JP6529482B2 - ろう付炉及びアルミニウム材のろう付方法 - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウム材のろう付を行うためのろう付炉及びアルミニウム材のろう付方法に関する。

例えば、熱交換器や機械用部品などのアルミニウム製品は、アルミニウム材（アルミニウム及びアルミニウム合金を含む。以下同じ。）からなる多数の部品を有している。アルミニウム製品のろう付方法としては、フッ化物系フラックスを被処理物に塗布し、不活性ガス雰囲気下において被処理物を加熱してろう付を行うＣＡＢ（Controlled Atmosphere Brazing）法が一般的に使用されている。

しかし、ＣＡＢ法においては、ろう付が完了した後に、フラックスやその残渣がアルミニウムの表面に付着する。アルミニウム製品の用途によっては、これらのフラックスやその残渣が問題を起こすことがある。例えば、電子部品が搭載される熱交換器においては、その製造時にフラックス残渣により表面処理性が悪化するなどの問題が発生するおそれがある。また、例えば水冷式の熱交換器では、冷媒通路にフラックス等に起因する目詰まりが発生するなどの問題が生じるおそれもある。さらに、フラックスやその残渣を除去するためには、酸洗処理を行う必要があり、近年では、当該処理のコスト負担が問題視されている。

そこで、フラックスの使用に伴う上記の問題を抑制あるいは回避するため、従来のＣＡＢ法に替えて、接合部に塗布するフラックスの量を低減するろう付方法や、接合部の表面にフラックスを塗布せずに不活性ガス雰囲気中でろう付を行う、いわゆるフラックスレスろう付法（例えば、特許文献１）を適用することが検討されている。しかし、これらのろう付法では、大気の湿度が比較的高い時期にろう付性が悪化しやすいことが経験的に知られている。ろう付性の悪化は、液体窒素を気化させてなる高純度の窒素ガスをろう付炉内に供給した場合にも発生する。そのため、従来は、ろう付炉外から炉内に持ち込まれる水分量が大気の湿度の増大に伴って増大することによりろう付性の悪化を招いていると考えられていた。

ろう付炉内へ持ち込まれる水分は、例えば、被処理物やこれを固定するための治具等を炉内に配置する際に不可避的に混入する外気、被処理物等に吸着した水分等の種々の態様をとっている。そこで、これらの態様による炉外からの水分の持ち込み量を低減するため、減圧雰囲気下で被処理物等の予備加熱を行い、被処理物等に付着した水分を気化させた後にろう付を行うろう付方法が提案されている（特許文献２）。

また、ろう付炉の内壁の少なくとも一部を炭素質材料で形成し、炉内の酸素を炭素質材料と反応させて二酸化炭素に変換する（特許文献３）、酸素イオン伝導性を有する固体電解質体を備えた酸素ポンプに不活性ガスを導入し、この固体電解質体に電圧を印加する（特許文献４）等の方法により、ろう付炉内の酸素濃度を低減する技術も提案されている。

特開平１０−１８０４８９号公報 特開２０１６−０８３６９９号公報 特開２００７−３１９９２４号公報 特開２０１４−２１７８４４号公報

しかし、フラックスの塗布量を低減し、あるいはフラックスを塗布せずにろう付を行う場合には、特許文献２〜４の技術によって炉外から持ち込まれる水分の量やろう付雰囲気中の酸素濃度を低減してもなお、ろう付性が悪化することがあるのが現状である。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、フラックスの塗布量を低減したろう付あるいはフラックスを使用しないろう付において、ろう付接合の品質を容易に安定させることができるろう付炉及びろう付方法を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、アルミニウム材よりなる被処理物のろう付に用いられるろう付炉であって、
上記被処理物をろう付温度に加熱する加熱装置を備えたろう付室と、
上記ろう付室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、
上記不活性ガス供給装置と上記ろう付室との間に介在し、上記不活性ガスの除湿を行い該不活性ガスの露点を−８０℃以下にする除湿装置とを有している、除湿装置とを有している、ろう付炉にある。

本発明の他の態様は、アルミニウム材よりなる被処理物を不活性ガス雰囲気下においてろう付するアルミニウム材のろう付方法であって、
露点が−８０℃以下となるように不活性ガスを除湿し、
上記除湿された不活性ガスを供給することにより上記被処理物の周囲を不活性ガス雰囲気にし、
該不活性ガス雰囲気下において上記被処理物をろう付温度に加熱してろう付を行う、アルミニウム材のろう付方法にある。

従来のろう付においては、上述したように、液体窒素を気化させてなる窒素ガスが不活性ガスとして使用されていた。この窒素ガスは既に十分に純度が高いため、ろう付性が悪化する原因は、炉外から混入した大気や被処理物等に吸着した水分等の、炉外からの酸素や水分の持ち込みが主な要因であると認識されていた。

ところが、液体窒素を気化させてなる窒素ガスは、典型的には−７６℃程度の露点を有しており、１体積ｐｐｍ程度のごく微量の水分が窒素ガス中に含まれている。本発明者らは、鋭意検討を行った結果、炉外から持ち込まれた水分に、窒素ガス中に予め含まれていたごく微量の水分が加わることにより、ろう付性の悪化を招いていることを見出した。

即ち、上記ろう付炉は、不活性ガス供給装置から供給される不活性ガスの除湿を行う除湿装置を有しており、ろう付室内に除湿された不活性ガスを供給することができるように構成されている。このように、不活性ガスを不活性ガス供給装置から直接ろう付室に供給するのではなく、除湿を行った後にろう付室に供給することにより、炉外からろう付室内に持ち込まれる水分と、不活性ガス中に予め含まれる水分との合計量を従来よりも低減することができる。これにより、フラックスの塗布量を低減し、あるいはフラックスを塗布せずに行うろう付において、ろう付性の悪化を抑制し、良好なろう付接合を形成することができる。

