可溶栓
【課題】鉛等の有害物質を一切含まず、作動温度が６９℃〜７５℃で、５８℃〜６５℃のクリープ特性に優れた可溶栓を提供する。
【解決手段】プラグ状の本体２内の貫通孔２ｅに、鉛（Ｐｂ）等の有害物質及び錫（Ｓｎ）を含有しないとともに、インジウム（Ｉｎ）６５±２質量％、銅（Ｃｕ）０．５±０．２質量％、アンチモン（Ｓｂ）０．５±０．２質量％及び残部ビスマス（Ｂｉ）からなる組成を有するはんだ合金３を充填した可溶栓１、１１。廃棄処分しても地下水等を汚染する恐れがなく、５８℃〜６５℃の温度域で優れたクリープ特性を得ることができ、装置内が所定の温度に達して可溶栓が作動する前に、装置内の圧力によってはんだ合金３が押し出されることもない。貫通孔２ｅは、内径３ｍｍ以上５ｍｍ以下で、軸線方向の全長が３７ｍｍ以上とすることが好ましい。
【解決手段】プラグ状の本体２内の貫通孔２ｅに、鉛（Ｐｂ）等の有害物質及び錫（Ｓｎ）を含有しないとともに、インジウム（Ｉｎ）６５±２質量％、銅（Ｃｕ）０．５±０．２質量％、アンチモン（Ｓｂ）０．５±０．２質量％及び残部ビスマス（Ｂｉ）からなる組成を有するはんだ合金３を充填した可溶栓１、１１。廃棄処分しても地下水等を汚染する恐れがなく、５８℃〜６５℃の温度域で優れたクリープ特性を得ることができ、装置内が所定の温度に達して可溶栓が作動する前に、装置内の圧力によってはんだ合金３が押し出されることもない。貫通孔２ｅは、内径３ｍｍ以上５ｍｍ以下で、軸線方向の全長が３７ｍｍ以上とすることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可溶栓に関し、特に、冷凍装置において、高温、高圧となる液溜まりやアキュムレータ等に使用される可溶栓に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍装置内の高温、高圧となる液溜まりやアキュムレータ等において、装置（アキュムレータ等）内の圧力上昇や冷媒の温度上昇による装置の破損を防止するため、可溶栓が使用されている。この可溶栓は、貫通孔を有する本体と、この貫通孔に気密性を確保しながら充填される低融点のはんだ合金で構成され、装置内が所定の温度に達した場合には、貫通孔に充填されたはんだ合金が溶融して装置内部の冷媒を外部に放出することにより、装置の破損を防止している。
【０００３】
しかし、本体内部の貫通孔に充填されるはんだ合金が、鉛やカドミウム等の有害物質を含んでいると、可溶栓が作動して溶け出たり、可溶栓を適用した装置が廃棄処分された場合、鉛やカドミウム等が溶解流出し、土地、地下水等を汚染するという問題があった。
【０００４】
そこで、特許文献１には、本体内に充填するはんだ合金として、錫（Ｓｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）及びガリウム（Ｇａ）からなる群から選択される二種以上の鉛（Ｐｂ）を含有しない金属からなる可溶栓が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１１５９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の可溶栓においては、可溶栓を備えた装置を廃棄処分しても地下水等を汚染することはないが、５８℃〜６５℃の温度域でのクリープ特性が悪いため、可溶栓が作動温度に到達する前であっても、冷凍装置内の圧力によってはんだ合金が押し出されてしまう恐れがあり、改善の余地があった。
【０００７】
また、近年、オゾン層の破壊防止を考慮して、フロンではなく自然冷媒の二酸化炭素を冷媒として使用することがあるが、二酸化炭素を冷媒として使用する場合には、冷凍装置内が従来よりさらに高圧（臨界圧に近い。）となるため、高圧雰囲気にも耐え得るクリープ特性を有するはんだ合金が求められている。
【０００８】
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、鉛等の有害物質を含むことなく、５８℃〜６５℃の温度域でのクリープ特性に優れた可溶栓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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の可溶栓は、貫通孔を有する本体と、前記貫通孔内に充填されるはんだ合金とを備え、前記はんだ合金は、インジウム（Ｉｎ）６５±２質量％、銅（Ｃｕ）０．５±０．２質量％、アンチモン（Ｓｂ）０．５±０．２質量％及び残部ビスマス（Ｂｉ）からなる組成を有し、鉛（Ｐｂ）等の有害物質及び錫（Ｓｎ）を含有しないことを特徴とする。
