(57)【要約】【課題】吸収率が0.2未満の低吸収率の２以上の被ろう付け部材同士をろう付けするに当たり、めっき処理や高出力ヒータの適用などを不要とし、したがって製造コストを高騰させることなくろう付けをおこなうことのできるろう付け方法を提供する。【解決手段】吸収率が0.2未満の少なくとも２つの被ろう付け部材１，２の間にろう材３を介在させてろう付け前駆体４を形成するステップ、被ろう付け部材１，２よりも相対的に吸収率の高い伝熱部材５にろう付け前駆体４を接触させるステップ、加熱機６の熱を伝熱部材５を介してろう付け前駆体４に伝熱してろう付けをおこなうステップからなるろう付け方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収率が0.2未満の少なくとも２つの被ろう付け部材の間にろう材を介在させてろう付け前駆体を形成するステップ、
被ろう付け部材よりも相対的に吸収率の高い伝熱部材にろう付け前駆体を接触させるステップ、
加熱機の熱を伝熱部材を介してろう付け前駆体に伝熱してろう付けをおこなうステップからなるろう付け方法。
【請求項２】
加熱機をろう付け前駆体と反対側の伝熱部材の側方に配設し、加熱機からの輻射熱を伝熱部材に直接提供する請求項１に記載のろう付け方法。
【請求項３】
伝熱部材が厚み方向で貫通する複数の気孔を有し、この構造によって変形性能が高められていて、伝熱部材が接触する被ろう付け部材の接触面の三次元形状に適合するように伝熱部材を変形させて被ろう付け部材と面接触させる請求項１または２に記載のろう付け方法。
【請求項４】
被ろう付け部材が、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、銅もしくは銅合金のいずれか一種から形成されている請求項１または２に記載のろう付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つの被ろう付け部材をろう付けするろう付け方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用の熱交換器であるラジエータやコンデンサ等の構成部材としては、材料コストや強度、重量（軽量であること）などの観点からアルミニウムやその合金などを素材としたものが一般に用いられている。
【０００３】
たとえばアルミニウムからなる部材同士の接続に当たってはろう付けが一般に用いられているが、この際に使用されるろう材には、アルミニウムよりも融点が低く、耐食性や作業性の良好なAl-Si系合金素材が多用されている。
【０００４】
ところで、このろう付け方法の際の加熱源としてはハロゲンヒータが一般に用いられているが、このハロゲンヒータの波長域は1μm〜3μm程度の範囲であることが分かっている。
【０００５】
ここで金属の吸収率に関して説明すると、吸収率（放射率）は実際の熱吸収（熱放射）をプランクの熱放射理論値で除した値で表され、熱吸収と熱放射は同じ割合でおこることから、放射率＝吸収率の関係となる。そして、吸収率が1の物体が理想物体である「黒体」であり、実在の金属の放射率は1よりも小さい。
【０００６】
上記するアルミニウムからなる部材を考えると、アルミニウムはハロゲンヒータの波長域において吸収率が0.1程度かそれ以下であり、加熱が困難な素材である。そのため、上記するアルミニウム素材の部材同士をろう付けする際には、熱（光）を吸収し易くするために、ハロゲンヒータの波長域において吸収率が比較的高い金属素材、たとえばニッケル（1μm程度の波長の吸収率は0.35程度、1〜3μmの範囲では0.35〜0.25程度）をアルミニウム部材の表面にめっき処理等し、ニッケルめっき層でハロゲンヒータからの輻射熱を吸収し、これをアルミニウム部材に伝熱してろう材の溶融を図る方法が用いられている。なお、このようにアルミニウム部材をろう付けするに当たってめっき層を形成する技術が特許文献１に開示されている。
【０００７】
しかしながら、このようなめっき処理による方法では、ろう付けの際にめっき処理工程が増えること、すなわち工数増による製造コストの増加が否めず、さらには、部材の表面に直接めっき処理をおこなうことから製品の品質安定性に影響を与える可能性が高い。
【０００８】
