(57)【要約】【課題】  一対の箱状または有底円筒状の第１部材１と第２部材２との間を全周にわたって耐圧性の高いろう付けを行なうこと。【解決手段】  第１部材１の開口端部外周に拡開部３を形成し、拡開部３と第２部材２との間に隙間９を形成するとともに、拡開部３の付根４においては第２部材２外周との間を密着し、その間を閉塞する。そして、拡開部３の開口端縁６と第２部材２外周との間にろう材７を保持し、それを溶融させて隙間９内に浸入させ、その対向面間にろう材のフィレット８を保持させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに整合する第１部材(1)と第２部材(2)のそれぞれの筒状の開口端どうしを全周に渡ってろう付けにより接合するステンレス製の容器またはタンクのろう付け方法において、
第１部材(1)の開口端部を外方に僅かに段付きに膨出して、そこに拡開部(3)を構成し、その拡開部(3)の付根(4)部においては、その付根(4)の内周と第２部材(2)の外周とを隙間なく整合させる工程と、
その第２部材(2)の開口端部(5)外周を第１部材(1)の前記付根(4)に挿入して、前記拡開部(3)と第２部材(2)の外周との間は、全周に渡ってろう保持用の隙間(9)を形成すると共に、その付根(4)部に閉塞部(4a)を形成した状態で、第１部材(1)の開口端縁(6)に、ろう材(7)を配置して、そのろう材(7)を加熱することにより、溶融したろう材(7)を第１部材(1)の前記拡開部(3)内周と第２部材(2)の開口端部外周との隙間(9)に浸入させ、そこの対向面間にろう材のフィレット(8)を保持することによりろう付け固定する工程と、
を有することを特徴とするステンレス製の容器またはタンクのろう付け方法。
【請求項２】
請求項１に記載のろう付け方法において、
拡開部(3)の内周と第２部材(2)の外周とは略平行に形成されたステンレス製の容器またはタンクのろう付け方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のろう付け方法において、
前記第１部材(1)の拡開部(3)内周と、第２部材(2)の外周との隙間(9)を0.01ｍｍ〜0.30ｍｍとし、第２部材(2)の開口端部外周を第１部材の前記付根(4)に0.5ｍｍ以上挿入して、そこに前記閉塞部(4a)を形成し、前記拡開部(3)の端縁から前記閉塞部(4a)の入口端までの長さｈを第１部材(1)と第２部材(2)のうち厚い方の板厚の２〜６倍とするステンレス製の容器またはタンクのろう付け方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のろう付け方法において、
前記第１部材(1)の拡開部(3)内周と、第２部材(2)の外周との隙間(9)を0.02ｍｍ〜0.25ｍｍとし、第２部材(2)の開口端部外周を第１部材の前記付根(4)に1.0ｍｍ以上挿入して、そこに前記閉塞部(4a)を形成し、前記拡開部(3)の端縁から前記閉塞部(4a)の入口端までの長さｈを第１部材(1)と第２部材(2)のうち厚い方の板厚の３〜５倍とするステンレス製の容器またはタンクのろう付け方法。
【請求項５】
互いに整合する第１部材(1)と第２部材(2)のそれぞれの筒状の開口端どうしを全周に渡ってろう付けにより接合するステンレス製の容器またはタンクのろう付け方法において、
第１部材(1)の開口端部を内方に僅かに段付きに縮小して、そこに縮小部(10)を構成し、その縮小部(10)の付根(4)部においては、その付根(4)の外周と第２部材(2)の内周とを隙間なく整合させる工程と、
その第２部材(2)の開口端部(5)内周を第１部材(1)の前記付根(4)に挿入して、前記縮小部(3)と第２部材(2)の内周との間は、全周に渡ってろう保持用の隙間(9)を形成すると共に、その付根(4)部に閉塞部(4a)を形成した状態で、第１部材(1)の開口端縁(6)に、ろう材(7)を配置して、そのろう材(7)を加熱することにより、溶融したろう材を第１部材(1)の前記縮小部(10)外周と第２部材(2)の開口端部内周との隙間(9)に浸入させ、そこの対向面間にろう材のフィレット(8)を保持することによりろう付け固定する工程と、
