JP2014087840A - ろう付け方法及びろう付け装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のろう付け方法を改良したろう付け方法を提供する。
【解決手段】ろう材３２が設けられたろう付け予定部３１を有するワーク３０を密封体２内に配置する。次いで、密封体２の外側に配置された発熱体２０Ａの熱を発熱体２０Ａから密封体２を介してワーク３０に伝導伝熱により伝えることにより、ろう材３２を溶融する。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱交換器、放熱器等の様々な製品の製造に用いられるろう付け方法及びろう付け装置に関する。

様々な製品の製造に用いられるろう付け方法は、フラックスろう付け方法とフラックスレスろう付け方法とに大別される。フラックスレスろう付け方法としては、真空ろう付け方法が一般的に知られている。フラックスろう付け方法としては、炉中ろう付け方法、ノコロックろう付け方法などが知られている。特開２０１０−１７７２４号公報（特許文献１）及び特開２０１１−６１４号公報（特許文献２）は、熱交換器をフラックスろう付け方法により製造する方法を開示している。

上述したこれらのろう付け方法では、いずれもワークのろう付け予定部（接合予定界面）に介在されたろう材が所定の熱源の熱で加熱溶融されることにより、ワークのろう付け予定部がろう付けされる。

特開２０１０−１７７２４号公報 特開２０１１−６１４号公報

これらのろう付け方法のうち真空ろう付け方法では、熱源の熱が放射伝熱によりワークに伝えられてろう材が加熱溶融される。炉中ろう付け方法やノコロックろう付け方法では、熱源の熱が放射及び対流伝熱によりワークに伝えられてろう材が加熱溶融される。しかるに、これらのろう付け方法には、ワークの昇温速度などについて改良の余地があった。

本発明は、上述した技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、従来のろう付け方法を改良したろう付け方法及びこれに好適に用いられるろう付け装置を提供することにある。

本発明は以下の手段を提供する。

［１］ ろう材が設けられたろう付け予定部を有するワークを密封体内に配置し、
前記密封体の外側に配置された発熱体の熱を前記発熱体から前記密封体を介して前記ワークに伝導伝熱により伝えることにより、前記ろう材を溶融することを特徴とするろう付け方法。

［２］ 前記密封体の内部を所定のろう付け雰囲気にした状態で、前記ろう材を溶融する前項１記載のろう付け方法。

［３］ 前記発熱体を前記密封体の外面に接触させ且つ前記密封体の内面を前記ワークに接触させた状態にして、前記発熱体の熱を前記発熱体から前記密封体を介して前記ワークに伝導伝熱により伝える前項１又は２記載のろう付け方法。

［４］ 前記発熱体を前記密封体を介して前記ワークに相対的に押し付けることにより、前記発熱体の熱を前記発熱体から前記密封体を介して前記ワークに伝導伝熱により伝える前項１〜３のいずれかに記載のろう付け方法。

［５］ 前記ワークの前記ろう付け予定部が加圧されるように前記発熱体を前記密封体を介して前記ワークに相対的に押し付ける前項４記載のろう付け方法。

［６］ 前記発熱体は、前記密封体におけるワーク配置位置を挟んだ両外側にそれぞれ配置されており、
前記各発熱体の熱を前記各発熱体から前記密封体を介して前記ワークに伝導伝熱により伝える前項１〜５のいずれかに記載のろう付け方法。

［７］ 前記各発熱体を前記密封体を介して前記ワークに前記両発熱体間で前記ワークを挟むように相対的に押し付けることにより、前記各発熱体の熱を前記各発熱体から前記密封体を介して前記ワークに伝導伝熱により同時に伝える前項６記載のろう付け方法。

［８］ 前記密封体は、密封体本体と前記密封体本体に対応する蓋部材とを備えており、
前記密封体本体と前記蓋部材との相互シール部間にシール部材が介在されている前項１〜７のいずれかに記載のろう付け方法。

［９］ 前記相互シール部のうち少なくとも一方を冷却した状態で、前記ろう材を溶融する前項８記載のろう付け方法。

［１０］ 前記密封体内における前記相互シール部と前記ワークとの間に空洞が形成されるように前記ワークを前記密封体内に配置する前項８又は９記載のろう付け方法。

［１１］ 前記密封体内における前記相互シール部と前記ワークとの間には、前記相互シール部と前記ワークとの間隔を保持するスペーサが取出し可能に配置されている前項８又は９記載のろう付け方法。

［１２］ 前記スペーサは、さらに、前記密封体におけるスペーサとの接触部の形状を保持するものである前項１１記載のろう付け方法。

［１３］ 前記蓋部材の外側に配置された押さえ部材を前記相互シール部同士が密着するように前記蓋部材の外面に相対的に押し付けた状態で、前記ろう材を溶融する前項８〜１２のいずれかに記載のろう付け方法。

［１４］ 前記押さえ部材を前記相互シール部同士が密着するように前記蓋部材の外面における前記シール部の対応部に相対的に押し付ける前項１３記載のろう付け方法。

［１５］ 前記押さえ部材は冷却されている前項１３又は１４記載のろう付け方法。

［１６］ ろう材が設けられたろう付け予定部を有するワークが内部に配置される密封体と、
前記密封体の外側に配置される発熱体と、
を備え、
前記発熱体の熱が前記発熱体から前記密封体を介して前記ワークに伝導伝熱により伝えられることにより、前記ろう材を溶融するものとなされていることを特徴とするろう付け装置。

［１７］ 前記密封体はその内部が所定のろう付け雰囲気にされるものである前項１６記載のろう付け装置。

［１８］ 前記発熱体が前記密封体の外面に接触し且つ前記密封体の内面が前記ワークに接触した状態にして、前記発熱体の熱が前記発熱体から前記密封体を介して前記ワークに伝導伝熱により伝えられる前項１６又は１７記載のろう付け装置。

