JP6631637B2 - 冷却器の製造方法 - Google Patents

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Description

この発明は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等の車両用バッテリの冷却に使用される冷却器の製造方法に関するものである。
一般に、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両において、車両を駆動させるモータの電源にバッテリが使用されており、車両のスタート時や走行時にモータを駆動して車両を加速させる他、急停車時にブレーキをかけて車両を制御するため、大容量のものが使用される。
そこで、バッテリの温度が上昇することにより、性能が低下するのを抑制するために、強制的に冷却器を用いてバッテリを冷却する必要がある。
内部に冷媒流路を有する冷却器の場合、発熱対象物（バッテリ）を均一に冷却するために、冷却器の気密性や平坦度が求められると共に、冷却器を構成する部材の強度や熱伝導率などが求められる。
従来のこの種の冷却器として、バッテリの底部に配置される冷却プレートの内部に冷媒流路を設けて、冷媒流路に供給される冷媒の気化熱で冷却プレートを冷却し、冷却された冷却プレートにバッテリの熱を伝達してバッテリを冷却する構造の電池温調装置（冷却器）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１における電池温調装置（冷却器）は、冷媒流路を形成するために、リブによって仕切られた流路を有する上下一対のプレートを重ね合わせた扁平状熱交換器と、冷媒供給用パイプと、冷媒排出用パイプとを炉中ろう付けにて一体（一括）ろう付けされている。
しかしながら、特許文献１に記載のろう付け方法においては、冷媒流路の形成のために、組み立て時に厳格な寸法管理が必要であり、また、ろう付け加熱による材料の軟化や、ろう付け後の冷却時に生じる熱歪みの影響によって平坦度が損なわれる懸念がある。
また、必要な部分のみ加熱してろう付けする方法として、トーチろう付け方法（例えば、特許文献２参照）や高周波ろう付け方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。
このトーチろう付け方法や高周波ろう付け方法においては、加熱部位が限定されるので、以下のような特徴が得られる。すなわち、
・被接合部材全体の強度低下を起こさない。
・炉中ろう付けに比べ、設備費用及び設備規模が小さい。
・短時間で作業可能であり、自動化が図りやすい。
等の特徴が得られる。
また、特許文献２に記載のろう付け方法では、ろう材の状態変化を撮像によって判別し、そのデータに基づいて加熱条件を制御している。
また、特許文献３に記載の高周波ろう付け方法では、温度上昇に起因する損傷等を防止するために、誘導コイル内に冷却媒体を流して冷却している。
特開２０１２−１９９１４９号公報（段落００２４，００２８、図４，図５） 特開２００２−２６３８７９号公報（図１） 特開平１０−２１６９３０号公報（特許請求の範囲、図９，図１０）
しかしながら、アルミニウムのろう付けは、ろう材の溶融温度（約５７７℃）と母材の溶融温度（６１０℃〜）が近いため、加熱状況によって局部的に温度が上昇し過ぎてしまい、母材溶融欠陥が発生する懸念がある。
このように、母材溶融欠陥が発生すると、冷却器の気密性や平坦度の維持が図れない上、冷却器を構成する部材の強度や熱伝導率が低下する懸念がある。
特許文献３に記載のものにおいては、強度を損なわない温度以下に冷却するために、誘導コイル内に冷却媒体を流しているが、この方法ではろう付け部の加熱源のみの冷却は可能であるが、加熱源に近い部位は冷却されないため、当該部位の温度に起因する強度低下に懸念がある。
また、誘導コイルに冷却用冷媒を流すための流路を事前に確保する必要があるため、被接合部材（製品）の形状が制限される懸念がある。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、低温のろう付け温度によりろう付けを可能にすることで、ろう付け時の温度制御を容易にし、冷却器の気密性及び平坦度の維持が図れ、かつ、冷却器を構成する部材の強度及び熱伝導率の向上を図れるようにした冷却器の製造方法を提供することを課題とする。