を有することを特徴とするステンレス製の容器またはタンクのろう付け方法。
【請求項６】
請求項５に記載のろう付け方法において、
第１部材(1)の縮小部(10)の外周と第２部材(2)の内周とは略平行に形成されたステンレス製の容器またはタンクのろう付け方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載のろう付け方法において、
前記第１部材(1)の縮小部(10)外周と、第２部材(2)の内周との隙間(9)を0.01ｍｍ〜0.30ｍｍとし、第２部材(2)の開口端部内周を第１部材(1)の前記付根(4)に0.5ｍｍ以上挿入して、そこに前記閉塞部(4a)を形成し、前記拡開部(3)の端縁から前記閉塞部(4a)の入口端までの長さｈを第１部材(1)と第２部材(2)のうち厚い方の板厚の2〜6倍とするステンレス製の容器またはタンクのろう付け方法。
【請求項８】
請求項５または請求項６に記載のろう付け方法において、
前記第１部材(1)の縮小部(10)外周と、第２部材(2)の内周との隙間(9)を0.02ｍｍ〜0.25ｍｍとし、第２部材(2)の開口端部内周を第１部材(1)の前記付根(4)に1.0ｍｍ以上挿入して、そこに前記閉塞部(4a)を形成し、前記拡開部(3)の端縁から前記閉塞部(4a)の入口端までの長さｈを第１部材(1)と第２部材(2)のうち厚い方の板厚の３〜５倍とするステンレス製の容器またはタンクのろう付け方法。
【請求項９】
請求項１〜請求項８に記載のいずれかのろう付け方法により製造されたステンレス製の容器またはタンクのろう付け構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はステンレス製熱交換器のタンク（ケーシングを含む、以下同じ）や容器のごとく、箱状または有底の円筒状に形成された一対の部材どうしの開口端を全周にわたってろう付けするろう付け方法およびそのろう付け構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、熱交換器のタンクや改質器のケーシング等は、箱状または有底円筒状にそれぞれ形成された一対の部材間を互いに嵌着し、その嵌着部にろう材を保持して、ろう付け固定するものである。特にステンレス製のタンクまたは容器においては、ろう材は公知のニッケル合金等の粉末体をバインダーを介してろう付け部に塗布するものである。
図９は第１部材１の開口端に第２部材２の端部を嵌着し、第１部材１の開口端縁にろう材を保持した状態で、高温の炉内で一体的にろう付け固定したものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図９に示す従来のろう付け構造は、そのフィレット８が第１部材１の端縁と第２部材２の外周との間のみに保持され、両者の嵌着部ａの全長にわたってはそれが保持されていない。そのため、ろう付け強度が比較的弱いものとならざるを得なかった。これはろう材が両者間の嵌着部に浸透できないことに基づく。なお、第１部材１と第２部材２との両者間に隙間を設け、その隙間にろう材を浸入させようとすると、ろう付け中に一対の第１部材１、第２部材２間は一方側に偏り、ろう材が隙間から内部に流れ出してしまうおそれがあった。
【０００４】
また、図１０は、燃料電池用改質器のケーシングに関するものであり、有底筒状に形成された第１部材１と筒状の第２部材２とをろう付けするものである。その第１部材１には外周に段部12が形成され、そこにパンチングメタル13又はエキスパンションメタル或いは金網が載置され、そのパンチングメタル13に第２部材２の下端が載置されて、ろう付けされるものである。このとき第２部材２の外周と第１部材１の内周との間に僅かな隙間９が形成されと、ろう付け時に溶融したろう材がパンチングメタル13に流出し、それから矢印方向にその表面張力により移動して、通気用の孔を閉塞してしまうことが判った。
