JPH10296432A

JPH10296432A - 高周波ろう付方法

Info

Publication number: JPH10296432A
Application number: JP11482797A
Authority: JP
Inventors: Keiji Matsumoto; 圭司松本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-05-02
Filing date: 1997-05-02
Publication date: 1998-11-10

Abstract

(57)【要約】【課題】断面円形の本体部と、該本体部に連続して先細
り状に縮径された薄肉の円錐台形状の絞り部と、該絞り
部の先端に軸線方向に突出した接続筒部とを備えた金属
製の第１のパイプの前記接続筒部に金属製の第２のパイ
プを高周波ろう付する場合に、絞り部の過熱損傷を防止
して、接続筒部とパイプとを良好にろう付することがで
きる高周波ろう付方法を提供する。【解決手段】断面円形の本体部１１と、該本体部１１に
連続して先細り状に縮径された薄肉の円錐台形状の絞り
部１２ａ、１２ｂと、該絞り部の先端に軸線方向に突出
した接続筒部１３ａ、１３ｂとを備え、接続筒部と絞り
部の連接部分１６のなす角度θが１５０度以下である金
属製の第１のパイプ１を対象とする。接続筒部１３ａ、
１３ｂの長さＬ１、Ｌ２が１０ｍｍ以上に設定されてな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば金属製ア
キュームレータに金属製パイプをろう付する場合等に用
いられる高周波ろう付方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばカーエアコン、ルームエアコン等
の冷凍サイクル装置に用いられるアルミニウム（その合
金を含む）製のアキュームレータは、一般に図６及び図
７に示すように、断面円形の本体部（５１）と、該本体
部（５１）に連続して先細り状に縮径された薄肉の絞り
部（５２）と、該絞り部（５２）の先端に軸線方向に突
出した接続筒部（５３）とを備えている。

【０００３】このようなアルミニウム製アキュームレー
タ（５０）の前記接続筒部（５３）に冷媒流通用の例え
ばアルミニウムパイプ（６０）が接合されるが、このよ
うな接合方法としては、従来、ティグ溶接やガスろう付
法が専ら用いられていた。

【０００４】ところが、上記のようなティグ溶接は、母
材を溶かして肉盛りするためピンホールが出やすく、こ
のため作業に熟練を要するとか、接合部の内面にバリを
生じて冷媒等の円滑な流通を妨げる等の問題を生じる恐
れがあった。このために、図６に示すように、アキュー
ムレータ（５０）の前記接続筒部（５３）とアルミニウ
ムパイプ（６０）との接合部の内側にＳＵＳ等からなる
鍔（７１）付きの短筒状継手パイプ（７０）を、接続筒
部（５３）とアルミニウムパイプ（６０）のそれぞれの
端面が鍔部（７１）に当接するまで挿入し、該継手パイ
プ（７０）を介在した状態で溶接を行う必要があった。
このため、継手パイプ（７０）が必要でコスト高となっ
ていた。

【０００５】また、アキュームレータ（５０）の本体部
（５１）の内部へパイプを導く必要がある場合には、図
７に示すように、接続筒部（５３）に内部パイプ（８
０）を嵌め込んだうえで、該内部パイプ（８０）とアル
ミニウムパイプ（６０）の両パイプに跨がって短筒状継
手パイプ（７０）を介在させており、このため継手パイ
プ（７０）の他に内部パイプ（８０）が必要になるとい
う欠点もあった。

【０００６】一方また、ガスろう付法では次のような欠
点があった。即ち、アルミニウム材をろう付する場合、
ろう材の融点よりも高く母材の融点よりも低い温度に加
熱する必要があるが、ろう材の融点と母材の融点とが接
近しているため、ろう付加熱温度の許容範囲は約４０℃
程度と極めて狭い。しかるに、ガスろう付法では、ガス
輻射熱の影響からろう付温度を上記温度範囲に納めるの
が容易でないうえ均一加熱が難しく、従って良好なろう
付を行うためには熟練を要求されるという欠点があっ
た。

【０００７】そこで、ティグ溶接やガスろう付に代え
て、高周波誘導コイルを用いてアキュームレータとパイ
プとを高周波ろう付することが提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな高周波ろう付により、アキュームレータの接続筒部
にアルミニウムパイプを挿入してろう付した場合、アキ
ュームレータの絞り部が過熱状態となり、甚しくは絞り
部が溶けるというような問題があることが判明した。

【０００９】このような欠点は、アルミニウム製のアキ
ュームレータとパイプを高周波ろう付する場合のみなら
ず、銅その他の金属からなるアキュームレータとパイプ
との高周波ろう付においても同様に生じるものであっ
た。

