CN202902948U - 热交换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供能够提高两种流体间的热交换效率的热交换器。热交换器(1)具有：具有流体流通部(3)的基板(2)；卷绕在基板(2)上并且供与在基板(2)的流体流通部(3)内流动的流体不同种类的流体流动的铝管(4)。基板(2)由相互层叠状地接合的两张铝板(5)构成。通过使构成基板(2)的两张铝板(5)中的至少某一方的铝板(5)向外侧鼓出而在两铝板(5)间形成流体流通部(3)。流体流通部(3)为蜿蜒状，由并列状地配置的多个直线部(6)以及将相邻直线部(6)彼此在长度方向的两端部交替地连结的弯曲部(7)构成。以铝管(4)的一部分位于基板(2)的流体流通部(3)的相邻直线部(6)间的方式将铝管(4)卷绕在基板(2)上。

Description

热交换器

技术领域

本实用新型涉及例如热泵式热水供给装置中使用的热交换器。

背景技术

在混合动力汽车，电动汽车等相比较来说废热较少的车辆中，由于存在用于对车厢内进行供暖的热源不足的情况，因此，考虑到以下方案：利用被冷气机用冷冻循环的压缩机压缩而成为高温高压的冷气机用冷冻循环的制冷剂所具有的热并通过热交换器对用于对上述车辆的电力转换装置的IGBT等的动力设备进行冷却而被加热的水进行加热。

作为通过高温高压的制冷剂对水进行加热的热交换器，已知下述的热交换器，具有：由相互平行地配置的两张平坦状金属板以及配置在两金属板间并钎焊在两金属板上的波状的翅片构成，且在内部设有水通路的水流通部件；围绕水流通部件的横截面圆形的制冷剂流通管，制冷剂流通管的外周面的一部分在接触水流通部件的金属板的外表面的状态被钎焊(参照专利文献1)。

但是，在专利文献1的热交换器中，制冷剂流通管的外周面与水流通部件的金属板的外表面的接触面积较小，制冷剂与水之间的导热性不足，无法获得充分的热交换效率。

专利文献1：日本特开2009-121712号公报

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种热交换器，能够解决上述问题，提高两种流体之间的热交换效率。

为了实现上述目的，本实用新型包括以下方式。

1)一种热交换器，具有：具有流体流通部的基板；卷绕在基板上并且供与在基板的流体流通部内流动的流体不同种类的流体流动的金属管，基板由相互层叠状地接合的两张金属板构成，并且，通过使构成基板的两张金属板中的至少某一方的金属板向外侧鼓出而在两金属板间形成流体流通部，流体流通部为蜿蜒状，包括：并列状地配置的多个直线部、以及将相邻直线部彼此在长度方向的两端部交替地连结的弯曲部，以金属管的一部分位于基板的流体流通部的相邻直线部之间的方式将金属管卷绕在基板上。

2)如上述1)所述的热交换器，通过仅使构成基板的两张金属板中的某一方的金属板向外侧鼓出而在两金属板间形成流体流通部。

3)一种热交换器，具有基板，该基板由相互层叠状地接合的两张金属板构成，并且在两金属板间独立地设有供不同种类的流体流动的两个流体流通部，通过使构成基板的两张金属板中的至少某一方的金属板向外侧鼓出而在两金属板间形成流体流通部，多个基板以各基板的一方的流体流通部彼此连通以及另一方的流体流通部彼此连通的方式配置。

4)一种热交换器，具有：以长度方向朝向相同方向的方式相互隔开间隔地并列状配置的多个金属制圆管；使宽度方向沿圆管的长度方向，并且，在圆管的长度方向上隔开间隔地并列状配置的多个金属制扁平管，圆管的外周面的一部分与扁平管的外周面的一部分接触，全部圆管彼此以及全部扁平管彼此分别连通。

5)如上述4)所述的热交换器，扁平管为波状，波顶部或者波底部的弯曲内侧部分仅与圆管的外周面的单侧部分接触。

6)如上述4)所述的热交换器，扁平管为波状，波顶部的弯曲内侧部分与圆管的外周面的一方的单侧部分接触，并且，波底部的弯曲内侧部分与圆管的外周面的另一方的单侧部分接触。

