CN104704315B - 热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热交换器，其具备：配置为彼此并排设置并且供流体在内部流通的多个管(2)、以及配置在多个管的长度方向端部并且在多个管的并排设置方向上延伸而与多个管连通的集水箱(5)。集水箱具有：接合有多个管的芯板(51)、固定在芯板上的树脂制的箱主体部(52)、以及能够弹性变形的密封构件(53)。在芯板上设置有供密封构件配置的承受部(512)，在箱主体部中的芯板侧的前端部(521)与承受部之间夹着密封构件的状态下，箱主体部被固定在芯板上，承受部配置在比各管的长度方向端部更靠各管的长度方向上的远离各管的一侧。

Description

热交换器
关联申请的相互参照
本公开内容以2012年10月17日申请的日本申请号2012-229730号为基础，在此引用其记载内容。
技术领域
本公开内容涉及热交换器，能够有效应用于搭载在车辆中的车辆用的热交换器。
背景技术
以往，散热器等热交换器的集水箱通过将接合有各管的金属制的芯板与形成箱内空间的树脂制的箱主体部一体化而构成。在芯板与箱主体部之间，配置有由橡胶等弹性构件构成的填料(密封构件)，通过芯板以及箱主体部压缩该填料，来密封芯板和箱主体部。
这里，在专利文献1所记载的热交换器中，芯板具有供管接合的管接合面和形成于管接合面的外周缘部的槽部。而且，在芯板的槽部，插入有箱主体部中的芯板侧的前端部，在芯板的槽部与箱主体部的前端部之间夹着填料的状态下，箱主体部被固定在芯板上。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-257657号公报
然而，在上述专利文献1所记载的热交换器中，由于在芯板上形成有槽部，所以芯板中的外部流体的流动方向上的长度(以下，也称为宽度方向尺寸)变长该槽部的量。因此，由于芯板的槽部，形成在车辆搭载时未配置任何部件的空间，形成所谓的死区。
发明内容
本公开内容正是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于，在搭载于车辆等的热交换器中减小搭载上的死区。
为了达到上述目的，本公开内容的1个方式的特征在于，在芯板上，设置有供能够弹性变形的密封构件配置的承受部，在箱主体部中的芯板侧的前端部与承受部之间夹着密封构件的状态下，箱主体部被固定在芯板上，承受部配置在比各管的长度方向端部更靠各管的长度方向上的远离各管的一侧。
根据这种方式，通过在芯板上设置承受部，并且将承受部配置在比各管的长度方向端部更靠各管的长度方向上的远离各管的一侧，从而无需在芯板上设置用于插入箱主体部的前端部的槽部，所以能够缩短芯板的外部流体的流动方向上的长度。因此，能够减小搭载上的死区。
需要说明的是，所谓“供密封构件配置的承受部”并不是仅意味着将密封构件直接配置于承受部，还包括将密封构件隔着其他构件而配置于承受部这一情况。
附图说明
下面，通过参照附图并进行详细叙述，使针对本公开内容的上述目的以及其他目的、特征、优点变得更加明确。该附图为，
图1是表示第1实施方式所涉及的散热器的立体图。
图2是图1的II-II剖视图。
图3是表示第2实施方式所涉及的散热器的集水箱的剖视图。
图4是表示第3实施方式所涉及的散热器的集水箱的剖视图。
图5是表示第4实施方式所涉及的散热器的集水箱的剖视图。
图6是表示第5实施方式所涉及的散热器的箱主体部以及箱固定用板的立体图。
图7是表示第5实施方式所涉及的散热器的集水箱的剖视图。
图8是表示第6实施方式所涉及的散热器的集水箱的剖视图。
图9是表示第7实施方式所涉及的散热器的集水箱的剖视图。
图10是表示第8实施方式所涉及的散热器的集水箱的剖视图。
图11是表示第9实施方式所涉及的散热器的集水箱的剖视图。
图12是表示第10实施方式所涉及的散热器的集水箱的剖视图。
图13是表示箱主体部的变形例的剖视图。
具体实施方式
