JP6063316B2 - Brazing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、ワークを構成するアルミニウム部材をろう付けするろう付け装置に関するものである。 The present invention relates to a brazing apparatus for brazing an aluminum member constituting a workpiece.
従来より例えば車両や冷却装置等にて使用される熱交換器は、アルミニウム製のヘッダー部とチューブ部とにより構成されているが、近年の省エネと高効率化の要望からこの種熱交換器においても軽量化と薄肉化の傾向が顕著なものとなっている。また、係る熱交換器(ワーク)をろう付けする場合には、高温とされた不活性ガスをろう付け室内に強制対流させることで、高速ろう付けする方法が開発されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, heat exchangers used in, for example, vehicles and cooling devices are composed of aluminum header parts and tube parts, but in this type of heat exchangers in recent years due to demands for energy saving and higher efficiency. However, the trend of weight reduction and thinning is remarkable. In addition, when brazing such a heat exchanger (work), a high-speed brazing method has been developed by forcibly convection of a high-temperature inert gas into a brazing chamber (for example, Patent Documents). 1).
図23は係る従来のろう付け炉のろう付け室100の構成を示し、図25は従来のろう付け炉でろう付けされた一般的なこの種熱交換器(ワーク)Wの正面図を示している。ろう付けするワークとしての熱交換器Wは、両端のアルミニウム製ヘッダー部1、1と、それらの間に構成されたチューブ部2とから成る。チューブ部2はヘッダー部1、1間に渡って並列にろう付けされた複数本のアルミニウム製マイクロチューブ3と、これらマイクロチューブ3の間にろう付けされたアルミニウム製のフィン4とから構成されている。
FIG. 23 shows a structure of a
図25において、ワークとしての熱交換器Wは全体としては従来製品よりも薄肉化と軽量化が図られたものであるが、ヘッダー部1はチューブ部2を構成するマイクロチューブ3やフィン4よりも厚み寸法が大きく、熱容量は大きい。従って、同様に加熱した場合、ヘッダー部1の温度は上がり難く、昇温速度は遅くなり、チューブ部2の温度は上がり易く、昇温速度は速くなる。
In FIG. 25, the heat exchanger W as a work is generally thinner and lighter than the conventional product, but the
次に、図23のろう付け室100内には、電気ヒータ101と炉内ファン102が設けられており、この電気ヒータ101により高温に加熱された窒素ガス(不活性ガス)が炉内ファン102によってろう付け室100内に強制対流される構成とされている。このとき、炉内ファン102の下側にはフード103が設けられ、このフード103の下端は搬送手段104(ローラやメッシュベルト)の上方にて開口しており、上端が炉内ファン102の直下にて開口する構造とされている。
Next, an
これにより、高温の窒素ガスは炉内ファン102により一旦上に吹き上げられ、ろう付け室100の上面に当たって外方に向かい、フード103の外側を降下し、底面に当たって再び内方に向かった後、上昇して搬送手段104及び熱交換器Wが載置されたトレー106を通過し、熱交換器Wに下から吹き付けられる。そして、熱交換器Wを通過した後、フード103の内側を更に上昇して再び炉内ファン102に吸い込まれる構成とされていた(図23に矢印で示す強制対流)。
As a result, the high-temperature nitrogen gas is once blown up by the in-
図24は係る従来のろう付け室100でろう付けされる熱交換器W各部の温度推移を示している。図中破線は理想の温度推移、一点鎖線は昇温速度が速い部位(前記チューブ部2)の温度推移、また、実線は昇温速度が遅い部位(前記ヘッダー部1)の温度推移を示している。尚、前室とはろう付け室100の前段で大気を窒素ガスに置換する室であり、冷却室・後室とはろう付け室100において加熱された後の熱交換器Wを徐冷する室である。
FIG. 24 shows the temperature transition of each part of the heat exchanger W that is brazed in the
前述した如く熱交換器Wをろう付けする場合、熱容量の大きいヘッダー部1は温度が上がり難く、熱容量の小さいチューブ部2は温度が上がり易い。そのため、ろう付け室100にて係る熱交換器(ワーク)Wを加熱した場合には、図24に示すようにヘッダー部1の昇温速度は遅く(実線)、理想の温度推移(破線)より温度が低くなり、チューブ部2の昇温速度は速く(一点鎖線)、理想の温度推移(破線)より高くなる。
As described above, when the heat exchanger W is brazed, the temperature of the
このように、ヘッダー部1とチューブ部2の昇温速度は異なるため、従来のろう付け炉のようにろう付け室100内で高温の窒素ガスを強制対流させて加熱する方式では、熱容量の小さいチューブ部2が先に昇温していき、熱容量の大きいヘッダー部1の昇温は遅れる。そのため、ヘッダー部1とチューブ部2を均一に昇温させることができず、過剰に加熱される箇所P1(図25に示すチューブ部2)には変形や過剰な腐り代の生成が発生し、逆に加熱が不足する箇所P2(図25に示すヘッダー部1)にはろう付け不良や腐り代生成不足が発生してしまう。
As described above, since the heating rate of the
特に、薄肉化された熱交換器Wの場合、チューブ部2の昇温速度が速くなると過剰な腐り代が生成されてしまう。また、それを防止するために加熱温度や時間を制限すると、ヘッダー部1において十分な腐り代の生成が行われなくなり、耐食性が悪化してしまう。そのため、この種熱交換器Wのろう付けには、従来よりも高速な加熱と均一な昇温が要求されることになる。
In particular, in the case of the heat exchanger W having a reduced thickness, an excessive amount of decay is generated when the temperature increase rate of the
そこで、チューブ部2の温度が所定値に上昇した時点でそこに覆いを載置して熱容量を大きくし、チューブ部2の昇温を抑制してヘッダー部1の昇温速度に合わせる方法が開発されている(例えば、特許文献2参照)。尚、ろう付けには係る高温ガスの強制対流の他に、近赤外線をワーク全体に照射するものもある(例えば、特許文献3、特許文献4参照)。
Therefore, when the temperature of the
しかしながら、前記特許文献2のように熱容量の大きい覆いを昇温速度が速いチューブ部2に当接させてその昇温を遅らせ、昇温速度が遅いヘッダー部1に温度上昇を合わせる方法は、高速ろう付けに反することになる。また、前記特許文献3、4のように近赤外線で熱交換器(ワーク)W全体を加熱すれば極めて高速なろう付けが可能となるが、赤外線照射領域は非常に狭いため、ヘッダー部1とチューブ部2の均一な昇温を実現するためには、多数の近赤外線照射装置を高密度で配置しなければならなくなり、コスト的に実現性が乏しくなる。
However, as described in
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、簡単な構成でワーク各部の昇温の均一化を図り、且つ、高速ろう付けを実現することができるろう付け装置を提供するものである。 The present invention has been made in order to solve the conventional technical problem, and can braze at a high temperature by using a simple configuration to achieve uniform temperature rise in each part of the workpiece and realize high-speed brazing. A device is provided.
