特開 2022-148042 継手用クラッド管およびその製造方法、並びにクラッド管継手

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022148042

(43)【公開日】2022-10-06

(54)【発明の名称】継手用クラッド管およびその製造方法、並びにクラッド管継手

(51)【国際特許分類】

   F16L 13/007 20060101AFI20220929BHJP

   F16L 9/02 20060101ALI20220929BHJP

   F16L 13/02 20060101ALI20220929BHJP

   F16L 21/00 20060101ALI20220929BHJP

   B21D 22/28 20060101ALI20220929BHJP

【ＦＩ】

F16L13/007

F16L9/02

F16L13/02

F16L21/00 C

F16L21/00 D

F16L21/00 E

B21D22/28 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021049563

(22)【出願日】2021-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】000143949

【氏名又は名称】株式会社鷺宮製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001070

【氏名又は名称】弁理士法人エスエス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】曽我 拓巨

(72)【発明者】

【氏名】木村 宏光

【テーマコード（参考）】

3H013

3H111

4E137

【Ｆターム（参考）】

3H013BA03

3H013BA08

3H111AA01

3H111BA03

3H111BA04

3H111CA53

3H111CB03

3H111CB14

3H111DB27

3H111EA09

3H111EA14

4E137AA01

4E137AA06

4E137AA08

4E137BA02

4E137BA04

4E137BB01

4E137BC04

4E137CA09

4E137CA21

4E137CA26

4E137DA13

4E137EA02

4E137GA12

(57)【要約】

【課題】異種金属の配管を接合する場合において気密不良が生じない、高気密性の継手用クラッド管およびその製造方法、並びにクラッド管継手を提供する。
【解決手段】一端部が異種金属による複層構造を備え、他端部が単層構造を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一端部が異種金属による複層構造を備え、他端部が単層構造を備えることを特徴とする継手用クラッド管。

【請求項2】

ステンレスを主要素材として形成され、
前記一端部は、ステンレス層の内側または外側に銅層を備え、
前記他端部は、ステンレス単層構造であることを特徴とする請求項１記載の継手用クラッド管。

【請求項3】

前記ステンレス層の外径に対する前記銅層の軸方向長さは、０．１以上１．２以下であり、
前記銅層の軸方向長さに対する前記ステンレス層の軸方向長さは、１．２５以上５．０以下であることを特徴とする請求項２記載の継手用クラッド管。

【請求項4】

請求項２または３記載の前記継手用クラッド管の製造方法であって、
ステンレス板の片面に前記ステンレス板よりも面積の小さい銅板を接合してクラッド材を作成する接合工程と、
前記クラッド材に対して絞り加工を施して原クラッド管を作成する絞り工程と
を有することを特徴とする継手用クラッド管の製造方法。

【請求項5】

前記クラッド材を構成する前記銅板は中央に開口穴が形成されており、または前記クラッド材の中央に前記クラッド材を貫通する貫通穴が形成されていることを特徴とする請求項４記載の継手用クラッド管の製造方法。

【請求項6】

請求項２または３記載の継手用クラッド管を用いたクラッド管継手であって、
前記継手用クラッド管のステンレス単層構造から成る前記他端部をステンレス配管に溶接して形成され、
前記継手用クラッド管の前記一端部は、前記ステンレス層の内側または外側に形成された前記銅層を、銅配管の外周面または内周面に差し込みかつ気密に接合させて前記銅配管に接続されることを特徴とするクラッド管継手。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、互いに異種金属で形成された配管を接続するために用いられる継手用クラッド管およびその製造方法、並びに該クラッド管を接続したクラッド管継手に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、空調・冷凍システムの冷媒配管および弁装置等の機器には主に銅製の継手が用いられているが、近年の銅価格上昇に伴い、銅の使用量削減を目的に継手のステンレス化の需要が増大している。

【0003】

しかしながら、現時点では未だ銅配管が主流であるため、継手接続の相手方としては銅配管を想定せざるを得ない。この点、銅配管をステンレス継手に接続する場合、異種金属同士を接合することになる。異種金属同士を接合する際にはろう付けが多く行われるが、ろう付け接合を行う際にはフラックスが必要であり、空調・冷凍システムに接続された状態で、このフラックスを完全に除去することは困難だという問題がある。