下面，基于附图，对实施方式进行说明。需要说明的是，在下面的各实施方式彼此中，对彼此相同或者等同的部分，在图中赋予相同的符号。
(第1实施方式)
下面，基于图1和图2，对一实施方式进行说明。在本实施方式中，以将热交换器应用于在发动机冷却水与空气之间进行热交换来冷却发动机冷却水的机动车用散热器的情况为例进行说明。
如图1所示，本实施方式的散热器1具有由多个管2和翅片3构成的芯部4、和组装配置在芯部4的两端部的一对集水箱5。
管2是供流体(在本实施方式中为发动机冷却水)流动的管，该管2以空气流动方向与长径方向一致的方式形成为扁平状，并且以其长度方向与铅垂方向一致的方式在水平方向上平行地配置有多根。翅片3成形为波状，并且与管2的两侧的扁平面接合，通过该翅片3增大与空气之间的传热面积，从而促进在管2内流通的发动机冷却水与空气的热交换。
集水箱5在管2的长度方向上(以下称为管长度方向)的两端部沿着与管长度方向正交的方向延伸而与多个管2连通。在本实施方式中，集水箱5配置在管2的上下端，在水平方向上延伸而与多个管2连通。该集水箱5构成为，具有供管2插入接合的芯板51和与芯板51一起构成箱空间的箱主体部52。
此外，在芯部4中的管2的层叠方向上(以下称为管层叠方向)的两端部，设置有用于加强芯部4的侧板6。侧板6与管长度方向平行地延伸，并且其两端部与集水箱5连接。
接着，对集水箱5的详细结构进行说明。如图2所示，集水箱5具有：供管2和侧板6插入接合的芯板51、与芯板51一起构成作为集水箱5内的空间的箱内空间的箱主体部52、以及用于密封芯板51与箱主体部52之间的作为密封构件的填料53。在本实施方式中，芯板51为铝合金制，箱主体部52为通过玻璃纤维强化后的玻璃强化聚酰胺等树脂制。
而且，在芯板51与箱主体部52之间夹着填料53的状态下，以将芯板51的后述的突起片(爪部)515压抵于箱主体部52的方式使其塑性变形，从而将箱主体部52铆接固定于芯板51。这里，本实施方式的填料53由能够弹性变形的橡胶(在本例中，为三元乙丙橡胶(EPDM))构成。
芯板51具有供管2接合的管接合面511。在管接合面511上，沿管层叠方向形成有多个供管2插入并钎焊的管插入孔(未图示)。并且，在管接合面511上，在管接合面511的管层叠方向上的两端侧，各形成有1个供侧板6插入并钎焊的侧板插入孔(未图示)。管接合面511以朝向管长度方向上的芯部4侧(与箱主体部52相反的一侧)鼓起的方式弯曲成圆弧状。
在芯板51的外周缘部、即管接合面511的周围，设置有供填料53配置的承受部512。更详细而言，芯板51具有：第1壁部513，其从管接合面511的外周部朝向管长度方向上的远离管2的一侧折弯，并在管长度方向上延伸；承受部512，其从第1壁部513大致垂直地朝向箱外方侧折弯，并在与管长度方向垂直的方向上延伸；以及第2壁部514，其从承受部512大致垂直地朝向管长度方向上的远离管2的一侧折弯，并在管长度方向上延伸。此外，在第2壁部514的端部形成有多个突起片515。
承受部512配置在比管2的长度方向端部20更靠管长度方向上的远离管2的一侧(远离芯部4的一侧)。此外，在承受部512，隔着填料53而配置有箱主体部52中的芯板51侧的前端部(以下称为裙部521)。即，在裙部521与承受部512之间夹着填料53的状态下，箱主体部52被固定在芯板51上。
箱主体部52的裙部521的芯板51侧的面(以下称为箱侧密封面522)以包围箱内空间的方式形成为环状。从芯部4侧(纸面下侧)观察时，填料53以包围箱内空间的方式、即包围裙部521的整周的方式形成为环状。
在箱侧密封面522的内周侧(箱内方侧)，形成有朝向芯板51的管接合面511突出的内侧突出部523。在本实施方式中，内侧突出部523与芯板51的承受部512的内周侧端部接触。通过设置该内侧突出部523，从而抑制填料53向箱内周侧的移动。
如以上说明的那样，通过在芯板51上设置用于配置箱主体部52的裙部521和填料53的承受部512，并且将承受部512配置在比管长度方向端部20更靠管长度方向上的远离管2的一侧，从而能够无需在芯板51上设置用于插入箱主体部52的裙部521的槽部而将箱主体部52固定于芯板51。由此，能够缩短芯板51的空气流动方向上的长度，所以能够减小搭载上的死区。
