JPH08245276A - 異種材料の接合体及びその製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接合界面に発生する応力集中を確実に低減
し、十分な強度を得る。 【構成】 縦弾性係数の大きいパイプ１にはパイプ２と
の接合界面６寄りの外周に溝５が設けられているので、
該溝５を設けた分だけパイプ１の断面積が小さくなる。
そのため、パイプ１がパイプ２に対する拘束力が低下す
ることとなるので、パイプ１とパイプ２との接合界面６
に発生する応力集中を確実に低減することができる。従
って、従来技術のように中間部材を用いることが不要に
なり、応力集中を確実に低減できるので、パイプ１と２
との接合構造を極低温用配管として使用しても、耐久強
度を十分維持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、材料特性の異なる二つ
の部材を互いに接合してなる接合体と、その製作方法に
係り、特に、超電導器に冷媒を供給する極低温用配管と
して使用されるのに好適なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】材料特性の異なる二つの部材を接合して
なる接合体にあっては、これらの材料特性の違いから、
両者の接合境界に応力集中が発生するため、その応力集
中させることが提案され、実用に供されている。応力集
中を低減させて強度向上を図る結合体の従来技術とし
て、特開平６−４８８５３号公報に示される技術のもの
がある。

【０００３】この従来技術のものは一般的に知られてい
る二種類の異種材料を中間部材を介し、互いに接合する
ものである。即ち、図１０（ａ）〜（ｅ）に示すよう
に、セラミックス製の部材２１と金属製の部材２３とが
中間部８を介し夫々接合され、これらが何れも筒状をな
している。中間部材２２は、その降伏応力がセラミック
ス製の部材２１及び金属製の部材２３の降伏応力よりも
小さい２００ＭＰａ以下となるものであり、また外周面
がセラミックス製の部材２１に向かって次第に外径が大
きくなるよう、軸方向に対する角度が特定の角度以上あ
るテーパ部２４を有している。一方、金属製の部材２３
における中間部材２２との当接部部にはコーナー部２５
が形成され、該コーナー部２５は、中間部材２２が双方
の部材２１，２３間に接合された後、中間部材２２の外
周が切削されることによって形成される。

【０００４】この従来技術は、セラミックス製の部材２
１と金属製の部材２３とを直接接合した場合、最も縦弾
性係数の大きな部材２１と部材２３との接合界面に応力
集中が生じ、部材２１が部材２３を拘束して該部材２３
が破壊することから、両部材２１，９間に部材２１側に
至るに従って次第に外径が大きくなるテーパ部２４を有
する中間部材２２を介在させ、セラミックス製の部材２
１からの拘束力を中間部材２２で吸収緩和することによ
り、金属製の部材２３に対する応力集中を低減し得るよ
うにしている。なお、溝加工により応力集中を低減する
定法技術としては、硬質材料と比較的柔らかい材料との
場合、加工しやすい材料、例えば従来技術にあっては金
属製側に溝加工（コーナー部２５）を設けることは一般
的に知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、異種材料か
らなる二つの部材の接合体は、例えば超電導器に冷媒を
供給する極低温（７７Ｋ）用の配管に利用した場合、そ
の冷却によって著しい収縮や引張負荷などが作用し、高
い集中荷重を受けるので、かなりの耐久強度をもつこと
が要請されている。

【０００６】上記に示す従来技術では、中間部材２２が
セラミックス製の部材２１及び金属製の部材２３間に設
けられているので、セラミックス製の部材２１からの拘
束を中間部材２２によって吸収緩和するので、金属製の
部材２３に対する応力集中をある程度低減することがで
きる。しかしながら、強度の最も弱い中間部材２２が前
述の如く、部材２１から部材２３側に至るに従い、次第
に小径となるテーパ状に形成されると共に、金属製９に
おける中間部材２２のテーパ１０との接続部分であるテ
ーパ端コーナー部２５が形成されているので、中間部材
２２においては、セラミックス製の部材２１との間で発
生する応力集中が、テーパ端コーナー部２５へ移動して
しまい、その結果、中間部材２２のテーパ端コーナー部
２５が金属製の部材２３から破壊してしまい、結合体の
もつ本来の強度が十分発揮し得ない問題がある。

【０００７】また、従来技術では、双方の部材２１，２
３間に中間部材２２を接合した後、該中間部材２２と金
属製の部材２３との双方を外周から切削することによっ
てテーパ部２４及びテーパ端コーナー部２５を形成して
いるが、三つの縦弾性係数がセラミックス製の部材２１
＞金属製の部材２３＞中間部材２２の順に小さいもので
あり、接合状態で中間部材２２及び部材２３間に引張負
荷などが作用しているので、切削加工時、剛性の最も弱
い中間部材２２のみならず、部材２３にまで亀裂等が発
生するおそれがある。

