CN106403666B - 热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热交换器，以高水平兼顾热交换的热交换热量和通路阻力。就本发明的热交换器而言，油冷却器的芯部(1)通过将芯板(5)层叠并钎焊而交互地构成油通路(10)和冷却水通路(11)。在芯部(1)进行了热交换的油从顶部连通路(18)经由中心的油出口通路(L3)而被引导向油出口端口(23)。一部分的油从上下油通路(L2)的下端流经辅助通路(24)而被引导向油出口端口(23)。在油出口通路(L3)中流动的流量变少，通路阻力减小。

Description

热交换器
技术领域
本发明涉及一种热交换器，该热交换器的芯部通过层叠多个由铝合金等构成的比较薄的芯板而构成。
背景技术
作为油冷却器等的热交换器，已知如下构成的热交换器：层叠多个由铝合金等构成的比较薄的芯板，并在相邻的芯板之间形成有流体的流路。如专利文献1记载，通常情况下，这种热交换器将层叠芯板而构成的芯部钎焊在板厚与芯板相比相对较厚的底部板上，经由该底部板进行向对象构件的安装。此外，在专利文献1中公开了一种以通过多个芯板交互构成油通路和冷却水通路的方式而构成的热交换器，但是，如专利文献2所示，还已知一种通过层叠多个芯板仅构成油通路，并且将该芯部收容在冷却水流通的壳体内而使用的形式的热交换器。
另外，在专利文献2中公开了一种热交换器，其具备旁通通路，以使得一部分的油不通过芯部而从油入口向油出口流动。在专利文献2中，在覆盖芯部的顶面的壳体侧形成旁通通路。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-332818号公报
专利文献2：日本特开2006-17430号公报
发明内容
(发明要解决的技术问题)
例如在用作油冷却器的热交换器中，热交换的热量的大小和与通过热交换器相伴随的流体即油的压力损失(换言之，通路阻力)的大小存在所谓的取舍关系，为了提高热交换器的综合性能，需要以高水平兼顾两者。例如，优选的是，在不降低热交换的热量的情况下抑制通路阻力。
由于专利文献2中所公开的旁通通路为使油的一部分从油入口绕行至油出口而不进行热交换的构成，因此，尽管通路阻力降低，但热交换热量减少，无助于热交换器的综合性能的提高。
(解决技术问题的技术方案)
本发明所涉及的热交换器，在层叠多个芯板而成的芯部的底面，层叠由一个或者多个板构件构成的底部板，所述芯部具有：第一通路，其沿着层叠方向配置，与芯板之间的流体通路连通，将流体引导向芯部的层叠方向的一方；第二通路，其沿着层叠方向配置，独立于芯板之间的流体通路，将流体引导向层叠方向的另一方，所述第一通路的端部和所述第二通路的端部分别开口于所述芯部的底面，与所述第二通路的端部开口连通的、成为出口或者入口的流体端口开口于所述底部板，同时，连通所述第一通路的端部开口和所述流体端口的辅助通路形成于所述底部板。
在一优选的实施方式中，以如下方式构成：所述流体端口为流体的出口，通过芯板之间的流体通路的流体流经所述第一通路而被引导向芯部的顶部侧，同时，流经所述第二通路而被引导向芯部的底面侧，一部分的流体经由所述辅助通路从所述第一通路的端部开口流向所述流体端口。
在该实施方式的技术方案中，通过芯板之间的流体通路而进行了热交换的流体流经第一通路而被引导向芯部的顶部侧，该流体最终流经第二通路而被引导向芯部的底面侧，流至底部板的流体端口(即流体出口)。在此，在本发明中，在第一通路中流动的流体的一部分从芯部底面的端部开口经由辅助通路向流体端口(流体出口)流出。也就是说，通过芯板之间的流体通路而向第一通路流出的流体的一部分被分流，不经过第二通路而流向流体端口(流体出口)。因此，成为通路阻力的主要原因的在第二通路中流动的流体的流量变少，通路阻力或者压力损失减小。并且，被向辅助通路分流的流体也随着通过芯板之间的流体通路而进行了热交换，因此，有助于确保热交换热量。
另外，在另一优选的实施方式中，以如下方式构成：所述流体端口为流体的入口，流经所述第二通路而被引导向芯部的顶部侧的流体，在流经所述第一通路而流向芯部的底面侧的同时被引导向芯板之间的流体通路，一部分的流体经由所述辅助通路从所述流体端口流向所述第一通路的下端。
