(57)【要約】【課題】通常の押出加工では製造が困難である、通路断面積が０．２ｍｍ2 よりも小さな微細通路を、工業的に有利に形成し得る構造の熱交換器用Ａｌ部材を提供し、また、そのような熱交換器用Ａｌ部材を、低コストにて、簡単に且つ容易に製造することの出来る方法を提供する。【解決手段】溝断面積が０．２ｍｍ2 以下となる通路形成用の溝４を所定パターンで板面に形成してなるＡｌ板材２と、Ａｌ芯材６に対して所定厚さのＡｌろう材８層を一体的に形成してなるブレージングシート１０とを積層して、加熱ろう付けすることにより得られたろう付け製品１４にて構成され、Ａｌ板材２における通路形成用溝４の両側部の頂部とブレージングシート１０のＡｌ芯材６とが接合せしめられることにより、通路形成用溝４とＡｌ芯材６とに囲まれた微細な通路１６を内部に形成した。【選択図】図３
2015020183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溝断面積が０．２ｍｍ2 以下となる通路形成用の溝を所定パターンで板面に形成してなるＡｌ板材に対して、Ａｌ芯材とＡｌろう材とをクラッドして、それらＡｌ芯材とＡｌろう材とから一体的に構成されてなるブレージングシートを、該Ａｌ板材の溝形成面と該ブレージングシートのＡｌろう材側の面とが対向するように積層して、加熱ろう付けすることにより得られたろう付け製品にて構成され、該Ａｌ板材における前記通路形成用溝の両側部の頂部と前記ブレージングシートのＡｌ芯材とが接合せしめられて、該通路形成用溝と該Ａｌ芯材とに囲まれた微細な通路が製品内部に形成されていることを特徴とする微細通路を備えた熱交換器用Ａｌ部材。
【請求項２】
前記通路形成用溝の複数が、互いに平行に、前記Ａｌ板材の板面に形成されている請求項１に記載の微細通路を備えた熱交換器用Ａｌ部材。
【請求項３】
前記ブレージングシートにおける前記Ａｌろう材が、Ａｌ−３．５〜１３質量％Ｓｉ合金から構成されると共に、前記通路形成用溝上に位置する該Ａｌろう材が、該通路形成用溝の体積の２０％以下の体積を与える厚さにおいて形成されている請求項１又は請求項２に記載の微細通路を備えた熱交換器用Ａｌ部材。
【請求項４】
前記ブレージングシートにおける前記Ａｌろう材が、Ａｌ−３．５〜６質量％Ｓｉ合金から構成されると共に、前記通路形成用溝上に位置する該Ａｌろう材が、該通路形成用溝の体積の４０％以下の体積を与える厚さにおいて形成されている請求項１又は請求項２に記載の微細通路を備えた熱交換器用Ａｌ部材。
【請求項５】
溝断面積が０．２ｍｍ2 以下となる通路形成用の溝を所定パターンで板面に形成してなるＡｌ板材に対して、Ａｌ芯材とＡｌろう材とをクラッドして、それらＡｌ芯材とＡｌろう材とから一体的に構成されてなるブレージングシートを、該Ａｌ板材の溝形成面と該ブレージングシートのＡｌろう材側の面とが対向するように積層して、該Ａｌ板材の通路形成用溝を該ブレージングシートにて覆蓋した後、それらＡｌ板材及びブレージングシートの積層物を加熱して、該ブレージングシートのＡｌろう材部位を溶融せしめて、該Ａｌ板材における前記通路形成用溝の両側部の頂部と前記ブレージングシートのＡｌ芯材とを接合せしめることにより、微細な通路が内部に形成されるようにしたことを特徴とする微細通路を備えた熱交換器用Ａｌ部材の製造方法。
【請求項６】
前記ブレージングシートにおける前記Ａｌろう材が、Ａｌ−３．５〜１３質量％Ｓｉ合金から構成されると共に、前記通路形成用溝上に位置する該Ａｌろう材が、該通路形成用溝の体積の２０％以下の体積を与える厚さにおいて形成されている請求項５に記載の微細通路を備えた熱交換器用Ａｌ部材の製造方法。
【請求項７】
前記ブレージングシートにおける前記Ａｌろう材が、Ａｌ−３．５〜６質量％Ｓｉ合金から構成されると共に、前記通路形成用溝上に位置する該Ａｌろう材が、該通路形成用溝の体積の４０％以下の体積を与える厚さにおいて形成されている請求項５に記載の微細通路を備えた熱交換器用Ａｌ部材の製造方法。
【請求項８】
前記ブレージングシートにおける前記Ａｌろう材の表面に対して、フッ化物系フラックスが１．５〜３ｇ／ｍ2 の割合で塗布されている一方、前記積層物の加熱によるろう付け接合操作が、酸素濃度が１００ｐｐｍ以下の不活性ガス雰囲気中で実施されることを特徴とする請求項５乃至請求項７の何れか１項に記載の微細通路を備えた熱交換器用Ａｌ部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細通路を備えた熱交換器用Ａｌ部材及びその製造方法に係り、特に、通路断面積が極めて小さな微細通路の複数を、工業的に容易に、且つ同時に形成することの出来る構造において得られた熱交換器用Ａｌ部材と、それを経済的に有利に製造することの出来る方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車用熱交換器に代表されるＡｌ製熱交換器においては、単管状のチューブの他、押出扁平多穴管状チューブ、成形加工された板チューブ、或はインナーフィンを内蔵した板チューブ等によって、冷媒通路が形成されている。そして、それらの通路部材には、ろう付け接合によってプレートフィンやコルゲートフィンが組み付けられて、目的とする熱交換器が構成されており、これによって、工業的に効率よく生産されているのである。また、航空機用や鉄道車両用のＡｌ製熱交換器は、上記の自動車用熱交換器に比較すると、やや大型であり、そして産業用の熱交換器は、更に大型になる場合が多いが、冷媒通路を構成する熱交換器用部材の構成には、類似性がある。なお、ここでは、Ａｌなる表示が、アルミニウム及びアルミニウム合金を含む総称としても、用いられていることに留意されるべきである。
