WO2006057029A1 - 可溶栓用合金および可溶栓 - Google Patents

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Rikiya Kato
Tetsuro Kikuchi
Mutsumi Deguchi
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Senju Metal Industry Co., Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/36—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves actuated in consequence of extraneous circumstances, e.g. shock, change of position
    • F16K17/38—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves actuated in consequence of extraneous circumstances, e.g. shock, change of position of excessive temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C12/00—Alloys based on antimony or bismuth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C28/00—Alloys based on a metal not provided for in groups C22C5/00 - C22C27/00

Definitions

  • the present invention relates to a fusible plug alloy that operates as a protective mechanism of a refrigeration apparatus, particularly a fusible plug alloy that operates at 70-75 ° C and 95-100 ° C, and the fusible plug alloy. It relates to the soluble stopper used.
  • this CFC refrigerant has the problem of photolysis by the ultraviolet rays of sunlight in the stratosphere to produce active chlorine, and this active chlorine destroys the ozone layer. I've been here. For this reason, HCFC (Hydro, Chloro, Fluoro-Carbons) refrigerants, which are alternative chlorofluorocarbons, are now being replaced, and HFC (Hydro, Fluoro-Carbons) refrigerants with a smaller ozone depletion coefficient also appear. As a result, the refrigerant used in refrigerators is also changing.
  • a fusible stopper used in a refrigeration apparatus needs to be designed according to the refrigerant used.
  • the temperature of the refrigerant used increases as the pressure of the refrigerant used in the refrigeration system increases due to Boyle Charles' law, so the operating temperature of the fusible stopper used according to the condensing pressure of the refrigerant used Is determined.
  • the temperature of the fusible stopper is designed to be about 95-100 ° C.
  • the condensation pressure is 2. l lMPa
  • the critical temperature is 85.6 ° C.
  • a fusible plug with a temperature of about 90-95 ° C is used, and the condensing pressure is 3.06 MPa for the fusible plug selected as the refrigerant for the refrigeration system using R410a, which is an HCFC refrigerant with better compression efficiency.
  • the critical temperature is 71.5 ° C, and in order for the critical temperature of the refrigerant to rise, the design of the fusible plug must be about 70-75 ° C and the refrigeration system must be designed.
  • the fusible stopper is collected together with the refrigeration apparatus.
  • the refrigeration apparatus is discarded, it is a matter of course that treatment in accordance with the regulations is required.
  • the movement to protect the global environment has become active, and there is a tendency to eliminate harmful components from parts used in equipment such as refrigeration equipment.
  • Cd and Pb components are subject to regulation because they adversely affect the human body.
  • Patent Document 2 JP 2001-214985 A
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-130240 Disclosure of the invention
  • Solder alloys containing Pb and Cd which are harmful substances, have been used for fusible stoppers used as safety devices for refrigeration equipment.
  • the movement to protect the global environment has become active, and there is a tendency to eliminate harmful components from parts used in equipment such as refrigeration equipment.
  • Cd and Pb components are subject to regulation because they adversely affect the human body.
  • a tin (Sn) -indium (In) -bismuth (Bi) alloy has been disclosed as described in Patent Document 1 above.
  • This alloy for fusible plugs is used as a safety device for refrigeration equipment with poor creep characteristics at low temperatures, and the alloy may be extruded by pressure over time, and after a certain period of time, the refrigeration equipment It was necessary to stop and replace the soluble stopper.
  • the present invention does not contain harmful components such as Cd and Pb, and even when used for a long time as a safety device of a refrigeration apparatus, the soluble stopper does not extrude the alloy, creep characteristics, etc.
  • the aim is to provide a fusible stopper with high mechanical strength.
  • the alloy that melts at about 70-75 ° C of the present invention is an alloy for fusible plugs characterized by SnO.l- 2.0 mass%, Bi31-37 mass%, and the balance In force. Further, the alloy that melts at about 90-95 ° C of the present invention is a soluble plug alloy characterized by having Zn-0.4 mass%, Bi43-55 mass%, and the balance In force.
  • the fusible plug alloy of the present invention does not contain any harmful components such as Cd and Pb, and the fusible plug power alloy is not pushed out. It can be used for a long time without changing the fusible stopper.
  • the fusible plug is dependent on the melting temperature of the fusible plug alloy.
  • the pressure is constantly applied to the refrigerator, so if the mechanical strength such as creep characteristics is weak, the safety device Don't use it.
