CN113167555A

CN113167555A - 热交换器

Info

Publication number: CN113167555A
Application number: CN201980080708.3A
Authority: CN
Inventors: 孙正旭; 蔡贤根
Original assignee: Hanon Systems Corp
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2018-12-06
Filing date: 2019-12-03
Publication date: 2021-07-23
Anticipated expiration: 2039-12-03
Also published as: KR20200068830A; US20220120507A1; DE112019006095T5; WO2020116903A1; CN113167555B; KR102598408B1

Abstract

本发明涉及一种热交换器，该热交换器包括多个流道板，所述多个流道板彼此层压以形成冷却水流经的冷却水流道和空气流经的空气流道，其中流道板具有引入冷却水的冷却水入口孔和排出冷却水的冷却水出口孔，并且冷却水入口孔和冷却水出口孔彼此间隔开，并且阻挡冷却水的流动的珠状物在冷却水入口孔和冷却水出口之间突起，其中，所述珠状物被布置为围绕冷却水入口孔的外周和冷却水出口孔的外周，并且彼此间隔开，使得冷却水的流动阻力随着冷却水的流动长度的增加而减小，从而通过流道板上的突起以引导冷却水的珠状物，能够使冷却水的流分布均匀，从而提高热交换器的冷却效率。

Description

热交换器

技术领域

本发明涉及一种热交换器，更具体地，涉及一种能够通过增压器在高温高压下冷却压缩空气以增加引擎输出的热交换器。

背景技术

在热交换器中，中间冷却器是通过增压器在高温高压下冷却压缩空气以增加引擎输出的装置。

被增压器迅速压缩的空气可以具有非常高的温度，这使得其体积膨胀并且其氧气浓度下降，导致气缸填充效率降低。因此，中间冷却器可以冷却增压器中的压缩高温空气，从而增加引擎气缸的进气效率并提高燃烧效率以增加燃料效率。

起到作用的中间冷却器基于其冷却方法可以分为水冷式中间冷却器和风冷式中间冷却器。在这些中间冷却器中，水冷中冷器10在原理上可以与风冷式中间冷却器相似，但是不同之处在于，当冷却高温空气通过的中间冷却器时，水冷式中间冷却器10可以使用车辆的冷却水或水代替外部空气来冷却压缩空气。

图1所示的水冷式中间冷却器10可以包括：彼此间隔开预定距离并且彼此平行的第一集管箱20和第二集管箱30；分别形成在第一集管箱20和第二集管箱30上的、引入空气的第一入口管40和排出空气的第一出口管50；两端分别固定在第一集管箱20和第二集管箱30上以形成空气通道的多个导管60；分别插置于导管60之间的翅片70；容纳导管60和翅片70的组件的盖构件80，并且该盖构件80具有分别设置有导管60的两端的一个开口面和相对的开口面；以及形成于盖构件80的一侧的引入冷却水的第二入口管41和排出冷却水的第二出口管51。

另外，相反，水冷式中间冷却器可以被构造成允许冷却水通过导管的内部，并且在中间冷却器中设置作为集管箱、导管和翅片的组件的热交换器芯，并形成围绕该芯的壳体，从而在空气通过壳体内部的同时使用该芯来冷却空气。

然而，如图2所示，为了提高其热交换效率，诸如水冷式中间冷却器的热交换器可以通过具有形成为突出部的形状的导流板来分配冷却水，该突出部从形成冷却水流经的冷却水流道的流道板突起并引导冷却水的流动。然而，冷却水应该沿着流阻小的短流道流动，因此难以均匀地分配流量。因此，需要单独的结构以均匀地分配冷却水流。

[现有技术文献]

[专利文献]

KR 10-1116844B1(2012年2月8日)

EP 2941784 A1(2015年11月11日)

发明内容

技术问题

本发明的目的是提供通过将流道板彼此层压而具有冷却水和空气分别流经的流道的热交换器，其中可以通过从流道板突起以引导冷却水的流动的珠状物，使冷却水流均匀分布，从而提高热交换器的冷却效率。

