板式热交换器及其制造方法

板式热交换器及其制造方法
【专利摘要】构成板式热交换器的板型部件的侧端面的接合及上下的板型部件的流路的接合的至少一部分以不使用钎料的固相扩散接合进行，从而简单地制造确保气密性的板式热交换器。构成热交换器壳的矩形板型部件为在周缘具备纵壁部的箱型部件，相同形状的箱型部件(1，2)中的一个是使水平面的方向反转后的部件，将箱型部件(1，2)依次层叠，而且使层叠下部件的纵壁部上部嵌入层叠上部件的纵壁部下部，上述纵壁部的角度(θ)为θ≤30°，在层叠上部件的纵壁部与层叠下部件的纵壁部的抵接部位，使至少一部分进行固相扩散接合。
【专利说明】
板式热交换器及其制造方法
技术领域
[0001 ]本发明设及板式热交换器及其制造方法
【背景技术】
[0002] 作为热交换器，存在各种类型，但是，因为板式热交换器的热交换性能极高，所W 被使用于电热水器、工业用设备、W及汽车的空调装置等。
[0003] 板式热交换器构成为，由层叠的板邻接地构成热交换介质的通路，即高溫介质和 低溫介质的通路，在运些高溫介质的通路和低溫介质的通路中流动的具有溫度差的介质通 过热的传递而彼此进行热交换作用。
[0004] 例如，专利文献1发明了一种构造，其使形成流路的带有波形状的板层叠，并通过 各种接合方法(利用垫片和螺钉进行紧固、焊接、针焊)进行接合，从而使高溫流路和低溫流 路交替存在。
[0005] 另一方面，从提高热交换器本身的耐久性的观点出发，原料金属板使用耐腐蚀性 优异的不诱钢板。而且，对于小中型的热交换器，考虑耐压性，多通过针焊进行接合。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[000引专利文献1:日本特开2010-85094号公报

【发明内容】

[0009] 发明所要解决的课题
[0010] 但是，若要将带有波形状的板型部件层叠，并通过针焊进行接合，则有时发生在接 合时产生的侵蚀、针焊部的破裂、耐腐蚀性的降低、烙融的针导致的流路掩埋等、针料特有 的接合缺陷。另外，使用针料，也导致成本增加。
[0011] 另一方面，作为抑制接合部的耐腐蚀性降低的方法，考虑应用固相扩散结合代替 针焊。固相扩散接合是在高溫压力下利用在接合界面产生的主材料原子的相互扩散的接合 方法，接合部呈现出与主材料相同的强度、耐腐蚀性。另一方面，固相扩散产生的接合性受 接合面的外加压力、溫度等影响。
[0012] 特别地，在使用不诱钢作为原材料金属板的情况下，不诱钢的扩散接合受添加元 素的影响较大，若含有较多作为易氧化元素的Al、Ti、Si，则有时在接合界面表层形成坚固 的氧化物或氧化膜，进而阻碍接合。
[0013] 另外，在对层叠的板型部件从上下方向进行加压使其固相扩散接合时，虽然在上 下关系的接合面能够充分进行固相扩散接合，但是来自侧面方向的按压力易于变得不充 分，因此，上下的板的侧端面的接合易于变得不充分。
[0014] 本发明为了消除运样的问题点而提出，其目的在于，限制构成板式热交换器的板 型部件的侧端面的形状，用固相扩散接合取代针焊来进行侧端面及上下的板型部件的流路 的接合，从而特别是即使使用不诱钢作为原材料，也能够简单地制造确保气密性的板式热 交换器。此外，在不易施加负载的区域，允许供给一部分针料。
[0015] 用于解决课题的方案
