热交换器的制作方法

本申请是基于2016年5月23日申请的日本专利申请2016-102446号，并将其记载内容引用于本申请。

本发明涉及一种在管道收容有芯材的热交换器。

背景技术

以往，例如在专利文献1中提出了具有多个管固定于一对芯板的结构的热交换器。具体而言，各芯板插入接合于各管的两端。并且，芯板固定于供气体流通的筒状的箱部的开口部。由此，使在管流动的冷却流体和在箱部流动的气体进行热交换。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-214955号公报

然而，在上述现有的技术中，各管固定于各芯板，因此管由气体加热而沿该管的长度方向伸缩，从而在管相对于芯板的带根部产生热应变。尤其是，在箱部流动的气体是向内燃机供给的燃烧用的增压气体的情况下，管被暴露于高温的增压气体，因此导致由管的伸缩引起的过大的热应变在带根部产生。

因此，为了确保耐热应变性，本发明的发明人对具备芯部、管道以及箱的热交换器进行了研究，芯部进行冷却流体与增压气体的热交换，管道收容芯部并且供增压气体流动，箱与内燃机连接。

芯部中，构成供冷却流体流通的空间部的冷却板层叠有多个，并且在冷却板之间构成有供增压气体流通的空间部。另外，箱经由作为连接构件的框状的板固定于管道。即，框状的板被管道限制。

此外，为了向各冷却板的各空间部分配冷却流体，冷却板具有沿该冷却板的层叠方向突出并且开口的杯部。并且，在该层叠方向上杯部的开口部彼此接合。由此，冷却流体经由杯部而沿该层叠方向流动，并且向各层的冷却板分配。

在该结构中，不需要芯板，因此冷却板不被芯板限制。因此，相对于上述现有的技术，耐热应变性提高。

但是，框状的板由高温的增压气体加热，而芯部由冷却流体冷却。因此，由于框状的板与芯部的温度差，被管道限制的框状的板以挤压芯部的方式变形。由此，存在在芯部产生热应变，进而杯部破损的可能性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够降低在杯部产生的热应变的热交换器。

在本发明的一方式中，热交换器具备管道，该管道构成为从流入口导入第一流体并且从流出口排出第一流体。

热交换器具备芯部，该芯部具有多个冷却板和板状的多个隔板，并且被收容于管道，多个冷却板的第一板部和第二板部重叠并且在各板部之间设置有第二流体的流路，隔板被多个冷却板中的彼此相邻的一方的冷却板和另一方的冷却板夹持，该芯部使向管道流动的第一流体和向多个冷却板流动的第二流体进行热交换。

热交换器具备铆接板，该铆接板形成为与流入口及流出口的开口形状对应的框状，该铆接板固定于流入口及流出口，并且将箱铆接固定于与管道侧相反的一侧。

也可以是，多个冷却板具有第一杯部和第二杯部，并且多个冷却板彼此层叠，第一杯部是第一板部的一部分向与第二板部相反的一侧突出并且开口的杯部，第二杯部是第二板部中的与第一杯部对应的部分向与第一杯部相反的一侧突出并且开口的杯部。

也可以是，隔板具有构成柱构造部的贯通孔部，在柱构造部中，在多个冷却板的层叠方向上，通过被一方的冷却板的第二杯部和另一方的冷却板的第一杯部夹持，从而多个冷却板从最上层到最下层经由第一杯部及第二杯部连接。

芯部具有使隔板的一部分和与该隔板相对的冷却板的一部分一体化的一体化部。

芯部也可以具有使多个隔板中的彼此相邻的一方的隔板和另一方的隔板一体化的一体化部。

芯部也可以具有使多个冷却板中的彼此相邻的一方的冷却板和另一方的冷却板一体化的一体化部。

由此，通过一体化部，冷却板与隔板彼此、隔板彼此、或者冷却板彼此被限制，因此冷却板的刚性提高。因此，即使铆接板在冷却板的层叠方向上以挤压芯部的方式变形，也能够抑制冷却板的变形。因此，能够降低在各杯部产生的热应变。

