JP2616651B2 - アルミニウム真空ろう付炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム真空ろう付
炉、詳しくは、自動車用熱交換器等アルミニウム製品の
ろう付けを行なうアルミニウム真空ろう付炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、アルミニウム真空ろう付炉とし
て、特開昭６３−５２７６４号公報に開示されるものが
知られている。

【０００３】上記公報に開示されるアルミニウム真空ろ
う付炉は、ろう材中から蒸発したマグネシウムが真空排
気系統等に飛散することによる、加熱室内の真空度の悪
化を阻止することを目的とする。そして、この目的達成
のために、上記アルミニウム真空ろう付炉においては、
炉体内部に加熱室を設け、該加熱室を形成する壁の一部
に加熱室内外を連通するガス流通口を設け、該ガス流通
口を可動壁により開閉可能な構造とし、加熱室内温度が
マグネシウム蒸発温度付近になったとき可動壁によりガ
ス流通口を閉じることにより、蒸発したマグネシウムを
加熱室内に封じ込め、マグネシウムが真空排気系統等に
飛散しないようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、蒸発したマグネシウムが可動壁とガ
ス流通口とのシール部位に付着して、ガス流通口を完全
遮蔽することができなくなり、その結果、加熱室内の蒸
発マグネシウムが加熱室内から排気ポンプ系へ飛散し、
ろう材中のマグネシウム含有量を比較的大きな値に設定
しなければならなかった。また、可動壁の動作不良を招
くといった問題があった。

【０００５】本発明者らの検討によると、上記問題点は
以下の理由により生ずることが判明した。すなわち、従
来技術では、炉体の温度が７０〜８０℃程度のかなり低
い温度であるとともに、可動壁にはヒータが設けられて
いないため、可動壁がガス流通口を開いている状態では
可動壁が低温の炉体の影響を受けて、マグネシウムの蒸
発成分が付着する温度（４００℃）より低い温度になっ
てしまい、その結果、可動壁をガス流通口の閉位置に操
作したとき、低温の可動壁にマグネシウムの蒸発成分が
付着するのである。

【０００６】本発明は、上記の点に鑑みなされたもの
で、加熱室の壁のみならず、可動壁についても、マグネ
シウム蒸発成分が付着するのを確実に防止できるアルミ
ニウム真空ろう付炉を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係るアルミニウム真空ろう付炉は、マグネ
シウムを含むろう材を組み合わせたアルミニウム部材
を、炉体内部の加熱室内に搬入し、該加熱室を真空雰囲
気にするとともに、前記ろう材の融点以上に昇温して、
前記アルミニウム部材をろう付するアルミニウム真空ろ
う付炉であって、前記加熱室の壁の一部を開閉自在な可
動壁により構成するとともに、前記加熱室の壁内面及び
前記可動壁の内面に、前記加熱室の内面温度を前記マグ
ネシウムの蒸発成分が付着しない所定温度以上に維持す
るようにヒータ手段を配置したことを特徴とする。

【０００８】

【発明の作用効果】可動壁は、加熱室を真空雰囲気にす
るとき開状態とされ、加熱室内温度がマグネシウム蒸発
温度付近に達したとき開状態から閉状態とされる。この
時点では、可動壁を含む加熱室の内面温度は、ヒータ手
段により、マグネシウムの蒸発成分が付着しない所定温
度以上まで昇温されているため、加熱室の壁内面に蒸発
マグネシウムが付着することはなく、可動壁を常に完全
な閉状態に保つことができるようになる。このため、加
熱室内の蒸発マグネシウムが可動壁のシール部から漏れ
て排気ポンプ系へ飛散することを防止でき、ろう材中の
マグネシウム含有量を小さな値に設定することができる
ようになる。この結果、ろう付後に炉内に発生する酸化
マグネシウムの量が大幅に低減し、この酸化マグネシウ
ム排除のための保守作業が著しく簡単になる。また、可
動壁の動作不良を防止できるようになる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１０】図１及び図２は、一実施例に係るアルミニ
ウム真空ろう付炉の全体構成を概略的に示している。