[0016] 为了实现该目的，本发明的板式热交换器的其特征在于，构成热交换器壳的矩形 板型部件为在周缘具备纵壁部的箱型部件，与该箱型部件相同形状的箱型部件使水平面的 方向反转后层叠于上述箱型部件，而且该层叠的层叠下部件的纵壁部上部嵌入该层叠的层 叠上部件的纵壁部下部，上述纵壁部的角度（e)为0《3〇°，在上述纵壁部上部与上述纵壁部 下部的抵接部位，至少一部分进行固相扩散接合。
[0017] 另外，根据需要的接合强度，能够对上述抵接部位的至少一部分应用针焊接合。优 选，在其它上述层叠上部件与上述层叠下部件的抵接部也通过固相扩散接合或针焊接合来 接合。
[0018] 优选，上述箱型部件是在其上表面在对称位置W如下形式形成两种开口的冲压成 型品：上述两种开口的一方向该箱型部件的上方伸出而开口，另一方向该箱型部件的内侧 W相同的高度伸出而开口，在上述层叠下部件的上方伸出开口部上表面与上述层叠上部件 的下方伸出开口部上下表面的抵接部将两者固相扩散接合或针焊接合。
[0019] 另外，优选，在上述层叠箱型部件的上表面平坦部形成有剖面形状为=角形或台 形或四边形且高度与凸缘高度相同的罐片，在使层叠上部件的前端片与层叠下部件的冲肩 附近平坦部抵接时，上述罐片的前端彼此抵接，在该抵接部将两者固相扩散接合或焊接而 形成的流路接合部具有与主材料强度同等水平的良好的接合强度。
[0020] 也可W，在层叠的两个箱型部件之间插入剖面形状为=角形或台形或四边形且高 度与凸缘高度相同的罐片部件，在使层叠上部件的前端片与层叠下部件的冲肩附近平坦部 抵接时，上述罐片部件的前端抵接箱型部件的上表面平坦部，在该抵接部将两者固相扩散 接合或焊接而形成的流路接合部具有良好的接合强度。
[0021] 在使用不诱钢作为原材料来制造上述形状的板式热交换器的情况下，如下进行制 造，将层叠组装体在加热溫度为1100°C W上、外加压力为0.3MPa W上、环境压力1(T中a W下 的环境中加热而进行固相扩散接合，上述箱型部件使用了化学成分为0.1Si+Ti+Al<0.15 质量％、表面粗糖度Ra《0.3wii的铁素体单相系不诱钢板或奥氏体系不诱钢板或马氏体系 不诱钢板。在此，1 X 1 (T中a W下表示达到加热溫度时的环境压力。若在加热中的炉中的环境 压力降低至该压力后，则在此之后，炉中也可W含有Ar、化等惰性气体。
[0022] 使用化学成分为0.1Si+Ti+Al<0.15质量％的双相系不诱钢板，在加热溫度为 1000°CW上、外加压力为O.lMPaW上、环境压力1X10-中aW下的环境中进行加热，该情况 下，即使表面粗糖度Ra《2.0M1的不诱钢板，也能够充分地进行固相扩散接合。
[0023] 发明的效果
[0024] 根据本发明，构成板式热交换器的板型部件的侧端面的接合及上下的板型部件的 流路的接合的至少一部分W不使用Cu、Ni等针料的固相扩散接合进行，因此，W低成本提供 充分确保气密性的板式热交换器。
[0025] 另外，通过使用不诱钢板作为原材料钢板，能够W低成本提供耐久性优异的板式 热交换器。
【附图说明】
[0026] 图1是说明现有层叠型板式热交换器的构造的图。
[0027] 图2是表示现有层叠型板式热交换器的流路构造的图。
[0028] 图3是表示本发明的层叠型板式热交换器的流路构造的图。
[0029] 图4是说明在本发明中在箱型部件的平坦部设有罐片的状态的图。
[0030] 图5是说明图4所示的层叠型板式热交换器的剖面构造的图。
[0031] 图6是表示在实施例中进行固相扩散接合时的加热记录图的图。
【具体实施方式】
