无集管板型热交换器的制作方法

本发明涉及一种无集管板型热交换器，其将具有开口端沿厚度方向鼓出而成的鼓出部的扁平管在该鼓出部沿厚度方向层叠从而形成芯，并利用外壳覆盖嵌合该芯的外周。

背景技术：

在下述专利文献1中提出了一种无集管板型热交换器，其将在开口端的两端具有鼓出部的扁平管沿厚度方向层叠从而构成芯，并将外壳覆盖嵌合于该芯的外周。该热交换器通过使扁平管的端部沿厚度方向鼓出，从而提供不需要以往所必需的集管板的结构简单的热交换器。

从配置于芯的两端部的一方的箱向另一方的箱引导高温气体，在该高温气体与向扁平管的外周供给的冷却水之间进行热交换。

在该热交换器中，可知在高温气体的流入口附近，由于高温气体而在形成芯的各扁平管产生热应力，从而对其耐久性带来较大的影响。

图13是上述的以往的热交换器的主要部分立体图以及示出其问题点的纵剖视图。该热交换器将在开口的两端部具有鼓出部1的多个扁平管2在鼓出部1层叠从而构成芯3，利用o形环板4覆盖芯3的端部，并进一步将外壳5覆盖嵌合于o形环板4的外周。

并且，如该图的(c)那样，隔着o形环6而将箱主体8的端部开口嵌入在o形环板4与外壳5之间形成的环状槽7，并通过设置于外壳5的外周的铆接件22而将箱主体8紧固固定于外壳5。在图中，从上方向芯3的各扁平管2供给高温气体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：wo2017/073779a1

技术实现要素：

发明要解决的课题

在这样的热交换器中，由于长年使用，在芯3的各扁平管2的入口侧，因高温气体的断续的热循环的影响，而存在在扁平管2的开口缘产生龟裂19的情况。

因此，本发明的课题在于，在各扁平管的高温气体流入口的附近，提高针对热循环的耐久性。

用于解决课题的方案

技术方案1所记载的发明是一种无集管板型热交换器，其具备：

扁平管2，其具有两端部开口沿厚度方向鼓出而成的鼓出部1，且通过对置的一对短边部2a及与一对所述短边部2a正交的一对长边部2b而形成为横截面方形；

芯3，其通过在所述鼓出部1层叠多个扁平管2而成；

筒状的外壳5，其覆盖嵌合所述芯3的外周；以及

箱主体8，其与所述外壳5连接，

第一流体17从各扁平管2的入口20侧的开口向出口21侧的开口流通，第二流体18在扁平管2的外表面侧流通，

所述无集管板型热交换器的特征在于，

所述各扁平管2的一对所述长边部2b具备：

第一高缘部2c，其从所述短边部2a的端部起连续；

第一低缘部2d，其位于比该第一高缘部2c靠所述出口21侧的位置，且形成为比所述第一高缘部2c的长度长；以及

第一中间部2e，其连结第一高缘部2c与第一低缘部2d，

所述第一中间部2e通过第一弯曲部2g和第二弯曲部2h，所述第一弯曲部2g从所述第一高缘部2c的端部向所述出口21侧平滑地凹陷，所述第二弯曲部2h在该第一弯曲部2g的端部向所述出口21侧暂时凹陷而后向入口20侧升起，且与所述第一低缘部2d的端部平滑地连续。

技术方案2所记载的发明是一种无集管板型热交换器，其具备：

扁平管2，其具有两端部开口沿厚度方向鼓出而成的鼓出部1，且通过对置的一对短边部2a及与一对所述短边部2a正交的一对长边部2b而形成为横截面方形；

芯3，其通过在所述鼓出部1层叠多个扁平管2而成；

筒状的外壳5，其覆盖嵌合所述芯3的外周；以及

箱主体8，其与所述外壳5连接，

第一流体17从各扁平管2的入口20侧的开口向出口21侧的开口流入，第二流体18在扁平管2的外表面侧流通，

所述无集管板型热交换器的特征在于，

所述各扁平管2的一对所述长边部2b具备：

第二高缘部2j，其从所述短边部2a的端部起连续；

第二低缘部2k，其位于比该第二高缘部2j靠所述出口21侧的位置，且形成为比所述第二高缘部2j的长度长；以及

第二中间部2m，其连结第二高缘部2j与第二低缘部2k，

所述第二中间部2m具有第三弯曲部2n，所述第三弯曲部2n从所述第二高缘部2j的端部，向比所述第二低缘部2k靠所述出口21侧的位置暂时平滑地凹陷而后向入口20侧升起，且所述第三弯曲部2n的前端与所述第二低缘部2k连接。