また、上記ろう付炉によれば、ろう付炉の外部の雰囲気や、被処理物の保管環境等がろう付性に及ぼす影響を軽減することができる。そのため、上記ろう付炉を使用することにより、例えば高温多湿な地域や時期、あるいは被処理物の保管環境を厳密に管理することが難しい場合等においてもろう付室内への水分の持ち込み量を低減し、良好なろう付接合を形成することができる。

実施例１における、ろう付炉の要部を示す断面図である。 実施例２における、予備加熱室を更に備えたろう付炉の要部を示す断面図である。 実施例３における、冷却室を更に備えたろう付炉の要部を示す断面図である。 実験例１における、ろう付性評価用のアウターフィン試験体の斜視図である。 実験例２における、ろう付性評価用のカップ試験体の平面図である。 図５のVI−VI線矢視断面図である。

上記ろう付炉において、不活性ガス供給装置としては、除湿装置を介して不活性ガスをろう付室に供給することができるものであれば、どのような態様の装置を使用してもよい。例えば、液体窒素等を気化させてなる不活性ガスを供給する装置や、不活性ガスが充填されたボンベから不活性ガスを供給する装置等を不活性ガス供給装置として使用することができる。また、不活性ガスとして窒素を使用する場合には、深冷分離法により大気中の窒素を分離し、その場で発生させた窒素ガスを供給する装置を使用することも可能である。

不活性ガス供給装置から供給される不活性ガスとしては、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス等の酸化性を有しないガスを使用することができる。量産設備においては、コストや供給性の観点から、通常、液体窒素を気化させてなる高純度の窒素ガスが使用される。この窒素ガスは、露点が−７６℃程度であり、既に十分に低くなっているため、除湿の回数を低減して除湿装置を簡素化することができる。

不活性ガスは、不活性ガス供給装置から除湿装置に供給される。そして、除湿装置内において不活性ガスの除湿が行われる。除湿装置としては、公知の除湿装置の中から、不活性ガスの露点及び装置の除湿性能に応じて適宜選択したものを使用することができる。除湿装置としては、例えば、圧縮機を用いて不活性ガスを等温圧縮し、相対湿度を上昇させることにより凝縮した水分を除去する装置、圧縮機を用いて圧縮した不活性ガスを水蒸気透過膜に接触させることにより水蒸気を選択的に除去する装置、水分吸着体に不活性ガスを接触させることにより水分を水分吸着体に吸着させる装置等を使用することができる。これらの装置は、単独で用いてもよく、複数の装置を組み合わせて用いてもよい。

除湿装置は、不活性ガスの露点を−８０℃以下にすることができるように構成されている。不活性ガスの露点をこのように極めて低くすることにより、炉外から持ち込まれる水分の影響を軽減することができる。その結果、フラックスの塗布量を低減し、あるいはフラックスを塗布せずに行うろう付において、ろう付性の悪化をより効果的に抑制することができる。

除湿装置は、不活性ガスと接触し、該不活性ガス中の水分を吸着する水分吸着体を有していることが好ましい。この種の除湿装置は、除湿性能が極めて高いため、液体窒素を気化させてなる窒素ガス等の、高純度の不活性ガスの露点を更に低減することができる。それ故、水分吸着体を備えた除湿装置を使用することにより、ろう付性の悪化をより効果的に抑制することができる。

水分吸着体としては、例えば、シリカゲル、メタルシリケート、ゼオライト等の乾燥剤が充填された吸着塔や、これらの乾燥剤が保持されたロータ等を使用することができる。前者の場合には、吸着塔に不活性ガスを通過させることにより除湿を行うことができる。後者の場合には、回転させたロータに不活性ガスを接触させることにより除湿を行うことができる。

除湿装置は、互いに並列に接続された複数のガス流路と、各ガス流路上に配置された水分吸着体と、各ガス流路への不活性ガスの供給と停止とを切り替える流路切替器とを更に有していてもよい。水分吸着体の除湿性能は、例えば吸着した水分量が飽和量に近づく等の種々の原因によって低下することがある。流路切替器を備えた除湿装置は、このような場合に、当該水分吸着体への不活性ガスの供給を停止した上で、他の水分吸着体への不活性ガスの供給を継続して行うことができる。これにより、不活性ガスの除湿を継続しつつ、除湿性能が低下した水分吸着体の交換等を行うことができる。その結果、上記ろう付炉のメンテナンス性をより向上させることができる。

また、除湿装置は、水分吸着体に吸着された水分を当該水分吸着体から除去する再生手段を更に有していることが好ましい。再生手段を用いて水分吸着体から水分を除去することにより、水分吸着体の除湿性能を回復させることができる。これにより、水分吸着体の交換頻度を低減し、ろう付炉のランニングコストを低減することができる。再生手段としては、例えば、水分吸着体を加温しつつ脱気することにより、水分吸着体内の水分を脱離させる装置、水分吸着体に乾燥したガスを供給することにより、水分吸着体内の水分を脱離させる装置、水分吸着体の加温と乾燥したガスの導入とを並行して行うことにより、水分吸着体内の水分を脱離させる装置等を使用することができる。

ろう付炉は、ろう付室のみを有していてもよいし、ろう付室に連通する部屋を更に備えていてもよい。例えば、ろう付炉は、被処理物をろう付温度未満の温度に予備加熱する予備加熱装置を備え、ろう付室に連なる予備加熱室と、予備加熱室の室内を減圧する予備加熱用ポンプと、上記減圧後に上記予備加熱室の室内を復圧するための不活性ガスを供給する復圧ガス供給装置とを更に有していてもよい。

この場合、上記ろう付炉は、被処理物を予備加熱室に収容した状態で、室内の減圧及び被処理物の予備加熱を行うことができる。そして、減圧雰囲気下において被処理物の予備加熱を行うことにより、被処理物及び治具に吸着した水分の蒸発を促進させることができる。その結果、予備加熱を行わない場合に比べて、ろう付室内に持ち込まれる水分の量を低減することができる。

