(57)【要約】【課題】腐食性流体が流路を流れる熱交換器の小型化及び高性能化を実現し、かつ、製造工程を容易化する。【解決手段】上記隔離板によって隔離される第１の流路１１０と第２の流路１２０とを備え、上記第１の流路１１０及び上記第２の流路１２０の少なくとも一方に腐食性流体Ｇが流れる熱交換器であって、上記隔離板１４０が、ステンレス鋼からなるシート状の基材と、少なくとも上記基材の上記腐食性流体Ｇ側の面全体に圧着されるとともに上記腐食性流体に対する耐食性とロウ付け性とを有するクラッド層とを有するクラッドシートからなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔離板によって隔離された２系統以上の流路を備える熱交換器であって、
前記隔離板は、
ステンレス鋼またはニッケル基合金からなるシートを基材とし、該基材の表面のうち、少なくとも１系統の前記流路内に晒される表面全体が腐食性流体に対する耐食性とロウ付け性とを有するクラッド層で被覆されたクラッドシートからなる
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記流路内部に設置されるフィンを備え、該フィンは、前記クラッドシートからなることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記隔離板は、フィン状に形状設定されていることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項４】
前記腐食性流体が内燃機関の燃焼排ガスであり、該燃焼排ガスが流れる流路と異なる流路に冷却水が流れることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の熱交換器。
【請求項５】
前記クラッド層は、クロム、シリコン、リン、ニッケルを少なくとも成分として含むことを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の熱交換器。
【請求項６】
前記クラッド層は、１３〜１８重量％のクロムと、３〜４重量％のシリコンと、４〜７重量％のリンとを含み、残りがニッケル及び不可避不純物からなることを特徴とする請求項５〜７いずれかに記載の熱交換器。
【請求項７】
隔離板によって隔離された２系統以上の流路を備える熱交換器の製造方法であって、
ステンレス鋼またはニッケル基合金からなるシートを基材とし、該基材の表面のうち、少なくとも１系統の前記流路内に晒される表面全体が腐食性流体に対する耐食性とロウ付け性とを有するクラッド層で被覆されたクラッドシートを形成するクラッドシート形成工程と、
前記クラッドシートを用いて前記隔離板を成形する隔離板成形工程と、
成形された隔離板を用い、該隔離板のクラッド層を溶融することによりロウ付け処理を行うことによって前記２系統以上の流路を形成する流路形成工程と
を有することを特徴とする熱交換器の製造方法。  
【請求項８】
前記クラッドシートを用いてフィンを成形するフィン成形工程を有し、
前記流路形成工程は、成形された隔離板及び成形されたフィンを用い、該隔離板及び該フィンのクラッド層を溶融することによりロウ付け処理を行うことによって前記２系統の以上の流路を形成する
ことを特徴とする請求項７記載の熱交換器の製造方法。
【請求項９】
前記隔離板成形工程において、前記隔離板がフィン状に成形されることを特徴とする請求項７記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１０】
前記クラッドシート形成工程は、前記クロム、前記シリコン、前記リンのうち少なくともいずれかの物質を成分として含む合金粉末と、ニッケル粉末とが混合された混合粉末を、前記基材に対して圧着する圧着工程を有することを特徴とする請求項７〜９いずれかに記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１１】
前記混合粉末に前記ニッケル粉末が１０重量％以上含まれていることを特徴とする請求項１０に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１２】
前記ニッケル粉末形状は、複数の突起を有することを特徴とする請求項１０または１１記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１３】
前記複数種から構成される混合粉末の成分の総和の成分比率は、１３〜１８重量％のクロムと、３〜４重量％のシリコンと、４〜７重量％のリンとを含み、残りがニッケル及び不可避不純物からなることを特徴とする請求項１０〜１２いずれかに記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１４】
前記クラッドシート形成工程は、前記圧着工程後にクラッドシートを加熱する加熱工程を有することを特徴とする請求項１０〜１３いずれかに記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１５】
前記複数種から構成される混合粉末に、少なくともＢＮｉ−７が含まれることを特徴とする請求項１４記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１６】
内燃機関と、少なくとも前記内燃機関に燃焼性ガスを供給するための吸気流路と、前記燃焼機関からの燃焼排ガスを排気するための排気流路と、前記燃焼排ガスの一部を冷却して前記吸気流路に戻すＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラとを備えるＥＧＲシステムであって、
