[發明專利]熱交換器

無效

• 申請號: 201280037458.3
• 申請日: 2012-08-08
• 公開（公告）號: CN104105938A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 黑田周;吉野路英;大野一貴;深見智;杉野裕司
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: F28F21/08
• 分類號: F28F21/08;C22C21/00;B23K35/28;B23K1/00;B23K1/19
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 張魯濱;馬江立

技術領域

本發明涉及一種熱交換器，該熱交換器裝設在電動汽車或混合動力汽車中，或各種電子設備線路中的任一者上，并且冷卻諸如半導體裝置之類的發熱裝置。

背景技術

在電動汽車或混合動力汽車中或者在各種電子設備線路上裝設有冷卻諸如半導體裝置之類的發熱裝置的熱交換器。該類型的傳統熱交換器的一個示例在圖4中示出。該熱交換器100為使用冷卻水作為冷卻劑的水冷式熱交換器，并且具有：頂板102，該頂板由鋁合金板形成，諸如半導體裝置之類的冷卻對象安裝在該頂板上；由鋁合金板形成的底板101，該底板在底板101與頂板102之間限定出通路104；和內翅片103，該內翅片被保持在這些鋁合金板之間。該熱交換器100通過內翅片103與在通路104內流動的冷卻水之間的熱交換經由頂板102來冷卻所述冷卻對象。為了提高該類型的熱交換器100中冷卻水與冷卻對象之間的熱交換效率，要將冷卻對象安裝在其上的頂板102構造成比底板101薄得多。近年來還開發了該類型的熱交換器：其中半導體裝置（冷卻對象）結合在其上的絕緣線路用基板（冷卻裝置基板）安裝在頂板102上。該絕緣線路用基板具有結合在導熱絕緣陶瓷例如AlN或Si₃N₄的兩側的金屬板，例如純鋁板，并具有在將由半導體元件產生的熱有效地傳遞到頂板102的情況下使半導體裝置與頂板102絕緣的功能。

在具有上述結構的熱交換器100中，例如，使用至少在通路104側表面上具有硬釬料層101S、102S的包覆材料作為構成頂板102和底板101中的每一者的鋁合金板，并且構成熱交換器100的頂板102、底板101和內翅片103利用硬釬料層101S、102S被硬焊在一起。在以下說明中，構成底板101的包覆材料也稱為“包覆厚板材”并且構成頂板102的包覆材料也稱為“包覆薄板材”。

近年來提高的環境意識已引起盡量減輕汽車的重量，并且對裝設在汽車中的熱交換器100因而也在進行各種結構部件的薄化。另一方面，例如半導體裝置的發熱量越來越大，這已引起對冷卻此類半導體裝置的熱交換器100要求更高的冷卻性能。

該類型的熱交換器100具有與例如通常對發動機設置的散熱器相同的腐蝕環境，并且其各個部件由于在冷卻水流動時特定部件與冷卻水之間的接觸而暴露于腐蝕性環境。當熱交換器100的構成部件經受苛刻的環境時，并且特別是在薄化后的頂板102的情況下，腐蝕從通路104側沿深度方向發展并且可比設計的使用壽命更快地發生點蝕（腐蝕孔）。這使得，特別是為了同時實現提高的冷卻性能和熱交換器100的薄化，有必要改善頂板102（即，包覆薄板材）的耐腐蝕性。已提出利用摻Zn的Al-Si硬釬料層或由Al-Zn合金形成的涂覆材料層（犧牲材料層）包覆芯材的板材作為硬焊板（包覆材料），其目的是改善熱交換器100的耐腐蝕性（例如，參見日本專利申請公報（No.7-41895（JP7-41895A））。

當在這種情況下例如將具有硬釬料層的包覆材料用于頂板（包覆薄板材）102時，在硬釬料層102S位于通路104側的情況下將頂板102組裝在熱交換器100中，并且進行硬焊，與硬焊相關的熱處理使硬釬料層102S中存在的Zn成分擴散到芯材中，由此從頂板102的表面（位于通路104側的表面）102a沿厚度方向形成Zn成分的濃度梯度。該Zn濃度梯度的產生引起在從由包覆薄板材制成的頂板102的表面102a沿厚度方向產生電勢梯度。在已形成這種電勢梯度層的頂板102中冷卻水誘發的腐蝕優先沿表面方向進行，并且點蝕的發生于是可由于沿深度方向的腐蝕的抑制而停止。

然而，當試圖使用電勢梯度層來向具有上述結構的熱交換器100中由包覆薄板材制成的頂板102賦予耐腐蝕性時會發生以下問題：即使熱交換器100基于在由包覆薄板材制成的頂板102處形成抑制腐蝕的電勢梯度層的目的而設計，也并未始終由在硬焊后的包覆材料形成想要的電勢梯度并且因而并未始終獲得預期的腐蝕抑制效果。

發明內容

本發明提供了一種熱交換器，在該熱交換器中，能在構成熱交換器的各包覆材料中可靠地形成抑制腐蝕的電勢梯度層，由此產生優良的耐冷卻水引起的腐蝕性，并且在該熱交換器中，即使使用了薄包覆板材，也能在各包覆材料之間的接合區域附近抑制點蝕。