【００１０】
本発明の可溶栓は、鉛やカドミウム等の有害物質を一切含まず、可溶栓を備えた装置を廃棄処分しても地下水等を汚染することがないことは勿論であるが、このはんだ合金を用いることで、５８℃〜６５℃の広い温度域で優れたクリープ特性を発揮し、作動温度に達する前に装置内の内圧ではんだ合金が押し出されるという不都合を防止することができる。さらに、６９℃〜７５℃の温度域ではんだ合金を溶融させることができ、可溶栓に求められる本来の機能を損なうこともない。加えて、上記組成のはんだ合金とすることで、本体内に充填する際の流動性が高くなり、ボイド（気泡）の発生や強度のばらつきを生じることがない。
【００１１】
なお、前記可溶栓において、前記本体の貫通孔の内径は３ｍｍ以上５ｍｍ以下とするのが好ましい。すなわち、貫通孔の内径が３ｍｍに達しないと、貫通孔にはんだ合金を充填することが困難であり、貫通孔の内径が５ｍｍを超えると、上記の優れたクリープ特性を実現することができない恐れがあるからである。
【００１２】
また、前記可溶栓において、前記貫通孔の軸線方向の全長を３７ｍｍ以上とすることが好ましい。これにより、上記温度域で優れたクリープ特性をより得られ易くなる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、鉛等の有害物質を含むことなく、作動温度が７０℃近辺にあり、５８℃〜６５℃の温度域でのクリープ特性に優れた可溶栓を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る可溶栓の第１の実施形態を示す一部破断面図である。
【図２】本発明に係る可溶栓の第２の実施形態を示す一部破断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１（ａ）は、本発明に係る可溶栓の一実施の形態を示し、この可溶栓１は、プラグ状に形成され、内部に貫通孔２ｅを有する本体２に、レンチ係合部２ａと、冷凍装置の高圧側付属機器の凝縮器や受液器等、あるいは、前記の高圧側となる液溜まり部やアキュムレータ等（以下「被接続箇所」という。）に設けられた雌ねじ部と螺合接続するための第１雄ねじ部２ｂと、冷凍装置の配管の一部（冷凍装置内が高温、高圧となって可溶栓が作動し、外部に冷媒が放出される場合に、冷凍装置周辺の作業者に影響がない場所に冷媒を導くためのもの）の雌ねじ部と螺合接続するための第２雄ねじ部２ｃと、本体２の内壁面に形成される環状溝２ｄと、貫通孔２ｅに充填され、装置内が所定の温度に達した場合等に溶融するはんだ合金３とを設けて構成される。なお、図１（ｂ）に示す如く、環状溝２ｄに代えてねじ部２ｆを設けることもできる。
【００１７】
本体２は、その全長Ｌが３７ｍｍ以上となるように、また、内部に設けられた貫通孔２ｅの直径φａが３ｍｍ以上５ｍｍ以下となるように形成される。これらにより、本体２の貫通孔２ｅへのはんだ合金の充填が容易で、かつ、５８℃〜６５℃の温度域で優れたクリープ特性を得ることができる。
【００１８】
環状溝２ｄまたはねじ部２ｆは、本体２の内壁面に環状に形成され、本体２とはんだ合金３との接着面積を大きくする役割を担う。これにより、本体２とはんだ合金３との接着強度が強化され、はんだ合金３の剥離を防止するとともに、装置内の圧力が急激に上昇した場合に、はんだ合金３が勢いよく飛び出すことを防止する。
【００１９】
はんだ合金３は、鉛（Ｐｂ）等の有害物質及び錫（Ｓｎ）を含有しないとともに、インジウム（Ｉｎ）６５±２質量％、銅（Ｃｕ）０．５±０．２質量％、アンチモン（Ｓｂ）０．５±０．２質量％及び残部ビスマス（Ｂｉ）からなる組成を有する低融点金属である。このはんだ合金３の組成が本発明の特徴部分であり、これにより、上記温度域で優れたクリープ特性を得ることができる。また、上記組成によりはんだ合金３を生成した場合には、本体２内に充填する際の流動性が高くなり、ボイド（気泡）の発生や強度のばらつきを抑制することができる。
【００２０】
上記実施の形態においては、可溶栓１を第１の雄ねじ部２ｂ及び第２の雄ねじ部２ｃを介して、冷凍装置の前記被接続箇所及び前記配管と各々接続したが、例えば、前記配管が必要でないユニットの場合には、図２（ａ）、（ｂ）に示すような可溶栓１１を構成し、雄ねじ部１２を冷凍装置の前記被接続箇所に設けられた雌ねじ部と螺合することにより、可溶栓１１を装着することもできる。なお、可溶栓１１の構成要素であって、図１に記載の可溶栓１と同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付している。