【０００３】
一方、昨今のハイブリッド車や電気自動車にみられるモーターによる自動車駆動方式の採用や、電子機器の高性能化及び小型化等によって、熱交換器も小型化する傾向にある。そして、この熱交換器の小型化に伴なって、通路部材に形成される冷媒通路を微細化する要望が高まってきているのであるが、板の成形加工やインナーフィンによる冷媒通路の縮小化には限界があり、また、押出多穴管における内孔寸法の縮小化も、既に限界の域に達しているのである。
【０００４】
例えば、特許文献１や特許文献２等においては、扁平多穴管を用いて、熱交換器における冷媒通路を形成する場合において、かかる扁平多穴管には、Ａｌ材料（ビレット）の押出加工によって得られた形材を用いることが明らかにされているのであるが、そのような押出加工にて形成される押出形材中の多数の冷媒通路用孔は、押出ダイスの押出孔の形状によって規定されることとなるところから、かかる冷媒通路用孔の縮小化には、自ずから限界があり、一つの冷媒通路用孔の最小断面積としては、具体的には、矩形断面の孔において０．５ｍｍ2 程度、円形断面孔では０．２ｍｍ2 程度となる大きさの孔が、現状では最小と考えられている。押出ダイスにおいて、余りにも小さな押出孔は、構造的にも実現が困難であることに加えて、安定的に押出加工することが困難である等の問題を内在している。
【０００５】
このため、特許文献３に開示の多孔扁平金属管ヒートパイプ式熱交換器において用いられる多孔扁平管にあっても、細孔の断面積は、幅０．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍを最小限として設定されるとして、０．２５ｍｍ2 以上の大きさの断面積が対象とされるとされて、それよりも更に小さな細孔の形成については、何等明らかにされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３３０２３３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５６５２５号公報
【特許文献３】特開平９−１４８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、通常の押出加工では製造が困難である、通路断面積が０．２ｍｍ2 よりも小さな微細通路を、工業的に有利に形成し得る構造の熱交換器用Ａｌ部材を提供することにあり、また、そのような熱交換器用Ａｌ部材を、低コストにて、簡単に且つ容易に製造することの出来る方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そして、本発明にあっては、上記せる如き熱交換器用Ａｌ部材に係る課題を解決するために、溝断面積が０．２ｍｍ2 以下となる通路形成用の溝を所定パターンで板面に形成してなるＡｌ板材に対して、Ａｌ芯材とＡｌろう材とをクラッドして、それらＡｌ芯材とＡｌろう材とから一体的に構成されてなるブレージングシートを、該Ａｌ板材の溝形成面と該ブレージングシートのＡｌろう材側の面とが対向するように積層して、加熱ろう付けすることにより得られたろう付け製品にて構成され、該Ａｌ板材における前記通路形成用溝の両側部の頂部と前記ブレージングシートのＡｌ芯材とが接合せしめられて、該通路形成用溝と該Ａｌ芯材とに囲まれた微細な通路が製品内部に形成されていることを特徴とする微細通路を備えた熱交換器用Ａｌ部材を、その要旨とするものである。
【０００９】
なお、かかる本発明に従う熱交換器用Ａｌ部材の望ましい態様の一つによれば、前記通路形成用溝の複数が、互いに平行に、前記Ａｌ板材の板面に形成されている。
【００１０】
そして、本発明にあっては、有利には、前記ブレージングシートにおける前記Ａｌろう材が、Ａｌ−３．５〜１３質量％Ｓｉ合金から構成されると共に、前記通路形成用溝上に位置する該Ａｌろう材が、該通路形成用溝の体積の２０％以下の体積を与える厚さにおいて形成されている。
【００１１】
特に、本発明にあっては、有利には、前記ブレージングシートにおける前記Ａｌろう材が、Ａｌ−３．５〜６質量％Ｓｉ合金から構成されると共に、前記通路形成用溝上に位置する該Ａｌろう材が、該通路形成用溝の体積の４０％以下の体積を与える厚さにおいて形成されている。
【００１２】