在该实施方式的技术方案中，从流体端口(即流体入口)流入的流体流经第二通路而被引导向芯部的顶部侧，之后，通过芯板之间的流体通路。在此，在本发明中，一部分的流体从流体端口(流体入口)经由辅助通路而被导入第一通路的端部开口。因此，成为通路阻力的主要原因的在第二通路中流动的流体的流量仍然会变少，通路阻力或者压力损失减小。并且，经由辅助通路而被导入第一通路的一部分的流体也一定会通过芯板之间的流体通路，因此，有助于确保热交换热量。
(发明的效果)
根据本发明，从芯部向流体端口的热交换之后的流体的排出或者从流体端口向芯部的热交换之前的流体的导入经由芯部的第二通路进行，其中，将一部分的流体分流而使其在流体端口和第一通路之间经由辅助通路流通，因此，能够确保热交换热量的同时减小第二通路中的通路阻力，并且能够以更高的水平兼顾存在取舍的关系的热交换热量和压力损失。
附图说明
图1是示出本发明所涉及的热交换器的第一实施例的截面图。
图2是该第一实施例的热交换器的分解立体图。
图3是下侧芯板的立体图。
图4是上侧芯板的立体图。
图5是中间段下侧芯板的立体图。
图6是最上段上侧芯板的立体图。
图7是最下段下侧芯板的立体图。
图8是第一底部芯板的立体图。
图9是第二底部芯板的立体图。
图10是示出第二实施例的截面图。
图11是示出第三实施例的截面图。
图12是示出第四实施例的截面图。
符号说明
1…芯部
2…第一底部板
3…第二底部板
5…芯板
10…油通路
11…冷却水通路
13…油连通孔
14…冷却水连通孔
15…油出口孔
24…辅助通路
L1、L2…上下油通路
L3…油出口通路。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的一实施例进行详细说明。
在图1以及图2中，作为本发明所涉及的热交换器的一实施例，示出例如通过将作为汽车用自动变速器的工作油的油与冷却水进行热交换来进行冷却的油冷却器。此外，以下，为了容易理解，根据需要以图1、图2的姿势为基准使用“上”“下”的词语，但是，在实际的油冷却器的使用时，并不限定于图1、图2的安装姿势。
油冷却器为如下构成：在比较厚的板状的第一底部板2以及第二底部板3上，载置由多个薄板状的芯板5与翅片板6一起层叠而成的芯部1，并且，在该芯部1上重叠比芯板5厚的顶部板4。而且，在顶部板4上安装有一对连接件7、8，该一对连接件7、8成为冷却水流入口以及冷却水流出口。这些油冷却器的各构成部件均由铝类材料构成，在装配成规定的状态之后，在用夹具保持的状态下于炉内进行加热，由此将各部分一体地钎焊。此外，作为钎料的供给方式，可以将芯板5等作为所谓的包层材料而形成，该包层材料通过在由铝类材料构成的母材的表面涂敷钎料(例如熔点比母材低的铝类材料)而得到，或者也可以将制成片状等的其他钎料配置在接合面上。
如图2所示，芯部1如下形成：将基本的形状呈相同的矩形状的浅盘状的芯板5与翅片板6一起层叠多层，并且在相邻的两片芯板5之间交互地构成油通路10和冷却水通路11(参照图1)。作为芯板5，实际上包含细部不同的多种芯板5，并将它们适当组合。大致区分的话，具有位于油通路10的下侧的下侧芯板5A和位于油通路10的上侧的上侧芯板5B，并且以在两者之间(即油通路10内)夹持翅片板6的形式依次层叠。矩形的芯板5具有锥形状立起的凸缘部12，通过将这些凸缘部12彼此层叠并钎焊，交互地划分油通路10和冷却水通路11。此外，图2和图1的段数不同，也就是说，在图2中，省略了由下侧芯板5A以及上侧芯板5B的组合而构成的一部分的段。另外，在图1中未图示翅片板6。
如图3、图4所示，在这些芯板5上，在一条对角线上的两个部位开口形成有圆形的油连通孔13，同时，在另一条不同的对角线上的两个部位开口形成有圆形的冷却水连通孔14，进一步，在中心位置开口形成有圆形的油出口孔15。上述的油连通孔13、冷却水连通孔14以及油出口孔15对于构成芯部1的多个芯板5而言设置于沿上下方向整齐排列的位置。而且，通过将设置于各个孔13、14、15的周围的圆形的凸起部130、140、150相互接合，分别对各段的油通路10及冷却水通路11进行密封，同时，如后述，构成沿上下方向整齐排列的冷却水通路以及油通路。在下侧芯板5A和上侧芯板5B上，凸起部130、140、150的鼓出方向不同。另外，在各芯板5上，以朝向冷却水通路11突出的方式形成有多个半球状或者圆锥梯形的浅凹16。如图1所示，上述浅凹16分别位于冷却水通路11内，下侧芯板5A的浅凹16的顶部接合于上侧芯板5B的平坦面，同时，上侧芯板5B的浅凹16的顶部接合于下侧芯板5A的平坦面。
