(57)【要約】【課題】小型化、軽量化が容易であり、熱膨張による変形の小さい熱交換器及び該熱交換器の製造方法を提供する。【解決手段】Ｍｇを含むアルミニウム合金からなる心材層Ａと、Ｓｉを必須に含み、Ｌｉ、Ｂｅ及びＢｉのうち１種以上を含み、Ｍｇの含有量が規制されたアルミニウム合金からなるろう材層Ｂとを有するクラッド板２００を準備する。アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなるインナーフィン３を準備する。クラッド板２００からなり、ろう材層Ｂが内側に配置されているとともに、ろう材層Ｂ同士が当接する当接部２０１を有する中空構造体２０と、中空構造体２０の内部に収容されたインナーフィン３と、Ｃｓを含有し、当接部２０１及びその近傍に塗布されたフラックスとを有する被処理物１０を組み立てる。不活性ガス雰囲気下で被処理物１０を加熱してろう付を行い、熱交換器１を作製する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｇ：０．４０〜１．０％（質量％、以下同じ）を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有する心材層と、Ｓｉ：４．０〜１３．０％を必須に含み、更にＬｉ：０．００４０〜０．１０％、Ｂｅ：０．００４０〜０．１０％及びＢｉ：０．０１〜０．３０％のうち１種又は２種以上を含み、Ｍｇの含有量が０．１０％未満に規制され、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有し、上記心材層の少なくとも一方の面にクラッドされたろう材層とを有するクラッド板を準備し、
Ｓｉ：０．３０〜０．７０％及びＭｇ：０．３５〜０．８０％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有するインナーフィンを準備し、
上記クラッド板から構成され、上記ろう材層が内側に配置されているとともに、上記ろう材層同士が当接する当接部を有する中空構造体と、該中空構造体の内部に収容された上記インナーフィンと、Ｃｓを含有し、上記当接部及びその近傍に塗布されたフラックスとを有する被処理物を組み立て、
不活性ガス雰囲気下で上記被処理物を加熱して上記フラックス及び上記ろう材層を溶融させることにより、上記中空構造体及び上記インナーフィンを一括してろう付する、熱交換器の製造方法。
【請求項２】
上記心材層は、更にＭｎ：０．０５０〜１．３％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｆｅ：１．０％以下、Ｃｕ：０．９０％以下、Ｚｎ：６．５％以下、Ｔｉ：０．２０％以下及びＺｒ：０．５０％以下からなる群のうち１種または２種以上を含有している、請求項１に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項３】
上記インナーフィンは、更にＭｎ：０．０５０〜１．３％、Ｆｅ：１．０％以下、Ｃｕ：０．９％以下、Ｚｎ：６．５％以下、Ｔｉ：０．２０％以下及びＺｒ：０．５０％以下からなる群のうち１種または２種以上を含有している、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】
上記フラックスの塗布量は、上記当接部１ｍあたり０．０５〜１．０ｇである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項５】
上記フラックスは、１３〜５８質量％のＣｓを含有している、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項６】
Ｍｇ：０．４０〜１．０％（質量％、以下同じ）を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有する板材から構成され、発熱体を搭載する発熱体搭載面を外表面に有するとともに、冷媒が流通する冷媒流路を内部に備えたジャケットと、
アルミニウム合金より構成され、上記冷媒流路に配置されたインナーフィンと、
Ａｌ−Ｓｉ合金からなり、上記ジャケットにおける上記板材同士を接合するジャケット接合部と、
Ａｌ−Ｓｉ合金からなり、上記ジャケットと上記インナーフィンとを接合するフィン接合部とを有し、
上記ジャケットの内表面における、上記ジャケット接合部から上記インナーフィンまでの間のみにＣｓが存在している、熱交換器。
【請求項７】
上記板材は、更にＭｎ：０．０５０〜１．３％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｆｅ：１．０％以下、Ｃｕ：０．９０％以下、Ｚｎ：６．５％以下、Ｔｉ：０．２０％以下、Ｚｒ：０．５０％以下からなる群のうち１種または２種以上を含有している、請求項６に記載の熱交換器。
【請求項８】
上記インナーフィンは、Ｓｉ：０．３０〜０．７０％及びＭｇ：０．３５〜０．８０％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなる化学成分を有するアルミニウム合金から構成されている、請求項６または７に記載の熱交換器。
【請求項９】
上記インナーフィンは、更にＭｎ：０．０５０〜１．３％、Ｆｅ：１．０％以下、Ｃｕ：０．９０％以下、Ｚｎ：６．５％以下、Ｔｉ：０．２０％以下及びＺｒ：０．５０％以下からなる群のうち１種または２種以上を含有している、請求項８に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばハイブリッド自動車や電気自動車に搭載された駆動用モータの制御などの種々の用途に、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）等の半導体素子によりスイッチングを行うインバータユニットが用いられている。インバータユニットは、半導体素子や、半導体素子とともに電力変換回路を構成する電子部品等の発熱体を冷却するための熱交換器を有している。
【０００３】
熱交換器は、発熱体が搭載される発熱体搭載面を外表面に備えた中空構造体と、中空構造体の内部に収容されるインナーフィンとを有している。中空構造体及びインナーフィンは、熱伝導率が高く比重の小さい、アルミニウム板やアルミニウム合金板から構成されていることが多い。また、インナーフィンは、中空構造体の内表面にろう付されることにより、中空構造体と金属的に接合されている。
【０００４】
熱交換器のろう付は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる心材と、心材の片面または両面にクラッドされたろう材とを有するクラッド板を用いて行われる。また、熱交換器のろう付は、一般的に、被接合部にＫ−Ａｌ−Ｆ（カリウム−アルミニウム−フッ素）系のフラックスを塗布して行う、いわゆるノコロックろう付法により行われている。
【０００５】
近年、熱交換器の小型軽量化が求められており、特に自動車用熱交換器において小型軽量化が強く求められている。また、電力変換装置の高出力化に伴って半導体素子の発熱量が増大しているため、熱膨張による中空構造体やインナーフィンの変形を抑制することが難しくなっている。そこで、熱交換器を小型化、軽量化するとともに熱膨張による変形を抑制するために、中空構造体やインナーフィンに、より強度が高く板厚が薄い板材を使用することが検討されている。板材の強度を向上させ、板厚を薄くするためには、板材を構成するアルミニウム合金にＭｇ（マグネシウム）を添加することが効果的である。
【０００６】
ところが、ノコロックろう付法によりＭｇを含有するアルミニウム合金のろう付を行おうとすると、ろう付加熱中に、フラックスがＭｇと反応して消費される。そのため、フラックスにより被接合部の表面に存在する酸化皮膜を十分に破壊することができない。また、Ｋ−Ａｌ−Ｆ系のフラックスとＭｇとの反応により生成する化合物は、ろうの流動性の低下を招く。このように、ノコロックろう付法は、フラックスの消費やろうの流動性の低下のため、Ｍｇを含有するアルミニウム合金のろう付を行うことが難しいという問題があった。