［１９］ 前記発熱体は、前記密封体を介して前記ワークに相対的に押し付けられるものである前項１６〜１８のいずれかに記載のろう付け装置。

［２０］ 前記発熱体は、前記ワークの前記ろう付け予定部を加圧するように前記密封体を介して前記ワークに相対的に押し付けられるものである前項１９記載のろう付け装置。

［２１］ 前記発熱体は、前記密封体におけるワーク配置位置を挟んだ両外側にそれぞれ配置されており、
前記各発熱体の熱が前記各発熱体から前記密封体を介して前記ワークに伝導伝熱により伝えられる前項１６〜２０のいずれかに記載のろう付け装置。

［２２］ 前記各発熱体は、前記密封体を介して前記ワークに前記両発熱体間で前記ワークを挟むように相対的に押し付けられるものである前項２１記載のろう付け装置。

［２３］ 前記密封体は、密封体本体と前記密封体本体に対応する蓋部材とを備えており、
前記密封体本体と前記蓋部材との相互シール部間にシール部材が介在されている前項１６〜２２のいずれかに記載のろう付け装置。

［２４］ 前記相互シール部のうち少なくとも一方を冷却する冷却部が設けられている前項２３記載のろう付け装置。

［２５］ 前記密封体内における前記相互シール部と前記ワークとの間には空洞が形成される前項２３又は２４記載のろう付け装置。

［２６］ さらに、前記密封体内における前記相互シール部と前記ワークとの間に取出し可能に配置されるスペーサを備えており、
前記スペーサは、前記相互シール部と前記ワークとの間隔を保持するものである前項２３又は２４記載のろう付け装置。

［２７］ 前記スペーサは、さらに、前記密封体におけるスペーサとの接触部の形状を保持するものである前項２６記載のろう付け装置。

［２８］ さらに、前記蓋部材の外側に配置される押さえ部材を備えており、
前記押さえ部材は、前記相互シール部同士が密着するように前記蓋部材の外面に相対的に押し付けられるものである前項２３〜２７のいずれかに記載のろう付け装置。

［２９］ 前記押さえ部材は、前記相互シール部同士が密着するように前記蓋部材の外面における前記シール部の対応部に相対的に押し付けられるものである前項２８記載のろう付け装置。

［３０］ 前記押さえ部材を冷却する冷却部が設けられている前項２８又は２９記載のろう付け装置。

本発明は以下の効果を奏する。

前項［１］のろう付け方法では、熱源としての発熱体の熱を伝導伝熱によりワークに伝えるので、熱源の熱を放射伝熱や対流伝熱によりワークに伝える場合に比べて、ワークの昇温速度の高速化を図ることができ、その結果、ろう付けに要する時間の短縮化を図ることができるし、更に、ろう付けに要する熱量の低減化を図ることができる。さらに、ワークが密封体内に配置されているので、ろう付けの際に密封体の内部を所定のろう付け雰囲気（例：不活性ガス雰囲気、真空）にすることができ、これによりワークのろう付け予定部を良好にろう付けすることができる。

前項［２］では、密封体の内部を所定のろう付け雰囲気にした状態で、ろう材を溶融するので、ワークのろう付け予定部を確実に良好にろう付けすることができる。

前項［３］では、発熱体を密封体の外面に接触させ且つ密封体の内面をワークに接触させた状態にすることにより、発熱体の熱を伝導伝熱によりワークに確実に伝えることができる。

前項［４］では、発熱体を密封体を介してワークに相対的に押し付けることにより、発熱体と密封体の外面とが密着し且つ密封体の内面とワークとが密着するため、発熱体の熱を伝導伝熱によりワークに更に確実に伝えることができる。

前項［５］では、ワークのろう付け予定部が加圧されるように発熱体を密封体を介してワークに相対的に押し付けることにより、ワークのろう付け予定部にろう付け荷重を加えることができ、これによりワークのろう付け予定部を良好にろう付けすることができる。

前項［６］では、発熱体は密封体におけるワーク配置位置を挟んだ両外側にそれぞれ配置されており、各発熱体の熱を各発熱体から密封体を介してワークに伝えることにより、発熱体が密封体におけるワーク配置位置を挟んだ両外側のうち一方側だけに配置されている場合に比べて、ワークの昇温速度の更なる高速化を図ることができ、その結果、ろう付け時間の更なる短縮化を図りうる。

前項［７］では、各発熱体を密封体を介してワークに両発熱体間でワークを挟むように相対的に押し付けることにより、ワークのろう付け予定部にろう付け荷重を加えることができ、これによりワークのろう付け予定部を良好にろう付けすることができる。

前項［８］では、密封体は密封体本体と蓋部材とを備えているので、ワークを密封体内に入れる際やワークを密封体内から取り出す際に蓋部材を開けることにより、密封体へのワークの出入れ作業を容易に行うことができるし、また密封体を繰り返し使用することができる。さらに、密封体本体と蓋部材との相互シール部間にシール部材が介在されることにより、密封体の内部を所定のろう付け雰囲気に確実に維持することができる。

前記［９］では、相互シール部のうち少なくとも一方を冷却した状態で、ろう材を溶融することにより、シール部材の熱劣化を防止することができ、その結果、相互シール部のシール状態を良好に維持することができる。

前項［１０］では、密封体内における相互シール部とワークとの間に空洞が形成されるので、ワークの熱がシール部材に伝わりにくくなり、これによりシール部材の熱劣化を確実に防止することができる。

前項［１１］では、密封体内における相互シール部とワークとの間には、相互シール部とワークとの間隔を保持するスペーサが配置されているので、ろう付けの際に加熱されたワークが相互シール部に接近するのをスペーサによって阻止することができる。そのため、シール部材の熱劣化を確実に防止することができる。さらに、密封体内にスペーサを配置することにより、密封体内におけるワークの位置決めを行うことができる。

前項［１２］では、スペーサは、さらに、密封体におけるスペーサとの接触部の形状を保持するものであることにより、ろう付けの際に密封体の内部が真空にされる場合でも、少なくとも密封体におけるスペーサとの接触部の形状をスペーサによって保持することができる。したがって、ろう付けの際に密封体の不慮の変形を防止できる。

前項［１３］では、押さえ部材を相互シール部同士が密着するように蓋部材の外面に相対的に押し付けた状態で、ろう材を溶融することにより、相互シール部のシール状態を良好に維持することができる。