上記課題を達成するために、この発明は、長手方向に沿う複数の冷媒流路を有すると共に、対峙する上下片が平坦な断面略扁平矩形状に形成される、Ｍｇ：０．３５〜０．９質量％，Ｓｉ：０．２〜０．９質量％を含有するアルミニウム合金製の冷却プレートと、 上記冷却プレートの長手方向の端部に接続するアルミニウム合金製の第１及び第２の冷媒誘導部材と、 上記第１及び第２の冷媒誘導部材の一方に設けられた冷媒流入口及び冷媒流出口に接続するアルミニウム合金製の冷媒供給管及び冷媒排出管と、をろう付けする冷却器の製造方法であって、 上記冷却プレートを押出形材にて形成し、 上記冷却プレートの長手方向の一端に、幅方向の両側壁と一つの区画壁を残して上方及び長手方向端部が開放する第１の切欠部を形成すると共に、上記第１の切欠部における上記上片の開口端に段部を形成し、上記両側壁の上端に側壁段部を形成し、かつ、上記区画壁の上端に区画壁段部を形成し、 上記冷却プレートの長手方向の他端に、幅方向の両側壁を残して上方及び長手方向端部が開放する第２の切欠部を形成すると共に、上記第２の切欠部における上記上片の開口端に段部を形成し、上記両側壁の上端に側壁段部を形成し、 Ｃｕ：２７〜３７質量％，Ｓｉ：５〜１０質量％を含み、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金ろう材及び、固形分として１１質量％以上のＣｓＦを含むフッ化物系フラックスを用いて、 上記第１の切欠部における上記段部、上記側壁段部、区画壁段部及び上記両側壁の一端側端部に、上記冷媒流入口を設けた水平片を有する上記第１の冷媒誘導部材を構成する冷媒流入側半体を高周波加熱コイルにより加熱して高周波ろう付けすると共に、上記冷媒流出口を設けた水平片を有する上記第１の冷媒誘導部材を構成する冷媒流出側半体を高周波加熱コイルにより加熱して高周波ろう付けし、 上記第２の切欠部における上記段部及び上記両側壁の他端側端部に、水平片を有する上記第２の冷媒誘導部材を高周波加熱コイルにより加熱して高周波ろう付けする、ことを特徴とする（請求項１）。
ここで、冷却プレートの組成範囲を限定した理由は、バッテリに冷却器を取り付ける際に、冷却効率を損なわないように隙間なく取り付ける必要があり、そのためにある程度の強度が必要となる。そのため、Ｍｇ：０．３５〜０．９質量％とした。含有量が０．３５質量％未満であると、十分な強度が得られない。しかし、Ｍｇは５５０℃近傍で蒸発してろう付け性を阻害するため、０．９質量％、好ましくは０．６質量％より多量に含有させると、ろう付け性が低下してしまう。これにより、Ｍｇの含有量は０．３５〜０．９質量％が好ましい。更には、Ｍｇの含有量は０．３５〜０．６質量％がより好ましい。
また、冷却プレートのＳｉの含有量を０．２〜０．９質量％とした理由は、含有量が０．２質量％未満であると、十分な強度が得られない。一方、０．９質量％より多量に含有させると、素材（母材）の融点が低下してしまい、ろう付け時に局部溶融を生じる。これにより、Ｓｉの含有量は０．２〜０．９質量％が好ましい。
また、フラックスにおけるＣｓＦの含有量を１１質量％以上とした理由は、ＣｓＦの含有量が１１質量％未満であると、フラックスの溶融温度が充分に低下しないため、５３０℃のろう付けが不可能となるからである。
このように構成することにより、Ｃｕ：２７〜３７質量％，Ｓｉ：５〜１０質量％を含み、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金ろう材と、ＣｓＦを含むフッ化物系フラックスを用いることで、ろう付け温度を通常のろう付け温度（５８０℃以上）より低い温度（５３０℃以上）でろう付けが可能となる。これにより、母材である冷却プレートとの溶融温度差が拡大するので、ろう付け時の温度制御を容易にすることができ、局部的に温度が上昇し過ぎて、冷却プレートに溶融欠陥が発生するのを抑制することができる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記高周波ろう付けする際、ろう付け部に近接する部位を、冷却用冷媒を用いた冷却手段により冷却しながらろう付けすることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、長手方向に沿う複数の冷媒流路を有すると共に、対峙する上下片が平坦な断面略扁平矩形状に形成される、Ｍｇ：０．３５〜０．９質量％，Ｓｉ：０．２〜０．