CN105051480B - 热交换器 - Google Patents

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Abstract

热交换器包括：具有管(1)和翅片(2)的芯部(3)、以及插入件(5)。在芯部的内部层叠有多根管，在管内流动有第1流体。翅片与管接合，并增大管周围流动的第2流体的热交换面积。插入件配置在芯部的管的层叠方向两侧。插入件具有与翅片接触的平面部(5a、51、52)。在平面部上设有从该平面部的一面侧朝向与该一面相反的另一面侧突出的肋(53)。在肋上设有从平面部的另一面侧朝向一面侧凹陷的凹部(54)。

Description

热交换器
相关申请的相互参照
本申请以2013年3月19日提交的日本专利申请2013-56103为基础，其公开内容作为参照而引入本申请。
技术领域
本发明涉及热交换器。
背景技术
以往，已知有如下热交换器，其包括：具有管以及翅片的芯部；组装配置在芯部的两端部的一对联管箱；以及对芯部进行加强的插入件。插入件具有将翅片从芯部的端部侧按压用的平面部，由此，能够提高翅片的钎焊性。
公开了在这种热交换器中，在插入件上设有肋的结构(例如，参照专利文献1)。通过该肋，能够提高插入件的强度，并且能够吸收产生于插入件的热应力。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本登录实用新型第3059971号公报
发明内容
但是，根据本申请发明人们的研究，在制造上述专利文献1所记载的插入件时，在以沿着材料的长度方向的加工方法来成形肋的情况下，可考虑例如按照辊压成形→修整加工→肋加工的顺序进行的方法。但是，该方法中，存在肋的两侧的材料被拉到肋侧而无法获得插入件的平面部的问题。在插入件中的不存在平面部的部位，由于翅片不被按压，所以有可能产生钎焊不良。
本发明是鉴于上述情况而作出的，其目的在于提供一种能够抑制翅片的钎焊不良且能够提高插入件的强度的热交换器。
为了达到上述目的，本发明的热交换器包括：具有管和翅片的芯部；以及插入件。在芯部的内部层叠有多根管，在管内流动有第1流体。翅片与管接合，并增大管周围流动的第2流体的热交换面积。插入件配置在芯部的管的层叠方向两侧。插入件具有平面部，平面部构成为，具有：与翅片接触的插入件基部；从插入件基部向与芯部相反的方向弯折并沿管的层叠方向延伸的第1壁部；以及从第1壁部朝向管的长度方向外侧弯折并沿管的长度方向延伸的第2壁部，从插入件基部的长度方向的端部起遍及第1壁部地形成有肋，肋从翅片侧向与翅片相反的一侧突出，在肋上设有从与翅片相反的一侧向翅片侧凹陷的凹部。
在插入件的平面部设置从该平面部的一面侧朝向另一面侧突出的肋，从而能够提高插入件的强度。
此外，在肋上设有从平面部的另一面侧朝向一面侧凹陷的、即向与肋相反的方向凹陷的凹部。由此，在形成肋时，能够抑制由于肋的周围的插入件材料被拉到肋侧而使肋的周围不存在平面部的情况。因此，即使在肋的周围也能够按压翅片，因此能够抑制钎焊不良。
附图说明
图1是表示第1实施方式的散热器的示意性主视图。
图2是第1实施方式的散热器的主要部分放大剖视图。
图3是表示第1实施方式的插入件的放大俯视图。
图4是图3的IV-IV剖视图。
图5是表示第2实施方式的插入件以及芯板的放大主视图。
图6是表示其他实施方式的插入件的放大剖视图。
具体实施方式
以下，基于附图来说明本发明的实施方式。另外，以下的各实施方式中，对于彼此相同或等同的部分，在图中标注相同的符号。
(第1实施方式)
基于附图1-6来说明本发明的第1实施方式。本实施方式将本发明的热交换器应用于对水冷式内燃机(以下也称为发动机)进行冷却的散热器。
如图1所示，散热器具有管1，该管1是作为第1流体的冷却水所流动的管。管1的长度方向垂直截面的形状形成为扁平的长圆形状(扁平形状)，并且使得作为第2流体的空气的流动方向(以下称为空气流动方向X1)与长轴方向一致。管1以其长度方向与铅垂方向一致的状态沿水平方向平行配置有多根。
