本發(fā)明涉及一種層疊板式熱交換器。

背景技術(shù)：

存在常規(guī)的層疊板式熱交換器，它包括彼此層疊并結(jié)合的多個(gè)波形板。每個(gè)波形板在其表面上具有作為流體流道的多個(gè)凹部(例如，參見(jiàn)日本未審查專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)no.2002-62085)。此外，存在由通過(guò)擴(kuò)散結(jié)合而彼此結(jié)合的平板形成的傳統(tǒng)的層疊板式熱交換器(例如，日本未審查專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)昭61-62795和日本未審查專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)(pct申請(qǐng)的翻譯)no.2008-535261)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題

當(dāng)在層疊板式熱交換器中使用波形板時(shí)，可能不能充分獲得板的剛性。此外，當(dāng)通過(guò)釬焊將板彼此結(jié)合時(shí)，可能不能充分獲得每個(gè)板之間的結(jié)合力。此外，當(dāng)待釬焊到相鄰板的結(jié)合部分較大時(shí)，釬焊材料可能不會(huì)充分地在結(jié)合部分上擴(kuò)展，即結(jié)合部分的中間部分可能不被釬焊材料覆蓋，并且可能不能充分獲得各個(gè)板之間的結(jié)合力。因此，在傳統(tǒng)的層疊板式熱交換中，當(dāng)流道中的壓力在操作期間變得等于或高于100巴時(shí)，板可能會(huì)脫落或損壞。

因此，在一些常規(guī)的層疊板式熱交換器中，通過(guò)擴(kuò)散結(jié)合將各板結(jié)合到相鄰的板上，以獲得它們之間的足夠的結(jié)合力。然而，通過(guò)使用擴(kuò)散結(jié)合以制造層疊板式熱交換器，生產(chǎn)成本可能增加。

解決方案

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種層疊板式熱交換器包括：通過(guò)層疊多個(gè)板形成的層疊板主體；和熱交換器主體，所述熱交換器主體包括連接到所述層疊板主體的第一集管和第二集管，其中流體通過(guò)所述第一集管從所述層疊板主體的外部流入，并且所述流體通過(guò)所述第二集管流出到所述層疊板主體的外部，其中，所述多個(gè)板中的每一個(gè)都形成為具有第一表面和第二表面的平板形狀，所述多個(gè)板中的至少一個(gè)板的第一表面設(shè)置有由內(nèi)壁限定的且所述流體從其中流過(guò)的多個(gè)槽，并且所述多個(gè)板通過(guò)釬焊彼此結(jié)合，使得所述多個(gè)板中的一個(gè)板的第一表面被釬焊到所述多個(gè)板中的另一個(gè)板的第二表面。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于在平板狀的板上形成多個(gè)槽，所以與使用波形板相比，能夠獲得足夠的剛性。因此，即使層疊板式熱交換器內(nèi)的壓力變高，也能夠防止層疊板式熱交換器的損壞。因此，層疊板式熱交換器可以在高壓環(huán)境下使用。

此外，由于多個(gè)板中的每一個(gè)通過(guò)釬焊彼此結(jié)合，所以可以以低成本制造層疊板式熱交換器。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在根據(jù)第一方面的層疊板式熱交換器中，所述多個(gè)槽包括具有第一槽組和第二槽組的至少兩個(gè)槽組，其中所述第二槽組具有比所述第一槽組的槽寬窄的槽寬。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，形成在第二槽組中的槽和內(nèi)壁的數(shù)量增加。因此，由于第一表面的形成有內(nèi)壁的部分被用作要與相鄰的板結(jié)合的結(jié)合部分，所以隨著形成在第二槽組中的內(nèi)壁的數(shù)量增加，多個(gè)板彼此更牢固地結(jié)合。此外，由于形成有內(nèi)壁的每個(gè)結(jié)合部分都很窄，所以每個(gè)結(jié)合部分都可以被釬焊材料充分地覆蓋。因此，可以防止由于缺乏釬料而引起的結(jié)合缺陷。

