(57)【要約】【課題】アルミニウム合金製の熱交換器の製造において、低酸素濃度環境下で、フラックスレスでのろう付け接合を可能とする。【解決手段】第１部材と第２部材の少なくとも一方の部材として、芯材層３１に対して中間層３２と表層３３とが順に積層されたクラッド材３０を用意する。表層３３は、アルミニウム−シリコン合金で構成される。中間層３２は、マグネシウムと、ビスマスとを含有するアルムニウム合金で構成される。表層３３側を接合相手側として、第１部材と第２部材とを組み付ける。そして、酸素の濃度が大気中の酸素の濃度よりも低い低酸素濃度環境下であって、大気圧下または大気圧よりも高い圧力下で、かつ、第１部材と第２部材のそれぞれの表面にフラックスを塗布しない状態で、第１部材と第２部材とをろう付け接合する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金製の熱交換器の製造方法であって、
前記熱交換器を構成する第１部材（１１、１２）と第２部材とを用意する用意工程と、
用意された前記第１部材と前記第２部材とを組み付ける組み付け工程と、
組み付けられた前記第１部材と前記第２部材とをろう付け接合するろう付け工程とを有し、
前記用意工程においては、前記第１部材として、積層材（３０）を用意し、
前記積層材は、芯材層（３１）に対して、中間層（３２）とろう材で構成された表層（３３）とが順に積層されており、
前記表層は、アルミニウム−シリコン合金で構成され、
前記中間層は、マグネシウムと、ビスマスとを含有するアルムニウム合金で構成され、
前記芯材層は、アルミニウム合金で構成され、
前記組み付け工程においては、前記積層材の前記表層側を接合相手側として、前記第１部材と前記第２部材とを組み付け、
前記ろう付け工程においては、酸素の濃度が大気中の酸素の濃度よりも低い低酸素濃度環境下であって、大気圧下または大気圧よりも高い圧力下で、かつ、前記第１部材と前記第２部材のそれぞれの表面にフラックスを塗布しない状態で、ろう付け接合する熱交換器の製造方法。
【請求項２】
アルミニウム合金製の熱交換器の製造方法であって、
前記熱交換器を構成する第１部材（１１、１２）と第２部材とを用意する用意工程と、
用意された前記第１部材と前記第２部材とを組み付ける組み付け工程と、
組み付けられた前記第１部材と前記第２部材とをろう付け接合するろう付け工程とを有し、
前記用意工程においては、前記第１部材として、積層材（７０）を用意し、
前記積層材は、芯材層（７１）に対して、ろう材で構成された中間層（７２）とろう材で構成された表層（７３）とが順に積層されており、
前記表層は、アルミニウム−シリコン合金で構成され、
前記中間層は、マグネシウムと、ビスマスとを含有するアルムニウム−シリコン合金で構成され、
前記芯材層は、アルミニウム合金で構成され、
前記組み付け工程においては、前記積層材の前記表層側を接合相手側として、前記第１部材と前記第２部材とを組み付け、
前記ろう付け工程においては、酸素の濃度が大気中の酸素の濃度よりも低い低酸素濃度環境下であって、大気圧下または大気圧よりも高い圧力下で、かつ、前記第１部材と前記第２部材のそれぞれの表面にフラックスを塗布しない状態で、ろう付け接合する熱交換器の製造方法。
【請求項３】
前記中間層を構成するアルミニウム合金のマグネシウムの含有量は、０．１質量％以上５．０質量％以下であり、前記中間層を構成するアルミニウム合金のビスマスの含有量は、０．０１質量％以上２．０質量％以下である請求項１または２に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項４】
前記表層を構成するアルミニウム合金は、さらにビスマスを０．０１質量％以上１．０質量％以下含有する請求項１ないし３のいずれか１つに記載の熱交換器の製造方法。
【請求項５】
前記芯材層を構成するアルミニウム合金は、さらにマグネシウムを０．０２質量％以上３．０質量％以下含有する請求項１ないし４のいずれか１つに記載の熱交換器の製造方法。
【請求項６】
アルミニウム合金製の熱交換器の製造方法であって、
前記熱交換器を構成する第１部材（１３）と第２部材と第３部材とを用意する用意工程と、
用意された前記第１部材と前記第２部材と前記第３部材とを組み付ける組み付け工程と、
組み付けられた前記第１部材と前記第２部材と前記第３部材とをろう付け接合するろう付け工程とを有し、
前記用意工程においては、前記第１部材として、積層材（４０）を用意し、
前記積層材は、中間層（４１）の両面のそれぞれに対して、ろう材で構成された第１表層（４２）およびろう材で構成された第２表層（４３）が積層されており、
前記第１表層と前記第２表層のそれぞれは、アルミニウム−シリコン合金で構成され、
前記中間層は、マグネシウムと、ビスマスとを含有するアルムニウム合金で構成され、
前記組み付け工程においては、前記第１表層が前記第２部材に接するとともに、前記第２表層が前記第３部材に接するように、前記第１部材と前記第２部材と前記第３部材とを組み付け、
前記ろう付け工程においては、酸素の濃度が大気中の酸素の濃度よりも低い低酸素濃度環境下であって、大気圧下または大気圧よりも高い圧力下で、かつ、前記第１部材と前記第２部材と前記第３部材とのそれぞれの表面にフラックスを塗布しない状態で、ろう付け接合する熱交換器の製造方法。
【請求項７】
前記中間層を構成するアルミニウム合金のマグネシウムの含有量は、０．１質量％以上５．０質量％以下であり、前記中間層を構成するアルミニウム合金のビスマスの含有量は、０．０１質量％以上２．０質量％以下である請求項６に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項８】
前記第１表層を構成するアルミニウム合金と前記第２表層を構成するアルミニウム合金のそれぞれは、さらにビスマスを０．０１質量％以上１．０質量％以下含有する請求項６または７に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項９】
前記第１部材は、内部に内部空間を形成する空間形成部材の少なくとも一部を構成するものであり、
前記ろう付け工程では、前記第１部材と前記第１部材の接合相手の部材とが、前記空間形成部材の内部空間と前記空間形成部材の外部空間とを隔てた状態で、ろう付け接合される請求項１ないし８のいずれか１つに記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１０】
アルミニウム合金製の熱交換器であって、
前記熱交換器を構成する第１部材（１１、１２、１３）と、
前記熱交換器を構成し、前記第１部材と接合された第２部材と、
前記第１部材と第２部材とのろう付け接合部に形成されたフィレット（２１、２２、２３、２４、２５、２６）とを備え、
前記フィレットは、ビスマスと、マグネシウムと、シリコンとを含有するアルミニウム合金で構成されている熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の熱交換器として、特許文献１に開示されたものがある。この熱交換器は、積層された複数の冷却管を備えている。複数の冷却管のそれぞれは、隣り合う冷却管同士の間に隙間を有している。この隙間に冷却対象物が配置される。
【０００３】
従来の熱交換器の製造方法として、真空環境下で、フラックスレスで、ろう付け接合を行うものが特許文献２に開示されている。これは、ろう材にＭｇを添加しておくことで、ろう材層の表面に存在する酸化皮膜をＭｇによって破壊する。これにより、フラックスを用いなくても、良好なろう付けを可能とする方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５５２８０５号公報