前項［１４］では、相互シール部のシール状態を確実に良好に維持することができる。

前項［１５］では、押さえ部材が冷却されていることにより、ろう付けの際の押さえ部材の熱変形を防止できるし、シール部材を押さえ部材で冷却することができる。

前項［１６］〜［３０］のろう付け装置は、それぞれ前項［１］〜［１５］のろう付け方法に好適に用いることができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係るろう付け装置を、ワークのろう付け予定部をろう付けする時の状態で示す平面図である。 図２は、図１中のＸ−Ｘ線断面図である。 図３は、図１中のＹ−Ｙ線断面図である。 図４は、図１中のＸ−Ｘ線断面の斜視図である。 図５は、図１中のＹ−Ｙ線断面の斜視図である。 図６は、図１中のＸ−Ｘ線における同ろう付け装置の分解断面図である。 図７は、図１中のＹ−Ｙ線における同ろう付け装置の分解断面図である。 図８は、同ろう付け装置の密封容器（密封体）における密封容器本体と蓋部材との相互シール部を中心に示した分解断面図である。 図９は、本発明の第２実施形態に係るろう付け装置を、ワークのろう付け予定部をろう付けする時の状態で示す平面図である。 図１０は、図９中のＸ−Ｘ線断面図である。 図１１は、図９中のＹ−Ｙ線断面図である。

次に、本発明の幾つかの実施形態について図面を参照して以下に説明する。

図１〜８は、本発明の第１実施形態に係るろう付け装置及びろう付け方法を説明する図である。

本第１実施形態のろう付け装置１は、図１〜図５に示すように、密封体としての密封容器２と、押さえ部材１０と、２個の発熱体２０Ａ、２０Ｂなどを具備している。

密封容器２内にはワーク３０が収容配置される。ワーク３０はろう付け予定部３１を有するものであり、本第１実施形態ではワーク３０は互いにろう付け一体化される複数個の被ろう付け部材３３、３３からなる。被ろう付け部材３３は、例えば板状の金属製であり、本第１実施形態ではアルミニウム（その合金を含む。以下同じ。）製であるとする。また、被ろう付け部材３３の個数は例えば２個である。そして、両被ろう付け部材３３、３３は、例えば上下に重合せ状に互いに組み付けられている。さらに、両被ろう付け部材３３、３３のろう付け予定部３１としての重合せ界面（即ち接合予定界面）間にはろう材（ドットハッチングで示す。）３２が介在されている。このろう材３２は例えばシート状のものであり、その主なろう成分は、Ａｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金等である。なお、ろう材３２は、両被ろう付け部材３３の少なくとも一方に予めクラッドされていても良く、すなわち両被ろう付け部材３３、３３の少なくとも一方はブレージングシートから形成されていても良い。さらに、ろう材３２の種類は限定されるものではなく、例えば、ろう材３２はフラックス入りのものであっても良いし、フラックスレスのものであっても良い。

密封容器２は、その内部を所定のろう付け雰囲気に保持するものである。具体的には、密封容器２の内部は、所定のろう付け雰囲気として例えば不活性ガス雰囲気又は真空にされるものである。不活性ガスとしてはＮ_２ガスなどが用いられる。密封容器２の内部が真空にされる場合には、その真空度は例えば１×１０^−３〜１×１０^−４Ｐａに設定される。さらに、この密封容器２は保持部材（図示せず）によって所定の高さ位置に保持されている。

密封容器２の大きさは、ワーク３０の大きさ等に応じて設定されるものであり、限定されるものではない。例えば、密封容器２の幅は１００〜５００ｍｍ、その長さは３００〜１０００ｍｍ、その高さ（厚さ）は１０〜１５０ｍｍにそれぞれ設定される。

この密封容器２は、図６及び７に示すように、密封体本体としての密封容器本体３と、密封容器本体３に対して開閉自在な板状の蓋部材７とを備えている。密封容器本体３と蓋部材７は、いずれも、ろう付けの際の熱に耐えうる金属製であり、例えばＳＵＳ３０４等のステンレス鋼製である。

密封容器本体３は、底壁部４と側壁部５とを備えるとともに、上面が開口されたものである。底壁部４の形状は、平面視略四角形の板状であり、詳述すると平面視長方形乃至正方形の板状である。側壁部５は、平面視略ロ字枠状のものであり、底壁部４の内面４ａの外周縁部に溶接等によって気密に接合されている。さらに、この側壁部５は断面ロ字状の中空材から形成されており、その内部に側壁部５の周方向に延びた冷却液流路６ａが形成されている。この構成の詳細については後述する。

蓋部材７は、密封容器本体３の上面の開口を開閉自在に閉塞するものであって、底壁部４と対向状に配置されるものである。蓋部材７の形状は、底壁部４の形状と同じく平面視略四角形の板状であり、詳述すると平面視長方形乃至正方形の板状である。

密封容器２において、図８に示すように、密封容器本体３の蓋部材７とのシール部３ｚは、密封容器本体３の側壁部５の上面からなる。蓋部材７の密封容器本体３とのシール部７ｚは、蓋部材７の内面７ａの外周縁部からなる。

密封容器本体３の蓋部材７とのシール部３ｚには溝５ａが形成されており、この溝５ａ内にシール部材８が配置されている。そして、蓋部材７が密封容器本体３に対して閉じた状態では、シール部材８は、図２〜５に示すように密封容器本体３と蓋部材７との相互シール部３ｚ、７ｚ間に介在される。

シール部材８は、本第１実施形態では図１に示すように平面視略ロ字の環状のゴム製ガスケット（パッキンを含む。）である。さらに、このシール部材８は、図８に示すように断面円形状である。なお本発明では、シール部材８はゴム製のものに限定されるものではなく、その他に例えば金属製のもの（例：メタルガスケット）であっても良い。

