JP2015010806A

JP2015010806A - 製氷皿及びその製造方法

Info

Publication number: JP2015010806A
Application number: JP2013138554A
Authority: JP
Inventors: 浩井神; Hiroshi Ikami; 伊藤　泰永; Yasunaga Ito; 泰永伊藤
Original assignee: UACJ Corp
Current assignee: UACJ Corp
Priority date: 2013-07-02
Filing date: 2013-07-02
Publication date: 2015-01-19

Abstract

【課題】不活性ガス雰囲気下においてフラックスを用いることなく製造することができるとともに、安価でかつ大量生産が可能である製氷皿を提供すること。【解決手段】製氷皿１は、アルミニウム合金製の心材１１とろう材層１２ａ、１２ｂとを備える三層クラッド構造を有するブレージングシートよりなるベースプレート１０を備える。ベースプレート１０の一方の面１０ａには製氷室２を区画形成する隔壁部材２０が、他方の面１０ｂには冷媒流路３１を形成する流路形成部材３０が、それぞれろう材層１２ａ、１２ｂを介してろう付け接合されている。ろう材層１２ａ、１２ｂは、Ｓｉ：６〜１３％（質量％、以下同じ）を含有し、さらにＬｉ：０．００４〜０．１％、Ｂｅ：０．００５〜０．０４％、Ｂａ：０．００７〜０．０５％、Ｃａ：０．００５〜０．０３％、Ｍｇ：０．０５〜０．４％のうち１種または２種以上を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる。【選択図】図５

Description

本発明は、製氷皿及びその製造方法に関する。

従来、アルミニウム合金からなる製氷皿として、アルミニウム合金製のプレートの一方の面に複数の製氷室を格子状に区画形成する隔壁を接合するとともに、当該プレートの他方の面に冷媒が流通する冷媒流路を形成する部材を接合したものがある。例えば、特許文献１には、隔壁を接合するプレートとして、表面にろう材層を備えるアルミブレージングシートを使用し、そのろう材層を介して、隔壁及び冷媒流路を形成する部材をろう付け接合した構成が開示されている。

特開２０１０−１３３６２９号公報

特許文献１では、不活性ガス雰囲気下において上記ろう付け接合を行っており、フラックスを用いて接合部に形成された酸化皮膜を除去している。しかしながら、食品用の氷の作製に用いる製氷皿においては、作製された氷にフラックスが混入することを防止するために、製氷皿からフラックスを除去する必要がある。そのため、製造工程数が増加していた。さらに、成形後の製氷皿の細部において、フラックスを完全に除去するには、手間がかかっていた。
一方、ろう付け接合を真空雰囲気において行うこととすれば、接合部に酸化皮膜が形成されないため、フラックスを用いる必要がない。しかし、かかる真空ろう付けは、大量の電力を消費する大型の真空ろう付け用の炉を用いて行われるため、コスト面で不利であった。また、真空ろう付けは、通常はバッチ処理で行われるため、大量生産には不向きであった。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、不活性ガス雰囲気下においてフラックスを用いることなく製造することができるとともに、安価でかつ大量生産が可能である製氷皿を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、アルミニウム合金よりなる心材と、該心材の両面に配設されたろう材層とを備える三層クラッド構造を有するブレージングシートよりなるベースプレートと、
該ベースプレートの一方の面に格子状に立設されて、複数の製氷室を区画形成している隔壁部材と、
上記ベースプレートの他方の面に設けられているとともに、上記複数の製氷室を冷却するための冷媒が流通する冷媒流路を形成している流路形成部材と、
を有し、
上記隔壁部材及び上記流路形成部材は、それぞれ上記ろう材層を介して上記ベースプレートにろう付け接合されており、
上記ろう材層は、Ｓｉ：６〜１３％（質量％、以下同じ）を含有し、さらにＬｉ：０．００４〜０．１％、Ｂｅ：０．００５〜０．０４％、Ｂａ：０．００７〜０．０５％、Ｃａ：０．００５〜０．０３％、Ｍｇ：０．０５〜０．４％のうち１種または２種以上を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなることを特徴とする製氷皿にある。

本発明の他の態様は、アルミニウム合金よりなる心材と、該心材の両面に配設されたろう材層とを備えてなる三層クラッド構造を有するブレージングシートよりなるベースプレートの一方の面に、複数の製氷室を区画形成するように格子状に形成された隔壁部材が当接するとともに、上記ベースプレートの他方の面に、冷媒が流通する冷媒流路を形成する流路形成部材が当接するように、上記隔壁部材及び上記流路形成部材を上記ベースプレートにそれぞれ組み付ける組み付け工程と、
上記隔壁部材、上記流路形成部材及び上記ベースプレートを、フラックスを用いることなく、上記ろう材層によりろう付け接合するろう付け工程と、を含み、
上記ろう材層が、Ｓｉ：６〜１３％（質量％、以下同じ）を含有し、さらにＬｉ：０．００４〜０．１％、Ｂｅ：０．００５〜０．０４％、Ｂａ：０．００７〜０．０５％、Ｃａ：０．００５〜０．０３％、Ｍｇ：０．０５〜０．４％のうち１種または２種以上を含有していることを特徴とする製氷皿の製造方法にある。

