CN113227699B - 热交换器 - Google Patents

Abstract

热交换器(10)具备热交换芯部(100)和与所述热交换芯部连接的箱部(200、300)。在所述热交换芯部设置有从外周侧包围所述箱部的一部分的连接板(120)。在所述连接板以沿着该连接板的缘(121)排列的方式形成有多个狭缝状的开口(130)。所述连接板使各个所述开口与所述缘之间的部分朝向所述箱部侧呈凹状地变形。在将多个所述开口沿着所述缘排列的方向设为第一方向，并且将从所述开口朝向所述缘的方向设为第二方向时，在所述开口，沿着所述第二方向的宽度尺寸比其他部分大的加宽部(132)形成于所述开口的沿着所述第一方向的两端的位置。

Description

热交换器

相关申请的相互参照

本申请基于2018年12月27日申请的日本专利申请2018-245068号，并且主张该优先权的权益，其专利申请的全部的内容作为参照组入于本说明书。

技术领域

本发明涉及一种热交换器。

背景技术

多个用于进行流体间的热交换的热交换器设置于车辆。例如能够列举用于使热量从冷却水放出的散热器、用于降低向内燃机增压的空气的温度的中冷器、空调用的加热器芯等作为这样的热交换器。

在这样的热交换器中，有将作为进行流体间的热交换的部分的热交换芯部和用于向该热交换部供给或者排出一侧的流体的箱部彼此连接的结构。例如，在下述专利文献1所记载的热交换器中，将连接板设置在热交换芯部的基础上，经由该连接板而将热交换芯部与箱部彼此连接。

上述的连接板从外周侧包围箱部的一部分。在连接板以沿着该连接板的缘排列的方式形成有多个狭缝状的开口。连接板中的各个开口与上述的缘之间的部分通过拧紧朝向箱侧呈凹状地变形。由此，连接板与热交换芯部一同被固定于上述箱部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第4331201号说明书

在车辆的行驶过程中，对热交换芯部与箱部的连接部分施加振动。另外，在上述连接部分也可能施加有在内部流动的流体的压力。因此，在连接板中的尤其是形成有开口的部分产生较大的应力集中，从而该部分有破损的可能性。当连接板破损时，还有流体从破损部位向外部漏出而车辆成为不能行驶的状态的可能性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够防止连接板的破损的热交换器。

本发明的热交换器，具备：热交换芯部，该热交换芯部在第一流体和第二流体之间进行热交换；以及箱部，该箱部与热交换芯部连接，进行向热交换芯部的第一流体的供给，或者进行来自热交换芯部的第一流体的排出。在热交换芯部设置有从外周侧包围箱部的一部分的连接板。在连接板以沿着该连接板的缘排列的方式形成有多个狭缝状的开口。连接板通过使各个开口与缘之间的部分朝向箱部侧呈凹状地变形，从而与热交换芯部一同固定于箱部。在将多个开口沿着缘排列的方向设为第一方向，并且将从开口朝向缘的方向设为第二方向时，至少在一部分的开口，该开口中的沿着第二方向的宽度尺寸比该开口的其他部分大的加宽部形成于该开口的沿着第一方向的两端的位置。

在这样的结构的热交换器中，在连接板形成的多个开口中的至少一部分形成有加宽部。加宽部形成于该开口中的沿着第一方向的两端的位置。加宽部的沿着第二方向的宽度尺寸比开口中的其他部分大。即，在该开口中，其两端的加宽部的宽度尺寸比相对于加宽部更靠中央侧的部分的宽度尺寸大。

在这样的结构中，连接板中最容易产生应力的部分为加宽部，该部分的宽度尺寸变大。由此，通过开口的形状来防止应力集中于连接板的狭小的范围。其结果是，能够防止因应力集中而连接板破损的情况。

根据本发明，提供一种能够防止连接板的破损的热交换器。

附图说明

图1是表示第一实施方式的热交换器的整体结构的图。

图2是放大表示图1的热交换器的一部分的图。

图3是放大表示图1的热交换器的一部分的图。

图4是示意性地表示图1的IV-IV剖面的一部分的图。

图5是表示形成于第一实施方式的连接板的开口的形状的图。

图6是表示第一实施方式的连接板的形状的图。

图7是表示形成于第二实施方式的连接板的开口的形状的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本实施方式进行说明。为了方便理解说明，在各图中尽量对相同的结构要素标注相同的符号，并且省略重复的说明。