【００１１】図１及び図２において、１は水平方向略円
筒状に形成された炉体を表わしている。炉体１には、真
空排気系統の排気口２が炉体内空間と連通するように設
けられている。排気口２は、真空排気系統の構成要素で
ある切換弁６０、拡散ポンプ６１，メカニカルブースタ
ポンプ６２及びロータリポンプ６３と順に連通してい
る。炉体１内上部には、レール３が張り出ており、この
レール３に加熱室４を形成するヒータモジュールが吊下
げられている。加熱室４の天井には、キャリアレール５
が吊下げられており、このキャリアレール５に、被ろう
付品（マグネシウムを含むろう材を組み合わせたアルミ
ニウム部材）６を積載するキャリア７が上下方向に複数
段吊下げられている。キャリア７は、図１の紙面垂直方
向に移動可能になっている。

【００１２】加熱室４は、本実施例の場合、図１左右方
向に二つ独立して形成されている。各加熱室４の天井と
底面を除く、側面の壁８の内面には、熱反射板９及びヒ
ータ手段としてのヒータ１０が一対となって、被ろう付
品６の位置に対応して複数組、互いに密接して設置され
ている。そして、加熱室４の壁８の一部８ａは、図５に
示すように、エアシリンダ１１等からなる駆動手段３０
（図５に示すような回転動作させるものに限定されな
い。）により開閉可能な構造とされ、この部分８ａの内
面にも熱反射板９及びヒータ１０が一対となって設置さ
れている。したがって、加熱室４の一部は、上記のよう
な可動壁（ヒータ付き可動扉）１２により開閉可能な構
造とされている。なお、可動壁１２は、本実施例の場
合、図２に示すように、各加熱室４において、炉体１に
近い側の側面であって前扉２２及び後扉２３寄りの部位
に２個形成されている。また、被ろう付品６を加熱室４
に搬入、搬出する際に操作される前扉２２、及び保守点
検時に操作される後扉２３の各内面にも、熱反射板９及
びヒータ１０が一対となって設置されている。

【００１３】上記可動壁１２を駆動する駆動手段３０
は、以下のように構成されている。

【００１４】可動壁１２の前扉２２側又は後扉２３側の
端部には、上下方向に回転軸３１が固着されている。回
転軸３１は、加熱室４の天井４ａの上方で連結部材３２
を介してエアシリンダ１１のロッド１１ａに連結されて
おり、ロッド１１ａが後端位置にあるときは可動壁１２
を閉位置に、ロッド１１ａが前端位置にあるときは可動
壁１２を開位置に、また、ロッド１１ａが後端位置から
前進するときには回転軸３１を矢印ａ方向へ回動して可
動壁１２を閉位置から開き、ロッド１１ａが前端位置か
ら後退するときには回転軸３１を矢印ｂ方向へ回動して
可動壁１２を開位置から閉じるよう構成されている。エ
アシリンダ１１の上記のような動作は、エアシリンダ１
１内のヘッド側室１１ｂ、ロッド側室１１ｃの各々に、
後述するような制御手順に従って給排気することによっ
て実現される。

【００１５】次にエアシリンダ制御手段３３について説
明する。

【００１６】エアシリンダ制御手段３３は、エアシリン
ダ１１のヘッド側室１１ｂ、ロッド側室１１ｃ内と連通
したエアホース３４，３５を有する。ロッド側室１１ｃ
に連通するエアホース３４は、４ポート２位置切換ソレ
ノイドバルブ３６のポート口Ａに接続され、また、ヘッ
ド側室１１ｂに連通するエアホース３５は、ソレノイド
バルブ３６のポート口Ｂに接続されている。なお、ソレ
ノイドバルブ３６の給気口Ｐには、例えば４ｋｇ／ｃｍ
² の圧縮空気を発生するエアー源３７が接続されてい
る。