【０００７】
このような問題に対し、Ｍｇを含有するアルミニウム合金のろう付を行うために、フラックスを用いずにろう付を行う技術が種々提案されている。例えば、特許文献１には、ろう材層以外のブレージングシート構成層にＭｇが添加されたアルミニウム合金製ブレージングシートから中空構造体を形成し、中空構造体の内側にフラックスを塗布することなく不活性ガス雰囲気中でろう付を行う技術が記載されている。特許文献２には、Ｌｉ（リチウム）が添加されたＡｌ−Ｓｉ（アルミニウム−シリコン）合金からなるろう材と、Ｍｇが添加されたアルミニウム合金からなる心材とを有するブレージングシートを用い、不活性ガス雰囲気中でフラックスを用いずにろう付を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２５２９７号公報
【特許文献２】特開２０１３−２３３５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１の技術は、中空構造体の外側にＫ−Ａｌ−Ｆ系のフラックスを塗布するため、ろう付時の加熱により溶融したフラックスが中空構造体の内部に浸入するおそれがある。この場合、中空構造体の内部に浸入したフラックスにより、Ｍｇによるフラックス無しでのろう付が阻害されるおそれがある。一方、中空構造体の内部に浸入したフラックスは比較的少量であるため、フラックスにより酸化皮膜を破壊することが難しい。それ故、特許文献１の技術は、例えば中空構造体とインナーフィンとの被接合部などの、中空構造体の内部に存在する被接合部のろう付性が悪化するおそれがある。
【００１０】
また、特許文献２の技術は、雰囲気中の酸素濃度が高くなるとろう付性が悪化するという問題がある。そのため、量産設備に適用しようとすると、被処理物の形状や構造、およびろう付接合を形成する位置によってはろう付性が悪化する恐れがある。
【００１１】
即ち、中空構造体の内部は、中空構造体の外部の雰囲気が流入しにくいため、酸素濃度が低い状態を比較的容易に維持することができる。それ故、例えば中空構造体とインナーフィンとの被接合部などの中空構造体の内部に存在する被接合部においては、フラックスを用いることなく良好なろう付接合を形成することができる。しかし、ろう付炉内の酸素濃度は種々の要因によって変動するため、中空構造体の外部は、酸素濃度が低い状態を維持することが難しい。そのため、例えば中空構造体の外壁同士の被接合部などの中空構造体の外部に露出した被接合部におけるろう付性が悪化し易い。さらに、中空構造体の外壁同士の被接合部は、中空構造体の内部と外部との間でろうが流通し得る構造を有しているため、ろう付性に優れた中空部内にろうが集まり易い。それ故、ろう付性に劣る中空構造体の外部側においてろうが不足し、フィレット切れ等のろう付不良が発生するおそれがある。
【００１２】
以上のように、Ｍｇを含有するアルミニウム合金を用いて熱交換器を作製するためには、中空構造体とインナーフィンとの被接合部のろう付性及び中空構造体の外壁同士の被接合部のろう付性の両方を改善する必要がある。
【００１３】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、小型化、軽量化が容易であり、熱膨張による変形の小さい熱交換器及び該熱交換器の製造方法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】
【００１４】
本発明の一態様は、Ｍｇ（マグネシウム）：０．４０〜１．０％（質量％、以下同じ）を含有し、残部がＡｌ（アルミニウム）及び不可避的不純物からなる化学成分を有する心材層と、Ｓｉ（シリコン）：４．０〜１３．０％を必須に含み、更にＬｉ（リチウム）：０．００４０〜０．１０％、Ｂｅ（ベリリウム）：０．００４０〜０．１０％及びＢｉ（ビスマス）：０．０１０〜０．３０％のうち１種又は２種以上を含み、Ｍｇの含有量が０．１０％未満に規制され、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有し、上記心材層の少なくとも一方の面にクラッドされたろう材層とを有するクラッド板を準備し、
Ｓｉ：０．３０〜０．７０％及びＭｇ：０．３５〜０．８０％を含有し、残部がＡｌ（アルミニウム）及び不可避的不純物からなる化学成分を有するインナーフィンを準備し、
上記クラッド板から構成され、上記ろう材層が内側に配置されているとともに、上記ろう材層同士が当接する当接部を有する中空構造体と、該中空構造体の内部に収容された上記インナーフィンと、Ｃｓ（セシウム）を含有し、上記当接部及びその近傍に塗布されたフラックスとを有する被処理物を組み立て、
不活性ガス雰囲気下で上記被処理物を加熱して上記フラックス及び上記ろう材層を溶融させることにより、上記中空構造体及び上記インナーフィンを一括してろう付する、熱交換器の製造方法にある。
【００１５】
本発明の他の態様は、Ｍｇ：０．４０〜１．０％（質量％、以下同じ）を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有する板材から構成され、発熱体を搭載する発熱体搭載面を外表面に有するとともに、冷媒が流通する冷媒流路を内部に備えたジャケットと、
アルミニウム合金より構成され、上記冷媒流路に配置されたインナーフィンと、
Ａｌ−Ｓｉ合金からなり、上記ジャケットにおける上記板材同士を接合するジャケット接合部と、
Ａｌ−Ｓｉ合金からなり、上記ジャケットと上記インナーフィンとを接合するフィン接合部とを有し、
上記ジャケットの内表面における、上記ジャケット接合部から上記インナーフィンまでの間のみにＣｓが存在している、熱交換器にある。
【発明の効果】
【００１６】
上記熱交換器は、上記ジャケットと、該ジャケットにおける上記冷媒流路に配置された上記インナーフィンとを有している。上記ジャケットは、Ｍｇを含有しているアルミニウム合金から構成されているため、従来の熱交換器のジャケットに比べて強度を高くすることができる。それ故、上記ジャケットの小型化、薄肉化を容易に行うことができる。また、上記ジャケットの強度を高くすることにより、熱膨張による上記ジャケットの変形を抑制することもできる。
【００１７】
上記熱交換器は、上記特定の構成を有する上記被処理物を不活性ガス雰囲気下で加熱することにより、作製することができる。上記被処理物における上記中空構造体の上記当接部及びその近傍には、Ｃｓを含有する上記フラックスが塗布されている。上記フラックスは、ろう付時の加熱により溶融し、上記当接部に存在する酸化皮膜を破壊することができる。それ故、上記フラックスを用いることにより、上記当接部のろう付を行うことができる。
【００１８】
また、上記中空構造体を構成する上記クラッド板は、Ｍｇを含有するアルミニウム合金からなる上記心材層と、Ｌｉ、Ｂｅ及びＢｉのうち１種以上を含有するアルミニウム合金からなる上記ろう材層とを有している。上記心材層中のＭｇの一部は、ろう付時の加熱により拡散して上記クラッド板の表面に移動する。そして、上記クラッド板の表面に移動したＭｇと上記ろう材層中のＬｉ等とがろう中に共存することにより、クラッド板や上記インナーフィンの表面に存在する酸化皮膜を効果的に破壊することができる。そのため、不活性ガス雰囲気下で上記被処理物を加熱することにより、比較的酸素濃度の低い上記中空構造体の内部に存在する酸化皮膜を破壊することができる。その結果、上記フラックスを用いることなく上記中空構造体と上記インナーフィンとのろう付を行うことができる。
【００１９】
上記中空構造体の内部には、ろう付時の加熱により溶融した上記フラックスが浸入することがある。しかし、上記中空構造体の内部には上記インナーフィンが配置されているため、上記中空構造体の内部に浸入した上記フラックスの大部分を上記インナーフィンによりせき止めることができる。また、上記フラックスは、従来用いられているＫ−Ａｌ−Ｆ系のフラックスと比べて、Ｍｇとの反応によるろう付性の悪化が起こりにくい。そのため、上記中空構造体と上記インナーフィンとのろう付が上記フラックスにより阻害されることはない。
