CN111512109B - 无集管板型热交换器 - Google Patents

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Abstract

在无集管板型热交换器中，抑制了供高温的废气等流入的管前端部的温度上升，从而提升了耐久性。以与鼓出部(4)平行且与鼓出部(4)大致相同长度的方式在各板(5)、板(6)的外表面侧形成有凹陷的宽度窄的凹槽部(4c)。

Description

无集管板型热交换器
技术领域
本发明涉及一种热交换器，该热交换器主要最适于用冷却水冷却废气的EGR冷却器、将废气的热量回收于冷却水的废热回收器，并具有无集管板型的芯。
该无集管板型的芯使用使扁平管的开口端沿厚度方向鼓出而成的构件，并在其鼓出部处进行层叠，由此不需要集管板。
背景技术
在下述专利文献1中提出了无集管板型热交换器。
如图5、图6、图7所示，在该热交换器芯15a中，形成该芯的扁平管16a由将一对形成为槽型的板以彼此使其槽底对置的方式嵌合而成的构件构成，且在板的两端开放侧的缘部形成有鼓出部16b，在该鼓出部16b处进行层叠，并将各板间一体地钎焊固定。并且，如图6所示，各板的相交角θ形成为锐角。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-183833号公报
发明内容
发明要解决的课题
以往的无集管板型热交换器在废气的入口部处各扁平管变为高温，热交换器有可能由于反复产生的热循环而劣化。
这是由于，无集管板型热交换器具有结构变得简单的优点，但作为缺点，与具有集管板的热交换器相比，各扁平管的前端部的冷却性差，从而该部分变为高温。
于是，本发明的课题在于提供具有无集管板的优点、并且尽可能地降低扁平管的前端部的温度的热交换器。
用于解决课题的方案
技术方案1所记载的本发明是一种无集管板型热交换器，其具有：
扁平管7，其具有一对板5、6，所述一对板5、6分别在两侧立起有一对侧壁1而整体形成为槽状，且在与该侧壁1正交的槽底3的两开放侧的缘部向厚度方向外侧形成有小宽度的鼓出部4，这些板5、6以彼此反向地对置的方式嵌合；以及
热交换器芯15，在所述热交换器芯15中，多个扁平管7在鼓出部4彼此层叠，且各板5、6彼此钎焊接合，
第一流体10从各扁平管7的所述鼓出部4的前端流入所述各扁平管7的内部，第二流体11在所述各扁平管7的外侧流通，其中，
以与所述鼓出部4平行且与所述鼓出部4大致相同长度的方式在各板5、6的外表面侧形成有凹陷的宽度窄的凹槽部4c，在所述各板5、6的内表面侧形成有与所述凹槽部4c相反的凸条部。
技术方案2所记载的本发明在技术方案1所记载的无集管板型热交换器的基础上，其特征在于，对于所述各板5、6的所述鼓出部4的宽度，在所述鼓出部4的长度方向上的两端部成为宽的宽幅部4b，而在除所述长度方向上的两端部以外的中间部形成为窄的窄幅部4a，且在所述两端部具有越接近所述侧壁1则变得越宽的平面三角形的、或者平面弯曲的所述钎焊接合部。
发明效果
技术方案1所记载的本发明在各板5、6的外表面侧以与鼓出部4平行且与鼓出部大致相同的长度的方式形成有凹陷的宽度窄的凹槽部4c。因此，在鼓出部4附近、即凹槽部4c流动的冷却水的流量增加。
另外，图6所示的以往型的扁平管16a中的层叠部的外表面侧的相交角θ形成为锐角，与此相对，在本发明的扁平管7的情况下，还由于相交角伴随着凹槽部4c的形成而扩开，从而鼓出部4附近的冷却水的流量增加。上述的结果是，促进了扁平管7的前端部的冷却，抑制了该前端部的温度上升，因此防止了由热循环引起的热交换器的劣化。
并且，凹槽部4c针对鼓出部4的长度方向上的弯曲而作为加强肋发挥功能，因此能够使鼓出部4的宽度窄，其结果是，从冷却水至扁平管7的前端的距离变短。由此，也促进了该前端部的冷却，抑制了该前端部的温度上升，因此防止了由热循环引起的热交换器的劣化。
另外，凹槽部4c针对扁平管7的轴向上的伸缩而作为弹性变形要素发挥功能，吸收该方向上的热膨胀差，由此，也防止了由热循环引起的热交换器的劣化。
技术方案2所记载的本发明在所述鼓出部4的长度方向上的两端部形成有宽的宽幅部4b，而在除长度方向上的两端部以外的中间部形成有窄的窄幅部4a，因此，由废气引起的温度上升大的部位(鼓出部4的长度方向上的中间部)的冷却效果提高。
并且，使所述鼓出部4的宽幅部4b形成为越接近侧壁1则变得越宽的平面三角形或者弯曲的形状。由此，缓和了侧壁附近的热应力的集中，因此更进一步防止了由热循环引起的热交换器的劣化。
附图说明
图1是本发明的热交换器芯的主要部分俯视图。
图2是图1的II-II向视剖视图。
图3的(A)是在该热交换器芯中使用的扁平管7的主要部分立体图，图3的(B)是由该扁平管7的层叠体构成的热交换器芯15的主要部分纵剖视立体图。
图4是具有该热交换器芯15的热交换器的分解立体图。
图5是以往型扁平管16a的主要部分俯视图。
图6是由该扁平管16a的层叠体构成的芯的主要部分纵剖视图，是图5的VI-VI向视剖视图。