【実施例】
【００２１】
５台の装置の各々において、装置内圧を４．２ＭＰａに維持し、可溶栓全体をグリセリン液中に浸漬した後、昇温速度を１℃／ｍｉｎとして装置内の温度を上昇させた。なお、はんだ合金３は、錫（Ｓｎ）を含有しないとともに、インジウム（Ｉｎ）６５質量％、銅（Ｃｕ）０．５質量％、アンチモン（Ｓｂ）０．５質量％及び残部ビスマス（Ｂｉ）からなる組成を有するものとした。試験の結果、いずれの可溶栓においても、６９℃〜７５℃の温度範囲ではんだ合金３が溶融した。
【００２２】
また、上記装置の各々において、可溶栓全体をグリセリン液中に浸漬した後、可溶栓を装置に２ヶ月間装着させた状態で、はんだ合金３の飛び出しの有無を調査した。この際、装置内圧を５〜６．３ＭＰａに維持し、また、装置内の温度は、可溶栓が作動すべき温度より低い６５℃に設定した。試験の結果、いずれの可溶栓においても、はんだ合金３の飛び出しは認められなかった。
【００２３】
以上のとおり、本発明によれば、（ａ）６９℃〜７５℃の温度域ではんだ合金３が溶融し、作動すべき温度域で確実に作動する、（ｂ）作動すべき温度域より低い温度域（５８℃〜６５℃）において優れたクリープ特性を発揮し、冷凍装置の内圧（５〜６．３ＭＰａ）によりはんだ合金３が飛び出すことがない、という効果を奏する可溶栓を得ることができた。
【符号の説明】
【００２４】
１ 可溶栓
２ 本体
２ａ レンチ係合部
２ｂ 第１雄ねじ部
２ｃ 第２雄ねじ部
２ｄ 環状溝
２ｅ 貫通孔
２ｆ ねじ部
１１ 可溶栓
１２ 雄ねじ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可溶栓に関し、特に、冷凍装置において、高温、高圧となる液溜まりやアキュムレータ等に使用される可溶栓に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍装置内の高温、高圧となる液溜まりやアキュムレータ等において、装置（アキュムレータ等）内の圧力上昇や冷媒の温度上昇による装置の破損を防止するため、可溶栓が使用されている。この可溶栓は、貫通孔を有する本体と、この貫通孔に気密性を確保しながら充填される低融点のはんだ合金で構成され、装置内が所定の温度に達した場合には、貫通孔に充填されたはんだ合金が溶融して装置内部の冷媒を外部に放出することにより、装置の破損を防止している。
【０００３】
しかし、本体内部の貫通孔に充填されるはんだ合金が、鉛やカドミウム等の有害物質を含んでいると、可溶栓が作動して溶け出たり、可溶栓を適用した装置が廃棄処分された場合、鉛やカドミウム等が溶解流出し、土地、地下水等を汚染するという問題があった。
【０００４】
そこで、特許文献１には、本体内に充填するはんだ合金として、錫（Ｓｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）及びガリウム（Ｇａ）からなる群から選択される二種以上の鉛（Ｐｂ）を含有しない金属からなる可溶栓が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１１５９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の可溶栓においては、可溶栓を備えた装置を廃棄処分しても地下水等を汚染することはないが、５８℃〜６５℃の温度域でのクリープ特性が悪いため、可溶栓が作動温度に到達する前であっても、冷凍装置内の圧力によってはんだ合金が押し出されてしまう恐れがあり、改善の余地があった。
【０００７】
また、近年、オゾン層の破壊防止を考慮して、フロンではなく自然冷媒の二酸化炭素を冷媒として使用することがあるが、二酸化炭素を冷媒として使用する場合には、冷凍装置内が従来よりさらに高圧（臨界圧に近い。）となるため、高圧雰囲気にも耐え得るクリープ特性を有するはんだ合金が求められている。
【０００８】
