CN113557396B - 热交换器 - Google Patents

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CN113557396B CN202080020220.4A CN202080020220A CN113557396B CN 113557396 B CN113557396 B CN 113557396B CN 202080020220 A CN202080020220 A CN 202080020220A CN 113557396 B CN113557396 B CN 113557396B
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Abstract

提供一种热交换器，能实现空间的节省，即使是有限的设置空间，也能进行高效的热交换。包括一对流路形成部(10)，一对所述流路形成部在空气流路的宽度方向上相互隔开间隔设置，且一对所述流路形成部是将在空气的流通方向和上下方向上设置有多个供制冷剂流通的制冷剂流通室(10a)而成的，一对流路形成部(10)中的相互相对的制冷剂流通室(10a)通过沿宽度方向延伸的热交换管(20)连通，制冷剂的流通路径是通过使流路形成部(10)中的相邻的制冷剂流通室(10a)的一部分连通，并设定多个热交换管(20)中的制冷剂流通的顺序而形成的。

Description

热交换器
技术领域
本发明涉及一种例如用于空调装置的热交换器。
背景技术
以往，作为这种热交换器，已知有一种所谓的翅片管式热交换器，包括：传热管，所述传热管具有直管部和弯曲部，并以迂曲的方式延伸；以及板翅片，所述板翅片由多个金属板构成，并分别隔开间隔配置于传热管的直管部的外周部(例如，参照专利文献1)。所述热交换器通过利用板翅片来增大传热面积，从而对在传热管内侧流通的制冷剂与在传热管外侧流通的空气进行热交换。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2018-179498号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
所述热交换器通过利用弯曲部使配置有板翅片的多个直管部连通而形成制冷剂的流通路径。在所述热交换器中，尽管没有配置板翅片的弯曲部中的制冷剂与空气的热交换量小，但为了抑制制冷剂的流通阻力增大，需要增大弯曲部的弯曲半径。
因此，所述热交换器中，位于宽度方向两侧的弯曲部所占的范围大，需要比空气流通路径的宽度方向的大小更大的设置空间，难以实现空间的节省。
本发明的目的在于提供一种热交换器，能实现空间的节省，即使是有限的设置空间，也能进行高效的热交换。
解决技术问题所采用的技术方案
为了实现上述目的，本发明的热交换器是对在热交换管的内侧流通的第一流体与在所述热交换管的外侧流通的第二流体进行热交换的热交换器，其中，所述热交换器包括一对流路形成部，一对所述流路形成部在与第二流体的流通方向正交的方向上相互隔开间隔设置，且一对所述流路形成部是将在第二流体的流通方向上配置有多个供第一流体流通的第一流体流通室的所述第一流体流通室的列在与第二流体的流通方向正交的方向上配置多列而成的，一对所述流路形成部中的相互相对的所述第一流体流通室通过所述热交换管连通，第一流体的流通路径是通过使所述流路形成部中的相邻的第一流体流通室的一部分连通，并设定多个所述热交换管中的制冷剂流通的顺序而形成的。
发明效果
根据本发明，在一对流路形成部中的每个流路形成部中，通过使相邻的第一流体流通室的一部分相互连通，能在不增大朝外侧的伸出尺寸的情况下设定第一流体的流通路径，因此，能实现空间的节省。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的热交换器的整体立体图。
图2是流路形成部的分解立体图。
图3的(a)是从第一构件侧观察的流路形成单元的分解立体图，图3的(b)是从第二构件侧观察的流路形成单元的分解立体图。