【０００８】本発明の目的は、上記従来技術の問題点に
鑑み、材料特性の異なる部材を互いに接合しても、その
接合界面近傍に発生し得る応力集中を確実にかつ容易に
低減することができる異種材料の接合体を提供すること
にあり、そして、該接合体を的確に製作し得る異臭材料
の接合体の製作方法を提供することにある。また、本発
明の目的は、極低温用配管継手と利用しても、十分高い
強度を維持し得る異種材料の接合体を提供することにあ
り、そして、該接合体を的確に製作し得る異種材料の接
合体の製作方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の１番目の接合体
においては、縦弾性係数が大きくかつ線膨張係数の小さ
い材質からなる一方の部材と、該部材の一端に同軸上で
接合され、縦弾性係数が小さくかつ線膨張係数の大きい
材質からなる他方の部材と、前記一方の部材の外周部に
形成され、かつ前記他方の部材との接合界面寄りの位置
に配置された溝とを有している。

【００１０】また、本発明の２番目の接合体において
は、縦弾性係数が大きくかつ線膨張係数の小さい材質か
らなる筒状の第１部材と、該第１部材の一端に同軸上で
接合され、縦弾性係数が小さくかつ線膨張係数の大きい
材質からなる筒状の第２部材と、前記第１部材と同材質
からなり、該第１部材の他端に連結される筒状の第３部
材と、前記第２部材と同材質からなり、該第２部材の他
端に連結される筒状の第４部材と、前記第１部材の外周
部に形成され、かつ前記第２部材との接合界面寄りの位
置に配置された溝とを有している。

【００１１】さらに、本発明の１番目の製作方法では、
ａ）縦弾性係数が大きくかつ線膨張係数が小さい円柱状
の第１部材と第１部材より縦弾性係数が小さくかつ線膨
張係数が小さい円柱状の第２部材とのうち、何れか一方
の部材と他方の部材を互いに軸方向に強圧的に接合する
工程と、ｂ）その第１部材と第２部材とに軸方向に貫通
する孔を明けて第１部材と第２部材とを筒状に形成する
工程と、ｃ）第１部材における第２部材との接合界面寄
りの外周部に、接合界面に発生し得る応力集中を緩和し
得る溝を形成する工程とを有している。

【００１２】またさらに、本発明の２番目の製作方法で
は、ａ′）縦弾性係数が大きくかつ線膨張係数が小さい
円柱状の第１部材と第１部材より縦弾性係数が小さくか
つ線膨張係数が小さい円柱状の第２部材とのうち、何れ
か一方の部材と他方の部材を互いに軸方向に強圧的に接
合する工程と、ｂ′）その第１部材と第２部材とに軸方
向に貫通する孔を明けて第１部材と第２部材とを筒状に
形成する工程と、ｃ′）第１部材における第２部材との
接合界面寄りの外周部に、接合界面に発生し得る応力集
中を緩和し得る溝を形成する工程と、ｄ）第１部材の先
端面に該第１部材と同材質からなる第３部材を連結する
と共に、第２部材の先端面に第２部材と同材質からなる
第４部材を連結する工程とを有している。

【００１３】

【作用】本発明の１番目の接合体では、縦弾性係数が大
きくかつ線膨張係数の小さい材質からなる一方の部材
と、該部材の一端に同軸上で接合され、縦弾性係数が小
さくかつ線膨張係数の大きい材質からなる他方の部材
と、前記一方の部材の外周部に形成され、かつ前記他方
の部材との接合界面寄りの位置に配置された溝とを有し
ているので、該溝を設けた分だけ一方の部材の断面積が
小さくなる。そのため、一方の部材の他方の部材に対す
る拘束力が低下することとなるので、両部材間の接合界
面に発生する応力集中を確実にかつ容易に低減すること
ができ、接合体としての強度を維持し得る。

【００１４】また、本発明の２番目の接合体では、縦弾
性係数が大きくかつ線膨張係数の小さい材質からなる筒
状の第１部材と、該第１部材の一端に同軸上で接合さ
れ、縦弾性係数が小さくかつ線膨張係数の大きい材質か
らなる筒状の第２部材と、前記第１部材と同材質からな
り、該第１部材の他端に連結される筒状の第３部材と、
前記第２部材と同材質からなり、該第２部材の他端に連
結される筒状の第４部材と、前記第１部材の外周部に形
成され、かつ前記第２部材との接合界面寄りの位置に配
置された溝とを有しているので、１番目の発明と同様
に、該溝を設けた分だけ第１部材の断面積が小さくな
る。そのため、第１部材の第２部材に対する拘束力が低
下することとなり、第１，第２の両部材間の接合界面に
発生する応力集中を確実に低減することができる。従っ
て、従来技術のように中間部材を用いることが不要にな
り、応力集中を確実に低減できるので、第１部材と第２
部材との接合体を極低温用配管継手として使用しても、
耐久強度を十分維持することができる。

