JP2021191581A - ろう付構造体の製造方法、および、ろう付構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】 ろう付構造体の製造方法において、製造コストを低減しつつ、２つの部材の接合強度を向上する技術を提供する。【解決手段】 ろう付構造体の製造方法では、貫通孔を有する第１の部材と、貫通孔に挿入された第２の部材と、を準備する準備工程と、準備工程の後、金属粉末とバインダとの混合物を、貫通孔に挿入された第２の部材と第１の部材との間に配置する第１配置工程と、第１配置工程の後、接合ろう材を混合物に隣接させて配置する第２配置工程と、第２配置工程の後、混合物と接合ろう材とを加熱し、第１の部材と第２の部材との間の金属粉末の集合体に接合ろう材を含侵させて複合ろう材を形成し、複合ろう材によって第１の部材と第２の部材とを接合する接合工程と、を備える。【選択図】 図３

Description

本発明は、ろう付構造体の製造方法、および、ろう付構造体に関する。

従来から、一方の部材が有する貫通孔に挿入された他方の部材と、一方の部材とが、ろう付によって固定されるろう付構造体が知られている。例えば、特許文献１には、一方の管体と、一方の管体の内部に端部が挿入されている他方の管体とを組み合わせたろう付構造体において、一方の管体と他方の管体との隙間にろう材を配置させることで２つの管体をろう付する技術が開示されている。また、特許文献２には、内壁面が凸状に形成されている貫通孔を有する平板形状の一方の部材に対して、貫通孔に挿通される他方の部材を加圧して貫通孔内で変形させたのち、一方の部材と他方の部材との隙間にろう材を流入させることで２つの部材をろう付する技術が開示されている。また、特許文献３には、アルミニウム製の平板形状の部材に形成されている貫通孔に挿入されるアルミニウム製の管形状の部材の周囲にマグネシウムを含む置きろうを配置し、平板形状の部材と管形状の部材とをろう付する技術が開示されている。

特開２０１３−１６９５７６号公報 特開２０００−２７１６７５号公報 特開２０１１−２３０１２８号公報

しかしながら、上記先行技術によっても、ろう付構造体の製造方法において、製造コストを低減しつつ、２つの部材の接合強度を向上するためには、なお改善の余地があった。例えば、特許文献１の技術では、一方の管体と他方の管体との隙間が大きいと、ろう材が管体の壁面に沿って流れてしまうため、他方の管体の外周全部を一方の管体に接合できないおそれがあり、接合強度が低下する。このため、ろう材が流れない程度に、一方の管体の内径と他方の管体の外径とを高精度に加工する必要があり、製造コストが増加するおそれがある。また、特許文献２の技術でも、加圧によって変形させた他方の部材と一方の部材の内壁面との隙間が大きいと、ろう材が壁面に沿って流れてしまうため、高精度に変形させる必要がある。このため、製造に手間がかかり、製造コストが増加するおそれがある。また、特許文献３の技術では、ろう材に添加するマグネシウムの量によってろう材による平板形状の部材と管形状の部材との間の充填性を変更するため、隙間の大きさによってマグネシウム含有量が異なるろう材を複数準備する必要がある。このため、製造コストが増加するおそれがある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、ろう付構造体の製造方法において、製造コストを低減しつつ、２つの部材の接合強度を向上する技術を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、ろう付構造体の製造方法が提供される。このろう付構造体の製造方法では、貫通孔を有する第１の部材と、前記貫通孔に挿入された第２の部材と、を準備する準備工程と、前記準備工程の後、金属粉末とバインダとの混合物を、前記貫通孔に挿入された前記第２の部材と前記第１の部材との間に配置する第１配置工程と、前記第１配置工程の後、接合ろう材を前記混合物に隣接させて配置する第２配置工程と、前記第２配置工程の後、前記混合物と前記接合ろう材とを加熱し、前記第１の部材と前記第２の部材との間の前記金属粉末の集合体に前記接合ろう材を含侵させて複合ろう材を形成し、前記複合ろう材によって前記第１の部材と前記第２の部材とを接合する接合工程と、を備える。

この構成によれば、接合工程において、混合物と接合ろう材とを加熱すると、混合物においてバインダが蒸発する。これにより、貫通孔に挿入された第２の部材と第１の部材との間に配置されている混合物は、金属粉末の集合体となる。さらに、溶融する接合ろう材が金属粉末の間に流れ込むことで、金属粉末の集合体に接合ろう材が含侵する。これにより、第１の部材と第２の部材との間に金属粉末と接合ろう材とからなる複合ろう材が形成される。複合ろう材は、金属粉末の集合体がスペーサとなって、第１の部材と第２の部材との隙間を埋めるため、この隙間がろう材のみによって２つの部材を接合する場合に比べ大きい場合でも第１の部材と第２の部材とを接合することができる。これにより、第１の部材の貫通孔の大きさや第２の部材の太さなどの製作公差を大きくすることができるため、ろう付構造体の製造コストを低減しつつ、２つの部材の接合強度を向上することができる。