技术方案

在一个总体方面，一种热交换器包括：彼此层压以分别形成冷却水可以流经的冷却水流道和空气可以流经的空气流道的多个流道板，其中，引入冷却水的冷却水入口孔和排出冷却水的冷却水出口孔可以形成于流道板中同时彼此间隔开，并且阻挡冷却水在冷却水入口孔和冷却水出口之间流动的珠状物可以从流道板突起，并且珠状物可以布置为围绕冷却水入口孔和冷却水出口孔的每个外周，并且彼此间隔开，以使冷却水的流动阻力随着冷却水的流动长度的增加而减小。

另外，随着冷却水入口孔与冷却水出口孔之间的距离增加，彼此相邻的珠状物之间的间隙可以变宽。

另外，珠状物可以沿着冷却水入口孔的外周或冷却水出口孔的外周布置。

另外，珠状物可以包括沿着冷却水入口孔的外周或冷却水出口孔的外周以点状或线状形成的突出部。

另外，珠状物可以包括以点状和线状形成并且在彼此间隔开的同时互相交替地设置的突出部。

另外，珠状物包括以从冷却水入口孔的外周或冷却水出口孔的外周向外延伸的线状突起的导流件。

另外，导流件可以基于冷却水入口孔或冷却水出口孔设置于冷却水流道沿宽度方向的一侧上。

另外，随着冷却水入口孔与冷却水出口孔之间的距离增加，导流件的端部之间的距离可以变长。

另外，冷却水入口孔和冷却水出口孔可以形成于冷却水流道沿宽度方向的中央，并且导流件可以形成于冷却水入口孔和冷却水出口孔中的每一个沿宽度方向的一侧或两侧上。

另外，导流件可以具有沿冷却水入口孔和冷却水出口孔之间的方向弯曲的外部部分。

另外，导流件设置于冷却水入口孔与冷却水出口孔之间的部分的距离越短，导流件的外部部分弯曲的角度可以越大。

另外，导流件可以具有第一肋和第二肋，该第一肋以直线的形状形成且靠近冷却水入口孔或冷却水出口孔，该第二肋以直线的形状形成且远离冷却水入口孔或冷却水出口孔，第一肋和第二肋彼此连接，并且第二肋基于第一肋沿冷却水入口孔和冷却水出口孔之间的方向弯曲。

另外，导流件可以具有平行于冷却水流道的宽度方向形成的第一肋。

另外，导流件可以具有基于冷却水流道的宽度方向沿冷却水入口孔与冷却水出口孔之间的方向弯曲的第一肋。

另外，导流件设置于冷却水入口孔与冷却水出口孔之间的部分的距离越短，第二肋基于冷却水流道的宽度方向弯曲的角度可以越大。

技术效果

如上所述，本发明可以提供一种热交换器，在该热交换器中，可以通过从流道板突起以引导冷却水的流动的珠状物，而使冷却水流均匀分布，从而提高热交换器的冷却效率。

附图说明

图1是示出了传统水冷式中间冷却器的分解立体图。

图2是示出了在传统热交换器中形成冷却流道的散热器(流道板)的平面图。

图3和图4是各示出了根据本发明示例性实施方式的热交换器的组装立体图和分解立体图。

图5和图6是各示出了根据本发明示例性实施方式的热交换器中的流道板和翅片的层压结构的分解立体图和组装立体图。

图7是示出了根据本发明示例性实施方式的热交换器的正面图。

图8是沿图7的方向A-A′的截面图。

图9是沿图7的方向B-B′的截面图。

图10和图11是各示出了根据本发明示例性实施方式的热交换器中的流道板的详细结构的平面图。

具体实施方式

以下，参照附图详细描述具有上述构造的本发明的热交换器。

图3和图4是各示出了根据本发明示例性实施方式的热交换器的组装立体图和分解立体图，并且图5和图6是各示出了根据本发明示例性实施方式的热交换器中的流道板和翅片的层叠结构的分解立体图和组装立体图。另外，图7是示出了根据本发明示例性实施方式的热交换器的正面图，并且图8和图9是沿图7的方向A-A′和B-B′的相应截面图。