そこで、めっき処理をおこなうことなく、吸収率の低いアルミニウム部材をろう付け温度に到達させるべく、高出力のヒータを適用する方法もあるが、この場合にはヒータ設備コストが増加すること、ヒータ設備の寿命が短くなることなどから依然として製造コスト増の問題を解消することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２９５１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、吸収率が0.2未満の低吸収率の２以上の被ろう付け部材同士をろう付けするに当たり、めっき処理や高出力ヒータの適用などを不要とし、したがって製造コストを高騰させることなくろう付けをおこなうことのできるろう付け方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成すべく、本発明によるろう付け方法は、吸収率が0.2未満の少なくとも２つの被ろう付け部材の間にろう材を介在させてろう付け前駆体を形成するステップ、被ろう付け部材よりも相対的に吸収率の高い伝熱部材にろう付け前駆体を接触させるステップ、加熱機の熱を伝熱部材を介してろう付け前駆体に伝熱してろう付けをおこなうステップからなるものである。
【００１２】
本発明のろう付け方法は、吸収率が0.2未満の低吸収率の２つの被ろう付け部材の間にろう材を介在させてなるろう付け前駆体に対し、これら低吸収率の被ろう付け部材よりも相対的に吸収率の高い伝熱部材をろう付け前駆体を構成するいずれかの被ろう付け部材に接触させ、この状態でハロゲンヒータ等の加熱機で熱処理するものである。加熱機からの輻射熱を伝熱部材で吸収し、伝熱部材を介してこれに接触している被ろう付け部材に伝熱してろう材を溶融させてろう付けをおこなうものであり、相対的に吸収率の高い伝熱部材を被ろう付け部材に接触させるだけの極めて簡易な方法によって、効率的かつ安価にろう付けをおこなうことができる。すなわち、このろう付け方法では、めっき処理や高出力の加熱機の適用を一切必要としない。
【００１３】
ここで、「少なくとも２つの被ろう付け部材の間にろう材を介在させてろう付け前駆体を形成する」とは、２つの被ろう付け部材の間にろう材を介在させてろう付け前駆体を形成することのほか、３つの被ろう付け部材が積層してできる２つの界面にそれぞれろう材を介在させてろう付け前駆体を形成することなどを含む意味である。
【００１４】
また、「吸収率が0.2未満の低吸収率の被ろう付け部材」とは、たとえばアルミニウムやその合金、銅やその合金などからなる被ろう付け部材を意味しており、たとえば２つの被ろう付け部材の双方がともにアルミニウムやその合金からなる部材の場合や、一方がアルミニウムもしくはその合金からなる部材であり、他方が銅もしくはその合金からなる部材の場合などがある。
【００１５】
なお、本明細書において、「吸収率」と「熱吸収率」は同義であり、既述するように、吸収率が0.3程度かそれ以上の素材を吸収率が高い素材、吸収率が0.2未満の素材を吸収率が低い素材とする。
【００１６】
伝熱部材は繰返し利用が可能であることから、めっき処理等を不要とできることと相俟って製造コストの削減に繋がる。
【００１７】
また、好ましい実施の形態として、加熱機をろう付け前駆体と反対側の伝熱部材の側方に配設し、加熱機からの輻射熱を伝熱部材に直接提供する形態を挙げることができる。この形態によれば、たとえば伝熱部材と反対側に加熱機が配設されている場合などと比較すると明らかなように、伝熱部材の昇温を促進することができ、ろう付けに要する時間を短縮できる。
【００１８】
また、たとえば２つの被ろう付け部材とその間に介在するろう材からろう付け前駆体が構成される形態において、双方の被ろう付け部材の側面にそれぞれ固有の伝熱部材を接触させ、双方の伝熱部材の側方にそれぞれ固有の加熱機を配設して加熱することにより、ろう付けのさらなる促進を図ってもよい。
【００１９】
また、被ろう付け部材の表面が平面でなく、湾曲面、凹凸面などの三次元形状をなす形態においては、伝熱部材が厚み方向で貫通する複数の気孔を有し、この構造によって変形性能が高められていて、伝熱部材が接触する被ろう付け部材の接触面の三次元形状に適合するように伝熱部材を変形させて被ろう付け部材と面接触させるのが好ましい。
【００２０】
なお、伝熱部材の厚み方向に延びる気孔は、断面が円形や矩形など、多様な断面形状のものが適用できる。また、所望する伝熱性能と変形性能をともに満たすことができるように気孔の寸法や数を設定するのが望ましい。
【００２１】
また、伝熱部材としては、吸収率の高い素材で、加熱機の一形態であるハロゲンヒータの波長域である1μm〜3μm程度の範囲において、吸収率が0.3以上の金属素材のもの、あるいは、加熱機の他の形態である遠赤外線ヒータの波長域である3μm〜5μm程度の範囲において、吸収率が0.3以上の非金属素材のものが好適である。