（２）上記形態のろう付構造体の製造方法において、前記複合ろう材は、前記金属粉末に対する前記接合ろう材の体積比が、２５％以上５０％以下であってもよい。この構成によれば、複合ろう材は、金属粉末に対する接合ろう材の体積比が、２５％以上５０％以下となっている。これにより、金属粉末と接合ろう材との共晶結合の不足による接合強度の低下を抑制しつつ、複合ろう材内での組成偏析に起因する接合ろう材の添加物の析出による接合強度の低下を抑制することができる。したがって、２つの部材の接合強度を一定程度以上に維持することができる。

（３）上記形態のろう付構造体の製造方法において、前記第１の部材が有する前記貫通孔の内側と、前記第２の部材の外側との隙間の大きさは、０．２ｍｍより大きく、５ｍｍ以下であってもよい。この構成によれば、第１の部材が有する貫通孔の内側と、第２の部材の外側との隙間の大きさは、０．２ｍｍより大きく、５ｍｍ以下となっている。これにより、２つの部材間の隙間が、ろう材のみによって２つの部材を接合する場合での２つの部材間の最大の距離である０．２ｍｍより大きい場合でも、金属粉末の集合体を含む複合ろう材によって２つの部材を接合することができる。したがって、第１の部材の貫通孔の大きさや第２の部材の太さなどの製作公差を大きくすることができるため、ろう付構造体の製造コストを低減しつつ、２つの部材の接合強度を向上することができる。

（４）上記形態のろう付構造体の製造方法において、前記第１配置工程の後であって前記第２配置工程の前に、前記第１の部材と前記第２の部材との間の前記混合物を乾燥させる第１乾燥工程と、前記第２配置工程の後であって前記接合工程の前に、前記混合物に隣接して配置された前記接合ろう材を乾燥させる第２乾燥工程と、を備えてもよい。この構成によれば、第１乾燥工程において、第１の部材と第２の部材との間の混合物を乾燥させる。これにより、混合物に含まれるバインダの一部を蒸発させることができるため、接合工程において、溶融した接合ろう材が金属粉末の間に流れ込みやすくなる。これにより、２つの部材の接合強度をさらに向上することができる。また、上述した構成によれば、第２乾燥工程において、混合物に隣接して配置された接合ろう材を乾燥させる。これにより、接合ろう材に含まれるフラックスを蒸発させることができるため、残留フラックスによる部材の腐食を防止することができる。

（５）本発明の別の形態によれば、ろう付構造体が提供される。このろう付構造体は、貫通孔を有する第１の部材と、前記貫通孔に挿入された第２の部材と、前記貫通孔に挿入された前記第２の部材と前記第１の部材との間に配置される複合ろう材と、を備え、前記複合ろう材は、接合ろう材と、前記接合ろう材を含浸した金属粉末の集合体と、を含み、前記第１の部材と前記第２の部材とを接合する。この構成によれば、第１の部材と第２の部材とは、複合ろう材によって接合されている。複合ろう材は、接合ろう材と、接合ろう材を含浸した金属粉末の集合体とを含んでおり、接合される第１の部材と第２の部材との隙間が比較的広い場合でも、金属粉末の集合体がスペーサとなって、第１の部材と第２の部材とを接合することができる。これにより、第１の部材の貫通孔の大きさや第２の部材の太さなどの製作公差を大きくすることができるため、ろう付構造体の製造コストを低減しつつ、２つの部材の接合強度を向上することができる。

（６）上記形態のろう付構造体において、前記複合ろう材は、前記金属粉末に対する前記接合ろう材の体積比が、２５％以上５０％以下であってもよい。この構成によれば、複合ろう材は、金属粉末に対する接合ろう材の体積比が、２５％以上５０％以下となっている。これにより、金属粉末と接合ろう材との共晶結合の不足による接合強度の低下を抑制しつつ、複合ろう材内での組成偏析に起因する接合ろう材の添加物の析出による接合強度の低下を抑制することができる。したがって、２つの部材の接合強度を一定程度以上に維持することができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、ろう付構造体を含む装置、ろう付構造体を含む装置の制御方法、ろう付構造体の製造方法を実行させるコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを配布するためのサーバ装置、そのコンピュータプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体等の形態で実現することができる。

第１実施形態のろう付構造体の概略構成を示す模式図である。 ろう付構造体の部分拡大図である。 ろう付構造体の製造方法のフローチャートである。 ろう付構造体の製造方法を説明する第１の図である。 ろう付構造体の製造方法を説明する第２の図である。 ろう付構造体の製造方法を説明する第３の図である。 第２実施形態のろう付構造体の概略構成を示す模式図である。 第３実施形態のろう付構造体の概略構成を示す模式図である。 第４実施形態のろう付構造体の概略構成を示す模式図である。 第５実施形態のろう付構造体の概略構成を示す模式図である。 第６実施形態のろう付構造体の概略構成を示す模式図である。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態のろう付構造体１の概略構成を示す模式図である。図２は、ろう付構造体１の部分拡大図である。第１実施形態のろう付構造体１は、例えば、化学蓄熱材における放熱反応と吸熱反応を利用した化学蓄熱システムに適用される。具体的には、化学蓄熱システムにおいて、化学蓄熱材での蓄熱時に発生する水蒸気を凝縮して水にするととともに、化学蓄熱材での放熱時に水蒸気を化学蓄熱材に供給する蒸発凝縮器に適用される。ろう付構造体１は、第１の部材１１と、第２の部材１２と、複合ろう材２０とを備える。

