CN105008842B - 热交换器 - Google Patents

Abstract

将多个芯体(2a、2b)焊接在一起，这些芯体(2a、2b)是由供多种流体流通的两种以上的通路交替地层叠布置而成的。利用下部集箱(3)覆盖住这些芯体(2a、2b)的整个下侧，使流体向多个芯体(2a、2b)内流通。在每个芯体(2a、2b)上的与对置的芯体相互焊接在一起的侧面上设置虚设层(14)，多种流体不在该虚设层(14)中流通，将焊接用隔离部件(18)焊接到虚设层(14)的侧板(16)的整个周缘上。在虚设层(14)的侧板下端一侧设置用来将虚设层(14)内的水排出的通孔(16a)。而且，在焊接用隔离部件(18)的下侧角部上设置用来将水排出的液体排出孔(20)。

Description

热交换器

技术领域

本发明涉及一种热交换器，该热交换器是将多个芯体焊接在一起而成的，这些芯体是由供多种流体流通的两种以上的通路交替地层叠布置而成的。本发明特别涉及用来将滞留在该热交换器内部的水等液体排出的结构。

背景技术

迄今为止，已知道有一种平板式热交换器，该平板式热交换器具备热交换部，该热交换部具有供第一流体贯穿流通的多条第一通路和供第二流体贯穿流通的多条第二通路，并且该热交换部在第一通路和第二通路之间进行热交换(参照例如专利文献1)。该平板式热交换器的热交换部具备第一通路和第二通路作为热交换通路，该第一通路供第一流体贯穿流通，该第二通路供第二流体贯穿流通。这些第一通路和第二通路例如是这样地布置着，即：将多条第一通路和第二通路作为一组热交换通路封装体来交替地层叠布置。在由第一通路和第二通路构成的各封装体之间布置有流体不贯穿流通的层(即不活动层)。

专利文献1：日本公开专利公报特开2010-101617号公报

发明内容

－发明要解决的技术问题－

如果像专利文献1那样设置流体不贯穿流通的层，那么在不将因结露等而滞留在内部的水排出的情况下，水就会因为通过芯体内的低温流体而冻结。存在下述问题：一旦水冻结，体积就会增加而推挤不活动层使不活动层扩大，从而造成必要的流体通路变形，对性能、寿命造成影响。在如该专利文献1那样只有芯体的下表面的一部分被集箱覆盖住的情况下，只要在未被该集箱覆盖住的部分上的流体不贯穿流通的层的下表面上设置通孔，就能够将该层内部的水排出。

但是，如果芯体的几乎整个下表面都被下部集箱覆盖住，就无法设置这样的通孔。

此外，例如在要于一个热交换器中处理多种流体的情况下、要增强处理能力的情况下，有必要增大热交换器的尺寸。此时，有时候因为受到钎焊炉的尺寸限制等而必须制作多个芯体，然后再将钎焊后的芯体之间焊接起来。如果在该焊接起来的多个芯体的整个下表面上连结一个下部集箱，那么就无法将各芯体上的相互焊接起来的侧板一侧的液体排出。

而且，在芯体的外侧的侧壁下端也被侧部集箱覆盖住的情况下，就必须在该侧部集箱的上方设置通孔。这样一来，就存在无法完全除去滞留在内部的水，从而剩余的水冻结这样的问题。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于做到能够以简单的结构来可靠地将虚设层内的液体排出。