【００１５】そして、本発明の１番目の製作方法では、
上述の如く、ａ）縦弾性係数が大きくかつ線膨張係数が
小さい円柱状の第１部材と第１部材より縦弾性係数が小
さくかつ線膨張係数が小さい円柱状の第２部材とのう
ち、何れか一方の部材と他方の部材を互いに軸方向に強
圧的に接合する工程と、ｂ）その第１部材と第２部材と
に軸方向に貫通する孔を明けて第１部材と第２部材とを
筒状に形成する工程と、ｃ）第１部材における第２部材
との接合界面寄りの外周部に、接合界面に発生し得る応
力集中を緩和し得る溝を形成する工程とを有しているの
で、上記１番目の接合体を的確に製作し得る。

【００１６】またさらに、本発明の２番目の製作方法で
は、上述の如く、ａ′）縦弾性係数が大きくかつ線膨張
係数が小さい円柱状の第１部材と第１部材より縦弾性係
数が小さくかつ線膨張係数が小さい円柱状の第２部材と
のうち、何れか一方の部材と他方の部材を互いに軸方向
に強圧的に接合する工程と、ｂ′）その第１部材と第２
部材とに軸方向に貫通する孔を明けて第１部材と第２部
材とを筒状に形成する工程と、ｃ′）第１部材における
第２部材との接合界面寄りの外周部に、接合界面に発生
し得る応力集中を緩和し得る溝を形成する工程と、ｄ）
第１部材の先端面に該第１部材と同材質からなる第３部
材を連結すると共に、第２部材の先端面に第２部材と同
材質からなる第４部材を連結する工程とを有しているの
で、上記２番目の接合体を的確に実施し得る。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図９により説
明する。図１乃至図４は本発明による異種材料の接合体
の第１の実施例を示している。

【００１８】図１に示す実施例は、ステンレス製のパイ
プ１と、これに接合すべきアルミ合金製のパイプ２とを
有している。

【００１９】これらパイプ１及びパイプ２は、元々は円
柱状のものであり、該円柱素材の双方のうち、何れか一
方の円柱素材を高速回転させた状態で、他方の円柱素材
を強圧的に押し付けることにより円柱素材の双方が接合
される。そして、接合された円柱素材の双方に、機械加
工によって軸方向に貫通孔３を設けることにより、ステ
ンレス製のパイプ１及びアルミ合金製のパイプ２が形成
されるものである。ステンレス製のパイプ１は、アルミ
合金製のパイプ２に比較し、縦弾性係数が大きくかつ線
膨張係数の小さいものであり、アルミ合金製のパイプ２
はステンレス製のパイプ１に比較し、それとは逆の特性
をもっている。

【００２０】その後、ステンレス製のパイプ１の端面に
は、これと同材質のパイプ１′が溶接４ａによって連結
される一方、アルミ合金製のパイプ２の端面にもこれと
同材質のパイプ２′が同様に溶接４ｂにより連結され
る。なお、溶接されると、室温まで冷却されることとな
る。従って、実施例の接合体は、互いに接合されるステ
ンレス製のパイプ１及びアルミ合金製のパイプ２と、こ
れら各パイプの先端面に夫々連結されるパイプ１′及び
パイプ２′とで構成されている。

【００２１】しかして、本発明においては、前記ステン
レス製のパイプ１の外周に溝５が設けられている。該溝
５は、パイプ１においてパイプ２との接合界面６から若
干離れた位置の外周に設けられており、実施例では、パ
イプ１の外径，肉厚等の大きさにもよるが、接合界面６
から０．３ｍｍ程度離れた位置にあって、かつ半径が約
１ｍｍ程度の円弧形状をなしている。この溝５は、上述
した如き剛性の異なる異種材料の接合時にあっては、縦
弾性係数が大きく線膨張係数の小さいパイプ１に設けら
れると、そのぶんだけパイプ１の接合界面６側の断面積
が小さくなり、パイプ１が縦弾性係数の小さいかつ線膨
張係数の大きいパイプ２に対する拘束力を低下させ、そ
のため、接合界面６部分に発生する応力集中を低減し得
るようにしたものである。

【００２２】このような接合構造のパイプは、例えば液
体窒素（−１９６℃）や液体ヘリウム（−２６９℃）の
ような冷媒を、図示しない超電導器に供給するための極
低温用配管継手として使用されるものである。

【００２３】実施例は、上記の如き接合構造であるの
で、次に、その作用効果について述べる。

【００２４】ステンレス製のパイプ１とアルミ合金製の
パイプ２とが、図１に示す如く接合され、しかもパイプ
１，２の端面にこれらと同材質のパイプ１′，２′が連
結されると、パイプ１とパイプ２とには、接合時の昇温
により、また溶接３ａ・３ｂ時の昇温及び溶接後の室温
までの冷却により、さらには極低温用配管として使用さ
れることにより、縦弾性係数の大きいステンレス製のパ
イプ１が、縦弾性係数の小さいアルミ合金製のパイプ２
を拘束するので、双方１，２の接合界面４に高い応力集
中が発生しようとする。