[0032] 如上所述，板式热交换器构成为，由层叠的板邻接地构成热交换介质的通路，即高 溫介质和低溫介质的通路，在运些高溫介质的通路和低溫介质的通路中流动的具有溫度差 的介质通过热的传递而彼此进行热交换作用。
[0033] 作为简单的构造，例如如图1、2所示，假设制造多个同形状的箱型部件，在该箱型 部件上堆积在水平面旋转180°左右而使方向反转了的箱型部件，然后重复堆积箱型部件， 从而构成热交换器。
[0034] 而且，为了使上述层叠体作为热交换器发挥功能，需要在层叠的箱型部件的周缘 纵壁部及开口周缘部的抵接部位对上部件和下部件进行气密接合。
[0035] 对钢板实施冲压加工，使周缘纵壁部稍微向下开放，而且在对象位置，W-方W比 周缘纵壁部高度的1/2低的高度向该矩形板型部件的上方开口、另一方W比相同的周缘纵 壁部高度的1/2低的高度向该矩形板型部件的内方开口的形式形成两种开口，将运样制造 的部件作为箱型部件，并在将该箱型部件载置于底板上后，在该箱型部件上将同形状的箱 型部件在水平面旋转180°而使方向反转并进行载置，重复该操作，便能够得到图2所示的热 交换器构造。此外，上侧的箱型部件的周缘纵壁部形成W搭接的方式插入下侧的箱型部件 的周缘纵壁部的状态。
[0036] 在此，需要对上部件和下部件进行气密接合。进行气密接合的部位为作为上部件 的流路的下方开口端与作为下部件的流路的上方开口端的抵接部及上侧箱型部件的周缘 纵壁部与下侧箱型部件的周缘纵壁部的搭接部。
[0037] 当对上述各部位不进行针焊而进行固相扩散接合时，在上述那样的层叠构造中， 虽然能够向上部件的下方开口端与下部件的上方开口端的抵接部施加负载，但是，难W向 周缘纵壁部的搭接部施加负载。即，极难从上下方向向周缘纵壁部的搭接部施加负载，不能 充分地进行固相扩散接合。
[0038] 因此，对于周缘纵壁部的搭接部位，需要对接合方法进行再探讨。
[0039] 因此，在本发明中，上部件的下方开口端与下部件的上方开口端的抵接部进行固 相扩散接合，上侧箱型部件的周缘纵壁部与下侧箱型部件的周缘纵壁部的搭接部限制形 状，W确保接合性。
[0040] 具体而言，如图3(b)所示，对钢板实施冲压加工，制作通过冲压成形而形成的箱型 部件，该箱型部件在周缘具有纵壁部，而且在其上表面，在对象位置W-方向该箱型部件向 上方伸出而开口、另一方在向该箱型部件的内侧W相同的高度伸出而开口的形式形成两种 开口。此外，在图3(a)中，箱型部件1和箱型部件2为仅使水平面的方向反转的部件，其具有 相同的形状。而且，向上方及下方伸出而开口的开口部的高度的合计高度为一个箱型的矩 形板型部件的高度。
[0041] 在将上述箱型部件载置于底板上后，在该箱型部件上将相同形状的箱型部件在水 平面旋转180%使方向反转而进行载置，重复该操作，且将另外准备的接头、顶板组装至层 叠体，便得到如图3(a)所示的热交换器构造。
[0042] 此外，上侧的箱型部件的周缘纵壁部形成W搭接的方式插入下侧的箱型部件的周 缘纵壁部的方式。因此，纵壁部的高度需要比向上述上方及下方伸出而开口的开口部的高 度的合计高度高。
[0043] 在本发明中，对上侧箱型部件的周缘纵壁部和下侧箱型部件的周缘纵壁部的至少 一部分进行固相扩散接合。因此，上侧箱型部件的周缘纵壁部及下侧箱型部件的向下开放 的角度、即图5(b)所示的纵壁角度(0)期望为15°《0《3O°，W在进行固相扩散接合时，将来 自上下方向的负载施加至纵壁部。为了充分确保气密性，在对纵壁部的一部分进行针焊时， 纵壁部为稍微向下开放的形态，而且，为了板式热交换器本身的大小不变大，优选尽量缩小 为0《白《15。。
