JP2697546B2 - アルミニウム真空ろう付炉用ヒータ - 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
炉用ヒータ、詳しくは、自動車用熱交換器等アルミニウ
ム製品のろう付を行なうアルミニウム真空ろう付炉に用
いられるヒータに関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム真空ろう付炉は、マグネシ
ウム含有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、上記ろう材をその融点以上に加熱して、上記
アルミニウム部材をろう付するよう構成されている。そ
して、上記加熱室には、上記ろう材をその融点以上に加
熱するヒータが配置されている。

【０００３】ところで、上記ろう材を加熱するにあたっ
ては、均一に加熱することが、良好なろう付を行なう上
で望ましいが、ろう材を均一に加熱するためには、ヒー
タをろう材から比較的遠く離れた位置に配置する必要が
ある。従って、ヒータとしては、比較的遠く離れた位置
からでも、ろう材を十分に加熱できるような高出力のも
のが要請される。従来のヒータは、このような要請の
下、発熱部材及びこの発熱部材の両端に接続された電極
部（碍子を含む。）を剥き出しにしたＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ
系帯形ヒータが主流であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来ヒータによると、真空ろう付時にろう材中から蒸発し
たマグネシウムが電極部の碍子等低温部に付着し、碍子
の絶縁抵抗が低下してヒータ短絡事故が発生するおそれ
があった。

【０００５】また、ろう付されたアルミニウム部材を搬
出する際、加熱室が大気開放されるが、このとき、加熱
室内に浮遊していた蒸発マグネシウムが酸化され粉末状
の酸化マグネシウムとなって飛散し、発熱部材及び電極
部等に付着する。このため、発熱部材等に付着した酸化
マグネシウムを取り除く清掃作業が適宜必要とされる
が、発熱部材及び電極部等の形状が複雑なため、清掃作
業が煩雑になるなどの問題があった。

【０００６】本発明は、上記問題点を解決し、蒸発マグ
ネシウムによるヒータ短絡事故の発生を防止するととも
に、酸化マグネシウム除去のためのヒータ清掃作業を容
易にすることができるアルミニウム真空ろう付炉用ヒー
タを提供することを主な目的とする。

【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用ヒータ
は、マグネシウム含有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、前記ろう材をその融点以上に加
熱して、前記アルミニウム部材をろう付するアルミニウ
ム真空ろう付炉において、前記加熱室内に配置され前記
ろう材をその融点以上に加熱するアルミニウム真空ろう
付炉用ヒータであって、発熱部材及び該発熱部材の両端
に各々接続される電極部の一部を共に箱体内部に収容す
るとともに、該箱体の裏面側に前記電極部の他部を取り
出し、また、前記アルミニウム部材側に配される箱体開
口部に、前記発熱部材の発熱を吸収して外部に放射する
熱放射蓋を被せて形成されることを特徴とする。

【０００８】

【発明の作用効果】真空ろう付時、ろう材中からマグネ
シウムが蒸発する。

【０００９】しかし、箱体開口部に被せられた熱放射蓋
は発熱部材の発熱を吸収して外部に放射し高温であるた
め、いわば蒸発マグネシウムを反射する作用をする。ま
た、発熱部材及び電極部の一部は、開口部が熱放射蓋に
よって覆われた箱体内部に収容されている。また、電極
部の他部は箱体の裏面側から取り出されている。

【００１０】このため、電極部の碍子に蒸発マグネシウ
ムが付着するおそれはなく、碍子の絶縁抵抗の低下によ
るヒータ短絡事故を防止することができる。

【００１１】また、加熱室を大気開放したとき、加熱室
内に浮遊していた蒸発マグネシウムが酸化されて粉末状
の酸化マグネシウムが飛散する。

【００１２】しかし、発熱部材及び電極部の一部は、開
口部が熱放射蓋で覆われた箱体内部に収容されている。

【００１３】このため、発熱部材及び電極部の一部に酸
化マグネシウムが付着するおそれはなく、形状がシンプ
ルな熱放射蓋等の表面に付着するにすぎず、酸化マグネ
シウムの清掃作業がきわめて容易になる。

【００１４】

【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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】次にエアシリンダ制御手段３３について説
明する。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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、本実施例によれば
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。