此外，通过缩短芯板51的空气流动方向上的长度，能够实现集水箱5的小型化，而且，若将集水箱5小型化，则还能够降低集水箱5内的冷却水的容量，所以能够降低将散热器1搭载在车辆上时的重量。此外，通过集水箱5的小型化，还能够实现材料成本的降低。
此外，在本实施方式中，由于使管接合面511以朝向管长度方向上的芯部4侧鼓起的方式弯曲成圆弧状，所以能够分散在管2与芯板51的根部产生的热应力。由此，能够抑制由于热应力而导致管2与芯板51的根部破损这一情况。
(第2实施方式)
接着，基于图3，对第2实施方式进行说明。本第2实施方式与上述第1实施方式相比较，承受部512以及裙部521的形状不同。需要说明的是，图3与上述第1实施方式的图2对应。
如图3所示，本实施方式的芯板51的管接合面511在与管长度方向垂直的方向上延伸，并且没有弯曲成圆弧状。此外，芯板51具有：壁部513，其从管接合面511的外周部大致垂直地朝向管长度方向上的远离管2的一侧折弯，并且在管长度方向上延伸；以及承受部512，其从壁部513大致垂直地朝向箱内方侧折弯，并且在与管长度方向垂直的方向上延伸。
在箱主体部52的箱侧密封面522上，形成有朝向填料53突出的突起524。该突起524通过压抵填料53引起弹性变形而使填料压缩，从而使位置稳定化，并且确保合适的压缩率。
在箱侧密封面522的内周侧(箱内方侧)，设置有朝向管2的长度方向端部20侧突出的卡扣525。卡扣525作为爪状的卡止部发挥作用，并且通过将箱主体部52从管长度方向上的远离管2的一侧组装到芯板51，从而在卡扣525的前端形成的爪部525a被勾挂到上述的承受部512上。爪部525a与承受部512的芯部4侧(纸面下侧)的面接触。
更详细而言，在将箱主体部52从管长度方向上的远离管2的一侧组装到芯板51时，爪部525a与承受部512的内周缘部接触，从而卡扣525通过弹性变形而以与箱侧密封面522的连接部分为支点向箱内方侧挠曲。然后，当爪部525a移动至比承受部512更靠管长度方向上的接近管2的一侧后、卡扣525恢复到原来的形状时，能够成为爪部525a的管长度方向上的远离管2的一侧的面与承受部512的管长度方向上的接近管2的一侧的面大致接触这样的无间隙状态。
在箱侧密封面522的外周侧(箱外方侧)，形成有朝向管长度方向上的接近管2的一侧突出的外侧突出部526。在本实施方式中，外侧突出部526与芯板51的壁部513接触。通过设置该外侧突出部526，从而抑制填料53向箱外周侧的移动。
根据本实施方式，仅通过将箱主体部52从管长度方向上的远离管2的一侧向芯板51组装，就能够容易地将箱主体部52固定于芯板51。
(第3实施方式)
接着，基于图4，对第3实施方式进行说明。本第3实施方式与上述第2实施方式相比较，箱主体部52的裙部521的形状不同。
如图4所示，在裙部521上，形成有从与卡扣525的连接部朝向管长度方向上的远离管2的一侧延伸的狭缝527。通过该狭缝527，使卡扣525容易发生弹性变形。因此，能够容易地将箱主体52组装到芯板51上。
(第4实施方式)
接着，基于图5，对第4实施方式进行说明。本第4实施方式与上述第2实施方式相比较，集水箱5的形状不同。
如图5所示，在本实施方式中，在芯板51与箱主体部52之间，配置有金属制(例如铝合金制)的箱固定用板54。在箱固定用板54上，遍及整周地形成有供箱主体部52的裙部521和填料53插入的槽部541。此外，箱固定用板54与承受部512通过钎焊而接合。
更详细而言，箱固定用板54的槽部541由3个面形成。即，通过如下的三个壁面而形成槽部541，该三个壁面为，在与管长度方向垂直的方向上延伸的密封壁部542的壁面、从密封壁部542的内周部朝向远离芯部4的一侧大致垂直地折弯并且在管长度方向上延伸的内侧壁部543的壁面、以及从密封壁部542的外周部朝向远离芯部4的一侧大致垂直地折弯并且在管长度方向上延伸的外侧壁部544的壁面。此外，在外侧壁部544的端部，形成有多个突起片545。
