JPH05177388A - 溶接あるいはろう付けにおける接合対象部材の酸化を防止する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接合対象部材の酸化を防止しながら、溶接や
ろう付けによる接合を、低コストかつ一定品質でおこな
える装置を得ることにある。 【構成】 酸化される部位に密閉された置換ガス保持空
間を形成する、すくなくとも一組の手段、不活性ガスあ
るいは還元性ガスからなる置換ガスを置換ガス保持空間
に供給する手段、置換ガスの流量を制御する手段、置換
ガス保持空間に供給された置換ガスの体積変化を吸収す
る手段および置換ガス保持空間に存在する酸化物質と置
換ガスとの置換度を測定する手段を具備している。 【効果】 接合部の表裏に関連する部分が置換ガスによ
っておおいながら接合するので、接合対象部材の酸化を
防げるばかりか、酸化物質と置換ガスとの置換度を最適
値に維持させ、溶接あるいはろう付けにおける置換ガス
の膨張収縮も防ぐことができ、しかも、炉や真空設備な
どの高価な装置を必要としないので、きわめて低いコス
トで品質のたかい接合をおこなえる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、管のような中空部材
の接合を溶接やろう付けによっておこなうときに、接合
対象部材の酸化を防止する装置に関している。

【０００２】

【従来の技術】従来、中空部材の内面における接合部の
裏面となる関連する部分を酸化させることなしに、中空
部材の接合をおこなうことは、不活性ガスあるいは還元
性ガスをもちいた炉中ろう付あるいは真空ろう付けによ
ってなされている。

【０００３】また、溶接学会から昭和４１年度に発行さ
れた溶接便覧の３章、１０項、２４３ペ−ジには、接合
対象部材を密閉容器の内部にいれ、１０³ ｍｍＨｇ程度
の真空に引き、高純度のアルゴンガスで容器内を満た
し、容器内でイナ−トガス溶接をおこなう制御雰囲気溶
接が記載されている。さらに、２５１ペ−ジには、溶接
部の裏面に裏あて金を配置し、裏あて金にあるみぞにイ
ナ−トガスを流してビ−ド裏面をシ−ルドし、溶接をお
こなう方法も記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらの酸化防止接合
方法のうち、炉中ろう付あるいは真空ろう付けによるも
のは、装置コストがきわめてたかく、多量生産向きであ
って、小量多品種の接合に採用することができない。

【０００５】イナ−トガスア−ク溶接における制御雰囲
気溶接は、不活性ガスによる酸化物質の置換度とその信
頼性が真空度に支配されるため、高価な真空設備を必要
とする。さらに、裏あて金のみぞにシ−ルドガスを流し
ながらイナ−トガス溶接をおこなう方法は、溶接ビ−ト
に気孔や割れの発生を防止したり、溶接ビ−ドの外観不
良を防止することを目的としていて、酸化物質のシ−ル
ドを確実におこなうことができないため、溶接による酸
化をさけられない。

【０００６】本発明の目的は、溶接やろう付けによる接
合を、低コストで、しかも、一定した品質でおこなえる
ようにさせる、接合対象部材の酸化を防止する装置を提
供することにある。

【０００７】

【解決するための手段】上記目的を達成するために、本
発明の溶接あるいはろう付けによる接合対象部材の酸化
を防止する装置は、ろう付けあるいは溶接によって接合
される接合対象部材を含み、接合対象部材におけるろう
付けあるいは溶接などによって酸化される部位に密閉さ
れた置換ガス保持空間を形成する、すくなくとも一組の
第一の手段と、不活性ガスあるいは還元性ガスからなる
置換ガスを置換ガス保持空間に供給する第二の手段と、
置換ガス保持空間に供給された置換ガスの流量を制御す
る手段と、置換ガス保持空間に供給された置換ガスの体
積変化を吸収する第三の手段と、置換ガス保持空間に存
在する酸化物質と置換ガスとの置換度を測定する第四の
手段とを具備している。

【０００８】上記目的を達成するために、本発明の溶接
あるいはろう付けによる接合対象部材の酸化を防止する
装置は、ろう付けあるいは溶接などによって接合される
両端が開放されかつ中空の接合対象部材を含み、密閉さ
れた置換ガス保持空間を接合対象部材の内部に形成させ
る少なくともひとつの第一の手段と、不活性ガスあるい
は還元性ガスからなる置換ガスを置換ガス保持空間に供
給する第二の手段と、置換ガス保持空間に供給された置
換ガスの流量を制御する手段と、置換ガス保持空間に供
給された置換ガスの体積変化を吸収する第三の手段と、
置換ガス保持空間に存在する酸化物質と置換ガスとの置
換度を測定する第四の手段とを具備している。

【０００９】上記目的を達成するために、本発明の溶接
あるいはろう付けによる接合対象部材の酸化を防止する
装置は、ろう付けあるいは溶接などによって端部同志を
接合される、両端が開放された中空の接合対象部材を含
み、密閉された第一の置換ガス保持空間を接合対象部材
の内部に形成させるとともに、接合部の外側にも密閉さ
れた第二の置換ガス保持空間を形成させる少なくとも一
組の第一の手段と、不活性ガスあるいは還元性ガスから
なる置換ガスを置換ガス保持空間に供給する第二の手段
と、置換ガス保持空間に供給された置換ガスの流量を制
御する手段と、置換ガス保持空間に供給された置換ガス
の体積変化を吸収する第三の手段と、置換ガス保持空間
に存在する酸化物質と置換ガスとの置換度を測定する第
四の手段とを具備している。

【００１０】上記目的を達成するために、本発明の溶接
あるいはろう付けによる接合対象部材の酸化を防止する
装置は、接合対象部材を収容する密閉された置換ガス保
持空間をもつすくなくとも一組の第一の手段と、置換ガ
ス保持空間に不活性ガスあるいは還元性ガスからなる置
換ガスを供給する第二の手段と、置換ガス保持空間に供
給された置換ガスの体積変化を吸収する第三の手段と、
置換ガス保持空間に存在する酸化物質と置換ガスとの置
換度を測定する第四の手段とを具備している。

【００１１】

【作用】接合は、置換ガスを置換ガス保持空間に第二の
手段によって送り込み、置換ガス保持空間に存在する酸
化物質と置換ガスとの置換度を第四の手段によって測定
し、ここに存在していた酸化物質が置換ガスによって置
換されたら、溶接あるいはろう付けをおこない、冷却す
ることによってなされる。

【００１２】溶接あるいはろう付けをおこなうときに、
接合対象部材におけるろう付けあるいは溶接などによっ
て酸化される部位、たとえば、接合対象部材における溶
接ビ−ドに関連する部分は、第二の手段によって供給さ
れた不活性あるいは還元ガスからなる置換ガスによって
おおわれるため、酸化が防止される。

【００１３】置換ガス保持空間に存在する酸化物質と置
換ガスとの置換度は、溶接あるいはろう付けに先行し
て、第四の手段によって測定され、しかも、溶接あるい
はろう付けに際して発生する密閉空間にある置換ガスの
膨張およびこのあとになされる冷却に際して発生する密
閉空間にある置換ガスの収縮は第二の手段によって吸収
されるので、ろう付けあるいは溶接にもとずく酸化の防
止を確実におこなえ、品質のたかい接合をおこなえる。

【００１４】

【実施例】本発明の溶接あるいはろう付けにおける接合
対象部材の酸化を防止する装置の実施例は、以下に、図
１、図２および図３とともに説明する。

【００１５】図１に示す装置は、たとえば、空調装置の
配管を接合対象部材としている。この配管は、ふたつの
管部材１、２からなっていて、管部材２が端部を拡管さ
れ、管部材１がこの拡管部分にはめこまれ、管部材２の
端面および管部材１の周面がろう付けあるいは溶接３に
よって接合されている。

【００１６】本発明による装置は、ろう付けあるいは溶
接に際して、これらの管部材１、２の接合部３の裏面、
すなわち管部材１、２の内面が酸化しないようにさせる
ものである。装置自体は、管部材１、２に置換ガス保持
空間ａを形成させる手段と、この置換ガス保持空間ａに
不活性あるいは還元性ガスなどの置換ガスを供給する手
段と、置換ガス保持空間ａから置換ガスを排出する手段
と、置換ガス保持空間ａにおける酸化物質と置換ガスと
の置換度を測定する手段とを具備している。

【００１７】置換ガス保持空間形成手段は接続具４、５
からなっている。接続具は、たとえばゴム成形物からな
っていて、管部材１、２の端部がはまるへこみあるいは
盲穴をもっているとともに、ガス入口ｂをもつ接続部が
接続具４に、ガス出口ｃをもつ接続部が接続具５にそれ
ぞれ設けられていて、管部材１、２にはめられたとき
に、管部材１と管部材２との内部に密閉された置換ガス
保持空間ａを形成することができる。

