(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内筒の先端部と、同内筒の先端部に嵌着している外向フランジと、前記内筒を外嵌し同内筒の外周および前記外向フランジの一面に当接する外筒との各当接部位をろう付けして接合してなる接合部の接合構造であり、前記外筒の先端部は同外筒の直管部に対して直交状に屈曲された屈曲部に形成されて同屈曲部と前記直管部間の境界部が円弧状を呈していて、前記直管部の内周面が前記内筒の外周面に当接しているとともに、前記屈曲部の一面が前記外向フランジの一面に当接しており、これら両部の当接部位間の全ての部位がろう付けされて接合していることを特徴とする内外両筒体とフランジとの接合構造。
【請求項２】
請求項１に記載の内外両筒体とフランジとの接合構造において、前記内筒は熱交換媒体の一方を収容する空間部を形成し、かつ、前記外筒は前記内筒との間に熱交換媒体の他方を収容する空間部を形成して、これら内外両筒体は円筒型熱交換器を構成していることを特徴とする内外両筒体とフランジとの接合構造。
【請求項３】
請求項２に記載の内外両筒体とフランジとの接合構造において、前記内筒は製氷用水を収容するととにオーガを収容する空間部を形成し、前記外筒は前記内筒との間に同内筒内の製氷用水を冷却する冷却媒体を収容する空間部を形成し、かつ、前記フランジは上側のフランジであって前記オーガの上端部を回転可能に支持する支持部材を固定していて、これら内外両筒体はオーガ式製氷機を構成していることを特徴とする内外両筒体とフランジとの接合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内外両筒体とフランジとの接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内筒の先端部と、内筒の先端部に嵌着している外向フランジと、内筒を外嵌し内筒の外周および外向フランジの一面に当接する外筒との各当接部位をろう付けして接合している形式の接合構造は、例えば、円筒型熱交換器、オーガ式製氷機の製氷機構部等に採用されるものであり、本出願人は、当該形式の接合構造を採用した円筒型熱交換器を特願平１１−５１５２０号出願にて提案している。
【０００３】
当該熱交換器は、内筒、外筒および外向フランジの各当接部位を加熱炉中で加熱処理することによりろう付けして接合するもので、接合作業の工程、工数を削減して製作コストの低減を図るとともに、接合工程で製品に発生する歪みを抑制して均質な製品を製作すべく意図しているものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、当該形式の接合構造においては、外向フランジに大きな負荷がかかると、外向フランジと外筒との接合部に応力が集中するが、当該接合部の接合強度が低い場合には、接合部が破断して内筒に大きな負荷が伝達されて内筒を破損するおそれがある。このため、当該形式の接合構造においては、内外両筒と外向フランジの接合部の接合強度を大きくすることが肝要であり、本発明の目的は、当該形式の接合構造における接合強度を大幅に向上させることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内外筒体と外向フランジの接合構造に関するもので、内筒の先端部と、同内筒の先端部に嵌着している外向フランジと、前記内筒を外嵌し同内筒の外周および前記外向フランジの一面に当接する外筒との各当接部位をろう付けして接合してなる形式の接合構造を適用対象とするものである。
【０００６】