上記製氷皿においては、ベースプレートの一方の面に複数の製氷室を区画形成する隔壁部材が設けられ、他方の面に冷媒流路を形成する流路形成部材が設けられており、隔壁部材、流路形成部材及びベースプレートは該ベースプレートのろう材層により、ろう付け接合されている。当該ろう付け接合におけるろう材層は、Ｓｉ：６〜１３％（質量％、以下同じ）を含有し、さらにＬｉ：０．００４〜０．１％、Ｂｅ：０．００５〜０．０４％、Ｂａ：０．００７〜０．０５％、Ｃａ：０．００５〜０．０３％、Ｍｇ：０．０５〜０．４％のうち１種または２種以上を含有している。このような特殊な化学成分組成よりなるろう材層を積極的に採用することにより、ろう材層は、アルミニウム合金の酸化皮膜を脆弱化させる効果を奏することとなる。そのため、フラックスを用いることなく、不活性ガス雰囲気下においてろう付け接合することができる。その結果、成形後にフラックスを除去する工程が不要となるため、製造工程を簡略化できる。また、真空雰囲気を必要としないため、安価でかつ大量生産が可能となる。また、ベースプレートが上記三層クラッド構造を有するブレージングシートよりなることから、製氷皿を容易に作製することができる。

また、上記製氷皿の製造方法においては、ベースプレートとして、三層クラッド構造を有するブレージングシートを用いるとともに、当該ブレージングシートのろう材層が、Ｓｉ：６〜１３％（質量％、以下同じ）を含有し、さらにＬｉ：０．００４〜０．１％、Ｂｅ：０．００５〜０．０４％、Ｂａ：０．００７〜０．０５％、Ｃａ：０．００５〜０．０３％、Ｍｇ：０．０５〜０．４％のうち１種または２種以上を含有している。これにより、上述と同様に、フラックスを用いることなく、不活性ガス雰囲気下においてろう付け接合することができる。その結果、成形後にフラックスを除去する工程が不要となるため、製造工程を簡略化できる。また、真空雰囲気を必要としないため、安価でかつ大量生産が可能となる。また、上記三層クラッド構造を有するブレージングシートを用いることにより、容易に製氷皿を作製することができる。

以上のごとく、本発明によれば、安価でかつ大量生産が可能であるとともに、フラックスを用いることなく製造することができる製氷皿を提供することができる。

実施例１における、製氷皿の斜視図。実施例１における、製氷皿の分解斜視図。実施例１における、ベースプレートの断面一部拡大図。実施例１における、製氷皿の底面図。図４における、Ａ−Ａ線位置断面一部拡大。

上記製氷皿において、アルミニウム合金とは、狭義のアルミニウム合金だけでなく、純アルミニウムも含むアルミニウムを主成分とする金属の総称である。

上記ベースプレートは、アルミニウム合金よりなる心材と、該心材の両面に配設された皮材とを備える三層クラッド構造を有するブレージングシートよりなる。そして、ろう材層は、Ｓｉ：６〜１３％（質量％、以下同じ）を含有し、さらにＬｉ：０．００４〜０．１％、Ｂｅ：０．００５〜０．０４％、Ｂａ：０．００７〜０．０５％、Ｃａ：０．００５〜０．０３％、Ｍｇ：０．０５〜０．４％のうち１種または２種以上を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる。
すなわち、ろう材層は、６〜１３％のＳｉを含有している。これにより、溶融したろう材の流動性が向上するため、ろう材が接合部の細部にまで侵入しやすくなり、ろう付け接合の健全性が向上する。

Ｓｉの含有量が６％未満の場合には、溶融したろう材の流動性が低下し、ろう付け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、過剰にろう材層が溶融するおそれがある。また、ろう材層中に粗大な初晶Ｓｉが形成されやすくなる。そのため、ろう付け接合の際にろう材層に溶融穴が発生するおそれがある。

上述のように、ろう材層は、Ｌｉ：０．００４〜０．１％、Ｂｅ：０．００５〜０．０４％、Ｂａ：０．００７〜０．０５％、Ｃａ：０．００５〜０．０３％、Ｍｇ：０．０５〜０．４％のうち１種または２種以上を含有している。これにより、ろう材層は、アルミニウム合金の酸化皮膜を脆弱化させる効果を奏する。その結果、不活性ガス雰囲気下でフラックスを用いることなく、ろう付け接合を行うことができる。

