(57)【要約】【課題】放熱性に優れるとともに、小型軽量であり、生産性に優れた熱交換器を提供する。【解決手段】天板部２及び底板部３と、複数の側面板４と、これらに囲まれた冷媒流路内に配されるヒートシンク部５と、冷媒導排口３１と、一対の冷媒導排管６とを有する熱交換器１である。天板部２は冷媒流路と反対側に発熱体を搭載するための発熱体搭載面２１を有している。天板部２及び底板部３を構成するアルミニウム板は、心材と心材の少なくとも内面側に積層されたブレージング材とからなるクラッド材よりなる。ブレージング材は、心材よりも融点が低く、かつ、側面板４及びヒートシンク部５の各々を構成する材料よりも融点が低い。ブレージング材により複数の側面板４が天板部２及び底板部３の双方とろう付け接合され、かつ、ヒートシンク部５が少なくとも天板部２とろう付け接合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム板をプレス加工して形成された天板部及び底板部と、
アルミニウム板を曲げ加工して形成され、上記天板部と上記底板部との間に配される複数の側面板と、
上記天板部と、上記底板部と、上記複数の側面板とに囲まれた冷媒流路内に配されるヒートシンク部と、
上記天板部または底板部に設けられた上記冷媒流路に連通する一対の冷媒導排口と、
該一対の冷媒導排口に接続される一対の冷媒導排管とを有し、
上記天板部は、上記冷媒流路と反対側に発熱体を搭載するための発熱体搭載面を有しており、
上記天板部及び上記底板部を構成する上記アルミニウム板は、心材と該心材の少なくとも内面側に積層されたブレージング材とからなるクラッド材よりなり、上記ブレージング材は、上記心材よりも融点が低く、かつ、上記側面板及び上記ヒートシンク部の各々を構成する材料よりも融点が低く、
該ブレージング材により、上記複数の側面板が上記天板部及び上記底板部の双方とろう付け接合され、かつ、上記ヒートシンク部が少なくとも上記天板部とろう付け接合されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載の熱交換器において、上記複数の側面板の互いに対向する一対の端面は上記ブレージング材によりろう付け接合されており、上記一対の端面はいずれも、外面側に面する角部と内面側に面する角部との少なくとも一方が面取り形状を呈していることを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の熱交換器において、上記複数の側面板の互いに対向する端面の間隔が０．２ｍｍ以下であることを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器において、上記冷媒導排管は、上記冷媒導排口に接続されるニップル部と、該ニップル部に接続されるパイプ部とからなることを特徴とする熱交換器。
【請求項５】
請求項４に記載の熱交換器において、上記底板部と上記ニップル部とは、両者の間に介在させたブレージングシートによりろう付け接合されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器において、上記一対の冷媒導排口は、上記底板部から外方に向けて立設された筒状のカラー部を有し、該カラー部の内周面に上記ブレージング材が配されており、上記カラー部内に挿入された冷媒導排管の一端が、上記ブレージング材によりろう付け接合されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱交換器において、上記ヒートシンク部は、板状のベース部と、該ベース部の一方の面から立設された放熱フィン部とからなることを特徴とする熱交換器。
【請求項８】
請求項７に記載の熱交換器において、上記ベース部と上記底板部とが上記ブレージング材によりろう付け接合され、上記放熱フィン部の先端と上記天板部とが上記ブレージング材によりろう付け接合されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱交換器において、上記ヒートシンク部は、断面が波形を呈する波形板であり、少なくとも該波形板の一方の面の頂点と上記天板部とが上記ブレージング材によりろう付け接合されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱交換器において、上記ヒートシンク部は、押出加工により形成され内部に複数の冷媒流通穴を有する押出多穴管であり、該押出多穴管は上記ブレージング材により上記天板部及び上記底板部の双方とろう付け接合されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の熱交換器において、上記冷媒流路は、上記天板部と上記底板部との間に配される中央壁部によって複数の流路領域に区画されており、該複数の流路領域に各々ヒートシンク部が配設されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の熱交換器において、上記天板部及び上記底板部における、上記心材は、Ｍｇ：１．３％（質量％、以下同様）以下を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる化学成分を有し、かつ、上記ブレージング材は、Ｓｉ：６〜１３％、Ｌｉ：０．００４〜０．１％を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる化学成分を有することを特徴とする熱交換器。
【請求項１３】
請求項１２に記載の熱交換器において、上記心材は、さらにＭｎ：０．０５〜１．８％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｆｅ：１．０％以下、Ｃｕ：０．９％以下、Ｚｎ：６．５％以下、Ｔｉ：０．２％以下、Ｚｒ：０．５％以下よりなる群より選択される１種または２種以上の化学成分を含有していることを特徴とする熱交換器。
【請求項１４】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の熱交換器において、上記天板部及び上記底板部を構成する上記クラッド材は、上記心材と上記ブレージング材との間に中間材が積層されており、該中間材はＭｇ：１．３％以下を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる化学成分を有しており、かつ、上記ブレージング材はＳｉ：６〜１３％、Ｌｉ：０．００４〜０．１％を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる化学成分を有していることを特徴とする熱交換器。
【請求項１５】
請求項１４に記載の熱交換器において、上記中間材は、さらにＭｎ：０．０５〜１．８％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｆｅ：１．０％以下、Ｃｕ：０．９％以下、Ｚｎ：６．５％以下、Ｔｉ：０．２％以下、Ｚｒ：０．５％以下からなる群より選択される１種または２種以上の化学成分を含有していることを特徴とする熱交換器。
【請求項１６】
請求項１４または１５に記載の熱交換器において、上記心材は、Ｍｎ：０．０５〜１．８％を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる化学成分を有していることを特徴とする熱交換器。
【請求項１７】
請求項１６に記載の熱交換器において、上記心材は、さらにＳｉ：１．０％以下、Ｆｅ：１．０％以下、Ｃｕ：０．９％以下、Ｚｎ：６．５％以下、Ｔｉ：０．２％以下、Ｚｒ：０．５％以下からなる群より選択される１種または２種以上の化学成分を含有していることを特徴とする熱交換器。
【請求項１８】
請求項１２〜１７のいずれか１項に記載の熱交換器において、上記ブレージング材は、さらにＢｉ：０．００４〜０．２％、Ｍｇ：０．０５〜０．４％からなる群より選択される１種または２種の化学成分を含有していることを特徴とする熱交換器。
【請求項１９】
