專利名稱：板層積式熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及板層積式熱交換器，例如，油冷卻器和EGR冷卻器。
背景技術(shù)：
圖10表示現(xiàn)有板層積式熱交換器的一例。圖10所示的板層積式熱交換器500包 括前后端板51和52以及層積在該前后端板51和52之間的多對芯板53和54(芯件55)， 各對芯板53和54的外周法蘭(例如，外周法蘭53a和54a)在釬焊加工中相互接合，借此在 被端板51，52和芯板53，54包圍的空間內(nèi)通過交替層積而限定高溫流體室和低溫流體室， 各流體室與突設(shè)在前端板51上的循環(huán)管對56a，56b和循環(huán)管對57a，57b連通。形成有翅片 25的中間芯板27介于各對芯板53和54之間(參見例如日本專利特開Nos. 2001-194086 和 2007-127390)。各芯板53和54呈近似平板狀。高溫流體用出口孔58b和低溫流體用入口孔59a 設(shè)在各芯板53和54的縱向一端側(cè)上。另一方面，高溫流體用出口孔58b和低溫流體用入口 孔59a設(shè)在各芯板53和54的縱向另一端側(cè)上。各芯板53和54的高溫流體用入口孔58a 和高溫流體用出口孔58b以及低溫流體用入口孔59a和低溫流體用出口孔59b設(shè)在該芯板 53和54的各個角部附近，且各芯板53和54的一對高溫流體用入口孔58a和高溫流體用出 口孔58b以及一對低溫流體用入口孔59a和低溫流體用出口孔59b基本位于該芯板53和 54的各自對角線上。各對芯板53和54形成芯件55。供高溫流體(例如，油或EGR排氣) 流經(jīng)的高溫流體室被限定在各芯件55內(nèi)。另一方面，供低溫流體(例如，冷卻水)流經(jīng)的 低溫流體室被限定在芯件55之間。高溫流體室和低溫流體室分別與循環(huán)管56a，56b和循 環(huán)管57a，57b連通。高溫流體和低溫流體經(jīng)由循環(huán)管56a，56b和循環(huán)管57a，57b導(dǎo)入各流 體室內(nèi)或者從各流體室排出。高溫流體和低溫流體在流經(jīng)各流體室時經(jīng)由芯板53和54交 換熱量。圖11表示熱交換過程。圖11所示的芯板在形狀上不同于圖10所示的芯板。在 圖11中，與圖10相同或者相似的部分具有相同的參考符號。如圖11所示，高溫流體和低溫流體基本線性地從入口孔58a和59b流向出口孔 58b和59b。因此，芯板53和54對傳熱即高溫流體與低溫流體之間的熱交換不起作用的區(qū) 域(參見圖8中的部分V)大。結(jié)果，現(xiàn)有板層積式熱交換器500具有熱交換效率低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮到上述問題而作出的。本發(fā)明的目的是提供一種熱交換效率高的板 層積式熱交換器。為解決上述問題，本發(fā)明提供這樣一種板層積式熱交換器，其包括前后端板；層 積于所述前后端板之間的多對芯板；以及供高溫流體流經(jīng)的高溫流體室和供低溫流體流經(jīng) 的低溫流體室，該高溫流體室和低溫流體室通過在釬焊加工中將各對芯板的外周法蘭相互 接合而被限定在由所述端板和所述芯板包圍的空間內(nèi)，各所述流體室與突設(shè)在所述前端板 或所述后端板上的一對循環(huán)管連通。該板層積式熱交換器的特征在于以下特征多個槽狀凸部形成在各所述平芯板的一側(cè)上，所述凸部被設(shè)置成基本平行于所述板的縱向。高溫流 體用入口孔和低溫流體用出口孔設(shè)在各所述芯板的縱向一側(cè)上，高溫流體用出口孔和低溫 流體用入口孔設(shè)在各所述芯板的縱向另一側(cè)上。一對所述高溫流體用入口孔和所述高溫流 體用出口孔、以及一對所述低溫流體用入口孔和所述低溫流體用出口孔基本設(shè)在各所述芯 板的各個對角線上。各所述凸部的兩端分別收斂于所述高溫流體用入口孔和所述高溫流體 用出口孔。各對所述芯板被組裝成使所述兩芯板之一的與所述一側(cè)相反的那側(cè)面向所述兩 芯板之另一的與所述一側(cè)相反的那側(cè)，并且形成在各個芯板上的所述凸部成對但朝向相反 的方向，以及所述一對芯板形成由形成在各個芯板上的所述凸部的壁面包圍的多根管件， 且所述管件形成相應(yīng)的高溫流體室。