【００２０】
以上のように、上記被処理物を不活性ガス雰囲気下で加熱することにより、比較的酸素濃度の低い上記中空構造体の内部においてはフラックスを用いることなくろう付を行い、比較的酸素濃度の高い上記中空構造体の外部においてはフラックスを用いてろう付を行うことができる。その結果、上記熱交換器を容易に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例における、熱交換器の要部を示す断面図である。
【図２】実施例における、被処理物の要部を示す断面図である。
【図３】図２における当接部及びその近傍の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
上記熱交換器の製造方法において、上記被処理物は、クラッド板、インナーフィン及びフラックスを有している。以下、これらの詳細について説明する。
【００２３】
［クラッド板］
クラッド板は、心材層と、心材層の少なくとも一方の面にクラッドされたろう材層とを有している。なお、心材層は、ろう付を行った後に、上記ジャケットを構成する板材となる。
【００２４】
＜心材層＞
心材層は、Ｍｇ：０．４０〜１．０％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有している。
【００２５】
・Ｍｇ：０．４０〜１．０％
心材層中のＭｇは、クラッド板の強度を高くする作用を有している。心材層中のＭｇ量を上記特定の範囲にすることにより、クラッド板の薄肉化、ひいては上記熱交換器におけるジャケットの薄肉化を容易に行うことができる。また、心材層中のＭｇの一部は、ろう付時の加熱によりろう中に拡散してクラッド板の表面に移動する。そして、クラッド板の表面に到達したＭｇにより、上記クラッド板や上記インナーフィンの表面に存在する酸化皮膜などの、中空構造体の内側に存在する酸化皮膜が破壊される。
【００２６】
心材層中のＭｇ量を上記特定の範囲にすることにより、中空構造体とインナーフィンとのろう付性を向上させることができる。心材層中のＭｇの含有量が０．４０％未満の場合には、ジャケットの薄肉化が難しくなる。また、この場合には、中空構造体とインナーフィンとのろう付性の悪化を招くおそれがある。従って、これらの問題を回避する観点から、Ｍｇの含有量は０．４０％以上とする。
【００２７】
心材層中のＭｇは、ろう付時の加熱によってろう材層が溶融した後に、液体のろう中を速やかに拡散してクラッド板の表面に到達する。このとき、表面に到達したＭｇの量が過度に多くなると、中空構造体の当接部（以下、中空構造体の当接部を「当接部」と略す。）に塗布されたフラックスとＭｇとの反応生成物が多量に生じる。この反応生成物は、ろうの流動性を低下させることにより、当接部のろう付性の悪化を招くおそれがある。かかる問題を回避する観点から、Ｍｇの含有量は１．０％以下とする。同様の観点から、Ｍｇの含有量を０．８０％以下とすることが好ましい。
【００２８】
・Ｍｎ：０．０５０〜１．３％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｆｅ：１．０％以下、Ｃｕ：０．９０％以下、Ｚｎ：６．５％以下、Ｔｉ：０．２０％以下及びＺｒ：０．５０％以下
心材層は、さらに、Ｍｎ：０．０５０〜１．３％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｆｅ：１．０％以下、Ｃｕ：０．９０％以下、Ｚｎ：６．５％以下、Ｔｉ：０．２０％以下、Ｚｒ：０．５０％以下の１種または２種以上を含有していてもよい。これらの元素を心材層に添加することにより、クラッド板の強度や耐食性を向上させることができる。なお、これらの元素の含有量が過度に多い場合には、クラッド板を作製する際の圧延工程において割れが発生しやすくなるおそれがある。
【００２９】
＜ろう材層＞
ろう材層は、Ｓｉ（シリコン）：４．０〜１３．０％を必須に含み、更にＬｉ（リチウム）：０．００４０〜０．１０％、Ｂｅ（ベリリウム）：０．００４０〜０．１０％及びＢｉ（ビスマス）：０．０１０〜０．３０％のうち１種または２種以上を含み、Ｍｇ（マグネシウム）の含有量が０．１０％未満に規制され、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなる化学成分を有している。
【００３０】
・Ｓｉ：４．０〜１３．０％
Ｓｉの含有量を上記特定の範囲とすることにより、ろう付時の加熱中に、当接部及びインナーフィンと中空構造体との被接合部に十分なろうを供給することができる。その結果、当接部のろう付性及びインナーフィンと中空構造体とのろう付性を向上させることができる。
【００３１】
Ｓｉの含有量が４．０％未満の場合には、ろうの供給量が不足する、ろうの流動性が低下するなどの問題が生じ、ろう付性の悪化を招くおそれがある。ろう付性の悪化を回避する観点から、Ｓｉの含有量は４．０％以上とする。同様の観点から、Ｓｉの含有量を７．５％以上とすることが好ましい。一方、Ｓｉの含有量が１３．０％を超える場合には、ろうの供給量が過剰となり、心材層の溶解量が過多となるおそれがある。かかる問題を回避する観点から、Ｓｉの含有量は１３．０％以下とする。同様の観点から、Ｓｉの含有量を１０．０％以下とすることが好ましい。
【００３２】
・Ｌｉ：０．００４０〜０．１０％、Ｂｅ：０．００４０〜０．１０％
Ｌｉ及びＢｅは、中空構造体やインナーフィンの表面に存在する酸化皮膜を破壊する作用を有する。Ｌｉ及びＢｅが酸化皮膜を破壊するメカニズムは現時点において明らかになっていないが、以下のメカニズムにより酸化皮膜が破壊されると推測している。Ｌｉ及びＢｅはいずれもＡｌに比べて酸化されやすい元素であるため、被処理物の表面に存在する酸化皮膜から酸素を奪うことができると考えられる。そして、酸素を奪われた酸化皮膜が酸素を奪われる前に比べて脆弱化することにより、酸化皮膜に亀裂が生じやすくなる。その結果、酸化皮膜が破壊されると考えられる。
【００３３】
また、Ｌｉ及びＢｅはフラックスと全く反応しないため、フラックスによる当接部のろう付をほとんど阻害しない。
【００３４】
Ｌｉは、含有量を上記特定の範囲とすることにより、中空構造体とインナーフィンとのろう付性を向上させることができる。Ｌｉの含有量が０．００４０％未満の場合には、酸化皮膜を破壊する効果が低くなり、中空構造体とインナーフィンとのろう付性が悪化するおそれがある。中空構造体とインナーフィンとのろう付性を向上させる観点から、Ｌｉの含有量は０．００４０％以上とする。同様の観点から、Ｌｉの含有量を０．０１０％以上とすることが好ましい。また、Ｌｉの含有量が０．１０％を超える場合には、クラッド板におけるろう材層の表面にＬｉの酸化物が成長し、ろう付性の悪化を招くおそれがある。かかる問題を回避する観点から、Ｌｉの含有量は０．１０％以下とする。同様の観点から、Ｌｉの含有量を０．０５０％以下とすることが好ましい。
【００３５】
Ｂｅも、Ｌｉと同様に、含有量を上記特定の範囲とすることにより、中空構造体とインナーフィンとのろう付性を向上させることができる。Ｂｅの含有量が０．００４０％未満の場合には、酸化皮膜を破壊する効果が低くなり、中空構造体とインナーフィンとのろう付性が悪化するおそれがある。中空構造体とインナーフィンとのろう付性を向上させる観点から、Ｂｅの含有量は０．００４０％以上とする。同様の観点から、Ｂｅの含有量を０．０１０％以上とすることが好ましい。また、Ｂｅの含有量が０．１０％を超える場合には、ろう材層の表面にＢｅの酸化物が成長し、ろう付性の悪化を招くおそれがある。かかる問題を回避する観点から、Ｂｅの含有量は０．１０％以下とする。同様の観点から、Ｂｅの含有量を０．０５０％以下とすることが好ましい。
【００３６】
・Ｂｉ：０．０１０〜０．３０％
Ｂｉは、アルミニウム材の表面に存在する酸化皮膜を脆弱化する作用を有する。ＢｉをＬｉやＢｅ、Ｍｇと共存させることにより、これらの元素による酸化皮膜の破壊を促進させ、ひいてはろう付性を向上させることができる。また、Ｂｉは、ろうの表面張力を低下させる作用を有するため、被処理物の細い隙間にろうが流入しやすくなる。その結果、ろう付接合の信頼性を向上させることができる。