第１の部材１１は、ステンレス鋼などの金属から形成されている平板形状の部材である。第１の部材１１は、上述した蒸発凝縮器では、例えば、蒸発凝縮器の外装パネルの一部であって、ＳＵＳ３１６などのステンレス鋼から形成されている。第１の部材１１は、第２の部材１２が挿通される貫通孔１１ａを有する。本実施形態では、貫通孔１１ａは、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である図１（ｂ）に示すように、円形状に形成されている。

第２の部材１２は、ステンレス鋼などの金属から形成されている円管状部材であって、ろう付構造体１が上述した蒸発凝縮器に適用される場合、水や水蒸気を流れる流路１２ａを有する。本実施形態では、流路１２ａの断面は、図１（ｂ）に示すように、円形状である。第２の部材１２は、外径が貫通孔１１ａの内径より小さく、第１の部材１１の貫通孔１１ａに挿通される。第１の部材１１における貫通孔１１ａの内壁面１１ｂと、第２の部材１２の外壁面１２ｂとの間の距離Ｌ１は、０．２ｍｍより大きく、５ｍｍ以下となっている。本実施形態では、第２の部材１２は、中心軸Ｃ１２が第１の部材１１の貫通孔１１ａの中心軸Ｃ１１に重なるように配置されている。

複合ろう材２０は、貫通孔１１ａに挿入された第２の部材１２と第１の部材１１との間に配置される。複合ろう材２０は、複数の金属粉末２１と、接合ろう材２２とを有する。複合ろう材２０は、第１の部材１１の貫通孔１１ａの内壁面１１ｂと、第２の部材１２の外壁面１２ｂとに接合し、第１の部材１１の一方の側と他方の側との気密を保つ。

複数の金属粉末２１は、例えば、ＳＵＳ３１６から形成されている粉末であって、複合ろう材２０の内部において分散して配置される。本実施形態では、複合ろう材２０における金属粉末２１の体積比は、５０％より大きい。複数の金属粉末２１は、特許請求の範囲の「金属粉末の集合体」に相当する。

接合ろう材２２は、本実施形態では、ステンレス鋼を接合可能なニッケルろうであり、ニッケル（Ｎｉ）、Ｂ（ホウ素）、リン（Ｐ）を主成分とし、Ｓｉなどが添加されている。接合ろう材２２は、複数の金属粉末２１に含浸している。本実施形態では、複合ろう材２０における金属粉末２１に対する接合ろう材２２の体積比は、２５％以上５０％以下となっている。

図３は、ろう付構造体１の製造方法を示すフローチャートである。図４は、ろう付構造体１の製造方法を説明する第１の図である。図５は、ろう付構造体１の製造方法を説明する第２の図である。図６は、ろう付構造体の製造方法を説明する第３の図である。次に、本実施形態のろう付構造体１の製造方法の詳細を説明する。

最初に、準備工程として、貫通孔１１ａを有する第１の部材１１と、貫通孔１１ａに挿入された第２の部材１２と、を準備する（ステップＳ１１）。具体的には、貫通孔１１ａが形成されている第１の部材１１と、外径が貫通孔１１ａの内径より小さい第２の部材１２とを準備する。第２の部材１２を第１の部材１１の貫通孔１１ａに挿通し、図４（ａ）に示す状態の第１の部材１１と第２の部材１２とにする。

次に、第１配置工程として、金属粉末２１とバインダ２３との混合物２４を、貫通孔１１ａに挿入された第２の部材１２と第１の部材１１との間に配置する（ステップＳ１２）。具体的には、図４（ａ）に示すように、貫通孔１１ａに挿通されている第２の部材１２の外壁面１２ｂと貫通孔１１ａの内壁面１１ｂとの間に混合物２４を充填する（図４（ａ）の白抜き矢印Ｆ１）。混合物２４は、複数の金属粉末２１と金属粉末２１どうしを結合するバインダ２３とが混合されて形成されている（図４（ａ）参照）。バインダ２３は、加熱によって蒸発する、例えば、熱可塑性樹脂や、ワックスなどから形成されている。

次に、第１乾燥工程として、第１の部材１１と第２の部材１２との間の混合物２４を乾燥させる（ステップＳ１３）。具体的には、第１配置工程において第１の部材１１と第２の部材１２との間に配置された混合物２４を乾燥し、混合物２４に含まれるバインダ２３の一部を蒸発させる。