此外，當(dāng)層疊板式熱交換器內(nèi)的壓力變高時(shí)，施加到每個(gè)板的應(yīng)力增加，并且多個(gè)板可能被應(yīng)力剝離。然而，由于第二槽組的槽寬較窄，所以應(yīng)力分布到第二槽組中的各個(gè)槽，施加到板的應(yīng)力減小。因此，即使每個(gè)板通過(guò)釬焊結(jié)合，也可以防止多個(gè)板被應(yīng)力剝離。

結(jié)果，層疊板式熱交換器可以在高壓環(huán)境下使用。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在根據(jù)第一或第二方面的層疊板式熱交換器中，在所述第一槽組和所述第二槽組之間設(shè)置合流部分，并且至少兩個(gè)內(nèi)壁在與流體的流動(dòng)方向相交的方向上設(shè)置在相對(duì)于所述第二槽組的兩側(cè)的位置處。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即使第一槽組的寬度與第二槽組的寬度不同，從第一槽組流出的流體也可以在合流部分合并，并且均勻地分流到第二槽組中。因此，流體能夠在多個(gè)槽的每一個(gè)中平滑且均勻地流動(dòng)。結(jié)果，能夠防止層疊板式熱交換器的壓力損失，能夠提高熱交換效率。

根據(jù)本發(fā)明的第四方面，在根據(jù)第二或第三方面的層疊板式熱交換器中，當(dāng)?shù)诙劢M的槽寬為w時(shí)，寬度w被設(shè)定為2mm至4mm。多個(gè)板中的至少一個(gè)的厚度設(shè)定為小于寬度w。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于第二槽組的槽寬w設(shè)定為2mm至4mm，所以第二槽組中的流體的壓力進(jìn)一步增大。因此，可以提高熱交換的速度，并且可以提高熱交換的效率。此外，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于至少一個(gè)板的厚度設(shè)定為小于寬度w，所以能夠緊湊地且以低成本地制造層疊板式熱交換器，以減少形成板的材料。

根據(jù)本發(fā)明的第五方面，在根據(jù)第一至第四方面中任一方面的層疊板式熱交換器中，所述多個(gè)板中的至少一個(gè)包括形成在所述多個(gè)槽周?chē)慕Y(jié)合部，以結(jié)合到多個(gè)板中的另一個(gè)的第二表面，并且結(jié)合部分包括輔助結(jié)合部。

根據(jù)本發(fā)明的第六方面，在第五方面的層疊板式熱交換器中，輔助結(jié)合部形成為槽狀。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于輔助結(jié)合部形成在結(jié)合部中，結(jié)合部中的平坦區(qū)域被輔助結(jié)合部分開(kāi)。因此，釬焊材料可以充分地在待釬焊的結(jié)合部的整個(gè)平坦區(qū)域上擴(kuò)展，而不會(huì)減少結(jié)合部中的平坦區(qū)域的總面積。因此，多個(gè)板中的每一個(gè)能夠以強(qiáng)的結(jié)合力結(jié)合，并且可以防止層疊板式熱交換器的缺陷發(fā)生。

根據(jù)本發(fā)明的第七方面，在第五方面的層疊板式熱交換器中，當(dāng)?shù)诙劢M的槽寬為w時(shí)，從所述板的在與第二槽組正交的方向上的第一端到第二槽組中的靠近所述板的所述第一端的最外側(cè)槽的距離設(shè)定為所述寬度w的10倍或以下。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以減少形成在多個(gè)槽周?chē)慕Y(jié)合部，并且能夠使第二槽組的有效面積充分大。因此，可以提高熱交換的速度，并且可以提高熱交換的效率。

