JPH0354028B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は例えば冷蔵庫においてアルミニウム製
冷却器の冷媒管に銅管を接続するような場合に用
いられる金属管の接続方法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

例えば冷蔵庫において、その冷凍サイクル用配
管は、銅、アルミニウム及び鉄等の素材で構成さ
れ、夫々の材質に適した接合法で接続している。
このうち銅管とアルミニウム管（冷却器の冷媒
管）との接続については、従来、短尺な銅管とア
ルミニウム管とをフラツシユ溶接又はバツト溶接
或は爆発圧接した継手を使用していた。しかしな
がら、この継手は高価で、且つ継手のアルミニウ
ム管と冷却器のアルミニウム管とを接続する際に
は高度の技能を必要とするTIG溶接を行わねばな
らない。斯る問題を解消する接続方法として、銅
管とアルミニウム管とを嵌合してはんだにより接
合するようにしたものがある。この方法は、予め
銅管の端部外周面及び拡径されたアルミニウム管
の端部内周面にはんだを付着させておき、そして
銅管端部をアルミニウム管端部の内側にあらかじ
め嵌合し、この嵌合状態の下で銅管側から超音波
振動を印加しつつはんだを加熱溶融せしめて両管
を接合するというものである。しかしながら、こ
の方法では、両管に予めはんだが付着されている
ため、両者を嵌合するにはアルミニウム管の端部
を相当大きく拡径しておかねばならず、これがた
めに銅管とアルミニウム管とのクリアランスが大
きくなり、接合強度上好ましくなく、又多量のは
んだを必要とする上に嵌合部分の全体にはんだが
充填されにくく冷媒洩れの原因となる虞れがあ
る。

［発明の目的］ 本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、
その目的は、二本の金属管を嵌合してはんだによ
り接合する方法において、接合強度が強く、又は
んだの使用量も少ない上に嵌合部分の全体にはん
だが充填されて冷媒洩れを生ずる虞れがない金属
管の接続方法を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明は、端部の外周面にはんだを付着した第
１の金属管と端部に形成された拡径部の内周面に
はんだを付着しそのはんだ付着内周面の内径を第
１の金属管のはんだ付着外周面の外径よりも小さ
くした第２の金属管とを接続するものにあつて、
第１及び第２の金属管を嵌合する前工程で両管の
端部に予め付着されてるはんだを加熱溶融せし
め、はんだの溶融時に両金属管に超音波振動を印
加しながら加圧して両管の端部を互に挿圧嵌合さ
せ更に第１の金属管の先端を第２の金属管の拡径
部よりも奥方まで挿圧して該拡径部の奥方部分を
拡径させたものであり、以て両管を密に接合せし
めることができて接合強度の向上及びはんだ使用
量の減少化を図り得ると共に、超音波振動により
はんだが嵌合部分の全体に充填されて流体の洩れ
を確実に防止し、併せて両金属管の嵌合部分のう
ちその下端部分を加熱することにより、金属管の
嵌込みによりはんだが嵌合部分からかき出されて
もこれが水滴状に固化することのないようにした
ものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。

まず第１図及び第２図は互い接続される第１の
金属管たる銅管１と第２の金属管たるアルミニウ
ム管２（冷却器の冷媒管）とを示す。この銅管１
の先端部は漸次径小となるようにテーパ状に絞込
まれている。他方アルミニウム管２の端部は拡径
され且つその拡径部２ａの先端部が漸次径大とな
るようにテーパ状に拡げられている。この場合、
拡径部２ａの内径寸法Ａは銅管１の外径寸法Ｂと
同等もしくはこれよりも僅かに小さく設定してお
り、本実施例ではＡ寸法は上記Ｂ寸法より約0.05
〜0.1mm小さく設定している。これはアルミニウ
ム管２の内周面に後述する所謂超音波はんだめつ
きを行なう際にアルミニウム管２がその超音波に
より浸食されるため、その浸食厚さ分（約0.05〜
0.1mm）を見込んで、その分小さく設定したもの
である。又、拡径部２ａの長さ寸法Ｃは、銅管１
とアルミニウム管２とを後述のようにして嵌合し
たときのその嵌合長さ寸法Ｄ（第１０図参照）よ
りもやや短く設定している。次に第３図及び第４
図は夫々銅管１及びアルミニウム管２にはんだを
付着させるための超音波はんだめつき装置を示す
もので、ヒータ３を備えたはんだの浴槽４内には
超音波振動子５に連結された振動板６が設けられ
ている。又、浴槽４内の溶融はんだ７に浸漬され
る銅管１、アルミニウム管２は、夫々電磁弁８，
９を介してエアコンプレツサ（図示せず）に連結
されたブローパイプ１０，１１に接続するように
なつている。そして、銅管１側のブローパイプ１
０は減圧弁１２を介してもエアコンプレツサに連
結され、他方アルミニウム管２側のブローパイプ
１１は小孔１１ａの形成により大気に開放されて
いる。ちなみに、はんだ７としてはZn95％、Al5
％のアルミニウム用はんだを使用し、はんだ７の
加熱温度は銅管１側で約415℃、アルミニウム管
２側で約440℃を維持するように調節される。而
して、第５図は管接続装置を示すもので、アルミ
ニウム管２を保持するホルダー１３の上方に銅管
１を保持する加圧治具１４が上下動可能に設けら
れ、更にこの加圧治具１４の上部に超音波振動子
１５が設けられている。又、これらホルダー１３
と加圧治具１４との間には銅管１及びアルミニウ
ム管２の端部及びアルミニウム管２の拡径部２ａ
下部を加熱するためのガスバーナ１６乃至１８が
上下三段に夫々複数本ずつ設けられている。

