[发明专利]可溶栓用合金及可溶栓

说明书

技术领域

本发明涉及作为冷冻装置的保护机构工作的可溶栓用合金，特别是涉及在66～70℃工作的可溶栓用合金及使用该可溶栓合金的可溶栓。

背景技术

大型的冷冻装置，若冷冻装置内部的压力异常上升，制冷剂的温度上升，则不仅冷冻机自身破损，而且高压的气体也会喷出而对周围造成破坏。大型的冷冻装置，作为对冷冻机的破损和破坏防患于未然的机构，使冷冻设备的制冷剂气体的压力保持安全的装置被规定为一种义务(经济产业省冷冻保安规则第7条1项8号)，一般会配备可溶栓等安全装置。冷冻装置的安全装置，根据其使用的制冷剂而进行各种各样的工作设计。另外，冷冻装置所使用的制冷剂，以前最常使用的有氟里昂(freon)、CFC(ChloroFluoro-Carbons)系制冷剂。可是，这种CFC系制冷剂存在的问题是，其在平流层中会因太阳光的紫外线而发生光分解，并生成活性氯，该活性氯会造成臭氧层的破坏，全球范围内都对其使用进行了严格规定。因此，现在更新换代为作为替代氟里昂的HCFC(Hydro、Chloro、Fluoro-Carbons)系制冷剂，此外，还出现了臭氧层的破坏系数小的HFC(Hydro、Fluoro-Carbons)系制冷剂，冷冻机所使用的制冷剂也有所改变。冷冻装置所使用的可溶栓需要配合其所使用的制冷剂而进行设计。即，在冷冻装置中，根据波伊尔-查理(Boyle′s-Charle′s)法则，若冷冻装置所使用的制冷剂的压力上升，则所使用的制冷剂的温度上升，因此根据所使用的制冷剂的冷凝压力来决定使用的可溶栓的工作温度。例如，现在作为HCFC系制冷剂，将需要最多的R22(HCFC22)选定作为冷冻装置制冷剂用于空调和冷冻装置时，因为冷凝压力为1.94MPa，所以R22的临界温度为96.2℃，可溶栓的工作温度设计为大约95～100℃。

另外，冷冻装置所使用的可溶栓，因为临界温度会根据制冷剂有改变，所以制冷剂切换时，需要对其工作温度进行再设计。作为臭氧层的破坏系数小的替代制冷剂而被使用的HFC系制冷剂R404A，因为冷凝压力为3061Kpa，临界温度为71.6℃，所以必须将可溶栓的设计温度作为66～70℃。

但是，因为冷冻装置所使用的可溶栓使用的是低熔点的焊锡合金，所以，被使用的焊锡合金含有作为有害物质的Pb和Cd。作为制冷剂使用R22时，因为可溶栓的设计温度为96℃，所以采用Sn-52Bi-32Pb(96℃共晶)，作为制冷剂使用R410A时，因为可溶栓的设计温度为71～75℃，所以采用Sn-50Bi-10Cd-26.7Pb(固相温度69℃，峰值温度76℃，液相温度81℃)等焊锡合金。

一般来说可溶栓与冷冻装置一起被回收，因此冷冻装置在废弃时，当然要依据法规进行处理。特别是近年来，保护地球环境的运动活跃，有从冷冻装置等机器类所使用的零件排除有害成分的倾向。特别是由于Cd和Pb成分会对人体造成不良影响，所以成为限制的对象。

作为不含有害的Cd和Pb等成分的可溶栓用合金，有可溶栓用低温熔融合金(特开2001-214985)，其使用从Sn、Bi、In、Zn、Ga选择的2种以上的合金(特开2002-115940)，是锡-铟-铋系合金，当其组成比为Sn：Xwt％、In：Ywt％、Bi：Zwt％时，X+Y+Z＝100，且4≤X≤10，56≤Y63，和在由铋、铟、锡构成可溶合金中添加了金属微粒子(特开2003-130240)等的。

专利文献1：特开2002-115940号公报

专利文献2：特开2001-214985号公报

专利文献3：特开2003-130240号公报

作为冷冻装置的安全装置所使用的可溶栓，使用的是含有作为有害物质的Pb和Cd的焊锡合金。可是近年来，保护地球环境的运动日益活跃，有从冷冻装置等机器类所使用的零件排除有害成分的倾向。特别是由于Cd和Pb成分会对人体造成不良影响，所以成为限制的对象。作为不含有害的Cd和Pb等成分的可溶栓用合金，如前述专利文献1公开的锡(Sn)-铟(In)-铋(Bi)系合金，但是该可溶栓用合金在低温域下的蠕变特性差，作为冷冻装置的安全装置，其在使用中，随时间流逝在压力作用下，合金会被挤出，若经过一定期间，则需要停止冷冻装置而更换可溶栓。

另外如专利文献3，在由铋、铟、锡构成可溶合金中添加了金属微粒子，合金组成中平均分散的金属微粒子在经受长时间高温、高压时，同样组成之间会慢慢地变得不均匀，因此有蠕变特性容易降低的缺点。