９質量％を含有するアルミニウム合金製の冷却プレートと、 上記冷却プレートの長手方向の端部に接続するアルミニウム合金製の第１及び第２の冷媒誘導部材と、 上記第１及び第２の冷媒誘導部材の一方に設けられた冷媒流入口及び冷媒流出口に接続するアルミニウム合金製の冷媒供給管及び冷媒排出管と、をろう付けする冷却器の製造方法であって、 上記冷却プレートを押出形材にて形成し、 上記冷却プレートの長手方向の一端に、幅方向の両側壁と一つの区画壁を残して上方及び長手方向端部が開放する第１の切欠部を形成すると共に、上記第１の切欠部における上記上片の開口端に段部を形成し、上記両側壁の上端に側壁段部を形成し、かつ、上記区画壁の上端に区画壁段部を形成し、 上記冷却プレートの長手方向の他端に、幅方向の両側壁を残して上方及び長手方向端部が開放する第２の切欠部を形成すると共に、上記第２の切欠部における上記上片の開口端に段部を形成し、上記両側壁の上端に側壁段部を形成し、 上記第１の切欠部における上記段部、上記側壁段部、区画壁段部及び上記両側壁の一端側端部に、上記冷媒流入口を設けた水平片を有する上記第１の冷媒誘導部材を構成する冷媒流入側半体を高周波加熱コイルにより加熱して高周波ろう付けすると共に、上記冷媒流出口を設けた水平片を有する上記第１の冷媒誘導部材を構成する冷媒流出側半体を高周波加熱コイルにより加熱して高周波ろう付けする際、及び上記第２の切欠部における上記段部及び上記両側壁の他端側端部に、水平片を有する上記第２の冷媒誘導部材を高周波加熱コイルにより加熱して高周波ろう付けする際、ろう付け部に近接する部位を、冷却用冷媒を用いた冷却手段により冷却しながらろう付けする、ことを特徴とする。
請求項２，３に記載の発明において、上記冷却用冷媒は、水，アルコール類，又はこれらの混合液、圧縮空気、あるいは、ゲル状媒体のいずれかであるのがよい（請求項４）。また、上記ろう付け部に近接する部位の冷却温度が２００℃以下であるのが好ましい（請求項５）。
このように構成することにより、高周波ろう付けによる加熱部に近い特定部位、例えば冷却プレートの長手方向の端部側のろう付け部に近接する部位を、冷却プレートの外部から冷却して、強度を損なわない温度以下に維持することができる。
また、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明において、上記冷却プレートは、該冷却プレートの幅方向の両側壁に、冷却プレートの長手方向に沿って延在される取付用の鍔部が形成されているのがよい（請求項６）。
請求項１，３に記載の発明によれば、押出形材にて形成された冷却プレートにおける長手方向の一端に設けられた第１の切欠部に、該第１の切欠部に設けられた段部、側壁段部及び区画壁段部を介して第１の冷媒誘導部材を構成する冷媒流入口を設けた水平片を有する冷媒流入側半体と冷媒流出口を設けた水平片を有する冷媒流出側半体を高周波ろう付けし、長手方向の他端に設けられた第２の切欠部に、該第２の切欠部に設けられた段部を介して水平片を有する第２の冷媒誘導部材を高周波ろう付けすることができる。
また、この発明において、ろう付け前に、上記冷却プレートを溶体化処理後焼入れし、人工時効硬化処理するのが好ましい（請求項７）。
このように構成することにより、人工時効硬化処理による高強度化効果が得られる。
この発明によれば、上記のように構成されているので、以下のような効果が得られる。
（１）請求項１に記載の発明によれば、低温のろう付け温度によりろう付けを可能にすることで、ろう付け時の温度制御を容易にし、冷却器の気密性及び平坦度の維持が図れ、かつ、冷却器を構成する部材の強度及び熱伝導率の向上が図れる。
（２）請求項２〜５に記載の発明によれば、高周波ろう付けによる加熱部に近い特定部位を、冷却プレートの外部から冷却して、強度を損なわない温度以下に維持ことができるので、更にろう付け時の温度制御を容易にし、冷却器を構成する部材の強度の向上及び平坦度の維持が図れる。
（３）請求項１，６に記載の発明によれば、上記（１），（２）に加えて、更に冷却器の気密性及び平坦度の維持が図れ、かつ、冷却器を構成する部材の強度及び熱伝導率の向上が図れる。
（４）請求項７に記載の発明によれば、上記（１）〜（３）に加えて、更に冷却プレートの強度を高めることができると共に、冷却器の強度を高めることができる。
この発明に係る冷却器の一部を断面で示す斜視図である。 図１のＩ−Ｉ線に沿う断面図（ａ）、（ａ）の右半分を示す拡大断面図（ｂ）及び（ａ）の左半分を示す拡大断面図（ｃ）である。 図１のII−II線に沿う断面図（ａ）及び（ａ）の一部を省略した拡大断面図（ｂ）である。 この発明に係る冷却器の要部を示す概略横断面図である。 この発明における冷却プレートと第１の冷媒誘導部材を構成する冷媒流入側半体及び冷媒流出側半体を示す分解斜視図である。 この発明における冷却プレートと第２の冷媒誘導部材を示す分解斜視図である。 この発明における冷却プレートと第１の冷媒誘導部材の接合部分を示す平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 この発明における冷却プレートと第２の冷媒誘導部材の接合部分を示す平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 この発明に係る冷却器の製造工程を示すフローチャートである。 この発明におけるろう付け部の近接部位の冷却方法の一例を示す概略平面図である。 図９Ａの冷却部を示す一部断面拡大図である。 引張強さと冷却温度（到達温度）の関係を示すグラフである。 この発明における冷却器を代表例とした平坦度の評価領域と強度の評価点を示す説明図である。 この発明における冷却器の実施例と比較例１，２の平坦度を示すグラフである。