  • the Bi-In-Sn alloy which is an alloy having a solid phase peak temperature of about 70-75 ° C according to the present invention, if the Sn content is less than 0.1% by mass, the mechanical strength of the alloy itself is low, so the pressure resistance test There is a drawback that the amount of popping out of the alloy exceeds the specified amount. If the Sn content exceeds 2.0% by mass, the solid phase temperature of the Bi-In-Sn alloy decreases, so the melting temperature of the alloy is used.
  • the Sn content must be 0.1 to 2.0% by mass. If the Bi content is less than 31% by mass, the liquidus temperature of the Bi-In-Sn alloy will rise too much, resulting in poor meltability of the alloy and failing to pass the melting test. If the amount increases, the eutectic point of the Sn-In alloy will be lost, and the liquidus temperature will rise too high, resulting in poor meltability of the alloy and failing to pass the melting test. Therefore, the Bi-In-Sn alloy of the present invention must have a Bi content of 31-37% by mass.
  • SnO.l 2.0% by mass, Bi31-37% by mass, and the balance of In make it possible to obtain a soluble plug alloy with strong creep characteristics in the operating temperature range of 70-75 ° C. Become.
  • an alloy of SnO. 5 mass%, Bi 35 mass%, and the balance In can be used to obtain an alloy for fusible stoppers with the most characteristic tape characteristics in the operating temperature range.
  • the Bi-In-Zn alloy which is an alloy having a solid phase / peak temperature of about 90-95 ° C of the present invention
  • the amount of Zn is less than 0.05% by mass
  • Mechanical strength is low!
  • the amount of popping out of the alloy exceeds the specified amount in the test.
  • the amount of Zn exceeds 0.4% by mass
  • the solid-phase temperature of the Bi-In-Zn alloy decreases, so the melting temperature of the alloy is used.
  • the creep characteristics in the operating temperature range are deteriorated as the temperature range approaches. Therefore, in the Bi-In-Zn alloy of the present invention, the Zn content must be 0.05-0.4 mass%.
  • the Bi-In-Zn alloy of the present invention must have a Bi content of 43 to 55% by mass. In the present invention, it is possible to obtain a soluble plug alloy having strong creep characteristics by using an alloy of Zn 0.05-0.4 mass%, Bi43-55 mass%, and the balance In.
  • the total amount of strength-added elements is preferably 2.0% by mass or less.
  • the most preferable addition amounts of each strength addition element are CuO.l—1.0 mass%, Sb0.2 to 2.0 mass%, GeO.l—1.0 mass%, AgO.l—0.7 mass%, AuO.l—0.6 mass% , Zn0.2- 0.6 mass 0/0, a Ni0.02- 0.1 0/0, La group 0.01 0.1 wt%, than this is not a small amount appeared strength improving effect of the alloy, further added would raise the liquidus temperature. Also, it will not operate at the target temperature range.
  • the fusible stopper of the present invention is obtained by melting a Bi-In-Sn alloy and a Bi-In-Zn alloy and sealing them in a blank material. Applicable to fusible stoppers such as type, flare tube type and porous type.
  • the soluble stopper alloy and the soluble stopper of the present invention are produced and their characteristics are compared.
  • the soluble alloys shown in Table 1 and Table 2 were prepared, and the heating curves by differential thermal analysis of each alloy composition were measured to determine the end point of the endothermic peak, the lowest end point of the endothermic peak, and the end point of the endothermic peak.
  • the solid phase temperature, peak temperature, and liquid phase temperature were measured.
  • Tables 1 and 2 show the melting temperature of each alloy.
  • Comparative Examples 4 and 5 are soluble stopper alloys of Patent Documents 2 and 3.
  • the one-screw type fusible plug blank 1 shown in Fig. 1 is filled with the fusible plug alloys shown in Tables 1 and 2 to make fusible plugs, and the creep characteristics for each alloy composition ( The pressure resistance test) and the operating temperature of the fusible stopper were measured.
  • a fusible stopper having a total length of 28 mm and an inner diameter of the tip of S3 mm was used.
  • Table 1 and Table 2 show the lengths of the alloys stretched during the pressure test, and Fig. 2 shows typical photographs of the alloy compositions of the examples and comparative examples in Table 1 measured at 65 ° C. Indicates. In the photograph, 1 is the result of the soluble stopper of Example 8, 2 is the result of the soluble stopper of Comparative Example 4, and 3 is the result of the soluble stopper of Comparative Example 5.