【００１７】ソレノイドバルブ３６は、バルブ駆動回路
３８により駆動される。バルブ駆動回路３８には、可動
壁１２の開位置を確認するための、ロッド１１ａが前端
位置にあるときオンする開位置検出用スイッチ３９から
の信号と、可動壁１２の閉位置を確認するための、ロッ
ド１１ａが後端位置にあるときオンする閉位置検出用ス
イッチ４０からの信号と、前扉２２が開位置から閉位置
になったことを確認するための、前扉２２が閉位置にな
ったときオンする前扉閉位置検出用スイッチ４１からの
信号と、加熱室４内の被ろう付品６の温度を検知し、当
該温度に比例した電圧値の信号を出力する温度センサ４
２からの信号とが入力される。そして、これらの入力信
号に基づいてソレノイドバルブ３６の２つの電磁ソレノ
イド４３，４４への通電を制御するよう構成されてい
る。ここで、一方の電磁ソレノイド４３は、可動壁１２
を閉位置に回動又は維持する際に通電される閉用ソレノ
イドであり、他方の電磁ソレノイド４４は、可動壁１２
を開位置に回動又は維持する際に通電される開用ソレノ
イドである。

【００１８】バルブ駆動回路３８は、可動壁１２が閉位
置にあるときには、閉用ソレノイド４３を通電状態にす
る。このとき、ロッド１１ａは後端位置にあり、閉位置
検出用スイッチ４０がオン状態にある。このような可動
壁１２が閉位置にあるときに、ろう付開始のため前扉２
２が閉じられると、前扉閉位置検出用スイッチ４１がオ
ン状態になり、この前扉閉位置検出用スイッチ４１がオ
ンすると、開用ソレノイド４４に通電し、また、閉用ソ
レノイド４３を非通電にする。このため、ソレノイドバ
ルブ３６のスプールが切り換わり、エアシリンダ１１の
ヘッド側室１１ｂが給気、ロッド側室１１ｃが排気され
てロッド１１ａが前進し、可動壁１２が開く。この可動
壁１２の開動作により、閉位置検出用スイッチ４０はオ
フ、開位置検出用スイッチ３９はオンとなる。その後、
加熱室４内の被ろう付品６の温度が上昇してマグネシウ
ムの蒸発温度付近（例えば５４５℃）まで達すると、温
度センサ４２の出力電圧が基準電圧以上になるので、閉
用ソレノイド４３に通電し、また、開用ソレノイド４４
を非通電にする。このため、ソレノイドバルブ３６のス
プールが元の位置に戻り、エアシリンダ１１のロッド側
室１１ｃが給気、ヘッド側室１１ｂが排気されてロッド
１１ａが後退し、可動壁１２が閉じる。

【００１９】被ろう付品６は、自動車用ラジエータ、自
動車空調用蒸発器、凝縮器等のアルミニウム熱交換器で
あり、また、そのろう付用のろう材は下記の表１に示す
如き組成物等からなるものであって、本発明によればマ
グネシウムの含有量を従来の１．２％から０．６％に低
減している。

【００２０】 各ヒータ１０は、図３及び図４に示すように構成されて
いる。図３及び図４において、１３は、ステンレススチ
ール等を材料とするボックスを表わしている。ボックス
１３内部には、ボックス１３により支持されたヒータ支
持棒１４が複数本配設されており、各ヒータ支持棒１４
に電気ヒータ１５が巻かれている。この電気ヒータ１５
は、カンタル線等の電気ヒータ材料からなる。電気ヒー
タ１５の両端は、それぞれ電極１６に接続されている。
各電極１６は、一端に電気ヒータ１５の端部１５ａが固
定された電極棒１７と、この電極棒１７の外周に配設さ
れた碍子１８と、電極棒１７の他端に固着されたボルト
１９と、このボルト１９により電極棒１７の他端に固定
され、ヒータケーブル２７の先端が固着されたターミナ
ル２０とから構成されている。ボックス１３の床面に
は、一枚又は複数枚の放熱防止用の熱反射板２１が配設
されている。この熱反射板２１は、ステンレススチール
等の材料からなる。

【００２１】上記のように構成されたヒータ１０は、図
４に示すように、加熱室４の壁８を構成するフレームの
内面側に、１枚又は複数枚の熱反射板９を介在させた上
で取り付けられている。なお、ヒータ１０は、前扉２２
及び後扉２３の各内面にも上記と同様に取り付けられて
いる。