Ｌｉが上記含有量でろう材層に含有されることにより、上述のアルミニウム合金の酸化皮膜を脆弱化させる効果に加えて、溶融したろう材の流動性を高める効果を奏する。これにより、ろう付け接合の健全性を高めることができる。また、Ｍｇも同様に、溶融したろう材の流動性を高める効果を奏し、ろう付け接合の健全性の向上に寄与する。

Ｌｉの含有量が０．００４％未満の場合には、溶融したろう材の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、この場合にはろう付け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Ｌｉ_２Ｏが過剰となるため、ろう付け接合の健全性が低下するおそれがある。

なお、Ｂｅ、Ｂａ、Ｃａ及びＭｇの含有量についても、それぞれの含有量が上記特定の範囲の下限に満たない場合には、酸化皮膜の脆弱化が不十分となりやすく、ろう付け接合の健全性を向上させる効果を得にくくなる。一方、これらの化学成分の含有量が上記特定の範囲の上限を超える場合には、ろう材層の表面が過剰に酸化するおそれがあり、場合によってはろう付け接合の健全性が低下するおそれがある。

なお、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｂａ、Ｃａ及びＭｇこれらの化学成分がアルミニウム合金の酸化皮膜を脆弱化させるメカニズムは完全に解明されているわけではないが、Ｍｇについては、以下のメカニズムが現時点において妥当と考えられている。

すなわち、溶融状態のろう中に存在するＭｇは、不活性ガス雰囲気のため酸化されにくく、反応性の高い状態となっている。そして、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（Ａｌ_２Ｏ_３）と接触すると、酸化皮膜と反応してＡｌＭｇＯ_４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と考えられる。

上記ろう材層は、Ｓｉ：６〜１３％、Ｌｉ：０．００４〜０．１％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組成からなることが好ましい。この場合には、アルミニウム合金の酸化皮膜を脆弱化させるとともに、溶融したろう材の流動性を高める効果を奏し、ろう材層によるろう付け接合の健全性が一層向上する。

上記心材は、６０００系（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系）のアルミニウム合金よりなることが好ましい。従来のフラックスを使用したろう付け接合では、６０００系のアルミニウム合金を心材とするブレージングシートを使用すると、６０００系のアルミニウム合金に含まれているＭｇがフラックスと反応してしまい、ろう付け性が低下する。そのため、従来、フラックスを使用したろう付け接合をする場合には、ろう付け性を確保するために、３０００系のアルミニウム合金を心材とするブレージングシートを使用していた。

しかし、本発明の製氷皿では、ろう材層が上述の化学成分組成を有することで、フラックスを用いることなく、不活性ガス雰囲気中でろう付け接合を行うことを可能としている。そのため、ろう付け性を低下させることなく、６０００系のアルミニウム合金を心材とするブレージングシートを使用することができる。

６０００系のアルミニウム合金は、３０００系のアルミニウム合金に比べて、熱伝導性が良い。そのため、ベースプレートとして、６０００系のアルミニウム合金を心材とするブレージングシートを使用することにより、製氷皿の製氷能力を向上することができる。また、６０００系のアルミニウム合金は、３０００系のアルミニウム合金に比べて、強度に優れるため、ベースプレートを薄肉化することができ、これによっても製氷皿の製氷能力を向上することができる。
また、ろう付け後の強度についても、６０００系のアルミニウム合金を心材とすることにより、３０００系のアルミニウム合金に比べて、向上することができる。

心材は、６０００系のアルミニウム合金の中でも、Ｓｉ：０．２〜０．６％、Ｍｇ：０．４〜０．９％の化学成分を含有していることが好ましい。
Ｍｇの含有量が０．９％を超える場合には、心材の融点が下がるおそれがあり、ろう付け性が低下するおそれがある。一方、Ｍｇの含有量が０．４％未満の場合には、ろう付け接合の健全性を向上させる作用効果を得にくくなる場合がある。
また、Ｓｉの含有量が０．６％を超える場合には、心材の融点が下がるおそれがあり、ろう付け性が低下するおそれがある。一方、Ｓｉの含有量が０．２％未満の場合には、ろう付け接合の健全性を向上させる作用効果を得にくくなる場合がある。

上記隔壁部材及び上記流路形成部材は、アルミニウム合金よりなることが好ましい。これにより、製氷皿を軽量化することができる。また、製氷皿全体がアルミニウム合金製となるため、異種材料で形成する場合に比べて、廃棄する際における分別の手間が省けてリサイクル性が向上する。上記隔壁部材及び上記流路形成部材を形成するアルミニウム合金の化学成分組成は、成形性、耐腐食性、熱伝導性、耐腐食性などを考慮して適宜選択することができる。

