CN101874191B - 板层积式热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种包括具有小的纵向尺寸的板的板层积式热交换器。在依据本发明的板层积式热交换器(100)中，低温流体用入口孔(59a)和低温流体用出口孔(59b)设在板的纵向一端侧(图1中左侧)上。由分隔部件(10a)和(10b)形成的分隔部形成在各低温流体室(60)中。低温流体沿着长度不短的U形路径流经各低温流体室(60)。

Description

板层积式热交换器
技术领域
本发明涉及板层积式热交换器，例如，油冷却器和EGR冷却器。
背景技术
板层积式热交换器是一种经由层积板在高温流体(例如，油和EGR气体)与低温流体(例如，水)之间交换热量的装置。此装置包括端板和层积在该端板之间的多对芯板，各对芯板的外周法兰在钎焊加工中相互接合，借此供高温流体流经的高温流体室和供低温流体流经的低温流体室被限定在由端板和芯板包围的空间内，且高低温流体室与设在端板之一中的各个循环孔对连通。例如，日本特表2004-530092描述了这种板层积式热交换器。
在这种传统板层积式热交换器中，各芯板由近似平板形成，且在各芯板的纵向一端侧的板宽度方向两端上具有与循环孔对之一连通的一对高温流体用入口孔和高温流体用出口孔。另外，凸部形成在各芯板的一侧上。凸部从高温流体用入口孔向板的纵向另一端侧延伸，在板的纵向另一端侧上形成U形返回区域，并返回高温流体用出口孔。另外，各芯板在板的纵向两端上具有与另一对循环孔连通的一对低温流体用入口孔和低温流体用出口孔。
也就是说，在传统板层积式热交换器中，低温流体用入口孔设在板的纵向另一端侧上的U形返回区域的形成区域的外侧，而低温流体用出口孔设在板的纵向一端侧上的一对高温流体用入口孔和高温流体用出口孔的设置区域的外侧。各对芯板按照这样一种方式组装，即，使两芯板之一的与形成有凸部的一侧相反的那侧面向两芯板之另一的与上述一侧相反的那侧，且形成在各芯板上的凸部成对但朝向相反的方向以形成相应的高温流体室，低温流体室形成在芯板对之间以及各端板和与其相邻的芯板之间。
发明内容
然而，传统的板层积式热交换器具有这样一种构造，其中，低温流体用入口孔和低温流体用出口孔设在各板的纵向两端上，且因此两孔在板的纵向上彼此远离，从而不利地导致板的纵向尺寸增大。
也就是说，传统的板层积式热交换器被构造成使低温流体沿板的纵向以近似直线方式流动且具有如下结构，在该结构中，低温流体用入口孔设在板的纵向另一端侧上的U形返回区域的形成区域的外侧，低温流体用出口孔设在板的纵向一端侧上的一对高温流体用入口孔和高温流体用出口孔的设置区域的外侧。在由此构成的传统的板层积式热交换器中，需要提供用于设置低温流体用入口孔和低温流体用出口孔的区域(空间)，这不可避免地导致板的纵向尺寸增大。
本发明是考虑到上述现有技术的问题而作出的。本发明的目的是提供一种包括具有小的纵向尺寸的板的板层积式热交换器。
为解决上述问题，本发明提供这样一种板层积式热交换器，包括：端板；层积于所述端板之间的多对芯板；以及通过在钎焊加工中将各对所述芯板的外周法兰相互接合而被限定在由所述端板和所述芯板包围的空间内的供高温流体流经的高温流体室和供低温流体流经的低温流体室，所述高低温流体室与设在所述端板之一上的各对循环孔连通。该板层积式热交换器的特征在于以下特征：各所述芯板由近似平板形成，且在所述板的纵向一端侧上具有与一对所述循环孔连通的一对高温流体用入口孔和高温流体用出口孔，且在所述板的纵向另一端侧上具有与另一对所述循环孔连通的一对低温流体用入口孔和低温流体用出口孔。