【００２５】しかし、前述の如く、縦弾性係数の大きい
パイプ１にはパイプ２との接合界面６寄りの外周に溝５
が設けられているので、該溝５を設けた分だけパイプ１
の断面積が小さくなる。そのため、パイプ１がパイプ２
に対する拘束力が低下することとなるので、パイプ１と
パイプ２との接合界面６に発生する応力集中を確実に低
減することができ、しかも溝５をパイプ１に設けただけ
であるので、容易に低減することもできる。従って、従
来技術のように中間部材２２を用いることが不要にな
り、応力集中を確実に低減できるので、パイプ１と２と
の接合体を極低温用配管継手として使用しても、耐久強
度を十分維持することができる。

【００２６】因みに、応力集中を低減できる実験結果を
図２乃至図４について説明する。ここで、図２（ａ），
（ｂ）は、パイプ１に溝５を設けていない場合、パイプ
１と２とに冷却を作用させたときの説明図であり、同図
（ｃ），（ｄ）は、同条件の場合の引張負荷を作用させ
たときの説明図である。図２（ａ），（ｂ）において、
ステンレス製のパイプ１の接合界面４上で黒丸にて示す
ように、かなり高い応力集中が発生し、それに対し、縦
弾性係数の小さいアルミ合金製のパイプ２の接合界面４
上でも、白丸にて示すように、パイプ１ほどではないも
のの結構高く、そのため、パイプ２が破壊するおそれが
ある。図２（ｃ），（ｄ）では、引張力に対しパイプ１
及びパイプ２の何れも強度が低く、引張強度の耐久性に
乏しいものである。図３（ａ），（ｂ）は、パイプ２
（縦弾性係数が小さくかつ線膨張係数が大きい）に溝５
を設けた場合、冷却を作用させたときの説明図であり、
同図（ｃ），（ｄ）は、同条件の場合の引張負荷を作用
させたときの説明図である。図３（ａ），（ｂ）におい
て、パイプ１の接合界面４上での応力集中が、図２の場
合とほぼ同程度であり、かつパイプ２の接合界面４上で
の応力集中が若干変動するものの、全体的に図２と類似
しており、双方のパイプ１と２との接合界面上４の応力
集中を低減し得ないことがわかる。

【００２７】図３（ｃ），（ｄ）において、パイプ１の
接合界面上４での応力集中が、若干下がっているもの
の、パイプ２の溝５を設けた部分にて引張応力が著しく
高くなっており、引張力によりパイプ２が溝５の部分か
ら破損しやくなることが理解できよう。

【００２８】図４（ａ），（ｂ）は、上記実施例のよう
にパイプ１に溝５を設けた場合、冷却を作用させたとき
の説明図であり、同図（ｃ），（ｄ）は同条件の場合の
引張負荷を作用させたときの説明図である。即ち、図４
（ａ），（ｂ）において、パイプ１の接合界面４上での
応力集中が下がっている反面、パイプ１の溝５を設けた
部分での応力集中が見られるものの、その値も前記図２
（ａ），図３（ａ）に比較して低いものであり、従っ
て、冷却に対する耐久強度があることがわかる。図４
（ｃ），（ｄ）において、パイプ１の溝５を設けた部分
で応力集中が発生するものの、接合界面４上ではパイプ
１と２との双方の応力集中が下がっていることがわか
る。

【００２９】以上の実験結果から、パイプ１と２との何
れにも溝５を設けない場合、また縦弾性係数が小さくか
つ線膨張係数の小さいパイプ２に溝５を設けた場合の夫
々では接合界面４上での応力集中を低減することができ
ず、実施例の如く、縦弾性係数が大きくかつ線膨張係数
の小さいパイプ１のみに溝５を設けた場合の方が有効で
あることがわかる。

【００３０】なお、図２〜図４に示す実験結果は、溝５
の大きさ，形状は勿論の他、パイプ１，２の外径寸法や
肉厚寸法等の違いによって若干変動するのは当然であ
る。

【００３１】また、実施例では、接合体の製作時、前述
の如く、パイプ１を形成するための円柱状のものとパイ
プ２を形成するための円柱状のものとを予め接合し、次
いで、これに軸方向に貫通する貫通孔３を設けることに
よりパイプ１と２とを形成するので、パイプ１と２との
接合体を容易にかつ確実に製作し得る。その点におい
て、元々パイプのものを互いに接合させようとして高速
回転した場合、双方の接合界面に摩擦が発生しにくく、
高温となりにくいので、強圧的に押し付けても、互いに
接合させることができず、従って、実施例の如く円柱素
材のものを互いに接合した後で、パイプ状に形成すれ
ば、配管継手を容易かつ確実に製作し得る。

