热交换器的制作方法

1.本发明涉及板翅层叠式热交换器。


背景技术：

2.专利文献1公开有一种现有技术的板翅层叠式热交换器。如图7和图8所示，该板翅层叠式热交换器包括：将具有制冷剂等第1流体流经的流路的板翅101层叠而成的板翅层叠体102；层叠地配置在板翅层叠体102的两个侧部的端板103；和流经板翅层叠体102的流路的第1流体流入或流出的流入流出管104、105。第2流体在板翅层叠体102的各板翅101的层叠间流动，由此在第1流体与第2流体之间进行热交换。在作为板翅层叠体102的第1流体的流路的出入口部分的集管区域106的周缘的适当位置设置有贯通孔107。经由加固板108使螺栓109穿过贯通孔107，从而将各板翅101的集管区域部分连结固定。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1国际公开第2018/074342号


技术实现要素：

6.本发明提供一种板翅层叠式的热交换器，该热交换器简化了板翅的集管区域部分的连结固定的结构，同时抑制了因连结固定的强度不足而引起的板翅的变形。
7.本发明的板翅层叠式的热交换器具有设置于板翅的集管区域部分的周缘的适当位置的筒部。通过相邻的板翅的筒部彼此嵌合，板翅的集管区域被连结固定。
附图说明
8.图1是表示实施方式1中的板翅层叠式热交换器的外观的立体图。
9.图2是表示该热交换器的集管区域的放大立体图。
10.图3是表示该热交换器的集管区域的放大截面图。
11.图4是表示该热交换器的集管区域的主要部分的放大截面图。
12.图5是图4的a所示部分的放大截面图。
13.图6是实施方式1中的热交换器的板翅的分解立体图。
14.图7是现有的板翅层叠式热交换器的立体图。
15.图8是表示对于现有的板翅层叠式热交换器，连结固定集管区域之前的状态的立体图。
具体实施方式
16.(作为本发明基础的知识等)
17.专利文献1所记载的板翅层叠式热交换器是本发明人等提出的热交换器。在发明人等想到本发明的当时，在专利文献1所记载的热交换器中，在流路中流动的制冷剂等第1
流体集中的集管区域106容易因第1流体的压力而变形，因此，将加固板108贴在该集管区域106的外面，利用螺栓109将集管区域106部分连结固定。发明人等经过深入研究后发现，在该现有的结构中，由于需要加固板108及螺栓109等，因此，存在以下的问题：结构复杂，热交换器整体的重量增加，并且需要对加固板108及螺栓109进行组装作业，导致生产率降低。
18.发明人发现存在以上问题，为了解决该问题而得到本发明的主题。
19.本发明提供一种热交换器，该热交换器简化了板翅的集管区域部分的连结固定的结构，同时抑制了板翅的集管区域部分的变形，提高了可靠性。
20.下面，参照附图详细地说明实施方式。但是，有时会省略非必要的详细说明。例如，有时省略关于已知事项的详细说明或者对于实际上相同构造标注相同的符号并省略重复说明。这是为了避免以下的说明过于冗长，便于本领域技术人员理解。
21.另外，本发明的热交换器并不限定于以下的实施方式所述的板翅层叠式热交换器的结构，包括与在以下的实施方式中说明的技术思想相同的热交换器的结构。
22.另外，以下说明的实施方式表示本发明的一个例子，在实施方式中所表示的结构、功能及动作等是例子，并非用于限定本发明。
23.(实施方式1)
24.以下，使用图1～图6对涉及本发明的热交换器的实施方式1进行说明。
25.(1-1.结构)
26.图1是表示实施方式1板翅层叠式热交换器(以下简称为热交换器)1的外观的立体图，图2是表示该板翅层叠式热交换器的集管区域的放大立体图，图3是表示该板翅层叠式热交换器的集管区域的放大截面图，图4是该板翅层叠式热交换器的集管区域的主要部分的放大截面图，图5是图4的a所示部分的放大截面图，图6是该实施方式1中的板翅层叠式热交换器的板翅的分解立体图。