前記ＥＧＲクーラとして、請求項１〜６いずれかに記載の熱交換器を用いることを特徴とするＥＧＲクーラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路に腐食性流体が流れる熱交換器、この熱交換器の製造方法、及び、熱交換器を備えるＥＧＲシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境意識の高まりから、内燃機関（特にディーゼルエンジン）の低ＮＯｘ化を実現すべく、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システムが提案されている。このＥＧＲシステムでは、内燃機関から排気される燃焼排ガスの一部を冷却して内燃機関の吸気側に戻すことによって、内燃機関の燃焼室内部の酸素濃度を低下させ、これによって低ＮＯｘ化を図っている。
このようなＥＧＲシステムは、燃焼排ガスを冷却してから内燃機関の吸気側に戻すためのＥＧＲクーラ（熱交換器）を備えている。ＥＧＲクーラでは、燃焼排ガスと外部から供給される冷却水との間で熱交換が行われることによって燃焼排ガスが冷却される。
【０００３】
ところで、ＥＧＲクーラのように、流路に燃焼排ガス等の腐食性流体が流れる熱交換器では、流路に腐食性流体に対する耐食性を有する必要がある。このため、従来の熱交換器では、腐食性流体が流れる流路と冷却水が流れる流路とを隔離する隔離板を厚くすることによって、熱交換器の耐食性を確保している。
【０００４】
また、このような熱交換器は、流路を構成する部材（隔離板やフィン）をロウ付けすることによって製造される。より詳細には、金属（ステンレス鋼）シートをプレス加工することによって隔離板やフィンを成形し、その後隔離板やフィンの所定箇所にロウ材を配置して組立てた後、真空雰囲気で加熱処理（ロウ付け処理）することによって熱交換器が製造されている。
【特許文献１】特開２００５−４９００７号公報
【特許文献２】特開２００４−３１７０７２号公報
【特許文献３】特開２００４−３３５８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の熱交換器には、以下のような問題があった。
（１）耐食性を確保するために隔離板が厚くされているため、小型化及び高性能化が困難であった。
（２）隔離板等の流路を構成する部材にロウ材を配置する工程を行う必要があるため、熱交換器の製造工程が煩雑化する。また、製造された熱交換器の性能を安定化させることが困難であった。
例えば、ロウ材としてパウダー状のパウダーロウを用いる場合には、パウダーロウをバインダーに混合して噴霧することによって塗布し、その後、バインダーの一部を揮発させることによってロウ材を配置する。しかしながら、バインダーに混合されたパウダーロウを均一な厚さに塗布することは難しく、このため、均一にロウ材を配置することが難しかく、ロウ付けを確実に行うために、必要以上に多くのロウ材を使用することになる。また、バインダーを揮発させることによってバインダーが周辺に付着するため、バインダーを揮発させる際に用いられる真空加熱工程と、ロウ付け処理を行う際に用いられる真空加熱工程とを行う必要があり、熱処理工程に要する時間が長くなり、製造コストが増加する。
また、ロウ材として箔状のシートロウを用いる場合には、大きなシートロウから配置箇所に応じた形状に切り出す工程が必要となり、熱交換器の製造工程がより煩雑化する。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、以下の点を目的とするものである。
（１）腐食性流体が流路を流れる熱交換器において、小型化及び高性能化を実現する。
（２）腐食性流体が流路を流れる熱交換器の製造工程を容易化する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の熱交換器は、隔離板によって隔離された２系統以上の流路を備える熱交換器であって、前記隔離板が、ステンレス鋼またはニッケル基合金からなるシートを基材とし、該基材の表面のうち、少なくとも１系統の前記流路内に晒される表面全体が腐食性流体に対する耐食性とロウ付け性とを有するクラッド層で被覆されたクラッドシートからなることを特徴とする。
【０００８】
このような本発明の熱交換器によれば、耐食性及びロウ付け性とを有するクラッドシートから隔離板が構成されている。
【０００９】
また、本発明の熱交換器においては、上記流路内部に設置されるフィンを備え、該フィンが、上記クラッドシートからなるという構成を採用することができる。
また、本発明の熱交換器においては、上記隔離板が、フィン状に形状設定されているという構成を採用することもできる。
【００１０】
また、本発明の熱交換器においては、上記腐食性流体が内燃機関の燃焼排ガスであり、該燃焼排ガスが流れる流路と異なる流路に冷却水が流れるという構成を採用することができる。  
【００１１】
また、本発明の熱交換器においては、上記クラッド層が、クロム、シリコン、リン、ニッケルを少なくとも成分として含むという構成を採用することができる。
【００１２】
また、本発明の熱交換器においては、上記クラッド層が、１３〜１８重量％のクロムと、３〜４重量％のシリコンと、４〜７重量％のリンとを含み、残りがニッケル及び不可避不純物からなるという構成を採用することができる。
【００１３】
次に、本発明の熱交換器の製造方法は、隔離板によって隔離された２系統以上の流路を備える熱交換器の製造方法であって、ステンレス鋼またはニッケル基合金からなるシートを基材とし、該基材の表面のうち、少なくとも１系統の前記流路内に晒される表面全体が腐食性流体に対する耐食性とロウ付け性とを有するクラッド層で被覆されたクラッドシートを形成するクラッドシート形成工程と、前記クラッドシートを用いて前記隔離板を成形する隔離板成形工程と、成形された隔離板を用い、該隔離板のクラッド層を溶融することによりロウ付け処理を行うことによって前記２系統以上の流路を形成する流路形成工程とを有することを特徴とする。
【００１４】
このような特徴を有する本発明の熱交換器の製造方法によれば、耐食性及びロウ付け性とを有するクラッドシートから隔離板が成形される。
【００１５】
また、本発明の熱交換器の製造方法においては、前記クラッドシートを用いてフィンを成形するフィン成形工程を有し、前記流路形成工程が、成形された隔離板及び成形されたフィンを用い、該隔離板及び該フィンのクラッド層を溶融することによりロウ付け処理を行うことによって前記２系統の以上の流路を形成するという構成を採用することができる。
