ろう付け方法およびろう付け装置
【課題】パイプなどの内部が中空の管状形状などの形状を備えた金属部材たる母材と他の金属部材たる母材とを接合する際に、ろう付け部分やろう付け部周辺を酸化させることなく、作業効率を向上させることができるとともにコスト高を抑制する。
【解決手段】一方の母材を固定する固定手段と、一方の端部に設けられた孔から不活性ガスを吐出するピンと、他方の母材に対して一方の母材を押圧するとともに一方の端部に設けられた孔へピンから吐出された不活性ガスを流入させて気道を介して側面部から流出させるシャフトとにより構成された位置決め手段と、シャフトの側面部に設けられるとともに側面部から流出した不活性ガスを他方の母材の表面に沿って整流し、一方の母材と他方の母材とをろう材により接合するろう付け部分に向けて流出させる整流カラーと、ろう付け部分近傍を略閉鎖された空間に形成する閉鎖手段と、ろう付け部分を加熱する加熱手段とを有する。
【解決手段】一方の母材を固定する固定手段と、一方の端部に設けられた孔から不活性ガスを吐出するピンと、他方の母材に対して一方の母材を押圧するとともに一方の端部に設けられた孔へピンから吐出された不活性ガスを流入させて気道を介して側面部から流出させるシャフトとにより構成された位置決め手段と、シャフトの側面部に設けられるとともに側面部から流出した不活性ガスを他方の母材の表面に沿って整流し、一方の母材と他方の母材とをろう材により接合するろう付け部分に向けて流出させる整流カラーと、ろう付け部分近傍を略閉鎖された空間に形成する閉鎖手段と、ろう付け部分を加熱する加熱手段とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろう付け方法およびろう付け装置に関し、さらに詳細には、ろう付け部やろう付け部周辺の酸化を防止するようにしたろう付け方法およびろう付け装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、金属部材同士を接合する技術として、「ろう付け」という手法が一般に知られている。
【０００３】
こうしたろう付けにおいては、金属部材同士を接合するためにろう付けする部分に、当該金属部材が加熱により酸化しないようにするためや、ろう材の金属部材への濡れ性を高めるために、フラックスを塗布することが行われている。
【０００４】
しかしながら、上記のようにフラックスを塗布すると、ろう付けする部分の近傍においてフラックスによる絶縁被膜が形成されるとともに、フラックスが塗布されていない部分には酸化被膜が形成されてしまい、互いに接合する金属部材たる母材（以下、「ワーク」と適宜に称する。）を温水洗浄するだけでは十分に当該絶縁被膜が洗浄しきれずに、例えば、ろう付け処理後に行う電着塗装において、塗装の不具合が生じてしまうという問題点があった。
【０００５】
こうした問題点を解決するための手段として、例えば、特許文献１として提示する特開平５−１５９６９号公報に開示されている技術が提案されている。
【０００６】
即ち、この特開平５−１５９６９号公報に開示されている技術は、不活性ガスで満たされている炉内においてろう付け作業を行うことにより、ろう付け部の酸化やろう付け部周辺の酸化を生じることなくろう付けを行うというものである。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術においては、ワークを固定する治具や炉内に設置する装置などが大がかりになってしまい、炉内を大量の不活性ガスで満たさなければならず、作業効率の悪さやコスト高を招来するという新たな問題点を招来するものであった。
【０００８】
また、特許文献１に開示されている技術においては、パイプなどの内部が中空の管状形状を備えたワークの場合には、ワークの炉内の治具取り付け状況によっては、当該ワーク内の酸素を取り除くことが困難であり、ワーク内の酸素によりろう付け部の酸化を防止することができないという問題点も指摘されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開平５−１５９６９号公報
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明によるろう付け装置の正面説明図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ線による端面構成説明図である。
【図３】図３は、ピンを示す概略構成斜視説明図である。
【図４】図４（ａ）は、シャフトを示す概略構成斜視説明図であり、また、図４（ｂ）は、図４（ａ）の要部を示す概略構成斜視説明図であり、また、図４（ｃ）は、図４（ｂ）のＢ矢視図である。
【図５】図５（ａ）は、整流カラーの平面説明図であり、また、図５（ｂ）は、整流カラーの正面説明図であり、また、図５（ｃ）は、整流カラーの底面説明図である。
【図６】図６は、ろう付け装置の動作前の状態を示す端面構成説明図である。
【図７】図７（ａ）は、整流カラーの変形例を示す平面説明図であり、また、図７（ｂ）は、整流カラーの変形例を示す正面説明図であり、また、図７（ｃ）は整流カラーの変形例を示す底面説明図である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パイプなどの内部が中空の管状形状などの形状を備えた金属部材たる母材と他の金属部材たる母材とを接合する際に、ろう付け部やろう付け部周辺を酸化させることなく、しかも、作業効率を向上させることができるとともにコスト高を抑制することが可能なろう付け方法およびろう付け装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、一方の母材と他方の母材とをろう材により接合するろう付け部の周囲の酸素濃度を短時間で下げ、ろう付け部周辺の酸化を防ぐようにしたものである。
【００１３】
即ち、本発明によるろう付け装置は、一方の母材と他方の母材とをろう材により接合するろう付け装置において、一方の母材を固定する固定手段と、一方の端部に設けられた孔から不活性ガスを吐出するピンと、上記他方の母材に対して上記一方の母材を押圧するとともに一方の端部に設けられた孔へ上記ピンから吐出された上記不活性ガスを流入させて気道を介して側面部から流出させるシャフトとにより構成された位置決め手段と、上記シャフトの上記側面部に設けられるとともに上記側面部から流出した上記不活性ガスを上記他方の母材の表面に沿って整流し、上記一方の母材と上記他方の母材とをろう材により接合するろう付け部分に向けて流出させる整流カラーと、上記ろう付け部分近傍を略閉鎖された空間に形成する閉鎖手段と、上記ろう付け部分を加熱する加熱手段とを有するようにしたものである。
【００１４】
また、本発明によるろう付け装置は、一方の母材と他方の母材とをろう材により接合するろう付け装置において、一方の母材を固定する固定手段と、一方の端部に設けられた孔から還元ガスを吐出するピンと、上記他方の母材に対して上記一方の母材を押圧するとともに一方の端部に設けられた孔へ上記ピンから吐出された上記還元ガスを流入させて気道を介して側面部から流出させるシャフトとにより構成された位置決め手段と、上記シャフトの上記側面部に設けられるとともに上記側面部から流出した上記還元ガスを上記他方の母材の表面に沿って整流し、上記一方の母材と上記他方の母材とをろう材により接合するろう付け部分に向けて流出させる整流カラーと、上記ろう付け部分近傍を略閉鎖された空間に形成する閉鎖手段と、上記ろう付け部分を加熱する加熱手段とを有するようにしたものである。
【００１５】
また、本発明によるろう付け装置は、上記した各本発明によるろう付け装置において、上記加熱手段および上記整流カラーの近傍を上記閉鎖手段内に位置するようにしたものである。
【００１６】
また、本発明によるろう付け装置は、上記した各本発明によるろう付け装置において、上記閉鎖手段に上記ろう付け部分を視認するための窓部を設けるようにしたものである。
【００１７】
