(57)【要約】【課題】継手パイプの軸推力を可能な限り抑えて金属パイプ側面へ接合可能なパイプ接合体を提供する。【解決手段】金属パイプ１の側面の一部に面取りされた継手接合面２に当該金属パイプ１より小径の継手パイプ４の一端面７が摩擦圧接されてパイプ孔どうしが連通したまま接合されている。【選択図】図１
2005305445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属パイプの側面の一部に面取りされ孔が穿孔された継手接合面に、当該金属パイプより小径の継手パイプの一端面が摩擦圧接されてパイプ孔どうしが連通したまま接合されていることを特徴とするパイプ接合体。
【請求項２】
金属パイプの側面に平押しされて孔が穿孔された継手接合面に、接合端面が軸方向先端側ほど幅狭となる突出リブが環状に形成された継手パイプが摩擦圧接により接合されていることを特徴とする請求項１記載のパイプ接合体。
【請求項３】
金属パイプの側面の一部を平押しして孔あけすることにより継手接合面を形成する工程と、
前記金属パイプより小径な継手パイプを継手接合面に形成された孔と同軸に位置合わせして当該継手パイプを回転させながら軸方向に摩擦圧力を加えて継手パイプの接合端面を押し当てる摩擦工程と、
前記継手パイプを回転停止させると共にアプセット圧力を加えて継手パイプに軸推力を作用させて継手パイプ端面を継手接合面へ押圧してパイプ孔どうしが連通したまま接合するアプセット工程とを具備したことを特徴とするパイプ接合方法。
【請求項４】
摩擦工程は、軸方向先端側ほど幅狭となる突出リブが接合端面に環状に形成された当該突出リブが継手接合面に押し当てられることを特徴とする請求項３記載の継手パイプ接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車載されるエアコンの配管に接続される冷媒注入用のチャージバルブなどのパイプ接合体及びパイプ接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車載用エアコン配管には冷媒注入用のチャージポートとなるユニオン（継手パイプ）が接続されている。この金属パイプどうしの接続は、図４（ａ）において、エアコン用配管５１の側面に孔５２をあけて継手パイプ５３を主にろう付けにより接合されていた。ろう付けによる接合は、接合部に熱によるなまりが発生し易く強度が低下し易いこと、ＬＰＧガスの燃焼を伴うため作業現場自体の空気を暖めるのに費やされエネルギー効率が悪いこと、ろう付けの副資材としてフラックスを用いる必要があり、製造コストが高くなること、ろう付け後に空冷、水冷等の工程を要するためサイクルタイムが長く生産効率が悪いなどの課題がある。
【０００３】
そこで、金属パイプどうしを摩擦圧接により接合する方法が提案されている（特許文献１参照）。この摩擦圧接による接合方法は、一方の固定された金属パイプに、他方の金属パイプを回転させながら押し当てて、軟化した接合界面から酸化物、吸着物、汚れなどを除去する摩擦工程とアプセット圧力という軸推力で接合界面のベースメタルどうしを金属結合に至るまで押圧するアプセット工程とが連続して行われる。例えばφ５０ｍｍ、肉厚１０ｍｍの比較的剛性のあるアルミニウム合金製パイプの端面どうしの接合に摩擦圧接方法を採用し、圧接条件、とりわけアプセット圧力を摩擦圧力（１４．７〜５８．８ＭＰａ）の１．５〜３．５倍に設定し、アプセット寄り速度を制御することで急峻なバリが形成されずに疲労強度を向上させた摩擦圧接方法が開示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１５６５６２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に開示された摩擦圧接方法は、アルミパイプの軸方向端面どうしを突き当てて摩擦圧接するために最適な条件について開示されたものである。よって図４（ｂ）において、同様の条件（例えば、摩擦圧力３６．７５ＭＰａ、アプセット圧力１３０ＭＰａ）でエアコン用配管に用いられる小径（例えばφ１２ｍｍ〜φ１６ｍｍ程度）なアルミパイプ５１の側面にこれより更に小径の継手パイプ５３を摩擦圧接により接合するとすれば、摩擦圧力に対するアプセット圧力が過大になり、配管側のアルミパイプ５１が軸推力に耐えきれなくなり、変形したり潰れたりして、冷媒循環用の配管として使用できなくなるおそれがある。逆に継手パイプ５３の軸推力を低く設定すると、有効なアプセット圧力が得られず接合不良となるおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、継手パイプの軸推力を可能な限り抑えて金属パイプ側面へ接合可能なパイプ接合体及びパイプ接合方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