押さえ部材１０は、平面視略ロ字枠状のものであり、蓋部材７の外側に配置されている。この押さえ部材１０は、ろう付けの際の熱に耐えうる金属製であり、例えばＳＵＳ３０４等のステンレス鋼製である。さらに、この押さえ部材１０は、密封容器本体３と蓋部材７との相互シール部３ｚ、７ｚ同士が密着するように蓋部材７の外面７ｂにおけるシール部７ｚの対応部７ｃに押し付けるものである（図８参照）。さらに、この押さえ部材１０は断面ロ字状の中空材から形成されており、その内部に押さえ部材１０の周方向に延びた冷却液流路１１ａが形成されている。この構成の詳細については後述する。

２個の発熱体２０Ａ、２０Ｂは、密封容器２におけるワーク配置位置を挟んだ上下両外側に一個ずつ配置されている。そして、ろう付けの際には、各発熱体２０Ａ、２０Ｂの熱は、各発熱体２０Ａ、２０Ｂが密封容器２の外面に接触し且つ密封容器２の内面がワーク３０に接触した状態にして、各発熱体２０Ａ、２０Ｂから密封容器２を介してワーク３０に伝導伝熱により同時に伝えられてろう材３２を加熱溶融するものである。各発熱体２０Ａ、２０Ｂは例えば電気ヒータの加熱ヘッドからなる。なお、伝導伝熱は熱伝導とも呼ばれている。

ここで説明の便宜上、密封容器２におけるワーク配置位置を挟んだ両外側のうち上外側に配置された発熱体を「上発熱体２０Ａ」、下外側に配置された発熱体を「下発熱体２０Ｂ」という。

上発熱体２０Ａの加熱面（発熱面）２０Ａａは、蓋部材７の外面７ｂに面接触状態に接触可能な形状に形成されており、具体的には例えば平坦状に形成されている。さらに、この加熱面２０Ａａは、ワーク３０の上面を覆いうる大きさに形成されている（図１参照）。また同じく、下発熱体２０Ｂの加熱面（発熱面）２０Ｂａは、底壁部４の外面４ｂに面接触状態に接触可能な形状に形成されており、具体的には例えば平坦状に形成されている。さらに、この加熱面２０Ｂａは、ワーク３０の下面を覆いうる大きさに形成されている。

さらに、ろう付け装置１は、上下両発熱体２０Ａ、２０Ｂのうち少なくとも一方を密封容器２を介してワーク３０に押し付ける駆動器を備えている。本第１実施形態では、ろう付け装置１は、両発熱体２０Ａ、２０Ｂをそれぞれ密封容器２を介してワーク３０に押し付ける２個の駆動器として上駆動器２５Ａ及び下駆動器２５Ｂを備えている。上駆動器２５Ａは、上発熱体２０Ａを密封容器２の蓋部材７を介してワーク３０に上側から押し付けるものである。下駆動器２５Ｂは、下発熱体２０Ｂを密封容器２の底壁部４を介してワーク３０に下側から押し付けるものである。そして、両発熱体２０Ａ、２０Ｂは、各駆動器２５Ａ、２５Ｂの駆動力によって、密封容器２（詳述すると蓋部材７又は底壁部４）を介してワーク３０に両発熱体２０Ａ、２０Ｂ間でワーク３０を上下両側から挟むように同時に押し付けられるように構成されている。各駆動器２５Ａ、２５Ｂは、その駆動速度、駆動量、駆動力等の駆動動作を制御可能なものである。各駆動器２５Ａ、２５Ｂとしては、流体圧（例：油圧、ガス圧）式駆動シリンダ、電動駆動モータなどが用いられる。

密封容器２において、側壁部５の厚さは限定されるものではなく、例えば３〜１０ｍｍに設定されている。さらに、側壁部５における冷却液流路６ａを包囲する周壁の肉厚は限定されるものではないが、３〜８ｍｍに設定されるのが望ましい。

また本第１実施形態では、底壁部４及び蓋部材７は、密封容器２におけるワーク３０との接触部に対応している。底壁部４及び蓋部材７の厚さは、限定されるものではないが、密封容器２の内部のろう付け雰囲気に応じて設定されるのが望ましい。底壁部４及び蓋部材７の望ましい厚さについて具体的に示すと以下のとおりである。

ろう付けの際に密封容器２の内部が真空にされる場合には、底壁部４と蓋部材７とを密封容器２の内部を真空状態に維持可能な強度にするため、底壁部４及び蓋部材７の厚さはいずれも３ｍｍ以上に設定されるのが望ましい。一方、底壁部４及び蓋部材７の厚さが増大するのに伴って各発熱体２０Ａ、２０Ｂからワーク３０に伝わる熱量が減少するので、底壁部４及び蓋部材７の厚さはなるべく薄い方が望ましく、特に５ｍｍ以下に設定されるのが望ましい。したがって、密封容器２におけるワーク３０との接触部としての底壁部４及び蓋部材７の厚さはいずれも３〜５ｍｍの範囲に設定されるのが特に望ましい。

ろう付けの際に密封容器２の内部がろう付け雰囲気ガス（例：不活性ガス）にされる場合には、底壁部４及び蓋部材７の厚さを厚く設定する必要はなく、即ち薄く設定することができ、特に０．１〜３ｍｍに設定されるのが望ましい。

また、図２〜５に示すように、密封容器２内にワーク３０が配置された状態において、密封容器２内における相互シール部３ｚ、７ｚとワーク３０との間に平面視略ロ字状の空洞９が相互シール部３ｚ、７ｚの内側の全周に亘って形成されている。

さらに、図１、２及び４に示すように、この密封容器２には、密封容器２の内部を所定のろう付け雰囲気にする手段として、密封容器２内にろう付け雰囲気ガスを供給する供給管５ｂと、密封容器２の内部を真空にするために密封容器２内のガスを吸引する吸引管５ｃとのうち少なくとも一方が接続されている。図２に示すように、供給管５ｂや吸引管５ｃは、密封容器２の外側から側壁部５を貫通するとともに、その先端口（即ち供給管５ｂの供給口や吸引管５ｃの吸引口）が密封容器２内に配置されている。