また、本発明によるろう付け方法は、上記した本発明によるろう付け装置を用いたろう付け方法であって、上記閉鎖手段により上記一方の母材と上記他方の母材とを上記ろう材により接合するろう付け部分の近傍を略閉鎖された空間に形成し、上記シャフトにより上記一方の母材に対し上記他方の母材を押圧し、上記シャフトと上記ピンとの間で上記他方の母材を上記一方の母材に対して位置決めし、上記ピンから不活性ガスを吐出させ、該吐出させた上記不活性ガスを上記シャフトの気道に流入させ、上記シャフトの側面部に設けた整流カラーによって、上記シャフトの気道に流入し、上記側面部から流出した上記不活性ガスを上記他方の母材の表面に沿って整流して上記ろう付け部分に向かって流出するようにしたものである。
【００１８】
また、本発明によるろう付け方法は、上記した本発明によるろう付け装置を用いたろう付け方法であって、上記閉鎖手段により上記一方の母材と上記他方の母材とを上記ろう材により接合するろう付け部分の近傍を略閉鎖された空間に形成し、上記シャフトにより上記一方の母材に対し上記他方の母材を押圧し、上記シャフトと上記ピンとの間で上記他方の母材を上記一方の母材に対して位置決めし、上記ピンから還元ガスを吐出させ、該吐出させた上記還元ガスを上記シャフトの気道に流入させ、上記シャフトの側面部に設けた整流カラーによって、上記シャフトの気道に流入し、上記側面部から流出した上記還元ガスを上記他方の母材の表面に沿って整流して上記ろう付け部分に向かって流出するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、以上説明したように構成されているので、パイプなどの内部が中空の管状形状などの形状を備えた金属部材たる母材と他の金属部材たる母材とを接合する際に、ろう付け部やろう付け部周辺を酸化させることなく、しかも、作業効率を向上させることができるとともにコスト高を抑制することが可能となるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明によるろう付け方法およびろう付け装置の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。
【００２１】
ここで、図１には、本発明によるろう付け装置の実施の形態の一例の正面説明図が示されており、また、図２には、図１のＡ−Ａ線による断面説明図が示されている。
【００２２】
なお、以下のろう付け装置１０に関する説明においては、互いに接合する金属部材たる一方の母材が圧縮機などのシェルであり、互いに接合する金属部材たる他方の母材が圧縮機などのシェルに取り付ける銅パイプであって、これらの母材同士、即ち、シェルと銅パイプとをろう材として銀ろうを用いてろう付けする場合を例にして示している。
【００２３】
即ち、この図１および図２に示すろう付け装置１０は、互いに接合する金属部材たる一方の母材であるシェル１２を固定する治具台１４と、治具台１４に固定的に配設されるとともにシェル１２に対して互いに接合する金属部材たる他方の母材である銅パイプ１６を下方側から位置決めするピン１８と、銅パイプ１６を上方側から位置決めするとともにシェル１２に対して銅パイプ１６を押圧するシャフト２０と、シェル１２と銅パイプ１６とをろう材たる銀ろうにより接合するろう付け部分を加熱する加熱コイル２２と、ろう付け部分近傍を覆う略台形形状の箱体２４と、箱体２４の内部を作業者が目視で確認するための窓部２６とを有して構成されている。
【００２４】
ここで、図３にはピン１８の概略構成斜視説明図が示されているが、ピン１８は、略円柱形状に形成されており、上端部１８ａが平面状の上端面１８ｂに向かって径が小さくなるように、テーパー加工が施されている。
【００２５】
さらに、ピン１８においては、上端面１８ｂの略中心部に孔１８ｄが設けられており、この孔１８ｄから下方側にピン１８の軸中心を貫通するように延長された気道１８ｃが設けられている。
【００２６】
即ち、ピン１８には、軸中心に沿って形成された連通孔たる気道１８ｃが形成されている。
【００２７】
そして、この気道１８ｃは、図示しないガスタンクに接続されており、ガスタンクから窒素などの不活性ガスを気道１８ｃに注入し、孔１８ｄから吐出するように構成されている。
【００２８】
また、ピン１８は、上方部分の径より下方部分の径が大きく形成されている。
【００２９】
このため、シェル１２に設けられた孔１２ａの径がロットにより大きかったり、または、銅パイプ１６の径がシェル１２に設けられた孔１２ａの径に比べて小さい場合であっても、ピン１８の下方部分により銅パイプ１６がシェル１２に設けられた孔１２ａに一定の長さ以上に挿入されることがないようになされている。
【００３０】
また、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）にはシャフト２０の詳細な構成が図示されているが、シャフト２０は、略円柱形状に形成されており、下端部２０ａが平面状の下端面２０ｂに向かって径が小さくなるように、テーパー加工が施されている。
【００３１】
さらに、シャフト２０においては、下端面２０ｂの略中心部に孔２０ｄが設けられており、この孔２０ｄから上方側にシャフト２０の軸中心に沿って延長された気道２０ｃが設けられている。
【００３２】
この気道２０ｃは、シャフト２０の下端部２０ａから所定の長さだけ上方側に形成されており、シャフト２０の軸中心を貫通するものではない。
【００３３】
また、気道２０ｃは、所定の位置において、径方向に沿う４つの方向に分岐している。即ち、気道２０ｃは、所定の位置において、孔２０ｄから延長する方向と直角に曲がって延長され、シャフト２０の側面２０ｅに設けられた４つの孔２０ｆを介して外部と連通するように形成されている（図４（ｂ）（ｃ）を参照する。）。
【００３４】
さらに、上記したようにして形成される気道２０ｃ、孔２０ｄおよび孔２０ｆは、孔２０ｄから延長される気道２０ｃを通る際のガスの流速より、所定の位置において孔２０ｄから延長する方向と直角に曲がって延長された気道２０ｃを通る際のガスの流速のほうが遅くなるように設計される。
【００３５】
一方、シャフト２０の側面２０ｅには、整流カラー２８が設けられている（整流カラー２８については、後に詳述する。）。
【００３６】
そして、上記したシャフト２０は、シェル１２に対して銅パイプ１６を上方側から押圧するために、バネまたは空気圧などにより当該押圧する圧力を調整する圧力調整機能を備えるようにしてもよい。
【００３７】
次に、整流カラー２８について説明すると、整流カラー２８は、上記した４つの孔２０ｆを覆うようにして、シャフト２０の側面２０ｅに取り付けられている。
【００３８】
より詳細には、整流カラー２８は略円筒形状を備えているが、その内径は上端部２８ｂ側と下端部２８ｄ側とでは大きさが異なっている。
【００３９】
即ち、整流カラー２８は、上端部２８ｂが４つの孔２０ｆの上方位置においてシャフト２０に固定されており、上端部２８ｂから下方へ側壁部２８ｃが形成されて該側壁部２８ｃにより４つの孔２０ｆを覆うように形成されている。
【００４０】
一方、整流カラー２８の下端部２８ｄはシャフト２０から離隔していて、下端部２８ｄとシャフト２０との間は開口している。
【００４１】
そして、整流カラー２８の内周面２８ａは、シャフト２０の外径と略一致する内径Ｒ１を有する上方部分と、上方部分から内径Ｒ１で延長された内周面を軸方向に直交する方向で拡張され、さらに、高さ方向における所定の位置から軸方向略中央位置に向かって順次内径が拡張される拡張部分と、高さ方向において軸方向略中央位置から下端部２８ｄにわたってシャフト２０の外径より大きい内径Ｒ２を有する下方部分とにより構成されている（図５（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照する。）。
【００４２】
つまり、拡張部分では、内周面が平面２８ａｂを形成して内径Ｒ１から内径Ｒ３に拡張され、さらに、傾斜面２８ａａを形成して内径Ｒ３から内径Ｒ２に拡張されていることとなる。