上記隔壁部材の内、少なくとも上記複数の製氷室の外壁を形成している外側隔壁部は、アルミニウム合金よりなる心材と、該心材の両面に配設されたろう材層とを備える三層クラッド構造を有するブレージングシートよりなるとともに、上記外側隔壁部における上記ろう材層は、Ｓｉ：６〜１３％（質量％、以下同じ）を含有し、さらにＬｉ：０．００４〜０．１％、Ｂｅ：０．００５〜０．０４％、Ｂａ：０．００７〜０．０５％、Ｃａ：０．００５〜０．０３％、Ｍｇ：０．０５〜０．４％のうち１種または２種以上を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなることが好ましい。隔壁部材をベースプレートにろう付け接合する際に、外側隔壁部におけるろう材層が溶融して両者のろう付け性が向上するからである。

上記隔壁部材の内、少なくとも上記複数の製氷室の外壁を形成している外側隔壁部を三層クラッド構造を有するブレージングシートよりなるものとする場合には、外側隔壁部における心材を６０００系のアルミニウム合金よりなるものとすることが好ましい。上述の通り、６０００系のアルミニウム合金は、３０００系のアルミニウム合金に比べて、熱伝導性が良いため、製氷皿の製氷能力を向上することができるからである。また、６０００系のアルミニウム合金は、３０００系のアルミニウム合金に比べて、強度に優れるため、製氷皿の強度が向上するからである。
なお、製氷室の外壁を形成する外側隔壁部に加えて、製氷室の内壁を形成する内側隔壁部も外側隔壁部と同様に、上記三層クラッド構造を有するブレージングシートよりなることとしてもよい。この場合には、製氷皿の強度が更に向上するとともに、各製氷室に対する冷却効果も高まる。また、ベースプレート及び外側隔壁部とのろう付け性も向上する。

上記流路形成部材は、上記ベースプレート側に開口する凹部を備える板状部材からなるとともに、上記冷媒流路が該凹部と上記ベースプレートとの間に形成されていることとすることが好ましい。これにより、ベースプレートにおける製氷室と反対側の面が冷媒流路の壁面の一部を形成することとなるため、当該冷媒流路を流通する冷媒が直接ベースプレートに接することとなる。これにより、冷媒流路を流通する冷媒による製氷室の冷却効果が向上し、製氷能力が向上する。

本発明の製氷皿は、以下の製造方法により、作製することができる。
まず、上述の三層クラッド構造を有するブレージングシートを準備し、所定の大きさの矩形状に切断して、ベースプレートを作製する。次いで、隔壁部材の外側隔壁部及び内側隔壁部を準備する。外側隔壁部及び内側隔壁部にはそれぞれ、互いに嵌合して組み付けあうように形成されたスリットを予め設けておく。そして、ベースプレートの外縁に沿って、隔壁部材の外側隔壁部を組むとともに、その内側に等間隔に格子状に組んだ内側隔壁部をはめ込んで隔壁部材を組み上げる。

その後、隔壁部材及び流路形成部材をベースプレートにそれぞれ組み付ける組み付け工程を行う。組み付け工程では、隔壁部材を、外側隔壁部がベースプレートの外縁に沿うように、ベースプレートの一方の面に当接させて、更に、凹部が形成された流路形成部材をベースプレートの他方の面に当接させて、治具で押圧する。

次に、隔壁部材、流路形成部材及びベースプレートを該ベースプレートのろう材層によりろう付け接合するろう付け工程を行う。ろう付け工程は、不活性ガス雰囲気下においてフラックスを用いることなく行う。例えば、窒素雰囲気のろう付炉において、酸素濃度１０ｐｐｍ、炉温６２０℃として、物温６００℃で、フラックスが存在しない条件下でろう付けを行い、ろう付け後、５６０℃までろう付炉内で徐冷する。その後、ろう付炉から取り出して、強制冷却を行う。室温まで冷却された後、治具を取り外す。

上記ろう付け工程において、ベースプレートのろう材層の一部が溶けだし、溶けだしたろう材層の一部がベースプレートと隔壁部材との間に入り込み、ベースプレートの一方の面と隔壁部材とを接合するろう材となって、両者がろう付け接合される。同様に、溶けだしたろう材層の一部がベースプレートと流路形成部材との間に入り込み、ベースプレートの他方の面と流路形成部材とを接続するろう材となって、両者がろう付け接合される。

上記製造方法において、心材は、６０００系のアルミニウム合金よりなることが好ましい。心材が３０００系のアルミニウム合金よりなる場合に比べて、熱伝導性が良く、強度に優れるため、製氷能力が高く、強度の高い製氷皿を製造することができるからである。