請求項１２〜１８のいずれか１項に記載の熱交換器において、上記ブレージング材は、さらにＳｒ：０．００２〜０．０５％、Ｓｂ：０．００３〜０．０７％からなる群より選択される１種または２種の化学成分を含有していることを特徴とする熱交換器。
【請求項２０】
請求項１２〜１９のいずれか１項に記載の熱交換器において、上記ブレージング材は、さらにＦｅ：０．０５〜０．８％、Ｍｎ：０．０５〜０．２％、Ｔｉ：０．０１〜０．１５％からなる群より選択される１種または２種以上の化学成分を含有していることを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）等の発熱体を冷却するための熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在広く使用されるようになってきたハイブリッド自動車や、次世代の環境対策自動車として注目される電気自動車には、駆動用モータを制御するための電子部品としてインバーターユニットが用いられている。インバーターユニットには、スイッチング機能を果たすＩＧＢＴが備えられている。ＩＧＢＴは、使用時に発熱するが、高温になれば本来の機能を発揮し得ないため、冷却を十分に行う必要がある。一方、高速スイッチング機能等のＩＧＢＴに求められる特性が年々高まり、これに伴って発熱量も増大してきており、ＩＧＢＴを冷却するシステムの機能向上がますます重要視されている。
【０００３】
ＩＧＢＴの冷却には、ヒートシンクを用いるのが効果的である。ヒートシンクは、熱伝導性のよい材料を用いて作製され、単位面積当たりの表面積を大きくすることにより、接触配置された発熱体からの熱を放熱する機能を有する。表面積を大きくする形態としては、フィンタイプ、コルゲートタイプなどの様々な形態がある。
【０００４】
また、放熱性能をさらに向上させるため、ヒートシンクのフィン部分を冷却液が流通する冷媒流路内に配置することによって、冷却液を媒体として効率よく放熱する液冷式の冷却システムが知られている。例えば、特許文献１には、冷却液の流通する冷媒流路と、冷却液の入口及び出口とがヒートシンクとしてのアッパーケースを受けるロワケースに形成された熱交換器が提案されている。特許文献１に記載された熱交換器は、ヒートシンクのフィン部分をロワケースの冷媒流路部分に配置した状態で、アッパーケースとロワケースとを摩擦撹拌接合により接合している。このようにして作製した熱交換器は、アッパーケースのフィン部と反対側の面にＩＧＢＴなどの発熱体を接触配置させることで、その冷却機能が発揮されることとなる。
【０００５】
また、車載用のＩＧＢＴを冷却するための熱交換器には、放熱性能のみならず、小型かつ軽量であることが求められている。このような要求に対応するため、アルミニウム合金を採用した熱交換器がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−６９５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された熱交換器は、アッパーケース及びロワケースの双方とも比較的複雑な形状を呈している。このようなアッパーケース及びロワケースを形成する方法としては、一般的にはダイキャスト成形などの鋳造や、鍛造が採用されている。しかしながら、鋳造や鍛造によってハウジングを形成する方法は必ずしも生産性に優れるとは言えず、他の製法の開発が望まれていた。
【０００８】
また、上記ハウジング部を鍛造により形成する場合には、流路の壁面や底面等の肉厚を薄くすることは困難であるため、ハウジング部の軽量化及び小型化には限界があるという問題があった。
【０００９】
本発明は上記の背景に鑑みてなされたものであって、放熱性に優れるとともに、小型軽量であり、生産性に優れた熱交換器を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、アルミニウム板をプレス加工して形成された天板部及び底板部と、
アルミニウム板を曲げ加工して形成され、上記天板部と上記底板部との間に配される複数の側面板と、
上記天板部と、上記底板部と、上記複数の側面板とに囲まれた冷媒流路内に配されるヒートシンク部と、
上記天板部または底板部に設けられた上記冷媒流路に連通する一対の冷媒導排口と、
該一対の冷媒導排口に接続される一対の冷媒導排管とを有し、
上記天板部は、上記冷媒流路と反対側に発熱体を搭載するための発熱体搭載面を有しており、
上記天板部及び上記底板部を構成する上記アルミニウム板は、心材と該心材の少なくとも内面側に積層されたブレージング材とからなるクラッド材よりなり、上記ブレージング材は、上記心材よりも融点が低く、かつ、上記側面板及び上記ヒートシンク部の各々を構成する材料よりも融点が低く、
該ブレージング材により、上記複数の側面板が上記天板部及び上記底板部の双方とろう付け接合され、かつ、上記ヒートシンク部が少なくとも上記天板部とろう付け接合されていることを特徴とする熱交換器にある（請求項１）。
【発明の効果】
【００１１】
上記熱交換器は、上記ヒートシンク部と上記天板部とがろう付け接合されている。そのため、発熱体から発生する熱が上記発熱体搭載面から上記ヒートシンク部に伝達されやすくなり、上記冷媒流路内に冷媒液が流通した場合に、上記冷媒流路の壁面と上記冷媒液との間での熱交換がより効率よく行われる。その結果、上記冷媒液が放熱フィン部から効率よく熱を除去することができるため、上記熱交換器は放熱性能に優れたものとなる。
【００１２】
また、上記天板部及び上記底板部は、アルミニウム板を素材として、これをプレス加工することにより形成されている。板材のプレス加工は肉厚の薄い部材を形成しやすい加工方法であるため、上記天板部及び上記底板部の肉厚を容易に薄肉化することができる。その結果、上記熱交換器を容易に軽量化することができる。
【００１３】
また、上記複数の側面板は、アルミニウム板を素材として、比較的加工が容易な曲げ加工により形成されている。そのため、素材の板厚を容易に薄肉化することができ、上記熱交換器を容易に軽量化することができる。
【００１４】
また、上記天板部、上記底板部及び上記複数の側面板の素材をアルミニウム板とすることにより、主要な部品の作製工程に、鋳造あるいは鍛造を用いる必要がなくなる。そのため、主要な部品の作製工程を短縮化することが容易となり、上記熱交換器全体の生産性を容易に向上させることができる。
【００１５】
また、上記天板部及び上記底板部を構成する上記アルミニウム板は上記クラッド材よりなり、上記ブレージング材が上記熱交換器の少なくとも内面側に配されている。そのため、上記天板部及び上記底板部の各々の上記ブレージング材に上記複数の側面板を当接させるとともに、少なくとも上記天板部の上記ブレージング材に上記ヒートシンク部を当接させた状態で上記ブレージング材を溶融させることにより、上記天板部及び上記底板部の双方と上記複数の側面板との間のろう付け接合と、上記天板部と上記ヒートシンク部との間のろう付け接合とを一度に行うことができる。その結果、上記熱交換器は生産性に優れたものとなる。
【００１６】
以上のごとく、上記熱交換器は、放熱性に優れるとともに、小型軽量であり、生産性に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１における、熱交換器の部品展開図。
【図２】実施例１における、熱交換器の斜視図。
【図３】実施例１における、熱交換器の上面図。
【図４】実施例１における、熱交換器の側面図。
【図５】実施例１における、側面板同士の接合部を示す説明図。
【図６】図３のVI−VI線矢視断面図。
【図７】図３のVII−VII線矢視断面図。
【図８】実施例１における、ヒートシンク部の斜視図。
【図９】実施例２における、パイプ状の冷媒導排管を有する熱交換器の側面図。
【図１０】図９のX−X線矢視断面図。
【図１１】実施例３における、波形板を用いたヒートシンク部を有する熱交換器の断面図（図６に相当する断面図）。
【図１２】実施例４における、押出多穴管を用いたヒートシンク部を有する熱交換器の断面図（図６に相当する断面図）。