【００３７】
Ｂｉの含有量を上記特定の範囲とすることにより、当接部のろう付性、中空構造体とインナーフィンとのろう付性及びこれらの箇所に形成されるろう付接合の信頼性を向上させることができる。Ｂｉの含有量が０．０１０％未満の場合には、ろう付性の向上やろう付接合の信頼性向上の効果が十分に得られなくなるおそれがある。ろう付性やろう付接合の信頼性を向上させる観点から、Ｂｉの含有量は０．０１０％以上とする。一方、Ｂｉの含有量が０．３０％を超える場合には、Ｂｉの量に見合ったろう付性向上の効果を得ることが難しい。また、Ｂｉの含有量が過度に多い場合には、ろう材層の表面が変色するおそれがあり、場合によってはろう付性の悪化を招くおそれがある。かかる問題を回避する観点から、Ｂｉの含有量は０．３０％以下とする。同様の観点から、Ｂｉの含有量を０．１０％以下とすることが好ましい。
【００３８】
・Ｍｇ：０．１０％未満
ろう材層中のＭｇは、フラックスと反応することによりフラックスを消費し、酸化皮膜を破壊する効果を低下させる。また、Ｍｇとフラックスとの反応生成物は、ろうの流動性を低下させる。そのため、ろう材層中のＭｇの含有量が過度に多い場合には、ろう付性の悪化を招くおそれがある。ろう付性の悪化を抑制する観点から、ろう材層中のＭｇの含有量は０．１０％未満とする。同様の観点から、Ｍｇの含有量は少ないほど好ましく、０．０５％以下に規制することがより好ましい。
【００３９】
ろう材層には、更に、Ｓｒ（ストロンチウム）：０．００２０〜０．０５０％、Ｓｂ（アンチモン）：０．００３０〜０．０７０％、Ｆｅ（鉄）：０．０５０〜０．８０％、Ｍｎ（マンガン）：０．０５０〜０．２０％、Ｔｉ（チタン）：０．０１０〜０．１５％、Ｃｕ（銅）：０．５０〜５．０％及びＺｎ（亜鉛）：０．９０〜６．０％からなる群のうち１種又は２種以上が含まれていてもよい。
【００４０】
・Ｓｒ：０．００２０〜０．０５０％、Ｓｂ：０．００３０〜０．０７０％、Ｆｅ：０．０５０〜０．８０％、Ｍｎ：０．０５０〜０．２０％及びＴｉ：０．０１０〜０．１５％
これらの元素は、ろう材層中の含有量を上記特定の範囲内とすることにより、ろうの流動性を調整し、ろう付性をより向上させることができる。
【００４１】
・Ｃｕ：０．５０〜５．０％及びＺｎ：０．９０〜６．０％
これらの元素は、ろう材層中の含有量を上記特定の範囲内とすることにより、ろう材層の電位を調整し、クラッド板の耐食性をより向上させることができる。
【００４２】
［インナーフィン］
インナーフィンとしては、例えばプレートフィン、ピンフィン、コルゲートフィン等の種々の態様のフィンを採用することができる。インナーフィンは、中空構造体の内部に収容した状態において、中空構造体の内表面と面接触するように構成されていることが好ましい。この場合には、中空構造体の内部に浸入したフラックスをせき止める効果をより高くすることができる。その結果、インナーフィンと中空構造体とのろう付性をより向上させることができる。
【００４３】
インナーフィンと中空構造体とが線接触するように構成されている場合には、上述した面接触の場合に比べて、インナーフィンと中空構造体との接触面積が狭くなる。そのため、インナーフィンがフラックスをせき止めることが難しくなり、フラックスがインナーフィンよりも内側へ容易に浸入するおそれがある。そして、このようにして浸入したフラックスは、Ｍｇ等の作用を阻害し、インナーフィンと中空構造体とのろう付性の低下を招くおそれがある。
【００４４】
インナーフィンは、Ｓｉ：０．３０〜０．７０％及びＭｇ：０．３５〜０．８０％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなる化学成分を有するアルミニウム合金から構成されている。
【００４５】
・Ｓｉ：０．３０〜０．７０％
Ｓｉの含有量を上記特定の範囲とすることにより、ろう付時の加熱中における、ろう材層からインナーフィンへのＳｉの拡散を抑制することができる。その結果、ろう材層中のＳｉ量の低下を抑制し、中空構造体とインナーフィンとのろう付性を向上させることができる。さらに、Ｓｉの含有量を上記特定の範囲とすることにより、インナーフィンの強度を向上させることができる。
【００４６】
Ｓｉの含有量が０．３０％未満の場合には、ろう材層からインナーフィンへのＳｉの拡散によってろう材層中のＳｉ量が低下し、ろう付性の悪化を招くおそれがある。
【００４７】
一方、Ｓｉの含有量が０．７０％を超える場合には、インナーフィンを構成するアルミニウム合金の融点の低下を招くおそれがある。そのため、場合によってはろう付時の加熱中にインナーフィンが溶融し、ろう付性の低下を招くおそれがある。
【００４８】
・Ｍｇ：０．３５〜０．８０％
インナーフィン中のＭｇは、フラックスが中空構造体の内側に浸入した場合に、フラックスと反応して反応生成物を生じさせることができる。この反応生成物はフラックスの流動性を低下させる作用を有している。そのため、インナーフィン中のＭｇの含有量を上記特定の範囲とすることにより、中空構造体の内部に浸入したフラックスをせき止める効果を高め、インナーフィンと中空構造体とのろう付性を向上させることができる。また、インナーフィン中のＭｇの含有量を上記特定の範囲とすることにより、インナーフィンの強度を向上させることができる。
【００４９】
Ｍｇの含有量が０．３５％未満の場合には、上述したインナーフィンの強度向上効果及びフラックスをせき止める効果を十分に得られなくなるおそれがある。
【００５０】
Ｍｇの含有量が０．８０％を超える場合には、ろう付時の加熱中に、インナーフィンの表面にＭｇの酸化物が厚く堆積するおそれがある。この場合には、クラッド板のろう材層中に含まれるＬｉ、Ｂｅ、Ｂｉ及び心材層から拡散したＭｇによる酸化皮膜の破壊が十分に行われなくなるおそれがある。その結果、中空構造体とインナーフィンとのろう付性の悪化を招くおそれがある。
【００５１】
・Ｍｎ：０．０５０〜１．３０％、Ｆｅ：１．０％以下、Ｃｕ：０．９０％以下、Ｚｎ：６．５％以下、Ｔｉ：０．２０％以下及びＺｒ：０．５０％以下
インナーフィンは、さらに、Ｍｎ：０．０５０〜１．３０％、Ｆｅ：１．０％以下、Ｃｕ：０．９０％以下、Ｚｎ：６．５％以下、Ｔｉ：０．２０％以下、Ｚｒ：０．５０％以下からなる群のうち１種または２種以上を含有していてもよい。これらの元素を添加することにより、インナーフィンの強度や耐食性を向上させることができる。なお、これらの元素の含有量が過度に多い場合には、材料を作製する際の圧延工程において割れが発生しやすくなるおそれがある。
【００５２】
［フラックス］
中空構造体の当接部に塗布するフラックスは、Ｃｓを含有している。フラックスは、通常、ろう材層が溶融する温度よりも低い温度で溶融し、当接部の表面に存在する酸化皮膜を破壊し始める。このとき、心材層中のＭｇの大部分はクラッド板の表面に到達していない。それ故、フラックスは、心材層中のＭｇとの反応にほとんど影響されることなく、当接部の表面に存在する酸化皮膜を破壊することができる。
【００５３】
また、溶融したフラックスが中空構造体の内部に浸入した場合、フラックスがクラッド板の表面を伝いながらインナーフィン側へ移動することがある。このとき、フラックスは、心材層から拡散したＭｇと徐々に反応するため、流動性が次第に低下する。そのため、フラックスがインナーフィンまで到達することを抑制することができる。
【００５４】
更に、フラックスがインナーフィンまで到達した場合であっても、上述したように、インナーフィンによりフラックスの大部分はせき止められる。これらの結果、中空構造体の内部にフラックスが浸入した場合にも、中空構造体とインナーフィンとのろう付を行うことができる。
【００５５】
フラックスとしては、例えば、フルオロアルミン酸セシウム等のＣｓ−Ａｌ−Ｆ系化合物を用いることができる。また、フラックスには、ろう付性を悪化させない範囲であれば、例えばＫ−Ａｌ−Ｆ系化合物等の、Ｃｓを含まない化合物が含まれていてもよい。通常、フラックスは、水やアルコール等の液体中に分散されている。また、当該液体中には、バインダー等の添加物が含まれていてもよい。