对第一实施方式进行说明。图1表示本实施方式的热交换器10的整体结构。热交换器10搭载于未图示的车辆，并且是作为所谓的中冷器而构成的热交换器，用于在对通过该车辆的增压器而成为高温的空气向内燃机供给前进行预冷却。在热交换器10中，进行上述的空气与冷却水之间的热交换，由此空气被冷却。热交换器10具备热交换芯部100、入口箱部200以及出口箱部300。

热交换芯部100是在空气与冷却水之间进行热交换的部分。热交换芯部100由金属，具体而言由铝形成。如图1所示，热交换芯部100为大致长方体状。在热交换芯部100的内部层叠有划分冷却水流动的流路的未图示的板。当从未图示的供给口供给至热交换芯部100的冷却水在上述板间的流路流动时，该冷却水由通过该流路的外侧的空气加热。随后，冷却水从设置于热交换芯部100的未图示的排出口向外部排出。另一方面，从入口箱部200供给至热交换芯部100的高温的空气在由在上述流路流动的冷却水冷却了之后，向出口箱部300排出，并且向未图示的内燃机供给。

这样，在热交换芯部100中，在作为第一流体的空气与作为第二流体的冷却水之间进行热交换。此外，在实施后述的热交换器10的结构的研究时，也可以分别使用与上述不同的流体作为第一流体和第二流体。

入口箱部200是用于进行向热交换芯部100的空气的供给的结构。虽然入口箱部200由树脂形成，但是也可以与热交换芯部100同样地由金属形成。入口箱部200与热交换芯部100的一侧的端部连接。后述该连接构造。在入口箱部200形成有入口部201，该入口部201是用于接受通过了未图示的增压器的空气的开口。

出口箱部300是用于从热交换芯部100接受热交换后的空气并将这些空气导入内燃机的结构。出口箱部300与上述的入口箱部200一同相当于本实施方式的“箱部”。出口箱部300由金属形成。出口箱部300和热交换芯部100中的与连接有入口箱部200的一侧相反的一侧的端部连接。该连接构造和入口箱部200与热交换芯部100的连接构造(后述)相同。出口箱部300的下表面部分与内燃机连接。

在热交换器10所搭载的车辆设置有两个增压器。如图1所示，与之对应，在热交换器10分别设置有两个热交换芯部100和两个入口箱部200。通过各热交换芯部100的空气在出口箱部300合流了之后向内燃机供给。在热交换器10中，一侧的热交换芯部100及入口箱部200的构造与另一侧的热交换芯部100及入口箱部200的构造彼此对称。

参照图2至图4对入口箱部200与热交换芯部100彼此连接的部分的构造进行说明。此外，出口箱部300与热交换芯部100彼此连接的部分的构造与以下说明的构造相同，因此省略其说明。

图2是沿着图1的箭头A观察并扩大表示热交换器10的一部分的图。图3是沿着图1的箭头B并扩大表示热交换器10的一部分的图。图4是示意性地表示图1的IV-IV剖面的一部分的图。

如图2及图4所示，在热交换芯部100设置有连接板120。连接板120以沿着在图1中热交换芯部100和入口箱部200排列的方向从热交换芯部100侧向入口箱部200侧突出的方式设置。

连接板120以遍及热交换芯部100的端部的整周的方式设置。入口箱部200中的热交换芯部100侧的端部插通于连接板120的内侧。换而言之，入口箱部200的一部分是由连接板120从外周侧包围的状态。

以下，将连接板120中的与热交换芯部100侧在相反侧的缘的部分，即将图2中标注了符号121的部分标记为“缘121”。多个开口130以沿着上述的缘121排列的方式形成于连接板120。开口130为狭缝状，其长度方向沿着多个开口130排列的方向。以下，将多个开口130排列的方向标记为“第一方向”。另外，以下，将垂直于第一方向的方向，即从开口130朝向缘121的方向标记为“第二方向”。

连接板120中的各个开口130与缘121之间的部分朝向入口箱部200侧(在图2中，为纸面里侧)呈凹状地变形。如图3所示，在从连接板120远离的方向上呈凹状地后退的凹部220和作为除此以外的部分的凸部210以交替排列的方式形成于入口箱部200中的由连接板120包围的部分。

在入口箱部200中形成有凹部220的位置是与连接板120中的开口130和缘121之间的部分重叠的位置。因此，当通过拧紧而对连接板120中的开口130与缘121之间施加力时，该部分变形且成为进入凹部220的状态。该变形部分与凹部220的底部221抵接，从而连接板120被连接固定于入口箱部200。这样，通过使各个开口130与缘121之间的部分朝向入口箱部200侧或者出口箱部300侧呈凹状地变形，连接板120与热交换芯部100一同被固定于入口箱部200侧或者出口箱部300侧。