【図１３】実施例５における、別途準備したろう材を一対の側面板の間に配置した状態の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
上記熱交換器において、上記複数の側面板の互いに対向する一対の端面の接合は、溶接で行ってもよく、ろう付け接合で行ってもよい。一対の端面の接合をろう付け接合で行う場合には、上記ブレージング材をろう材として用いてもよく、別途ろう材を供給してもよいが、上記ブレージング材をろう材として用いることが好ましい。この場合には、別途ろう材を準備することなく上記一対の端面のろう付け接合を行うことができるため、作製工程を短縮化することができる。
【００１９】
すなわち、上記複数の側面板の互いに対向する一対の端面は上記ブレージング材によりろう付け接合されており、上記一対の端面はいずれも、外面側に面する角部と内面側に面する角部との少なくとも一方が面取り形状を呈していることが好ましい（請求項２）。この場合には、上記熱交換器のろう付け接合を行う際に、上記天板部に配されたブレージング材及び上記底板部に配されたブレージング材の双方が上記一対の端面の間により流入しやすくなる。その結果、上記複数の側面板の間の接合の健全性をより高くすることができる。
【００２０】
また、上記複数の側面板の互いに対向する端面の間隔が０．２ｍｍ以下であることが好ましい（請求項３）。この場合には、上記熱交換器のろう付け接合を行う際に、上記天板部に配されたブレージング材及び上記底板部に配されたブレージング材の双方が上記一対の端面の間により流入しやすくなる。その結果、上記複数の側面板の間の接合の健全性をより高くすることができる。また、この場合には、上記複数の側面板同士をろう付け接合するために、別途ろう材を準備する必要がなくなるので、部品点数の増大を防ぐ効果も期待することができる。ブレージング材をより流入しやすくする観点からは、上述した端面の間隔は小さいほど好ましく、互いに対向する端面を当接させることがより好ましい。
【００２１】
また、上記冷媒導排管は、上記冷媒導排口に接続されるニップル部と、該ニップル部に接続されるパイプ部とから構成されていてもよい（請求項４）。この場合には、上記ニップル部をろう付け接合した後に上記パイプ部を上記ニップル部と接続させることができる。その結果、ろう付け接合の際に上記パイプ部の形状を考慮する必要がなくなるため、上記パイプ部の形状をより自由に選択することができる。
【００２２】
また、上記底板部と上記ニップル部とは、両者の間に介在させたブレージングシートによりろう付け接合されていることが好ましい（請求項５）。
【００２３】
この場合には、ろう付け接合の際に上記ニップル部と上記ブレージングシートとの間に充分な量のろう材が供給される。その結果、上記底板部と上記ニップル部との接合をより確実に行うことができる。ここで、上記ブレージングシートとしては、例えば、いわゆる心材とその両面に積層されたブレージング材とからなる３層クラッド材等を用いることが可能である。
【００２４】
また、上記一対の冷媒導排口は、上記底板部から外方に向けて立設された筒状のカラー部を有し、該カラー部の内周面に上記ブレージング材が配されており、上記カラー部内に挿入された冷媒導排管の一端が、上記ブレージング材によりろう付け接合されていてもよい（請求項６）。この場合には、上記冷媒導排管と上記底板部とのろう付け接合に、別途ろう材を準備する必要がなくなる。また、上記冷媒導排管と上記底板部とのろう付け接合を、上記ヒートシンク部及び上記複数の側面板のろう付け接合と同時に行うことができる。その結果、上記熱交換器は、より生産性の高いものとなる。
【００２５】
上記ヒートシンク部としては種々の態様を採用することができるが、冷媒液との接触面積が大きく、かつ、冷媒液の流通抵抗が小さいものが好ましい。上記ヒートシンク部と冷媒液との接触面積が大きいほど冷媒液が熱を除去しやすくなるため、熱交換器の放熱性能がより向上する。また、冷媒液の流通抵抗が小さいほど、冷媒液の流量を大きくしやすくなるため、熱交換器の放熱性能がより向上する。
【００２６】
上記ヒートシンク部の一態様としては、板状のベース部と、該ベース部の一方の面から立設された放熱フィン部とからなるものを採用することができる（請求項７）。このように構成された上記ヒートシンク部は、寸法精度を容易に高くすることができる。また、上記ヒートシンク部は、上記冷媒流路に配置する際の位置合わせを上記ベース部により行うことができるため、冷媒流路内の位置ずれを低減しやすくなる。その結果、上記ヒートシンク部を用いた上記熱交換器は、冷媒液の流通抵抗を低減しやすくなり、放熱性能を向上させやすくなる。
【００２７】
また、上記ベース部と上記放熱フィン部とを有するヒートシンク部を用いる場合には、上記ベース部と上記底板部とが上記ブレージング材によりろう付け接合され、上記放熱フィン部の先端と上記天板部とが上記ブレージング材によりろう付け接合されていることが好ましい（請求項８）。上記ヒートシンク部をこのように配置することにより、冷媒流路と発熱体搭載面との間には天板部のみが配されることとなる。そのため、上記冷媒流路と上記発熱体搭載面との間の金属の厚みを低減しやすくなり、熱抵抗を低減することができる。その結果、上記熱交換器の放熱性能をより向上させることができる。
【００２８】
なお、上記放熱フィン部の形状には、例えば多数の放熱板がその厚み方向に配列され、断面が櫛歯状を呈するプレートフィンや、円柱や角柱等の多数の柱状体が立設されたピンフィン、あるいは断面が波形となるコルゲートフィン等の種々の態様を採用することができる。
【００２９】
また、上記ヒートシンク部の他の態様として、断面が波形を呈する波形板を採用し、少なくとも該波形板の一方の面の頂点と上記天板部とが上記ブレージング材によりろう付け接合されていてもよい（請求項９）。上記波形板は、板厚を容易に薄くすることができるため、比較的少ない材料で冷媒液との接触面積を増大させることができる。そのため、上記熱交換器を容易に軽量化できるとともに、その放熱性能をより向上させることができる。
【００３０】
また、上記ヒートシンク部のさらに他の態様として、押出加工により形成され内部に複数の冷媒流通穴を有する押出多穴管を採用し、該押出多穴管は上記天板部及び上記底板部の双方と上記ブレージング材によりろう付け接合されていてもよい（請求項１０）。押出成形は生産性に優れた加工方法であるため、上記押出多穴管は生産性に優れたものとなる。その結果、上記熱交換器全体の生産性を容易に向上させることができる。さらに、上記押出多穴管の長さを自由に選択できるため、上記熱交換器は、冷却能力の変更等の設計変更が容易なものとなる。
【００３１】
また、上記冷媒流路は、上記天板部と上記底板部との間に配される中央壁部によって複数の流路領域に区画されており、該複数の流路領域に各々ヒートシンク部が配設されていてもよい（請求項１１）。この場合には、上記熱交換器は、複数列に並べた発熱体を冷却する場合に好適なものとなる。また、上記複数の流路領域は、各々の幅を個々の流路領域に流通する冷媒液の流速分布を一様とするのに適切な範囲とすることができる。これにより、冷媒液が上記ヒートシンク部全体に均一に接触しやすくなるため、上記ヒートシンク部全体から均一に放熱することが可能となる。その結果、上記熱交換器は、複数の発熱体を均一に冷却することが可能なものとなる。
【００３２】
また、上記天板部及び上記底板部における、上記心材は、Ｍｇ：１．３％（質量％、以下同様）以下を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる化学成分を有し、かつ、上記ブレージング材は、Ｓｉ：６〜１３％、Ｌｉ：０．００４〜０．１％を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる化学成分を有していてもよい（請求項１２）。このように構成された上記クラッド材を上記天板部及び上記底板部の素材として用いることにより、上記熱交換器のろう付け接合を、不活性ガス雰囲気下においてフラックスを用いずに行うことが可能となる。その結果、上記熱交換器のろう付け工程における生産性を向上させやすくなるため、上記熱交換器全体の生産性をより向上させることができる。