图4是对制冷剂的流通路径进行说明的热交换器的侧视图。
图5的(a)是图4中的A-A剖视图，图5的(b)是图4中的B-B剖视图，图5的(c)是图4中的C-C剖视图，图5的(d)是图4中的D-D剖视图。
图6是表示本发明第二实施方式的流路形成部的分解立体图。
图7是热交换器的侧视图。
图8是流路形成单元的分解立体图。
图9是表示本发明第三实施方式的流路形成单元的剖视图。
具体实施方式
图1至图5表示本发明的第一实施方式。另外，在本实施方式中，以图1的实线箭头所示的前后方向、左右方向(宽度方向)和上下方向为基准来标记方向。
本发明的热交换器1例如用于车用空调装置，所述车用空调装置针对设置在车辆的车室内的多个座椅中的每一个设置，并且朝向坐在座椅上的乘客吹出经调节了温度和湿度后的作为第二流体的空气。
该车用空调装置包括一体形成有压缩机、热交换器1和膨胀阀等设备的空调单元。空调单元例如配置于座椅的下部、车室的顶板部、门饰件、车室内的宽度方向中央部的扶手的下部等。从空调单元供给至车室内的空气从设置于座椅的靠背及座面、座椅的下部、车室的顶板部、车辆的B柱等处的吹出口吹出。
热交换器1在空调单元中用作对从压缩机排出的作为第一流体的制冷剂进行冷凝的冷凝器，并且用作使从冷凝器流出之后通过膨胀阀减压的制冷剂蒸发的蒸发器。
如图1所示，热交换器1包括：一对流路形成部10，一对所述流路形成部10在与空气的流通方向(在图1中用空心箭头表示)即前后方向正交的方向即宽度方向上相互隔开间隔设置；多个热交换管20，多个所述热交换管20将一对流路形成部10之间连接；多个传热翅片30，多个所述传热翅片30设置在热交换管20与热交换管20之间及上下方向的两个外侧；以及一对盖40，一对所述盖40从上方对位于最上侧的传热翅片30进行覆盖，并且从下方对位于最下侧的传热翅片30进行覆盖。
一对流路形成部10分别具有供制冷剂流通的多个作为第一流体流通室的制冷剂流通室10a。在一对流路形成部10中，分别在空气的流通方向上配置有多个制冷剂流通室10a的制冷剂流通室10a的列在上下方向上配置有多列。在本发明中，优选的是，构成一对流路形成部10的各流路形成部10通过对弯折形成的多个板材进行组装而构成多个制冷剂流通室10a。在图1中，在一对流路形成部10中的每一个中，在前后方向上配置有四个制冷剂流通室10a的列在上下方向上配置有六个，形成有共计二十四个制冷剂流通室10a。
具体而言，如图2所示，一对流路形成部10分别具有多个流路形成单元11，所述流路形成单元11中，制冷剂流通室10a沿前后方向排列成直线状，并且多个所述流路形成单元11沿上下方向层叠。流路形成单元11分别设置成沿前后方向延伸，并且具有位于宽度方向外侧的第一构件12和位于宽度方向内侧的第二构件13，通过将第一构件12和第二构件13相互组装而形成沿前后方向延伸的空间。另外，一对流路形成部10分别具有：一对封堵构件14，一对所述封堵构件14将沿上下方向层叠的多个流路形成单元11中的前后方向的一端部和另一端部封堵；以及多个分隔构件15，多个所述分隔构件15将层叠的多个流路形成单元11中的每一个中沿前后相邻的制冷剂流通室10a分隔开。
如图3所示，第一构件12具有：沿上下方向延伸的侧面部12a；从侧面部12a的上端朝宽度方向内侧延伸的上表面部12b；以及从侧面部12a的下端朝宽度方向内侧延伸的下表面部12c。
在侧面部12a设置有用于供分隔构件15插入的分隔构件插入孔12a1。此外，如图2所示，在多个流路形成单元11中的一部分的侧面部12a设置有制冷剂流入口12a2和制冷剂流出口12a3，所述制冷剂流入口12a2用于使制冷剂流入热交换器1，所述制冷剂流出口12a3用于使制冷剂从热交换器1流出。
如图3所示，在上表面部12b设置有制冷剂流通孔12b1，所述制冷剂流通孔12b1用于将制冷剂流通室10a与在上方相邻的流路形成单元11的制冷剂流通室10a连通。此外，在上表面部12b的宽度方向内侧的端部处设置有与第二构件13的后述爪部卡合的爪卡合缺口部12b2。另外，在上表面部12b的前后方向两侧的端部处设置有与封堵构件14的后述连接部卡合的连接部卡合缺口部12b3。