【特許文献２】特許第４１０７９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は、真空環境下ではなく、酸素の濃度が大気中の酸素の濃度よりも低い低酸素濃度環境下のろう付けにおいて、フラックスレスでろう付け接合することができるアルミニウム合金製の熱交換器の製造方法を検討した。具体的には、Ｍｇを含むＡｌ−Ｓｉ合金で構成されたろう材層を芯材層にクラッドしたクラッド材を用いたろう付けを検討した。ここでいう低酸素濃度環境下とは、真空引きを行わずに、不活性ガスを充填する等の手段により、酸素の濃度を大気中の酸素の濃度よりも低くした環境のことである。
【０００６】
しかし、低酸素濃度環境下では、ろう材層の表面の近くに存在するＭｇが酸化して、Ｍｇの酸化皮膜（ＭｇＯ）が形成される。このため、Ｍｇの酸化皮膜とＡｌの酸化皮膜（Ａｌ２Ｏ３）の両方の酸化皮膜またはＭｇの酸化皮膜が存在する。このような酸化皮膜がろう付けを阻害するため、ろう付け接合をすることができない。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、熱交換器を製造する際に、低酸素濃度環境下で、フラックスレスでのろう付け接合を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、
アルミニウム合金製の熱交換器の製造方法であって、
熱交換器を構成する第１部材（１１、１２）と第２部材とを用意する用意工程と、
用意された第１部材と第２部材とを組み付ける組み付け工程と、
組み付けられた第１部材と第２部材とをろう付け接合するろう付け工程とを有し、
用意工程においては、第１部材として、積層材（３０）を用意し、
積層材は、芯材層（３１）に対して、中間層（３２）とろう材で構成された表層（３３）とが順に積層されており、
表層は、アルミニウム−シリコン合金で構成され、
中間層は、マグネシウムと、ビスマスとを含有するアルムニウム合金で構成され、
芯材層は、アルミニウム合金で構成され、
組み付け工程においては、積層材の表層側を接合相手側として、第１部材と第２部材とを組み付け、
ろう付け工程においては、酸素の濃度が大気中の酸素の濃度よりも低い低酸素濃度環境下であって、大気圧下または大気圧よりも高い圧力下で、かつ、第１部材と第２部材のそれぞれの表面にフラックスを塗布しない状態で、ろう付け接合する。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、
アルミニウム合金製の熱交換器の製造方法であって、
熱交換器を構成する第１部材（１１、１２）と第２部材とを用意する用意工程と、
用意された第１部材と第２部材とを組み付ける組み付け工程と、
組み付けられた第１部材と第２部材とをろう付け接合するろう付け工程とを有し、
用意工程においては、第１部材として、積層材（７０）を用意し、
積層材は、芯材層（７１）に対して、ろう材で構成された中間層（７２）とろう材で構成された表層（７３）とが順に積層されており、
表層は、アルミニウム−シリコン合金で構成され、
中間層は、マグネシウムと、ビスマスとを含有するアルムニウム−シリコン合金で構成され、
芯材層は、アルミニウム合金で構成され、
組み付け工程においては、積層材の表層側を接合相手側として、第１部材と第２部材とを組み付け、
ろう付け工程においては、酸素の濃度が大気中の酸素の濃度よりも低い低酸素濃度環境下であって、大気圧下または大気圧よりも高い圧力下で、かつ、第１部材と第２部材のそれぞれの表面にフラックスを塗布しない状態で、ろう付け接合する。
【００１０】
請求項１および請求項２に記載の発明によれば、表層ではなく中間層にマグネシウム（Ｍｇ）が添加されているため、積層材の表面でのＭｇの酸化皮膜の形成を抑制できる。さらに、ろう付け接合のための加熱における昇温時に、中間層中のビスマス（Ｂｉ）が他の成分よりも先に溶融する。表層全体が溶融状態になるまでは、溶融したＢｉが、Ｍｇの積層材の表面への拡散を抑制する。このため、ろう付け時におけるＭｇの酸化皮膜の形成を抑制できる。そして、表層全体が溶融状態となったときに、Ｍｇが積層材の表面に向けて拡散することによって、積層材の表面に存在する酸化皮膜を破壊する。
【００１１】
したがって、本発明によれば、低酸素濃度環境下で、フラックスレスでのろう付け接合が可能となる。
【００１２】
また、請求項６に記載の発明は、
アルミニウム合金製の熱交換器の製造方法であって、
熱交換器を構成する第１部材（１３）と第２部材と第３部材とを用意する用意工程と、
用意された第１部材と第２部材と第３部材とを組み付ける組み付け工程と、
組み付けられた第１部材と第２部材と第３部材とをろう付け接合するろう付け工程とを有し、
用意工程においては、第１部材として、積層材（４０）を用意し、
積層材は、中間層（４１）の両面のそれぞれに対して、ろう材で構成された第１表層（４２）とろう材で構成された第２表層（４３）とが積層されており、
第１表層と第２表層のそれぞれは、アルミニウム−シリコン合金で構成され、
中間層は、マグネシウムと、ビスマスとを含有するアルムニウム合金で構成され、
組み付け工程においては、第１表層が第２部材に接するとともに、第２表層が第３部材に接するように、第１部材と第２部材と第３部材とを組み付け、
ろう付け工程においては、酸素の濃度が大気中の酸素の濃度よりも低い低酸素濃度環境下であって、大気圧下または大気圧よりも高い圧力下で、かつ、第１部材と第２部材と第３部材とのそれぞれの表面にフラックスを塗布しない状態で、ろう付け接合する。
【００１３】
請求項６に記載の発明によれば、第１、第２表層ではなく中間層にマグネシウム（Ｍｇ）が添加されているため、積層材の両側の表面でのＭｇの酸化皮膜の形成を抑制できる。さらに、ろう付け接合のための加熱における昇温時に、中間層中のビスマス（Ｂｉ）が他の成分よりも先に溶融する。第１、第２表層全体が溶融状態になるまでは、溶融したＢｉが、Ｍｇの積層材の両側の表面への拡散を抑制する。このため、ろう付け時におけるＭｇの酸化皮膜の形成を抑制できる。そして、第１、第２表層の全体が溶融状態となったときに、Ｍｇが積層材の両側の表面に向けて拡散することによって、積層材の両側の表面に存在する酸化皮膜を破壊する。
【００１４】
したがって、本発明によれば、低酸素濃度環境下で、フラックスレスでのろう付け接合が可能となる。
【００１５】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の発明において、
前記第１部材は、内部に内部空間を形成する空間形成部材の少なくとも一部を構成するものであり、
前記ろう付け工程では、前記第１部材と前記第１部材の接合相手の部材とが、前記空間形成部材の内部空間と前記空間形成部材の外部空間とを隔てた状態で、ろう付け接合されることを特徴とする。
【００１６】
ここで、外部空間の方が内部空間よりも広い。このため、外部空間に存在する酸素の方が内部空間に存在する酸素よりも多い。第１部材にＢｉが含まれていない場合、第１部材の表面のうちの外部空間側に形成される酸化皮膜は、第１部材の表面のうちの内部空間側に形成される酸化皮膜よりも厚くなる。
【００１７】
これによれば、溶融したＢｉによって、外部空間から第１部材の表面への酸素の移動を抑制することができる。このため、第１部材の外部空間側において、酸化皮膜の形成を抑制できる。第１部材の外部空間側と内部空間側とのそれぞれに形成される酸化皮膜の厚さを同じ厚さに近づけることができる。この結果、第１部材と第２部材とを良好にろう付け接合することができる。
【００１８】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態における熱交換器の正面図である。
【図２】図１中のII−II線断面図である。
【図３】第１実施形態の熱交換器の製造方法において、外殻プレートとして用いるクラッド材３０の断面図である。
【図４】第１実施形態の熱交換器の製造方法において、中間プレートとして用いるクラッド材４０の断面図である。
【図５】第１実施形態の熱交換器の製造方法において、インナーフィンとして用いる単層部材５０の断面図である。