【００２２】加熱室４の天井にも、熱反射板２４が配設
されている。

【００２３】なお、加熱室４の下方において、真空ろう
付後に加熱室４内が大気開放されることにより発生する
酸化マグネシウム等を回収するためのホッパー２５が炉
体１に配設されており、このホッパー２５の上部に、熱
反射板２６が設けられている。

【００２４】次に、上記のように構成されたアルミニウ
ム真空ろう付炉を用いた真空ろう付方法について、図６
を併せ参照しつつ説明する。

【００２５】まず、第ｎサイクル目のろう付を開始す
る。ろう付は、被ろう付品６を加熱室４内に搬入し、前
扉２２を閉じた状態で開始され、前扉２２を閉じること
で、上述したように、バルブ駆動回路３８により開用ソ
レノイド４４が通電、閉用ソレノイド４３が非通電とな
り、可動壁１２は開位置となる。そして、真空排気系統
の切換弁６０が開かれ、拡散ポンプ６１、メカニカルブ
ースタポンプ６２、ロータリポンプ６３により、加熱室
４内は排気され始める。排気開始により、加熱室４内の
圧力は図６に示すように降下して真空度が増大してゆ
き、また、ヒータ１０は通電状態にあるため加熱室４内
の被ろう付品６の温度は図６に示すように上昇してゆ
く。そして、図６に示すように、被ろう付品温度がマグ
ネシウム蒸発温度付近（例えば５４５℃）まで上昇する
と、温度センサ４２の出力電圧が基準電圧以上となり、
上述したように、バルブ駆動回路３８は閉用ソレノイド
４３を通電、開用ソレノイド４４を非通電にし、可動壁
１２は閉じられる。なお、上記温度センサ４２により直
接的に被ろう付品温度を検知する方法の代わりに、この
被ろう付品温度がヒータ１０への通電開始後の経過時間
と相関関係にあることに注目し、上記ヒータ１０への通
電時間が実験データに基づいて設定された所要時間以上
経過したことをタイマ手段により判断する方法等によ
り、被ろう付品温度を間接的に検知するようにしてもよ
い。

【００２６】可動壁１２が閉じられると、その後の被ろ
う付品６の温度の上昇によりろう材中から蒸発したマグ
ネシウムは加熱室４内に封じ込められる。ここで、可動
壁１２が閉じられるとき、可動壁１２の内面は可動壁１
２のヒータ１０により加熱され、また、可動壁１２によ
り閉じられる加熱室のガス流通口の周囲の壁部分も他の
ヒータ１０により加熱されているため、可動壁１２の内
面及び上記ガス流通口周囲の壁部分が、低温の炉体１の
影響を受けて冷却されることはほどんどなく、高温状態
にある。このため、可動壁１２を閉じた後、蒸発マグネ
シウムが可動壁１２とガス流通口とのシール部に付着す
ることはほとんどなくなる。したがって、従来技術のよ
うに、次回以降のろう付において可動壁１２が完全遮蔽
されないことから加熱室４内の真空度の悪化を招き、そ
の結果、ろう材中のマグネシウム含有量を大きな値に設
定しなければならないという不具合を解消することがで
きる。換言すると、本実施例によると、ろう材中のマグ
ネシウム含有量を小さな値に設定することができる。ま
た、可動壁１２の完全遮蔽性が向上することから、拡散
ポンプ６１、メカニカルブースタポンプ６２、ロータリ
ポンプ６３等に蒸発マグネシウムが吸引されて、これら
のポンプ６１，６２，６３の動作不良を招くといった不
具合も解消することができる。

【００２７】その後、ろう付処理のための時間が経過す
ると、加熱室４内を大気開放する。この大気開放は、図
示を省略したが、炉体１から大気に通じる大気通路を、
それまでの閉状態から開くようにすることにより行なわ
れる。この大気開放により、加熱室４内のマグネシウム
はほとんどが酸化されて酸化マグネシウム（粉体）とな
り、この酸化マグネシウム及び残存マグネシウムは、ホ
ッパー２５を構成要素とするマグネシウム回収装置（図
示せず）により回収される。

