热交换器的制作方法

热交换器
1.相关申请的相互参照
2.本技术基于2020年1月20日申请的日本专利申请2020-006901号并主张其优先权，并且将该专利申请的全部内容作为参照组入本说明书。
技术领域
3.本发明涉及一种热交换器。


背景技术：

4.以往，存在下述专利文献1所记载的热交换器。专利文献1所记载的热交换器具备热交换芯部、入口箱以及出口箱。热交换芯部通过供内部流体流动的多个管层叠配置而构成。入口箱以与多个管的两端部中的入口端部连通的方式被接合，并且对于多个管分配内部流体。出口箱以与多个管的两端部中的出口端部连通的方式被接合，并且使从多个管流出的内部流体集合。在管层叠方向上的入口箱的端部设置有供内部流体流入入口箱的流入口。在与管层叠方向上的流入口为相同侧的出口箱的端部设置有供内部流体从出口箱流出的流出口。在多个管中的与管层叠方向上的流入口配置于相同侧的规定数量的管的端部设置有封闭该管的开口部分的一部分的封闭部件。根据这样的结构，能够抑制流入配置于流入口的附近的管的内部流体的流量，另一方面，还能够使流入远离流入口的管的内部流体的流量增加。由此，能够使各管的流量均匀化。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本专利第4830918号公报
8.有在专利文献1所记载的热交换器的管的端部形成有突出部的可能性。具体而言，在将平板状的金属部件弯折成环状并将两端部彼此接合后，通过将该环状的成形品切割为规定的长度来制造管。在这样制造管的情况下，当切割环状的成形品时，在该切割面有形成毛刺的可能性。发明人们确认到在切割时形成的毛刺尤其容易形成于金属部件的两端部的接合部分。通过这样形成的毛刺等，有在管的端部形成突出部的可能性。
9.另一方面，在管的端部形成有突出部的情况下，当在管的端部配置专利文献1所记载的那样的封闭部件时，存在管的突出部顶起封闭部件的可能性。如果在管的突出部顶起了封闭部件的情况下，则难以通过封闭部件来封闭管的开口部分。另外，例如根据管的端部的突出长度的波动，也存在难以通过封闭部件来封闭管的开口部分的可能性。在因为这样的各种原因而封闭部件对管的端部的封闭效果降低时，由于难以抑制流入靠近流入口的管的流体的流量，因此其结果是，有不能够提高多个管之间的流体的分配性的担忧。


技术实现要素：

10.本发明的目的在于提供一种能够更准确地提高多个管之间的流体的分配性的热交换器。
11.本发明的一方式的热交换器具有：多个管，该多个管层叠地配置；以及箱，该箱与多个管的一端部连接，并且在流动于管的内部的第一流体与流动于管的外部的第二流体之间进行热交换的热交换器。热交换器具备封闭部件，该封闭部件配置于箱的内部，并且局部地封闭多个管中的至少一个规定的管的端部的开口部分。在封闭部件形成有避让构造，该避让构造用于避免与形成于规定的管的端部的突出部的干涉。
12.根据该结构，由于通过形成于封闭部件的避让构造，能够避免形成于规定的管的端部的突出部与封闭部件的干涉，因此形成于规定的管的端部难以顶起封闭部件。由此，由于能够进一步可靠地通过封闭部件封闭规定的管的端部，因此能够提高多个管之间的流体的分配性。
附图说明
13.图1是表示第一实施方式的热交换器的正面构造的主视图。
14.图2是表示第一实施方式的管的剖面构造的剖视图。
15.图3是表示与第一实施方式的第一箱的管长度方向正交的剖面构造的剖视图。
16.图4是表示将第一实施方式的第一箱的第一箱部件以与管长度方向正交的剖面剖切的热交换器的剖切剖面构造的立体图。
17.图5是表示沿着图3的v-v线的剖面构造的剖视图。
18.图6是表示第一实施方式的封闭部件的剖面构造的立体图。
19.图7是表示参考例的热交换器中的与第一箱的管长度方向正交的剖面构造的剖视图。
20.图8是表示第一实施方式的变形例的封闭部件的剖面构造的剖视图。
21.图9是表示第一实施方式的变形例的封闭部件的剖面构造的剖视图。
22.图10是表示第一实施方式的变形例的热交换器中的第一箱的与空气流方向正交的剖面构造的剖视图。
23.图11是表示第二实施方式的封闭部件的立体构造的立体图。
24.图12是表示第二实施方式的变形例的封闭部件的立体构造的立体图。
具体实施方式
25.以下，参照附图对热交换器的实施方式进行说明。为了容易理解说明，在各附图中尽量对相同的结构要素标注相同的符号，并省略重复的说明。
26.《第一实施方式》