發(fā)明的有益效果

根據(jù)上述層疊板式熱交換器，即使在高壓環(huán)境下使用層疊板式熱交換器，也能夠防止發(fā)生缺陷。此外，能夠降低層疊板式熱交換器的制造成本。

附圖說(shuō)明

圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例的層疊板式熱交換器的立體圖。

圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施例的層疊板式熱交換器的側(cè)視圖。

圖3是層疊板主體的分解立體圖。

圖4是表示形成在本發(fā)明的實(shí)施例的板上的流道的圖案的俯視圖。

圖5是圖4的部分a的放大圖。

圖6是沿圖4的vi-vi′線的剖視圖。

圖7是沿圖5的vii-vii′-vii′線的剖視圖。

圖8是沿圖5的viii-viii′-viii″-viii″′線的剖視圖。

具體實(shí)施方式

(層疊板式熱交換器的結(jié)構(gòu))

以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的層疊板式熱交換器1進(jìn)行說(shuō)明。

圖1是表示層疊板式熱交換器1的立體圖。圖2是表示層疊板式熱交換器1的側(cè)視圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的層疊板主體30的分解立體圖。

如圖1所示，層疊板式熱交換器1包括由層疊板主體30和集管4構(gòu)成的熱交換器主體2。

如圖3所示，通過(guò)交替地層疊第一板3a和第二板3b而形成層疊板主體30，其中第一板3a具有高溫流體流道39a以使得高溫流體g1流動(dòng)，第二板3b具有低溫流體流道39b以使得低溫流體g2流動(dòng)。在下文中，將第一板3a和第二板3b統(tǒng)稱(chēng)為板3。高溫流體流道39a和低溫流體流道39b統(tǒng)稱(chēng)為流道39。高溫流體g1和低溫流體g2將統(tǒng)稱(chēng)為流體g。

板3具有寬度方向和長(zhǎng)度方向的兩個(gè)方向。寬度方向?qū)?yīng)于高溫流體g1流入和流出圖3中的高溫流體流道39a的方向。

在下面的描述中，將板3的寬度方向稱(chēng)為x方向。板3的長(zhǎng)度被稱(chēng)為y方向。將板3的層疊方向稱(chēng)為z方向。

如圖2所示，板3具有四個(gè)側(cè)面，位于x方向一側(cè)(-x方向)的第一側(cè)面38c，位于x方向另一側(cè)(+x方向)的第二側(cè)面38d，位于y方向一側(cè)(+y方向)的第三側(cè)面38e，和位于y方向另一側(cè)(-y方向)的第四側(cè)面38f。

將通過(guò)層疊板3形成的層疊板主體30的四個(gè)側(cè)面以與板3的第一側(cè)面38c，第二側(cè)面38d，第三側(cè)面38e，第四側(cè)面38f相同的名稱(chēng)表示。

在本實(shí)施例中，如圖2所示，集管4由第一入口集管4a，第二入口集管4b，第一出口集管4c和第二出口集管4d的四個(gè)集管構(gòu)成。

如圖2所示，第一入口集管4a設(shè)置在層疊板主體30的第一側(cè)面38c上且更加靠近第三側(cè)面38e。第一入口集管4a具有第一入口4e，高溫流體g1從層疊板主體30的外側(cè)流入其中。

第二入口集管4b設(shè)置在層疊板主體30的第二側(cè)面38d上且更加靠近第三側(cè)面38e。第二入口集管4b具有第二入口4f，低溫流體g2從層疊板主體30的外側(cè)流入第二入口4f。

第一出口集管4c設(shè)置在層疊板主體30的第二側(cè)面38d上且更加靠近第四側(cè)面38f。第一出口集管4c具有第一出口4g，高溫流體g1通過(guò)該出口4流出到層疊板主體30的外部。

第二出口集管4d設(shè)置在層疊板主體30的第一側(cè)面38c上且更加靠近第四側(cè)面38f。第二出口集管4d具有第二出口4h，低溫流體g2通過(guò)該出口4h流出到層疊板主體30的外部。