（実施例１）
本例の実施例に係る製氷皿につき、図１〜図５を用いて説明する。
本例の製氷皿１は、図１、図２に示すように、ベースプレート１０、隔壁部材２０、流路形成部材３０を有している。
ベースプレート１０は、図３に示すように、アルミニウム合金よりなる心材１１と、心材１１の両面に配設されたろう材層１２ａ、１２ｂとを備える三層クラッド構造を有するブレージングシート１４よりなる。
隔壁部材２０は、図１、図２に示すように、ベースプレート１０の一方の面１０ａに格子状に立設されて、複数の製氷室２を区画形成している。
流路形成部材３０は、ベースプレート１０の他方の面１０ｂに設けられているとともに、複数の製氷室２を冷却するための冷媒が流通する冷媒流路３１を形成している。
隔壁部材２０及び流路形成部材３０が、図５に示すように、それぞれろう材層１２ａ、１２ｂを介してベースプレート１０にろう付け接合されている。
そして、ろう材層１２ａ、１２ｂは、Ｓｉ：６〜１３％（質量％、以下同じ）を含有し、さらにＬｉ：０．００４〜０．１％、Ｂｅ：０．００５〜０．０４％、Ｂａ：０．００７〜０．０５％、Ｃａ：０．００５〜０．０３％、Ｍｇ：０．０５〜０．４％のうち１種または２種以上を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる。
本例では、ろう材層１２ａ、１２ｂは、Ｓｉ：１０％、Ｌｉ：０．０２％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる。

以下、本例の製氷皿１の構成要素について、詳述する。
ベースプレート１０は、図２に示すように、矩形の板状部材である。そして、図３に示すように、ベースプレート１０は、心材１１とその両面に配設されたろう材層１２ａ、１２ｂとを備える三層クラッド構造を有するブレージングシート１４よりなる。
心材１１はアルミニウム合金よりなる。本例では、心材１１は６０００系のアルミニウム合金よりなり、６０００系合金として、Ｍｇ；０．６％と、Ｓｉ；０．４％とが添加されている。
ベースプレート１０には、図５に示すように、各製氷室２の底部２３に相当する位置に、貫通孔である空気孔１３がそれぞれ設けられている。なお、空気孔１３は、後述の冷媒流路３１と重ならない位置に設けられている。

隔壁部材２０は、図２に示すように、複数の製氷室２の外壁を形成している外側隔壁部２１ａ、２１ｂと、内壁を形成している内側隔壁部２２ａ、２２ｂとを備える。外側隔壁部２１ａ、２１ｂは、縦方向の外側隔壁部２１ａと横方向の外側隔壁部２１ｂとが、ベースプレート１０の外縁に沿って、枠状に組まれている。その内側に、縦方向の内側隔壁部２２ａと横方向の内側隔壁部２２ｂとが等間隔に格子状に組まれている。これにより、複数の製氷室２が区画形成されている。本例では、両内側隔壁部２２ａ、２２ｂはそれぞれ、４枚ずつ設けられており、製氷室２は、縦方向に５個、横方向５個に区画されて、合計２５個の製氷室２が形成されている。

隔壁部材２０の内、外側隔壁部２１ｂは、図５に示すように、アルミニウム合金よりなる心材２１１と、心材２１１の両面に配設されたろう材層２１２とを備える三層クラッド構造を有するブレージングシートよりなるとともに、外側隔壁部２１ｂにおけるろう材層２１２は、Ｓｉ：６〜１３％（質量％、以下同じ）を含有し、さらにＬｉ：０．００４〜０．１％、Ｂｅ：０．００５〜０．０４％、Ｂａ：０．００７〜０．０５％、Ｃａ：０．００５〜０．０３％、Ｍｇ：０．０５〜０．４％のうち１種または２種以上を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる。本例では、外側隔壁部２１ｂにおける心材２１１及びろう材層２１２は、上述のベースプレート１０におけるブレージングシート１４の心材１１及びろう材層１２ａ、１２ｂと同一の構成よりなる。なお、外側隔壁部２１ａも、外側隔壁部２１ｂと同一の構成を有する。一方、内側隔壁部２２ａ、２２ｂは純アルミニウム（１０５０）からなる。

隔壁部材２０は、図２に示すように、ベースプレート１０の一方の面１０ａ側に設けられている。図５に示すように、隔壁部材２０の内、外側隔壁部２１ｂ及び内側隔壁部２２ｂは、ベースプレート１０の一方の面１０ａに垂直に立設している。外側隔壁部２１ｂ及び内側隔壁部２２ｂは、ろう材層１２ａを介して、ベースプレート１０の一方の面１０ａにろう付け接合されている。そして、外側隔壁部２１ｂ及び内側隔壁部２２ｂとベースプレート１０の一方の面１０ａとの当接部４０ａを覆うように、フィレット部４０が形成されている。図示しないが、外側隔壁部２１ａ及び内側隔壁部２２ａについても、これと同様にろう材層１２ａを介して、ベースプレート１０の一方の面１０ａにろう付け接合されている。

流路形成部材３０は、図４に示すように、平面視においてベースプレート１０の外形と一致するように矩形の平板状を有する。流路形成部材３０は、純アルミニウム（１０００系）からなる。流路形成部材３０には、図２に示すように、ベースプレート１０側に開口した凹部３１１が形成されている。凹部３１１は、図４に示すように、平面視において内側隔壁部２２ａに沿うとともに蛇行するように連続して形成されている。流路形成部材３０において、平面視においてベースプレート１０の空気孔１３と対向する位置には、貫通孔である空気孔３３がそれぞれ設けられている。