以下に、この発明を実施するための形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。
＜冷却器＞
この発明に係る冷却器１は、図１ないし図３に示すように、車両を駆動するモータの電源用に使用されるバッテリ２の底部に配置される冷却プレート１０と、該冷却プレート１０の長手方向の一端に形成される第１の切欠部１１に接合される第１の冷媒誘導部材２０と、冷却プレート１０の長手方向の他端に形成される第２の切欠部１２に接合される第２の冷媒誘導部材３０とを具備している。
冷却プレート１０は、長手方向に沿う互いに平行な複数の区画壁１３によって区画される複数の冷媒流路１４を有する平面視が略矩形状の扁平状のアルミニウム合金製、具体的には、Ｍｇ：０．３５〜０．９質量％，Ｓｉ：０．２〜０．９質量％を含有するアルミニウム合金製の押出形材にて形成されている。この場合、中央の区画壁１３Ａは他の区画壁１３より肉厚に形成されており、この中央の区画壁１３Ａに対して両側の冷媒流路１４が冷媒流入側と冷媒流出側に分けられている。
また、冷却プレート１０の長手方向の一端に、幅方向の両側壁１０ｃ，１０ｄと一つの区画壁すなわち中央の区画壁１３Ａを残して上方及び長手方向端部が開放する第１の切欠部１１が形成されている。
この場合、図４に示すように、第１の切欠部１１は、中央の区画壁１３Ａと一方の側壁１０ｃとで冷媒流入側空間１５が形成され、中央の区画壁１３Ａと他方の側壁１０ｄとで冷媒流出側空間１６が形成されている。
第１の切欠部１１に接合される第１の冷媒誘導部材２０は、第１の切欠部１１の冷媒流入側空間１５を塞ぐようにして接合される冷媒流入側半体２１と、第１の切欠部１１の冷媒流出側空間１６を塞ぐようにして接合される冷媒流出側半体２２とで構成されている。
冷媒流入側半体２１と冷媒流出側半体２２は、冷媒流入側空間１５又は冷媒流出側空間１６の上方を塞ぐ水平片２３と、長手方向端部を塞ぐ垂直片２４とからなるアルミニウム合金製の板材にて形成されている。
なお、冷媒流入側半体２１の水平片２３には冷媒流入口２５が設けられ、この冷媒流入口２５にアルミニウム合金製の冷媒供給管２６が後述する高周波ろう付けによって接合される。また、冷媒流出側半体２２の水平片２３には冷媒流出口２７が設けられ、この冷媒流出口２７にアルミニウム合金製の冷媒排出管２８が後述する高周波ろう付けによって接合される。
上記冷媒流入側半体２１と冷媒流出側半体２２は、図５に示すように、冷却プレート１０の上片１０ａの開口端に形成された段部１７ａと、両側壁１０ｃ，１０ｄの上端に形成された側壁段部１７ｂと、中央の区画壁１３Ａの上端に形成された区画壁段部１７ｃ及び両側壁１０ｃ，１０ｄの一端側端部に後述する高周波ろう付けによって接合される。これにより、冷却プレート１０の上片１０ａと冷媒流入側半体２１及び冷媒流出側半体２２の水平片２３とが同一平面状になる。
一方、冷却プレート１０の長手方向の他端に、幅方向の両側壁１０ｃ，１０ｄを残して上方及び長手方向端部が開放する第２の切欠部１２が形成されている。
第２の切欠部１２に接合される第２の冷媒誘導部材３０は、両側壁１０ｃ，１０ｄの上方を塞ぐ水平片３１と、長手方向端部を塞ぐ垂直片３２とからなるアルミニウム合金製の板材にて形成されている。
第２の冷媒誘導部材３０は、図６に示すように、冷却プレート１０の上片１０ａの開口端に形成された段部１７ａと、両側壁１０ｃ，１０ｄの上端に形成された側壁段部１７ｂ及び両側壁１０ｃ，１０ｄの他端側端部に後述する高周波ろう付けによって接合される。これにより、冷却プレート１０の上片１０ａと第２の冷媒誘導部材３０の水平片３１とが同一平面状になる。また、第２の切欠部１２に第２の冷媒誘導部材３０を接合することにより、冷却プレート１０との間に冷媒流入側と冷媒流出側を連通する流路空間３５が形成される。
なお、冷却プレート１０の幅方向の両端には鍔部４０が長手方向に沿って延在されており、鍔部４０の適宜箇所に固定ねじ５０が挿通可能な取付孔４１が設けられている。この取付孔４１を挿通する固定ねじ５０をスペーサ５２を介してバッテリ２を支持するブラケット３に設けられた取付孔（図示せず）に挿通させ、固定ねじ５０にナット５１を螺合して、冷却器１をバッテリ２の底部に配置することができる（図２（ａ）参照）。