また、本発明にあっては、上記した熱交換器用Ａｌ部材の製造方法に係る課題を解決するために、溝断面積が０．２ｍｍ2 以下となる通路形成用の溝を所定パターンで板面に形成してなるＡｌ板材に対して、Ａｌ芯材とＡｌろう材とをクラッドして、それらＡｌ芯材とＡｌろう材とから一体的に構成されてなるブレージングシートを、該Ａｌ板材の溝形成面と該ブレージングシートのＡｌろう材側の面とが対向するように積層して、該Ａｌ板材の通路形成用溝を該ブレージングシートにて覆蓋した後、それらＡｌ板材及びブレージングシートの積層物を加熱して、該ブレージングシートのＡｌろう材部位を溶融せしめて、該Ａｌ板材における前記通路形成用溝の両側部の頂部と前記ブレージングシートのＡｌ芯材とを接合せしめることにより、微細な通路が内部に形成されるようにしたことを特徴とする熱交換器用Ａｌ部材の製造方法を、その要旨とするものである。
【００１３】
なお、かかる本発明に従う熱交換器用Ａｌ部材の製造方法の望ましい態様の一つによれば、前記ブレージングシートにおける前記Ａｌろう材が、Ａｌ−３．５〜１３質量％Ｓｉ合金から構成されると共に、前記通路形成用溝上に位置する該Ａｌろう材が、該通路形成用溝の体積の２０％以下の体積を与える厚さにおいて形成されている。
【００１４】
中でも、本発明にあっては、有利には、前記ブレージングシートにおける前記Ａｌろう材が、Ａｌ−３．５〜６質量％Ｓｉ合金から構成されると共に、前記通路形成用溝上に位置する該Ａｌろう材が、該通路形成用溝の体積の４０％以下の体積を与える厚さにおいて形成されている。
【００１５】
さらに、本発明に従う熱交換器用Ａｌ部材の製造方法に係る他の望ましい態様の一つによれば、前記ブレージングシートにおける前記Ａｌろう材の表面に対して、フッ化物系フラックスが１．５〜３ｇ／ｍ2 の割合で塗布されている一方、前記積層物の加熱によるろう付け接合操作が、酸素濃度が１００ｐｐｍ以下の不活性ガス雰囲気中において、実施されることとなる。
【発明の効果】
【００１６】
このように、本発明に従う微細通路を備えた熱交換器用Ａｌ部材にあっては、Ａｌ材料の押出加工によって製造されたものではなく、溝断面積が微小な通路形成用溝を板面に形成してなるＡｌ板材に対して、ブレージングシートを重ね合わせて積層し、加熱ろう付けすることにより得られるろう付け製品にて、構成されるものであるところから、微細な通路を形成するための押出加工上の各種の困難を伴なうことなく、単に、Ａｌ板材とブレージングシートとの積層物をろう付け接合するだけで、目的とする微細通路が内部に形成されたろう付け製品にて構成される熱交換器用Ａｌ部材を得ることが出来ることとなるのであり、しかも、通路の大きさはＡｌ板材の板面に形成される通路形成用溝の断面積にて規定されることとなるところ、そのような通路形成用溝は、切削加工やロール加工等の通常の溝加工手法にて、容易にＡｌ板材の板面に形成され得るところから、通路の微細化を工業的に有利に図り得ると共に、各種パターンの微細通路を、簡単に且つ容易に形成することが出来る特徴を有しているのである。
【００１７】
また、本発明に従う微細通路を備えた熱交換器用Ａｌ部材の製造方法にあっては、上述の如き通路形成用溝が設けられてなるＡｌ板材とブレージングシートとを積層して、かかる通路形成用溝をブレージングシートにて覆蓋した後、加熱し、ろう付け接合することにより、通路形成用溝の両側部の頂部がブレージングシートのＡｌ芯材に接合せしめられるようにすることにより、かかる通路形成用溝とブレージングシートの芯材にて囲まれる微細な通路が、簡単に形成されることとなるところから、目的とする微細通路を備えた熱交換器用Ａｌ部材が簡単に且つ容易に製造することが出来、以て、その工業的実用性を格段に高め得ると共に、その製造コストの低減を有利に図り得るのである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に従う熱交換器用Ａｌ部材の製造工程の一例を示す斜視説明図であって、（ａ）は、通路形成用溝を形成したＡｌ板材とブレージングシートとを重ね合わせる前の状態を示す説明図であり、（ｂ）は、それらＡｌ板材とブレージングシートとを重ね合わせて得られる積層物の形態を示す説明図である。
【図２】図１の（ｂ）に示される積層物を加熱ろう付けして得られたろう付け製品からなる、本発明に従う熱交換器用Ａｌ部材の一例を示す斜視説明図である。
【図３】図２に示される熱交換器用Ａｌ部材の横断面を部分的に拡大して示す模式図である。
【図４】本発明に従って得られた熱交換器用Ａｌ部材の横断面の一例を示す写真であり、（ａ）は断面全体写真、（ｂ）は断面部分拡大写真である。
【図５】溝が溶融ろうで封止される直前のフィレット形成形態を示す限界モデル説明図であって、（ａ）は正三角形溝の場合におけるフィレット形成状態を、（ｂ）は正方形溝の場合におけるフィレット形成状態を、それぞれモデル的に示している。
【図６】ブレージングシートにおけるＡｌろう材とＡｌ板材に設けられる通路形成用溝との量的関係を説明するための図であって、（ａ）は、三角形溝の場合を示し、（ｂ）は、矩形溝の場合を示している。
【図７】実施例において用いられたＡｌ板材の通路形成用溝のサイズを示す説明図であって、（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、異なる溝断面積を有する直角二等辺三角形を与える溝寸法を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。
【００２０】