本發(fā)明的特征還在于各所述芯板沿層積方向看具有大致平行四邊形的形狀，以及所述高溫流體用入口孔和所述高溫流體用出口孔設(shè)在對角較大的一對角部處，而所述低 溫流體用入口孔和所述低溫流體用出口孔設(shè)在對角較小的一對角部處。本發(fā)明的特征還在于所述管件被構(gòu)造成使端對端長度越短的管件沿所述芯板的 所述寬度方向的剖面積越小。本發(fā)明還提供這樣一種板層積式熱交換器，其包括前后端板；層積于所述前后 端板之間的多對芯板；以及供高溫流體流經(jīng)的高溫流體室和供低溫流體流經(jīng)的低溫流體 室，該高溫流體室和低溫流體室通過在釬焊加工中將各對芯板的外周法蘭相互接合而被限 定在由所述端板和所述芯板包圍的空間內(nèi)，各所述流體室與突設(shè)在所述前端板或所述后端 板上的一對循環(huán)管連通。該板層積式熱交換器的特征在于以下特征多個槽狀凸部形成在 各所述平芯板的一側(cè)上，所述凸部被設(shè)置成基本平行于所述板的縱向。各所述板這樣彎曲， 以使山部和谷部沿所述板的層積方向形成且所述山部和谷部沿所述板的所述縱向重復(fù)。高 溫流體用入口孔和低溫流體用出口孔設(shè)在各所述芯板的縱向一端側(cè)上，高溫流體用出口孔 和低溫流體用入口孔設(shè)在各所述芯板的縱向另一端側(cè)上。一對所述高溫流體用入口孔和所 述高溫流體用出口孔以及一對所述低溫流體用入口孔和所述低溫流體用出口孔基本設(shè)在 各所述芯板的各個對角線上。各所述凸部的兩端分別收斂于所述高溫流體用入口孔和所述 高溫流體用出口孔。各對所述芯板被組裝成使所述兩芯板之一的與所述一側(cè)相反的那側(cè)面 向所述兩芯板之另一的與所述一側(cè)相反的那側(cè)，并且形成在各個芯板上的所述凸部成對但 朝向相反的方向。本發(fā)明的特征還在于各所述凸部還具有沿著與所述芯板的所述縱向垂直的所 述芯板的所述寬度方向形成的山部和谷部，且所述山部和谷部沿著所述芯板的所述縱向重
M- O本發(fā)明的特征還在于在由沿所述芯板的所述寬度方向形成的所述山部和谷部構(gòu) 成的波的周期和振幅方面，形成在各對所述芯板上的所述凸部相同。本發(fā)明的特征還在于所述凸部沿著所述芯板的所述縱向以同相位方式蜿蜒。本發(fā)明的特征還在于各對所述芯板形成由所述凸部的壁面包圍的多根蛇形管， 且所述蛇形管形成相應(yīng)的高溫流體室。本發(fā)明的特征還在于所述凸部沿著所述芯板的所述縱向以反相位方式蜿蜒。本發(fā)明的特征還在于第二凸部沿著與所述高溫流體的流動方向基本垂直的方向 形成在用于形成所述凸部的壁面上。


圖1表示在板層積式熱交換器100中高溫流體和低溫流體如何經(jīng)由芯板53交換
熱量；圖2表示在板層積式熱交換器110中高溫流體和低溫流體如何經(jīng)由芯板53交換
熱量；圖3表示在板層積式熱交換器120中高溫流體和低溫流體如何經(jīng)由芯板53交換
熱量；圖4是板層積式熱交換器150的分解透視圖；圖5表示在板層積式熱交換器160中高溫流體和低溫流體如何經(jīng)由芯板53交換
熱量；圖6A是表示板層積式熱交換器200的改良部分的透視圖；圖6B是表示板層積式熱交換器200的改良部分的側(cè)視圖；圖7A是形成有第二凸部50的板層積式熱交換器200的透視圖；圖7B是表示圖7A的局部的放大圖；圖8是表示板層積式熱交換器300的改良部分的透視圖；圖9A是表示板層積式熱交換器400的改良部分的放大圖；圖9B是表示板層積式熱交換器400的改良部分的示意俯視圖；圖10是現(xiàn)有板層積式熱交換器500的分解透視圖；以及圖11表示在現(xiàn)有板層積式熱交換器500中高溫流體和低溫流體如何經(jīng)由芯板53
交換熱量。符號的說明10，30，40 凸部50 第二凸部58a 高溫流體用入口孔58b 高溫流體用出口孔59a低溫流體用入口孔59b低溫流體用出口孔100，110，120，150，160，200，300，400 板層積式熱交換器
具體實施例方式以下將參照

本發(fā)明的實施例。第一實施例首先將參照圖1至3說明本發(fā)明的第一實施例。圖1至3表示在依據(jù)本發(fā)明第一實施例的板層積式熱交換器100，110和120中高 溫流體和低溫流體如何經(jīng)由芯板53交換熱量。在圖1至3中，與圖10和11相同或者相似 的部分具有相同的參考符號。圖1至3中所示的各板層積式熱交換器100，110和120包括前后端板51和52以 及層積在該前后端板51和52之間的多對芯板53和54，各對芯板53和54的外周法蘭(例如，外周法蘭53a和54a)在釬焊加工中相互接合，借此供高溫流體流經(jīng)的高溫流體室和供 低溫流體流經(jīng)的低溫流體室被限定在由端板51，52和芯板53，54包圍的空間內(nèi)，且各流體 室與突設(shè)在前端板51上的循環(huán)管對56a，56b和循環(huán)管對57a，57b連通。