【００３３】
上記ブレージング材は、６〜１３％のＳｉを含有している。これにより、上記ブレージング材の接合部への流入量を十分に多くすることができ、不活性ガス雰囲気下でフラックスを使用しないろう付け接合を行う場合にも接合の健全性をより高めることができる。Ｓｉの含有量が６％未満の場合には、ブレージング材の流入量が不足しやすくなり、また、ブレージング材の流動性が低下するおそれがある。そのため、この場合には接合の健全性が低下するおそれがある。一方、Ｓｉの含有量が１３％を超える場合には、母材の溶解量が過剰になるおそれがあり、また、ブレージング材中に粗大な初晶Ｓｉが形成されやすくなる。そのため、この場合にはろう付け接合の際に溶融穴が発生するおそれがある。
【００３４】
また、上記ブレージング材は、０．００４〜０．１％のＬｉを含有している。そして、上記心材は、１．３％以下のＭｇを含有している。Ｌｉを含有するブレージング材とＭｇを含有する心材とが互いに隣接して積層されていることにより、不活性ガス雰囲気下でフラックスを使用しないろう付け接合を行う場合にも接合の健全性をより向上させることができる。Ｌｉ及びＭｇによる接合の健全性向上のメカニズムは完全に解明されているわけではないが、現時点において妥当と考えられるメカニズムは以下の通りである。
【００３５】
Ｍｇは、上記ブレージング材により外気と接触しにくくなっているため、反応性の低いＭｇＯの存在比率が少なくなっている。この状態においてろう付け接合のための加熱が開始されると、Ｍｇが上記ブレージング材側へゆっくりと拡散し始め、該ブレージング材の溶融開始とともに該ブレージング材の溶融液内へ急速に拡散する。このとき、ブレージング材の溶融液内に存在するＭｇ及びＬｉは、不活性ガス雰囲気のため酸化されにくくなっており、反応性の高い状態となっている。
【００３６】
上記溶融液内のＭｇは、接合するべき部分に存在する酸化皮膜（Ａｌ２Ｏ３）と接触すると、酸化皮膜と反応してＡｌＭｇＯ４のスピネル型化合物を生成する。これにより、酸化皮膜を脆弱化させることができる。また、上記溶融液内のＬｉも、酸化皮膜を脆弱化させる作用を有している。そのため、上記ブレージング材の溶融液と接触した酸化皮膜は、ＭｇとＬｉとの相乗効果により破壊されやすくなり、接合すべき部分に新生面を露出させやすくなる。
【００３７】
また、Ｍｇ及びＬｉは、酸化皮膜を脆弱化させるほかに、溶融液の表面張力を低下させ、流動性を改善する作用を有している。そのため、ＭｇとＬｉとの相乗効果により、フィレットの大きさを十分に大きくすることができるとともに、狭い隙間に対しても上記ブレージング材が浸入しやすいものとなる。以上のように、上記クラッド材は、酸化皮膜の脆弱化と、流動性改善との双方の作用により接合の健全性をより向上させることができると考えられる。
【００３８】
Ｌｉの含有量が０．００４％未満の場合には、流動性が不十分となるおそれがあり、また、酸化皮膜の脆弱化が不十分となるおそれがある。そのため、この場合には接合の健全性が低下するおそれがある。一方、Ｌｉの含有量が０．１％を超える場合には、ろう付け接合中に形成されるＬｉＯ２が過剰となるため、接合の健全性が低下するおそれがある。
【００３９】
また、Ｍｇの含有量が１．３％を超える場合には、心材の融点が過度に下がるおそれがあり、ろう付け接合が困難となるおそれがある。一方、Ｍｇの含有量の下限は特に限定されないが、ろう付け接合の健全性をより向上させるためには、含有量が０．２％以上であることがより好ましい。この場合には、ブレージング材の流動性をより向上させやすくなり、また、酸化皮膜の脆弱化を十分に行うことができる。
【００４０】
上記心材は、さらにＭｎ：０．０５〜１．８％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｆｅ：１．０％以下、Ｃｕ：０．９％以下、Ｚｎ：６．５％以下、Ｔｉ：０．２％以下、Ｚｒ：０．５％以下よりなる群より選択される１種または２種以上の化学成分を含有していてもよい（請求項１３）。このような化学成分を有するアルミニウム合金としては、例えば３０００系（Ａｌ−Ｍｎ系）、５０００系（Ａｌ−Ｍｇ系）、６０００系（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系）または７０００系（Ａｌ−Ｚｎ系）に属する合金を用いることができる。これらのアルミニウム合金は、強度や耐食性、成形性等の熱交換器に要求される特性に応じて適宜選択することができる。
【００４１】
また、上記天板部及び上記底板部の素材として、上述した２層クラッド材以外に３層クラッド材を使用することもできる。すなわち、上記天板部及び上記底板部を構成する上記クラッド材は、上記心材と上記ブレージング材との間に中間材が積層されており、該中間材はＭｇ：１．３％以下を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる化学成分を有しており、かつ、上記ブレージング材はＳｉ：６〜１３％、Ｌｉ：０．００４〜０．１％を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる化学成分を有していてもよい（請求項１４）。この場合にも、Ｌｉを含有するブレージング材とＭｇを含有する中間材とが互いに隣接して積層されているため、上述と同様に、不活性ガス雰囲気下でフラックスを使用しないろう付け接合を行う場合にも接合の健全性をより向上させることができる。
【００４２】
上記中間材は、さらにＭｎ：０．０５〜１．８％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｆｅ：１．０％以下、Ｃｕ：０．９％以下、Ｚｎ：６．５％以下、Ｔｉ：０．２％以下、Ｚｒ：０．５％以下からなる群より選択される１種または２種以上の化学成分を含有していてもよい（請求項１５）。このような化学成分を有するアルミニウム合金としては、例えば３０００系（Ａｌ−Ｍｎ系）、５０００系（Ａｌ−Ｍｇ系）、６０００系（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系）または７０００系（Ａｌ−Ｚｎ系）に属する合金を用いることができる。
【００４３】
また、上記天板部及び上記底板部の素材として３層クラッド材を用いる場合には、上記心材は、Ｍｎ：０．０５〜１．８％を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる化学成分を有していてもよい（請求項１６）。また、この場合には、上記心材が、さらにＳｉ：１．０％以下、Ｆｅ：１．０％以下、Ｃｕ：０．９％以下、Ｚｎ：６．５％以下、Ｔｉ：０．２％以下、Ｚｒ：０．５％以下からなる群より選択される１種または２種以上の化学成分を含有していてもよい（請求項１７）。このような化学成分を有するアルミニウム合金としては、例えば３０００系（Ａｌ−Ｍｎ系）、７０００系（Ａｌ−Ｚｎ系）に属する合金を用いることができる。これらのアルミニウム合金は、強度や耐食性、成形性等の熱交換器に要求される特性に応じて適宜選択することができる。
【００４４】
また、上記ブレージング材は、さらにＢｉ：０．００４〜０．２％、Ｍｇ：０．０５〜０．４％からなる群より選択される１種または２種の化学成分を含有していてもよい（請求項１８）。これらの化学成分は、上記ブレージング材の溶融液の表面張力を低下させ、流動性を向上させる作用を有している。また、これらの化学成分は、単独で添加してもよく、複合して添加してもその作用を発揮する。そのため、この場合には、上記ブレージング材の流動性をより向上させることができ、接合の健全性をより向上させることができる。
【００４５】
