CN107208979A - 层叠板式热交换器 - Google Patents

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CN107208979A
CN107208979A CN201480082318.7A CN201480082318A CN107208979A CN 107208979 A CN107208979 A CN 107208979A CN 201480082318 A CN201480082318 A CN 201480082318A CN 107208979 A CN107208979 A CN 107208979A
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水下晃
水下晃一
洪成希
金玄俊
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三菱重工压缩机有限公司
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Abstract

一种层叠板式热交换器包括:通过层叠多个板(3)而形成的层叠板主体(30)以及热交换器主体(2),其包括连接到所述层叠板主体(30)的第一集管(4)和第二集管(4),其中流体(G)通过所述第一集管(4)从所述层叠板主体(30)的外侧流入,流体(G)通过所述第二集管(4)流出到所述层叠板主体(30)的外部。所述多个板(3)中的每一个都形成为具有第一表面(38a)和第二表面(38b的平板形状。第一表面(38a)设置有由内壁(42)限定的且流体从其中流过的多个槽(39)。多个板(3)彼此连接,使得多个板(3)中的一个的第一表面(38a)钎焊到多个板(3)中的另一个的第二表面(38b)。

Description

层叠板式热交换器
技术领域
[0001]本发明涉及一种层叠板式热交换器。
背景技术
[0002]存在常规的层叠板式热交换器,它包括彼此层叠并结合的多个波形板。每个波形 板在其表面上具有作为流体流道的多个凹部(例如,参见日本未审查专利申请公^ No.2002-62085)。此外,存在由通过扩散结合而彼此结合的平板形成的传统的层叠板式热 交换器(例如,日本未审查专利申请公开昭6丨_62795和日本未审查专利申请公开(pCT申^ 的翻译)No .2008-535261)。
发明内容 [0003] 技术问题
[0004]当在层叠板式热交换器中使用波形板时,可能不能充分获得板的刚性。此外,当通 过钎焊将板彼此结合时,可能不能充分获得每个板之间的结合力。此外,当待奸焊到相邻板 的结合部分较大时,钎焊材料可能不会充分地在结合部分上扩展,即结合部分的中间部分 可能不被钎焊材料覆盖,并且可能不能充分获得各个板之间的结合力。因此,在传统的层叠 板式热交换中,当流道中的压力在操作期间变得等于或高于100巴时,板可能会脱落或损 坏。 '
[0005]因此,在一些常规的层叠板式热交换器中,通过扩散结合将各板结合到相邻的板 上,以获得它们之间的足够的结合力。然而,通过使用扩散结合以制造层叠板式热交换器, 生产成本可能增加。
[0006] 解决方案
[0007] 根据本发明的第一方面,一种层叠板式热交换器包括:通过层叠多个板形成的层 叠板主体;和热交换器主体,所述热交换器主体包括连接到所述层叠板主体的第一集管和 第二集管,其中流体通过所述第一集管从所述层叠板主体的外部流入,并且所述流体通过 所述第二集管流出到所述层叠板主体的外部,其中,所述多个板中的每一个都形成为具有 第一表面和第二表面的平板形状,所述多个板中的至少一个板的第一表面设置有由内壁限 定的且所述流体从其中流过的多个槽,并且所述多个板通过钎焊彼此结合,使得所述多个 板中的一个板的第一表面被钎焊到所述多个板中的另一个板的第二表面。
[0008] 根据该结构,由于在平板状的板上形成多个槽,所以与使用波形板相比,能够获得 足够的刚性。因此,即使层叠板式热交换器内的压力变高,也能够防止层叠板式热交换器的 损坏。因此,层叠板式热交换器可以在高压环境下使用。
[0009] 此外,由于多个板中的每一个通过钎焊彼此结合,所以可以以低成本制造层叠板 式热交换器。
[0010] 根据本发明的第二方面,在根据第一方面的层叠板式热交换器中,所述多个槽包 括具有第一槽组和第二槽组的至少两个槽组,其中所述第二槽组具有比所述第一槽组的槽 宽窄的槽宽。
[0011] 根据该结构,形成在第二槽组中的槽和内壁的数量增加。因此,由于第一表面的形 成有内壁的部分被用作要与相邻的板结合的结合部分,所以随着形成在第二槽组中的内壁 的数量增加,多个板彼此更牢固地结合。此外,由于形成有内壁的每个结合部分都很窄,所 以每个结合部分都可以被钎焊材料充分地覆盖。因此,可以防止由于缺乏钎料而引起的结 合缺陷。
[0012] 此外,当层叠板式热交换器内的压力变高时,施加到每个板的应力增加,并且多个 板可能被应力剥离。然而,由于第二槽组的槽宽较窄,所以应力分布到第二槽组中的各个 槽,施加到板的应力减小。因此,即使每个板通过钎焊结合,也可以防止多个板被应力剥离。
[0013] 结果,层叠板式热交换器可以在高压环境下使用。