【００５６】
Ｃｓを含むフラックスは、従来用いられているＫ−Ａｌ−Ｆ系のフラックスに比べて、Ｍｇと接触した際に反応生成物を形成しにくい。また、Ｃｓを含むフラックスとＭｇとの反応生成物は、Ｋ−Ａｌ−Ｆ系のフラックスとＭｇとの反応生成物に比べてろうの流動性を低下させにくい。それ故、Ｃｓを含むフラックスを用いてろう付を行うことにより、当接部のろう付性をより向上させることができる。
【００５７】
フラックスは、全固形分を１００質量％としたときに、１３〜５８質量％のＣｓを含有していることが好ましい。この場合には、中空構造体の当接部におけるろう付性をより向上させることができる。フラックス中のＣｓの含有量が１３質量％よりも少ない場合には、フラックスとＭｇの反応生成物によりろうの流動性が低下し、当接部のろう付性の悪化を招くおそれがある。従って、ろう付性をより向上させる観点からは、Ｃｓの含有量を１３質量％以上とすることが好ましく、３０質量％以上とすることがより好ましい。
【００５８】
当接部のろう付性を向上させる観点からは、フラックス中のＣｓの含有量を多くすることが好ましい。しかし、Ｃｓの含有量が５８質量％を超える場合には、それ以上Ｃｓの含有量を増やしても、含有量に見合ったろう付性改善の効果を得ることが難しい。
【００５９】
［ろう付方法］
上記製造方法においては、まず、上記の構成を有するクラッド板及びインナーフィンを準備し、被処理物を作製する。被処理物は、上記クラッド板から構成された中空構造体と、インナーフィンと、フラックスとを有している。被処理物を組み立てる作業は、（１）クラッド板から中空構造体を作製する作業、（２）中空構造体の内部にインナーフィンを収容する作業、（３）当接部にフラックスを塗布する作業、の３工程を有している。これらの工程の順序は、被処理物の構造に応じて適宜変更することができる。
【００６０】
即ち、上記（１）〜（３）の作業は、上述した順に実施してもよい。また、例えば、当接部に相当する位置に予めフラックスを塗布したクラッド板を中空構造体の形状に成形し、その後インナーフィンを中空構造体の内部に収容してもよい。さらに、クラッド板を中空構造体の形状に成形しつつインナーフィンをその内部に収容する等の方法により、中空構造体の作製とインナーフィンの収容とを並行して行うこともできる。
【００６１】
クラッド板及びインナーフィンの表面には、通常、自然酸化皮膜が存在している。この自然酸化皮膜の厚みを薄くするために、被処理物を作製する前に、予め、クラッド板及びインナーフィンにエッチング処理を施すことが好ましい。クラッド板及びブレージングシートに予めエッチング処理を施すことにより、これらの表面に存在する酸化皮膜の厚みを薄くすることができる。その結果、フラックスやＭｇ等により、酸化皮膜をより容易に破壊することができ、ろう付性をより向上させることができる。かかる効果を十分に得るためには、エッチング処理により、表面に存在する酸化皮膜の厚みを５ｎｍ以下まで薄くすることが好ましい。
【００６２】
エッチング処理としては、例えば、クラッド板やインナーフィンを酸またはアルカリに浸漬する方法等が挙げられる。具体的に、酸としては、フッ酸の希釈溶液、フッ酸と硝酸との混合希釈溶液、リン酸と硫酸との混合希釈溶液等を用いることができる。また、アルカリとしては、苛性ソーダの溶液等を用いることができる。
【００６３】
また、上述したエッチング処理の後に、クラッド板及びインナーフィンの表面に、不活性ガス中での熱分解温度が３８０℃以下である油剤を塗布することがより好ましい。この場合には、油剤によりクラッド板及びインナーフィンの表面の自然酸化を抑制することができるため、エッチング処理による良好なろう付性を長期間に亘って容易に維持することができる。
【００６４】
また、上記油剤は、ろう付時の加熱中に容易に分解されるため、ろう付温度において被処理物の表面に残留しにくい。それ故、被処理物の表面に上記油剤が付着した状態でろう付を開始してもろう付性を損なうおそれが小さい。従って、上記油剤を用いることにより、良好なろう付性を維持する効果を得つつ、脱脂処理を省略してろう付の作業工程をより簡素化することができる。
【００６５】
油剤の熱分解温度が３８０℃を超える場合には、ろう付中の加熱により、油剤がクラッド板及びインナーフィンの表面に焼き付き、かえってろう付性が悪化するおそれがある。
【００６６】
被処理物を組み立てる作業におけるフラックスの塗布量は、当接部１ｍあたり０．０５〜１．０ｇとすることが好ましい。フラックスの塗布量を上記特定の範囲とすることにより、中空構造体における当接部のろう付性を向上させるとともに、フラックス残渣による外観品質の低下や表面処理性の低下を回避することができる。なお、フラックスの塗布量は、一般的には単位面積あたりに塗布されたフラックスの質量で表す。しかし、上記中空構造体においては、フラックスを塗布する幅が狭いため、塗布面積を正確に測定することが難しい。そのため、フラックスの塗布量を当接部１ｍあたりのフラックスの質量で規定している。
【００６７】
当接部１ｍあたりのフラックスの塗布量が０．０５ｇ未満の場合には、当接部の表面に存在する酸化皮膜を十分に破壊することができず、ろう付性の悪化を招くおそれがある。従って、ろう付性向上の観点からは、当接部１ｍあたりのフラックスの塗布量を０．０５ｇ以上とすることが好ましく、０．１５ｇ以上とすることがより好ましく、０．２５ｇ以上とすることが更に好ましい。
【００６８】
ろう付性向上の観点からは、フラックスの塗布量が多いほど好ましい。しかし、フラックスの塗布量が過剰になると、塗布量に見合ったろう付性向上の効果を得ることが難しくなるおそれがある。また、塗布量が過度に多い場合には、ろう付後の熱交換器に付着するフラックス残渣の量が多くなり、かえって外観品質の低下や表面処理性の低下を招くおそれがある。これらの過剰なフラックスに起因する問題を回避する観点から、当接部１ｍあたりのフラックスの塗布量を１．０ｇ以下とすることが好ましい。
【００６９】
また、被処理物を組み立てる作業におけるフラックスの塗布幅は５ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００７０】
被処理物を組み立てた後、不活性ガス雰囲気下で被処理物を加熱してフラックス及びろう材層を溶融させる。これにより、中空構造体及びインナーフィンを一括してろう付することができる。
【００７１】
不活性ガスとしては、従来公知のものを用いることができる。量産設備への適用の観点からは、不活性ガスとして、窒素、アルゴンまたは窒素とアルゴンとの混合ガスを用いることが好ましい。ろう付性を向上させるためには、不活性ガス中の酸素濃度が低い方が好ましく、酸素濃度が１００ｐｐｍ以下であることがより好ましく、５０ｐｐｍ以下であることが更に好ましい。かかる酸素濃度は、従来より用いられているフラックスろう付用の雰囲気炉により、容易に実現することができる。
【００７２】
ろう付時の加熱温度は、５８５〜６２０℃とすることが好ましく、５９０〜６１０℃とすることがより好ましい。加熱温度が５８５℃未満の場合には、ろうの流動性が低くなるため、ろう付性が悪化するおそれがある。加熱温度が６２０℃を超える場合には、クラッド板の心材層やインナーフィンの一部が溶融するエロージョンが発生し、ろう付不良となるおそれがある。また、昇温中における不要な酸化を抑制するため、所定の加熱温度に到達するまでの昇温速度が速い方が好ましい。
【実施例】
【００７３】
（実施例）
上記熱交換器及びその製造方法について、図を用いて説明する。本例の熱交換器１は、図１に示すように、発熱体を搭載する発熱体搭載面２１を外表面に有するとともに、冷媒が流通する冷媒流路２２を内部に備えたジャケット２と、冷媒流路２２に配置されたインナーフィン３とを有している。ジャケット２は、Ｍｇ：０．４０〜１．０％（質量％、以下同じ）を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有する板材から構成されている。インナーフィン３は、Ｓｉ：０．３０〜０．７０％及びＭｇ：０．３５〜０．８０％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有するアルミニウム合金製の押出形材から構成されている。