如图4所示，在连接板120与入口箱部200之间配置有密封件215。密封件215例如是由橡胶形成的衬垫。由于两者间通过密封件215被水密地封闭，因此防止冷却水从两者间向外部漏出。

另外，在车辆的行驶过程中，在热交换芯部100与入口箱部200等的连接部分施加振动。另外，在上述连接部分也可能施加有在内部流动的冷却水的压力。因此，在连接板120中的尤其是形成了开口130的部分产生较大的应力集中，从而该部分有破损的可能性。当连接板120破损时，有冷却水从破损部位向外部漏出而车辆成为不能行驶的状态的可能性。

因此，在本实施方式的热交换器10中，通过研究开口130的形状来抑制伴随着振动等的应力集中，从而防止连接板120的破损。

参照图5对开口130的形状进行说明。虽然开口130是上述那样的狭缝状，但是开口130的整体的宽度尺寸不一样，在开口130的一部分比其他部分的宽度尺寸大。此外，此处所说的“宽度尺寸”是指沿着第二方向的开口130的尺寸。

如图5所示，在开口130中，分别在沿着开口130的第一方向的两端部中，上述的宽度尺寸比其他部分大。以下，将开口130中的宽度尺寸这样大的部分标记为“加宽部132”。另外，在上述的“其他部分”，即在宽度尺寸比加宽部132小的部分中，开口130的一对缘彼此平行。因此，以下，将该部分标记为“平行部131”。

在图5中，以虚线D3表示平行部131与左侧的加宽部132的边界。

另外，以虚线D4表示平行部131与右侧的加宽部132的边界。

在本实施方式中，加宽部132分别形成为具有单独的中心的一个圆弧状。在图5中，以符号CT1表示该圆弧的中心。因此，加宽部132相比开口130中的其他部分(即，平行部131)沿着第二方向朝向缘121侧及该缘121的相反侧这双方突出。

图5所示的虚线D1及虚线D2表示在纸面里侧的入口箱部200(在图5中未图示)的凸部210与凹部220的边界。凹部220形成于虚线D1与虚线D2之间的部分。因此，能够将连接板120中的开口130与缘121之间并且虚线D1与虚线D2之间的部分称作通过拧紧而朝向入口箱部200侧(在图5中为纸面里侧)呈凹状地变形的部分。以下，将连接板120中的这样变形的部分的范围标记为“变形范围140”。

伴随着振动等的应力集中尤其容易在连接板120中的开口130的缘的部分，具体而言，在狭缝状的开口130中的长度方向的端部附近的部分产生。在图5中，用虚线AR1表示这样容易产生应力集中的区域。

在本实施方式中，连接板120中最容易产生应力的上述部分为加宽部132，该部分的宽度尺寸变大。在未形成有加宽部132的情况下，例如，与图5中虚线D10所表示的那样的形状的情况相比，容易产生应力的部分的曲率半径变大。其结果是，防止应力集中于连接板120的狭小的范围，从而防止因应力集中而连接板120破损的情况。

如上所述，在本实施方式中，研究形成于连接板120的开口130的形状。具体而言，在开口130，该开口130中的比其他部分(即，平行部131)沿着第二方向的宽度尺寸大的加宽部132形成于该开口130的沿着第一方向的两端的位置。由此，防止因应力集中而连接板120破损。此外，虽然加宽部132可以像本实施方式这样形成于全部的开口130，但是也可以是仅形成于一部分的开口130。

在本实施方式中，虽然加宽部132形成为整体为一个圆弧状，但是加宽部132的形状也可以与此不同。例如，也可以是，加宽部132以开口130的缘的形状是结合了直线与曲线的形状的方式形成。

如上所述，连接板120中的在图5的虚线D1与虚线D2之间的范围是变形范围140。在本实施方式中，加宽部132沿着第一方向延伸至相比该变形范围140成为外侧的位置。

通过拧紧而变形范围140变形时，在连接板120伴随着变形而产生应力，该应力尤其容易在连接板120中的和凸部210与凹部220的边界接触的部分产生。即，如图5中虚线AR2所示的区域那样，在与虚线D1、虚线D2重叠的部分尤其容易产生应力。此外，上述的“凸部210与凹部220的边界”也称为凸部210的角。