【００１８】置換ガス保持空間に置換ガスを供給するた
めの手段は、ヘリウム、アルゴン、などの不活性ガスあ
るいは窒素ガスのような還元性ガスからなる置換ガスの
供給源１２と、置換ガス供給源１２から置換ガス保持空
間ａに異なる流量の置換ガスを供給する複数の置換ガス
供給配管８、１８とを具備している。置換ガス供給源１
２は、たとえば前記ガスを充填されたボンベからなって
いて、ガス出口を置換ガス供給元配管１３に接続されて
いる。置換ガス供給配管８、１８は接続具４と置換ガス
供給元配管１３とのあいだに接続されている。置換ガス
供給配管は、それぞれ、置換ガス供給弁Ａ、Ｂおよび置
換ガス流量調節器Ｐ、Ｑをもっていて、置換ガス供給弁
Ａ、Ｂのいずれかを選択することによって、置換ガス保
持空間ａに異なる流量の置換ガスを供給することができ
るようにさせている。

【００１９】置換ガス保持空間ａから置換ガスを排出す
る手段は系外酸化物質侵入防止弁Ｃおよび系外ガス滞留
保持空間ｅを具備している。これらは、接続具５にある
ガス出口ｃを形成する接続部につながれている置換ガス
排出配管１０に、管継手および置換ガス逃し配管９ａに
よって接続されている。置換ガス逃し配管９ａには圧力
調整用開口ｆが設けられている。系外ガス滞留保持空間
ｅは、溶接およびろう付けに際して、置換ガス保持空間
ａ、ｄの熱上昇にともなう置換ガスの体積膨張が溶接お
よびろう付けの疎外要因とならないようにさせるための
もので、たとえば、これに必要な容積もつ容器によっ
て、必要容積に関連する長さを置換ガス逃し配管９ａに
あたえたりすることによって形成されている。

【００２０】置換ガス保持空間ａにおける酸化物質と置
換ガスとの置換度を測定する手段は置換度測定器１１お
よび測定ガス供給弁Ｄを具備している。置換度測定器１
１はたとえば酸素濃度計からなっていて、ガス入口が測
定配管１５によって測定ガス供給弁Ｄに接続されてい
る。測定配管１５の端部は置換ガス排出配管１０に接続
された前述の管継手に接続されていて、測定ガス供給弁
Ｄを開くことによって、置換ガス保持空間ａにある置換
ガスを置換度測定器１１に送り込むことができるように
させている。なお、測定配管１５には、必要応じて、置
換ガス保持空間ａにある置換ガスを置換度測定器１１に
強制的に送り込むサンプリングポンプが設けられる。

【００２１】接合は、部材１を部材２にはめ、接続具
４、５を部材１、２にはめ、これによって部材１、２の
内部に形成された置換ガス保持空間ａに置換ガス供給源
１２にから供給することによって開始される。供給は置
換ガス供給弁Ａおよび系外酸化物質侵入防止弁Ｃを開く
ことによってなされる。供給量は、置換ガス保持空間ａ
に存在する酸化物質を含む空気を追い出し、置換ガス保
持空間ａを置換ガスで置換することができ、しかも、酸
素濃度計１１が必要とするサンプリングガスを満足させ
る量である。置換ガスが供給されたら、系外酸化物質侵
入防止弁Ｃを閉じかつ測定ガス供給弁Ｄを開き、酸素濃
度計１１によって置換ガスの酸素濃度を測定し、酸素濃
度が所定値に到達したら、置換ガス供給弁Ａを閉じ、置
換ガス供給弁Ｂを開き、置換ガス保持空間ａの置換度を
よりたかめながら、管部材のろう付けあるいは溶接をお
こなう。

【００２２】溶接あるいはろう付けは系外酸化物質侵入
防止弁Ｃを開いておこなう。これによって、置換ガス保
持空間ａの置換ガスが溶接あるいはろう付けによって発
生する熱によって体積膨張しても、系外ガス滞留保持空
間ｅがこれを吸収することができる。接合が終了したら
接合部３の溶融金属が固化するまで放置する。このとき
に、系外ガス滞留保持空間ｅから置換ガスが置換ガス保
持空間ａに供給され、冷却にともなう置換ガスの体積収
縮を打ち消すことができる。固化したら、置換ガス供給
弁Ｂを閉じて、置換ガス保持空間ａにたいする置換ガス
の供給をとめ、酸化防止対象部分の温度が酸化温度以下
になるのをまち、部材１、２から接続具４、５を取り外
すことによって、作業は終了する。

【００２３】酸素濃度の測定に際して、濃度が所定値よ
りもたかいときには、測定ガス供給弁Ｄを閉じ、系外酸
化物質侵入防止弁Ｃを開いて、置換ガス逃し管９ａの圧
力調整用開口ｆからガスを置換ガス保持空間ａにみちび
いて、目的とする置換度にさせる。また、目的とする置
換度を得たのちにも、酸素濃度計１１によって置換度測
定をおこなう必要がある場合には、これを必要とする過
程において、置換ガス供給弁Ａあるいは置換ガス供給弁
Ｂを開いて、酸素濃度計１１が必要とする以上の量のサ
ンプリングガスを酸素濃度計１１に供給し、圧力調整用
開口ｆからの系外酸化物質の流入がないようさせたあ
と、系外酸化物質侵入防止弁Ｃを開き、余剰のサンプリ
ングガスを圧力調整用開口ｆから排出させて、酸素濃度
計１１が必要とするサンプリングガス量を酸素濃度計１
１に供給することによっておこなえる。なお、系外酸化
物質が置換ガス保持空間ａに侵入するおそれのないと
き、あるいは、侵入量が目標とする酸化度を許容してい
るときには、置換ガスを供給せずに、系外酸化物質侵入
防止弁Ｃを開き、ろう付けあるいは溶接作業を開始し、
ろう付けおよび溶接によって発生する熱による置換ガス
の体積膨張をなどに応じられるようにする。

【００２４】つぎにより具体的な作業例を説明する。接
合対象部材１、２は外径１９．０５ｍｍ、肉厚１．０ｍ
ｍ、長さ４００ｍｍの銅パイプである。管部材２にはろ
う付け溶接で貫用的になされている拡管をおこない、管
部材１をこの拡管部分に挿入する。接続具４、５を管部
材１、２にはめ、外径が８ｍｍ、肉厚が１．５ｍｍのプ
ラスチックチュ−ブを接続具４の接続部に接続する。置
換ガス排出配管１０の端部にはＴ字形の分岐管からなる
管継手を接続する。分岐管における残るふたつのガス出
入口の一方にはプラスチックチュ−ブによって置換ガス
流量調節器Ｐおよび置換ガス供給弁Ａを接続し、他方に
はプラスチックチュ−ブによって置換ガス流量調節器Ｑ
および置換ガス供給弁Ｂを接続する。置換ガス供給弁
Ａ、ＢをＴ字形の分岐管によって置換ガス供給元配管１
３に接続する。また、接続具５は、接続具４と同じもの
を採用し、ガス出口ｃをもつ接続部にプラスチックチュ
−ブからなる置換ガス排出配管１０を接続し、このチュ
−ブの他端にＴ字形の分岐管を接続する。分岐管におけ
る残るふたつのガス出入口のうち、一方のそれには置換
ガス逃し配管９ａを接続する。系外ガス滞留保持空間ｅ
は置換ガス逃し配管９に長さ２ｍのものをもちいること
によって形成し、系外酸化物質侵入防止弁Ｃをこのチュ
−ブの端部に接続する。分岐管の他方は、プラスチック
チュ−ブからなる測定配管１５によって、測定ガス供給
弁Ｄおよび酸素濃度計１１に接続する。酸素濃度計１１
は、測定ガス量２００ｍｌ／分、測定範囲０．１ＰＰｍ
〜１００％仕様をもつものからなっている。

【００２５】置換ガスは窒素ガスである。置換ガス流量
調節器Ｐは０．１ｋｇ／ｃｍ³ Ｇ、置換ガス流量調節器
Ｑは３００ｍｌ／分に設定し、置換ガス供給弁Ａと系外
酸化物質侵入防止弁Ｃおよび測定ガス供給弁Ｄを開き、
置換ガス保持空間ａおよび酸素濃度計１１に窒素ガスを
供給する。酸素濃度計１１の指示濃度が１００ＰＰｍに
低下したら、置換ガス供給弁Ａを閉じ、置換ガス供給弁
Ｂを開き、窒素ガスを置換ガス保持空間ａにみちびきな
がら、管部材１、２のろう付けをおこなう。ろう付けは
ごく一般的になされているバ−ナ方式の銀ろう付けであ
る。管部材１、２が冷却するのをまって、置換ガス供給
弁Ａを閉じ、置換ガス保持空間ａにたいする窒素ガスの
供給を止める。接合された管部材１、２は、内部に酸化
スケ−ルがなく、むしろ還元作用を認められ、しかも、
欠陥のない接合をなされている。なお、ろう付け作業の
おわった直後に、つまり接合部３の溶融金属が固化する
前に、置換ガス供給弁Ａ、Ｂを閉じ、測定配管１５への
ガス供給をとめ、系外酸化物質侵入防止弁Ｃを閉じる
と、溶接熱によって置換ガス保持空間ａの置換ガスが膨
張し、溶融状態にある溶融金属が吹き飛ぶ現象が観察さ
れたが、溶融金属が固化したあとにはこのような現象が
発生しなかった。