要するに、本発明は、図１に示されるように、多数の微細な通路形成用溝４を板面全面に互いに平行に設けてなる溝付きＡｌ板材２に対して、それぞれ板状のＡｌ芯材６とＡｌろう材８とがクラッドされて一体化されたブレージングシート１０を、かかるＡｌろう材８の層が溝付きＡｌ板材２の溝４形成側の面に対向するようにして、重ね合わせて積層し、その得られた積層物１２を加熱ろう付けすることにより、溝付きＡｌ板材２の溝４がブレージングシート１０のＡｌろう材８の層から生じた溶融ろうによって封孔（封止）されることなく、図２に示される如く、得られるろう付け製品１４において、微細な連続した通孔１６として形成され、これを、冷媒が流通せしめられる微細通路として利用し得ることを見出して、完成されたものである。
【００２１】
このため、本発明にあっては、通常の押出加工手法では実現の困難な微細な通路（孔）を形成すべく、溝付きＡｌ板材２の板面に形成される通路形成用溝４は、その横断面における溝断面積が０．２ｍｍ2 以下となる寸法において設けられることとなる。この微細な通路形成用溝４は、機械加工（切削加工）やロール加工、押出加工等の公知の溝加工手法にて、Ａｌ板材２の板面に容易に形成され得るものであって、一般に、複数の溝４が、図１に示される如く、互いに平行に配設されてなるパターンが採用されることとなるが、目的とする熱交換器用Ａｌ部材の用途に応じて、そのような溝４の配設パターンは、適宜に選定し得るところであって、例えば、渦巻き形状や湾曲形状、蛇行形状、屈曲形状等の各種の配設パターンを採用することが可能である。また、そのような通路形成用溝４の断面形状にあっても、図示の如き三角形状の他、矩形形状やＵ字形状等の各種の溝断面形状を採用することが出来る。なお、溝断面積の下限は、一般に、板面に加工可能な溝の最低限の大きさに依存し、通常、０．０１ｍｍ2 程度が限界と考えられている。
【００２２】
一方、ブレージングシート１０は、それぞれ板状のＡｌ芯材６とＡｌろう材８とを、従来と同様にクラッドして、かかるＡｌ芯材６に対してＡｌろう材８の層を所定厚さで一体的に形成せしめてなるものであって、ここでは、片側にＡｌろう材８の所定厚さの層が形成されてなる片面ブレージングシートとして形成されている。なお、Ａｌろう材８としては、従来からブレージングシートに用いられてきているＡｌ合金ろうが適宜に用いられ得るところであるが、特に、本発明にあっては、合金成分としてＳｉを３．５質量％以上１３質量％以下の割合で含有するＡｌ−Ｓｉ系合金ろうが、有利に用いられることとなる。
【００２３】
このようなブレージングシート１０において、Ａｌ板材２における溝４の両側部の頂部にフィレットを均一に形成せしめて、溝付きＡｌ板材２とブレージングシート１０（特にＡｌ芯材６）との間の接合を良好に実現するには、ろう材８中のＳｉ量としては、３．５質量％以上が必要となる。なお、このＳｉ量が３．５質量％に満たないと、溶融するろう材量が少なくなるために、溝４の両側部の頂部とＡｌ芯材６との接合が不充分となるのである。尤も、ろう付け工程における到達温度を上げれば、溶融ろうの量を増やすことは出来るのであるが、この到達温度を上げ過ぎると、溝４の溶解や変形が生じ易くなる問題を惹起する。このため、ろう材８中のＳｉ量としては、３．５質量％が下限値となるのである。一方、ろう材８中のＳｉ量が１３質量％を超えるようになると、ろう材の溶融初期の流動が過度に進行するために、その溶融ろうによって、溝４が封止されるリスクが高まることに加えて、溶融ろうによる溝４の溶解量も増えるようになるところから、断面積が０．２ｍｍ2 以下の溝４による冷媒通路の形成が困難となるからである。なお、この合金成分としてのＳｉの他は、Ａｌと不可避的不純物とから、Ａｌ合金ろうが構成されるのであるが、また必要に応じて、公知の各種の合金成分を含有せしめることも可能である。
【００２４】
また、かかるブレージングシート１０における板状のＡｌ芯材６は、溝付きＡｌ板材２に対してろう付け接合されて、目的とする熱交換器用Ａｌ部材を構成するものとなるところから、それらＡｌ芯材６や溝付きＡｌ板材２は、純アルミニウム又はアルミニウム合金からなる同様な材質にて形成されてなるものである。具体的には、それらＡｌ芯材６及び溝付きＡｌ板材２は、何れも、ＪＩＳ合金番号がＡ１０００系のアルミニウム材質にて形成される他、有利には、合金成分として、Ｓｉ：０．９質量％以下、Ｃｕ：０．８質量％以下、Ｍｎ：１．８質量％以下、Ｍｇ：０．２質量％以下、及びＺｎ：１．２質量％以下を含有し、残部がＡｌと不可避的不純物からなるＡｌ合金にて形成されていることが、望ましい。この合金成分としてのＳｉやＣｕが、上記した上限値を超えるようになると、Ａｌ芯材６の固相線温度が低下し、特にＣｕについては、粒界腐食性も増大するようになるところから、好ましくないのである。また、Ｍｎが、その上限値を超えるようになると、ブレージングシート１０の製造時に割れが惹起され易くなる問題があり、更に、Ｍｇが、その上限値を超えると、ろう付け性（特に後述するノコロックろうを用いたろう付け性）が低下するようになるのであり、更にＺｎが、その上限値を超えると、腐食の進行が早くなるために、微細な冷媒通路を形成する材料としては、好ましくない。
【００２５】