[0014] 根据本发明的第三方面,在根据第一或第二方面的层叠板式热交换器中,在所述 第一槽组和所述第二槽组之间设置合流部分,并且至少两个内壁在与流体的流动方向相交 的方向上设置在相对于所述第二槽组的两侧的位置处。
[0015] 根据该结构,即使第一槽组的宽度与第二槽组的宽度不同,从第一槽组流出的流 体也可以在合流部分合并,并且均匀地分流到第二槽组中。因此,流体能够在多个槽的每一 个中平滑且均匀地流动。结果,能够防止层叠板式热交换器的压力损失,能够提高热交换效 率。
[0016] 根据本发明的第四方面,在根据第二或第三方面的层叠板式热交换器中,当第二 槽组的槽宽为w时,宽度w被设定为2mm至4皿1。多个板中的至少一个的厚度设定为小于宽度 I
[0017] 根据该结构,由于第二槽组的槽宽ff设定为2mm至4mm,所以第二槽组中的流体的压 力进一步增大。因此,可以提高热交换的速度,并且可以提高热交换的效率。此外,根据该结 构,由于至少一个板的厚度设定为小于宽度W,所以能够紧凑地且以低成本地制造层叠板式 热交换器,以减少形成板的材料。
[0018] 根据本发明的第五方面,在根据第一至第四方面中任一方面的层叠板式热交换器 中,所述多个板中的至少一个包括形成在所述多个槽周围的结合部,以结合到多个板中的 另一个的第二表面,并且结合部分包括辅助结合部。
[0019] 根据本发明的第六方面,在第五方面的层叠板式热交换器中,辅助结合部形成为 槽状。
[0020] 根据该结构,由于辅助结合部形成在结合部中,结合部中的平坦区域被辅助结合 部分开。因此,钎焊材料可以充分地在待钎焊的结合部的整个平坦区域上扩展,而不会减少 结合部中的平坦区域的总面积。因此,多个板中的每一个能够以强的结合力结合,并且可以 防止层叠板式热交换器的缺陷发生。
[0021] 根据本发明的第七方面,在第五方面的层叠板式热交换器中,当第二槽组的槽宽 为糊寸,从所述板的在与第二槽组正交的方向上的第一端到第二槽组中的靠近所述板的所 述第一端的最外侧槽的距离设定为所述宽度W的10倍或以下。
[0022] 根据该结构,可以减少形成在多个槽周围的结合部,并且能够使第二槽组的有效 面积充分大。因此,可以提高热交换的速度,并且可以提高热交换的效率。
[0023] 发明的有益效果
[0024]根据上述层叠板式热交换器,即使在高压环境下使用层叠板式热交换器,也能够 防止发生缺陷。此外,能够降低层叠板式热交换器的制造成本。
附图说明
[0025]图1是表示本发明的实施例的层叠板式热交换器的立体图。
[0026]图2是表示本发明的实施例的层叠板式热交换器的侧视图。
[0027]图3是层叠板主体的分解立体图。
[0028]图4是表示形成在本发明的实施例的板上的流道的图案的俯视图。
[0029]图5是图4的部分A的放大图。
[0030]图6是沿图4的VI-VV线的剖视图。
[0031] 图7是沿图5的VII-VII/-VII/线的剖视图。
[0032] 图 8 是沿图 5 的 VIII-VIII / -VI11〃-VIII〃 / 线的剖视图。
具体实施方式
[0033](层叠板式热交换器的结构)
[0034]以下,参照附图对本发明的实施例的层叠板式热交换器1进行说明。
[0035]图1是表示层叠板式热交换器1的立体图。图2是表示层叠板式热交换器1的侧视 图。图3是根据本发明的实施例的层叠板主体30的分解立体图。
[0036]如图1所示,层叠板式热交换器1包括由层叠板主体30和集管4构成的热交换器主 体2〇
[0037]如图3所示,通过交替地层叠第一板3a和第二板3b而形成层叠板主体30,其中第一 板3a具有高温流体流道39a以使得高温流体Gr流动,第二板3b具有低温流体流道3%以使得 低温流体G2流动。在下文中,将第一板3a和第二板3b统称为板3。高温流体流道39a和低温流 体流道39b统称为流道39。高温流体G1和低温流体G2将统称为流体G。
[0038] 板3具有宽度方向和长度方向的两个方向。宽度方向对应于高温流体G1流入和流 出图3中的高温流体流道39a的方向。
[0039] 在下面的描述中,将板3的宽度方向称为X方向。板3的长度被称为Y方向。将板3的 层叠方向称为Z方向。
[0040] 如图2所示,板3具有四个侧面,位于X方向一侧(-X方向)的第一侧面38c,位于X方 向另一侧(+X方向)的第二侧面38d,位于Y方向一侧(+Y方向)的第三侧面38e,和位于Y方向 另一侧(-Y方向)的第四侧面38f。
[0041] 将通过层叠板3形成的层叠板主体30的四个侧面以与板3的第一侧面38c,第二侧 面38d,第三侧面38e,第四侧面38f相同的名称表示。
[0042] 在本实施例中,如图2所示,集管4由第一入口集管4a,第二入口集管4b,第一出口 集管4c和第二出口集管4d的四个集管构成。
[0043] 如图2所示,第一入口集管4a设置在层叠板主体30的第一侧面38c上且更加靠近第 三侧面38e。第一入口集管4a具有第一入口 4e,高温流体G1从层叠板主体30的外侧流入其 中。