【００２８】その後、前扉２２を開け、キャリア７を取
り出し、ろう付された被ろう付品６を降ろし、キャリア
７に次にろう付する被ろう付品６を積載し、キャリア７
を投入し、前扉２２を閉じる。前扉２２が閉じられる
と、上述したように、前扉閉位置検出用スイッチ４１が
オンし、バルブ駆動回路３８は、開用ソレノイド４４を
通電、閉用ソレノイド４３を非通電にし、可動壁１２は
開かれる。そして、第（ｎ＋１）サイクル目のろう付を
開始する。

【００２９】以上説明したように、本実施例のアルミニ
ウム真空ろう付炉においては、可動壁１２は、加熱室４
を真空雰囲気にするとき開状態とされ、加熱室４内の温
度がマグネシウム蒸発温度付近に達したとき開状態から
閉状態とされる。この時点では、可動壁１２を含む加熱
室４の内面温度は、ヒータ１０により、マグネシウムの
蒸発成分が付着しない所定温度以上まで昇温されている
ため、加熱室４の壁８内面に蒸発マグネシウムが付着す
ることはなく、可動壁１２を常に完全な閉状態に保つこ
とができるようになる。このため、加熱室４内の蒸発マ
グネシウムが可動壁１２のシール部から漏れて真空排気
系統２，６０，６１，６２，６３等へ飛散することを防
止でき、ろう材中のマグネシウム含有量を小さな値に設
定することができ、ろう付後の酸化マグネシウム発生量
を大幅に低減できる。また、可動壁１２の動作不良を防
止できるようにもなる。

【００３０】また、本実施例によると、ヒータ１０の碍
子１８は、ボックス１３の裏側に位置し、しかもボック
ス１３の前面が高温で蒸発マグネシウムがボックス１３
前面でいわば反射されるため、碍子に蒸発マグネシウム
が付着することはほとんどなく、このため、蒸発マグネ
シウム付着による碍子の絶縁性低下に基づくヒータ短絡
事故を防止することができるという効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例に係るアルミニウム真空ろう付炉の内
部を示す正面図

【図２】同じく内部を示す側面図

【図３】ヒータの正面図

【図４】同ヒータの側面側から見た断面図

【図５】可動壁の構成を示す斜視図

【図６】上記アルミニウム真空ろう付炉を用いたアルミ
ニウム真空ろう付方法を説明するためのタイムチャート

【符号の説明】

１ 炉体 ４ 加熱室 ６ 被ろう付品（マグネシウムを含むろう材を組み合
わせたアウミニウム部材） ８ 壁 １０ ヒータ（ヒータ手段） １１ エアシリンダ １２ 可動壁 ３０ 可動壁の駆動手段 ３３ エアシリンダ制御手段

フロントページの続き (72)発明者 福井 勝昭 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−52764（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−313462（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−279275（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−287054（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−162165（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マグネシウムを含むろう材を組み合わせ
   たアルミニウム部材を、炉体内部の加熱室内に搬入し、
   該加熱室を真空雰囲気にするとともに、前記ろう材の融
   点以上に昇温して、前記アルミニウム部材をろう付する
   アルミニウム真空ろう付炉であって、 前記加熱室の壁の一部を開閉自在な可動壁により構成す
   るとともに、 前記加熱室の壁内面及び前記可動壁の内面に、前記加熱
   室の内面温度を前記マグネシウムの蒸発成分が付着しな
   い所定温度以上に維持するようにヒータ手段を配置した
   ことを特徴とするアルミニウム真空ろう付炉。
2. 【請求項２】 前記請求項１において、前記可動壁の開
   閉を行なう駆動手段と、 前記加熱室内の前記アルミニウム部材の温度がマグネシ
   ウム蒸発温度付近に達したとき、前記可動壁を開位置か
   ら閉位置まで閉じるよう前記駆動手段を制御する制御手
   段とを備えることを特徴とするアルミニウム真空ろう付
   炉。