【００７４】
ジャケット２を構成する板材同士は、Ａｌ−Ｓｉ合金からなるジャケット接合部２３を介して接合されている。また、ジャケット２とインナーフィン３とは、Ａｌ−Ｓｉ合金からなるフィン接合部２４を介して接合されている。本例の熱交換器１においては、ジャケット２の内表面における、ジャケット接合部２３からインナーフィン３の端部、即ち最も外側のフィンプレート３１３（後述）までの間のみにＣｓが存在している。
【００７５】
本例のジャケット２は、図１に示すように、ジャケット上部２５と、ジャケット下部２６との２個の部品から構成されており、ジャケット上部２５とジャケット下部２６との間に筒状の冷媒流路２２が形成されている。ジャケット上部２５は、略長方形状を呈する頂壁部２５１と、頂壁部２５１の幅方向における両端をジャケット下部２６側に屈曲してなる側壁部２５２と、側壁部２５２の先端を折り返してなるフランジ部２５３を有している。ジャケット下部２６とフランジ部２５３とは、ジャケット接合部２３を介して接合されている。また、ジャケット下部２６の外表面には、発熱体搭載面２１が設けられている。
【００７６】
本例のインナーフィン３は、Ｓｉ：０．３０〜０．７０％及びＭｇ：０．３５〜０．８０％を含むアルミニウム合金からなる押出形材である。インナーフィン３は、長方形状を呈し、互いに間隔をあけて板厚方向に並んだ複数のフィンプレート３１と、隣り合うフィンプレート３１を連結する連結部３２とを有している。インナーフィン３は、冷媒流路２２の中央に配置されており、フィン接合部２４を介して頂壁部２５１の内表面及びジャケット下部２６の内表面の両方に接合されている。
【００７７】
熱交換器１は、例えば以下の製造方法により作製することができる。まず、Ｍｇ：０．４０〜１．０％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有する心材層Ａと、Ｓｉ：４．０〜１３．０％を必須に含み、更にＬｉ：０．００４０〜０．１０％、Ｂｅ：０．００４０〜０．１０％及びＢｉ：０．０１０〜０．３０％のうち１種又は２種以上を含み、Ｍｇの含有量が０．１０％未満に規制され、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有し、心材層Ａの少なくとも一方の面にクラッドされたろう材層Ｂとを有するクラッド板２００を準備する。また、クラッド板２００とは別に、インナーフィン３を準備する。本例においては、ろう材層Ｂが心材層Ａの一方の面にクラッドされた片面クラッド板を準備した。
【００７８】
次に、図２に示すように、クラッド板２００から構成され、ろう材層Ｂが内側に配置されているとともに、ろう材層Ｂ同士が当接する当接部２０１を有する中空構造体２０と、中空構造体２０の内部に収容されたインナーフィン３と、Ｃｓを含有し、当接部２０１及びその近傍に塗布されたフラックス（図示略）とを有する被処理物１０を組み立てる。
【００７９】
本例の中空構造体２０は、ジャケット上部２５に相当する第１クラッド板２００ａと、平板部に対応する第２クラッド板２００ｂとの２枚のクラッド板２００から構成されている。第１クラッド板２００ａは、中空構造体２０の内表面側にろう材層Ｂが配置されるように形成されている。
【００８０】
第１クラッド板２００ａ及び第２クラッド板２００ｂの作製とは別に、Ｃｓを含有するフラックスを準備した。本例のフラックスには、Ｃｓ−Ａｌ−Ｆ系化合物が含まれている。フラックスは、粉末状を呈しており、水中に分散されている。
【００８１】
第１クラッド板２００ａ及び第２クラッド板２００ｂを作製した後、これらのクラッド板２００のろう材層Ｂにおける、当接部２０１及びその近傍に相当する部分にフラックスを塗布した。フラックスを乾燥させた後、第２クラッド板２００ｂの中央部にインナーフィン３を載置し、ろう材層Ｂとフィンプレート３１の板幅方向における一方の端面３１１とを面接触させた。その後、インナーフィン３を覆うようにして第１クラッド板２００ａを第２クラッド板２００ｂに重ね合わせ、ろう材層Ｂ同士を当接させるとともに、第１クラッド板２００ａのろう材層Ｂとフィンプレート３１の板幅方向における他方の端面３１２とを面接触させた。そして、この状態で第１クラッド板２００ａと第２クラッド板２００ｂとを治具（図示略）により固定し、図２に示す被処理物１０の組み立てを完了した。
【００８２】
被処理物１０を組み立てた後、不活性ガス雰囲気下で被処理物１０を加熱してフラックス及びろう材層Ｂを溶融させることにより、中空構造体２０及びインナーフィン３を一括してろう付した。以上により、図１に示す熱交換器１を作製した。
【００８３】
ろう付時に被処理物１０を加熱すると、ろう材層Ｂよりも先にフラックスが溶融し、当接部２０１の表面に存在する酸化皮膜を破壊する。このとき、図３に示すように、溶融したフラックスＦが中空構造体２０の内部に浸入することがある。中空構造体２０の内部に浸入したフラックスＦは、ろう材層Ｂに沿って流動しつつ、心材層Ａから拡散したＭｇと反応する。これにより、フラックスＦの流動性は徐々に低下する。その結果、インナーフィン３における最も外側のフィンプレート３１３に到達する前にフラックスＦの流動を停止させることができる。
【００８４】
また、本例のインナーフィン３は、Ｍｇを含有するアルミニウム合金より構成されている。そのため、フラックスＦがフィンプレート３１３に到達した場合であっても、フラックスＦとＭｇとの反応により、フラックスＦをフィンプレート３１３によりせき止めることができる。
【００８５】
フラックスＦが溶融した後、加熱を継続して被処理物１０を昇温させると、ろう材層Ｂが溶融する。このとき、当接部２０１の表面に存在する酸化皮膜は、既にフラックスＦにより破壊されている。そのため、当接部２０１においては、フラックスＦによるろう付を行うことができる。一方、クラッド板２００の内表面及びフィンプレート３１の表面に存在する酸化皮膜は、心材層Ａから拡散したＭｇ及びろう材層Ｂに含まれるＬｉやＢｅ、Ｂｉによって破壊される。このとき、中空構造体２０の内部に浸入したフラックスＦは、図３に示すように、当接部２０１からフィンプレート３１３までの間に存在している。そのため、フラックスＦにより阻害されることなくフィンプレート３１３よりも内側のフィンプレート３１４と中空構造体２０とのろう付を行うことができる。
【００８６】
以上のように、被処理物１０を不活性ガス雰囲気下で加熱することにより、比較的酸素濃度の低い中空構造体２０の内部においてはフラックスを用いることなくろう付を行い、比較的酸素濃度の高い中空構造体２０の外部においてはフラックスを用いてろう付を行うことができる。その結果、図１に示す熱交換器１を容易に作製することができる。
【００８７】
また、本例の熱交換器１は、ジャケット２と、ジャケット２における冷媒流路２２に配置されたインナーフィン３とを有している。ジャケット２は、Ｍｇを含有しているアルミニウム合金からなる板材から構成されているため、従来の熱交換器のジャケット２に比べて強度が高い。それ故、ジャケット２の小型化、薄肉化を容易に行うことができる。また、ジャケット２の強度を高くすることにより、熱膨張によるジャケット２の変形を抑制することもできる。
【００８８】
（実験例）
本例は、心材層Ａ、ろう材層Ｂ及びインナーフィン３を構成するアルミニウム合金の化学成分を種々変更した熱交換器１の例である。なお、本例において作製する熱交換器１は、実施例と同一の形状を有している。また、本例において用いる符号のうち、図１〜図３において用いた符号と同一のものは、特に説明のない限り実施例と同一の構成要素等を示す。
【００８９】
本例においては、まず、以下のようにしてクラッド板２００及びインナーフィン３を作製した。
【００９０】
［クラッド板２００］