[0044] 第二入口集管4b设置在层叠板主体30的第二侧面38d上且更加靠近第三侧面38e。 第二入口集管4b具有第二入口 4f,低温流体G2从层叠板主体30的外侧流入第二入口 4f。 [0045]第一出口集管4c设置在层叠板主体3〇的第二侧面38d上且更加靠近第四侧面38f。 第一出口集管4c具有第一出口4g,高温流体G1通过该出口4流出到层叠板主体30的外部。 [0046] 第二出口集管4d设置在层叠板主体3〇的第一侧面38c上且更加靠近第四侧面38f。 第二出口集管4d具有第二出口 4h,低温流体G2通过该出口 4h流出到层叠板主体30的外部。 [0047] 如图3所示,板3形成为平板状,具有第一表面3Sa和第二表面38b。
[0048] 如图3所示,高温流体G1流过的高温流体流道39a通过蚀刻在第一板3a的第一表面 38a上以槽形状形成。低温流体G2流过的低温流体流道3%通过蚀刻在第二板3b的第一表面 38a上以槽形状形成。
[0049]图4是表示形成在第一板3a (板3)的第一表面38a上的高温流体流道39a的图案的 俯视图。图5是图4的部分A的放大图。图6是沿图4的VI-VV线的剖视图。
[0050] 如图3和图4所示,高温流体流道39a具有第一入口通道3 la,第一中间通道33a,主 通道34a,第二中间通道33b和第一出口通道32a的四个部分。低温流体流道39b具有第二入 口通道3lb,第一中间通道33a,主通道Mb,第二中间通道33b和第二出口通道32b的四个部 分。
[0051] 第一入口通道3la和第二入口通道3lb将统称为入口通道31。第一中间通道33a和 第二中间通道33b将统称为中间通道33。主通道34a和主通道34b将统称为主通道34。第一出 口通道3¾和第二出口通道32b将统称为出口通道32。此外,入口通道31,中间通道33和出口 通道将统称为第一槽组。主通道34将被称为第二槽组。
[0052]由于基本结构相同,因此将基于第一板3a的高温流体流道3如进行如下的说明。 [0053]如图4所示,第一入口通道31a由平面图(从+Z方向观察)中的具有直线槽形状的多 个槽构成,并且在Y方向上形成在范围L3 (图5所示)中,使得多个槽沿Y方向排列。
[0054] 第一入口通道3la具有第一入口开口 40a,第一入口开口 40a在远离第一板3a的第 三侧面38e的位置处朝向第一板3a的第一侧面38c (向-X方向)开口。
[0055]第一入口通道31a与第一板3a的第三侧面3Se平行地朝向第一板3a的第二侧面38d (朝向+X方向)延伸到如下位置:该位置以预定距离设置在第一入口通道31a和第一板3a的 第二侧面38d之间。
[0056]此外,第一入口通道:31a形成为使得随着接近第一板3a的第四侧面3計侧,在X方向 上的长度变得越短。
[0057]如图4所示,第一中间通道3¾在平面图中(从+Z方向观察)由具有直线槽形状的多 个槽构成。
[0058]第一中间通道3¾形成在范围L2 (如图5所示)、在Y方向的范围L3和X方向的范围L1 中,该范围L2从第一中间通道33a的布置为靠近第一侧面3如的最外侧槽到第一中间通道 33a的布置为靠近第二侧面38d的最外侧槽。
[0059]第一中间通道33a从第一入口通道3la的靠近第二侧面38d的端部附近的部分(+x 方向)开始形成,其中形成在第一入口通道31a和第一中间通道3¾之间的合流部分37 (稍后 描述)介入在它们之间。
[0060]第一中间通道33a朝向第一板3a的第四侧面38f延伸并倾斜到如下的位置,该位置 在Y方向上与第一入口通道31a的设置为靠近第四侧面38f的最外侧槽的位置相同的位置 (在-Y方向)。
[0061]如图4所示,主通道34a在俯视图中(从+Z方向观察)由多个槽形成,其中所述多个 槽具有波纹形状,并且形成在X方向上的范围L1 (图5所示)中,从而多个槽沿X方向排列。 [0062] 主通道34a从第一中间通道33a的靠近第四侧面38f (-Y方向)的端部附近的部分开 始形成,其中形成在主通道34a和第一中间通道33a之间的合流部分37介入在它们之间,同 时主通道34a的设置成靠近第一侧面38c (-X方向)的最外侧槽连接到第一入口通道31a的被 设置为靠近第四侧面38f (-Y方向)的最外侧槽的靠近第二侧面38d (+X方向)的端部。
[0063] 主通道34a布置在第一板3a的大体上中心处,第一板3a具有在主通道34a的沿X方 向的两侧上的预定宽度W4 (如图6所示)。
[0064] 主通道34a与第一板3a的第一侧面38c平行地朝向第四侧面38f (-Y方向)延伸。
[0065]中间通道33b的配置与中间通道33a的配置相似。也就是说,如图3所示,第二中间 通道33b由多个槽构成。
[0066] 第二中间通道33b从主通道34a的靠近第四侧面38f (-Y方向)的端部附近的部分开 始形成,其中形成在主通道34a和第二中间通道33b之间的合流部分37介入在它们之间。 [0067] 第二中间通道33b向第一板3a的第二侧面38d延伸并倾斜。
[0068] 第一出口通道32a的结构类似于第一入口通道31a的结构。也就是说,如图4所示, 第一出口通道32a由多个槽构成,使得多个槽在Y方向上排列。
[0069] 第一出口通道32a从第二中间通道33b的靠近第二侧面38d (+X方向)的端部的部分 开始形成,其中形成在第一出口通道32a和第二中间通道33b之间的合流部分37介入在它们 之间,同时第一出口通道32a的被设置为靠近第三侧面38e (+Y方向)的最外侧槽被连接到主 通道34a的被设置为靠近第二侧面38d (+X方向)的最外侧槽的靠近第四侧面38f (在-Y方向) 的立而部。
