热交换器的制作方法

1.本发明涉及一种热交换器。


背景技术：

2.jp2008-231929a公开了为了使多个管的外部的冷却水的流动均匀而设置两个以上的用于往收容有管的壳体(shell)内导入冷却水的冷却水入口的热交换器。


技术实现要素：

3.然而，在jp2008-231929a的热交换器中，将冷却水入口分支为多个。因此，冷却水入口的结构复杂，可能会增加制造成本。
4.本发明的目的在于，以简单的结构使流体的流动均匀。
5.根据本发明的某一方式，在第一流体和第二流体之间进行热交换的热交换器具备：多个管，其层叠而设置，并在内部形成有供第一流体流通的第一流路；壳体，其用于收容所述管，并在相邻的所述管之间形成有供第二流体流通的多个第二流路；入口流路，其用于使第二流体沿所述管的层叠方向流入于所述壳体内；以及引导部件，其设置于所述壳体内，用于将从所述入口流路流入的第二流体向各个所述第二流路引导，所述引导部件具有倾斜壁，所述倾斜壁沿着所述管中的第一流体的流动方向彼此隔着间隔而配置多个并朝向所述管倾斜，并且在所述管的层叠方向上的长度互不相同。
6.在上述方式中，通过在壳体内设置引导部件，可以将从入口流路流入的第二流体向第二流路引导，因此无需将入口流路设计为复杂的结构。因此，能够以简单的结构使第二流体的流动均匀。
附图说明
7.图1为本发明的实施方式的热交换器的立体示意图。
8.图2为以剖面示出热交换器的一部分的俯视图。
9.图3为热交换器中的管的分解立体图。
10.图4为热交换器中的引导部件的立体图。
11.图5为引导部件的左侧视图。
12.图6为用于说明从入口流路侧向管的层叠方向观察时的壳体和引导部件的安装状态的剖视图。
13.图7为图1中的vii-vii剖视图。
14.图8为图1中的viii-viii剖视图。
15.图9为图2中的ix-ix剖视图。
16.图10为图2中的x-x剖视图。
17.图11为图2中的xi-xi剖视图。
18.图12为用于说明引导部件的周围的第二流体的流动的剖视图。
19.图13为用于说明引导部件的周围的第二流体的流动的立体图。
具体实施方式
20.以下，参照附图对本发明的实施方式的热交换器100进行说明。
21.首先，参照图1至图3对热交换器100的结构进行说明。图1为热交换器100的立体示意图。图2为以剖面示出热交换器100的一部分的俯视图。图3为热交换器100中的管11的分解立体图。
22.热交换器100设置于将在发动机(省略图示)的燃烧室内燃烧的尾气的一部分作为egr(exhaust gas recirculation，废气再循环)气体并使其向燃烧室回流的egr装置。热交换器100是在egr气体(第一流体)和用于冷却发动机的发动机冷却水(第二流体)之间进行热交换而对egr气体进行冷却的egr冷却器。
23.以下，在各附图中设定彼此正交的x、y、z三轴，并对热交换器100的结构进行说明。此外，将管11的内周的第一流路1所延伸的x轴方向称为“流路方向”，将作为管11的宽度方向的y轴方向称为“流路宽度方向”，将各管11层叠的z轴方向称为“层叠方向”。
24.热交换器100具有层叠芯部10、壳体20、引导部件30(参照图2)。
25.层叠芯部10在egr气体和发动机冷却水之间进行热交换。层叠芯部10具有多个(在此为9个)管11和内鳍片12。
26.层叠芯部10形成为层叠多个管11而成的直方体形状。如图2所示，在各个管11的内部形成有供egr气体流通的第一流路1，在相邻的管11之间形成有供发动机冷却水流通的第二流路2。
27.如图1所示，在层叠芯部10的egr气体的入口设置有用于安装供给管道(省略图示)的法兰部件13。在层叠芯部10的egr气体的出口设置有将从各个管11排出的egr气体引导至排出管道的法兰部件14。