次に銅管１とアルミニウム管２とを接続する手
順につき説明する。それには、まず両管１，２の
端部にはんだを付着させるわけであるが、これは
銅管１及びアルミニウム管２を夫々ブローパイプ
１０及び１１に接続し、そして電磁弁８，９を閉
じ且つ超音波振動子５を駆動した状態で第３図及
び第４図に示す如く両管１及び２の端部を溶はん
だ７中に浸漬することによつて行う。すると、銅
管１内には減圧弁１２及びブローパイプ１０を通
じて低圧の圧縮空気が供給されているため、銅管
１の内圧が高まつてその内部に溶融はんだ７が浸
入することはなく、他方アルミニウム管２内の空
気はブローパイプ１１の小孔１１ａを通じて大気
中に逃出るため、溶融はんだ７がアルミニウム管
２の内部に浸入することになり、結局、銅管１は
端部の外周面だけに溶融はんだ７が付着し、アル
ミニウム管２については端部の内外両周面共に溶
融はんだ７が付着することとなる。このとき溶融
はんだ７には振動板６により超音波（18KHz程
度）が印加されているため、所謂キヤビテーシヨ
ンを起して溶融はんだ７中に無数の小さな真空の
核が生じ、この核が消滅する際の瞬間的な力によ
り銅管１及びアルミニウム管２の表面の汚れや酸
化皮膜が除去され、均一なめつき層を形成すると
共に、超音波により溶融はんだ７の流動性が高ま
り、ぬれを促進してめつき性を向上する。そし
て、この浸漬後両管１及び２を溶融はんだ７中か
ら引上げ、この引上げと同時に電磁弁８，９を開
放し圧縮空気をブローパイプ１０，１１を通じて
銅管１及びアルミニウム管２から吹出させる。こ
れにより、両管１，２の下端から「しずく」のよ
うに垂下がるはんだを圧縮空気により吹飛ばし、
はんだが「しずく」状に固化して残ることを防止
する。尚、銅管１については接合に必要なはんだ
量を確保するため上述の溶融はんだ７中への浸漬
を更にもう一度行い（二度めの浸漬深さは一度目
よりやや浅くする。）、アルミニウム管２について
は内周面のはんだ付着厚を均一化するために上述
の空気吹出しを二度行うと良い。

さて、以上のようにして端部に薄いはんだ層１
９及び２０が付着された銅管１及びアルミニウム
管２を第５図に示すように夫々加圧治具１４及び
ホルダー１３に保持して上下に対向させ、そして
加圧治具１４を降下させて第６図に示す如く銅管
１の下端をアルミニウム管２の上端に弱い加圧力
でもつて突合わせる。次いでこの突合わせ状態の
下で第７図に示すようにガスバーナ１６及び１７
により両管１及び２の端部を加熱しそのはんだ層
１９及び２０を溶融せしめる。尚、このとき銅管
１に加える圧力が大きすぎると、一方のはんだ層
１９又は２０が溶融した段階で銅管１がアルミニ
ウム管２内に押込まれてしまい、良好なる結合状
態が得られなくなるので、その加圧力は極く弱い
ものとしている。そして、両はんだ層１９及び２
０が溶融したところで、ガスバーナ１６及び１７
による加熱を継続しながら、超音波振動子１５を
駆動しつつ加圧治具１４により銅管１を強い加圧
力で押下げて該銅管１の端部を第８図のようにア
ルミニウム管２の端部内側に嵌込み、この嵌合
後、ガスバーナ１６および１７の燃焼を停止させ
る。この嵌合時における銅管１の押下げ量はアル
ミニウム管２の拡径部２ａの長さ寸法Ｃよりもや
や大きくし、これにてアルミニウムよりも強度の
大なる銅管１によつてアルミニウム管２の拡径部
２ａの下方部（拡径部２ａよりも奥方の部分）を
押広げるようにする。このようにして銅管１の端
部をアルミニウム管２の拡径部２ａ内に挿圧嵌合
する際、銅管１には超音波振動が付与されている
から、銅管１の外径がアルミニウム管２の内径よ
りも大きくとも、円滑に且つ比較的小さな加圧力
で銅管１をアルミニウム管２内に嵌合でき、また
同様にして比較的小さな加圧力で銅管１の先端に
よりアルミニウム管２の拡径部２ａの下方部を押
広げることができる。そして、この銅管１による
アルミニウム管２の拡径により、両管１及び２が
強く接触し、このこととアルミニウム管２の拡径
部２ａの内径が銅管１の外径よりも予め小さく設
定されていて、超音波はんだめつき時にアルミニ
ウム管２が侵食されても両管１及び２は極く微小
なクリアランスで密に嵌合されることによつて、
超音波振動子１５から銅管１に印加される超音波
振動がアルミニウム管２にも有効に伝わり、そし
てこの超音波振動により両はんだ層１９及び２０
の溶融はんだが良く混じり合い、しかも銅管１及
びアルミニウム管２に対する溶融はんだのぬれ性
が高まり、両管１及び２間のクリアランス全体に
完全に充填される。そして、両者１及び２の嵌合
後ガスバーナ１８に点火して両管１及び２の嵌合
部分の下方部を所定時間加熱し、その後その燃焼
を停止させる。ところで、銅管１をアルミニウム
管２の拡径部２ａに嵌込む際、該拡径部２ａ内周
のはんだは銅管１にしごかれて一部が銅管１とこ
の嵌合部分からかき出されて第８図に示すように
水滴状となる。しかしながら、上述したように両
管１及び２の嵌合部分の下方部をガスバーナ１８
によつて加熱するようにしたので、嵌合部分から
かき出されたはんだは、第９図のように溶融状態
のままアルミニウム管２の内周面に薄く膜状に拡
がる。従つて、かき出されたはんだが第８図に示
す如く水滴状となつたまま固化することを防止で
きるので、水滴状に固化したはんだが管路を狭め
て冷媒の流れを阻害したり、実使用時に折れて冷
媒中に混入し冷凍サイクルの開閉弁やコンプレツ
サの動作不良原因になつたりするといつた不都合
を未然に防止できる。