さらに、この密封容器２には、密封容器本体３と蓋部材７との相互シール部３ｚ、７ｚのうち少なくとも一方を冷却する冷却部として、密封容器本体３の蓋部材７とのシール部３ｚを冷却する第１冷却部６が設けられている。この第１冷却部６は、側壁部５の内部に形成された上記冷却液流路６ａを有するとともに、この冷却液流路６ａに冷却液（例：冷却水）が流通することにより密封容器本体３の蓋部材７とのシール部７ｚを冷却するものとなさている。さらに、図１に示すように、密封容器本体３の側壁部５には、外部から冷却液流路６ａに冷却液を供給する供給管６ｂと、冷却液流路６ａから冷却液を外部へ排出する排出管６ｃとがそれぞれ接続されている。

押さえ部材１０には、押さえ部材１０を冷却する第２冷却部１１が設けられている。この第２冷却部１１は、押さえ部材１０の内部に形成された上記冷却液流路１１ａを有するとともに、この冷却液流路１１ａに冷却液（例：冷却液）が流通することにより押さえ部材１０を冷却するものとなされている。さらに、図１に示すように、押さえ部材１０には、外部から冷却液流路１１ａに冷却液を供給する供給管１１ｂと、冷却液流路１１ａから冷却液を外部へ排出する排出管１１ｃとがそれぞれ接続されている。

次に、本第１実施形態のろう付け装置１を用いたろう付け方法について以下に説明する。

図６及び７に示すように、まず、予め所定形状に組み付けられた複数個の被ろう付け部材３３、３３からなるワーク３０を準備する。上述したように、本第１実施形態では、被ろう付け部材３３の材質は例えばアルミニウムであり、その個数は例えば２個である。そして、両被ろう付け部材３３、３３は例えば上下に重合せ状に互いに組み付けられている。また、両被ろう付け部材３３、３３をろう付け一体化するろう付け予定部３１（接合予定界面）間にはろう材３２が介在されている。さらに、ワーク３０はろう付けのための前処理（例：脱脂、アルカリ洗浄処理）が常法に従って予め施されている。

次いで、蓋部材７を密封容器本体３に対して開いた状態する。そして、密封容器本体３内の底壁部４の内面４ａの略中央部上にワーク３０を配置（詳述すると載置）する。これにより、底壁部４の内面４ａとワーク３０の下面とが面接触状態に接触する。次いで、蓋部材７を密封容器本体３に対した閉じた状態に配置するとともに、蓋部材７の外面７ｂにおけるシール部７ｚの対応部７ｃに押さえ部材１０を押し付ける（図８参照）。これにより、密封容器本体３と蓋部材７との相互シール部３ｚ、７ｚ同士を密着させる。その結果、相互シール部３ｚ、７ｚ間にシール部材８が介在されるとともに、また蓋部材７の内面７ａの略中央部とワーク３０の上面とが面接触状態に接触する。さらに、密封容器２内における相互シール部３ｚ、７ｚとワーク３０との間に平面視略ロ字状の空洞９が相互シール部３ｚ、７ｚの内側の全周に亘って形成される。

そして、密封容器２の内部を所定のろう付け雰囲気にする。例えば、ろう材３２が非腐食性のフッ化物系フラックス入りろう材であり且つろう付け雰囲気としてＮ_２ガス雰囲気を適用する場合、すなわちノコロックろう付け条件を適用する場合には、密封容器２内にＮ_２ガスをＮ_２ガス供給源（例：Ｎ_２ガスボンベ）から供給管５ｂを通じて供給し、これにより密封容器２の内部をＮ_２ガス雰囲気にする。ろう材３２がフラックスレスろう材であり且つろう付け雰囲気として真空を適用する場合、すなわち真空ろう付け条件を適用する場合には、密封容器２内の空気等のガスを真空ポンプ（図示せず）によって吸引管５ｃを通じて吸引し、これにより密封容器２の内部を真空にする。

また、密封容器２の側壁部５の冷却液流路６ａに室温等に調整された冷却液を流通させ、これにより密封容器本体３の蓋部材７とのシール部３ｚを冷却する。さらに、押さえ部材１０の冷却液流路１１ａに室温等に調整された冷却液を流通させ、これにより押さえ部材１０を冷却するとともにこの押さえ部材１０で蓋部材７の密封容器本体３とのシール部７ｚを冷却する。また、上下各発熱体２０Ａ、２０Ｂの温度を所定のろう付け温度（例えば約５８０〜６１０℃）に調整する。

そしてこの状態で、各発熱体２０Ａ、２０Ｂを、それぞれの駆動器２５Ａ、２５Ｂの駆動力によって、密封容器２を介してワーク３０に両発熱体２０Ａ、２０Ｂ間でワーク３０を挟むように同時に押し付ける。すると、上発熱体２０Ａの加熱面２０Ａａと密封容器２の蓋部材７の外面７ｂとが面接触状態に密着し且つ蓋部材７の内面７ａとワーク３０の上面とが面接触状態に密着すると同時に、下発熱体２０Ｂの加熱面２０Ｂａと密封容器２の底壁部４の外面４ｂとが面接触状態に密着し且つ底壁部４の内面４ａとワーク３０の下面とが面接触状態に密着する。そしてこの状態で、各発熱体２０Ａ、２０Ｂの熱が各発熱体２０Ａ、２０Ｂから密封容器２（詳述すると蓋部材７や底壁部４）を介してワーク３０に伝導伝熱により同時に伝えられるとともに、ワーク３０のろう付け予定部３１が密着方向に加圧される。これにより、ワーク３０の温度が室温から所定のろう付け温度に上昇してろう材３２が加熱溶融される。

ワーク３０の温度を所定のろう付け温度に所定時間（例えば０〜１０ｍｉｎ）保持したら、その後、各発熱体２０Ａ、２０Ｂの温度を低下させる。これにより、ろう材３２の加熱を停止する。なお、ろう材３２の加熱の停止は、各発熱体２０Ａ、２０Ｂをそれぞれの駆動器２５Ａ、２５Ｂの駆動力によって密封容器２に対して離間方向に移動させことにより、行っても良い。