如圖3所示，板3形成為平板狀，具有第一表面38a和第二表面38b。

如圖3所示，高溫流體g1流過(guò)的高溫流體流道39a通過(guò)蝕刻在第一板3a的第一表面38a上以槽形狀形成。低溫流體g2流過(guò)的低溫流體流道39b通過(guò)蝕刻在第二板3b的第一表面38a上以槽形狀形成。

圖4是表示形成在第一板3a(板3)的第一表面38a上的高溫流體流道39a的圖案的俯視圖。圖5是圖4的部分a的放大圖。圖6是沿圖4的vi-vi′線的剖視圖。

如圖3和圖4所示，高溫流體流道39a具有第一入口通道31a，第一中間通道33a，主通道34a，第二中間通道33b和第一出口通道32a的四個(gè)部分。低溫流體流道39b具有第二入口通道31b，第一中間通道33a，主通道34b，第二中間通道33b和第二出口通道32b的四個(gè)部分。

第一入口通道31a和第二入口通道31b將統(tǒng)稱(chēng)為入口通道31。第一中間通道33a和第二中間通道33b將統(tǒng)稱(chēng)為中間通道33。主通道34a和主通道34b將統(tǒng)稱(chēng)為主通道34。第一出口通道32a和第二出口通道32b將統(tǒng)稱(chēng)為出口通道32。此外，入口通道31，中間通道33和出口通道將統(tǒng)稱(chēng)為第一槽組。主通道34將被稱(chēng)為第二槽組。

由于基本結(jié)構(gòu)相同，因此將基于第一板3a的高溫流體流道39a進(jìn)行如下的說(shuō)明。

如圖4所示，第一入口通道31a由平面圖(從+z方向觀察)中的具有直線槽形狀的多個(gè)槽構(gòu)成，并且在y方向上形成在范圍l3(圖5所示)中，使得多個(gè)槽沿y方向排列。

第一入口通道31a具有第一入口開(kāi)口40a，第一入口開(kāi)口40a在遠(yuǎn)離第一板3a的第三側(cè)面38e的位置處朝向第一板3a的第一側(cè)面38c(向-x方向)開(kāi)口。

第一入口通道31a與第一板3a的第三側(cè)面38e平行地朝向第一板3a的第二側(cè)面38d(朝向+x方向)延伸到如下位置：該位置以預(yù)定距離設(shè)置在第一入口通道31a和第一板3a的第二側(cè)面38d之間。

此外，第一入口通道31a形成為使得隨著接近第一板3a的第四側(cè)面38f側(cè)，在x方向上的長(zhǎng)度變得越短。

如圖4所示，第一中間通道33a在平面圖中(從+z方向觀察)由具有直線槽形狀的多個(gè)槽構(gòu)成。

第一中間通道33a形成在范圍l2(如圖5所示)、在y方向的范圍l3和x方向的范圍l1中，該范圍l2從第一中間通道33a的布置為靠近第一側(cè)面38c的最外側(cè)槽到第一中間通道33a的布置為靠近第二側(cè)面38d的最外側(cè)槽。

第一中間通道33a從第一入口通道31a的靠近第二側(cè)面38d的端部附近的部分(+x方向)開(kāi)始形成，其中形成在第一入口通道31a和第一中間通道33a之間的合流部分37(稍后描述)介入在它們之間。

第一中間通道33a朝向第一板3a的第四側(cè)面38f延伸并傾斜到如下的位置，該位置在y方向上與第一入口通道31a的設(shè)置為靠近第四側(cè)面38f的最外側(cè)槽的位置相同的位置(在-y方向)。

如圖4所示，主通道34a在俯視圖中(從+z方向觀察)由多個(gè)槽形成，其中所述多個(gè)槽具有波紋形狀，并且形成在x方向上的范圍l1(圖5所示)中，從而多個(gè)槽沿x方向排列。