附图说明

图1是第一实施方式的热交换器的俯视图。

图2是图1的ii向视图。

图3是图1的iii向视图。

图4是图1的ii向视图，是省略了箱的图。

图5是图1的v-v剖视图。

图6是表示未设置有爪部的结构中的铆接板的变形的柱构造部的剖视图。

图7是第二实施方式的柱构造部的局部剖视图。

图8是第三实施方式的柱构造部的局部剖视图。

图9是第四实施方式的柱构造部的局部剖视图。

图10是第五实施方式的柱构造部的局部剖视图。

图11是第六实施方式的柱构造部的局部剖视图。

图12是第七实施方式的柱构造部的局部剖视图。

图13是第八实施方式的柱构造部的局部剖视图。

图14是第九实施方式的柱构造部的局部剖视图。

具体实施方式

以下，基于附图对实施方式进行说明。此外，在以下的各实施方式彼此中，在图中，对于彼此相同或均等的部分标注相同符号。

(第一实施方式)

参照附图对第一实施方式进行说明。本实施方式的热交换器被用作水冷式中间冷却器，使由增压器加压成为高温的增压气体和冷却水进行热交换而对吸气进行冷却。

如图1～图4所示，热交换器1具备管道100、芯部200、铆接板300以及箱400。

管道100是供作为第一流体的增压气体流通的筒状的构件。如图3所示，管道100由铝等金属薄板被冲压加工成规定的形状的第一管道板110及第二管道板120组合成筒状而构成。

管道100构成为从流入口导入增压气体并且从流出口排出增压气体。因此，增压气体从管道100的流入口向管道100的内部的吸气流路流入。另外，增压气体在吸气流路流动并且从管道100的流出口向外部流出。即，如图1及图3所示，增压气体沿着流动方向在管道100的内部流动。如图4所示，管道100的流入口及流出口形成为大致矩形。此外，在图1等中示出了增压气体的流动方向的具体的方向，但是增压气体也可以向反方向流动。

另外，第二管道板120具有冷却水侧管121，该冷却水侧管121连接有供作为第二流体的冷却水流通的未图示的配管。热交换器1经由该配管与对冷却水进行冷却的未图示的热交换器连接。

芯部200是使冷却水与向管道100流动的增压气体进行热交换的热交换部。芯部200被收容于管道100。另外，芯部200通过铝等金属部件形成。如图4所示，芯部200具有冷却板210、外翅片220以及隔板230。

冷却板210构成供冷却水流动的流路。如图5所示，冷却板210的第一板部211和第二板部212重叠，并且在各板部211、212之间设置有冷却水的未图示的流路。在该流路内置有未图示的内翅片，该内翅片使传热面积增加而促进热交换。

冷却板210为例如一片板部件弯折从而各板部211、212重叠的结构。并且，多个冷却板210具有恒定的间隔地层叠。此外，最上层的冷却板210仅由第二板部212构成。

另外，冷却板210具有第一杯部213及第二杯部214。第一杯部213是第一板部211的一部分向与第二板部212相反的一侧突出并且开口的部分。第二杯部214是第二板部212中的与第一杯部213对应的部分向与第一杯部213相反的一侧突出并且开口的部分。

外翅片220设置于芯部200中的除去流入流出部201以外的范围。在该范围中，关于外翅片220，冷却板210和外翅片220交替地层叠。此外，在图4中，显示了长度方向上的外翅片220的一部分，省略了其它外翅片220的描绘。

在此，与增压气体的流动方向及各冷却板210的层叠方向这双方向交叉的方向上、即图1所示的芯部200的长度方向上，将芯部200中的冷却水侧管121侧的一定范围定义为冷却水相对于芯部200的流入流出部201。

在该流入流出部201中，在各冷却板210的层叠方向上，各冷却板210以各冷却板210中的彼此相邻的一方的冷却板210的第二杯部214和另一方的冷却板210的第一杯部213相对的方式层叠。

隔板230是芯部200中的设置于流入流出部201的板状的部件。隔板230被各冷却板210中的彼此相邻的一方和另一方夹持。

具体而言，如图5所示，隔板230具有贯通孔部231及壁部232。贯通孔部231是用于在层叠方向上将一方的冷却板210的第二杯部214和另一方的冷却板210的第一杯部213连接的孔部。贯通孔部231被一方的冷却板210的第二杯部214和另一方的冷却板210的第一杯部213夹持。由此，所有的冷却板210从最上层到最下层经由第一杯部213及第二杯部214连接而构成柱构造部202。柱构造部202在长度方向上包含于芯部200中的流入流出部201。贯通孔部231构成该柱构造部202的一部分。

