(57)【要約】【課題】燃料蓄圧容器と枝管や分岐継手金具からなる分岐接続体の接合部のろう材にボイド等の欠陥が発生せず優れた耐久性を有するディーゼル内燃機関用燃料蓄圧容器を提供する。【解決手段】円筒状容器の周壁部もしくは球状容器の周壁部に少なくとも１つの個所での貫孔を設け、該貫孔に分岐枝管もしくは分岐継手金具からなる分岐接続体を嵌挿した状態をもって相互にろう付けして接続構成してなるディーゼル内燃機関用円筒状燃料蓄圧容器もしくは球状燃料蓄圧容器において、前記円筒状燃料蓄圧容器もしくは球状燃料蓄圧容器を高炭素鋼材製とし、かつＭｎ：２０〜３０ｗｔ％、Ｎｉ：８〜２５ｗｔ％、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなるろう材を用いてろう付けすることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状もしくは球面状の内周湾曲壁面を有する燃料容器内にあって、内部の流通路に通ずる円筒状容器の軸方向にわたる周壁部もしくは球状容器の周壁部に少なくとも１つの個所での貫孔を設け、該貫孔に分岐枝管もしくは分岐継手金具からなる分岐接続体を嵌挿した状態をもって相互にろう付けして接続構成してなるディーゼル内燃機関用円筒状燃料蓄圧容器もしくは球状燃料蓄圧容器において、前記円筒状燃料蓄圧容器もしくは球状燃料蓄圧容器を、炭素を０．１８ｗｔ％以上含有する高炭素鋼材製とし、かつＭｎ：２０〜３０ｗｔ％、Ｎｉ：８〜２５ｗｔ％、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなるろう材を用いて前記分岐接続体がろう付けされたことを特徴とするディーゼル内燃機関用燃料蓄圧容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧燃料多岐管や高圧燃料ブロックのような円筒状燃料蓄圧容器や球状燃料蓄圧容器に係り、特にディーゼル内燃機関での１３０ＭＰａ以上にも及ぶ高圧燃料を供給するディーゼル内燃機関用燃料蓄圧容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
円筒状の内周壁面を有する円筒状燃料蓄圧容器は、その一例を図１に示すごとく、内部を流通路１１−１とする円筒状燃料容器としての円筒状容器１１に、分岐接続体としての枝管１２を直接または継手金具等を介して接続した構成となしている。また、球面状の内周壁面を有する球状燃料蓄圧容器は、その一例を図２に示すごとく、少なくとも一部に球面状の内周壁面を有する空間２１−１となす球状燃料容器としての球状容器２１に、分岐接続体としての枝管１２を直接または継手金具等を介して接続した構成となしている（特許文献１参照）。
【０００３】
前記図１に示す円筒状燃料蓄圧容器の分岐接続体の接続構造としては、図３に示すように、円筒状容器１１の周壁部に設けた該流通路に通ずる貫孔１１−２に枝管１２側の管径そのままの接続端部１２−１を嵌挿した状態をもって相互にろう付けにて接合しして接続構成したものや、図４に示すように、貫孔１１−２に分岐継手金具１４の接続端部１４−１を嵌挿した状態をもって相互にろう付けにて接合し、枝管１２をナット１５により分岐継手金具１４を介して接続して構成したもの等がある。
また、図２に示す球状燃料蓄圧容器の分岐接続体の接続構造は、球状容器２１の周壁部に設けた該空間２１−１に通ずる貫孔２１−２に枝管１２側の管径そのままの接続端部１２−１を嵌挿した状態をもって相互にろう付けにて接合して接続構成したものや、図５に示すように、貫孔２１−２に分岐継手金具１４の接続端部１４−１を嵌挿した状態をもって相互にろう付けにて接合し、枝管１２をナット１５により分岐継手金具１４を介して接続して構成したもの等がある。
【０００４】