此外，翅片板6虽未详细图示，但为具备微细的翅片的通常的构成，对应于芯板5的油连通孔13、冷却水连通孔14及油出口孔15的位置而具备圆形的开口部131、141、151，该开口部131、141、151的大小为能够嵌合各个凸起部130、140、150。
另外，第一实施例作为所谓的多通路形式的油冷却器而构成，在层叠有多段油通路10的结构中，在构成相当于中间段的油通路10的芯板5(下侧芯板5A以及上侧芯板5B的任一方)中，对油连通孔13的一方进行密封。图5示出中间段下侧芯板5C，所述中间段下侧芯板5C为如上所述将油连通孔13的一方作为具备凸起部130的密封部13a密封而成。
位于最上段的油通路10的上侧的最上段上侧芯板5D由于与顶部板4紧密接触，所以不具备浅凹16。而且，仅以符号13b表示的一方的油连通孔作为不具备凸起部130的单纯的孔而开口形成。图6示出该最上段上侧芯板5D的详情。
同样地，位于最下段的油通路10的下侧的最下段下侧芯板5E由于与第一底部板2紧密接触，所以不具备浅凹16。而且，以符号13c表示的一方的油连通孔作为不具备凸起部130的单纯的孔而开口形成，同时，在对应于另一方的油连通孔的位置，相对小直径的辅助油连通孔13d作为不具备凸起部的单纯的孔而开口形成。此外，在此为了进行流量调整而将辅助油连通孔13d形成为较小直径，但是，也可以根据流量的设定而将辅助油连通孔13d形成为与其他的油连通孔13相同的直径。图7示出该最下段下侧芯板5E的详情。
在上述的层叠多个芯板5而成的芯部1的顶部上重合的顶部板4，钎焊于最上段上侧芯板5D的上面，如图2所示，在与最上段上侧芯板5D的一对冷却水连通孔14相对应的位置，安装有成为冷却水流入口以及冷却水流出口的连接件7、8。另外，具有沿着对角线延伸的鼓出部17，在该鼓出部17和最上段上侧芯板5D之间构成有顶部连通路18，该顶部连通路18将油连通孔13b和中央的油出口孔15连通(参照图1)。
图8中示出详情的第一底部板2以及图9中示出详情的第二底部板3通过彼此层叠而构成位于芯部1的底面的“底部板”，相对地位于下侧的第二底部板3在四角具备具有安装孔21a的安装部21，同时，在与芯板5的一方的油连通孔13相对应的位置开口形成有油入口端口22，并且，在从芯板5的中心的油出口孔15稍微偏向外侧的位置开口形成有油出口端口23。油冷却器经由上述安装部21安装于自动变速器的控制阀壳体等，油入口端口22以及油出口端口23分别连接于自动变速器侧的油通路。
第一底部板2被分别钎焊于最下段下侧芯板5E的下面以及第二底部板3的上面，对应于芯板5的一对冷却水连通孔14而开口形成有一对冷却水连通孔14a，同时，在对应于芯板5的一方的油连通孔13的位置开口形成有油连通孔13e。并且，以使最下段下侧芯板5E的中心的油出口孔15和位于偏向角部的位置的辅助油连通孔13d和第二底部板3的油出口端口23这三者彼此连通的方式，开口形成沿着对角线的细长的切口状的辅助通路24。
在将以上的各构成部件层叠且一体地钎焊的状态下，如图1所示，在芯部1内构成在层叠方向上连续的几个通路，经由这些通路，通过各段的油通路10将油从油入口端口22向油出口端口23引导。具体而言，在芯部1内作为层叠方向的通路而构成如下通路：通过层叠在油入口端口22的上方整齐排列的各芯板5的一方的油连通孔13而构成的上下油通路通路L1、通过层叠另一方的油连通孔13而构成的上下油通路L2、通过层叠中心的油出口孔15而构成的油出口通路L3。进一步，上下油通路L1通过中间的密封部13a而被划分成下侧上下油通路L11和上侧上下油通路L12。
就下侧上下油通路L11而言，下端朝向油入口端口22开口，并且与该油入口端口22直线连接。此外，在图示例中，虽然第一底部板2的油连通孔13e、以及第二底部板3的油入口端口22具有与各芯板5的油连通孔13基本相等的直径，但是，本发明并不限定于此，也可以为与油连通孔13不同的直径。上侧上下油通路L12的上端朝向由顶部板4形成的顶部连通路18开口。这些上下油通路L11、L12分别连通于芯板5A、5B之间的各油通路10。