－用以解决技术问题的技术方案－

为达成上述目的，在该发明中，做到了：利用设在由焊接用隔离部件所形成的下侧角部上的液体排出孔来将流入由该焊接用隔离部件所形成的空间内的液体排出。

具体而言，本发明是以一种热交换器为对象，该热交换器是将多个芯体焊接在一起而成的，这些芯体是由供温度不同的多种流体流通的两种以上的通路交替地层叠布置而成的。

而且，上述热交换器具备：

下部集箱，该下部集箱覆盖多个上述芯体的整个下侧，并且供流体向多个上述芯体内流通；

虚设层，上述虚设层设置在每个上述芯体上的与对置的上述芯体相互焊接在一起的侧面上，多种上述流体不在上述虚设层中流通；

焊接用隔离部件，该焊接用隔离部件固定在上述虚设层的侧板的整个周缘上；

通孔，该通孔贯穿上述虚设层的侧板下端一侧而形成在该虚设层的该侧板下端一侧上，该通孔用来将该虚设层内的液体排出；以及

液体排出孔，该液体排出孔形成在上述焊接用隔离部件的下侧角部上，用来将上述空间内的液体排出。

也就是说，“虚设层”是为了防止下述状况而设的，即：在对芯体进行真空钎焊、焊接时的搬运动作等造成流体流通的层凹陷，从而妨碍了流体的流通。由于流体不在该虚设层的内部流通，因此该虚设层的周围被侧杆(side bar)等部件覆盖住而呈大致密闭状。但是，如果使虚设层完全密闭，那么在进行真空钎焊时、有必要释放压力时等就会出现问题，因此设有某种形式的间隙。为此，有这样的情况发生，即：水等液体因结露等而滞留在虚设层内；在压力试验时水滞留在虚设层内。为了将该液体排出，在虚设层的侧板下端一侧形成有通孔。从该通孔排出的液体流入由设在一对芯体之间的焊接用隔离部件所围住的空间内。由于各芯体的焊接用隔离部件相互焊接在一起而呈密闭状，因此通常无法将流进来的液体排出。但是，根据上述结构，由于在焊接用隔离部件的下侧角部上设有液体排出孔，因此能够从该液体排出孔将液体完全排出，不会发生液体冻结的情况。在此，“液体”通常是指水，但也可以含有杂质，根据情况还可以是水以外的液体。

此外，优选：上述焊接用隔离部件由多个棒状部件构成，上述液体排出孔由一对棒状部件之间的间隙构成。在该情况下，通过在构成焊接用隔离部件的棒状部件之间设置间隙这样简单的结构，就能够将从虚设层流进来的液体从该间隙排出。

此外，优选：上述液体排出孔形成在一对棒状部件的前端上，这一对棒状部件的前端分别被斜着切掉了一部分，该液体排出孔朝上述芯体的下侧角部延伸。这样一来，只要将一对棒状部件的前端斜着切掉一部分，就能够形成液体排出孔，因此能够容易地制造。

此外，优选：上述液体排出孔的外侧周缘上固定有筒状部件，该筒状部件的内部与该液体排出孔连通。通过设置筒状部件，能够防止液体排出孔在对焊接用隔离部件进行焊接、对下部集箱进行焊接时被焊道塞住。需要说明的是，筒状部件的截面形状等没有特别的限制，只要是为了确保与液体排出孔连通或为了确保能够利用阻塞部件将液体排出孔阻塞住而构成为中空状即可。

而且，优选上述筒状部件构成为：用来塞住上述液体排出孔的阻塞部件能够装到该筒状部件上或从该筒状部件上卸下来。只要如上述那样构成筒状部件，就能在设置前、输送时、停止时等不排出液体的情况下通过将该筒状部件塞住来防止异物入侵。需要说明的是，对阻塞部件没有特别的限制，只要是能够以可装卸的方式将形成在筒状部件上的液体排出孔塞住即可，阻塞部件也可以是拧入、压入筒状部件内的部件。

－发明的效果－

如以上说明那样，根据本发明，通过在虚设层的侧板下端一侧设置了用来将虚设层内的液体排出的通孔，并在焊接用隔离部件的下侧角部上设置了用来将从通孔流过来的液体排出的液体排出孔，能够以简单的结构来可靠地将虚设层内的液体排出，因此能够防止液体冻结而对热交换器造成不良影响。

附图说明

图1是图2中的I部的扩大剖视图。

图2是示出本发明的实施方式所涉及的热交换器的立体图。

图3(a)、(b)是示出热交换器的图，图3(a)是主视图，图3(b)是侧视图。

图4是示出芯体的立体图。

图5是示出第一通路层的侧视图。

图6是示出第二通路层的侧视图。

图7是示出第三通路层的侧视图。

图8是示出虚设层的侧视图。

图9是沿着图1中的IX-IX剖开的放大剖视图。

图10(a)和图10(b)是分别示出其它实施方式的焊接用隔离部件的结构的、与图1相对应的剖视图。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。