此外，在本实施方式中，一方的冷却板210的第二杯部214的开口端部和另一方的冷却板210的第一杯部213的开口端部分离。各开口端部也可以接合。另一方面，各开口端部也可以不位于贯通孔部231的孔部分。即，各开口端部也可以与隔板230的板面接合。

在最下层的隔板230的贯通孔部231配置有该隔板230的上层的冷却板210的第二杯部214和突出部111，该突出部111设置于管道100的第一管道板110中的与该贯通孔部231对应的部分。

壁部232是隔板230中的至少流入口侧的端部233向一方的冷却板210侧弯折的部分。壁部232也可以设置于隔板230中的流出口侧的端部。如上所述，流入流出部201是芯部200中的供冷却水出入的部分，是对热交换没有贡献的部分。因此，壁部232起到阻止增压气体从箱400向流入流出部201流入的作用。

此外，各冷却板210具有爪部215。爪部215是冷却板210的端部216中的第二板部212的顶端向壁部232侧弯折而构成的。并且，爪部215通过钎焊的方法而接合于壁部232。由此，爪部215和壁部232被一体化。此外，作为爪部215与壁部232一体化的方法，也可以采用粘接、熔接的方法。

在本实施方式中，所有冷却板210和与各冷却板210对应的隔板230通过爪部215及壁部232而一体化。具体而言，当将隔板230和与该隔板230相对的冷却板210定义为一个段时，爪部215设置于所有该段。此外，爪部215也可以设置于段的一部分。

通过上述的芯部200的结构，冷却水经由冷却水侧管121流入或流出流入流出部201。另外，冷却水经由柱构造部202向各层的冷却板210分散或集结。增压气体通过各冷却板210之间。由此，芯部200在增压气体与冷却水之间进行热交换。

铆接板300是用于在将管道100维持成筒状的状态下固定管道100并且固定箱400的中继构件。铆接板300是铝等的金属薄板被冲压加工而形成。铆接板300形成为与管道100的流入口及流出口的开口形状对应的大致矩形的框状。并且，铆接板300分别固定于管道100的流入口及流出口。

如图4及图5所示，铆接板300具有槽部310、梁部320以及波纹铆接部330。

槽部310是沿着管道100的流入口及流出口向管道100侧凹陷的部分，是插入有箱400的开口端部的部分。另外，槽部310是固定于管道100的部分。

梁部320是将铆接板300中的不同的两个部位连接的部分。梁部320设置成将铆接板300的一方的长边部和另一方的长边部连接。在本实施方式中，四根梁部320设置于铆接板300。梁部320起到防止铆接板300由冲压加工形成后的应变、变形的作用。

波纹铆接部330是将箱400铆接固定于铆接板300的部分。波纹铆接部330与槽部310连接。在图4中显示了波纹铆接部330变形前的形状，而在图1～图3中显示了波纹铆接部330变形后的形状。

箱400是供增压气体流通的配管。箱400配置于铆接板300中的与管道100及芯部200侧相反的一侧。如图1及图2所示，箱400具有增压气体侧管410、开口部420以及外周部430。

增压气体侧管410是相对于箱400作为增压气体的出入口的部分。增压气体侧管410经由未图示的配管与增压器连接。开口部420是插入于铆接板300的槽部310的部分。

外周部430是开口部420中的与铆接板300的波纹铆接部330对应的部分。外周部430通过波纹铆接部330而整体被铆接固定。如图2所示，外周部430具有形成于开口部420的外周面的山部431及谷部432。山部431及谷部432交替地配置于开口部420的周方向。

并且，波纹铆接部330覆盖箱400的外周部430，并且与谷部432对应的部分成为与该谷部432对应的形状。由此，波纹铆接部330将外周部430的整体铆接固定成波纹状。

铆接固定通过如下方式进行：箱400插入于铆接板300，并且外周部430被波纹铆接部330覆盖，波纹铆接部330中的与谷部432对应的部分通过未图示的冲头被按压于谷部432侧。伴随此，波纹铆接部330中的与谷部432对应的部分向该谷部432侧变形。