如图3所示，在下表面部12c设置有制冷剂流通孔12c1，所述制冷剂流通孔12c1用于将制冷剂流通室10a与在下方相邻的流路形成单元11的制冷剂流通室10a连通。此外，在下表面部12c的宽度方向内侧的端部处设置有供第二构件13的后述爪部卡合的爪卡合缺口部12c2。另外，在下表面部12b的前后方向两侧的端部处设置有与封堵构件14的后述连接部卡合的连接部卡合缺口部12c3。
第二构件13具有：沿上下方向延伸的侧面部13a；从侧面部13a的上端朝宽度方向外侧延伸的多个上部卡合爪部13b；以及从侧面部13a的下端朝宽度方向外侧延伸的多个下部卡合爪部13c。
在侧面部13a设置有用于供热交换管20插入的多个管插入孔13a1。
多个上部卡合爪部13b分别隔开规定的间隔设置，并且上表面呈平面，从而与第一构件12的上表面部12b的上表面卡合，且与在上方相邻的流路形成单元11的下部卡合爪部13c面接触。
多个下部卡合爪部13c分别隔开规定的间隔设置，并且下表面呈平面，从而与第一构件12的下表面部12c的下表面卡合，且与在下方相邻的流路形成单元11的上部卡合爪部13b面接触。
在上下方向上相邻的流路形成单元11之间夹设有上侧的第一构件12的下表面部12c、上侧的第二构件13的下部卡合爪部13c、下侧的第二构件13的上部卡合爪部13b和下侧的第一构件12的上表面部12b这四个构件。
此外，在上部卡合爪部13b和下部卡合爪部13c，与形成的制冷剂的流通路径相应地设置有制冷剂流通孔13b1、13c1，所述制冷剂流通孔13b1、13c1用于将上下相邻的流路形成单元11的制冷剂流通室10a连通。即，在没有设置制冷剂流通孔13b1、13c1的情况下，上部卡合爪部13b和下部卡合爪部13c将在第一构件12和第二构件13组装后的状态下设置于第一构件12的制冷剂流通孔12b1、12c1封堵。此外，在设置有制冷剂流通孔13b1、13c1的情况下，上部卡合爪部13b和下部卡合爪部13c将在第一构件12和第二构件13组装后的状态下设置于第一构件12的制冷剂流通孔12b1、12c1开放。同样地，即使在第一构件12的上表面部12b和下表面部12c没有设置有制冷剂流通孔12b1、12c1的情况下，也能将制冷剂流通孔封堵。
一对封堵构件14分别是沿上下方向延伸的板状构件，具有：封堵部14a、所述封堵部14a将流路形成单元11的前端部或后端部的开口封堵；以及连接部14b，所述连接部14b设置在上下相邻的封堵部14a之间。封堵构件14在将多个流路形成单元11沿上下方向层叠的状态下，通过封堵部14a将各个流路形成单元11的前端部或后端部的开口封堵。
多个分隔构件15分别是沿上下方向延伸的板状构件，具有：将前后相邻的制冷剂流通室10a分隔开的分隔部15a；以及设置在上下相邻的分隔部15a之间的连接部15b。分隔构件15通过在将多个流路形成单元11沿上下方向层叠的状态下将分隔部15a插入第一构件12的分隔构件插入孔12a1，从而将在前后方向上相邻的制冷剂流通室10a分隔开。
多个热交换管20由扁平形状的管构件构成，使用将挤压管或板状的构件弯折而形成制冷剂流路的构件等。多个热交换管20分别沿宽度方向延伸，并且横截面的长边方向朝向前后方向。此外，在相互在宽度方向上相对的一对流路形成单元11沿前后方向配置有多个热交换管20。在本实施方式中，四根热交换管20沿前后方向连接到相互在宽度方向上相对的一对流路形成单元11。
传热翅片30使用将金属板弯曲成波形的波纹状翅片等。传热翅片30的波形的顶点部分形成为面状，在顶点部分与热交换管20面接触的状态下连接。
一对盖40分别是沿宽度方向从一个流路形成部10延伸到另一个流路形成部10，并且具有与传热翅片30的前后方向的尺寸大致相同的尺寸的板状构件。