【００２６】また、あらたに管部材を準備し、ろう付け
を同様にしておこない、ろう付け終了後に数秒経過した
あと、接合部３へ水を噴霧して、接合部３を冷却をおこ
なったが、この場合も、管部材１、２の内部に酸化スケ
−ルがなくかつ欠陥のないろう付けがなされ、しかも、
ろう付け後の冷却時間の短縮もおこなえた。さらに、ろ
う付けの直後に、置換ガスの供給を止め、系外酸化物質
侵入防止弁Ｃを開き、冷却過程における置換ガス保持空
間ａにある置換ガスの体積増減を圧力調整用開口ｆおよ
び系外ガス滞留保持空間ｅを機能させることによって吸
収しても、同様の酸化抑制効果を得られた。さらに、酸
素濃度計１１の指示濃度が０．１％あるいは１．０％に
低下したときに、３００ｍｌ／分の窒素ガスを供給しな
がら、ろう付けをおこなうようにしたところ、ろう付け
の進行にともなって、置換ガス保持空間ａの酸素濃度が
急速に低下し、最初の場合と遜色のない酸化スケ−ル抑
制効果を得られた。このことは、接合を開始するための
酸化物質濃度が、かならずしも低濃度である必要はな
く、酸化物質濃度の低下速度を加味して接合開始濃度を
選定すればよいことをしめしている。

【００２７】さらにまた、接合対象部材１、２として、
外径２５ｍｍおよび６．３５ｍｍの銅パイプを準備し、
最初の場合にしたがう接合作業をおこなったが、同様の
酸化抑制効果が得られている。このことから、酸化スケ
−ルの抑制効果は、酸化防止対象部に存在する酸化物
質、つまり、置換ガス保持空間ａに存在する空気中の酸
素をいかに追い出したかにより、接合対象部材の大きさ
および形状に関係しないことを明らかにしている。

【００２８】さらにまた、外径２１．７ｍｍ、厚み２．
８ｍｍ、長さ２００ｍｍのステンレスパイプを溶接対象
部材１、２とし、最初の場合と同様に置換ガスを置換ガ
ス保持空間ａに供給し、酸素濃度が１％に低下したとき
にイナ−トガスア−ク溶接をおこない、接合された部材
１、２が冷却するのをまって、窒素ガスの供給をとめる
ことによって、酸化スケ−ルが抑制された溶接をおこな
えた。溶接継手の形状は平突合せである。

【００２９】図２は本発明の装置の他の実施例を示して
いる。接合対象部材は、図１に関連して示した装置と同
様に、配管部材２が端部を拡管され、管部材１がこの拡
管部分にはめこまれたもので、管部材２の端面および管
部材１の周面をろう付けあるいは溶接３によって接合さ
れ空調装置の配管である。

【００３０】本発明による装置は、ろう付けあるいは溶
接に際して、これらの管部材の接合部３の裏面のみなら
ず、表面も酸化しないようにさせるものである。置換ガ
ス保持空間形成手段は、図１に関連して示した装置と同
様に構成された接続具４および接続具５を具備してい
る。これらの接続具４、５は管部材１、２の各々にはめ
られ、部材１、２の内部に置換ガス保持空間ａを形成し
ている。が、この装置ではさらに容器６を具備してい
る。容器６は、両端を閉塞された中空筒形もので、貫通
孔を上壁および下壁に設けられているとともに、上壁に
ガス入口をもつ接続部を、周壁にガス出口ｃ’をもつ接
続部を設けられている。この容器６は、管部材１、２に
挿入されているとともに、開口と管部材の周面とのあい
だに形成されるすき間がシ−ルされている。容器６の内
部には高周波誘導加熱コイル１４が組み込まれている。
このコイル１４は、管部材１、２の接合部の周囲に配置
されている。

【００３１】置換ガス供給手段は置換ガス供給配管８お
よび置換ガスの供給源１２を具備している。置換ガス供
給配管８は置換ガス供給弁Ａおよび置換ガス流量調節器
Ｐを具備している。置換ガス流量調節器Ｐは、置換ガス
保持空間ａに供給される置換ガス流量を変化させられる
流量調整機構をもつものからなっている。置換ガス供給
源１２は、たとえば、ヘリウム、アルゴン、窒素ガスな
どの不活性ガスあるいは還元性ガスからなる置換ガスを
充填されているボンベからなっていて、ガス出口に置換
ガス供給元配管１３をつながれている。置換ガス供給配
管８はこの置換ガス供給元配管１３および接続具４にあ
るガス入口ｂをもつ接続部に接続されていて、置換ガス
供給源１２からの置換ガスの置換ガス保持空間ａ、ｄに
供給するとともに、供給流量を変えることができる。

【００３２】置換ガス排出手段は系外ガス滞留保持空間
ｅをもつ置換ガス分岐配管９ａからなっている。この置
換ガス逃し配管９ａは容器６にあるガス出口ｃ’をもつ
接続部につながれ、端部が開放されている。置換ガス分
岐配管９ｂは管継手を介在して置換ガス排出配管１０に
つながれ、置換ガス保持空間ａに供給された置換ガスが
容器６の置換ガス保持空間ｄにも供給されるようにして
ある。

【００３３】置換度測定手段は測定ガス供給弁Ｄおよび
置換度測定器１１を具備している。置換度測定器１１
は、たとえば酸素濃度計からなっている。接続具５にあ
るガス出口ｃをもつ接続部は置換ガス排出配管１０に接
続され、置換ガス排出配管１０は測定ガス供給弁Ｄに接
続され、測定ガス供給弁Ｄは測定配管１５によって酸素
濃度計１１に接続されている。必要に応じて、サンプリ
ングポンプが測定ガス供給弁Ｄと酸素濃度計１１とのあ
いだにつながれる。

【００３４】接合は、図１に関連して説明した装置と同
様に、置換ガス供給弁Ａを開きかつ置換ガス流量調節器
Ｐの流量を調節して、酸素濃度計１１が必要とするサン
プリングガス量および置換ガス保持空間ａ、ｄの形状お
よび大きさを満足し、圧力調整用開口ｆからの漏れ量を
配慮した量の不活性ガスあるいは還元性ガスからなる置
換ガスを、管部材１、２にある置換ガス保持空間ａおよ
び容器６にある置換ガス保持空間ｄに置換ガス供給源１
２から供給し、酸素濃度計１１によって置換ガス保持空
間ａ、ｄの置換度を計測する。このあと、置換ガス流量
調節器Ｐの流量をふたたび調節して、置換ガス保持空間
ａ、ｄに目的とする置換度を保持させ、あるいは、より
置換度を高めて、溶接あるいはろう付け作業を開始す
る。溶接あるいはろう付けが終了したあとは、部材１と
部材２の接合部３の溶融金属が固化するまで放置する。
このときに、置換ガス供給弁Ａを開き、置換ガス流量調
節器Ｐの流量を調節して、置換ガスを置換ガス保持空間
ａ、ｄにみちびくとともに、圧力調整用開口ｆから置換
ガスを排気させて、冷却にともなう置換ガスの体積収縮
の打ち消しをおこなう。接合部３が固化したら、置換ガ
ス供給弁Ａを閉じ、置換ガス保持空間ａ、ｄへの置換ガ
スの供給をとめ、部材１、２の酸化防止対象部の温度が
酸化温度以下になるのをまつことによって、溶接作業が
終了する。

【００３５】この実施例においても、目的とする置換度
を得たのちに、酸素濃度計１１によって置換度測定をお
こなう必要がある場合、これを必要とする過程におい
て、置換ガス供給弁Ａを開いて、酸素濃度計１１が必要
とする以上の量のサンプリングガスを酸素濃度計１１に
供給し、圧力調整用開口ｆからの系外酸化物質の流入が
ないようさせるとともに、系外酸化物質侵入防止弁Ｃを
開いて、余剰のサンプリングガスを圧力調整用開口ｆか
ら排出し、酸素濃度計１１が必要とするサンプリングガ
ス量を酸素濃度計１１へ供給することによっておこなえ
る。そして、系外酸化物質が置換ガス保持空間ａ、ｄに
侵入するおそれのないとき、あるいは、侵入量が目標と
する酸化度を許容しているときには、置換ガスを供給せ
ずに、ろう付けあるいは溶接作業を開始することによっ
て、系外ガス滞留保持空間ｅが溶接およびろう付けによ
って発生する熱による置換ガスの体積膨張を吸収する。

【００３６】図３は本発明の装置のさらに他の具体例を
示している。接合対象部材は、図１に関連して示した装
置と同様に、配管部材２が端部を拡管され、管部材１が
この拡管部分にはめこまれたもので、管部材２の端面お
よび管部材１の周面をろう付けあるいは溶接３によって
接合され空調装置の配管である。