就通过另一油连通孔13而形成的上下油通路L2而言，上端被最上段上侧芯板5D密封，并且，下端作为最下段下侧芯板5E的辅助油连通孔13d朝向第一底部板2的辅助通路24的一端部开口。该上下油通路L2仍然分别连通于芯板5A、5B之间的各油通路10。
就中心的油出口通路L3而言，上端朝向由顶部板4形成的顶部连通路18开口，同时，下端朝向第一底部板2的辅助通路24的另一端部开口。该油出口通路L3从芯板5A、5B之间的油通路10分离/独立，仅向层叠方向引导油。
因此，油出口端口23经由辅助通路24连通于油出口通路L3的下端，同时，同样地经由辅助通路24连通于辅助油连通孔13d即上下油通路L2的下端。
此外，在本实施例中，上述的上下油通路L2相当于技术方案中的“第一通路”，上述的油出口通路L3相当于“第二通路”。
另外，图1中虽未公开由冷却水连通孔14构成的层叠方向的冷却水通路，但是，通过层叠各芯板5的冷却水连通孔14，与上下油通路L2同样地，构成沿着层叠方向的一对冷却水通路。这些冷却水通路分别连通于芯板5A、5B之间的冷却水通路11，因此，冷却水从连接件7、8的一方向另一方流通。
接着，对上述第一实施例的油冷却器中的油的流动进行说明。
如图1中箭头所示的油的流动，从油入口端口22流入的油在下侧上下油通路L11中向上方流动，且被引导向位于芯部1的下半部的各段的油通路10。在各段的油通路10与冷却水进行了热交换的油向相反侧的上下油通路L2流出，同时，在该上下油通路L2中向上方(即向顶部侧)流动，且被引导向位于芯部1的上半部的各段的油通路10。也就是说，油在芯部1内以从下半部的区域向上半部的区域U形转弯的方式流动。在上半部的各段的油通路10进一步被冷却的油向上侧上下油通路L12流出，同时，在该上侧上下油通路L12中向上方流动，并且经由顶部连通路18被引导向中心的油出口通路L3。在油出口通路L3内油向下方流动，并且经由辅助通路24的一部分向油出口端口23流出。
以上是油的基本的流动，但是，在上述第一实施例中，进一步，如箭头L4所示，一部分的油从作为U形转弯流动的中间流路的上下油通路L2的下端部经由辅助油连通孔13d以及辅助通路24向油出口端口23流出。也就是说，在上下油通路L2中，通过芯部1的下半部的区域之后的油的流动被分流为朝向上方的流动和朝向下方的流动，一部分不通过中心的油出口通路L3而被引导向油出口端口23。
因此，作为通路阻力的主要原因的在油出口通路L3中流动的油的流量变少，作为油冷却器的通路阻力或者压力损失降低。也就是说，在假设不具备辅助通路24的构成中，油的全量会在油出口通路L3中流动，单位通路截面面积的流量多，同时，从顶部连通路18向油出口通路L3的流动发生弯曲，因此，通路阻力大。在上述实施例中，油在油出口通路L3和辅助通路L24中并列流动、在油出口端口23合流，因此，芯部1内的通路阻力减小。并且，向辅助通路24分流的油也随着通过芯板5之间的油通路10而进行了热交换，因此，有助于确保作为油冷却器的热交换热量。换言之，在上述实施例中，通过将热交换之后的油的一部分经由辅助通路24引导向油出口端口23，能够在确保热交换热量的同时减小通路阻力，同时也能够以更高水平兼顾存在取舍关系的热交换热量和压力损失。此外，通过辅助油连通孔13d的直径的设定，能够更容易地调整在辅助通路24中流动的流量的比例。
接着，基于图10对本发明的第二实施例进行说明。此外，以下，主要仅对与第一实施例不同的点进行说明，并且省略重复的说明。
在该第二实施例中，在最上段上侧芯板5D上，对应于上下油通路L2的上端位置而开口形成有油旁通孔13f，顶部板4中的鼓出部17以覆盖该油旁通孔13f的方式在对角线上延长。因此，上下油通路L2的上端经由油旁通孔13f连通于顶部连通路18。
在这样的第二实施例中，如箭头L5所示，通过芯部1的下半部的油的一部分从油旁通孔13f经由顶部连通路18向中心的油出口通路L3流动。也就是说，油的一部分绕行芯部1的上半部的油通路10流动。因此，作为油冷却器的通路阻力或者压力损失进一步减小。能够通过油旁通孔13f的直径的设定来调整绕行的流量的比例。此外，辅助通路24的构成以及功能与前述的第一实施例相同。