热交换器1是在将一对流路形成部10(第一构件12、第二构件13、一对封堵构件14、多个分隔构件15)、多个热交换管20、多个传热翅片30和一对盖40的所有构件一体组装的状态下，通过相互钎焊固定制造而成的。
如上所述构成的热交换器1在一对流路形成部10中，在流路形成单元11的第二构件13的上部卡合爪部13b和下部卡合爪部13c的一部分处设置制冷剂流通孔13b1、13c1，利用分隔构件15除了流路形成单元11中的在前后方向上相邻的制冷剂流通室10a之间的一部分之外设置分隔件，从而设定制冷剂的流通路径。
在此，如图4所示，在一对流路形成部10中，通过分别沿上下方向层叠六段的、将四个制冷剂流通室10a沿前后方向配置而成列的流路形成单元11，从而形成共计二十四个制冷剂流通室10a。
此外，在一个流路形成部10中位于空气流通方向的最下游侧并且位于最上部侧的制冷剂流通室10a，设置有制冷剂流入口12a2。在位于空气流通方向的最上游侧并且位于最上部侧的制冷剂流通室10a，设置有制冷剂流出口12a3。
在一个流路形成部10中，从最上部侧起算的第二个流路形成单元11的各制冷剂流通室10a与从最上部侧起算的第三个流路形成单元11的各制冷剂流通室10a相互连通。此外，在一个流路形成部10中，从最上部侧起算的第四个流路形成单元11的各制冷剂流通室10a与从最上部侧起算的第五个流路形成单元11的各制冷剂流通室10a相互连通。另外，在一个流路形成部10中，从位于最上部侧的流路形成单元11的空气流通方向上游侧起算的第二个制冷剂流通室10a与第三个制冷剂流通室10a连通。此外，在一个流路形成部10中，从位于最下部侧的流路形成单元11的空气流通方向上游侧起算的第一个制冷剂流通室10a与第二个制冷剂流通室10a连通，从空气流通方向上游侧起算的第三个制冷剂流通室10a与第四个制冷剂流通室10a连通。
此外，在另一个流路形成部10中，从最上部侧起算的第一个流路形成单元11的各制冷剂流通室10a与从最上部侧起算的第二个流路形成单元11的各制冷剂流通室10a相互连通。此外，在另一个流路形成部10中，从最上部侧起算的第三个流路形成单元11的各制冷剂流通室10a与从最上部侧起算的第四个流路形成单元11的各制冷剂流通室10a相互连通。此外，在另一个流路形成部10中，从最上部侧起算的第五个流路形成单元11的各制冷剂流通室10a与从最上部侧起算的第六个流路形成单元11的各制冷剂流通室10a相互连通。此外，在另一个流路形成部10中，在上下方向的所有的流路形成单元11中，前后方向上相邻的制冷剂流通室10a被分隔构件15分隔开。
由此，经由制冷剂流入口12a2流入一个流路形成部10中的位于空气流通方向的最下游侧且位于最上部侧的制冷剂流通室10a的制冷剂在空气流通方向的最下游侧，并且如图5的(a)所示以从最上部侧朝向最下部侧迂曲的方式在制冷剂流通室10a和热交换管20中流通。
使空气流通方向的最下游侧流通到最下部侧的制冷剂流入一个流路形成部10中的从空气流通方向的最下游侧起算的第二个且位于最下部侧的制冷剂流通室10a，并且如图5的(b)所示以从最下部侧朝向最上部侧迂曲的方式在制冷剂流通室10a和热交换管20中流通。
使从空气流通方向的最下游侧起算的第二个流通到最上部侧的制冷剂流入一个流路形成部10中的从空气流通方向的最下游侧起算的第三个且位于最上部侧的制冷剂流通室10a，并且如图5的(c)所示以从最上部侧朝向最下部侧迂曲的方式在制冷剂流通室10a和热交换管20中流通。
使从空气流通方向的最下游侧起算的第三个流通到最下部侧的制冷剂流入一个流路形成部10中的从空气流通方向的最下游侧起算的第四个且位于最下部侧的制冷剂流通室10a，并且如图5的(d)所示以从最下部侧朝向最上部侧迂曲的方式在制冷剂流通室10a和热交换管20中流通，并从制冷剂流出口12a3流出。
