JP2017075705A - 製氷皿の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安定したろう付性を呈する製氷皿の製造方法を提供する。
【解決手段】製氷皿の製造方法では、まず、ブレージングシート１４よりなるベースプレート１０を準備する。ブレージングシート１４は、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、ろう材層１２ａ、１２ｂが、Ｍｇ含有量を０．１５％以下に制限してなるアルミニウム合金からなる第１層１２１と、第１層１２１よりも心材１１側に位置し、Ｍｇ：０．２〜５％を含有するアルミニウム合金からなる第２層１２２とを有する。第１層１２１及び第２層１２２の少なくとも一方はさらにＳｉ：４〜１３％を含有する。次に、ベースプレート１０に隔壁部材及び流路形成部材を組み付ける。その後、隔壁部材、流路形成部材及びベースプレート１０をフラックスを用いることなく、ろう材層１２ａ、１２ｂを介してろう付接合する。
【選択図】図３

Description

本発明は、製氷皿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接合した構成が開示されている。そして、かかる構成では、ろう材層がＬｉやＭｇ等の酸化性元素を含有しており、不活性ガス雰囲気中においてフラックスレスでろう付することを可能としている。

特開２０１５−０１０８０６号公報

しかしながら、特許文献１に開示の構成では、ろう材層に酸化性元素であるＬｉやＭｇ等を含んでいるため、ろう付雰囲気中の酸素濃度や露点が高い場合には、接合状態が悪化することがある。これは、ろう材中のＬｉやＭｇ等がろう付雰囲気中の酸素あるいは水蒸気と反応して、加熱中にろう材表面に酸化物を形成するためと推定される。例えば、当該酸化物が形成されると、フィレットの形成が阻害されてフィレット切れを発生するおそれがある。製氷皿にフィレット切れが発生すると、製氷する際に、フィレット切れやそれに起因する穴に水が入り込んで、当該水が凍結して膨張することにより、フィレットの割れ（凍結割れ）が発生し、製氷ができなくなるおそれがある。このように、ろう付性の悪化は製氷皿の品質に深刻な影響を及ぼすため、ろう付雰囲気中の酸素濃度や露点をしっかりと管理する必要がある。ところが、ろう付雰囲気中の酸素分圧や露点は、季節ごとに変動する大気中の露点によって変化するため、年間を通じて安定したろう付性を得るには改善を図る必要があった。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、安定したろう付性を呈する製氷皿の製造方法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、該ろう材層が、Ｍｇ含有量を０．１５％以下に制限してなるアルミニウム合金からなる第１層と、該第１層よりも上記心材側に位置するとともに、Ｍｇ：０．２〜５％を含有するアルミニウム合金からなる第２層とを有しており、上記第１層及び上記第２層の少なくとも一方が、さらにＳｉ：４〜１３％を含有するブレージングシートよりなるベースプレートを準備する準備工程と、
上記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、上記ろう材層を介してろう付接合するろう付工程とを含む、製氷皿の製造方法にある。

上記製氷皿の製造方法によれば、ろう材層における第１層のＭｇ含有量が０．１５％以下に制限されているため、ベースプレートの素材であるブレージングシートの製造段階やろう付工程におけるろう付加熱中に、第１層の表面に強固な酸化皮膜が形成されることが抑制される。ろう材層において第１層よりも心材側に位置する第２層はＭｇ含有量が０．２〜５％である。そして、第２層に含まれるＭｇは、ろう付加熱中に第１層の表面に拡散して、第１層の酸化皮膜を脆弱化する。さらに、ろう材の溶解の開始以降では、第２層に含まれるＭｇの第１層の表面への拡散がより活発になる。そして、上述の如く、第１層の表面は強固な酸化皮膜の形成が抑制されているため、当該第２層から拡散したＭｇによって、第１層の酸化皮膜は脆弱化されやすくなっている。その結果、ろう付雰囲気中の酸素分圧や露点が高い場合であっても、当該酸化皮膜の破壊が促されて、ろう材層による接合性が向上し、安定したろう付性を呈する。したがって、ろう付雰囲気中の酸素分圧や露点は季節ごとに変動するが、年間を通じて安定したろう付性を得ることができる。なお、第２層のＭｇ含有量が０．２％未満の場合には、酸化皮膜の破壊効果が乏しくなって濡れ性が低下する。第２層のＭｇ含有量が５％を超える場合には、圧延時に圧延割れが発生しやすくなる。

また、表層となる第１層において、酸化性元素であるＭｇ含有量が０．１５％以下に制限されているため、加熱中にろう材表面に、フィレット形成に干渉する酸化物の形成が抑制される。これにより、ろう付部におけるフィレット形成が促されて、フィレット切れの発生が抑制される。その結果、当該製氷皿を用いて製氷する際に、フィレットにおける凍結割れの発生を防止でき、安定したろう付性を得ることができる。