多個槽狀凸部10形成在各個平芯板53和54的一側(cè)上，且凸部IOa至IOe被設(shè)置 成基本平行于板的縱向。高溫流體用入口孔58a和低溫流體用出口孔59b設(shè)在各芯板53 和54的縱向一端側(cè)上。另一方面，高溫流體用出口孔58b和低溫流體用入口孔59a設(shè)在各 芯板53和54的縱向另一端側(cè)上。各芯板53和54的入口孔58a和出口孔58b以及入口孔 59a和出口孔59b設(shè)在該芯板53和54的各個角部附近，且各芯板53和54的一對入口孔 58a和出口孔58b以及一對入口孔59a和出口孔59b，基本位于該芯板53和54的各個對角 線上。各凸部10的兩端分別收斂到高溫流體用入口孔58a和高溫流體用出口孔58b。具 體的，各凸部IOa至IOe的兩端部呈近似弧形，且與高溫流體用入口孔58a和高溫流體用出 口孔58b連接。這樣組裝各對芯板53和54，使芯板53的與上述一側(cè)相反的那側(cè)面向芯板 54的與上述一側(cè)相反的那側(cè)，并且形成在各芯板上的凸部10和10成對但朝向相反的方向。 一對芯板53和54形成由凸部10和10的壁面包圍的多根管件，且此管件形成相應(yīng)的高溫 流體室。圖1所示的芯板53從芯板53和54的層積方向看呈近似矩形。另一方面，圖2和 3所示的芯板53從芯板53和54的層積方向看呈近似平行四邊形。在圖2和3所示的芯 板53中，高溫流體用入口孔58a和高溫流體用出口孔58b設(shè)在對角較大的一對角部處，而 低溫流體用入口孔59a和低溫流體用出口孔59b設(shè)在對角較小的一對角部處。在圖1至3所示的各芯板53中，各高溫流體用入口孔58a和高溫流體用出口孔 58b具有近似圓形的剖面形狀。另一方面，各低溫流體用入口孔59a和低溫流體用出口孔 59b具有通過使近似圓形剖面形狀變形而獲得的形狀，具體的，是通過使近似圓形剖面形狀 依據(jù)芯板53的相應(yīng)角部的形狀、相鄰的高溫流體用入口孔58a和高溫流體用出口孔58b的 形狀、以及設(shè)在芯板53的寬度方向的端側(cè)上的凸部IOa至IOe的收斂區(qū)域的形狀適當(dāng)變形 而獲得的形狀。這樣構(gòu)成被形成在圖1和2所示的板層積式熱交換器100和110內(nèi)的多根管件， 使得該管件沿芯板53和54寬度方向的剖面積基本相同，且形成該管件的凸部IOa至IOe 沿芯板53和54寬度方向的剖面積滿足以下關(guān)系也就是說，凸部IOa的剖面積=凸部IOb 的剖面積=凸部IOc的剖面積=凸部IOd的剖面積=凸部IOe的剖面積。另一方面，這樣 形成被形成在圖3所示的板層積式熱交換器120內(nèi)的管件，使得端對端長度越長的管件具 有越大的剖面積，而端對端長度越短的管件即通向高溫流體用入口孔58a的收斂部與通向 高溫流體用出口孔58b的收斂部之間的長度越短的管件，沿芯板53和54寬度方向的剖面 積越小。更具體的，這樣構(gòu)造被形成在板層積式熱交換器120內(nèi)的管件，使得設(shè)在越靠近芯 板53和54的中心且越遠(yuǎn)離沿該芯板53和54的寬度方向的兩端的位置上的管件，沿芯板 53和54寬度方向的剖面積越小，且形成管件的凸部IOa至IOe沿芯板53和54寬度方向的 剖面積滿足以下關(guān)系也就是說，凸部IOa的剖面積=凸部IOe的剖面積>凸部IOb的剖面 積=凸部IOd的剖面積>凸部IOc的剖面積。在板層積式熱交換器100，110和120中，一對芯板53和54形成由凸部10和10 的壁面包圍的多根管件，該管件形成相應(yīng)的高溫流體室。另外，各管件的兩端被構(gòu)造成分別收斂至高溫流體用入口孔58a和高溫流體用出口孔58b。結(jié)果，高溫流體流經(jīng)管狀高溫流體 室且以圓弧旋回方式在高溫流體用入口孔58a和高溫流體用出口孔58b附近流動。由此， 在流動過程中，高溫流體與芯板53和54的廣范圍區(qū)域接觸。結(jié)果，芯板53和54對傳熱不 起作用的區(qū)域減少，該芯板53和54對高溫流體與低溫流體之間的熱交換起作用的區(qū)域大。 結(jié)果，芯板53和54的有效熱交換面積增加約10至15%。因此，板層積式熱交換器100，110 和120內(nèi)的高溫流體與低溫流體之間的熱交換效率，高于現(xiàn)有的板層積式熱交換器500的 熱交換效率。具體的，熱交換效率提高5至10%。