表１に示す化学成分を有するアルミニウム合金（Ａ１〜Ａ７）を鋳造し、得られた鋳塊を５６０℃で加熱して均質化処理を行った。次いで、鋳塊の両板面を面削して厚さ４５ｍｍの板材Ａを作製した。これとは別に、表２に示す化学成分を有するアルミニウム合金（合金Ｂ１〜Ｂ２２）を鋳造し、得られた鋳塊を５００℃で加熱して均質化処理を行った。次いで、鋳塊に熱間圧延を施して厚さ５ｍｍの板材Ｂを作製した。なお、表１及び表２中の「Ｂａｌ」は、残部であることを示す記号である。
【００９１】
以上により得られた板材Ａ及び板材Ｂを表４に示す組み合わせで重ね合わせ、５００℃に加熱した。その後、クラッド圧延を行って板材Ａ及び板材Ｂを接合し、厚さ３ｍｍの板材を作製した。この板材に冷間圧延を施して厚さを１．０ｍｍまで圧延した後、焼鈍を施した。以上により、表４に示すクラッド板２００を作製した。なお、ろう材層Ｂのクラッド率、即ちクラッド板２００の板厚に対するろう材層Ｂの板厚の比率は１０％である。
【００９２】
［インナーフィン３］
表３に示す化学成分を有するアルミニウム合金（Ｃ１〜Ｃ１０）を鋳造し、得られたビレットに押出加工を施してインナーフィン３を作製した。なお、表３中の「Ｂａｌ」は、残部であることを示す記号である。また、フィンプレート３１及び連結部３２の肉厚は０．８ｍｍとした。
【００９３】
以上のようにして得られたクラッド板２００及びインナーフィン３から、実施例と同様の方法により被処理物１０を組み立てた。クラッド板２００とインナーフィン３との組み合わせ、及び、当接部１ｍあたりのフラックスの塗布量（ｇ／ｍ）は、表４に示す通りであった。なお、被処理物１０の長さは１００ｍｍ、幅は１００ｍｍとした。また、フラックスの塗布幅は４ｍｍとした。
【００９４】
フラックスとしては、Ｃｓ−Ａｌ−Ｆ系化合物とＫ−Ａｌ−Ｆ系化合物との混合物を使用した。フラックスを含む塗布液は、以下のようにして調製した。まず、Ｃｓ−Ａｌ−Ｆ系化合物とＫ−Ａｌ−Ｆ系化合物とを混合し、Ｃｓの含有量が表４に示す値であるフラックスを準備した。このフラックスと水とを１：１の重量比で混合してフラックスを水中に懸濁させた。以上により、フラックスの塗布液を調製した。
【００９５】
本例において、当接部１ｍあたりのフラックスの塗布量は、以下のようにして算出した。まず、フラックスを含む塗布液をクラッド板２００に塗布する前に、予め第１クラッド板２００ａ、第２クラッド板２００ｂ及びインナーフィン３の質量を測定した。次に、塗布液を各クラッド板２００の所定の位置に刷毛を用いて塗布し、被処理物１０を組み立てた。その後、塗布液を乾燥させた後の被処理物１０の総質量を測定した。
【００９６】
そして、塗布液を乾燥させた状態の被処理物１０の総質量から第１クラッド板２００ａ、第２クラッド板２００ｂ及びインナーフィン３の質量を差し引き、フラックスの固形分の総質量を算出した。以上により得られた固形分の総質量を、図面に基づいて算出される当接部２０１の長さで除することにより、当接部１ｍあたりのフラックスの塗布量を算出した。
【００９７】
被処理物１０を組み立てた後、窒素ガスを流して雰囲気中の酸素濃度を５０ｐｐｍ以下に調整した加熱炉内で被処理物１０を加熱し、ろう付を行った。加熱を行っている間、被処理物１０の温度を計測し、温度が６００℃となるまでの到達時間が１５分程度となるように被処理物１０を昇温させた。そして、被処理物１０の温度が６００℃に到達した後、その温度を３分間保持した。その後、加熱炉内で被処理物１０を２００℃まで冷却してから炉外に取り出した。以上により、表４に示す熱交換器１（試験体１〜４１）を作製した。
【００９８】
得られた試験体の長さ方向（冷媒流路２２の延伸方向）における中央部を切断し、当該断面におけるジャケット接合部２３及びフィン接合部２４のそれぞれについてフィレットの形状を観察した。その結果を表４に示す。なお、表４における「フィレット形状」欄に記載した記号は、フィレットの形状が下記の状態であったことを示す。
【００９９】
Ａ＋：連続して均一なサイズのフィレットが形成されていた
Ａ：フィレットのサイズに変動はあるが、連続したフィレットが形成されていた
Ｂ：フィレットが部分的に途切れており、連続したフィレットが形成されなかった
Ｃ：ほとんどフィレットが形成されていないか、あるいは全くフィレットが形成されていなかった
【０１００】
【表１】
2017124429.tif 000003
【０１０１】
【表２】
2017124429.tif 000004
【０１０２】
【表３】
2017124429.tif 000005
【０１０３】
【表４】
2017124429.tif 000006
【０１０４】
表１〜表４に示すように、試験体１〜２７は、上記特定の範囲の化学成分を有するクラッド板２００と、インナーフィン３とを用いて作製された。そのため、試験体１〜２７は、ジャケット接合部２３及びフィン接合部２４のいずれにも、実用上問題のないレベルのフィレットを形成することができた。
【０１０５】
さらに、試験体１、７〜１０、１３、１５〜２１、２３〜２４及び２６〜２７は、心材層Ａ中のＭｇ量、ろう材層Ｂ中のＳｉ量、Ｌｉ量、Ｂｅ量、Ｂｉ量及びＭｇ量、フラックスの塗布量及びフラックス中のＣｓの含有量がより好ましい範囲であった。そのため、ジャケット接合部２３及びフィン接合部２４のいずれにも、連続して均一なサイズのフィレットを形成することができた。
【０１０６】
試験体２８は、ろう材層Ｂ中のＬｉの含有量が少なかったため、中空構造体２０の内部に存在する酸化皮膜が十分に破壊されなかった。そのため、フィン接合部２４におけるフィレットの形成が不安定であった。
試験体２９は、ろう材層Ｂ中のＬｉの含有量が多かったため、中空構造体２０の内部にＬｉの酸化物が多量に形成された。そのため、フィン接合部２４においてフィレットが形成されなかった。
【０１０７】
試験体３０は、ろう材層Ｂ中のＢｅの含有量が少なかったため、中空構造体２０の内部に存在する酸化皮膜が十分に破壊されなかった。そのため、フィン接合部２４におけるフィレットの形成が不安定であった。
試験体３１は、ろう材層Ｂ中のＢｅの含有量が多かったため、中空構造体２０の内部にＬｉの酸化物が多量に形成された。そのため、フィン接合部２４においてフィレットが形成されなかった。
【０１０８】
試験体３２は、ろう材層Ｂ中のＢｉの含有量が少なかったため、中空構造体２０の内部に存在する酸化皮膜が十分に破壊されなかった。そのため、フィン接合部２４におけるフィレットの形成が不安定であった。
試験体３３は、ろう材層Ｂ中のＢｉの含有量が多かったため、中空構造体２０の内部が変色した。また、試験体３３は、フィン接合部２４におけるフィレットが形成されなかった。
【０１０９】
試験体３４は、ろう材層Ｂ中のＳｉの含有量が少なかったため、ろうの供給量が不足した。そのため、ジャケット接合部２３におけるフィレットの形成が不安定であるとともに、フィン接合部２４においてフィレットが形成されなかった。
試験体３５は、ろう材層Ｂ中のＳｉの含有量が多かったため、ろうの供給量が過剰となり、心材の溶解量が増加した。その結果、ジャケット接合部２３及びフィン接合部２４のいずれにもフィレットが形成されなかった。
【０１１０】
試験体３６は、ろう材層Ｂ中のＭｇの含有量が多かったため、Ｍｇとフラックスとの反応により当接部２０１におけるろうの流動性が低下した。その結果、ジャケット接合部２３におけるフィレットの形成が不安定であった。
【０１１１】
試験体３７は、インナーフィン３中のＳｉの含有量が少なかったため、ろう付時の加熱中にろう材層Ｂからインナーフィン３へ拡散するＳｉの量が多くなった。そのため、ろう材層Ｂ中のＳｉ量が低下した。また、試験体３７は、インナーフィン３中のＭｇの含有量が少なかったため、最も外側のフィンプレート３１３によりフラックスをせき止めることができなかった。そのため、フィンプレート３１３よりも内側のフィンプレート３１４までフラックスが浸入した。これらの結果、試験体３７は、フィン接合部２４におけるフィレットの形成が不安定であった。
【０１１２】
試験体３８は、インナーフィン３中のＭｇの含有量が多かったため、インナーフィン３の表面にＭｇの酸化物が多量に形成された。その結果、フィン接合部２４におけるフィレット形成が不安定であった。