密封壁部542中的管长度方向上的接近管2的一侧的面与承受部512接合，在管长度方向上的远离管2的一侧的面上配置填料53。在本实施方式中，箱固定用板54的外侧壁部544与芯板51的第1壁部513配置在同一平面上。
接着，对本实施方式所涉及的散热器1的集水箱5的制造方法进行说明。首先，通过钎焊来接合承受部512与密封壁部542，从而将箱固定用板54固定于芯板51。然后，向箱固定用板54的槽部541插入填料53和箱主体部52的裙部521。然后，在箱固定用板54与箱主体部52之间夹着填料53的状态下，以将箱固定用板54的突起片545压抵于箱主体部52的方式使其塑性变形，从而将箱主体部52铆接固定于箱固定用板54。
在本实施方式中，用于固定箱主体部52的裙部521和填料53的箱固定用板54与芯板51的承受部512接合。即，在承受部512上，隔着箱固定用板54而配置箱主体部52的裙部521和填料53。而且，将该承受部512配置在比管长度方向端部20更靠管长度方向上的远离管2的一侧。由此，虽然在箱固定用板54上设置有槽部541，但是无需在芯板51上设置用于插入箱主体部52的裙部521的槽部，所以能够缩短芯板51的空气流动方向上的长度。因此，能够获得与上述第1实施方式相同的效果。
(第5实施方式)
接着，基于图6和图7，对第5实施方式进行说明。本第5实施方式与上述第4实施方式相比较，箱主体部52相对于箱固定用板54的固定构造不同。
如图6和图7所示，箱固定用板54具有与外侧壁部544连接且在管长度方向上延伸的固定用壁部546。固定用壁部546延伸至比裙部521更靠管长度方向上的远离管2的一侧处。此外，在箱固定用板54的外侧壁部544与固定用壁部546之间，形成有多个在与管长度方向正交的方向上延伸的切口547。
在本实施方式中，通过在箱固定用板54的槽部541与箱主体部52的裙部521之间夹着填料53的状态下，以将固定用壁部546的与切口547对应的部位压抵于箱主体部52的方式使其塑性变形，由此将箱主体部52固定于箱固定用板54。根据本实施方式，能够获得与上述第4实施方式相同的效果。
(第6实施方式)
接着，基于图8，对第6实施方式进行说明。本第6实施方式与上述第5实施方式相比较，芯板51以及箱固定用板54的形状不同。
如图8所示，在芯板51的第1壁部513上，连接有在管长度方向上延伸的固定用壁部516。该固定用壁部516延伸至裙部521的管长度方向上的远离管2的一侧。
本实施方式的箱固定用板54的外侧壁部544从密封壁部542的外周部朝向接近芯部4的一侧大致垂直地折弯，并且在管长度方向上延伸。外侧壁部544与第1壁部513的箱内方侧的面通过钎焊而接合。
因此，在本实施方式中，通过芯板51的第1壁部513的壁面、箱固定用板54的密封壁部542的壁面、以及内侧壁部543的壁面这3个面形成供箱主体部52的裙部521和填料53插入的槽部55。
此外，在箱侧密封面522的外周侧，形成有朝向管长度方向上的接近管2的一侧突出的外侧突出部526。在本实施方式中，外侧突出部526与芯板51的第1壁部513接触，并且外侧突出部526与密封壁部542接触。通过设置该外侧突出部526，从而抑制填料53向箱外周侧的移动。
在本实施方式中，通过在箱固定用板54的密封壁部542与箱主体部52的裙部521之间夹着填料53的状态下，以将固定用壁部516的一部分压抵于箱主体部52的方式使其塑性变形，由此，将箱主体部52固定于箱固定用板54。
如以上说明的那样，在本实施方式中，在芯板51的第1壁部513上，隔着箱固定用板54而配置箱主体部52的裙部521和填料53。因此，本实施方式的第1壁部513的与箱固定用板54的接合面相当于权利要求书中的“承受部”。
此外，在本实施方式中，将第1壁部513的与箱固定用板54的接合面配置在比管长度方向端部20更靠管长度方向上的远离管2的一侧。并且，在第1壁部513中的箱内方侧的面上，设置有与箱固定用板54的接合面。由此，能够缩短芯板51的空气流动方向上的长度，所以能够获得与上述第5实施方式相同的效果。