流路形成部材３０は、図１、図２に示すように、ベースプレート１０の他方の面１０ｂ側において、平面視でベースプレート１０の外形と一致するようにベースプレート１０に重ね合わされている。図５に示すように、流路形成部材３０は、ろう材層１２ｂを介してベースプレート１０の他方の面１０ｂにろう付け接合されている。これにより、凹部３１１とベースプレート１０の他方の面１０ｂとの間に、冷媒流路３１が形成されている。冷媒流路３１は、図２、図４に示すように、製氷皿１の側面に開口するように形成されている接続口３１ａ、３１ｂを備える。図１に示すように、接続口３１ａ、３１ｂには、冷媒を導入又は排出する冷媒導排管３２がそれぞれ溶接されている。冷媒導排管３２は銅製のパイプ状部材である。
流路形成部材３０における空気孔３３は、図５に示すように、ベースプレート１０の空気孔１３と重なっており、各製氷室２は空気孔１３、３３を介して流路形成部材３０側の外部と連通している。

本例の製氷皿１は、以下の方法によって製造した。
まず、図３に示すように、心材１１にろう材層１２ａ、１２ｂを接合した三層クラッド構造を有するブレージングシート１４を準備した。そして、ブレージングシート１４を所定の大きさの矩形状に切断して、図２に示すベースプレート１０を作製した。

次いで、図２に示すように、ベースプレート１０の外縁に沿って外側隔壁部２１ａ、２１ｂを組むとともに、その内側に等間隔に格子状に組んだ内側隔壁部２２ａ、２２ｂをはめ込み、隔壁部材２０を組み上げた。なお、外側隔壁部２１ａ、２１ｂ及び内側隔壁部２２ａ、２２ｂにはそれぞれ、互いに嵌合して組み付けあうように形成された、スリット（図示せず）が予め設けられている。

その後、隔壁部材２０及び流路形成部材３０をベースプレート１０にそれぞれ組み付ける組み付け工程を行った。組み付け工程では、隔壁部材２０を、外側隔壁部２１ａ、２１ｂがベースプレート１０の外縁に沿うように、ベースプレート１０の一方の面１０ａに当接させて、更に、凹部３１１が形成された流路形成部材３０をベースプレート１０の他方の面１０ｂに当接させて、治具で押圧した。

次に、ベースプレート１０に隔壁部材２０及び流路形成部材３０を治具で押圧した状態でろう付け工程を行った。ろう付け工程は、窒素雰囲気のろう付炉において、酸素濃度１０ｐｐｍ、炉温６２０℃として、物温６００℃で、フラックスを用いることなく行った。ろう付け後、５６０℃までろう付炉内で徐冷し、その後、ろう付炉から取り出して、強制冷却を行った。室温まで冷却した後、治具を取り外した。

上記ろう付け工程において、図３に示すベースプレート１０のろう材層１２ａの一部が溶けだし、図５に示すように、隔壁部材２０とベースプレート１０の一方の面１０ａとの当接部４０ａに沿って流れ、両者の間に入り込んだ。これにより、溶けだしたろう材層１２ａの一部がベースプレート１０の一方の面１０ａと隔壁部材２０とを接合するろう材となって、両者がろう付け接合された。同様に、ベースプレート１０のろう材層１２ｂの一部が溶けだし、ベースプレート１０の他方の面１０ｂと流路形成部材３０との当接部４０ｂに沿って流れ、両者の間に入り込んだ。そして、溶けだしたろう材層１２ｂの一部がベースプレート１０の他方の面１０ｂと流路形成部材３０とを接合するろう材となって、両者がろう付け接合された。

その後、各製氷室２の底部２３において、冷媒流路３１と重ならない位置にドリルで空気孔１３、３３を穿孔した。また、冷媒流路３１の接続口３１ａ、３１ｂに、冷媒導排管３２をそれぞれ溶接した。

次に、製氷皿１の使用態様について、詳述する。
まず、製氷皿１は、製氷室２の開口側（流路形成部材３０と反対側）が重力方向下側となった状態で、製氷装置（図示せず）内に配置される。そして、製氷装置から冷媒導排管３２を介して、冷媒流路３１に冷媒を供給し流通させる。これにより、各製氷室２を冷却状態とする。
次いで、各製氷室２に重力方向下側から水を供給することにより、各製氷室２内で徐々に氷が成長して、各製氷室２内が氷によって充填されることとなる。
その後、冷媒流路３１に熱媒を流通させることにより、各製氷室２内に形成された氷におけるベースプレート１０及び隔壁部材２０と接触する部分が溶ける。そして、空気孔１３、３３を介して、各製氷室２に空気が流入することにより、各製氷室２に形成された氷は各製氷室２から押し出されて落下し、下方に設けられた収容箱（図示せず）に収容されることとなる。