图2和图3示出本发明的实施方式的热交换器1，该热交换器1例如是以铝合金为主材料的板翅型热交换器1。如图4所示，本实施方式的热交换器1具有两个芯体2a、2b，这些芯体2a、2b是由供温度不同的多种流体流通的两种以上的通路交替地层叠布置而成的。芯体2a、2b相互焊接在一起，下部集箱3覆盖住这些芯体2a、2b的几乎整个下部，上部集箱4覆盖住这些芯体2a、2b的几乎整个上部。并且，在芯体2的侧面上连结有例如数量总共为四个的侧集箱5、6。

芯体2a、2b具有例如三种流体通路。如图2和图3所示，在图5中示出的第一流体通路11是供流体A从上部集箱4流向下部集箱3的通路。第一流体通路11具备分配器部11a和导热翅片部11b，该分配器部11a在第一流体通路11的上下端部沿着上下方向延伸，该导热翅片部11b在第一流体通路11的中间部位沿着上下方向延伸。需要说明的是，为了容易看懂而在图中简化了各通路并且使间隔大于实际的间隔。如图2和图3所示，在图6中示出的第二流体通路12是供流体B从一侧的下侧侧集箱5流向另一侧的上侧侧集箱6的通路。第二流体通路12具备分配器部12a和导热翅片部12b，该分配器部12a在第二流体通路12的上下端部斜着延伸，该导热翅片部12b在第二流体通路12的中间部位沿着上下方向延伸。如图2和图3所示，在图7中示出的第三流体通路13是供流体C从另一侧的下侧侧集箱5流向一侧的上侧侧集箱6的通路。第三流体通路13具备分配器部13a和导热翅片部13b，该分配器部13a在第三流体通路13的上下端部斜着延伸，该导热翅片部13b在第三流体通路13的中间部位沿着上下方向延伸。芯体2a、2b是由这三种流体通路11、12、13相互层叠而成的。三种流体A、B、C的温度相互不同，流体A、B、C与通过相邻的流体通路的温度不同的流体之间进行热交换。例如，流体是温度为冰点以下的空气、对空气进行深冷分离而得到的氮、氧、氩等。

如图8所示，在芯体2a、2b的左右方向上的外侧上设有虚设层14，流体不在该虚设层14中流通。如在图9中扩大显示的截面那样，将成形并切断后的波纹状翅片15和焊料(未在图中示出)一起夹在管板19之间，并且利用板状侧板16覆盖住虚设层14的两侧，在这样的状态下与侧杆17一起进行真空钎焊，就能成形出各流体通路11、12、13和虚设层14。在此，波纹状翅片15成形为其高度和间距的一致性较高的形态并且在该形态下进行钎焊。也可以是预先将焊料轧制到铝合金制的管板19上而与管板19成为一体。各侧杆17上的供流体通过的部分被切断，该部分与各集箱连通。虚设层14的四根侧杆17都是连着未断开。可以不在虚设层14内设置波纹状翅片15，但是通常为了确保强度而会设置例如沿着上下方向延伸的波纹状翅片15。

各流体通路11、12、13的层叠顺序没有特别的限制，例如可以如图9所示那样，在各芯体2a、2b中，按侧板16、管板19、虚设层14、管板19、第三流体通路13、管板19、第二流体通路12、管板19、第一流体通路11、管板19、第三流体通路13…的顺序层叠着，而在相反侧的端部也同样地布置着虚设层14、管板19、侧板16。需要说明的是，这些流体通路11、12、13的结构没有特别的限制，可以只设有两种流体通路，也可以设有四种以上的流体通路，而且这些流体通路中的流体的流动方向可以是流体沿着相互正交的方向流动这样的正交流动型、流体沿着彼此相对的方向流动这样的相对流动型或者是它们的组合等，没有特别的限制。只要配合流体通路来改变集箱的结构即可。例如，可以改变为不设置侧集箱5、6这样的情况、侧集箱5、6的位置与本实施方式不同的情况。在不设置侧集箱5、6的情况等下，下部集箱3、上部集箱4可以分割为两部分。

如图1和图4所示，在对置的一对上述虚设层14的侧板16的周缘上，沿着整个周缘框状地焊接有焊接用隔离部件18。该焊接用隔离部件18例如是由具有一定厚度的铝合金板所构成的。通过设置该框状焊接用隔离部件18而在一对侧板16之间形成了空间S。