パイプ接合体においては、金属パイプの側面の一部に面取りされ孔が穿孔された継手接合面に、当該金属パイプより小径の継手パイプの一端面が摩擦圧接されてパイプ孔どうしが連通したまま接合されていることを特徴とする。
また、金属パイプの側面に平押しされて孔が穿孔された継手接合面に、接合端面が軸方向先端側ほど幅狭となる突出リブが環状に形成された継手パイプが摩擦圧接により接合されていることを特徴とする。
【０００７】
また、パイプ接合方法においては、金属パイプの側面の一部を平押しして孔あけすることにより継手接合面を形成する工程と、前記金属パイプより小径な継手パイプを継手接合面に形成された孔と同軸に位置合わせして当該継手パイプを回転させながら軸方向に摩擦圧力を加えて継手パイプの接合端面を押し当てる摩擦工程と、前記継手パイプを回転停止させると共にアプセット圧力を加えて継手パイプに軸推力を作用させて継手パイプ端面を継手接合面へ押圧してパイプ孔どうしが連通したまま接合するアプセット工程とを具備したことを特徴とする。
また、摩擦工程は、継手パイプの接合端面に軸方向先端側ほど幅狭となる突出リブが環状に形成された当該突出リブが継手接合面に押し当てられることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上述したパイプ接合体及び接合方法を用いれば、金属パイプの側面の一部に面取りされ孔が穿孔された継手接合面に金属パイプより小径な継手パイプの一端面が摩擦圧接されるので、継手パイプを回転させながら摩擦圧力を加える際に接合端面を継手接合面に均一に押し当てて接合界面を形成できる。また、継手パイプの接合端面は金属パイプの継手接合面にパイプ孔どうしが連通したまま溶融した接合界面が金属結合により接合されるので接合界面のシール性が良く、短時間でエネルギーの無駄や作業環境への負荷が少なく安価にパイプ接合体を量産することができる。
特に、継手パイプの接合端面が軸方向先端側ほど幅狭となる突出リブが環状に形成されていると、継手接合面との接触面積を減らすことで単位面積あたりの摩擦圧力を維持しつつ継手パイプの軸推力を低減できるので、アプセット圧力を加えても金属パイプの変形や潰れなどが発生することなく接合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る継手パイプ接合体及び接合方法をの最良の実施形態について添付図面とともに詳細に説明する。本実施形態のパイプ接合体及び接合方法は車載用のエアコン配管（アルミ若しくはアルミ合金パイプ）にユニオンを接合する場合について説明する。
【００１０】
図２及び図３において、金属パイプ及び継手パイプの一例について説明する。図２（ａ）（ｂ）において、金属パイプ１は、エアコン配管用のアルミパイプ若しくはアルミ合金パイプが好適に用いられる。金属パイプ１の側面の一部には面取りされた継手接合面２が形成されている。この継手接合面２は、プレスにより平押しされた平押し面に孔３が穿孔されている。本実施例では金属パイプ１として、外径φ１４．５ｍｍ、プレス幅１１．５ｍｍ、プレス潰し量３ｍｍ、孔径４ｍｍのアルミパイプが用いられる。
【００１１】
また、図３において継手パイプ４は、冷媒注入用のチャージポートとなるユニオンであり、アルミパイプ若しくはアルミ合金パイプが好適に用いられる。継手パイプ４の接合端面７には軸方向先端側ほど幅狭となる突出リブ５が環状に形成されている。突出リブ５の形状は、接合端面７の外周側に形成されているほうが、周速が速くなるため摩擦工程における回転数が低くて済むが、特に限定されるものではない。また、突出リブ５は、１箇所に限定されるものではなく、同心状に複数箇所に突設されていても良い。この場合には外周側に突設されるリブは、接合界面に発生し得るバリやビードの受けとして利用できる。また、突出リブ５の形状もＲ形状に限らず、先端が尖ったテーパー面やくさび状であっても、或いは断面が三角形、台形など断面多角形状でも良い。本実施例では、継手パイプ４として外径φ１０．５ｍｍ、リブ幅４．０ｍｍのアルミパイプが用いられる。
