(57)【要約】【課題】  高周波誘導加熱装置等の電磁誘導体を用いてろう接時間の短縮化を図りつつ、ろう接部の温度を均一、かつ、適切な温度に昇温・保持可能とする。【解決手段】  ろう接部Ｗ１を覆う発熱体リング１２を誘導コイルにより発熱させる。これにより、ろう接部Ｗ１は発熱体リング１２から放射される輻射熱により加熱されるので、ろう接部Ｗ１に誘導電流を発生させてろう接部Ｗ１を直接的に発熱（加熱）する場合に比べて、ろう接部Ｗ１の温度を均一に上昇させることができる。したがって、誘導コイル１３を用いてろう接時間の短縮化を図りつつ、ろう接部Ｗ１の温度を均一、かつ、適切な温度に昇温・保持可能とすることが可能となる。【選択図】  図４
2012006061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のワークをろう接するためのろう接装置であって、
前記ワークのうち、ろう接部と空隙を介して配置され、電磁誘導体にて誘導された誘導電流により発熱する発熱体と、
前記発熱体にてろう接温度より低い温度まで加熱された前記ワークが搬入される加熱用ケーシングと、
前記加熱用ケーシングを加熱することにより、前記加熱用ケーシング内に搬入された前記ワークを加熱して前記ワークをろう接温度まで加熱する加熱手段と
を備えることを特徴とするろう接装置。
【請求項２】
少なくとも前記発熱体を収納するとともに、前記発熱体に誘導電流が誘起される際に内部が真空状態とされる予備加熱用ケーシングを備え、
さらに、前記発熱体はグラファイト製であることを特徴とする請求項１に記載のろう接装置。
【請求項３】
前記予備加熱用ケーシングは、前記ワーク及び前記発熱体を収納することを特徴とする請求項２に記載のろう接装置。
【請求項４】
前記加熱手段は、電気抵抗ヒータにより構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のろう接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製の部品を接合するろう接装置に関するものであり、特に、アルミニウム部品の接合に適用して有効である。
因みに、「ろう接」とは、例えば「接続・接合技術」（東京電機大学出版局）に記載されているように、ろう材やはんだを用いて母材を溶融させないように接合する技術を言う。
【０００２】
そして、融点が４５０℃以上の溶加材を用いて接合するときをろう付けと言い、その際の溶加材をろう材と呼び、融点が４５０℃以下の溶加材を用いて接合するときをはんだ付けと言い、その際の溶加材をはんだと呼ぶ。
【背景技術】
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の発明では、真空に保持された第１加熱室にて高周波誘導加熱装置を用いてワークの予備加熱を行った後、真空に保持された第２加熱室にて電気ヒータの輻射熱を用いて本加熱を行うことにより、ろう接時間の短縮化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１１５４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、高周波誘導加熱装置では、ろう接の対象となる部位（ろう接部）の温度が局所的に急上昇してしまうとともに、ろう接部の形状や肉厚寸法等が大きく変化している場合には、ろう接部に誘導される誘導電流が大きく異なるので、ろう接部の温度を均一に上昇させることが難しい。特に、アルミニウムや銅等の熱伝達率の大きい金属では、誘導電流により発生した熱が短時間で拡散してしまうので、ろう接部の温度を均一に上昇させることが難しい。
【０００６】
つまり、高周波誘導加熱装置では、短時間でワークを昇温させることができるものの、ろう接部の温度を均一、かつ、適切な温度に昇温・保持することが難しいという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑み、高周波誘導加熱装置等の電磁誘導体を用いてろう接時間の短縮化を図りつつ、ろう接部の温度を均一、かつ、適切な温度に昇温・保持可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、金属製のワーク（Ｗ）をろう接するためのろう接装置であって、ワーク（Ｗ）のうち、ろう接部（Ｗ１）と空隙を介して配置され、電磁誘導体（１３）にて誘導された誘導電流により発熱する発熱体（１２）と、発熱体（１２）にてろう接温度より低い温度まで加熱されたワークが搬入される加熱用ケーシング（２１）と、加熱用ケーシング（２１）を加熱することにより、加熱用ケーシング（２１）内に搬入されたワークを加熱してワークをろう接温度まで加熱する加熱手段（２２）とを備えることを特徴とする。
【０００９】
これにより、請求項１に記載の発明では、ろう接部（Ｗ１）は、発熱体（１２）から放射される輻射熱により加熱されるので、ろう接部（Ｗ１）に誘導電流を発生させてろう接部（Ｗ１）を直接的に発熱（加熱）する場合に比べて、ろう接部（Ｗ１）の温度を均一に上昇させることができる。
【００１０】