这样，根据本实施方式的热交换器，包括一对流路形成部10，一对所述流路形成部10在空气流路的宽度方向上相互隔开间隔设置，且一对所述流路形成部10是将在空气的流通方向上配置有多个供制冷剂流通的制冷剂流通室10a的制冷剂流通室10a的列在上下方向上配置多列而成的，一对流路形成部10中的相互相对的制冷剂流通室10a通过热交换管20连通，制冷剂的流通路径是通过使流路形成部10中的相邻的制冷剂流通室10a的一部分连通，并设定多个热交换管20中的制冷剂流通的顺序而形成的。
由此，在一对流路形成部10中的每一个中，通过使相邻的制冷剂流通室10a的一部分相互连通，能在不增大朝外侧的伸出尺寸的情况下设定制冷剂的流通路径，因此，能实现空间的节省。
此外，流路形成部10具有多个流路形成单元11，在所述流路形成单元11中，多个制冷剂流通室10a排列成直线状，多个所述流路形成单元11沿上下方向层叠，在相互相邻的流路形成单元11中的将制冷剂流通室10a连通的部分处分别形成有制冷剂流通孔12b1、12c1，在流路形成单元11中的将相邻的制冷剂流通室10a分隔开的部分处插入有分隔构件15。
由此，通过改变流路形成单元11的层叠数，从而能形成与热交换器1的设置空间相匹配的热交换器1、满足所需的热交换性能的热交换器1。
图6至图8表示本发明的第二实施方式。另外，对与上述实施方式相同的结构部分标注相同符号来表示。
在本实施方式中，将流路形成单元11的前后方向两端部封堵的封堵构件14’如图6至图8所示被插入封堵构件插入孔12a4，所述封堵构件插入孔12a4形成于流路形成单元11的前后方向两端侧的第一构件12的侧面部12a。
此外，流路形成单元11无论是否相互连通，在前后方向上相邻的制冷剂流通室10a都被分隔构件15分隔开。另外，如图6和图7所示，在相互连通的前后方向上相邻的制冷剂流通室10a之间的分隔部15a设置有连通孔15c。
此外，针对每个制冷剂流通室10a设置有两个形成于第一构件12的上表面部12b的制冷剂流通孔12b1，针对每个制冷剂流通室10a设置有两个形成于下表面部12c的制冷剂流通孔12c1。
此外，与上述实施方式同样地，第二构件13设置成多个上部卡合爪部13b分别隔开规定的间隔设置，并与第一构件12的上表面部12b的上表面卡合。此外，与上述实施方式同样地，多个下部卡合爪部13c也设置成分别隔开规定的间隔设置，并设置成与第一构件12的下表面部12c的下表面卡合。
另外，在本实施方式中，上部卡合爪部13b嵌合于在上方相邻的流路形成单元11的下部卡合爪部13c与下部卡合爪部13c之间，并且上表面呈平面，从而与在上方相邻的流路形成单元11的第一构件12的下表面部12c面接触。此外，下部卡合爪部13c嵌合于在下方相邻的流路形成单元11的上部卡合爪部13b与上部卡合爪部13b之间，并且下表面呈平面，从而与在下方相邻的流路形成单元11的第一构件12的上表面部12b面接触。
在上下方向上相邻的流路形成单元11之间夹设有上侧的第一构件12的下表面部12c、上侧的第二构件13的下部卡合爪部13c或下侧的第二构件13的上部卡合爪部13b、下侧的第一构件12的上表面部12b这三个构件。
这样，根据本实施方式的热交换器，与上述实施方式同样地，在一对流路形成部10的每一个中，通过使相邻的制冷剂流通室10a的一部分相互连通，能在不增大朝外侧的伸出尺寸的情况下设定制冷剂的流通路径，因此，能实现空间的节省。
此外，上部卡合爪部13b嵌合于在上方相邻的流路形成单元11中的下部卡合爪部13c与下部卡合爪部13c之间，下部卡合爪部13c嵌合于在下方相邻的流路形成单元11中的上部卡合爪部13b与上部卡合爪部13b之间。
由此，在组装热交换器1时，能实现层叠的流路形成单元11的定位，并能实现热交换器1的组装精度的提高。此外，由于能减少夹设在上下方向上相邻的流路形成单元11之间的构件数量，因此，能针对层叠流路形成单元11的方向上的大小实现小型化。
图9表示本发明的第三实施方式。另外，对与上述实施方式相同的结构部分标注相同符号来表示。
在本实施方式的流路形成单元11中，第二构件13的上部卡合爪部13b和下部卡合爪部13c如图9所示分别沿着第一构件12中的上表面部12b和下表面部12c延伸，并且前端部朝向与上表面部12b及下表面部12c相邻的侧面部12a弯曲。