ワーク３０の温度が所定の温度（例えば５５０℃）以下に低下してワーク３０のろう付け予定部３１がろう材３２でろう付けされたら、その後、蓋部材７を密封容器本体３に対して開く。次いで、ワーク３０を密封容器２（詳述すると密封容器本体３）内から取り出す。これにより、所望するろう付け製品が得られる。なお、密封容器２の内部が真空である場合には、蓋部材７を開く前に、密封容器２内に所定のガスを供給して密封容器２の内部を大気圧に戻しておく。

本第１実施形態のろう付け方法には次の利点がある。

各発熱体２０Ａ、２０Ｂの熱を伝導伝熱によりワーク３０に伝えるので、熱源の熱を放射伝熱や対流伝熱によりワーク３０に伝える場合に比べて、ワーク３０の温度が迅速にろう付け温度まで上昇する。そのため、ワーク３０の昇温速度の高速化を図ることができ、高速化を図ることができ、その結果、ろう付け時間の短縮化を図ることができるし、更に、ろう付けに要する熱量の低減化を図ることができる。さらに、ワーク３０が密封容器２内に配置されているので、ろう付けの際に密封容器２の内部を所定のろう付け雰囲気にすることができ、これによりワーク３０のろう付け予定部３１を良好にろう付けすることができる。

さらに、密封容器２の内部を所定のろう付け雰囲気にした状態で、ろう材３２を溶融するので、ワーク３０のろう付け予定部３１を確実に良好にろう付けすることができる。

さらに、各発熱体２０Ａ、２０Ｂを密封容器２の外面に接触させ且つ密封容器２の内面をワーク３０に接触させた状態にすることにより、各発熱体２０Ａ、２０ｂの熱を伝導伝熱によりワーク３０に確実に伝えることができる。

さらに、発熱体の数が２個であって各発熱体２０Ａ、２０Ｂの熱を各発熱体２０Ａ、２０Ｂから密封容器２を介してワーク３０に伝導伝熱により伝えるので、発熱体の個数が１個であってこれが密封容器２におけるワーク配置位置を挟んだ両外側のうち一方側だけに配置されている場合に比べて、ワーク３０の昇温速度の更なる高速化を図ることができ、その結果、ろう付け時間の更なる短縮化を図りうる。

さらに、各発熱体２０Ａ、２０Ｂを密封容器２を介してワーク３０に両発熱体２０Ａ、２０Ｂ間でワーク３０を挟むように押し付けることにより、ワーク３０のろう付け予定部３１にろう付け荷重を加えることができ、これによりワーク３０のろう付け予定部３１を良好にろう付けすることができる。

さらに、密封容器２は、密封容器本体３と蓋部材７とを備えているので、ワーク３０を密封容器２内に入れる際やワーク３０を密封容器２内から取り出す際に蓋部材７を開けることにより、密封容器２へのワーク３０の出入れ作業を容易に行うことができるし、また密封容器２を繰り返し使用することができる。さらに、密封容器本体３と蓋部材７との相互シール部３ｚ、７ｚ間にシール部材８が介在されているので、密封容器２の内部を所定のろう付け雰囲気に確実に維持することができる。

さらに、密封容器本体３の蓋部材７とのシール部３ｚを第１冷却部６で冷却した状態で、ろう材３２が溶融されるので、シール部材８の熱劣化を防止することができ、その結果、相互シール部３ｚ、７ｚのシール状態を良好に維持することができる。

さらに、密封容器２内における相互シール部３ｚ、７ｚとワーク３０との間に空洞９が形成されるようにワーク３０が密封容器２内に配置されるので、ワーク３０の熱がシール部材８に伝わりにくくなり、これによりシール部材８の熱劣化を確実に防止することができる。

さらに、押さえ部材１０を相互シール部３ｚ、７ｚ同士が密着するように蓋部材７の外面７ｂにおけるシール部７ｚの対応部７ｃに押し付けることにより、相互シール部３ｚ、７ｚのシール状態を確実に良好に維持することができる。

さらに、押さえ部材１０が第２冷却部１１で冷却されているので、ろう付けの際の押さえ部材１０の熱変形を防止できるし、さらに、シール部材８を押さえ部材１０で冷却することができる。そのため、シール部材８の熱劣化を更に確実に防止することができ、その結果、相互シール部３ｚ、７ｚのシール状態を更に確実に良好に維持することができる。

また、本第１実施形態では、密封容器２（詳述すると蓋部材７）における少なくとも上発熱体２０Ａとの接触部及びその近傍と、密封容器２（詳述すると底壁部４）における少なくとも下発熱体２０Ｂとの接触部及びその近傍とのうち少なくとも一方は、発熱体のワーク３０への押付け動作に追従して変形可能であることが望ましい。このように密封容器２を構成する方法としては、密封容器２の蓋部材７や底壁部４の厚さを薄く設定したり、蓋部材７や底壁部４の形状を発熱体のワーク３０への押付け動作に追従して弾性的又は塑性的に変形可能な形状に設定したりすることが挙げられる。こうすることにより、ワーク３０が密封容器２内に配置された状態においてもし密封容器２の内面（詳述すると底壁部４の内面４ａや蓋部材７の内面７ａ）とワーク３０との間に隙間がある場合でも、発熱体を密封容器２を介してワーク３０に押し付けることによって密封容器３０の内面（底壁部４の内面４ａや蓋部材７の内面７ａ）とワーク３０とを密着させることができる。さらに、ワーク３０の大きさがろう付けの途中で少し変化した場合でも、密封容器２の内面とワーク３０との密着状態を維持することができる。これにより、発熱体の熱をワーク３０に確実に伝えることができる。しかも、ワーク３０の大きさに対応した内部空間を有する密封容器２を用いる必要がなくなり、そのため密封容器２の適用範囲を増大させることができる。

図９〜１１は、本発明の第２実施形態に係るろう付け装置及びろう付け方法を説明する図である。これらの図には、上記第１実施形態のろう付け装置と同等の又は対応する構成要素に同じ符号が付されている。本第２実施形態のろう付け装置及びろう付け方法について上記第１実施形態と相異する点を中心に以下に説明する。