在板層積式熱交換器110和120中，各芯板53和54呈大致平行四邊形，流經(jīng)設(shè)在 芯板53和54的寬度方向的端側(cè)上的管件的高溫流體，以大半徑的旋回方式在高溫流體用 入口孔58a和高溫流體用出口孔58b附近流動。結(jié)果，芯板53和54對傳熱不起作用的區(qū)域 進(jìn)一步減少，該芯板53和54對高溫流體與低溫流體之間的熱交換起作用的區(qū)域更大。因 此，板層積式熱交換器110和120的熱交換效率高于板層積式熱交換器100的熱交換效率。另外，在板層積式熱交換器120中，這樣構(gòu)造上述管件，使得設(shè)在越靠近芯板53和 54的中心且越遠(yuǎn)離沿該芯板53和54的寬度方向的兩端的位置上的管件，沿芯板53和54 寬度方向的剖面積越小。結(jié)果，在板層積式熱交換器120中，高溫流體流經(jīng)設(shè)在芯板53和 54的寬度方向的端側(cè)上的管件的體積流率，與流經(jīng)設(shè)在芯板53和54的中心的管件的體積 流率相似。結(jié)果，高溫流體流經(jīng)設(shè)在芯板53和54的寬度方向的端側(cè)上的管件的流量，與高 溫流體流經(jīng)設(shè)在芯板53和54的中心處的管件的流量基本相同，借此高溫流體流經(jīng)所有管 件的流量基本相同。因此，板層積式熱交換器120的熱交換效率高于板層積式熱交換器110 的熱交換效率。第二實施例 參照圖4說明本發(fā)明的第二實施例。圖4是依據(jù)本發(fā)明第二實施例的板層積式熱交換器150的分解透視圖。在圖4中， 與圖1至3所示相同或相似的部分具有相同的參考符號。圖4所示的板層積式熱交換器150包括前后端板51和52以及層積在該前后端板 51和52之間的多對芯板53和54，各對芯板53和54的外周法蘭在釬焊加工中相互接合， 借此供高溫流體流經(jīng)的高溫流體室和供低溫流體流經(jīng)的低溫流體室被限定在由端板51，52 和芯板53，54包圍的空間內(nèi)。高溫流體室與突設(shè)在前端板51上的一對循環(huán)管56a，56b (未 表示)連通，而低溫流體室與突設(shè)在后端板52上的一對循環(huán)管57a，57b (未表示)連通。用 于連接循環(huán)管56a和56b的連接孔560a和560b形成在前端板51內(nèi)，用于連接循環(huán)管57a 和57b的連接孔570a和570b形成在后端板52內(nèi)。端板51和52具有依據(jù)芯板53和54 的形狀適當(dāng)凹凸的部分。多個槽狀凸部10形成在各平芯板53和54的一側(cè)上，且凸部IOa至IOe被設(shè)置成 基本平行于板的縱向。各平板按照使山部和谷部沿著板的層積方向形成且該山部和谷部沿 板的縱向重復(fù)的方式彎曲。各芯板53和54從該芯板53和54的層積方向看呈近似矩形。 高溫流體用入口孔58a和低溫流體用出口孔59b設(shè)在各芯板53和54的縱向一端 側(cè)上。另一方面，高溫流體用出口孔58b和低溫流體用入口孔59a設(shè)在各芯板53和54的 縱向另一端側(cè)上。在各芯板54內(nèi)，安裝部60 —體形成在低溫流體用入口孔59a和低溫流 體用出口孔59b處。各芯板53和54的高溫流體用入口孔58a和高溫流體用出口孔58b，以及低溫流體用入口孔59a和低溫流體用出口孔59b設(shè)在該芯板53和54的各個角部處，且 各芯板53和54的一對高溫流體用入口孔58a和高溫流體用出口孔58b、以及一對低溫流體 用入口孔59a和低溫流體用出口孔59b，基本位于該芯板53和54的對角線上。各凸部10 的兩端分別收斂到高溫流體用入口孔58a和高溫流體用出口孔58b。這樣組裝各對芯板53 和54，使芯板53的與上述一側(cè)相反的那側(cè)面向芯板54的與上述一側(cè)相反的那側(cè)，并且形成 在各芯板上的凸部10和10成對但朝向相反的方向。在板層積式熱交換器150中，一對芯板53和54形成由凸部10和10的壁面包圍的多根管件，且此管件形成相應(yīng)的高溫流體室。