【００４３】
なお、整流カラー２８の下方側の内径Ｒ２は、加熱コイル２２の中心径と同じか、それ以下とすることが好ましい。
【００４４】
また、整流カラー２８をシャフト２０に取り付ける取り付け位置は、整流カラー２８の内周面２８ａで内径Ｒ１からＲ３に拡張される平面２８ａｂが孔２０ｆの上方側に位置するとともに、高さ方向において所定の位置から軸方向略中央位置に向かって順次内径が拡張される傾斜面２８ａａが孔２０ｆと対向して位置するように配置する。
【００４５】
さらに、シャフト２０において整流カラー２８がワークに近い位置に取り付けられると、加熱コイル２２によりワークとともに整流カラー２８も一緒に加熱されてしまい、エネルギーロスが生じるとともに、整流カラー２８が設けられたシャフト２０も昇温し、シャフト２０からの熱がワークに伝わり、ワークのろう付け部分の温度が、加熱コイル２２により加熱されるろう材の最適溶融温度よりも上昇してしまい、ろう付け加工に悪影響が生じる。
【００４６】
このため、整流カラー２８をシャフト２０に取り付ける取り付け位置は、整流カラー２８が加熱コイル２２によって誘導加熱されにくい位置に配置されるように設計される。
【００４７】
そして、シャフト２０における整流カラー２８の取り付け位置が決定されることにより、シャフト２０の高さ方向における孔２０ｆの設けられる位置が決定されることとなる。
【００４８】
次に、箱体２４は、上面２４ａの前方側に作業者が目視により箱体２４内を視認できる窓部２６が設けられており、さらに、上面２４ａの窓部２６の後方側にシャフト２０が挿入される孔２４ｂが設けられている。
【００４９】
こうした箱体２４の材質としては、例えば、加熱コイル２２によって加熱されにくい非磁性の材料を用いることが望ましく、具体的には、銅を使用することが特に望ましい。
【００５０】
また、箱体２４の温度が高周波の影響により上昇する場合には、冷却パイプ（図示せず。）などを用いて箱体２４を冷却するようにしてもよい。
【００５１】
なお、シェル１２に対する銅パイプ１６の位置決め、シャフト２０と加熱コイル２２と箱体２４との昇降、加熱コイル２２による加熱、不活性ガスの吐出および吐出量の増減、シャフト２０による銅パイプ１６への押圧などは、図示しない操作子により作業者が適宜に制御するように構成してもよいし、あるいは、コンピューターを用いて自動制御するようにしてもよい。
【００５２】
以上の構成において、ろう付け装置１０を用いて圧縮機などのシェル１２と銅パイプ１６とをろう付けする際には、まず、治具台１４にシェル１２を固定し、固定したシェル１２に設けられた孔１２ａ上に銅パイプ１６を載置する（図６を参照する。）。
【００５３】
なお、孔１２ａと銅パイプ１６とのろう付けする部位には、フラックスが予め塗布されているものとする。
【００５４】
次に、孔１２ａからピン１８を挿入して、その後に、シャフト２０と加熱コイル２２と箱体２４とを同時に下降させ（図６を参照する。）、シャフト２０とピン１８とによりシェル１２に対して銅パイプ１６の位置決めを行うとともに、箱体２４によりろう付け部分近傍を略閉鎖された空間に形成する（図２を参照する。）。
【００５５】
上記のようにして、シャフト２０とピン１８とによりシェル１２に対する銅パイプ１６の位置決めが行われる際には、シャフト２０の下端面２０ｂとピン１８の上端面１８ｂとが銅パイプ１６内に位置することとなる。
【００５６】
また、箱体２４がろう付け部分近傍を略閉鎖された空間に形成する際には、当該空間は完全に密閉された状態とはなっておらず、箱体２４の内部の気体が箱体２４の外部に放出可能なように、シェル１２と箱体２４との間にわずかに隙間が設けられている。
【００５７】
次に、図示しないガスタンクから不活性ガスを供給し、この不活性ガスは、気道１８ｃを通ってピン１８の上端面１８ｂに設けられた孔１８ｄから吐出される。
【００５８】
このとき、当該吐出された不活性ガスは、所定の流量で吐出され続け、銅パイプ１６内において銅パイプ１６内に存在していた空気と置換され、さらに、銅パイプ１６内からシャフト２０の下端面２０ｂに設けられた孔２０ｄに流入して、気道２０ｃを通って孔２０ｆに達する。
【００５９】
そして、孔２０ｆに達した不活性ガスは、整流カラー２８によって下方側に流出することとなり、下方側に流出した不活性ガスは整流カラー２８の整流作用により銅パイプ１６の表面１６ａを伝って、銅パイプ１６と加熱コイル２２との間を通り、シェル１２と銅パイプ１６とをろう材により接合するろう付け部分に流出し、当該ろう付け部分において不活性ガスの膜を形成するようになる。
【００６０】
上記のようにして、ろう付け部分に不活性ガスの膜が形成されると、加熱コイル２２に電流（例えば、高周波電流）を給電してろう付け部分を加熱し、この加熱によりろう材である銀ろうを溶融してシェル１２と銅パイプ１６とをろう付け接合する。
【００６１】
そして、ろう付け接合を完了すると、シェル１２や銅パイプ１６を酸化しない温度まで低下させた後に、シャフト２０と加熱コイル２２と箱体２４とを同時に上昇させて、ろう付けにより接合されたシェル１２と銅パイプ１６とをろう付け装置１０から取り外し、新たにろう付けによる接合を行うシェルと銅パイプとをろう付け装置１０にセットすればよい。
【００６２】
上記において説明したように、本発明によるろう付け装置１０においては、ろう付け部分において不活性ガスの膜を形成することより、ろう付け部分の酸化を防止することができる。
【００６３】
さらに、単に箱体２４内に不活性ガスを充満させる場合と比較すると、本発明によるろう付け装置１０によれば、ろう付け部分において不活性ガスの膜を形成するまでの当該不活性ガスの供給時間を大幅に短縮することができるので、加熱コイル２２の加熱を開始するまでの待ち時間を大幅に短縮でき、その結果、ろう付けの作業時間が大幅に短縮されることになる。
【００６４】
また、加熱コイル２２による加熱が始まりろう付け部分が昇温すると、シェル１２や銅パイプ１６におけるろう付け部分周辺において伝熱により温度が上昇し始めるが、時間を経るとともに、箱体２４内に不活性ガスが充満するようになるので、これにより箱体２４内の酸素濃度が低下するため、シェル１２や銅パイプ１６におけるろう付け部分周辺における酸化が防止される。
【００６５】
ここで、ピン１８の上端面１８ｂから吐出される不活性ガスの流量は、整流カラー２８の整流作用により不活性ガスが銅パイプ１６の表面に沿って下方側に流出し、かつ、シェル１２と銅パイプ１６とのろう付け部分に不活性ガスの膜が形成されるように適宜に調整すればよい。
【００６６】
このとき、吐出される不活性ガスの流量が多すぎると、整流カラー２８から下方側に流出される不活性ガスが乱流となり、ろう付け部分に酸化を生じさせる原因となるとともに、ろう付け部分の温度が上昇し難くなって作業効率が悪化することとなる。
【００６７】
また、吐出される不活性ガスの流量が少なすぎると、ろう付け部分に不活性ガスの膜を完全に形成することが困難となり、ろう付け部分に酸化を生じる原因となるとともに、ろう付け部分の温度が急激に上昇することとなり、伝熱による昇温によってろう付け部分周辺が急激に酸化してしまう原因となるものである。
【００６８】
従って、ピン１８の上端面１８ｂから吐出される不活性ガスの流量は、例えば、実験的に適正な流量を求めて、当該適正な流量が維持されるように制御することが望ましい。
【００６９】
以上において説明したように、ろう付け装置１０においては、シェル１２に対する銅パイプ１６の位置決めを行った後に、ピン１８から不活性ガスを噴射させ、噴射した不活性ガスをシャフト２０に設けられた気道２０ｃを通して整流カラー２８の整流作用により銅パイプ１６の表面に沿って下方側に流出させるようにしたことにより、ろう付け部分において不活性ガスの膜を形成することができ、これによりろう付け部分の酸化を抑制することができるとともに、整流カラー２８を設けない場合に比べて加熱コイル２２による加熱開始時間を大幅に短縮することができる。
【００７０】