技术方案3所记载的发明是技术方案1或技术方案2中任一项所载的无集管板型热交换器，其特征在于，

所述无集管板型热交换器具备：

o形环板4，其具有覆盖嵌合所述芯3的端部外周的短筒部4a以及从该短筒部4a呈横截面l状立起形成的l状部4b，且该l状部4b的端部开口缘4c形成为环状；

矩形筒状的外壳5，其隔着所述o形环板4而覆盖嵌合芯3外周；以及

箱主体8，其凸缘部8a的前端隔着o形环6而被压入所述外壳5与o形环板4之间的环状槽7。

发明效果

在技术方案1所记载的发明中，在第一高缘部2c与所述第一低缘部2d之间形成的第一弯曲部2g和第二弯曲部2h这两个平滑的弯曲部的存在，由此将在扁平管2的入口侧的端部产生的热应力向各部分分散，另外该弯曲部发生弹性变形并吸收热膨胀差，由此热应力得到缓和。其结果是，针对热循环的耐久性提升。

在技术方案2所记载的发明中，所述第二高缘部2j、第三弯曲部2n以及第二低缘部2k通过平滑的曲线而连续，由此将在扁平管2的入口侧的端部产生的热应力向各部分分散，另外第三弯曲部2n发生弹性变形并吸收热膨胀差，由此热应力得到缓和。其结果是，针对热循环的耐久性提升。

附图说明

图1是在本发明的热交换器中使用的芯3的第一实施方式的主要部分主视图。

图2是该芯3的主要部分立体图。

图3是第一实施方式的扁平管2的分解立体图。

图4是本发明的第二实施方式的芯3的主要部分主视图。

图5是该芯3的主要部分立体图。

图6是第二实施方式的扁平管2的分解立体图。

图7是该第二实施方式中的芯3的主要部分分解立体图及其组装图。

图8是该热交换器的分解立体图。

图9是该热交换器的分解立体图。

图10是示出第三实施方式的无集管板型热交换器的主要部分主视图。

图11是该热交换器的主要部分立体图。

图12是示出该热交换器的内部的主视图。

图13是示出以往型热交换器中的问题点的主要部分立体图以及主要部分说明图。

具体实施方式

接着，基于附图对本发明的实施方式进行说明。

图1以及图2是本发明的第一实施方式的主要部分的图，且是第一流体17即高温气体的入口20(参照图9)侧的图。热交换器的结构能够应用图7、图8、图9的结构。另外，图3是其扁平管2的分解立体图。

该热交换器的芯3是将多个扁平管2在其开口部的两端沿厚度方向层叠而成的，各扁平管2在其开口部的两端具有鼓出部1。在该例子中，各扁平管2通过对置的一对短边部2a及与一对短边部2a正交的一对长边部2b而形成为横截面呈方形。

如图2、图7所示，在该芯3的两端覆盖嵌合有o形环板4。该o形环板4包括筒状的短筒部4a和从该短筒部4a的前端起形成为横截面l状的l状部4b。在该l状部4b的前端缘形成有环状的端部开口缘4c。

在芯3的外周隔着o形环板4而覆盖嵌合有图2、图8所示的外壳5。外壳5形成为筒状。在该外壳5连接有第二流体18即冷却水的出入口用的管道16。在扁平管2的外表面侧形成有第二流体流路24(图7)，从图8所示的外壳5的管道16向第二流体流路24供给第二流体(冷却水)18。各部件的接触部之间被相互钎焊固定。

接着，在覆盖嵌合于o形环板4的外周的外壳5与o形环板4的l状部4b之间形成有环状槽7(图2)，如图9所示，箱主体8的凸缘部8a隔着o形环6而被压入该环状槽7，箱主体8的凸缘部8a的外周通过铆接而紧固固定于外壳5。

在该例子中，在外壳5的开口缘部形成有狭缝11，该狭缝11的端缘侧弯曲从而形成铆接爪22(参照图13)。并不限于图13的铆接爪，也可以是，在外壳的开口缘间断地突出设置未图示的爪部，将该爪部用作向箱主体8侧呈l状弯折的铆接爪。

优选在扁平管2的内部插入有内翅片。并且，在各扁平管2的内表面侧形成有第一流体流路25(图7)，第一流体(高温气体)17向第一流体流路25流入，第二流体(冷却水)18在外表面侧流通。并且，在扁平管2的内表面侧的第一流体(高温气体)17与外表面侧的第二流体(冷却水)18之间进行热交换。