【００３７】本発明による装置は、ろう付けあるいは溶
接に際して、これらの管部材全体が酸化しないようにさ
せるものである。この装置における置換ガス保持空間形
成手段は容器６を具備している。容器６は、たとえば、
プラスチック板の組立物からなっている。ベ−スとなる
部分には、中央に管部材２を保持する座が設けられてい
るとともに、座の中央に位置してガス入口ｂをもつ接続
部を設けられている。カバ−となる部分は、周面壁にお
ける底面壁に近い部分にガス出口ｃ、ｃ’をもつ接続部
を設けられていて、ベ−ス上に配置されたときに、密閉
された置換ガス保持空間ａを形成するとともに、置換ガ
スがガス入口ｂから管部材１、２の置換ガス保持空間ａ
に送り込まれたときに、管部材１、２の自由端から容器
６の置換ガス保持空間ｄをとおり、ガス出口ｃあるいは
ガス出口ｃ’から外部に排出されるようにしている。高
周波誘導加熱コイル１４はろうを溶融するためのもの
で、管部材１、２の接合部３の周囲に位置して、容器６
の内部に配置されかつこの容器６に支持されている。

【００３８】置換ガス供給手段は、流量の異なる置換ガ
スを置換ガス保持空間形成手段の置換ガス保持空間に供
給する置換ガス供給配管８および置換ガスの供給源１２
を具備している。置換ガスの供給源１２は、たとえば、
ヘリウム、アルゴン、窒素ガスなどの不活性ガスあるい
は還元性ガスからなる置換ガスが充填されボンベからな
っている。置換ガス供給配管８は置換ガス供給弁Ａおよ
び置換ガス流量調節器Ｐを具備している。置換ガス流量
調節器Ｐは、よく知られたデジタル設定式の流量制御手
段をもつもので、デジタル設定器２０ａ、２０ｂ、２０
ｃをマスフロ−コントロ−ラによって選択し、選択され
たデジタル設定器によって切換器１９を作動させ、異な
る流量の置換ガスの供給をおこなうものからなってい
る。この置換ガス供給配管は、接続具４にあるガス入口
に管継手によって接続されているとともに、置換ガスの
供給源１２のガス出口につながれている置換ガス供給元
配管１３に接続されていて、置換ガス流量調節器Ｐによ
って、置換ガス供給源１２からの置換ガスを異なる流量
でもって置換ガス保持空間ａ、ｄに供給することができ
る。

【００３９】置換ガス吸収手段は、容器６におけるガス
出口ｃ’をもつ接続部につながれた置換ガス逃し配管９
ａからなっている。この置換ガス逃し配管９ａは、溶接
およびろう付けに際して、熱上昇にともなう置換ガス保
持空間ａ、ｄにおける置換ガスの体積膨張が溶接および
ろう付けの疎外要因とならない長さをもつとともに、端
部に圧力調整用開口ｆをもっている。

【００４０】置換度測定手段は測定配管１５および置換
度測定器１１を具備している。置換度測定器１１は測定
配管１５によって測定ガス供給弁Ｄに接続され、測定ガ
ス供給弁Ｄは置換ガス排出配管１０によって容器６にお
けるガス出口ｃをもつ接続部につながれている。置換度
測定器自体は酸素濃度計からなっている。必要に応じ
て、サンプリングポンプが酸素濃度計１１と容器６との
あいだにつながれる。

【００４１】部材１、２の接合は、図１および図２に関
連して説明した装置と同様に、置換ガス供給弁Ａ”を開
き、デジタル設定器Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃを選択して置換ガ
ス流量調節器Ｐ”を調節して、酸素濃度計１１が必要と
するサンプリングガス量および置換ガス保持空間ａの形
状および大きさを満足し、置換ガス逃し配管９ａの圧力
調整用開口ｆからの漏れ量を配慮した量の不活性ガスあ
るいは還元性ガスからなる置換ガスを、管部材１、２に
ある置換ガス保持空間ａおよび容器６にある置換ガス保
持空間ｄに置換ガス供給源１２から供給し、酸素濃度計
１１によって置換ガス保持空間ａ、ｄの酸素濃度を計測
する。このあと、置換ガス流量調節器Ｐを調節して、置
換ガス保持空間ａ、ｄが目的とする酸素濃度を保持さ
せ、あるいは、より酸素濃度を高めたあと、高周波誘導
加熱コイル１４に通電して、溶接あるいはろう付け作業
をおこなう。溶接あるいはろう付けが終了したあと、管
部材１、２の接合部３の溶融金属が固化するまで放置す
る。このときに、置換ガス供給弁Ａを開き、置換ガス流
量調節器Ｐの流量を調節して、置換ガスを置換ガス保持
空間ａ、ｄにみちびくとともに、置換ガス逃し配管９ａ
の圧力調整用開口ｆから置換ガスを排気して、冷却にと
もなう置換ガスの体積収縮の打ち消しをおこなう。そし
て、接合部３が固化したら、置換ガス供給弁Ａを閉じ、
置換ガス保持空間ａにたいする置換ガスの供給をとめ、
部材１、２の酸化防止対象部の温度が酸化温度以下にな
るのをまち、容器６から管部材１、２を取り出すことに
よって、接合作業が終了する。

【００４２】この実施例においても、目的とする置換度
を得たのちに、酸素濃度計１１によって置換度測定をお
こなう必要がある場合、これを必要とする過程におい
て、置換ガス供給弁Ａを開きかつ置換ガス流量調節器Ｐ
の流量を調整して、酸素濃度計１１が必要とする以上の
量のサンプリングガスを酸素濃度計１１に供給し、圧力
調整用開口ｆから系外酸化物質の流入がないようさせる
とともに、系外酸化物質侵入防止弁Ｃを開いて、余剰の
サンプリングガスを圧力調整用開口ｆから排出させて、
酸素濃度計１１が必要とするサンプリングガス量を酸素
濃度計１１へ供給することによっておこなえる。そし
て、系外酸化物質が置換ガス保持空間ａ、ｄに侵入する
おそれのないとき、あるいは、侵入量が目標とする酸化
度を許容しているときに、置換ガスを供給せずに、系外
酸化物質侵入防止弁Ｃを開いて、溶接作業を開始し、溶
接熱による置換ガスの体積膨張をなどに応じられる。

【００４３】この装置において、容器６が直径１５０ｍ
ｍ、高さ２００ｍｍをもつものからなり、置換ガス逃し
配管９ａが内径１０ｍｍ、長さ５０ｍｍのプラスチック
チュ−ブからなり、接合対象部材１、２が外径９．５３
ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、長さ３００ｍｍの銅パイプから
なるとともに、パイプ２をろう付け溶接で貫用的におこ
なわれているように拡管し、パイプ１をこの拡管部に挿
入した状態において容器６の内部に設置し、ガス置換配
管系に１０ｍｌ／分にて窒素ガスを供給し、置換ガス保
持空間ａ、ｄの酸素濃度が酸素濃度計１１によって０．
１％になるまで置換し、それから、容器６などのガス置
換系に５００ｍｌ／分の窒素ガスを供給し、高周波発振
器により２０ｋｗの電流を高周波加熱コイル１４に流し
て、高周波ろう付け溶接をおこなったあと、窒素ガスの
供給を止め、部材１、２が冷却するのをまって、容器６
から取り出したところ、ろう付け面およびその裏面に、
つまり、管部材の内外面に酸化スケ−ルのないろう付け
おこなうことができた。

【００４４】図４〜図６は複数の接合対象部材の接合を
同時おこなえるようにさせて、効率よく接合作業をおこ
なえる本発明の装置を示している。

【００４５】図４に示す装置は、置換ガス保持空間形成
手段および置換ガス供給手段をもつユニットをｎ組具備
し、各々の置換ガス保持空間形成手段における置換ガス
保持空間ａ₁ 〜ａ_n にある置換ガスの体積変化を吸収す
る手段および各々の置換ガス保持空間形成手段における
置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n にある置換ガスの置換度を
測定する手段を一組づつ具備している。

【００４６】接合対象部材は、ふたつの管部材１₁ 〜１
_n 、２₁ 〜２_n からなっていて、管部材２₁ 〜２_n が端
部を拡管され、管部材１₁ 〜１_n がこの拡管部分にはめ
こまれ、管部材２₁ 〜２_n の端面および管部材１₁ 〜１
_n の周面がろう付けあるいは溶接３によって接合されて
いる。