Ｂｉの含有量が０．００４％未満の場合にはＢｉ添加による流動性向上効果を得にくくなる。一方、Ｂｉの含有量が０．２％を超えるとブレージング材の変色が著しくなり、接合性の向上も認められなくなる。また、Ｍｇの含有量が０．０５％未満の場合にはＭｇ添加による流動性向上効果を得にくくなる。一方、Ｍｇの含有量が０．４％を超える場合には、ブレージング材表面に反応性の低いＭｇＯが形成されやすくなり、Ｍｇの添加に見合った効果を得にくくなる。
【００４６】
また、上記ブレージング材は、さらにＳｒ：０．００２〜０．０５％、Ｓｂ：０．００３〜０．０７％からなる群より選択される１種または２種の化学成分を含有していてもよい（請求項１９）。これらの化学成分は、上記ブレージング材内部に含まれるＡｌ−Ｓｉ共晶組織を微細化させ、流動性を向上させる作用を有している。また、これらの化学成分は、単独で添加してもよく、複合して添加してもその作用を発揮する。そのため、この場合には、Ａｌ−Ｓｉ共晶組織が微細化されることにより、上記ブレージング材の流動性がより向上し、接合の健全性をより高めることができる。
【００４７】
Ｓｒの含有量が０．００２％未満の場合には、Ａｌ−Ｓｉ共晶組織を微細化する効果が不十分となるおそれがある。一方、Ｓｒの含有量が０．０５％を超える場合には、Ａｌ−Ｓｉ共晶組織を微細化する効果が飽和し始め、添加量に見合った効果を得ることができない。Ｓｂの含有量が０．００３％未満の場合には、Ａｌ−Ｓｉ共晶組織を微細化する効果が不十分となるおそれがある。一方、Ｓｂの含有量が０．０７％を超える場合には、ブレージング材が狭い隙間へ充填されにくくなるおそれがある。
【００４８】
また、上記ブレージング材は、さらにＦｅ：０．０５〜０．８％、Ｍｎ：０．０５〜０．２％、Ｔｉ：０．０１〜０．１５％からなる群より選択される１種または２種以上の化学成分を含有していてもよい（請求項２０）。これらの元素は、上記ブレージング材の溶融液の粘度を高める作用を有している。また、これらの元素は単独で添加してもよく、複合して添加してもその作用を発揮する。これらの化学成分を添加することにより、上記ブレージング材の溶融液の粘度が高くなるため、上記ブレージング材の溶融液が自重によって下方に垂れ落ちることをより抑制しやすくなる。その結果、接合の健全性をより高めることができる。
【実施例】
【００４９】
（実施例１）
上記熱交換器の実施例について、図１〜図８を用いて説明する。図１に示すように、熱交換器１は、天板部２と、底板部３と、複数の側面板４と、ヒートシンク部５とを有している。天板部２及び底板部３は、アルミニウム板をプレス加工して形成されている。また、複数の側面板４は、アルミニウム板を曲げ加工して形成され、図４に示すように天板部２と底板部３との間に配されている。ヒートシンク部５は、図１及び図６に示すように、天板部２と、底板部３と、複数の側面板４とに囲まれた冷媒流路１２内に配されている。また、底板部３には、図１に示すように、冷媒流路１２に連通する一対の冷媒導排口３１が設けられており、図７に示すように、一対の冷媒導排口３１には一対の冷媒導排管６が接続されている。天板部２は、図１〜図３に示すように、冷媒流路１２と反対側に発熱体を搭載するための発熱体搭載面２１を有している。
【００５０】
また、図６に示すように、天板部２及び底板部３を構成するアルミニウム板は、心材Ａと、その少なくとも内面側に積層されたブレージング材Ｂとからなるクラッド材Ｃより形成されている。ブレージング材Ｂは、心材Ａよりも融点が低く、かつ、側面板４及びヒートシンク部５の各々を構成する材料よりも融点が低い。そして、図６に示すように、ブレージング材Ｂにより、複数の側面板４が天板部２及び底板部３の双方とろう付け接合され、かつ、ヒートシンク部５が少なくとも天板部２とろう付け接合されている。
【００５１】
図２及び図３に示すように、熱交換器１は、天板部２と底板部３との重なり方向（以下、この方向を「高さ方向Ｚ」という。）から見て略長方形状を呈している。また、図１、図３及び図６に示すように、天板部２と底板部３との間には、２個のヒートシンク部５が互いに並んで配されている（以下、ヒートシンク部５の並び方向を「横方向Ｙ」といい、横方向Ｙ及び高さ方向Ｚの双方と直交する方向を「縦方向Ｘ」という。）。
【００５２】
また、図１及び図６に示すように、２個のヒートシンク部５の間には、冷媒流路１２を区画する中央壁部１３が配されている。これにより、冷媒流路１２は、図６に示すように天板部２と底板部３との間に配される中央壁部１３によって２つの流路領域１２０に区画されており、２つの流路領域１２０の各々に１個ずつのヒートシンク部５が配設されている。また、図には示さないが、冷媒流路１２の縦方向Ｘにおける両端部には、２つの流路領域１２０の間に冷媒液を分配させる連通路が形成されている。
【００５３】
また、図２及び図３に示すように、熱交換器１を高さ方向Ｚから見た略長方形における互いに向かい合う角部１００のそれぞれには、縦方向Ｘに向けて突出した一対の突出部１１が形成されている。そして、図２〜図４に示すように、一対の突出部１１における底板部３側には、それぞれ冷媒導排管６が配設されている。
【００５４】
また、図２及び図３に示すように、熱交換器１を高さ方向Ｚから見た略長方形における外周部分には、熱交換器１を搭載位置に締結するための複数の固定部１４が設けられている。固定部１４は、図１及び図４に示すように、円板状の補強部材１４０を天板部２と底板部３との間に配して構成されている。また、補強部材１４０の両端面は、天板部２及び底板部３のブレージング材Ｂにより、これらとろう付け接合されている。また、複数の固定部１４は、図３に示すように、熱交換器１を締結するためのボルトを挿通するボルト挿通穴１４１を有している。
【００５５】
天板部２及び底板部３は、図１及び図２に示すように、熱交換器１を高さ方向Ｚから見た形状と略同一の形状を呈している。また、図６及び図７に示すように、天板部２及び底板部３は、心材Ａと、その片面に５〜１５％のクラッド率で積層されたブレージング材Ｂとからなるクラッド材Ｃより構成されており、ブレージング材Ｂは内面側（冷媒流路１２側）に配されている。本例においては、心材ＡにＪＩＳ６０６３合金を用い、ブレージング材ＢにＪＩＳ４００４合金を用いた。
【００５６】
また、図１に示すように、底板部３は、突出部１１を構成する部分に、厚み方向（高さ方向Ｚ）に貫通形成された冷媒導排口３１を有している。冷媒導排口３１には、図７に示すように冷媒導排管６が接続されており、冷媒流路１２と冷媒導排管６との間に冷媒液を流通可能に構成されている。
【００５７】
複数の側面板４は、幅１０ｍｍのアルミニウム板を天板部２及び底板部３の外周形状に倣って曲げ加工して形成されている。本例では、一対の突出部１１の各々における縦方向Ｘの突出端１１０（図３参照）を分割点として天板部２及び底板部３の外周形状を２つに分割し、分割された各々の外周形状に沿うように２つの側面板４を作成している（図１参照）。
【００５８】
また、複数の側面板４は、図４に示すように、その幅方向を高さ方向Ｚに向けて天板部２及び底板部３の双方と当接するよう配置されている。そして、複数の側面板４と天板部２とが天板部２のブレージング材Ｂによりろう付け接合され、複数の側面板４と底板部３とが底板部３のブレージング材Ｂによりろう付け接合されている。
【００５９】
また、図５に示すように、２つの側面板４は、互いに対向する端面４１の間隔Ｄが０．２ｍｍ以下となるよう配置されている。そして、２つの側面板４の互いに対向する一対の端面４１はブレージング材Ｂによりろう付け接合されており、各々の端面４１における外面側に面する角部４２が面取り形状を呈している。一対の端面４１の接合に用いられるブレージング材Ｂは、天板部２及び底板部３から供給されたものである。
【００６０】
ヒートシンク部５は、図８に示すように、板状のベース部５１と、ベース部５１の一方の面から立設された放熱フィン部５２とから構成されている。本例のヒートシンク部５は、放熱フィン部５２を構成する多数の放熱板５２０がその厚み方向（横方向Ｙ）に配列され、縦方向Ｘにおける断面が櫛歯状（図６参照）を呈するプレートフィンである。また、ヒートシンク部５は、ＪＩＳ６０６３合金を押出成形して形成されている。
【００６１】