そこで、本発明は係る問題点を解決することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の本発明は、
互いに整合する第１部材(1)と第２部材(2)のそれぞれの筒状の開口端どうしを全周に渡ってろう付けにより接合するステンレス製の容器またはタンクのろう付け方法において、
第１部材(1)の開口端部を外方に僅かに段付きに膨出して、そこに拡開部(3)を構成し、その拡開部(3)の付根(4)部においては、その付根(4)の内周と第２部材(2)の外周とを隙間なく整合させる工程と、
その第２部材(2)の開口端部(5)外周を第１部材(1)の前記付根(4)に挿入して、前記拡開部(3)と第２部材(2)の外周との間は、全周に渡ってろう保持用の隙間(9)を形成すると共に、その付根(4)部に閉塞部(4a)を形成した状態で、第１部材(1)の開口端縁(6)に、ろう材(7)を配置して、そのろう材(7)を加熱することにより、溶融したろう材(7)を第１部材(1)の前記拡開部(3)内周と第２部材(2)の開口端部外周との隙間(9)に浸入させ、そこの対向面間にろう材のフィレット(8)を保持することによりろう付け固定する工程と、
を有することを特徴とするステンレス製の容器またはタンクのろう付け方法である。
【０００６】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のろう付け方法において、
拡開部(3)の内周と第２部材(2)の外周とは略平行に形成されたステンレス製の容器またはタンクのろう付け方法である。
【０００７】
請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２に記載のろう付け方法において、
前記第１部材(1)の拡開部(3)内周と、第２部材(2)の外周との隙間(9)を0.01ｍｍ〜0.30ｍｍとし、第２部材(2)の開口端部外周を第１部材の前記付根(4)に0.5ｍｍ以上挿入して、そこに前記閉塞部(4a)を形成し、前記拡開部(3)の端縁から前記閉塞部(4a)の入口端までの長さｈを第１部材(1)と第２部材(2)のうち厚い方の板厚の２〜６倍とするステンレス製の容器またはタンクのろう付け方法である。  
【０００８】
請求項４に記載の本発明は、請求項１または請求項２に記載のろう付け方法において、
前記第１部材(1)の拡開部(3)内周と、第２部材(2)の外周との隙間(9)を0.02ｍｍ〜0.25ｍｍとし、第２部材(2)の開口端部外周を第１部材の前記付根(4)に1.0ｍｍ以上挿入して、そこに前記閉塞部(4a)を形成し、前記拡開部(3)の端縁から前記閉塞部(4a)の入口端までの長さｈを第１部材(1)と第２部材(2)のうち厚い方の板厚の３〜５倍とするステンレス製の容器またはタンクのろう付け方法である。
【０００９】
請求項５に記載の本発明は、互いに整合する第１部材(1)と第２部材(2)のそれぞれの筒状の開口端どうしを全周に渡ってろう付けにより接合するステンレス製の容器またはタンクのろう付け方法において、
第１部材(1)の開口端部を内方に僅かに段付きに縮小して、そこに縮小部(10)を構成し、その縮小部(10)の付根(4)部においては、その付根(4)の外周と第２部材(2)の内周とを隙間なく整合させる工程と、
その第２部材(2)の開口端部(5)内周を第１部材(1)の前記付根(4)に挿入して、前記縮小部(3)と第２部材(2)の内周との間は、全周に渡ってろう保持用の隙間(9)を形成すると共に、その付根(4)部に閉塞部(4a)を形成した状態で、第１部材(1)の開口端縁(6)に、ろう材(7)を配置して、そのろう材(7)を加熱することにより、溶融したろう材を第１部材(1)の前記縮小部(10)外周と第２部材(2)の開口端部内周との隙間(9)に浸入させ、そこの対向面間にろう材のフィレット(8)を保持することによりろう付け固定する工程と、
を有することを特徴とするステンレス製の容器またはタンクのろう付け方法である。
【００１０】
請求項６に記載の本発明は、請求項５に記載のろう付け方法において、