另外，管1具有隔着管1中的冷却水所流通的流体通路而相对的两个扁平面10a、10b。在管1的两侧的扁平面10a、10b接合有成形为波状的作为传热部件的翅片2。通过该翅片2来增大空气的传热面积而促进冷却水与空气的热交换。此外，以下，将由管1以及翅片2构成的大致矩形状的热交换部称为芯部3。
联管箱4在管1的长度方向(以下称为长度方向X2)的端部(本实施方式中为上下端)沿与长度方向X2正交的方向(本实施方式中为水平方向)延伸并与多根管1连通。联管箱4构成为具有：插入接合管1的芯板4a；以及与芯板4a一起构成箱内空间的箱主体部4b。本实施方式的热交换器具备入口侧箱401以及出口侧箱402来作为联管箱4。
在配置于上方侧并且将冷却水分流至管1的入口侧箱401的箱主体部4b上设有入口管道4c，该入口管道4c使对发动机进行冷却后的冷却水流入到箱主体部4b内。在配置于下方侧并且将从管1流出的冷却水集合的出口侧箱402的箱主体部4b上设有出口管道4d，该出口管道4d使由于与空气的热交换而冷却的冷却水朝向发动机流出。
如图2所示，翅片2是形成为波状的波纹翅片，具有板状的板部21、以及将相邻的板部21离开规定距离地定位的顶部22。板部21形成沿着空气流动方向X1扩展的面。板部21可以由平板来形成，在以下的说明中，也称为翅片平面部21。
顶部22具有平板状的顶板部，该顶板部被设置成宽度窄的平面面向外侧。在顶板部与翅片平面部21之间设有大致直角的弯曲部。顶板部与管1接合，翅片2和管1接合成能够进行热传递。当顶部22的顶板部的宽度形成得足够窄、弯曲部形成为具有大的半径时，顶部22可视为整体弯曲的弯曲部。因此，在以下的说明中，顶部22也称为弯曲部22。
在本实施方式中，该波状的翅片2是通过对薄板金属材料实施辊压成形法而成形的。翅片2的弯曲部22通过钎焊接合于管1的扁平面10a、10b。
芯板4a具有与管1接合的管接合面41。另外，在管接合面41的周围设有承接部42，该承接部42形成有截面为大致矩形状的槽部420，该槽部420供箱主体4b的端部插入。槽部420以在长度方向X2的外侧开口的状态遍及管接合面41的全周地形成。
另外，承接部42由三个面形成。内侧壁部43、底部44、及外侧壁部45与这三个面对应。内侧壁部43从管接合面41的外周部朝向芯部3的长度方向X2内侧呈大致直角地弯折后沿长度方向X2延伸。底部44从内侧壁部43向与芯部3相反的方向呈大致直角地弯折后沿管层叠方向X3延伸。外侧壁部45从底部44朝向长度方向X2外侧呈大致直角地弯折后沿长度方向X2延伸。
本第1实施方式中，芯板4a为金属(例如，铝合金)制，箱主体4b为树脂制。而且，在芯板4a的槽部420配置由橡胶等弹性材料构成的衬垫(未图示)，利用该衬垫将箱主体4b和芯板4a之间的间隙液密性地密闭。此外，图2中省略了箱主体部4b的图示。
在芯部3的两端部设有与管1的长度方向大致平行地延伸并对芯部3进行加强的插入件5。该插入件5具有插入件基部5a和插入件肋5b。插入件基部5a具有与管1的扁平面10a、10b大致平行的面并与长度方向X2大致平行地延伸。插入件肋5b向与插入件基部5a大致正交的方向(本实施方式中为铅垂方向)突出并与长度方向X2大致平行地延伸。
插入件基部5a构成为与翅片2接触。因此，插入件基部5a相当于本发明的平面部。
插入件5中，插入件肋5b分别设在插入件基部5a中与插入件基部5a的长度方向正交的方向的两端侧。因此，插入件5的剖面形状成为与芯部3相反的一侧打开的大致コ字状剖面。
如图2～图4所示，插入件基部5a的长度方向X2的两端部被弯折成大致L字状。由此，插入件5具有第1壁部51和第2壁部52。第1壁部51从插入件基部5a的长度方向X2的端部向与芯部3相反的方向呈大致直角地弯折后沿管层叠方向X3延伸。第2壁部52从第1壁部51朝向长度方向X2外侧呈大致直角地弯折后沿长度方向X2延伸。