また、上記ろう付炉は、予備加熱が完了した後、予備加熱室内に不活性ガスを供給して予備加熱室の復圧を行うことができる。これにより、予備加熱後の被処理物及び治具が大気に晒されることを回避でき、結果としてこれらへの水分の再吸着を回避することができる。更に、不活性ガスを用いて予備加熱室を復圧することにより、被処理物を予備加熱室からろう付室へ移動させる際に、ろう付室に大気が混入することを回避できる。

このように、予備加熱室を更に備えたろう付炉は、炉外からの酸素や水分の持ち込み量を更に低減することができる。それ故、フラックスの塗布量を低減し、あるいはフラックスを塗布せずに行うろう付に上記ろう付炉を用いることにより、被処理物、治具及びろう材の保管環境や使用状況、炉外環境の変動等がろう付性に及ぼす影響をより軽減することができる。その結果、上記ろう付炉は、ろう付接合の品質を容易に安定させることができ、ろう付性の悪化や接合不良の発生をより効果的に抑制することができる。

ろう付炉は、予備加熱室の室内を１００Ｐａ以下に減圧することができるように構成されていることが好ましい。予備加熱室内の圧力を１００Ｐａ以下にすることにより、予備加熱における水分等の除去をより促進することができる。その結果、予備加熱に要する時間をより短縮することができる。

予備加熱室は、被処理物の温度を２００℃超にすることができるように構成されていることが好ましい。この場合には、被処理物等に吸着した水分の蒸発を促進し、炉内への水分の持ち込み量をより低減することができる。また、被処理物や治具に加工油等の残留物が付着している場合には、これらの残留物の除去を促進することもできる。

また、ろう付炉は、ろう付室に連なる冷却室と、冷却室の室内に不活性ガスを供給する冷却ガス供給装置とを更に有していてもよい。被処理物を不活性ガス雰囲気下で冷却することにより、被処理物の不要な酸化を抑制することができる。また、この場合には、上記冷却室が不活性ガスで満たされているため、冷却室からろう付室への大気の混入を抑制することができる。

上記ろう付炉によれば、以下のようにしてアルミニウム材からなる被処理物のろう付を行うことができる。
即ち、不活性ガスを除湿し、
上記除湿された不活性ガスを供給することにより上記被処理物の周囲を不活性ガス雰囲気にし、
該不活性ガス雰囲気下において上記被処理物をろう付温度に加熱してろう付を行うことができる。

上記ろう付は、ろう付を行う部分に予めフッ化物系フラックスが塗布された被処理物を用いて行ってもよいし、ろう付を行う部分にフッ化物系フラックスが塗布されていない被処理物を用いて行うこともできる。前者の場合には、フッ化物系フラックスの塗布量を２ｇ／ｍ²以下とすることができる。上記ろう付方法によれば、フラックスの塗布量を低減し、あるいはフラックスを塗布せずに行うろう付のいずれにおいても良好なろう付を行うことができる。

（実施例１）
上記ろう付炉の実施例を、図を用いて説明する。本例のろう付炉１は、アルミニウム材よりなる被処理物１００のろう付用として構成されている。図１に示すように、ろう付炉１は、被処理物１００をろう付温度に加熱する加熱装置２１を備えたろう付室２と、ろう付室２に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置３と、不活性ガス供給装置３とろう付室２との間に介在し、不活性ガスの除湿を行う除湿装置４とを有している。

本例のろう付炉１は、ろう付室２に設けられた出入口を介して被処理物１００を炉内へ配置し、または炉内から取り出すことができるように構成されている。ろう付室２の出入口には、前扉１１が開閉可能に設けられている。不活性ガス供給装置３及び除湿装置４は、ろう付炉１の外部に配置されている。また、不活性ガス供給装置３と除湿装置４との間、及び、除湿装置４とろう付室２との間は、ガスライン３１、４１を介して接続されている。

本例のろう付室２は、加熱装置２１と、加熱装置２１の内側に配置された黒鉛マッフル２２と、被処理物１００を搬送する無端ベルト式の搬送装置２３とを有している。搬送装置２３は、前扉１１を閉じた状態においてろう付室２の内部に完全に収容されており、ろう付室２の外部に設けられた搬送装置（図示略）とは切り離されている。これにより、ろう付室２の外部に設けられた搬送装置に付着した水分や油分等が炉内へ持ち込まれることを防止できる。ろう付室２の均熱域寸法は、長さ３００ｍｍ、幅２００ｍｍ、高さ２００ｍｍである。

本例の不活性ガス供給装置３は、液体窒素を気化させることにより窒素ガスを発生するように構成されている。不活性ガス供給装置３から発生した窒素ガスの露点は通常−７４〜−７８℃であり、酸素濃度は通常０．１〜０．５ｐｐｍである。不活性ガス供給装置３から発生した窒素ガスは、ガスライン３１を介して除湿装置４に供給される。

本例の除湿装置４は、ガスライン３１に接続され、窒素ガスが供給される流路切替器４２と、流路切替器４２に対して互いに並列に接続された２本のガス流路４３と、各ガス流路４３上に配置された水分吸着体４４と、再生手段４５とを有している。流路切替器４２は、各ガス流路４３への窒素ガスの供給と停止とを切り替えることができる。水分吸着体４４は、窒素ガスと接触し、該窒素ガス中の水分を吸着することができる。再生手段４５は、水分吸着体４４に吸着された水分を当該水分吸着体４４から除去することができる。

本例の流路切替器４２は、不活性ガス供給装置３から供給された窒素ガスを各ガス流路４３に分配する分岐部４２１と、分岐部４２１と各水分吸着体４４との間に設けられた切替バルブ４２２とを有している。切替バルブ４２２は、開閉を切り替えることにより、各水分吸着体４４への窒素ガスの供給と停止とを切り替えることができる。また、各切替バルブ４２２は、開度を調節することにより、各水分吸着体４４への窒素ガスの流量を調節することもできる。