また、ヒートシンク部５は、図６に示すように、ベース部５１と底板部３とが当接し、放熱フィン部５２の先端５２１と天板部２とが当接するように配されている。そして、ヒートシンク部５は、ベース部５１と底板部３とがブレージング材Ｂによりろう付け接合され、放熱フィン部５２の先端５２１と天板部２とがブレージング材Ｂによりろう付け接合されている。
【００６２】
ヒートシンク部５の間に配された中央壁部１３は、図１及び図３に示すように、略直方体状を呈しており、アルミニウム合金により形成されている。また、中央壁部１３は、図６に示すように、高さ方向Ｚの両端面において天板部２及び底板部３と当接しており、ブレージング材Ｂによりろう付け接合されている。これにより、冷媒流路１２におけるヒートシンク部５が配設されている領域が２つの流路領域１２０に区画され、各々の流路領域１２０に１つずつのヒートシンク部５が配されている。
【００６３】
また、図には示さないが、中央壁部１３の縦方向Ｘにおける両端面は、各々の端面と面している側面板４から離間した位置に配されている。これにより、熱交換器１の縦方向Ｘにおける両端部に連通路が形成され、連通路を通じて２つの流路領域１２０の間に冷媒液を分配させることができるよう構成されている。
【００６４】
冷媒導排管６は、図７に示すように、冷媒導排口３１に接続されるニップル部６１と、ニップル部６１に接続されるパイプ部６２とから構成されている。図７に示すように、ニップル部６１は円筒状のニップル本体部６１０と、ニップル部６１の一方の開口端６１１側に立設された流路挿入部６１３とを有している。流路挿入部６１３は、ニップル本体部６１０の一方の開口端６１１における内周縁部に沿って立設されており、冷媒導排口３１の開口径と略同一の外径に形成されている。
【００６５】
また、図７に示すように、底板部３とニップル本体部６１０とは、両者の間に介在させたブレージングシート７によりろう付け接合されている。ブレージングシート７は、ＪＩＳ６０６３合金よりなる板材の両面にＪＩＳ４００４合金を積層して形成されている。また、ブレージングシート７は、ニップル本体部６１０の外径よりも径大な円板状に形成されており、その中央に冷媒導排口３１と同一の開口径に形成された貫通穴７２を有している。そして、図７に示すように、流路挿入部６１３が貫通穴７２に挿入配置され、ニップル部６１と底板部３とがブレージングシート７を介してろう付け接合されている。
【００６６】
また、図７に示すニップル本体部６１０の他方の開口端６１２には、開口部の内周面に雌ねじ（図示略）が形成されており、後述するようにパイプ部６２の雄ねじを締結可能に構成されている。
【００６７】
パイプ部６２は、円筒状を呈しており、その一端の外周面６２０（図７参照）に雄ねじが形成されている。これにより、パイプ部６２の雄ねじとニップル部６１の雌ねじとが締結され、図７に示すようにパイプ部６２とニップル部６１とが接続されている。
【００６８】
このように構成された熱交換器１には、一対の冷媒導排管６に各々外部配管が接続され、以下のごとく発熱体の冷却が行われる。まず、一方の冷媒導排管６から冷媒液が供給されると、冷媒液は連通路に流入する。次いで、冷媒液は中央壁部１３により分配され、２つの流路領域１２０の各々に流入する。そして、各々の冷媒流路１２に流入した冷媒液は、縦方向Ｘの他方の冷媒導排管６側へ向けて流通しつつ、流路内部において放熱フィン部５２と接触する。これにより、放熱フィン部５２との間で熱交換を行い、放熱フィン部５２に蓄積される熱を除去する。そして、他方の冷媒導排管６側の連通路に到達した冷媒液は、冷媒導排管６を通過して外部配管へ排出される。
【００６９】
また、上述のごとく熱交換器１により冷却される発熱体としては、例えば、ＩＧＢＴ等のパワー半導体素子や、リアクトルやコンデンサ等の電子部品、あるいはこれらを組み合わせたパワーモジュール等、種々のものを発熱体として発熱体搭載面２１に搭載することができる。
【００７０】
次に、本例の作用効果について説明する。熱交換器１は、図６に示すように、ヒートシンク部５と天板部２とがろう付け接合されている。そのため、発熱体から発生する熱が発熱体搭載面２１からヒートシンク部５に伝達されやすくなり、冷媒流路１２内に冷媒液が流通した場合に、冷媒流路１２の壁面と冷媒液との間での熱交換がより効率よく行われる。その結果、冷媒液が放熱フィン部５２から効率よく熱を除去することができるため、熱交換器１は放熱性能に優れたものとなる。
【００７１】
また、天板部２及び底板部３は、アルミニウム板を素材として、これをプレス加工することにより形成されている。板材のプレス加工は肉厚の薄い部材を形成しやすい加工方法であるため、天板部２及び底板部３の肉厚を容易に薄肉化することができる。その結果、熱交換器１を容易に軽量化することができる。
【００７２】
また、複数の側面板４は、アルミニウム板を素材として、比較的加工が容易な曲げ加工により形成されている。そのため、素材の板厚を容易に薄肉化することができ、熱交換器１を容易に軽量化することができる。
【００７３】
また、天板部２、底板部３及び複数の側面板４の素材をアルミニウム板とすることにより、主要な部品の作製工程に、鋳造あるいは鍛造を用いる必要がなくなる。そのため、主要な部品の作製工程を短縮化することが容易となり、熱交換器１全体の生産性を容易に向上させることができる。
【００７４】
また、図６に示すように、天板部２及び底板部３を構成するアルミニウム板はクラッド材Ｃよりなり、ブレージング材Ｂが熱交換器１の少なくとも内面側に配されている。そのため、天板部２及び底板部３の各々のブレージング材Ｂにヒートシンク部５及び複数の側面板４を当接させた状態でブレージング材Ｂを溶融させることにより、天板部２及び底板部３の双方とヒートシンク部５及び複数の側面板４とのろう付け接合を一度に行うことができる。その結果、熱交換器１は生産性に優れたものとなる。
【００７５】
また、図５に示すように、複数の側面板４の互いに対向する一対の端面４１はブレージング材Ｂによりろう付け接合されており、一対の端面４１はいずれも、外面側に面する角部４２が面取り形状を呈している。また、複数の側面板４の互いに対向する端面４１の間隔Ｄが０．２ｍｍ以下である。そのため、熱交換器１のろう付け接合を行う際に、天板部２に配されたブレージング材Ｂ及び底板部３に配されたブレージング材Ｂの双方が一対の端面４１の間により流入しやすくなる。その結果、複数の側面板４の間の接合の健全性をより高くすることができる。また、複数の側面板４同士のろう付けのために、別途ろう材を準備する必要がなくなるので、部品点数の増大を防ぐことができる。
【００７６】
また、図７に示すように、冷媒導排管６は、冷媒導排口３１に接続されるニップル部６１と、ニップル部６１に接続されるパイプ部６２とから構成されている。そのため、ニップル部６１をろう付け接合した後にパイプ部６２をニップル部６１と接続させることができる。その結果、ろう付け接合の際にパイプ部６２の形状を考慮する必要がなくなるため、パイプ部６２の形状をより自由に選択することができる。
【００７７】
また、底板部３とニップル部６１とは、両者の間に介在させたブレージングシート７によりろう付け接合されている。そのため、ろう付け接合の際にニップル部６１とブレージングシート７との間に充分な量のろう材が供給される。その結果、底板部３とニップル部６１との接合をより確実に行うことができる。
【００７８】
また、図８に示すように、板状のベース部５１と、ベース部５１の一方の面５３０から立設された放熱フィン部５２とからなるヒートシンク部５を用いている。そのため、ヒートシンク部５の寸法精度を容易に高くすることができる。また、ヒートシンク部５は、冷媒流路１２に配置する際の位置合わせをベース部５１により行うことができるため、冷媒流路１２内の位置ずれを低減しやすくなる。その結果、熱交換器１は、冷媒液の流通抵抗を低減しやすくなり、放熱性能を向上させやすくなる。
【００７９】