また、本発明の熱交換器の製造方法においては、上記隔離板成形工程において、上記隔離板がフィン状に成形されるという構成を採用することもできる。
【００１６】
また、本発明の熱交換器の製造方法においては、上記クラッドシート形成工程が、上記クロム、上記シリコン、上記リンのうち少なくともいずれかの物質を成分として含む合金粉末と、ニッケル粉末とが混合された混合粉末を、上記基材に対して圧着する圧着工程を有するという構成を採用することができる。
【００１７】
また、本発明の熱交換器の製造方法においては、上記混合粉末に上記ニッケル粉末が１０重量％以上含まれているという構成を採用することができる。
【００１８】
また、本発明の熱交換器の製造方法においては、上記ニッケル粉末形状は、複数の突起を有するという構成を採用することができる。
【００１９】
また、本発明の熱交換器の製造方法においては、上記複数種から構成される混合粉末が、１３〜１８重量％のクロムと、３〜４重量％のシリコンと、４〜７重量％のリンとを含み、残りがニッケル及び不可避不純物からなるという構成を採用することができる。
【００２０】
また、本発明の熱交換器の製造方法においては、上記クラッドシート形成工程が、上記圧着工程後にクラッドシートを加熱する加熱工程を有するという構成を採用することができる。
【００２１】
また、本発明の熱交換器の製造方法においては、上記複数種から構成される混合粉末として、少なくともＢＮｉ−７（ＪＩＳ規格Ｚ３２６５；ニッケルロウ）が含まれているという構成を採用することができる。
【００２２】
次に、本発明のＥＧＲシステムは、内燃機関と、少なくとも上記内燃機関に燃焼性ガスを供給するための吸気流路と、上記燃焼機関からの燃焼排ガスを排気するための排気流路と、上記燃焼排ガスの一部を冷却して上記吸気流路に戻すＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラとを備えるＥＧＲシステムであって、上記ＥＧＲクーラとして、本発明の熱交換器を用いることを特徴とする。
【００２３】
このような特徴を有する本発明のＥＧＲシステムによれば、少なくともクラッドシートからなる隔離板を備える本発明の熱交換器がＥＧＲクーラとして用いられる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の熱交換器によれば、２系統以上の流路のうち少なくとも１系統の流路内に晒される表面全体にクラッド層を備えるクラッドシートによって隔離板が形成されている。このため、１系統の流路内に晒される隔離板の面が耐食性及びロウ付け性を有している。したがって、耐食性を確保するために隔離板を厚くする必要がなく、腐食性流体が流路を流れる熱交換器において、小型化及び高性能化を実現することができる。また、隔離板に対してロウ材を配置する必要がなくなり、容易製造可能な熱交換器となる。
【００２５】
また、本発明の熱交換器の製造方法によれば、クラッドシートによって、隔離板が成形される。クラッドシートは２系統以上の流路のうち少なくとも１系統の流路内に晒される表面全体にクラッド層を備える。このため、１系統の流路内に晒される隔離板の面が耐食性及びロウ付け性を有している。したがって、容易に、耐食性を有する流路を有する熱交換器を製造することが可能となる。すなわち、本発明の熱交換器の製造方法によれば、腐食性流体が流路を流れる熱交換器の製造工程を容易化することができる。
【００２６】
また、本発明のＥＧＲシステムによれば、少なくともクラッドシートからなる隔離板を備える本発明の熱交換器がＥＧＲクーラとして用いられるため、小型化及び高性能化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明に係る熱交換器、熱交換器の製造方法及びＥＧＲシステムの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２８】
（第１実施形態）
図１は、本第１実施形態の熱交換器１００の概略構成を示す斜視図である。また、図２は、本第１実施形態の熱交換器１００の断面を模式的に示した図である。これらの図に示すように、本実施形態の熱交換器１００は、内燃機関の燃焼排ガス等の腐食性ガスＧ（腐食性流体）が流れる腐食性ガス流路１１０と、冷却水Ｒが流れる冷却水流路１２０とが、外枠１５０の内部において交互に複数積層された構成を有している。
【００２９】
腐食性ガス流路１１０と、冷却水流路１２０とは、各流路の境界として設けられた隔離板１４０において隔離されている。すなわち、複数の隔離板１４０が外枠１５０の内部において上下方向に配置され、隔離板１４０同士の間が交互に腐食性ガス流路１１０と冷却水流路１２０として構成されている。なお、図２に示すように、各隔離板１４０の縁部１４１は、互いが逆方向に湾曲された直近の隔離板１４０と接合されており、これによって形成された閉空間が腐食性ガス流路１１０とされている。一方、上述のように各隔離板１４０の縁部１４１が接合されることによって形成される開空間は、さらに外側の外枠１５０に囲まれることによって閉空間とされており、該閉空間が冷却水流路１２０とされている。
【００３０】
腐食性ガス流路１１０及び冷却水流路１２０の内部には、平板を波型にプレス加工することによって形状設定されたフィン１３０が設置されている。フィン１３０の高さは、各腐食性ガス流路１１０の高さと冷却水流路１２０の高さとの各々合わせて設定されている。つまり、腐食性ガス流路１１０の内部に設置されるフィン１３１（１３０）は、腐食性ガス流路１１０の高さに合わせて高さが設定されている。また、冷却水流路１２０の内部に設置されるフィン１３２（１３０）は、冷却水流路１２０の高さに合わせて高さが設定されている。そして、各フィン１３０は、その頂部と底部が、各流路１１０，１２０の内壁すなわち隔離板１４０と当接して接合されている。
【００３１】