したがって、鍔部４０は、冷却器１をバッテリ２に確実に配置するために強度を有すると共に、取付精度が要求されるために平面度を有する。
上記のように構成される実施形態の冷却器によれば、扁平状の冷却プレート１０の一端に設けられた第１の切欠部１１に、冷媒流入側と冷媒流出側にそれぞれ連通する冷媒流入口２５と冷媒流出口２７を有する第１の冷媒誘導部材２０を接合し、冷却プレート１０の他端に設けられた第２の切欠部１２に、冷媒流入側と冷媒流出側を連通する流路空間３５を形成する第２の冷媒誘導部材３０をろう付け接合するので、接合部材を用いて冷媒供給管と冷媒排出管を接合するものに比べて、構成部材の削減が図れると共に、省スペース化が図れる。
また、第１の冷媒誘導部材２０を構成する冷媒流入側半体２１と冷媒流出側半体２２を、冷却プレート１０の上片の開口端に形成された段部１７ａと、両側壁１０ｃ，１０ｄの上端に形成された側壁段部１７ｂと、区画壁１３Ａの上端に形成された区画壁段部１７ｃ及び両側壁１０ｃ，１０ｄの一端側端部に接合し、第２の冷媒誘導部材３０を、冷却プレート１０の上片１０ａの開口端に形成された段部１７ａと、両側壁１０ｃ，１０ｄの上端に形成された側壁段部１７ｂ及び両側壁の他端側端部に接合することで、冷却プレート１０と第１の冷媒誘導部材２０（冷媒流入側半体２１、冷媒流出側半体２２）の接合と冷却プレート１０と第２の冷媒誘導部材３０の接合を容易かつ強固にすることができる。
＜冷却器の製造方法＞
この発明に係る冷却器の製造方法は、図９に示すように、まず、Ｍｇ：０．３５〜０．９質量％，Ｓｉ：０．２〜０．９質量％を含有するアルミニウム合金を押出成形によって冷却プレート１０を作製する（ステップＳ１）。
ここで、Ｍｇ：０．３５〜０．９質量％とした理由は、含有量が０．３５質量％未満であると、後述する人工時効硬化処理による高強度化効果が得られない。しかし、Ｍｇは５５０℃近傍で蒸発してろう付け性を阻害するため、０．９質量％、好ましくは０．６質量％より多量に含有させると、ろう付け性が低下するからである。なお、上述したろう付け性を阻害する要因とは、Ｍｇは５５０℃近傍で蒸発し、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）生成によるフラックスの減耗や、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）生成による濡れ性の低下など、ろう付け性を低下させる要因をいう。
また、冷却プレート１０のＳｉの含有量を０．２〜０．９質量％とした理由は、含有量が０．２質量％未満であると、後述する人工時効硬化処理による高強度化効果が得られない。一方、０．９質量％より多量に含有させると、冷却プレート１０（母材）の融点が低下してしまい、ろう付け時に局部溶融が生じるからである。
次に、冷却プレート１０を溶体化処理（ステップＳ２）した後、焼入れして人工時効硬化処理する（ステップＳ３）。この場合、１５０℃以上の温度で人工時効硬化処理する。これにより、冷却プレート１０は、人工時効硬化処理による高強度化効果が得られる。
人工時効硬化処理された冷却プレート１０は、加工によって、上述したように、長手方向の一端に第１の切欠部１１が形成され、他端に第２の切欠部１２が形成されると共に、冷媒流入側空間１５，冷媒流出側空間１６及び段部１７ａ，１７ｂ，１７ｃ等が形成される。
次に、上記のように形成された冷却プレート１０と、予め用意された第１の冷媒誘導部材２０、第２の冷媒誘導部材３０、冷媒供給管２６及び冷媒排出管２８を組み付ける（ステップＳ４）。そして、冷却プレート１０、第１の冷媒誘導部材２０、第２の冷媒誘導部材３０、冷媒供給管２６及び冷媒排出管２８の接続部に、Ｃｕ：２７〜３７質量％，Ｓｉ：５〜１０質量％を含み、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる粉末状のアルミニウム合金ろう材及び、固形分として１１質量％以上のＣｓＦを含むフッ化物系フラックスを用いて、上記冷却プレート１０、第１及び第２の冷媒誘導部材２０，３０、冷媒供給管２６及び冷媒排出管２８の接続部に位置する高周波加熱コイルに高周波電流を流すことにより加熱して高周波ろう付けする（ステップＳ５）。
ここで、固形分として１１質量％以上のＣｓＦを含むフッ化物系フラックスを用いる理由は、ＣｓＦの含有量が１１質量％未満であると、フラックスの溶融温度が充分に低下しないため、５３０℃のろう付けが不可能となるからである。