【００１０】この発明は、かかる技術的背景に鑑みてな
されたものであって、断面円形の本体部と、該本体部に
連続して先細り状に縮径された絞り部と、該絞り部の先
端に突出した接続筒部とを備えた金属製の第１のパイプ
の前記接続筒部に金属製の第２のパイプを高周波ろう付
する場合に、絞り部の過熱損傷を防止して、接続筒部と
パイプとを良好にろう付することができるろう付方法の
提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記のような
アキュームレータの絞り部の過熱損傷が発生する原因に
ついて鋭意研究した結果、次のようなことを知見した。

【００１２】即ち、金属製アキュームレータは一般に、
パイプ状部材にへら絞り等を施すことにより絞り部が形
成されるが、この絞り部は本体部に比べて伸びを生じて
薄肉になっている。このため、アキュームレータの接続
筒部にパイプを挿入して接続筒部の周囲に高周波誘導コ
イルを配置し、高周波誘導加熱を行った場合、コイルに
よる加熱範囲が薄肉の絞り部にまで及んで、該絞り部が
過度の温度上昇を来していることがわかった。

【００１３】そして、このような絞り部の温度上昇は、
接続筒部と絞り部の連接部分のなす角度θが１５０度以
下である場合に、特に著しいものであった。

【００１４】この発明は、このような知見に基づいてな
されたものであり、断面円形の本体部と、該本体部に連
続して先細り状に縮径された薄肉の円錐台形状の絞り部
と、該絞り部の先端に軸線方向に突出した接続筒部とを
備え、接続筒部と絞り部の連接部分のなす角度θが１５
０度以下である金属製の第１のパイプを対象とし、該第
１のパイプの前記接続筒部に、金属製の第２のパイプを
高周波ろう付する方法であって、前記第１のパイプの接
続筒部の長さＬ１、Ｌ２が、１０ｍｍ以上に設定されて
なることを特徴とするものである。

【００１５】このように、第１のパイプの接続筒部の長
さＬ１、Ｌ２が１０ｍｍ以上に設定されてなることによ
り、接続筒部と絞り部の連接部分のなす角度θが１５０
度以下であっても、接続筒部の周囲に配置される高周波
誘導コイルにより加熱される接続部の位置が絞り部から
遠くなるとともに、高周波誘導コイルと絞り部との距離
は離間し、絞り部に及ぼされる熱的影響が少なくなり、
絞り部の過熱損傷が抑制される。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、この発明の一実施形態を図
１〜４を参照しつつ説明する。

【００１７】図１〜図３において、（１）は第１の金属
製パイプとしてのアルミニウム製のアキュームレータで
あり、長さ方向の中間部に径大の本体部（１１）を備え
ると共に、本体部（１１）の両端に連続して先細り状に
縮径された円錐台形状の絞り部（１２ａ）（１２ｂ）が
それぞれ形成され、さらに各絞り部（１２ａ）（１２
ｂ）の先端には、軸線方向に突出する細径直管状の接続
筒部（１３ａ）（１３ｂ）が形成されている。このアキ
ュームレータ（１）は、パイプ状アルミニウム材をヘラ
絞り成形することにより絞り部（１２ａ）（１２ｂ）を
形成したものであり、従って絞り部（１２ａ）（１２
ｂ）はへら絞りによる伸びのため本体部（１１）に比べ
て薄肉となっている。

【００１８】前記アキュームレータ（１）において、図
１及び図３に示すように、接続筒部（１３ａ）（１３
ｂ）と絞り部（１２ａ）（１２ｂ）の連接部分（１６）
のなす角度θは１５０度以下の急勾配に設定されてい
る。

【００１９】一方また、各接続筒部（１３ａ）（１３
ｂ）の長さＬ１、Ｌ２は１０ｍｍ以上に設定されてい
る。接続筒部（１３ａ）（１３ｂ）の長さＬ１、Ｌ２が
１０ｍｍ未満では、該接続筒部（１３ａ）（１３ｂ）の
長さが短かすぎるため、高周波過熱ろう付時に高周波誘
導コイルと絞り部（１２ａ）（１２ｂ）との距離が縮ま
り、コイルの作用が薄肉の絞り部（１２ａ）（１２ｂ）
まで及んで該絞り部が過熱状態となり、熱的損傷を生じ
る恐れがある。特に好ましくは１５ｍｍ以上に設定する
のが良い。なお、接続筒部（１３ａ）（１３ｂ）の長さ
が長すぎても過熱防止の観点からは無駄であるととも
に、アキュームレータ（１）の製作上及び使用上の要請
に対応できないことから、接続筒部（１３ａ）（１３
ｂ）の長さは２０ｍｍ以下に設定するのが実用的であ
る。