【００１２】
金属パイプ１に継手パイプ４がアッセンブリされたパイプアッセンブリ（パイプ接合体）６は、図１（ｄ）のように、継手パイプ４と金属パイプ１のパイプ孔どうしが連通したまま接合されるようになっている。
【００１３】
次に、継手パイプ４の金属パイプ１への接合方法について、図１を参照して説明する。
図１（ａ）の金属パイプ１を図示しないプレス装置に搬入し、図１（ｂ）において、金属パイプ１の側面の一部を平押しし、継手接合面２を形成する。金属パイプ１をプレス加工する場合には、例えば金属パイプ１内に入子状の金型を挿入してプレス加工するのが好ましい。また、継手接合面２に孔あけすることにより孔３を形成する。この継手接合面２と孔３とを形成する工程は各々行っても良いし同時に行っても良い。
【００１４】
次に、図１（ｃ）において、継手接合面２に形成された孔３と同軸に継手パイプ４を位置合わせし、当該継手パイプ４を回転させながら軸方向に摩擦圧力を加えて継手パイプ端面に形成された突出リブ５を継手接合面２へ押し当てる（摩擦工程）。本実施例では継手パイプの回転数６０００ｒｐｍ、摩擦圧力Ｐ１が２１ＭＰａ（軸推力１１３ｋｇｆ）で摩擦工程を所定時間行った。摩擦工程は、継手パイプ４の接合端面７に環状に形成された突出リブ５が継手接合面２に押し当てられるので、単位面積あたりの摩擦圧力を維持しつつ軸推力を可能な限り低減することができ、エネルギーの無駄を省き、金属パイプ１の変形を防ぐことができる。
【００１５】
次に、図１（ｄ）において、継手パイプ４の回転を停止させると共にアプセット圧力を加えて継手パイプ４に軸推力を作用させて接合端面７と継手接合面２とをパイプ孔どうしが連通したまま接合する（アプセット工程）。本実施例では、継手パイプ４に接合時のアプセット圧力Ｐ２として１０２ＭＰａ（軸推力５５０ｋｇｆ）が印加される。このように、接合に必要なアプセット圧力を維持しつつ接合に要する継手パイプ４の軸推力を全体として低減できるので、金属パイプ１の変形や潰れなどが発生することなく接合することができる。
【００１６】
本発明では、金属パイプ１の変形や潰れなどが発生することなく接合するため、金属パイプ１や継手パイプ４のサイズにもよるが、アプセット圧力Ｐ２を基準に摩擦圧力Ｐ１が設定されており、上述した実施例においては、アプセット圧力Ｐ２のおよそ１／５程度の摩擦圧力Ｐ１で摩擦工程を行うことができる。図１（ｄ）に上記工程で摩擦圧接されたパイプアッセンブリ６を示す。このパイプアッセンブリ６を用いて母材破壊試験並びに気密試験を行ったところ、接合部からの破壊は見られず、水没気密検査（４ＭＰａ）において気密漏れは確認されなかった。摩擦圧力Ｐ１とアプセット圧力Ｐ２との関係は上記条件に限定されるものではなく、配管径や管の材質などによって異なるが摩擦圧力Ｐ１＜アプセット圧力Ｐ２の関係は必要であると思料される。
【００１７】
本発明にかかるパイプ接合体及びパイプ接合方法は、車載用エアコン配管の接合に限らず、配管サイズや接合条件を適宜変更することで、他の用途、他の材質を用いた金属管どうしの側面と端面どうしの接合に用いることも可能である等発明の本旨を変更しない範囲で様々な改変をなし得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】パイプ接合工程を示す工程図である。
【図２】金属管の一例を示す説明図である。
【図３】継手パイプの接合端面側の断面説明図である。
【図４】従来のパイプ接合方法の説明図及びその課題を示す説明図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  金属パイプ
２  継手接合面
３  孔
４  継手パイプ
５  突出リブ
６  パイプアッセンブリ
７  接合端面  
【図１】
2005305445.tif 000003
【図２】
2005305445.tif 000004
【図３】
2005305445.tif 000005
【図４】
2005305445.tif 000006