そして、本実施形態の熱交換器１００においては、隔離板１４０及びフィン１３０がクラッドシート１から形成されている。図３は、本実施形態のクラッドシート１の斜視図である。また、図４は、本実施形態のクラッドシート１の拡大断面図である。この図に示すように、本実施形態のクラッドシート１は、基材となるシート状の金属板２と、該基材の両面全体に圧着されるクラッド層３とによって構成されている。
【００３２】
金属板２は、ＳＵＳ（ステンレス鋼）によって形成されており、好適にはＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ４１０あるいはＳＵＳ４４４によって形成される。また、クラッド層３は、ニッケル、クロム、シリコン、リンを含む合金相Ｙ１（金属相）と、ニッケル相Ｙ２と、ＢＮｉ−７（ＪＩＳ規格Ｚ３２６５；ニッケルロウ）が溶融した後に硬化した溶融相Ｙ３（合金相、金属相）とから構成されている。
なお、クラッド層３には、ニッケル、クロム、シリコン、リンの他、不可避不純物（不図示）が含まれている。
【００３３】
合金相Ｙ１は、クロム、シリコン及びリンを成分として含み、かつ、残部がニッケルによって形成された合金粉末が部分的に溶融することによって形成される相である。
クロムは、クラッドシート１の耐食性を向上させる物質である。また、シリコン及びリンは、クラッドシート１のロウ付け性を向上させる物質である。このようなクロム、シリコン、リンを成分として含む合金相Ｙ１がクラッド層３に存在することによって、本実施形態のクラッドシート１は、耐食性及びロウ付け性を兼ね備えたものとなる。
【００３４】
ニッケル相Ｙ２は、延性の高い純金属であるニッケルからなる金属粉末の一部が溶融されることによって形成される相である。このような延性の高い純金属であるニッケルからなる相がクラッド層３に存在することによって、本実施形態のクラッドシート１は、加工の自由度が高いものとなる。
【００３５】
溶融相Ｙ３は、上述のように、ＢＮｉ−７が溶融することによって形成されるものであり、合金相Ｙ１、ニッケル相Ｙ２の間に充填されている。そして、溶融相Ｙ３の融点は、合金相Ｙ１及びニッケル相Ｙ２と比較して最も低く、１１５０°以下であることが好ましい。このような溶融相Ｙ３が溶融されることによって、基材である金属板２とクラッド層３とが融着されている。すなわち、本実施形態のクラッドシート１においては、金属板２とクラッド層３とが接着剤を必要とすることなく接合されている。
なお、ＢＮｉ−７は、周知のように、１０重量％程度のリンを含むニッケル基合金である。
【００３６】
このように、クラッド層３は、クロム、シリコン及びリンを成分として含み、かつ、残部がニッケルによって形成された合金粉末が部分的に溶融することによって形成される合金相Ｙ１と、ＢＮｉ−７（合金）が溶融することによって形成される溶融相Ｙ３とを備えている。すなわち、クラッド層３は、組成の異なる２つの合金相を備えている。
【００３７】
また、クラッド層３全体を平均化して得られるクラッド層３の組成比率は、クロムが１３重量％、シリコンが４重量％、リンが６重量％で、残部がニッケル及び不可避不純物となっている。
【００３８】
このようなクラッドシート１は、クラッド層３に１３重量％のクロムが含まれている。そして、クラッド層３が金属板２の両面全体に形成されている。このため、クラッド層３が耐食性を発揮し、クラッドシート１そのものが腐食することを防止する。
また、このようなクラッドシート１は、クラッド層３に４重量％のシリコンと、６量％のリンが含まれている。このため、クラッド層３は、十分なロウ材強度を有するとともに低温でのロウ付けが可能なものとなっている。すなわち、クラッド層３は、優れたロウ付け性を有している。
つまり、このようなクラッドシート１は、耐食性及びロウ付け性を兼ね備えたものである。よって、別途ロウ材シート等を配置する必要はなく、ロウ付けシートを加工して配置する処理を省略することができる。
【００３９】
さらに、このようなクラッドシート１においては、延性の高いニッケル相Ｙ２がクラッド層３に存在している。このため、クラッド層３は、例えば、上述のニッケル、クロム、シリコン、リン及び不可避不純物が同一の組成比率にて均一に混ぜ合わされたクラッド層と比較して軟化される。このため、本実施形態のクラッドシート１は、加工の自由度が高いものとなる。
【００４０】
また、このようなクラッドシート１においては、クラッド層３が基材となる金属板２に対して融着されている。すなわち、接着剤を用いることなく金属板２とクラッド層３とが接合されている。
このため、本実施形態のクラッドシート１をロウ付けする際の接合工程において脱脂処理を省略することができる。
【００４１】
また、このようなクラッドシート１においては、上述のように、クラッド層３が金属板２の両面全体に形成されている。このため、クラッドシート１全体が耐食性を備えたものとなっている。従来は、金属板のロウ付け箇所のみにロウ材が付着形成あるいはロウ材シートが配置されるため、ロウ材が付着形成されていない部分あるいはロウ材シートが配置されていない部分の耐食性を確保するために、金属板自体の厚みを厚くしていた。これに対して本実施形態のクラッドシート１は全体が耐食性を有しているため、金属板自体の厚みを抑えることができる。よって、例えば、クラッドシート１を用いて製造される装置等を小型かつ軽量化することができる。
【００４２】
そして、本実施形態の熱交換器１００においては、上述したクラッドシート１から隔離板１４０及びフィン１３０が形成されている。すなわち、腐食性ガス流路１１０の腐食性ガスＧと接触する面（クラッドシート１の金属板２（基材）の腐食性ガス（腐食性流体）側の面を含む）全体に、耐食性及びロウ付け性を有するクラッド層３が形成されている。
このため、隔離板１４０及びフィン１３０は、クラッドシート１と同様に腐食性ガスＧに対する耐食性を備えている。
【００４３】
このような構成を有する熱交換器１００においては、高温の腐食性ガスＧが腐食性ガス流路１１０を流れ、低温の冷却水Ｒが冷却水流路１２０を流れる。そして、腐食性ガスＧと冷却水Ｒとの間において隔離板１４０及びフィン１３０を介して間接的に熱交換が行われ、この結果、腐食性ガスＧが冷却されて排出される。