第1壁部51以及第2壁部52通过弯折插入件基部5a而形成，因此，可以说是与插入件基部5a构成为一体。因此，第1壁部51以及第2壁部52也构成本发明的平面部。
第1壁部51配置成与芯板4a的底部44相对。第2壁部52与芯板4a的外侧壁部45的外表面以接触的状态钎焊接合。由此，插入件5被固定于芯板4a。另外，在外侧壁部45上形成有与第2壁部52卡合的卡合爪部450。
第1壁部51以及第2壁部52在空气流动方向X1上的长度大致相等。另外，第1壁部51以及第2壁部52在空气流动方向X1上的长度分别比在插入件基部5a的空气流动方向X1上的长度短。
此处，将插入件5的与芯部2相对的面称为第1面，将第1面的相反侧的面称为第2面。在插入件5的长度方向X2的两端部设有从插入件5的第1面(一面)侧朝向第2面(另一面)侧突出的肋53。肋53配置在插入件5的与联管箱4的芯板4a接合的接合部附近。此外，本实施方式中，肋53配置在插入件5的与联管箱4的芯板4a接合的接合部附近的情况是指，与插入件5的管1的长度方向中央部相比肋53配置在靠近与联管箱4接合的接合部的一侧。
具体而言，肋53从插入件基部5a的长度方向X2的端部起遍及第1壁部51地形成。肋53与长度方向X2大致平行地延伸，配置在插入件基部5a的长度方向X2的端部以及第1壁部51的空气流动方向X1上的大致中央部。
在肋53上设有从插入件5的第2面侧朝向第1面侧凹陷的凹部54。凹部54配置在肋53的长度方向X2的大致中央部。配置在长度方向X2上的大致中央部不仅包括凹部配置在管的长度方向的正中心部的情况，还包括配置成因制造误差等而从中心部略微离开的情况。本实施方式中，如图4所示，凹部54的与空气流动方向X1正交的剖面成为由两个直线状部位构成的大致V字状。此外，实际上，V字状的顶点(两个直线状部位的交点)略微形成为R形状(圆弧状)。
接下来，对本实施方式的散热器的制造方法进行说明。
首先，形成插入件5。对于插入件5，例如将作为插入件材料的铝合金制的板状部件沿着其长度方向按照辊压成形→修整加工→肋加工的顺序实施加工，由此能够形成上述的形状。
接着，在每隔规定间隔地排列配置的多根管1之间、以及管1与插入件5之间装入翅片2而临时组装芯部3后，在形成于联管箱4的芯板4a的贯通孔(未图示)内插入各管1。此外，使插入件5的长度方向两端部(第2壁部52)与形成于芯板4a的卡合爪部450卡合。由此，完成芯板4a、各管1、翅片2、以及插入件5的临时固定(临时组装)。
接着，将该临时组装体搬入加热炉内，通过钎焊将芯部3(即管1以及翅片2)、插入件5以及芯板4a一体接合。进一步详细而言，通过在加热炉内将上述临时组装体加热，通过包覆于芯板4a的焊料，管1以及插入件5被钎焊接合于芯板4a。此外，通过包覆于管1的第1面的焊料，翅片2被钎焊接合于管1的外表面。
接着，将箱主体4b组装于芯板4a。这样一来，完成图1所示的散热器。
如以上说明那样，通过在插入件5上设置从插入件5的第1面侧朝向第2面侧突出的肋53，能够提高插入件5的强度。
此外，在肋53上设置从插入件5的第2面侧朝向第1面侧凹陷、即向与肋53相反的方向凹陷的凹部54。由此，在形成肋53时，能够抑制由于肋53的周围的插入件材料被拉到肋53侧而使肋53的周围不存在平面部的情况。因此，由于即使在肋53的周围也能够按压翅片2，因此能够抑制翅片2的钎焊不良。
本实施方式中，如上所述，将制造插入件时的材料进给方向设为与插入件5的长度方向相同。这样一来，将插入件材料的空气流动方向X1(与材料进给方向正交的方向)上的长度预先设定为如下长度：将插入件基部5a的空气流动方向X1上的长度和插入件肋5b的管层叠方向X3上的长度的2倍相加所得的长度。由此，能够减少修整加工时切掉的插入件材料的端材的量。因此，能够提高插入件5的成品率。
但是，当如此地缩短插入件5的空气流动方向X1上的长度时，在肋加工时，肋53的两侧的板状部件60被拉向肋53侧，由此，不存在插入件5的平面部的可能性变高。