另一方面，在每个芯体2a、2b的与对置的芯体相互结合一侧上的侧板16的下端一侧上形成有至少一个通孔16a，能够从该通孔16a将虚设层14内的液体、也就是说水排出。

而且，在焊接用隔离部件18的下侧角部设有液体排出孔20，该液体排出孔20用来将流入由该焊接用隔离部件18所形成的空间S内的水排出。该液体排出孔20形成在构成焊接用隔离部件18的垂直相交的一对棒状部件的前端18a上，这一对棒状部件的前端18a分别被斜着切掉了一部分。这样一来，只要将一对棒状部件的前端18a分别斜着切掉一部分，就能形成液体排出孔20。

而且，在液体排出孔20的外侧周缘上固定有一个中空圆筒状插塞安装用凸缘21，该插塞安装用凸缘21是筒状部件。插塞安装用凸缘21的截面形状等没有特别的限制，只要是为了确保与液体排出孔20连通而构成为中空状即可。能够在该插塞安装用凸缘21上安装插塞22，该插塞22作为将液体排出孔20塞住的阻塞部件。对插塞22没有特别的限制，只要能将形成在凸缘上的液体排出孔塞住即可，插塞22也可以是拧入、压入凸缘内的部件。

插塞安装用凸缘21是在将一对芯体2a、2b相互焊接起来时焊接上去的。具体而言，首先将焊接用隔离部件18焊接到一侧的芯体2a的侧板16上。此时，在要形成液体排出孔20的部分上不设置焊道W。

然后，使另一侧的芯体2b的侧板16抵接在焊接用隔离部件18上来进行焊接。此时，也不在要形成液体排出孔20的部分上设置焊道W。然后，对准该液体排出孔20嵌入插塞安装用凸缘21，对该插塞安装用凸缘21的外周进行焊接。需要说明的是，也可以是在另一侧的芯体2b上也先焊接上焊接用隔离部件18，然后在使一对焊接用隔离部件18相抵接的状态下，进行焊接来将插塞安装用凸缘21的外周埋住。

由于是在这之后进行下部集箱3、下侧侧集箱5的焊接，因此液体排出孔20不会被此时产生的焊道W封住。

如上所述，由于是在液体排出孔20上设置插塞安装用凸缘21后进行焊接，因此不会发生液体排出孔20被焊道W埋住而无法排出液体的情况。由于在焊接时能够利用插塞安装用凸缘21来确保液体排出孔20与外侧之间的连通，因此容易进行焊接，作业性显著地改善。

在如上述那样构成的热交换器1中，由于设置有虚设层14，因此不会因为对芯体2a、2b进行真空钎焊、焊接时的搬运动作等而导致各流体通路11、12、13损伤。

由于流体不会在虚设层14的内部流通，因此该虚设层14的周围被侧杆17覆盖住而呈大致密闭状。但是，如果使虚设层14成为完全密闭的状态，那么在进行真空钎焊时、要释放芯体2a、2b内部的压力时等就会出现问题，因此设有某种形式的间隙。为此，在使用水进行的压力试验时，水会滞留在虚设层14内，或者因为结露等而水会滞留在虚设层14内。如图1中的箭头所示，该水从设在侧板16的下端一侧的通孔16a排出，并且流入由设在一对芯体2a、2b间的焊接用隔离部件18所围住的空间内。

而且，只要卸下插塞22，就能够从设在焊接用隔离部件18的下侧角部上的液体排出孔20将水排出。需要说明的是，为了更可靠地将水排出，也可以使热交换器1倾斜。为此，即使在热交换器1中流通冰点以下的流体A、B、C，水也不会冻结。

此外，在不排出水的时候，能够通过以插塞22将插塞安装用凸缘21塞住来防止异物入侵，因此能够维持热交换器1的质量。

因此，根据本实施方式所涉及的热交换器1，通过在虚设层14的侧板下端一侧设置用来将虚设层14内的水排出的通孔16a，并且在焊接用隔离部件18的下侧角部上设置用来将从通孔16a流过来的水排出的液体排出孔20，从而能够以简单的结构来可靠地将虚设层14内的水排出。因此，能够有效地防止冻结的水造成热交换器1损伤。

此外，在本实施方式中，热交换器1为板翅型热交换器。因此，管板19作为一次导热面发挥作用，而钎焊在管板19之间的波纹状翅片15作为二次导热面发挥作用，并且波纹状翅片15还构成承受内压的强度部件。