しかしながら、このような接続構造を有するディーゼル内燃機関用燃料蓄圧容器にあっては、１３０ＭＰａ以上にも及ぶ高圧流体の絶えず繰返される供給圧力の急激な変動と、特に機関からの熱伝達による雰囲気温度の上昇、下降による相手部材（相手座面）どうしの相対寸法変化に起因して、該分岐接続体としての枝管１２または分岐継手金具１４が嵌挿されてろう付けされた燃料蓄圧容器の貫孔１１−２、２１−２に大きな応力が発生し、当該貫孔部が起点となって亀裂が生じ易く、しばしば燃料の漏れ等を招く可能性があった。
【０００５】
かかる対策として、一般的には次のような対策がとられている。蓄圧容器本体および分岐接続体の蓄圧容器開口端部の内圧疲労強度を高めるために、例えば燃料蓄圧容器本体に炭素量０．１８％未満を含む低炭素鋼を用い、水素炉、真空炉等にてニッケルろう材を使用して分岐枝管もしくは分岐継手金具からなる分岐接続体を接合することが行なわれている。燃料蓄圧容器本体の材質として用いられている低炭素鋼としては、例えば旧ＪＩＳ  ＳＴＳ３５等がある。また、従来使用されているニッケルろう材は、ＪＩＳＺ３２６５に規定されたＢＮｉ−２、すなわちＣｒ：６．０〜８．０ｗｔ％、Ｂ：２．７５〜３．５０ｗｔ％、Ｓｉ：４．０〜５．０ｗｔ％、Ｆｅ：２．５〜３．５ｗｔ％、Ｃ：０．０６ｗｔ％以下、Ｐ：０．０２ｗｔ％以下、残部Ｎｉからなるものが一般的である（特許文献２参照）。そして、さらに燃料蓄圧容器に高い圧力を印加した場合の内圧疲労強度を確保するためには、燃料蓄圧容器本体の材質を炭素量が０．１８％を超えかつＣｒを多く含む材料、例えばＳＣＭ４４０等の高炭素鋼に変更することが考えられる。
しかし、ＳＣＭ４４０等の高炭素鋼の場合は、前記したＪＩＳＺ３２６５に規定されたＢＮｉ−２等のようなニッケルろう材の溶融時の濡れ広がりが悪く、そのために図６にろう付け部を拡大して示すように、燃料蓄圧容器１１、２１と枝管１２や分岐継手金具１４からなる分岐接続体の接合部のろう材３０にボイド３１等の欠陥が生じやすくなる。そして、ろう材３０にボイド３１等の欠陥が生じた状態でこの燃料蓄圧容器に高い内圧が印加されると、最大応力が発生する付近のボイド３１に応力が集中し、ろう材３０に亀裂が生じて耐久性が損なわれ、燃料の漏れ等を招くこととなる。
また、ＢＮｉ−２等のクロムを含有するニッケルろう材は、ろう材中のクロムが燃料蓄圧容器の鋼材中の炭素と結合してクロムカーバイドを析出して脆化部を生じるため、前記同様に高い内圧が印加されると、ろう材中や界面付近に析出したクロムカーバイド部に亀裂が生じて耐久性が損なわれることとなる。
【０００６】
【特許文献１】特願２００２−３４２８２０号
【特許文献２】特開２０００−２１８３８９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来技術の有する前記問題に鑑みてなされたものであり、燃料蓄圧容器と枝管や分岐継手金具からなる分岐接続体の接合部のろう材にボイド等の欠陥が発生せず、また、クロムを含有しないことによりクロムカーバイドの析出も皆無で、十分な耐久性を有する、ＳＣＭ４４０等の高炭素鋼製のディーゼル内燃機関用燃料蓄圧容器を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るディーゼル内燃機関用燃料蓄圧容器は、円筒状もしくは球面状の内周湾曲壁面を有する燃料容器内にあって、内部の流通路に通ずる円筒状容器の軸方向にわたる周壁部もしくは球状容器の周壁部に少なくとも１つの個所での貫孔を設け、該貫孔に分岐枝管もしくは分岐継手金具からなる分岐接続体を嵌挿した状態をもって相互にろう付けして接続構成してなるディーゼル内燃機関用円筒状燃料蓄圧容器もしくは球状燃料蓄圧容器において、前記円筒状燃料蓄圧容器もしくは球状燃料蓄圧容器を、炭素を０．１８ｗｔ％以上含有する高炭素鋼材製とし、かつＭｎ：２０〜３０ｗｔ％、Ｎｉ：８〜２５ｗｔ％、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなるろう材を用いてろう付けされたことを特徴とするものである。
【０００９】