次に、第２配置工程として、接合ろう材２２を混合物２４に隣接させて配置する（ステップＳ１４）。具体的には、図５に示すように、第１の部材１１上において、混合物２４に接触するように接合ろう材２２を配置する。このとき、接合ろう材２２が配置される位置は、混合物２４に直接接触しない位置であってもよい。混合物２４から離れていてもよく、接合工程において加熱され溶融する接合ろう材２２が流れることで複数の金属粉末２１の間に流れ込み、金属粉末２１の集合体に含浸することが可能な位置であればよい。

次に、第２乾燥工程として、混合物２４に隣接して配置された接合ろう材２２を乾燥させる（ステップＳ１５）。具体的には、第２配置工程において混合物２４に隣接させて配置された接合ろう材２２を乾燥し、接合ろう材２２に含まれるフラックスを蒸発させる。

次に、接合工程として、混合物２４と接合ろう材２２とを加熱し複合ろう材２０を形成することで、複合ろう材２０によって第１の部材１１と第２の部材１２とを接合する（ステップＳ１６）。具体的には、図５に示す状態の第１の部材１１と第２の部材１２を減圧加熱炉３０の内部にセットする。減圧加熱炉３０は、内部を減圧しつつ内部にセットされた部材を加熱することが可能な装置である。減圧加熱炉３０の内部にセットされた図５に示す状態の第１の部材１１と第２の部材１２は、混合物２４が加熱されることで、混合物２４のバインダ２３が揮発する（図６参照）。揮発したバインダ２３は、減圧加熱炉３０の内部を減圧することで吸引され、減圧加熱炉３０の外部に排出される（図６の実線矢印Ｆ２）。さらに、接合ろう材２２が加熱されることで溶融し、バインダ２３の揮発によって隙間となった複数の金属粉末２１の間に流れ込む（図６の白抜き矢印Ｆ３）。これにより、複数の金属粉末２１が接合ろう材２２によって含浸されるため、第１の部材１１と第２の部材１２との間に、金属粉末２１と接合ろう材２２とからなる複合ろう材２０が形成される。形成された複合ろう材２０は、第１の部材１１の内壁面１１ｂと第２の部材１２の外壁面１２ｂとに接合する。このようにして、第１の部材１１と第２の部材１２とが複合ろう材２０によって接合された、ろう付構造体１が作製される。

以上説明した、本実施形態のろう付構造体１の製造方法によれば、接合工程において、混合物２４と接合ろう材２２とを加熱すると、混合物２４においてバインダ２３が蒸発する。これにより、貫通孔１１ａに挿入された第２の部材１２と第１の部材１１との間に配置されている混合物２４は、金属粉末２１の集合体となる。さらに、溶融する接合ろう材２２が複数の金属粉末２１の間に流れ込むことで、金属粉末２１の集合体に接合ろう材２２が含侵する。これにより、第１の部材１１と第２の部材１２との間に金属粉末２１と接合ろう材２２とからなる複合ろう材２０が形成される。複合ろう材２０は、金属粉末２１の集合体がスペーサとなって、第１の部材１１と第２の部材１２との隙間を埋めるため、この隙間がろう材のみによって２つの部材を接合する場合に比べ大きい場合でも第１の部材１１と第２の部材１２とを接合することができる。これにより、第１の部材１１の貫通孔１１ａの大きさや第２の部材１２の太さなどの製作公差を大きくすることができるため、ろう付構造体１の製造コストを低減しつつ、２つの部材１１、１２の接合強度を向上することができる。

また、ろう付構造体１の製造方法によれば、第１の部材１１と第２の部材１２とを接合するとき、第１の部材１１と第２の部材１２との間の金属粉末２１の集合体を加熱によって溶融された接合ろう材２２で含侵させる。これにより、ろう材のみによって２つの部材を接合する場合に比べ、２つの部材を接合するろう材にボイドが形成されにくくなる。したがって、２つの部材１１、１２の接合強度をさらに向上することができる。

また、ろう付構造体１の製造方法によれば、複合ろう材２０は、金属粉末２１に対する接合ろう材２２の体積比が、２５％以上５０％以下となっている。これにより、金属粉末２１と接合ろう材２２との共晶結合の不足による接合強度の低下を抑制しつつ、複合ろう材２０の内部での組成偏析に起因する接合ろう材２２に含まれるＳｉなどの添加物の析出による接合強度の低下を抑制することができる。したがって、２つの部材１１、１２の接合強度を一定程度以上に維持することができる。

また、ろう付構造体１の製造方法によれば、第１の部材１１が有する貫通孔１１ａの内壁面１１ｂと、第２の部材１２の外壁面１２ｂとの隙間の大きさは、０．２ｍｍより大きく、５ｍｍ以下となっている。これにより、２つの部材間の隙間が、ろう材のみによって２つの部材を接合する場合での２つの部材間の最大の距離である０．２ｍｍより大きい場合でも、金属粉末２１の集合体を含む複合ろう材２０によって２つの部材１１、１２を接合することができる。したがって、第１の部材１１の貫通孔１１ａの大きさや第２の部材１２の太さなどの製作公差を大きくすることができるため、ろう付構造体１の製造コストを低減しつつ、２つの部材１１、１２の接合強度を向上することができる。