实用新型的效果

根据上述1)以及2)的热交换器，具有：具有流体流通部的基板；卷绕在基板上，并且供与在基板的流体流通部内流动的流体不同种类的流体流动的金属管，基板由相互层叠状地接合的两张金属板构成，并且，通过使构成基板的两张金属板中的至少某一方的金属板向外侧鼓出而在两金属板间形成流体流通部，流体流通部为蜿蜒状，包括：并列状地配置的多个直线部；以及将相邻直线部彼此在长度方向的两端部交替地连结的弯曲部，金属管以金属管的一部分位于基板的流体流通部的相邻直线部间的方式卷绕在基板上，因此，基板的流体流通部的外表面与金属管的外周面的接触面积，与专利文献1记载的热交换器中的制冷剂流通管的外周面与水流通部件的金属板的外表面的接触面积相比变大，能够提高在基板的流体流通部内流动的流体与在金属管内流动的流体之间的导热性从而提高热交换效率。

根据上述3)的热交换器，具有基板，该基板由相互层叠状地接合的两张金属板构成，并且在两金属板间独立地设有供不同种类的流体流动的两个流体流通部，通过使构成基板的两张金属板中的至少某一方的金属板向外侧鼓出而在两金属板间形成流体流通部，多个基板以各基板的一方的流体流通部彼此连通以及另一方的流体流通部彼此连通的方式配置，因此，能够提高在各基板的两个流体流通部内流动的不同种类的流体间的导热性，提高两流体间的热交换效率。另外，能够与在两个流体流通部内流动的流体相符地自由地进行回路的设定。

根据上述4)～6)的热交换器，具有：以长度方向朝向相同方向的方式相互隔开间隔地并列状配置的多个金属制圆管；使宽度方向沿圆管的长度方向，并且，在圆管的长度方向上隔开间隔地并列状配置的多个金属制扁平管，圆管的外周面的一部分与扁平管的外周面的一部分接触，全部圆管彼此以及全部扁平管彼此分别连通，因此，圆管的外周面与扁平管的外周面的接触面积与专利文献1记载的热交换器中的制冷剂流通管的外周面与水流通部件的金属板的外表面的接触面积相比变大，能够提高在基板的流体流通部内流动的流体与在金属管内流动的流体之间的导热性从而提高热交换效率。

根据上述5)以及6)的热交换器，能够相对简单地将圆管的外周面与扁平管的外周面的接触面积增大。

附图说明

图1是显示本实用新型的实施方式1的热交换器的主视图。

图2是显示图1的热交换器的立体图。

图3是显示图1的热交换器中使用的基板的立体图。

图4是图1的A-A线放大剖视图。

图5是图1的B-B线放大剖视图。

图6是显示本实用新型的实施方式2的热交换器的立体图。

图7是显示图6的热交换器的主视图。

图8是显示构成图6的热交换器的基板的主视图。

图9是图7的C-C线放大剖视图。

图10是图7的D-D线放大剖视图。

图11是图7的E-E线放大剖视图。

图12是显示本实用新型的实施方式3的热交换器的立体图。

图13是显示图12的热交换器的圆管和扁平管的结构的图。

图14是显示本实用新型的实施方式4的热交换器的立体图。

图15是显示本实用新型的实施方式5的热交换器的立体图。

图16是显示图15的热交换器的圆管和扁平管的结构的图。

附图标记的说明

1：热交换器

2：基板

3：流体流通部

4：铝管(金属板)

5：铝板(金属板)

6：直线部

7：弯曲部

20：热交换器

21：基板

22、23：流体流通部

27：铝板(金属板)