【図６】第１実施形態の熱交換器の製造方法において、ろう付けのメカニズムを説明するための表層の断面図である。
【図７】第１実施形態の熱交換器の製造方法において、ろう付けのメカニズムを説明するための表層の断面図である。
【図８】第１実施形態の熱交換器の製造方法において、ろう付けのメカニズムを説明するための表層の断面図である。
【図９】第２実施形態の熱交換器の製造方法において、外殻プレートとして用いるクラッド材３０の断面図である。
【図１０】第３実施形態の熱交換器の製造方法において、外殻プレートとして用いるクラッド材３０の断面図である。
【図１１】第４実施形態の熱交換器の製造方法において、外殻プレートとして用いるクラッド材３０の断面図である。
【図１２】第６実施形態の熱交換器の製造方法において、外殻プレートとして用いるクラッド材７０の断面図である。
【図１３】第７実施形態の熱交換器の製造方法において、外殻プレートとして用いるクラッド材７０の断面図である。
【図１４】第８実施形態の熱交換器の製造方法において、外殻プレートとして用いるクラッド材７０の断面図である。
【図１５】第９実施形態の熱交換器の製造方法において、外殻プレートとして用いるクラッド材７０の断面図である。
【図１６】他の実施形態におけるクラッド材３０の断面図である。
【図１７】他の実施形態におけるクラッド材３０の断面図である。
【図１８】他の実施形態におけるクラッド材３０の断面図である。
【図１９】他の実施形態におけるクラッド材３０の断面図である。
【図２０】他の実施形態におけるクラッド材７０の断面図である。
【図２１】他の実施形態におけるクラッド材７０の断面図である。
【図２２】他の実施形態におけるクラッド材７０の断面図である。
【図２３】他の実施形態におけるクラッド材７０の断面図である。
【図２４】他の実施形態におけるクラッド材４０の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００２１】
（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態の熱交換器１は、冷却対象物としての電子部品２を冷却するものであり、積層された複数のチューブ３を備える積層型熱交換器である。図１中のチューブ積層方向は、複数のチューブ３の積層方向であり、チューブ長手方向は、１つのチューブ３の長手方向である。
【００２２】
１つのチューブ３は、チューブ積層方向の厚さが薄い扁平形状である。１つのチューブ３は、チューブ積層方向に直交する一方向をチューブ長手方向として延びている。隣り合う２つのチューブ３は、電子部品２を間に挟むための隙間空間Ｓ１を有するように、互いに離れて配置されている。隣り合う２つのチューブ３は、チューブ長手方向の一端側と両端側のそれぞれに位置する連通部材４を介して接続されている。複数のチューブ３のうちチューブ積層方向の端部に位置するチューブ３には、導入管５と排出管６とが接続されている。導入管５は、複数のチューブ３へ冷媒を導入するためのものである。排出管６は、複数のチューブ３から冷媒を排出するためのものである。
【００２３】
隣り合う２つのチューブ３の間に電子部品２が挟まれている。チューブ３の外面３ａは、電子部品２と接触している。すなわち、チューブ３は、電子部品２に対して熱伝導可能に接続されている。電子部品２は、扁平形状である。電子部品２は、自動車用インバータの一部を構成する半導体モジュールである。半導体モジュールは、大電力を制御する半導体素子、すなわち、パワー素子を内蔵している。
【００２４】
冷媒が導入管５から複数のチューブ３のそれぞれに分配される。冷媒が複数のチューブ３を流れる。このとき、冷媒と電子部品２との間で熱交換が行われることで、電子部品２が冷却される。熱交換後の冷媒は、排出管６から外部へ排出される。
【００２５】
図２に示すように、１つのチューブ３は、一対の外殻プレート１１、１２と、中間プレート１３と、インナーフィン１４、１５とを有する。
【００２６】
一対の外殻プレート１１、１２は、チューブ３の外殻を構成している。一対の外殻プレート１１、１２は、両者の間に空間を形成している。中間プレート１３は、一対の外殻プレート１１、１２の間に配置されている。中間プレート１３は、一対の外殻プレート１１、１２の間の空間を２つの冷媒流路に区画している。外殻プレート１１と中間プレート１３との間にインナーフィン１４が配置されている。外殻プレート１２と中間プレート１３との間にインナーフィン１５が配置されている。インナーフィン１４、１５は、冷媒と電子部品２との間の熱交換を促進させるものである。
【００２７】
一対の外殻プレート１１、１２の外周縁部において、一対の外殻プレートが中間プレートを挟んだ状態で、外殻プレート１１、１２と中間プレート１３とがろう付け接合されている。このため、外殻プレート１１、１２と中間プレート１３とを接合するフィレット２１、２２が形成されている。本実施形態では、外殻プレート１１、１２が第１部材に相当し、中間プレート１３が第２部材に相当する。
【００２８】
同様に、外殻プレート１１、１２とインナーフィン１４、１５とがろう付け接合されている。このため、外殻プレート１１、１２とインナーフィン１４、１５とを接合するフィレット２３、２４が形成されている。本実施形態では、外殻プレート１１、１２が第１部材に相当し、インナーフィン１４、１５が第２部材に相当する。
【００２９】
同様に、中間プレート１３とインナーフィン１４、１５とがろう付け接合されている。このため、中間プレート１３とインナーフィン１４、１５とを接合するフィレット２５、２６が形成されている。本実施形態では、中間プレート１３が第１部材に相当し、インナーフィン１４とインナーフィン１５とが、それぞれ、第２部材と第３部材とに相当する。
【００３０】
次に、本実施形態の熱交換器１の製造方法について説明する。
【００３１】
熱交換器１の製造方法は、用意工程と、組み付け工程と、ろう付け工程とを順に行うものである。
【００３２】
用意工程は、熱交換器１を構成する各構成部材を用意する工程である。用意工程においては、チューブ３を構成する各構成部材と、導入管５と、排出管６とを用意する。チューブ３を構成する各構成部材は、一対の外殻プレート１１、１２と、中間プレート１３と、インナーフィン１４、１５である。
【００３３】
組み付け工程は、用意された各構成部材を組み付ける工程である。組み付け工程においては、一対の外殻プレート１１、１２と、中間プレート１３と、インナーフィン１４、１５とを組み付けて仮組状態のチューブ３を形成する。このとき、一対の外殻プレート１１、１２と、中間プレート１３と、インナーフィン１４、１５とは、仮固定される。さらに、複数のチューブ３と、導入管５と、排出管６とを組み付けて、仮組状態の熱交換器１を形成する。このとき、隣り合うチューブ３同士は仮固定される。
【００３４】
ろう付け工程は、組み付けられた各構成部材をろう付け接合する工程である。ろう付け工程においては、仮組状態の熱交換器１を加熱する。すなわち、組み付けられた各構成部材を加熱する。これにより、各構成部材同士をろう付け接合して一体化させる。
【００３５】
ろう付け工程においては、各構成部材の周囲の酸素濃度が大気中の酸素濃度よりも低い低酸素環境下で、各構成部材を加熱する。このために、仮組状態の熱交換器１を加熱炉の内部へ配置する。加熱炉の内部に不活性ガスを充填した状態で、熱交換器１を加熱する。不活性ガスとしては、窒素が用いられる。この加熱では、加熱炉の内部の空気圧を大気圧と同じ、または、大気圧よりも高くする。これにより、後述するＭｇ等の添加物の蒸発を防ぐことができる。また、この加熱では、加熱炉の内部の真空引きを行わない。この加熱では、各構成部材の表面にフラックスを塗布しない状態とする。
【００３６】
また、この加熱では、加熱炉の炉内温度を常温からろう材の溶融温度（６００℃付近）まで上昇させる（昇温過程）。その後、一定の温度で所定時間保持する（保持過程）。その後、熱交換器を冷却する。
【００３７】