そして、かくの如き溝付きＡｌ板材２やブレージングシート１０は、それらの加熱によるろう付け接合にて、図２に示される如きろう付け製品１４を与えるものであるところから、目的とする熱交換器用Ａｌ部材の用途に応じて、それら溝付きＡｌ板材２やブレージングシート１０（特にＡｌ芯材６）の厚さが、適宜に選定されることとなる。尤も、ブレージングシート１０におけるＡｌろう材８の層は、それの溶融によって溝付きＡｌ板材２とブレージングシート１０のＡｌ芯材６のろう付け接合を行なうものであるところから、そのようなろう付け接合のためのフィレットを有効に形成せしめる上において、Ａｌろう材８の層厚さとしては、少なくとも０．００３ｍｍ以上とすることが望ましい。このＡｌろう材８の層厚さが余りにも薄くなると、ろう合金成分として用いられたＳｉが、ろう付けに際して、Ａｌ芯材６側に拡散して、ろう材としての機能が低下するようになるからである。
【００２６】
さらに、かくの如き溝付きＡｌ板材２とブレージングシート１０とを加熱して、ろう付け接合せしめて得られる、図２に示される如きろう付け製品１４においては、その横断面形状を拡大してモデル的に示す図３から明らかなように、ブレージングシート１０のＡｌろう材８の溶融によって生じた溶融ろうにて、通路形成用溝４の両側部の頂部に、フィレット１８がそれぞれ形成され、このフィレット１８によって、ブレージングシート１０のＡｌ芯材６と溝付きＡｌ板材２とが、効果的にろう付け接合されて、一体化せしめられると共に、そのような通路形成用溝４の開口部がブレージングシート１０（Ａｌ芯材６）にて覆蓋されて閉塞されることによって、かかる溝４に対応して、連続した通孔１６が互いに平行に配列した形態において形成されてなる構造が、実現されるのである。なお、溝付きＡｌ板材２とＡｌ芯材６との具体的な接合形態は、一般に、図３にも示される如く、ろう材層２０を介して接合されてなる形態を呈するものとなる。
【００２７】
因みに、図４の（ａ）及び（ｂ）には、かかる本発明に従う溝付きＡｌ板材（２）とブレージングシート（１０）とを用いて得られた、実際のろう付け製品（１４）の断面拡大写真が示されているが、それらの写真から明らかな如く、ブレージングシート（１０）におけるＡｌろう材（８）の溶融によって、フィレット（１８）が形成されて、溝付きＡｌ板材（２）の溝（４）両側部の頂部において、ブレージングシート（１０）のＡｌ芯材（６）が、かかる溝付きＡｌ板材（２）に対してろう付け接合されることにより、溝（４）に対応した通孔（１６）が、形成されていることを認めることが出来る。
【００２８】
このように、本発明にあっては、熱交換器用Ａｌ部材に微細な冷媒通路を形成するために、予め溝加工したＡｌ板材にブレージングシートを積層して、溝両側部の頂部をろう付け接合することにより、かかる溝に対応した通路（通孔）が形成されるようにするものであって、その際、Ａｌ板材に形成される溝の寸法を小さくすることによって、冷媒通路の縮小化が、形式的には可能となるのであるが、工業化するには注意すべき問題を内在している。それは、微細な溝であるが故に、溶融したろう材によって、ろう付け接合時に溝が埋まってしまい、冷媒通路が封孔（封止）されてしまうという問題であり、特にフラックスろう付け手法を採用する場合においては、残留フラックスが溝内で凝固して、冷媒通路を封孔（封止）する不具合も惹起される恐れがあるのである。
【００２９】
例えば、フラックスろう付け法において、現在実施されている手法は、Ａｌ−Ｓｉ合金ろう材を使用する一方、フッ化物系フラックスを塗布して、不活性ガス雰囲気中において接合する方法（雰囲気制御の意味からＣＡＢ法と呼称されたり、フラックスの商品名により、ノコロックろう付け法等と呼称される方法）が最も代表的であり、自動車用熱交換器の殆どが、このノコロックろう付け法にて生産されている。また、そこで用いられるノコロックフラックスは、ＫＦとＡｌＦ3 を基本組成としたフッ化物系フラックスであり、Ａｌ−Ｓｉ合金ろうが溶融する直前の温度（５６０℃程度）で溶融し、ろう材表面及び相手材の表面に濡れ広がり、ろう材表面及び相手材表面の酸化皮膜の亀裂に侵入して、酸化皮膜を分断したり、酸化皮膜を取り囲むようにして剥離する作用があるところから、その溶融したＡｌ−Ｓｉ合金ろうが相手材に濡れることを可能ならしめるものであるが、本発明が実現しようとする微細な冷媒通路の形成においては、留意すべき機能が存在している。それは、第一に、溶融したノコロックフラックスがアルミ酸化物に対して濡れ易いため、ブレージングシートの表面に塗布されて溶融したフラックスは、溝の内壁に向けて容易に濡れ広がり、溝内壁の酸化皮膜を破壊、除去するようになる。更に、不活性ガス雰囲気中で加熱すると、気化したフラックスが溝の内壁に接触し、その作用によっても、溝内壁の酸化皮膜が破壊、除去されるようになるために、溶融ろうにとって、微細な溝内は非常に濡れ易い状態となり、そのため、溶融ろうによって、溝が封止されるリスクが高まるのである。
【００３０】
また、ノコロックろう付け法では、ろう付け接合操作に先立って、フラックスが接合対象材に塗布されることとなるのであるが、そのフラックスの塗布量を減ずれば、過度な濡れ性の向上を避けることは可能であり、それと同時に、フラックス残渣による溝の封止を避けることも出来るのであるが、フラックス塗布量の減少による濡れ性の低下は、溝頂部での溶融ろうによるフィレット形成を不安定とするために、フラックス塗布量の調整のみによる安定的接合と溝封止回避の両立は困難となる。