しかして、本発明に係る接合構造においては、前記外筒の先端部が同外筒の直管部に対して直交状に屈曲された屈曲部に形成されて同屈曲部と前記直管部間の境界部が円弧状を呈していて、前記直管部の内周面が前記内筒の外周面に当接しているとともに、前記屈曲部の一面が前記外向フランジの一面に当接しており、これら両部の当接部位間の全ての部位がろう付けされていることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明に係る接合構造は、前記内筒が熱交換媒体の一方を収容する空間部を形成し、かつ、前記外筒が前記内筒との間に熱交換媒体の他方を収容する空間部を形成している円筒型熱交換器に採用することができる。
【０００８】
また、本発明に係る接合構造は、前記内筒が製氷用水を収容するととにオーガを収容する空間部を形成し、前記外筒が前記内筒との間に同内筒内の製氷用水を冷却する冷却媒体を収容する空間部を形成し、かつ、前記フランジが上側のフランジであって前記オーガの上端部を回転可能に支持する支持部材を固定しているオーガ製氷機に採用することができる。
【０００９】
【発明の作用・効果】
本発明に係る接合構造においては、外筒の先端部がその直管部に対して直交状に屈曲された屈曲部に形成されて同屈曲部と直管部間の境界部が円弧状を呈していて、直管部の内周面が内筒の外周面に当接しているとともに、屈曲部の一面が外向フランジの一面に当接しており、これら両部の当接部位間の全ての部位がろう付けされて接合している。
【００１０】
かかる接合構造では、外筒の先端部である屈曲部の一面と外向フランジの一面との当接部の面積が大きくて、しかも、当該当接部位から境界部を経て直管部との当接部位間の全ての部位がろう付けされて接合状態にある。このため、当該接合部においては接合強度が極めて高く、かつ、外向フランジと外筒および内筒との接合部への負荷が分散されて接合部に応力が集中することがない。
【００１１】
従って、本発明に係る接合構造によれば、外向フランジに大きな負荷がかかった場合ても、外向フランジと外筒との接合部に応力が集中することがないとともに、当該接合部の接合強度が高いことから、当該接合部が破断することがないとともに、外向フランジから内筒に大きな負荷が伝達されることがなくて内筒での損傷は発生しない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて説明すると、図１には本発明に係る接合構造を採用したオーガ式製氷機が示されている。当該オーガ式製氷機は、本出願人の先願である特願平１１−５１５２０号出願の「実施の形態」の項で示しているオーガ式製氷機と基本的には同一構造のものであり、外筒、冷却筒、および上側フランジの３者の接合部の接合構造が相違する。
【００１３】
当該製氷機は、製氷機構部１０と駆動機構部２０を備え、製氷機構部１０は、外筒１１、冷却筒１２、オーガ１３および固定刃１４を備え、一方、駆動機構部２０は、駆動モータ２１、減速歯車列２２、および減速歯車列２２に連結する出力軸２３を備えている。
【００１４】
外筒１１は、円筒をバルジ加工して形成されているもので、図１〜図５に示すように、円筒状本体１１ａの長手方向の所定間隔の部位毎に非円形状に絞った非円形絞部１１ｂを多数有するとともに、円筒状本体１１ａの上下各端部には円形状に絞った円形絞部１１ｃを有している。また、円筒状本体１１ａの上方の部位および下方の部位には、フレア加工により形成された上側取付孔１１ｄおよび下側取付孔１１ｅが形成されている。上側取付孔１１ｄには、冷却媒体の流入パイプ１１ｆが挿入された状態でろう付けされて接合され、また、下側取付孔１１ｅには、冷却媒体の流出パイプ１１ｇが挿入された状態でろう付けされて接合されている。流入パイプ１１ｆおよび流出パイプ１１ｇの基端部は、フレア加工されて滑らかに拡開する接合面に形成されていて、各取付孔１１ｄ，１１ｅの基端部の接合面に当接された状態でろう付けされて接合されている。
【００１５】