【００４４】
このような本実施形態の熱交換器１００によれば、隔離板１４０及びフィン１３０が、両面全体に耐食性及びロウ付け性を有するクラッド層３が形成されたクラッドシート１からなっている。このため、従来の熱交換器のように耐食性を確保するために隔離板を厚くする必要がなく、従来の熱交換器と比較して隔離板１４０及びフィン１３０を薄くすることができる。よって、本実施形態の熱交換器１００は、小型かつ高性能なものとなる。
【００４５】
また、本実施形態の熱交換器１００によれば、隔離板１４０及びフィン１３０の両面がロウ付け性を有することとなり、隔離板１４０及びフィン１３０をロウ付け処理する際に、隔離板１４０及びフィン１３０にロウ材を配置する必要がなくなるため、製造が容易な交換器となっている。なお、この点において、後に説明する熱交換器１００の製造方法の説明において詳説する。
【００４６】
次に、本実施形態の熱交換器１００の製造方法について説明する。
本実施形態の熱交換器１００の製造方法は、クラッドシート形成工程と、隔離板成形工程と、フィン形成工程及びロウ付け処理工程とを有している。
【００４７】
まず、クラッドシート形成工程について説明する。
図５は、クラッドシート１の製造装置の概略構成を示した模式図である。この図に示すように、製造装置は、圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂ、ベルトフィーダ２０Ａ，２０Ｂ及び加熱炉３０備えている。
【００４８】
圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂは、互いの周面が所定間隔を隔てて平行対峙するように配置されており、その間に上記金属板２が上方から下方に向けて介挿されるようになっている。
ベルトフィーダ２０Ａ，２０Ｂは、圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂの上方に設置されている。ベルトフィーダ２０Ａは、圧延ローラ１０Ａの上方に設置されており、圧延ローラ１０Ａの周面上に混合粉末Ｆを供給するものである。また、ベルトフィーダ２０Ｂは、圧延ローラ１０Ｂの上方に設置されており、圧延ローラ１０Ｂの周面上に混合粉末Ｆを供給するものである。
加熱炉３０は、圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂの下方に設置されており、圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂから送出された金属板２を、後述するＢＮｉ−７粉末の融点近傍の温度で加熱するものである。
【００４９】
ベルトフィーダ２０Ａ，２０Ｂから圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂに供給される混合粉末Ｆは、合金粉末Ｆ１とニッケル粉末Ｆ２とシリコン粉末Ｆ３と、ＢＮｉ−７粉末Ｆ４とが混合されたものである。
【００５０】
合金粉末Ｆ１は、クロムを２９重量％、シリコンを４重量％及びリンを６重量％成分として含み、かつ、残部がニッケルによって形成されている。この合金粉末Ｆ１は、延性の低い金属粉末であり、例えばガスアトマイズ法によって形成されたものである。この合金粉末Ｆ１には、上述のようにクロム、シリコン、リンが成分として含まれている。
【００５１】
ニッケル粉末Ｆ２は、延性の高い純金属であるニッケルからなる金属粉末であり、合金粉末Ｆ１を金属板２に対して圧着させるためのバインダーとて機能するものである。ニッケル粉末Ｆ２は、図６に示すように、例えば、複数の突起を有したカーボニルＮｉ粉が好ましい。このような形状のニッケル粉末Ｆ２を用いることによって、突起部分によりニッケル粉末Ｆ２と合金粉末Ｆ１との接着性が向上し、より強固に合金粉末Ｆ１を金属板２に対して圧着させることができる。このようなニッケル粉末Ｆ２は、混合粉末Ｆに１０重量％以上含まれている。
【００５２】
シリコン粉末Ｆ３は、シリコンからなる金属粉末で、クラッド層３の成分比率を調整するため、すなわちクラッド層３に含まれるシリコンを増加させるために加えられるものである。
【００５３】
なお、混合粉末の総和の組成比率は、上述したクラッド層３全体の組成比率と同一であり、クロムが１３重量％、シリコンが４重量％、リンが６重量％で、残部がニッケル及び不可避不純物となっている。
【００５４】
そして、上述のように構成された製造装置において、混合粉末Ｆは、ベルトフィーダ２０Ａ，２０Ｂから各圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂの周面上に供給される。各圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂの周面上に供給された混合粉末Ｆは、圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂのさらなる回転によって金属板２の各面に圧延（圧着）される。すなわち、圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂによって、混合粉末Ｆを金属板２に対して圧着する圧着工程が行われる。
ここで、本実施形態においては、混合粉末Ｆにニッケル粉末Ｆ２が含まれている。このため、圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂによって圧延されることによってニッケル粉末Ｆ２が変形して、合金粉末Ｆ１を金属板２に対して固着するためのバインダーとして機能する。よって、従来のように樹脂が含まれた接着剤を用いることなく、クロム、シリコン及びリンを成分として含む合金粉末Ｆ１を金属板２に対して圧着することができる。
【００５５】
続いて、両面全体に混合粉末Ｆが圧着された金属板２は、加熱炉３０においてＢＮｉ−７粉末Ｆ４の融点近傍の温度にて加熱される。この加熱によって、融点の最も低いＢＮｉ−７粉末Ｆ４が溶融する。