  • Soluble plug force in the water tank Measure the temperature at which air is released at a stroke as the operating temperature.
  • the soluble plugs 2 and 3 of the comparative example have lower solid phase temperatures than the soluble plugs of the examples, so that the soluble plug alloy escapes and stretches. ing.
  • the fusible plug 3 of Comparative Example 5 became a semi-molten body by heating at 65 ° C. under the test conditions.
  • the fusible plug 1 according to the embodiment of the present invention does not extend for the fusible plug with which the fusible plug alloy is little pulled out.
  • the fusible plug of the present invention operates at about 70-75 ° C and about 90-95 ° C, and the fusible plug alloy has good low-temperature creep characteristics. Even if added, the fusible plug alloy does not come out of the blank material force, so that when used in a protective device for a refrigeration apparatus, it has an effect not found in conventional fusible plugs that can be used for a long period of time.
  • the fusible plug alloy of the present invention can be used as an alloy for a sprinkler that is constantly subjected to pressure in the same manner as a fusible plug used only for a fusible plug used in a protective device of a refrigeration apparatus.

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Abstract

【課題】従来の可溶栓用合金は、CdやPbなどの有害元素が含まれていたため、有害元素による汚染の懸念があった。本発明は有害成分であるCdやPbを含有せず、冷凍装置の安全装置として長時間の使用でも、可溶栓から合金が押し出されてしまうことのない、クリープ特性など機械的な強度の強い可溶栓を提供することにある。 【解決手段】約７０～７５°Cにて溶融する合金が、Sn0.1～2.0質量％、Bi31～37質量％、残部Inの合金と約９０～９５°Cにて溶融する合金が、Zn0.05～0.4質量％、Bi47～55質量％、残部Inの可溶栓用合金を用いた可溶栓を使用する。 　　　

Description

可溶栓用合金および可溶栓
技術分野
[0001] 本発明は、冷凍装置の保護機構として作動する可溶栓用合金、特に 70— 75°Cお よび 95— 100°Cで作動する可溶栓用合金および、その可溶栓合金を使用した可溶 栓に関する。
背景技術