また、ろう付構造体１の製造方法によれば、第１乾燥工程において、第１の部材１１と第２の部材１２との間の混合物２４を乾燥させる。これにより、混合物２４に含まれるバインダ２３の一部を蒸発させることができるため、接合工程において、溶融した接合ろう材２２が金属粉末２１の間に流れ込みやすくなる。これにより、２つの部材１１、１２の接合強度をさらに向上することができる。また、ろう付構造体１の製造方法によれば、第２乾燥工程において、混合物２４に隣接して配置された接合ろう材２２を乾燥させる。これにより、接合ろう材２２に含まれるフラックスを蒸発させることができるため、残留フラックスによる２つの部材１１、１２の腐食を防止することができる。

また、ろう付構造体１によれば、第１の部材１１と第２の部材１２とは、接合ろう材２２と、接合ろう材２２を含浸した金属粉末２１の集合体とを含む複合ろう材２０によって接合されている。これにより、第１の部材１１と第２の部材１２との隙間が比較的広い場合でも、金属粉末２１の集合体がスペーサとなって、第１の部材１１と第２の部材１２とを接合することができるため、第１の部材１１や第２の部材１２の製作公差を大きくすることができる。したがって、ろう付構造体１の製造コストを低減しつつ、２つの部材１１、１２の接合強度を向上することができる。

また、ろう付構造体１によれば、金属粉末２１に対する接合ろう材２２の体積比が、２５％以上５０％以下となっている。これにより、２つの部材１１、１２の接合強度を一定程度以上に維持することができる。

＜第２実施形態＞
図７は、第２実施形態のろう付構造体２の概略構成を示す模式図である。第２実施形態のろう付構造体２は、第１実施形態のろう付構造体１（図１）と比較すると、第１の部材１１に対する第２の部材１２の位置が異なる。

本実施形態のろう付構造体２は、第１実施形態のろう付構造体１と同じ構成であって、第１の部材１１と、第２の部材１２と、複合ろう材２０と、を備える。ろう付構造体２では、図７（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である図７（ｂ）に示すように、貫通孔１１ａにおける第２の部材１２の位置が、貫通孔１１ａの中心に対してずれている。具体的には、図７（ｂ）に示すように、第２の部材１２は、中心軸Ｃ１２が第１の部材１１の貫通孔１１ａの中心軸Ｃ１１からずれた位置に配置されている。このため、第１の部材１１における貫通孔１１ａの内壁面１１ｂと、第２の部材１２の外壁面１２ｂとの間の距離が、場所によって異なっている。具体的には、図７（ｂ）に示すように、貫通孔１１ａの内壁面１１ｂと第２の部材１２の外壁面１２ｂとの距離Ｌ２２が、別の位置での貫通孔１１ａの内壁面１１ｂと第２の部材１２の外壁面１２ｂとの距離Ｌ２１より長い。この場合、距離Ｌ２２は、５ｍｍ以下となっている。

以上説明した、本実施形態のろう付構造体２によれば、第１の部材１１と第２の部材１２とは、接合ろう材２２と、接合ろう材２２を含浸した金属粉末２１の集合体とを含む複合ろう材２０によって接合されている。これにより、第１の部材１１と第２の部材１２との隙間が０．２ｍｍ以上であっても、金属粉末２１の集合体がスペーサとなって、第１の部材１１と第２の部材１２とを接合することができるため、第１の部材１１や第２の部材１２の製作公差を大きくすることができる。したがって、ろう付構造体２の製造コストを低減しつつ、２つの部材１１、１２の接合強度を向上することができる。

また、ろう付構造体２によれば、第２の部材１２は、中心軸Ｃ１２が第１の部材１１の貫通孔１１ａの中心軸Ｃ１１からずれた位置に配置されている。ろう付構造体２では、このように、２つの部材１１、１２の組み付け位置が所定の位置からずれていても、貫通孔１１ａの内壁面１１ｂと第２の部材１２の外壁面１２ｂとの距離が５ｍｍ以下となっているため、複合ろう材２０によって第１の部材１１と第２の部材１２とを接合することができる。したがって、第１の部材１１と第２の部材１２との接合における自由度が高めることができるため、製造コストをさらに低減することができる。

＜第３実施形態＞
図８は、第３実施形態のろう付構造体３の概略構成を示す模式図である。第３実施形態のろう付構造体３は、第１実施形態のろう付構造体１（図１）と比較すると、第２の部材の形状が異なる。

本実施形態のろう付構造体３は、第１の部材１１と、第２の部材３２と、複合ろう材２０とを備える。第２の部材３２は、ステンレス鋼などの金属から形成されている管状部材であって、図８のろう付構造体３の断面図に示すように、中心軸Ｃ３２に垂直な断面が矩形状に形成されている。第２の部材３２は、中心軸Ｃ３２に垂直な断面が矩形状に形成されている流路３２ａを有する。第２の部材３２は、外径が貫通孔１１ａの内径より小さく、第１の部材１１の貫通孔１１ａに挿通される。本実施形態では、図８に示すように、第１の部材１１における貫通孔１１ａの内壁面１１ｂと、第２の部材３２の外壁面３２ｂとの間の距離Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３は、０．２ｍｍより大きく、５ｍｍ以下となっている。これにより、複合ろう材２０によって、第２の部材３２の外側全てが、第１の部材１１の貫通孔１１ａの内壁面１１ｂに接合されている。