なお、ＢＮｉ−７粉末が溶融されることによって合金粉末Ｆ１、ニッケル粉末Ｆ２は部分的に溶融する。またシリコン粉末Ｆ３はＢＮｉ−７粉末の溶融に伴って溶融する。このように各粉末Ｆ１〜Ｆ４が溶融された後、冷却することによって、図４に示すように、合金相Ｙ１、ニッケル相Ｙ２及び溶融相Ｙ３を有するクラッド層３が形成される。
なお、クラッドシート１はロウ付けの際に再加熱（真空熱処理）され、複数の金属相から構成されているクラッド層は均一化される方向に進む。
【００５６】
以上の工程によって、図３及び図４において示した、クラッドシート１が形成される。
このようなクラッドシート１の形成方法によれば、耐食性及びロウ付け性を発揮する合金粉末Ｆ１と、延性して接着性を発揮するニッケル粉末Ｆ２とが混合された混合粉末Ｆが金属板２に対して圧着される。したがって、耐食性及びロウ付け性を有する合金粉末Ｆ１を金属板２に対して圧着する場合に、合金粉末Ｆ１を金属板２に対して確実に固着させることが可能となる。
【００５７】
また、このようなクラッドシート１の形成方法によれば、混合粉末Ｆにニッケル粉末Ｆ２が１０重量％以上含まれている。このような場合には、合金粉末Ｆ１が金属板２に対して良好に固着する。このため、本実施形態のクラッドシート１の製造方法によれば、合金粉末Ｆ１を良好に金属板２に対して固着させることができる。
【００５８】
また、このようなクラッドシート１の形成方法によれば、ニッケル粉末Ｆ２が例えば、複数の突起を有したカーボニルＮｉ粉であるため、突起部分によりニッケル粉末Ｆ２と合金粉末Ｆ１との接着性が向上し、より強固に合金粉末Ｆ１を金属板２に対して固着させることができる。このように、より強固に合金粉末Ｆ１を金属板２に対して固着させることによって、混合粉末Ｆが金属板２から剥離することをより抑制することが可能となる。
【００５９】
また、このようなクラッドシート１の形成方法によれば、ＢＮｉ−７粉末Ｆ４を溶融することによってクラッド層３を形成している。このＢＮｉ−７粉末は、融点（９００℃程度）が低い。このため、加熱温度を９００℃程度に抑えることができ、クロムやシリコンや酸化してしまうことを抑制することができる。
【００６０】
次に、隔離板成形工程は、図７に示すように、上述のクラッドシート形成工程において形成されたクラッドシート１をプレス加工することによって、縁部１４１を湾曲することで、クラッドシート１から隔離板１４０を成形する工程である。
また、フィン成形工程は、図８に示すように、上述のクラッドシート形成工程において形成された平板状のクラッドシート１を波状にプレス加工することによって、フィン１３０を成形する。
【００６１】
ロウ付け処理工程は、外枠１５０内に組み入れた隔離板１４０及びフィン１３０を、所定の温度にて本加熱（真空加熱処理）した後に冷却することによって、隔離板１４０、フィン１３０及び外枠１５０をロウ付けして固着させる工程である。このロウ付け処理工程では、ロウ付け性を有するクラッド層３を備える隔離板１４０、フィン１３０を用いて、隔離板１４０、フィン１３０及び外枠１５０をロウ付けして固着させる。
隔離板１４０及びフィン１３０を加熱した場合には、毛細管現象によって、クラッド層３の溶融部Ｙ及び合金粉末Ｆ１が溶解することによって生じた溶解液が、隔離板１４０同士の接合箇所や隔離板１４０とフィン１３０との接合箇所に引き寄せられる。このため、例えば、隔離板１４０同士の接合箇所では、図９に示すように、クラッドシート１同士がロウ付けされる箇所のクラッド層３が厚くなる。しかしながら、ロウ付け箇所に全ての溶解液が引き寄せられ、これによってクラッドシート１上における他の箇所のクラッド層がなくなることはない。このため、腐食性ガス流路１１０及び冷却水流路１２０内の全ての箇所において耐食性を確保することができる。
【００６２】
以上の工程によって、図１及び図２において示した熱交換器１００が製造される。
このような本実施形態の熱交換器１００の製造方法によれば、耐腐食性及びロウ付け性を有するクラッド層３を有するクラッドシート１から隔離板１４０及びフィン１３０が成形され、隔離板１４０及びフィン１３０を用いたロウ付け処理が行われることによって、熱交換器１００が製造される。このため、腐食性ガス流路１１０や冷却水流路１２０を構成する部材（隔離板１４０やフィン１３０）に別途ロウ材を配置する工程を行う必要がなくなる。これと同時に、従来の熱交換器の製造方法のように、パウダーロウを用いることによって必要となるバインダーの揮発工程や、シートロウを用いることによって必要となるシートロウの切り出し工程を行う必要もなくなる。よって、本実施形態の熱交換器１００の製造方法によれば、製造工程を容易化することが可能となる。
【００６３】
また、本実施形態の熱交換器１００の製造方法によれば、圧延処理によって均一な膜厚に形成されたクラッド層３を備えるクラッドシート１を用いているため、パウダーロウを用いる従来の方法と比較して、ロウ材として機能する膜の厚さのばらつきを抑制することができる。よって、腐食性ガス流路１１０及び冷却水流路１２０の流路面積を均一とすることができ、所望の性能を安定して発揮する熱交換器を大量に製造することが可能となる。
【００６４】
また、本実施形態の熱交換器１００の製造方法によれば、圧延処理によってクラッド層３が金属板２に対して固着されているため、クラッド層すなわちロウ付け性を有する膜を含めてプレス加工することができる。
従来の方法では、ロウ材が金属板に対して固着されるものではないため、ロウ材を含めて金属板をプレス加工することができず、プレス後の金属板の形状を、後のロウ材付着工程を考慮した簡易な形状にせざるを得なかった。
これに対して、本実施形態の熱交換器１００の製造方法によれば、クラッド層を含めてプレス加工ができるため、クラッドシート１に対して微細あるいは複雑な加工を施すことができる。したがって、熱交換器の構造の自由度を増すことができる。例えば、本実施形態の熱交換器１００の製造方法によれば、フィンピッチが１ｍｍ以下の熱交換器を製造した場合であっても、流路が潰れることなく流路面積を十分に確保することが可能となる。