27.如图1～图6所示，本实施方式的热交换器1具有：流入管(入口集管)2；将多个板翅3层叠而成的板翅层叠体4；和排出流经板翅3中的流路的制冷剂的流出管(出口集管)5。在流入管(入口集管)2中流入作为第1流体的制冷剂(冷却介质)。在本实施方式的例子中，多个板翅3是长方形的板状。
28.在板翅层叠体4的层叠方向的两侧(在图1中为上侧和下侧)设置有端板6a、6b。端板6a、6b的形状与板翅3的形状在俯视(plan view)时(在俯视图中或在平面图中)为大致相同的形状。端板6a、6b由具有刚性的板材形成，例如通过磨削对铝、铝合金或不锈钢等金属材料进行加工而形成。
29.另外，上述端板6a、6b和多个板翅3在层叠的状态下通过钎焊(brazed)接合(焊接结合)而形成为一体。端板6a、6b和多个板翅3也可以通过其他的具有耐热性的固定方法进行接合，例如也可以使用化学接合部件而接合在一起。
30.另外，在本实施方式中，在通过将板翅3层叠而构成的板翅层叠体4中，在板翅层叠体4的长度方向的两端部，板翅3连接固定。板翅层叠体4的连结固定的结构将在后面进行阐述。
31.另外，如图6所示，板翅3由一对长条状的板3a、3b通过钎焊接合而构成。一对板3a、3b具有作为流路7的凹槽。通过将板3a、3b接合，由此形成经由连接路8与流路7相连的流入用集管流路9以及流出用集管流路10。设置于板3a、3b的流路7沿着板3a、3b的长度方向配
置。流路7以在板3a、3b的端部u形折弯(u形回转、u形转弯(u-turn))的方式构成。与去向流路7a相连的流入用集管流路9和与返回流路7b相连的流出用集管流路10集中地配置于板3a、3b的一端侧。在去向流路7a与返回流路7b之间形成有狭缝11，抑制在去向流路7a中流动的第1流体与在返回流路7b中流动的第1流体之间的热传递(传热)。如上所述，将板翅3与端板6a、6b一同层叠并进行钎焊，由此构成板翅层叠体4。在板翅层叠体4的流入用集管流路9和流出用集管流路10中分别连接有流入管2和流出管5。
32.接着，对板翅层叠体4的两端部的连结固定的结构进行说明。在本实施方式的板翅3中，在板翅3的流入用集管流路9和流出用集管流路10所处的集管区域x的周缘部设置有贯通孔12(例如参照图3和图6)。如图6所示，在设置有贯通孔12的一对板3a、3b的部位处竖立地配置有筒部13。换言之，在构成筒部13的壁面的内侧配置有贯通孔12。筒部13向一对板3a、3b的各自的外侧突出地配置。如图4和图5所示，该筒部13与在层叠方向上相邻的其他的板翅3的筒部13嵌合。通过对相邻的板翅3的筒部13彼此进行钎焊，由此，相邻的板翅3的集管区域x(参照图1等)被相互连结而固定。筒部13在预先涂敷有钎料的板3a、3b的钎焊面的相反侧的面上突出地形成。相邻的板翅3的筒部13彼此嵌合，嵌合筒部的其中一个筒部13的内周面的钎焊面的钎料熔融固化，使得筒部13彼此形成一体，由此，将层叠多个板翅3而构成的板翅层叠体4的集管区域x连结固定。
33.另外，在与各板翅3的集管区域x相反一侧的端部也设置有未图示但同样的贯通孔12，并且形成有筒部13。通过使该筒部13彼此嵌合并进行钎焊，而将层叠各板翅3所构成的板翅层叠体4的端部连结固定。
34.如图6所示，竖立设置于贯通孔12中的筒部13以包围流入用集管流路9或流出用集管流路10的方式配置。在图6所示的例子中，各筒部13设置于连结流入用集管流路9和流出用集管流路10各自的大致中心的线上。具体而言，筒部13以筒部13的外周的至少一部分与连结流入用集管流路9和流出用集管流路10各自的大致中心的线重叠的方式而设置。相邻的板翅3的筒部13彼此的嵌合间隙为0.2mm以下，优选为0.2mm～0.1mm。
35.另外，在本实施方式的例子中，使其彼此嵌合的筒部13中的至少一个筒部13形成为前端缩窄的锥状，在图6所示的例子中是使一对板3a、3b中的上侧的板3a的筒部13形成为前端缩窄的锥状。
36.(1-2.动作)
37.以下，对采用以上方式构成的热交换器1的动作、作用进行说明。