分岐部４２１には、２本のガス流路４３が互いに並列に接続されている。各ガス流路４３上には、水分吸着体４４が配置されている。本例の水分吸着体４４は、具体的には、ゼオライトが充填された吸着塔である。水分吸着体４４を通過した窒素ガスの露点は−８０℃以下となる。

本例の再生手段４５は、各水分吸着体４４を加温するヒーター４５１と、水分吸着体４４を脱気する再生用ポンプ４５２とを有している。再生用ポンプ４５２は、各水分吸着体４４の入口と出口とのそれぞれに配置された三方バルブ４５３を介してガス流路４３に接続されている。また、再生用ポンプ４５２と三方バルブ４５３との間には、再生用ポンプ４５２と三方バルブ４５３との間を遮断する遮断バルブ４５４が介在している。なお、本例においては、水分吸着体４４の加温にヒーター４５１を使用したが、ヒーター４５１に替えて、マイクロ波加熱装置等の他の加熱装置を用いて水分吸着体４４を加温することも可能である。

水分吸着体４４の再生を行う場合には、まず、当該水分吸着体４４に接続された切替バルブ４２２を閉鎖した後、水分吸着体４４、２つの三方バルブ４５３及び再生用ポンプ４５２を含む閉流路を構成する。そして、ヒーター４５１で水分吸着体４４を加温しつつ、再生用ポンプ４５２で水分吸着体４４を脱気する。加温された水分吸着体４４からは、吸着されている水分が脱離する。この水分を再生用ポンプ４５２で除去することにより、水分吸着体４４を再生させ、除湿性能を回復させることができる。

水分吸着体４４を通過し、露点が−８０℃以下となった窒素ガスは、ガスライン４１を介してろう付室２内に供給される。この窒素ガスの露点は通常−８０〜−８４℃であり、酸素濃度は通常０．１〜０．５ｐｐｍである。

本例のろう付炉１は、ろう付室２内に常時５ｍ³／ｈの除湿された窒素ガスを供給し、ろう付室２内を窒素ガスで置換することができるように構成されている。ろう付室２内が窒素ガスにより満たされた後、余剰の窒素ガスは、前扉１１付近に設けられたガス逃がし口（図示略）から排出される。

次に、本例のろう付炉１の作用効果を説明する。ろう付炉１は、不活性ガス供給装置３から供給される窒素ガスの除湿を行う除湿装置４を有しており、ろう付室２内に除湿された窒素ガスを供給することができるように構成されている。このように、不活性ガス供給装置３から発生させた窒素ガスをそのままろう付室２に供給するのではなく、更に除湿を行った後にろう付室２に供給することにより、炉外からろう付室２内に持ち込まれる水分と、窒素ガス中に予め含まれる水分との合計量を従来よりも低減することができる。これにより、フラックスの塗布量を低減し、あるいはフラックスを塗布せずに行うろう付において、ろう付性の悪化を抑制し、良好なろう付接合を形成することができる。

また、ろう付炉１によれば、ろう付炉１の外部の雰囲気や、被処理物１００の保管環境等がろう付性に及ぼす影響を軽減することができる。そのため、ろう付炉１を使用することにより、例えば高温多湿な地域や時期、あるいは被処理物１００の保管環境を厳密に管理することが難しい場合等においてもろう付室２内への水分の持ち込み量を低減し、良好なろう付接合を形成することができる。

また、不活性ガス供給装置３は、液体窒素を気化させることにより、高純度の窒素ガスを発生するように構成されている。そのため、除湿の回数を低減して除湿装置４を簡素化することができる。

除湿装置４は、窒素ガスと接触し、窒素ガス中の水分を吸着する水分吸着体４４を有している。これにより、ガス供給装置から発生した高純度の窒素ガスの露点を更に低減し、−８０℃以下という極めて低い露点を容易に実現することができる。その結果、フラックスの塗布量を低減し、あるいはフラックスを塗布せずに行うろう付において、ろう付性の悪化をより効果的に抑制することができる。

除湿装置４は、互いに並列に接続された２本のガス流路４３と、各ガス流路４３上に配置された水分吸着体４４と、各ガス流路４３への窒素ガスの供給と停止とを切り替える流路切替器４２とを更に有している。そのため、いずれかの水分吸着体４４の除湿性能が低下した際に、当該水分吸着体４４への窒素ガスの供給を停止した上で、他の水分吸着体４４への窒素ガスの供給を継続して行うことができる。これにより、窒素ガスの除湿を継続しつつ、除湿性能が低下した水分吸着体４４の交換や再生等を行うことができる。その結果、ろう付炉１のメンテナンス性をより向上させることができる。

また、除湿装置４は、水分吸着体４４に吸着された水分を当該水分吸着体４４から除去する再生手段４５を更に有している。これにより、水分吸着体４４の交換頻度を低減し、ろう付炉１のランニングコストを低減することができる。

（実施例２）
本例は、ろう付室２と、ろう付室２に連なる予備加熱室５とを備えた２室型のろう付炉１０２の例である。なお、本実施例以降において用いる符号のうち、既出の実施例において用いた符号と同一のものは、特に説明のない限り、既出の実施例における構成要素等と同様の構成要素等を表す。

図２に示すように、本例のろう付炉１０２は、ろう付室２と、被処理物１００をろう付温度未満の温度に予備加熱する予備加熱装置５１を備え、ろう付室２に連なる予備加熱室５と、予備加熱室５の室内を減圧する予備加熱用ポンプ５２と、減圧後に予備加熱室５の室内を復圧するための不活性ガスを供給する復圧ガス供給装置５３とを有している。

ろう付炉１０２は、予備加熱室５に設けられた出入口を介して被処理物１００を炉内へ配置し、または炉内から取り出すことができるように構成されている。予備加熱室５の出入口には、前扉１１が開閉可能に設けられている。また、予備加熱室５はろう付室２に連なっており、予備加熱室５とろう付室２との間には、中間扉１２が開閉可能に設けられている。

