製造できるため、製造したパイプ接合体の腐食に対する耐久性及び金属疲労に対する耐久性を高くすることが可能となり、かつ、製造したパイプ接合体の強度低下を抑制することが可能となり、かつ、生産性を高くすることが可能となる。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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