各管件的兩端被構(gòu)造成分別收斂至高溫流 體用入口孔58a和高溫流體用出口孔58b。另外，山部和谷部沿著芯板53和54的層積方向 形成，且該山部和谷部沿該芯板53和54的縱向重復(fù)。結(jié)果，高溫流體流經(jīng)具有上述復(fù)雜構(gòu) 造的高溫流體室，且以圓弧旋回的方式在高溫流體用入口孔58a和高溫流體用出口孔58b 附近流動。由此，在流動過程中，高溫流體與芯板53和54的廣范圍區(qū)域接觸。結(jié)果，芯板 53和54對傳熱不起作用的區(qū)域減少，該芯板53和54對高溫流體與低溫流體之間的熱交換 起作用的區(qū)域大。因此，板層積式熱交換器150的熱交換效率高于現(xiàn)有板層積式熱交換器 500的熱交換效率，甚至高于上述板層積式熱交換器100的熱交換效率。第三實施例參照圖5說明本發(fā)明的第三實施例。圖5表示在依據(jù)本發(fā)明第三實施例的板層積式熱交換器160中高溫流體和低溫流 體如何經(jīng)由芯板53交換熱量。在圖5中，與圖4所示相同或相似的部分具有相同的參考符 號。在以下對板層積式熱交換器160的芯板53的說明中，將主要說明該芯板53與圖4所 示的芯板不同的部分。在圖5所示的板層積式熱交換器160中，芯板53從芯板53和54的層積方向看呈 近似平行四邊形。在芯板53內(nèi)，高溫流體用入口孔58a和高溫流體用出口孔58b設(shè)在對角 較大的一對角部處，而低溫流體用入口孔59a和低溫流體用出口孔59b設(shè)在對角較小的一 對角部處。凸部IOa至IOe形成在芯板53上，且被設(shè)置成基本平行于該芯板53的縱向。與 圖4所示的凸部IOa至IOe —樣，凸部IOa至IOe具有沿芯板53的層積方向形成的山部和 谷部。此山部和谷部沿芯板53的縱向周期性地重復(fù)。凸部IOa至IOe還具有沿芯板53的 寬度方向形成的山部和谷部。此山部和谷部沿芯板53的縱向周期性地重復(fù)。由沿芯板53 的層積方向形成的山部和谷部構(gòu)成的波，和由沿芯板53的寬度方向形成的山部和谷部構(gòu) 成的波具有相同的波周期。沿芯板53的層積方向形成的山部和谷部，設(shè)在與沿芯板53的 寬度方向形成的山部和谷部同相位的位置。然而，本發(fā)明的構(gòu)造不限于上述構(gòu)造。例如，本 發(fā)明可選擇性地構(gòu)造成使沿芯板53的層積方向形成的山部和谷部對應(yīng)于沿芯板53的層積 方向形成的山部和谷部。形成于一對芯板53和54內(nèi)的凸部10和10被構(gòu)造成在彼此同相位的同時沿著該 芯板53和54的縱向蜿蜒。一對芯板53和54形成由凸部10和10的壁面包圍的多根蛇形 管，此蛇形管形成相應(yīng)的高溫流體室。這樣構(gòu)造此蛇形管，使得設(shè)在越靠近芯板53和54的 中心且越遠(yuǎn)離沿該芯板53和54的寬度方向的兩端的位置上的管件具有越小的剖面積。具 體的，形成蛇形管的凸部IOa至IOe沿芯板53和54寬度方向的剖面積滿足以下關(guān)系凸部 IOa的剖面積=凸部IOe的剖面積>凸部IOb的剖面積=凸部IOd的剖面積>凸部IOc的剖面積。在板層積式熱交換器160中，一對芯板53和54形成由凸部10和10的壁面包圍 的多根蛇形管，該蛇形管形成相應(yīng)的高溫流體室。各蛇形管的兩端被構(gòu)造成分別收斂至高 溫流體用入口孔58a和高溫流體用出口孔58b。另外，山部和谷部沿著芯板53和54的層 積方向形成，且該山部和谷部沿該芯板53和54的縱向重復(fù)。山部和谷部還沿著芯板53和 54的寬度方向形成，且該山部和谷部沿該芯板53和54的縱向重復(fù)。結(jié)果，高溫流體流經(jīng) 由蛇行管形成的高溫流體室，且以圓弧旋回方式在高溫流體用入口孔58a和高溫流體用出 口孔58b附近流動。由此，在流動過程中，高溫流體與芯板53和54的廣范圍區(qū)域接觸。結(jié) 果，芯板53和54對傳熱不起作用的區(qū)域減少，該芯板53和54對高溫流體與低溫流體之間 的熱交換起作用的區(qū)域大。因此，板層積式熱交換器160的熱交換效率高于現(xiàn)有的板層積 式熱交換器500的熱交換效率，甚至高于上述板層積式熱交換器150的熱交換效率。其它實施例參照圖6A，6B和圖7A，7B說明本發(fā)明的另一實施例。圖6A，6B和圖7A，7B表示依據(jù)本發(fā)明另一實施例的板層積式熱交換器200的改良部分。圖7A和7B表示形成在圖6A 和6B所示的凸部30和40上的第二凸部50。在圖6A，6B和圖7A，7B中，相同或相似的部分 具有相同的參考符號。圖6A，6B和圖7A，7B所示的板層積式熱交換器200包括前后端板51和52、以及 層積在該前后端板51和52之間的多對芯板13和14(芯件15)，各對芯板13和14的外周 法蘭在釬焊加工中相互接合，借此高溫流體室在由端板51，52和芯板13，14包圍的空間內(nèi) 交替地層積，且各流體室與突設(shè)在前端板51上的循環(huán)管對56a，56b和循環(huán)管對57a，57b連