[0002] 大型の冷凍装置は、冷凍装置内部の圧力が異常に上昇したり、冷媒の温度が上が つたりすると冷凍機自体が破損するだけでなぐ高圧のガスが噴出して周囲も破壊す ることがある。大型の冷凍装置は、冷凍機の破損や破壊を未然に防ぐ機構として冷 凍設備の冷媒ガスの圧力が安全装置が義務づけられており (経済産業省冷凍保安 規則第 7条 1項 8号)、可溶栓などの安全装置を備えているのが一般的である。冷凍 装置の安全装置は、その使用する冷媒によって各社各様の動作設計が行われてい る。また、冷凍装置に用いられる冷媒は、従来はフロン、 CFC (Chloro Fluoro- Carbons)系冷媒が最もよく使われてきた。ところが、この CFC系冷媒は、成層圏にお いて太陽光の紫外線により光分解して活性塩素を生成し、この活性塩素によりオゾン 層を破壊するという問題があり、地球レベルでその使用に対する規制が厳しくなつて きた。このため、現在では、代替フロンである HCFC (Hydro、 Chloro、 Fluoro— Carbons)系冷媒に代換されており、さらにオゾン層の破壊係数の小さ 、HFC (Hydro 、 Fluoro-Carbons)系冷媒も現れて、冷凍機に使用される冷媒も変わってきている。
[0003] 冷凍装置に用いられる可溶栓は使用される冷媒に合わせて設計する必要がある。
つまり冷凍装置では、ボイルシャルルの法則により冷凍装置に使用される冷媒の圧 力が上昇すると使用される冷媒の温度が上昇するので、使用される冷媒の凝縮圧力 に従って使用する可溶栓の動作温度が決定される。例えば、現在 HCFC系冷媒とし て最も需要の多!、R22 (HCFC22)を冷凍装置用冷媒として選定した空気調和用冷 凍装置の場合は、凝縮圧力が 1. 94MPaであるので R22の臨界温度は 96. 2°Cとな り、可溶栓の作動温度は約 95— 100°Cとして設計されている。 [0004] また冷凍装置に用いられる可溶栓は、冷媒により臨界温度が変るため、冷媒が切り 換わった場合はその動作温度を再設計する必要がある。オゾン層の破壊係数の小さ Vヽ代替冷媒として使用されて!ヽる HFC系冷媒の R407Cを用いた場合は、凝縮圧が 2. l lMPa、臨界温度は 85. 6°Cでのため、設計温度の約 90— 95°Cの可溶栓を使 用されており、さらに圧縮効率の良い HCFC系冷媒の R410aを冷凍装置用冷媒とし て選定した可溶栓では凝縮圧が 3. 06MPaで、臨界温度が 71. 5°Cであり、冷媒の 臨界温度が上昇するために可溶栓の設計温度を約 70— 75°Cとして冷凍装置が設 計されなければならない。
[0005] ところで、冷凍装置に用いられる可溶栓には低融点のはんだ合金が用いられるた め、有害物質である Pbや Cdを含んだはんだ合金が用いられてきた。冷媒として R22 を使用するときは可溶栓の設計温度が 96°Cとなるので、 Sn-52Bi-32Pb(96°C共晶)を 用いており、冷媒として R41 Oaを使用するときは可溶栓の設計温度が 70— 75°Cとな るので、 Sn-50Bi-10Cd-26.7Pb (固相温度 69°C、ピーク温度 76°C、液相温度 81°C)な どのはんだ合金が用いられてきた。
[0006] ところが可溶栓は冷凍装置と共に回収されるされるもので、冷凍装置の廃棄の際に は、当然のことながら法規に則った処理が必要となる。特に近年においては地球環 境保護の動きが活発になっており、冷凍装置などの機器類に使用される部品から有 害成分を排除しょうとする傾向にある。特に Cdや Pb成分は人体に悪影響を及ぼすた め、規制の対象になつている。
[0007] 有害な Cdや Pbなどの成分を含まな!/、可溶栓用合金としては、 Sn、 Bi、 In、 Zn、 Ga 力も選ばれた 2種以上の合金を使用したもの（特開 2002— 115940)、錫 インジウム —ビスマス系合金であり、その組成比を、 Sn:Xwt%、 In:Ywt%、 Bi:Zwt%であると きに、 X+Y+Z= 100とし、力つ、 4≤Χ≤10、 56≤Υ≤63としたことを特徴とする可 溶栓用低温溶融合金（特開 2001— 214985)、およびビスマス、インジウム、スズから なる可溶合金に金属微粒子を添加したもの（特開 2003— 130240)などがある。 特許文献 1：特開 2002-115940号公報
特許文献 2：特開 2001— 214985号公報
特許文献 3 :特開 2003—130240号公報 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] 冷凍装置の安全装置として使用される可溶栓は、有害物質である Pbや Cdを含ん だはんだ合金が用いられてきた。ところが近年においては地球環境保護の動きが活 発になっており、冷凍装置などの機器類に使用される部品から有害成分を排除しょう とする傾向にある。特に Cdや Pb成分は人体に悪影響を及ぼすため、規制の対象に なっている。有害な Cdや Pbなどの成分を含まない可溶栓用合金として、前述の特許 文献 1のように錫（Sn)—インジウム (In)—ビスマス (Bi)系合金が開示されて!ヽるが、こ の可溶栓用合金は低温域でのクリープ特性が悪ぐ冷凍装置の安全装置として使用 中に、経時的に圧力によって合金が押し出されてしまうことがあり、一定期間が経過 すると冷凍装置を止めて可溶栓を交換する必要があった。