ろう付け工程の後、接合された熱交換器１の隙間空間Ｓ１に電子部品２を配置する。これにより、図１に示す熱交換器１が製造される。
【００３８】
本実施形態では、用意工程において、ろう付け接合前の状態における一対の外殻プレート１１、１２として、図３に示すように、芯材層３１に対して中間層３２と表層３３とが順に積層された積層材、すなわち、クラッド材３０を用意する。クラッド材とは、２種類以上の異なる金属を貼り合わせた板状部材のことである。
【００３９】
芯材層３１は、芯材、すなわち、母材で構成されており、Ａｌ−Ｍｎ系合金で構成されている。母材は、ろう材によってろう付け接合される材料である。Ａｌ−Ｍｎ系合金としては、日本工業規格（ＪＩＳ）の材料記号が３０００番台のアルミニウム合金が挙げられる。中間層３２は、母材で構成されており、マグネシウムとビスマスとを含有するアルミニウム合金（Ａｌ−Ｍｇ−Ｂｉ系合金）で構成されている。表層３３は、ろう材で構成されており、アルミニウム−シリコン合金（Ａｌ−Ｓｉ系合金）で構成されている。
【００４０】
以下、中間層３２と表層３３についてより具体的に説明する。
【００４１】
中間層３２は、Ｍｇ（マグネシウム）の添加量（含有量）が０．１％以上５．０％以下であり、Ｂｉ（ビスマス）の添加量（含有量）が０．０１％以上２．０％以下であるアルミニウム合金である。Ｍｇ、Ｂｉの添加量を示す数値（％）は、中間層３２を構成するアルミニウム合金全体に対するＭｇ、Ｂｉの質量％（ｍａｓｓ％）を示している。
【００４２】
Ｍｇの添加量を０．１％以上とすることで、Ｍｇが表層に拡散して、酸化膜破壊効果を生じさせることができる。Ｍｇの添加量が多いほど、機械的特性を向上できる。しかし、添加量が多くなりすぎると、エロージョンが発生しやすくなったり、部品成形時の加工性が低下したりする。エロージョンとは、アルミニウム合金母材の溶融ろう材への溶解とろう材成分の母材への拡散のことである。そこで、Ｍｇの添加量を５．０％以下とすることで、エロージョンの発生を抑制でき、部品成形時の加工性の低下を抑制できる。また、Ｂｉの添加量を０．０１％以上２．０％以下とすることで、後述の実施例に示す通り、良好なろう付性が得られる。
【００４３】
表層３３は、Ｓｉ（シリコン）の添加量（含有量）が５％以上１３．０％以下のアルミニウム合金である。Ｓｉの添加量を示す数値（％）は、表層３３を構成するアルミニウム合金全体に対するＳｉの質量％（ｍａｓｓ％）を示している。Ｓｉの添加量を５．０％以上１３．０％以下とするのは、Ａｌ−Ｓｉ合金を亜共晶の範囲内とするためであり、Ｓｉの添加量が１３．０%を超えると初晶Ｓｉが出て、エロージョンリスクが大きくなるからである。
【００４４】
また、用意工程においては、中間プレート１３として、図４に示すように、中間層４１の両面のそれぞれに対して、第１表層４２と第２表層４３とが積層されたクラッド材４０を用意する。中間層４１は、母材で構成されており、Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ−Ｂｉ系合金で構成されている。第１表層４２と第２表層４３のそれぞれは、ろう材で構成されており、Ａｌ−Ｓｉ系合金で構成されている。本実施形態では、クラッド材４０が、積層材に相当する。なお、以下では、第１、第２表層４２、４３を、単に、表層４２、４３とも呼ぶ場合がある。
【００４５】
中間層４１を構成するアルミニウム合金に含有されるＭｇとＢｉの含有量は、クラッド材３０の中間層３２と同じである。第１、第２表層４２、４３を構成するアルミニウム合金に含有されるＳｉの含有量は、クラッド材３０の表層３３と同じである。
【００４６】
また、用意工程においては、インナーフィン１４、１５として、図５に示すように、Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金またはＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ−Ｂｉ系合金の単層（すなわち、芯材）で構成された単層部材５０を用意する。
【００４７】
そして、組み付け工程においては、クラッド材３０の表層３３が接合相手に接するように、クラッド材３０の表層３３側を接合相手側として組み付ける。すなわち、外殻プレート１１、１２を構成するクラッド材３０の表層３３側を中間プレート１３側として、外殻プレート１１、１２と中間プレート１３とを組み付ける。同様に、クラッド材３０の表層３３側をインナーフィン１４、１５側として、外殻プレート１１、１２とインナーフィン１４、１５とを組み付ける。
【００４８】
中間プレート１３とインナーフィン１４、１５との組み付けにおいては、クラッド材４０の第１表層４２がインナーフィン１４に接するとともに、第２表層４３がインナーフィン１５に接するように、中間プレート１３とインナーフィン１４、１５とを組み付ける。
【００４９】
次に、ろう付け工程について説明する。ろう付け工程においては、加熱炉の炉内温度を常温からろう材の溶融温度まで上昇させる（昇温過程）。その後、一定の温度で所定時間保持する（保持過程）。その後、熱交換器を冷却する。
【００５０】
まず、外殻プレート１１、１２を構成するクラッド材３０のろう付けのメカニズムについて説明する。
【００５１】
加熱前では、図６に示すように、表層３３の表面にＡｌの酸化皮膜（Ａｌ２Ｏ３）６１が存在する。表層３３には、Ｍｇが含まれていないので、表層３３の最表面にＭｇの酸化皮膜は存在しない。
【００５２】
昇温過程において、４５０℃以上になると、中間層３２中のＢｉ成分が溶け始める。Ｂｉは、Ａｌ−Ｓｉ合金よりも融点が低い。このため、Ｂｉは、Ａｌ−Ｓｉ合金よりも先に溶融する。溶融状態のＢｉ、すなわち、Ｂｉの融液は、表層３３の表面側に移動する。
【００５３】
温度が上昇して５４０℃以上になると、図７に示すように、Ｂｉ単体の融液の層であるＢｉ融液層６２が、酸化皮膜６１と表層３３の間に形成される。さらに、ＢｉとＭｇの融液の層であるＢｉＭｇ融液層６３が、酸化皮膜６１と表層３３の間に形成される。
【００５４】
このように、酸化皮膜６１よりも内側で、Ｂｉ融液層６２およびＢｉＭｇ融液層６３が表層３３を覆っている。このため、中間層３２から表層３３の表面へのＭｇの拡散が阻止される。よって、表層３３の表面でのＭｇの酸化皮膜の形成が抑制される。
【００５５】
温度が上昇してろう材の溶融温度になると、図８に示すように、表層３３が溶融（液化）して融液となる。このろう材の融液にＢｉ融液層６２とＢｉＭｇ融液層６３のそれぞれの融液が混ざることで、表層３３の表面に向けてＭｇが拡散する。Ｍｇによって酸化皮膜６１が破壊される。これにより、良好なろう付けが可能となる。
【００５６】
そして、冷却過程において、融液が凝固することで、外殻プレート１１、１２と中間プレート１３との接触部が接合されるとともに、外殻プレート１１、１２とインナーフィン１４、１５との接触部が接合される。すなわち、図２に示すように、外殻プレート１１、１２と中間プレート１３とのろう付け接合部にフィレット２１、２２が形成されるとともに、外殻プレート１１、１２とインナーフィン１４、１５とのろう付け接合部にフィレット２３、２４が形成される。フィレット２１、２２、２３、２４は、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｓｉを含有するアルミニウム合金で構成されている。
【００５７】
中間プレート１３を構成するクラッド材４０のろう付けのメカニズムは、外殻プレート１１、１２を構成するクラッド材３０と同じである。表層３３、４２、４３で生じる現象は同じであるため、図６、７、８において、表層に符号３３、４２、４３を付している。
【００５８】
すなわち、昇温過程において、４５０℃以上になると、中間層４１中のＢｉ成分が溶け始める。
【００５９】
温度が上昇して５４０℃以上になると、図７に示すように、Ｂｉの融液からなるＢｉ層６２が、酸化皮膜６１と第１、第２表層４２、４３の間に形成される。このため、第１、第２表層４２、４３の表面へのＭｇの拡散が阻止される。