(第7实施方式)
接着，基于图9，对第7实施方式进行说明。本第7实施方式与上述第5实施方式相比较，芯板51以及箱固定用板54的形状不同。
如图9所示，本实施方式的芯板51具有第3壁部517，该第3壁部517从承受部512的内周部朝向远离芯部4的一侧大致垂直地折弯，并且在管长度方向上延伸。此外，在本实施方式的箱固定用板54上未设置内侧壁部543。
因此，在本实施方式中，通过芯板51的第3壁部517的壁面、箱固定用板54的密封壁部542的壁面、以及外侧壁部544的壁面这3个面形成供箱主体部52的裙部521和填料53插入的槽部55。根据本实施方式，能够获得与上述第5实施方式相同的效果。
(第8实施方式)
接着，基于图10，对第8实施方式进行说明。本第8实施方式与上述第6实施方式相比较，箱主体部52以及箱固定用板54的形状不同。
如图10所示，在本实施方式的箱固定用板54上未设置内侧壁部543。此外，在箱侧密封面522的内周侧，形成有朝向箱固定用板54的密封壁部542突出的内侧突出部523。通过设置该内侧突出部523，从而抑制填料53向箱内周侧的移动。根据本实施方式，能够获得与上述第6实施方式相同的效果。
(第9实施方式)
接着，基于图11，对第9实施方式进行说明。本第9实施方式与上述第3实施方式相比较，将卡扣525设置在箱外方侧这一点不同。
如图11所示，本实施方式的承受部512从芯板51的壁部513大致垂直地朝向箱外方侧折弯，并且在与管长度方向垂直的方向上延伸。
本实施方式的卡扣525设置在箱侧密封面522的外周侧。而且，在将箱主体部52从管长度方向上的远离管2的一侧向芯板51组装时，爪部525a与承受部512的外周缘部接触，从而卡扣525通过弹性变形而以与箱侧密封面522的连接部分为支点向箱外方侧挠曲。然后，当爪部525a移动至比承受部512更靠管长度方向上的接近管2的一侧后、卡扣525恢复到原来的形状时，能够成为爪部525a的管长度方向上的远离管2的一侧的面与承受部512的管长度方向上的接近管2的一侧的面大致接触这样的无间隙状态。
在箱侧密封面522的内周侧(箱内方侧)形成有朝向管长度方向上的接近管2的一侧突出的内侧突出部528。在本实施方式中，内侧突出部528与芯板51的壁部513接触。通过设置该内侧突出部528，从而抑制填料53向箱内周侧的移动。根据本实施方式，能够获得与上述第3实施方式相同的效果。
(第10实施方式)
接着，基于图12，对第10实施方式进行说明。本第10实施方式与上述第3实施方式相比较，将卡扣设置在箱内方侧以及箱外方侧的双方这一点不同。
如图12所示，本实施方式的承受部512与芯板51的壁部513连接，并且在与管长度方向垂直的方向上延伸。承受部512相对于壁部513朝向箱内方侧以及箱外方侧的双方突出。
在本实施方式中，在箱侧密封面522的外周侧以及内周侧的双方，设置有卡扣525、529。以下，将设置于箱侧密封面522的内周侧的卡扣称为内侧卡扣525，将设置于箱侧密封面522的外周侧的卡扣称为外侧卡扣529。
内侧卡扣525的构造与第3实施方式的卡扣525相同，故省略说明。外侧卡扣529作为爪状的卡止部发挥作用，通过将箱主体部52从管长度方向上的远离管2的一侧向芯板51组装，从而在外侧卡扣529的前端形成的爪部529a被勾挂到承受部512上。
而且，在将箱主体部52从管长度方向上的远离管2的一侧向芯板51组装时，内侧卡扣525的爪部525a与承受部512的内周缘部接触，从而内侧卡扣525通过弹性变形而以与箱侧密封面522的连接部分为支点向箱内方侧挠曲。这时，外侧卡扣529的爪部529a同时与承受部512的外周缘部接触，从而外侧卡扣529通过弹性变形而以与箱侧密封面522的连接部分为支点向箱外方侧挠曲。