27.首先，对图1所示的第一实施方式的热交换器10进行说明。
28.本实施方式的热交换器10被用作例如搭载于车辆的空调装置的加热器芯。空调装置是通过将空调空气加热或者冷却并向车室内吹送来进行车室内的制热或者制冷的装置。热交换器10配置于供空调气体流动的空调管道内。在热交换器10的内部，车辆的发动机的冷却水以液相的状态进行循环。热交换器10通过在流动于其内部的冷却水与流动于空调管道内的空调空气之间进行热交换，以冷却水的热量对空调空气进行加热。由热交换器10加热后的空调空气通过空调管道向车室内吹送，从而进行车室内的制热。在本实施方式中，在热交换器10的内部流动的冷却水相当于流体。另外，冷却水相当于第一流体，空气相当于第
二流体。
29.如图1所示，热交换器10具备芯部20、箱31、32以及侧板41、42。热交换器10由铝合金等金属材料形成。
30.芯部20是在冷却水与空气之间进行热交换的部分。芯部20具有在图中箭头x所示的方向上隔开规定的间隔层叠配置的多个管21、配置于相邻的管21之间的间隙的多个翅片22。此外，在图1中，仅图示多个翅片22中的一部分。在芯部20空气在图中箭头y所示的方向上流动。箭头y所示的方向是与箭头x所示的方向正交的方向。图中箭头z所示的方向是与箭头x所示的方向及箭头y所示的方向这双方正交的方向。
31.以下，将箭头x所示的方向称为“管层叠方向x”。另外，将管层叠方向x中的一方向称为“x1方向”，并且将另一方向称为“x2方向”。而且，将箭头y所示的方向称为“空气流方向y”。
32.管21形成为在图中箭头z所示的方向上延伸。以下，将箭头z所示的方向称为“管长度方向z”。另外，将管长度方向中的一方向称为“z1方向”，并且将另一方向称为“z2方向”。如图2所示，管21具有供冷却水在其内部流动的内部流路w10。管21通过将平板状的金属部件210弯折成环状而成形。
33.具体而言，在制造管21时，首先在将平板状的金属部件210的中央部弯折成两折而形成突出部211后，将金属部件210的两端部212、213向内侧弯折并通过钎焊与突出部211接合，从而形成环状的成形品。通过将该环状的成形品切割成规定的长度，管21成形。在本实施方式的管21中，通过接合部214，管21的内部流路w10被分割为两个流路w11、w12。
34.如图1所示，翅片22是通过将由薄且长的金属板波纹状地弯折而形成的所谓的波纹翅片。翅片22的弯折部分与相邻的管21、21的外表面通过钎焊而被接合。设置翅片22用于通过使相对于空气的传热面积增加来提高在冷却水与空气之间的热交换效率。
35.箱31、32由形成为在管层叠方向x上延伸的筒状的部件构成。如图3及图4所示，在第一箱31的内部形成有供冷却水流动的内部流路w20。此外，在图4中，仅图示多个翅片22中的一部分。如图5所示，第一箱31通过将与管层叠方向x正交的剖面形状形成为凹状的第一箱部件312和第二箱部件313接合而构成。如图3～图5所示，多个管21的一端部21a与第一箱31连接。多个管21的一端部21a配置为贯通第一箱31的第二箱部件313并延伸至第一箱31的内部流路w20。如图1所示，在x2方向上的第一箱31的一端部310安装有流入口33。x1方向上的第一箱31的另一端部311被封闭。
36.第二箱32与第一箱31同样，也由在内部形成有供冷却水流动的流路的筒状的部件构成。多个管21的另一端部21b与第二箱32连接。在x2方向上的第二箱32的一端部320安装有流入口34。x1方向上的第二箱32的另一端部321被封闭。
37.侧板41、42分别配置于管层叠方向x上的芯部20的两端部。z2方向上的侧板41、42各自的一端部410、420与第一箱31连接。如图3所示，侧板41的一端部410配置为贯通第一箱31的第二箱部件313并延伸至第一箱31的内部流路w20。同样，侧板42的一端部420也与第一箱31连接。而且，如图1所示，z1方向上的侧板41、42的另一端部411、421与第二箱32连接。设置侧板41、42用于加强芯部20。
38.如图3～图5所示，热交换器10还具备收容于第一箱31的内部的封闭部件50。封闭部件50与第一箱31由不同的部件构成，并且通过从流入口33插入第一箱31的内部而配置于