如图所示，根据本发明示例性实施方式的热交换器可以大致包括壳体100、多个流道板200和一对集管(header)300。此外，尽管未示出，但是箱可以联接至一对集管300中的每个，并且箱可以通过联接至集管而形成空气可以流动的空间。在此，箱可以形成为具有面向集管的开口侧的容器的形状，并且可以具有引入空气的入口和排出空气的出口。

壳体100可以包括第一构件100-1和第二构件100-2，并且第一构件100-1和第二构件100-2可以彼此联接以在其内形成容纳空间。另外，集管装配部110-1和110-2可以形成于壳体100的分别联接至第一构件100-1和第二构件100-2的每个相对端上，并且集管300可以插入并容纳在集管装配部110-1和110-2中。在此，壳体100可以具有一起形成方管形状的主体部130-1和130-2，并且形成于主体部130-1和130-2的两个开口端中的每个开口端上的集管装配部110-1和110-2可以从主体部的两端中的每端向外延伸。

多个流道板200可以沿高度方向彼此层压并且彼此接合。多个流道板200可以彼此层压，然后通过钎焊彼此接合以分别形成冷却水可以流动的冷却水流道和空气可以流动的空气流道。例如，如图所示，垂直穿过流道板200的冷却水入口孔211和冷却水出口孔221可以分别形成在流道板200沿纵向方向的两侧，并且每个孔的外周可以朝着空气流道突起，以形成杯部202。也就是说，杯部202可以形成为在其底表面中有孔的杯的形状，并且以板201为基准可以形成为在与冷却水流道相邻的表面上凹陷并且可以从与空气流道相邻的表面中凸地突起。例如，此处，冷却水入口孔211和冷却水出口孔221可以形成为沿纵向方向彼此间隔开。因此，多个流道板200可以彼此层压，以形成在其纵向方向的一侧上引入冷却水的入口箱部210和在另一侧上排出冷却水的出口箱部220。

另外，阻挡冷却水在冷却水入口孔211和冷却水出口孔221之间流动的珠状物230可以从流道板200突起。这里，珠状物230可以被布置为围绕冷却水入口孔211和冷却水出口孔221的每个外周。此外，珠状物230可以沿着冷却水入口孔211和冷却水出口孔221的每个外周布置。围绕冷却水入口孔211的珠状物230可以沿着冷却水入口孔211的外周彼此间隔开，并且冷却水因此可以穿过珠状物230之间的空间。以相同的方式，围绕冷却水出口孔221的珠状物230也可以沿着冷却水出口孔221的外周彼此间隔分，并且冷却水因此可以穿过珠状物230之间的空间。此外，例如，流道板200可以以如下方式形成：彼此相对的两个流道板，所述两个流道板彼此层压然后彼此接合以形成单个导管，在该单个导管中形成冷却水流道；波纹翅片400，该波纹翅片400插置于导管之间以接合至导管；以及导管之间的空的空间形成为空气流动的空气流道。图5和图6各示出了具有插置于两个流道板200之间的翅片400的层压组件，其中，可以在其间设置有翅片400的两个流道板200之间形成空气流动的空气流道。另外，如上所述的多个组件可以彼此层压，以形成如图4所示的组件，在该组件中流道板和翅片彼此层压然后彼此组装。另外，图3或图4未示出翅片的形状，并且仅图7的一部分示出了翅片400的形状。然而，翅片可以以如上所描述的和如上所示的结构那样的均匀布局来布置。另外，入口阻挡部203可以被定位为靠近杯部202以阻挡杯部202的外周，并且因此可以通过入口阻挡部203阻挡空气流向杯部202。