【００６０】
温度が上昇してろうの溶融温度以上になると、図８に示すように、第１、第２表層４２、４３が溶融して融液となる。このろう材の融液にＢｉの融液（すなわち、Ｂｉ融液層６２とＢｉＭｇ融液層６３）が混ざることで、第１、第２表層４２、４３の表面に向けてＭｇが拡散する。Ｍｇによって酸化皮膜６１が破壊される。これにより、良好なろう付けが可能となる。
【００６１】
そして、冷却過程において、融液が凝固することで、中間プレート１３とインナーフィン１４、１５の接触部が接合される。すなわち、図２に示すように、中間プレート１３とインナーフィン１４、１５とのろう付け接合部にフィレット２５、２６が形成される。フィレット２５、２６は、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｓｉを含有するアルミニウム合金で構成されている。
【００６２】
このように、本実施形態では、クラッド材３０、４０の表層３３、４２、４３ではなく、中間層３２、４１にＭｇが添加されている。このため、加熱前における表層３３、４２、４３の表面でのＭｇの酸化皮膜の形成を抑制できる。さらに、ろう付けのための加熱昇温時に、中間層３２、４１中のＢｉが他の成分よりも先に溶融する。溶融したＢｉが、Ｍｇの表面への拡散を抑制する。このため、加熱昇温時におけるＭｇの酸化皮膜の形成を抑制できる。そして、表層３３、４２、４３全体が溶融状態となったときに、Ｍｇが表層３３、４２、４３の表面側に拡散することによって、酸化皮膜６１が破壊される。すなわち、ろう材が溶融するまでは、Ｂｉ融液が表層３３、４２、４３の表面へのＭｇの拡散を抑制する。ろう材が溶融したときに、Ｍｇの酸化膜破壊効果が得られる。
【００６３】
これにより、本実施形態によれば、低酸素環境下において、フラックスレスで、良好にろう付け接合することができる。
【００６４】
また、本実施形態では、外殻プレート１１、１２として、クラッド材３０を用いている。外殻プレート１１、１２は、中間プレート１３とろう付け接合されることで、中間プレート１３との間に空間を形成する。したがって、外殻プレート１１、１２と中間プレート１３は、内部に内部空間を形成する空間形成部材である。外殻プレート１１、１２は、この空間形成部材の一部を構成している。このため、ろう付け工程では、外殻プレート１１、１２と、その接合相手の部材である中間プレート１３とが、外殻プレート１１、１２と中間プレート１３の間の内部空間と外殻プレート１１、１２と中間プレート１３の外側の外部空間とを隔てた状態で、ろう付け接合される。
【００６５】
ここで、外部空間の方が内部空間よりも広い。このため、外部空間に存在する酸素の方が内部空間に存在する酸素よりも多い。クラッド材３０にＢｉが含まれていない場合、クラッド材３０の表面のうちの外部空間側に形成される酸化皮膜は、クラッド材３０の表面のうちの内部空間側に形成される酸化皮膜よりも厚くなる。
【００６６】
これに対して、本実施形態では、クラッド材３０の中間層３２にＢｉが含まれている。これにより、加熱時に、溶融したＢｉによって、外部空間からクラッド材３０の表面への酸素の移動を抑制することができる。このため、クラッド材３０の表面のうちの外部空間側において、酸化皮膜の形成を抑制できる。換言すると、クラッド材３０の外部空間側と内部空間側とのそれぞれに形成される酸化皮膜の厚さを同じ厚さに近づけることができる。この結果、外殻プレート１１、１２と中間プレート１３とを、良好にろう付け接合することができる。
【００６７】
（第２実施形態）
図９に示すように、本実施形態は、第１実施形態に対して、クラッド材３０の中間層３２を構成するアルミニウム合金の組成が異なる。芯材層３１、表層３３を構成するアルミニウム合金の組成は、第１実施形態のクラッド材３０と同じである。
【００６８】
本実施形態では、中間層３２は、Ａｌ−Ｍｇ−Ｂｉ−Ｚｎ系合金で構成されている。Ｚｎの添加量は、添加材として判別できる０．０２％を下限値とし、それ以上であることが好ましい。また、Ｚｎの添加量は、中間層３２が犠牲層として効果を発揮することができる６％を上限値とし、それ以下であることが好ましい。犠牲層とは、芯材層３１に対して優先的に腐食することで、芯材層３１の腐食を抑制する機能を果たす層である。６％以上添加された場合、材料の耐食性が著しく低下する。なお、Ｚｎの添加量を示す数値（％）は、中間層３２を構成するアルミニウム合金全体に対するＺｎの質量％（ｍａｓｓ％）を示している。
【００６９】
本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００７０】
（第３実施形態）
図１０に示すように、本実施形態は、第１実施形態に対して、クラッド材３０の表層３３を構成するアルミニウム合金の組成が異なる。芯材層３１、中間層３２を構成するアルミニウム合金の組成は、第１実施形態のクラッド材３０と同じである。
【００７１】
本実施形態では、表層３３は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金で構成されている。Ｚｎの添加量は、添加材として判別できる０．０２％を下限値とし、それ以上であることが好ましい。また、Ｚｎの添加量は、表層３３が犠牲層として効果を発揮することができる６％を上限値とし、それ以下であることが好ましい。６％以上添加された場合、材料の耐食性が著しく低下する。なお、Ｚｎの添加量を示す数値（％）は、表層３３を構成するアルミニウム合金全体に対するＺｎの質量％（ｍａｓｓ％）を示している。
【００７２】
本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００７３】
（第４実施形態）
図１１に示すように、本実施形態は、第１実施形態に対して、クラッド材３０の芯材層３１を構成するアルミニウム合金の組成が異なる。中間層３２、表層３３を構成するアルミニウム合金の組成は、第１実施形態のクラッド材３０と同じである。
【００７４】
本実施形態では、芯材層３１は、Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金で構成されている。このように、芯材層３１にＭｇが添加されていてもよい。本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。なお、第２、第３実施形態においても、本実施形態と同様に、芯材層３１にＭｇが添加されていてもよい。
【００７５】
（第５実施形態）
本実施形態は、第１実施形態に対して、中間プレート１３、インナーフィン１４、１５のそれぞれとして用いる部材が異なる。
【００７６】
本実施形態では、用意工程において、中間プレート１３として、図５に示す単層部材５０を用意する。インナーフィン１４、１５として、図４に示すクラッド材４０を用意する。本実施形態においても、第１実施形態と同様に、中間プレート１３とインナーフィン１４、１５とが良好にろう付け接合される。
【００７７】
なお、本実施形態では、外殻プレート１１、１２を構成するクラッド材３０と、中間プレート１３を構成する単層部材５０とがろう付け接合される。この場合であっても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００７８】
（第６実施形態）
本実施形態は、第１実施形態のクラッド材３０に替えて、図１２に示すクラッド材７０を用いる。すなわち、本実施形態では、用意工程において、ろう付け接合前の状態における一対の外殻プレート１１、１２として、芯材層７１に中間層７２と表層７３とが順に積層されたクラッド材７０を用意する。
【００７９】
芯材層７１は、第１実施形態のクラッド材３０の芯材層３１と同じである。中間層７２は、ろう材で構成されており、マグネシウムとビスマスとを含有するアルミニウム−シリコン合金（Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ−Ｂｉ系合金）で構成されている。表層７３は、ろう材で構成されており、アルミニウム−シリコン合金（Ａｌ−Ｓｉ系合金）で構成されている。本実施形態では、クラッド材７０が積層材に相当する。
