CN102812322A

CN102812322A - 热交换器

Info

Publication number: CN102812322A
Application number: CN2011800141729A
Authority: CN
Inventors: 矢部充男; 樱木俊一
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2010-06-23
Filing date: 2011-06-23
Publication date: 2012-12-05
Also published as: WO2011162329A1; JP2012007778A; US20130075071A1

Abstract

一种热交换器，通过优化散热片的厚度，加工性优异，并且可以得到更优异的冷却效果。该热交换器是搭载于在建筑现场使用的机械，对变成高温的冷却水进行冷却的热交换器（1），该热交换器（1）具备：在内部流动冷却水的管（21）、与管（21）接合并且具有无开口的面状的散热面的散热片（25），散热片（25）的厚度设定在超过0.2mm且0.4mm以下。管（21）和散热片（25）的材料选择铝，通过使用铝焊剂彼此接合在一起。

Description

热交换器

技术领域

本发明涉及对变成高温的冷却水和油进行冷却的散热器、油冷却器以及冷却燃烧用的供气的后冷却器等热交换器。

背景技术

目前，通过燃料的燃烧产生动力的发动机利用水等冷却介质（下面，简称为冷却水）进行冷却。冷却发动机后的冷却水变成高温，因此需要进行冷却。在该冷却中使用热交换器（例如，参照专利文献1、2）。

热交换器具备使冷却水流动的多根管和架设于这些管的彼此之间用于散放管的热量的散热片。散热片适当地弯曲，以与管彼此相接的状态架设。在管内流动的冷却水经由架设的散热片与外气进行热交换，从而被冷却。

现有技术

专利文献

专利文献1:日本特开昭60－187655号公报

专利文献2:日本特开2003－83691号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在上述的热交换器中，考虑到制造上的优点，要求减薄散热片的厚度等。但是，散热片的厚度过于薄时，管和散热片之间的热传导不足，会阻碍冷却效果。

相反，为了提高管和散热片之间的热传导性，若散热片的厚度过于厚，则不仅弯曲加工困难，而且在散热片之间流动的外气的通风阻力增加，散热片之间的空气变得易滞留，会阻碍冷却效果。

另外，在建筑机械中，也存在因在散热片彼此之间流动的外气所含有的砂粒等尘埃而散热片彼此之间被堵满等问题。特别是，在专利文献2记载的热交换器用的波纹散热片上，通过切起加工设置有多个通风窗，但是，由于在该通风窗部分易堵满尘埃，因此外气的通风阻力大幅度增加，对热交换作用带来障碍。

本发明是鉴于这些情况而开发的，其目的在于，提供一种通过优化散热片的厚度，能够得到加工性优异，并且得到更优异的冷却效果的热交换器。

用于解决课题的技术方案

作为用于解决上述课题的技术方案，本发明提供如下所述的热交换器。

即，本发明的热交换器是对变成高温的冷却介质进行冷却的热交换器，其特征在于，具备在内部流动有所述冷却介质的管和与所述管接合并且散热面的整个面为无开口的面状的散热片，所述散热片的厚度设定为超过0.2mm且0.4mm以下。

在此，“散热面的整个面为无开口的面状”是指未设置有专利文献2记载的通风窗等开口，只要不存在开口即可，因此，除了完全平坦面状的散热面以外，还包括如图2所示的加工为有起伏的凹凸面状的散热面。

根据本发明，由于散热片的厚度设定为超过0.2mm且0.4mm以下，因此，可以在保持适合于弯曲加工的优选的厚度的同时，在提高从管至散热片的热传导的状态下能够使在散热片之间流动的外气的通风阻力处于理想的状态，因此，在对冷却水进行冷却时可以得到优异的冷却效果。

所述的本发明的热交换器作为所述管及所述散热片的材料优选铝。

根据本发明，作为管及散热片的材料，由于选择了热传导性非常优异的铝，因此，可以提高管和散热片之间的热传导量，从而在对冷却水进行冷却时可以得到优异的冷却效果。另外，在管和散热片的接合时，也可以将同种金属的铝焊剂作为焊材使用，以确保接合部位的热传导性。

所述的本发明的热交换器作为所述管及所述散热片的材料优选铜，所述散热片的厚度设定为超过0.2mm且0.3mm以下。

根据本发明，作为管及散热片的材料，由于选择了热传导性非常优异的铜，因此，可以提高管和散热片之间的热传导量，从而在对冷却水进行冷却时可以得到优异的冷却效果。另外，在管和散热片的接合时，也可以使用同种金属的铜系的焊材来确保接合部位的热传导性。