そして、第１層及び第２層の少なくとも一方がさらにＳｉ：４〜１３％を含有している。第１層のＳｉ含有量及び第２層のＳｉ含有量がともに４％未満の場合には、ろう付処理時において、第１層及び第２層からなるろう材層が溶融してなる溶融ろうの流動性が乏しいため、ろう付部にフィレットが形成されにくくなり、ろう付性が低下する。第１層のＳｉ含有量及び第２層のＳｉ含有量がともに１３％を超える場合には、ろう付処理時に溶融ろうの流動性が過度に高まるため、ろう付部に形成されるフィレットが過度に広がって十分な肉厚が得られなくなり、ろう付性が低下する。また、ろう材層の溶融ろうが過剰になるため、ろう付部の母材となるベースプレート、隔壁部材及び流路形成部材の溶解量が増す。これにより、ろう材中に粗大な初晶Ｓｉが形成されやすくなるため、ろう付時に溶融穴を発生する可能性が高まったり、耐食性が低下したりする。さらに、ベースプレートの形成材料であるブレージングシート成形時における熱間クラッド圧延において圧延割れを生じやすくなる。上記のごとく、第１層及び第２層の少なくとも一方はＳｉ：４〜１３％を含有しているため、溶融ろうの供給が果たされるとともに、上記溶融穴の発生、耐食性の低下、上記圧延割れの発生が抑制される。

また、上記製氷皿の製造方法によれば、上記ブレージングシートを用いて、不活性ガス雰囲気中でフラックスを塗布しないで上記製氷皿を製造することができる。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、上記ベースプレートが上記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、安定したろう付性を呈する製氷皿を容易に作製することができる。

以上の如く、上記態様によれば、安定したろう付性を呈する製氷皿の製造方法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、ろう付処理前の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。 実施例１における、ろう付処理前の外側隔壁部の断面一部拡大図。

本明細書において、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。

上記第１層は、Ｍｇ含有量を０．１５％以下に制限し、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、上記第２層は、Ｍｇ：０．２〜５％、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなることとすることができる。この場合には、第１層及び第２層の両方にＳｉ：４〜１３％が含有されているため、ろう付処理時に、第１層及び第２層から溶融ろうが適度に供給される。その結果、良好なろう付性が得られるとともに、上記溶融穴の発生、耐食性の低下、上記圧延割れの発生が十分に抑制される。

上記第１層は、Ｍｇ含有量を０．１５％以下に制限し、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、上記第２層は、Ｍｇ：０．２〜５％、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる場合において、上記第１層のクラッド率は１．５〜２０％であり、上記第２層のクラッド率は１．５〜２０％であって、上記第１層と上記第２層とのクラッド率の合計が２５％以下であることが好ましい。この場合には、ろう付処理時に、第１層による酸化物の形成抑制効果が十分に得られる。さらに、第１層及び第２層からろう付接合するのに必要な溶融ろうが十分に供給される。さらに、第２層から第１層の酸化皮膜の脆弱化及び破壊のために必要なＭｇが十分に供給されることとなる。

上記第１層は、Ｍｇ含有量を０．１５％以下に制限し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、上記第２層は、Ｍｇ：０．２〜５％、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなることとすることができる。この場合には、表層となる第１層により、加熱中にろう材表面に酸化物が形成されることが抑制される。さらに、中間層となる第２層から、加熱中にろう材表面の酸化皮膜を脆弱化及び破壊するためのＭｇが供給されるとともに、ろう付のための溶融ろうが供給される。その結果、ろう付性が確保されるとともに、上記溶融穴の発生、耐食性の低下、上記圧延割れの発生が抑制される。

上記第１層が、Ｍｇ含有量を０．１５％以下に制限し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、上記第２層が、Ｍｇ：０．２〜５％、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる場合において、上記第１層のクラッド率は０．５〜２％であり、上記第２層のクラッド率は２〜２０％であることが好ましい。この場合には、ろう付処理時に、表層となる第１層による酸化物の形成抑制効果と、中間層となる第２層のＭｇによる酸化皮膜の破壊効果及び溶融ろうの供給とが十分に確保されることとなる。

上記第１層は、Ｍｇ含有量を０．１５％以下に制限し、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、上記第２層は、Ｍｇ：０．２〜５％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなることとすることができる。この場合には、表層となる第１層による酸化物の形成抑制効果が十分に得られるとともに、ろう付接合に必要な溶融ろうが供給される。さらに、中間層となる第２層から、加熱中にろう材表面の酸化皮膜を脆弱化及び破壊するためのＭｇが供給される。その結果、ろう付性が確保されるとともに、上記溶融穴の発生、耐食性の低下、上記圧延割れの発生が抑制される。