50、65、70：热交换器

51：圆管

52、71：扁平管

57、72：波顶部

58、73：波底部

具体实施方式

以下，参照附图对本实用新型的实施方式进行说明。

以下的说明中，“铝”一词除了纯铝外还包括铝合金。

另外，在所有附图中对相同部分以及相同部件标注相同的附图标记并省略重复说明。

实施方式1

本实施方式如图1～图5所示。

图1以及图2显示本实用新型的实施方式1的热交换器的整体构成，图3～图5显示其主要部分的构成。

此外，实施方式1的热交换器的说明中，将图1的上下、左右称为上下、左右，将图5的右侧(图4的上侧)称为前，将与其相反的一侧称为后。

图1以及图2中，热交换器1具有：具有流体流通部3的基板2；卷绕在基板2上且供与基板2的流体流通部3中流动的流体不同种类的流体流动的铝管4(金属管)。

如图1～图3所示，基板2由相互层叠状地接合的两张铝板5(金属板)构成，使构成基板2的两张铝板5中的至少某一方，在这里仅使一方的铝板5向外侧鼓出，从而在两铝板5之间形成流体流通部3。流体流通部3为蜿蜒状，构成为包括：在上下方向延伸并且相互隔开间隔地并列状配置的多个直线部6；以及将相邻的直线部6彼此在长度方向的两端部交替地连结的弯曲部7。流体流通部3的右端部的直线部6的下端部向右方弯曲并在基板2的右侧缘开口，此处设有水流入口8，同样地，左端部的直线部6的下端部向左方弯曲并在基板2的左侧缘开口，此处设有水流出口9。如图4所示，流体流通部3的直线部6的左右两侧壁间的间隔，随着趋向后方而缓缓扩大，并且，相邻的直线部6间的间隔比铝管4的外径小。基板2通过所谓的压焊(roll bond)法制造，即，在两张铝板5的对合面中的至少某一方的面上将压焊防止剂印刷成所需要的图案，在该状态下对两张铝板5进行压焊从而制成具有非压焊部的层合板，通过向层合板的非压焊部导入流体压而一举形成流体流通部3。另外，基板2还可以通过如下方式制造，将被实施了冲压加工从而设有用于形成流体流通部3的外侧鼓出部的铝板5与平坦的铝板5通过钎焊等适当的方法进行接合并由此制造。

铝管4大致螺旋状地卷绕在基板2上，在基板2的前侧，在上下方向上延伸的直管部11位于基板2的流体流通部3的相邻直线部6之间，铝管4的外周面与左右两侧相邻的直线部6的左右两侧壁以及基板2的前表面的相邻直线部6之间的部分接触。此外，如图5所示，铝管4以如下方式设置：在基板2的流体流通部3的弯曲部7处，稍微向前方弯曲并越过弯曲部7。

上述的热交换器1，在混合动力汽车、电动汽车等相比较来说废热较少的车辆中，为了获得用于对车室内进行供暖的热而使用。即，被冷气机用冷冻循环的压缩机压缩而成为高温高压的冷气机用冷冻循环的制冷剂，从铝管4的左端被送入并且从右端被排出，被用于对上述的车辆的电力转换装置的IGBT等的动力设备进行冷却而被加热的水，从基板2的流体流通部3的水流入口8被送入并且从水流出口9流出。而且，水在基板2的流体流通部3内流动期间，被制冷剂所具有的热而被加热。

此外，还可以是制冷剂流过基板2的流体流通部3，而水流过铝管4的方式。

实施方式2

本实施方式如图6～图11所示。

图6以及图7显示实施方式2的热交换器的整体构成，图8～图11显示其主要部分的构成。

此外，实施方式2的热交换器的说明中，将图7的上下、左右称为上下、左右，将图9～图11的下侧(图7的纸面表侧)称为前，将与其相反的一侧称为后。

图6以及图7中，热交换器20中，独立设有供不同种类的流体流动的两个流体流通部22、23的多个大致纵长圆形基板21，以其宽度方向朝向左右方向的方式在前后方向上并列，并且，各基板21的一方的流体流通部22(以下，称为第1流体流通部22)彼此以及另一方的流体流通部23(以下，称为第2流体流通部23)彼此以连通的方式被钎焊，在前后两端部的基板21的前后方向外侧部分上，钎焊有集管部件24，该集管部件24具有与第1流体流通部22相通的第1集管部25以及与第2流体流通部23相通的第2集管部26。