图7是该扁平管16a的主要部分立体图以及由该扁平管16a的层叠体构成的热交换器芯15a的主要部分纵剖视立体图。
具体实施方式
接下来，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
本发明的热交换器主要最适于作为EGR冷却器。在该实施方式的说明中，废气是第一流体10，冷却水相当于第二流体11。
如图4所示，在该热交换器中，将多个扁平管7层叠而形成热交换器芯15，并用外壳12覆盖嵌合该热交换器芯15的外周。并且，使废气(第一流体)10在各扁平管7的内表面侧流通，使冷却水(第二流体)11在各扁平管7的外表面侧流通。
如图1～图3所示，形成热交换器芯15的各扁平管7由将一对板5、板6以彼此反向地对置的方式嵌合而成的构件构成，该一对板5、板6在两端立起有一对侧壁1，从而整体形成为槽状。
在各板5、板6的两开放侧(扁平管7的形成有开口端的一侧)的缘部，向厚度方向外侧形成有宽度窄的鼓出部4。
另外，在各扁平管7的内部插入有内翅片9。
优选为，在彼此接合的各部件的至少一侧覆盖或者涂覆有钎焊料。
需要说明的是，外壳12由箱状的外壳主体12a和盖12b形成。并且，将一对废气(第一流体)10用的管道13配置于外壳12的长度方向上的两端，以冷却水在热交换器芯15的水流路17流通的方式将冷却水(第二流体)11用的管道14配置于外壳12。并且，在高温的炉内将各部件间一体地钎焊而形成热交换器。
(发明的特征)
在此，本发明的特征在于图1、图2所示的鼓出部4的形状。
该鼓出部4在板5、板6的开放侧处沿厚度方向鼓出。
在该例中，鼓出部4的宽度在图1中形成为在两端部较宽而在除两端部以外处较窄。即，在中间部，窄幅部4a的宽度为L1，在两端部，鼓出部4的宽幅部4b的宽度为L2。在此，L2＞L1。该宽幅部4b成为宽度越接近侧壁1的两侧则越变宽的平面三角形或者平面弯曲形状。
并且，在该窄幅部4a的范围内，与窄幅部4a并列地形成有凹槽部4c。如图2所示，该凹槽部4c形成于各板5、板6的外表面侧，并以窄的宽度凹陷。并且，凹槽部4c形成为与窄幅部4a平行且与其大致相同长度。
需要说明的是，在该例中，如图1、图2所示，凹槽部4c的长度形成为与窄幅部4a的长度大致相同，但也可以将其改变，将凹槽部4c沿着鼓出部4形成，且使凹槽部4c的长度成为与鼓出部4的全长相同的长度。
当从各板5、板6的内表面侧观察时，凹陷部4c形成为细长的凸条。该凹槽部4c也能够用于内翅片的定位。
并且，各扁平管7在鼓出部4处层叠，在扁平管7的内表面侧形成供废气(第一流体)10流入的气体流路16。在该气体流路16内装有内翅片9。
另外，在扁平管7的外表面侧形成有水流路17，并向该水流路17供给冷却水(第二流体)11。在该水流路17侧，凹槽部4c成为冷却水(第二流体)11的引导流路。即，能够更顺畅地将冷却水(第二流体)11经由凹槽部4c而导向窄幅部4a，从而有效地冷却扁平管的前端部。
(作用)
在这样的热交换器中，废气(第一流体)10从各扁平管7的入口侧的开口端流入其内部。并且，在扁平管7的外表面侧，从一方的管道14流入的冷却水(第二流体)11向各扁平管7供给。
在构成扁平管7的各板5、6的外表面侧，凹陷的宽度窄的凹槽部4c形成为与窄幅部4a平行且与窄幅部4a大致相同的长度，因此在扁平管7的外表面侧的窄幅部4a附近、即凹槽部4c流动的冷却水(第二流体)11的流量增加。
另外，伴随着凹槽部4c的形成，扁平管7中的层叠部的外表面侧的相交角扩开，因此窄幅部4a附近的冷却水(第二流体)11的流量增加。上述的结果是，促进了扁平管7的前端部的冷却，抑制了该前端部的温度上升，因此防止了由热循环引起的热交换器的劣化。
并且，凹槽部4c针对窄幅部4a的长度方向上的弯曲而作为加强肋发挥功能，因此能够使窄幅部4a的宽度窄，其结果是，从冷却水至扁平管7的前端的距离变短。由此，也促进了该前端部的冷却，抑制了该前端部的温度上升，因此防止了由热循环引起的热交换器的劣化。
另外，凹槽部4c针对扁平管7的轴向上的伸缩而作为弹性变形要素发挥功能，并吸收该方向上的热膨胀差，由此，也防止了由热循环引起的热交换器的劣化。
在为了确认本发明的效果而对一例实施了数值解析后，图5、图6、图7所示的以往型的热交换器芯的扁平管的前端部温度的最大值为358℃，与此相对，本发明的热交换器芯的扁平管的前端部温度的最大值为265℃，从而确认了大幅度的温度降低效果。
产业上的可利用性
本发明最适于作为EGR冷却器，并且还能够应用于废热回收器等其他热交换器。
附图标记说明
1 侧壁
3 槽底
4 鼓出部
4a 窄幅部
4b 宽幅部
4c 凹槽部
5 板
6 板
7 扁平管
8 凹窝
9 内翅片
10 第一流体(废气)
11 第二流体(冷却水)
12 外壳
12a 外壳主体
12b 盖
13 管道
14 管道
15 热交换器芯
15a 热交换器芯
16 气体流路
16a 扁平管
16b 鼓出部
17 水流路。