請求項1の発明のろう付け装置は、ろう付け室内に高温不活性ガスを対流させることにより、このろう付け室内においてワークを構成するアルミニウム部材を加熱してろう付けするものであって、ろう付け室内において対流する高温不活性ガスの流通を制御することにより、この高温不活性ガスをワークの昇温速度が遅い部位に優先的に吹き付ける配風手段を備え、この配風手段は、複数の通気部が形成された風向板から成り、この風向板は通気部に隣接するルーバーを有し、ルーバーの角度、及び/又は、形状により高温不活性ガスの流通を制御することを特徴とする。 The brazing apparatus according to the first aspect of the present invention heats and brazes an aluminum member constituting a workpiece in the brazing chamber by causing convection of a high-temperature inert gas into the brazing chamber. by controlling the flow of hot inert gas convection in the chamber, provided with air distribution means for blowing preferentially the hot inert gas into the site heating rate is slow work, the air distribution means, a plurality of vent The wind direction plate has a louver adjacent to the ventilation portion, and the flow of the high temperature inert gas is controlled by the angle and / or shape of the louver .
請求項2の発明のろう付け装置は、上記発明において配風手段は、ろう付け室で加熱されるワークの温度が少なくとも+450℃以上+500℃未満の範囲では、昇温速度が遅い部位と昇温速度が速い部位の温度差を20deg以内とし、ワークの温度が+500℃以上の範囲では、昇温速度が遅い部位と昇温速度が速い部位の温度差を10deg以内とすることを特徴とする。 In the brazing device according to the second aspect of the present invention, in the above invention, the air distribution means is configured such that the temperature of the workpiece heated in the brazing chamber is at least + 450 ° C. and less than + 500 ° C. The temperature difference of a part with a high speed is within 20 deg, and the temperature difference between a part with a slow temperature rise rate and a part with a fast temperature rise rate is within 10 deg when the temperature of the workpiece is + 500 ° C. or more.
請求項3の発明のろう付け装置は、上記発明においてワークは、ヘッダー部とチューブ部とより成る熱交換器であり、配風手段はヘッダー部に優先的に高温不活性ガスを吹き付けることを特徴とする。 The brazing device according to a third aspect of the present invention is characterized in that, in the above invention, the work is a heat exchanger comprising a header portion and a tube portion, and the air distribution means preferentially blows a high-temperature inert gas onto the header portion. And
請求項4の発明のろう付け装置は、上記各発明において、ろう付け室内においてワークを搬送する通気性の搬送手段と、ワークを保持して搬送手段に載置されるトレーとを備え、高温不活性ガスを下方からワークに吹き付けると共に、トレーにより風向板を構成したことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a brazing apparatus according to each of the above-mentioned inventions , comprising air-permeable conveying means for conveying a work in the brazing chamber, and a tray that holds the work and is placed on the conveying means. While the active gas is sprayed onto the work from below, a wind direction plate is constituted by the tray.
請求項5の発明のろう付け装置は、請求項1乃至請求項3の発明において、ろう付け室内においてワークを搬送する通気性の搬送手段を備え、高温不活性ガスを下方からワークに吹き付けると共に、搬送手段の下側に風向板を配置したことを特徴とする。 A brazing device according to a fifth aspect of the present invention is the brazing apparatus according to any of the first to third aspects, further comprising air-permeable conveying means for conveying the work in the brazing chamber, and spraying high-temperature inert gas onto the work from below. A wind direction plate is disposed below the conveying means.
請求項6の発明のろう付け装置は、上記各発明においてワークの昇温速度が遅い部位を加熱する補助加熱手段を備えたことを特徴とする。 A brazing device according to a sixth aspect of the present invention is characterized in that in each of the above-mentioned inventions , there is provided an auxiliary heating means for heating a portion where the rate of temperature rise of the workpiece is slow.