予備加熱用ポンプ５２は、ろう付炉１０２の外部に配置されており、排気ライン５２１を介して予備加熱室５に接続されている。排気ライン５２１には、予備加熱用ポンプ５２と予備加熱室５との間を遮断する排気バルブ５２２が設けられている。なお、本例の予備加熱用ポンプ５２は、メカニカルブースターポンプが付帯された油回転ポンプである。

本例においては、不活性ガス供給装置３を復圧ガス供給装置５３としても利用している。具体的には、不活性ガス供給装置３は、復圧ガスライン５３１を介して予備加熱室５にも接続されている。これにより、予備加熱室５内に、液体窒素を気化させてなる窒素ガスが供給される。また、復圧ガスライン５３１には、不活性ガス供給装置３と予備加熱室５との間を遮断する復圧バルブ５３２が設けられている。

不活性ガス供給装置３は、予備加熱室５内に、常時５ｍ³／ｈの窒素ガスを供給することができるように構成されている。なお、予備加熱室５内に供給された余剰の窒素ガスは、前扉１１付近に設けられたガス逃がし口（図示略）から排出される。

本例の予備加熱室５は、予備加熱装置５１と、予備加熱装置５１の内側に配置されたステンレスマッフル５４と、被処理物１００を搬送する無端ベルト式の搬送装置５５とを有している。予備加熱室５の均熱域寸法は、長さ３００ｍｍ、幅２００ｍｍ、高さ２００ｍｍである。

予備加熱室５は、前扉１１及び中間扉１２を閉鎖した状態で予備加熱用ポンプ５２を作動させることにより、室内の圧力を０．４Ｐａ以下にすることができるように構成されている。なお、室内の圧力は、ピラニゲージ（不図示）により測定することができる。その他は実施例１と同様である。なお、本例の除湿装置４は、実施例１と同様に再生用ポンプ４５２、三方バルブ４５３及び遮断バルブ４５４を備えているが、図２においては、便宜上、これらの記載を割愛した。

本例のろう付炉１０２は、例えば、以下のようにして使用することができる。まず、前扉１１を開放してアルミニウム材よりなる被処理物１００を予備加熱室５内に配置する。次いで、前扉１１及び中間扉１２を閉鎖する。この状態で、予備加熱用ポンプ５２を作動させて予備加熱室５内を排気するとともに、予備加熱装置５１を作動させて被処理物１００（１００ａ）の予備加熱を行う。排気を開始するタイミングと被処理物１００ａの予備加熱を開始するタイミングは、同時であってもよく、いずれか一方を先に開始してもよい。被処理物１００ａの不要な酸化を回避する観点からは、予備加熱の開始より前に排気を開始することが好ましい。

予備加熱における到達温度は、例えば、２００℃以上とすることができる。予備加熱室５内の圧力が１００Ｐａ以下に到達し、かつ、被処理物１００ａの温度が所望の温度に到達した時点で予備加熱を完了する。予備加熱が完了した後、排気バルブ５２２を閉鎖し、次いで予備加熱用ポンプ５２及び予備加熱装置５１を停止させる。その後、復圧バルブ５３２を開放して予備加熱室５内を窒素ガスで大気圧まで復圧させる。これにより、被処理物１００ａの周囲が窒素ガス雰囲気になる。

復圧が完了した後、復圧バルブ５３２を閉鎖し、次いで中間扉１２を開放する。その後、被処理物１００をろう付室２内へ搬送し、中間扉１２を閉鎖する。ろう付室２内には除湿された窒素ガスが常時供給されているため、被処理物１００の搬送中、被処理物１００の周囲は窒素ガス雰囲気が維持されている。

その後、ろう付室２内に配置された被処理物１００（１００ｂ）を加熱装置２１で加熱してろう付を行う。ろう付が完了した後、中間扉１２を開けて被処理物１００を予備加熱室５へ搬送する。予備加熱室５の室内は窒素ガス雰囲気が維持されているため、ろう付済みの被処理物１００を窒素ガス雰囲気中で冷却することができる。この冷却の後、前扉１１を開放して被処理物１００を炉外へ取り出す。以上により、被処理物１００のろう付を行うことができる。

本例のろう付炉１０２は、減圧雰囲気下における予備加熱、窒素ガスの供給による復圧及び除湿された窒素ガスの雰囲気下でのろう付を行うことができるように構成されている。それ故、フラックスの塗布量を低減したろう付あるいはフラックスを使用しないろう付を行う際に、上述したように、被処理物１００、治具及びろう材の保管環境や使用状況、炉外環境の変動等がろう付性に及ぼす影響をより軽減することができる。その結果、ろう付性の悪化をより効果的に抑制し、良好なろう付接合を安定して形成することができる。

また、ろう付炉１０２は、被処理物１００等の保管状況等がろう付性に及ぼす影響をより軽減することができるため、例えば高温多湿な地域や季節においても好適に使用することができる。更に、ろう付炉１０２は、被処理物１００や治具の保管環境等の厳密な管理が難しい作業環境であっても良好なろう付接合を形成することができる。その他、本例のろう付炉１０２は、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。

（実施例３）
本例は、予備加熱室５、ろう付室２及び冷却室６を備えた３室型のろう付炉１０３の例である。図３に示すように、本例のろう付炉１０３は、予備加熱室５、ろう付室２及び冷却室６がこの順に連なっている。予備加熱室５には、被処理物１００を炉内へ配置する入口が設けられている。この入口には、前扉１１が開閉可能に設けられている。予備加熱室５とろう付室２との間には中間扉１２が開閉可能に設けられており、ろう付室２と冷却室６との間には後扉１３が開閉可能に設けられている。