冷却筒１２は、本発明における内筒に該当するもので、円形状本体１２ａの下方の部位に、製氷用水を供給、排出するための水流入出パイプ１２ｂを備えている。水流入出パイプ１２ｂは、円筒状本体１２ａの下方の部位に設けた取付孔１２ｃの周縁部にろう付けされて接合されている。
【００１６】
冷却筒１２の上下各端部は段付き形状に形成されており、上側端部の段部には上側フランジ１５が圧入されて固定され、下側端部の段部には下側フランジ１６が圧入されて固定されている。外筒１１は、両フランジ１５，１６が固定される前の冷却筒１２に、または両フランジ１５，１６の少なくとも一方が冷却筒１２の端部に固定される前の冷却筒１２の外周に嵌合され、嵌合された状態で、冷却筒１２および上側フランジ１５にろう付けされて接合される。
【００１７】
オーガ１３は、円柱状のオーガ本体１３ａの外周に螺旋状刃１３ｂを有するもので、オーガ本体１３ａの上端部は軸支部１３ｃに形成され、かつ、その下端部は連結部１３ｄに形成されている。オーガ１３は、その連結部１３ｄの上方にメカニカルシール１７ａを組付けた状態で、支持体１７ｂ、軸受１７ｃ、および連結スリーブ１７ｄを介して駆動機構部２０の出力軸２３にトルク伝達可能に連結されて起立している。
【００１８】
冷却筒１２は、外筒１１と一体の状態で、起立するオーガ１３の外周に嵌合していて、下側フランジ１６にて、減速歯車列２２のケース上に設けた取付部材２４の上端面に組付けられている。この状態で、オーガ１３は、冷却筒１２内を同軸的に貫通していて、上側フランジ１５を貫通した状態で、その軸支部１３ｃにて上側フランジ１５上に組付けた固定刃１４の軸受１４ａを貫通して回転可能に軸支されている。固定刃１４は、本発明の支持部材に該当する。
【００１９】
当該オーガ式製氷機において、外筒１１は図１および図４に示すように、冷却筒１２の外周に冷却媒体の流通路Ｐ１を形成している。流通路Ｐ１は、長手方向に段状に形成されていて、各流通路Ｐ１は各連通路Ｐ2を通して互いに連通されている。
【００２０】
当該オーガ式製氷機の運転時においては、製氷用水が水流入出パイプ１２ｂから冷却筒１２内に供給されて常に同一の水位に保持され、冷却媒体が流入パイプ１１ｆを通して供給されて、各流通路Ｐ１および各連通路Ｐ2を通って流出パイプ１１ｇを経て還流される。冷却媒体が循環供給される間、駆動モータ２１が駆動されてオーガ１３が回転駆動される。
【００２１】
これにより、冷却媒体は循環する間に冷却筒１２を冷却して、冷却筒１２内の製氷用水を冷却筒１２の内周面側から漸次氷結させ、回転駆動するオーガ１３はその螺旋状刃１３ｂにて、冷却筒１２の内周面に漸次付着する氷を掻き取って上端部側へ搬送し、固定刃１４の圧縮通路１４ｂ内に押込む。圧縮通路１４ｂ内に押込まれた氷は圧縮されつつ通過し、オーガ１３の先端に螺着したカッタ−１３ｅにて所定の大きさに切断されて外部へ排出される。
【００２２】
しかして、図６には、オーガ式製氷機における外筒１１、冷却筒１２および上側フランジ１５の３者の接合部の一部が拡大して示されており、かつ、図７には、これらの部材１１〜１３の接合に使用するろう材であるニッケルろうのろう置き状態が示されている。図６および図７において、同図（ａ）は本発明に係る接合構造を採用している接合部を示し、かつ、同図（ｂ）は本発明に係る接合構造に対する比較例に係る接合構造を採用している接合部を示している。
【００２３】
本発明に係る接合構造においては、外筒１１の筒状本体１１ａの上端部がフレア加工にて直交状に屈曲されていて、上端屈曲部１１ａ1が直管部１１ａ2に対して約９０度屈曲された直交状を呈している。また、上端屈曲部１１ａ1と直管部１１ａ2を連結する境界部１１ａ3は円弧状を呈している。直管部１１ａ2は、外筒１１の円形絞り部１１ｃに対応する部位である。
【００２４】