本第２実施形態のろう付け装置１は、上記第１実施形態のろう付け装置の他にスペーサ１５を更に具備している。このスペーサ１５は、平面視略ロ字枠状のものであり、セラミック（例：アルミナ）製、ろう付けの際の熱に耐えうる金属製などである。そして、このスペーサ１５は、図１０及び１１に示すように、ワーク３０を密封容器２内に配置する前又は後で密封容器２内における密封容器本体３と蓋部材７との相互シール部３ｚ、７ｚとワーク３０との間に配置されることで、相互シール部３ｚ、７ｚとワーク３０との間隔を保持するものである。さらに、このようにスペーサ１５が配置された状態では、スペーサ１５は、密封容器２の底壁部４の内面４ａと蓋部材７の内面７ａとにそれぞれ面接触状態に接触しており、これによりスペーサ１５は密封容器２におけるスペーサ１５との接触部の形状を保持するものとなされている。さらに、このスペーサ１５は、密封容器２に対して取出し可能に密封容器２内に配置されている。

本第２実施形態のろう付け装置１を用いたろう付け方法は、上記第１実施形態と同様に行われる。

本第２実施形態のろう付け方法によれば、密封容器２内における相互シール部３ｚ、７ｚとワーク３０との間には、相互シール部３ｚ、７ｚとワーク３０との間隔を保持するスペーサ１５が配置されているので、ろう付けの際に加熱されたワーク３０が相互シール部３ｚ、７ｚに接近するのをスペーサ１５によって阻止することができる。そのため、シール部材８の熱劣化を更に確実に防止することができる。さらに、密封容器２内にスペーサ１５を配置することにより、密封容器２内におけるワーク３０の位置決めを行うことができる。

さらに、スペーサ１５は、密封容器２におけるスペーサ１５との接触部の形状を保持するものであるから、密封容器２の内部が真空にされる場合でも、少なくとも密封容器２におけるスペーサ１５との接触部の形状をスペーサ１５によって保持することができる。したがって、ろう付けの際に密封容器２の不慮の変形を防止できる。

なお、本第２実施形態ではスペーサ１５は中実状のものであるが、本発明ではスペーサ１５はこれに限定されるものではなく、その他に例えば中空状のものであっても良い。

さらに、本第２実施形態ではスペーサ１５の形状は平面視略ロ字枠状であるが、本発明ではスペーサ１５の形状はこれに限定されるものではなく、ワーク３０の形状や密封容器２の形状などに応じて様々に変更されるものである。

以上で、本発明の幾つかの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で様々に変更可能である。

上記実施形態ではろう付け装置１は上発熱体２０Ａ及び下発熱体２０Ｂを備えているが、本発明ではろう付け装置１はこれに限定されるものではなく、その他に例えば上下両発熱体２０Ａ、２０Ｂのうちうずれか一方だけを備えていても良い。もしろう付け装置１が上発熱体２０Ａだけを備えている場合には、下発熱体２０Ｂの代わりに下発熱体２０Ｂの配置位置にワーク３０を密封容器２を介して下側から受ける受け部材が配置されるのが望ましい。こうすることにより、ろう付けの際に上発熱体２０Ａと受け部材との間でワーク３０を挟むように上発熱体２０Ａを密封容器２を介してワーク３０に押し付けることができる。もしろう付け装置１が下発熱体２０Ｂだけを備えている場合には、上発熱体２０Ａの代わりに上発熱体２０Ａの配置位置にワーク３０を密封容器２を介して上側から受ける受け部材が配置されるのが望ましい。こうすることにより、ろう付けの際に下発熱体２０Ｂと受け部材との間でワーク３０を挟むように下発熱体２０Ｂを密封容器２を介してワーク３０に押し付けることができる。また、いずれの場合でも、受け部材は、セラミック（例：アルミナ）製、ろう付けの際の熱に耐えうる金属製であることが望ましく、特に断熱性を有するものであることが望ましく、こうすることにより、ろう付けの際に受け部材から流出する熱損失量を減少させることができる。

上記実施形態では駆動器２５Ａ、２５Ｂの駆動力によって発熱体２０Ａ、２０Ｂが密封容器２を介してワーク３０に押し付けられるが、本発明はその他に例えば密封容器２を両発熱体２０Ａ、２０Ｂのうちいずれか一方に向かって移動させることで発熱体が密封容器２を介してワーク３０に押し付けられる構成を採用しても良い。

上記実施形態では発熱体を密封容器２を介してワーク３０に押し付ける前に発熱体の温度を予め所定のろう付け温度に調整しているが、本発明ではその他に例えば発熱体を密封容器２を介してワーク３０に押し付けた後で発熱体の温度を所定のろう付け温度に調整しても良い。

上記実施形態では密封体として密封容器２が用いられているが、本発明では密封体の形状は限定されるものではなく、例えば、上記実施形態のように容器状であっても良いし、あるいは袋状（即ち密封袋）であっても良く、更には、本実施形態のように角型であっても良いし、あるいは丸型や楕円型などであっても良い。

また、上記実施形態では密封容器本体３と蓋部材７との相互シール部３ｚ、７ｚのうち密封容器本体３の蓋部材７とのシール部３ｚが第１冷却部６で冷却されるが、本発明ではその他に蓋部材７の密封容器本体３とのシール部７ｚが冷却されるように構成されていても良いし、相互シール部３ｚ、７ｚの両方が冷却されるように構成されていても良い。

本発明はろう付け方法及びろう付け装置に利用可能である。

１：ろう付け装置
２：密封容器（密封体）
３：密封容器本体（密封体本体）
３ｚ：密封容器本体の蓋部材とのシール部
４：底壁部
５：側壁部
６：第１冷却部
６ａ：冷却液流路
７：蓋部材
７ｚ：蓋部材の密封容器本体とのシール部
８：シール部材
９：空洞
１０：押さえ部材
１１：第２冷却部
１１ａ：冷却液流路
１５：スペーサ
２０Ａ：上発熱体
２０Ｂ：下発熱体
２５Ａ：上駆動器
２５Ｂ：下駆動器
３０：ワーク
３１：ろう付け予定部
３２：ろう材
３３：被ろう付け部材

Claims (30)