ιΜ ο各芯板13和14是改良平板。具體的，多個波狀凸部30和40形成在各平芯板13 和14的一側(cè)上，且該波狀凸部30和40沿板的縱向連續(xù)蜿蜒。各板按照使山部和谷部沿著 板的層積方向形成且該山部和谷部沿板的縱向重復(fù)的方式彎曲。多個凸部30和40被設(shè)置 成平行于芯板13和14的縱向，且彼此等距隔開。凸部30和40具有沿芯板13和14的寬度 方向形成的山部和谷部，該山部和谷部按照使它們沿芯板13和14的縱向交替地且周期性 地重復(fù)的方式蜿蜒。凸部30和40還具有沿芯板13和14的層積方向形成的山部和谷部， 該山部和谷部按照使它們沿芯板13和14的縱向交替地且周期性地重復(fù)的方式蜿蜒。沿芯 板13和14的寬度方向形成的山部和谷部被設(shè)置成與沿芯板13和14的層積方向形成的山 部和谷部對應(yīng)。凸部30和40不僅在芯板13和14的層積方向上波動，而且在芯板13和14 的寬度方向上波動。在沿芯板13和14的寬度方向形成的波的周期、相位和振幅方面，凸部 30和40相同。這樣組裝各對芯板13和14 (芯件15)，使芯板13的與其上形成有凸部30和40的 一側(cè)相反的那側(cè)面向芯板14的與其上形成有凸部30和40的一側(cè)相反的那側(cè)，并且形成在 各芯板上的凸部30和40成對但朝向相反的方向(參見圖3A)。在各芯件15內(nèi)形成有由凸 部30和40的壁面包圍的多根蛇形管，且此蛇形管形成相應(yīng)的高溫流體室。這樣組裝芯件 15，使得沿層積方向形成在各芯板上的山部(谷部)相互重疊(參見圖3B)。朝向上下相反方向的凸部30和40成對且形成蛇形管，沿芯板13和14的寬度方 向相鄰的蛇形管不相互連通。因此，高溫流體基本沿縱向分別流經(jīng)各單根蛇形管而不流入相鄰的其它蛇形管內(nèi)。然而，本發(fā)明的構(gòu)造不限于上述構(gòu)造。例如，凸部30和40可被形成 為使它們的相位沿芯板13和14的縱向或?qū)挾确较蛳嗖畎雮€周期，以使它們不形成蛇形管 (未表示)。在此構(gòu)造中，高溫流體流入相鄰?fù)共恐g的部分內(nèi)，由此形成更復(fù)雜的高溫流 體室。另外優(yōu)選的，浮凸部31和41在與沿芯板13和14的層積方向形成的山部和谷部對 應(yīng)的位置形成于凸部30和40上。在此情況下，當(dāng)一對芯板13和14層積時，一對上下浮凸 部31和41彼此抵接，并在低溫流體室內(nèi)形成圓柱狀部件(參見圖3B)。圓柱狀部件沿芯板 13和14的層積方向支承該芯板13和14，借此板強度提高。
如圖7A和7B所示，優(yōu)選的，第二凸部50形成在用于形成凸部30和40的各壁面 上，以使各蛇形管具有內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)。也就是說，小的第二凸部50沿著與高溫流體的流動 方向基本垂直的方向連續(xù)形成在圖4A和4B中所示的用于形成凸部30和40的各壁面上， 且第二凸部50被設(shè)置成基本平行于芯板13和14的寬度方向。結(jié)果，在各蛇形管內(nèi)形成更 復(fù)雜的流路。然而，本發(fā)明不限于上述構(gòu)造，相反，第二凸部50可以間斷地形成。第二凸部 50的形狀、方向、布置及其它參數(shù)可適當(dāng)?shù)卦O(shè)計。例如，第二凸部50可沿著與凸部30和40 的蜿蜒方向相垂直的方向連續(xù)或者間斷地形成，或者可沿著凸部30和40的蜿蜒方向連續(xù) 或者間斷地形成。依據(jù)上述構(gòu)造，各對芯板13和14形成不僅沿芯板13和14的層積方向蜿蜒，而且 沿芯板13和14的寬度方向蜿蜒的蛇形管。高溫流體室形成在各蛇形管內(nèi)，低溫流體室形 成在被夾于相鄰蛇形管之間的區(qū)域內(nèi)。由于各蛇形管形成復(fù)雜的流路而不再需要翅片，所 以芯板13和14的傳熱面積增大。