Claims (2)

1.一种无集管板型热交换器，其具有：
扁平管(7)，其具有一对板(5、6)，所述一对板(5、6)分别在两侧立起有一对侧壁(1)而整体形成为槽状，且在与该侧壁(1)正交的槽底(3)的两开放侧的缘部向厚度方向外侧形成有小宽度的鼓出部(4)，这些板(5、6)以彼此反向地对置的方式嵌合；以及
热交换器芯(15)，在所述热交换器芯(15)中，多个扁平管(7)在鼓出部(4)彼此层叠，且各板(5、6)彼此钎焊接合，
第一流体(10)从各扁平管(7)的所述鼓出部(4)的前端流入所述各扁平管(7)的内部，第二流体(11)在所述各扁平管(7)的外侧流通，其中，
以与所述鼓出部(4)平行且与所述鼓出部(4)大致相同长度的方式在各板(5、6)的外表面侧形成有凹陷的宽度窄的凹槽部(4c)，在所述各板(5、6)的内表面侧形成有与所述凹槽部(4c)相反的凸条部。
2.根据权利要求1所述的无集管板型热交换器，其特征在于，
对于所述各板(5、6)的所述鼓出部(4)的宽度，在所述鼓出部(4)的长度方向上的两端部成为宽的宽幅部(4b)，而在除所述长度方向上的两端部以外的中间部形成为窄的窄幅部(4a)，且在所述两端部具有越接近所述侧壁(1)则变得越宽的平面三角形的、或者平面弯曲的所述宽幅部(4b)。
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