[0070] 第一出口通道32a平行于第一板3a的第四侧面38f朝向第一板3a的第二侧面38d 潮向+X方向)延伸。
[0071] 第一出口通道32a具有第一出口开口41a,该第一出口开口41a在远离第一板3a的 第四侧面38f的位置处朝向第一板3a的第二侧面38d (向+X方向)开口。
[0072] 如图5所示,主通道34a具有槽宽W1,第一中间通道33a具有槽宽W2,第一入口通道 31a具有槽宽W3。第二中间通道33b具有与第一中间通道相同的槽宽,并且第一出口通道 32a具有与第一入口通道31a相同的槽宽。
[0073] 槽宽W1〜W3满足关系式:
[0074] W1<W2<W3。
[0075] 在本实施例中,如图6所示,主通道34a的槽宽W1设定为2mm〜4mm。更优选地,槽宽 ffl被设定为3mm。
[0076] 板3的厚度T优选设定为小于宽度W1。更优选地,将板3的厚度设定为2臟或以下。
[0077] 第一入口通道31a,中间通道33,主通道34a和第一出口通道32a的槽深度D优选设 定为约1.5mm。
[0078] 此外,范围L1〜L3满足以下关系:
[0079] L3<L2<L1。
[0080] 此外,主通道34a中的槽的数量大于中间通道33中槽的数量,并且中间通道33中的 槽的数量大于第一入口通道31a和第一出口通道32a中槽的数量。
[0081]图7是沿图5的VII-VIV-VII/线的剖视图。图8是沿图5的VIII-VIir-VIII〃-vm"/线的剖视图。
[0082] 在图7中,第一中间通道33a由VII-VII/之间的区域表示,合流部分37由VII/-VII" 之间的区域表示。
[0083] 如图7所示,例如,第一中间通道33a和主通道34a之间的合流部分37被配置为具有 一个槽,该槽具有比第一中间通道33a的槽宽更宽的槽宽。
[0084] 更具体地,如图7中的VII-VII z之间的区域所示,第一中间通道33a设置有由内壁 42以宽度W2为间隔而限定的多个槽。因此,高温流体G1在第一中间流道33a中在各个槽中分 开地流动。
[0085] 然而,如图7中的VII / -VII 〃之间的区域所示,第一中间通道33a和主通道34a之间 的合流部分37具有在X方向上设置在范围L1的两侧的两个内壁42。合流部分37的两个内壁 42之一是第一中间通道33a的设置为靠近第一侧面38c的最外侧槽和主通道34a的设置为靠 近第一侧面38c的最外侧槽连接的部分处。合流部分37的两个内壁42中的另一个是第一中 间通道33a的设置为靠近第二侧面38d的最外侧槽和主通道34a的设置为靠近第二侧面38d 的最外侧槽的连接的部分处。因此,从第一中间流道33a流出的高温流体G1在合流部分处合 流。
[0086] 在图8中,第一中间通道33a由VIII -VIII / -VIII 〃之间的区域表示,合流部分37由 VIII〃-VIII 〃/之间的区域表示。
[0087]如图8所示,例如,第一入口通道31a和第一中间通道33a之间的合流部分37被构造 成具有多个槽。
[0088]更具体地说,如图8中Vllf-VIII"/之间的区域所示,第一入口通道31a和第一中 间通道33a之间的合流部分37设置有多个槽,这些槽由内壁42以大于中间通道33的宽度W2 的间隔而限定,所述内壁42包括被设置在范围L2的两侧上的两个内壁42。利用这种结构,从 第一入口通道31a流出的高温流体G1仍然可以在合流部分37处合并。
[0089]在本实施例中,描述了两种合流部分37,其中第一类型的合流部分37具有一个槽, 第二类型的合流部分37具有多个槽。然而,第一中间通道33a和主通道34a之间的合流部分 37可以形成为第二类型。第一入口通道:31a和第一中间通道33a之间的合流部分37可以形成 为第一类型。
[0090]主通道34a和第二中间通道Mb之间以及第二中间通道33b和第一出口通道32a之 间的合流部分37也形成为第一类型和第二类型中的任一种。
[0091]如图4所示,结合部35围绕第一板3a的高温流体流道39a形成,该结合部35被构造 成结合到第二板3b的第二表面38b,以形成层叠板主体30。
[0092]如图6所不,结合郃35在X方向上具有从第一表面38a的靠近第一侧面38c的端缘到 主通道34a的靠近第一侧面38c的最外侧槽的宽度W4。
[0093]在本实施例中,宽度W4优选设定为主通道34a的宽度W1的10倍或以下。
[0094]如图4所示,结合部35具有形成在两个位置处的辅助结合部36,其中辅助结合部36 在一个位置处以预定空间形成在第一中间通道33a的+X方向的一侧,辅助结合部36在另一 位置处以预定空间形成在第二中间通道33b的-X方向的一侧处。 L〇〇95」在本头施例中,形成在第一中间通道33a的一侧的辅助结合部36例如具有直角三 角形形状,该三角形形状具有第一侧边,该第一侧边在X方向上布置在与第一入口通道31a 的被布置为靠近第三侧面38e的最外侧槽的位置相同的位置上;第二侧边,该第二侧边在Y 方向上布置在与主通道34a的被布置为靠近第二侧面38d的最外侧槽的位置相同的位置;第 三侧边,该第三侧边平行于第一中间通道3¾的被设置为靠近第二侧面38d的最外侧槽平 行,其中预定空间被设置在第三侧边和所述最外侧槽之间。