【００８０】
このように、クラッド材７０は、２層のろう材層を有する。２層のろう材層のうち内側のろう材層である中間層７２に、マグネシウムとビスマスとが含有されている。クラッド材７０のろう付けのメカニズムは、第１実施形態のクラッド材３０と同じである。図６、７、８中の表層３３が、本実施形態のクラッド材７０の表層７３に対応する。よって、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００８１】
（第７実施形態）
図１３に示すように、本実施形態は、第６実施形態に対して、クラッド材７０の中間層７２を構成するアルミニウム合金の組成が異なる。芯材層７１、表層７３を構成するアルミニウム合金の組成は、第６実施形態のクラッド材７０と同じである。
【００８２】
本実施形態では、第２実施形態と同様に、中間層７２を構成するアルミニウム合金に、Ｚｎが添加されている。すなわち、中間層７２は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ−Ｂｉ−Ｚｎ系合金で構成されている。Ｚｎの添加量は、第２実施形態と同じである。本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００８３】
（第８実施形態）
図１４に示すように、本実施形態は、第６実施形態に対して、クラッド材７０の表層３３を構成するアルミニウム合金の組成が異なる。芯材層７１、中間層７２を構成するアルミニウム合金の組成は、第６実施形態のクラッド材７０と同じである。
【００８４】
本実施形態では、第３実施形態と同様に、表層７３を構成するアルミニウム合金に、Ｚｎが添加されている。すなわち、表層７３は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金で構成されている。Ｚｎの添加量は、第３実施形態と同様である。本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００８５】
（第９実施形態）
図１５に示すように、本実施形態は、第６実施形態に対して、クラッド材７０の芯材層７１を構成するアルミニウム合金の組成が異なる。中間層７２、表層７３を構成するアルミニウム合金の組成は、第６実施形態のクラッド材７０と同じである。
【００８６】
本実施形態では、第４実施形態と同様に、芯材層７１を構成するアルミニウム合金に、Ｍｇが添加されている。すなわち、芯材層７１は、Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金で構成されている。本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。なお、第７、第８実施形態においても、本実施形態と同様に、芯材層７１にＭｇが添加されていてもよい。
【００８７】
（他の実施形態）
（１）第１−第４実施形態では、クラッド材３０の表層３３を構成するアルミニウム合金には、Ｂｉが含まれていないが、図１６、１７、１８、１９に示すように、Ｂｉが含まれていてもよい。
【００８８】
図１６に示すクラッド材３０では、表層３３は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｂｉ系合金で構成されている。芯材層３１、中間層３２を構成するアルミニウム合金の組成は、図３に示す第１実施形態のクラッド材３０と同じである。
【００８９】
図１７に示すクラッド材３０では、表層３３は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｂｉ系合金で構成されている。芯材層３１、中間層３２を構成するアルミニウム合金の組成は、図９に示す第２実施形態のクラッド材３０と同じである。
【００９０】
図１８に示すクラッド材３０では、表層３３は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｂｉ−Ｚｎ系合金で構成されている。芯材層３１、中間層３２を構成するアルミニウム合金の組成は、図１０に示す第３実施形態のクラッド材３０と同じである。
【００９１】
図１９に示すクラッド材３０では、表層３３は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｂｉ系合金で構成されている。芯材層３１、中間層３２を構成するアルミニウム合金の組成は、図１１に示す第４実施形態のクラッド材３０と同じである。図１１および図１９に示すクラッド材３０において、芯材層３１を構成するアルミニウム合金のＭｇの含有量は、０．０２質量％以上３．０質量％以下であることが好ましい。これにより、後述する実施例に示すように、エロージョンの発生を回避することができる。
【００９２】
図１６−１９のいずれの場合においても、表層３３を構成するアルミニウム合金のＢｉの含有量は、０．０１質量％以上１．０質量％以下であることが好ましい。これにより、後述する実施例に示すように、良好なろう付けが可能となる。
【００９３】
（２）第６−第９実施形態では、クラッド材７０の表層７３を構成するアルミニウム合金には、Ｂｉが含まれていないが、図２０、２１、２２、２３に示すように、Ｂｉが含まれていてもよい。
【００９４】
図２０に示すクラッド材７０では、表層７３は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｂｉ系合金で構成されている。芯材層７１、中間層７２を構成するアルミニウム合金の組成は、図１２に示す第６実施形態のクラッド材７０と同じである。
【００９５】
図２１に示すクラッド材７０では、表層７３は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｂｉ系合金で構成されている。芯材層７１、中間層７２を構成するアルミニウム合金の組成は、図１３に示す第７実施形態のクラッド材７０と同じである。
【００９６】
図２２に示すクラッド材７０では、表層７３は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｂｉ−Ｚｎ系合金で構成されている。芯材層７１、中間層７２を構成するアルミニウム合金の組成は、図１４に示す第８実施形態のクラッド材７０と同じである。
【００９７】
図２３に示すクラッド材７０では、表層７３は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｂｉ系合金で構成されている。芯材層７１、中間層７２を構成するアルミニウム合金の組成は、図１５に示す第９実施形態のクラッド材７０と同じである。
【００９８】
図２０−２３のいずれの場合においても、表層３３を構成するアルミニウム合金のＢｉの含有量は、０．０１質量％以上１．０質量％以下であることが好ましい。これにより、良好なろう付けが可能となる。
【００９９】
（３）第１実施形態では、図４に示すように、クラッド材４０の第１、第２表層４２、４３を構成するアルミニウム合金には、Ｂｉが含まれていないが、図２４に示すように、Ｂｉが含まれていてもよい。図２４に示すクラッド材４０では、第１、第２表層４２、４３のそれぞれは、Ａｌ−Ｓｉ−Ｂｉ系合金で構成されている。中間層４１を構成するアルミニウム合金の組成は、図４に示す第１実施形態のクラッド材４０と同じである。
【０１００】
（４）上記各実施形態において、クラッド材３０の表層３３、クラッド材７０の表層７３およびクラッド材４０の第１、第２表層４２、４３のそれぞれを構成するアルミニウム合金に、他の元素が含まれていてもよい。
【０１０１】
（５）上記各実施形態において、クラッド材３０の中間層３２、クラッド材７０の中間層７２およびクラッド材４０の中間層４１のそれぞれを構成するアルミニウム合金に、他の元素が含まれていてもよい。
【０１０２】