第１部材(1)の縮小部(10)の外周と第２部材(2)の内周とは略平行に形成されたステンレス製の容器またはタンクのろう付け方法である。
【００１１】
請求項７に記載の本発明は、請求項５または請求項６に記載のろう付け方法において、
前記第１部材(1)の縮小部(10)外周と、第２部材(2)の内周との隙間(9)を0.01ｍｍ〜0.30ｍｍとし、第２部材(2)の開口端部内周を第１部材(1)の前記付根(4)に0.5ｍｍ以上挿入して、そこに前記閉塞部(4a)を形成し、前記拡開部(3)の端縁から前記閉塞部(4a)の入口端までの長さｈを第１部材(1)と第２部材(2)のうち厚い方の板厚の2〜6倍とするステンレス製の容器またはタンクのろう付け方法である。
【００１２】
請求項８に記載の本発明は、請求項５または請求項６に記載のろう付け方法において、
前記第１部材(1)の縮小部(10)外周と、第２部材(2)の内周との隙間(9)を0.02ｍｍ〜0.25ｍｍとし、第２部材(2)の開口端部内周を第１部材(1)の前記付根(4)に1.0ｍｍ以上挿入して、そこに前記閉塞部(4a)を形成し、前記拡開部(3)の端縁から前記閉塞部(4a)の入口端までの長さｈを第１部材(1)と第２部材(2)のうち厚い方の板厚の３〜５倍とするステンレス製の容器またはタンクのろう付け方法である。
【００１３】
請求項９に記載の本発明は、請求項１〜請求項８に記載のいずれかのろう付け方法により製造されたステンレス製の容器またはタンクのろう付け構造である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のろう付け方法は、第１部材１の拡開部３と第２部材２の外周との間に全周にわたって隙間９を形成し、その拡開部３の付根４と第２部材２の外周との間は閉塞した状態とし、溶融したろう材７を第１部材１の開口端縁６から隙間９に浸入させ、その対向面間にろう材のフィレット８を保持することにより、ろう付け固定するものであるから、第１部材１と第２部材２との対向面間を全周にわたって確実にろう付けすることができ、ろう付けの信頼性とその強度とを保つことができる。このとき、ろう材は、前記閉塞部4aの存在によりそこから他に流出することが阻止される。
【００１５】
上記構成において、請求項２に記載のように、拡開部３の内周と第２部材２の外周とを略平行に形成した場合には、その対向面の全長にわたって均一なろう付け強度を保持しうる。
上記構成において、請求項３に記載のように隙間９を0.01ｍｍ〜0.3ｍｍとし、第１部材１の開口端部６に第２部材２の開口端部外周を0.5ｍｍ以上挿入し、且つ拡開部３の端縁から前記閉塞部(4a)の入口端までの長さｈを第１部材１、第２部材２のうち厚い方の板厚の２〜６倍とした場合には、大きなろう付け強度を確実に確保しうる。
上記構成において、請求項４に記載のように隙間９を0.02ｍｍ〜0.25ｍｍとし、第２部材２の開口端部外周を第１部材１の付根４に1.0ｍｍ以上挿入し、拡開部３の端縁から前記閉塞部(4a)の入口端までの長さｈを第１部材１の拡開部３のうち厚い方の３〜５倍とした場合には、さらに確実にろう付けの強度を大としうる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、第１部材１の開口端部に設けた縮小部10と第２部材２の内周との間に全周にわたって保持用の隙間９を形成するとともに、第２部材２の開口端部内周を第１部材１の付根４に挿入して、その付根４との間を閉塞した状態とし、溶融したろう材を流下させ、第１部材１の縮小部10外周と第２部材２の開口端部５内周との隙間９に浸入させ、そこの対向面間にろう材のフィレット８を保持することにより、ろう付け固定するものであるから、ろう付け面積を広く確保し、ろう付けの信頼性と強度の向上を図ることができる。このとき、ろう材は、前記閉塞部4aの存在によりそこから他に流出することが阻止される。
【００１７】
上記構成において、請求項６に記載のように第１部材１の縮小部10と第２部材２内周とを略平行に形成した場合には、その隙間９の全長にわたって均一なろう付け強度を確保しうる。