【００３２】また、パイプの接合体の形成後、各パイプ
１，２の先端面に同一材質のパイプ１′，２′を形成す
るので、これらのパイプ１′，２′を夫々の配管に接続
すれば、異種材料であってかつ種々の角度からなる配管
系統に利用することができる。

【００３３】図５は本発明による異種材料の接合体の第
２の実施例を示している。この場合は、縦弾性係数が大
きくかつ線膨張係数の小さいパイプ１に溝５を形成して
いるが、この実施例において前記第１の実施例と異なる
のは、溝５の位置を変えたことにある。

【００３４】具体的に述べると、この溝５は、基本的に
はパイプ１においてパイプ２との接合界面６寄りの外周
位置に形成するものであるが、溝５の一端部５ａがパイ
プ２に跨って形成されている。この場合、円弧形状をな
す溝５の一端部５ａが、接合界面６を超えてパイプ２の
一端部（一部）まで食い込んで形成されている。但し、
溝５がパイプ１とパイプ２とに閉める断面積は、図示例
ではパイプ１の方が圧倒的に多いが、その差はパイプ１
とパイプ２との縦弾性係数，線膨張係数の差に応じ適宜
選定することが好ましい。

【００３５】この実施例によれば、縦弾性係数が大きく
かつ線膨張係数の小さいパイプ１に溝５を設けているの
で、特に、極低温となることによって冷却された場合、
パイプ１の接合界面６に発生する応力集中を吸収緩和す
ることができ、しかも該溝５の一端部５ａが縦弾性係数
が小さくかつ線膨張係数の大きいパイプ２の一部まで若
干食い込んでいるので、パイプ２の接合界面６に発生す
る応力集中も吸収緩和することができ、従って、双方の
パイプ１，２の接合界面６に発生する応力集中をいっそ
う吸収緩和することができ、より高い強度を維持し得
る。

【００３６】図６は接合体の第３の実施例を示してい
る。この実施例では、パイプ１に薄い板厚からなる中間
部材７を介しパイプ２が接合され、これらパイプ１と中
間部材７とパイプ２との縦弾性係数が、１＞２＞７の関
係となっている。そして、パイプ１において中間部材７
との接合界面６ａ寄りの外周位置に溝５が設けられる一
方、パイプ２において中間部材７との接合界面６ｂ寄り
の外周位置にも溝５が設けられている。

【００３７】そして、パイプ１と中間部材７間において
は両者間の接合界面６ａに高い応力集中が発生しようと
するが、パイプ１に溝５が設けられることにより、接合
界面６ａに発生する応力集中を吸収緩和し、かつ低減す
ることができる。また中間部材７とパイプ２間にはおい
ては両者間の接合界面６ｂに高い応力集中が発生しよう
とするが、パイプ２にも溝５が設けられることにより、
接合界面６ｂに発生する応力集中を吸収緩和し、かつ低
減することができる。この場合、中間部材７が軸方向に
長すぎると、中間部材７の耐久強度が低下し、変形する
するおそれもあるので、中間部材７の長さとしては、短
い方が好ましいが、短すぎると製作上の作業性が損なわ
れるおそれもあることから、それらの兼ね合いを考慮し
て適宜の長さに選定されるのが望ましい。

【００３８】実施例によれば、パイプ１とパイプ２間に
中間部材７が介在し、それらパイプ１，２の接合界面６
ａ，６ｂ寄りの外周位置に溝５，５を設けることによっ
て応力集中を低減でき、従って、中間部材７がパイプ１
及びパイプ２から受ける拘束力を大幅に抑制することが
でき、接合体としての十分な強度を確実に維持すること
ができ、極低温用の配管に確実に耐えることができる。
また、従来技術と同様に中間部材７を用いているもの
の、上述の如く、中間部材７の板厚を考慮すると共に、
溝５，溝５の位置も考慮しているので、中間部材や溝を
単に設けた従来技術と異なり、耐久性があってかつ合理
的構成の管継手を得ることができる。なお、図示実施例
では、ステンレス製のパイプ１に設けられた溝５と、ア
ルミ合金製のパイプ２に設けられた溝５とが同一の大き
さ及び形状に形成された例を示したが、それら溝の大き
さ及び形状は、パイプ１，２の構成材質の違いによって
任意に変更してもよい。

【００３９】このような接合体を製作するには、まずパ
イプ１を形成するための円柱素材のものに、前記第１の
実施例と同様にして高速回転させて中間部材７の円柱素
材を接合し、次いで、その中間部材７の円柱素材にも同
様にしてパイプ２の円柱素材を接合する。この場合、予
め、中間部材７の円柱素材をパイプ２の円柱素材に接合
後、これをパイプ１の円柱素材に接合してもよい。