另外，由于各流體室的出入口之間的長度(流路長度) 增加，所以熱交換效率提高大約10至20%。因此，無翅片的板層積式熱交換器200維持與 提供翅片時所獲得的熱交換效率相等的熱交換效率。另外，各芯件15可完全省略翅片。另 夕卜，減少翅片數(shù)量或者省略翅片使得部件數(shù)量減少，且因此成本降低。板層積式熱交換器200被構(gòu)造成使高溫流體沿縱向從一端至另一端流經(jīng)蛇形管， 因此具有與管式熱交換器類似的構(gòu)造。然而，板層積式熱交換器200具有復(fù)雜的流路，且在 這點上不同于管式熱交換器的構(gòu)造。也就是說，在管式熱交換器中，各流體室由線性管形 成，在構(gòu)造上難以形成沿層積方向和寬度方向蜿蜒的蛇形管。因此，在管式熱交換器中，明 顯難以在管內(nèi)以及夾在管之間的區(qū)域內(nèi)形成復(fù)雜流路。然而，在本發(fā)明的板層積式熱交換 器200中，僅使芯板13和14層積就可形成復(fù)雜流路。因此，在板層積式熱交換器200中， 高溫流體與低溫流體之間的熱交換效率顯著提高。參照圖8和圖9A，9B說明本發(fā)明的其它實施例。圖8是表示板層積式熱交換器 300的改良部分的透視圖，圖9A和9B表示板層積式熱交換器400的改良部分。在圖8和圖 9A，9B中，與圖6A，6B和圖7A，7B相同或相似的部分具有相同的參考符號。如圖8和圖9A，9B所示，各板層積式熱交換器300和400具有與圖7A和7B所示 的板層積式熱交換器200基本相同的構(gòu)造，在構(gòu)造上不同于板層積式熱交換器200之處在 于，各凸部30和40的剖面形狀不是近似矩形而是近似半球形。在圖8所示的板層積式熱 交換器300中，凸部30和40按照同相位的方式沿著縱向蜿蜒，且一對凸部30和40形成由 同相位的凸部30和40的壁面包圍的蛇形管。蛇形管具有近似圓形的剖面形狀，且形成復(fù) 雜流路而無需翅片。結(jié)果，本實施方式中的芯板13和14的傳熱面積也增大。另外，由于各 流體室的出入口之間的長度(流路長度)增加，所以熱交換效率提高。
另一方面，在圖9A和9B所示的板層積式熱交換器400中，凸部30和40被構(gòu)造成按照反相位方式沿芯板13和14的縱向蜿蜒(參見圖9A)。圖9B是圖9A所示的板層積式 熱交換器400的示意俯視圖，且沿圖9B中的線A-A的剖視圖基本對應(yīng)于圖9A。然而應(yīng)注意 的是，圖9B未表示圖9A所示的第二凸部50。依據(jù)上述構(gòu)造，一對芯板13和14形成由凸部30和40的壁面形成的復(fù)雜流路，且此復(fù)雜流路使得高溫流體在它們的交叉點處被攪拌。結(jié)果，高溫流體與低溫流體之間的熱 交換效率顯著提高。因此，板層積式熱交換器300和400易于維持與提供翅片時所獲得的 熱交換效率相等的熱交換效率。另外，各對芯板可完全省略翅片。工業(yè)實用性本發(fā)明可提供熱交換效率高的板層積式熱交換器。
權(quán)利要求
一種板層積式熱交換器包括前后端板；層積于所述前后端板之間的多對芯板；以及供高溫流體流經(jīng)的高溫流體室和供低溫流體流經(jīng)的低溫流體室，該高溫流體室和低溫流體室通過在釬焊加工中將各對芯板的外周法蘭相互接合而被限定在由所述端板和所述芯板包圍的空間內(nèi)，各所述流體室與突設(shè)在所述前端板或所述后端板上的一對循環(huán)管連通，所述板層積式熱交換器的特征在于多個槽狀凸部形成在各所述平芯板的一側(cè)上，所述凸部被設(shè)置成基本平行于所述板的縱向，高溫流體用入口孔和低溫流體用出口孔設(shè)在各所述芯板的縱向一側(cè)上，高溫流體用出口孔和低溫流體用入口孔設(shè)在各所述芯板的縱向另一側(cè)上，一對所述高溫流體用入口孔和所述高溫流體用出口孔、以及一對所述低溫流體用入口孔和所述低溫流體用出口孔基本設(shè)在各所述芯板的各個對角線上，各所述凸部的兩端分別收斂于所述高溫流體用入口孔和所述高溫流體用出口孔，各對所述芯板被組裝成使所述兩芯板之一的與所述一側(cè)相反的那側(cè)面向所述兩芯板之另一的與所述一側(cè)相反的那側(cè)，并且形成在各個芯板上的所述凸部成對但朝向相反的方向，以及所述一對芯板形成由形成在各個芯板上的所述凸部的壁面包圍的多根管件，且所述管件形成相應(yīng)的高溫流體室。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板層積式熱交換器，其特征在于， 各所述芯板沿層積方向看具有大致平行四邊形的形狀，以及所述高溫流體用入口孔和所述高溫流體用出口孔設(shè)在對角較大的一對角部處，而所述 低溫流體用入口孔和所述低溫流體用出口孔設(shè)在對角較小的一對角部處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的板層積式熱交換器，其特征在于，所述管件被構(gòu)造成使端對端長度越短的管件沿所述芯板的所述寬度方向的剖面積越小。