次に、製氷皿１の作用効果について、詳述する。
本例の製氷皿１によれば、ベースプレート１０の一方の面１０ａに複数の製氷室２を区画形成する隔壁部材２０が設けられ、他方の面１０ｂに冷媒流路３１が設けられており、両者はベースプレート１０のろう材層１２ａ、１２ｂを介してそれぞれベースプレート１０にろう付け接合されている。当該ろう付け接合におけるろう材層１２ａ、１２ｂは、Ｓｉ：６〜１３％（質量％、以下同じ）を含有し、さらにＬｉ：０．００４〜０．１％、Ｂｅ：０．００５〜０．０４％、Ｂａ：０．００７〜０．０５％、Ｃａ：０．００５〜０．０３％、Ｍｇ：０．０５〜０．４％のうち１種または２種以上を含有している。本例では、ろう材層１２ａ、１２ｂは、Ｓｉ：１０％、Ｌｉ：０．０２％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物をからなる。ろう材層１２ａ、１２ｂがかかる化学成分組成を有することにより、製氷皿１の製造方法によって、フラックスを用いることなく、不活性ガス雰囲気下においてろう付け接合することができる。その結果、成形後にフラックスを除去する工程が不要となるため、製造工程を簡略化できる。また、真空雰囲気を必要としないため、安価でかつ大量生産が可能となる。また、ベースプレート１０が上記三層クラッド構造を有するブレージングシート１４よりなることから、製氷皿１を容易に作製することができる。

また、本例では、ベースプレート１０の心材１１として、６０００系（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系）のアルミニウム合金を使用している。６０００系のアルミニウム合金は３０００系のアルミニウム合金にくらべて、熱伝導性が良いため、製氷皿１の製氷能力を向上することができる。また、６０００系のアルミニウム合金は強度に優れるため、ベースプレート１０を薄肉化することができ、これによっても製氷皿１の製氷能力を向上することができる。なお、本例では、不活性ガス雰囲気下において、フラックスを用いることなくろう付け接合しているため、６０００系のアルミニウム合金を使用することに起因するろう付け性の低下は防止されている。

また、ろう付け後の強度についても、６０００系のアルミニウム合金を心材とすることにより、３０００系のアルミニウム合金を心材とする場合に比べて、向上することができる。３０００系のアルミニウム合金（３００３−Ｏ）を心材とする場合には、ろう付け後における心材の引張強さは１１０ＭＰａ程度であり、耐力は４０ＭＰａ程度である。一方、６０００系のアルミニウム合金（６０６３−Ｏ）を心材とする場合には、ろう付け後における空冷後の心材の引張強さは１５０ＭＰａ程度であり、耐力は９０ＭＰａ程度であって、さらに、焼き戻し処理後の引張強さは１８５ＭＰａ程度であり、耐力は１４５ＭＰａ程度である。このように、６０００系のアルミニウム合金を心材１１とすることにより、３０００系のアルミニウム合金を心材とする場合に比べて、強度が向上する。

また、本例では、隔壁部材２０及び流路形成部材３０は、いずれもアルミニウム合金よりなる。これにより、製氷皿１を軽量化することができる。また、製氷皿１全体がアルミニウム合金製となるため、異種材料で形成する場合に比べて、廃棄する際における分別の手間が省けてリサイクル性が向上する。

また、隔壁部材２０の内、複数の製氷室２の外壁を形成している外側隔壁部２１ａ、２１ｂは、ベースプレート１０と同様に三層クラッド構造を有するブレージングシートからなる。これにより、外側隔壁部２１ａ、２１ｂをベースプレート１０にろう付け接合する際に、外側隔壁部２１ａ、２１ｂにおけるろう材層２１２が溶融して両者のろう付け性が向上する。

また、外側隔壁部２１ａ、２１ｂにおける心材２１１は、６０００系のアルミニウム合金よりなる。６０００系のアルミニウム合金は、３０００系のアルミニウム合金に比べて、熱伝導性が良いため、製氷皿１の製氷能力が一層向上する。また、６０００系のアルミニウム合金は、３０００系のアルミニウム合金に比べて、強度に優れるため、製氷皿１の強度が一層向上する。

本例では、内側隔壁部２２ａ、２２ｂは純アルミニウムからなる。純アルミニウムは熱伝導性に優れるため、製氷室２の内側の冷却効果が高まり、製氷室２の製氷能力が向上する。
なお、製氷室２の外壁を形成している外側隔壁部２１ａ、２１ｂに加えて、内側隔壁部２２ａ、２２ｂもベースプレート１０と同様にブレージングシートからなることとしてもよい。この場合には、隔壁部材２０全体の強度が向上するとともに、各製氷室２に対する冷却効果も高まり、隔壁部材２０全体においてベースプレート１０に対するろう付け性も向上する。
また、流路形成部材３０も純アルミニウム（１０５０）からなる。純アルミニウムは成形性が良いため、冷媒流路３１の一部となる凹部３１１の成形が容易となる。