上記第１層は、Ｍｇ含有量を０．１５％以下に制限し、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、上記第２層は、Ｍｇ：０．２〜５％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる場合において、上記第１層のクラッド率は２〜２０％であり、上記第２層のクラッド率は０．５〜４％であることが好ましい。この場合には、ろう付処理時に、表層となる第１層による酸化物の形成抑制効果及び溶融ろうの供給と、中間層となる第２層のＭｇによる酸化皮膜の破壊効果とが十分に確保されることとなる。

上記第１層及び上記第２層の少なくとも一方は、さらにＢｉ：０．００４〜０．４％を含有することが好ましい。この場合には、ろう付処理時に溶融ろうの表面張力を低下させたり、流動性を向上させたりして、当該溶融ろうのすきま充填性を向上させることができる。なお、Ｂｉ含有量が０．００４％未満の場合は、すきま充填性の向上効果が乏しい。また、Ｂｉ含有量が０．４％を超える場合は、表面張力が過度に低下し、フィレットの形成に悪影響を及ぼすとともに、ろう材が酸化しやすくなり、溶融ろうの濡れ性が低下する。

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。この場合には、製氷皿を軽量化できる。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、廃棄する際の分別の手間が省けてリサイクル性が向上する。

上記隔壁部材の内、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、該心材の少なくとも一方の面に上記ろう材層が形成されてなるブレージングシートよりなることが好ましい。この場合には、外側隔壁部とベースプレートとのろう付性が一層向上する。

上記外側隔壁部は、上記製氷室に対向する面と反対側の面にのみ、上記ろう材層が形成されてなるブレージングシートよりなることが好ましい。外側隔壁部において、製氷室に対向する面（内側面）にろう材層が存在する場合には、ろう付処理時に、製氷室の内側面と反対側である外側面の溶融ろうの一部が、外側隔壁部とペースプレートとの隙間を通じて、内側面の溶融ろうと繋がって製氷室の内側に引き込まれることとなる。これにより、外側隔壁部とペースプレートとのろう付部にフィレット切れが生じやすくなる。しかしながら、上述の如く、製氷室に対向する面と反対側の面（外側面）にのみにろう材層が形成されていると、当該ろう材層の溶融ろうが製氷室の内側に引き込まれにくくなり、外側面でのフィレット切れの発生が抑制される。これにより、製氷室の外側に位置するフィレットの形成状態が良好となるとともに、外側隔壁部のベースプレートへの接合性も向上する。

上記心材は、６０００系のアルミニウム合金よりなることが好ましい。この場合には、心材としての６０００系アルミニウム合金に含有されたＭｇの一部が、ろう材層の溶融時に、第２層に含まれるＭｇに遅れて、溶融ろうの表面に拡散する。その結果、心材に含まれるＭｇが補助的にろう材層の酸化皮膜を破壊する効果を奏することとなる。

（実施例１）
本例の製氷皿１の製造方法は、準備工程と、組み付け工程と、ろう付工程とを含む。
準備工程では、図３に示すように、心材１１と、該心材１１の両面に配設されたろう材層１２ａ、１２ｂとを備えるブレージングシート１４よりなるベースプレート１０を準備する。
組み付け工程では、図２に示すように、ベースプレート１０の一方の面１０ａに、複数の製氷室２を区画形成するように格子状に形成された隔壁部材２０が当接するとともに、ベースプレート１０の他方の面１０ｂに、冷媒が流通する冷媒流路３１を形成する流路形成部材３０が当接するように、隔壁部材２０及び上記流路形成部材３０をベースプレート１０にそれぞれ組み付ける。
ろう付工程では、図５に示すように、隔壁部材２０、流路形成部材３０及びベースプレート１０を、フラックスを用いることなく、ろう材層１２ａ、１２ｂを介してろう付接合する。

ベースプレート１０を構成するブレージングシート１４において、心材１１はアルミニウム合金よりなる。ろう材層１２ａ、１２ｂは、ろう付工程前の状態において、Ｍｇ含有量を０．１５％以下に制限してなるアルミニウム合金からなる第１層１２１と、該第１層１２１よりも心材１１側に位置するとともに、Ｍｇ：０．２〜５％を含有するアルミニウム合金からなる第２層１２２とを有する。そして、第１層１２１及び第２層１２２の少なくとも一方は、さらにＳｉ：４〜１３％を含有する。
本例では、ブレージングシート１４として、表１に示す組成を有する実施材料１〜４をそれぞれ別個に使用した製氷皿１をそれぞれ作製した。

以下に、本例の製氷皿１の製造方法について詳述する。
まず、図３に示すように、心材１１にろう材層１２ａ、１２ｂを接合したクラッド構造を有するブレージングシート１４を準備する準備工程を行う。そして、上記実施材料１〜４からなるブレージングシート１４をそれぞれ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を実施材料１〜４についてそれぞれ作製する。なお、図３はブレージングシート１４の層構成を説明するために模式的に表したものであって、第１層１２１及び第２層１２２の実際のクラッド率を示すものではなく、実施材料１〜４における各層の実際のクラッド率は、表１に示す通りである。