并且，波纹铆接部中的所有与谷部432对应的部分通过冲头而变形。这样一来，箱400被铆接固定于铆接板300。

接着，对设置于冷却板210的端部216的爪部215的作用效果进行说明。本发明的发明人利用模拟解析了热应变，该热应变是当增压气体在箱400流通从而至少管道100的流入口侧的铆接板300被加热时，在柱构造部202的各杯部213、214产生的热应变。

首先，当铆接板300由增压气体加热时，铆接板300沿长度方向膨胀。另一方面，铆接板300在长度方向被管道100限制。因此，如图6所示，铆接板300沿层叠方向变形。

在爪部215未设置于冷却板210的结构中，铆接板300的波纹铆接部330以彼此分离的方式沿层叠方向变形。换言之，铆接板300的槽部310以挤压管道100的方式变形。由此，芯部200的柱构造部202被管道100夹持，并且在各杯部213、214产生热应变。尤其是，在与最下层的隔板230接触的第二杯部214产生过大的热应变，导致芯部200破损。此外，在图6中，省略冷却水侧管121。

相对于此，在爪部215与壁部232一体化的结构中，冷却板210的端部216通过爪部215而被限制于隔板230的壁部232。因此，冷却板210的刚性提高。因此，相对于铆接板300的变形，能够抑制冷却板210的变形。

具体而言，当将爪部215未设置于冷却板210的结构中热应变设为100时，有爪部215与壁部232一体化的结构的热应变为79这样的解析结果。即，通过爪部215在各杯部213、214产生的热应变减少了21％。因此，能够通过爪部215来降低在各杯部213、214产生的热应变，能够进一步使热交换器1的耐热应变性提高。

此外，在本实施方式中，爪部215与“一体化部”对应。

(第二实施方式)

在本实施方式中，对与第一实施方式不同的部分进行说明。如图7所示，芯部200具有固定部240。固定部240是与冷却板210及隔板230不同的其他构件。

固定部240构成为例如板状的构件。另外，固定部240设置于所有由冷却板210与隔板230构成的对。这样一来，也可以在冷却板210的端部216不设置爪部215，而是用固定部240将冷却板210的端部216和隔板230的壁部232一体化。

此外，在本实施方式中，固定部240与“一体化部”对应。

(第三实施方式)

在本实施方式中，对与第一、第二实施方式不同的部分进行说明。如图8所示，固定部240设置于所有冷却板210和隔板230构成的对中的至少一部分。因此，各冷却板210被局部地限制。因此，能够使冷却板210的刚性局部地提高。

例如，如图8所示，也能够设为如下那样的结构：在产生过大的热应变的最下层的冷却板210使固定部240一体化，而对于该冷却板210的上层不设置固定部240。

(第四实施方式)

在本实施方式中，对与第一～第三实施方式不同的部分进行说明。在上述，冷却板210的端部216和隔板230的端部233通过爪部215或固定部240而一体化，但是这是一体化的一例。在被一体化的部分不限定于端部216、233，隔板230的一部分和与该隔板230相对的冷却板210的一部分也可以一体化。

例如，如图9所示，隔板230的壁部232也可以与冷却板210中的端部216与各杯部213、214之间一体化。此外，冷却板210的端部216也可以与隔板230的端部233与贯通孔部231之间一体化。

(第五实施方式)

在本实施方式中，对与第一～第四实施方式不同的部分进行说明。如图10所示，贯通孔部231构成为覆盖一方的冷却板210的第二杯部214的形状。并且，该形状的贯通孔部231与第二杯部214一体化。冷却板210的端部233向另一方的冷却板210侧弯折而构成壁部232。根据这样的结构，第二杯部214由贯通孔部231限制，因此能够提高第二杯部214的刚性。

此外，贯通孔部231也可以构成为覆盖另一方的冷却板210的第一杯部213的形状。在该情况下，该形状的贯通孔部231与第一杯部213一体化。另外，也可以在隔板230不设置壁部232。在本实施方式中，贯通孔部231与“一体化部”对应。

(第六实施方式)

在本实施方式中，对与第一～第五实施方式不同的部分进行说明。如图11所示，隔板230构成为掩埋隔着该隔板230的彼此相邻的冷却板210的间隙的形状。另外，隔板230与彼此相邻的冷却板210的双方一体化。