[00%]在辅助结合部36内形成有多个槽。在本实施例中,辅助结合部36的多个槽以预定 的间隔形成,使得多个槽沿X方向延伸。辅助结合部36的多个槽可以形成为向另一个方向延 伸,例如在Y方向上等。
[0097]在本实施例中,第二板3b的低温流体流道39b具有与第一板3a的高温流体流道39a 相似的形状。然而,低温流体流道39b形成为在X方向上具有高温流体流道39a的横向的相反 的形状。
[0098]以下将仅描述第二板3b的低温流体流道3%和第一板3a的高温流体流道39a之间 的不同之处。
[00"]如图3所示,第二入口通道3 lb具有第二入口开口 40b,该第二入口开口 40b在远离 第二板3b的第三侧面38e的位置处朝向第二板3b的第二侧面38d (至+X方向)开口。第二入口 通道31b平行于第二板3b的第三侧面38e朝向第二板3b的第一侧面38c侧(朝向-X方向)延伸 到设置在第二入口通道31b和第二板3b的第一侧面38c之间具有预定距离的位置处。
[0100]如图3所示,第一中间通道33a从第二入口通道31b的靠近第一侧面38c (-X方向)的 端部附近的部分开始形成,其中形成在第二入口通道31b和第一中间通道33a之间的合流部 分37介入在它们之间。
[0101] 第一中间通道33a朝向第二板3b的第四侧面38f延伸并倾斜到如下的位置:该位置 在Y方向上与第二入口通道31b的设置为靠近第四侧面38f的最外侧槽的位置相同(在-Y方 向上)。
[0102]如图3所示,主通道34b从第一中间通道33a的靠近第四侧面38f(-Y方向)的端部附 近的部分开始形成,其中形成在主通道34b和第一中间通道33a之间的合流部分37介入在它 们之间,同时主通道34b的设置成靠近第二侧面38d (+X方向)的最外侧槽连接到第二入口通 道31b的被设置为靠近第四侧面38f (-Y方向)的最外侧槽的靠近第一侧面38c (-X方向)的端 部。
[0103] 在本实施例中,主通道34b沿与主通道34a相同的方向(Y方向)设置。
[0104] 如图3所示,第二中间通道33b从主通道34b的靠近第四侧面38f(-Y方向)的端部附 近的部分开始形成,其中形成在主通道34a和第二中间通道33b之间的合流部分37介入在它 们之间。
[0105] 第二中间通道33b向第二板3b的第一侧面38c延伸并倾斜。
[0106] 如图3所示,第二出口通道32b从第二中间通道33b的靠近第一侧面38c (-X方向)的 端部的部分开始形成,其中形成在第二出口通道32b和第二中间通道33b之间的合流部分37 介入在它们之间,同时第二出口通道32b的被设置为靠近第三侧面38e (+Y方向)的最外侧槽 被连接到主通道34b的被设置为靠近第一侧面38c (-X方向)的最外侧槽的靠近第四侧面38f 的端部。
[0107]第二出口通道32b平行于第二板3b的第四侧面38f朝向第二板3b的第一侧面38c 潮向-X方向)延伸。
[0108]第二出口通道32b具有第二出口开口41b,该第二出口开口40b在远离第二板3b的 第四侧面38f的位置处朝向第二板3b的第一侧面38c (至-X方向)开口。
[0109]如图4所示,第二板3b的结合部35被配置为结合到第一板3a的第二表面38b以形成 层叠板主体30。结合部35具有形成在两个位置处的辅助结合部36,其中辅助结合部36在一 个位置处形成在第一中间通道33a的-X方向的一侧,辅助结合部36在另一位置处形成在第 二中间通道33b的+X方向的一侧处。
[0110](层叠板式热交换器的组装方法)
[0111]接下来,将参照图1至图3描述层叠板式热交换器1的组装方法。
[0112]首先,如图3所示,第一板3a和第二板3b交替地布置成使得第一板3a的第一表面 38a和第二板3b的第一表面38a面向相同的方向(图3中的+Z方向),并且第一入口开口40a在 X方向上被定位在形成在第二板3b上的第二入口通道3lb的第二入口开口 40b的相对侧。 然后,第一板3a和第二板3b的结合部分被涂覆钎焊材料,分别钎焊到第一板3a的 第二表面38b和第二板3b的第二表面38b上以形成层叠板主体30。
[0114] 接下来,如图2所示,第一入口集管4a安装在层叠板主体30的第一侧面38c的第三 侧面38e侧,使得相对于第一入口通道31a的第一入口开口 40a布置第一入口 4e。
[0115] 第二入口集管4b安装在层叠板主体30的第二侧面38d的第三侧面38e侧,使得相对 于第二入口通道31b的第二入口开口 40b布置第二入口 4f。
[0116] 第一出口集管4c安装在层叠板主体30的第二侧面38d的第四侧面38f上,使得相对 于第一出口通道32a的第一出口开口41a布置第一出口4g。
[0117] 第二出口集管4d安装在层叠板主体30的第一侧面38c的第四侧面38f上,使得相对 于第二出口通道32b的第二出口开口41b布置第二出口4h。
[0118] 以这种方式,将第一入口集管4a,第二入口集管4b,第一出口集管4c和第二出口集 管4d附接到层叠板主体30以形成热交换器主体2 (图1所示)。