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２５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。当該空気孔１３は、準備工程において、後述のろう付処理前にあらかじめ形成しても良いし、ろう付工程後に形成してもよい。

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２１、２２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２３、２４をはめ込み、隔壁部材２０を組み上げる。なお、外側隔壁部２１、２２及び内側隔壁部２３、２４にそれぞれ、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）を予め設けている。

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う。組み付け工程では、隔壁部材２０を、外側隔壁部２１、２２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、治具で押圧する。

隔壁部材２０は、図２に示すように、複数の製氷室２の外壁を形成する外側隔壁部２１、２２と、内壁を形成する内側隔壁部２３、２４とを備える。外側隔壁部２１、２２は、縦方向の外側隔壁部２１と横方向の外側隔壁部２２とが、ベースプレート１０の外縁に沿って、枠状に組まれる。その内側に、縦方向の内側隔壁部２３と横方向の内側隔壁部２４とが等間隔に格子状に組まれる。これにより、複数の製氷室２が区画形成される。本例では、両内側隔壁部２３、２４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が形成される。

隔壁部材２０の内、外側隔壁部２２は、ろう付処理前の状態において、図６に示すように、アルミニウム合金よりなる心材２６と、心材２６の製氷室２に対向する面と反対側の面に配設されたろう材層２７とを備えるクラッド構造を有するブレージングシートよりなる。外側隔壁部２２におけるろう材層２７は、第１層２７１及び第２層２７２を有する。

本例では、第１層２７１及び第２層２７２はそれぞれ、ベースプレート１０を構成するブレージングシート１４におけるろう材層１２ａ（１２ｂ）の第１層１２１及び第２層１２２と同一の組成を有している。すなわち、実施材料１のブレージングシート１４からなるベースプレート１０を使用した製氷皿１においては、実施材料１のブレージングシート１４からなる外側隔壁部２２を使用するものとした。同様に、実施材料２〜４のブレージングシート１４からなるベースプレート１０を使用した製氷皿１においては、それぞれ実施材料２〜４のブレージングシート１４からなる外側隔壁部２２を使用するものとした。なお、外側隔壁部２１も、外側隔壁部２２と同一の構成を有する。一方、内側隔壁部２３、２４は純アルミニウム（１０５０）からなる。

流路形成部材３０の外形は、図４に示すように、平面視においてベースプレート１０の外形と一致する矩形の平板状である。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２３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。そして、組み付け工程において、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に重ね合わされる。

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処理するろう付工程を行う。ろう付処理は、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う。ろう付後、５６０℃までろう付炉内で徐冷する。これにより、ろう付処理前にろう材層１２ａ、１２ｂを構成していた第１層１２１及び第２層１２２が溶融して互いに一体不可分となることにより、ろう付処理後のろう材層１２ａ、１２ｂが形成される。その後、ろう付炉から取り出して、強制冷却を行う。室温まで冷却した後、治具を取り外す。

上記ろう付工程において、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、両者の間に入り込む。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、両者がろう付接合される。これにより、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を覆うように、フィレット４０が形成され、隔壁部材２０がベースプレート１０の一方の面１０ａに垂直に立設される。

また、、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、両者の間に入り込む。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、両者がろう付接合される。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が形成される。その後、冷媒流路３１の接続口３１ａ、３１ｂに、冷媒を導入又は排出する冷媒導排管３２をそれぞれ溶接する。冷媒導排管３２は銅製のパイプ状部材である。

図２に示すように、流路形成部材３０には、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、貫通孔である空気孔３３がそれぞれ設けられる。空気孔１３、３３を介して各製氷室２が流路形成部材３０側の外部と連通している。空気孔３３は、ろう付工程前にあらかじめ形成しても良いし、ろう付工程後に形成してもよい。ベースプレート１０に空気孔１３をろう付工程前にあらかじめ形成している場合には、ろう付工程後にベースプレート１０の空気孔１３と対向する位置に流路形成部材３０の空気孔３３を形成するようにしてもよい。また、ベースプレート１０に空気孔１３をろう付け工程前に形成していない場合には、ろう付工程後に、ベースプレート１０と流路形成部材３０とを一括穿孔することにより、空気孔１３と空気孔３３とを同時に形成するようにしてもよい。

次に、上記製造方法により製造された製氷皿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。

（比較試験１）
次に、実施材料１〜４からなるブレージングシート１４を用いた各製氷皿１について、フィレットの形成状態に関する比較試験１を行った。なお、比較例として、実施材料１〜４に替えて、表１に示す比較材料からなるブレージングシートを用いた製氷皿を採用した。当該比較例の製氷皿の製造方法は、上記実施材料１〜４の場合と同様である。