高周波ろう付けの際は、制御部により周波数（ｋＨｚ），電流（Ａ）、加熱時間（ｓｅｃ）等が制御されて、５３０℃以上の温度でろう付けする。
高周波ろう付けの際に、ろう付け部に近接する部位の強度や平面度を必要とする場合は、当該近接部位がろう付け部（加熱部）からの熱伝導による温度上昇によって軟化するのを防止するために、冷却用冷媒を用いて冷却しながらろう付けするのがよい（ステップ５ａ）。
この場合の冷却方法の一例について、図９Ａ，図９Ｂを参照して説明する。図９Ａは、ろう付け部７０に近接する冷却プレート１０の長手方向の端部及び鍔部４０の端部４０ａを冷却手段６０によって冷却する場合を示す。
冷却手段６０は、冷媒流入口６２ａと冷媒流出口６２ｂとを連通する冷媒流路６２を有するノズルブロック６１と、ノズルブロック６１の冷媒流入口６２ａにバルブＶを介設した冷媒供給管６３を介して接続される冷媒供給源６４とを具備する。この場合、ノズルブロック６１は耐熱性を有し、かつ高周波を誘引しない材質、例えば四フッ化エチレン樹脂製部材にて形成されている。したがって、ノズルブロック６１は、高周波を誘引しない素材であるため、素材自身が発熱する心配もないことから、加熱コイル近傍で使用することが可能である。
上記のように構成される冷却手段６０のノズルブロック６１の冷媒流出口６２ｂを、上記ブラケット３の長手方向端部３ａ側に向けて配設した状態で、冷媒流出口６２ｂから流出される冷却用冷媒を鍔部４０の端部４０ａ側に流して鍔部４０の端部４０ａの温度を例えば２００℃以下に維持する。
なお、ノズルブロック６１の冷媒流出口６２ｂ側には、冷却用冷媒がろう付け部７０に拡散するのを防止するための上下一対の拡散防止用ガード板６５が設けられている。
この場合、冷却用冷媒として、水，アルコール類又はこれらの混合液等の水分、あるいは、圧縮空気を使用することができる。
例えば、水分の場合は、１００℃で蒸発する時の気化熱によって抜熱するため、蒸発によって冷却用冷媒（水分）が枯渇しない程度に供給していれば鍔部４０の高熱による軟化を防止することができる。
また、圧縮空気の場合は、冷媒流出口６２ｂ側（空気を射出する側）の空気流量によって温度を制御することが可能となる。例えば、図９Ａ，図９Ｂに示す実施形態では、０．１ＭＰａ以上の圧力にて冷却すればよい。
なお、上記実施形態では、冷却用冷媒が水，アルコール類又はこれらの混合液等の水分、あるいは、圧縮空気である場合について説明したが、これらに代えてゲル状の冷却用冷媒、例えばＣＯＯＬＧＥＬ（登録商標：ＬＡ−ＣＯ社製）を、噴霧式ノズル（図示せず）を用いて鍔部４０の端部４０ａに付着させて冷却することができる。
冷却用冷媒が圧縮空気である場合は、拡散防止用ガード板６５は、図９Ｂに示すような簡易的な構造でもよいが、冷却用冷媒が上記水分又はゲル状媒体である場合は、冷却用冷媒が冷却対象部位に溜まるように、下部側の拡散防止用ガード板６５を例えば皿状に形成するのがよい。
上記のようにして、ろう付け部７０に近接する鍔部４０の端部４０ａを、外部の冷却手段６０によって冷却することで、ろう付け部７０に近接する冷却プレート１０の長手方向の端部及び鍔部４０の端部４０ａが、ろう付け部７０（加熱部）からの熱伝導による温度上昇によって軟化するのを防止することができる。
この場合、図９Ｃに示すように、鍔部４０の端部４０ａの冷却温度（到達温度）が２００℃を超えると、引張強さが低下するので、冷却温度（到達温度）が２００℃を超えない条件で冷却することが望ましい。
上記実施形態の冷却器の製造方法によれば、冷却プレート１０（母材）との溶融温度（６１０℃〜）との差が拡大するので、ろう付け時の温度制御が容易となる。また、高周波を用いることで、ろう付けに要する時間の短縮化が図れる。
また、Ｍｇが蒸発する５５０℃近傍より低い温度（５３０℃）でろう付けすることができるので、ろう付け加熱による材料の軟化や熱歪みを抑制し、冷却器１の気密性や平坦度を高めることができる。したがって、冷却器１を構成する部材の強度及び熱伝導率の向上が図れる。
また、Ｍｇ含有の冷却プレート１０のろう付けが容易となるので、強度の向上が図れる。
更に、高周波ろう付けによるろう付け部７０（加熱部）に近い特定部位、例えば冷却プレート１０の長手方向の端部及び鍔部４０の端部４０ａを冷却して、強度を損なわない温度以下に維持ことができるので、更にろう付け時の温度制御を容易にし、冷却器１を構成する冷却プレート１０及び鍔部４０の強度の向上及び平坦度の維持が図れる。
また、外部の冷却手段６０によって冷却することができるので、上記特定部位、例えば冷却プレート１０の長手方向の端部及び鍔部４０の端部４０ａの形状に影響を受けることなく、適正に冷却することができる。