所述的本发明的热交换器优选搭载于建筑机械。

根据本发明，即使是建筑机械，因外气所含有的较多砂粒等尘埃不会堵满散热片彼此之间，从而能够良好地使外气流出流入。

附图说明

图1是表示本发明的热交换器的实施方式的整体图；

图2是剖切表示热交换器的一部分的立体图；

图3是沿外气流通方向观察散热片的主视图；

图4是在将管彼此的间隔设定为10mm、将散热片的弯曲部的间隔设定为2mm、作为它们的材料选择铝的例子中表示与散热片的厚度对应的热交换特性的曲线图；

图5是在将管彼此的间隔设定为8mm、将散热片的弯曲部的间隔设定为4mm、作为它们的材料选择铝的例子中表示与散热片的厚度对应的除热率的变化的曲线图；

图6是在将管彼此的间隔设定为5.6mm、将散热片的弯曲部的间隔设定为5.6mm、作为它们的材料选择铝的例子中表示与散热片的厚度对应的除热率的变化的曲线图；

图7是在将管彼此的间隔设定为10mm、将散热片的弯曲部的间隔设定为2mm、作为它们的材料选择铜的例子表示与散热片的厚度对应的除热率的变化的曲线图；

图8是在将管彼此的间隔设定为8mm、将散热片的弯曲部的间隔设定为4mm、作为它们的材料选择铜的例子中表示与散热片的厚度对应的除热率的变化的曲线图；

图9是在将管彼此的间隔设定为5.6mm、将散热片的弯曲部的间隔设定为5.6mm、作为它们的材料选择铜的例子中表示与散热片的厚度对应的除热率变化的曲线图；

图10是沿外气流通方向观察散热片的变形例的主视图；

图11是表示散热片的另一变形例的立体图。

具体实施方式

（第一实施方式）

下面，参照附图对本发明的热交换器的实施方式进行说明。

图1是表示本发明的热交换器1的实施方式的整体图。

热交换器1搭载于在建筑现场使用的建筑机械及输送车辆等机械上。热交换器1作为将用于冷却搭载于这些机械的发动机的冷却水（冷却介质）和外气进行热交换而冷却的散热器使用。

热交换器1大致具备框状的框状部10和设置于框状部10内的热交换器主体20。

框状部10具备配置于图中的上下方向的流入侧箱11及流出侧箱12、将这些流入侧箱11及流出侧箱12彼此的侧端部连结的支承板13、14。

流入侧箱11位于热交换器主体20的上方，是向构成热交换器主体20的管21内流入冷却水的箱。在流入侧箱11的侧部配置有供从发动机侧送来的冷却水流入的流入口11A。在流入侧箱11的上部设置有用于供给冷却水的供水口15。流入口11A和发动机的水套（未图示）用软管连接。

流出侧箱12位于热交换器主体20的下方，是从构成热交换器主体20的管21流出冷却水的箱。在流出侧箱12的侧部配置有向发动机输送冷却水的流出口12A。流出口12A和水套（未图示）用软管连接。

支承板13、14将相互相对配置的流入侧箱11及流出侧箱12的侧端部彼此连接，并支承这些箱11、12。

图2是剖切表示热交换器1的一部分的立体图。

热交换器主体20具备隔着规定间隔配置且内部流动冷却水的多根管21和位于该多根管21之间且与管21接合的多个波状散热片25。该热交换器主体20是使冷却水在从流入侧箱11内至流出侧箱12的管21内通过的过程中经由散热片25和外气进行热交换的部分，经过该热交换对冷却水进行冷却。

如图1及图2所示，管21具有内部中空的扁平形状。管21的图示上下两端部和流入侧箱11及流出侧箱12均连通。即，冷却水从流入侧箱11流入管21，通过管21的内部并和外气进行热交换，然后从管21向流出侧箱12流出。

管21相对于散热片25沿深度方向（外气的流通方向）每排并列有四个。散热片25的长度尺寸设定为100mm，而该管21的一个剖面形状的长度尺寸L1设定为22mm，内宽度尺寸L2设定为1.6mm。而且，在宽度方向上邻接的管21彼此的间隙L3（图3）可以选择例如10mm、8mm、5.6mm等适当的间隔，但在图示例中选择了8mm。