[0044] 将箱型部件1和使其方向反转了的箱型部件2与另外准备的底板、顶板、接头一同 如图3(a)所示地组装而得到层叠体，在将该层叠体W从上下方向施加了负载的状态保持于 高溫下时，便在图3(a)中a、b、c及d所示的部位进行固相扩散接合。
[0045] 另外，在热交换器中，构成为，邻接地构成热交换介质的通路、即，高溫介质和低溫 介质的通路，在高溫介质的通路和低溫介质的通路中流动的具有溫度差的介质通过热的传 递彼此进行热交换作用。因此，为了提高热交换作用的效率，有效的是将分隔高溫介质和低 溫介质的通路的隔壁面扩展。
[0046] 因此，在本发明中，在层叠箱型部件的上表面平坦部设有罐片，该罐片的剖面形状 为S角、台形或四边形，且高度与箱型部件的高度相同。
[0047] 具体而言，如图4所示，在箱型部件的上表面平坦部，向该箱型部件的内侧方向形 成剖面形状为S角形、台形或四角形且高度与箱型部件的高度相同的罐片。堆叠在该上表 面平坦部形成有罐片的箱型部件。此外，在图4中，箱型部件2为使箱型部件1的方向反转了 的部件，箱型部件3为与箱型部件1相同形状的、配置在相同方向上的部件。
[0048] 在W将下侧箱型部件的纵壁部插入上侧箱型部件的纵壁部的方式进行堆叠时，上 述罐片的前端彼此抵接。从而，当在该状态下，W从上下方向施加了负载的状态保持于高溫 下时，在图5中〇部、□部进行固相扩散接合。此外，也可W对罐片部件彼此进行针焊接合。
[0049] 也可W不在箱型部件本身设置罐片，而分别制作罐片部件和箱型部件，将罐片部 件插入层叠的上下的箱型部件之间。
[0050] 在对纵壁部的一部分进行针焊的情况下，作为针料，能够主要使用符合JISZ3265 的Ni焊料的BNi-5、WBNi-5为基础添加了 P的焊料、符合JISZ3262的Cu焊料的BCu-1 (无氧 铜）。作为形态，能够使用将粉末及粘合剂混合而形成糊剂状的焊料、将针料W锥状成形的 焊料。能够根据箱型部件的原材料、形状等，选择针料的种类、形态、使用量。例如，优选向在 将配置有罐片部件的箱型部件层叠时而形成的纵壁部的间隙涂布〇.lg/cm2W上且l.Og/cm2W下的针料。
[0051] W上，对本发明的板式热交换器的构造进行了说明，如课题的项目中所记载的，为 了使本发明的板式热交换器在需要耐腐蚀性的环境下具有耐久性，优选使用不诱钢作为原 材料钢板。
[0052] 但是，在使用不诱钢作为原材料钢板的情况下，不诱钢的扩散接合受添加元素的 影响较大，若含有较多作为易氧化元素的Al、Ti、Si，则有时在接合界面表层形成坚固的氧 化物或氧化膜，进而阻碍接合。
[0053] 因此，在W不诱钢板为原材料来制造本发明的板式热交换器时，限制作为易氧化 元素的Al、Ti、Si的含有量，且对原材料不诱钢板的表面性质和状态、固相扩散接合时的外 加压力和加热溫度进行规定。
[0054] 不对使用的不诱钢的基本组成进行限制。能够使用符合JIS等的具有一般的组成 的铁素体单相系不诱钢板、奥氏体系不诱钢板、马氏体系不诱钢板或双相系不诱钢板。
[0055] 若含有较多作为易氧化元素的41、1'1、51，则在接合界面表层形成坚固的氧化物或 氧化膜，进而阻碍接合，因此，对其总量进行限制。虽然在实施例中详细地进行记载，但是， 一旦0.1 Si+Ti+Al为0.15% W上，就形成接合品内部过多氧化的状态，接合也变得不充分。