また、ろう付け部分に不活性ガスの膜が形成され、ろう付け部分およびろう付け部分周辺に絶えず不活性ガスが流れているため、加熱コイル２２による加熱終了後には、ろう付け部分およびろう付け部分周辺がこうした不活性ガスにより冷却されることとなり、ろう付け部分およびろう付け部分周辺の冷却時間が短縮されることとなる。
【００７１】
さらに、箱体２４によってろう付け部分近傍が略閉鎖された空間となっており、ろう付け部分において膜を形成する不活性ガスによって箱体２４内の酸素濃度が低下するため、ろう付け部分の加熱による伝熱により昇温したシェル１２や銅パイプ１６におけるろう付け部分周辺が酸化することを防止することができる。
【００７２】
さらにまた、フラックスの塗布範囲をろう付け部分のみとすることができるため、フラックスの塗布量を少なくすることができるとともに、ろう付け加工後のワーク洗浄を簡略化することができる。
【００７３】
上記したように、ろう付け装置１０においては、シェル１２に対する銅パイプ１６の位置決め、シェル１２と銅パイプとのろう付け、ろう付け部分およびろう付け部分周辺の酸化防止を行うことができるため、大きな炉内でろう付けを行うよりも安価にろう付け加工を行うことができるとともに作業効率を向上させることができ、初心者の作業者でも簡単にろう付け加工を行うことができるようになる。
【００７４】
なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（７）に示すように変形することができるものである。
【００７５】
（１）上記した実施の形態において、加熱終了後、箱体２４内の酸素濃度が十分低下している場合には、不活性ガスの流量を増大させシェル１２や銅パイプ１６の冷却効率を上げて、シェル１２や銅パイプ１６を酸化しない温度まで低下させる時間を短縮して作業効率をさらに向上させるようにしてもよい。
【００７６】
（２）上記した実施の形態においては、圧縮機などのシェル１２と銅パイプ１６とをろう付けする場合について説明したが、これに限られるものではないことは勿論である。即ち、本発明によるろう付け装置１０は、パイプなどの内部が中空の管状形状などの形状を備えた各種の金属部材たる母材と他の各種の金属部材たる母材とをろう付けする場合に用いることができる。
【００７７】
（３）上記した実施の形態において、さらに、シャフト２０にドグを設けることにより、シャフト２０の位置によって銅パイプ１６の有無を検知したり、シャフト２０の位置によって銅パイプ１６の斜め付けなどの作業ミスを検知したりするなどを機能を設けるようにしてもよい。
【００７８】
（４）上記した実施の形態においては、窒素などの不活性ガスを用いるようにしたが、不活性ガスに変えて水素混合ガスなどの還元ガスを用いるようにしてもよい。
【００７９】
（５）上記した実施の形態においては、シャフト２０の下端面２０ｂの孔２０ｄから流入した不活性ガスを側面２０ｅから流出させるために、側面２０ｅに孔２０ｆを４つ設けるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、シャフト２０の太さや強度などを考慮して、孔２０ｆを１つあるいは２つ以上の複数個のうちの適宜の個数、例えば、３つや５つなどの個数設けるようにしてもよい。
【００８０】
（６）上記した実施の形態においては、整流カラー２８の拡張部分を、上方部分から内径Ｒ１で延長された内周面を軸方向に直交する方向で拡張され、さらに、高さ方向における所定の位置から軸方向略中央位置に向かって順次内径が拡張されるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。
【００８１】
即ち、拡張部分では平面２８ａｂに変えて、傾斜面２８ａａより緩やかな傾斜面を形成して内径Ｒ１から内径Ｒ３に拡張され、さらに、各帳面２８ａａを形成して内径Ｒ３から内径Ｒ２に拡張されるようにしてもよい。
【００８２】
また、図７に示すように、拡張部分を上方部分から内径Ｒ１で延長された内周面を高さ方向における所定の位置から軸方向略中央位置に向かって順次内径が拡張されるように構成されるようにしてもよい。この際には、拡張部分では、内周面が傾斜面２８ａｃのみを形成して内径Ｒ１から内径Ｒ２に拡張される。
【００８３】
（７）上記した実施の形態ならびに上記した（１）乃至（６）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、圧縮機などの各種の機器のシェルなどに銅パイプなどの各種のパイプを接合する際に利用することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１０ ろう付け装置
１２ シェル
１４ 治具台
１６ 銅パイプ
１８ ピン
２０ シャフト
２２ 加熱コイル
２４ 箱体
２６ 窓部
２８ 整流カラー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろう付け方法およびろう付け装置に関し、さらに詳細には、ろう付け部やろう付け部周辺の酸化を防止するようにしたろう付け方法およびろう付け装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、金属部材同士を接合する技術として、「ろう付け」という手法が一般に知られている。
【０００３】
こうしたろう付けにおいては、金属部材同士を接合するためにろう付けする部分に、当該金属部材が加熱により酸化しないようにするためや、ろう材の金属部材への濡れ性を高めるために、フラックスを塗布することが行われている。
【０００４】
しかしながら、上記のようにフラックスを塗布すると、ろう付けする部分の近傍においてフラックスによる絶縁被膜が形成されるとともに、フラックスが塗布されていない部分には酸化被膜が形成されてしまい、互いに接合する金属部材たる母材（以下、「ワーク」と適宜に称する。）を温水洗浄するだけでは十分に当該絶縁被膜が洗浄しきれずに、例えば、ろう付け処理後に行う電着塗装において、塗装の不具合が生じてしまうという問題点があった。
【０００５】
こうした問題点を解決するための手段として、例えば、特許文献１として提示する特開平５−１５９６９号公報に開示されている技術が提案されている。
【０００６】
即ち、この特開平５−１５９６９号公報に開示されている技術は、不活性ガスで満たされている炉内においてろう付け作業を行うことにより、ろう付け部の酸化やろう付け部周辺の酸化を生じることなくろう付けを行うというものである。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術においては、ワークを固定する治具や炉内に設置する装置などが大がかりになってしまい、炉内を大量の不活性ガスで満たさなければならず、作業効率の悪さやコスト高を招来するという新たな問題点を招来するものであった。
【０００８】
また、特許文献１に開示されている技術においては、パイプなどの内部が中空の管状形状を備えたワークの場合には、ワークの炉内の治具取り付け状況によっては、当該ワーク内の酸素を取り除くことが困難であり、ワーク内の酸素によりろう付け部の酸化を防止することができないという問題点も指摘されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開平５−１５９６９号公報
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明によるろう付け装置の正面説明図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ線による端面構成説明図である。
【図３】図３は、ピンを示す概略構成斜視説明図である。
【図４】図４（ａ）は、シャフトを示す概略構成斜視説明図であり、また、図４（ｂ）は、図４（ａ）の要部を示す概略構成斜視説明図であり、また、図４（ｃ）は、図４（ｂ）のＢ矢視図である。
【図５】図５（ａ）は、整流カラーの平面説明図であり、また、図５（ｂ）は、整流カラーの正面説明図であり、また、図５（ｃ）は、整流カラーの底面説明図である。