第一箱31的内部。如图6所示，封闭部件50形成为平板状。如图3所示，封闭部件50设置为局部地封闭多个管21中的配置于流入口33的附近的规定数量的管21的一端部21a的开口部分。更详细而言，封闭部件50设置为封闭规定数量的管21的一端部21a中的流路w11的开口部分。以下，为了方便说明，将配置于流入口33的附近且流路的一部分由封闭部件50封闭的管21称为“规定的管21a”。如图3所示，在x2方向上的封闭部件50的端部以朝向流入口33的内部延伸的方式形成有突出部55。如图4所示，在z1方向上的突出部55的底面形成有卡合部550。卡合部550与第一箱31的第二箱部件313中的x2方向的端部卡合。通过卡合部550与第一箱31的第二箱部件313的卡合构造，封闭部件50的x1方向上的位置偏移被限制。
39.接着，对本实施方式的热交换器10的动作例进行说明。
40.在热交换器10中，液相的冷却水通过流入口33流入第一箱31的内部。流入第一箱31后的冷却水通过从各管21的一端部21a流入各管21的内部流路w10而向各管21分配。分配至各管21后的冷却水在各管21的内部流路w10朝向第二箱32流动。在热交换器10中，通过在流动于各管21的内部流路w10的冷却水与流动于管21的外部的空气之间进行热交换，冷却水的热量向空气传递，从而空气被加热。通过了各管21的冷却水被收集至第二箱32后，从流出口34被排出。这样，本实施方式的热交换器10具有将冷却水从第一箱31向全部的管21分配的所谓的全流通类型的构造。
41.然而，如图3所示，在使冷却水从设置于第一箱31的一端部的流入口33流入第一箱31的内部这样的构造的情况下，在第一箱31中，由于越从流入口33朝向封闭端部311，冷却水的流路长度越长，因此冷却水的压力损失增大。因此，多个管21中的流入远离流入口33地配置的管的冷却水的流量比流入配置于流入口33的附近的管的冷却水的流量少，其结果是，有各管21的冷却水的流量不均匀的担忧。当各管21的冷却水的流量变得不均匀，则热交换后的空气的温度分布产生波动，因此有导致空调感觉的恶化的可能性。
42.从这一点来看，在本实施方式的热交换器10中，由于规定的管21a的一端部21a的开口部分的一部分由封闭部件50封闭，因此能够使流入规定的管21a的冷却水的压力损失增加。由此，由于流入规定的管21a的冷却水的压力损失与流入远离流入口33地配置的管21的冷却水的压力损失的差减小，因此能够使流入各管21的冷却水的流量均匀化。
43.另一方面，发明人们已确认在管21的一端部21a形成有图5中放大表示的那样的突出部215。该突出部215被认为是管21的制造时形成的毛刺等。具体而言，如上所述，管21通过将环状的成形品切割成规定的长度而被制造。在环状的成形品中，相当于管21的接合部214的部分的板厚比其他部分厚。在这样板厚较厚的接合部214进行切割时容易产生毛刺，这是在管21的一端部21a形成有突出部215的主要原因。
44.假设在如图7所示的那样封闭部件50简单地形成为平板状的情况下，当将封闭部件50配置于管21的一端部21a时，有管21的突出部215顶起封闭部件50的可能性。由此，当在管21的一端部21a与封闭部件50之间形成有间隙时，由于封闭部件50的封闭效果降低，因此难以使流入各管21的冷却水的流量均匀化。
45.因此，如图5所示，在本实施方式的封闭部件50中，在与该管21的一端部21a相对的表面52形成有槽部51。如图3及图6所示，槽部51形成为在管层叠方向x上延伸。由此，如图5所示，在将封闭部件50配置于规定的管21a的一端部21a时，通过使规定的管21a的突出部215位于封闭部件50的槽部51内，能够避免封闭部件50与规定的管21a的干涉。因此，能够进
一步可靠地通过封闭部件50封闭规定的管21a的一端部21a的开口部分的一部分。这样，在本实施方式的热交换器10中，槽部51相当于用于避免封闭部件50与形成于规定的管21a的一端部21a的突出部215的干涉的避让构造。
46.根据以上说明的本实施方式的热交换器10，能够获得以下的(1)～(5)所示的作用及效果。
47.(1)由于通过形成于封闭部件50的槽部51能够避免形成于规定的管21a的一端部21a的突出部215与封闭部件50的干涉，因此形成于规定的管21a的一端部21a的突出部215难以顶起封闭部件50。由此，由于能够进一步可靠地通过封闭部件50封闭规定的管21a的一端部21a的开口部分的一部分，因此能够进一步可靠地实现通过设置封闭部件50而获得的效果，即提高多个管21之间的冷却水的分配性的效果。