【００６５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本第２実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００６６】
図１０は、本第２実施形態の熱交換器２００の断面を模式的に示した図である。この図に示すように、フィン状に形状設定された隔離板２１０が外枠１５０内において複数積層された構成を有している。そして、上下に隣合う隔離板２１０の頂部と底部とが接触してロウ付けされることによって、複数の流路が形成されている。そして、形成された複数の流路が、上下方向に交互に腐食性ガス流路２２０と冷却水流路２３０とに分けられている。なお、図１１における視認性を向上させるために、腐食性ガス流路２２０にはハッチングを描いている。
【００６７】
このような本実施形態の熱交換器２００には、上記第１実施形態のように、腐食性ガス流路２２０と冷却水流路２３０との内部にフィン１３０が設置されていないが、隔離板２１０がフィン状に形状設定されているため、十分な冷却効率を発揮することができる。
【００６８】
そして、本実施形態の熱交換器２００においても、上記第１実施形態の熱交換器１００と同様に、隔離板２１０がクラッドシート１からなっている。
したがって、本実施形態の熱交換器２００も、従来の熱交換器のように耐食性を確保するために隔離板を厚くする必要がなく、従来の熱交換器と比較して、小型かつ高性能なものとなる。
【００６９】
また、このような構成を有する熱交換器２００を製造する場合には、クラッドシート１をフィン状の隔離板２１０に成形し、この隔離板２１０を用いてロウ付け処理が行われる。隔離板２１０をロウ付け処理する際に、隔離板にロウ材を配置する必要がなくなるため、製造が容易となる。
【００７０】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態として、上記第１実施形態の熱交換器１００あるいは上記第２実施形態の熱交換器２００をＥＧＲクーラとして備えるＥＧＲシステムについて説明する。
【００７１】
図１１は、本実施形態のＥＧＲシステム３００を模式的に示した断面図である。この図に示すように、本実施形態のＥＧＲシステム３００は、内燃機関３１０と、吸気側配管３２０と、排気側配管３３０と、バイパス配管３４０と、ＥＧＲクーラ３５０とを備えている。
【００７２】
内燃機関３１０は、内部において混合気を燃焼させ、その燃焼エネルギから動力を得るものであり、本実施形態においては、ディーゼルエンジンが用いられている。
吸気側配管３２０は、内燃機関３１０に吸気される燃焼空気（燃焼性ガス）が流れる配管であり、内燃機関３１０と接続されている。
排気側配管３３０は、内燃機関３１０から排気される燃焼排ガスが流れる配管であり、内燃機関３１０と接続されている。
バイパス配管３４０は、吸気側配管３２０と排気側配管３３０とのバイパスする配管であり、燃焼排ガスの一部を排気側配管３３０から吸気側配管３２０に戻す流路である。
ＥＧＲクーラ３５０は、バイパス配管３４０の途中部位に設置されており、燃焼性排ガスを冷却して排出するものである。そして、このＥＧＲクーラ３５０として、上記第１実施形態の熱交換器１００あるいは上記第２実施形態の熱交換器２００が用いられている。
【００７３】
このようなＥＧＲシステム３００によれば、燃焼空気が吸気側配管３２０を介して内燃機関３１０に吸気されると、内燃機関３１０内に噴霧された燃料と混合され混合気となる。そして、内燃機関３１０において混合気が燃焼されることによって燃焼エネルギが動力として取り出されるとともに燃焼によって発生した燃焼排ガスが排気側配管３３０を介して排出される。そして、燃焼排ガスの一部が、バイパス配管３４０を介して吸気側配管３２０に戻されることとなるが、その際、途中部位に設置されたＥＧＲクーラ３５０によって冷却される。その後、冷却された燃焼排ガスは、再度内燃機関３１０に吸気される。これによって、内燃機関３１０内部の酸素濃度が低下し、ＮＯｘの発生を抑制することが可能となる。
【００７４】
このような本実施形態のＥＧＲシステム３００によれば、ＥＧＲクーラ３５０として上記第１実施形態の熱交換器１００あるいは上記第２実施形態の熱交換器２００が用いられている。よって、本実施形態のＥＧＲシステム３００は、小型でかつ優れた冷却能力を有するものとなる。
【００７５】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る熱交換器、熱交換器の製造方法及びＥＧＲシステムの好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００７６】
例えば、上記実施形態においては、クラッドシート１の両面にクラッド層３を形成し、腐食性ガス流路１１０の内壁全面と冷却水流路１２０の内壁全面に耐食性を持たせる構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも腐食性ガス流路１１０の内壁全面に対してクラッド層３が存在するように、少なくともクラッドシート１の金属板２の腐食性ガスＧに晒される側の面全体にクラッド層３が形成されていれば良い。
特に、冷却水流路１２０の内壁は、高い耐食性を有する必要はないため、ロウ付けを可能とするためのクラッド層３のみが存在すれば良い。したがって、冷却水流路１２０を構成する２つの隔離板のうち、いずれかの隔離板においては、片側のみにクラッド層３が形成されたクラッドシートを用いることができる。このような構成を採用することによって、隔離板をより薄くかつ製造コストを安くすることができ、廉価でより小型かつ軽量な熱交換器とすることができる。
【００７７】
また、上記実施形態においては、熱交換器が有する２種類の流路のうち、一方のみに腐食性ガスが流れる熱交換器について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、一方の流路に高温の腐食性流体が流れ、他方の流路に低温の腐食流体が流れる熱交換器に適用することもできる。
【００７８】