假设在虚线AR2所示的区域和虚线AR1所示的区域彼此重叠的情况下，由于因拧紧产生的应力和随着振动等产生的应力在相同区域产生，因此在该区域应力集中将重叠地产生。

因此，在本实施方式中，以对应于变形范围140的开口130的加宽部132相比该变形范围140延伸至沿着第一方向的外侧的位置的方式，形成开口130。由此，由于以虚线AR2表示的区域不与以虚线AR1表示的区域彼此重叠，因此能够防止重叠的应力集中。

图6表示的是因拧紧而变形范围140变形了的状态下连接板120的形状。根据本发明的发明人通过解析确认了伴随着行驶中的振动等，在虚线AR1所示的区域中产生最大的应力集中。但是，与图5的虚线D10所示的那样未形成有加宽部132的情况相比，也确认了产生的应力的最大值减少了14％左右。

参照图7对第二实施方式进行说明。在本实施方式中，仅开口130的形状，具体而言，仅加宽部132的形状与第一实施方式不同。以下，主要对与第一实施方式不同的点进行说明，并且适当省略与第一实施方式共通的点的说明。

本实施方式的加宽部132虽然也形成为圆弧状，但是与第一实施方式那样的单独的圆弧状不同。本实施方式的加宽部132具有形成为圆弧状的第一圆弧部132A和形成为中心与第一圆弧部132A不同的圆弧状的第二圆弧部132B。在图7中，以符号CT11表示第一圆弧部132A的中心，以符号CT12表示第二圆弧部132B的中心。

第一圆弧部132A是以从远离缘121的平行部131的端部以90度的范围绕符号CT11所示的中心包围的方式形成的圆弧状的部分。在图7中，以箭头A1表示第一圆弧部132A的范围。

第二圆弧部132B是以从靠近缘121的平行部131的端部以120度的范围包围绕符号CT12所示的中心的方式形成的圆弧状的部分。在图7中，以箭头A2表示第二圆弧部132B的范围。

采用上述那样的形状的结果是，本实施方式的加宽部132相比开口130中的其他部分(即，平行部131)沿着第二方向朝向缘121侧突出，而不朝向其反对侧这双方突出。即使在采用这样的形状作为加宽部132的情况下，也能够实现与在第一实施方式中说明的同样的效果。

以上，参照具体例对本实施方式进行了说明。但是，本发明并不限定于这些具体例。本领域技术人员对这些具体例进行适当设计变更的结构只要具备本发明的特征，也包含在本发明的范围内。上述的各具体例所具备的各要素及其配置、条件、形状等并不限定于例示的内容而能够进行适当变更。上述的各具体例所具备的各要素只要在技术上不产生矛盾，就能够进行适当组合。

Claims (5)

1.一种热交换器（10），其特征在于，具备：

热交换芯部（100），该热交换芯部在第一流体和第二流体之间进行热交换；以及

箱部（200、300），该箱部与所述热交换芯部连接，进行向所述热交换芯部的所述第一流体的供给，或者进行来自所述热交换芯部的所述第一流体的排出，

在所述热交换芯部设置有从外周侧包围所述箱部的一部分的连接板（120），

在所述连接板以沿着该连接板的缘（121）排列的方式形成有多个狭缝状的开口（130），

所述连接板通过使各个所述开口与所述缘之间的部分朝向所述箱部侧呈凹状地变形，从而与所述热交换芯部一同固定于所述箱部，

在将多个所述开口沿着所述缘排列的方向设为第一方向，并且将从所述开口朝向所述缘的方向设为第二方向时，

至少在一部分的所述开口，

该开口中的沿着第二方向的宽度尺寸比该开口的其他部分大的加宽部（132）形成于该开口的沿着所述第一方向的两端的位置，

在将所述连接板中的所述开口与所述缘之间的、朝向所述箱部侧呈凹状地变形的部分的范围设为变形范围（140）时，

对应于所述变形范围的所述开口的所述加宽部相比该变形范围沿着所述第一方向延伸至外侧的位置。

2.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，

所述加宽部形成为圆弧状。

3.如权利要求2所述的热交换器，其特征在于，

所述加宽部具有形成为圆弧状的第一圆弧部和形成为与所述第一圆弧部的中心不同的圆弧状的第二圆弧部。

4.如权利要求2所述的热交换器，其特征在于，

所述加宽部相比所述开口中的其他部分沿着所述第二方向朝向所述缘突出。

5.如权利要求2所述的热交换器，其特征在于，

所述加宽部相比所述开口中的其他部分沿着所述第二方向朝向所述缘及相反侧双方突出。