【００２０】なお、接続筒部（１３ａ）（１３ｂ）と絞
り部（１２ａ）（１２ｂ）との連接部（１６）のなす角
度θが１５０度を超える場合には、絞り部（１２ａ）
（１２ｂ）の傾斜が緩くなって高周波誘導コイルと絞り
部とが離間するため、ろう付時にコイルの影響が絞り部
に及びにくくなる。このため、接続筒部（１３ａ）（１
３ｂ）の長さＬ１、Ｌ２が１０ｍｍ未満の例えば８ｍｍ
であっても、絞り部の熱的損傷を生じにくく、本発明の
適用意義に欠ける。このため、本発明では、接続筒部
（１３ａ）（１３ｂ）と絞り部（１２ａ）（１２ｂ）の
連接部分（１６）のなす角度θが１５０度以下のものを
対象とする。

【００２１】なお、絞り部（１２ａ）（１２ｂ）が円錐
台形状ではなく、図５に示すように断面円弧状をなす場
合であっても、接続筒部（１３ａ）（１３ｂ）と絞り部
（１２ａ）（１２ｂ）との連接部（１６）のなす角度θ
が１５０度以下である限り、本発明が適用されることは
いうまでもない。

【００２２】図１〜図３において、（２ａ）（２ｂ）は
第２の金属製パイプとしてのアルミニウム製パイプであ
り、前記アキュームレータ（１）の接続筒部（１３ａ）
（１３ｂ）に挿入されるとともに、該接続筒部（１３
ａ）（１３ｂ）にろう付されるものである。このアルミ
ニウムパイプ（２ａ）（２ｂ）の接続筒部（１３ａ）
（１３ｂ）への挿入状態において、図３のように、内側
パイプ（２）の外周面と接続筒部（１３ａ）（１３ｂ）
の内周面との間にはろう材（３）の浸透充填用の隙間
（４）が生じるが、この隙間（４）の大きさは０．１〜
０．３ｍｍに設定するのが好ましい。隙間（４）の大き
さが０．１ｍｍ未満ではろう付時に接合部が加熱されす
ぎ、逆に０．３ｍｍを超える場合には加熱が不足して、
いずれの場合も良好なろう付をおこなうことができな
い。

【００２３】上記のようなアキュームレータ（１）の接
続筒部（１３ａ）（１３ｂ）とアルミニウムパイプ（２
ａ）（２ｂ）の高周波ろう付は次のようにして行う。即
ち、図３（イ）に示すように、一方の接続筒部（１３
ａ）に、アルミニウムパイプ（２ａ）をその先端がアキ
ュームレータ（１）の本体部（１１）の内部に達するま
で行う。挿入に先立ち、アルミニウムパイプ（２ａ）の
端部に、リング状ろう材（３）を容易に移動しないよう
に圧接状態に嵌め込んでおき、またフラックスを塗布
し、該ろう材（３）が接続筒部（１３ａ）の開口部周縁
に当接するまで挿入すれば良い。こうすることで、ろう
材を位置決め部材としても機能させることができる。な
お、ろう材（３）としてはＡｌ−Ｓｉ系合金からなるも
の等を用いれば良い。また、接続筒部（１３ａ）の開口
部周縁（１４）は、予め内向き傾斜状に面取りされてお
り、ろう付時に、ろう材充填用隙間（４）へのろう材
（３）の流れ込みを促進し得るものとなされている。

【００２４】次に、パイプ（２ａ）を挿入した状態で、
ろう材充填用隙間（４）の大きさがパイプ（２ａ）の周
方向において均一になるように固定治具でしっかりと固
定する。ろう材充填用隙間（４）の大きさが周方向にお
いて不均一であると、加熱状態も不均一になり、良好な
ろう付状態を得ることができない。

【００２５】次に、図４に示すように、接合すべき接続
筒部（１３ａ）ないしその近傍部位に高周波誘導コイル
（２０）を配置して、接続筒部（１３ａ）及びパイプ
（２ａ）を高周波誘導加熱する。高周波誘導加熱方式
は、高周波電流を通ずるコイル内に接合部を置き、接続
筒部（１３ａ）及びアルミニウムパイプ（２ａ）に発生
する渦電流により加熱する方式である。ここに、使用コ
イル（２０）は環状コイルでも勿論良いが、環状コイル
ではアルミニウムパイプをコイル内に通す必要があるこ
とから、長尺もののパイプについてはその作業が厄介で
ある。また、環状コイルの一部分を閉じ合わせ開放可能
な左右分割式に構成したものでは、構造が複雑となる。
そこで、好ましくは、構造簡易で長尺パイプのろう付も
簡単に行うことができかつ加熱効率も良いコイルとし
て、図４に示すような馬蹄形コイル（１０）を採用する
のが良い。