【図６】図６は、ろう付け装置の動作前の状態を示す端面構成説明図である。
【図７】図７（ａ）は、整流カラーの変形例を示す平面説明図であり、また、図７（ｂ）は、整流カラーの変形例を示す正面説明図であり、また、図７（ｃ）は整流カラーの変形例を示す底面説明図である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パイプなどの内部が中空の管状形状などの形状を備えた金属部材たる母材と他の金属部材たる母材とを接合する際に、ろう付け部やろう付け部周辺を酸化させることなく、しかも、作業効率を向上させることができるとともにコスト高を抑制することが可能なろう付け方法およびろう付け装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、一方の母材と他方の母材とをろう材により接合するろう付け部の周囲の酸素濃度を短時間で下げ、ろう付け部周辺の酸化を防ぐようにしたものである。
【００１３】
即ち、本発明によるろう付け装置は、一方の母材と他方の母材とをろう材により接合するろう付け装置において、一方の母材を固定する固定手段と、一方の端部に設けられた孔から不活性ガスを吐出するピンと、上記他方の母材に対して上記一方の母材を押圧するとともに一方の端部に設けられた孔へ上記ピンから吐出された上記不活性ガスを流入させて気道を介して側面部から流出させるシャフトとにより構成された位置決め手段と、上記シャフトの上記側面部に設けられるとともに上記側面部から流出した上記不活性ガスを上記他方の母材の表面に沿って整流し、上記一方の母材と上記他方の母材とをろう材により接合するろう付け部分に向けて流出させる整流カラーと、上記ろう付け部分近傍を略閉鎖された空間に形成する閉鎖手段と、上記ろう付け部分を加熱する加熱手段とを有するようにしたものである。
【００１４】
また、本発明によるろう付け装置は、一方の母材と他方の母材とをろう材により接合するろう付け装置において、一方の母材を固定する固定手段と、一方の端部に設けられた孔から還元ガスを吐出するピンと、上記他方の母材に対して上記一方の母材を押圧するとともに一方の端部に設けられた孔へ上記ピンから吐出された上記還元ガスを流入させて気道を介して側面部から流出させるシャフトとにより構成された位置決め手段と、上記シャフトの上記側面部に設けられるとともに上記側面部から流出した上記還元ガスを上記他方の母材の表面に沿って整流し、上記一方の母材と上記他方の母材とをろう材により接合するろう付け部分に向けて流出させる整流カラーと、上記ろう付け部分近傍を略閉鎖された空間に形成する閉鎖手段と、上記ろう付け部分を加熱する加熱手段とを有するようにしたものである。
【００１５】
また、本発明によるろう付け装置は、上記した各本発明によるろう付け装置において、上記加熱手段および上記整流カラーの近傍を上記閉鎖手段内に位置するようにしたものである。
【００１６】
また、本発明によるろう付け装置は、上記した各本発明によるろう付け装置において、上記閉鎖手段に上記ろう付け部分を視認するための窓部を設けるようにしたものである。
【００１７】
また、本発明によるろう付け方法は、上記した本発明によるろう付け装置を用いたろう付け方法であって、上記閉鎖手段により上記一方の母材と上記他方の母材とを上記ろう材により接合するろう付け部分の近傍を略閉鎖された空間に形成し、上記シャフトにより上記一方の母材に対し上記他方の母材を押圧し、上記シャフトと上記ピンとの間で上記他方の母材を上記一方の母材に対して位置決めし、上記ピンから不活性ガスを吐出させ、該吐出させた上記不活性ガスを上記シャフトの気道に流入させ、上記シャフトの側面部に設けた整流カラーによって、上記シャフトの気道に流入し、上記側面部から流出した上記不活性ガスを上記他方の母材の表面に沿って整流して上記ろう付け部分に向かって流出するようにしたものである。
【００１８】
また、本発明によるろう付け方法は、上記した本発明によるろう付け装置を用いたろう付け方法であって、上記閉鎖手段により上記一方の母材と上記他方の母材とを上記ろう材により接合するろう付け部分の近傍を略閉鎖された空間に形成し、上記シャフトにより上記一方の母材に対し上記他方の母材を押圧し、上記シャフトと上記ピンとの間で上記他方の母材を上記一方の母材に対して位置決めし、上記ピンから還元ガスを吐出させ、該吐出させた上記還元ガスを上記シャフトの気道に流入させ、上記シャフトの側面部に設けた整流カラーによって、上記シャフトの気道に流入し、上記側面部から流出した上記還元ガスを上記他方の母材の表面に沿って整流して上記ろう付け部分に向かって流出するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、以上説明したように構成されているので、パイプなどの内部が中空の管状形状などの形状を備えた金属部材たる母材と他の金属部材たる母材とを接合する際に、ろう付け部やろう付け部周辺を酸化させることなく、しかも、作業効率を向上させることができるとともにコスト高を抑制することが可能となるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明によるろう付け方法およびろう付け装置の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。
【００２１】
ここで、図１には、本発明によるろう付け装置の実施の形態の一例の正面説明図が示されており、また、図２には、図１のＡ−Ａ線による断面説明図が示されている。
【００２２】
なお、以下のろう付け装置１０に関する説明においては、互いに接合する金属部材たる一方の母材が圧縮機などのシェルであり、互いに接合する金属部材たる他方の母材が圧縮機などのシェルに取り付ける銅パイプであって、これらの母材同士、即ち、シェルと銅パイプとをろう材として銀ろうを用いてろう付けする場合を例にして示している。
【００２３】
即ち、この図１および図２に示すろう付け装置１０は、互いに接合する金属部材たる一方の母材であるシェル１２を固定する治具台１４と、治具台１４に固定的に配設されるとともにシェル１２に対して互いに接合する金属部材たる他方の母材である銅パイプ１６を下方側から位置決めするピン１８と、銅パイプ１６を上方側から位置決めするとともにシェル１２に対して銅パイプ１６を押圧するシャフト２０と、シェル１２と銅パイプ１６とをろう材たる銀ろうにより接合するろう付け部分を加熱する加熱コイル２２と、ろう付け部分近傍を覆う略台形形状の箱体２４と、箱体２４の内部を作業者が目視で確認するための窓部２６とを有して構成されている。
【００２４】
ここで、図３にはピン１８の概略構成斜視説明図が示されているが、ピン１８は、略円柱形状に形成されており、上端部１８ａが平面状の上端面１８ｂに向かって径が小さくなるように、テーパー加工が施されている。
【００２５】
さらに、ピン１８においては、上端面１８ｂの略中心部に孔１８ｄが設けられており、この孔１８ｄから下方側にピン１８の軸中心を貫通するように延長された気道１８ｃが設けられている。
【００２６】
即ち、ピン１８には、軸中心に沿って形成された連通孔たる気道１８ｃが形成されている。
【００２７】
そして、この気道１８ｃは、図示しないガスタンクに接続されており、ガスタンクから窒素などの不活性ガスを気道１８ｃに注入し、孔１８ｄから吐出するように構成されている。
【００２８】
また、ピン１８は、上方部分の径より下方部分の径が大きく形成されている。
【００２９】
このため、シェル１２に設けられた孔１２ａの径がロットにより大きかったり、または、銅パイプ１６の径がシェル１２に設けられた孔１２ａの径に比べて小さい場合であっても、ピン１８の下方部分により銅パイプ１６がシェル１２に設けられた孔１２ａに一定の長さ以上に挿入されることがないようになされている。
【００３０】