請求項7の発明のろう付け装置は、上記発明において補助加熱手段は、近赤外線を照射することによりワークの昇温速度が遅い部位を加熱することを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a brazing apparatus according to the above invention, wherein the auxiliary heating means heats a portion where the temperature rise rate of the workpiece is low by irradiating near infrared rays.
請求項8の発明のろう付け装置は、請求項6又は請求項7の発明において加熱炉の前段に位置して大気を不活性ガスと置換する前室を備え、補助加熱手段を前室に設けたことを特徴とする。 The brazing apparatus according to an eighth aspect of the present invention includes the front chamber located in the front stage of the heating furnace in the sixth or seventh aspect of the present invention to replace the atmosphere with an inert gas, and provided with auxiliary heating means in the front chamber. It is characterized by that .
本発明によれば、ろう付け室内に高温不活性ガスを対流させることにより、このろう付け室内においてワークを構成するアルミニウム部材を加熱してろう付けするに当たり、ろう付け室内において対流する高温不活性ガスの流通を配風手段により制御し、高温不活性ガスをワークの昇温速度が遅い部位に優先的に吹き付けるようにしたので、ろう付け室内における加熱中に、ワークの昇温速度が速い部位の昇温に、昇温速度が遅い部位の昇温を合わせ、ろう付け中にワーク全体を均一に昇温させることができるようになり、請求項3の発明の如くヘッダー部とチューブ部とより成る熱交換器をろう付けする際の過剰な腐り代の発生や耐食性の低下を未然に回避することが可能となる。
According to the present invention, a high-temperature inert gas that convects in the brazing chamber when the aluminum member constituting the workpiece is heated and brazed by convection of the high-temperature inert gas in the brazing chamber. Since the high-temperature inert gas is preferentially blown to the part where the workpiece heating rate is slow, the flow of the workpiece is controlled by the air distribution means. By combining the temperature increase with the temperature increase at the part where the temperature increase rate is slow, it becomes possible to uniformly increase the temperature of the entire workpiece during brazing, and comprises a header portion and a tube portion as in the invention of
特に、従来の如く昇温速度が遅い部位の昇温に昇温速度が速い部位を合わせるものでは無く、昇温速度が遅い部位に高温不活性ガスを優先的に吹き付けて当該部位の昇温を促進するので、高速化の要望も満たすことができる。また、配風手段の追加という比較的簡単な構成にて実現することができる点も本発明の利点である。 In particular, it does not match the part where the temperature rise rate is fast with the temperature rise of the part where the temperature rise rate is slow as in the conventional case, and the temperature rise of the part is preferentially blown to the part where the temperature rise rate is slow. Because it promotes, it can meet the demand for higher speed. Another advantage of the present invention is that it can be realized with a relatively simple configuration of adding air distribution means.
また、配風手段を、複数の通気部が形成された風向板から構成し、この風向板の通気部に隣接するルーバーを設け、このルーバーの角度、及び/又は、形状により高温不活性ガスの流通を制御するようにしたので、更なる構造の簡素化を図ることができると共に、ろう付け室内における高温不活性ガスの流通をより的確に制御することが可能となる。Further, the air distribution means is composed of a wind direction plate in which a plurality of ventilation portions are formed, and a louver adjacent to the ventilation portion of the wind direction plate is provided. Depending on the angle and / or shape of the louver, the high temperature inert gas Since the flow is controlled, the structure can be further simplified, and the flow of the high-temperature inert gas in the brazing chamber can be more accurately controlled.
特に、請求項2の発明の如く配風手段により、ろう付け室で加熱されるワークの温度が少なくとも+450℃以上+500℃未満の範囲では、昇温速度が遅い部位と昇温速度が速い部位の温度差を20deg以内とし、ワークの温度が+500℃以上の範囲では、昇温速度が遅い部位と昇温速度が速い部位の温度差を10deg以内とすることで、ワーク全体を一層均一に昇温させ、良好なろう付けを実現することが可能となる。
In particular, when the temperature of the workpiece heated in the brazing chamber is at least + 450 ° C. or more and less than + 500 ° C. by the air distribution means as in the invention of
更にまた、請求項4の発明の如くろう付け室内においてワークを搬送する通気性の搬送手段と、ワークを保持して搬送手段に載置されるトレーとを備え、高温不活性ガスを下方からワークに吹き付ける場合に、トレーにより風向板を構成すれば、部品点数の更なる削減を図ることが可能となると共に、搬送手段で搬送されるワークのそれぞれに対応して高温不活性ガスの流通を制御することができるようになり、ワークの昇温をより的確に均一化することができるようになる。
Furthermore, as in the invention of
この場合、請求項5の発明の如くろう付け室内においてワークを搬送する通気性の搬送手段を備え、高温不活性ガスを下方からワークに吹き付ける場合に、搬送手段の下側に風向板を配置してもよい。 In this case, as in the fifth aspect of the invention, there is provided air-permeable conveying means for conveying the work in the brazing chamber, and when high-temperature inert gas is blown onto the work from below, a wind direction plate is disposed below the conveying means. May be.