然后，当爪部525a、529a移动至比承受部512更靠管长度方向上的接近管2的一侧后、卡扣525、529恢复到原来的形状时，能够成为爪部525a、529a的管长度方向上的远离管2的一侧的面与承受部512的管长度方向上的接近管2的一侧的面大致接触这样的无间隙状态。
此外，在裙部521，形成有从与内侧卡扣525的连接部朝向管长度方向上的远离管2的一侧延伸的内侧狭缝527、以及从与外侧卡扣529的连接部朝向管长度方向上的远离管2的一侧延伸的外侧狭缝530。通过这些狭缝527、530，使卡扣525、529容易弹性变形。因此，能够容易地将箱主体52组装到芯板51上。
在本实施方式中，由于将卡扣525、529设置在箱内方侧以及箱外方侧的双方，所以能够更可靠地将箱主体52固定于芯板51。
对上述实施方式的变形例进行叙述。本公开内容并不局限于上述实施方式，在不脱离本公开内容的宗旨的范围内，能够如下面那样进行各种变形。此外，也能够在可实施的范围内适当组合上述各实施方式所公开的手段。
(1)在上述第1实施方式中，针对使箱主体部52的内侧突出部523与芯板51的承受部512的内周侧端部接触的例子进行了说明，但是也可以使内侧突出部523与承受部512的远离芯部4的一侧的面接触。
(2)在上述实施方式中，针对在散热器1中应用本公开内容的热交换器的例子进行了说明，但是也能够在蒸发器、冷媒散热器(冷媒冷凝器)等其他的热交换器中应用本公开内容。
(3)如图13所示，箱主体部52也可以不具有突起524。
依据实施例对本公开内容进行了叙述，但是应当清楚本公开内容并不局限于该实施例和构造。本公开内容还包含各种变形例和等同范围内的变形。除此之外，各种组合和方式以及在此基础上增加仅一个要素或者减少仅一个要素的其他组合和方式也落入本公开内容的范畴和思想范围内。

Claims (4)

1.一种热交换器，其特征在于，具备：
多个管(2)，其配置为彼此并排设置，并且供流体在内部流通；以及
集水箱(5)，其配置在所述多个管(2)的长度方向端部，并且在所述多个管(2)的并排设置方向上延伸而与所述多个管(2)连通，
所述集水箱(5)具有：接合有所述多个管(2)的芯板(51)、固定在所述芯板(51)上的树脂制的箱主体部(52)、以及能够弹性变形的密封构件(53)，
在所述芯板(51)上设置有供所述密封构件(53)配置的承受部(512)，
在所述箱主体部(52)中的所述芯板(51)侧的前端部(521)与所述承受部(512)之间夹着所述密封构件(53)的状态下，所述箱主体部(52)被固定在所述芯板(51)上，
所述承受部(512)配置在比各所述管(2)的长度方向端部更靠各所述管(2)的长度方向上的远离各所述管(2)的一侧。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，
在所述芯板(51)上形成有爪部(515)，该爪部(515)从所述承受部(512)的外周侧向所述前端部(521)侧折弯而固定所述箱主体部(52)，
在所述前端部(521)上形成有突出部(523)，该突出部(523)朝向各所述管(2)的长度方向端部侧突出，并且抑制所述密封构件(53)向内周侧的移动。
3.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，
在所述前端部(521)形成有卡扣(525)和突出部(526)，
所述卡扣(525)朝向各所述管(2)的长度方向端部侧突出，并且在前端部形成有与所述承受部(512)的内周缘部卡合的爪部(525a)，
所述突出部(526)朝向各所述管(2)的长度方向端部侧突出，并且抑制所述密封构件(53)向外周侧的移动。
4.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，
所述芯板(51)具有供所述多个管(2)接合的管接合面(511)，所述管接合面(511)以朝向各所述管(2)的长度方向上的与所述箱主体部(52)相反的一侧鼓起的方式弯曲成圆弧状。
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