專利名稱：熱交換器、熱交換器的制備方法和egr系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流路中流經(jīng)腐蝕性流體的熱交換器、該熱交換器的制 備方法、以及具備熱交換器的EGR系統(tǒng)。
本申請是基于2007年4月25日在日本提交的日本特愿 2007-115489號主張優(yōu)選權(quán)，并將該內(nèi)容引用到本說明書中。
背景技術(shù)：
隨著近年來環(huán)境意識的提高，為了實現(xiàn)內(nèi)燃機(特別是柴油發(fā)動機) 的低NOx化，人們提出了 EGR(廢氣再循環(huán))系統(tǒng)。該EGR系統(tǒng)中， 將由內(nèi)燃機排出的燃燒尾氣的一部分冷卻，返回到內(nèi)燃機的吸氣側(cè)， 由此可以降低內(nèi)燃機燃燒室內(nèi)部的氧濃度，由此可實現(xiàn)低NOx化。
上述EGR系統(tǒng)具備在將燃燒尾氣冷卻后返回到內(nèi)燃機的吸氣側(cè) 的EGR冷卻器(熱交換器)。EGR冷卻器中，通過在燃燒尾氣和由外部 供給的冷卻水之間進行熱交換，可以冷卻燃燒尾氣。
但是，如EGR冷卻器，在流路中流經(jīng)燃燒尾氣等的腐蝕性流體 的熱交換器中，必須使流路對腐蝕性流體具有耐腐蝕性。因此，在以 往的熱交換器中，通過增厚隔離板來確保熱交換器的耐腐蝕性，該隔 離板用于將腐蝕性流體所流經(jīng)的流路和冷卻水流經(jīng)的流路隔離。
上述熱交換器通過將構(gòu)成流路的部件(隔離板或散熱片)釬焊來制 備。更具體地說，對金屬(不銹鋼)板材進行沖壓加工，成型為隔離板 或散熱片，然后在隔離板或散熱片的規(guī)定位置配置釬料并組裝，然后 在真空氣氛中進行加熱處理(釬焊處理)，由此制備熱交換器。 專利文獻1:日本特開2005-4卯07號公才艮 專利文獻2:日本特開2004-317072號公報專利文獻3:日本特開2004-335846號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題
但是，以往的熱交換器中存在以下問題。
(1) 為確保耐腐蝕性而增厚隔離板，因此難以實現(xiàn)小型化和高性 能化。
(2) 必須進行在隔離板等的構(gòu)成流路的部件上配置釬料的步驟， 因此熱交換器的制備步驟復(fù)雜。難以使所制備的熱交換器的性能穩(wěn) 定。
例如，當(dāng)釬料使用粉末狀的釬粉時，將釬粉與粘合劑混合后進行
噴霧涂布，然后使粘合劑的一部分揮發(fā)，由此配置釬料。但是，難以 將與粘合劑混合的釬粉涂布成均勻的厚度。因此，難以均勻配置4f料，
為了進行牢固地釬焊，要使用更多量的釬料。另外，由于使粘合劑揮 發(fā)，粘合劑附著在周邊，因此必須進行揮發(fā)粘合劑時所采用的真空加 熱步驟、以及進行釬焊處理時采用的真空加熱步驟，熱處理步驟所需 時間長，制造成本增加。
此外，使用箔狀的釬片作為釬料時，必須進行從大的釬片中切取 符合配置位置的形狀的步驟，熱交換器的制備步驟更為復(fù)雜。
本發(fā)明針對上述問題而設(shè)，其目的在于以下內(nèi)容。
(1) 對有腐蝕性流體流經(jīng)流路的熱交換器實現(xiàn)小型化和高性能化。
(2) 使有腐蝕性流體流經(jīng)流路的熱交換器的制備步驟更為簡單化。
解決課題的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的熱交換器具備由隔離板隔離的兩個系統(tǒng)以上的流路，上 述隔離板由包層板形成，該包層板以由不銹鋼或鎳基合金制成的板作為基材，該基材表面中，暴露于至少一個系統(tǒng)的上述流路內(nèi)的表面整 體由對腐蝕性流體具有耐腐蝕性和釬焊性的包層覆蓋。
本發(fā)明的熱交換器中，由具有耐腐蝕性和釬焊性的包層板構(gòu)成隔 離板。
本發(fā)明的熱交換器中，具備設(shè)置在上述流路內(nèi)部的散熱片，該散 熱片優(yōu)選含有上述包層板。
本發(fā)明的熱交換器中，優(yōu)選上述隔離板的形狀設(shè)定為散熱片狀。
本發(fā)明的熱交換器中，優(yōu)選上述腐蝕性流體是內(nèi)燃機的燃燒尾 氣，在與該燃燒尾氣流經(jīng)的流^^不同的流路中流有冷卻水。
本發(fā)明的熱交換器中，優(yōu)選上述包層的成分至少含有鉻、硅、磷、鎳。