すなわち、本発明は、燃料蓄圧容器本体の材質を従来の低炭素鋼に替えて、ＳＣＭ４４０等の高炭素鋼（炭素を０．１８ｗｔ％以上含有）を用いること、さらにろう材として、ＳＣＭ４４０等の高炭素鋼でもろう材の濡れ広がりが良好なＭｎ：２０〜３０ｗｔ％、Ｎｉ：８〜２５ｗｔ％、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなるろう材を用いることにより、高い内圧疲労強度を有する燃料蓄圧容器本体を得るとともに、十分な耐久性を有するろう付け接合部を得るものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明において、燃料蓄圧容器本体の材質を炭素を０．１８ｗｔ％以上含有する高炭素鋼材製としたのは、炭素含有量が０．１８ｗｔ％未満では、１３０ＭＰａの高い噴射圧に耐えるには十分な疲労強度が得られないためである。
【００１１】
また、本発明で使用するろう材として、Ｍｎ：２０〜３０ｗｔ％、Ｎｉ：８〜２５ｗｔ％、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなるろう材に限定したのは、以下に記載する理由による。
すなわち、ろう材の主材をＣｕにしたのは、高炭素鋼であってもろう材の濡れ広がりをよくするためである。
Ｍｎを２０〜３０ｗｔ％に限定したのは、２０ｗｔ％未満ではろう材自体の強度が弱く、他方、３０ｗｔ％を超えるとろう材が脆くなり疲労強度が低くなるためである。
また、Ｎｉを８〜２５ｗｔ％に限定したのは、８ｗｔ％未満ではろう材自体の強度が弱く、他方、２５ｗｔ％を超えると濡れ性が悪くなりボイドが発生しやすいためである。
さらに、ろう材成分としてクロムを含有させない理由は、炭素量の多い燃料蓄圧容器本体からたとえ炭素がろう材中に拡散しても脆いクロムカーバイドを析出させないためである。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を比較例とともに説明する。
実施例１
本発明の銅マンガンニッケルろう材の濡れ広がり試験：
材質がＳＣＭ４４０（Ｃ：０．３９ｗｔ％）、ＳＣＭ４４５（Ｃ：０．４６ｗｔ％）、旧ＪＩＳ  Ｇ３４５５  ＳＴＳ３５（Ｃ：０．０８〜０．１８ｗｔ％）の各母管材料から円盤（直径３１ｍｍ×厚さ５ｍｍ）を作成し洗浄した後、それぞれの平面にろう材（Ｍｎ：２５ｗｔ％、Ｎｉ：１０ｗｔ％、残部Ｃｕ）を０．１ｇｆ供給して水素雰囲気の連続炉（設定温度１１００℃）に通し、しかる後各円盤の上に溶融して広がったろう材の面積を測定した。ろう材の面積は、実態顕微鏡を介してＣＣＤカメラで画像を取込み、輪郭で測定した。
その結果、材質がＳＣＭ４４０、ＳＣＭ４４５、旧ＪＩＳ  ＳＴＳ３５の各円盤の表面積７５５ｍｍ２に対するろう材の面積は、それぞれ７３０ｍｍ２、７０６ｍｍ２、１１０ｍｍ２であった。
【００１３】
比較例１
従来のＢＮｉ−２ろう材（ニッケルろう材）の濡れ広がり試験：
実施例１と同様、材質がＳＣＭ４４０（Ｃ：０．３９ｗｔ％）、ＳＣＭ４４５（Ｃ：０．４６ｗｔ％）、旧ＪＩＳ  ＳＴＳ３５（Ｃ：０．１８〜０．２ｗｔ％）の各母管材料から円盤（直径３１ｍｍ×厚さ５ｍｍ）を作成し洗浄した後、それぞれの平面にＢＮｉ−２ろう材を０．１ｇｆ供給して連続炉（設定温度１１００℃）に通し、しかる後各円盤の上に溶融して広がったろう材の面積を測定した。ろう材の面積は、実態顕微鏡を介してＣＣＤカメラで画像を取込み、輪郭で測定した。
その結果、材質がＳＣＭ４４０、ＳＣＭ４４５、旧ＪＩＳ  ＳＴＳ３５の各円盤の表面積７５５ｍｍ２に対するろう材の面積は、それぞれ１７１ｍｍ２、１６７ｍｍ２、１５０ｍｍ２であった。
【００１４】
実施例２
材質ＳＣＭ４４０、外径φ２６ｍｍ、内径φ９ｍｍ、肉厚ｔ８．５ｍｍの図１に示す円筒状燃料蓄圧容器本体に、材質ＳＴ５２、外径φ６．３ｍｍ、内径φ３ｍｍ、肉厚ｔ１．６５ｍｍの分岐枝管を、前記実施例１のろう材（Ｍｎ：２５ｗｔ％、Ｎｉ：１０ｗｔ％、残部Ｃｕ）を用い下記条件にて接合した。なお、本実施例における円筒状燃料蓄圧容器の分岐枝管の接続構造は図３に示すものと同様とした。
＜ろう付け条件＞
銅マンガンニッケルろう材を線状としたろう材を用いて水素ガス雰囲気下でろう付け作業温度１１００℃で連続炉においてろう付けした。