【発明の効果】
【００２２】
以上の説明から理解できるように、本発明のろう付け方法によれば、低吸収率の２以上の被ろう付け部材の間にろう材を介在させてなるろう付け前駆体に対して、これら低吸収率の被ろう付け部材よりも相対的に吸収率の高い伝熱部材をろう付け前駆体を構成するいずれかの被ろう付け部材に接触させ、加熱機で熱処理することにより、伝熱部材で熱を効果的に吸収して被ろう付け部材に伝熱してろう付けをおこなうことができる。そのため、めっき処理や高出力の加熱機を不要として、ろう付けの際の製造コスト増を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のろう付け方法の実施の形態１を説明した模式図である。
【図２】本発明のろう付け方法の実施の形態２を説明した模式図である。
【図３】（ａ）は伝熱部材の他の実施の形態を使用したろう付け方法の実施の形態３を説明した模式図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明のろう付け方法の実施の形態を説明する。なお、図示例は、２つの被ろう付け部材をろう付けする方法を示したものであるが、３つ以上の被ろう付け部材をろう付けする方法に適用できることは勿論のことである。
【００２５】
（ろう付け方法の実施の形態１）
図１は本発明のろう付け方法の実施の形態１を説明した模式図である。図示するろう付け方法は、２つの被ろう付け部材１，２をろう付けするものであり、これら２つの被ろう付け部材は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、銅もしくは銅合金のいずれか一種を素材としたものである。
【００２６】
ろう付けに当たり、２つの被ろう付け部材１，２の間にろう材を配してろう付け前駆体４を形成する。
【００２７】
ここで、アルミニウム、銅はともに吸収率（熱吸収率）が低く、図示する方法で加熱機として使用するハロゲンヒータの波長域（1〜3μm程度の範囲）において、アルミニウムの吸収率に関しては、1μm程度の波長の吸収率が0.1程度、1〜3μmの範囲では0.1〜0.05程度であり、銅の吸収率に関しては、1μm程度の波長の吸収率は0.05程度、1〜3μmの範囲では0.05〜0.04程度である。
【００２８】
形成されたろう付け前駆体４を構成する一方の被ろう付け部材２に対し、被ろう付け部材１，２に比して相対的に吸収率の高い伝熱部材５を接触させる。
【００２９】
ここで、伝熱部材５としては、クロムもしくはクロム合金、コバルトもしくはコバルト合金、インコネル、鉄もしくは鉄合金、鋳鉄、鉛もしくは鉛合金、マグネシウムもしくはマグネシウム合金、モリブデンもしくはモリブデン合金、ニッケルもしくはニッケル合金、錫もしくは錫合金、鋼、ステンレス、チタンもしくはチタン合金、タングステン、亜鉛もしくは亜鉛合金からなる金属素材のうちのいずれか一種、もしくは、アルミナ、カーボン、コンクリートからなる非金属素材のうちのいずれか一種をその素材とすることができる。
【００３０】
1μm〜3μm程度の波長域における金属素材の吸収率に関して言えば、クロムは0.4〜0.3、コバルトとインコネルは0.3程度、鉄、鋳鉄は0.35〜0.3、鉛は0.35〜0.3程度、マグネシウムは0.27〜0.2、モリブデンは0.33〜0.25、ニッケルは0.35〜0.25、錫は0.4〜0.3程度、鋼は0.35〜0.25程度、チタンは0.55〜0.3、タングステンは0.4〜0.2、亜鉛は0.5〜0.3程度であり、いずれも本波長域において吸収率（熱吸収率）の高い素材である。
【００３１】
一方、非金属素材の伝熱部材に関して言えば、その熱吸収性において加熱機としてはハロゲンヒータよりも遠赤外線ヒータが好ましく、遠赤外線ヒータの波長域は一般に3μm〜5μm程度の範囲である。この波長域における非金属素材の吸収率に関しては、アルミナは0.4、カーボンやコンクリートは0.9程度であり、いずれも本波長域において吸収率（熱吸収率）の高い素材である。
【００３２】
図１に戻り、伝熱部材５に金属素材のものを使用する場合には加熱機６としてハロゲンヒータを用い、非金属素材のものを使用する場合には加熱機６として遠赤外線ヒータを用いる。
【００３３】
加熱機６を稼働させ、その輻射熱を伝熱部材５に直接提供し（Ｘ１方向）、伝熱部材５で速やかに昇温を図り、伝熱部材５から被ろう付け部材２への伝熱を図ってろう材を溶融させてろう付けをおこなう。
【００３４】