28.如图2所示，管11在层叠方向上层叠而设置。如图3所示，管11具有对置而设置的管里件(tube inner)11a和管表件(tube outer)11b。管里件11a和管表件11b均形成为具有凹状剖面的平板状。管里件11a和管表件11b组装成凹部彼此相向而管表件11b覆盖管里件11a的外侧。管里件11a和管表件11b形成用于收容内鳍片12的空间。
29.管表件11b形成有多个(在此为2个)突起11c和一对隆起部11d，其中，突起11c在层叠状态下与相邻的其他的管11相抵接而与该其他的管11之间具有规定的间隔，隆起部11d区画出供发动机冷却水流通的流路。
30.突起11c向管11的层叠方向突出而形成。突起11c形成于管11的未设置有隆起部11d的位置。在相邻的一对管11之间形成相当于突起11c的高度的、供发动机冷却水流通的流路。
31.隆起部11d形成于管11中的egr气体的流动方向的两端部。隆起部11d向管11的层叠方向突出与突起11c相同的量。隆起部11d在层叠状态下与相邻的其他的管11相抵接并通过钎焊(brazing)与其成为一体。由此，相邻的一对管11之间的发动机冷却水的流路相对于egr气体的流路被封闭。
32.内鳍片12容纳于管11内。具体地，内鳍片12容纳于形成在管里件11a和管表件11b之间的空间。内鳍片12是相邻的凹凸彼此偏置而排列的偏置鳍片(offect fin)。内鳍片12
用于搅动管11内的egr气体的流动。此外，通过设置内鳍片12扩大egr气体进行热交换的表面积。因此，通过设置内鳍片12可以提高热交换效率。
33.此外，也可以不设置内鳍片12，而在相邻的一对管11之间设置外鳍片。在该情况下，在管11上无需形成突起11c。
34.如图1所示，壳体20用于收容层叠芯部10。发动机冷却水流通于壳体20的内侧。壳体20具有第一壳体20a、第二壳体20b、入口流路23、出口流路24。
35.第一壳体20a以大致u字状的剖面形状沿着流路方向形成。第一壳体20a具有形成为平面状的平面部20c。
36.同样地，第二壳体20b以大致u字状的剖面形状沿着流路方向形成。第二壳体20b具有形成为平面状的平面部20d。
37.第二壳体20b以平面部20d与第一壳体20a的平面部20c处于同一平面的方式嵌合于第一壳体20a的内周。在该状态下，第一壳体20a和第二壳体20b在接合部20e处彼此接合。即，第二壳体20b内嵌接合于第一壳体20a(参照图8)。由此，壳体20形成为包覆层叠芯部10的筒状。
38.壳体20具有隆起部21和隆起部22，其中，隆起部21用于使从入口流路23流入而向第二流路2引导的发动机冷却水沿着管11的层叠方向流动，隆起部22用于使从第二流路2经由出口流路24而流出的发动机冷却水沿管11的层叠方向流动。
39.隆起部21和隆起部22分别朝向壳体20的外侧隆起。由此，在壳体20内形成发动机冷却水的流路。
40.壳体20内设置有引导部件30。引导部件30配置于隆起部21内。关于引导部件30，参照图4至图8在后详述。
41.入口流路23被设置为向第二壳体20b的侧面突出。入口流路23在隆起部21的层叠方向端部开口。入口流路23使发动机冷却水沿管11的层叠方向流入于壳体20内。从入口流路23供给的发动机冷却水被引导至层叠芯部10的一端附近后，向壳体20内供给。
42.出口流路24设置于与第二壳体20b的入口流路23所设置的相同侧面。出口流路24在隆起部22的层叠方向端部开口。出口流路24使发动机冷却水从壳体20沿管11的层叠方向流出。对egr气体进行冷却的发动机冷却水被引导至层叠芯部10的另一端附近后，从壳体20向外部排出。
43.如此，发动机冷却水从入口流路23流入于壳体20内，并以大致u字状流通于第二流路2而与egr气体进行热交换之后从出口流路24流出。并不限定于此，也可以将入口流路23和出口流路24设置于壳体20的对置的面。