主通道34a從第一中間通道33a的靠近第四側(cè)面38f(-y方向)的端部附近的部分開(kāi)始形成，其中形成在主通道34a和第一中間通道33a之間的合流部分37介入在它們之間，同時(shí)主通道34a的設(shè)置成靠近第一側(cè)面38c(-x方向)的最外側(cè)槽連接到第一入口通道31a的被設(shè)置為靠近第四側(cè)面38f(-y方向)的最外側(cè)槽的靠近第二側(cè)面38d(+x方向)的端部。

主通道34a布置在第一板3a的大體上中心處，第一板3a具有在主通道34a的沿x方向的兩側(cè)上的預(yù)定寬度w4(如圖6所示)。

主通道34a與第一板3a的第一側(cè)面38c平行地朝向第四側(cè)面38f(-y方向)延伸。

中間通道33b的配置與中間通道33a的配置相似。也就是說(shuō)，如圖3所示，第二中間通道33b由多個(gè)槽構(gòu)成。

第二中間通道33b從主通道34a的靠近第四側(cè)面38f(-y方向)的端部附近的部分開(kāi)始形成，其中形成在主通道34a和第二中間通道33b之間的合流部分37介入在它們之間。

第二中間通道33b向第一板3a的第二側(cè)面38d延伸并傾斜。

第一出口通道32a的結(jié)構(gòu)類(lèi)似于第一入口通道31a的結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，如圖4所示，第一出口通道32a由多個(gè)槽構(gòu)成，使得多個(gè)槽在y方向上排列。

第一出口通道32a從第二中間通道33b的靠近第二側(cè)面38d(+x方向)的端部的部分開(kāi)始形成，其中形成在第一出口通道32a和第二中間通道33b之間的合流部分37介入在它們之間，同時(shí)第一出口通道32a的被設(shè)置為靠近第三側(cè)面38e(+y方向)的最外側(cè)槽被連接到主通道34a的被設(shè)置為靠近第二側(cè)面38d(+x方向)的最外側(cè)槽的靠近第四側(cè)面38f(在-y方向)的端部。

第一出口通道32a平行于第一板3a的第四側(cè)面38f朝向第一板3a的第二側(cè)面38d(朝向+x方向)延伸。

第一出口通道32a具有第一出口開(kāi)口41a，該第一出口開(kāi)口41a在遠(yuǎn)離第一板3a的第四側(cè)面38f的位置處朝向第一板3a的第二側(cè)面38d(向+x方向)開(kāi)口。

如圖5所示，主通道34a具有槽寬w1，第一中間通道33a具有槽寬w2，第一入口通道31a具有槽寬w3。第二中間通道33b具有與第一中間通道33a相同的槽寬，并且第一出口通道32a具有與第一入口通道31a相同的槽寬。

槽寬w1～w3滿足關(guān)系式：

w1＜w2＜w3。

在本實(shí)施例中，如圖6所示，主通道34a的槽寬w1設(shè)定為2mm～4mm。更優(yōu)選地，槽寬w1被設(shè)定為3mm。

板3的厚度t優(yōu)選設(shè)定為小于寬度w1。更優(yōu)選地，將板3的厚度設(shè)定為2mm或以下。

第一入口通道31a，中間通道33，主通道34a和第一出口通道32a的槽深度d優(yōu)選設(shè)定為約1.5mm。

此外，范圍l1～l3滿足以下關(guān)系：

l3＜l2＜l1。

此外，主通道34a中的槽的數(shù)量大于中間通道33中槽的數(shù)量，并且中間通道33中的槽的數(shù)量大于第一入口通道31a和第一出口通道32a中槽的數(shù)量。