【００４７】各々の置換ガス保持空間形成手段は、図１
に示す装置と同様に構成された接続具４₁ 〜４_n 、５₁
〜５_n からなっている。

【００４８】置換ガス供給手段は流量の異なる置換ガス
を置換ガス保持空間形成手段の置換ガス保持空間に供給
する置換ガス供給配管８₁ 〜８_n 、１８₁ 〜１８_n およ
び置換ガスの供給源１２を具備している。置換ガスの供
給源１２は、ガス出口を置換ガス供給配管弁Ｆにつなが
れている。置換ガス供給配管８₁ 〜８_n は置換ガス供給
弁Ａ₁ 〜Ａ_n および置換ガス流量調節器Ｐ₁ 〜Ｐ_n を、
置換ガス供給配管８₁〜８_n 、１８₁ 〜１８_n は置換ガ
ス供給弁Ｂ₁ 〜Ｂ_n および置換ガス流量調節器Ｑ₁ 〜Ｑ
_n をそれぞれ具備している。これらの置換ガス供給配管
は、接続具４₁〜４_n の各々にあるガス入口に管継手に
よって、置換ガスの供給源１２のガス出口にある置換ガ
ス供給配管弁Ｆに置換ガス供給元配管１３および管継手
によって接続されていて、置換ガス流量調節器Ｐ₁ 〜Ｐ
_n 、Ｑ₁ 〜Ｑ_n によって、置換ガス供給源１２からの置
換ガスを異なる流量でもって置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ
_nに供給することができる。

【００４９】置換ガス体積変化吸収手段は、弁Ｅ₁ 〜Ｅ
_n 、系外ガス滞留保持空間ｅおよび系外酸化物質侵入防
止弁Ｃを具備している。弁Ｅ₁ 〜Ｅ_n は各々の接続具５
のガス出口ｃに接続されている。系外ガス滞留保持空間
ｅおよび系外酸化物質侵入防止弁Ｃは置換ガス逃し配管
９ａによって弁Ｅ₁ 〜Ｅ_n に接続されている。置換ガス
逃し配管９ａは端部が開放されている。なお、系外ガス
滞留保持空間ｅは置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n に供給さ
れた置換ガスを滞留させるためのもので、たとえば、置
換ガス逃し配管９ａの長さを選択することによって形成
されている。

【００５０】置換度測定手段は測定ガス供給弁Ｄ₁ 〜Ｄ
_n および置換度測定器１１を具備している。測定ガス供
給弁Ｄ₁ 〜Ｄ_n 、は接続具５のガス出口ｃにある管継手
に接続され、置換度測定器１１は測定配管１５によって
測定ガス供給弁Ｄ₁ 〜Ｄ_n に接続されている。置換度測
定器自体は、たとえば、よく知られた酸素濃度計からな
っていて、測定ガス供給弁Ｄ₁ 〜Ｄ_n を開くことによっ
て、置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n の各々にある置換ガス
の酸素濃度を測定することができる。

【００５１】この装置において、各々の接続具５₁ 〜５
_n のガス出口ｃにある管継手には、さらに、弁Ｆ₁ 〜Ｆ
_n が接続されている。弁Ｆ₁ 〜Ｆ_n は配管によって隣接
するユニットのガス入口にある管継手に接続されてい
て、弁Ｆ₁ 〜Ｆ_n のすべてを開き、置換ガス供給源１２
にたいして最上流側に位置するユニットに置換ガスの供
給をおこなうと、この置換ガスが残るユニットのすべて
にも供給されるようにしている。

【００５２】接合作業は、管部材１₁ 〜１_n を管部材２
₁ 〜２_n に挿入し、これらの管部材に接続具４₁ 〜４
_n 、５₁ 〜５_n をはめて、置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n
を形成し、置換ガス供給源１２の弁Ｆ、置換ガス供給弁
Ａ₁ 〜Ａ_n を開くことによって開始される。置換ガス
は、これによって、置換ガス供給源１２から置換ガス流
量調節器Ｐ₁ 〜Ｐ_n および置換ガス供給弁Ａ₁ 〜Ａ_n を
とおって置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n に供給される。供
給は、置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n の形状および大きさ
と、置換度測定器１１が必要とするサンプリンガス量と
を満足させる量をおこなう。これは、たとえば、測定ガ
ス供給弁Ｄ₁ 〜Ｄ_n を開き、置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ
_n に供給された置換ガスを置換度測定器１１に送り、置
換度を測定しながら、必要に応じて弁Ｅ₁ 〜Ｅ_n を開放
して、置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n に置換ガス量の設定
をおこなう。このときに、接続具５につながれた弁Ｆ₁
〜Ｆ_nを開くことによって、置換ガスが置換ガス保持空
間ａ₁ 〜ａ_n に順次にみちびかれるので、置換ガスの供
給を効率よくおこなえる。

【００５３】つぎに、置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n の各
々における溶接あるいはろう付けに適合する置換ガス流
量を設定する。これは、弁Ｅ₁ 〜Ｅ_n を開き、置換ガス
供給弁Ｂ₁ 〜Ｂ_n を開き、置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n
の各々に置換ガスをさらに供給することによってなされ
る。これがおわると、弁Ｆ₁ 〜Ｆ_n を閉じ、各々の管部
材の溶接あるいはろう付けがおこなれる。溶接あるいは
ろう付けに際して、置換ガス保持空間の置換ガスが熱膨
張するが、弁Ｅ₁ 〜Ｅ_n が開いているので、系外ガス滞
留保持空間ｅによって吸収される。

【００５４】接合が終了したら、管部材１₁ 〜１_n 、２
₁ 〜２_n の接合部３の溶融金属が固化するまで放置す
る。これは、置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n に置換ガス流
量調節器Ｑ₁ 〜Ｑ_n および置換ガス供給弁Ｂ₁ 〜Ｂ_n に
よって供給し、系外酸化物質の侵入を阻止しつつ、置換
ガスの体積収縮を打ち消しをおこなうことによって、あ
るいは、置換ガス供給弁Ｂ₁ 〜Ｂ_n を閉じて、置換ガス
保持空間ａ₁ 〜ａ_n にたいする置換ガスの供給をとめ、
酸化物質滞留保持空間ｅにある置換ガスを置換ガス保持
空間ａ₁ 〜ａ_n にみちびくことによっておこなわれる。
接合部が固化したら、固化前の熱収縮状況を維持したま
ま、あるいは、置換ガス供給弁Ｂ₁ 〜Ｂ_nを閉じて置換
ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n への置換ガスの供給をとめると
ともに、系外酸化物質侵入防止弁Ｃを閉じて、部材１₁
〜１_n 、２₁ 〜２_n の酸化防止対象部の温度が酸化温度
以下になるまで放置する。酸化防止対象部の温度が所定
温度になったら、接続具を溶接対象部材１₁ 〜１_n 、２
₁ 〜２_n からはずし、溶接対象部材を取り出すことによ
って接合作業が終了する。

【００５５】つぎにより具体的な作業例を説明する。接
合対象部材１₁ 〜１_n 、２₁ 〜２_nは外径１９．０５ｍ
ｍ、肉厚１．０ｍｍ、長さ４００ｍｍの銅パイプであ
る。管部材２にはろう付け溶接において貫用的になされ
ている拡管をおこない、管部材１を拡管部分に挿入す
る。管部材１₁ 〜１_n 、２₁ 〜２_n に接続具４₁ 〜４
_n 、５₁ 〜５_n をはめる。系外ガス滞留保持空間ｅは置
換ガス逃し配管９に長さ２ｍのものをもちいることによ
って形成する。酸素濃度計１１は、測定ガス量２００ｍ
ｌ／分、測定範囲０．１ＰＰｍ〜１００％仕様をもつも
のからなっている。

【００５６】置換ガスは窒素ガスである。流量調節器Ｐ
₁ 〜Ｐ_n は０．１ｋｇ／ｃｍ³ Ｇ、流量調節器Ｑ₁ 〜Ｑ
_n は５００ｍｌ／分に設定し、置換ガス供給弁Ａと系外
酸化物質侵入防止弁Ｃおよび測定ガス供給弁Ｄを開き、
置換ガス保持空間ａおよび酸素濃度計１１に窒素ガスを
供給する。酸素濃度計１１の指示濃度が１００ＰＰｍに
低下したら、置換ガス供給弁Ａ₁ 〜Ａ_n を閉じかつ置換
ガス供給弁Ｂ₁ 〜Ｂ_nを開き、窒素ガスを置換ガス保持
空間ａにみちびきながら、管部材１₁ 〜１_n 、２₁ 〜２
_n のろう付けをおこなう。ろう付けはごく一般的になさ
れているバ−ナ方式の銀ろう付けである。管部材１、２
が冷却するのをまって、置換ガス供給弁Ａ₁ 〜Ａ_n を閉
じ、置換ガス保持空間ａにたいする窒素ガスの供給を止
めた。

【００５７】また、接合対象部材１₁ 〜１_n 、２₁ 〜２
_n として、外径９．５３ｍｍ、肉厚０．７ｍｍ、長さ４
００ｍｍの銅パイプをもちいて、上記と同じ作業をろう
付けまでおこない、ろう付けが終了した時点で、冷却と
並行して置換ガス供給弁Ａ₁〜Ａ_n 、弁Ｆ₁ 〜Ｆ_n 、Ｄ₁
〜Ｄ_n を開いて、置換ガス保持空間ａ₂ へ窒素ガスを
送り込み、ふたたび上記とおなじ作業をおこなった。