[0119] 之后,将高温流体G1和低温流体G2供给到热交换器主体2内的管道(未图示)分别 与第一入口 4e和第二入口 4f连接。此外,从热交换器主体2排出高温流体G1和低温流体G2的 管道(未示出)分别连接到第一出口 4g和第二出口 4h。
[0120] 因此,层叠板式热交换器1的组装完成。
[0121] (层叠板式热交换器的操作)
[0122] 接下来,参照图2和3说明层叠板式热交换器1的操作。
[0123] 首先,如图2所示,高温流体G1从热交换器主体2的外部供给到第一入口集管4a的 第一入口 4e。
[0124] 如图3所示,高温流体G1从第一入口集管4a经由第一入口开口 40a流入高温流体流 道39a的第一入口流道31a。在第一入口通道31a中,高温流体G1沿着第一入口通道31a的延 伸方向沿+X方向流动。
[0125] 然后,高温流体G1从第一入口通道31a流入合流部分37。从第一入口通道31a流出 的高温流体G1在合流部分37处合并。之后,高温流体G1被分开以流入第一中间通道33a。
[0126] 在第一中间通道33a中,高温流体G1沿着第一中间通道3如的倾斜方向流动。
[0127] 然后,高温流体G1从第一中间流道33a流入合流部分37。从第一中间通道33a流出 的高温流体G1在合流部分37合流。然后,高温流体G1被分开以流入主流道34a。
[0128] 在主通道34a中,高温流体G1沿着主通道34a的延伸方向在-Y方向流动。
[0129] 然后,高温流体G1从主通道34a流入合流部分37。从主通道Ma流出的高温流体G1 在合流部分37合流。此后,高温流体G1被分开以流入第二中间流道3%。
[0130] 在第二中间通道33b中,高温流体G1沿着第二中间通道33b的倾斜方向流动。
[0131] 然后,高温流体G1从第二中间流道33b流入合流部分37。从第二中间通道33b流出 的高温流体G1在合流部分37合流。此后,高温流体G1被分开以流入第一出口流道32a。
[0132] 在第一出口通道32a中,高温流体G1沿着第一出口通道32a的延伸方向在+X方向上 流动。高温流体G1通过第一出口开口 41a从第一出口通道32a流动到第一出口集管4c。
[0133] 然后,如图2所示,高温流体G1通过第一出口集管4c的第一出口4g排出到热交换器 主体2的外部。
[0134] 此外,如图2所示,低温流体G2从热交换器主体2的外部供给到第二入口集管4b的 第二入口 4f。
[0135] 如图3所示,低温流体G2从第二入口集管4b通过第二入口开口 40b流入低温流体流 道3%的第二入口流道31b。在第二入口通道31b中,低温流体G2沿着第二入口通道31b的延 伸方向在-X方向上流动。
[0136] 然后,低温流体G2从第二入口通道31b流入合流部分37。从第二入口通道3lb流出 的低温流体G2在合流部分37合流。之后,低温流体G2被分开以流入第一中间通道33a。
[0137] 在第一中间通道33a中,低温流体G2沿着第一中间通道33a的倾斜方向流动。
[0138] 然后,低温流体G2从第一中间流道33a流入合流部分37。从第一中间通道33a流出 的低温流体G2在合流部分37被合流。此后,低温流体G2被分开以流入主通道34b。
[0139] 在主通道34b中,低温流体G2沿着主通道34b的延伸方向在-Y方向上流动。
[0140] 然后,低温流体G2从主通道34b流入合流部分37。从主通道34b流出的低温流体G2 在合流部分37合流。此后,低温流体G2被分开以流入第二中间流道33b。
[0141] 在第二中间通道33b中,低温流体G2沿着第二中间通道33b的倾斜方向流动。
[0142] 然后,低温流体G2从第二中间流道33b流入合流部分37。从第二中间通道33b流出 的低温流体G2在合流部分37处合并。之后,高温流体G1被分离以流入第二出口通道32b。
[0143] 在第二出口通道32b中,低温流体G2沿着第二出口通道32b的延伸方向在-X方向上 流动。
[0144] 低温流体G2通过第二出口开口41b流到第二出口集管4d。
[0145] 然后,如图2所示,低温流体G2通过第二出口集管4d的第二出口 4h排出到热交换器 主体2的外部。
[0146] 以这种方式,流过主通道34a的高温流体G1和流过主通道34b的低温流体G2沿相同 的方向(图3中的-Y方向)流动。 _
[0147] 此时,高温流体G1的热被传递到低温流体G2,并在它们之间进行热交换。
[0148] (效果) 、
[0149] 这样,在上述实施例中,由于流道39形成为使得主通道34的槽宽W1,中间通道33的 槽宽ff2、和入口通道31以及出口通道32的槽宽W3满足关系W1<W2<W3,所以形成在主通道 34中的槽和内壁42的数量增加。由于第一表面38a的形成有内壁42的一些部分被用作与相 邻的板3结合的结合部分,所以随着形成在主通道34中的内壁42的数量增加,板3彼此之间 更牢固地结合。此外,由于形成有内壁42的各结合部分较窄,所以每个结合部分可被钎焊材 料充分地覆盖。因此,可以防止由于缺乏钎料而引起的结合缺陷。