また、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）にはシャフト２０の詳細な構成が図示されているが、シャフト２０は、略円柱形状に形成されており、下端部２０ａが平面状の下端面２０ｂに向かって径が小さくなるように、テーパー加工が施されている。
【００３１】
さらに、シャフト２０においては、下端面２０ｂの略中心部に孔２０ｄが設けられており、この孔２０ｄから上方側にシャフト２０の軸中心に沿って延長された気道２０ｃが設けられている。
【００３２】
この気道２０ｃは、シャフト２０の下端部２０ａから所定の長さだけ上方側に形成されており、シャフト２０の軸中心を貫通するものではない。
【００３３】
また、気道２０ｃは、所定の位置において、径方向に沿う４つの方向に分岐している。即ち、気道２０ｃは、所定の位置において、孔２０ｄから延長する方向と直角に曲がって延長され、シャフト２０の側面２０ｅに設けられた４つの孔２０ｆを介して外部と連通するように形成されている（図４（ｂ）（ｃ）を参照する。）。
【００３４】
さらに、上記したようにして形成される気道２０ｃ、孔２０ｄおよび孔２０ｆは、孔２０ｄから延長される気道２０ｃを通る際のガスの流速より、所定の位置において孔２０ｄから延長する方向と直角に曲がって延長された気道２０ｃを通る際のガスの流速のほうが遅くなるように設計される。
【００３５】
一方、シャフト２０の側面２０ｅには、整流カラー２８が設けられている（整流カラー２８については、後に詳述する。）。
【００３６】
そして、上記したシャフト２０は、シェル１２に対して銅パイプ１６を上方側から押圧するために、バネまたは空気圧などにより当該押圧する圧力を調整する圧力調整機能を備えるようにしてもよい。
【００３７】
次に、整流カラー２８について説明すると、整流カラー２８は、上記した４つの孔２０ｆを覆うようにして、シャフト２０の側面２０ｅに取り付けられている。
【００３８】
より詳細には、整流カラー２８は略円筒形状を備えているが、その内径は上端部２８ｂ側と下端部２８ｄ側とでは大きさが異なっている。
【００３９】
即ち、整流カラー２８は、上端部２８ｂが４つの孔２０ｆの上方位置においてシャフト２０に固定されており、上端部２８ｂから下方へ側壁部２８ｃが形成されて該側壁部２８ｃにより４つの孔２０ｆを覆うように形成されている。
【００４０】
一方、整流カラー２８の下端部２８ｄはシャフト２０から離隔していて、下端部２８ｄとシャフト２０との間は開口している。
【００４１】
そして、整流カラー２８の内周面２８ａは、シャフト２０の外径と略一致する内径Ｒ１を有する上方部分と、上方部分から内径Ｒ１で延長された内周面を軸方向に直交する方向で拡張され、さらに、高さ方向における所定の位置から軸方向略中央位置に向かって順次内径が拡張される拡張部分と、高さ方向において軸方向略中央位置から下端部２８ｄにわたってシャフト２０の外径より大きい内径Ｒ２を有する下方部分とにより構成されている（図５（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照する。）。
【００４２】
つまり、拡張部分では、内周面が平面２８ａｂを形成して内径Ｒ１から内径Ｒ３に拡張され、さらに、傾斜面２８ａａを形成して内径Ｒ３から内径Ｒ２に拡張されていることとなる。
【００４３】
なお、整流カラー２８の下方側の内径Ｒ２は、加熱コイル２２の中心径と同じか、それ以下とすることが好ましい。
【００４４】
また、整流カラー２８をシャフト２０に取り付ける取り付け位置は、整流カラー２８の内周面２８ａで内径Ｒ１からＲ３に拡張される平面２８ａｂが孔２０ｆの上方側に位置するとともに、高さ方向において所定の位置から軸方向略中央位置に向かって順次内径が拡張される傾斜面２８ａａが孔２０ｆと対向して位置するように配置する。
【００４５】
さらに、シャフト２０において整流カラー２８がワークに近い位置に取り付けられると、加熱コイル２２によりワークとともに整流カラー２８も一緒に加熱されてしまい、エネルギーロスが生じるとともに、整流カラー２８が設けられたシャフト２０も昇温し、シャフト２０からの熱がワークに伝わり、ワークのろう付け部分の温度が、加熱コイル２２により加熱されるろう材の最適溶融温度よりも上昇してしまい、ろう付け加工に悪影響が生じる。
【００４６】
このため、整流カラー２８をシャフト２０に取り付ける取り付け位置は、整流カラー２８が加熱コイル２２によって誘導加熱されにくい位置に配置されるように設計される。
【００４７】
そして、シャフト２０における整流カラー２８の取り付け位置が決定されることにより、シャフト２０の高さ方向における孔２０ｆの設けられる位置が決定されることとなる。
【００４８】
次に、箱体２４は、上面２４ａの前方側に作業者が目視により箱体２４内を視認できる窓部２６が設けられており、さらに、上面２４ａの窓部２６の後方側にシャフト２０が挿入される孔２４ｂが設けられている。
【００４９】
こうした箱体２４の材質としては、例えば、加熱コイル２２によって加熱されにくい非磁性の材料を用いることが望ましく、具体的には、銅を使用することが特に望ましい。
【００５０】
また、箱体２４の温度が高周波の影響により上昇する場合には、冷却パイプ（図示せず。）などを用いて箱体２４を冷却するようにしてもよい。
【００５１】
なお、シェル１２に対する銅パイプ１６の位置決め、シャフト２０と加熱コイル２２と箱体２４との昇降、加熱コイル２２による加熱、不活性ガスの吐出および吐出量の増減、シャフト２０による銅パイプ１６への押圧などは、図示しない操作子により作業者が適宜に制御するように構成してもよいし、あるいは、コンピューターを用いて自動制御するようにしてもよい。
【００５２】
以上の構成において、ろう付け装置１０を用いて圧縮機などのシェル１２と銅パイプ１６とをろう付けする際には、まず、治具台１４にシェル１２を固定し、固定したシェル１２に設けられた孔１２ａ上に銅パイプ１６を載置する（図６を参照する。）。
【００５３】
なお、孔１２ａと銅パイプ１６とのろう付けする部位には、フラックスが予め塗布されているものとする。
【００５４】
次に、孔１２ａからピン１８を挿入して、その後に、シャフト２０と加熱コイル２２と箱体２４とを同時に下降させ（図６を参照する。）、シャフト２０とピン１８とによりシェル１２に対して銅パイプ１６の位置決めを行うとともに、箱体２４によりろう付け部分近傍を略閉鎖された空間に形成する（図２を参照する。）。
【００５５】
上記のようにして、シャフト２０とピン１８とによりシェル１２に対する銅パイプ１６の位置決めが行われる際には、シャフト２０の下端面２０ｂとピン１８の上端面１８ｂとが銅パイプ１６内に位置することとなる。
【００５６】
また、箱体２４がろう付け部分近傍を略閉鎖された空間に形成する際には、当該空間は完全に密閉された状態とはなっておらず、箱体２４の内部の気体が箱体２４の外部に放出可能なように、シェル１２と箱体２４との間にわずかに隙間が設けられている。
【００５７】
次に、図示しないガスタンクから不活性ガスを供給し、この不活性ガスは、気道１８ｃを通ってピン１８の上端面１８ｂに設けられた孔１８ｄから吐出される。
【００５８】
このとき、当該吐出された不活性ガスは、所定の流量で吐出され続け、銅パイプ１６内において銅パイプ１６内に存在していた空気と置換され、さらに、銅パイプ１６内からシャフト２０の下端面２０ｂに設けられた孔２０ｄに流入して、気道２０ｃを通って孔２０ｆに達する。
【００５９】
そして、孔２０ｆに達した不活性ガスは、整流カラー２８によって下方側に流出することとなり、下方側に流出した不活性ガスは整流カラー２８の整流作用により銅パイプ１６の表面１６ａを伝って、銅パイプ１６と加熱コイル２２との間を通り、シェル１２と銅パイプ１６とをろう材により接合するろう付け部分に流出し、当該ろう付け部分において不活性ガスの膜を形成するようになる。
【００６０】
上記のようにして、ろう付け部分に不活性ガスの膜が形成されると、加熱コイル２２に電流（例えば、高周波電流）を給電してろう付け部分を加熱し、この加熱によりろう材である銀ろうを溶融してシェル１２と銅パイプ１６とをろう付け接合する。