（６）第１−第４実施形態および他の実施形態（１）では、クラッド材３０の芯材層３１を構成するアルミニウム合金は、Ａｌ−Ｍｎ系合金またはＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金であったが、さらに他の元素が含まれていてもよく、Ｍｎの替わりに他の元素が含まれていてもよい。同様に、第１、第５実施形態および他の実施形態（３）では、クラッド材４０の中間層４１を構成するアルミニウム合金は、Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ−Ｂｉ系合金であったが、さらに他の元素が含まれていてもよく、Ｍｎの替わりに他の元素が含まれていてもよい。同様に、第６−第９実施形態および他の実施形態（２）では、クラッド材７０の芯材層７１を構成するアルミニウム合金は、Ａｌ−Ｍｎ系合金またはＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金であったが、さらに他の元素が含まれていてもよく、Ｍｎの替わりに他の元素が含まれていてもよい。
【０１０３】
（７）上記各実施形態では、チューブ３は、中間プレート１３を有していたが、中間プレート１３を有していなくてもよい。一対の外殻プレート１１、１２同士がろう付け接合されることで、１つのチューブ３が形成されていてもよい。この場合、一対の外殻プレート１１、１２を構成するクラッド材３０同士が接合される。２つのクラッド材３０は、どちらも表層３３を接合の相手側とされる。
【０１０４】
（８）上記各実施形態では、外殻プレート１１、１２としてクラッド材３０またはクラッド材７０を用いたが、これに限定されない。熱交換器を構成する他の構成部材としてクラッド材３０またはクラッド材７０を用いてもよい。この場合、互いにろう付けされるアルミニウム合金製の２つの部材のうち少なくとも一方がクラッド材３０またはクラッド材７０で構成されていればよい。表層３３側を接合の相手側として、クラッド材３０またはクラッド材７０を相手側の部材と接触させた状態で加熱する。
【０１０５】
また、クラッド材３０に替えて、クラッド材３０の芯材層３１側にさらに他の層が積層された積層材を用いてもよい。同様に、クラッド材７０に替えて、クラッド材７０の芯材層７１側にさらに他の層が積層された積層材を用いてもよい。
【０１０６】
また、第１実施形態では、中間プレート１３としてクラッド材４０を用い、第５実施形態では、インナーフィン１４、としてクラッド材４０を用いたが、これに限定されない。熱交換器を構成する他の構成部材としてクラッド材４０を用いてもよい。この場合、互いにろう付けされるアルミニウム合金製の２つの部材のうち少なくとも一方がクラッド材４０で構成されていればよい。また、第１実施形態のクラッド材３０と同様に、空間形成部材の一部として、クラッド材４０を用いることもできる。これによっても、加熱時に、中間層４１から溶融したＢｉによって、外部空間からクラッド材４０の表面への酸素の移動を抑制することができる。このため、クラッド材４０の表面のうちの外部空間側において、酸化皮膜の形成を抑制できる。よって、空間形成部材を良好にろう付け接合することができる。
【０１０７】
（９）本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能であり、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。
【実施例】
【０１０８】
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１−１１および比較例１−３）
表１、２、３に示す実施例１−１１および比較例１−３のクラッド材３０のろう付け性について評価した。実施例１−１１のクラッド材３０は、図３に示す第１実施形態のクラッド材３０に対応する。実施例１−１１および比較例１−３のクラッド材３０のそれぞれは、中間層３２がＡｌ−Ｍｇ−Ｂｉ系合金である。これらのクラッド材３０は、中間層３２を構成するアルミニウム合金のＢｉ、Ｍｇの添加量が異なり、表層３３を構成するアルミニウム合金の組成が同じである。
【０１０９】
【表１】
2018158371.tif 000003
【０１１０】
【表２】
2018158371.tif 000004
【０１１１】
【表３】
2018158371.tif 000005
【０１１２】
表１、２、３において、中間層３２の各成分の添加量の単位は質量％（ｍａｓｓ％）であり、アルミニウム合金の残部は、Ａｌと不可避的不純物である。表層３３は、Ｓｉの添加量が１０．０質量％、残部がＡｌと不可避的不純物であるアルミニウム合金（１０Ｓｉ−Ａｌ）である。芯材層３１は、Ａｌ−Ｍｎ系合金である。クラッド材３０のろう付け接合の相手部材として、ろう材を含まないアルミニウム合金で構成された部材を用いた。
【０１１３】
所定の形状に加工されたクラッド材３０と相手部材とを組み付けた後、低酸素濃度環境下であって、大気圧下で、フラックスを用いずに、ろう付けした。このろう付け方法は、第１実施形態の説明の通りである。具体的には、加熱炉の内部を窒素ガスで充填した状態で、加熱炉の内部温度をろう材の溶融温度まで上昇させて、一定の温度で所定時間保持した後、クラッド材３０および相手部材を冷却した。
【０１１４】
ろう付け性の評価については、フィレットの大きさに基づいて行った。ろう付け性の評価結果は、表１、２、３に示される通りである。表中の○は、ろう付け性が良好であったことを示す。表中の◎は、ろう付け性が特に良好であったことを示す。すなわち、表中の◎は、フラックスを用いた従来のノコロック法によってろう付け接合した場合に形成されるフィレットと同等の大きさのフィレットが形成されたことを示す。表中の×は、ろう付け性が不良であったことを示す。
【０１１５】
表１、２、３に示すように、Ｂｉの添加量が０．０１％、１．０％、２．０％のいずれのときも、Ｍｇの添加量が０．１％以上５．０％以下のとき、ろう付け性が良好であった。なお、表には示していないが、Ｂｉの添加量が２．０％よりも多い場合では、Ｍｇの添加量に関わらず、ろう付け性が悪かった。また、Ｍｇの添加量が５％を超えたものは、部品成形時の加工性が低下した。これらのことから、中間層３２において、Ｂｉの添加量は０．０１％以上２．０％以下であり、Ｍｇの添加量が０．１％以上５．０％以下であることが好ましい。
【０１１６】
また、表２に示すように、Ｂｉの添加量が１．０％のときであって、Ｍｇの添加量が０．２％、３．０％のとき、ろう付け性が特に良好であった。したがって、Ｂｉの添加量は１．０％であって、Ｍｇの添加量は０．２％以上３．０％以下であることがより好ましい。
【０１１７】
（比較例４−７）
表４に示す比較例４−７のクラッド材のろう付け性について評価した。ろう付け方法およびろう付け性の評価方法は、実施例１−１１と同じである。比較例４−７のクラッド材は、中間層３２にＢｉが添加されていない点が実施例１−３および比較例１のクラッド材３０と異なる。表層３３を構成するアルミニウム合金の組成は、実施例１−３および比較例１のクラッド材３０と同じである。
【０１１８】
【表４】
2018158371.tif 000006
【０１１９】
表４に示すように、比較例４−７のクラッド材は、いずれも、ろう付け性が悪かった。
【０１２０】
（実施例１２−２２よび比較例８−１０）
表５、６、７に示す実施例１２−２２および比較例８−１０のクラッド材３０のろう付け性について評価した。ろう付け方法およびろう付け性の評価方法は、実施例１−１１と同じである。実施例１２−２２および比較例８−１０のクラッド材３０は、表層３３がＡｌ−Ｓｉ−Ｂｉ系合金であり、表層３３にＢｉが添加されている点が、実施例１−１１および比較例１−３のクラッド材３０と異なる。実施例１２−２２のクラッド材３０は、図１６に示す他の実施形態（１）のクラッド材３０に対応する。実施例１２−２２および比較例８−１０のクラッド材３０のそれぞれは、中間層３２を構成するアルミニウム合金のＢｉ、Ｍｇの添加量が異なり、表層３３を構成するアルミニウム合金の組成が同じである。