本發(fā)明的熱交換器中，上述包層含有13~18%(重量)的鉻、3~ 4%(重量)的硅和4 ~ 7%(重量)的磷，其余含有鎳和不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明的熱交換器的制備方法是具備由隔離板隔離的兩個系統(tǒng) 以上的流路的熱交換器的制備方法，該制備方法具有以下步驟形成 包層板的包層板形成步驟，該步驟是以由不銹鋼或鎳基合金制成的板 作為基材，該基材表面中，暴露于至少一個系統(tǒng)的上述流路內(nèi)的表面 整體由對腐蝕性流體具有耐腐蝕性和釬焊性的包層覆蓋；使用上述包 層板成型上述隔離板的隔離板成型步驟；使用成型的隔離板，將該隔 離板的包層熔融，由此進行釬焊處理，形成上述兩個系統(tǒng)以上的流路 的流路形成步驟。
本發(fā)明的熱交換器的制備方法中，由具有耐腐蝕性和釬焊性的包 層板成型隔離板。
本發(fā)明的熱交換器的制備方法中，具有使用上述包層板成型散熱 片的散熱片成型步驟，上述流路成型步驟可采用以下構(gòu)成使用成型 的隔離板和成型的散熱片，將該隔離板以及該散熱片的包層熔融，由 此進行釬焊處理，形成上述兩個系統(tǒng)以上的流路。
本發(fā)明的熱交換器的制備方法中，在上述隔離板成型步驟中，優(yōu)選上述隔離板成型為散熱片狀。
本發(fā)明的熱交換器的制備方法中，上述包層板形成步驟優(yōu)選具有 將混合粉末與上述基材壓合的壓合步驟，其中所述混合粉末是含有上 述鉻、上述硅、上述磷的至少任意一種物質(zhì)作為成分的合金粉末與鎳 粉末混合而得到的粉末。
本發(fā)明的熱交換器的制備方法中，優(yōu)選上述混合粉末中含有 10%(重量)以上的上述鎳粉末。
本發(fā)明的熱交換器的制備方法中，上述鎳粉末形狀優(yōu)選具有多個 突起。
本發(fā)明的熱交換器的制備方法中，優(yōu)選由上述多種成分構(gòu)成的混
合粉末含有13 ~ 18%(重量)的鉻、3 ~ 4%(重量)的硅和4 ~ 7%(重量)的 磷，其余含有鎳和不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明的熱交換器的制備方法中，上述包層板形成步驟優(yōu)選具有 在上述壓合步驟后加熱包層板的加熱步驟。
本發(fā)明的熱交換器的制備方法中，由上述多種成分構(gòu)成的混合粉 末優(yōu)選至少含有BNi-7 (JIS規(guī)格Z3265,鎳釬料)。
本發(fā)明的EGR系統(tǒng)具備內(nèi)燃機；至少向上述內(nèi)燃機供給燃燒性 氣體的吸氣流路；用于從上述燃燒機中排出燃燒尾氣的排氣流路；將 上述燃燒尾氣的一部分冷卻、返回上述吸氣流路的EGR(廢氣再循環(huán)) 冷卻器，上述EGR冷卻器使用本發(fā)明的熱交換器。
本發(fā)明的EGR系統(tǒng)中，使用具備隔離板的本發(fā)明的熱交換器作 為EGR冷卻器，其中，所述隔離板至少含有包層板。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明的熱交換器，由在兩個系統(tǒng)以上的流路中暴露于至少 一個系統(tǒng)流路內(nèi)的表面整體具備包層的包層板形成隔離板。因此，暴 露于一個系統(tǒng)流路內(nèi)的隔離板的面具有耐腐蝕性和釬焊性。因此，無 需為確保耐腐蝕性而增厚隔離板，可對有腐蝕性流體流過流路的熱交換器實現(xiàn)小型化和高性能化。此外，無需在隔離板上配置釬料，成為 可容易制備的熱交換器。
根據(jù)本發(fā)明的熱交換器的制備方法，由包層板成型為隔離板。包 層板是在兩個系統(tǒng)以上的流路中，暴露于至少 一 個系統(tǒng)的流路內(nèi)的表 面整體具備包層。因此，暴露于一個系統(tǒng)的流路內(nèi)的隔離板的面具有 耐腐蝕性和釬焊性。因此，可以容易地制備具有具耐腐蝕性的流路的 熱交換器。即，根據(jù)本發(fā)明的熱交換器的制備方法，可以容易地進行 腐蝕性流體在流路中流過的熱交換器的制備步驟。
根據(jù)本發(fā)明的EGR系統(tǒng)，使用具備至少含有包層板的隔離板的 本發(fā)明的熱交換器作為EGR冷卻器，因此，可以實現(xiàn)小型化和高性 能化。
附圖簡迷


圖1是表示本發(fā)明的實施方式1中的熱交換器的概略構(gòu)成的斜視圖。
圖2是模式表示本發(fā)明的實施方式1中的熱交換器的截面圖。
圖3是本發(fā)明的實施方式1中的熱交換器所使用的包層板的斜視圖。
圖4是本發(fā)明的實施方式1中的熱交換器所使用的包層板的截面圖
圖5是表示用于制備本發(fā)明的實施方式1中的熱交換器所使用的包層
板的制備裝置的概略構(gòu)成的模式圖。
圖6是用于說明鎳粉末的形狀的模式圖。
圖7是對本發(fā)明的實施方式1中的熱交換器的制備方法進行說明的 圖。
圖8是對本發(fā)明的實施方式1中的熱交換器的制備方法進行說明的 圖。
圖9是對本發(fā)明的實施方式1中的熱交換器的制備方法進行說明的
圖。 .