冷却室６は、被処理物１００を搬送する無端ベルト式の搬送装置６１を有している。また、冷却室６には、被処理物１００を炉外へ取り出すための出口が設けられている。この出口には、ろう付炉１０３の外部からの大気の混入を抑制するための出口扉１４が開閉可能に設けられている。なお、出口扉１４に替えて、メタルカーテン等を設置しても良い。

また、冷却室６には、炉外に配置された冷却ガス供給装置６２が冷却ガスライン６３を介して接続されている。本例においては、不活性ガス供給装置３を冷却ガス供給装置６２としても利用している。具体的には、不活性ガス供給装置３は、冷却ガスライン６３を介して冷却室６にも接続されている。冷却ガスライン６３には、不活性ガス供給装置３と冷却室６との間を遮断する冷却ガスバルブ６４が設けられている。

不活性ガス供給装置３は、冷却室６内に、常時５ｍ³／ｈの窒素ガスを供給することができるように構成されている。なお、冷却室６内に供給された余剰の窒素ガスは、出口扉１４付近に設けられたガス逃がし口（図示略）から排出される。

本例のろう付炉１０３は、予備加熱室５に設けられた入口を介して被処理物１００を炉内へ配置することができるように構成されている。予備加熱室５内に配置された被処理物１００（１００ａ）は、予備加熱が施された後、ろう付室２に搬送される。ろう付室２内においてろう付が完了した被処理物１００（１００ｂ）は、冷却室６に搬送される。冷却室６において窒素ガス雰囲気中で冷却された被処理物１００（１００ｃ）は、冷却室６の出口から炉外に取り出される。その他は実施例２と同様である。なお、本例の除湿装置４は、実施例１と同様に再生用ポンプ４５２、三方バルブ４５３及び遮断バルブ４５４を備えているが、図３においては、便宜上、これらの記載を割愛した。

このように、本例のろう付炉１０３は、ろう付炉１０３に連なる冷却室６と、冷却室６の室内に窒素ガスを供給する冷却ガス供給装置６２とを更に有している。ろう付炉１０３は、上述したように、冷却室６内において被処理物１００を窒素ガス雰囲気下で冷却することにより、被処理物１００の不要な酸化を抑制することができる。また、冷却室６が窒素ガスで満たされているため、冷却室６からろう付室２への大気の混入を抑制することができる。その他、本例のろう付炉１０３は、実施例２と同様の作用効果を奏することができる。

本例のようにろう付炉１０３が冷却室６を有する場合、冷却室６は、さらに、室内の排気及び復圧ができるように構成されていてもよい。この場合には、冷却室６の室内を排気し、その後窒素ガスで復圧することにより、冷却室６内への大気の混入を確実に防止することができる。かかる機能を実現可能な構成としては、例えば、予備加熱室５と同様に、予備加熱用ポンプの排気ラインを冷却室６に接続する構成等が考えられる。

また、本例においては、不活性ガス供給装置３を復圧ガス供給装置５３及び冷却ガス供給装置６２としても利用しているが、復圧ガス供給装置５３及び冷却ガス供給装置６２として、それぞれ独立したガス供給装置を設けてもよい。

（実験例１）
本例は、ろう付室２に供給する不活性ガスの露点を種々変更してろう付を行った例である。本例においては、表１に示す化学成分及び積層構造を有する２種の試験材（試験材Ａ１、Ａ２）を準備した。これらの試験材は、心材の片面にろう材がクラッド接合された厚み０．６ｍｍの片面ブレージングシートである。

本例においては、パラレルフロー型熱交換器におけるアウターフィンと冷媒流路との接合部を模擬したアウターフィン試験体７を作製し、ろう付を行った。本例の試験体７は、図４に示すように、コルゲートフィン７１と、このコルゲートフィン７１を挟持する２枚の平板７２とを有している。コルゲートフィン７２はＪＩＳ Ａ３００３合金から構成されている。平板７２は試験材から構成されており、平板７２のろう材７２１がコルゲートフィン７１の頂部７１１と当接している。コルゲートフィン７１の長さは５０ｍｍである。また、平板７２の長さは６０ｍｍ、幅は２５ｍｍであり、平板間の間隔は１０ｍｍである。

試験体７の組み立ては、具体的には、以下のように行った。まず、Ａ３００３合金の板材を所定の寸法に切断した後、コルゲート加工を施してコルゲートフィン７１を作製した。また、コルゲートフィン７１の作製とは別に、試験材を上記の寸法に切断し、平板７２を作製した。そして、これらの部品をアセトンにより脱脂した。

ここで、試験材Ａ１を使用した平板７２（表２、実験番号３）については、ろう材７２１上に、表２に示す塗布量でフッ化物系フラックスを塗布した。フラックスの塗布量は、以下のようにして算出した。フラックス塗布前に予め平板７２の質量（ｇ）を測定した後、フラックスを塗布し、更に乾燥させた。フラックスを乾燥させた後の平板７２の質量（ｇ）からフラックス塗布前の平板７２の質量（ｇ）を差し引き、塗布されたフラックスの総量（ｇ）を算出した。この総量（ｇ）をフラックスの塗布面積（ｃｍ²）、即ちろう材７２１の面積で除することにより、フラックスの塗布量（ｇ／ｃｍ²）を算出した。

その後、平板７２上にコルゲートフィン７１及び平板７２を順次載置し、図４に示す試験体７を組み立てた。図示しない治具によりこの試験体７を積層方向に挟持して固定した。

試験体７を治具に固定した後、実施例２に示したろう付炉１０２（図２参照）を用い、予備加熱及びろう付加熱を順次実施して試験体７のろう付を行った。表２に示すように、実験番号１、３、４では、試験体７を予備加熱室５内に配置し、常圧の窒素ガス雰囲気下において、２００℃まで加熱する条件で予備加熱を行った。また、実験番号２では、試験体７を予備加熱室５内に配置し、１０Ｐａまで減圧した減圧雰囲気下において、３００℃まで加熱する条件で予備加熱を行った。