比較試験１は以下のように行った。まず、ろう付処理前に前処理として、１％のフッ酸中でエッチング処理を所定時間行ったものと、当該前処理を行わなかったもとを用意した。そして、それぞれの材料からなるベースプレート及び隔壁部材を組み付けて、窒素ガス雰囲気中で６００℃に加熱してろう付処理を行った。これにより、ベースプレートと隔壁部材とを、後述する加熱条件１又は加熱条件２により、フラックスを用いずに上記ろう材層を介してろう付して、製氷皿を組み上げた。そして、加熱条件１では、酸素濃度：５ｐｐｍ、露点：−６８℃となるように設定した。加熱条件２では、酸素濃度：３０ｐｐｍ、露点：−４９℃となるように設定した。

次に、ろう付工程後の実施材料１〜４及び比較材料におけるフィレットの形成状態を目視により評価した。評価の基準は、フィレット切れがなくフィレットが完全に均一な状態となっているものを「◎」とし、フィレットが完全に均一であるとは言えないが、フィレット切れが生じていないものを「○」とし、一部にフィレット切れが生じているものを「△」とし、多数のフィレット切れが生じているものを「×」とした。そして、評価結果を下記の表２に示した。

表２に示すように、実施材料１〜４では、加熱条件１、すなわち、酸素濃度及び露点が比較的低い条件において、前処理の有無にかかわらず、フィレットの形成状態は良かった。一方、比較材料では、前処理ありの場合はフィレットの形成状態は良かったが、前処理なしの場合は一部にフィレット切れが発生していた。
そして、実施材料１〜４では、加熱条件２、すなわち、加熱条件１に比べて酸素濃度及び露点が高い条件において、前処理ありの場合はフィレットの形成状態が良く、前処理なしの場合であっても、フィレット切れが発生していなかった。一方、比較材料では、前処理ありの場合はフィレット切れが発生していなかったものの、前処理なしの場合では多数のフィレット切れが発生していた。

以上から、酸素濃度及び露点が高い条件下（加熱条件２）において、比較材料は、前処理なしの場合ではフィレット切れが多数発生するが、実施材料１〜４は、前処理なしの場合でもフィレット切れが発生しない。これにより、比較試験１から、実施材料１〜４の構成によれば、酸素濃度及び露点が高い条件下でもフィレット切れが発生しないため、凍結割れの発生が抑制されることが示された。そして、前処理を要することなくフラックスレスろう付が可能となるとともに、年間を通じて安定したろう付性が得られることが確認できた。

（比較試験２）
さらに、上記表１に示す実施材料１〜４からなるブレージングシート１４を用いた各製氷皿１、及び比較材料からなるブレージングシートを用いた製氷皿について、フィレットの形成状態に関する更なる比較試験２を行った。
実施材料１〜４のそれぞれにおいて、図６に示すように、外側隔壁部２２として、心材２６における製氷室２に対向する面と反対側の面にのみ、ろう材層２７（片面ろう材層）を有するブレージングシートを備える構成と、外側隔壁部として両面にろう材層２７（両面ろう材層）を有するブレージングシートを備える構成と、を用意した。
また、比較材料においても同様に、外側隔壁部として、片面ろう材層を有するブレージングシートを備える構成と、外側隔壁部として両面ろう材層を有するブレージングシートを備える構成と、を用意した。

なお、比較試験２の試験方法及び評価は上述の比較試験１の場合と同様とした。ただし、実施材料１〜４においては前処理を行わず、比較材料については前処理を行った。また、ろう付処理は、窒素ガス雰囲気中で６００℃に加熱して、加熱条件３又は加熱条件４により行った。加熱条件３では、酸素濃度：３２ｐｐｍ、露点：−５１℃となるように設定した。加熱条件４では、酸素濃度：５６ｐｐｍ、露点：−４５℃となるように設定した。そして、評価結果を下記の表３に示した。

表３に示すように、前処理を行っていない実施材料１〜４、では、加熱条件３、すなわち、上述の加熱条件２に比べて酸素濃度が若干高く、露点が若干低い条件において、外側隔壁部のろう材層が片面の場合にはフィレットの形成状態が良かった。また、外側隔壁部のろう材層が両面の場合には、片面の場合に比べて、フィレットの形成状態は劣るものの、フィレット切れは発生していなかった。なお、比較材料では前処理を行っており、実施材料１〜４と同様の結果であった。

そして、実施材料１〜４では、加熱条件４、すなわち、加熱条件３に比べて酸素濃度及び露点が高い条件において、片面ろう材層の場合はフィレット切れが発生していなかったが、両面ろう材層の場合は一部にフィレット切れが発生していた。一方、比較材料では、片面ろう材層の場合において、一部にフィレット切れが発生しており、両面ろう材層の場合は、多数のフィレット切れが発生していた。