如图6～图8所示，基板21由相互层叠状地接合的两张铝板27(金属板)构成，使构成基板21的两张铝板27中的至少某一方，这里使双方的铝板27向外侧鼓出，由此，在两铝板27间形成有两流体流通部22、23。基板21的第1流体流通部22包括：在上下方向上延伸并且在左右方向上隔开间隔地设置的多个直线部28；全部的直线部28的上下两端连通的上下两连通部29。基板21的第2流体流通部23由隔开间隔地设置在第1流体流通部22的相邻直线部28之间并且在上下方向上延伸的多个直线部31构成。基板21通过所谓的压焊法制造，即，在两张铝板27的对合面中的至少某一方的面上将压焊防止剂印刷成所需要的图案，在该状态下对两张铝板27进行压焊从而制成具有非压焊部的层合板，通过向层合板的非压焊部导入流体压从而一举形成两流体流通部22、23。另外，基板21还可以通过如下方式制造，将被实施了冲压加工从而设有用于形成两流体流通部22、23的外侧鼓出部的铝板27彼此之间通过钎焊等适当的方法进行接合并由此制造。

如图9～图11所示，热交换器20中的在前后方向上相邻的两张基板21，以第1流体流通部22的上下两连通部29中的至少某一方的连通部29相通、且第2流体流通部23的各直线部31的上下两端部中的至少某一方相通的方式被钎焊。对于相邻的两张基板21而言，第1流体流通部22的直线部28的外表面彼此被钎焊，并且，以设置在一方的基板21的连通部29上形成的贯通孔33的周围的凸部32插入到另一方的基板21的连通部29上形成的贯通孔34中的状态被钎焊，而且，第2流体流通部23的直线部31的外面彼此被钎焊，并且，以设置在一方的基板21的直线部31上形成的贯通孔36的周围的凸部35插入到另一方的基板21的直线部31上形成的贯通孔37中的状态被钎焊。

热交换器20中，流入到一方，这里为流入到前侧集管部件24的第1集管部25内的制冷剂，流过全部的基板21的第1流体流通部22并从后侧集管部件24的第1集管部25流出，流入到后侧集管部件24的第2集管部26内的水，流过全部的基板21的第2流体流通部23并从前侧集管部件24的第2集管部26流出。例如优选：热交换器20上设置有多个通路，该通路由邻接的多个基板21上设置的第1流体流通部22的直线部28构成，并且制冷剂在相同方向流动，相邻通路中的制冷剂的流动方向为逆向，以具有构成各通路的直线部28的基板21的数量从流动方向上游侧向下游侧依次减少的方式，相邻的两个基板21在第1流体流通部22的上下两连通部29中的至少某一方的连通部29中相通。另外优选：热交换器20的相邻两个基板21中，以第2流体流通部23的直线部31中的水的流动方向不同的方式，相邻的两个基板21在第2流体流通部23的直线部31的上下两端中的某一方中相通。

两集管部件24，由相互层叠状地接合的两张铝板38(金属板)构成，使构成集管部件24的两张铝板38中的至少某一方，这里使双方的铝板31向外侧鼓出，由此，在两铝板31间形成有两集管部25、26。前侧集管部件24的第1集管部25上连接有制冷剂流入管41，并且，第2集管部26上连接有水流出管42，后侧集管部件24的第1集管部25上连接有制冷剂流出管43，并且，第2集管部26上连接有水流入管44。

上述的热交换器20，在混合动力汽车、电动汽车等相比较来说废热较少的车辆中，为了获得用于对车室内进行供暖的热而使用。即，被冷气机用冷冻循环的压缩机压缩而成为高温高压的冷气机用冷冻循环的制冷剂，通过制冷剂流入管41而流入前侧集管部件24的第1集管部25内，通过全部的基板21的第1流体流通部22并流入后侧集管部件24的第1集管部25内，并从制冷剂流出管42流出。另一方面，被用于对上述的车辆的电力转换装置的IGBT等的动力设备进行冷却而被加热的水，通过水流入管43并流入后侧集管部件24的第2集管部26内，流过全部的基板21的第2流体流通部23并流入前侧集管部件24的第2集管部26内，并从水流出管44流出。而且，水在基板21的第2流体流通部23内流动期间，被流过第1流体流通部22内的制冷剂所具有的热而被加热。