圖10是模式表示本發(fā)明的實施方式2中的熱交換器的截面圖。
圖11是模式表示本發(fā)明的實施方式3中的EGR冷卻器的圖。符號說明
1包層板
2金屬板(基材)
3包層
F混合粉末 Fl合金粉末 F2鎳粉末 F3珪粉末 F4 BNi-7粉末 Y熔融部
100、 200熱交才奐器
110、 220腐蝕性氣體流路(流路)
l20、 23 0冷卻水流^各(流^各)
130散熱片
140、 210隔離+反
300 EGR系統(tǒng)
310內(nèi)燃機
320吸氣側(cè)管路
330排氣側(cè)管路
350 EGR冷卻器
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的熱交換器、熱交換器的制備方法和 EGR系統(tǒng)的一個實施方式進行說明。需要說明的是，以下的附圖中， 為了將各部件制成可識別的大小，將各部件的比例尺適當(dāng)變更。 (實施方式1)
圖1是表示本實施方式1的熱交換器100的概略構(gòu)成的斜視圖。圖2是模式表示本實施方式1的熱交換器100的截面圖。如這些圖所 示，本實施方式的熱交換器100具有如下構(gòu)成內(nèi)燃機的燃燒尾氣等 的腐蝕性氣體G (腐蝕性流體)流經(jīng)的腐蝕性氣體流路110、冷卻水R 流經(jīng)的冷卻水流路120在外框150的內(nèi)部交互多層層疊。
腐蝕性氣體流路110和冷卻水流路120通過在作為各流路的分界 設(shè)置的隔離板140加以隔離。即，多個隔離板140在外框150的內(nèi)部 配置成上下方向，隔離板140之間由腐蝕性氣體流路110和冷卻水流 路120交互構(gòu)成。需要說明的是，如圖2所示，各隔離板140的邊緣, 部141是為相反方向彎曲的靠近的隔離板140互相接合，由此形成的 密閉空間構(gòu)成腐蝕性氣體流路110。如上所述，各隔離板140的邊緣 部分141接合而形成的開放空間進一步通過外側(cè)的外框150包圍，由 此形成密閉空間，該密閉空間構(gòu)成冷卻水流^各120 。
腐蝕性氣體流路110和冷卻水流路120的內(nèi)部設(shè)置散熱片130， 該散熱片130是通過沖壓加工，將平板形狀設(shè)定成波浪形而得到的。 散熱片130的高度分別結(jié)合各腐蝕性氣體流路110的高度和冷卻水流 路120的高度來進行設(shè)定。即，設(shè)置在腐蝕性氣體流路IIO內(nèi)部的散 熱片131 (130)是結(jié)合腐蝕性氣體流路110的高度來設(shè)定高度。設(shè)置在 冷卻水流路120內(nèi)部的散熱片132 (130)是結(jié)合冷卻水流路120的高度 來設(shè)定高度。將各散熱片130的頂部和底部與各流路110、 120的內(nèi) 壁、即隔離板140恰好相接、4吏之進行接合。
本實施方式的熱交換器100中，隔離板140和散熱片130由包層 板1形成。圖3是本實施方式的包層板1的斜視圖。圖4是本實施方 式的包層板1的放大截面圖。如該圖所示，本實施方式的包層板l由 作為基材的板狀金屬板2和與該基材的兩個面整體壓合的包層3構(gòu) 成。
金屬板2由SUS (不銹鋼)形成，優(yōu)選由SUS304、 SUS316、 SUS410 或SUS444形成。包層3由含有鎳、鉻、硅、磷的合金相Yl (金屬相)、 鎳相Y2、以及BNi—7(JIS規(guī)格Z3265,鎳釬料)熔融后固化得到的熔融相Y3(合金相、金屬相)構(gòu)成。
需要說明的是，包層3除含有鎳、鉻、硅、磷之外，還含有不可
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合金相Yl是通過部分地熔融合金粉末而形成的相，所述合金粉 末含有#~、硅和磷作為成分，且其余部分由4I形成。
鉻是使包層板1的耐腐蝕性提高的物質(zhì)。硅和磷是使包層板1的 釬焊性提高的物質(zhì)。上述含有鉻、硅、磷作為成分的合金相Yl存在 于包層3中，由此，本實施方式的包層板l兼具耐腐蝕性和釬焊性。
鎳相Y2是通過使含有延展性高的純金屬鎳的金屬粉末的一部分 熔融而形成的相。上述含有延展性高的純金屬鎳的相存在于包層3中， 由此，本實施方式的包層板1的加工自由度高。
如上所述，熔融相Y3是通過熔融BNi-7而形成的，合金相Yl 填充在鎳相Y2之間。優(yōu)選熔融相Y3的熔點低于合金相Yl和鎳相 Y2的熔點，為115(TC以下。通過熔融上述熔融相Y3，作為基材的金 屬板2與包層3熔融粘合。即，本實施方式的包層板1中，金屬板2 與包層3無需粘合劑即可接合。
眾所周知，BNi-7是含有10%(重量)左右的磷的鎳基合金。