图11示出第三实施例，在第三实施例中，不使用具有密封部13a的中间段下侧芯板5C，而使油入口端口22上方的上下油通路L1从芯部1底部连续至顶部。在该第三实施例中，顶部板4的鼓出部17以及最上段上侧芯板5D的油连通孔13b的位置为第一实施例的相反侧即上下油通路L2侧。
因此，在该第三实施例中，从油入口端口22流入的油被并列引导至所有段的油通路10，在进行热交换之后向上下油通路L2流出。并且，从该上下油通路L2经由通过鼓出部17形成的顶部连通路18而被向中心的油出口通路L3引导。另外，与第一、第二实施例同样地，一部分的油从上下油通路L2的下端经由辅助通路24而被向油出口端口23引导。
在该第三实施例中，在所有段的油通路10中进行了热交换之后的油，分流至两个***并朝向油出口端口23流动。
此外，在图示例中，辅助油连通孔13d被设定为与其他的油连通孔13相同的直径。
接着，图12示出本发明的第四实施例。该第四实施例将第三实施例的构成作为基本构成，附加第二实施例中示出的旁通路径。也就是说，在最上段上侧芯板5D上，对应于上下油通路L1的上端位置而开口形成有油旁通孔13f，顶部板4中的鼓出部17以覆盖该油旁通孔13f的方式在对角线上延长。因此，从油入口端口22向上方延伸的上下油通路L1的上端经由油旁通孔13f连通于顶部连通路18。
因此，在该第四实施例中，如箭头L5所示，从油入口端口22流入的油的一部分从油旁通孔13f经由顶部连通路18流向中心的油出口通路L3。也就是说，油的一部分绕行芯部1流动。因此，作为油冷却器的通路阻力或者压力损失进一步减小。能够通过油旁通孔13f的直径的设定来调整绕行的流量的比例。此外，辅助通路24的构成以及功能与前述的第三实施例相同。
以上，对本发明的几个实施例进行了说明，但本发明并不限于上述的实施例，可以进行各种变更。例如，在第一～第四实施例的各个构成中，也可以如下构成：使油入口端口22和油出口端口23颠倒，使油向图示的箭头方向的相反方向流通。在这种情况下，通过辅助通路24可以在不损失热交换热量的情况下减小压力损失。此外，图示例为不具备另外的壳体而通过芯板5的层叠来交互地划分油通路10和冷却水通路11的构成，也可以为在冷却水流动的壳体内收容仅具备油通路的芯部的构成。
进一步，在上述实施例中，为了使辅助通路24等的加工变得容易而层叠第一底部板2和第二底部板3来构成底部板，也可以由单一的板构件构成底部板，并在底部板上形成槽状的辅助通路24等。

Claims (3)

1.一种热交换器，其特征在于，
在层叠多个芯板而成的芯部的底面，层叠由一个或者多个板构件构成的底部板，
所述底部板具有流体入口端口和流体出口端口，
所述芯部具有：两条第一通路，其沿着层叠方向配置，与芯板之间的流体通路连通，将流体引导向芯部的层叠方向的底部板的相反侧；第二通路，其沿着层叠方向配置，独立于芯板之间的流体通路，将流体引导向层叠方向的朝向底部板的方向，一条第一通路的端部以与所述流体入口端口连通的方式开口于所述芯部的底面，同时，另外一条第一通路的端部作为辅助流体连通孔而开口于所述芯部的底面，并且，所述第二通路的端部以与所述流体出口端口连通的方式开口于所述芯部的底面，
在芯部的顶部，至少一条第一通路和所述第二通路连通，
连通所述辅助流体连通孔和所述流体出口端口的辅助通路形成于所述底部板。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，
至少一条第一通路的第二端部和所述第二通路的第二端部分别开口于所述芯部的顶面，同时，顶部板层叠于所述芯部的顶面，通过由该顶部板形成的连通路，所述第一通路的第二端部和所述第二通路的第二端部彼此连接。
3.根据权利要求1或2所述的热交换器，其特征在于，
所述芯部以如下方式构成：在层叠方向上被划分为多个区域，流体在所述多个区域中U形转弯的同时顺序流动，
所述另外一条第一通路构成流体U形转弯的中间的流路。
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