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、鉛等の有害物質を含むことなく、５８℃〜６５℃の温度域でのクリープ特性に優れた可溶栓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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の可溶栓は、貫通孔を有する本体と、前記貫通孔内に充填されるはんだ合金とを備え、前記はんだ合金は、インジウム（Ｉｎ）６５±２質量％、銅（Ｃｕ）０．５±０．２質量％、アンチモン（Ｓｂ）０．５±０．２質量％及び残部ビスマス（Ｂｉ）からなる組成を有し、鉛（Ｐｂ）等の有害物質及び錫（Ｓｎ）を含有しないことを特徴とする。
【００１０】
本発明の可溶栓は、鉛やカドミウム等の有害物質を一切含まず、可溶栓を備えた装置を廃棄処分しても地下水等を汚染することがないことは勿論であるが、このはんだ合金を用いることで、５８℃〜６５℃の広い温度域で優れたクリープ特性を発揮し、作動温度に達する前に装置内の内圧ではんだ合金が押し出されるという不都合を防止することができる。さらに、６９℃〜７５℃の温度域ではんだ合金を溶融させることができ、可溶栓に求められる本来の機能を損なうこともない。加えて、上記組成のはんだ合金とすることで、本体内に充填する際の流動性が高くなり、ボイド（気泡）の発生や強度のばらつきを生じることがない。
【００１１】
なお、前記可溶栓において、前記本体の貫通孔の内径は３ｍｍ以上５ｍｍ以下とするのが好ましい。すなわち、貫通孔の内径が３ｍｍに達しないと、貫通孔にはんだ合金を充填することが困難であり、貫通孔の内径が５ｍｍを超えると、上記の優れたクリープ特性を実現することができない恐れがあるからである。
【００１２】
また、前記可溶栓において、前記貫通孔の軸線方向の全長を３７ｍｍ以上とすることが好ましい。これにより、上記温度域で優れたクリープ特性をより得られ易くなる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、鉛等の有害物質を含むことなく、作動温度が７０℃近辺にあり、５８℃〜６５℃の温度域でのクリープ特性に優れた可溶栓を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る可溶栓の第１の実施形態を示す一部破断面図である。
【図２】本発明に係る可溶栓の第２の実施形態を示す一部破断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１（ａ）は、本発明に係る可溶栓の一実施の形態を示し、この可溶栓１は、プラグ状に形成され、内部に貫通孔２ｅを有する本体２に、レンチ係合部２ａと、冷凍装置の高圧側付属機器の凝縮器や受液器等、あるいは、前記の高圧側となる液溜まり部やアキュムレータ等（以下「被接続箇所」という。）に設けられた雌ねじ部と螺合接続するための第１雄ねじ部２ｂと、冷凍装置の配管の一部（冷凍装置内が高温、高圧となって可溶栓が作動し、外部に冷媒が放出される場合に、冷凍装置周辺の作業者に影響がない場所に冷媒を導くためのもの）の雌ねじ部と螺合接続するための第２雄ねじ部２ｃと、本体２の内壁面に形成される環状溝２ｄと、貫通孔２ｅに充填され、装置内が所定の温度に達した場合等に溶融するはんだ合金３とを設けて構成される。なお、図１（ｂ）に示す如く、環状溝２ｄに代えてねじ部２ｆを設けることもできる。
【００１７】
本体２は、その全長Ｌが３７ｍｍ以上となるように、また、内部に設けられた貫通孔２ｅの直径φａが３ｍｍ以上５ｍｍ以下となるように形成される。これらにより、本体２の貫通孔２ｅへのはんだ合金の充填が容易で、かつ、５８℃〜６５℃の温度域で優れたクリープ特性を得ることができる。
【００１８】
環状溝２ｄまたはねじ部２ｆは、本体２の内壁面に環状に形成され、本体２とはんだ合金３との接着面積を大きくする役割を担う。これにより、本体２とはんだ合金３との接着強度が強化され、はんだ合金３の剥離を防止するとともに、装置内の圧力が急激に上昇した場合に、はんだ合金３が勢いよく飛び出すことを防止する。
【００１９】
はんだ合金３は、鉛（Ｐｂ）等の有害物質及び錫（Ｓｎ）を含有しないとともに、インジウム（Ｉｎ）６５±２質量％、銅（Ｃｕ）０．５±０．２質量％、アンチモン（Ｓｂ）０．５±０．２質量％及び残部ビスマス（Ｂｉ）からなる組成を有する低融点金属である。このはんだ合金３の組成が本発明の特徴部分であり、これにより、上記温度域で優れたクリープ特性を得ることができる。また、上記組成によりはんだ合金３を生成した場合には、本体２内に充填する際の流動性が高くなり、ボイド（気泡）の発生や強度のばらつきを抑制することができる。