【００４０】そして、これらに機械加工により貫通孔３
を明けてパイプ１，中間部材７，パイプ２を形成すると
共に、そのパイプ１及び２の夫々に溝５，５を形成し、
その後、パイプ１，２の先端面にパイプ１′，２′を溶
接４ａ，４ｂすることにより行う。これにより、上記接
合体を的確に製作し得る。しかも、機械加工によってパ
イプ状に形成する工程において、パイプ１及びパイプ２
に溝５，５を夫々形成すれば、機械加工時の段取り、加
工後の後処理等に手間がかかることがない。

【００４１】図７は異種材料の接合体の第４の実施例を
示している。この実施例においてこれまで前述した実施
例と異なるのは、互いに異なる異種材料として、丸棒か
らなる二つの部材１１，１２を用い、これらの部材をＨ
ＩＰ（Ｈｏｔ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓｉｎ
ｇ）接合したものである。即ち、二つの部材１１，１２
は、融点近くまで昇温され、その状態で１０００気圧以
上もの高圧力が加圧されることにより、互いに接合され
ている。

【００４２】そして、部材１２に比較し、縦弾性係数が
大きくかつ線膨張係数が小さい部材１１の接合界面１６
寄りの外周位置に、応力集中を吸収緩和するために溝５
が形成されている。従って、丸棒からなる二つの部材１
１，１２の接合体の場合にも、基本的には第１の実施例
と同様の作用効果を得ることができる。

【００４３】なお実施例では、丸棒からなる部材１１，
１２を接合した例を示したが、これに限らず、管状の部
材であっても、また長方形形状のような角形部材等にも
適用することができる。また、ＨＩＰ接合する例を示し
たが、ＨＩＰ接合の代わりとして、ろう付けによって接
合しても同様の効果を得ることができる。さらに、部材
１１のみに溝１６を設けた例を示し他が、溝１６とし
て、図５にて示した第２の実施例を適用し、その一端部
を部材１２の一部に食い込ませて形成してもよい。

【００４４】図８及び図９は、溝の形状の種々の変形例
を示している。図８（ａ）に示す溝５は、図１及び図７
に示した実施例を適用したものであって、レの字形をな
しており、また同図（ｂ）に示す溝５はＶ字形をなして
いる。図８（ｃ）に示す溝５０は図５に示す実施例を適
用したものであって、前記Ｖ字形の溝よりさらに大きい
角度で開口されたＶ字形をなしている。一方、図９に示
す溝５０は、これまでの溝５と異なり、パイプを切欠い
た形状ではないが、パイプ１においてその一端となる接
合界面６寄りの位置から途中位置に至るに従い、次第に
外径が漸減するようにテーパ状に形成されている。そし
て、該テーパ状の溝５０の先端からさらにパイプ１の他
端に向かい、外径が一様となるようにパイプ１が形成さ
れている。即ち、図９に示す溝５０は、テーパ状をなす
ことにより、縦弾性係数が小さくかつ線膨張係数が大き
いパイプ２に対し、縦弾性係数が大きくかつ線膨張係数
が小さいパイプ１からの拘束力を小さくさせ、これによ
って応力集中を吸収緩和し得るようにしたものであり、
種々の形状が考えられる。

【００４５】また図示実施例では、パイプ１，１′或い
は部材１１として、一般的なＳＵＳ３０４からなるステ
ンレス製で、かつパイプ２，２′或いは部材１２とし
て、アルミ合金製で形成されたものを用いた例を示した
が、これに限定されるものではなく、例えば極低温用配
管として、ＳＵＳ３０６とアルミナ分散銅とのパイプ等
を用いることがあるので、これらの材質にも適用するこ
とができ、従って、本発明において、要は材質の異なる
二つのものを接合する種々のものに確実に適用すること
ができる。

【００４６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の請求項１及
び２によれば、縦弾性係数が大きくかつ線膨張係数の小
さい材質からなる一方の部材と、該部材の一端に同軸上
で接合され、縦弾性係数が小さくかつ線膨張係数の大き
い材質からなる他方の部材と、前記一方の部材の外周部
に形成され、かつ前記他方の部材との接合界面寄りの位
置に配置された溝とを有し、該溝により接合界面に発生
する応力集中を低減し得るように構成したので、接合体
としての強度を維持し得る効果がある。そして、請求項
３によれば、中間部材及び溝を設けることによっていっ
そう応力集中の低減効果をよりいっそう図ることができ
る効果がある。

【００４７】請求項４〜６によれば、筒状の部材であっ
ても、確実に強度を維持し得るので、極低温用の配管継
手として実用に耐え得る効果がある。

【００４８】さらに、請求項７〜９によれば、極低温用
の配管継手としての接合体を的確に製作し得ると云う効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による異種材料の接合体の第１の実施例
を示す断面説明図。