图3是沿外气流通方向观察散热片25的主视图。

如图2及图3所示，散热片25以架设于管21彼此之间的方式配置，并且以进行热传导的方式与两侧的管21接合。

散热片25一般称为波形散热片，对薄壁板状的铝制母材实施规定等间隔的波状加工而构成。即，从侧面看时，散热片25的开口形状呈大致三角形，能够使外气流出流入。

而且，散热片25的散热面通过使用金属模具的挤压加工等沿外气的流通方向形成为具有起伏的凹凸状，谋求使散热面积增加。需要说明的是，这样的散热面的整个面呈无开口的面状，未设置有通过切起加工形成的通风窗等。因此，在将具有这样的散热片25的热交换器1搭载于建筑机械的情况下，也不用担心尘埃造成堵塞，能够可靠地发挥作为散热器的功能。

另外，散热片25的厚度L4设定为超过0.2mm且0.4mm以下。散热片25的弯曲部26彼此间隔L5可以选择例如2mm、4mm、5.6mm等适当的间隔。其中，优选L5＝L3×（0.5～1.1）。

上述的管21及散热片25选择铝作为材料。散热片25以铝焊剂作为焊材使用，使其弯曲部26与管21接合，确保优异的热传导性。

为了使管21及散热片25相互的热传导性更加优异，也可以在散热片25的两面上设置热传导率比母材铝更大的碳纤维片等薄膜层。另外，在管21和散热片25的接合部位也可以设置这样的薄膜层。

这样构成的第一实施方式的热交换器1得到下面的模拟结果。

图4～图6的曲线图1～曲线图3表示作为管21及散热片25的材料选择铝时的、与上述散热片25的厚度L4对应的净除热效果的变化率。该“净除热效果的变化率”是指期待冷却水的冷却效果的变化率，由除热量的变化率和外气流动量的损耗所引起的除热量的变化率的差值导出。

需要说明的是，导出该净除热效果的变化率时，以将散热片25的厚度L4设定为0.13mm的情况为基准，分别对将散热片25的厚度L4设定为0.2mm、0.4mm、0.6mm、0.8mm、1mm的情况进行了测量。

图4的曲线图1是将管21彼此的间隙L3设定为10mm、将散热片25的弯曲部26的间隔L5设定为2mm的例子。图5的曲线图2是将管21彼此的间隙L3设定为8mm、将散热片25的弯曲部26的间隔L5设定为4mm的例子。图6的曲线图3是将管21彼此的间隙L3设定为5.6mm、将散热片25的弯曲部26的间隔L5设定为5.6mm的例子。

这些设定例是在建筑现场使含有较多砂粒等尘埃的外气也容易流出流入而难以堵塞的例子。

即，如图4～图6的曲线图1～曲线图3所示，将散热片25的厚度L4设定为0.2mm的情况与将厚度L4设定为0.13mm的情况比较，净除热效果的变化率显著提高。在将散热片25的厚度L4设定为0.4mm以上的情况下，净除热效果的变化处于下降趋势。另外，在将散热片25的厚度L4设定为0.4mm以上的情况下，难以进行弯曲加工。

如上所述，当散热片25的厚度L4设定为超过0.2mm且0.4mm以下时，可以在保持适合于弯曲加工的优选的厚度的同时，在提高从管21至散热片25的热传导的状态下能够使散热片25之间流动的外气的通风阻力处于理想的状态，因此，在对冷却水进行冷却时可以得到优异的冷却效果。

另外，在该热交换器1中，由于作为管21及散热片25的材料选择了热传导性非常优异的铝，从而可以提高管21和散热片25之间的热传导量，因此，在对冷却水进行冷却时可以得到优异的冷却效果。

（第二实施方式）

下面，对与上述的第一实施方式不同的第二实施方式的热交换器进行说明。

第二实施方式的热交换器与第一实施方式的热交换器1相比不同点在于，作为第一实施方式的热交换器1的管21及散热片25的材料选择了铜，其它构成与第一实施方式的热交换器1相同。

因此，下面说明作为该管21及散热片25的材料选择铜的例子的评价试验。

散热片25使用铜系焊材使其弯曲部26与管21接合，确保优异的热传导性。

图7～图9的曲线图4～曲线图6表示作为管21及散热片25的材料选择铜时的、与上述散热片25的厚度L4对应的净除热效果的变化率。

关于该净除热效果的变化率的导出方法、其它的基准，与上述第一实施方式的模拟同样地设定，将散热片25的厚度L4分别设定为0.2mm、0.4mm、0.6mm、0.8mm、1mm。