這樣，包層3具備合金相Yl和熔融相Y3，其中合金相Y1是通 過部分地熔融合金粉末而形成的，所述合金粉末含有鉻、硅、磷作為 成分，且其余部分由鎳形成，熔融相Y3是通過熔融BNi-7(合金)而形 成的。即，包層3具備組成不同的2種合金相。
包層3整體平均而得到的包層3的組成比率是鉻為13%(重量)， 硅為4%(重量)，磷為6°/。(重量)，其余部分為鎳和不可避免的雜質(zhì)。
上述包層板1是在包層3中含有13%(重量)的鉻。
包層3形成在金屬板2的兩個面的整體上。因此，包層3可發(fā)揮 耐腐蝕性，包層板l本身可防止腐蝕。
上述包層板1是在包層3中含有4%(重量)的硅、6%(重量)的磷。 因此，包層3具有足夠的釬料強度，同時可以在低溫下進行釬焊。即，包層3具有優(yōu)異的釬焊性。
即，上述包層板1兼具耐腐蝕性和釬焊性。因此無需另外配置釬 料片等，可以省略4f焊片的加工、配置操作。
并且，上述包層板l中，延展性高的鎳相Y2存在于包層3中。 因此，包層3與例如由上述鎳、鉻、硅、磷和不可避免的雜質(zhì)以相同 的組成比例均勻混合而得到的包層相比較更為軟化。因此，本實施方 式的包層片1的加工自由度高。
上述包層板1中，包層3與作為基材的金屬板2熔融粘合。即， 無需使用粘合劑，金屬板2即可與包層3接合。
因此，在將本實施方式的包層板1進行釬焊時的接合步驟中，可 以省略脫脂處理。
如上所述，上述包層板l中，包層3形成在金屬板2的兩個面的 整體上。因此，包層板1整體具備耐腐蝕性。以往是只在金屬板的釬 焊位置附著形成釬料、或者配置釬料片，因此為了確保沒有釬料附著 形成的部分或未配置釬料片的部分的耐腐蝕性，是使金屬板本身的厚 度增厚。與此相對，本實施方式的包層板1是整體具有耐腐蝕性，因 此可以控制金屬板本身的厚度。因此，例如可以使使用包層板1而制 備的裝置等實現(xiàn)小型化且輕量化。
本實施方式的熱交換器100中，由上述的包層板1形成隔離板140 和散熱片130。即，腐蝕性氣體流路110與腐蝕性氣體G接觸的面(包 含包層板1的金屬板2 (基材)的腐蝕性氣體(腐蝕性流體)一側(cè)的面)整 體上形成具有耐腐蝕性和釬焊性的包層3。
因此，隔離板140和散熱片130與包層板1同樣，具備對腐蝕性 氣體G的耐腐蝕性。
具有上述構(gòu)成的熱交換器100中，高溫的腐蝕性氣體G流過腐蝕 性氣體流路1 ] 0,低溫的冷卻水R流過冷卻水流路120。腐蝕性氣體 G與冷卻水R之間經(jīng)由隔離板140和散熱片130間接地進行熱交換， 結(jié)果腐蝕性氣體G被冷卻、排出。才艮據(jù)上述本實施方式的熱交換器100,隔離+反140和散熱片130
由包層板1形成，該包層板1是在兩個面的整體上形成了具有耐腐蝕
性和^"焊性的包層3。因此，無需象以往的熱交換器那樣為了確保耐 腐蝕性而使隔離板增厚，與以往的熱交換器比較，可以使隔離板140 和散熱片130減薄。因此，本實施方式的熱交換器IOO可實現(xiàn)小型化 且高性能化。
根據(jù)本實施方式的熱交換器100,隔離板140和散熱片130的兩 個面均具有釬焊性，在對隔離板140和散熱片130進行釬焊處理時， 無需在隔離板140和散熱片130上配置釬料，因此，成為容易制備的 交換器。需要說明的是，關(guān)于這一點，在之后說明的熱交換器IOO的 制備方法說明中予以詳述。
下面，對本實施方式的熱交換器IOO的制備方法進行說明。
本實施方式的熱交換器IOO的制備方法具有包層板形成步驟、隔 離板成型步驟、散熱片形成步驟和釬焊處理步驟。
首先，對包層板形成步驟進行說明。
圖5是表示包層板1的制備裝置的概略構(gòu)成的模式圖。如該圖所 示，制備裝置具備壓延輥IOA、 IOB、帶式進料機20A、 20B和加熱 爐30。
壓延輥IOA、 IOB是相互的圓周面隔開一定間隔平行相持配置， 在其間自上向下插入上述金屬板2。
帶式進料機20A、 20B設(shè)置在壓延輥IOA、 IOB的上方。帶式進 料機20A設(shè)置在壓延輥10A的上方，向壓延輥10A的圓周面上供給 混合粉末F。帶式進料機20B設(shè)置在壓延輥10B的上方，向壓延輥10B 的圓周面上供給混合粉末F 。
加熱爐30設(shè)置在壓延輥IOA、 IOB的下方，是將由壓延輥10A、 10B送出的金屬板2在后述的BM-7粉末的熔點附近的溫度下進行加 熱。
由帶式進料機20A、 20B供給壓延輥IOA、 10B的混合粉末F是合金粉末Fl 、鎳粉末F2、硅粉末F3和BNi-7粉末F4混合而成的粉 末。
合金粉末Fl含有29%(重量)的鉻、4 /。(重量)的硅、6%(重量)的磷 作為成分，且其余部分由鎳形成。該合金粉末Fl是延展性低的金屬 粉末，例如可通過氣體霧化法形成。如上所述，該合金粉末Fl含有 鉻、硅、磷作為成分。