[0150]此外,当层叠板式热交换器1内的压力变高时,施加到每个板3的应力增加,并且多 个板3可能被应力剥离。然而,由于主通道34的槽宽W1窄,所以应力分布到主通道34中的每 个槽,并且施加到板3的应力减小。因此,可以防止多个板3脱落。
[0151] 结果,层叠板式热交换器1可以在例如压力高于100巴的高压环境下使用。
[0152]由于每个板3之间的结合力由于上述结构而增加,即使该层叠板式热交换器1在高 压环境下使用,每个板3也可以通过钎焊彼此结合。此外,由于通过钎焊将每个板3结合,所 以可以低成本地制造层叠板式热交换器1。
[0153] 此外,由于主通道34的宽度W1设定为2mm〜4mm,所以在主通道34中,流体G的压力 进一步增大,可以提高高温流体G1与低温流体G2之间的热交换速率,并且可以提高热交换 的效率。
[0154] 此外,由于板3的厚度T设定为小于主通道34的宽度W1,所以可以使用薄板来形成 板3。因此,层叠板式热交换器1可以紧凑地并以低成本制造以减少形成材3的材料。
[0155]此外,由于流道39通过在具有平板形状的板3的第一表面38a上蚀刻形成为槽形 状,所以主通道34的槽宽W1能够变窄,并且尽管板3由薄板形成,但是与使用波形板相比,板 3也可以获得足够的刚性。因此,即使层叠板式热交换器1内的压力变得高于1〇〇巴,也能够 防止层叠板式热交换器1的损坏。因此,层叠板式热交换器1可以在高压环境下使用。
[0156] 此外,由于流道39形成为使得形成有主通道34的范围L1、形成有中间通道33的范 围L2和形成有入口通道31和出口通道32的范围L3满足L3<L2<L1的关系,所以进行热交换 的主通道34的有效面积可以随着中间通道33、入口通道31和出口通道32的面积的减小而增 加。因此,可以有效地进行热交换。
[0157] 此外,由于合流部分37形成在入口通道31和中间通道33之间、在中间通道33和主 通道34之间、在主通道34和中间通道33之间以及在中间通道33和出口通道32之间,所以从 入口通道31流出的流体G在合流部分37处汇合并均匀地分流到中间通道33中,从中间通道 33流出的流体G在合流部分37处汇合并均匀分流到主通道34中,从主通道34流出的流体G在 合流部分37处汇合并均匀地分流到中间通道33中,并且从中间通道33流动的流体G在合流 部分37处汇合并均匀分流到出口通道32中。
[0158]利用上述结构,虽然形成在入口通道31和出口通道32中的槽的数量、形成在中间 通道33中的槽的数量和形成在主通道34中的槽的数量是不同的,但是流体G可以在每个合 流部分37处汇合并均匀地分流到每个通道中。因此,流体G能够平稳且均匀地流入流道39的 各通道。结果,能够防止层叠板式热交换器1的压力损失,能够提高热交换效率。
[0159]当待钎焊的结合部分的总面积小时,可能不能充分获得每个板之间的结合力。此 夕卜,当结合部具有大的待钎焊的平坦区域时,钎焊材料可能不会充分地扩展到结合部分的 整个平坦区域上,结合部分中的平坦区域的中间可能不被钎焊材料覆盖。结果,每个板之间 的结合力可能变弱,并且可能发生层叠板式热交换器的缺陷。
[0160]然而,在上述实施例中,由于辅助结合部36形成在结合部分35中,所以结合部分35 变大,并且结合部分35中的平坦区域被辅助结合部36分开。因此,钎焊材料可以充分地扩展 到待钎焊的结合部分35的整个平坦区域上,而不会减小结合部分35的总面积。因此,每个板 3能够以强的结合力结合,并且能够防止发生层叠板式热交换器的缺陷。
[0161] 此外,由于如上所述,进行热交换的主通道M的有效面积可以随着中间通道33、入 口通道31和出口通道32的面积的减小而增加,所以即使结合部分35的面积增加以形成辅助 结合部36,主通道34也能够具有足够的有效面积。
[0162] 尽管在上述实施例中已经说明性地描述了每个部件的形状或组合,但是具体配置 不限于此,并且在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以适当地进行设计修改。
[0163] 虽然在上述实施例中已经描述了流过主通道34a的高温流体G1和流过主通道34b 的低温流体G2沿相同方向(图3中的-Y方向)流动的结构,但是本发明不限于此。
[0164] 流过主通道34a的高温流体G1可以在与流过主通道34b的低温流体G2相反的方向 上,或者在与流过主通道34b的低温流体G2垂直的方向上流动。在这种结构中,可以充分地 进行热交换。
[0165] 然而,在这种情况下,需要基于高温流体G1和低温流体G2的流动方向,适当地设计 形成在高温流体流道39a和低温流体流道39b中的槽。
[0166] 尽管在上述实施例中已经描述了通过蚀刻在具有平板形状的板3的第一表面38a 上以槽形状形成流道39的结构,但是本发明不限于此。
[0167] 流道39可以通过机械加工形成为槽形。
[0168] 虽然在上述实施例中已经描述了中间通道33、入口通道31和出口通道32形成为直 线槽形状而主通道34形成为波形的结构,但是本发明不限于此。
[0169] 主通道34可以形成为直线槽形状。由于主通道34的有效面积足够大,所以可以在 主通道34中有效地进行热交换。
[0170] 中间通道33、入口通道31和出口通道32可以形成为波形。因此,在中间通道33、入 口通道31和出口通道32处的热交换效率可以增加。