次に、この発明に係る製造方法によって作製された冷却器１（実施例）と従来の炉中ろう付けされた冷却器（比較例１）及びトーチろう付けされた冷却器（比較例２）について、ろう付け性、平坦度及び強度を調べるための試験について説明する。
＜試験片（冷却器）＞
同一寸法の試験片（Ｍｇ：０．３５〜０．９質量％，Ｓｉ：０．２〜０．９質量％を含有するアルミニウム合金製押出加工品、溶体化処理後に１５０℃以上で熱処理）
＜ろう材＞
実施例：Ｃｕ：２７〜３７質量％，Ｓｉ：５〜１０質量％を含み、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる粉末状アルミニウム合金ろう材
比較例１：クラッド材
比較例２：クラッド材
＜フラックス＞
実施例：固形分として１１質量％以上のＣｓＦを含むフッ化物系フラックス
比較例１：ＫＦ−ＡｌＦ３系フラックス
比較例２：ＫＦ−ＡｌＦ３系フラックス
＜評価＞
ろう付け性：目視により接合部を観察した。
平坦度：図１０に示す領域T内について、３次元測定器を用いて測定した。
強度：図１０に示す６点（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６）より、ＪＩＳ−５号引張試験片を採取し、５０ｋＮオートグラフを用いて、引張強さを測定した。
上記の条件で実施例と比較例１，２について試験を行ったところ、図１１及び表１に示すような評価結果が得られた。
Figure 0006631637
上記試験の結果、ろう付け性については、実施例と比較例１においては良好であったが、比較例２では母材（冷却プレート）が溶融した。平坦度については、実施例においては、０．２ｍｍであった。これに対して、比較例１においては、１ｍｍであり、比較例２においては、１．５ｍｍであった。また、強度については、実施例と比較例２においては、１８５ＭＰａ以上であったが、比較例１においては、１５０ＭＰａ以下であった。
上記より、実施例すなわちこの発明に係る冷却器の製造方法においては、ろう付け性、平坦度及び強度等のいずれも充分満足できるものであることが判った。
なお、上記実施形態では、Ｃｕ：２７〜３７質量％，Ｓｉ：５〜１０質量％を含み、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金ろう材及び、固形分として１１質量％以上のＣｓＦを含むフッ化物系フラックスを用いて、高周波ろう付けする場合について説明したが、ＣｓＦを含むフッ化物系フラックスやＣｕを含有するろう材を用いなくとも、ＫＦ−ＡｌＦ３系フラックスとクラッド材を用いて高周波ろう付けする際、上記実施形態と同様に、ろう付け部に近接する部位を、冷却用冷媒を用いた冷却手段６０により冷却しながらろう付けすることが可能である。
なお、この場合、高周波加熱コイルの形状，加熱位置，周波数・電流などを制御する必要がある。
この実施形態においても、高周波ろう付けによるろう付け部７０（加熱部）に近い特定部位、例えば冷却プレート１０の長手方向の端部及び鍔部４０の端部４０ａを冷却して、強度を損なわない温度以下に維持ことができるので、更にろう付け時の温度制御を容易にし、冷却器１を構成する冷却プレート１０及び鍔部４０の強度の向上及び平坦度の維持が図れる。
また、外部の冷却手段６０によって冷却することができるので、上記特定部位、例えば冷却プレート１０の長手方向の端部及び鍔部４０の端部４０ａの形状に影響を受けることなく、適正に冷却することができる。
１０ 冷却プレート
１１ 第１の切欠部
１２ 第２の切欠部
１３，１３Ａ 区画壁
１４ 冷媒流路
１５ 冷媒流入側空間
２０ 第１の冷媒誘導部材
２５ 冷媒流入口
２６ 冷媒供給管
２７ 冷媒流出口
２８ 冷媒排出管
３０ 第２の冷媒誘導部材
３５ 流路空間
４０ 鍔部
４０ａ 鍔部端部（ろう付け部近接部位）
６０ 冷却手段
６１ ノズルブロック
６２ 冷媒流路
６２ａ 冷媒流入口
６２ｂ 冷媒流出口
６４ 冷媒供給源
７０ ろう付け部

Claims (7)

  1. 長手方向に沿う複数の冷媒流路を有すると共に、対峙する上下片が平坦な断面略扁平矩形状に形成される、Ｍｇ：０．３５〜０．９質量％，Ｓｉ：０．２〜０．９質量％を含有するアルミニウム合金製の冷却プレートと、
    上記冷却プレートの長手方向の端部に接続するアルミニウム合金製の第１及び第２の冷媒誘導部材と、
    上記第１及び第２の冷媒誘導部材の一方に設けられた冷媒流入口及び冷媒流出口に接続するアルミニウム合金製の冷媒供給管及び冷媒排出管と、をろう付けする冷却器の製造方法であって、
    上記冷却プレートを押出形材にて形成し、