図示するろう付け方法によれば、低吸収率の２以上の被ろう付け部材１，２の間にろう材３を介在させてなるろう付け前駆体４に対して、吸収率の高い伝熱部材５をろう付け前駆体４を構成する一方の被ろう付け部材２に接触させ、加熱機６で熱処理することにより、伝熱部材５で熱を効果的に吸収して被ろう付け部材２に伝熱してろう付けをおこなうことができる。したがって、めっき処理や高出力の加熱機を不要とすることができ、ろう付けの際の製造コスト増の解消に繋がるとともに、伝熱部材５の繰返し使用が可能となる。
【００３５】
（ろう付け方法の実施の形態２）
図２は本発明のろう付け方法の実施の形態２を説明した模式図である。図示するろう付け方法は、図１で示す実施の形態１のろう付け方法に改良を加えたものであり、被ろう付け部材２に伝熱部材５を接触させて加熱機６からの輻射熱を伝熱することに加えて、他方の被ろう付け部材１にも別途の伝熱部材５を接触させ、別途の加熱機６からの輻射熱を伝熱させるものである。
【００３６】
この方法によれば、加熱機６の基数が増加し、伝熱部材５の基数が増加することから製造コストが増加するものの、ろう材３をその両側からの熱で溶融させることができるため、ろう付けに要する時間を短縮することができる。
【００３７】
（ろう付け方法の実施の形態３）
図３は本発明のろう付け方法の実施の形態３を説明した模式図である。既述する実施の形態１，２にかかるろう付け方法では、ろう付け対象の被ろう付け部材１，２としてフラットなプレートを用いたが、実施の形態３のろう付け方法では、図示するようにたとえば一方の被ろう付け部材２Ａの表面が湾曲面（もしくは凹凸面）を呈しているケースを対象としている。
【００３８】
このような被ろう付け部材２Ａの表面に比較的剛性の高いフラットな伝熱部材を接触させようとすると、高剛性ゆえに変形性能が悪く、したがって、被ろう付け部材２Ａの表面とは部分的な点接触、もしくは線接触に留まってしまい、伝熱部材からの伝熱性が不十分なものとなってしまう。
【００３９】
そこで、被ろう付け部材２Ａの表面形状に適合する、すなわちこの表面形状と相補的な形状をなす伝熱部材を製作して被ろう付け部材２Ａの湾曲面と面接触させる方策も考えられるが、この場合には被ろう付け部材の湾曲面が多少変化した場合に伝熱部材の有する湾曲面が適合できず、したがって別途の被ろう付け部材に対しては新たに適合可能な伝熱部材を製作せざるを得なくなり、伝熱部材を転用することができない。
【００４０】
被ろう付け部材の有する多様な三次元形状を呈した表面形状に対して一つの伝熱部材が常に面接触できるものであれば、伝熱部材の転用が可能であり、ろう付けの際の製造コスト削減に繋がる。
【００４１】
そこで、図示するろう付け方法では、図３ａ，ｂ（図３ｂは図３ａのｂ−ｂ矢視図）で示すように、断面が矩形で伝熱部材の厚み方向で貫通する多数の気孔５ａを平面視で格子状に配設してなる伝熱部材５Ａを使用する。伝熱部材５Ａが多数の気孔５ａを有することでその全体剛性が低下し、変形性能が向上する。
【００４２】
なお、伝熱部材の変形性能の向上に関し、図示例では構造的なアプローチから変形性能の向上を図ろうとするものであるが、この構造的なアプローチにおいては図示例のように多数の気孔５ａを設けることのほかにも、伝熱部材の板厚を全体的に、あるいは部分的に薄くすること（後者の場合は板厚の薄い箇所が弱部となって全体的な変形性能が向上する）などがある。また、構造的なアプローチのほかにも、伝熱部材を可撓性に優れた素材から製作するといった素材面からのアプローチもあり、さらには構造面と素材面双方からのアプローチもある。
【００４３】
図示例の伝熱部材５Ａでは、所望する伝熱性能と変形性能をともに満足すことのできる気孔５ａの寸法や数の設定が重要となる。
【００４４】
また、図示を省略するが、他方の被ろう付け部材１もその表面が湾曲面を有している場合には、図２で示す実施の形態２のように、２つの被ろう付け部材の双方に変形性能の高い伝熱部材５Ａを面接触させ、双方から加熱および伝熱を図ってろう付けに要する時間を短縮することもできる。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４６】
１，２，２Ａ…被ろう付け部材、３…ろう材、４，４Ａ…ろう付け前駆体、５，５Ａ…伝熱部材、５ａ…気孔、６…加熱機（ハロゲンヒータ、遠赤外線ヒータ）
【図１】
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【図２】
2014024110.tif 000004
【図３】
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