更に、請求項6の発明の如くワークの昇温速度が遅い部位を加熱する補助加熱手段を設ければ、配風手段により高温不活性ガスの流通制御に加えて、補助加熱手段で昇温速度が遅い部位の昇温をより一層促進させることが可能となる。
Furthermore, if an auxiliary heating means for heating a part where the temperature rise rate of the workpiece is slow as in the invention of
この場合、請求項7や請求項8の発明の如く補助加熱手段により近赤外線を照射することでワークの昇温速度が遅い部位を加熱し、更に、加熱炉の前段に位置して大気を不活性ガスと置換する前室において、ろう付け室での加熱の前に、補助加熱手段によりワークの昇温速度が遅い部位に近赤外線を照射し、加熱するようにすれば、昇温速度が遅い部位の昇温をより的確に促進できると共に、前室における前工程にて昇温速度が遅い部位の温度を先に上げておくことができるので、より一層の高速化を果たすことが可能となる。この場合、前室内での補助加熱手段による温度上昇は依然低いので、大気を不活性ガスに置換する前室であっても、酸素による悪影響は無視することができるものである。
In this case, as in the inventions of
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明を適用した一実施例としてのろう付け装置SBの全体構成を示し、図2はろう付け対象のワークの実施例としての熱交換器Wの正面図を示している。ろう付けするワークとしての熱交換器Wは、車両や冷却装置等でラジエターやエバポレータとして使用されるものであり、その構造は図25の場合と同様である。即ち、熱交換器Wは、両端のアルミニウム製ヘッダー部1、1と、それらの間に構成されたチューブ部2とから構成されており、チューブ部2はヘッダー部1、1間に渡って並列にろう付けされた複数本のアルミニウム製マイクロチューブ3と、これらマイクロチューブ3の間にろう付けされたアルミニウム製のフィン4とから構成されている。
FIG. 1 shows an overall configuration of a brazing apparatus SB as an embodiment to which the present invention is applied, and FIG. 2 shows a front view of a heat exchanger W as an embodiment of a workpiece to be brazed. The heat exchanger W as a work to be brazed is used as a radiator or an evaporator in a vehicle, a cooling device or the like, and its structure is the same as that in the case of FIG. That is, the heat exchanger W is composed of
図2において、実施例のワークとしての熱交換器Wは前述同様に全体としては従来製品よりも薄肉化と軽量化が図られたものであり、ヘッダー部1には実際には冷媒等が流入、流出する図示しない入口管及び出口管が接続されることになる。また、ヘッダー部1はチューブ部2を構成するマイクロチューブ3やフィン4よりも厚み寸法が大きく、熱容量は大きい。従って、同様に加熱した場合、ヘッダー部1の温度は上がり難く、昇温速度は遅くなり、チューブ部2の温度は上がり易く、昇温速度は速くなることとなる。
In FIG. 2, the heat exchanger W as a work of the embodiment is generally thinner and lighter than the conventional product as described above, and the
次に、本発明のろう付け装置の実施例としての図1のろう付け装置SBは、所謂高速ろう付け炉であり、内部に乾燥室11が構成された乾燥炉12と、前室13と、内部にろう付け室14が構成された加熱炉17と、内部に冷却室19が構成された冷却炉21と、後室22とから構成され、それらが順次連続して配置されており、通気性のトレー23上に載置され、保持された熱交換器Wを通気性の搬送手段(ローラやメッシュベルト)24により、乾燥室11、前室13、ろう付け室14、冷却室19、後室22の順で搬送する構成とされている。
Next, the brazing apparatus SB of FIG. 1 as an embodiment of the brazing apparatus of the present invention is a so-called high-speed brazing furnace, and includes a drying
前記乾燥室11では熱交換器Wに塗布されたイソプロピレンアルコール(IPA)等の加工油を蒸発させる。この乾燥室11と前室13の間にはメタルカーテン26が設けられている。この前室13、ろう付け室14及び冷却室19には窒素ガス導入パイプ27により、不活性ガスとしての窒素ガスが導入される。
In the drying
前室13内では大気が窒素ガスと置換されるが、メタルカーテン26は前室13内と乾燥室11とを仕切り、前室13内における大気を窒素ガスとの置換を助ける役割を果たす。加熱炉17のろう付け室14内には、図6に示す如く主加熱手段としての電気ヒータ28と強制対流手段としての炉内ファン29が設けられており、この電気ヒータ28により高温に加熱された窒素ガスが炉内ファン29によってろう付け室14内に強制対流される構成とされている。このとき、炉内ファン29の下側にはフード32が設けられ、このフード32の下端は搬送手段24の上方にて開口しており、加熱炉17の内壁面との間に間隔を存して立ち上がり、徐々に上に行くに従って窄まった後、上端が炉内ファン29の直下にて開口する構造とされている。
The atmosphere is replaced with nitrogen gas in the
これにより、高温の窒素ガスは炉内ファン29により一旦上に吹き上げられ、加熱炉17の上壁に当たって外方に向かい、フード32の外側(加熱炉17の側壁内側)を降下し、底壁に当たって再び内方に向かった後、上昇して搬送手段24及びトレー23を通過し、熱交換器Wに下から吹き付けられる。そして、熱交換器Wを通過した後、フード32の内側を更に上昇して再び炉内ファン29に吸い込まれることになる(図6に細矢印で示す強制対流)。
As a result, the high-temperature nitrogen gas is once blown up by the