凸部形成在各所述板的一侧上，所述凸部从所述高温流体用入口孔向所述板的纵向另一端侧延伸，在所述板的纵向另一端侧上形成U形返回区域并返回所述高温流体用出口孔。按照使所述两芯板之一的与所述一侧相反的那侧面向所述两芯板之另一的与所述一侧相反的那侧、且形成在各芯板上的所述凸部成对但朝向相反方向的方式组装各对所述芯板，以形成相应的高温流体室。所述低温流体室形成在所述芯板对之间以及所述端板和与其相邻的所述芯板之间。分隔部形成在各所述低温流体室内，所述分隔部把所述U形返回区域的形成区域及所述形成区域外侧的区域分隔成包括所述低温流体用入口孔的区域和包括所述低温流体用出口孔的区域。
在上述构造中，低温流体用入口孔和低温流体用出口孔按照使两孔在板宽度方向上彼此接近的方式设在各板的纵向另一端侧上。因此，在本发明的板层积式热交换器中，各板的纵向尺寸减小。即便在采用上述构造时，形成于各低温流体室中的分隔部也能够防止低温流体沿相应板的宽度方向在低温流体用入口孔与低温流体用出口孔之间流动(较短路径长度)，而允许低温流体在板的纵向一端侧上沿着U形返回区域流动(较长路径长度)。于是，板的传热区域增大，热交换器起到预期的作用。各分隔部可以或者不形成为连续形式，但优选形成为连续形式以避免较短的路径长度并提高相应板的U形返回区域的形成区域的强度。
本发明的特征还在于以下特征：各所述分隔部由被夹在形成相应低温流体室的所述板之间的分隔部件形成。所述分隔部件由设在所述U形返回区域的形成区域外侧的区域中的柱状部和从所述柱状部向所述U形返回区域的中心延伸的延伸部形成。
本发明的特征还在于以下特征：各所述分隔部由被夹在形成相应低温流体室的所述板之间的柱状体和由设在形成所述低温流体室的所述板上的接合用凸部形成的接合部形成。所述柱状体被设计成在所述低温流体室内的所述U形返回区域的形成区域外侧的区域中与形成所述U形返回区域的所述凸部的外壁接触。所述接合部被构造成在所述低温流体室内的所述U形返回区域的形成区域中与所述柱状体接触，且从接触部向所述U形返回区域的中心延伸。
本发明的特征还在于以下特征：各所述芯板在所述U形返回区域的形成区域外侧的区域中具有形成于其内的螺栓通孔，所述螺栓通孔在层积方向贯通。各所述端板和所述柱状体具有与所述芯板内的所述螺栓通孔连通的螺栓通孔。螺栓被插入所述螺栓通孔中以紧固所述芯板、所述端板和所述柱状体。
本发明还提供这样一种板层积式热交换器，包括：端板；层积于所述端板之间的多对芯板；以及通过在钎焊加工中将各对所述芯板的外周法兰相互接合而被限定在由所述端板和所述芯板包围的空间内的供高温流体流经的高温流体室和供低温流体流经的低温流体室，所述高低温流体室与设在所述端板之一上的各对循环孔连通。该板层积式热交换器的特征在于以下特征：各所述芯板由近似平板形成，且在所述板的纵向一端侧上具有与一对所述循环孔连通的一对高温流体用入口孔和高温流体用出口孔，在所述板的纵向另一端侧上具有与另一对所述循环孔连通的一对低温流体用入口孔和低温流体用出口孔。凸部形成在各所述板的一侧上，所述凸部从所述高温流体用入口孔向所述板的纵向另一端侧延伸，在所述板的纵向另一端侧上形成U形返回区域并返回所述高温流体用出口孔。按照使所述两芯板之一的与所述一侧相反的那侧面向所述两芯板之另一的与所述一侧相反的那侧、且形成在各芯板上的所述凸部成对但朝向相反方向的方式组装各对所述芯板，以形成相应的高温流体室。所述低温流体室形成在所述芯板对之间以及所述端板和与其相邻的所述芯板之间。分隔部形成在各所述低温流体室内，所述分隔部沿着相应板的纵向把所述低温流体室的内部分隔成包括所述低温流体用入口孔的区域和包括所述低温流体用出口孔的区域以形成反向的U形流路，所述U形流路的形状与所述U形返回区域的形状相反。