【図２】双方のパイプに溝を設けていない場合、冷却を
作用させたときの接合体の表面の応力分布を示す説明図
（ａ）及びそれに対応する接合体の変形状態図（ｂ）、
同じく引張負荷を作用させたときの接合体の表面の応力
分布を示す説明図（ｃ）及びそれに対応する接合体の変
形状態図（ｄ）。

【図３】縦弾性係数が小さくかつ線膨張係数が大きいパ
イプに溝を設けた場合、冷却を作用させたときの接合体
の表面の応力分布を示す説明図（ａ）及びそれに対応す
る接合体の変形状態図（ｂ）、同じく引張負荷を作用さ
せたときの接合体の表面の応力分布を示す説明図（ｃ）
及びそれに対応する接合体の変形状態図（ｄ）。

【図４】縦弾性係数が大きくかつ線膨張係数が小さいパ
イプに溝を設けた場合、冷却を作用させたときの接合体
の表面の応力分布を示す説明図（ａ）及びそれに対応す
る接合体の変形状態図（ｂ）、同じく引張負荷を作用さ
せたときの接合体の表面の応力分布を示す説明図（ｃ）
及びそれに対応する接合体の変形状態図（ｄ）。

【図５】同じく本発明による異種材料の接合体の第２の
実施例を示す断面説明図。

【図６】同じく異種材料の接合体の第３の実施例を示す
断面説明図。

【図７】同じく異種材料の接合体の第４の実施例を示す
断面説明図。

【図８】溝の種々の形状を夫々示す要部の断面説明図。

【図９】溝の他の形状を示す要部の断面説明図。

【図１０】従来技術の接合体の要部を夫々示す説明図。

【符号の説明】

１，１′…縦弾性係数か大きくかつ線膨張係数が小さい
パイプ、２，２′…縦弾性係数が小さくかつ線膨張係数
が大きいパイプ、３…貫通孔、４ａ，４ｂ…溶接部、
６，６ａ，６ｂ，１６…接合界面、５，５０…溝、５ａ
…溝の一端部、１１…縦弾性係数が大きくかつ線膨張係
数が小さい丸棒の部材、１２…縦弾性係数が小さくかつ
線膨張係数が大きい丸棒の部材。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 縦弾性係数が大きくかつ線膨張係数の小
   さい材質からなる一方の部材と、該部材の一端に同軸上
   で接合され、縦弾性係数が小さくかつ線膨張係数の大き
   い材質からなる他方の部材と、前記一方の部材の外周部
   に形成され、かつ前記他方の部材との接合界面寄りの位
   置に配置された溝とを有することを特徴とする異種材料
   の接合体。
2. 【請求項２】 縦弾性係数が大きくかつ線膨張係数の小
   さい材質からなる一方の部材と、該部材の一端に同軸上
   で接合され、縦弾性係数が小さくかつ線膨張係数の大き
   い材質からなる他方の部材と、前記一方の部材の外周部
   に形成され、かつ前記他方の部材との接合界面寄りの位
   置に配置された溝とを有し、かつ該溝の軸方向の一端部
   は、前記他方の部材の一部に食い込んで形成されたこと
   を特徴とする異種材料の接合体。
3. 【請求項３】 縦弾性係数が大きくかつ線膨張係数の小
   さい材質からなる一方の部材と、該部材の一端に対し、
   薄い厚みを有する中間部材を介し同軸上で接合され、縦
   弾性係数が小さくかつ線膨張係数が大きい材質からなる
   他方の部材と、一方の部材における前記中間部材との接
   合界面寄りの外周部，他方の部材における前記中間部材
   との接合界面寄りの外周部に夫々形成された溝とを有す
   ることを特徴とする異種材料の接合体。
4. 【請求項４】 縦弾性係数が大きくかつ線膨張係数の小
   さい材質からなる筒状の第１部材と、該第１部材の一端
   に同軸上で接合され、縦弾性係数が小さくかつ線膨張係
   数の大きい材質からなる筒状の第２部材と、前記第１部
   材と同材質からなり、該第１部材の他端に連結される筒
   状の第３部材と、前記第２部材と同材質からなり、該第
   ２部材の他端に連結される筒状の第４部材と、前記第１
   部材の外周部に形成され、かつ前記第２部材との接合界
   面寄りの位置に配置された溝とを有することを特徴とす
   る異種材料の接合体。
5. 【請求項５】 縦弾性係数が大きくかつ線膨張係数の小
   さい材質からなる筒状の第１部材と、該第１部材の一端
   に同軸上で接合され、縦弾性係数が小さくかつ線膨張係
   数の大きい材質からなる筒状の第２部材と、前記第１部
   材と同材質からなり、該第１部材の他端に連結される筒
   状の第３部材と、前記第２部材と同材質からなり、該第