【0004】

この対策として、例えば、図１０に示すように、銅配管１０２と接合される側の内面に銅層１０４ａが形成された継手用クラッド管１０４を用いる方法が考えられる。ここで、継手用クラッド管１０４はステンレス配管１０６と接続されてクラッド管継手１０８を形成している。

【0005】

これにより、フラックスを要せずに同種金属である銅層同士の接合が可能となるが、冷媒配管の用途としては、冷媒の外部漏れを避けるために、異種金属である銅層１０４ａとステンレス層１０６ａとを接続した接続部分１０７の気密性が求められる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開昭６３－１９４８２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、上述したような継手用クラッド管１０４を製造する手法として、複数の金属板を重ねた材料を深絞りにより継手形状に成形する製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この方法によって継手用クラッド管１０４を製造する場合、材料を薄く引き延ばすため、成形品に皺や亀裂が生じる懸念がある。

【0008】

また、継手用クラッド管１０４をステンレス配管１０６に溶接して作成したクラッド管継手１０８を銅配管１０２と接合した場合においても（図１０参照）、継手用クラッド管１０４とステンレス配管１０６の接合部１０９が銅層１０４ａとステンレス層１０６ａの溶接となり、溶接が不安定となる懸念がある。

【0009】

これらの懸念はともに、銅層１０４ａとステンレス層１０４ｂ、１０６ａとの間の気密不良の原因となる為、気密品質の安定した継手用クラッド管１０４の製造に課題がある。
本発明の目的は、異種金属の配管を接合する場合において気密不良が生じない、高気密性の継手用クラッド管およびその製造方法、並びにクラッド管継手を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の継手用クラッド管は、
一端部が異種金属による複層構造を備え、他端部が単層構造を備えることを特徴とする。

【0011】

これにより、一端部と他端部を互いに異種の金属から成る配管に接合した場合においても、気密不良が生じない、高気密性の継手用クラッド管を提供することができる。

【0012】

また、本発明の継手用クラッド管は、
ステンレスを主要素材として形成され、
前記一端部は、ステンレス層の内側または外側に銅層を備え、
前記他端部は、ステンレス単層構造であることを特徴とする。

【0013】

これにより、一端部がステンレス層と銅層の異種金属による複層構造を備え、他端部がステンレス層のみから成る単層構造を備える構造を実現でき、一端部に銅配管を、他端部にステンレス配管を接合した場合において気密不良が生じない、高気密性の継手用クラッド管を提供することができる。

【0014】

また、本発明の継手用クラッド管は、
前記ステンレス層の外径に対する前記銅層の軸方向長さは、０．１以上１．２以下であり、
前記銅層の軸方向長さに対する前記ステンレス層の軸方向長さは、１．２５以上５．０以下であることを特徴とする。
すなわち、このような寸法で継手用クラッド管を作成することが好ましい。

【0015】

本発明の継手用クラッド管の製造方法は、
ステンレス板の片面に前記ステンレス板よりも面積の小さい銅板を接合してクラッド材を作成する接合工程と、
前記クラッド材に対して絞り加工を施して原クラッド管を作成する絞り工程と
を有することを特徴とする。

【0016】

このように、クラッド材に用いる銅板を必要最低限の面積とすることで、クラッド材を深絞りした場合にも銅板が深絞りされず、原クラッド管に皺が発生することを抑制できるため、この点からも気密不良が防止される。

【0017】

また、本発明の継手用クラッド管の製造方法は、
前記クラッド材を構成する前記銅板は中央に開口穴が形成されており、または前記クラッド材の中央に前記クラッド材を貫通する貫通穴が形成されていることを特徴とする。

【0018】

このように、銅板に開口穴を形成することにより、原クラッド管の底部の切断の負担を軽減することができ、クラッド材に貫通穴を形成することにより、底部を切断することなく直接継手用クラッド管を作成することができる。

【0019】

本発明のクラッド管継手は、
前記継手用クラッド管のステンレス単層構造から成る前記他端部をステンレス配管に溶接して形成され、
前記継手用クラッド管の前記一端部は、前記ステンレス層の内側または外側に形成された前記銅層を、銅配管の外周面または内周面に差し込みかつ気密に接合させて前記銅配管に接続されることを特徴とする。