本发明的特征还在于以下特征：各所述分隔部由被夹在形成相应低温流体室的所述板之间的柱状体和由设在形成所述低温流体室的所述板上的接合用凸部形成的接合部形成。所述柱状体被设置成在所述低温流体室内的所述U形返回区域的形成区域外侧的区域中与形成所述U形返回区域的所述凸部的外壁接触。所述接合部被构造成在所述低温流体室内的所述U形返回区域的形成区域中与所述柱状体接触，从接触部向所述U形返回区域的中心延伸，并进一步从所述中心延伸至所述板的纵向一端侧。
本发明的特征还在于以下特征：在设于所述板上的接合用凸部中，设在所述芯板上的各所述接合用凸部的从所述中心延伸至所述纵向一端侧的部分由形成相应U形返回区域的所述凸部之一形成。
相关文献和交叉引用
本申请要求享有2006年10月23日提交的日本专利申请No.2007-275365的优先权，在此引入该申请的公开内容。
附图说明
图1是表示依据本发明第一实施例的板层积式热交换器的分解透视图；
图2是表示依据本发明第二实施例的板层积式热交换器的分解透视图；
图3是表示依据本发明第三实施例的板层积式热交换器的分解透视图；
图4是沿图3所示的线A-A的剖视图；以及
图5是沿图3所示的线B-B的剖视图。
符号的说明
10a，10b    分隔部件
11a，11b    柱状部
12a，12b    延伸部
20  柱状体
51，52    端板
53，54    芯板
53a，54a  (U形)凸部
51a，52a，53b，54b  接合用凸部
55  高温流体室(一对芯板)
60     低温流体室
60a    U形返回区域的形成区域外侧的区域
100，200，300    板层积式热交换器
510a，520a，530b，540b    接合用凸部
具体实施方式
以下将说明本发明的实施例。
第一实施例
首先将参照图1说明依据本发明第一实施例的板层积式热交换器。图1是表示依据本发明第一实施例的板层积式热交换器的分解透视图。
图1所示的板层积式热交换器100包括端板51和52以及层积在该端板51和52之间的多对芯板53和54，各对芯板53和54的外周法兰在钎焊加工中相互接合，借此供高温流体流经的高温流体室55和供低温流体流经的低温流体室60被限定在由端板51，52和芯板53，54包围的空间内，且高低温流体室与突设在端板51或52(图1中为端板51)上的各对循环管56a，56b和57a，57b连通。
各芯板53和54由近似平板形成，在板的纵向一端侧(图1的右侧)上具有与一对循环管56a和56b连通的一对高温流体用入口孔58a和高温流体用出口孔58b，在板的纵向另一端侧(图1的左侧)上具有与另一对循环管57a和57b连通的一对低温流体用入口孔59a和低温流体用出口孔59b。多个凸部53a和54a分别形成在板的一侧上、即芯板53的上侧和芯板54的下侧上。各凸部53a和54a从高温流体用入口孔58a向对应板的纵向另一端侧延伸，在板的纵向另一端侧上形成U形返回区域，并返回高温流体用出口孔58b。
按照使两芯板53和54之一的与上述一侧相反的那侧面向两芯板之另一的与上述一侧相反的那侧、且形成在各芯板上的凸部53a和54a成对但朝向相反方向的方式，组装各对芯板53和54以形成相应的高温流体室55。低温流体室60形成在芯板对53和54之间以及端板51，52和与其相邻的芯板53，54之间。