【００２０】
上記実施の形態においては、可溶栓１を第１の雄ねじ部２ｂ及び第２の雄ねじ部２ｃを介して、冷凍装置の前記被接続箇所及び前記配管と各々接続したが、例えば、前記配管が必要でないユニットの場合には、図２（ａ）、（ｂ）に示すような可溶栓１１を構成し、雄ねじ部１２を冷凍装置の前記被接続箇所に設けられた雌ねじ部と螺合することにより、可溶栓１１を装着することもできる。なお、可溶栓１１の構成要素であって、図１に記載の可溶栓１と同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付している。
【実施例】
【００２１】
５台の装置の各々において、装置内圧を４．２ＭＰａに維持し、可溶栓全体をグリセリン液中に浸漬した後、昇温速度を１℃／ｍｉｎとして装置内の温度を上昇させた。なお、はんだ合金３は、錫（Ｓｎ）を含有しないとともに、インジウム（Ｉｎ）６５質量％、銅（Ｃｕ）０．５質量％、アンチモン（Ｓｂ）０．５質量％及び残部ビスマス（Ｂｉ）からなる組成を有するものとした。試験の結果、いずれの可溶栓においても、６９℃〜７５℃の温度範囲ではんだ合金３が溶融した。
【００２２】
また、上記装置の各々において、可溶栓全体をグリセリン液中に浸漬した後、可溶栓を装置に２ヶ月間装着させた状態で、はんだ合金３の飛び出しの有無を調査した。この際、装置内圧を５〜６．３ＭＰａに維持し、また、装置内の温度は、可溶栓が作動すべき温度より低い６５℃に設定した。試験の結果、いずれの可溶栓においても、はんだ合金３の飛び出しは認められなかった。
【００２３】
以上のとおり、本発明によれば、（ａ）６９℃〜７５℃の温度域ではんだ合金３が溶融し、作動すべき温度域で確実に作動する、（ｂ）作動すべき温度域より低い温度域（５８℃〜６５℃）において優れたクリープ特性を発揮し、冷凍装置の内圧（５〜６．３ＭＰａ）によりはんだ合金３が飛び出すことがない、という効果を奏する可溶栓を得ることができた。
【符号の説明】
【００２４】
１ 可溶栓
２ 本体
２ａ レンチ係合部
２ｂ 第１雄ねじ部
２ｃ 第２雄ねじ部
２ｄ 環状溝
２ｅ 貫通孔
２ｆ ねじ部
１１ 可溶栓
１２ 雄ねじ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を有する本体と、前記貫通孔内に充填されるはんだ合金とを備え、前記はんだ合金は、インジウム（Ｉｎ）６５±２質量％、銅（Ｃｕ）０．５±０．２質量％、アンチモン（Ｓｂ）０．５±０．２質量％及び残部ビスマス（Ｂｉ）からなる組成を有することを特徴とする可溶栓。
【請求項２】
前記貫通孔の内径は３ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の可溶栓。
【請求項３】
前記貫通孔の軸線方向の全長が３７ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の可溶栓。
【請求項１】
貫通孔を有する本体と、前記貫通孔内に充填されるはんだ合金とを備え、前記はんだ合金は、インジウム（Ｉｎ）６５±２質量％、銅（Ｃｕ）０．５±０．２質量％、アンチモン（Ｓｂ）０．５±０．２質量％及び残部ビスマス（Ｂｉ）からなる組成を有することを特徴とする可溶栓。
【請求項２】
前記貫通孔の内径は３ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の可溶栓。
【請求項３】
前記貫通孔の軸線方向の全長が３７ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の可溶栓。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−１２７７７６（Ｐ２０１１−１２７７７６Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８３７２４（Ｐ２００９−２８３７２４）
【出願日】平成２１年１２月１５日（２００９．１２．１５）
【出願人】（３９１００２１６６）株式会社不二工機 (451)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１５日（２００９．１２．１５）
【出願人】（３９１００２１６６）株式会社不二工機 (451)
【Ｆターム（参考）】
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