鎳粉末F2是含有延展性高的純金屬鎳的金屬粉末，發(fā)揮用于將 合金粉末F1與金屬板2壓合的粘合劑的功能。如圖6所示，鎳粉末 F2優(yōu)選例如具有多個突起的羰基Ni粉。通過使用上述形狀的鎳粉末 F2 ，突起部分使鎳粉末F2與合金粉末F1的粘合性提高，可以使合金 粉末Fl與金屬板2更牢固地壓合。上述鎳粉末F2在混合粉末F中含 有10%(重量)以上。
硅粉末F3是含有硅的金屬粉末，為了調(diào)節(jié)包層3的成分比率， 即，是為了增加包層3中所含的硅而加入的。
需要說明的是，混合粉末的總的組成比率與上述的包層3整體的 組成比率相同，鉻為13%(重量)、硅為4%(重量)、磷為6%(重量)，其 余部分為鎳和不可避免的雜質(zhì)。
上述構(gòu)成的制備裝置中，混合粉末F是由帶式進料機20A、 20B 向壓延輥IOA、 IOB的圓周面上供給。供給各壓延輥IOA、 IOB的圓 周面上的混合粉末F通過壓延輥IOA、 10B的進一步旋轉(zhuǎn)而與金屬板 2的各面壓延(壓合)。即，通過壓延輥10A、 IOB進行混合粉末F與金 屬板2壓合的壓合步驟。
其中，本實施方式中，混合粉末F中含有鎳粉末F2。因此，通過 壓延輥10A、 IOB的壓延，鎳粉末F2變形，發(fā)揮使合金粉末F1與金 屬板2粘合的粘合劑的功能。因此，無需象以往那樣使用含樹脂的粘 合劑，即可以將含有鉻、硅和磷作為成分的合金粉末Fl與金屬板2 壓合。
接著，使在兩個面整體上壓合混合粉末F的金屬板2在加熱爐30中、在BM-7粉末F4的熔點附近的溫度下進行加熱。通過上述加熱， 熔點最低的BNi-7粉末F4熔融。
需要說明的是，使BNi-7粉末熔融，則合金粉末F1、鎳粉末F2 部分熔融。硅粉末F3伴隨BNi-7粉末的熔融而熔融。這樣，各粉末 F1 F4熔融后，通過冷卻，可如圖4所示，形成具有合金相Y1、鎳 相Y2和熔融相Y3的包層3。
需要說明的是，包層板1在釬焊時進行再加熱(真空熱處理)，由 多種金屬相構(gòu)成的包層向均勻化的方向進展。
通過以上的步驟形成如圖3和圖4中所示的包層板1。
根據(jù)上述包層板1的形成方法，使由發(fā)揮耐腐蝕性和釬焊性的合 金粉末F1、發(fā)揮延展性、粘合性的錯:粉末F2混合而成的混合粉末F 與金屬板2壓合。因此，在將具有耐腐蝕性和釬焊性的合金粉末Fl 與金屬板2壓合時，可以使合金粉末Fl與金屬板2牢固地粘合。
根據(jù)上述包層板1的形成方法，混合粉末F中含有10%(重量)以 上的鎳粉末F2。上述情況下，合金粉末F1與金屬板2良好地粘合。 因此，根據(jù)本實施方式的包層板1的制備方法，可以使合金粉末Fl 與金屬板2良好地粘合。
根據(jù)上述包層板1的形成方法，鎳粉末F2是例如具有多個突起 的羰基Ni粉，因此，突起部分使鎳粉末F2與合金粉末Fl的粘合性 提高，可以使合金粉末F1與金屬板F2更牢固地粘合。由此，通過使 合金粉末Fl與金屬板F2更牢固地粘合，可以更加抑制混合粉末F從 金屬板2上剝離。
沖艮據(jù)上述包層板1的形成方法，通過熔融BNi-7粉末F4來形成 包層3。該BNi-7粉末的熔點(900。C左右)低。因此，可以將加熱溫度 控制在90(TC左右，由此可以抑制4各或硅發(fā)生氧化。
接著，如圖7所示，隔離板形成步驟是將在上述包層板形成步驟 中形成的包層板1進行沖壓加工、將邊緣部分141彎曲，由此由包層 板1成型隔離板140的步驟。如圖8所示，散熱片成型步驟是通過將在上述包層板形成步驟中 形成的平板狀的包層板1沖壓加工成波浪狀，來成型散熱片130。
釬焊處理步驟是將組合到外框150內(nèi)的隔離板140和散熱片130 以規(guī)定溫度進行正式加熱(真空加熱處理)后冷卻、由此對隔離板140、 散熱片130和外框150進行釬焊、粘合的步驟。該釬焊處理步驟中， 使用具備具釬焊性的包層3的隔離板140、散熱片130，對隔離板140、 散熱片130和外框150進行釬焊、粘合。
將隔離板140、散熱片130進行加熱時，由于毛細管現(xiàn)象，包層 3的熔融部Y和合金粉末Fl溶解產(chǎn)生的溶解液被吸引至隔離板140 之間的接合位置、或隔離板140與散熱片130的接合位置。因此，例 如在隔離板140之間的接合位置，如圖9所示，包層板l之間進行了 釬焊的位置的包層3增厚。但并不是所有的溶解液被吸引到釬焊位置， 由此包層板1上的其它位置的包層不會消失。因此，腐蝕性氣體流路 IIO和冷卻水流路120內(nèi)所有的位置均可確保耐腐蝕性。
通過以上的步驟，可以制備如圖1和圖2所示的熱交換器100。
根據(jù)上述本實施方式的熱交換器IOO的制備方法，由具有具耐腐 蝕性和釬焊性的包層3的包層板1成型隔離板140和散熱片130,, 進行使用隔離板140和散熱片130的釬焊處理，由此可制備熱交換器 100。因此，無需進行在構(gòu)成腐蝕性氣體流^各110或冷卻水流路120 的部件(隔離板140或散熱片130)中另行配置釬料的步驟。與此同時， 也無需象以往的熱交換器的制備方法那樣，由于使用釬粉而必須進行 粘合劑的揮發(fā)步驟、或由于使用釬片而必須進行釬片的切出步驟。因 此，根據(jù)本實施方式的熱交換器IOO的制備方法，可以使制備步驟簡 便化。