[0056] 作为使用的不诱钢板，优选为由包括W下成分的铁素体单相系：W质量％，C: 0.0001~0.15 %、Si:小于1.5 %、Mn :0.001 ~1.2 %、P :0.001 ~0.045 %、S :0.0005~ 0.03%、化：0~0.6%、吐：11.5~32.0%、加：0~1.0%、]?〇:0~2.5%、41:小于0.15%、1'1: 小于0.15%、Nb:0~1.0%、V:0~0.5%、N:0~0.025%、剩余为化及不可避免的杂质。
[0化7] 另外，也可W为由包括W下成分的奥氏体系：W质量％，C:0.0001~0.15%、Si:小 于 1.5%、Mn:0.001 ~2.5%、P:0.001 ~0.045%、S:0.0005~0.03%、Ni:6.0~28.0%、Cr: 15.0~26.0%、〇1:0~3.5%、]?〇:0~7.0%、41:小于0.15%、1'1:小于0.15%、抓：0~1.0%、 V:0~0.5%、N:0~0.3%、剩余为化及不可避免的杂质。
[0化引而且，也可W为由包括W下成分的马氏体系：W质量％、C:0.15~1.5%、Si:小于 1.5 %、Mn :0.001~1.0%、P :0.001~0.045 %、S :0.0005~0.03 %、Ni :0.05~2.5 %、灯： 13.0~18.5%、01:0~0.2%、]?〇:0~0.5%、41:小于0.15%、1'1:小于0.15%、抓：0~0.2%、 V:0~0.2%、剩余为化及不可避免的杂质。
[0059] 而且，也可W为由包括W下成分的铁素体+马氏体双相系或铁素体+奥氏体双相 系：W质量％、C:0.0001~0.15%、51:小于1.5%、]?11:0.001~1.0%、口:0.001~0.045%、5: 0.0005~0.03%、化：0.05~6.0%、0:13.0~25.0%、加：0~0.2%、]?〇:0~4.0%、41:小于 0.15%、Ti:小于0.15%、Nb:0~0.2%、V:0~0.2%、N:0.005~0.2%、剩余为Fe及不可避免 的杂质。
[0060] 为了确保制造性，W上叙述的不诱钢能够添加0~0.01 %的B、0~0.1 %的化、Mg、 REM中的一种W上。
[0061] 另外，在固相扩散接合中，因为将要接合的金属W彼此强力地挤压的状态接合，所 W其接合性受两者的表面粗糖度的影响。
[0062] 对于该表面粗糖度，也在实施例中详细地进行记载，但是根据要接合的金属间的 接触面压，在W〇.3MPa的外加压力进行固相扩散接合的情况下，对于比较易于扩散接合的 双相系不诱钢板，需要使表面粗糖度Ra《2.〇Mi，对于难W扩散接合的其它铁素体系单相不 诱钢板、奥氏体系不诱钢板或马氏体系不诱钢板，需要使Ra《〇.3皿。
[0063] 向供扩散接合的两不诱钢板间施加的外加压力对于双相系不诱钢为O.lMPaW上， 对于铁素体单相系或奥氏体系或马氏体系不诱钢板为〇.3MPaW上。若外加压力为运些值W 下，则为了形成完整的接合界面，需要加热至更高溫，如后述地，作为产品，不优选。若外加 压力为运些值W上，则能够通过比较简单的设备进行扩散接合。
[0064] 对于向上下方向施加外加压力，优选使用金属制键。键优选使用耐热性优异且膨 胀系数小的耐热铁素体系不诱钢。通过键的负载除W上下接合面积来求外加压力。
[0065] 加热时，外加压力越大，越容易破坏构成阻碍接合的要因的接合表面的纯化膜、氧 化膜，从而钢板表面的微观的凹凸的接触面积(边界接触面积)易于扩大，因此，原子扩散范 围扩大，从而易于进行扩散接合。另一方面，由于外加压力扩大而键变大，因此易于产生因 重屯、不稳定而引起的载荷崩溃、因载荷不均而引起的形状差。另外，由于键的载荷扩大而键 占炉底或传送导轨的许可载荷的比例变大，因此，能够搭载的产品量受限制，量产性显著降 低。因此，期望使外加压力为作为接合所需的最小值的O.SMPaW下。