图7的曲线图4是将管21彼此的间隙L3设定为10mm、将散热片25的弯曲部26的间隔L5设定为2mm的例子。图8的曲线图5是将管21彼此的间隙L3设定为8mm、将散热片25的弯曲部26的间隔L5设定为4mm的例子。图9的曲线图6是将管21彼此的间隙L3设定为5.6mm、将散热片25的弯曲部26的间隔L5设定为5.6mm的例子。

即，如图7～图9的曲线图4～曲线图6所示，将散热片25的厚度L4设定为0.2mm的情况与将厚度L4设定为0.13mm的情况比较，净除热效果的变化率显著提高。另外，在将散热片25的厚度L4设定为0.4mm以上的情况下，净除热效果的变化率处于下降趋势。在将散热片25的厚度L4设定为0.4mm以上的情况下，难以进行弯曲加工。

如上所述，将散热片厚度L4设定为超过0.2mm且0.4mm以下，更加优选设定为0.3mm以下时，可以保持适合于弯曲加工的优选的厚度的同时，在提高从管21向散热片25的热传导的状态下能够使在散热片25之间流动的外气的通风阻力处于理想的状态，因此，在对冷却水进行冷却时可以得到优异的冷却效果。

在该热交换器中，由于作为管21及散热片25的材料选择了热传导性非常优异的铜，因此可以提高管21和散热片25之间的热传导量，从而对冷却水进行冷却时可以得到优异的冷却效果。

本发明的热交换器不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内，也可以适当进行选择变更而构成。

例如，构成热交换器主体20的散热片25的弯曲形状不限定于上述的图示例，可以选择适宜的形状。

图10是表示和图3的散热片的形状不同的另外例子的主视图。

即，图3所示的散热片25将开口形状形成为侧面看时呈大致三角形，可使外气流出流入，但图10所示的热交换器主体20A的散热片25A形成为侧面看时呈大致矩形，也能够使外气流出流入。即，图10所示的散热片25A被设计成弯曲部26A具有规定宽度，并且在与管21的延伸方向正交的方向上架设在管21彼此之间。

即使散热片25A如上所述地构成，如上的模拟所述，散热片的厚度L4设定为超过0.2mm且0.4mm以下时，也能够在保持适合于弯曲加工的优选的厚度的同时，在提高从管21至散热片25A的热传导的状态下能够使在散热片25A之间流动的外气的通风阻力处于理想的状态，因此，在对冷却水进行冷却时得到优异的冷却效果。

另外，在上述实施方式中，散热片25的散热面形成为具有起伏的凹凸状，但如图11所示，也可以将散热面形成为使其全整个面平坦。在这种情况下，通过将主要部分的尺寸设定于本发明的范围内，也能够实现上述的目的。另外，由于在散热面上未设有类似通风窗的开口，所以没有被砂尘等尘埃堵塞而通风阻力增加的担心。

在上述实施方式中，作为本发明的热交换器，以散热器为例进行了说明，但热交换器不限于此，也可以是冷却油的油冷却器或者对增压输送的空气（供气）进行冷却的后冷却器等。另外，这种热交换器的具体的构成也是任意的，例如，流入侧箱及流出侧箱的位置等上下颠倒，在实施时可适当变更。

产业上的可利用性

本发明的热交换器通过优化散热片的厚度，作为加工性优异且可以得到更加优异的冷却效果的热交换器使用。

符号说明

1...热交换器、10...框状部、11...流入侧箱、11A...流入口、12...流出侧箱、12A...流出口、13，14...支承板、15...供水口、20...热交换器主体、21...管、25，25A...散热片、26，26A...弯曲部、L4...厚度。

Claims

1.一种热交换器，其对变成高温的冷却介质进行冷却，其特征在于，具备：

管，其内部流动有所述冷却介质；

散热片，其与所述管接合，并且散热面的整个面为无开口的面状；

所述散热片的厚度设定为超过0.2mm且0.4mm以下。

2.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，

作为所述管及所述散热片的材料选择铝。

3.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，

作为所述管及所述散热片的材料选择铜，

所述散热片的厚度设定为超过0.2mm且0.3mm以下。

4.如权利要求1～3中任一项所述的热交换器，其特征在于，

该热交换器搭载于建筑机械。