集管300是通过如上所述地与箱联接而形成空气可以流动的空间的一部分，并且每个集管300可以插入壳体100的两端的每端上的集管装配部110-1和110-2中，通过钎焊等方法接合，然后与集管装配部110-1和110-2联接。另外，集管300可以形成为矩形框架310的形状，并且可以在其内具有开口330，该开口330沿纵向方向贯穿集管300的两侧。开口330可以连接到通过将流道板200彼此层压而形成的空气流道。另外，集管300可具有将框架310的内侧彼此连接并支撑框架的加强肋320。

在此，引入到形成于壳体100的第二构件100-2上的冷却水入口部131-2的冷却水可以流向通过将流道板200彼此层压而形成的入口箱部210，可以穿过由流道板200形成的冷却水流道，可以被收集在通过将流道板200彼此层压而形成的出口箱部220中，并且可以被排放到形成于壳体100的第二构件100-2上的冷却水出口部131-1。另外，空气可以从一个集管300流向另一集管。空气可以流过集管300的位于纵向方向的一侧上的开口330，穿过流道板200之间的空气流道，并且可以流过集管300的位于纵向方向的另一侧上的开口330。

这里，冷却水流动时所存在的流动阻力可以与冷却水的流动长度成比例，并且冷却水在流道板上的流动长度可以是冷却水从冷却水入口孔211到冷却水出口孔221所流经的通道。更详细地，冷却水可以穿过沿着冷却水入口孔211的外周所形成的珠状物230之间的空间从冷却水入口孔211流向冷却水出口孔221，可以穿过沿着冷却水出口孔221的外周形成的珠状物230之间的空间，然后可以流到冷却水出口孔221。也就是说，珠状物230可以成为冷却水流动时的流动阻力，并且彼此相邻的珠状物230之间的空间可以成为冷却水可以穿过的通道。这里，珠状物230可以彼此间隔开，以使冷却水的流动阻力随着冷却水的流动长度的增加而减小。

因此，在冷却水的流动长度长的部分上，彼此相邻的珠状物230之间的间隙W可以变宽，使得冷却水具有小的流动阻力。相反，在冷却水的流动长度短的部分上，彼此相邻的珠状物230之间的间隙W可以变窄，使得冷却水具有大的流动阻力。以此方式，流道板200的冷却水可以均匀地分布并且在流道的整个宽度上流动。因此，在本发明的热交换器中，通过从流道板突起以引导冷却水流的珠状物，可以使冷却水流均匀分布，从而提高热交换器的冷却效率。

另外，随着冷却水入口孔211和冷却水出口孔221之间的距离增加，彼此相邻的珠状物230之间的间隙W可以变宽。即，如图所示，随着冷却水入口孔211与冷却水出口孔221之间的距离增加，冷却水可以具有更长的流动长度，因此其流动阻力可以增大。因此，随着冷却水入口孔211和冷却水出口孔221之间的距离的增加，珠状物230之间的间隙W可以变宽，并且冷却水流可以均匀地分布。

另外，珠状物230可以包括突出部231和导流件232。这里，突出部231可以沿着冷却水入口孔211或冷却水出口孔221的外周以点状或线状突起，并且形成为点状和线状的突出部可以彼此交替地设置，同时彼此间隔开。另外，导流件232可以以从冷却水入口孔211或冷却水出口孔221的外周向外延伸的线状突起。例如，突出部231可以具有以圆柱或椭圆的形状突起的截面，也可以以肋的形状延长。另外，导流件232可以以肋的形状延长。

另外，随着冷却水入口孔211和冷却水出口孔221之间的距离增加，导流件232的端部之间的距离L可以变长。即，如果采用形成于冷却水入口孔211的外周的导流件232作为示例，则导流件232的端部之间的距离L可以定义为从导流件232的沿宽度方向的、靠近冷却水入口孔211的内端到导流件232的远离冷却水入口孔211的外端的长度。另外，随着冷却水入口孔211和冷却水出口孔221之间的距离增加，即，随着每个孔沿纵向方向更加向外，导流件232的端部之间的距离L可以变长。以此方式，冷却水流道可以沿宽度方向形成于流道板200上的整个冷却水流道上彼此不交叠，并且冷却水流可以均匀地分布。