[0066] 扩散接合的加热溫度对于双相系不诱钢设为looorw上，对于铁素体单相系或奥 氏体系或马氏体系不诱钢板设为llOOCW上。若不达到运些溫度，则不能充分地进行扩散 接合。
[0067] 通常，不诱钢表层的固相扩散从9〇o°c前后开始。特别是在加热至iioorw上时， 因为原子扩散活化而易于W短时间进行扩散接合，但是在加热至120(TCW上时，高溫强度 降低，晶粒也易于粗化。若高溫强度降低，则接合部件在加热中产生显著的热变形。另外，若 晶粒粗化，则主材料强度降低，耐压性变差。因此，导致了探讨在尽量低的溫度下能够进行 扩散接合的加热溫度。其结果发现，根据上述的化学成分、表面粗糖度、外加压力，只要将接 合时的加热溫度设为W下范围即可:在铁素体单相系或奥氏体系或马氏体系不诱钢板中为 1100°C~1200°C、在双相系不诱钢板中为1000°C~1200°C、在运些不同材料接合中为1100 °c~1200°C。此外，在局部性使用针料的情况下，优选为作为适合焊接的溫度的Iioorw 上。
[0068] 不诱钢板彼此的扩散接合能够通过在利用抽真空而形成为压力1 X 1(T中aW下的 环境中加热保持被接合部材来进行。在超过IX 1(T中a的环境下，不能充分地进行扩散接合。
[0069] 若环境压力高于lXl(^2Pa(>lXl(^2Pa)，贝lJ在接合的不诱钢板的间隙残留内含 的氧，在加热时，在接合面表层生成氧化膜，从而显著阻碍接合性。若使环境压力低于IX 1〇-中曰，即使环境压力为IX 1〇-中曰，则表层的氧化膜变得极薄，形成最适合扩散接合的条 件。此外，也能够在如上所述地将环境压力设为lXl(T2PaW下后封装Ar、He、化等惰性气体， 使其进行接合。
[0070] 加热方法采用通过加热器对炉内的部件全体均匀地进行加热的方法。加热保持时 间只要设定在30~120min的范围即可。
[0071] 从量产性的观点出发，最好加热保持时间尽量短。但是，为了向接合部件全体均匀 地加热，充分激励原子扩散，需要30minW上的加热时间。另一方面，若施加120minW上的保 持时间，则晶粒成长至对主材料的强度产生影响的程度，因此，最合适的保持时间为30~ 120min。
[0072] 实施例
[0073] 实施例1:
[0074] 首先，为了确认供试件的接合性，使用具有表1所示的成分组成的钢板，仅成形板 厚0.4mm的箱型部件，且如图5(a)所示地层叠=块。此时的纵壁角度0设为30%不进行针料 的涂布。另外，成形部的表面粗糖度Ra为0.3wii《。
[0075] 将该临时组成的加工品在表2所示的条件及图6中根据加热记录图选择的条件下 进行扩散接合。即，放入横型真空炉，在使环境压力达到IX l(T2PaW下后，W图6所示的加热 记录图（3)进行加热，将加热溫度设为120(TC，将均热时间设为2. Oh,将负载面压设为 0.5MPa。该条件为从量产性的观点出发被认为是上限的溫度、面压。
[0076] 用氧化侣制的陶瓷板夹住加工品的上下，在其之上放置SUS430制的键，从而施加 负载。外加压力通过纵壁部的接触总面积S(mm2)、键的重量P(N)简单地进行调整，W使Psin 0/S = O.5MPa〇
[0077] [表1]