以上説明した、本実施形態のろう付構造体３によれば、中心軸Ｃ３２に垂直な断面が矩形状の第２の部材３２と第１の部材１１とは、接合ろう材２２と、接合ろう材２２を含浸した金属粉末２１の集合体とを含む複合ろう材２０によって接合されている。これにより、第１の部材１１と第２の部材３２との隙間が０．２ｍｍ以上であっても、金属粉末２１の集合体がスペーサとなって、第１の部材１１と第２の部材３２とを接合することができるため、第１の部材１１や第２の部材３２の製作公差を大きくすることができる。したがって、ろう付構造体３の製造コストを低減しつつ、２つの部材１１、３２の接合強度を向上することができる。

また、ろう付構造体３によれば、第２の部材３２は、中心軸Ｃ３２に垂直な断面が矩形状に形成されているため、円形状に形成されている貫通孔１１ａの内壁面１１ｂと第２の部材３２の外壁面１２ｂとの隙間の大きさは、位置によって異なっている。しかしながら、ろう付構造体３では、接合前に第１の部材１１と第２の部材３２との間に充填される混合物２４の金属粉末２１が分散して配置されるため、隙間の大きさが変化しても接合することができる。これにより、貫通孔１１ａの形状と第２の部材３２の形状とが同じような形状でなくても接合できるため、貫通孔１１ａの形状や第２の部材３２の形状の自由度を向上することができる。

＜第４実施形態＞
図９は、第４実施形態のろう付構造体４の概略構成を示す模式図である。第４実施形態のろう付構造体４は、第１実施形態のろう付構造体１（図１）と比較すると、第２の部材の形状が異なる。

本実施形態のろう付構造体４は、第１の部材１１と、第２の部材４２と、複合ろう材２０と、を備える。第２の部材４２は、ステンレス鋼などの金属から形成されている管状部材であって、流路４２ａを有する。第２の部材４２は、図９のろう付構造体４の断面図に示すように、中心軸Ｃ４２に平行な断面が一方の端部４３から他方の端部４４にかけて幅が広くなるように形成されている。これにより、貫通孔１１ａにおいて、第１の部材１１における貫通孔１１ａの内壁面１１ｂと、第２の部材４２の外壁面４２ｂとの間の距離は、第２の部材４２の一方の端部４３側から他方の端部４４側に向かうにしたがって狭くなっている。本実施形態では、貫通孔１１ａにおける、第１の部材１１の貫通孔１１ａの内壁面１１ｂと、第２の部材４２の外壁面４２ｂとの間の距離Ｌ４１、Ｌ４２は、０．２ｍｍより大きく、５ｍｍ以下となっている。第２の部材４２の外側全ては、複合ろう材２０によって、第１の部材１１の貫通孔１１ａの内壁面１１ｂに接合されている。

以上説明した、本実施形態のろう付構造体４によれば、第１の部材１１と第２の部材４２とは、接合ろう材２２と、接合ろう材２２を含浸した金属粉末２１の集合体とを含む複合ろう材２０によって接合されている。これにより、第１の部材１１と第２の部材４２との間の距離が、図９に示すように第２の部材４２の中心軸Ｃ４２に沿う方向において変化しても、金属粉末２１の集合体がスペーサとなって、第１の部材１１と第２の部材４２とを接合することができる。したがって、第１の部材１１や第２の部材４２の製作公差を大きくすることができるため、ろう付構造体４の製造コストを低減しつつ、２つの部材１１、４２の接合強度を向上することができる。

＜第５実施形態＞
図１０は、第５実施形態のろう付構造体５の概略構成を示す模式図である。第５実施形態のろう付構造体５は、第１実施形態のろう付構造体１（図１）と比較すると、第２の部材の形状が異なる。

本実施形態のろう付構造体５は、第１の部材１１と、第２の部材５２と、複合ろう材２０とを備える。第２の部材５２は、ステンレス鋼などの金属から形成されている管状部材であって、中心軸Ｃ５２に沿って形成されている流路５２ａを有する。第２の部材５２は、貫通孔１１ａに挿通されている状態において、貫通孔１１ａに位置する部位がくびれた形状をなしている。具体的には、図１０に示すように、第２の部材５２の一方の端部５３と他方の端部５４とは、幅がほぼ同じ大きさとなっている。第２の部材５２は、一方の端部５３から他方の端部５４に向かうにしたがって幅が小さくなるように形成されており、他方の端部５４から一方の端部５３に向かうにしたがっても幅が小さくなるように形成されている。すなわち、第２の部材１２において、貫通孔１１ａに位置する中央部５５の幅は、一方の端部５３および他方の端部５４の幅より小さい。これにより、第１の部材１１の貫通孔１１ａの内壁面１１ｂと第２の部材５２の中央部５５の外壁面５２ｂとの間の距離Ｌ５１は、第１の部材１１の内壁面１１ｂと第２の部材５２の他の部分の外壁面５２ｂとの間の距離Ｌ５２より大きい。距離Ｌ５１は、５ｍｍ以下となっている。