【００２６】即ち、図４において（２０）は出力コイル
であり、該コイルは表面をセラミックコーティングによ
り絶縁した銅製の断面円形パイプを正面視逆Ｕ形、側面
視Ｕ形に２ターンにわたって曲成してなるものである。
なお、図示実施例ではコイル（２０）を断面円形パイプ
で構成した場合を示したが、断面角形パイプでも良い。
また、２往復曲成した２ターンのものを示したが、１往
復のみのものや３往復以上にわたって曲成したものであ
っても良い。

【００２７】このような馬蹄型コイル（２０）を使用す
る場合に、本発明の効果が特に大きい。つまり、馬蹄型
コイル（２０）では、図４に示すように、大きな出力を
確保するためには、アキュームレータ（１）やアルミニ
ウムパイプ（２ａ）の長さ方向におけるコイルの幅Ｗが
大きくならざるを得ず、このためコイル（２０）の端部
が絞り部（１２ａ）（１２ｂ）に接近しやすいためであ
る。

【００２８】上記コイル（２０）をそのワーク保持空間
（２２）に接続筒部（１３ａ）及びろう材（３）が位置
するようにセットしたのち、コイル（２０）に高周波電
流を流し、接続筒部（１３ａ）及びその近傍を発熱させ
る。加熱温度（ろう付温度）は、一般には６００〜６２
０℃程度に設定される。加熱温度が上記のような温度と
なるように、接合部の温度を放射温度計（図示せず）等
により監視して温度制御を行いながら、高周波誘導加熱
方式による加熱を行う。加熱によりリング状ろう材
（３）は溶融し、毛管現象により内側パイプ（２ａ）と
外側の接続筒部（１３ａ）との間のろう材充填用隙間
（４）に浸透充填する。

【００２９】また、アキュームレータ（１）の接続筒部
（１３ａ）の長さＬ１は１０ｍｍ以上に設定されている
から、高周波コイル（２０）を絞り部（１２ａ）から従
来よりも離間した位置に接続筒部（１３ａ）に沿って配
置でき、従って本体部（１１）に比べて相対的に薄肉な
絞り部（１２ａ）にコイル（２０）による誘導作用が及
ぶのを可及的に抑制でき、絞り部（１２ａ）が過熱状態
となることはない。

【００３０】加熱終了後においては、接合部は徐々に冷
却し、ろう材充填用隙間（４）に充填した溶融ろう材も
冷却固化し、接続筒部（１３ａ）とパイプ（２ａ）が良
好に接合される。

【００３１】一方、他の接続筒部（１３ｂ）について
は、図３（ロ）に示すように、接続筒部（１３ｂ）の内
面に係止段部（１５）が形成され、この係止段部（１
５）にパイプ（２ｂ）の端面が当接係止するまでパイプ
（２ｂ）を接続筒部（１３ｂ）に挿入して高周波ろう付
を行う。接続筒部（１３ｂ）に係止段部（１５）を設け
てこれにパイプ（２ｂ）を係止させる点以外は、前記し
た一方の接続筒部（１３ａ）とパイプ（２ａ）のろう付
と同様であるので、詳細な説明は省略する。

【００３２】ちなみに、本体部（１１）の外径：３０ｍ
ｍ、肉厚：１ｍｍ、円錐台形状の絞り部（１２ａ）の肉
厚：０．８ｍｍ、接続筒部（１３ａ）の外径：１０．４
ｍｍ、肉厚：１ｍｍ、長さＬ１：１６ｍｍ、接続筒部
（１３ａ）と絞り部（１２ａ）との連接部分（１６）の
角度θ：１３５度に設定されたＪＩＳ６０６１Ａｌ製の
アキュームレータ（１）の前記接続筒部（１３ａ）に、
肉厚０．８ｍｍ、外径９．０ｍｍのＪＩＳ６０６１Ａｌ
からなるパイプ（２ａ）の端部を、その先端が本体部
（１１）の内部に達するまで挿入した。

【００３３】なお、接続筒部（１３ａ）の開口部周縁
（１４）は内向き傾斜状に予め面取りしておくととも
に、パイプ（２ａ）の挿入側端部の所定位置には、Ａｌ
−Ｓｉ系ろう材からなる直径１．６ｍｍのリング状置き
ろう材（３）を周面圧接状態に強嵌しておき、接合部に
フッ化物系フラックスを塗布したのち、前記ろう材
（３）が接続筒部（１３ａ）の開口周縁（１４）に当接
するまで挿入した。