流路形成部材３０は、ベースプレート１０側に開口する凹部３１１を備える板状部材からなるとともに、当該凹部３１１とベースプレート１０との間に冷媒流路３１が形成されている。これにより、ベースプレート１０の他方の面１０ｂが冷媒流路３１の壁面の一部を形成することとなるため、当該冷媒流路３１を流通する冷媒が直接ベースプレート１０に接することとなる。これにより、冷媒流路３１を流通する冷媒による製氷室２の冷却効果が向上し、製氷皿１の製氷能力が向上する。

本例では、流路形成部材３０を板状部材とし、これに形成した凹部３１１とベースプレート１０により冷媒流路３１を形成したが、流路形成部材３０を、パイプ状の部材として、ベースプレート１０の他方の面１０ｂに蛇行するように配設し、当該パイプ状部分が冷媒流路３１をなすこととしてもよい。

以上のごとく、本例によれば、安価でかつ大量生産が可能であるとともに、フラックスを用いることなく製造することができる製氷皿１を提供することができる。

１製氷皿
２製氷室
１０ベースプレート
１１心材
１２ａ、１２ｂろう材層
２０隔壁部材
２１ａ、２１ｂ外側隔壁部
２２ａ、２２ｂ内側隔壁部
３０流路形成部材
３１冷媒流路

Claims

アルミニウム合金よりなる心材と、該心材の両面に配設されたろう材層とを備える三層クラッド構造を有するブレージングシートよりなるベースプレートと、
該ベースプレートの一方の面に格子状に立設されて、複数の製氷室を区画形成している隔壁部材と、
上記ベースプレートの他方の面に設けられているとともに、上記複数の製氷室を冷却するための冷媒が流通する冷媒流路を形成している流路形成部材と、
を有し、
上記隔壁部材及び上記流路形成部材は、それぞれ上記ろう材層を介して上記ベースプレートにろう付け接合されており、
上記ろう材層は、Ｓｉ：６〜１３％（質量％、以下同じ）を含有し、さらにＬｉ：０．００４〜０．１％、Ｂｅ：０．００５〜０．０４％、Ｂａ：０．００７〜０．０５％、Ｃａ：０．００５〜０．０３％、Ｍｇ：０．０５〜０．４％のうち１種または２種以上を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなることを特徴とする製氷皿。
上記心材は、６０００系のアルミニウム合金よりなることを特徴とする請求項１に記載の製氷皿。
上記隔壁部材及び上記流路形成部材は、アルミニウム合金よりなることを特徴とする請求項１又は２に記載の製氷皿。
上記隔壁部材の内、少なくとも上記複数の製氷室の外壁を形成している外側隔壁部は、アルミニウム合金よりなる心材と、該心材の両面に配設されたろう材層とを備える三層クラッド構造を有するブレージングシートよりなるとともに、上記外側隔壁部における上記ろう材層は、Ｓｉ：６〜１３％（質量％、以下同じ）を含有し、さらにＬｉ：０．００４〜０．１％、Ｂｅ：０．００５〜０．０４％、Ｂａ：０．００７〜０．０５％、Ｃａ：０．００５〜０．０３％、Ｍｇ：０．０５〜０．４％のうち１種または２種以上を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の製氷皿。
上記流路形成部材は、上記ベースプレート側に開口する凹部を備える板状部材からなるとともに、上記冷媒流路が該凹部と上記ベースプレートとの間に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の製氷皿。
アルミニウム合金よりなる心材と、該心材の両面に配設されたろう材層とを備えてなる三層クラッド構造を有するブレージングシートよりなるベースプレートの一方の面に、複数の製氷室を区画形成するように格子状に形成された隔壁部材が当接するとともに、上記ベースプレートの他方の面に、冷媒が流通する冷媒流路を形成する流路形成部材が当接するように、上記隔壁部材及び上記流路形成部材を上記ベースプレートにそれぞれ組み付ける組み付け工程と、
上記隔壁部材、上記流路形成部材及び上記ベースプレートを、フラックスを用いることなく、上記ろう材層によりろう付け接合するろう付け工程と、を含み、
上記ろう材層が、Ｓｉ：６〜１３％（質量％、以下同じ）を含有し、さらにＬｉ：０．００４〜０．１％、Ｂｅ：０．００５〜０．０４％、Ｂａ：０．００７〜０．０５％、Ｃａ：０．００５〜０．０３％、Ｍｇ：０．０５〜０．４％のうち１種または２種以上を含有していることを特徴とする製氷皿の製造方法。
上記心材は、６０００系のアルミニウム合金よりなることを特徴とする請求項６に記載の製氷皿の製造方法。