44.接着，参照图4至图8对引导部件30进行说明。图4为引导部件30的立体图。图5为引导部件30的左侧视图。图6为用于说明从入口流路23侧向管11的层叠方向观察时的壳体20和引导部件30的安装状态的剖视图。图7为图1中的vii-vii剖视图。图8为图1中的viii-viii剖视图。
45.如图4和图5所示，引导部件30具有多个倾斜壁30a、连结部36、侧壁部37、以及安装部38。
46.如图6所示，引导部件30形成为板状并安装于壳体20的内部面。如图7所示，引导部件30将从入口流路23流入的发动机冷却水向各个第二流路2引导。通过在壳体20内设置引
导部件30，可以将从入口流路23流入的发动机冷却水向第二流路2引导，因此无需将入口流路23设计为复杂的结构。因此，能够以简单的结构使流体的流动均匀。
47.倾斜壁30a沿着管11中的egr气体的流动方向(流路方向)彼此隔着间隔而配置多个并朝向管11倾斜。在此，如图4和图5所示，倾斜壁30a具有倾斜壁31、倾斜壁33、倾斜壁35。如图6所示，倾斜壁30a设置于壳体20的隆起部21内。
48.倾斜壁31、33、35由板材而形成为爪状(clawlike)。倾斜壁31、33、35以朝向前端部31a、33a、35a而画出圆弧的方式弯曲而倾斜。即，倾斜壁31、33、35形成为以朝向前端部31a、33a、35a接近管11且远离壳体20的内部面的方式倾斜。前端部发动机冷却水沿着倾斜壁31、33、35流动而发动机冷却水的行进方向从管11的层叠方向转换为管11的流路宽度方向。
49.倾斜壁31、33、35在管11的层叠方向上的长度互不相同。具体地，倾斜壁31、33、35被配置为朝向管11中的egr气体的流动方向的下游侧依次变长。即，egr气体的流动方向的最下游的倾斜壁35比在上游侧相邻的倾斜壁33长，倾斜壁33比在上游侧相邻的倾斜壁31长。由此，倾斜壁31、33、35朝向egr气体的流动方向的下游侧阶段性地变长，因此可以在不搅乱发动机冷却水的流动的情况下将发动机冷却水向第二流路2引导。
50.在各个相邻的倾斜壁31、33、35之间形成有间隙32、34。具体地，在倾斜壁31和倾斜壁33之间形成有间隙32，在倾斜壁33和倾斜壁35之间形成有间隙34。由此，例如，在由冲压(press)加工形成引导部件30的情况下，加工变得容易。此外，也可以不形成间隙32、34。
51.如此，由于设置在管11的层叠方向上的长度互不相同的倾斜壁31、33、35，因此可以将发动机冷却水分别引导至与倾斜壁31、33、35的长度相对应的位置的第二流路2。
52.如图4至图6所示，在配置于管11中的egr气体的流动方向的最下游的倾斜壁35设置有侧壁部37。
53.如图4所示，侧壁部37从层叠方向的长度最长的倾斜壁35的整个侧面朝向egr气体的流路方向形成。如图6所示，侧壁部37以越远倾斜壁35则越接近管11的方式倾斜。由此，抑制发动机冷却水不进入第二流路2而朝向egr气体的流动方向的下游流动的分流(旁通流，bypass flow)的产生。
54.如图4所示，倾斜壁30a具有在入口流路23侧彼此连结的连结部36。此外，在连结部36中的发动机冷却水的流动方向的上游侧的端部形成有向接近壳体20的内部面的方向弯曲的翘起部36a。
55.如图7所示，翘起部36a防止发动机冷却水经过引导部件30和壳体20的内部面之间而朝向egr气体的流动方向的下游流动的情况。翘起部36a也可以抵接于壳体20的内部面。
56.如图6所示，安装部38从侧壁部37向egr气体的流动方向的下游延伸设置。安装部38由钎焊安装于壳体20的内部面。如图8所示，安装部38安装于壳体20中的隆起部21之外的平面部20d。
57.如此，倾斜壁30a设置于隆起部21内，与此相对，安装部38设置于隆起部21之外。因此，可以将引导部件30安装于避开了隆起部21的平坦的面。此外，将安装部38和倾斜壁30a之间可由侧壁部37连结。