上記構成において、請求項７に記載のように隙間９を0.01ｍｍ〜0.3ｍｍとし、第１部材１の付根４に第２部材２の開口端部内周を0.5ｍｍ以上挿入し、拡開部３の端縁から前記閉塞部(4a)の入口端までの長さｈを第１部材１と第２部材２の厚いほうの板厚の２〜６倍とした場合には、さらにろう付けの信頼性と強度を高めることができる。
上記構成において、請求項８に記載のように隙間９を0.02ｍｍ〜0.25ｍｍとし、第２部材２の開口端部を第１部材１の付根４に1.0ｍｍ以上挿入し、拡開部３のの端縁から前記閉塞部(4a)の入口端までの長さｈを第１部材１と第２部材２のうち厚いほうの板厚の３〜５倍とした場合には、さらにろう付けの強度の向上と信頼性を高めることができる。
【００１８】
請求項９に記載のように、上記いずれかのろう付け方法により製造されたステンレス製の容器またはタンクのろう付け構造は、そのろう付けの信頼性の高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のろう付け方法の第１工程を示す部分拡大図であって、図３のＩ部拡大図。
【図２】同第２工程の縦断面拡大図。
【図３】本発明のステンレス製の容器またはタンクのろう付け構造の縦断面図。
【図４】本発明の第２実施例のろう付け構造の要部縦断面図。
【図５】本発明の第３のろう付け方法の第１工程の要部縦断面拡大図。
【図６】本発明の第４実施例のろう付け構造の要部縦断面図。
【図７】本発明の第５実施例のろう付け構造の要部縦断面図。
【図８】本発明の第６実施例のろう付け方法の第１工程を示す要部拡大縦断面図。
【図９】従来型ろう付け構造の要部縦断面図。
【図１０】従来型ろう付け構造のろう付け方法の他の例を示す要部拡大縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図１〜図３は、本発明の第１実施例のろう付け方法およびろう付け構造を示す。
この例ではステンレス製の第１部材１と第２部材２とを互いに嵌着し、その嵌着部をろう付けするものである。第１部材１、第２部材２はともに箱状または有底の円筒状に形成され、第２部材２の深さが第１部材１よりも深くなっている。第１部材１はその開口端部の全周にわたって拡開部３が外方に段つきに膨出している。そして、拡開部３の付根４は第２部材２の外周に整合し、第２部材２をそこに嵌着したとき両者間は密着する。その嵌着の長さは0.5ｍｍ以上とすることが好ましく、さらに好ましくは1.0ｍｍ以上とする。
【００２１】
そして、拡開部３の内周面と第２部材２外周面との間に互いに略平行な隙間９が全周にわたって形成される。隙間９の間隔ｃは0.01ｍｍ〜0.30ｍｍが好ましく、さらに好ましくは0.02ｍｍ〜0.25ｍｍである。その範囲にすると、そこに形成されるろうフィレットの強度を最大に保つことができる。また、拡開部３の縦断面長さｈは第１部材１の厚みｔ１、第２部材２の厚みｔ２の何れか厚いほうの２〜６倍とすることが好ましく、さらに好ましくは３〜５倍とする。それにより、十分な接合強度を得る。なお、この例では第１部材１と第２部材２の板厚は同一である。
【００２２】
このように、第２部材２の開口端部５を第１部材１の付根４に、軽く圧入するように挿入した状態で、ろう材７を第１部材の開口端部６に載置する。ろう材７はニッケル合金等の公知のものであり、粉末状のそれをバインダーによって付着性のあるものあるものとし、それを第１部材１の開口端縁６と第２部材２との間に保持させる。このとき、第２部材２の開口端部５と第１部材１の付根４とは密着し、閉塞部4aを構成する。
【００２３】
そして、第２部材２が上方に位置し、第１部材１が下方に位置する状態で高温の炉内に挿入し、ろう材７を溶融して、それを隙間９に毛管現象により浸入させる。そして、隙間９の対向面間に保持させ、冷却してろうのフィレット８によって、第１部材１の拡開部３と第２部材２外周との間を一体にろう付け固定する。なお、ろう付け時の上下方向は、図示と逆方向でもよい。ろう材の浸入が毛管現象によるからである。この様にすることにより、第１部材１と第２部材２とはその隙間９の全長にわたってろう付けされ、ろう付け強度が高く、耐圧性の高いものとなる。なお、閉塞部4aの存在により、溶融ろう材がそこから他に流れだすことは阻止される。