試験体３９は、インナーフィン３中のＳｉの含有量が多かったため、インナーフィン３融点が低下し、ろう付時の加熱中にインナーフィン３の一部が溶解した。その結果、フィン接合部２４におけるフィレット形成が不安定であった。
【０１１３】
試験体４０は、心材層Ａ中のＭｇの含有量が少なかったため、中空構造体２０の内部に存在する酸化皮膜が十分に破壊されなかった。そのため、フィン接合部２４におけるフィレットの形成が不安定であった。
試験体４１は、心材層Ａ中のＭｇの含有量が多かったため、Ｍｇとフラックスとの反応により当接部２０１におけるろうの流動性が低下した。その結果、ジャケット接合部２３におけるフィレットの形成が不安定であった。
【０１１４】
なお、本発明は、上述した実施例及び実験例に限定されることはなく、その趣旨を損なわない範囲で適宜構成を変更することができる。例えば、実施例及び実験例においては、２枚のクラッド板２００から中空構造体２０を組み立てる例を説明したが、中空構造体２０は、１枚のクラッド板２００を筒状に成形することにより作製してもよい。
【符号の説明】
【０１１５】
１  熱交換器
２  ジャケット
２１  発熱体搭載面
２２  冷媒流路
２３  ジャケット接合部
２４  フィン接合部
３  インナーフィン
１０  被処理物
２０  中空構造体
２００  クラッド板
２０１  当接部
Ａ  心材層
Ｂ  ろう材層
【図１】
2017124429.tif 000007
【図２】
2017124429.tif 000008
【図３】
2017124429.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成29年4月21日(2017.4.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｇ：０．４０〜１．０％（質量％、以下同じ）を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有する心材層と、Ｓｉ：４．０〜１３．０％を必須に含み、更にＬｉ：０．００４０〜０．１０％、Ｂｅ：０．００４０〜０．１０％及びＢｉ：０．０１〜０．３０％のうち１種又は２種以上を含み、Ｍｇの含有量が０．１０％未満に規制され、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有し、上記心材層の少なくとも一方の面にクラッドされたろう材層とを有するクラッド板を準備し、
Ｓｉ：０．３０〜０．７０％及びＭｇ：０．３５〜０．８０％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有するインナーフィンを準備し、
上記クラッド板から構成され、上記ろう材層が内側に配置されているとともに、上記ろう材層同士が当接する当接部を有する中空構造体と、該中空構造体の内部に収容された上記インナーフィンと、Ｃｓを含有し、上記当接部及びその近傍に塗布されたフラックスとを有する被処理物を組み立て、
不活性ガス雰囲気下で上記被処理物を加熱して上記フラックス及び上記ろう材層を溶融させ、上記フラックスを用いて上記当接部のろう付を行うとともに上記フラックスを用いずに上記中空構造体と上記インナーフィンとのろう付を行うことにより、上記中空構造体及び上記インナーフィンを一括してろう付する、熱交換器の製造方法。
【請求項２】
上記心材層は、更にＭｎ：０．０５０〜１．３％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｆｅ：１．０％以下、Ｃｕ：０．９０％以下、Ｚｎ：６．５％以下、Ｔｉ：０．２０％以下及びＺｒ：０．５０％以下からなる群のうち１種または２種以上を含有している、請求項１に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項３】
上記インナーフィンは、更にＭｎ：０．０５０〜１．３％、Ｆｅ：１．０％以下、Ｃｕ：０．９％以下、Ｚｎ：６．５％以下、Ｔｉ：０．２０％以下及びＺｒ：０．５０％以下からなる群のうち１種または２種以上を含有している、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】
上記フラックスの塗布量は、上記当接部１ｍあたり０．０５〜１．０ｇである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項５】
上記フラックスは、１３〜５８質量％のＣｓを含有している、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項６】
Ｍｇ：０．４０〜１．０％（質量％、以下同じ）を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有する板材から構成され、発熱体を搭載する発熱体搭載面を外表面に有するとともに、冷媒が流通する冷媒流路を内部に備えたジャケットと、
アルミニウム合金より構成され、上記冷媒流路に配置されたインナーフィンと、
Ａｌ−Ｓｉ合金からなり、上記ジャケットにおける上記板材同士を接合するジャケット接合部と、
Ａｌ−Ｓｉ合金からなり、上記ジャケットと上記インナーフィンとを接合するフィン接合部とを有し、
上記ジャケットの内表面における、上記ジャケット接合部から上記インナーフィンまでの間のみにＣｓが存在している、熱交換器。
【請求項７】
上記板材は、更にＭｎ：０．０５０〜１．３％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｆｅ：１．０％以下、Ｃｕ：０．９０％以下、Ｚｎ：６．５％以下、Ｔｉ：０．２０％以下、Ｚｒ：０．５０％以下からなる群のうち１種または２種以上を含有している、請求項６に記載の熱交換器。
【請求項８】
上記インナーフィンは、Ｓｉ：０．３０〜０．７０％及びＭｇ：０．３５〜０．８０％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなる化学成分を有するアルミニウム合金から構成されている、請求項６または７に記載の熱交換器。
【請求項９】
上記インナーフィンは、更にＭｎ：０．０５０〜１．３％、Ｆｅ：１．０％以下、Ｃｕ：０．９０％以下、Ｚｎ：６．５％以下、Ｔｉ：０．２０％以下及びＺｒ：０．５０％以下からなる群のうち１種または２種以上を含有している、請求項８に記載の熱交換器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の一態様は、Ｍｇ（マグネシウム）：０．４０〜１．０％（質量％、以下同じ）を含有し、残部がＡｌ（アルミニウム）及び不可避的不純物からなる化学成分を有する心材層と、Ｓｉ（シリコン）：４．０〜１３．０％を必須に含み、更にＬｉ（リチウム）：０．００４０〜０．１０％、Ｂｅ（ベリリウム）：０．００４０〜０．１０％及びＢｉ（ビスマス）：０．０１０〜０．３０％のうち１種又は２種以上を含み、Ｍｇの含有量が０．１０％未満に規制され、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有し、上記心材層の少なくとも一方の面にクラッドされたろう材層とを有するクラッド板を準備し、
Ｓｉ：０．３０〜０．７０％及びＭｇ：０．３５〜０．８０％を含有し、残部がＡｌ（アルミニウム）及び不可避的不純物からなる化学成分を有するインナーフィンを準備し、
上記クラッド板から構成され、上記ろう材層が内側に配置されているとともに、上記ろう材層同士が当接する当接部を有する中空構造体と、該中空構造体の内部に収容された上記インナーフィンと、Ｃｓ（セシウム）を含有し、上記当接部及びその近傍に塗布されたフラックスとを有する被処理物を組み立て、
不活性ガス雰囲気下で上記被処理物を加熱して上記フラックス及び上記ろう材層を溶融させ、上記フラックスを用いて上記当接部のろう付を行うとともに上記フラックスを用いずに上記中空構造体と上記インナーフィンとのろう付を行うことにより、上記中空構造体及び上記インナーフィンを一括してろう付する、熱交換器の製造方法にある。