以上から、比較試験２により、外側隔壁部を形成するブレージングシートにおけるろう材層は、製氷室２に対向する面と反対側の面にのみ設けることが好ましいことが確認された。これは、外側隔壁部をろう付する際に、製氷室２の外側のフィレットを形成する溶融ろうが、毛細管現象により製氷室２の内側に吸い込まれることが防止されて、フィレット切れの発生が防止されるためである。これにより、製氷室２の外側に位置するフィレット４０の形成状態が良好となるとともに、外側隔壁部２１、２２のベースプレート１０への接合性が向上する。

上述の比較試験１、２に基づき、製氷皿１の製造方法による作用効果について、詳述する。本例の製氷皿１の製造方法によれば、実施材料１〜４のいずれにおいてもろう材層１２ａ、１２ｂにおける第１層１２１のＭｇ含有量が０．０５％未満であるため、ベースプレート１０の素材であるブレージングシート１４の製造段階やろう付加熱中に、第１層１２１の表面に強固な酸化皮膜が形成されることが抑制されている。そして、実施材料１〜４のいずれにおいても、ろう材層１２ａ、１２ｂにおいて第１層１２１よりも心材１１側に位置する第２層１２２はＭｇ含有量が０．５％又は２．６％であり、第２層１２２に含まれる当該Ｍｇは、ろう付加熱中に第１層１２１の表面に拡散して、第１層１２１の酸化皮膜を脆弱化する。さらに、ろう材層１２ａ、１２ｂの溶解の開始以降では、第２層１２２に含まれるＭｇの第１層１２１の表面への拡散がより活発になる。そして、上述の如く、第１層１２１の表面は強固な酸化皮膜の形成が抑制されているため、第２層１２２から拡散したＭｇによって、第１層１２１の酸化皮膜は脆弱化されやすくなっている。その結果、当該酸化皮膜の破壊が促されて、ろう材層１２ａ、１２ｂによる接合性が向上し、安定したろう付性を呈する。
なお、第１層１２１のＭｇ含有量が０．１５％未満に制限されており、第２層１２２がＭｇ：０．２〜５％を含有する場合には同等の作用効果が得られる。

また、実施材料１、４においては、第１層１２１及び第２層１２２がＳｉ：１０％を含有しており、実施材料２においては、第１層１２１がＳｉ：１０％を含有しており、実施材料３においては、第２層１２２がＳｉ：１０％を含有している。そのため、ろう付処理時において、Ｓｉ：１０％を含有する第１層１２１及び第２層１２２の溶融ろうは適度な流動性を有することとなる。これにより、ろう付部に適度な肉厚を有するフィレット４０が形成され、高いろう付性を奏する。また、Ｓｉ：１０％を含有する第１層１２１及び第２層１２２は適度に溶融して、その溶解ろうが過剰となることが抑制されるため、ろう付部の母材となるベースプレート１０、隔壁部材２０及び流路形成部材３０が溶解しにくい。その結果、ろう付時に溶融穴を発生する可能性が高まったり、耐食性が低下したりすることが防止される。さらに、ベースプレート１０の形成材料であるブレージングシート１４の成形時における熱間クラッド圧延において局部溶融に起因して圧延割れが生じることが防止される。また、第２層１２２に含有されたＭｇにより、酸化皮膜の破壊効果が奏され、濡れ性が向上するとともに、圧延割れが発生しにくくなる。

本例では、表１に示すように、実施材料１において、第１層１２１はＭｇ含有量が０．０５％未満であり、Ｓｉ：１０％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、第２層は、Ｍｇ：２．６％、Ｓｉ：１０％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる。また、実施材料４において、第１層１２１はＭｇ含有量が０．０５％未満であり、Ｓｉ：１０％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、第２層は、Ｍｇ：０．５％、Ｓｉ：１０％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる。したがって、実施材料１、４においては、第１層１２１及び第２層１２２の両方にＳｉが適量含有されているため、ろう付処理時に、第１層１２１及び第２層１２２から溶融ろうが適度に供給される。その結果、良好なろう付性が得られるとともに、上記溶融穴の発生、耐食性の低下、上記圧延割れの発生が十分に抑制される。なお、第１層１２１がＭｇ含有量を０．１５％以下に制限し、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、第２層１２２がＭｇ：０．２〜５％、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる場合には同等の作用効果が得られる。

本例では、表１に示すように、実施材料１において、第１層１２１のクラッド率は１０％であり、第２層１２２のクラッド率は２％であり、合計が２５％以下である。また、実施材料１において、第１層１２１のクラッド率は１．５％であり、第２層１２２のクラッド率は９％であり、合計が２５％以下である。したがって、実施材料１、４では、ろう付処理時に、第１層１２１による酸化物の形成抑制効果が十分に得られるとともに、第２層１２２からろう付接合するのに必要な溶融ろうが十分に供給される。さらに、第２層１２２から第１層１２１の酸化皮膜の脆弱化及び破壊のために必要なＭｇが十分に供給される。なお、第１層１２１のクラッド率が１．５〜２０％であり、第２層１２２のクラッド率が１．５〜２０％であって、第１層１２１と第２層１２２とのクラッド率の合計が２５％以下である場合には同等の作用効果が得られる。