【００２４】
次に、図４は本発明の第２実施例のろう付け構造を示し、この例が図２のそれと異なる点は、第１部材１の付根４の下端に段部12が形成され、第２部材２の開口端部５下端を位置決めするものである。
この例のろう付け構造も第１部材１と第２部材２とが少なくても高さｈで全周にわたってろう付け固定され、耐圧性の高い容器またはタンクとなりうる。
【００２５】
次に、図５は本発明の第３実施例を示し、この例が図１のそれと異なる点は、第２部材２が両端開口の筒状に形成され、その上端に箱状または有底円筒状の第３部材11が嵌着され、第１部材１と第２部材２との間および、第２部材２と第３部材11との間が一体にろう付け固定されるものである。第２部材２の下端の開口端部５は図１同様に第１部材１の付根４に挿入されて、両者間が密着する。それとともに、第１部材１の拡開部３と第２部材２の下端部外周との間に隙間９が形成され、第１部材１の開口端部６と第２部材２の下端部との間にろう材７が保持される。
【００２６】
第２部材２の上端部には、外側に拡開部３が設けられ、それと第３部材11外周との間に隙間９が形成される。そして、拡開部３の上端縁と第３部材11外周との間にろう材７が保持される。次いでその組立て体が、高温の炉内に挿入され、第２部材２の下端部と第１部材１との間がろう付けされるとともに、第２部材２の上端部と第３部材11との間が一体にろう付けされるものである。
【００２７】
次に、図６は本発明の第４の実施形態を示し、この例は下側に位置する第１部材１の開口端部を内方にわずかに段つきに縮小して、そこに縮小部10を全周にわたって形成し、その縮小部10の付根４に第２部材２内周が嵌着して密着し、そこで両者間が閉塞される。それとともに、縮小部10と第２部材２内周との間に略平行な対向面間に隙間９が形成される。
そして、縮小部10の開口端縁６に予めろう材７を保持した状態で、第２部材２を第１部材１外周に被嵌する。そして、全体を高温の炉内に挿入し、ろう材７を溶融させ、それを隙間９に浸入させ、第１部材１の縮小部10と第２部材２内周面との間にフィレットを形成し、一体にろう付け固定するものである。
【００２８】
次に、図７は本発明の第５実施例であり、この例は図５の例の変形例である。
この例が図５と異なる点は、第１部材１及び第３部材11の中心に筒部が外側に突出され、その筒部に中筒14が挿通されてろう付け固定される。このとき、その中筒14には３以上の角錐状爪15が外側に突出され、それらが第１部材１及び第３部材11の筒部に係止され、その係止部を介して極めて僅かの隙間（この例では理解を助けるために比較的大きく記載されているが、その隙間は0.02ｍｍ〜0.25ｍｍ程である）が形成され、そこにろう材のフィレットが形成されたものである。
【００２９】
次に、図８は本発明の第６実施例であり、この例は図４の変形例である。
即ち、段部12にパンチングメタル13又はエキスパンションメタル或いは金網が載置され、そのパンチングメタル13上に筒状の第２部材２が載置されたものである。そして、第２部材２の先端部外周と第１部材１の内周とが密着し、そこに閉塞部4aが形成されるものである。この閉塞部4aにより、ろう材がパンチングメタル13まで浸透することを防止している。
【符号の説明】
【００３０】
１  第１部材
２  第２部材
３  拡開部
４  付根
4a  閉塞部
５  開口端部
６  開口端縁
７  ろう材
【００３１】
８  フィレット
９  隙間
10  縮小部
11  第３部材
12  段部
13  パンチングメタル
14  中筒
15  角錐状爪
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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