したがって、請求項１に記載の発明では、電磁誘導体（１３）を用いてろう接時間の短縮化を図りつつ、ろう接部（Ｗ１）の温度を均一、かつ、適切な温度に昇温・保持可能とすることが可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、少なくとも発熱体（１２）を収納するとともに、発熱体（１２）に誘導電流が誘起される際に内部が真空状態とされる予備加熱用ケーシング（１１）を備え、さらに、発熱体（１２）はグラファイト製であることを特徴とする。
【００１２】
これにより、請求項２に記載の発明では、発熱体（１２）が早期に損傷してしまうことを抑制できる。
請求項３に記載の発明では、予備加熱用ケーシング（１１）は、ワーク及び発熱体（１２）を収納することを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、加熱手段（２２）は、電気抵抗ヒータにより構成されていることを特徴とする。
因みに、上記各手段等の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段等との対応関係を示す一例であり、本発明は上記各手段等の括弧内の符号に示された具体的手等に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るろう付け装置の概念図である。
【図２】ワークＷの説明図である。
【図３】発熱体リング１２等の説明図である。
【図４】発熱体リング１２及び誘導コイル１３等の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本実施形態は、本発明に係るろう接装置をアルミニウム製の部品をろう付けするためのろう付け装置に適用したものであり、以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
１．ろう付け装置の概略
図１は、本発明の実施形態に係るろう付け装置１の模式図（概念図）である。そして、本実施形態に係るろう付け装置１は、予備加熱室１０、本加熱室２０及び冷却室３０等をワークの搬送方向に直列に配設したものである。
【００１７】
そして、ワークＷは、予備加熱室１０→本加熱室２０→冷却室３０の順に搬送されながら加熱・冷却されていき、ワークが冷却室３０から搬出された時点でワークＷのろう付けが完了する。
【００１８】
ところで、ろう付け（ろう接）では、前述したように、溶加材（ろう材）を溶加材の融点以上まで加熱して母材を溶融させることなく複数の部品を接合する接合方法であるので、ワークＷをろう付けするには、ワークＷを少なくともろう材の融点以上の温度まで加熱する必要がある。
【００１９】
そこで、本実施形態では、予備加熱室１０にてワークＷのろう接部Ｗ１をろう材の融点近くまで加熱した後（以下、この加熱工程を予備加熱工程という。）、本加熱室２０でワークＷ全体をろう付け温度まで加熱（以下、この加熱工程を本加熱工程という。）してワークＷをろう付けし、その後、冷却室３０にてワークＷを冷却する。
【００２０】
因みに、本実施形態では、ワークＷとして、図２に示すように、複数本のアルミニウム製のチューブ及びチューブの長手方向両端側に設けられたアルミニウム製のヘッダタンク等からなる熱交換器を想定しており、ろう接部Ｗ１とは、チューブとヘッダタンクとの接合部をいう。
【００２１】
２．予備加熱工程
予備加熱室１０は、ワークＷ全体を収納するとともに、ワークＷが収納された空間（加熱室）内を略真空（例えば、０．１Ｔｏｒｒ以下）状態に保持可能な予備加熱用ケーシング１１（図１参照）、環状の発熱体リング１２（図３参照）、及び発熱体リング１２の外周側に配置された誘導コイル１３（図４参照）等から構成されており、発熱体リング１２及び誘導コイル１３も予備加熱用ケーシング１１内に収納されている。
【００２２】
また、発熱体リング１２は、図３に示すように、ろう接部Ｗ１を囲むように、ろう接部Ｗ１と空隙を介して配置され、誘導コイル１３にて誘導された誘導電流により発熱する発熱体であり、本実施形態に係る発熱体リング１２はグラファイトにて構成されている。
【００２３】
また、誘導コイル１３は、発熱体リング１２に誘導電流を発生させ、その誘導電流によるジュール熱（ジュール損）により発熱体リング１２を発熱させるものであり、ろう接部Ｗ１は、発熱体リング１２から発せられる輻射熱により加熱される。
【００２４】
そして、少なくとも誘導コイル１３に通電する際、つまり、ろう接部Ｗ１を加熱する際には、予備加熱室１０内の空気が真空ポンプ（図示せず。）にて予備加熱用ケーシング１１外に排出される。
【００２５】
なお、本実施形態では、予め試験により決定した通電電流及び通電時間だけ誘導コイル１３に通電することにより、ろう接部Ｗ１（ろう材を含む。）をろう材の融点近くまで加熱するが、赤外線放射温度計等の非接触温度計にてろう接部Ｗ１の温度を監視しながら誘導コイル１３への通電を制御してもよい。
【００２６】
３．本加熱工程
本加熱室２０は、予備加熱工程が終了したワークＷをろう付け温度まで加熱するためのものであり、この本加熱室２０は、図１に示すように、予備加熱されたワークＷ全体が搬入されるステンレス（本実施形態では、ＳＵＳ３１０）製の加熱用ケーシング（マッフルケーシング）２１、及び加熱用ケーシング２１を外側から加熱する電気抵抗ヒータ（シーズヒータ）２２等から構成されている。
【００２７】