根據(jù)本實施方式的熱交換器100的制備方法，由于使用了具備通 過壓延處理而形成均勻膜厚的包層3的包層板1,因此與使用釬粉的 以往的方法相比，可以抑制發(fā)揮釬料功能的膜厚度的不均勻。因此， 可以使腐蝕性氣體流路110和冷卻水流^各120的流路面積均勾，可以大量制備可穩(wěn)定發(fā)揮所需性能的熱交換器。
根據(jù)本實施方式的熱交換器100的制備方法，通過壓延處理使包
壓力口工。
以往的方法中，由于釬料并不與金屬板粘合，因此無法通過包含 釬料來對金屬板進行沖壓加工，只能考慮之后的釬料附著步驟，使沖 壓后的金屬板的形狀為簡易的形狀。
與此相對，根據(jù)本實施方式的熱交換器ioo的制備方法，可以包 含包層進行沖壓加工，因此，可以對包層板l實施精細或復(fù)雜的加工。 因此，可以使熱交換器的結(jié)構(gòu)的自由度增加。例如根據(jù)本實施方式的
熱交換器100的制備方法，即使在制備散熱片間距為1 mm以下的熱 交換器時，也不會損壞流路，可充分確保流路面積。
(實施方式2)
下面，對本發(fā)明的實施方式2進行說明。需要說明的是，本實施 方式2的說明中，對于與上述實施方式l同樣的部分省略或簡略對其 的說明。
圖10是模式表示本實施方式2的熱交換器200的截面圖。如該 圖所示，形狀設(shè)定為散熱片狀的隔離板210在外框150內(nèi)具有多層層 疊的構(gòu)成。上下相鄰的隔離板210的頂部和底部接觸、進行4f焊，由 此形成多條流路。形成的多條流路在上下方向交互分成腐蝕性氣體流 路220和冷卻水流路230。需要說明的是，為了提高圖11的可辨認(rèn)性， 腐蝕性氣體流路220描繪成陰影線(hatching)。
如上述實施方式1所述，上述本實施方式的熱交換器200中，在 腐蝕性氣體流路220和冷卻水流路230的內(nèi)部未設(shè)置散熱片130，但 隔離板210形狀設(shè)定為散熱片狀，因此可發(fā)揮充分的冷卻效率。
本實施方式的熱交換器200中，與上述實施方式1的熱交換器100 同樣，隔離板210也由包層才反1形成。因此，本實施方式的熱交換器200也無需象以往的熱交換器那樣 為了確保耐腐蝕性而使隔離板增厚，與以往的熱交換器比較，可以實 現(xiàn)小型化且高性能化。
制備具有上述構(gòu)成的熱交換器200時，將包層板1成型為散熱片 狀的隔離板210，使用該隔離板210進行釬焊處理。將隔離板210進 行釬焊處理時，無需在隔離板上配置釬料，因此容易制備。
(實施方式3)
下面，作為本發(fā)明的實施方式3，對于具備上述實施方式1的熱 交換器100或上述實施方式2的熱交換器200作為EGR冷卻器的EGR 系統(tǒng)進行說明。
圖11是模式表示本實施方式的EGR系統(tǒng)300的截面圖。如該圖 所示，本實施方式的EGR系統(tǒng)300具備內(nèi)燃機310、吸氣側(cè)管路320、 排氣側(cè)管路330、旁通管^各340和EGR冷卻器350。
內(nèi)燃機310是在內(nèi)部燃燒混合氣體，由該燃燒能量獲得動力的裝 置，本實施方式中使用柴油發(fā)動機。
吸氣側(cè)管路320是吸入到內(nèi)燃機310中的燃燒空氣(燃燒性氣體) 所流經(jīng)的管路，與內(nèi)燃機310連接。
與內(nèi)燃機310連接。
旁通管路340是吸氣側(cè)管路320和排氣側(cè)管路330的旁通管路， 是將燃燒尾氣的一部分由排氣側(cè)管路330返回吸氣側(cè)管路320的流路。
EGR冷卻器350設(shè)置在旁通管路340的中途部位，是使燃燒性尾 氣冷卻并排出的裝置。該EGR冷卻器350使用上述實施方式1的熱 交換器100或上述實施方式2的熱交換器200。
根據(jù)上述EGR系統(tǒng)300,若燃燒空氣經(jīng)由吸氣側(cè)管路320被吸入 內(nèi)燃機310中，則與噴霧到內(nèi)燃機310中的燃料混合，形成混合氣體。內(nèi)燃機310中混合氣體燃燒，燃燒能量^皮作為動力獲得，同時，燃燒
產(chǎn)生的燃燒尾氣經(jīng)由排氣側(cè)管路330排出。 一部分燃燒尾氣經(jīng)由旁通 管路340返回到吸氣側(cè)管路320,此時，通過設(shè)置在中途部位的EGR 冷卻器350進行冷卻。然后，冷卻的燃燒尾氣再次被被吸入內(nèi)燃機310 中。由此，內(nèi)燃機310內(nèi)部的氧濃度降低，可以抑制NOx的產(chǎn)生。