48.(2)当在管21的一端部21a形成有突出部215，则在将封闭部件50从流入口33插入第一箱31的内部时，封闭部件50与规定的管21a的突出部215碰撞，由此存在难以插入封闭部件50的可能性。从这一点来看，像如本实施方式的热交换器10那样，在封闭部件50形成有槽部51，则避免封闭部件50与规定的管21a的突出部215的干涉且槽部51作为插入时的引导件而发挥功能，因此能够改善封闭部件50的插入性。另外，由于空气流方向y上的封闭部件50的一端部与第一箱31的内壁面相对且封闭部件50的另一端部与管21的突出部215相对，因此能够抑制空气流方向y上的封闭部件50的位置偏移。
49.(3)在封闭部件50的与该规定的管21a的一端部21a相对的表面52形成槽部51而作为用于避免封闭部件50与形成于规定的管21a的一端部21a的突出部215的干涉的避让构造。根据该结构，能够在封闭部件50容易地形成避让构造。
50.(4)封闭部件50以局部地封闭多个规定的管21a的各自的一端部21a的方式设置。槽部51以沿着分别形成于多个规定的管21a的突出部215延伸的方式形成于封闭部件50。根据该结构，能够通过一个封闭部件50来封闭多个规定的管21a的各自的一端部21a，并且避免它们的干涉。
51.(5)管21具有将平板状的金属部件210弯折成环状的形状，并且在该管21的中央具有金属部件210的两端部212、213的接合部214。由于在由这样的构造构成的管21的接合部214容易形成由毛刺等构成的突出部215，因此将本实施方式这样的构造应用于封闭部件50具有重要意义。
52.(变形例)
53.接着，对第一实施方式的热交换器10的变形例进行说明。
54.形成于封闭部件50的槽部51的形状能够适当进行变更。例如如图8所示，槽部51也可以形成为与管层叠方向x正交的剖面形状为凹状。另外，槽部51并不限定于图6所示的销角的形状，也可以形成为图9所示的r形状。
55.而且，如图10所示，也可以是，多个槽部51以分别与多个规定的管21a的一端部21a的突出部215对应的方式形成于封闭部件50。根据这样的结构，与槽部51如图6所示的那样形成为长孔状的情况相比，能够确保封闭部件50的强度。
56.《第二实施方式》
57.接着，对热交换器10的第二实施方式进行说明。以下，以与第一实施方式的热交换器10的区别为中心进行说明。
58.如图11所示，在本实施方式的封闭部件50形成有贯通孔54，该贯通孔54从封闭部件50的与该管21的一端部21a相对的表面52贯通到其相反侧的另一方的表面53。贯通孔54以在管层叠方向x上延伸的方式形成为长孔状。由此，在将封闭部件50配置于规定的管21a的一端部21a时，通过使规定的管21a的突出部215位于封闭部件的贯通孔54内，能够避免封闭部件50与规定的管21a的干涉。因此，能够进一步可靠地通过封闭部件50封闭规定的管21a的一端部21a的开口部分的一部分。
59.根据以上说明的本实施方式的热交换器10，能够获得与第一实施方式的热交换器10相同或者类似的作用及效果。
60.(变形例)
61.接着，对第二实施方式的热交换器10的变形例进行说明。
62.形成于封闭部件50的贯通孔54的形状能够适当进行变更。例如如图12所示，也可以是，多个贯通孔54以分别与多个规定的管21a的一端部21a的突出部215对应的方式形成于封闭部件50。根据这样的结构，与贯通孔54如图11所示的那样形成为长孔状的情况相比，能够确保封闭部件50的强度。
63.《其他实施方式》
64.此外，各实施方式也能够通过以下的方式实施。
65.封闭部件50并不限定于对多个管21的一端部21a进行封闭的结构，也可以是对一个管21的一端部21a进行封闭的结构。简而言之，封闭部件50是局部地封闭多个管21中的至少一个管的端部的开口部分的结构即可。
66.封闭部件50并不限定于对配置于流入口33的附近的管进行封闭，只要对任意的管的一端部进行封闭即可。
67.在各实施方式的热交换器10中，封闭部件50也可以不设置于第一箱31而设置于第二箱32，并且局部地封闭管21的另一端部21b的开口部分。
68.各实施方式的热交换器10并不限定于空调装置的加热器芯，能够应用于任意的热交换器。
69.本发明并不限定于上述的具体例。本领域技术人员对上述的具体例进行适当设计变更的结构，只要具备本发明的特征，则包含于本发明的范围内。上述的各具体例所具备的各要素及其配置、条件、形状等不限定于例示的内容而能够进行适当变更。上述的各具体例所具备的各要素只要不产生技术上的矛盾，就能够进行适当组合变更。