58.引导部件30的安装部38在平面部20d中的避开接合部20e的位置处接合于第二壳体20b。因此，在通过钎焊形成壳体20的情况下，防止用于将引导部件30接合于壳体20的钎料流入于接合部20e的情况。因此，可以对壳体20可靠地进行引导部件30的钎焊。
59.倾斜壁30a形成为相比于接合部20e更向第一壳体20a侧延伸。即，倾斜壁30a从第一壳体20a内越过接合部20e而形成至第二壳体20b内。由此，倾斜壁30a贯穿管11的整个层叠方向而形成，由此，可以向所有的第二流路2均匀地引导发动机冷却水。
60.接着，参照图9至图11对倾斜壁31、33、35的形状进行说明。图9为图2中的ix-ix剖视图。图10为图2中的x-x剖视图。图11为图2中的xi-xi剖视图。
61.如图9所示，倾斜壁31形成为比其他的倾斜壁33、35短。即，倾斜壁31形成为最短。倾斜壁31的前端部31a形成为与对置的管11具有c1[mm]的间隙。倾斜壁31以朝向前端部31a画出半径r1[mm]的圆弧的方式弯曲而倾斜。
[0062]
如图10所示，倾斜壁33形成为比倾斜壁31长且比倾斜壁35短。倾斜壁33的前端部33a形成为与对置的管11具有c2[mm]的间隙。倾斜壁33以朝向前端部33a画出半径r2[mm]的圆弧的方式弯曲而倾斜。
[0063]
间隙c2被设定为比间隙c1小(c1＞c2)。此外，半径r2形成为比半径r1大(r1＜r2)。因此，就曲率半径而言，倾斜壁33大于倾斜壁31。换言之，就曲率而言，倾斜壁33小于倾斜壁31。
[0064]
如图11所示，倾斜壁35形成为比其他的倾斜壁31、33长。即，倾斜壁35形成为最长。倾斜壁35的前端部35a形成为与对置的管11具有c3[mm]的间隙。倾斜壁35以朝向前端部35a画出半径r3[mm]的圆弧的方式弯曲而倾斜。
[0065]
间隙c3被设定为比间隙c2小(c2＞c3)。此外，半径r3形成为比半径r2大(r2＜r3)。因此，就曲率半径而言，倾斜壁35大于倾斜壁33。换言之，就曲率而言，倾斜壁35小于倾斜壁33。
[0066]
如此，倾斜壁31、33、35在管11的层叠方向上的长度越长，其前端部31a、33a、35a与管11之间的间隙越小。此外，倾斜壁31、33、35在管11的层叠方向上的长度越长，朝向其前端部31a、33a、35a弯曲的曲率越小。
[0067]
由此，在靠近入口流路23的位置，发动机冷却水的流速较快，因此增大倾斜壁31的曲率且增大前端部31a和管11之间的间隙c1，由此可以抑制流路阻力变大的情况的同时，将发动机冷却水向与倾斜壁31相对置的管11的第二流路2引导。另一方面，在远离入口流路23的位置，发动机冷却水的流速较慢，因此减小倾斜壁35的曲率且减小前端部35a和管11之间的间隙c3，由此可以抑制流路阻力变大的情况的同时，将发动机冷却水向与倾斜壁35相对置的管11的第二流路2引导。
[0068]
接着，参照图12和图13对热交换器100的作用进行说明。图12为用于说明引导部件30的周围的发动机冷却水的流动的剖视图。图13为用于说明引导部件30的周围的发动机冷却水的流动的立体图。
[0069]
如图12中的箭头所示，从入口流路23流入的发动机冷却水因其惯性而在隆起部21内欲要直行(直线行进)。
[0070]
如图12和图13所示，若发动机冷却水撞击到倾斜壁31的背面，则沿着倾斜壁31的形状被引导至第二流路2。此时，发动机冷却水的一部分从倾斜壁31的一端侧的间隙32和其相反侧的端面绕到倾斜壁31的表面侧并沿着倾斜壁31的表面流动而向第二流路2改变行进方向。即，发动机冷却水不仅沿着倾斜壁31的背面改变行进方向，也沿着倾斜壁31的表面改变行进方向。
[0071]