次に、図3〜図5を参照して本発明のろう付け装置SBで使用されるトレー23の一実施例の構成及び熱交換器(ワーク)Wの保持について説明する。実施例のトレー23は矩形状の金属板から成り、その上面23Aには全面に渡って通気部としての複数の透孔33が穿設されている。このトレー23上に受け材34を介して熱交換器(ワーク)Wを載置し、保持させる(図3)。
Next, the configuration of one embodiment of the
この場合、熱交換器(ワーク)Wは所定の治具にセットし、ヘッダー部1、1とチューブ部2が図2の状態に配置された状態としておく。また、受け材34は両端のヘッダー部1、1とトレー23間に介設され、熱交換器(ワーク)Wがトレー23に固着してしまう不都合を防止する(図5)。
In this case, the heat exchanger (work) W is set in a predetermined jig, and the
また、トレー23の上面23Aには、熱交換器(ワーク)Wの昇温速度が速い部位であるチューブ部2の中心部の下方に対応して遮蔽板36が取り付けられる(図4、図5。図4では熱交換器Wを透視して示す)。これにより、チューブ部2の下方に位置する透孔33は遮蔽板36の存する範囲で閉塞されたかたちとなり、これにより、熱交換器(ワーク)Wへ吹き付けられる高温窒素ガスの流通が制御されるので、トレー23が本発明の配風手段を構成し、トレー23(上面23A)と遮蔽板36が風向板を構成することになる。
Further, a shielding
以上の構成で、次に実施例のろう付け装置SBによる熱交換器Wのろう付け作業について説明する。先ず、上述したように熱交換器(ワーク)Wを所定の治具にセットし、ヘッダー部1、1とチューブ部2が図2の如き状態に配置された状態とする。その状態の熱交換器(ワーク)Wを、受け材34を介してトレー23上に載置し、トレー23ごと搬送手段24上に載せる。
Next, the brazing operation of the heat exchanger W by the brazing apparatus SB of the embodiment having the above configuration will be described. First, as described above, the heat exchanger (work) W is set on a predetermined jig, and the
この場合、トレー23を熱交換器(ワーク)Wのヘッダー部1、1が搬送手段24の進行方向に対して両側(図1では奥側と手前側)となるように搬送手段24上に搭載する。そして、トレー23及びその上に保持された熱交換器(ワーク)Wは、図1の左から右に移動するかたちで搬送手段24により所定の速度で搬送され、乾燥室11で表面のIPAや加工油が蒸発処理される(蒸発工程)。その後、メタルカーテン26を介して前室13に移送され、そこを通過する過程で熱交換器Wの周囲は窒素ガス雰囲気とされる(前工程)。
In this case, the
この前室13から熱交換器(ワーク)Wは、加熱炉17のろう付け室14に順次移送され、前述の如き炉内ファン29による高温窒素ガスの強制対流と電気ヒータ28からの直接の輻射熱によって予熱と加熱の各工程が行われる。その際、高温の窒素ガスは搬送手段24の下方から上昇し、トレー23の透孔33を通過して熱交換器(ワーク)Wに下方から吹き付けられることになるが、このとき、チューブ部2の下方に対応するトレー23の透孔33は、遮蔽板36により塞がれているので、チューブ部2に向かった高温窒素ガスはこの部分の透孔33を通過することができず、その両側外方のヘッダー部1、1方向に向かう(図6に矢印で示す)。
The heat exchanger (workpiece) W is sequentially transferred from the
これにより、このヘッダー部1、1(昇温速度が遅い部位)に多量の高温窒素ガスが優先的に吹き付けられることになる。尚、チューブ部2にも遮蔽板36を回り込んだ高温窒素ガスが吹き付けられる。係るろう付け室14における予熱から加熱までの加熱工程でヘッダー部1とチューブ部2(マイクロチューブ3とフィン4)とがろう付けされた後、熱交換器Wは冷却室19に移送され、この冷却室19内で窒素ガス雰囲気中における徐冷が行われた後(冷却工程)、最終的に後室22に至り、ろう付けが終了する。
As a result, a large amount of high-temperature nitrogen gas is preferentially blown to the
上記ろう付け装置SBの制御、即ち、搬送手段24による熱交換器(ワーク)Wの搬送速度、ろう付け室14内の電気ヒータ28の発熱量及び炉内ファン29の運転等は、ろう付け室14内の窒素ガス温度、及び/又は、熱交換器(ワーク)W各部の温度を検出する温度検出装置(熱電対等)K1の出力に基づき、コントローラCにより実行される。このコントローラCはマイクロコンピュータにより構成され、下記に説明する熱交換器(ワーク)Wの各部の温度推移を実現するための制御プログラムが予め組み込まれている。
The control of the brazing device SB, that is, the conveying speed of the heat exchanger (work) W by the conveying
次に、図7〜図9に示す温度グラフを参照しながら、ろう付け装置SBでろう付けされる熱交換器(ワーク)W各部の温度推移を説明する。図7は前室13から後室22までの温度推移を示し、図8は図7の円A、円B部分の拡大図、図9はろう付け室14における温度推移をそれぞれ示している。各図に示すグラフの破線は熱交換器Wにおいて昇温速度が速い部位であるチューブ部2の温度を、実線は昇温速度が遅い部位であるヘッダー部1の温度推移を、一点鎖線は理想の温度推移をそれぞれ示している。
Next, the temperature transition of each part of the heat exchanger (work) W brazed by the brazing apparatus SB will be described with reference to the temperature graphs shown in FIGS. 7 shows the temperature transition from the
前述したように本実施例では熱交換器(ワーク)Wのチューブ部2下方に対応するトレー23の透孔33が遮蔽板36により塞がれ、ヘッダー部1、1に高温窒素ガスが優先的に配風されるので、ろう付け室14での加熱工程においては、予熱段階から加熱段階に至るまで、昇温速度が遅いヘッダー部1の昇温が促進され、ヘッダー部1の温度(実線)と昇温速度が速いチューブ部2の温度(破線)が略同様に上昇していき、それらは近似した温度で推移する(図7)。