   ２部材の他端に連結される筒状の第４部材と、前記第１
   部材の外周部に形成され、かつ前記第２部材との接合界
   面寄りの位置に配置された溝とを有し、かつ該溝の軸方
   向の一端部は、第２部材の一部に食い込んで形成された
   ことを特徴とする異種材料の接合体。
6. 【請求項６】 縦弾性係数が大きくかつ線膨張係数の小
   さい材質からなる筒状の第１部材と、該第１部材の一端
   に対し、薄い厚みを有する筒状の中間部材を介し同軸上
   で接合され、縦弾性係数が小さくかつ線膨張係数が大き
   い材質からなる筒状の第２部材と、第１部材における前
   記中間部材との接合界面寄りの外周部，他方の部材にお
   ける前記中間部材との接合界面寄りの外周部に夫々形成
   された溝と、前記第１部材と同材質からなり、該第１部
   材の他端に連結される筒状の第３部材と、前記第２部材
   と同材質からなり、該第２部材の他端に連結される筒状
   の第４部材と、第１部材における前記中間部材との接合
   界面寄りの外周部，第２部材における前記中間部材との
   接合界面寄りの外周部に夫々形成された溝とを有するこ
   とを特徴とする異種材料の接合体。
7. 【請求項７】 各々が異種材料からなる二つの部材のう
   ち、何れか一方の部材を高速回転した状態で該一方の部
   材と他方の部材とを互いに軸方向に強圧的に接合してな
   る異種材料の接合体の製造方法において、 ａ）縦弾性係数が大きくかつ線膨張係数が小さい円柱状
   の第１部材と第１部材より縦弾性係数が小さくかつ線膨
   張係数が小さい円柱状の第２部材とのうち、何れか一方
   の部材と他方の部材を互いに軸方向に強圧的に接合する
   工程と、 ｂ）その第１部材と第２部材とに軸方向に貫通する孔を
   明けて第１部材と第２部材とを筒状に形成する工程と、 ｃ）第１部材における第２部材との接合界面寄りの外周
   部に、接合界面に発生し得る応力集中を緩和し得る溝を
   形成する工程とを有することを特徴とする異種材料の接
   合体の製作方法。
8. 【請求項８】 異種材料からなる二つの部材のうち、何
   れか一方の部材を高速回転した状態で該一方の部材と他
   方の部材とを互いに軸方向に強圧的に接合してなる異種
   材料の接合体の製造方法において、 ａ）縦弾性係数が大きくかつ線膨張係数が小さい円柱状
   の第１部材と第１部材より縦弾性係数が小さくかつ線膨
   張係数が小さい円柱状の第２部材とのうち、何れか一方
   の部材と他方の部材を互いに軸方向に強圧的に接合する
   工程と、 ｂ）その第１部材と第２部材とに軸方向に貫通する孔を
   明けて第１部材と第２部材とを筒状に形成する工程と、 ｃ）第１部材における第２部材との接合界面寄りの外周
   部に、接合界面に発生し得る応力集中を緩和し得る溝を
   形成する工程と、 ｄ）第１部材の先端面に該第１部材と同材質からなる第
   ３部材を連結すると共に、第２部材の先端面に第２部材
   と同材質からなる第４部材を連結する工程とを有するこ
   とを特徴とする異種材料の接合体の製作方法。
9. 【請求項９】 異種材料からなる二つの部材のうち、何
   れか一方の部材を高速回転した状態で該一方の部材と他
   方の部材とを互いに軸方向に強圧的に接合してなる異種
   材料の接合体の製造方法において、 ａ）縦弾性係数が大きくかつ線膨張係数が小さい円柱状
   の第１部材と第１部材より縦弾性係数が小さくかつ線膨
   張係数が小さい円柱状の第２部材と該第１，第２部材よ
   り剛性が弱い中間部材とのうち、第１部材と第２部材と
   を中間部材を介し互いに軸方向に強圧的に接合する工程
   と、 ｂ）その第１部材，中間部材，第２部材に軸方向に貫通
   する孔を明けて第１部材，中間部材，第２部材の各々を
   筒状に形成する工程と、 ｃ）第１部材における中間部材との接合界面寄りの外周
   部に、接合界面に発生し得る応力集中を緩和し得る溝を
   形成すると共に、第２部材における中間部材との接合界
   面寄りの外周部に、接合界面に発生し得る応力集中を緩
   和し得る溝を夫々形成する工程と、 ｄ）第１部材の先端面に該第１部材と同材質からなる筒
   状の第３部材を連結すると共に、第２部材の先端面に第
   ２部材と同材質からなる筒状の第４部材を連結する工程
   とを有することを特徴とする異種材料の接合体の製作方
   法。