圖7是沿圖5的vii-vii′-vii′線的剖視圖。圖8是沿圖5的viii-viii′-viii″-viii″′線的剖視圖。

在圖7中，第一中間通道33a由vii-vii′之間的區(qū)域表示，合流部分37由vii′-vii″之間的區(qū)域表示。

如圖7所示，例如，第一中間通道33a和主通道34a之間的合流部分37被配置為具有一個(gè)槽，該槽具有比第一中間通道33a的槽寬更寬的槽寬。

更具體地，如圖7中的vii-vii′之間的區(qū)域所示，第一中間通道33a設(shè)置有由內(nèi)壁42以寬度w2為間隔而限定的多個(gè)槽。因此，高溫流體g1在第一中間流道33a中在各個(gè)槽中分開(kāi)地流動(dòng)。

然而，如圖7中的vii′-vii″之間的區(qū)域所示，第一中間通道33a和主通道34a之間的合流部分37具有在x方向上設(shè)置在范圍l1的兩側(cè)的兩個(gè)內(nèi)壁42。合流部分37的兩個(gè)內(nèi)壁42之一是第一中間通道33a的設(shè)置為靠近第一側(cè)面38c的最外側(cè)槽和主通道34a的設(shè)置為靠近第一側(cè)面38c的最外側(cè)槽連接的部分處。合流部分37的兩個(gè)內(nèi)壁42中的另一個(gè)是第一中間通道33a的設(shè)置為靠近第二側(cè)面38d的最外側(cè)槽和主通道34a的設(shè)置為靠近第二側(cè)面38d的最外側(cè)槽的連接的部分處。因此，從第一中間流道33a流出的高溫流體g1在合流部分處合流。

在圖8中，第一中間通道33a由viii-viii′-viii″之間的區(qū)域表示，合流部分37由viii″-viii′″之間的區(qū)域表示。

如圖8所示，例如，第一入口通道31a和第一中間通道33a之間的合流部分37被構(gòu)造成具有多個(gè)槽。

更具體地說(shuō)，如圖8中viii″-viii″′之間的區(qū)域所示，第一入口通道31a和第一中間通道33a之間的合流部分37設(shè)置有多個(gè)槽，這些槽由內(nèi)壁42以大于中間通道33的寬度w2的間隔而限定，所述內(nèi)壁42包括被設(shè)置在范圍l2的兩側(cè)上的兩個(gè)內(nèi)壁42。利用這種結(jié)構(gòu)，從第一入口通道31a流出的高溫流體g1仍然可以在合流部分37處合并。

在本實(shí)施例中，描述了兩種合流部分37，其中第一類(lèi)型的合流部分37具有一個(gè)槽，第二類(lèi)型的合流部分37具有多個(gè)槽。然而，第一中間通道33a和主通道34a之間的合流部分37可以形成為第二類(lèi)型。第一入口通道31a和第一中間通道33a之間的合流部分37可以形成為第一類(lèi)型。

主通道34a和第二中間通道33b之間以及第二中間通道33b和第一出口通道32a之間的合流部分37也形成為第一類(lèi)型和第二類(lèi)型中的任一種。

如圖4所示，結(jié)合部35圍繞第一板3a的高溫流體流道39a形成，該結(jié)合部35被構(gòu)造成結(jié)合到第二板3b的第二表面38b，以形成層疊板主體30。

如圖6所示，結(jié)合部35在x方向上具有從第一表面38a的靠近第一側(cè)面38c的端緣到主通道34a的靠近第一側(cè)面38c的最外側(cè)槽的寬度w4。

在本實(shí)施例中，寬度w4優(yōu)選設(shè)定為主通道34a的寬度w1的10倍或以下。

如圖4所示，結(jié)合部35具有形成在兩個(gè)位置處的輔助結(jié)合部36，其中輔助結(jié)合部36在一個(gè)位置處以預(yù)定空間形成在第一中間通道33a的+x方向的一側(cè)，輔助結(jié)合部36在另一位置處以預(yù)定空間形成在第二中間通道33b的-x方向的一側(cè)處。