以上説明した、本実施形態のろう付構造体５によれば、貫通孔１１ａにおいて中央部５５がくびれている第２の部材５２と第１の部材１１とは、接合ろう材２２と、接合ろう材２２を含浸した金属粉末２１の集合体とを含む複合ろう材２０によって接合されている。これにより、第１の部材１１と第２の部材５２との隙間が第２の部材５２の形状によって変化しても、金属粉末２１の集合体がスペーサとなって、第１の部材１１と第２の部材５２とを接合することができるため、第１の部材１１や第２の部材５２の製作公差を大きくすることができる。したがって、ろう付構造体５の製造コストを低減しつつ、２つの部材１１、５２の接合強度を向上することができる。

また、ろう付構造体５によれば、図１０に示すように、くびれている中央部５５が貫通孔１１ａにおいて複合ろう材２０によって第１の部材１１に接合されている。これにより、第２の部材５２の中心軸Ｃ５２に沿う方向への第２の部材５２の移動を規制することができる。したがって、第２の部材５２が第１の部材１１から抜けにくくなるため、ろう付構造体５の破損を抑制することができる。

＜第６実施形態＞
図１１は、第６実施形態のろう付構造体６の概略構成を示す模式図である。第６実施形態のろう付構造体６は、第１実施形態のろう付構造体１（図１）と比較すると、第１の部材と第２の部材の形状が異なる。

本実施形態のろう付構造体６は、第１の部材６１と、第２の部材６２と、２つの複合ろう材２０とを備える。

第１の部材６１は、ステンレス鋼などの金属から形成されている管状部材である。第１の部材６１は、ＳＵＳ３１６などのステンレス鋼から形成されている。第１の部材６１は、第２の部材６２が挿通される貫通孔６１ａを有する。

第２の部材６２は、ステンレス鋼などの金属から形成されている管状部材であって、大径部６３と、小径部６４とを有する。第２の部材６２は、中心軸Ｃ６２が第１の部材６１の貫通孔６１ａの中心軸Ｃ６１に重なるように配置されている。

大径部６３は、第１の部材６１の一方の端部６１ｂの内側において、貫通孔６１ａに挿入されている。大径部６３には、第２の部材６２の流路の一部となる流路６３ａが内側に形成されている。第１の部材６１における貫通孔６１ａの内壁面６１ｃと、大径部６３の外壁面６３ｂとの間の距離Ｌ６１は、０．２ｍｍより大きく、５ｍｍ以下となっている。

小径部６４は、第１の部材６１の他方の端部６１ｄの内側において、貫通孔６１ａに挿入されている。小径部６４の外径は、大径部６３の外径より小さい。小径部６４には、第２の部材６２の流路の一部となる流路６４ａが内側に形成されている。小径部６４は、貫通孔６１ａにおいて、大径部６３と接続されており、流路６４ａは、流路６３ａと連通する。第１の部材６１における貫通孔６１ａの内壁面６１ｃと、小径部６４の外壁面６４ｂとの間の距離Ｌ６２は、０．２ｍｍより大きく、５ｍｍ以下となっている。

複合ろう材２０は、貫通孔６１ａにおいて、第１の部材６１の一方の端部６１ｂと大径部６３との間、および、第１の部材６１の他方の端部６１ｄと小径部６４との間に配置される。第１の部材６１の一方の端部６１ｂの内側に配置される複合ろう材２０は、第１の部材６１の貫通孔６１ａの内壁面６１ｃと、大径部６３の外壁面６３ｂとに接合し、第１の部材６１の一方の端部６１ｂ側における貫通孔６１ａの内側と外側との気密を保つ。第１の部材６１の他方の端部６１ｄの内側に配置される複合ろう材２０は、第１の部材６１の貫通孔６１ａの内壁面６１ｃと、小径部６４の外壁面６４ｂとに接合し、第１の部材６１の他方の端部６１ｄ側における貫通孔６１ａの内側と外側との気密を保つ。

以上説明した、本実施形態のろう付構造体６によれば、第１の部材６１と第２の部材６２とは、接合ろう材２２と、接合ろう材２２を含浸した金属粉末２１の集合体とを含む複合ろう材２０によって接合されている。これにより、第１の部材６１と第２の部材６２との隙間が、第１の部材６１と小径部６４との間のように広くなっても、金属粉末２１の集合体がスペーサとなって、第１の部材６１と第２の部材６２とを接合することができるため、第１の部材６１や第２の部材６２の製作公差を大きくすることができる。したがって、ろう付構造体６の製造コストを低減しつつ、２つの部材６１、６２の接合強度を向上することができる。

＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

［変形例１］
上述の実施形態では、ろう付構造体は、化学蓄熱材における放熱反応と吸熱反応とを利用した化学蓄熱システムに適用されるとした。しかしながら、ろう付構造体が適用される分野はこれに限定されない。また、第１の部材は、平板形状または管形状でなくてもよいし、第２の部材も管形状でなくてもよい。第１の部材が有する貫通孔に挿入されている第２の部材がろう付によって接合されている構造体であればよい。

［変形例２］
上述の実施形態では、複合ろう材２０における、金属粉末２１に対する接合ろう材２２の体積比は、２５％以上５０％以下となっているとした。しかしながら、金属粉末２１に対する接合ろう材２２の体積比は、これに限定されない。２５％より低くてもよいし、５０％より高くてもよい。ただし、２５％より低くなると、金属粉末２１と接合ろう材２２との共晶結合が不足するため接合強度が低下しやすくなり、５０％より高くなると、接合ろう材２２のＳｉなどの添加物の析出によって接合強度が低下しやすくなるため、２５％以上５０％以下が望ましい。

［変形例３］
上述の実施形態では、第１の部材における貫通孔の内壁面と、貫通孔に挿入される第２の部材の外壁面との間の距離は、０．２ｍｍより大きく、５ｍｍ以下となっているとした。この距離は、一般的なろう付において設定される隙間の大きさである０．２ｍｍ以下であってもよいし、５ｍｍより大きくてもよい。

［変形例４］
上述の実施形態では、ろう付構造体の製造方法は、第１の部材１１と第２の部材１２との間の混合物２４を乾燥させる第１乾燥工程と、混合物２４に隣接して配置された接合ろう材２２を乾燥させる第２乾燥工程とを備えるとした。いずれか一方であってもよいし、２つの乾燥工程はなくてもよい。

［変形例５］
上述の実施形態では、ろう付構造体の製造方法は、減圧加熱炉３０を用いて、内部を減圧しつつ、混合物２４と接合ろう材２２とを加熱し、複合ろう材２０を形成するとした。しかしながら、混合物２４と接合ろう材２２とから複合ろう材２０を形成する方法は、これに限定されない。

以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。

１，２，３，４，５，６…ろう付構造体
１１，６１…第１の部材
１１ａ，６１ａ…貫通孔
１１ｂ，６１ｃ…内壁面
１２，３２，４２，５２，６２…第２の部材
１２ｂ，３２ｂ，４２ｂ，５２ｂ，６３ｂ，６４ｂ…外壁面
２０…複合ろう材
２１…金属粉末
２２…接合ろう材
２３…バインダ
２４…混合物

Claims (6)

1. ろう付構造体の製造方法であって、
   貫通孔を有する第１の部材と、前記貫通孔に挿入された第２の部材と、を準備する準備工程と、
   前記準備工程の後、金属粉末とバインダとの混合物を、前記貫通孔に挿入された前記第２の部材と前記第１の部材との間に配置する第１配置工程と、
   前記第１配置工程の後、接合ろう材を前記混合物に隣接させて配置する第２配置工程と、
   前記第２配置工程の後、前記混合物と前記接合ろう材とを加熱し、前記第１の部材と前記第２の部材との間の前記金属粉末の集合体に前記接合ろう材を含侵させて複合ろう材を形成し、前記複合ろう材によって前記第１の部材と前記第２の部材とを接合する接合工程と、を備える、
   ろう付構造体の製造方法。
2. 請求項１に記載のろう付構造体の製造方法であって、
   前記複合ろう材は、前記金属粉末に対する前記接合ろう材の体積比が、２５％以上５０％以下である、
   ろう付構造体の製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載のろう付構造体の製造方法であって、
   前記第１の部材が有する前記貫通孔の内側と、前記第２の部材の外側との隙間の大きさは、０．２ｍｍより大きく、５ｍｍ以下である、
   ろう付構造体の製造方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のろう付構造体の製造方法は、さらに、
   前記第１配置工程の後であって前記第２配置工程の前に、前記第１の部材と前記第２の部材との間の前記混合物を乾燥させる第１乾燥工程と、
   前記第２配置工程の後であって前記接合工程の前に、前記混合物に隣接して配置された前記接合ろう材を乾燥させる第２乾燥工程と、を備える、
   ろう付構造体の製造方法。
5. ろう付構造体であって、
   貫通孔を有する第１の部材と、
   前記貫通孔に挿入された第２の部材と、
   前記貫通孔に挿入された前記第２の部材と前記第１の部材との間に配置される複合ろう材と、を備え、
   前記複合ろう材は、接合ろう材と、前記接合ろう材を含浸した金属粉末の集合体と、を含み、前記第１の部材と前記第２の部材とを接合する、
   ろう付構造体。
6. 請求項５に記載のろう付構造体であって、
   前記複合ろう材は、前記金属粉末に対する前記接合ろう材の体積比が、２５％以上５０％以下である、
   ろう付構造体。

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