As described above, in this embodiment, the through
ろう付け室14における所定時間の加熱工程(予熱と加熱)により、熱交換器(ワーク)Wを最終的に+570℃以上+600℃以下まで加熱するが、係るろう付け室14における加熱工程中(冷却工程に入るまでの間)、熱交換器(ワーク)Wの温度が少なくとも+450℃以上(実施例では+440℃以上)+500℃未満の範囲では、ヘッダー部1とチューブ部2の温度差(バラつき)を実施例では5deg以内に保つ。また、+500℃以上の範囲では、ヘッダー部1とチューブ部2の温度差(バラつき)を実施例では2.5deg以内に保つものとする(図8、図9)。尚、実施例では熱交換器(ワーク)Wの温度が+440℃以上+500℃未満の範囲でヘッダー部1とチューブ部2の温度差を5deg以内に保ち、+500℃以上の範囲では該温度差を2.5deg以内に保つようにしたが、少なくとも熱交換器(ワーク)Wの温度が+440℃以上+500℃未満の範囲でヘッダー部1とチューブ部2の温度差を20deg以内に保ち、+500℃以上の範囲では該温度差を10deg以内に保てば、亜鉛の拡散量と歪みの発生を許容範囲内とすることができると考えられる。このようなコントローラCによる加熱制御中も、トレー23を通過する高温窒素ガスはヘッダー部1に優先的に吹き付けられるので、熱容量の大きいヘッダー部1と熱容量の小さいチューブ部2の昇温を的確に合わせることが可能となる。これにより、ヘッダー部1とチューブ部2(マイクロチューブ3とフィン4)とをろう付けする。
The heat exchanger (work) W is finally heated to + 570 ° C. or higher and + 600 ° C. or lower by a heating process (preheating and heating) for a predetermined time in the
このように、本発明ではろう付け室14内に高温窒素ガス(不活性ガス)を対流させることにより、このろう付け室14内において熱交換器(ワーク)Wを構成するアルミニウム部材であるヘッダー部1、1とチューブ部2を加熱してろう付けするに当たり、ろう付け室14内において対流する高温窒素ガスの流通をトレー23(配風手段)により制御し、高温窒素ガスを熱交換器(ワーク)Wの昇温速度が遅いヘッダー部1に優先的に吹き付けるようにしたので、ろう付け室14内における加熱中に、熱交換器(ワーク)Wの昇温速度が速いチューブ部2の昇温に、昇温速度が遅いヘッダー部1の昇温を合わせ、ろう付け中に図10に破線Xで示す熱交換器(ワーク)Wのろう付けが必要な全領域(ヘッダー部1とチューブ部2との接合部からチューブ部2全域に渡る範囲)を均一に昇温させることができるようになる。従って、ヘッダー部1とチューブ部2とより成る熱交換器Wをろう付けする際の過剰な腐り代の発生や耐食性の低下を未然に回避することが可能となる。
As described above, in the present invention, a high-temperature nitrogen gas (inert gas) is convected in the
特に、従来の如く昇温速度が遅いヘッダー部1の昇温に昇温速度が速いチューブ部2を合わせるものでは無く、昇温速度が遅いヘッダー部1に高温窒素ガスを優先的に吹き付けて当該ヘッダー部1の昇温を促進するので、高速化の要望も満たすことができる。また、トレー23に遮蔽板36を取り付けるだけの簡単な構成で配風手段を構成しているので、部品点数の削減を図ることが可能となると共に、搬送手段24で搬送される熱交換器(ワーク)Wのそれぞれに対応して高温窒素ガスの流通を制御することができるようになり、熱交換器(ワーク)Wの昇温をより的確に均一化することができるようになる。
In particular, the
特に、トレー23による配風により、ろう付け室14での加熱工程で加熱されるワークの温度が少なくとも+450℃以上+500℃未満の範囲では、昇温速度が遅いヘッダー部1と昇温速度が速いチューブ部2の温度差を20deg以内、望ましくは5deg以内とし、熱交換器(ワーク)Wの温度が+500℃以上の範囲では、昇温速度が遅いヘッダー部1と昇温速度が速いチューブ部2の温度差を10deg以内、望ましくは2.5deg以内とすることで、熱交換器(ワーク)W全体を一層均一に昇温させ、良好なろう付けを実現することが可能となる。
Particularly, when the temperature of the workpiece heated in the heating process in the
次に、図11〜図13は本発明を適用した他の実施例を示している。尚、各図において図3〜図5中と同一符号で示すものは同一若しくは同様の機能を奏するものとする。上述の実施例1ではトレー23に取り付けられた遮蔽板36により熱交換器(ワーク)Wのチューブ部2の下方に対応する透孔33を完全に塞いたが、ヘッダー部1とチューブ部2の熱容量の差、即ち、昇温速度の差が実施例1の場合よりも小さい場合には前記実施例1よりもチューブ部2に高温窒素ガスをより多く配風した方がヘッダー部1の昇温とチューブ部2の昇温が合うかたちとなる。
Next, FIGS. 11 to 13 show another embodiment to which the present invention is applied. In addition, in each figure, what is shown with the same code | symbol as FIGS. 3-5 shall show | play the same or the same function. In the first embodiment, the shielding
そこで、この実施例2では遮蔽板36に透孔33よりも小さい寸法(小径)の透孔(通気部)37を複数穿設している。これにより、高温窒素ガスはトレー23の透孔33及び遮蔽板36の透孔37を通過して直接チューブ部1の中心部に吹き付けられるかたちとなるので、前記実施例1の場合よりも多い量の高温窒素ガスがチューブ部2に吹き付けられることになり、それにより、この場合の熱交換器(ワーク)Wのヘッダー部1の昇温とチューブ部2の昇温を合わせることができるようになる。
Therefore, in the second embodiment, a plurality of through holes (ventilating portions) 37 having a smaller size (smaller diameter) than the through
尚、係るトレー23による高温窒素ガスの流通制御によるヘッダー部1とチューブ部2への配風量の調整は、このような透孔(通気部)の寸法変更に限らず、その形状や位置、それらの組み合わせで行っても良い。
In addition, adjustment of the air distribution amount to the