【0020】

これによれば、クラッド管継手の大部分がステンレスで形成されることになるため製品の低コスト化が実現できる。また、一端部が銅同士の同種金属により銅配管に接続されるため、ろう付けとすることが可能となる一方、フラックスが不要となり、クラッド管継手を接続する際の工程を簡略化することができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、異種金属の配管を接合する場合において気密不良が生じない、高気密性の継手用クラッド管およびその製造方法、並びにクラッド管継手を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】実施の形態に係るクラッド管継手を示す図である。

【図2】実施の形態に係る継手用クラッド管を示す図である。

【図3】実施の形態に係る継手用クラッド管を製作するためのクラッド材、および原クラッド管を示す図である。

【図4】実施の形態に係るクラッド管を作成するための加工装置を示す図である。

【図5】実施の形態に係るクラッド管継手の具体的な寸法例を示す図である。

【図6】他の実施の形態に係る継手用クラッド管を製作するためのクラッド材、および原クラッド管を示す図である。

【図7】他の実施の形態に係る継手用クラッド管を製作するためのクラッド材、および原クラッド管を示す図である。

【図8】他の実施の形態に係る継手用クラッド管を示す図である。

【図9】他の実施の形態に係るクラッド管継手を示す図である。

【図10】従来のクラッド管継手を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る発明ついて説明する。図１は、実施の形態に係るクラッド管継手２を示す図である。このクラッド管継手２は、空調・冷凍システムの冷媒配管および弁装置等の機器（以下、機器と略す。）の継手として用いられるものである。また、図２は、実施の形態に係る継手用クラッド管４を示す図である。

【0024】

図１に示すように、クラッド管継手２は、継手用クラッド管４をステンレス配管６に溶接して形成されており、相手方の銅配管８に接続される。また、図２に示すように、継手用クラッド管４は、ステンレスを主要素材とし、軸方向において一端部４ａから中間部までステンレス層４ｃの内径側に銅層４ｄを積層させて形成されている。このため、一端部４ａがステンレス層４ｃと銅層４ｄの異種金属による複層構造を備え、他端部４ｂがステンレス層４ｃのみから成る単層構造を備えている。

【0025】

ここで、継手用クラッド管４のステンレス層４ｃの外径（Ｄｓ）は６ｍｍ以上３５ｍｍ以下であり、ステンレス層４ｃの層厚（Ｔｓ）は０．３ｍｍ以上２．５ｍｍ以下である。また、ステンレス層４ｃの外径（Ｄｓ）に対する銅層４ｄの軸方向長さ（Ｌｃ）、すなわちＬｃ／Ｄｓは、０．１以上１．２以下である。また、銅層４ｄの軸方向長さ（Ｌｃ）に対するステンレス層４ｃの軸方向長さ（Ｌｓ）、すなわちＬｓ／Ｌｃは、１．２５以上５．０以下である。また、ステンレス層４ｃの層厚（Ｔｓ）に対する銅層４ｄの層厚（Ｔｃ）、すなわちＴｃ／Ｔｓは、０．１以上１．０以下である。

【0026】

次に、継手用クラッド管４の製造方法について説明する。図３（ａ）は、後述するクラッド材１０を上方から視た図であり、図３（ｂ）は、これを側方から視た図である。まず、ステンレス製の円板であるステンレス板１０ａ、およびステンレス板１０ａよりも面積（直径）の小さい銅製の円板である銅板１０ｂを用意し、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、両者の中心を揃えた上で、ステンレス板１０ａの片面に銅板１０ｂを接合し、クラッド材１０を作成する。ここで、ステンレス板１０ａと銅板１０ｂの接合は、たとえば、拡散接合や圧接などによって行う。

【0027】

次に、図４に示すような加工装置１２を用いて、クラッド材１０に対して絞り加工を施し、図３（ｃ）に示すような、内径側の底部側にのみ銅層４ｄが形成された試験管状の原クラッド管１４を作成する（絞り工程）。次に、原クラッド管１４の底部側を切断し、図２に示す継手用クラッド管４を作成する（切断工程）。