另外，冷却水入口孔211和冷却水出口孔221可以形成在流道板200沿宽度方向的中央，并且导流件232可以沿宽度方向设置于冷却水入口孔211和冷却水出口孔221中的每一个的一侧或两侧上。即，假设冷却水朝向沿宽度方向的中央流动，其中该中央具有冷却水入口孔211和冷却水出口孔221之间的最短距离并且具有更小的流动阻力。因此，导流件232可以形成于冷却水入口孔211和冷却水出口孔221中的每一个沿宽度方向的两侧上，以使冷却水流均匀分布，从而引导冷却水流。

另外，导流件232可以具有沿冷却水入口孔211和冷却水出口孔221之间的方向弯曲的外部部分。如果要解释形成于冷却水入口孔211的外周上的导流件，则导流件232可以具有第一肋232-1和第二肋232-2，第一肋232-1是靠近冷却水入口孔211的部分，第二肋232-2是远离该冷却水入口孔211的部分，第一肋232-1和第二肋232-2彼此连接，并且第二肋232-2从第一肋232-1弯曲。这里，第二肋232-2可以沿宽度方向朝向冷却水出口孔221倾斜地弯曲。因此，可以逐渐地改变冷却水所流经的通道。相反，形成于冷却水出口孔221的外围上的导流件232可以具有第二肋232-2，该第二肋232-2沿宽度方向朝向冷却水入口孔221倾斜地弯曲。

另外，在导流件232设置在冷却水入口孔211与冷却水出口孔221之间距离L越短的部分处，导流件232的外部部分可以以更大角度θ弯曲。即，如图所示，导流件232设置在冷却水入口孔211与冷却水出口孔221之间的距离越短的部分处，第二肋232-2以冷却水流道的宽度方向为基准弯曲的角度可以越大。另外，在导流件232当中，设置于在冷却水入口孔211和冷却水出口孔221之间具有较长距离的部分处的导流件232可以具有平行于导流件232的宽度方向形成的第一肋232-1，而设置于冷却水入口孔211和冷却水出口孔221之间具有较短距离的部分处的导流件232可以具有第一肋232-1，该第一肋232-1沿冷却水入口孔211和冷却水出口孔221之间的方向弯曲，同时基于冷却水流道的宽度方向沿宽度方向向外延伸。导流件232的第一肋232-1也可以基于宽度方向沿冷却水入口孔211和冷却水出口孔221之间的方向弯曲，并且导流件232设置于冷却水入口孔211和冷却水出口孔221之间的部分的距离越短，第二肋232-1弯曲的角度可以越大。

另外，尽管未示出，但是除了珠状物230之外，冷却水入口孔211和冷却水出口孔221之间的冷却水所流经的冷却水流道可以具有被形成为增加热交换面积的突出部分、以及被形成为控制冷却水的流动方向的间隔件。

本发明不限于上述示例性实施方式，而是可以以各种方式来应用本发明。另外，本发明所属领域的技术人员可以在不脱离权利要求书所要求保护的本发明的主旨的情况下以各种方式修改本发明。

[附图标记的描述]