【００５８】いずれの接合対象部材も、パイプ内部に酸
化スケ−ルのない、むしろ還元作用が認められかつ溶接
欠陥の無いろう付けを実現することができた。さらに、
これらとおなじ接合対象部材をもちいいて、置換ガス保
持空間ａ₁ 〜ａ_n に対する酸素濃度計１１の指示濃度が
０．１％、および２．０％に低下したときに、５００ｍ
ｌ／分の窒素ガスを供給しながらろう付けをおこない、
他はおなじ作業をおこなったところ、ろう付けの進行と
とともに、置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n の酸素濃度が急
速に低下する傾向にあった。が、上記と遜色のない酸化
スケ−ルの抑制効果をもつろう付けをおこなえた。

【００５９】さらにまた、接合対象部材１、２として、
外径２１．７ｍｍおよび肉厚２．８ｍｍの銅パイプを準
備し、最初の場合にしたがって置換ガスを供給し、酸素
濃度が１％に低下するのまって、イナ−トガスア−ク溶
接をおこない、接合された部材１、２が冷却するのをま
って、窒素ガスの供給をとめることによって、酸化スケ
−ルが抑制された溶接をおこなえた。溶接継手の形状は
平突合せである。

【００６０】図５に示す装置も、置換ガス保持空間形成
手段および置換ガス供給手段をもつユニットをｎ組具備
し、各々の置換ガス保持空間形成手段における置換ガス
保持空間ａ₁ 〜ａ_n にある置換ガスの体積変化を吸収す
る手段および各々の置換ガス保持空間形成手段における
置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n にある置換ガスの置換度を
測定する手段を一組づつ具備している。

【００６１】接合対象部材は、ふたつの管部材１₁ 〜１
_n 、２₁ 〜２_n からなっていて、管部材２₁ 〜２_n が端
部を拡管され、管部材１₁ 〜１_n がこの拡管部分にはめ
こまれ、管部材２₁ 〜２_n の端面および管部材１₁ 〜１
_n の周面がろう付けあるいは溶接３によって接合されて
いる。

【００６２】各々の置換ガス保持空間形成手段は、図２
に示す装置と同様に構成された接続具４₁ 〜４_n 、５₁
〜５_n および容器６₁ 〜６_n からなっている。

【００６３】置換ガス供給手段は流量の異なる置換ガス
を置換ガス保持空間形成手段の置換ガス保持空間に供給
する置換ガス供給配管８₁ 〜８_n 、１８₁ 〜１８_n およ
び置換ガスの供給源１２を具備している。置換ガスの供
給源１２は、ガス出口を置換ガス供給配管弁Ｆにつなが
れている。置換ガス供給配管８₁ 〜８_n は置換ガス供給
弁Ａ₁ 〜Ａ_n および置換ガス流量調節器Ｐ₁〜Ｐ_n を、
置換ガス供給配管８₁〜８_n 、１８₁ 〜１８_n は置換ガ
ス供給弁Ｂ₁ 〜Ｂ_n および置換ガス流量調節器Ｑ₁ 〜Ｑ
_n をそれぞれ具備している。これらの置換ガス供給配管
は、接続具４₁〜４_n の各々にあるガス入口に管継手に
よって、置換ガスの供給源１２のガス出口にある置換ガ
ス供給配管弁Ｆに置換ガス供給元配管１３および管継手
によって接続されていて、置換ガス流量調節器Ｐ₁ 〜Ｐ
_n 、Ｑ₁ 〜Ｑ_n によって、置換ガス供給源１２からの置
換ガスを異なる流量でもって置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ
_nに供給することができる。

【００６４】置換ガス体積変化吸収手段は弁Ｅ₁ 〜Ｅ
_n 、系外ガス滞留保持空間ｅおよび系外酸化物質侵入防
止弁Ｃを具備している。弁Ｅ₁ 〜Ｅ_n は接続具５₁ 〜５
_n のガス出口ｃに接続されている。系外ガス滞留保持空
間ｅおよび系外酸化物質侵入防止弁Ｃは置換ガス逃し配
管９ａによって弁Ｅ₁ 〜Ｅ_n に接続されている。置換ガ
ス逃し配管９ａは端部が開放されている。なお、系外ガ
ス滞留保持空間ｅは置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n に供給
された置換ガスを滞留させるためのもので、たとえば、
置換ガス逃し配管９ａの長さを選択することによって形
成されている。

【００６５】置換度測定手段は測定ガス供給弁Ｄ₁ 〜Ｄ
_n および置換度測定器１１を具備している。測定ガス供
給弁Ｄ₁ 〜Ｄ_n は接続具５₁ 〜５_n のガス出口ｃにある
管継手に接続され、置換度測定器１１は測定配管１５に
よって測定ガス供給弁Ｄ₁ 〜Ｄ_n に接続されている。置
換度測定器自体は、たとえば、よく知られた酸素濃度計
からなっていて、測定ガス供給弁Ｄ₁ 〜Ｄ_n を開くこと
によって、置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n の各々にある置
換ガスの酸素濃度を測定することができる。

【００６６】この装置において、各々の接続具５₁ 〜５
_n のガス出口ｃにある管継手には、さらに、弁Ｆ₁ 〜Ｆ
_n が接続されている。弁Ｆ₁ 〜Ｆ_n は配管によって隣接
するユニットのガス入口にある管継手に接続されてい
て、弁Ｆ₁ 〜Ｆ_n のすべてを開き、置換ガス供給源１２
にたいして最上流側に位置するユニットに置換ガスの供
給をおこなうと、この置換ガスが残るユニットのすべて
にも供給されるようにしている。

【００６７】接合は、管材１₁ 〜１_n を管部材２₁ 〜２
_n に挿入し、をこれらの管部材に接続具４₁ 〜４_n 、５
₁ 〜５_n はめて、置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n を形成
し、弁Ｆ₁ 〜Ｆ_n 、置換ガス供給弁Ａ₁ 〜Ａ_n を開くこ
とによって開始される。置換ガスは、これによって、置
換ガス供給源１２から置換ガス流量調節器Ｐ₁ 〜Ｐ_n お
よび置換ガス供給弁Ａ₁ 〜Ａ_n をとおって置換ガス保持
空間ａ₁ 〜ａ_n に供給される。供給は、置換ガス保持空
間ａ₁ 〜ａ_n の形状および大きさと、置換度測定器１１
が必要とするサンプリンガス量とを満足させる量をおこ
なう。これは、たとえば、測定ガス供給弁Ｄ₁ 〜Ｄ_n を
開き、置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n に供給された置換ガ
スを置換度測定器１１に送り、置換度を測定しながら、
必要に応じて、弁Ｅ₁ 〜Ｅ_n を開放して、置換ガス保持
空間ａ₁ 〜ａ_n における置換ガス量の設定をおこなう。
このときに、接続具５につながれた弁Ｆ₁ 〜Ｆ_n を開く
ことによって、置換ガスが置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n
に順次にみちびかれるので、置換ガスの供給を効率よく
おこなえる。

【００６８】つぎに、置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n の各
々における溶接あるいはろう付けに適合する置換ガス流
量を設定する。これは、弁Ｅ₁ 〜Ｅ_n を開き、置換ガス
供給弁Ｂ₁ 〜Ｂ_n を開き、置換ガス空間の各々に置換ガ
スをさらに供給することによってなされる。これがおわ
ると、置換ガス排出切換機構弁Ｆ₁ 〜Ｆ_n を閉じ、各々
の管部材の溶接あるいはろう付けがおこなれる。置換ガ
ス保持空間ａ₁ 〜ａ_nの置換ガスが溶接あるいはろう付
けによって熱膨張するが、弁Ｅ₁ 〜Ｅ_n が開いているの
で、系外ガス滞留保持空間ｅによって吸収される。

【００６９】接合が終了したら、管部材１₁ 〜１_n 、２
₁ 〜２_n の接合部３₁ 〜３_n の溶融金属が固化するまで
放置する。これは、置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n に置換
ガス流量調節器Ｑ₁ 〜Ｑ_n および置換ガス供給弁Ｂ₁ 〜
Ｂ_n によって供給し、系外酸化物質の侵入を阻止しつ
つ、置換ガスの体積収縮を打ち消しをおこなうことによ
って、あるいは、置換ガス供給弁Ｂ₁ 〜Ｂ_n を閉じて、
置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n にたいする置換ガスの供給
をとめ、系外ガス保持空間ｅにある置換ガスを置換ガス
保持空間ａ₁ 〜ａ_n にみちびくことによっておこなわれ
る。接合部が固化したら、固化前の熱収縮状況を維持し
たまま、あるいは、置換ガス供給弁Ｂ₁ 〜Ｂ_n を閉じ
て、置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n への置換ガスの供給を
とめるとともに、系外酸化物質侵入防止弁Ｃを閉じて、
管部材１₁ 〜１_n 、２₁ 〜２_n の酸化防止対象部の温度
が酸化温度以下になるまで放置する。酸化防止対象部の
温度が所定温度になったら、接続具を管部材１₁ 〜１
_n 、２₁ 〜２_n からはずし、溶接対象部材を取り出すこ
とによって、これらの管部材にたいする接合作業が終了
する。