そして、上述の如く両管１及び２を嵌合せしめ
て後、超音波振動の印加及びガスバーナ１８によ
る加熱を停止し、自然冷却によりはんだを固化さ
せ、これにて第１０図のように銅管１とアルミニ
ウム管２とが接合される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、第１の金属管の
端部と第２の金属管の端部の拡径部に予め付着さ
れているはんだを加熱溶融せしめ、この後、両管
に超音波振動を印加しながら加圧して第１の金属
管の端部を第２の金属管の拡径部に挿圧嵌合し更
に第１の金属管の先端を第２の金属管の拡径部よ
りも奥方まで挿圧して該拡径部の奥方を拡径させ
るようにしたので、比較的小さな加圧力で第１の
金属管を第２の金属管に円滑に嵌合してゆくこと
ができると共に、両管を密に嵌合せしめることが
できて接合強度が向上し、しかも両管のクリアラ
ンスが極く小さいのではんだ使用量が減少し且つ
超音波振動によつてはんだが嵌合部分の全体に充
填されるので、流体の洩れを確実に防止できる。
また、両管の嵌合後にその嵌合部分の下方部を加
熱するようにしたので、はんだが嵌合部分からか
き出されても、そのかき出されたはんだは溶融し
て管の内周面に薄く膜状に広がるようになり、従
つてかき出されたはんだが水滴状に固化して管路
を狭めたり、折れて流体中に混入したりする虞れ
がなく、しかもその嵌合部分の下方部の加熱は、
予め両管の端部に付着されたはんだを溶融させる
べく行なう加熱をそのまま続行させるのではな
く、その端部の加熱を停止して新たに加熱するも
のであるから、両管の端部が過熱状態になるとい
つた不都合を防止できる等の優れた効果を奏する
ものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図
は銅管及びアルミニウム管の正面図、第２図は同
端部の拡大縦断面図、第３図及び第４図は夫々超
音波はんだめつき装置の縦断面図、第５図は管接
続装置の縦断面図、第６図乃至第１０図は接続工
程を順に示す縦断面図である。 図中、１は銅管（第１の金属管）、２はアルミ
ニウム管（第２の金属管）、２ａは拡径部、４は
はんだの浴槽、５は超音波振動子、１３はホルダ
ー、１４は加圧治具、１５は超音波振動子、１
６，１７はガスバーナ、１８，１９ははんだ層で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 端部の外周面にはんだを付着した第１の金属
   管と端部に形成された拡径部の内周面にはんだを
   付着しそのはんだ付着内周面の内径を第１の金属
   管のはんだ付着外周面の外径よりも小さくした第
   ２の金属管とを互いに突合わせる工程と、第１及
   び第２の金属管を突合わせた状態でその端部のは
   んだを加熱溶融させる工程と、はんだの溶融時に
   第１及び第２の金属管に超音波振動を印加しなが
   ら加圧して第１の金属管の端部を第２の金属管の
   拡径部の内側に挿圧嵌合させ更に第１の金属管の
   先端を第２の金属管の拡径部よりも奥方まで挿圧
   して該拡径部の奥方部分を拡径させる工程と、第
   １及び第２の金属管の嵌合部分の下方部を加熱す
   る工程とからなる金属管の接続方法。