在各低温流体室60中形成有分隔部。此分隔部把U形返回区域的形成区域及该形成区域外侧的区域(参见图1中的区域60a)分隔成包括低温流体用入口孔59a的区域和包括低温流体用出口孔59b的区域。更具体地，在图1所示的板层积式热交换器100中，分隔部由独立于板51至54的分隔部件10a和10b形成。分隔部件10a被夹在各芯板53与芯板54之间，分隔部件10b被夹在端板51和与其相邻的芯板53之间以及端板52和与其相邻的芯板54之间。分隔部件10a和10b分别包括设在U形返回区域的形成区域外侧的区域60a中的柱状部11a和11b、从该柱状部11a和11b向U形返回区域的中心延伸的延伸部12a和12b。延伸部12a和12b具有设在其上的凸部和凹部，凸部嵌入形成在芯板53和54上的多个凸部之间的间隙(即，相邻凸部53a和53a之间的凹部以及相邻凸部54a和54a之间的凹部)中。
在上述构造中，低温流体用入口孔59a和低温流体用出口孔59b按照使两孔在板宽度方向上彼此接近的方式设在各板的纵向另一端侧上。因此，在板层积式热交换器100中，各板的纵向尺寸减小。即便在采用上述构造时，形成于各低温流体室60中的分隔部件10a或10b也能够防止低温流体沿相应板的宽度方向在低温流体用入口孔59a与低温流体用出口孔59b之间流动(较短路径长度)，而允许低温流体在板的纵向一端侧上沿着U形返回区域流动(较长路径长度)。于是，板传热区域增大，热交换器起到预期的作用。
第二实施例
参照图2说明依据本发明第二实施例的板层积式热交换器。在图2中，与图1所示相同的部分具有相同的参考符号，并将主要说明与图1所示不同的部分(分隔部)。图2是表示依据本发明第二实施例的板层积式热交换器的分解透视图。
在图2所示的板层积式热交换器200中，分隔部由被夹在形成低温流体室60的板之间的柱状体20(例如，环圈)和由设在板上的接合用凸部形成的接合部形成，所述接合部为由接合用凸部51a和接合用凸部53b形成的接合部、由接合用凸部52a和接合用凸部54b形成的接合部、由接合用凸部53b和接合用凸部54b形成的接合部。
各柱状体20由独立于相应板的部件形成，且被设计成在相应低温流体室60内的U形返回区域的形成区域外侧的区域60a中与形成U形返回区域的凸部51a至54a中的最外侧一个凸部的外壁接触。另一方面，各接合部是对应板的一部分，且不仅在相应低温流体室60内的U形返回区域的形成区域中与相应柱状体20接触，而且从接触部向U形返回区域的中心延伸。由于此构造(具体地，低温流体用入口孔59a和低温流体用出口孔59b的布置和分隔部的构造)与上述板层积式热交换器100相同，所以自然具有相同的有利效果。
以上实施例的说明仅用于容易理解本发明而不旨在限制本发明。可以在不脱离本发明的主旨的情况下进行变更和改进，毫无疑问地，本发明涵盖其等价物。
例如，在上述实施例中，各分隔部由独立于板51至54的分隔部件10a和10b(参见图1)或柱状体20(参见图2)形成。本发明不一定要采用这种分离的部件，相反本发明还涵盖了分隔部可仅通过接合形成在板51至54上的接合用凸部而形成的实施例。
另外，在上述实施例中，板51至54上未形成有螺栓通孔。板51至54可具有形成于其内的螺栓通孔，该螺栓通孔与形成在柱状部11a，11b(参见图1)或柱状体20(参见图2)中的通孔连通，且螺栓被插入此通孔内以把板51至54紧固在柱状部11a，11b或柱状体20上。在此构造中同样，像上述板层积式热交换器100和200那样形成分隔部，因此自然能够获得相同的有益效果。另外，在此构造中，由于板51至54用螺栓紧固在柱状部11a，11b或柱状体20上且因此被加固，因此板层积式热交换器的耐久性提高。