【００７０】図６に示す装置も、置換ガス保持空間形成
手段および置換ガス供給手段をもつユニットをｎ組具備
し、各々の置換ガス保持空間形成手段における置換ガス
保持空間ａ₁ 〜ａ_n にある置換ガスの体積変化を吸収す
る手段および各々の置換ガス保持空間形成手段における
置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n にある置換ガスの置換度を
測定する手段を一組づつ具備している。

【００７１】接合対象部材は、ふたつの管部材１₁ 〜１
_n 、２₁ 〜２_n からなっていて、管部材２₁ 〜２_n が端
部を拡管され、管部材１₁ 〜１_n がこの拡管部分にはめ
こまれ、管部材２₁ 〜２_n の端面および管部材１₁ 〜１
_n の周面がろう付けあるいは溶接３によって接合されて
いる。

【００７２】各々の置換ガス保持空間形成手段は、図３
に示す装置と同様に構成された接続具４₁ 〜４_n 、５₁
〜５_n および容器６₁ 〜６_n からなっている。

【００７３】置換ガス供給手段は、流量の異なる置換ガ
スを置換ガス保持空間形成手段の置換ガス保持空間に供
給する置換ガス供給配管８₁ 〜８_n 、１８₁ 〜１８_n お
よび置換ガスの供給源１２を具備している。置換ガスの
供給源１２は、ガス出口を置換ガス供給配管弁Ｆにつな
がれている。置換ガス供給配管８₁ 〜８_n は置換ガス供
給弁Ａ₁ 〜Ａ_n および置換ガス流量調節器Ｐ₁ 〜Ｐ_n を
具備している。置換ガス流量調節器Ｐ₁ 〜Ｐ_n は、よく
知られたデジタル設定式の流量制御手段をもつもので、
デジタル設定器２０ａ、２０ｂ、２０ｃをマスフロ−コ
ントロ−ラによって選択し、選択されたデジタル設定器
によって切換器１９を作動させ、異なる流量の置換ガス
の供給をおこなうようになっている。これらの置換ガス
供給配管は、接続具４₁ 〜４_n の各々にあるガス入口に
管継手によって、置換ガスの供給源１２のガス出口にあ
る置換ガス供給配管弁Ｆに置換ガス供給元配管１３およ
び管継手によって接続されていて、置換ガス流量調節器
Ｐ₁ 〜Ｐ_n によって置換ガス供給源１２からの置換ガス
を異なる流量でもって置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_nに供
給することができる。

【００７４】置換ガス体積変化吸収手段は、弁Ｅ₁ 〜Ｅ
_n 、系外ガス滞留保持空間ｅおよび系外酸化物質侵入防
止弁Ｃを具備している。弁Ｅ₁ 〜Ｅ_n は接続具５₁ 〜５
_n のガス出口ｃに接続されている。系外ガス滞留保持空
間ｅおよび系外酸化物質侵入防止弁Ｃは置換ガス逃し配
管９ａによって弁Ｅ₁ 〜Ｅ_n に接続されている。置換ガ
ス逃し配管９ａは端部が開放されている。なお、系外ガ
ス滞留保持空間ｅは置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n に供給
された置換ガスを滞留させるためのもので、たとえば、
置換ガス逃し配管９ａの長さを選択することによって形
成されている。置換度測定手段は測定ガス供給弁Ｄ₁ 〜
Ｄ_n および置換度測定器１１を具備している。測定ガス
供給弁Ｄ₁ 〜Ｄ_n は接続具５₁ 〜５_n のガス出口ｃにあ
る管継手に接続され、置換度測定器１１は測定配管１５
によって測定ガス供給弁Ｄ₁ 〜Ｄ_n に接続されている。
置換度測定器自体は、たとえば、よく知られた酸素濃度
計からなっていて、測定ガス供給弁Ｄ₁ 〜Ｄ_n を開くこ
とによって、置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n の各々にある
置換ガスの酸素濃度を測定することができる。

【００７５】この装置において、各々の接続具５₁ 〜５
_n のガス出口ｃにある管継手には、さらに、弁Ｆ₁ 〜Ｆ
_n が接続されている。弁Ｆ₁ 〜Ｆ_n は配管によって隣接
するユニットのガス入口にある管継手に接続されてい
て、弁Ｆ₁ 〜Ｆ_n のすべてを開き、置換ガス供給源１２
にたいして最上流側に位置するユニットに置換ガスの供
給をおこなうと、この置換ガスが残るユニットのすべて
にも供給されるようにしている。

【００７６】接合は、管材１₁ 〜１_n を管部材２₁ 〜２
_n に挿入し、これらの管部材に接続具４₁ 〜４_n 、５₁
〜５_n をはめて、置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n を形成
し、弁Ｆ₁ 〜Ｆ_n 、置換ガス供給弁Ａ₁ 〜Ａ_n を開く
ことによって開始される。置換ガスは、これによって、
置換ガス供給源１２から置換ガス流量調節器Ｐ₁ 〜Ｐ_ｎ
および置換ガス供給弁Ａ_１ 〜Ａ_n をとおって置換ガス
保持空間ａ₁ 〜ａ_n に供給される。供給は、置換ガス保
持空間ａ₁ 〜ａ_n の形状および大きさと、置換度測定器
１１が必要とするサンプリンガス量とを満足させる量を
おこなう。これは、たとえば測定ガス供給弁Ｄ₁ 〜Ｄ_n
を開き、置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n に供給された置換
ガスを置換度測定器１１に送り、置換度を測定しなが
ら、流量調節器Ｐｉを選択し、必要に応じて、弁Ｅ₁ 〜
Ｅ_n を開放して、置換ガス保持空間ａ₁〜ａ_n に置換ガ
ス量の設定をおこなう。このときに、弁Ｆ₁ 〜Ｆ_n を開
くことによって、置換ガスが置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ
_n に順次にみちびかれるので、置換ガスの供給を効率よ
くおこなえる。

【００７７】つぎに、置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n の各
々における溶接あるいはろう付けに適合する置換ガス流
量を設定する。これは、弁Ｅ₁ 〜Ｅ_n を開き、置換ガス
供給弁Ｂ₁ 〜Ｂ_n を開き、置換ガス空間の各々に置換ガ
スをさらに供給することによってなされる。これがおわ
ると、弁Ｆ₁ 〜Ｆ_n を閉じ、各々の管部材の溶接あるい
はろう付けがおこなれる。置換ガス空間の置換ガスが溶
接あるいはろう付けによって熱膨張するが、弁Ｅ₁ 〜Ｅ
_n が開いているので、系外ガス滞留保持空間ｅによって
吸収される。

【００７８】接合が終了したら、管部材１₁ 〜１_n 、２
₁ 〜２_n の接合部３₁ 〜３_n の溶融金属が固化するまで
放置する。これは、置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n に置換
ガス流量調節器Ｑ₁ 〜Ｑ_n および置換ガス供給弁Ｂ₁ 〜
Ｂ_n によって供給し、系外酸化物質の侵入を阻止しつ
つ、置換ガスの体積収縮の打ち消しをおこなうことによ
って、あるいは、置換ガス供給弁Ｂ₁ 〜Ｂ_n を閉じて、
置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n にたいする置換ガスの供給
をとめ、系外ガス滞留保持空間ｅにある置換ガスを置換
ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n にみちびくことによってなされ
る。接合部３₁ 〜３_n が固化したら、固化前の熱収縮状
況を維持したまま、あるいは、置換ガス供給弁Ｂ₁ 〜Ｂ
_n を閉じて置換ガス保持空間ａ₁ 〜ａ_n への置換ガスの
供給をとめるとともに、系外酸化物質侵入防止弁Ｃを閉
じ、部材１₁ 〜１_n 、２₁ 〜２_n の酸化防止対象部の温
度が酸化温度以下になるまで放置する。酸化防止対象部
の温度が所定温度になったら、接続具を管部材１₁ 〜１
_n 、２₁ 〜２_n からはずし、管部材を取り出すことによ
って接合作業が終了する。

【００７９】この装置にて、接合対象部材１₁ 〜１_n 、
２₁ 〜２_n が外径９．５３ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、長さ
３００ｍｍの銅パイプからなるとともに、パイプ２₁ 〜
２_nをろう付け溶接にて貫用的におこなわれているよう
に拡管し、パイプ１₁ 〜１_nをこの拡管部に挿入したも
のからなり、容器６₁ 〜６_n 直径２００ｍｍおよび高さ
２００ｍｍのものからなり、置換ガス逃し配管９ａが内
径１０ｍｍ、長さ５０ｍｍのプラスチックチュ−ブから
なり、置換ガス流量調節器Ｐ₁ 〜Ｐ_n の設定器２０ａ₁
〜２０ａ_n を１０ｍｌ／分に、設定器２０ｂ₁ 〜２０ｂ
_n を５００ｍｌ／分に、設定器２０ｃ₁ 〜２０ｃ_n を３
００ｍｌ／分にそれぞれ設定し、高周波発振器により２
０ｋｗの電流を高周波加熱コイル１４₁ 〜１４_n に流し
て、高周波ろう付け溶接をおこなったあと、窒素ガスの
供給を止めて、パイプ１₁ 〜１_n、２₁ 〜２_n が冷却す
るのをまって、容器６から取り出したところ、ろう付け
面およびその裏面に、つまり、管部材の内外面に酸化ス
ケ−ルのないろう付けおこなうことができた。なお、こ
の場合、ｎは３である。