同样地，若发动机冷却水撞击到倾斜壁33的背面，则沿着倾斜壁33的形状被引导至第二流路2。此时，发动机冷却水的一部分从倾斜壁33的两侧的间隙32、34绕到倾斜壁33的表面侧并沿着倾斜壁33的表面流动而向第二流路2改变行进方向。即，发动机冷却水不仅沿着倾斜壁33的背面改变行进方向，也沿着倾斜壁33的表面改变行进方向。
[0072]
进而，若发动机冷却水撞击到倾斜壁35的背面，则沿着倾斜壁35的形状被引导至第二流路2。此时，发动机冷却水的一部分从倾斜壁35的一端侧的间隙34绕到倾斜壁35的表面侧并沿着倾斜壁35的表面流动而向第二流路2改变行进方向。即，发动机冷却水不仅沿着倾斜壁35的背面改变行进方向，也沿着倾斜壁35的表面改变行进方向。
[0073]
如上所述，发动机冷却水不仅沿着倾斜壁31、33、35的背面而向第二流路2改变行进方向，还绕到表面侧并沿着表面而向第二流路2改变行进方向。因此，不存在妨碍发动机冷却水的流动的情况，因此在不增加流路阻力的情况下能够将从入口流路23流入的发动机冷却水向第二流路2引导。
[0074]
根据以上的实施方式，可获得如下效果。
[0075]
在egr气体和发动机冷却水之间进行热交换的热交换器100具备：多个管11，其层叠而设置，并在内部形成有供egr气体流通的第一流路1；壳体20，其用于收容管11，并在相邻的管11之间形成有供发动机冷却水流通的多个第二流路2；入口流路23，其用于使发动机冷却水沿管11的层叠方向流入于壳体20内；以及引导部件30，其设置于壳体20内，用于将从入口流路23流入的发动机冷却水向各个第二流路2引导，引导部件30具有倾斜壁31、33、35，所述倾斜壁31、33、35沿着管11中的egr气体的流动方向彼此隔着间隔而配置多个并朝向管11倾斜，并且在管11的层叠方向上的长度互不相同。
[0076]
根据该结构，通过在壳体20内设置引导部件30，可以将从入口流路23流入的发动机冷却水向第二流路2引导，因此无需将入口流路23设计为复杂的结构。此外，设置在管11的层叠方向上的长度互不相同的倾斜壁31、33、35，因此可以将发动机冷却水分别向与倾斜壁31、33、35的长度相对应的位置的第二流路2引导。因此，能够以简单的结构使流体的流动均匀。进而，发动机冷却水不仅沿着倾斜壁31、33、35的背面向第二流路2改变行进方向，还可以绕到表面侧并沿着表面向第二流路2改变行进方向。因此，不存在妨碍发动机冷却水的流动的情况，因此在不增加流路阻力的情况下能够将从入口流路23流入的发动机冷却水向第二流路2引导。
[0077]
此外，倾斜壁31、33、35具有在管11的层叠方向上的长度越长则与管11的间隙c1、c2、c3越小的前端部31a、33a、35a。
[0078]
此外，倾斜壁31、33、35在管11的层叠方向上的长度越长则朝向前端部31a、33a、35a弯曲的曲率越小。
[0079]
根据这些结构，在靠近入口流路23的位置，发动机冷却水的流速较快，因此增大倾斜壁31的曲率且增大前端部31a和管11之间的间隙c1，由此可以抑制流路阻力变大的情况的同时，将发动机冷却水向与倾斜壁31相对置的管11的第二流路2引导。另一方面，在远离入口流路23的位置，发动机冷却水的流速较慢，因此减小倾斜壁35的曲率且减小前端部35a和管11之间的间隙c3，由此可以抑制流路阻力变大的情况的同时，将发动机冷却水向与倾斜壁35相对置的管11的第二流路2引导。
[0080]
此外，倾斜壁31、33、35被配置为朝向管11中的egr气体的流动方向的下游侧依次
变长。
[0081]
根据该结构，倾斜壁31、33、35朝向egr气体的流动方向的下游侧阶段性地变长，因此可以在不搅乱发动机冷却水的流动的情况下将发动机冷却水向第二流路2引导。
[0082]
此外，在配置于管11中的egr气体的流动方向的最下游的倾斜壁35设置有用于抑制发动机冷却水朝向egr气体的流动方向的下游流动的侧壁部37。
[0083]