[0009] 冷凍装置の可溶栓用合金ではないが、 34重量％以上 63重量％以下のビスマスと 1重量％以上 24重量％以下のスズを含み、残部がインジウムの温度ヒューズ用合金 (特開 2003— 13165)が開示されている。温度ヒューズでは電子機器の異常高温対 策用の負荷として使用されるので、温度によって電気が遮断させれば良ぐ使用中に 圧力が掛カることがなく合金のクリープ特性など機械的な強度が考慮されていないた め、そのまま可溶栓用合金としては使用できない。
[0010] 本発明らは有害成分である Cdや Pbを含有せず、冷凍装置の安全装置として長時 間の使用でも、可溶栓カも合金が押し出されてしまうことのない、クリープ特性など機 械的な強度の強 、可溶栓を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0011] 本発明者は、従来の 65— 75°Cおよび 85— 95°Cに固相温度及びピーク温度を持 つ合金の欠点について鋭意検討を重ねた結果、 Bi-In-Sn系合金において、ある限 定された組成域の合金が約 70— 75°Cおよび約 90— 95°Cに固相温度及びピーク温 度を持ち、その温度域も非常に狭ぐ可溶栓用合金に適していることを見い出し、本 発明を完成させた。し力も該合金は有害成分である Cdや Pbを一切含有して 、な 、。
[0012] 本発明の約 70— 75°Cにて溶融する合金は、 SnO.l— 2.0質量％、 Bi31— 37質量％ 、残部 In力もなることを特徴とする可溶栓用合金である。 また本発明の約 90— 95°Cにて溶融する合金は、 Zn0.05— 0.4質量％、 Bi43— 55質 量％、残部 In力もなることを特徴とする可溶栓用合金である。
発明の効果
[0013] 本発明の可溶栓用合金をは、有害成分である Cdや Pbを一切含有しておらず、可溶 栓力 合金が押し出されてしまうことがないため、冷凍装置の安全装置として、可溶 栓を交換せずに長時間の使用が可能となる。
発明を実施するための最良の形態
[0014] 可溶栓は、可溶栓用合金の溶融する温度に依存しているのである力 常時冷凍機 力もの圧力が掛カるのでクリープ特性などの機械的な強度が弱いと安全装置の用を なさない。本発明の約 70— 75°Cに固相 ·ピーク温度を有する合金である Bi-In-Sn系 合金において Snの量が 0.1質量％未満では、合金自体の機械的強度が低いため耐 圧試験における合金の飛び出しが所定量を超えてしまと言う欠点があり、 Snの量を 2.0質量％より多くすると、 Bi-In-Sn系合金の固相温度が低下するため合金の溶融温 度が使用される温度域に近くなつて、合金の強度の劣化が起こり、作動温度域でのク リーブ特性を劣化させる。そのために本発明の Bi-In-Sn系合金では、 Sn含有量が 0.1 一 2.0質量％でなくではならない。また Bi含有量が 31質量％未満では、 Bi-In-Sn系合 金の液相温度が上昇しすぎて合金の溶融性が悪くなり溶融試験に合格しなくなり、 Bi の量が 37質量％より多くなると Sn-In合金の共晶点を外れてしまうため、液相温度が 上昇しすぎて合金の溶融性が悪くなり溶融試験に合格しなくなる。そのため本発明 の Bi-In-Sn系合金は、 Bi含有量が 31— 37質量％でなくではならない。本発明では、 SnO.l— 2.0質量％、 Bi31— 37質量％、残部 Inとすることで、 70— 75°Cの使用温度域 で強いクリープ特性の可溶栓用合金を得ることが可能になる。さらに望むべきは、 SnO.5質量％、 Bi35質量％、残部 Inの合金とすることで、最も使用温度域に強いタリー プ特性の可溶栓用合金を得ることが可能になる。本発明の可溶栓用合金の基本構 成成分である Sn、 Biが上述の組成から外れた場合、溶融温度域が広くなつてしまい、 作動安定性が損なわれてしまう。