上記の条件で予備加熱を行った後、試験体７をろう付室２内に搬送し、１３℃／分程度の昇温速度で６００℃まで加熱してろう付加熱を行った。このとき、表２に示すように、実験番号１、２では、除湿装置４を用いて露点が−８０℃以下となるように除湿を行った窒素ガスをろう付炉１内に供給した。実験番号３では、不活性ガス供給装置３から発生させた窒素ガスの露点を−５５℃に調節した後、除湿を行わずにろう付室２に供給した。実験番号４では、不活性ガス供給装置３から発生させた窒素ガスを、除湿を行わずにろう付室２に供給した。各実験における除湿前後の窒素ガスの露点及びろう付加熱時のろう付室２内の露点は、表２に示した通りであった。

ろう付が完了した後、試験体７を予備加熱室５に搬送し、予備加熱室５内において４５０℃まで試験体７を冷却した。その後、試験体７を炉外へ取り出した。

ろう付後の試験体７からコルゲートフィン７１を剥離し、平板７２上に存在するフィレットの痕跡に基づいて、以下の方法により接合率を算出した。まず、個々のフィレットの痕跡について、平板７２の幅方向における長さを測定し、これらの合計を算出した。これとは別に、平板７２とコルゲートフィン７１とが完全に接合されたと仮定した場合の板幅方向におけるフィレットの長さの合計を算出した。そして、後者の値に対する前者の値の比率を接合率（％）とした。なお、後者の値は、例えば、コルゲートフィン７１の幅と、コルゲートフィン７１の頂部７１１（図４参照）、即ち平板７２に接合される部分の数とを掛け合わせることにより算出できる。

表２の「評価結果」の欄には、接合率が９５％以上である場合には記号「Ａ」、８５％以上９５％未満の場合には記号「Ｂ」、６０％以上８５％未満の場合には記号「Ｃ」、６０％未満の場合には記号「Ｄ」を記載した。アウターフィン試験体７によるろう付性評価においては、接合率が８５％以上である記号Ａ〜Ｂの場合を、ろう付性が良好であるため合格と判定した。また、接合率が８５％未満である記号Ｃ〜Ｄの場合を、ろう付不良のおそれがあるため不合格と判定した。

表２に示したように、実験番号１、２においては、不活性ガス供給装置３から発生させた窒素ガスの除湿を行ったため、ろう付室２内に供給する窒素ガスの露点を−８０℃以下とすることができた。これにより、８５％以上の接合性を実現することができた。

一方、実験番号３、４においては、不活性ガス供給装置３から発生させた窒素ガスの除湿を行わなかったため、ろう付室２内に供給する窒素ガスの露点を−８０℃以下とすることができなかった。その結果、表２に示したようにろう付性の悪化を招いた。特に、実験番号４に示したように、液体窒素を気化させてなる窒素ガスをそのまま供給した場合にも、良好なろう付接合を形成することはできなかった。

（実験例２）
本例では、図５及び図６に示すカップ試験体８を用い、ろう付室２に供給する窒素ガスの露点を種々変更した場合のろう付性を評価した例である。本例においては、表３に示す化学成分及び積層構造を有する２種の試験材（試験材Ｂ１、Ｂ２）を準備した。これらの試験材は、心材の片面にろう材がクラッド接合された厚み０．４ｍｍの片面ブレージングシートである。

本例のろう付性評価に用いたカップ試験体８（図５、図６参照）は、以下の方法により作製した。まず、試験材から採取した板材にプレス加工を施し、図５、図６に示す円形カップ８１を作製した。カップ８１の直径は３０ｍｍとし、カップ８１の底部８１１における中央に、直径５ｍｍの通気孔８１２を形成した。カップ８１の外周縁部にはフランジ８１３を形成した。また、図６に示すように、カップ８１は、ろう材８１４が内側となるように形成した。その後、カップ８１及びコルゲートフィン８２を脱脂した。

ここで、試験材Ｂ１を使用した天板（表４、実験番号１１、１４、１５）については、実験例１と同様に、ろう材８１４上に、表４に示す塗布量でフッ化物系フラックスを塗布した。

以上により準備した２枚のカップ８１及びコルゲートフィン８２を組み合わせ、図５及び図６に示す試験体８を組み立てた。試験体８は、２枚のカップ８１からなる中空部材８０と、中空部材８０の内部に配置されたコルゲートフィン８２とを有している。中空部材８０は、カップ８１のフランジ８１３同士が当接した当接部８００を有している。また、コルゲートフィン８２は、各カップ８１の底部８１１において、ろう材８１４に当接している。

図示しない治具によりこの試験体８を積層方向に挟持して固定した後、実験例１と同様の方法により、試験体８のろう付を行った。本例では、表４に示す実験番号１１〜１３については、不活性ガス供給装置３から発生させた窒素ガスの除湿を行った。また、実験番号１４〜１７については、不活性ガス供給装置３から発生させた窒素ガスの除湿を行わず、そのままろう付炉１０２内に供給した。予備加熱の条件、除湿前後における窒素ガスの露点及びろう付加熱中のろう付室２内の露点は、表４に示した通りであった。

ろう付後の試験体８を目視観察し、当接部８００の外側に形成されるフィレットＦ（図６参照）の外観を評価した。表４の「評価結果」の欄に、フィレットが均一な形状であった場合には記号「Ａ」を記載した。フィレットの一部がやや不均一であるが、連続したフィレットが形成された場合は記号「Ｂ」を記載した。

フィレットが全体的に不均一である、または、フィレットの一部にスティッチが発生した場合には記号「Ｃ」を記載した。フィレットの全体にスティッチが発生した、あるいは、フィレットが形成されなかった場合には記号「Ｄ」を記載した。ここで、上記の「スティッチ」とは、フィレットが断続的に形成された状態、即ち、ピンホール状の欠陥等によりフィレットが途切れ、縫い目のように見える状態をいう。スティッチは、必ずしも中空部材８０からの内容物の漏れの発生を招くものではないが、フィレットが形成されない場合とともに、製品の接合品質を損ねているとして不良品扱いになることが多い。