[0171] 虽然在上述实施例中已经描述了辅助结合部36形成为直角三角形的结构,但是本 发明不限于此。
[0172] 当结合部分35中的平坦区域可以被分割时,辅助结合部36可以形成为除了成直角 三角形以外的任何形状。
[0173] 此外,辅助结合部%不限于具有多个槽。辅助结合部36可以具有压花图案或滚花 图案。通过这些结构可以充分获得结合力。
[0174] [工业实用性]
[0175]根据本发明,即使在高压环境下使用层叠板式热交换器,也能够防止发生缺陷。此 外,能够降低层叠板式热交换器的制造成本。
[0176] 附图标记列表
[0177] 1层叠板式热交换器
[0178] 2热交换器主体
[0179] 3板
[0180] 4 集管
[0181] 4a第一入口集管(入口集管)
[0182] 4b第二入口集管(入口集管)
[0183] 4c第一个出口集管(出口集管)
[0184] 4d第二个出口集管(出口集管)
[0185] 4e第一入口(入口)
[0186] 4f第二入口(入口)
[0187] 4g第一出口(出口)
[0188] 4h第二出口(出口)
[0189] 30层叠板主体
[0190] 3a第一板(板)
[0191] 3b第二板(板)
[0192] 31入口通道(第一槽组)
[0193] 31a第一入口通道(入口通道)
[0194] 31b第二入口通道(入口通道)
[0195] 32出口通道(第一槽组)
[0196] 32a第一出口通道(出口通道)
[0197] 32b第二出口通道(出口通道)
[0198] 33中间通道(第一槽组)
[0199] 33a第一中间通道(中间通道)
[0200] 33b第二中间通道(中间通道)
[0201] 34主通道(第二槽组)
[0202] 35结合部
[0203] 36辅助结合部
[0204] 37合流部分
[0205] 38a 第一表面
[0206] 38b 第二表面
[0207] 38c 第一侧面
[0208] 38d 第二侧面
[0209] 38e第三侧面
[0210] 38f第四侧面
[0211] 39 流道
[0212] 39a高温流体通道(流道)
[0213] 39b低温流体通道(流道)
[0214] 40 入口开口
[0215] 40a 第一入口开口
[0216] 40b 第二入口开口
[0217] 41 出口开口
[0218] 41a第一出 口开口
[0219] 41b第二出 口开口
[0220] 42 内壁
[0221] G 流体
[0222] G1高温流体
[0223] G2低温流体
[0224] W1,W2,W3 槽宽
[0225] W4结合部的宽度
[0226] T板厚度
[0227] D槽深度
[0228] L1,L2,L3形成流道的范围
[0229] [引用列表]
[0230][专利文献]
[0231][专利文献1]
[0232] 日本未审查专利申请公开No • 2002-62085
[0233] [专利文献2]
[0234] 日本未审查专利申请公开昭61-62795号
[0235] [专利文献3]
[0236] 日本未审查专利申请公开(PCT申请的翻译)No • 2008-535261

Claims (7)

1. 一种层叠板式热交换器,包括: 通过层叠多个板形成的层叠板主体;和 热交换器主体,所述热交换器主体包括连接到所述层叠板主体的第一集管和第二集 管,其中流体通过所述第一集管从所述层叠板主体的外部流入,并且所述流体通过所述第 二集管流出到所述层叠板主体的外部, 其中,所述多个板中的每一个都形成为具有第一表面和第二表面的平板形状, 所述多个板中的至少一个板的第一表面设置有由内壁限定的且所述流体从其中流过 的多个槽,并且 所述多个板通过钎焊彼此结合,使得所述多个板中的一个板的第一表面被钎焊到所述 多个板中的另一个板的第二表面。
2. 根据权利要求1所述的层叠板式热交换器, 其中所述多个槽包括具有第一槽组和第二槽组的至少两个槽组,其中所述第二槽组具 有比所述第一槽组的槽宽窄的槽宽。
3. 根据权利要求1或2所述的层叠板式热交换器, 其中在所述第一槽组和所述第二槽组之间设置有合流部分,并且 至少两个内壁在与所述流体的流动方向相交的方向上设置在相对于所述第二槽组的 两侧的位置处。
4. 根据权利要求2或3所述的层叠板式热交换器, 其中当所述第二槽组的槽宽为W时, 该宽度W被设定为2mm〜4mm,并且 所述多个板中的至少一个板的厚度被设定为小于所述宽度W。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的层叠板式热交换器, 其中,所述多个板中的至少一个板包括结合部,该结合部形成在所述多个槽周围,以结 合到所述多个板中的另一个板的所述第二表面,并且 所述结合部包括辅助结合部。
6. 根据权利要求5所述的层叠板式热交换器, 其中所述辅助结合部形成为槽形状。
7. 根据权利要求5所述的层叠板式热交换器, 其中当所述第二槽组的槽宽为W时, 从所述板的在与第二槽组正交的方向上的第一端到第二槽组中的靠近所述板的所述 第一端的最外侧槽的距离设定为所述宽度W的10倍或以下。
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