本例では、表１に示すように、実施材料３において、第１層１２１は、純アルミニウム（１０５０）からなり、第２層１２２はＭｇ含有量が０．５％である。したがって、実施材料３では、ベースプレート１０の素材であるブレージングシート１４の製造段階やろう付加熱中に、第１層１２１の表面に強固な酸化皮膜が形成されることが一層抑制されている。さらに、第２層１２２はＭｇ含有量が０．５％であるため、第２層１２２に含まれるＭｇは、ろう付加熱中に第１層１２１の表面に拡散して、第１層１２１の酸化皮膜を脆弱化し、当該酸化皮膜の破壊を促す。これにより、ろう材層１２ａ、１２ｂによる接合性が向上し、安定したろう付性を呈する。なお、第１層１２１が、Ｍｇ含有量を０．１５％以下に制限し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、第２層１２２が、Ｍｇ：０．２〜５％、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる場合には同等の作用効果が得られる。

また、本例では、表１に示すように、実施材料３において、第１層１２１のクラッド率を２％とし、第２層１２２のクラッド率を１０％としている。これにより、ろう付処理時に、表層となる第１層１２１による酸化物の形成抑制効果と、中間層となる第２層１２２におけるＭｇによる酸化皮膜の破壊効果及び溶融ろうの供給とが十分に確保されることとなる。なお、第１層１２１のクラッド率が０．５〜２％であり、第２層１２２のクラッド率が２〜２０％である場合には同等の作用効果が得られる。

また、本例では、表１に示すように、実施材料２において、第１層１２１は、Ｍｇ含有量を０．０５％未満であり、Ｓｉ：１０％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、第２層１２２は、Ｍｇ：２．６％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる。これにより、表層となる第１層１２１による酸化物の形成抑制効果が十分に得られるとともに、ろう付接合に必要な溶融ろうが供給される。さらに、中間層となる第２層１２２から、加熱中にろう材表面の酸化皮膜を脆弱化及び破壊するためのＭｇが供給される。その結果、ろう付性が確保されるとともに、上記溶融穴の発生、耐食性の低下、上記圧延割れの発生が抑制される。なお、第１層１２１が、Ｍｇ含有量を０．１５％以下に制限し、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、第２層１２２が、Ｍｇ：０．２〜５％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる場合には同等の作用効果が得られる。

また、本例では、表１に示すように、実施材料２において、第１層１２１のクラッド率は１０％であり、第２層１２２のクラッド率は２％である。これにより、ろう付処理時に、表層となる第１層１２１による酸化物の形成抑制効果及び溶融ろうの供給と、中間層となる第２層１２２のＭｇによる酸化皮膜の破壊効果とが十分に確保されることとなる。なお、第１層１２１のクラッド率が２〜２０％であり、第２層１２２のクラッド率は０．５〜４％である場合にも同等の作用効果が得られる。

また、本例では、表１に示すように、実施材料１において、第２層１２２がＢｉ：０．２５％を含有している。また、実施材料２において、第１層１２１がＢｉ：０．０２％を含有している。また、実施材料３において、第２層１２２がＢｉ：０．０２％を含有している。かかる実施材料１〜３において、第１層１２１又は第２層１２２に含有されるＢｉが溶融ろうの表面張力を下げ、溶融ろうのすきま充填性の向上が図られる。また、第１層１２１又は第２層１２２のＢｉにより、ブレージングシート１４の形成時における熱間クラッド圧延において、局部溶融に起因する圧延割れの発生が防止される。なお、第１層１２１及び第２層１２２の少なくとも一方がＢｉ：０．００４〜０．４％を含有する場合には同等の作用効果が得られる。

また、本例では、隔壁部材２０及び流路形成部材３０は、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、廃棄する際の分別の手間が省けてリサイクル性が向上する。

また、本例では、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２１、２２は、アルミニウム合金よりなる心材２６と、心材２６の少なくとも一方の面にろう材層２７が形成されてなるブレージングシートよりなる。これにより、外側隔壁部２１、２２とベースプレート１０とのろう付性が一層向上する。