[007引表1:供试件的成分组成(质量%)
[0079]
[0080] 表示无添加 [0081 ][表 2]
[0082]表2:接合条件 「瞧31
[0084]对于得到的重叠=块的加工品，确认了内部的氧化状况的状态和纵壁部的接合状 态。对于内部的氧化状态的确认，将剖面切断，目视观察着色状况，从而进行判断。对于纵壁 部的接合状态，用显微镜观察5个剖面，在一个剖面具有完全未接合的部位的情况下，判断 为不可。
[00化]结果表示于表3。
[0086] 样品齡.7~11、齡.15~19、齡.21~28的发明件未看到在1200°(：、2.011、0.51化的 条件下氧化的着色，另外，具有良好的接合性。另一方面，比较件的样品No. 1~6、No. 12~ 14、No. 20进行了着色，而且接合状态也不充分。因此，在W下的实验中，仅适用发明件来确 认合适的接合状态。
[0087] [表 3]
[008引表3:实施例1的结果 [0089]
[0090]
[0091] 实施例2:
[0092] 向在实施例1的齡.10、齡.16、齡.24制作的^块箱型部件之间插入两块由成形为 剖面为（1)S角形、（2)台形、（3)四边形的0.4mm的钢板构成的罐片型部件。然后，将图3(a) 所示的板厚1.0mm的顶板和底板组装至上述箱型部件及罐片型部件，从而形成临时组成的 热交换器。此外，通过冲压对纵壁的角度0进行矫正，使其进行各种变化。制成用于在图3中a (顶板-箱型部件）、b(底板-箱型部件）、c(罐片部）、d(箱型部件纵壁部)所示的各抵接部位 实施扩散接合处理的试样。另外，对于由上述c、d表示的抵接部位，也制作在抵接区域的一 部分涂布了纯化焊料的试样。此时的化焊料设为0.3g/cm2。
[0093] 对上述临时组成的热交换器在1100°(：、2.011、0.31?3的加热加压条件下实施接合 处理。接合强度的测定使用耐压试验。耐压试验为将配置于图4所述的箱形部件的上表面平 坦部的四个接口（开口）中的=个堵塞，通过剩余的一处对热交换器的内部施加水压，并在 设定压力3MPa掌握泄漏的发生状况。
[0094] 将结果汇总表示于表4。包含在本发明例的No. 1~9全部在3M化的耐压试验中未发 生泄漏，具有良好的接合性。另一方面，比较例的No. 10及No. 11的纵壁角度大，另外，No. 12 在内部未使用罐片，因此，在试验中箱型部件崩溃，不具有充分的耐压性。
[0095] [表 4]
[0096] 表4:改变了实施例2的纵壁角度时的耐压试验结果
[0097]
[0098] *1:①S角形，②台形，③四边形
[0099] *2:a(顶板-箱型部品），b(底板-箱型部品），c(罐片部），d(箱型部件纵壁）
[0100] *3:D(扩散接合），B(针焊）
[0101] *4: 〇 (无泄漏），X (发生泄漏）
[0102] 表4的发明例中，No.7是在a~C的部分进行扩散接合，在d的部位，一部分进行针焊 的例，No. 8是在a~d的部位进行扩散接合的例。使用运些代表性的试验例，使溫度、时间、外 加压力、环境压力的接合条件进行变化，确认合适的接合条件。
[0103] 将结果表示于表5。对于No. 13及No. 15,焊料的烙融不充分，且接合不完全。另外， 对于No. 14及No. 16，溫度及时间在高溫长时间侧脱离，对于No. 18，外加压力过高，加热中的 变形大，且耐压性差。对于No. 17，外加压力过低，另外，对于No. 19，环境的环境压力过低，均 未能充分地接合，耐压性差。