根據(jù)上述本實施方式的EGR系統(tǒng)300，使用上述實施方式1的熱 交換器100或上述實施方式2的熱交換器200作為EGR冷卻器350。 因此，本實施方式的EGR系統(tǒng)300可實現(xiàn)小型化、且具有優(yōu)異的冷 卻能力。
以上，參照附圖對本發(fā)明的熱交換器、熱交換器的制備方法、以 及EGR系統(tǒng)的優(yōu)選實施方式進行了說明，本發(fā)明當(dāng)然并不限于上述 實施方式。上述實施方式中表示的各構(gòu)成部件的各形狀或組合等只是 一個例子，在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)，可以根據(jù)設(shè)計要求等進 行各種變更。
例如，上述實施方式中，對于在包層板1的兩面形成包層3、使 腐蝕性氣體流路110的內(nèi)壁整個面和冷卻水流^各120的內(nèi)壁整個面具 有耐腐蝕性的構(gòu)成進行了說明。但是，本發(fā)明并不限于此，也可以使 至少在包層板1的金屬板2中暴露于腐蝕性氣體G的側(cè)面整體上形成 包層3,使至少在腐蝕性氣體流路110的內(nèi)壁整個面上存在包層3 。
特別是冷卻水流路120的內(nèi)壁無需具有高的耐腐蝕性，因此可以 只存在可進行釬焊的包層3。因此，構(gòu)成冷卻水流路120的兩個隔離 板中，在任意隔離板中可以使用僅單側(cè)形成有包層3的包層板。通過 采用上述構(gòu)成，可以使隔離板更薄、制備成本更便宜，可以制成價格 低廉、更小型且重量輕的熱交換器。
上述實施方式中，對于熱交換器所具有的兩種流路中只有其一流 經(jīng)腐蝕性氣體的熱交換器進行了說明。但是本發(fā)明并不限于此，例如 也可應(yīng)用于一個流路中流過高溫的腐蝕性流體、另 一個流路中流過低 溫的腐蝕性流體的熱交換器。上述實施方式中，是對包層板1的包層3和混合粉末F中的組成
為13%(重量)鉻、4%(重量)硅、6%(重量)磷、其余為鎳和不可避免的 雜質(zhì)的情況進行了說明。但是本發(fā)明并不限于此。
例如，對于鉻，如果包層3和混合粉末F中含有13 ~ 18%(重量)， 則包層3可發(fā)揮特別良好的耐腐蝕性。對于硅如果包層3和混合粉末 F中含有3 ~4%(重量)、對于磷如果包層3和混合粉末F中含有4~ 7%(重量)，則包層3可發(fā)揮特別良好的釬焊性。因此，各成分在上述 范圍內(nèi)地使組成改變，則是任意的。作為一個例子，可以是使包層3 和混合粉末F由20%(重量)的合金粉末Fl、 30°/。(重量)的鎳粉末F2、 硅粉末F3、 40%(重量)的BNi-7粉末F4(熔融部Y)、 7%(重量)的鉻粉 末構(gòu)成。這種情況下，包層3和混合粉末F的組成是19%(重量)的 鉻、5%(重量)的硅、5。/。(重量)的磷、其余為鎳。這種情況下，可以發(fā) 揮與上述實施方式中說明的包層板1同樣的效果。
上述實施方式中，在通過壓延輥10A、 IOB進行使混合粉末F與 金屬板2壓合的壓合步驟后，通過加熱爐30進行加熱步驟，由此使 BNi-7粉末F4熔融，使合金粉末Fl與金屬板2更牢固地粘合。但是， 本發(fā)明并不限于此，可以不進行加熱步驟。這種情況下，包層3中可 以存在BNi-7粉末F4,以此替代熔融部Y。
上述實施方式中，對于在金屬板2的兩個面上形成包層3的形式 進行了說明。但是本發(fā)明并不限于此，也可以只在金屬板2的任何一 個面上形成包層3。
上述實施方式中，形成裝置是使用帶式進料機20A、 20B,將混 合粉末F供給壓延輥IOA、 IOB。但是本發(fā)明并不限于此，只要可將 混合粉末F定量供給壓延輥IOA、 10B即可。例如可以使用螺桿進料 機或輥式進料機替代帶式進料機20A、 20B。
上述實施方式中，對于混合粉末F中所含的合金粉末F1、鎳粉末 F2、和硅粉末F3的比率與上述包層3中所含的各粉末的比率相同、 BNi-7粉末F4的比率與上述包層3中所含的熔融部Y的比率相同的情形進行了說明。但是，由于加熱使BNi-7粉末F4與鎳粉末F2發(fā)生 反應(yīng)，可能會導(dǎo)致包層3中所含的鎳粉末F2的量減少。這種情況下， 例如當(dāng)在混合粉末中加入30。/。(重量)的鎳粉末F2時，包層3中所含的 鎳粉末F2可能會變成20%(重量)。
產(chǎn)業(yè)實用性
根據(jù)本發(fā)明的熱交換器，無需為了確保耐腐蝕性而使隔離板增 厚，在腐蝕性流體流過流路的熱交換器中，可以實現(xiàn)小型化和高性能 化。此外，無需對隔離板配置釬料，成為可容易制備的熱交換器。
根據(jù)本發(fā)明的熱交換器的制備方法，可以使腐蝕性流體流過流路 的熱交換器的制備步驟簡便化。
根據(jù)本發(fā)明的EGR系統(tǒng)，由于使用了具備至少由包層板形成的 隔離板的本發(fā)明的熱交換器作為EGR冷卻器，因此可實現(xiàn)小型化和 高性能化。