38.本实施方式的热交换器1例如在组装于冷冻系统中并在蒸发条件下使用时，作为第1流体的气液二相状态(gas-liquid two-phase state)的制冷剂从流入管2流入板翅层叠体4的流入用集管流路9内。流入至流入用集管流路9内的制冷剂经由各板翅3的联络通道8流向去向流路7a组。流经各板翅3的去向流路7a组的制冷剂进行u形折弯，经由返回流路7b在气相状态下从流出管5向冷冻系统的制冷剂回路流出。制冷剂在流经去向流路7a时，与穿过板翅层叠体4的板翅3的叠层之间的空气(第2流体)进行热交换。
39.此时，流经上述去向流路7a组的制冷剂与流经返回流路7b的制冷剂之间的热传递(热移动)被狭缝11所抑制，因此，展现出的热交换效率高。另外，在热交换器1被用作冷凝器的情况下，第1流体的流向与被用作蒸发器的情况相反。即，流入管2和流入用集管流路9分别变成流出管和流出用集管流路，流出管5和流出用集管流路10分别变成流入管和流入用
集管流路
40.在热交换器1中，由于流入用集管流路9的开口面积比其他流路的开口面积大，因此，应力集中于配置有流入用集管流路9的集管区域x部分，集管区域x部分将会在层叠方向上发生较大变形。但是，在本实施方式的热交换器1中，其集管区域x部分被牢固地连结固定，从而能够抑制集管区域x部分的变形，因此，能够形成可靠性高的热交换器。
41.详细而言，本实施方式的热交换器1在形成板翅3的各板3a、3b的集管区域x部分分别设置有筒部13。相邻的板翅3的筒部13彼此嵌合而被钎焊固定。由此，相邻的板翅3的集管区域x部分彼此被连结固定。
42.因此，相邻的各板翅3的筒部13彼此嵌合，成为筒部3在层叠方向上呈圆柱状连接的状态。而且，筒部13彼此通过钎料而接合，由此变成通过利用固形化后的钎料使得接合强度进一步得到提高的更加牢固的固定结构。于是，能够大幅度地提高集管区域部分的连结强度，增强板翅层叠体的刚性，形成可靠性高的热交换器。
43.另外，由于不需要使用像现有技术那样的用于确保集管区域部分的连结强度的加固板和螺栓等部件，因此，与现有技术中的使用加固板和螺栓等的热交换器相比，能够简化结构。
44.而且，由于在制造热交换器时的加工操作性也得到提高，因此能够提高生产率。即，根据本实施方式的结构，仅通过将导向销夹具插入贯通孔12中然后层叠各板3a、3b，再将其直接放入熔融炉中进行钎焊，就能够将集管区域x进行连结固定。因此能够削减现有技术的结构中所必需的与钎焊作业分开而使用加固板和螺栓进行组装的工时数，使得制造时的加工操作性得到大幅提高。因此，能够使热交换器的生产率得到大幅提高。
45.在本实施方式的热交换器中，筒部13以分别包围流入用集管流路9和流出用集管流路10的方式配置。因此，即使多个第1流体集中流动而在各板3a、3b的流入用集管流路9和流出用集管流路10的周围、即在集管区域x部分施加很高压力，也能分别大致均等地提高流入用集管流路9周围的耐压性和流出用集管流路10周围的耐压性，从而能够提高集管区域x部分整体的耐压性。在本实施方式的例子中，以筒部13的至少外周与在流入用集管流路9和流出用集管流路10各自的大致中心相互连结的线上重叠的方式设有各筒部13。因此，在连结流入用集管流路9和流出用集管流路10各自的大致中心的线上附近，集管区域x部分由筒部13连结，能够更均等且切实地提高集管区域x部分的耐压性，防止板翅3的变形。
46.另外，在本实施方式的例子中，设置在一对板3a、3b上的筒部13的至少一个呈锥状。由此，即使相互嵌合的筒部13存在尺寸公差，也能够使筒部13的彼此至少在它们的一部分上可靠地接触，因此，能够用钎料将筒部13彼此可靠地固定在一起。因此，集管区域x部分的连结强度变得牢固，能够更可靠地提高耐压性。
47.另外，嵌合的筒部13彼此的嵌合间隙在0.2mm以下，在本实施方式的例子中为0.2mm～0.1mm的范围。由此，在筒部13彼此之间，熔化的钎料大致均匀地绕到筒部13的整个外周并固化。因此，包含钎料的筒部13彼此的接合部的强度能够可靠地得到提高，能够进一步可靠地提高集管区域x部分的耐压性。
48.(其他实施方式)