【0028】

次に、図１に示すように、機器のステンレス配管６を継手用クラッド管４の他端部４ｂに接続し、溶接を行うことにより、クラッド管継手２が完成する。ここで、他端部４ｂには銅層４ｄが積層されておらず、ステンレス配管６と接合する際に同種金属同士を溶接することになるため、銅とステンレスなど異種金属を溶接することによる溶接不安定化を回避でき、他端部４ｂの接合部における気密不良を防止できる。

【0029】

機器は、ステンレス配管６の先端にクラッド管継手２が形成された状態で出荷された後、納品先にて銅配管８に接続される。納品先において、継手用クラッド管４の一端部４ａは、図１に示すように、銅層４ｄの内周面に銅配管８の外周面が重なるようにして差し込まれ、銅同士の同種金属を全周ろう付けすることにより銅配管８に気密に接合される。このため、一端部４ａの接合部においては、異種金属を接続した場合に生じやすい気密不良を防止することが可能となる。

【0030】

なお、図５は、上述のようにして作成されたクラッド管継手２の具体的な寸法例について、一般的な層厚（Ｔｃｕ）０．８ｍｍで外径（Ｄｃｕ）９．５２ｍｍの冷媒用３／８インチの銅配管８を、実施の形態に係る継手用クラッド管４の内周面に接続してクラッド管継手２を作成する場合を実施例として例示したものである。

【0031】

ここで、銅配管８に接続される継手用クラッド管４は、外径（Ｄｓ）１２．０２ｍｍ、内径（Ｄｓｉ）１０．４２ｍｍ、軸方向長さ（Ｌｓ）１４ｍｍ、層厚（Ｔｓ）０．８ｍｍのステンレス層４ｃ、および外径（Ｄｃ）９．６２ｍｍ、軸方向長さ（Ｌｃ）７ｍｍ、層厚（Ｔｃ）０．４ｍｍの銅層４ｄを備えている。ここで、ステンレス層４ｃの外径（Ｄｓ）に対する銅層４ｄの軸方向長さ（Ｌｃ）、すなわちＬｃ／Ｄｓは、０．５８２である。また、銅層４ｄの軸方向長さ（Ｌｃ）に対するステンレス層４ｃの軸方向長さ（Ｌｓ）、すなわちＬｓ／Ｌｃは、２．０である。また、ステンレス層４ｃの層厚（Ｔｓ）に対する銅層４ｄの層厚（Ｔｃ）、すなわちＴｃ／Ｔｓは、０．５である。なお、銅配管８と継手用クラッド管４をろう付けで接続する場合、一般的な隙間は、０．１ｍｍ程度である。

【0032】

この実施の形態に係る発明によれば、一端部４ａがステンレス層４ｃと銅層４ｄの異種金属による複層構造を備え、他端部４ｂがステンレス層４ｃのみから成る単層構造を備える構造を有するため、一端部４ａに銅配管８を、他端部４ｂにステンレス配管６を接合する場合において気密不良が生じない、高気密性の継手用クラッド管を提供することができる。

【0033】

また、クラッド材１０に用いる銅板１０ｂを必要最低限の面積とすることで、クラッド材１０を深絞りした場合にも銅板１０ｂが深絞りされず、原クラッド管１４（図３参照）に皺が発生することを抑制できるため、この点からも気密不良が防止される。

【0034】

また、クラッド管継手２は、大部分がステンレスであるため、製品の低コスト化を実現できる。
また、従来、ろう付けによりステンレスなど異種金属の継手を銅配管８に接合する場合には、フラックスを要し工程が複雑化するほか、フラックス・ろう材がコストアップの要因となるという問題があった。これに対し、実施の形態に係る発明においては、クラッド管継手２が銅同士の同種金属により銅配管８に気密に接合されるため、ろう付けを行う際にフラックスが不要となり、クラッド管継手２を接続する際の工程を簡略化することができる。