[0015] 次に本発明の約 90— 95°Cに固相 ·ピーク温度を有する合金である Bi-In-Zn系合 金にぉ 、て Znの量が 0.05質量％未満では、合金自体の機械的強度が低!、ため耐圧 試験における合金の飛び出しが所定量を超えてしまと言う欠点があり、 Znの量が 0.4 質量％より多くすると、 Bi-In-Zn系合金の固相温度が低下するため合金の溶融温度 が使用される温度域に近くなつて、作動温度域でのクリープ特性を劣化させる。その ために本発明の Bi-In-Zn系合金では、 Zn含有量が 0.05— 0.4質量％でなくではなら ない。また本発明の Bi-In-Zn系合金の Bi含有量が 43質量％未満では、 BHn-Zn系合 金の液相温度が上昇しすぎて合金の溶融性が悪くなり溶融試験に合格しなくなり、 Bi の量が 37質量％より多くなると Sn-In合金の共晶点を外れてしまうため、液相温度が 上昇しすぎて合金の溶融性が悪くなり溶融試験に合格しなくなる。そのため本発明 の Bi-In-Zn系合金は、 Bi含有量が 43— 55質量％でなくではならない。本発明では、 Zn0.05— 0.4質量％、 Bi43— 55質量％、残部 Inの合金とすることで、強いクリープ特性 の可溶栓用合金を得ることが可能になる。さらに望むべきは、 Zn0.2質量％、 Bi48質 量％、残部 Inの合金とすることで、最も使用温度域に強いクリープ特性の可溶栓用合 金を得ることが可能になる。本発明の可溶栓用合金の基本構成成分である Zn、 Biが 上述の組成から外れた場合、溶融温度域が広くなつてしまい、可溶栓としての作動 安定性が損なわれてしまう。
また本発明の Bi- In- Sn系合金および Bi- In- Zn系合金にお!、て、 Cu、 Sb、 Ge、 Ag、 Au、 Zn、 Ni、 La族などの強度添加元素を添加することができる。 La族とはランタノイド とも呼ば、れ、 Laおよび Ceゝ Prゝ Nd、 Pm、 Euゝ Tbゝ Dyゝ Ho、 Erゝ Tm、 Ybゝ Luの Laに似た 特性を持った元素のことである。これらの強度添加元素は単独でも、また組み合わせ ても効果が現れる。本発明の Bi-In-Sn系合金および Bi-In-Zn系合金において、特に 強度添加元素としての Cuの添カ卩は最もクリープ特性を向上させる。ただしこれらの強 度添加元素は、前述の特許文献 3の発明と違い、必ず Bi-In-Sn系合金および
Bi-In-Zn系合金に溶融させて使用するので、添加量を多くし過ぎると合金の溶融温 度を上昇させてしまう。そのため強度添加元素の合計量は、 2.0質量％以下にするこ とが望ましい。最も好ましい各強度添加元素の添加量は、 CuO.l— 1.0質量％、 Sb0.2 一 2.0質量％、 GeO.l— 1.0質量％、 AgO.l— 0.7質量％、 AuO.l— 0.6質量％、 Zn0.2— 0.6質量0 /0、 Ni0.02— 0.1質量0 /0、 La族 0.01— 0.1質量％であり、これより量が少ないと 合金の強度向上効果が現れず、これ以上添加してしまうと液相温度を上昇させてし ま 、狙った温度域で作動しなくなる。
[0017] 本発明の可溶栓は、 Bi-In-Sn系合金および Bi-In-Zn系合金を溶融させブランク材 に封止したものであり、ブランク材の形状力 片ネジタイプ、両ネジタイプ、フレア管タ イブ、多孔タイプなどの可溶栓に適応可能である。
実施例 1
[0018] 本発明の可溶栓用合金および可溶栓を作製して、その特性を比較する。
表 1および表 2に示した可溶性合金を作り、各合金組成の示差熱分析による加熱曲 線を測定して吸熱ピークの開始点、吸熱ピークの最下点、吸熱ピークの終了点をもつ て、固相温度、ピーク温度、液相温度を測定した。表 1および表 2に各合金の溶融温 度を示す。
表 1の中で比較例 4および 5は、特許文献 2および 3の可溶栓用合金である。
溶融温度の測定条件は次の通り。
1.示差熱分析の測定
•示差熱分析測定装置 SII製示差走査熱量計
'昇温速度： 5deg/min
，試料直直： 10 mg
[0019] [表 1] 合金組成 (貲 M%) し皿 ( C) 耐圧試 動作試験 図 2
In Bi Sn Cu Sb Ge Au Zn Ni La 固相ピーク液相 験 (°C)
1 31 0.1 72 73 77 1.2 73
2 残 31 0.3 72 73 75 1.1 73
3 残 35 1 71 72 73 0.9 72
4 残 37 0.5 70 71 77 0.8 72
5 残 35 0.1 0.1 72 73 75 0.5 73 実 6 残 35 0.5 0.5 0.1 71 72 77 0.5 73
7 残 37 2 1 0 70 71 76 0.5 72 例 8 残 35 0.5 1 72 73 76 0.5 1 73
9 残 35 0.5 0.3 71 72 74 0.6 72
1 0 残 35 0.5 0.5 71 72 77 0.4 74
1 1 残 35 0.5 0.3 72 73 75 1 72
1 2 残 35 0.5 0.2 72 73 76 0.7 73