次に、図14〜図17は本発明を適用したもう一つの他の実施例を示している。尚、各図において図3〜図5中と同一符号で示すものは同一若しくは同様の機能を奏するものとする。上述の実施例1や実施例2ではトレー23に透孔33を穿設し、遮蔽板36によりチューブ部2の下方の透孔33を塞ぎ、或いは、透孔37で実質的に通気部の寸法を縮小したが、この実施例3では熱交換器(ワーク)Wのヘッダー部1、1の下方付近に対応するトレー23に通気部としての複数状のスリット38を形成している。
14 to 17 show another embodiment to which the present invention is applied. In addition, in each figure, what is shown with the same code | symbol as FIGS. 3-5 shall show | play the same or the same function. In the first and second embodiments described above, the through
この場合、チューブ部2の中心部下方に対応する位置にはスリットは形成しない。また、各スリット38の内側(トレー23の中心方向側)の縁にはスリット38に隣接してヘッダー部1方向に指向したルーバー39がそれぞれ切り起こしで形成されている(図17)。そして、この場合の受け材34はルーバー39を避けるために略門型に形成されている。これにより、下方から上昇してくる高温窒素ガスをより効果的にヘッダー部1方向に指向させ、優先的に吹き付けることができるようになる。
In this case, no slit is formed at a position corresponding to the lower portion of the center portion of the
尚、この場合もヘッダー部1とチューブ部2の熱容量の差、即ち、昇温速度の差に応じてルーバー39の角度や形状を決定し、配風の割合を調整するとよい。
In this case as well, the angle and shape of the
更に、それに加えて図18〜図20に示すように各ヘッダー部1、1の下方付近に対応したスリット38の群の間に透孔41を複数形成してもよい。これにより、高温窒素ガスはトレー23の透孔41を通過して直接チューブ部2の中心部にも吹き付けられるかたちとなるので、上記実施例3の場合よりも多い量の高温窒素ガスがチューブ部2に吹き付けられることになり、それにより、ヘッダー部1とチューブ部2の熱容量の差がより小さい熱交換器(ワーク)Wのヘッダー部1の昇温とチューブ部2の昇温を合わせることができるようになる。
Furthermore, in addition to that, as shown in FIGS. 18 to 20, a plurality of through
このように、配風手段の風向板を構成するトレー23の透孔33、37(通気部)の寸法(前述ように形状、寸法、及び、位置のうちの何れか、若しくは、それらの組み合わせ)により高温窒素ガスの流通を制御するようにすることで、更なる構造の簡素化を図ることが可能となる。更に、スリット38を形成してそれに隣接するルーバー39を設け、このルーバー39の角度、及び/又は、形状により高温窒素ガスの流通を制御するようにすることで、ろう付け室14内における高温窒素ガスの流通をより的確に制御することが可能となる。
Thus, the dimension of the through
ここで、上記各実施例ではトレー23により配風手段の風向板を構成したが、それに限らず、トレー23としてはその上面23Aの全面に渡って多数の透孔33が穿設されたものを使用し、更に、図21に示すように搬送手段24の下側(トレー23が載置される搬送手段24の往路の下側)に風向板42を別途設けても良い。
Here, in each of the above-described embodiments, the wind direction plate of the air distribution means is configured by the
この場合の風向板42も、図4や図12、図15、図19に示すトレー23の透孔33や、遮蔽板36(透孔37)、スリット38、ルーバー39、透孔41が設けられ、或いは、形成されている。そして、図4、図12、図15、図19の如き構造において、各図の左右両端が図21の奥側と手前側(搬送手段24の進行方向に対して両側となる位置)となるように風向板42を配置し、ろう付け室14の略全域に渡って並設するものとする。
The
係る構成によっても、トレー23上で図1の奥側と手前側に位置する熱交換器(ワーク)Wのヘッダー部1、1に優先的に高温窒素ガスを吹き付けることができるようになる。
Even with such a configuration, the high-temperature nitrogen gas can be preferentially sprayed onto the
また、前述した前室13内に図22に示すように補助加熱手段としての近赤外線照射装置44を配設してもよい。この近赤外線照射装置44は、近赤外線を発生する近赤外線ランプとこの近赤外線ランプが発生する近赤外線を照射対象に向けて集光する反射鏡等から構成され、熱交換器(ワーク)Wの熱容量が大きく、昇温速度が遅くなる両端のヘッダー部1、1に近赤外線を照射するように設ける。
Further, a near-
尚、この場合もトレー23は実施例1〜実施例4の如き構成とする。また、この場合は前室13内の雰囲気温度、及び/又は、熱交換器(ワーク)Wの各部の温度を検出する温度検出装置(熱電対等)K2を設け、この温度検出装置」K2の出力に基づき、コントローラCにより近赤外線照射装置44を制御する。また、この近赤外線照射装置44の位置、及び/又は、近赤外線の照射方向は、ワーク(熱交換器)の寸法や形状、昇温速度が遅くなる部位の位置に応じて変更可能とする。
In this case as well, the
そして、係る近赤外線の照射により、前室13内における前工程が終了する時点で、熱交換器(ワーク)Wのヘッダー部1の温度を+420℃又は略+420℃、チューブ部2の温度を+400℃又は略+400℃まで上昇させる。このようにヘッダー部1の温度が+420℃付近、チューブ部2の温度が+400℃付近となった時点で、熱交換器(ワーク)Wをろう付け室14に移送し、加熱工程に入るようにする。
When the pre-process in the
このように前室13に近赤外線照射装置44を設け、前室13での前工程において熱交換器(ワーク)Wの昇温速度が遅い部位であるヘッダー部1を近赤外線照射装置44により加熱するようにすれば、ろう付け室14、16で熱交換器(ワーク)Wを加熱する以前に、前室13における前工程で予め昇温速度が遅いヘッダー部1の温度を上げておくことができるようになる。