權(quán)利要求
1.熱交換器，該熱交換器具備由隔離板隔離的兩個系統(tǒng)以上的流路，上述隔離板由包層板形成，該包層板以由不銹鋼或鎳基合金制成的板作為基材，該基材表面中，暴露于至少一個系統(tǒng)的上述流路內(nèi)的表面整體由對腐蝕性流體具有耐腐蝕性和釬焊性的包層覆蓋。
2. 權(quán)利要求1所述的熱交換器，該熱交換器具備設(shè)置在上述流 路內(nèi)部的散熱片，該散熱片由上述包層板形成。
3. 權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，上述隔離板的形狀設(shè)定 為散熱片狀。
4. 權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，上述腐蝕性流體是內(nèi)燃 機的燃燒尾氣，在與該燃燒尾氣流經(jīng)的流路不同的流路中流有冷卻 水。
5. 權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，上述包層至少含有鉻、 硅、磷、鎳作為成分。
6. 權(quán)利要求5所述的熱交換器，其中，上述包層含有13~18%(重 量)的鉻、3 ~4%(重量)的硅和4~7%(重量)的磷，其余含有4臬和不可 避免的雜質(zhì)。
7. 熱交換器的制備方法，該熱交換器具備由隔離板隔離的兩個 系統(tǒng)以上的流^^，該制備方法具有以下步驟形成包層板的包層板形成步驟，該包層板是以由不銹鋼或鎳基合 金制成的板作為基材，該基材表面中，暴露于至少一個系統(tǒng)的上述流 路內(nèi)的表面整體由對腐蝕性流體具有耐腐蝕性和釬焊性的包層覆蓋； 使用上述包層板成型上述隔離板的隔離板成型步驟；使用成型的隔離 板，將該隔離板的包層熔融，由此進行釬焊處理，形成上述兩個系統(tǒng) 以上的流^^的流^^形成步驟。
8. 權(quán)利要求7所述的熱交換器的制備方法，該制備方法具有使用上述包層板成型散熱片的散熱片成型步驟，上述流路形成步驟可采用以下構(gòu)成使用成^!的隔離板和成型的散熱片，將該隔離板以及該 散熱片的包層熔融，由此進行釬焊處理，形成上述兩個系統(tǒng)以上的流路。
9. 權(quán)利要求7所述的熱交換器的制備方法，其中，在上述隔離 板成型步驟中，上述隔離板成型為散熱片狀。
10. 權(quán)利要求7所述的熱交換器的制備方法，其中，上述包層板 形成步驟具有將混合粉末與上述基材壓合的壓合步驟，其中所述混合 粉末是含有上述鉻、上述硅、上述磷的至少任意一種物質(zhì)作為成分的 合金粉末與鎳粉末混合而得到的粉末。
11. 權(quán)利要求10所述的熱交換器的制備方法，其中，上述混合 粉末中含有10%(重量)以上的上述鎳粉末。
12. 權(quán)利要求10所述的熱交換器的制備方法，其中，上述鎳粉 末形狀具有多個突起。
13. 權(quán)利要求10所述的熱交換器的制備方法，其中，由上述多 種成分構(gòu)成的混合粉末的成分總和的成分比率為含有13 ~ 18%(重量) 的鉻、3 ~ 4%(重量)的硅和4 ~ 7%(重量)的磷，其余含有鎳和不可避免 的雜質(zhì)。
14. 權(quán)利要求10所述的熱交換器的制備方法，其中，上述包層 板形成步驟中，具有在上述壓合步驟后加熱包層板的加熱步驟。
15. 權(quán)利要求14所述的熱交換器的制備方法，在由上述多種成 分構(gòu)成的混合粉末中至少含有BNi-7 。
16. EGR系統(tǒng)，該EGR系統(tǒng)具備內(nèi)燃3孔；用于至少向上述內(nèi) 燃機供給燃燒性氣體的吸氣流路；用于從上述燃燒機中排出燃燒尾氣 的排氣流路；將上述一部分燃燒尾氣冷卻、返回上述吸氣流路的EGR 冷卻器，上述過程稱為廢氣再循環(huán)；該EGR系統(tǒng)中使用權(quán)利要求1 所述的熱交換器作為上述EGR冷卻器。
全文摘要
本發(fā)明涉及熱交換器，該熱交換器具備由隔離板隔離的兩個系統(tǒng)以上的流路，上述隔離板由包層板形成，該包層板以由不銹鋼或鎳基合金制成的板作為基材，該基材表面中，暴露于至少一個系統(tǒng)的上述流路內(nèi)的表面整體由對腐蝕性流體具有耐腐蝕性和釬焊性的包層覆蓋。根據(jù)本發(fā)明可實現(xiàn)有腐蝕性流體流經(jīng)流路的熱交換器的小型化和高性能化，且可使制備步驟簡便化。
文檔編號F28F19/06GK101688764SQ20088002161
公開日2010年3月31日 申請日期2008年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月25日
發(fā)明者吉田隆, 望月智俊, 秋吉亮 申請人:株式會社Ihi