外筒１１が冷却筒１２の外周に嵌合された状態では、外筒１１の筒状本体１１ａの上端屈曲部１１ａ1の上面の全てが上側フランジ１５の下面に当接し、かつ、筒状本体１１ａの直管部１１ａ2の内周面が冷却筒１２の上端部の外周面に当接する。外筒１１は、これらの当接部位にニッケルろうを塗布する際には、図７に示すように上下逆転される。なお、ニッケルろうは、図６においては、黒く塗り潰した部位Ｂで示しており、また、図７においては、多数の黒丸の部位Ｂで示している。
【００２５】
ニッケルろうＢを塗布する場合には、逆転状態にある外筒１１を上方へ持ち上げて冷却筒１２の段部の外周にニッケルろうＢを塗布し、その後、外筒１１を降ろして筒状本体１１ａの上端屈曲部１１ａの上面を上側フランジ１５の下面１５ａに当接させて、筒状本体１１ａの上端屈曲部１１ａ1の上面と上側フランジ１５の下面１５ａとの当接部位の全体、および、筒状本体１１ａの直管部１１ａ2の内周面と冷却筒１２の筒状本体１２ａの外周面１２ａ1との当接部位全体にニッケルろうＢを塗布する。図７は、これら各当接部位にニッケルろうＢを塗布した状態を示している。
【００２６】
なお、当該接合部のろう付けによる接合は、その他の接合部のろう付けによる接合と同時に行われるもので、接合に際しては、仮組付けされている流入パイプ１１ｆおよび流出パイプ１１ｇの外筒１１の円筒状本体１１ａに対する当接部位、水流入出パイプ１２ｂの冷却筒１２の円形状本体１２ａに対する当接部位、外筒の円筒状本体１１ａの冷却筒１２の円筒状本体１２ａに対する当接部位、下側フランジ１６の冷却筒１２に対する当接部位にニッケルろうＢを塗布する。
【００２７】
この組付体における全ての当接部位にニッケルろうＢを塗布した後、上下逆転状態にある当該組付体を上下正転状態として、多数の組付体ととともに加熱炉に配置し、高真空状態でニッケルろうＢの融点以上の温度で加熱処理し、その後冷却固化する。これにより、全ての当接部位に塗布されているニッケルろうＢが溶融して各部位に浸入して冷却固化し、各接合部はろう付けされて確実に接合される。
【００２８】
図６（ａ）には、この加熱処理工程に付されて接合された本発明に係る接合構造を採用した接合部が示され、かつ、同図（ｂ）には、本発明に係る接合構造とは異なる接合構造を採用した接合部が比較のために示されている。
【００２９】
本発明の一例に係る接合構造においては、図６（ａ）および図７（ａ）に示すように、外筒１１の円筒状本体１１ａの上端部がその直管部１１ａ2に対して直交状に屈曲された上端屈曲部１１ａ1に形成されて、上端屈曲部１１ａ1と直管部１１ａ2間の境界部１１ａ3が円弧状を呈していて、直管部１１ａ2の内周面が冷却筒１２の円筒状本体１２ａの外周面に当接しているとともに、上端屈曲部１１ａ1の上面が外向フランジ１５の下面１５ａに当接しており、これらの当接部位間の全ての部位がろう付けされている。
【００３０】
かかる接合構造では、外筒１１の上端部である上端屈曲部１１ａ1の上面と外向フランジ１５の下面１５ａとの当接部位の面積が大きくて、しかも、当該当接部位から境界部１１ａ3を経て直管部１１ａ2との当接部位間の全ての部位がろう付けされた接合状態にある。このため、当該接合構造における接合強度は極めて高く、かつ、外向フランジ１５と外筒１１および冷却筒１２との接合部への負荷が分散されて、当該接合部に応力が集中することはない。
【００３１】
従って、当該接合構造によれば、外向フランジ１５に大きな負荷がかかっても、外向フランジ１５と外筒１１との接合部に応力が集中することがないとともに、当該接合部の接合強度が高いことから、当該接合部が破断することがないとともに、外向フランジ１５から冷却筒１２に大きな負荷が伝達されることがなくて、冷却筒１２での損傷は発生しない。
【００３２】