【００２５】 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。

【００２６】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箱体を表わしている。箱体１
３は厚さ１．２ｍｍであり、内部には、箱体１３により
支持された発熱部材支持棒１４が複数本配設されてお
り、各発熱部材支持棒１４に発熱部材１５が巻かれてい
る。この発熱部材１５は、カンタル線等の材料からな
る。発熱部材１５の両端は、それぞれ電極部１６に接続
されている。各電極部１６は、一端に発熱部材１５の端
部１５ａが固定された電極棒１７と、この電極棒１７の
外周に配設されたセラミック碍子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。
ここで、セラミック碍子１８は、図４から明らかなよう
に、一部が箱体１３の内部に収容され、他部が箱体１３
の裏面１０ｂから取り出されている。箱体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
等を材料としており、厚さ０．５ｍｍである。また、箱
体１３の開口部は、着脱可能な熱放射蓋１０ａで覆われ
ている。熱放射蓋１０ａは、ステンレススチール等を材
料とし、厚さ１．２ｍｍであり、表面最高温度８００℃
まで保証されている。なお、図３及び図４に示すアルミ
ニウム真空ろう付炉用ヒータ１０の発熱部材１５はコイ
ル状のものであるが、これに限定されるものではなく、
他に、帯状などであってもよい。

【００２７】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。

【００２８】加熱室４の天井にも、熱反射板２４が配設
されている。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】以上説明したように、本実施例によると、
ヒータ１０の電極部１６の構成要素であるセラミック碍
子１８は、箱体１３の内部及び裏側に位置し、しかも箱
体１３の開口部に被せられた熱放射蓋１０ａが高温で蒸
発マグネシウムが熱放射蓋１０ａの表面でいわば反射さ
れ、箱体１３の内部及び裏面に入り込まないため、セラ
ミック碍子１８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セ
ラミック碍子１８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。

【００３６】また、本実施例によると、発熱部材１５及
び電極部１６の一部が箱体１３内に収容され、箱体１３
の開口部に熱放射蓋１０ａが被せられていることから、
加熱室４を大気開放したときに、蒸発マグネシウムが酸
化されて飛散する粉末状の酸化マグネシウムが、発熱部
材１５及び電極部１６等に付着することがなく、フラッ
トな熱放射蓋１０ａの表面等に付着するにとどまる。こ
のため、酸化マグネシウムを除去するための清掃作業が
きわめて簡単になる。

【００３７】また、本実施例のアルミニウム真空ろう付
炉用ヒータ１０を従来の剥き出し式ヒータと比べると、
縦横の寸法が４２５ｍｍ×３８０ｍｍのヒータの場合、
ヒータ各部の温度差が従来のヒータでは最大１５０℃程
度であったものが、本実施例のアルミニウム真空ろう付
炉用ヒータ１０では最大５０℃程度に大幅に減少した。
そして、この温度差は、アルミニウム真空ろう付炉用ヒ
ータ１０が真空中に置かれた場合には、２０℃程度と極
めて小さなものとなった。このように、本実施例のアル
ミニウム真空ろう付炉用ヒータ１０によると、従来の剥
き出し式ヒータと比べ均熱性が著しく向上した。

【００３８】また、本実施例のアルミニウム真空ろう付
炉用ヒータ１０を上述したようなアルミニウム真空ろう
付炉に適用した場合、ろう付終了後、前扉２２を開ける
とアルミニウム真空ろう付炉用ヒータ１０の温度は４０
０℃程度に降下したが、この温度降下は、従来の剥き出
し式ヒータと比べ２００℃程度少なかった。このため、
本実施例のアルミニウム真空ろう付炉用ヒータ１０によ
ると、ヒータの保温性、すなわち、ろう付終了後、前扉
２２を開けてから次のろう付のために前扉２２を閉じる
までの期間における加熱室４内の温度を高温状態に保つ
というヒータ性能が、従来の剥き出し式ヒータと比べ著
しく向上し、省エネルギー面で優れたものとなった。

【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用ヒ
ータが適用されたアルミニウム真空ろう付炉の内部を示
す正面図

【図２】同じくアルミニウム真空ろう付炉の内部を示す
側面図

【図３】上記アルミニウム真空ろう付炉用ヒータの正面
図

【図４】同ヒータの側面側から見た断面図

【図５】可動ヒータ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】

４ 加熱室 １０ アルミニウム真空ろう付炉用ヒータ １０ａ 熱放射蓋 １３ 箱体 １５ 発熱部材 １６ 電極部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マグネシウム含有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、前記ろう材をその融
   点以上に加熱して、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において、前記加熱室内に配
   置され前記ろう材をその融点以上に加熱するアルミニウ
   ム真空ろう付炉用ヒータであって、 発熱部材及び該発熱部材の両端に各々接続される電極部
   の一部を共に箱体内部に収容するとともに、該箱体の裏
   面側に前記電極部の他部を取り出し、また、前記アルミ
   ニウム部材側に配される箱体開口部に、前記発熱部材の
   発熱を吸収して外部に放射する熱放射蓋を被せて形成さ
   れることを特徴とするアルミニウム真空ろう付炉用ヒー
   タ。