【0035】

なお、上述の実施の形態において、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、中央に開口穴１０ｂ１が形成された銅板１０ｂ’をステンレス板１０ａに重ねたクラッド材１０’を用いて原クラッド管１４’を作成してもよい。この場合、銅板１０ｂ’に開口穴１０ｂ１が形成されているため、図６（ｃ）に示すように、クラッド材１０’に対して絞り加工を施した後、銅層４ｄに底部が形成されず、切断工程における負担を低減することができる。

【0036】

この他、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、さらに中央に開口穴１０ａ１が形成されたステンレス板１０ａ’を上述の銅板１０ｂ’に重ね、中央に貫通穴１０ｅが形成されたクラッド材１０’’を作成することもできる。このクラッド材１０’’を用いて継手用クラッド管４を作成してもよい。この場合、銅板１０ｂ’とステンレス板１０ａ’の双方が開口されているため、図７（ｃ）に示すように、クラッド材１０’’に対して絞り加工を施した後、底部が形成されないため、切断工程そのものを省略することができ、直接継手用クラッド管４を作成することができる。

【0037】

また、上述の実施の形態において、図８に示すように、ステンレス層４ｃの外径側に銅層４ｄを積層させた継手用クラッド管４’を作成してもよい。この場合もまた、一端部４ａがステンレス層４ｃと銅層４ｄの異種金属による複層構造を備え、他端部４ｂがステンレス層４ｃのみから成る単層構造を備えることになる。

【0038】

ここで、継手用クラッド管４’も銅層４ｄをステンレス層４ｃの内径側に積層させた継手用クラッド管４と同様に、ステンレス層４ｃの外径（Ｄｓ）は６ｍｍ以上３５ｍｍ以下であり、ステンレス層４ｃの層厚（Ｔｓ）は０．３ｍｍ以上２．５ｍｍ以下である。また、ステンレス層４ｃの外径（Ｄｓ）に対する銅層４ｄの軸方向長さ（Ｌｃ）、すなわちＬｃ／Ｄｓは、０．１以上１．２以下である。また、銅層４ｄの軸方向長さ（Ｌｃ）に対するステンレス層４ｃの軸方向長さ（Ｌｓ）、すなわちＬｓ／Ｌｃは、１．２５以上５．０以下である。また、ステンレス層４ｃの層厚（Ｔｓ）に対する銅層４ｄの層厚（Ｔｃ）、すなわちＴｃ／Ｔｓは、０．１以上１．０以下である。

【0039】

ここで、図９に示すように、機器のステンレス配管６を継手用クラッド管４’の他端部４ｂに接続し、溶接を行うことで、クラッド管継手２’が完成する。この場合においても、ステンレス配管６と接合する際に同種金属同士を溶接することになるため、他端部４ｂの接合部における気密不良を防止できる。

【0040】

また、継手用クラッド管４’の一端部４ａは、銅層４ｄの外周面に銅配管８の内周面が重なるように差し込まれ、銅同士の同種金属を全周ろう付けすることにより銅配管８に気密に接合され、異種金属を接続した場合に生じやすい気密不良が防止される。

【0041】

また、継手用クラッド管４、４’の一端部４ａは、異種金属による複層構造を備えていれば、必ずしもステンレス層４ｃと銅層４ｄでなくともよく、たとえば、ステンレス層４ｃの内径側に銅層４ｄに代えてアルミニウム層を備えてもよい。この場合、一端部４ａを図示しないアルミニウム配管に接合した場合において、気密不良を防止することができる。

【符号の説明】

【0042】

２、２’ クラッド管継手
４、４’ 継手用クラッド管
４ａ 一端部
４ｂ 他端部
４ｃ ステンレス層
４ｄ 銅層
６ ステンレス配管
８ 銅配管
１０、１０’、１０’’ クラッド材
１０ａ、１０ａ’ ステンレス板
１０ａ１ 開口穴
１０ｂ、１０ｂ’ 銅板
１０ｂ１ 開口穴
１０ｅ 貫通穴
１２ 加工装置
１４、１４’ 原クラッド管
１０２ 銅配管
１０４ 継手用クラッド管
１０４ａ 銅層
１０４ｂ ステンレス層
１０６ ステンレス配管
１０６ａ ステンレス層
１０７ 接続部分
１０８ クラッド管継手
１０９ 接合部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】