【００８０】

【発明の効果】本発明の溶接あるいはろう付けによる接
合対象部材の酸化を防止する装置は、以上説明したよう
に、接合対象部材における接合部の表面および裏面に関
連する部分が不活性あるいは還元ガスからなる置換ガス
によっておおって、溶接およびろう付けにもとずく接合
対象部材の酸化を防げるるばかりか、溶接あるいはろう
付けに先行して、接合対象部材および容器の内部空間に
存在する酸化物質と置換ガスとの置換度を所定値に維持
させることができ、しかも、溶接あるいはろう付けに際
して発生する内部空間にある置換ガスの膨張およびこの
あとになされる冷却に際し発生する内部空間にある置換
ガスの収縮も防ぐことができるので、酸化防止を確実に
おこなえ、品質のたかい接合をなすことができ、そし
て、炉や真空設備などの高価な装置を必要としないの
で、きわめて低いコストで得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の一実施例の構成を示す説明図で
ある。

【図２】本発明の装置の他の実施例の構成を示す説明図
である。

【図３】本発明の装置のさらに他の実施例の構成を示す
説明図である。

【図４】本発明の装置のさらに他の実施例の構成を示す
説明図である。

【図５】本発明の装置のさらに他の実施例の構成を示す
説明図である。

【図６】本発明の装置のさらに他の実施例の構成を示す
説明図である。

【符号の説明】

４、４₁ 〜４_n 、５、５₁ 〜５_n …接続具、６、６₁ 〜
６_n …容器、８、８₁ 〜８_n 、１８、１８₁ 〜１８_n …
置換ガス供給配管、９ａ …置換ガス逃し配管、９ｂ…
置換ガス分岐配管、１０、１０₁ 〜１０_n …置換ガス排
出配管、１１…置換度測定器、１２…置換ガス供給源、
１３…置換ガス供給元配管、１５…測定配管、Ａ、Ａ₁
〜Ａ_n 、Ｂ、Ｂ₁ 〜Ｂ_n …置換ガス供給弁、Ｃ…系外酸
化物質侵入防止弁、ａ、ｄ…置換ガス保持空間、ｂ…ガ
ス入口、ｃ、ｃ’…ガス出口、ｅ…系外ガス滞留保持空
間、ｆ…圧力調整用開口、Ｐ、Ｐ₁ 〜Ｐ_n 、Ｑ、Ｑ₁ 〜
Ｑ_n…置換ガス流量調節器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植田 幸夫 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所清水工場内

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ろう付けあるいは溶接によって接合され
   る接合対象部材を含み、接合対象部材におけるろう付け
   あるいは溶接などによって酸化される部位に密閉された
   置換ガス保持空間を形成する、すくなくとも一組の第一
   の手段と、不活性ガスあるいは還元性ガスからなる置換
   ガスを置換ガス保持空間に供給する第二の手段と、置換
   ガス保持空間に供給された置換ガスの流量を制御する手
   段と、置換ガス保持空間に供給された置換ガスの体積変
   化を吸収する第三の手段と、置換ガス保持空間に存在す
   る酸化物質と置換ガスとの置換度を測定する第四の手段
   とを具備していることを特徴とする溶接あるいはろう付
   けによる接合対象部材の酸化を防止する装置。
2. 【請求項２】 ろう付けあるいは溶接などによって接合
   される両端が開放されかつ中空の接合対象部材を含み、
   密閉された置換ガス保持空間を接合対象部材の内部に形
   成させる少なくともひとつの第一の手段と、不活性ガス
   あるいは還元性ガスからなる置換ガスを置換ガス保持空
   間に供給する第二の手段と、置換ガス保持空間に供給さ
   れた置換ガスの流量を制御する手段と、置換ガス保持空
   間に供給された置換ガスの体積変化を吸収する第三の手
   段と、置換ガス保持空間に存在する酸化物質と置換ガス
   との置換度を測定する第四の手段とを具備していること
   を特徴とする溶接あるいはろう付けによる接合対象部材
   の酸化を防止する装置。
3. 【請求項３】 ろう付けあるいは溶接などによって端部
   同志を接合される、両端が開放された中空の接合対象部
   材を含み、密閉された第一の置換ガス保持空間を接合対
   象部材の内部に形成させるとともに、接合部の外側にも
   密閉された第二の置換ガス保持空間を形成させる少なく
   とも一組の第一の手段と、不活性ガスあるいは還元性ガ
   スからなる置換ガスを置換ガス保持空間に供給する第二
   の手段と、置換ガス保持空間に供給された置換ガスの流
   量を制御する手段と、置換ガス保持空間に供給された置
   換ガスの体積変化を吸収する第三の手段と、置換ガス保
   持空間に存在する酸化物質と置換ガスとの置換度を測定
   する第四の手段とを具備していることを特徴とする溶接
   あるいはろう付けによる接合対象部材の酸化を防止する
   装置。
4. 【請求項４】 接合対象部材を収容する密閉された置換
   ガス保持空間をもつすくなくとも一組の第一の手段と、
   置換ガス保持空間に不活性ガスあるいは還元性ガスから
   なる置換ガスを供給する第二の手段と、置換ガス保持空
   間に供給された置換ガスの体積変化を吸収する第三の手
   段と、置換ガス保持空間に存在する酸化物質と置換ガス
   との置換度を測定する第四の手段とを具備していること
   を特徴とする溶接あるいはろう付けによる接合対象部材
   の酸化を防止する装置。
5. 【請求項５】 第一の手段が、接合対象部材の自由端に
   はめられ、接合対象部材の内部に置換ガス保持空間を形
   成させるとともに、置換ガス保持空間を残る手段につな
   ぐ接続部をもつ接続具からなる請求項２に記載の装置。
6. 【請求項６】 第一の手段が、接合対象部材の自由端に
   はめられ、接合対象部材の内部に第一の置換ガス保持空
   間を形成させる接続具と、接合対象部材の接合部の外側
   に配置され、第二の置換ガス保持空間を形成する容器と
   からなる請求項３に記載の装置。
7. 【請求項７】 第一の手段が、接合対象部材全体を収容
   する置換ガス保持空間を内部にもち、置換ガス保持空間
   を残る手段につなぐ接続部をもつ容器からなる請求項４
   に記載の装置。
8. 【請求項８】 第二の手段が、置換ガス供給源と、置換
   ガス供給源から置換ガス保持空間に異なる流量の置換ガ
   スを供給するために、置換ガス供給源と第一の手段との
   あいだに設けられた複数の置換ガス供給配管を具備する
   請求項２あるいは請求項３もしくは請求項４に記載の装
   置。
9. 【請求項９】 置換ガス供給配管の各々が、置換ガス供
   給弁、置換ガス流量調節器およびこれらを置換ガス供給
   源と第一の手段につなぐ配管を具備する請求項８に記載
   の装置。
10. 【請求項１０】 第三の手段が、一端が置換ガス保持空
    間につながれ、他端に圧力調整用開口をもつとともに、
    前記体積変化を吸収する容積をもつ管部材からなる請求
    項２あるいは請求項３もしくは請求項４に記載の装置。
11. 【請求項１１】 第三の手段が、管部材の前記他端につ
    ながれた系外酸化物質侵入防止弁を含んでいる請求項１
    ０に記載の装置。
12. 【請求項１２】 第四の手段が、測定ガス供給弁、置換
    ガス保持空間の置換度を測定する置換度測定器およびこ
    れらを第一の手段につなぐ配管を具備している請求項２
    あるいは請求項３もしくは請求項４に記載の装置。
13. 【請求項１３】 第二の手段が、ひとつの置換ガス供給
    源と、置換ガス供給源から置換ガス保持空間に異なる流
    量の置換ガスを供給する第一の手段に関連する数の置換
    ガス供給配管とを具備させられ、置換ガス供給配管の各
    々が第一の手段の各々と置換ガス供給源とに接続されて
    いる請求項２あるいは請求項３もしくは請求項４に記載
    の装置。
14. 【請求項１４】 置換ガス供給配管の各々が、置換ガス
    供給弁、置換ガス流量調節器およびこれらを置換ガス供
    給源と第一の手段につなぐ配管を具備する請求項１３に
    記載の装置。
15. 【請求項１５】 隣接する第一の手段において、一方の
    第一の手段につながる第二の手段と他方の第一の手段に
    おける第三の手段とをつなぐ配管を具備している請求項
    ３あるいは請求項４もしくは請求項５に記載の装置。