[0104] 因此可知，接合条件若脱离本规定的范围，则不具有充分的耐压性。此外，可知，若 在包含于本规定的范围的条件下进行接合，则如表3及No. 20所示，具有充分的耐压性。
[0105] [表 5]
[0106] 表5:改变了实施例2的纵壁角度时的耐压试验结果
[0107]
[〇1〇引 *5:0(无泄漏）.x(发生泄漏）。
【主权项】
1. 一种板式热交换器，其特征在于， 构成热交换器壳的矩形板型部件为在周缘具备纵壁部的箱型部件，与该箱型部件相同 形状的箱型部件使水平面的方向反转后层叠于上述箱型部件，而且该层叠的层叠下部件的 纵壁部上部嵌入该层叠的层叠上部件的纵壁部下部，上述纵壁部的角度(Θ)为θ<30°，在上 述纵壁部上部与上述纵壁部下部的抵接部位，至少一部分进行固相扩散接合。2. 根据权利要求1所述的板式热交换器，其特征在于， 在上述抵接部位，至少一部分进行钎焊接合。3. 根据权利要求1或2所述的板式热交换器，其特征在于， 上述层叠上部件与上述层叠下部件的抵接部进行固相扩散接合或钎焊接合。4. 根据权利要求1~3中任一项所述的板式热交换器，其特征在于， 上述箱型部件是在其上表面在对称位置以如下形式形成两种开口的冲压成型品：上述 两种开口的一方向该箱型部件的上方伸出而开口，另一方向该箱型部件的内侧以相同的高 度伸出而开口， 在上述层叠下部件的上方伸出开口部上表面与上述层叠上部件的下方伸出开口部上 下表面的抵接部将两者固相扩散接合或钎焊接合。5. 根据权利要求1~4中任一项所述的板式热交换器，其特征在于， 在上述层叠箱型部件的上表面平坦部形成有剖面形状为三角形或台形或四边形且高 度与凸缘高度相同的鳍片，在使层叠上部件的前端片与层叠下部件的冲肩附近平坦部抵接 时，上述鳍片的前端彼此抵接，在该抵接部将两者固相扩散接合或焊接而形成的流路接合 部具有良好的接合强度。6. 根据权利要求1~4中任一项所述的板式热交换器，其特征在于， 在层叠的两个箱型部件之间插入剖面形状为三角或台形或四边形且高度与凸缘高度 相同的鳍片部件，在使层叠上部件的前端片与层叠下部件的冲肩附近平坦部抵接时，上述 鳍片部件的前端抵接箱型部件的上表面平坦部，在该抵接部将两者固相扩散接合或焊接而 形成的流路接合部具有良好的接合强度。7. -种板式热交换器的制造方法，所述板式热交换器为权利要求1~6中任一项所述的 板式热交换器，其特征在于， 将箱型部件的层叠组装体在加热温度为ll〇〇°C以上、外加压力为0.3MPa以上、环境压 力l(T2Pa以下的环境中加热而进行固相扩散接合，上述箱型部件使用了化学成分为0.1Si+ Ti+Al<0.15质量％、表面粗糙度Ra<0.3ym的铁素体单相系不锈钢板或奥氏体系不锈钢板 或马氏体系不锈钢板。8. -种板式热交换器的制造方法，所述板式热交换器为权利要求1~6中任一项所述的 板式热交换器，其特征在于， 将箱型部件的层叠组装体在加热温度为l〇〇〇°C以上、外加压力为O.IMPa以上、环境压 力l(T2Pa以下的环境中加热而进行固相扩散接合，上述箱型部件使用了化学成分为0.1Si+ Ti+Al<0.15质量％、表面粗糙度Ra彡2.0μπι的双相系不锈钢板。
【文档编号】B23K1/00GK106062499SQ201580008882
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年2月18日
【发明人】须釜淳史, 奥学, 堀芳明, 今川成, 今川一成
【申请人】日新制钢株式会社