また、図６に示すように、ベース部５１と底板部３とがろう付け接合され、放熱フィン部５２の先端５２１と天板部２とがろう付け接合されている。これにより、冷媒流路１２と発熱体搭載面２１との間には天板部２のみが配されるため、冷媒流路１２と発熱体搭載面２１との間の金属の厚みを低減しやすくなり、熱抵抗を低減することができる。その結果、熱交換器１の放熱性能をより向上させることができる。
【００８０】
また、図６に示すように、冷媒流路１２は、天板部２と底板部３との間に配される中央壁部１３によって複数の流路領域１２０に区画されており、複数の流路領域１２０に各々ヒートシンク部５が配設されている。そのため、熱交換器１は、複数列に並べた発熱体を冷却する場合に好適なものとなる。また、各々の流路領域１２０の幅を、流路領域１２０に流通する冷媒液の流速分布を一様とするのに適切な範囲とすることができる。これにより、冷媒液がヒートシンク部５全体に均一に接触しやすくなるため、ヒートシンク部５全体から均一に放熱することが可能となる。その結果、熱交換器１は、複数の発熱体を均一に冷却することが可能なものとなる。
【００８１】
以上のごとく、熱交換器１は、放熱性に優れるとともに、小型軽量であり、生産性に優れたものとなる。
【００８２】
なお、本例においては、ベース部５１を底板部３とろう付け接合し、放熱フィン部５２を天板部２とろう付け接合した例を示したが、ベース部５１と放熱フィン部５２との配置を逆にした構成も可能である。すなわち、本例において、ベース部５１を天板部２とろう付け接合した構成も可能である。また、この場合には、放熱フィン部５２の先端５２１は、底板部３にろう付け接合されていてもよく、底板部３から離間して配置されていてもよい。
【００８３】
また、本例においては、一対の端面４１のいずれについても、外面側に面する角部４２が面取り形状を呈している例を示したが、これ以外の構成も可能である。すなわち、一対の端面４１のいずれについても内面側に面する角部を面取り形状としてもよく、また、外面側に面する角部４２と内面側に面する角部との双方を面取り形状とすることもできる。また、一方の端面において内面側に面する角部を面取り形状とし、他方の端面において外面側に面する角部４２を面取り形状とすることも可能である。
【００８４】
（実施例２）
本例は、実施例１におけるニップル部６１を用いない熱交換器１０２の例である。図９及び図１０に示すように、本例の熱交換器１０２における一対の冷媒導排口３１は、底板部３から外方に向けて立設された筒状のカラー部３２を有しており、カラー部３２の内周面にブレージング材Ｂが配されている。そして、図１０に示すように、カラー部３２内に挿入された冷媒導排管６０２の一端が、ブレージング材Ｂによりろう付け接合されている。
【００８５】
本例において、底板部３に立設されたカラー部３２は、プレス加工において冷媒導排口３１を配する領域に貫通穴を形成した後に、当該貫通穴に対してバーリング加工を行うことにより形成されている。これにより、図１０に示すように、底板部３に配されたブレージング材Ｂがカラー部３２の内周面まで延設されている。
【００８６】
また、本例の冷媒導排管６０２は、図１０に示すように、カラー部３２の開口径と略同一の外径を有する円筒状のパイプを用いている。その他は実施例１と同様である。なお、図９及び図１０において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものについては、特に示さない限り実施例１と同様の構成要素等を表すものとする。
【００８７】
本例のように、カラー部３２内に挿入された冷媒導排管６０２の一端が、カラー部３２内のブレージング材Ｂによりろう付け接合されている場合には、冷媒導排管６０２と底板部３とのろう付け接合に別途ろう材を準備する必要がなくなる。また、冷媒導排管６０２と底板部３とのろう付け接合を、ヒートシンク部５及び複数の側面板４のろう付け接合と同時に行うことができる。その結果、熱交換器１０２は、より生産性の高いものとなる。その他、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
【００８８】
（実施例３）
本例は、実施例１におけるベース部５１と放熱フィン部５２とを有するヒートシンク部５に替えて波形板５３を用いた熱交換器１０３の例である。本例の熱交換器１０３は、図１１に示すように、ヒートシンク部５として縦方向Ｘにおける断面が波形を呈する波形板５３を用いている。波形板５３は、アルミニウム合金よりなり、図１１に示す波形の断面形状を維持しつつ縦方向Ｘに向けて延伸した形状を有している。そして、波形板５３の一方の面５３０の頂点と天板部２とがブレージング材Ｂによりろう付け接合され、他方の面５３１の頂点と底板部３とがブレージング材Ｂによりろう付け接合されている。その他は、実施例１と同様である。なお、図１１において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものについては、特に示さない限り実施例１と同様の構成要素等を表すものとする。
【００８９】
本例においては、ヒートシンク部５として、断面が波形を呈する波形板５３を採用し、波形板５３の一方の面５３０の頂点と天板部２とがろう付け接合されている。上述のように、波形板５３は、板厚を容易に薄くすることができるため、比較的少ない材料で冷媒液との接触面積を増大させることができる。その結果、熱交換器１０３を容易に軽量化できるとともに、その放熱性能をより向上させることができる。
【００９０】
また、本例においては、波形板５３の他方の面５３１の頂点と底板部３とがろう付け接合されている。これにより、波形板５３が天板部２及び底板部３に対してより強固に接合されるため、波形板５３を変形しにくくすることができる。その他、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
【００９１】
（実施例４）
本例は、実施例１におけるベース部５１と放熱フィン部５２とを有するヒートシンク部５に替えて押出多穴管５４を用いた熱交換器１０４の例である。本例の押出多穴管５４は、押出加工することにより形成されたアルミニウム合金押出材であり、図１２に示すように、押出方向（縦方向Ｘ）における断面が長方形状を呈するとともに、その内部に複数の冷媒流通穴５４０を有している。そして、図１２に示すように、押出多穴管５４の高さ方向Ｚにおける両端面はそれぞれ天板部２または底板部３と当接しており、天板部２及び底板部３の双方とブレージング材Ｂによりろう付け接合されている。その他は、実施例１と同様である。なお、図１２において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものについては、特に示さない限り実施例１と同様の構成要素等を表すものとする。
【００９２】
本例においては、ヒートシンク部５として、押出加工により形成され内部に複数の冷媒流通穴５４０を有する押出多穴管５４を採用し、押出多穴管５４は天板部２及び底板部３の双方とブレージング材Ｂによりろう付け接合されている。上述のように、押出成形は生産性に優れた加工方法であるため、押出多穴管５４は生産性に優れたものとなる。その結果、熱交換器１０４全体の生産性を容易に向上させることができる。さらに、押出多穴管５４の長さを自由に選択できるため、熱交換器１０４は、冷却能力の変更等の設計変更が容易なものとなる。その他、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
【００９３】
（実施例５）
本例は、図１３に示すように、実施例１における側面板４の一対の端面４１の間に、別途準備したブレージングシート７０を配置してろう付け接合を行った熱交換器１の例である。本例のブレージングシート７０は、板厚が０．２〜０．５ｍｍであり、ＪＩＳ６０６３合金よりなる板材の両面にＪＩＳ４００４合金を積層して形成されている。また、本例の側面板４は、幅１０ｍｍを超えるアルミニウム板より形成されている。
【００９４】
また、本例では、図１３に示すように、ろう付け接合前の状態における個々の端面４１とブレージングシート７０との間の間隔Ｈを０．２ｍｍ以下とした。その他は実施例１と同様である。