1 3 残 35 0.5 0.5 1 0.3 0.1 72 73 76 0.4 73
1 残 35 72 73 73 2.3 73
2 残 38 0.3 71 73 80 1.2 78 比
3 残 35 0.5 1 1 1 71 73 106 0.6 82 早父
4 残 36 5 68 69 70 2.3 2 69 例
半溶融
5 残 30 10 64 67 6.8 3 65 [0020] [表 2]
Figure imgf000008_0001
実施例 2
[0021] 次に図 1で示される片ネジタイプの可溶栓のブランク材 1に表 1および表 2の可溶栓 合金を充填して可溶栓を作り、各合金組成ごとのクリープ特性 (耐圧試験と呼称する )、およびその可溶栓の作動温度を測定した。耐圧試験、作動試験には、全長 28mm 、先端部の内径力 S3mmの可溶栓を使用した。
[0022] 2.耐圧試験
1. ) BHn-Sn系合金では 65°C、および BHn-Znでは 85°Cに設定した恒温室中に可 溶栓を入れ、コンプレッサーに接続して、 15MPaの圧力を掛ける。
2. ) 24時間後に可溶栓を恒温室中から取り出し、コンプレッサーとの接続を解除す る。
3. ) 24時間放置後に、充填した可溶合金がブランク材カも抜け出た長さを測定する
4. ) 表 1および表 2に耐圧試験を実施した時に伸びた合金の長さを、図 2に表 1の実 施例と比較例の合金組成を 65°Cの条件で測定した代表的写真を示す。写真の中で 、 1は実施例 8の可溶栓、 2は比較例 4の可溶栓、 3は比較例 5の可溶栓の結果であ る。
[0023] 3.作動温度 1. ) 可溶栓をコンプレッサーに接続して、 3MPaの圧力を掛ける。
2. ) コンプレッサーに接続した可溶栓を水槽中に投入して、水槽の水を加熱する。
3. ) 水槽中の可溶栓力 一気に空気が抜けた温度を作動温度として測定する。
[0024] 図 2の写真を見ても、比較例の可溶栓である 2および 3は固相温度が実施例の可溶 栓に比較して低いため、可溶栓用合金が抜け出して伸びている。特に比較例 5の可 溶栓である 3は、試験条件の 65°Cの加熱で半溶融状体になっていた。それに対して 本発明の実施例の可溶栓 1は、可溶栓用合金が抜け出しが少なぐ可溶栓用が伸び いない。
[0025] 本発明の可溶栓は、約 70— 75°Cおよび約 90— 95°Cにて作動し、可溶栓合金の 低温クリープ特性が良!、ために高温下で長時間圧力を加えても可溶栓合金がブラン ク材力 抜け出さないので、冷凍装置の保護装置に使用したときに長期間の使用が 可能である従来の可溶栓にない効果を奏するものである。
図面の簡単な説明
[0026] [図 1]可溶栓の断面図
[図 2]耐圧試験後に加圧によって押し出された可溶栓の写真
符号の説明
[0027] 1 ブランク材
2 可溶栓合金
3 ネジ
産業上の利用可能性
[0028] 本発明の可溶栓用合金は、冷凍装置の保護装置に使用する可溶栓だけでなぐ可 溶栓と同様に常時圧力を受けて 、るスプリンクラー用の合金としても使用可能である

Claims

請求の範囲
SnO.l— 2.0質量％、 Bi31— 37質量％、残部 Inとする合金からなることを特徴とする可 溶栓用合金。
前記可溶栓用合金に、さらに CuO.l— 1.0質量％、 Sb0.2— 2.0質量％、 GeO.l— 1.0質 量％、 AgO.l— 0.7質量％、 AuO.l— 0.6質量％、 Zn0.2— 0.6質量％、 Ni0.02— 0.1質量
%、 La族 0.01— 0.1質量％の強度添加元素の中で最低でも 1元素以上を合計 2.0質 量％以下添加したもの力もなる請求項 1に記載の可溶栓用合金。
請求項 1または 2に記載の可溶栓用合金を用いた作動温度が 70— 75°Cである可溶 栓。
Zn0.05— 0.4質量％、 ΒΪ47— 55質量％、残部 Inとする合金からなることを特徴とする可 溶栓用合金。
前記可溶栓用合金に、さらに CuO.l— 1.0質量％、 Sb0.2— 2.0質量％、 GeO.l— 1.0質 量％、 AgO.l— 0.7質量％、 AuO.l— 0.6質量％、 Zn0.2— 0.6質量％、 Ni0.02— 0.1質量
%、 La族 0.01— 0.1質量％の強度添加元素の中で最低でも 1元素以上を合計 2.0質 量％以下添加したものカゝらなる請求項 4に記載の可溶栓用合金。
請求項 4または 5に記載の可溶栓用合金を用いた作動温度が 90— 95°Cである可溶 栓。
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