【００３１】
そこで、本発明においては、溶融ろうが溝を封止する基本的なモデルを検討して、ろう材料を制御することにより、上記の問題の発生が効果的に回避され得ることが明らかとなった結果、以下の如くして、目的とするろう付け製品をより一層有利に製造することが、推奨されるのである。
【００３２】
すなわち、ろう付けによって、溝の両側部を構成する凸部の両側にフィレットを形成して、冷媒通路を形成するためには、先ず、第一に、フィレットを確実に形成させるための濡れ性を確保することが必要であり、そのために、そのような濡れ性を得るのに必要なフラックスの塗布が有効となるのであるが、ろう材量が多くなると、溶融ろうが溝を封止するリスクが高まることとなるところから、かかるろう材量を制限することが望ましい、と言うことができる。そこで、溶融ろうが溝を封止する基本的なモデルとして、図５の（ａ）及び（ｂ）として示す、溝の断面形状が正三角形の場合と正方形の場合とを検討するに、そこにおいて、ノコロックろう付け法では、フラックスの作用で、溝の頂部の他に、溝底部の角部にも、フィレットが同時に形成されるようになるため、図５では、溝が溶融ろうで封止される直前のフィレット形成状態が交差斜線で示されている。この図５の交差斜線部の面積は、それぞれ、溝の断面積から溝に内接する円の面積を引いた面積であって、三角形の断面積をＡ、正方形の断面積をＢとしたときに、それぞれ、０．３９５Ａ及び０．２１５Ｂとして示すことが出来る。そして、このことから、溝の断面積のおおよそ２０〜４０％のフィレットが形成されると、溝封止の臨界点に至ると推定されるのである。尤も、実際のろう付けにおいては、ろう材の全てが溶融・流動する訳ではなく、一部が溶融して流動し、フィレットを形成することとなるのである。このフィレットの形成に寄与する割合（＝フィレットを形成したろう材の量／溶融前のろう材量）が流動係数と称され、この流動係数は、ろう材中のＳｉ量、ろう材厚さ、ろう付け温度等によって異なるものの、実用的な条件下では、おおよそ０．３〜１．０の範囲内にある。従って、基本的モデルから推定される臨界点と実用的な条件下における流動係数から、それぞれ厳しい方（正方形溝モデルにおいて流動係数が最大）を想定すると、溝を封止しないろう材量の臨界点は、溝体積の２０％前後になると推定される。
【００３３】
このため、本発明においては、ブレージングシート１０におけるＡｌろう材８がＡｌ−３．５〜１３質量％Ｓｉ合金から構成される場合において、通路形成用溝４上に位置するＡｌろう材８の層が通路形成用溝４の体積の２０％以下の体積を与える厚さにおいて形成されている構成が有利に採用され、これによって、有効な冷媒通路を与える通孔１６が内部に形成されてなるろう付け製品１４を、工業的に有利に得ることが出来るようにしたのであり、その辺の事情は、後述する実施例にても確認されているところである。
【００３４】
また、ろう材中のＳｉ量の低減は、溝の封止リスクを下げる上において有効である。そのため、ろう材中のＳｉ量を低減すれば、ろう材厚さの上限を上げることが出来るところから、Ａｌ−Ｓｉ合金ろう材中のＳｉ量を３．５〜６質量％とした場合には、その流動係数は０．５未満であるために、溝体積の４０％のろう材量まで、許容されることとなる。従って、本発明においては、前記したブレージングシート１０におけるＡｌろう材８が、Ａｌ−３．５〜６質量％Ｓｉ合金から構成される場合において、通路形成用溝４上に位置するＡｌろう材８の層が、通路形成用溝４の体積の４０％以下の体積を与える厚さにおいて形成されている構成が、有利に採用されることとなるのである。
【００３５】
なお、ここで、通路形成用溝４上に位置するＡｌろう材８の層の体積が、通路形成用溝４の体積の２０％以下又は４０％以下とは、図６の（ａ）に示される三角形溝や（ｂ）に示される矩形溝の場合の如く、通路形成用溝４の断面積：Ｘに対して、通路形成用溝４の左右に隣接するものとの境界線：ｂ１、ｂ２間の距離、換言すれば溝ピッチ幅に相当する長さにおいて、通路形成用溝４の延びる方向に位置するＡｌろう材８層の厚さによって与えられる体積：Ｙとの関係において、Ｙ≦０．２Ｘ、又はＹ≦０．４Ｘとなる関係を意味している。
【００３６】
ところで、上記した溝付きＡｌ板材２とブレージングシート１０とをろう付け接合するに際しては、本発明に必要とされる条件を満足する限りにおいて、公知の各種のろう付け手法並びにろう付け条件を採用することが可能である。
【００３７】
例えば、ろう付け手法としては、フラックスを用いたろう付け方法の他に、フラックスを用いないろう付け方法や真空ろう付け方法等が知られているが、本発明にあっては、特に、フラックスを用いたろう付け方法、中でも、フッ化物系フラックスを用いたろう付け方法が、好適に採用されることとなる。そこで、フッ化物系フラックスとしては、フッ化アルミニウム、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物、及びこれらの複合フッ化物、例えば、ＡｌＦ3 、ＬｉＦ、ＫＦ、ＮａＦ、ＣｓＦ、ＣａＦ2 、ＢａＦ2 、Ｋ2 ＡｌＦ5 ・Ｈ2 Ｏ、ＫＡｌＦ4 、ＫＡｌＦ3 等や、或はこれらを主成分としたものが用いられることとなるが、本発明にあっては、一般に、ＫＦとＡｌＦ3 を基本組成としたノコロックフラックスが、有利に採用されることとなる。また、かかるフッ化物系フラックスとしては、ＺｎＦ2 やＫＺｎＦ3 等のＺｎ含有フッ化物系フラックスや、これに、上記したフッ化物系フラックスを組み合わせたもの、更には、かかるフッ化物系フラックスに、Ｓｉ粉末を組み合わせたもの等も、好適に採用されることとなる。