根据该结构，通过设置侧壁部37，抑制发动机冷却水不进入第二流路2而朝向egr气体的流动方向的下游流动的分流的产生。
[0084]
此外，引导部件30形成为板状并安装于壳体20的内部面。
[0085]
根据该结构，在壳体20的内部面安装板状的引导部件30，因此能够以简单的结构使流体的流动均匀。
[0086]
此外，倾斜壁31、33、35具有在入口流路23侧彼此连结的连结部36、以及形成于连结部36中的发动机冷却水的流动方向的上游侧的端部并向接近壳体20的内部面的方向弯曲的翘起部36a。
[0087]
根据该结构，通过设置翘起部36a，防止发动机冷却水经过引导部件30和壳体20的内部面之间而朝向egr气体的流动方向的下游流动的情况。
[0088]
此外，引导部件30具有沿着管11中的egr气体的流动方向的下游延伸设置并安装于壳体20的内部面的安装部38。
[0089]
此外，壳体20具有用于使从入口流路23流入而向第二流路2引导的发动机冷却水沿着管11的层叠方向流动的隆起部21，倾斜壁30a设置于隆起部21内，安装部38设置于隆起部21之外。
[0090]
根据这些结构，倾斜壁30a设置于隆起部21内，用于将引导部件30安装于壳体20的内部面的安装部38设置于隆起部21之外。因此，可以将引导部件30安装于避开了隆起部21的平坦的面。此外，可以通过侧壁部37来连接将安装部38和倾斜壁30a之间可由侧壁部37连结。
[0091]
此外，在egr气体和发动机冷却水之间进行热交换的热交换器100具有：多个管11，其层叠而设置，并在内部形成有供egr气体流通的第一流路1；壳体20，其用于收容管11，并在相邻的管11之间形成有供发动机冷却水流通的多个第二流路2；入口流路23，其用于使发动机冷却水沿管11的层叠方向流入于壳体20内；以及引导部件30，其设置于壳体20内，用于将从入口流路23流入的发动机冷却水向各个第二流路2引导，壳体20具有：第一壳体20a；以及第二壳体20b，其具有平面部20d和内嵌接合于第一壳体20a的接合部20e，引导部件30在平面部20d的避开接合部20e的位置处接合于第二壳体20b。
[0092]
根据该结构，通过在壳体20内设置引导部件30，可以将从入口流路23流入的发动机冷却水向第二流路2引导，因此无需将入口流路23设计为复杂的结构。因此，能够以简单的结构使流体的流动均匀。此外，引导部件30在平面部20d的避开接合部20e的位置处接合于第二壳体20b。因此，在通过钎焊形成壳体20的情况下，防止用于将引导部件30接合于壳体20的钎料流入于接合部20e。因此，可以对壳体20可靠地进行引导部件30的钎焊。
[0093]
此外，引导部件30具有形成为相比于接合部20e更向第一壳体20a侧延伸的倾斜壁30a。
[0094]
根据该结构，倾斜壁30a贯穿管11的整个层叠方向而形成，由此，可以向所有的第
二流路2均匀地引导发动机冷却水。
[0095]
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是，上述实施方式仅示出了本发明的适用例的一部分，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式的具体结构。
[0096]
例如，上述实施方式的热交换器100并不限定于egr冷却器，也可以应用于搭载于车辆的增压空气冷却器(charge air cooler)等的热交换器。此外，还可应用于车辆以外所使用的热交换器。
[0097]
此外，在上述实施方式中，设置三个倾斜壁31、33、35，但并不限定此。可以配合层叠芯部10的层叠方向的大小来设置单个或者多个倾斜壁。
[0098]
本技术主张基于2019年12月23日向日本特许厅提出的特愿2019-231421的优先权，并且该申请的全部内容以引用的方式并入本技术的说明书中。