【００３４】そして、内側パイプ（２ａ）の外周面と接
続筒部（１３ａ）の内周面との間のろう材充填用隙間
（４）（大きさは０．２ｍｍ）が均一になるようにアキ
ュームレータ（１）及びパイプ（２ａ）をしっかりと位
置決め固定した。

【００３５】次いで、出力コイル（２０）のワーク保持
空間（２１）内に接続筒部（１３ａ）及びろう材（３）
が位置するように、出力コイル（２０）をセットした。
なお、コイル（２０）は外径５ｍｍの銅パイプを図４に
示すように馬蹄型に２ターン曲成したものを用い、全体
の長さＷ：２６ｍｍ、幅Ｘ：２８ｍｍ、高さＨ：３５ｍ
ｍに設定した。

【００３６】そして、放射線温度計を用いて接合部の温
度を監視しつつ接合部を高周波誘導加熱した。加熱は、
ろう付温度範囲（６１０℃±１０℃）に対して６２０℃
の温度に設定して行った。

【００３７】ろう付後アキュームレータ（１）の絞り部
（１２ａ）を観察したところ、熱的な影響は認められな
かった。

【００３８】これに対し、アキュームレータ（１）の接
続筒部（１３ａ）の長さＬ１を８ｍｍに設定した以外
は、上記と同様にして出力コイル（２０）をセットした
ところ、出力コイル（２０）の絞り部側の端部が絞り部
（１２ａ）に接近しすぎていた。そして、上記と同一の
条件でろう付を行ったところ、絞り部（１２ａ）の一部
が溶融して孔の発生が認められた。

【００３９】なお、以上の実施形態においては、アキュ
ームレータ（１）やパイプ（２ａ）（２ｂ）としてアル
ミニウム製のものを用いたが、銅等の他の金属からなる
ものであっても良い。

【００４０】

【発明の効果】この発明に係る高周波ろう付方法は、上
述の次第で、第１のパイプの接続筒部の長さが１０ｍｍ
以上に設定されているから、接続筒部と絞り部の連接部
分のなす角度θが１５０度以下であっても、高周波誘導
コイルを接合部に対しては適正な位置にセットしつつ絞
り部からは離間して配置することができ、従って該コイ
ルによる誘導作用の影響が絞り部に及ぶのを抑制でき、
ろう付時の絞り部の熱的損傷を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に用いたアキュームレー
タの縦断面図である。

【図２】図１のアキュームレータとパイプとの接続前の
状態の斜視図である。

【図３】（イ）はアキュームレータの一方の接続筒部に
一方のパイプを挿入した状態の、（ロ）は他方の接続筒
部に他方のパイプを挿入した状態のそれぞれ縦断面図で
ある。

【図４】（イ）はろう付部位を高周波誘導コイルにセッ
トした状態の正面図、（ロ）は（イ）のコイルのみをIV
−IV線にて切断した状態の断面図である。

【図５】アキュームレータの変形例を示す縦断面図であ
る。

【図６】従来のろう付方法を示すもので（イ）は両パイ
プを組み合わせる前の斜視図、（ロ）は組み合わせ後の
断面図である。

【図７】同じく従来の他のろう付方法を示すもので、パ
イプを挿入する前の状態の縦断面図である。

【符号の説明】

１…アキュ…ムレータ（第１の金属製パイプ）１１…本体部１２ａ、１２ｂ…絞り部１３ａ、１３ｂ…接続筒部１６…連接部分２ａ、２ｂ…アルミニウムパイプ（第２の金属製パイ
プ）３…ろう材４…ろう材充填用隙間２０…高周波誘導コイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】断面円形の本体部（１１）と、該本体部
（１１）に連続して先細り状に縮径された絞り部（１２
ａ）（１２ｂ）と、該絞り部（１２ａ）（１２ｂ）の先
端に突出した接続筒部（１３ａ）（１３ｂ）とを備え、
接続筒部（１３ａ）（１３ｂ）と絞り部（１２ａ）（１
２ｂ）の連接部分（１６）のなす角度θが１５０度以下
である金属製の第１のパイプ（１）を対象とし、該第１
のパイプ（１）の前記接続筒部（１３ａ）（１３ｂ）
に、金属製の第２のパイプ（２ａ）（２ｂ）を高周波ろ
う付する方法であって、前記第１のパイプ（１）の接続筒部（１３ａ）（１３
ｂ）の長さＬ１、Ｌ２が、１０ｍｍ以上に設定されてな
ることを特徴とする高周波ろう付方法。