これに対して、比較例の接合構造においては、図６（ｂ）および図７（ｂ）に示すように、外筒１１の円筒状本体１１ａの上端部がその直管部１１ａ2に対して屈曲された屈曲部に形成されてはいるが、この上端屈曲部１１ａ4は直管部１１ａ2に対して約４５度の交差角を有する傾斜状に形成されていて、上端屈曲部１１ａ4と直管部１１ａ2との境界は屈折状態を呈している。このため、外筒１１が冷却筒１２の外周に嵌合した状態では、直管部１１ａ2の内周面が冷却筒１２の円筒状本体１２ａの外周面に当接してはいるが、上端屈曲部１１ａ4はその上端でのみ外向フランジ１５の下面１５ａに当接し、かつ、直管部１１ａ2の円筒状本体１２ａの外周面との当接部位と上端屈曲部１１ａ4の上端と外向フランジ１５の下面１５ａとの当接部位間には、断面三角形状で環状の大きな空間部Ａが形成される。
【００３３】
当該比較例に係る接合構造では、外筒１１の上端屈曲部１１ａ4と外向フランジ１５の下面１５ａとの当接部位の面積は極めて小さく、しかも、各当接部位間に大きな空間部Ａが形成されていることから、各当接部位がろう付けされて接合されていても、外向フランジ１５の下面１５ａと外筒１１の上端屈曲部１１ａ4とのろう付け接合部の接合面積が小さいため、外向フランジ１５に大きな負荷が繰返し加わると、当該接合部が破断するおそれがある。当該接合部が破断すると、外向フランジ１５と冷却筒１２とのろつ付け接合部に応力が集中し、冷却筒１２が最終的には破断することになる。
【００３４】
従って、当該比較例に係る接合構造によれば、外向フランジ１５に大きな負荷がかかる場合には、外向フランジ１５と外筒１１との接合部に応力が集中して当該接合部が破断するとともに、外向フランジ１５から冷却筒１２に大きな負荷が伝達されて冷却筒１２自体にも損傷が発生するおそれがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例に係る接合構造を採用したオーガ式製氷機の一部破断側面図である。
【図２】同オーガ式製氷機を構成する外筒の一部を破断した拡大側面図である。
【図３】同外筒の一端側の正面図である。
【図４】同外筒における図２のａ−ａ線切断面図（ａ）、および同図のｂ−ｂ線切断面図（ｂ）である。
【図５】同外筒における図２の矢印ｃ部分の拡大した断面図（ａ）、および図２の矢印ｄ部分の拡大した断面図（ｂ）である。
【図６】同オーガ式製氷機における外筒、冷却筒および上側フランジの接合部の一部を拡大して示す部分断面図（ａ）、および比較例に係る同接合部の一部を拡大して示す部分断面図（ｂ）である。
【図７】図６（ａ）に示す接合部におけるニッケルろうの塗布状態を示す部分断面図（ａ）、および図６（ｂ）に示す接合部におけるニッケルろうの塗布状態を示す部分断面図（ｂ）である。
【符号の説明】
１０…製氷機構部、１１…外筒、１１ａ…円筒状本体、１１ａ1，１１ａ4…上端屈曲部、１１ａ2…直管部、１１ａ3…境界部、１１ｂ…非円形絞部、１１ｃ…円形絞部、１１ｄ，１１ｅ…取付孔、１１ｆ…流入パイプ、１１ｇ…流出パイプ、１２…冷却筒、１２ａ…円形状本体、１２ａ1…外周面、１２ｂ…水流入出パイプ、１２ｃ…取付孔、１３…オーガ、１３ａ…オーガ本体、１３ｂ…螺旋状刃、１３ｃ…軸支部、１３ｄ…連結部、１３ｅ…カッター、１４…固定刃、１４ａ…軸受、１４ｂ…圧縮通路、１５…上側フランジ、１５ａ…下面、１６…下側フランジ、１７ａ…メカニカルシール、１７ｂ…支持体、１７ｃ…軸受、１７ｄ…連結スリーブ、２０…駆動機構部、２１…駆動モータ、２２…減速歯車列、２３…出力軸、Ａ…空間部、Ｂ…ニッケルろう、Ｐ1…流通路、Ｐ2…連通路。
【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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