49.如以上所述，作为本发明中的技术的一个例子，使用实施方式1进行了说明。但是，本发明中的技术并不限定于此，也可以适用于进行了变更、置换、附加及省略等的实施方
式。另外，也可以将在上述实施方式中1说明的各构成要素进行组合作为新的实施方式。
50.因此，以下举例表示其他的实施方式。
51.在实施方式1中，举例表示了以下结构的热交换器：将第1流体流动的流路7进行u形折弯，并且在板翅3的一端侧集中设置与去向流路7a相连的流入用集管流路9以及与返回流路7b相连的流出用集管流路10。但是，也可以不将流路7进行u形折弯而是成直线状配置，在板翅3的一端侧设置流入用集管流路9，并且在板翅3的另一端侧设置流出用集管流路10。也可以采用以下结构：以分别包围流入用集管流路9和流出用集管流路10的方式来设置筒部13，将板翅3彼此连结固定在一起。
52.另外，在实施方式1中，对设置于构成板翅3的一对板3a、3b的筒部13采用截面为圆形的筒部的情况进行了说明。但是，筒部的截面形状不限于圆形，也可以是六角形等多边形或椭圆形等任何形状。另外，筒部也可以如图6所示的设置于狭缝11的中途的筒部13a那样，是具有带着缝隙(切口)的非连续的壁面的筒部。
53.另外，在实施方式1中，举例表示除相邻的板翅3的筒部13中的至少一个筒部为锥状的筒部。但是，相邻的板翅3的筒部13也可以都不是锥状的结构。或者，相邻的板翅3的筒部13的两者也可以都是锥状。在这种情况下，优选使嵌合的两个筒部13的锥角相互略有不同。或者，虽然图中并未表示，但也可以对相邻的板翅3的筒部13中的一个筒部13的前端部进行嵌套加工(嵌套处理、nesting processing)。
54.(1-3.效果等)
55.如以上所述，本发明的热交换器包括：将具有制冷剂等第1流体流动的流路的板翅层叠而成的板翅层叠体；层叠地配置于板翅层叠体的两侧部的端板；和流经板翅层叠体的流路的第1流体所通过的流入用集管流路和流出用集管流路。通过第2流体在板翅层叠体的各板翅的叠层之间流动，而在第1流体与第2流体之间进行热交换。板翅由一对板通过钎焊接合而构成，在一对板之间形成流路。在设置有与流路相连的流入用集管流路和流出用集管流路的板翅的集管区域部分的周缘的适当位置设置有筒部。相邻的板翅的筒部彼此相互嵌合。在本实施方式中，对相邻的板翅的筒部彼此进行钎焊，而将集管区域连结固定在一起。
56.由此，能够不使用加固板和螺栓等而以简单的结构提高集管区域部分的连结强度，提高板翅层叠体的刚性，能够得到可靠性高的热交换器。
57.另外，筒部优选以包围流入用集管流路和流出用集管流路的方式设置。由此，能够更可靠地提高集管区域部分的耐压性。
58.另外，设置于一对板上的各筒部中的至少一个筒部优选为锥状或进行嵌套加工后的形状。由此，筒部彼此的接合变得更加牢固，能够更可靠地提高集管区域部分的耐压性。
59.另外，配置在相邻的板翅上且相互嵌合的筒部彼此的嵌合间隙优选为0.2mm以下。由此，筒部彼此的接合变得更加牢固，能够可靠地提高集管区域部分的耐压性。
60.以上，使用上述实施方式对本发明的板翅层叠式的热交换器进行了说明，但本发明并不限定于此。即，本次公开的实施方式在所有方面都是例子而不是限制性的，本发明的范围如权利要求书所示，包括与权利要求书同等的意思及范围内的所有更改。
61.产业上的可利用性
62.本发明的热交换器在于能够采用简单的结构来增强板翅的集管区域部分的连结
强度，提高板翅层叠体的刚性，形成可靠性高的热交换器。于是，能够广泛地用于家庭用及办公用空调等中所使用的热交换器或各种冷冻设备等，其产业价值巨大。
63.符号的说明
64.1热交换器
65.2流入管
66.3板翅(板翼、plate fin)
67.3a、3b板
68.4板翅层叠体(plate fin stacked body)
69.5流出管
70.6a、6b端板
71.7流路
72.7a 去向流路
73.7b 返回流路
74.8联络通道
75.9流入用集管流路
76.10流出用集管流路
77.11狭缝(缝隙、slit)
78.12贯通孔
79.13、13a筒部。