4.一種板層積式熱交換器包括 前后端板；層積于所述前后端板之間的多對芯板；以及供高溫流體流經(jīng)的高溫流體室和供低溫流體流經(jīng)的低溫流體室，該高溫流體室和低 溫流體室通過在釬焊加工中將各對芯板的外周法蘭相互接合而被限定在由所述端板和所 述芯板包圍的空間內(nèi)，各所述流體室與突設(shè)在所述前端板或所述后端板上的一對循環(huán)管連 通，所述板層積式熱交換器的特征在于多個槽狀凸部形成在各所述平芯板的一側(cè)上， 所述凸部被設(shè)置成基本平行于所述板的縱向，各所述板這樣彎曲，以使山部和谷部沿所述板的層積方向形成且所述山部和谷部沿所 述板的所述縱向重復(fù)，高溫流體用入口孔和低溫流體用出口孔設(shè)在各所述芯板的縱向一端側(cè)上，高溫流體用 出口孔和低溫流體用入口孔設(shè)在各所述芯板的縱向另一端側(cè)上，一對所述高溫流體用入口孔和所述高溫流體用出口孔以及一對所述低溫流體用入口 孔和所述低溫流體用出口孔基本設(shè)在各所述芯板的各個對角線上，各所述凸部的兩端分別收斂于所述高溫流體用入口孔和所述高溫流體用出口孔，各對所述芯板被組裝成使所述兩芯板之一的與所述一側(cè)相反的那側(cè)面向所述兩芯板 之另一的與所述一側(cè)相反的那側(cè)，并且形成在各個芯板上的所述凸部成對但朝向相反的方 向。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的板層積式熱交換器，其特征在于，各所述凸部還具有沿著與所述芯板的所述縱向垂直的所述芯板的所述寬度方向形成 的山部和谷部，且所述山部和谷部沿著所述芯板的所述縱向重復(fù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的板層積式熱交換器，其特征在于，在由沿所述芯板的所述寬度方向形成的所述山部和谷部構(gòu)成的波的周期和振幅方面， 形成在各對所述芯板上的所述凸部相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的板層積式熱交換器，其特征在于，所述凸部沿著所述芯板的所述縱向以同相位方式蜿蜒。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的板層積式熱交換器，其特征在于，各對所述芯板形成由所述凸部的壁面包圍的多根蛇形管，且所述蛇形管形成相應(yīng)的高 溫流體室。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的板層積式熱交換器，其特征在于，所述凸部沿著所述芯板的所述縱向以反相位方式蜿蜒。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的板層積式熱交換器，其特征在于，第二凸部沿著與所述高溫流體的流動方向基本垂直的方向形成在用于形成所述凸部 的壁面上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熱交換效率高的板層積式熱交換器。在板層積式熱交換器(100)中，凸部(10)的兩端收斂于高溫流體用入口孔(58a)和高溫流體用出口孔(58b)。一對芯板(53)和(54)被組裝成使芯板(53)的未形成有凸部(10)的一側(cè)面向芯板(54)的未形成有凸部(10)的一側(cè)，并且形成在各自芯板上的凸部(10)和(10)成對但朝向相反的方向。一對芯板(53)和(54)形成由凸部(10)和(10)的壁面包圍的多根管件，且此管件形成高溫流體室。
文檔編號F28F3/08GK101802540SQ20078010056
公開日2010年8月11日 申請日期2007年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月23日
發(fā)明者山田達(dá)人 申請人:東京濾器株式會社