フィレット形状評価においては、連続したフィレットが形成された記号Ａ、Ｂの場合を、良好なフィレットが形成されているため合格と判定した。また、スティッチが発生した、あるいはフィレットが形成されなかった記号Ｃ、Ｄの場合を、ろう付不良のおそれがあるため不合格と判定した。

表４に示したように、実験番号１１〜１３においては、不活性ガス供給装置３から発生させた窒素ガスの除湿を行ったため、ろう付室２内に供給する窒素ガスの露点を−８０℃以下とすることができた。これにより、連続したフィレットを形成することができた。

一方、実験番号１４〜１７においては、不活性ガス供給装置３から発生させた窒素ガスの除湿を行わなかったため、ろう付室２内に供給する窒素ガスの露点を−８０℃以下とすることができなかった。その結果、表４に示したようにろう付性の悪化を招いた。

表２及び表４に示したように、除湿を行った不活性ガスをろう付室２内に供給することにより、フラックスの塗布量を低減し、またはフラックスを塗布せずに行うろう付において良好なろう付接合を形成することができた。さらに、いずれのろう付においても、アウターフィン試験体７及びカップ試験体８の両方の試験体で、良好なろう付接合を形成することができた。

これらの結果から、不活性ガス供給装置３から発生させた不活性ガスの除湿を行うことにより、ろう付性の悪化を効果的に抑制できることが理解できる。また、ろう付炉１、１０２、１０３の外部の雰囲気や、被処理物１００の保管環境等がろう付性に及ぼす影響を軽減することができるため、例えば高温多湿な地域や時期、あるいは被処理物１００の保管環境を厳密に管理することが難しい場合等においてもろう付室２内への水分の持ち込み量を低減し、良好なろう付接合を形成することが可能であることが理解できる。

なお、本発明に係るろう付炉及びろう付方法の態様は、上述した実施例及び実験例の態様に限定されるものではなく、その趣旨を損なわない範囲で適宜構成を変更することができる。

１、１０２、１０３ ろう付炉
１００ 被処理物
２ ろう付室
２１ 加熱装置
３ 不活性ガス供給装置
４ 除湿装置

Claims (15)

1. アルミニウム材よりなる被処理物のろう付に用いられるろう付炉であって、
   上記被処理物をろう付温度に加熱する加熱装置を備えたろう付室と、
   上記ろう付室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、
   上記不活性ガス供給装置と上記ろう付室との間に介在し、上記不活性ガスの除湿を行い該不活性ガスの露点を−８０℃以下にする除湿装置とを有している、除湿装置とを有している、ろう付炉。
2. 上記除湿装置は、不活性ガスと接触し、該不活性ガス中の水分を吸着する水分吸着体を有している、請求項１に記載のろう付炉。
3. 上記除湿装置は、互いに並列に接続された複数のガス流路と、上記各ガス流路上に配置された水分吸着体と、上記各ガス流路への不活性ガスの供給と停止とを切り替える流路切替器とを更に有している、請求項２に記載のろう付炉。
4. 上記除湿装置は、上記水分吸着体に吸着された水分を該水分吸着体から除去する再生手段を更に有している、請求項２または３に記載のろう付炉。
5. 上記ろう付炉は、上記被処理物をろう付温度未満の温度に予備加熱する予備加熱装置を備え、上記ろう付室に連なる予備加熱室と、上記予備加熱室の室内を減圧する予備加熱用ポンプと、上記減圧後に上記予備加熱室の室内を復圧するための不活性ガスを供給する復圧ガス供給装置とを更に有している、請求項１〜４のいずれか１項に記載のろう付炉。
6. 上記ろう付炉は、上記予備加熱室の室内を１００Ｐａ以下に減圧することができるように構成されている、請求項５に記載のろう付炉。
7. 上記予備加熱室は、上記被処理物の温度を２００℃超にすることができるように構成されている、請求項５または６に記載のろう付炉。
8. 上記ろう付炉は、上記ろう付室に連なる冷却室と、上記冷却室の室内に不活性ガスを供給する冷却ガス供給装置とを更に有している、請求項１〜７のいずれか１項に記載のろう付炉。
9. アルミニウム材よりなる被処理物を不活性ガス雰囲気下においてろう付するアルミニウム材のろう付方法であって、
   露点が−８０℃以下となるように不活性ガスを除湿し、
   上記除湿された不活性ガスを供給することにより上記被処理物の周囲を不活性ガス雰囲気にし、
   該不活性ガス雰囲気下において上記被処理物をろう付温度に加熱してろう付を行う、アルミニウム材のろう付方法。
10. 上記除湿において、水分を吸着する水分吸着体に上記不活性ガスを接触させることにより、上記不活性ガス中の水分を除去する、請求項９に記載のアルミニウム材のろう付方法。
11. 上記ろう付を行う前に、上記被処理物を１００Ｐａ以下の減圧雰囲気下においてろう付温度未満の温度に予備加熱し、その後、上記ろう付を行う、請求項９または１０に記載のアルミニウム材のろう付方法。
12. 上記被処理物のろう付を行う部分に予めフッ化物系フラックスが塗布されている、請求項９〜１１のいずれか１項に記載のアルミニウム材のろう付方法。
13. 上記フッ化物系フラックスの塗布量は２ｇ／ｍ²以下である、請求項１２に記載のアルミニウム材のろう付方法。
14. 上記被処理物のろう付を行う部分にフラックスが塗布されていない、請求項９〜１１のいずれか１項に記載のアルミニウム材のろう付方法。
15. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のろう付炉を用いて行う、請求項９〜１４のいずれか１項に記載のアルミニウム材のろう付方法。

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