即，在图9中，第二流体18即冷却水从入口侧的管道16向各扁平管2的外表面侧供给，并向出口侧的管道16被引导。并且，第一流体17即高温气体从箱主体8的入口侧的入口20流入，并从出口侧的箱主体8的出口21流出。

在此，本发明的特征在于构成热交换器的芯的各扁平管2，且在于其第一流体17(参照图9)的入口20侧的开口的形状。即，本发明的扁平管2与以往型的扁平管不同的点是在形成为横截面方形的扁平管2的一对长边部2b的两短边部2a侧形成有热应力的分散部这点。

对扁平管2的开口的具体结构进行说明。从一对长边部2b的短边部2a侧的端部起连续的山形的第一高缘部2c突出设置为角状。形成有第一低缘部2d，该第一低缘部2d位于比长边部2b的第一高缘部2c靠出口21(图9)侧的位置，且形成为长度比第一高缘部2c长。并且，第一低缘部2d与第一高缘部2c之间通过第一中间部2e连接。

在该第一中间部2e形成有从第一高缘部2c的端部向出口21侧平滑地凹陷的第一弯曲部2g。

并且，在第一弯曲部2g与第一低缘部2d之间形成有第二弯曲部2h。该第二弯曲部2h从第一弯曲部2g的端部向出口21侧暂时凹陷而后向入口20侧升起，且与第一低缘部2d的端部平滑地连续。

在图3中，在高温气体的入口20侧的长边部2b的短边部2a侧形成有第一高缘部2c、第一弯曲部2g、第二弯曲部2h，它们与第一低缘部2d的两端连续。优选使呈山形突出的第一高缘部2c的长度比o形环板4的l状部4b的宽度窄。

这样，可知通过形成扁平管2的一对长边部2b的入口侧的端部，能够防止以往在长边部2b的端部产生的龟裂(参照图13的龟裂19)。

如图3所示，在各扁平管2的出口21侧，能够将鼓出部1的开口形成为直线状。这是因为，第一流体17即高温气体在该出口21侧被第二流体18即冷却水冷却而成为比较低的温度，因此越靠近入口20侧则越不会产生热应力。

接着，图4以及图5是本发明的热交换器的第二实施方式的主要部分主视图以及立体图，图6是扁平管2的分解立体图。该例子与所述图1以及图2的实施方式不同的点在于，扁平管2的入口20侧处的长边部2b的长度方向上的两端部的形状。

在该例子中，形成有从一对长边部2b的短边部2a侧的缘部起连续的第二高缘部2j。第二低缘部2k以位于比该第二高缘部2j靠高温气体的出口21侧的位置的方式形成得比第二高缘部2j的长度长。并且，第二高缘部2j与第二低缘部2k通过第二中间部2m而平滑地连续。

该第二中间部2m具有第三弯曲部2n，该第三弯曲部2n从第二高缘部2j的端部向比第二低缘部2k靠出口21侧的位置暂时平滑地凹陷而后向入口20侧升起，且其前端与第二低缘部2k连接。

通过像这样形成，与所述第一实施方式同样地，能够均等地进行各部分的热应力的分散，而有效地防止由于热应力而产生的扁平管2的长边部2b的端部的龟裂。

第一实施方式以及第二实施方式是隔着o形环6而铆接固定箱主体8与外壳5的结构。

图10～图12示出本发明的热交换器的第三实施方式。

如该第三实施方式这样，能够将外壳5钎焊固定或焊接固定于箱主体8。在该例子中，使用了第二实施方式的扁平管2，但也可以使用第一实施方式的扁平管2。

在该情况下，优选的是，如图10～图11所示，将与扁平管2的第二高缘部2j抵接的焊道5a设置于外壳5的短边部2a侧的侧壁。如图12所示，箱主体8的端部也与该焊道5a抵接。在该状态下，进行钎焊或焊接。

产业上的可利用性

本发明能够利用于增压空气冷却器、废气再循环装置(egr冷却器)等供各种高温气体在内部流通的热交换器。

附图标记说明

1鼓出部

2扁平管

2a短边部

2b长边部

2c第一高缘部

2d第一低缘部

2e第一中间部

2g第一弯曲部

2h第二弯曲部

2j第二高缘部

2k第二低缘部

2m第二中间部

2n第三弯曲部

3芯

4o形环板

4a短筒部

4bl状部

4c端部开口缘

5外壳

5a焊道

6o形环

7环状槽

8箱主体

8a凸缘部

11狭缝

16管道

17第一流体(高温气体)

18第二流体(冷却水)

19龟裂

20入口

21出口

22铆接爪

24第二流体流路

25第一流体流路。