因此，插入件5的空气流动方向X1上的长度短的情况下，如本实施方式那样，在肋53上设置从插入件5的第2面侧朝向第1面侧凹陷的凹部54，特别有效。
另外，如本实施方式那样，将凹部54配置在肋53的长度方向X2的大致中央部，由此，在形成肋53时，能够进一步可靠地抑制由于肋53的周围的插入件材料(板状部件60)被拉到肋53侧而使肋53的周围不存在平面部的情况。
(第2实施方式)
接着，基于图5对本发明的第2实施方式进行说明。如图5所示，在本第2实施方式的插入件5的长度方向X2的两端部设有两个肋53。在两个肋53上分别形成有凹部54。两个肋53在空气流动方向X1上并列配置。
根据本实施方式，通过设置两个肋53，特别是在插入件的空气流动方向X1上的长度长的情况下，在形成肋53时，能够可靠地抑制由于肋53的周围的插入件材料被拉到肋53侧而使肋53的周围不存在平面部的情况。因此，即使在肋53的周围也能够按压翅片2，故能够可靠地抑制翅片2的钎焊不良。
(其他实施方式)
本发明不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够如下地进行各种变形。
(1)在上述实施方式中，对于将凹部54形成为与空气流动方向X1正交的剖面呈大致V字状的例子进行了说明，但凹部54的形状不限定于此。例如，如图6所示，也可以将凹部54形成为与空气流动方向X1正交的剖面呈圆弧状(R形状)。
(2)在上述实施方式中，对于将本发明的热交换器应用于散热器的例子进行了说明，但本发明也可以应用于蒸发器、制冷剂散热器(制冷剂凝结器)等其他热交换器。

Claims (5)

1.一种热交换器，包括芯部(3)和插入件(5)，
所述芯部(3)具有：在内部流动有第1流体的管(1)，所述芯部(3)层叠有多根管(1)；以及翅片(2)，该翅片(2)与所述管(1)接合，并增大所述管(1)周围流动的第2流体的热交换面积，
所述插入件(5)配置在所述芯部(3)的所述管(1)的层叠方向两侧，
所述热交换器的特征在于，
所述插入件(5)具有平面部，
所述平面部构成为，具有：
与所述翅片(2)接触的插入件基部(5a)；
从所述插入件基部(5a)向与所述芯部(3)相反的方向弯折并沿所述管(1)的层叠方向延伸的第1壁部(51)；以及
从所述第1壁部(51)朝向所述管(1)的长度方向外侧弯折并沿所述管(1)的长度方向延伸的第2壁部(52)，
从所述插入件基部(5a)的长度方向的端部起遍及所述第1壁部(51)地形成有肋(53)，所述肋(53)从所述翅片(2)侧向与所述翅片(2)相反的一侧突出，
在所述肋(53)上设有从与所述翅片(2)相反的一侧向所述翅片(2)侧凹陷的凹部(54)。
2.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，
在所述管(1)的长度方向上，所述凹部(54)配置在所述肋(53)的中央部。
3.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，
具备箱部(4)，该箱部(4)沿所述多根管(1)的层叠方向延伸，并且进行在所述管(1)中流动的所述第1流体的集合或分配，
所述插入件(5)与所述箱部(4)接合，
所述肋(53)配置在所述插入件(5)的与所述箱部(4)接合的接合部附近。
4.如权利要求2所述的热交换器，其特征在于，
具备箱部(4)，该箱部(4)沿所述多根管(1)的层叠方向延伸，并且进行在所述管(1)中流动的所述第1流体的集合或分配，
所述插入件(5)与所述箱部(4)接合，
所述肋(53)配置在所述插入件(5)的与所述箱部(4)接合的接合部附近。
5.如权利要求1-4中任一项所述的热交换器，其特征在于，
所述插入件基部(5a)中的所述肋(53)周围的部位与所述翅片(2)接触。
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