在本实施方式中，贯通孔部231构成为覆盖一方的冷却板210的第二杯部214和另一方的冷却板210的第一杯部213这双方的形状。这样一来，冷却板210的整体也可以构成为提高冷却板210的刚性的形状。

此外，在本实施方式中，隔板230与“一体化部”对应。

(第七实施方式)

在本实施方式中，对与第一～第六实施方式不同的部分进行说明。如图12所示，隔板230在贯通孔部231与端部233之间具有弯曲部234。弯曲部234是弯曲成隔板230的端部233中的与冷却板210相对的壁面235与冷却板210接触的部分。

并且，隔板230的端部233的壁面235通过弯曲部234而被推压于一方的冷却板210中的各杯部213、214与端部216之间并且被一体化。这样一来，隔板230的端部233也可以与冷却板210一体化。即，壁面235呈面状接触并钎焊于冷却板210，因此能够提高连结强度。

此外，隔板230的端部233也可以与一方的冷却板210的端部216侧一体化。另外，隔板230的端部233也可以与另一方的冷却板210一体化。在本实施方式中，隔板230的端部233与“一体化部”对应。

(第八实施方式)

在本实施方式中，对与第一～第七实施方式不同的部分进行说明。如图13所示，多个隔板230中的彼此相邻的一方的壁部232和另一方的壁部232被一体化。由此，隔板230的刚性提高，因此能够使冷却板210的各杯部213、214相对于热应变的耐久性提高。

并且，当将多个隔板230中的彼此相邻的一方和另一方定义为一个段时，各壁部232的一体化设置于所有段。当然，与第三实施方式同样地，各壁部232的一体化也可以设置于段的一部分。

如以上那样，也可以将隔板230的端部233彼此连结。此外，隔板230的连结不限定于端部233彼此，隔板230中的贯通孔部231与端部233之间的部分也可以连结。另一方面，与第二实施方式同样地，隔板230彼此也可以通过固定部240而一体化。在本实施方式中，隔板230及壁部232与“一体化部”对应。

(第九实施方式)

在本实施方式中，对与第一～第八实施方式不同的部分进行说明。如图14所示，多个冷却板210中的彼此相邻的一方和另一方被一体化。具体而言，设置于构成一方的冷却板210的第二板部212的爪部215、和构成另一方的冷却板210的第一板部211的顶端部分向一方的冷却板210侧弯折而成的爪部217被一体化。

并且，当将多个冷却板210中的彼此相邻的一方和另一方定义为一个段时，彼此相邻的冷却板210的一体化设置于所有段。当然，与第三实施方式同样地，彼此相邻的冷却板210的一体化也可以设置于段的一部分。

如以上那样，也可以将冷却板210的端部216彼此连结。此外，冷却板210的连结不限定于爪部215、217彼此，冷却板210中的各杯部213、214与端部216之间的部分也可以连结。另一方面，与第二实施方式同样地，冷却板210也可以通过固定部240而一体化。在本实施方式中，冷却板210及爪部215、217与“一体化部”对应。

(其他实施方式)

上述各实施方式所示的热交换器1的结构是一例，不限定于上述所示的结构，也可以设为能够实现本发明的其他结构。例如，虽然示出了将热交换器1用作水冷式中间冷却器的例子，但是也可以将热交换器1应用于其他用途。

在第一实施方式中，各冷却板210的端部216的爪部215设置于第二板部212的顶端，但是爪部215也可以设置于第一板部211的顶端，或也可以设置于各板部211、212双方。另一方面，隔板230的壁部232的顶端也可以与冷却板210的端部216一体化。

在上述各实施方式中，壁部232和冷却板210的端部216通过钎焊或粘接的方法而一体化，但是也可以采用其他方法。例如，壁部232和冷却板210的端部216也可以通过铆接或压入的方法而一体化。在铆接的方法中，在一方设置孔，将另一方的顶端部分插入孔并且将顶端部分弯折，从而通过另一方将一方铆接。在压入的方法中，在一方设置孔，将另一方的顶端部分压入孔。

本发明不限定于上述的各实施方式，在发明所要保护的范围内能够适当变更并实施。