第三实施例
最后，参照图3至5说明依据本发明第三实施例的板层积式热交换器。在图3至5中，与图2所示相同的部分具有相同的参考符号，并将主要说明与图2所示不同的部分(分隔部)。图3是表示依据本发明第三实施例的板层积式热交换器的分解透视图。图4是沿图3所示的线A-A的剖视图。图5是沿图3所示的线B-B的剖视图。
在图3至5所示的板层积式热交换器300中，分隔部形成在各低温流体室60中。分隔部沿着相应板的纵向把低温流体室60的内部分隔成包括低温流体用入口孔59a的区域和包括低温流体用出口孔59b的区域以形成反向的U形流路，此流路的形状与上述U形返回区域的形状相反。
分隔部由柱状体20和接合部形成，该接合部由设在形成低温流体室60的板上的接合用凸部形成(具体地，由芯板53上的接合用凸部530b和芯板54上的接合用凸部540b形成的接合部，由端板51上的接合用凸部510a和最上一块芯板53上的接合用凸部530b形成的接合部，以及由端板52上的接合用凸部520a和最下一块芯板54上的接合用凸部540b形成的接合部)。
各接合部在相应的低温流体室60内的U形返回区域的形成区域中与相应柱状体20接触，从接触部向U形返回区域的中心延伸，并进一步从该中心延伸至相应板的纵向一端侧(图3中右侧，且同样适用于图4和5)。各接合用凸部530b和540b的从中心延伸至纵向一端侧的部分由形成U形返回区域的多个相应凸部53a和54a中的最内一个凸部形成。
在上述构造中同样，由于板层积式热交换器300具有与板层积式热交换器100和200相同的构造，所以自然具有相同的有利效果。另外，在上述构造中，各分隔部在相应的低温流体室60中形成反向的U形流路，导致低温流体和高温流体的热交换区域增大。结果，板层积式热交换器300的热交换效率显著高于板层积式热交换器100和200的热交换效率，这意味着假如板层积式热交换器100，200和300的热交换效率相同，则板层积式热交换器300小于板层积式热交换器100和200，具体地，板的纵向尺寸减小。
工业实用性
本发明可提供热交换效率高的板层积式热交换器。

Claims (5)

1.一种板层积式热交换器，包括：
端板；
层积于所述端板之间的多对芯板；以及
通过在钎焊加工中将各对所述芯板的外周法兰相互接合而被限定在由所述端板和所述芯板包围的空间内的供高温流体流经的高温流体室和供低温流体流经的低温流体室，所述高低温流体室与设在所述端板之一上的各对循环孔连通，所述板层积式热交换器的特征在于，
各所述芯板由近似平板形成，且在所述板的纵向一端侧上具有与一对所述循环孔连通的一对高温流体用入口孔和高温流体用出口孔，且在所述板的纵向另一端侧上具有与另一对所述循环孔连通的一对低温流体用入口孔和低温流体用出口孔，
凸部形成在各所述板的一侧上，所述凸部从所述高温流体用入口孔向所述板的纵向另一端侧延伸，在所述板的纵向另一端侧上形成U形返回区域并返回所述高温流体用出口孔，
按照使所述两芯板之一的与所述一侧相反的那侧面向所述两芯板之另一的与所述一侧相反的那侧、且形成在各芯板上的所述凸部成对但朝向相反方向的方式组装各对所述芯板，以形成相应的高温流体室，
所述低温流体室形成在所述芯板对之间以及所述端板和与其相邻的所述芯板之间，以及
分隔部形成在各所述低温流体室内，所述分隔部把所述U形返回区域的形成区域及所述形成区域外侧的区域分隔成包括所述低温流体用入口孔的区域和包括所述低温流体用出口孔的区域，并且