1. ろう材が設けられたろう付け予定部を有するワークを密封体内に配置し、
   前記密封体の外側に配置された発熱体の熱を前記発熱体から前記密封体を介して前記ワークに伝導伝熱により伝えることにより、前記ろう材を溶融することを特徴とするろう付け方法。
2. 前記密封体の内部を所定のろう付け雰囲気にした状態で、前記ろう材を溶融する請求項１記載のろう付け方法。
3. 前記発熱体を前記密封体の外面に接触させ且つ前記密封体の内面を前記ワークに接触させた状態にして、前記発熱体の熱を前記発熱体から前記密封体を介して前記ワークに伝導伝熱により伝える請求項１又は２記載のろう付け方法。
4. 前記発熱体を前記密封体を介して前記ワークに相対的に押し付けることにより、前記発熱体の熱を前記発熱体から前記密封体を介して前記ワークに伝導伝熱により伝える請求項１〜３のいずれかに記載のろう付け方法。
5. 前記ワークの前記ろう付け予定部が加圧されるように前記発熱体を前記密封体を介して前記ワークに相対的に押し付ける請求項４記載のろう付け方法。
6. 前記発熱体は、前記密封体におけるワーク配置位置を挟んだ両外側にそれぞれ配置されており、
   前記各発熱体の熱を前記各発熱体から前記密封体を介して前記ワークに伝導伝熱により伝える請求項１〜５のいずれかに記載のろう付け方法。
7. 前記各発熱体を前記密封体を介して前記ワークに前記両発熱体間で前記ワークを挟むように相対的に押し付けることにより、前記各発熱体の熱を前記各発熱体から前記密封体を介して前記ワークに伝導伝熱により同時に伝える請求項６記載のろう付け方法。
8. 前記密封体は、密封体本体と前記密封体本体に対応する蓋部材とを備えており、
   前記密封体本体と前記蓋部材との相互シール部間にシール部材が介在されている請求項１〜７のいずれかに記載のろう付け方法。
9. 前記相互シール部のうち少なくとも一方を冷却した状態で、前記ろう材を溶融する請求項８記載のろう付け方法。
10. 前記密封体内における前記相互シール部と前記ワークとの間に空洞が形成されるように前記ワークを前記密封体内に配置する請求項８又は９記載のろう付け方法。
11. 前記密封体内における前記相互シール部と前記ワークとの間には、前記相互シール部と前記ワークとの間隔を保持するスペーサが取出し可能に配置されている請求項８又は９記載のろう付け方法。
12. 前記スペーサは、さらに、前記密封体におけるスペーサとの接触部の形状を保持するものである請求項１１記載のろう付け方法。
13. 前記蓋部材の外側に配置された押さえ部材を前記相互シール部同士が密着するように前記蓋部材の外面に相対的に押し付けた状態で、前記ろう材を溶融する請求項８〜１２のいずれかに記載のろう付け方法。
14. 前記押さえ部材を前記相互シール部同士が密着するように前記蓋部材の外面における前記シール部の対応部に相対的に押し付ける請求項１３記載のろう付け方法。
15. 前記押さえ部材は冷却されている請求項１３又は１４記載のろう付け方法。
16. ろう材が設けられたろう付け予定部を有するワークが内部に配置される密封体と、
    前記密封体の外側に配置される発熱体と、
    を備え、
    前記発熱体の熱が前記発熱体から前記密封体を介して前記ワークに伝導伝熱により伝えられることにより、前記ろう材を溶融するものとなされていることを特徴とするろう付け装置。
17. 前記密封体はその内部が所定のろう付け雰囲気にされるものである請求項１６記載のろう付け装置。
18. 前記発熱体が前記密封体の外面に接触し且つ前記密封体の内面が前記ワークに接触した状態にして、前記発熱体の熱が前記発熱体から前記密封体を介して前記ワークに伝導伝熱により伝えられる請求項１６又は１７記載のろう付け装置。
19. 前記発熱体は、前記密封体を介して前記ワークに相対的に押し付けられるものである請求項１６〜１８のいずれかに記載のろう付け装置。
20. 前記発熱体は、前記ワークの前記ろう付け予定部を加圧するように前記密封体を介して前記ワークに相対的に押し付けられるものである請求項１９記載のろう付け装置。
21. 前記発熱体は、前記密封体におけるワーク配置位置を挟んだ両外側にそれぞれ配置されており、
    前記各発熱体の熱が前記各発熱体から前記密封体を介して前記ワークに伝導伝熱により伝えられる請求項１６〜２０のいずれかに記載のろう付け装置。
22. 前記各発熱体は、前記密封体を介して前記ワークに前記両発熱体間で前記ワークを挟むように相対的に押し付けられるものである請求項２１記載のろう付け装置。
23. 前記密封体は、密封体本体と前記密封体本体に対応する蓋部材とを備えており、
    前記密封体本体と前記蓋部材との相互シール部間にシール部材が介在されている請求項１６〜２２のいずれかに記載のろう付け装置。
24. 前記相互シール部のうち少なくとも一方を冷却する冷却部が設けられている請求項２３記載のろう付け装置。
25. 前記密封体内における前記相互シール部と前記ワークとの間には空洞が形成される請求項２３又は２４記載のろう付け装置。
26. さらに、前記密封体内における前記相互シール部と前記ワークとの間に取出し可能に配置されるスペーサを備えており、
    前記スペーサは、前記相互シール部と前記ワークとの間隔を保持するものである請求項２３又は２４記載のろう付け装置。
27. 前記スペーサは、さらに、前記密封体におけるスペーサとの接触部の形状を保持するものである請求項２６記載のろう付け装置。
28. さらに、前記蓋部材の外側に配置される押さえ部材を備えており、
    前記押さえ部材は、前記相互シール部同士が密着するように前記蓋部材の外面に相対的に押し付けられるものである請求項２３〜２７のいずれかに記載のろう付け装置。
29. 前記押さえ部材は、前記相互シール部同士が密着するように前記蓋部材の外面における前記シール部の対応部に相対的に押し付けられるものである請求項２８記載のろう付け装置。
30. 前記押さえ部材を冷却する冷却部が設けられている請求項２８又は２９記載のろう付け装置。

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