此外，还可以是水在基板21的第1流体流通部22中流动，而制冷剂在第2流体流通部23中流动的方式。

实施方式3

本实施方式如图12以及图13所示。

图12显示实施方式3的热交换器的整体构成，图13显示其主要部分的构成。

图12中，热交换器50具有：以长度方向朝向相同方向的方式相互隔开间隔地并列状配置的多个铝制圆管51(金属制圆管)；使宽度方向朝向圆管51的长度方向，并且，在圆管51的长度方向上隔开间隔地并列状配置的多个铝制扁平管52(金属制扁平管)，圆管51的外周面的一部分与扁平管52的外周面的一部分接触，全部圆管51彼此以及全部扁平管52彼此分别连通。

全部的圆管51的两端部连接在铝制集管箱53、54上，该集管箱53、54分别使长度方向沿与圆管51的长度方向正交的方向配置。全部的扁平管52的两端部连接在铝制集管箱55、56上，该集管箱55、56分别使长度方向沿圆管51的长度方向配置。

如图13所示，扁平管52为波状，波顶部57以及波底部58中的某一方，此处为波顶部57的弯曲内侧部分，仅与圆管51的外周面的上侧部分接触，在该状态下，扁平管52被钎焊于圆管51上。虽省略图示，在扁平管52上设有在宽度方向上并列的多个流路。

在连接有圆管51的一方的集管箱53的一端设有水流入口59，并且，在另一方的集管箱54的另一端设有水流出口61。另外，在设有位于连接有扁平管52的两集管箱55、56中的水流入口59侧的集管箱55的水流出口61的集管箱54侧的端部设有制冷剂流入口62，并且，在设有另一方的集管箱56上的水流入口59的集管箱53侧的端部设有制冷剂流出口63。

上述的热交换器50，在混合动力汽车、电动汽车等相比较来说废热较少的车辆中，为了获得用于对车室内进行供暖的热而使用。即，被冷气机用冷冻循环的压缩机压缩而成为高温高压的冷气机用冷冻循环的制冷剂，通过制冷剂流入口62流入一方的集管箱55内，进行分流并通过全部的扁平管52流入另一方的集管箱56内，并从制冷剂流出口63流出。另一方面，被用于对上述的车辆的电力转换装置的IGBT等的动力设备进行冷却而被加热的水，通过水流入口59而流入一方的集管箱53内，进行分流并通过全部的圆管51流入另一方的集管箱54内，并从水流出口61流出。而且，在水在圆管51内流动期间，被在扁平管52内流动的制冷剂所具有的热而被加热。

实施方式4

本实施方式如图14所示。

图14显示实施方式4的热交换器的整体构成。

在图14所示的热交换器65的情况下，在连接有圆管51的一方的集管箱54的一端设有水流入口59，并且，在另一方的集管箱53中的与水流入口59相同端设有水流出口61。另外，在连接有扁平管52的两个集管箱55、56中的位于与水流入口59以及水流出口61相反的一侧的集管箱55内，通过分隔部件66而在长度方向上被划分为两个集管部67、68，在集管箱55中的设有水流出口61的集管箱53侧的端部，以与一方的集管部67内相通的方式设有制冷剂流入口62，同样地在另一端部，以与另一方的集管部68内相通的方式设有制冷剂流出口63。

其他的构成与实施方式3的热交换器60相同，对相同部分标注相同的附图标记。

上述的热交换器65，在混合动力汽车、电动汽车等相比较来说废热较少的车辆中，为了获得用于对车室内进行供暖的热而使用。即，被冷气机用冷冻循环的压缩机压缩而成为高温高压的冷气机用冷冻循环的制冷剂，通过制冷剂流入口62而流入集管箱55的一方的集管部67内，通过与集管部67相通的全部的扁平管52向另一方的集管箱56侧流动，进而通过与另一方的集管部68相通的全部的扁平管52而流入集管箱55的另一方的集管部68内，并从制冷剂流出口63流出。另一方面，被用于对上述的车辆的电力转换装置的IGBT等的动力设备进行冷却而被加热的水，通过水流入口59流入一方的集管箱54内，进行分流并通过全部的圆管51流入另一方的集管箱53内，并从水流出口61流出。而且，在水在圆管51内流动期间，被在扁平管52内流动的制冷剂所具有的热而被加热。