100：壳体

100-1：第一构件

110-1：集管装配部，111-1：第一弯曲部

112-1：第二弯曲部，111-1a：连接部

120-1：壳体联接部，130-1：主体

130-1a：第一表面部；130-1b：第二表面部

131-1：冷却水出口部

100-2：第二构件

110-2：集管装配部，111-2：第一弯曲部

112-2：第二弯曲部，111-2a：连接部

120-2：壳体联接部，130-2：主体

130-2a：第一表面部，130-2b：第二表面部

131-2：冷却水入口部

200：流道板

201：板，202：杯部

203：入口阻挡部，204：侧面支撑部

210：入口箱部，220：出口箱部

211：冷却水入口孔，221：冷却水出口孔

230：珠状物，231：突出部

232：导流件，232-1：第一肋

232-2：第二肋

300：集管，310：框架部

320：加强肋，330：开口

400：翅片

Claims

1.一种热交换器，该热交换器包括多个流道板，所述多个流道板彼此层压以分别形成冷却水流经的冷却水流道和空气流经的空气流道，

其中，引入所述冷却水的冷却水入口孔和排出所述冷却水的冷却水出口孔形成于所述流道板中同时彼此间隔开，并且阻挡所述冷却水在所述冷却水入口孔与所述冷却水出口之间流动的珠状物从所述流道板突起，

并且所述珠状物被布置为围绕所述冷却水入口孔和所述冷却水出口孔的每个外周，并且彼此间隔开，以使所述冷却水的流动阻力随着所述冷却水的流动长度的增加而减小。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其中，随着所述冷却水入口孔与所述冷却水出口孔之间的距离增加，彼此相邻的所述珠状物之间的间隙变宽。

3.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述珠状物沿着所述冷却水入口孔的外周或所述冷却水出口孔的外周布置。

4.根据权利要求3所述的热交换器，其中，所述珠状物包括沿着所述冷却水入口孔的外周或所述冷却水出口孔的外周以点状或线状形成的突出部。

5.根据权利要求4所述的热交换器，其中，所述珠状物包括以所述点状和所述线状形成并且在彼此间隔开的同时互相交替地设置的所述突出部。

6.根据权利要求3所述的热交换器，其中，所述珠状物包括导流件，所述导流件以从所述冷却水入口孔的外周或所述冷却水出口孔的外周向外延伸的线状突起。

7.根据权利要求6所述的热交换器，其中，所述导流件基于所述冷却水入口孔或所述冷却水出口孔，设置于所述冷却水流道沿宽度方向的一侧上。

8.根据权利要求6所述的热交换器，其中，随着所述冷却水入口孔与所述冷却水出口孔之间的距离增加，所述导流件的端部之间的距离变长。

9.根据权利要求6所述的热交换器，其中，所述冷却水入口孔和所述冷却水出口孔形成于所述冷却水流道沿宽度方向的中央，并且所述导流件形成于所述冷却水入口孔和所述冷却水出口孔中的每一个沿所述宽度方向的一侧或两侧上。

10.根据权利要求6所述的热交换器，其中，所述导流件具有沿所述冷却水入口孔和所述冷却水出口孔之间的方向弯曲的外部部分。

11.根据权利要求10所述的热交换器，其中，在所述导流件设置于所述冷却水入口孔与所述冷却水出口孔之间距离越短部分处，该导流件的所述外部部分弯曲的角度越大。

12.根据权利要求6所述的热交换器，其中，所述导流件具有第一肋和第二肋，该第一肋以直线的形状形成且靠近所述冷却水入口孔或所述冷却水出口孔，该第二肋以直线的形状形成且远离所述冷却水入口孔或所述冷却水出口孔，所述第一肋和所述第二肋彼此连接，并且所述第二肋基于所述第一肋沿所述冷却水入口孔和所述冷却水出口孔之间的方向弯曲。

13.根据权利要求12所述的热交换器，其中，所述导流件具有平行于所述冷却水流道的宽度方向形成的所述第一肋。

14.根据权利要求12所述的热交换器，其中，所述导流件具有基于所述冷却水流道的宽度方向沿所述冷却水入口孔与所述冷却水出口孔之间的方向弯曲的所述第一肋。

15.根据权利要求12所述的热交换器，其中，在所述导流件设置于所述冷却水入口孔与所述冷却水出口孔之间距离越短部分处，所述第二肋基于所述冷却水流道的宽度方向弯曲的角度越大。