(其它实施方式)

在本发明中，上述实施方式还可以具有如下所述的结构。

也就是说，在上述实施方式中，将焊接用隔离部件18的前端18a斜着切掉一部分来形成液体排出孔20，但是如图10(a)所示，也可以是：不切割下侧的沿着水平方向延伸的焊接用隔离部件18，并且，使右侧的沿着上下方向延伸的焊接用隔离部件18的长度缩短，利用由此产生的间隙18b来形成液体排出孔20。这样的作法对于下侧侧集箱5不位于芯体2的下端的情况是有效的。此外，如图10(b)所示，还可以是：不切割右侧的沿着上下方向延伸的焊接用隔离部件18，并且，使下侧的沿着水平方向延伸的焊接用隔离部件18的长度缩短，利用由此产生的间隙18c来形成液体排出孔20。这样的作法对于下部集箱3朝内侧偏移了的情况是有效的。不管是哪一种情况，都优选设置插塞安装用凸缘21。能够通过如上述那样在构成焊接用隔离部件18的棒状部件之间设置间隙18b、18c这样的简单的结构来将从虚设层14流进来的水从该间隙18b、18c排出。

在上述实施方式中，只设置了一个液体排出孔20，但也可以在例如相反一侧的角部上也设置液体排出孔。

在上述实施方式中，热交换器1是由铝合金制成的，但也可以由例如不锈钢合金等其它金属制成。

在上述实施方式中，设置插塞安装用凸缘21来防止液体排出孔20被焊道W塞住，但也可以采用这样的作法，即：不设置插塞安装用凸缘21，并且使液体排出孔20与室外空气连通，不因为进行焊接而被塞住。在这样的情况下，也能够设置某种形式的阻塞部件，该阻塞部件为可装卸的。

需要说明的是，以上的实施方式为本质上优选的示例，没有意图对本发明、其应用对像或其用途的范围加以限制。

－产业实用性－

如以上说明那样，本发明对热交换器有用，该热交换器是将多个芯体焊接在一起而成的，这些芯体是由供多种流体流通的两种以上的通路交替地层叠布置而成的。

－符号说明－

1 热交换器

2 芯体

3 下部集箱

4 上部集箱

5 下侧侧集箱

6 上侧侧集箱

11 第一流体通路

12 第二流体通路

13 第三流体通路

14 虚设层

15 波纹状翅片

16 侧板

16a 通孔

17 侧杆

18 焊接用隔离部件

19 管板

20 液体排出孔

21 插塞安装用凸缘(筒状部件)

22 插塞(阻塞部件)

Claims (5)

1.一种热交换器，该热交换器是将多个芯体焊接在一起而成的，这些芯体是由供温度不同的多种流体流通的多种通路交替地层叠布置而形成的，其特征在于：

上述热交换器具备：

下部集箱，该下部集箱覆盖多个上述芯体的整个下侧，并且供流体向多个上述芯体内流通；

虚设层，上述虚设层至少设置在每个上述芯体上的与对置的上述芯体相互焊接在一起的侧面上，多种上述流体不在上述虚设层中流通；

焊接用隔离部件，该焊接用隔离部件固定在上述虚设层的侧板的整个周缘上；

通孔，该通孔贯穿上述虚设层的侧板下端一侧而形成在该虚设层的该侧板下端一侧上，该通孔用来将该虚设层内的液体向由上述焊接用隔离部件所形成的空间内排出；以及

液体排出孔，该液体排出孔形成在上述焊接用隔离部件的下侧角部上，用来将上述空间内的液体排出。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于：

上述焊接用隔离部件由多个棒状部件构成，

上述液体排出孔由一对棒状部件之间的间隙构成。

3.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于：

上述液体排出孔形成在一对棒状部件的前端上，这一对棒状部件的前端分别被斜着切掉了一部分，该液体排出孔朝上述芯体的下侧角部延伸。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的热交换器，其特征在于：

上述液体排出孔的外侧周缘上固定有筒状部件，该筒状部件的内部与该液体排出孔连通。

5.根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于：

上述筒状部件构成为：用来塞住上述液体排出孔的阻塞部件能够装到该筒状部件上或从该筒状部件上卸下来。