【００３８】
そして、かかるフッ化物系フラックスは、従来と同様にして、ブレージングシート１０におけるＡｌろう材８の層の表面に塗布されることとなるのであるが、その際、フッ化物系フラックスは、１．５〜３ｇ／ｍ2 の割合で塗布されることが望ましい。溶融ろうではなく、フラックスの残渣が溝４を封止するリスクを下げるには、かかるフラックスの塗布量を３ｇ／ｍ2 以下にするのが有効であるからであり、また溝４の頂部に安定してフィレット１８を形成させるには、１．５ｇ／ｍ2 以上のフラックスを塗布することが、有効となるからである。なお、そのようなフラックスは、必要に応じて、溝付きＡｌ板材２の溝形成側の面の所定部位又は全面に塗布することも可能である。
【００３９】
また、ろう付け雰囲気としては、一般に、窒素やＨｅ、Ａｒ等の不活性ガスが、従来と同様に用いられることとなるが、そのような不活性ガス中の酸素濃度が高くなると、ろう付け部の表面がろう付け炉内で酸化されるようになるため、ろう付け性が低下するという問題を惹起するようになるところから、かかる不活性ガス中の酸素濃度は、１００ｐｐｍ以下となるように調整されることが望ましい。
【００４０】
そして、かくの如くして得られた、本発明に従うところの溝付きＡｌ板材２とブレージングシート１０とのろう付け製品１４には、図２に示される如く、通路形成用溝４の存在によって、それよりも小さな、換言すれば０．２ｍｍ2 よりも小さな断面積の通路（通孔１６）が形成されることとなるのであり、しかも、そのような通孔１６の大きさは、溝付きＡｌ板材２の表面に通常の溝加工にて簡単に形成される通路形成用溝４の大きさに対応するものであるところから、目的とする大きさの冷媒通路を与える通孔１６を有するろう付け製品１４を、工業的に有利に且つ簡単に、しかも低コストにて、製造することが出来ることとなったのであり、以て、微細通路を備えた熱交換器用Ａｌ部材として有利に用いられ得るのである。
【００４１】
なお、図１〜図３に示される構造は、本発明に従う熱交換器用Ａｌ部材の基本的な構造であって、本発明は、そのような構造のみに、何等限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々なる変更、修正、改良等を加え得ることが、理解されるべきである。
【００４２】
例えば、例示のブレージングシート１０の如く、その片面にＡｌろう材８の層を設けるのみならず、その両面にＡｌろう材層を設けてなる両面ブレージングシートを用いたり、或は、溝付きＡｌ板材２の両面に通路形成用の溝４を形成してなるものを両面ブレージングシートと共に用い、それらの複数を交互に組み合わせて積層し、ろう付け接合することにより、多段の微細冷媒通路（通孔１６）を形成してなるろう付け製品（１４）を得ることも可能であり、また、そのような多段の積層において、各段の溝方向（通孔１６形成方向）が交互に直交するように積層することで、２種類の冷媒間で熱交換させる熱交換器を製造するための部材として、製造することが出来る。また、溝付きＡｌ板材２の溝非形成側の面にろう材層を設けたり、或は、ブレージングシート１０を両面ブレージングシートとすることにより、他の裸部材を同時に接合せしめて、熱交換器を効率的に製造することも可能である。
【００４３】
また、溝付きＡｌ板材２とブレージングシート１０とのろう付け接合に際しては、例示の如く、溝４の両側部の頂部の両側に、通常、フィレット１８がそれぞれ形成されて、溝付きＡｌ板材２とブレージングシート１０のＡｌ芯材６との間の効果的な接合が実現されることとなるが、溝４の両側部の頂部が、図６（ｂ）に示されるように、平坦面を有する場合にあっては、フィレット１８が形成されないようにして、かかる平坦面のみにおいて、溝付きＡｌ板材２とＡｌ芯材６との間の接合、所謂面接合が行なわれるようにすることも可能である。
【００４４】
さらに、本発明は、溝断面積が０．２ｍｍ2 以下の通路形成用溝４を形成してなる溝付きＡｌ板材２を用いて、通路断面積が０．２ｍｍ2 よりも小さな微細通路を有する熱交換器用Ａｌ板材を製造する際に、特に有利に採用されて、その特徴を効果的に発揮し得るものではあるが、溝断面積が０．２ｍｍ2 を超えるような溝付きＡｌ板材を用いる場合においても、本発明の如くして、大きな通路断面積のろう付け製品を得ることは、可能である。
【００４５】
このように、本発明は、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであって、そのような各種の実施の態様が、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもないところである。
【実施例】
【００４６】