所述分隔部由被夹在形成相应低温流体室的所述板之间的分隔部件形成在各低温流体室中，所述分隔部件包括设在所述U形返回区域的形成区域外侧的区域中的柱状部和从所述柱状部向所述U形返回区域的中心延伸的延伸部，
所述延伸部具有设在其上的凸部和凹部，所述凸部嵌入相邻的凸部之间的凹部中，所述相邻的凸部形成在形成相应低温流体室的所述板上。
2.根据权利要求1所述的板层积式热交换器，其特征在于，
各所述分隔部由被夹在形成相应低温流体室的所述板之间的柱状体和由设在形成所述低温流体室的所述板上的接合用凸部形成的接合部形成，
所述柱状体被设计成在所述低温流体室内的所述U形返回区域的形成区域外侧的区域中与形成所述U形返回区域的所述凸部的外壁接触，以及
所述接合部被构造成在所述低温流体室内的所述U形返回区域的形成区域中与所述柱状体接触，且从接触部向所述U形返回区域的中心延伸。
3.根据权利要求2所述的板层积式热交换器，其特征在于，
各所述芯板在所述U形返回区域的形成区域外侧的区域中具有形成于其内的螺栓通孔，所述螺栓通孔在层积方向贯通，
各所述端板和所述柱状体具有与所述芯板内的所述螺栓通孔连通的螺栓通孔，以及
螺栓被插入所述螺栓通孔中以紧固所述芯板、所述端板和所述柱状体。
4.一种板层积式热交换器，包括：
端板；
层积于所述端板之间的多对芯板；以及
通过在钎焊加工中将各对所述芯板的外周法兰相互接合而被限定在由所述端板和所述芯板包围的空间内的供高温流体流经的高温流体室和供低温流体流经的低温流体室，所述高低温流体室与设在所述端板之一上的各对循环孔连通，所述板层积式热交换器的特征在于，
各所述芯板由近似平板形成，且在所述板的纵向一端侧上具有与一对所述循环孔连通的一对高温流体用入口孔和高温流体用出口孔，在所述板的纵向另一端侧上具有与另一对所述循环孔连通的一对低温流体用入口孔和低温流体用出口孔，
凸部形成在各所述板的一侧上，所述凸部从所述高温流体用入口孔向所述板的纵向另一端侧延伸，在所述板的纵向另一端侧上形成U形返回区域并返回所述高温流体用出口孔，
按照使所述两芯板之一的与所述一侧相反的那侧面向所述两芯板之另一的与所述一侧相反的那侧、且形成在各芯板上的所述凸部成对但朝向相反方向的方式组装各对所述芯板，以形成相应的高温流体室，
所述低温流体室形成在所述芯板对之间以及所述端板和与其相邻的所述芯板之间，以及
分隔部形成在各所述低温流体室内，所述分隔部沿着相应板的纵向把所述低温流体室的内部分隔成包括所述低温流体用入口孔的区域和包括所述低温流体用出口孔的区域以形成反向的U形流路，所述U形流路的形状与所述U形返回区域的形状相反，
各所述分隔部由被夹在形成相应低温流体室的所述板之间的柱状体和由设在形成所述低温流体室的所述板上的接合用凸部形成的接合部形成，
所述柱状体被设置成在所述低温流体室内的所述U形返回区域的形成区域外侧的区域中与形成所述U形返回区域的所述凸部的外壁接触，以及
所述接合部被构造成在所述低温流体室内的所述U形返回区域的形成区域中与所述柱状体接触，从接触部向所述U形返回区域的中心延伸，并进一步从所述中心延伸至所述板的纵向一端侧。
5.根据权利要求4所述的板层积式热交换器，其特征在于，
在设于所述板上的接合用凸部中，设在所述芯板上的各所述接合用凸部的从所述中心延伸至所述纵向一端侧的部分由形成相应U形返回区域的所述凸部之一形成。
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