【００６１】
そして、ろう付け接合を完了すると、シェル１２や銅パイプ１６を酸化しない温度まで低下させた後に、シャフト２０と加熱コイル２２と箱体２４とを同時に上昇させて、ろう付けにより接合されたシェル１２と銅パイプ１６とをろう付け装置１０から取り外し、新たにろう付けによる接合を行うシェルと銅パイプとをろう付け装置１０にセットすればよい。
【００６２】
上記において説明したように、本発明によるろう付け装置１０においては、ろう付け部分において不活性ガスの膜を形成することより、ろう付け部分の酸化を防止することができる。
【００６３】
さらに、単に箱体２４内に不活性ガスを充満させる場合と比較すると、本発明によるろう付け装置１０によれば、ろう付け部分において不活性ガスの膜を形成するまでの当該不活性ガスの供給時間を大幅に短縮することができるので、加熱コイル２２の加熱を開始するまでの待ち時間を大幅に短縮でき、その結果、ろう付けの作業時間が大幅に短縮されることになる。
【００６４】
また、加熱コイル２２による加熱が始まりろう付け部分が昇温すると、シェル１２や銅パイプ１６におけるろう付け部分周辺において伝熱により温度が上昇し始めるが、時間を経るとともに、箱体２４内に不活性ガスが充満するようになるので、これにより箱体２４内の酸素濃度が低下するため、シェル１２や銅パイプ１６におけるろう付け部分周辺における酸化が防止される。
【００６５】
ここで、ピン１８の上端面１８ｂから吐出される不活性ガスの流量は、整流カラー２８の整流作用により不活性ガスが銅パイプ１６の表面に沿って下方側に流出し、かつ、シェル１２と銅パイプ１６とのろう付け部分に不活性ガスの膜が形成されるように適宜に調整すればよい。
【００６６】
このとき、吐出される不活性ガスの流量が多すぎると、整流カラー２８から下方側に流出される不活性ガスが乱流となり、ろう付け部分に酸化を生じさせる原因となるとともに、ろう付け部分の温度が上昇し難くなって作業効率が悪化することとなる。
【００６７】
また、吐出される不活性ガスの流量が少なすぎると、ろう付け部分に不活性ガスの膜を完全に形成することが困難となり、ろう付け部分に酸化を生じる原因となるとともに、ろう付け部分の温度が急激に上昇することとなり、伝熱による昇温によってろう付け部分周辺が急激に酸化してしまう原因となるものである。
【００６８】
従って、ピン１８の上端面１８ｂから吐出される不活性ガスの流量は、例えば、実験的に適正な流量を求めて、当該適正な流量が維持されるように制御することが望ましい。
【００６９】
以上において説明したように、ろう付け装置１０においては、シェル１２に対する銅パイプ１６の位置決めを行った後に、ピン１８から不活性ガスを噴射させ、噴射した不活性ガスをシャフト２０に設けられた気道２０ｃを通して整流カラー２８の整流作用により銅パイプ１６の表面に沿って下方側に流出させるようにしたことにより、ろう付け部分において不活性ガスの膜を形成することができ、これによりろう付け部分の酸化を抑制することができるとともに、整流カラー２８を設けない場合に比べて加熱コイル２２による加熱開始時間を大幅に短縮することができる。
【００７０】
また、ろう付け部分に不活性ガスの膜が形成され、ろう付け部分およびろう付け部分周辺に絶えず不活性ガスが流れているため、加熱コイル２２による加熱終了後には、ろう付け部分およびろう付け部分周辺がこうした不活性ガスにより冷却されることとなり、ろう付け部分およびろう付け部分周辺の冷却時間が短縮されることとなる。
【００７１】
さらに、箱体２４によってろう付け部分近傍が略閉鎖された空間となっており、ろう付け部分において膜を形成する不活性ガスによって箱体２４内の酸素濃度が低下するため、ろう付け部分の加熱による伝熱により昇温したシェル１２や銅パイプ１６におけるろう付け部分周辺が酸化することを防止することができる。
【００７２】
さらにまた、フラックスの塗布範囲をろう付け部分のみとすることができるため、フラックスの塗布量を少なくすることができるとともに、ろう付け加工後のワーク洗浄を簡略化することができる。
【００７３】
上記したように、ろう付け装置１０においては、シェル１２に対する銅パイプ１６の位置決め、シェル１２と銅パイプとのろう付け、ろう付け部分およびろう付け部分周辺の酸化防止を行うことができるため、大きな炉内でろう付けを行うよりも安価にろう付け加工を行うことができるとともに作業効率を向上させることができ、初心者の作業者でも簡単にろう付け加工を行うことができるようになる。
【００７４】
なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（７）に示すように変形することができるものである。
【００７５】
（１）上記した実施の形態において、加熱終了後、箱体２４内の酸素濃度が十分低下している場合には、不活性ガスの流量を増大させシェル１２や銅パイプ１６の冷却効率を上げて、シェル１２や銅パイプ１６を酸化しない温度まで低下させる時間を短縮して作業効率をさらに向上させるようにしてもよい。
【００７６】
（２）上記した実施の形態においては、圧縮機などのシェル１２と銅パイプ１６とをろう付けする場合について説明したが、これに限られるものではないことは勿論である。即ち、本発明によるろう付け装置１０は、パイプなどの内部が中空の管状形状などの形状を備えた各種の金属部材たる母材と他の各種の金属部材たる母材とをろう付けする場合に用いることができる。
【００７７】
（３）上記した実施の形態において、さらに、シャフト２０にドグを設けることにより、シャフト２０の位置によって銅パイプ１６の有無を検知したり、シャフト２０の位置によって銅パイプ１６の斜め付けなどの作業ミスを検知したりするなどを機能を設けるようにしてもよい。
【００７８】
（４）上記した実施の形態においては、窒素などの不活性ガスを用いるようにしたが、不活性ガスに変えて水素混合ガスなどの還元ガスを用いるようにしてもよい。
【００７９】
（５）上記した実施の形態においては、シャフト２０の下端面２０ｂの孔２０ｄから流入した不活性ガスを側面２０ｅから流出させるために、側面２０ｅに孔２０ｆを４つ設けるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、シャフト２０の太さや強度などを考慮して、孔２０ｆを１つあるいは２つ以上の複数個のうちの適宜の個数、例えば、３つや５つなどの個数設けるようにしてもよい。
【００８０】
（６）上記した実施の形態においては、整流カラー２８の拡張部分を、上方部分から内径Ｒ１で延長された内周面を軸方向に直交する方向で拡張され、さらに、高さ方向における所定の位置から軸方向略中央位置に向かって順次内径が拡張されるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。
【００８１】
即ち、拡張部分では平面２８ａｂに変えて、傾斜面２８ａａより緩やかな傾斜面を形成して内径Ｒ１から内径Ｒ３に拡張され、さらに、各帳面２８ａａを形成して内径Ｒ３から内径Ｒ２に拡張されるようにしてもよい。
【００８２】
また、図７に示すように、拡張部分を上方部分から内径Ｒ１で延長された内周面を高さ方向における所定の位置から軸方向略中央位置に向かって順次内径が拡張されるように構成されるようにしてもよい。この際には、拡張部分では、内周面が傾斜面２８ａｃのみを形成して内径Ｒ１から内径Ｒ２に拡張される。
【００８３】
（７）上記した実施の形態ならびに上記した（１）乃至（６）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、圧縮機などの各種の機器のシェルなどに銅パイプなどの各種のパイプを接合する際に利用することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１０ ろう付け装置
１２ シェル
１４ 治具台
１６ 銅パイプ
１８ ピン
２０ シャフト
２２ 加熱コイル
２４ 箱体
２６ 窓部