    上記冷却プレートの長手方向の一端に、幅方向の両側壁と一つの区画壁を残して上方及び長手方向端部が開放する第１の切欠部を形成すると共に、上記第１の切欠部における上記上片の開口端に段部を形成し、上記両側壁の上端に側壁段部を形成し、かつ、上記区画壁の上端に区画壁段部を形成し、
    上記冷却プレートの長手方向の他端に、幅方向の両側壁を残して上方及び長手方向端部が開放する第２の切欠部を形成すると共に、上記第２の切欠部における上記上片の開口端に段部を形成し、上記両側壁の上端に側壁段部を形成し、
    Ｃｕ：２７〜３７質量％，Ｓｉ：５〜１０質量％を含み、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金ろう材及び、固形分として１１質量％以上のＣｓＦを含むフッ化物系フラックスを用いて、
    上記第１の切欠部における上記段部、上記側壁段部、区画壁段部及び上記両側壁の一端側端部に、上記冷媒流入口を設けた水平片を有する上記第１の冷媒誘導部材を構成する冷媒流入側半体を高周波加熱コイルにより加熱して高周波ろう付けすると共に、上記冷媒流出口を設けた水平片を有する上記第１の冷媒誘導部材を構成する冷媒流出側半体を高周波加熱コイルにより加熱して高周波ろう付けし、
    上記第２の切欠部における上記段部及び上記両側壁の他端側端部に、水平片を有する上記第２の冷媒誘導部材を高周波加熱コイルにより加熱して高周波ろう付けする、
    ことを特徴とする冷却器の製造方法。
  2. 請求項１に記載の冷却器の製造方法において、
    上記高周波ろう付けする際、ろう付け部に近接する部位を、冷却用冷媒を用いた冷却手段により冷却しながらろう付けする、ことを特徴とする冷却器の製造方法。
  3. 長手方向に沿う複数の冷媒流路を有すると共に、対峙する上下片が平坦な断面略扁平矩形状に形成される、Ｍｇ：０．３５〜０．９質量％，Ｓｉ：０．２〜０．９質量％を含有するアルミニウム合金製の冷却プレートと、
    上記冷却プレートの長手方向の端部に接続するアルミニウム合金製の第１及び第２の冷媒誘導部材と、
    上記第１及び第２の冷媒誘導部材の一方に設けられた冷媒流入口及び冷媒流出口に接続するアルミニウム合金製の冷媒供給管及び冷媒排出管と、をろう付けする冷却器の製造方法であって、
    上記冷却プレートを押出形材にて形成し、
    上記冷却プレートの長手方向の一端に、幅方向の両側壁と一つの区画壁を残して上方及び長手方向端部が開放する第１の切欠部を形成すると共に、上記第１の切欠部における上記上片の開口端に段部を形成し、上記両側壁の上端に側壁段部を形成し、かつ、上記区画壁の上端に区画壁段部を形成し、
    上記冷却プレートの長手方向の他端に、幅方向の両側壁を残して上方及び長手方向端部が開放する第２の切欠部を形成すると共に、上記第２の切欠部における上記上片の開口端に段部を形成し、上記両側壁の上端に側壁段部を形成し、
    上記第１の切欠部における上記段部、上記側壁段部、区画壁段部及び上記両側壁の一端側端部に、上記冷媒流入口を設けた水平片を有する上記第１の冷媒誘導部材を構成する冷媒流入側半体を高周波加熱コイルにより加熱して高周波ろう付けすると共に、上記冷媒流出口を設けた水平片を有する上記第１の冷媒誘導部材を構成する冷媒流出側半体を高周波加熱コイルにより加熱して高周波ろう付けする際、及び上記第２の切欠部における上記段部及び上記両側壁の他端側端部に、水平片を有する上記第２の冷媒誘導部材を高周波加熱コイルにより加熱して高周波ろう付けする際、ろう付け部に近接する部位を、冷却用冷媒を用いた冷却手段により冷却しながらろう付けする、
    ことを特徴とする冷却器の製造方法。
  4. 請求項２又は３に記載の冷却器の製造方法において、
    上記冷却用冷媒は、水，アルコール類，又はこれらの混合液、圧縮空気、あるいは、ゲル状媒体のいずれかである、ことを特徴とする冷却器の製造方法。
  5. 請求項２ないし４のいずれかに記載の冷却器の製造方法において、
    上記ろう付け部に近接する部位の冷却温度が２００℃以下である、ことを特徴とする冷却器の製造方法。
  6. 請求項１ないし３のいずれかに記載の冷却器の製造方法において、
    上記冷却プレートは、該冷却プレートの幅方向の両側壁、冷却プレートの長手方向に沿って延在される取付用の鍔部が形成されている、ことを特徴とする冷却器の製造方法。
  7. 請求項１，２，３又は６に記載の冷却器の製造方法において、
    ろう付け前に、上記冷却プレートを溶体化処理後焼入れし、人工時効硬化処理する、ことを特徴とする冷却器の製造方法。
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