实施方式5

本实施方式如图15以及图16所示。

图15显示实施方式5的热交换器的整体构成，图16显示其主要部分的构成。

在图15以及图16所示的热交换器70的情况下，扁平管71为波状，波顶部72的弯曲内侧部分与圆管51的外周面的上侧部分(一方的单侧部分)接触，并且，波底部73的弯曲内侧部分与圆管51的外周面的下侧部分另一方的单侧部分接触，在上述状态下，扁平管71被钎焊在圆管51上。

其他的构成与实施方式3的热交换器70相同，对相同部分标注相同的附图标记。

上述的热交换器70，在混合动力汽车、电动汽车等相比较来说废热较少的车辆中，为了获得用于对车室内进行供暖的热而使用。即，被冷气机用冷冻循环的压缩机压缩而成为高温高压的冷气机用冷冻循环的制冷剂，通过制冷剂流入口62流入一方的集管箱55内，进行分流并通过全部的扁平管71流入另一方的集管箱56内，并从制冷剂流出口63流出。另一方面，被用于对上述的车辆的电力转换装置的IGBT等的动力设备进行冷却而被加热的水，通过水流入口59流入一方的集管箱53内，进行分流并通过全部的圆管51流入另一方的集管箱54内，并从水流出口61流出。而且，水在圆管51内流动期间，被在扁平管71内流动的制冷剂所具有的热而被加热。

在上述的实施方式3～5中，也可以是制冷剂在圆管51内流动，水在扁平管52、71内流动的方式。

工业实用性

本实用新型的热交换器是对水和高温高压的制冷剂进行热交换的设备，适用于相比较来说废热较少的混合动力汽车、电动汽车中。

Claims (6)

1.一种热交换器，其特征在于，具有：具有流体流通部的基板；卷绕在基板上并且供与在基板的流体流通部内流动的流体不同种类的流体流动的金属管，基板由相互层叠状地接合的两张金属板构成，并且，通过使构成基板的两张金属板中的至少某一方的金属板向外侧鼓出而在两金属板间形成流体流通部，流体流通部为蜿蜒状，包括：并列状地配置的多个直线部、以及将相邻直线部彼此在长度方向的两端部交替地连结的弯曲部，以金属管的一部分位于基板的流体流通部的相邻直线部之间的方式将金属管卷绕在基板上。

2.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，通过仅使构成基板的两张金属板中的某一方的金属板向外侧鼓出而在两金属板间形成流体流通部。

3.一种热交换器，其特征在于，具有基板，该基板由相互层叠状地接合的两张金属板构成，并且在两金属板间独立地设有供不同种类的流体流动的两个流体流通部，通过使构成基板的两张金属板中的至少某一方的金属板向外侧鼓出而在两金属板间形成流体流通部，多个基板以各基板的一方的流体流通部彼此连通以及另一方的流体流通部彼此连通的方式配置。

4.一种热交换器，其特征在于，具有：以长度方向朝向相同方向的方式相互隔开间隔地并列状配置的多个金属制圆管；使宽度方向沿圆管的长度方向，并且，在圆管的长度方向上隔开间隔地并列状配置的多个金属制扁平管，圆管的外周面的一部分与扁平管的外周面的一部分接触，全部圆管彼此以及全部扁平管彼此分别连通。

5.如权利要求4所述的热交换器，其特征在于，扁平管为波状，波顶部或者波底部的弯曲内侧部分仅与圆管的外周面的单侧部分接触。

6.如权利要求4所述的热交换器，其特征在于，扁平管为波状，波顶部的弯曲内侧部分与圆管的外周面的一方的单侧部分接触，并且，波底部的弯曲内侧部分与圆管的外周面的另一方的单侧部分接触。

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