また、上記実施形態においては、クラッドシート１のクラッド層３及び混合粉末Ｆにおける組成が、クロムが１３重量％、シリコンが４重量％、リンが６重量％で、残部がニッケル及び不可避不純物であるとして説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、クロムについては、クラッド層３及び混合粉末Ｆに１３〜１８重量％含まれていれば、クラッド層３が特に良好な耐食性を発揮する。また、シリコンについては、クラッド層３及び混合粉末Ｆに３〜４重量％、リンについては、クラッド層３及び混合粉末Ｆに４〜７重量％含まれていれば、クラッド層３が特に良好なロウ付け性を発揮する。このため、上記範囲内に各成分が収まるように組成を変化させるのは任意である。一例としては、クラッド層３及び混合粉末Ｆを、２０重量％の合金粉末Ｆ１と、３０重量％のニッケル粉末Ｆ２と、シリコン粉末Ｆ３と、４０重量％のＢＮｉ−７粉末Ｆ４（溶融部Ｙ）と、７重量％のクロム粉末とによって構成することもできる。この場合には、クラッド層３及び混合粉末Ｆの組成は、クロムが１９重量％、シリコンが５重量％、リンが５重量％で、残部がニッケルとなる。そして、このような場合であっても、上記実施形態において説明したクラッドシート１と同様の効果を奏することができる。
【００７９】
また、上記実施形態においては、圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂによって、混合粉末Ｆを金属板２に対して圧着する圧着工程が行われた後に、加熱炉３０によって加熱工程を行うことで、ＢＮｉ−７粉末Ｆ４を溶融し、合金粉末Ｆ１を金属板２に対してより強固に固着させた。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、加熱工程を行わなくても良い。この場合には、クラッド層３に、溶融部Ｙの替わりにＢＮｉ−７粉末Ｆ４が存在することとなる。
【００８０】
また、上記実施形態においては、金属板２の両面にクラッド層３が形成されているものとして説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、金属板２のいずれか片面にのみクラッド層３が形成されていても良い。
【００８１】
また、上記実施形態において、形成装置は、ベルトフィーダ２０Ａ，２０Ｂを用いて混合粉末Ｆを圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂに供給した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、混合粉末Ｆを圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂに定量供給できるものであれば良い。例えば、ベルトフィーダ２０Ａ，２０Ｂの替わりに、スクリューフィーダやロールフィーダを用いても良い。
【００８２】
また、上記実施形態においては、混合粉末Ｆに含まれる、合金粉末Ｆ１とニッケル粉末Ｆ２とシリコン粉末Ｆ３との比率は、上記クラッド層３に含まれる各粉末の比率と同一であり、ＢＮｉ−７粉末Ｆ４の比率は、上記クラッド層３に含まれる溶融部Ｙの比率と同一であるとして説明した。しかしながら、加熱することによってＢＮｉ−７粉末Ｆ４がニッケル粉末Ｆ２と反応してクラッド層３に含まれるニッケル粉末Ｆ２の量が減少する可能性がある。このような場合には、例えば、混合粉末に３０重量％のニッケル粉末Ｆ２が入っているときに、クラッド層３に含まれるニッケル粉末Ｆ２が２０重量％となる可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１実施形態における熱交換器の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態における熱交換器の断面を模式的に示した図である。
【図３】本発明の第１実施形態における熱交換器に用いられるクラッドシートの斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態における熱交換器に用いられるクラッドシートの断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態における熱交換器に用いられるクラッドシートを製造するための製造装置の概略構成を示した模式図である。
【図６】ニッケル粉末の形状を説明するための模式図である。
【図７】本発明の第１実施形態における熱交換器の製造方法について説明するための図である。
【図８】本発明の第１実施形態における熱交換器の製造方法について説明するための図である。
【図９】本発明の第１実施形態における熱交換器の製造方法について説明するための図である。
【図１０】本発明の第２実施形態における熱交換器の断面を模式的に示した図である。
【図１１】本発明の第３実施形態におけるＥＧＲクーラを模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００８４】
１……クラッドシート、２……金属板（基材）、３……クラッド層、Ｆ……混合粉末、Ｆ１……合金粉末、Ｆ２……ニッケル粉末、Ｆ３……シリコン粉末、Ｆ４……ＢＮｉ−７粉末、Ｙ……溶融部、１００，２００……熱交換器、１１０，２２０……腐食性ガス流路（流路）、１２０，２３０……冷却水流路（流路）、１３０……フィン、１４０，２１０……隔離板、３００……ＥＧＲシステム、３１０……内燃機関、３２０……吸気側配管、３３０……排気側配管、３５０……ＥＧＲクーラ
【図１】
2008275183.tif 000003
【図２】
2008275183.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008275183.tif 000009
【図８】
2008275183.tif 000010
【図９】
2008275183.tif 000011
【図１０】
2008275183.tif 000012
【図１１】
2008275183.tif 000013