这样，根据本实施方式的热交换器，与上述实施方式同样地，在一对流路形成部10的每一个中，通过使相邻的制冷剂流通室10a的一部分相互连通，能在不增大朝外侧的伸出尺寸的情况下设定制冷剂的流通路径，因此，能实现空间的节省。
此外，第二构件13的上部卡合爪部13b和下部卡合爪部13c分别沿着第一构件12中的上表面部12b和下表面部12c延伸，并且前端部朝向第一构件12中的与上表面部12b及下表面部12c相邻的侧面部12a弯曲。
由此，在组装热交换器1时，能保持第二构件13相对于第一构件12的组装状态，因此，能提高热交换器1的组装精度。
另外，尽管在上述实施方式中示出了将本发明的热交换器应用于车用空调装置，但不限于此。例如，本发明能应用于在建筑物室内的空调装置、冷冻陈列柜和冷藏陈列柜等中使用的热交换器。
此外，尽管在上述实施方式中示出了将本发明适用于对制冷剂与空气进行热交换的热交换器，但不限于此。例如，也可以将本发明应用于水或防冻液与空气进行热交换的热交换器。
此外，尽管在上述实施方式中示出了将在空气流通方向即前后方向上以直线状配置有多个制冷剂流通室10a的流路形成单元11沿上下方向层叠，但不限于此。也可以将在与空气的流通方向正交的方向即上下方向上以直线状配置有多个制冷剂流通室的流路形成单元沿空气的流通方向层叠。
此外，尽管在上述实施方式中示出了将一对流路形成部10在宽度方向上相互隔开间隔配置，但不限于此。也可以将一对流路形成部10在上下方向上相互隔开间隔配置。
此外，尽管在上述实施方式中将与制冷剂进行热交换的空气的流通方向设为从后方朝向前方的方向而定义了热交换器1的前后方向、宽度方向和上下方向，但不限于此。例如，也可以将空气的流通方向设为从下方朝向上方的方向来配置热交换器1并定义热交换器1的前后方向、宽度方向和上下方向。
(符号说明)
1…热交换器；
10…流路形成部；
10a…制冷剂流通室；
11…流路形成单元；
12…第一构件；
12a…侧面部；
12b…上表面部；
12c…下表面部；
13…第二构件；
13a…侧面部；
13b…上部卡合爪部；
13c…下部卡合爪部；
14、14’…封堵构件；
15…分隔构件；
15c…连通孔；
20…热交换管。

Claims (1)

1.一种热交换器，对在热交换管的内侧流通的第一流体与在所述热交换管的外侧流通的第二流体进行热交换，其中，
所述热交换器包括一对流路形成部，一对所述流路形成部在与第二流体的流通方向正交的方向上相互隔开间隔设置，且一对所述流路形成部是将在第二流体的流通方向上配置有多个供第一流体流通的第一流体流通室的所述第一流体流通室的列在与第二流体的流通方向正交的方向上配置多列而成的，
一对所述流路形成部中的相互相对的所述第一流体流通室通过所述热交换管连通，
第一流体的流通路径是通过使所述流路形成部中的相邻的第一流体流通室的一部分连通，并设定多个所述热交换管中的制冷剂流通的顺序而形成的，
所述流路形成部具有多个流路形成单元，在所述流路形成单元中，多个所述第一流体流通室排列成直线状，并且多个所述流路形成单元被层叠，且能改变多个所述流路形成单元的层叠数，
在相互相邻的所述流路形成单元中的将所述第一流体流通室连通的部分处分别形成有制冷剂流通孔，
在所述流路形成单元中的将相邻的所述第一流体流通室分隔开的部分处插入有分隔构件，
所述流路形成单元具有：
第一构件；以及
第二构件，所述第二构件是多个卡合爪部在多个所述第一流体流通室的排列方向上隔开间隔形成的，多个所述卡合爪部卡合于所述第一构件中的与相邻的所述流路形成单元相对的平面，
所述卡合爪部嵌合在相邻的所述流路形成单元的所述第二构件中的卡合爪部与卡合爪部之间，
所述卡合爪部沿着所述第一构件中的所述平面延伸，并且前端部朝向所述第一构件中的与所述平面相邻的面弯曲。
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