また、本例では、外側隔壁部２１、２２は、製氷室２に対向する面と反対側の面にのみ、ろう材層２７が形成されてなるブレージングシートよりなる。外側隔壁部２１、２２において、製氷室２に対向する面（内側面）にろう材層が存在する場合には、ろう付処理時に、製氷室２の内側面と反対側である外側面の溶融ろうの一部が、外側隔壁部２１、２２とペースプレート１０との隙間を通じて、内側面の溶融ろうと繋がって製氷室２の内側に引き込まれることとなる。これにより、外側隔壁部２１、２２とペースプレート１０とのろう付部にフィレット切れが生じやすくなる。しかしながら、本例では上述の如く、製氷室２に対向する面と反対側の面（外側面）にのみにろう材層２７が形成されているため、当該ろう材層２７の溶融ろうが製氷室２の内側に引き込まれにくくなり、外側面でのフィレット切れの発生が抑制される。これにより、製氷室２の外側に位置するフィレット４０の形成状態が良好となるとともに、外側隔壁部２１、２２のベースプレート１０への接合性も向上する。

また、本例では、表１に示すように、実施材料１、４のブレージングシート１４を使用した製氷皿１において、心材１１は、６０００系のアルミニウム合金よりなる。そして、心材としての６０００系アルミニウム合金に含有されたＭｇの一部が、ろう材層１２ａ、１２ｂの溶融時に、第２層１２２に含まれるＭｇに遅れて、溶融ろうの表面に拡散する。これにより、心材１１に含まれるＭｇは、補助的に酸化皮膜の破壊効果を奏することとなる。

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、熱伝導性が良いため、実施材料１、４のブレージングシート１４を使用した製氷皿１では、ベースプレート１０の心材１１が、６０００系のアルミニウム合金からなることにより、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性の低下は防止されている。

また、ろう付後の強度についても、実施材料１、４のブレージングシート１４を使用した製氷皿１においては、６０００系のアルミニウム合金をベースプレート１０の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。

また、本例では、実施材料１、４のブレージングシート１４を使用した製氷皿１においては、外側隔壁部２１、２２における心材２６も、６０００系のアルミニウム合金よりなる。これにより、ベースプレート１０の心材１１として、６０００系のアルミニウム合金を使用する場合と同様に、製氷皿１の製氷能力及び強度が一層向上する。

本例では、内側隔壁部２３、２４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２１、２２に加えて、内側隔壁部２３、２４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。

以上の如く、上記態様によれば、安定したろう付性を呈する製氷皿の製造方法を提供することができる。

本発明は、上記各実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施例に適用することが可能である。

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
１２１ 第１層
１２２ 第２層
２０ 隔壁部材
２１、２２ 外側隔壁部
２３、２４ 内側隔壁部
３０ 流路形成部材
３１ 冷媒流路

Claims (12)

1. 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、該ろう材層が、Ｍｇ含有量を０．１５％以下に制限してなるアルミニウム合金からなる第１層と、該第１層よりも上記心材側に位置するとともに、Ｍｇ：０．２〜５％を含有するアルミニウム合金からなる第２層とを有しており、上記第１層及び上記第２層の少なくとも一方は、さらにＳｉ：４〜１３％を含有するブレージングシートよりなるベースプレートを準備する準備工程と、
   上記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、上記ろう材層を介してろう付接合するろう付工程とを含む、製氷皿の製造方法。
2. 上記第１層は、Ｍｇ含有量を０．１５％以下に制限し、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、
   上記第２層は、Ｍｇ：０．２〜５％、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる、請求項１に記載の製氷皿の製造方法。
3. 上記第１層のクラッド率は１．５〜２０％であり、上記第２層のクラッド率は１．５〜２０％であって、上記第１層と上記第２層とのクラッド率の合計が２５％以下である、請求項２に記載の製氷皿の製造方法。
4. 上記第１層は、Ｍｇ含有量を０．１５％以下に制限し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、
   上記第２層は、Ｍｇ：０．２〜５％、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる、請求項１に記載の製氷皿の製造方法。
5. 上記第１層のクラッド率は０．５〜２％であり、上記第２層のクラッド率は２〜２０％である、請求項４に記載の製氷皿の製造方法。
6. 上記第１層は、Ｍｇ含有量を０．１５％以下に制限し、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、
   上記第２層は、Ｍｇ：０．２〜５％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる、請求項１に記載の製氷皿の製造方法。
7. 上記第１層のクラッド率は２〜２０％であり、上記第２層のクラッド率は０．５〜４％である、請求項６に記載の製氷皿の製造方法。
8. 上記第１層及び上記第２層の少なくとも一方は、さらにＢｉ：０．００４〜０．４％を含有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の製氷皿の製造方法。
9. 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、請求項１〜８のいずれか一項に記載の製氷皿の製造方法。
10. 上記隔壁部材の内、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、該心材の少なくとも一方の面に上記ろう材層が形成されてなるブレージングシートよりなる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の製氷皿の製造方法。
11. 上記外側隔壁部は、上記製氷室に対向する面と反対側の面にのみ、上記ろう材層が形成されてなるブレージングシートよりなる、請求項１０に記載の製氷皿の製造方法。
12. 上記心材は、６０００系のアルミニウム合金よりなる、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の製氷皿の製造方法。

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