In this way, the near-
これにより、前述した高温窒素ガスの配風と合わせて、ろう付け室14内における加熱中に、熱交換器(ワーク)Wの昇温速度が速いチューブ部2の昇温に、昇温速度が遅いヘッダー部1の昇温をより効果的に合わせることができるようになる。特に、前室13における前工程にて昇温速度が遅いヘッダー部1の温度(実線)を先に上げておくものであり、従来の如く昇温速度が遅い部位の昇温に昇温速度が速い部位を合わせるものでは無いので、より高速化を果たす結果となる。
Thus, in combination with the above-described high-temperature nitrogen gas distribution, during the heating in the
この場合、前室13内での近赤外線照射装置44による温度上昇は依然低い(+400℃〜+420℃)ので、大気を窒素ガスに置換する前工程であっても、酸素による悪影響は無視することができる。また、前室13に近赤外線照射装置44を設けるという比較的簡単な構成で実現することができると共に、前室13における加熱であるため、補助加熱手段として耐熱温度が比較的低い加熱手段(実施例の近赤外線照射装置44等)を採用することも可能となる。
In this case, since the temperature rise by the near-
即ち、この実施例のように前工程で近赤外線照射装置44により、近赤外線を照射して熱交換器(ワーク)Wの昇温速度が遅いヘッダー部1を加熱することで、昇温速度が遅いヘッダー部1の温度を昇温速度が速いチューブ部2の温度よりも的確に上げておくことが可能となる。
That is, as in this embodiment, the near-
そして、前工程において熱交換器(ワーク)Wの昇温速度が遅いヘッダー部1の温度が+420℃又は略+420℃、昇温速度が速いチューブ部2の温度が+400℃又は略+400℃となった時点で熱交換器(ワーク)Wをろう付け室14に移送し、加熱工程に移行するようにすれば、前室13での前工程における酸素の影響も問題無く、また、その後のろう付け室14、16における加熱工程では、熱交換器(ワーク)W全体の温度を+570℃〜600℃まで迅速且つ均一に昇温させることが可能となる。
In the previous step, the temperature of the
尚、各実施例では熱交換器をワークとして説明したが、それに限らず、請求項3の発明以外は、ろう付けにて製造されるアルミニウム部材全般に有効である。
In each of the embodiments, the heat exchanger has been described as a workpiece. However, the invention is not limited thereto, and the invention is effective for all aluminum members manufactured by brazing except for the invention of
SB ろう付け装置
W 熱交換器(ワーク)
1 ヘッダー部(昇温速度が遅い部位)
2 チューブ部(昇温速度が速い部位)
3 マイクロチューブ
4 フィン
13 前室
14 ろう付け室
17 加熱炉
23 トレー(配風手段、風向板)
24 搬送手段
28 電気ヒータ
29 炉内ファン
33、37、41 透孔(通気部)
36 遮蔽板
38 スリット(通気部)
39 ルーバー
42 風向板(配風手段)
44 近赤外線照射装置(補助加熱手段)
SB Brazing device W Heat exchanger (workpiece)
1 Header (part where temperature rise rate is slow)
2 Tube part (part with high heating rate)
3
24 Conveying means 28
36
39
44 Near-infrared irradiation device (auxiliary heating means)
Claims (8)
前記ろう付け室内において対流する前記高温不活性ガスの流通を制御することにより、該高温不活性ガスを前記ワークの昇温速度が遅い部位に優先的に吹き付ける配風手段を備え、
該配風手段は、複数の通気部が形成された風向板から成り、
該風向板は前記通気部に隣接するルーバーを有し、該ルーバーの角度、及び/又は、形状により前記高温不活性ガスの流通を制御することを特徴とするろう付け装置。 In a brazing apparatus that heats and brazes an aluminum member constituting a workpiece in the brazing chamber by convection of a high-temperature inert gas into the brazing chamber,
By controlling the flow of the high-temperature inert gas that convects in the brazing chamber, air distribution means that preferentially blows the high-temperature inert gas to a portion where the temperature rise rate of the workpiece is slow ,
The air distribution means comprises a wind direction plate in which a plurality of ventilation portions are formed,
The wind direction plate has a louver adjacent to the ventilation portion, and controls the flow of the hot inert gas according to the angle and / or shape of the louver .
The brazing according to claim 6 or 7, further comprising a front chamber that is positioned in front of the heating furnace to replace the atmosphere with an inert gas, and wherein the auxiliary heating means is provided in the front chamber. apparatus.
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