【０１２１】
【表５】
2018158371.tif 000007
【０１２２】
【表６】
2018158371.tif 000008
【０１２３】
【表７】
2018158371.tif 000009
【０１２４】
表５、６、７において、中間層３２の各成分の添加量の単位は質量％（ｍａｓｓ％）であり、アルミニウム合金の残部は、Ａｌと不可避的不純物である。表層３３は、Ｂｉの添加量が０．１質量％、Ｓｉの添加量が１０．０質量％、残部がＡｌと不可避的不純物であるアルミニウム合金（０．１Ｂｉ−１０Ｓｉ−Ａｌ）である。芯材層３１は、Ａｌ−Ｍｎ系合金である。
【０１２５】
表５、６、７に示すように、Ｂｉの添加量が０．０１％、１．０％、２．０％のいずれのときも、Ｍｇの添加量が０．１％以上５．０％以下のとき、ろう付け性が良好であった。なお、表には示していないが、Ｂｉの添加量が２．０％よりも多い場合では、Ｍｇの添加量に関わらず、ろう付け性が悪かった。また、Ｍｇの添加量が５％を超えたものは、部品成形時の加工性が低く、ろう付け前の成形品に割れが生じていた。これらのことから、中間層３２において、Ｂｉの添加量は０．０１％以上２．０％以下であり、Ｍｇの添加量が０．１％以上５．０％以下であることが好ましい。
【０１２６】
また、表５に示すように、Ｂｉの添加量が０．０１％であって、Ｍｇの添加量が０．１％、０．５％のとき、ろう付け性が特に良好であった。したがって、Ｂｉの添加量は０．０１％であって、Ｍｇの添加量は０．１％以上０．５％以下であることがより好ましい。      
【０１２７】
また、表６、７に示すように、Ｂｉの添加量が１．０％、２．０％のいずれのときも、Ｍｇの添加量が０．２％、３．０％のとき、ろう付け性が特に良好であった。したがって、Ｂｉの添加量は１．０％以上２．０％以下であって、Ｍｇの添加量は０．２％以上３．０％以下であることがより好ましい。
【０１２８】
（実施例２３−２５および比較例１１）
表８に示す実施例２３−２５および比較例１１のクラッド材３０のろう付け性について評価した。ろう付け方法およびろう付け性の評価方法は、実施例１−１１と同じである。実施例２３−２５のクラッド材３０は、実施例１２−２２のクラッド材３０と同様に、図１６に示す他の実施形態（１）のクラッド材３０に対応する。実施例２３−２５および比較例１１のクラッド材３０のそれぞれは、表層３３がＡｌ−Ｓｉ−Ｂｉ系合金であって、表層３３を構成するアルミニウム合金のＢｉの添加量が異なり、Ｓｉの添加量が同じである。中間層３２を構成するアルミニウム合金の組成は同じである。なお、図８では、実施例２の評価結果も示している。
【０１２９】
【表８】
2018158371.tif 000010
【０１３０】
表８において、各成分の添加量の単位は質量％（ｍａｓｓ％）であり、アルミニウム合金の残部は、Ａｌと不可避的不純物である。中間層３２は、Ｍｇの添加量が０．５質量％、Ｂｉの添加量が０．０１質量％、残部がＡｌと不可避的不純物であるアルミニウム合金（０．５Ｍｇ−０．０１Ｂｉ−Ａｌ）である。
【０１３１】
表８に示すように、Ｂｉの添加量が０．０１％、０．１％、１．０％のとき、ろう付け性が良好であった。したがって、表層３３において、Ｂｉの添加量は０．０１％以上１．０％以下が好ましい。また、Ｂｉの添加量が０．０１％、０．１％のとき、ろう付け性が特に良好であった。したがって、表層３３において、Ｂｉの添加量は０．０１％以上０．１％以下がより好ましい。
【０１３２】
（実施例２６−３１および比較例１２、１３）
表９、１０に示す実施例２６−３１および比較例１２、１３のクラッド材３０のろう付け時におけるエロージョンの発生の有無について評価した。ろう付け方法は、実施例１−１１と同じである。エロージョンの発生の有無の評価は、ろう付後断面の組織観察を行った。実施例２６−３１のクラッド材３０は、図１９に示す他の実施形態（１）のクラッド材３０に対応する。実施例２６−３１および比較例１２、１３のクラッド材３０のそれぞれは、中間層３２のＭｇの添加量または芯材層３１のＭｇの添加量が異なる。
【０１３３】
【表９】
2018158371.tif 000011
【０１３４】
【表１０】
2018158371.tif 000012
【０１３５】
表９、１０において、中間層３２の各成分の添加量の単位は質量％（ｍａｓｓ％）であり、アルミニウム合金の残部は、Ａｌと不可避的不純物である。芯材層３１は、Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金であり、芯材層のＭｇの添加量の単位は質量％（ｍａｓｓ％）である。表層３３は、Ｂｉの添加量が０．１質量％、Ｓｉの添加量が１０．０質量％、残部がＡｌと不可避的不純物であるアルミニウム合金（０．１Ｂｉ−１０Ｓｉ−Ａｌ）である。
【０１３６】
表９、１０に示すように、芯材層３１のＭｇの添加量が０．０２％、０．２％、３．０％のとき、エロージョンは発生していなかった。したがって、芯材層３１において、Ｍｇの添加量は、０．０２％以上３．０％以下が好ましい。
【０１３７】
なお、表１−表８の結果は、中間層３２に含まれるＢｉ成分とＭｇ成分によって得られたと考えられる。したがって、上記した実施例に限られず、中間層３２に、他の成分が含まれる場合においても、表１−表８と同様の結果が得られると考えられる。表９の結果についても同様である。
【０１３８】
また、第１実施形態等のクラッド材４０の表層４２、４３と中間層４１とが、クラッド材３０の表層３３と中間層３２と同様の組成を有する場合においても、表１−表８と同様の結果が得られると考えられる。
【０１３９】
また、上述の通り、第６−９実施形態等のクラッド材７０は、中間層７２がＳｉを含有する点が、第１−４実施形態等のクラッド７０と異なるだけである。したがって、中間層７２がＳｉを含有する点を除いて、クラッド材７０の表層７３と中間層７２とが、クラッド材３０の表層３３と中間層３２と同様の組成を有する場合においても、表１−表９と同様の結果が得られると考えられる。
【符号の説明】
【０１４０】
１１          外殻プレート
１２          外殻プレート
１３          中間プレート
３０、７０    クラッド材
３１、７１    芯材層
３２、７２    中間層
３３、７３    表層
【図１】
2018158371.tif 000013
【図２】
2018158371.tif 000014
【図３】
2018158371.tif 000015
【図４】
2018158371.tif 000016
【図５】
2018158371.tif 000017
【図６】
2018158371.tif 000018
【図７】
2018158371.tif 000019
【図８】
2018158371.tif 000020
【図９】
2018158371.tif 000021
【図１０】
2018158371.tif 000022
【図１１】
2018158371.tif 000023
【図１２】
2018158371.tif 000024
【図１３】
2018158371.tif 000025
【図１４】
2018158371.tif 000026
【図１５】
2018158371.tif 000027
【図１６】
2018158371.tif 000028
【図１７】
2018158371.tif 000029
【図１８】
2018158371.tif 000030
【図１９】
2018158371.tif 000031
【図２０】
2018158371.tif 000032
【図２１】
2018158371.tif 000033
【図２２】
2018158371.tif 000034
【図２３】
2018158371.tif 000035
【図２４】
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