以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明の特徴を更に具体的に明らかにすることとするが、また、そのような実施例は、本発明の一実施態様を示すに過ぎないものであって、本発明が、そのような実施例にて、何等限定的に解釈されるものではないことが、理解されるべきである。
【００４７】
先ず、冷媒通路の形成を評価するために、図１に示される如き溝付きＡｌ板材（２）とブレージングシート（１０）の各種のものを準備した。具体的には、溝付きＡｌ板材（２）としては、板厚：１ｍｍのＪＩＳ  Ａ３００３合金板材の片面に、機械加工（切削加工）によって、図７の（ａ）に示される如き、溝幅：０．８ｍｍ、溝深さ：０．４ｍｍの直角二等辺三角形断面形状の溝（溝断面積：０．１６ｍｍ2 ）を有する溝加工材Ｍと、図７の（ｂ）に示される如き、溝幅：０．４ｍｍ、溝深さ：０．２ｍｍの直角二等辺三角形断面形状の溝（溝断面積：０．０４ｍｍ2 ）を有する溝加工材Ｎを、それぞれ形成した。なお、このような微細な溝になると、機械加工でも、ロール加工でも、実質的に直角二等辺三角形に近い形状になるため、この実施例の形状は、現実的である。また、ブレージングシート（１０）については、芯材（６）として、Ｍｎ含有量が１．２質量％のＡｌ−Ｍｎ合金を用い、ろう材（８）として、下記表１に示される各種のＳｉ含有量のＡｌ−Ｓｉ合金ろうを用いて、従来と同様にクラッドして、下記表１に示される如き厚さのろう材層及び芯材層からなる各種の片面ブレージングシート（Ｎｏ．１〜９）を、それぞれ準備した。
【００４８】
【表１】
2015020183.tif 000003
【００４９】
次いで、上記の如く準備した溝加工材Ｍ、ＮとブレージングシートＮｏ．１〜９とを、下記表２に示される如く組み合わせる一方、各ブレージングシートのろう材層側の表面に対して、フッ化物系フラックス（ノコロックフラックス）を、下記表２に示される割合に塗布して、それぞれ、溝加工材とブレージングシートとの積層物を形成せしめ、更に、それらを、窒素ガスを流した加熱炉中において、到達温度：６００℃に加熱して、ろう付け接合を実施した。なお、ろう付け雰囲気中の酸素濃度は、窒素ガスの流量を変化させることにより、下記表２に示される如き酸素濃度となるように調整した。
【００５０】
【表２】
2015020183.tif 000004
【００５１】
そして、かかる表２に示される溝加工材とブレージングシートとの組み合わせにおいて得られた各種のろう付け製品（１４）について、それぞれ、超音波検査及び断面調査を行ない、溝（通孔）の封止状況とフィレットの形成状況について調べ、以下の基準に基づいて評価し、その結果を、下記表３に示した。
【００５２】
＜溝の封止状況の評価基準＞
◎：溝が全く封止されていない合格レベル
○：一部の溝の断面積が狭くなっているが合格レベル
△：一部の溝に封止が生じた不合格レベル
×：多くの溝に封止が生じた不合格レベル
＜溝頂部のフィレット形成状況の評価基準＞
◎：全ての溝に均一にフィレットを形成した合格レベル
○：一部でフィレット形状の乱れはあるが合格レベル
△：一部でフィレット切れが発生した不合格レベル
×：フィレット切れが多く発生した不合格レベル
【００５３】
【表３】
2015020183.tif 000005
【００５４】
かかる表３の結果から明らかな如く、試験例１〜１１は、何れも、溝の封止状況と溝頂部のフィレット形成状況において合格レベルにあることが認められたが、試験例１２、１３、１６及び１７は、溝に対するろう材の体積率が大きく、溝の封止状況が不合格レベルとなり、また試験例１４では、ろう材中のＳｉ量が低いため、フィレットがほとんど形成されず、更に試験例１５においては、ろう材中のＳｉが多く、溶融ろうの流動が過度に進行して、溝の封止状況が不合格レベルとなっていることを認めた。
【００５５】
そして、以上の結果よりして、断面積が０．１６ｍｍ2 である直角二等辺三角形の溝に対しては、ろう材厚さ：０．０４ｍｍ（溝体積の２０％）が、ろう材量の上限であることが確認され、またろう材厚さが０．０４ｍｍを超えるものでは、溶融ろうによる溝の封止が発生するようになるところから、溝の断面形状は異なるものの、かかる実施例の評価結果は、前記した図５に示される溝封止の限界モデルからの推定とおおよそ一致していることを認めた。
【符号の説明】
【００５６】
２    溝付きＡｌ板材                  ４    通路形成用溝
６    Ａｌ芯材                        ８    Ａｌろう材
１０  ブレージングシート              １２  積層物
１４  ろう付け製品                    １６  通孔
１８  フィレット                      ２０  ろう材層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
2015020183.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図４】
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