【００９５】
本例のように、別途準備したブレージングシート７０を用いてろう付け接合を行うことにより、複数の側面板４の間の接合の健全性をより向上させやすくなる。また、ろう付け接合の際にブレージングシート７０からもろう材が供給されるため、例えば幅が１０ｍｍを超えるような側面板４を用いる場合にも、健全なろう付け接合を行うことができる。
【００９６】
また、個々の端面４１とブレージングシート７０との間の間隔Ｈを０．２ｍｍ以下とすることがより好ましく、個々の端面４１とブレージングシート７０とを当接させることが更に好ましい。この場合には、溶融したブレージング材Ｂ等が端面４１とブレージングシート７０との間により流入しやすくなり、接合の健全性をより向上させやすくなる。
【００９７】
また、ブレージングシート７０の厚みは、０．２〜０．５ｍｍであることがより好ましい。ブレージングシート７０の厚みが０．２ｍｍ未満の場合には、組み立て時に取り扱いがしにくくなるおそれがある。一方、ブレージングシート７０の厚みが０．５ｍｍを超える場合には、側面板４の端面４１近傍を湾曲させた形状にする際に、湾曲部分の設計が困難となるおそれがある。
【００９８】
なお、実施例１〜５におけるブレージング材Ｂやブレージングシート７を用いたろう付け接合は、フラックスを用いて行ってもよく、フラックスを用いずに行ってもよい。フラックスを用いる場合には、アルミニウムのろう付け接合に用いる公知のフラックスを採用することができる。また、フラックスを用いない場合には、例えば真空雰囲気中でろう付けを行う真空ろう付け法を採用することができる。
【００９９】
また、実施例１〜５には、心材ＡとしてＪＩＳ６０６３合金を用いた例を示したが、心材Ａの材質はこれに限定されることはなく、例えばＪＩＳ３００３合金等の耐食性の良好な材質を用いることも可能である。
【０１００】
（実施例６）
本例は、実施例１における熱交換器１のろう付けを、フラックスを用いずに不活性ガス雰囲気下で行う例である。本例の熱交換器１は、天板部２及び底板部３の素材として、表１に示す種々の化学成分を有する２層もしくは３層に積層されたクラッド材Ｃを用いている。
【０１０１】
２層クラッド材としては、全体の厚さを１ｍｍとし、心材Ａの片面に１０％（厚さ０．１ｍｍ）のクラッド率でブレージング材Ｂが積層されたものを用いた。また、３層クラッド材は、全体の厚さを１ｍｍとし、心材Ａの片面に中間材Ｉとブレージング材Ｂとがこの順序で積層されたものを用いた。中間材Ｉのクラッド率は５％（厚さ０．０５ｍｍ）とし、ブレージング材Ｂのクラッド率は１０％（厚さ０．１ｍｍ）とした。これらのクラッド材は、熱間圧延、冷間圧延及び熱処理を適宜組み合わせることにより製造できる。
【０１０２】
本例においては、表１に示す化学成分を有する心材Ａ、ブレージング材Ｂ及び中間材Ｉを組み合わせることにより２９種のクラッド材Ｃを作製し、各々のクラッド材を用いて表１に示す熱交換器１（試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２９）を作製した。また、ブレージングシート７には、ＪＩＳ６０６３合金よりなる板材の両面に、表１に示す試験体Ｎｏ．１において用いたブレージング材Ｂを積層したものを用いた。その他は実施例１と同様である。
【０１０３】
本例におけるろう付け接合は、予熱室とろう付け室とを備えた二室型の窒素ガス炉を用いて以下の手順により行った。なお、予熱室及びろう付け室のそれぞれの内容積は０．４ｍ３であった。
【０１０４】
まず、熱交換器１を窒素ガス炉のろう付け室内に装入し、窒素ガス炉の各室に２０ｍ３／ｈの流量にて窒素ガスを送り込み、到達温度が５９５℃となるようにろう付け室内を昇温させた。このとき、ろう付け室内の温度が４５０℃から５９５℃に到達するまでの時間は約１２分であった。
【０１０５】
ろう付け室内の温度が５９５℃に到達した後、熱交換器１の温度が５９５℃に達した時点で加熱を終了し、熱交換器１を予熱室に移動させた。このとき、ろう付け室内の酸素濃度は７〜１７ｐｐｍであった。次いで、予熱室にて熱交換器１を５５０℃まで冷却した後、窒素ガス炉から取り出して大気中で冷却した。
【０１０６】
上述のようにして作製した各々の熱交換器１（試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２９）について、ろう付け接合部のフィレットを目視及び実体顕微鏡にて観察した。さらに、熱交換器１の略中央部を切断して縦方向Ｘに垂直な断面を露出させ、実体顕微鏡を用いて当該断面を観察した。
【０１０７】
フィレット及び断面を観察した結果を表１に示す。なお、表１における観察結果の欄に記載した記号は、以下の状態を示している。
Ａ：ろう付け接合部の全長にわたって均一なフィレットを形成されている状態
Ｂ：ろう付け接合部の全長に渡って均一なフィレットを形成し、Ａよりも形成されたフィレットが若干小さい状態
Ｃ：フィレットが形成されず、ろう付け接合がなされていない箇所がある状態
Ｄ：放熱フィン部の少なくとも一部に溶解した痕跡がある状態
Ｅ：心材Ａもしくは中間材Ｉへのエロージョンが確認できる状態
Ｆ：クラッド材Ｃの圧延時に割れが発生し、製造できなかった状態
【０１０８】
【表１】
2014176892.tif 000003
【０１０９】
表１より知られるように、試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２１はいずれも、ろう付け接合部の全長にわたって均一なフィレットが形成され、健全なろう付け接合がなされていることが確認された。
【０１１０】
試験体Ｎｏ．２２は、ブレージング材ＢのＳｉ含有量が少なすぎたため、フィレットが形成されていない部分があった。
【０１１１】
試験体Ｎｏ．２３は、ブレージング材ＢのＳｉ含有量が多すぎたため、放熱フィン部に溶解した痕跡が見られた。
【０１１２】
試験体Ｎｏ．２４及びＮｏ．２５は、ブレージング材ＢのＬｉ含有量が上記特定の範囲外であったため、フィレットが形成されていない部分があった。
【０１１３】
試験体Ｎｏ．２６は、心材ＡのＭｇ含有量が多すぎたため、心材Ａがエロージョンを受けていることが確認された。
【０１１４】
試験体Ｎｏ．２７及びＮｏ．２９は、心材Ａまたは中間材ＩのＭｎ含有量が多すぎたため、クラッド材Ｃを圧延した際に割れが発生し、製造できなかった。
【０１１５】
試験体Ｎｏ．２８は、中間材ＩのＭｇ含有量が多すぎたため、中間材Ｉがエロージョンを受けていることが確認された。
【０１１６】
なお、実施例１〜６には中央壁部１３により冷媒流路１２を２つの流路領域１２０に区画した例を示したが、発熱体搭載面２１に複数列の発熱体を搭載する必要がない場合には、中央壁部１３を用いず、冷媒流路１２を複数の流路領域１２０に分割しない構成をとることも可能である。
【０１１７】
また、実施例１〜６においては、ヒートシンク部５の材質にＪＩＳ６０６３合金を用いた例を示したが、その他の合金を用いることも可能であり、例えばＪＩＳ１０５０合金を用いることもできる。
【符号の説明】
【０１１８】
１、１０２、１０３、１０４  熱交換器
１２  冷媒流路
２  天板部
２１  発熱体搭載面
３  底板部
３１  冷媒導排口
４  側面板
５  ヒートシンク部
６、６０２  冷媒導排管
Ａ  心材
Ｂ  ブレージング材
Ｃ  クラッド材
【図１】
2014176892.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014176892.tif 000010
【図８】
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【図９】
2014176892.tif 000012
【図１０】
2014176892.tif 000013
【図１１】
2014176892.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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