２８ 整流カラー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の母材と他方の母材とをろう材により接合するろう付け装置において、
一方の母材を固定する固定手段と、
一方の端部に設けられた孔から不活性ガスを吐出するピンと、前記他方の母材に対して前記一方の母材を押圧するとともに一方の端部に設けられた孔へ前記ピンから吐出された前記不活性ガスを流入させて気道を介して側面部から流出させるシャフトとにより構成された位置決め手段と、
前記シャフトの前記側面部に設けられるとともに前記側面部から流出した前記不活性ガスを前記他方の母材の表面に沿って整流し、前記一方の母材と前記他方の母材とをろう材により接合するろう付け部分に向けて流出させる整流カラーと、
前記ろう付け部分近傍を略閉鎖された空間に形成する閉鎖手段と、
前記ろう付け部分を加熱する加熱手段と
を有することを特徴とするろう付け装置。
【請求項２】
一方の母材と他方の母材とをろう材により接合するろう付け装置において、
一方の母材を固定する固定手段と、
一方の端部に設けられた孔から還元ガスを吐出するピンと、前記他方の母材に対して前記一方の母材を押圧するとともに一方の端部に設けられた孔へ前記ピンから吐出された前記還元ガスを流入させて気道を介して側面部から流出させるシャフトとにより構成された位置決め手段と、
前記シャフトの前記側面部に設けられるとともに前記側面部から流出した前記還元ガスを前記他方の母材の表面に沿って整流し、前記一方の母材と前記他方の母材とをろう材により接合するろう付け部分に向けて流出させる整流カラーと、
前記ろう付け部分近傍を略閉鎖された空間に形成する閉鎖手段と、
前記ろう付け部分を加熱する加熱手段と
を有することを特徴とするろう付け装置。
【請求項３】
請求項１または２のいずれか１項に記載のろう付け装置において、
前記加熱手段および前記整流カラーの近傍は、前記閉鎖手段内に位置している
ことを特徴とするろう付け装置。
【請求項４】
請求項１、２または３のいずれか１項に記載のろう付け装置において、
前記閉鎖手段は、前記ろう付け部分を視認するための窓部を備える
ことを特徴とするろう付け装置。
【請求項５】
請求項１に記載のろう付け装置を用いたろう付け方法であって、
前記閉鎖手段により前記一方の母材と前記他方の母材とを前記ろう材により接合するろう付け部分の近傍を略閉鎖された空間に形成し、
前記シャフトにより前記一方の母材に対し前記他方の母材を押圧し、前記シャフトと前記ピンとの間で前記他方の母材を前記一方の母材に対して位置決めし、
前記ピンから不活性ガスを吐出させ、該吐出させた前記不活性ガスを前記シャフトの気道に流入させ、前記シャフトの側面部に設けた整流カラーによって、前記シャフトの気道に流入し、前記側面部から流出した前記不活性ガスを前記他方の簿剤の表面に沿って整流して前記ろう付け部分に向かって流出する
ことを特徴とするろう付け方法。
【請求項６】
請求項２に記載のろう付け装置を用いたろう付け方法であって、
前記閉鎖手段により前記一方の母材と前記他方の母材とを前記ろう材により接合するろう付け部分の近傍を略閉鎖された空間に形成し、
前記シャフトにより前記一方の母材に対し前記他方の母材を押圧し、前記シャフトと前記ピンとの間で前記他方の母材を前記一方の母材に対して位置決めし、
前記ピンから還元ガスを吐出させ、該吐出させた前記還元ガスを前記シャフトの気道に流入させ、前記シャフトの側面部に設けた整流カラーによって、前記シャフトの気道に流入し、前記側面部から流出した前記還元ガスを前記他方の母材の表面に沿って整流して前記ろう付け部分に向かって流出する
ことを特徴とするろう付け方法。
【請求項１】
一方の母材と他方の母材とをろう材により接合するろう付け装置において、
一方の母材を固定する固定手段と、
一方の端部に設けられた孔から不活性ガスを吐出するピンと、前記他方の母材に対して前記一方の母材を押圧するとともに一方の端部に設けられた孔へ前記ピンから吐出された前記不活性ガスを流入させて気道を介して側面部から流出させるシャフトとにより構成された位置決め手段と、
前記シャフトの前記側面部に設けられるとともに前記側面部から流出した前記不活性ガスを前記他方の母材の表面に沿って整流し、前記一方の母材と前記他方の母材とをろう材により接合するろう付け部分に向けて流出させる整流カラーと、
前記ろう付け部分近傍を略閉鎖された空間に形成する閉鎖手段と、
前記ろう付け部分を加熱する加熱手段と
を有することを特徴とするろう付け装置。
【請求項２】
一方の母材と他方の母材とをろう材により接合するろう付け装置において、
一方の母材を固定する固定手段と、
一方の端部に設けられた孔から還元ガスを吐出するピンと、前記他方の母材に対して前記一方の母材を押圧するとともに一方の端部に設けられた孔へ前記ピンから吐出された前記還元ガスを流入させて気道を介して側面部から流出させるシャフトとにより構成された位置決め手段と、
前記シャフトの前記側面部に設けられるとともに前記側面部から流出した前記還元ガスを前記他方の母材の表面に沿って整流し、前記一方の母材と前記他方の母材とをろう材により接合するろう付け部分に向けて流出させる整流カラーと、
前記ろう付け部分近傍を略閉鎖された空間に形成する閉鎖手段と、
前記ろう付け部分を加熱する加熱手段と
を有することを特徴とするろう付け装置。
【請求項３】
請求項１または２のいずれか１項に記載のろう付け装置において、
前記加熱手段および前記整流カラーの近傍は、前記閉鎖手段内に位置している
ことを特徴とするろう付け装置。
【請求項４】
請求項１、２または３のいずれか１項に記載のろう付け装置において、
前記閉鎖手段は、前記ろう付け部分を視認するための窓部を備える
ことを特徴とするろう付け装置。
【請求項５】
請求項１に記載のろう付け装置を用いたろう付け方法であって、
前記閉鎖手段により前記一方の母材と前記他方の母材とを前記ろう材により接合するろう付け部分の近傍を略閉鎖された空間に形成し、
前記シャフトにより前記一方の母材に対し前記他方の母材を押圧し、前記シャフトと前記ピンとの間で前記他方の母材を前記一方の母材に対して位置決めし、
前記ピンから不活性ガスを吐出させ、該吐出させた前記不活性ガスを前記シャフトの気道に流入させ、前記シャフトの側面部に設けた整流カラーによって、前記シャフトの気道に流入し、前記側面部から流出した前記不活性ガスを前記他方の簿剤の表面に沿って整流して前記ろう付け部分に向かって流出する
ことを特徴とするろう付け方法。
【請求項６】
請求項２に記載のろう付け装置を用いたろう付け方法であって、
前記閉鎖手段により前記一方の母材と前記他方の母材とを前記ろう材により接合するろう付け部分の近傍を略閉鎖された空間に形成し、
前記シャフトにより前記一方の母材に対し前記他方の母材を押圧し、前記シャフトと前記ピンとの間で前記他方の母材を前記一方の母材に対して位置決めし、
前記ピンから還元ガスを吐出させ、該吐出させた前記還元ガスを前記シャフトの気道に流入させ、前記シャフトの側面部に設けた整流カラーによって、前記シャフトの気道に流入し、前記側面部から流出した前記還元ガスを前記他方の母材の表面に沿って整流して前記ろう付け部分に向かって流出する
ことを特徴とするろう付け方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１９４５６９（Ｐ２０１０−１９４５６９Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４１７４１（Ｐ２００９−４１７４１）
【出願日】平成２１年２月２５日（２００９．２．２５）
【出願人】（０００２１９００４）島田理化工業株式会社 (205)
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２５日（２００９．２．２５）
【出願人】（０００２１９００４）島田理化工業株式会社 (205)
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