このようにしてろう付けして得られた円筒状燃料蓄圧容器について、当該容器内に流体で２０〜２００ＭＰａの圧力変動を１周期とかぞえて１千万回繰返す内圧疲労試験を実施した結果、燃料蓄圧容器本体と分岐枝管の接合部に亀裂の発生は全く確認されず優れた強度を示した。これは接合部のろう材にボイド等の欠陥が生じなかったことと共に、クロムカーバイドの析出も皆無であったことによるものと推察される。
【００１５】
実施例３
実施例１と同じ材質ＳＣＭ４４０、外径φ２６ｍｍ、内径φ９ｍｍ、肉厚ｔ８．５ｍｍの図１に示す円筒状燃料蓄圧容器本体に、材質旧ＪＩＳ  ＳＴＳ３５、螺子壁外径φ１４ｍｍ、ストレート部の外径φ６．３ｍｍ、内径φ３ｍｍ、肉厚ｔ１．６５ｍｍの分岐継手金具を、前記実施例１のろう材（Ｍｎ：２５ｗｔ％、Ｎｉ：１０ｗｔ％、残部Ｃｕ）を用い、実施例２と同じろう付け条件にて接合した。なお、本実施例における円筒状燃料蓄圧容器の分岐継手金具の接続構造は図４に示すものと同様とした。
このようにしてろう付けして得られた円筒状燃料蓄圧容器について、実施例２と同じ条件で内圧疲労試験を実施した結果、本実施例においても燃料蓄圧容器本体と分岐継手金具の接合部に亀裂の発生は全く確認されず優れた強度を示した。したがって、この場合も接合部のろう材にボイド等の欠陥が生じなかったことと共に、クロムカーバイドの析出も皆無であったことによるものと推察される。
【００１６】
比較例２
実施例１と同じ材質ＳＣＭ４４０、外径φ２６ｍｍ、内径φ９ｍｍ、肉厚ｔ８．５ｍｍの図１に示す円筒状燃料蓄圧容器本体に、実施例２で用いた分岐枝管と実施例３で用いた分岐継手金具を、前記比較例１の従来のＢＮｉ−２ろう材（ニッケルろう材）を用い、実施例２と同じろう付け条件にて接合して得られた円筒状燃料蓄圧容器について、実施例２と同じ条件で内圧疲労試験を実施した結果、分岐枝管および分岐継手金具の各接合部は８５万回で破損した。これは接合部のろう材にボイド等の欠陥が生じ、最大応力が発生する付近のボイド等に応力が集中し、かつろう材中や界面付近にクロムカーバイドが析出したことにより、ろう材に亀裂が生じて耐久性が損なわれたことによるものと推察される。
【００１７】
なおここでは、円筒状燃料蓄圧容器に適用した実施例のみを示したが、図２、図５に示す球状燃料蓄圧容器に本発明を適用しても同様の優れた効果が得られることはいうまでもない。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明のディーゼル内燃機関用燃料蓄圧容器は、高い内圧疲労強度を有する燃料蓄圧容器本体が得られるとともに、十分な耐久性を有するろう付け接合部を得ることができるので、ディーゼルエンジンにおける燃料噴射圧をより高くして燃焼条件の改善をはかることができる上、安全性の面でも優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の対象とする円筒状燃料蓄圧容器の一実施例を示す部分破断説明図である。
【図２】本発明の対象とする球状燃料蓄圧容器の一実施例を示す断面図である。
【図３】図１に示す円筒状燃料蓄圧容器の枝管による接続部を示す断面図である。
【図４】図１に示す円筒状燃料蓄圧容器の分岐継手金具による接続部を示す断面図である。
【図５】図２に示す球状燃料蓄圧容器の分岐継手金具による接続部を示す断面図である。
【図６】燃料蓄圧容器と分岐接続体のろう付け接合部の一部を拡大して示す部分断面図である。
【符号の説明】
１１  円筒状容器
１１−１  流通路
１１−２、２１−２  貫孔
１２  枝管
１２−１  接続端部
１４  分岐継手金具
１４−１  接続端部
１５  ナット
２１  球状容器
２１−１  空間
３０  ろう材
３１  ボイド
【図１】
2005069023.tif 000003
【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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