そして、ワークＷを加熱する際、つまり電気抵抗ヒータ２２に通電する際には、加熱用ケーシング２１を密閉状態とした状態で加熱用ケーシング２１内の空気が真空ポンプ（図示せず。）にて加熱用ケーシング２１外に排出され、内部を略真空（例えば、０．１Ｔｏｒｒ以下）とした状態で行われる。
【００２８】
このため、ワークＷは、真空室内で加熱用ケーシング２１の内壁から放射される輻射熱によりろう付け温度まで加熱される。なお、本実施形態に係る本加熱工程では、加熱用ケーシング２１の温度を一定に保持するように電気抵抗ヒータ２２への通電を制御して本加熱室２０内の温度を一定に保持するとともに、ワークＷを本加熱室２０に停留させる時間を制御することにより、加熱温度及び加熱時間を調節する。
【００２９】
４．冷却工程
冷却室３０は、予備加熱室１０及び本加熱室２０にて加熱・ろう付けが終了したワークＷを冷却するためのものである。具体的には、冷却室３０内に不活性ガス（本実施形態では、窒素ガス）の導入した状態で冷却ファン３１にて不活性ガスを撹拌することによりワークＷを冷却する。
【００３０】
５．その他
加熱用ケーシング２１と予備加熱用ケーシング１１との連結部、及び加熱用ケーシング２１と冷却室３０との連結部には、蛇腹状の第１、２ベローズ部４１、４２が設けられており、これらベローズ部４１、４２が弾性的に変形することにより加熱用ケーシング２１の膨張及び収縮が吸収される。
【００３１】
また、第１ベローズ部４１のうち予備加熱室１０側及び本加熱室２０側には、可動式の隔壁部（図示せず。）が設けられて断熱用空間が構成されており、この断熱用空間により、本加熱室２０から予備加熱室１０側に熱が移動してしまうことが抑制される。
【００３２】
そして、予備加熱室１０、本加熱室２０及び冷却室３０の入口側及び出口側には、各室を密閉空間とするための可動式の隔壁部（図示せず。）が設けられている。なお、予備加熱室１０の出口側の隔壁及び本加熱室２０の入口側の隔壁は、上記断熱用空間を構成するための隔壁と兼用されている。
【００３３】
６．本実施形態に係るろう付け装置の特徴
本実施形態では、ろう接部Ｗ１は、発熱体リング１２から放射される輻射熱により加熱されるので、ろう接部Ｗ１に誘導電流を発生させてろう接部Ｗ１を直接的に発熱（加熱）する場合に比べて、ろう接部Ｗ１の温度を均一に上昇させることができる。
【００３４】
したがって、本実施形態では、誘導コイル１３を用いてろう接時間の短縮化を図りつつ、ろう接部Ｗ１の温度を均一、かつ、適切な温度に昇温・保持可能とすることが可能となる。
【００３５】
また、本実施形態では、発熱体リング１２をグラファイト製とするとともに、発熱体リング１２に誘導電流が誘起される際に予備加熱用ケーシング１１内を真空状態とするので、発熱体リング１２が酸化して早期に損傷してしまうことを抑制できる。
【００３６】
因みに、発熱体リング１２をグラファイト製以外の材質（例えば、金属）とすると、発熱体リング１２が早期に損傷してしまう可能性が高い。
また、加熱用ケーシング２１（本加熱室２０）は、加熱用ケーシング２１の外側に配置された電気抵抗ヒータ２２により加熱されるので、ろう付け時にフラックスを用いても、ろう付け後、水素ガス等の還元剤を用いることにより容易に加熱用ケーシング２１内を浄化できる。
【００３７】
したがって、アルミニウム等の強固な酸化皮膜を有する金属であっても、フラックスを用いてろう付けすることにより、容易にろう付けを行うことができるとともに、ろう付け装置１（特に、加熱用ケーシング２１）が汚れてしまうことを抑制できる。
【００３８】
６．発明特定事項と実施形態との対応関係
本実施形態では、発熱体リング１２が特許請求の範囲に記載された発熱体に相当し、誘導コイル１３が特許請求の範囲に記載された電磁誘導体に相当し、電気抵抗ヒータ２２が特許請求の範囲に記載された加熱手段に相当する。
【００３９】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、発熱体リング１２をグラファイト製としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば鉄系金属等であってもよい。
【００４０】
また、上述の実施形態では、加熱手段として電気抵抗ヒータ２２を用いたが本発明はこれに限定されるものではない。
また、上述の実施形態では、発熱体リング１２を環状としたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４１】
また、上述の実施形態では、発熱体リング１２はろう接部Ｗ１のみと空隙部を介して対向配置されたものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばワークＷ全体と空隙部を介して対向配置されたものであってもよい。
【００４２】
また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４３】
１…ろう付け装置、１０…予備加熱室、１１…予備加熱用ケーシング、
１２…発熱体リング、１３…誘導コイル、２０…本加熱室、
２１…加熱用ケーシング、２２…電気抵抗ヒータ、３０…冷却室。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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