在本實(shí)施例中，形成在第一中間通道33a的一側(cè)的輔助結(jié)合部36例如具有直角三角形形狀，該三角形形狀具有第一側(cè)邊，該第一側(cè)邊在x方向上布置在與第一入口通道31a的被布置為靠近第三側(cè)面38e的最外側(cè)槽的位置相同的位置上；第二側(cè)邊，該第二側(cè)邊在y方向上布置在與主通道34a的被布置為靠近第二側(cè)面38d的最外側(cè)槽的位置相同的位置；第三側(cè)邊，該第三側(cè)邊平行于第一中間通道33a的被設(shè)置為靠近第二側(cè)面38d的最外側(cè)槽平行，其中預(yù)定空間被設(shè)置在第三側(cè)邊和所述最外側(cè)槽之間。

在輔助結(jié)合部36內(nèi)形成有多個(gè)槽。在本實(shí)施例中，輔助結(jié)合部36的多個(gè)槽以預(yù)定的間隔形成，使得多個(gè)槽沿x方向延伸。輔助結(jié)合部36的多個(gè)槽可以形成為向另一個(gè)方向延伸，例如在y方向上等。

在本實(shí)施例中，第二板3b的低溫流體流道39b具有與第一板3a的高溫流體流道39a相似的形狀。然而，低溫流體流道39b形成為在x方向上具有高溫流體流道39a的橫向的相反的形狀。

以下將僅描述第二板3b的低溫流體流道39b和第一板3a的高溫流體流道39a之間的不同之處。

如圖3所示，第二入口通道31b具有第二入口開(kāi)口40b，該第二入口開(kāi)口40b在遠(yuǎn)離第二板3b的第三側(cè)面38e的位置處朝向第二板3b的第二側(cè)面38d(至+x方向)開(kāi)口。第二入口通道31b平行于第二板3b的第三側(cè)面38e朝向第二板3b的第一側(cè)面38c側(cè)(朝向-x方向)延伸到設(shè)置在第二入口通道31b和第二板3b的第一側(cè)面38c之間具有預(yù)定距離的位置處。

如圖3所示，第一中間通道33a從第二入口通道31b的靠近第一側(cè)面38c(-x方向)的端部附近的部分開(kāi)始形成，其中形成在第二入口通道31b和第一中間通道33a之間的合流部分37介入在它們之間。

第一中間通道33a朝向第二板3b的第四側(cè)面38f延伸并傾斜到如下的位置：該位置在y方向上與第二入口通道31b的設(shè)置為靠近第四側(cè)面38f的最外側(cè)槽的位置相同(在-y方向上)。

如圖3所示，主通道34b從第一中間通道33a的靠近第四側(cè)面38f(-y方向)的端部附近的部分開(kāi)始形成，其中形成在主通道34b和第一中間通道33a之間的合流部分37介入在它們之間，同時(shí)主通道34b的設(shè)置成靠近第二側(cè)面38d(+x方向)的最外側(cè)槽連接到第二入口通道31b的被設(shè)置為靠近第四側(cè)面38f(-y方向)的最外側(cè)槽的靠近第一側(cè)面38c(-x方向)的端部。

在本實(shí)施例中，主通道34b沿與主通道34a相同的方向(y方向)設(shè)置。

如圖3所示，第二中間通道33b從主通道34b的靠近第四側(cè)面38f(-y方向)的端部附近的部分開(kāi)始形成，其中形成在主通道34a和第二中間通道33b之間的合流部分37介入在它們之間。

第二中間通道33b向第二板3b的第一側(cè)面38c延伸并傾斜。

如圖3所示，第二出口通道32b從第二中間通道33b的靠近第一側(cè)面38c(-x方向)的端部的部分開(kāi)始形成，其中形成在第二出口通道32b和第二中間通道33b之間的合流部分37介入在它們之間，同時(shí)第二出口通道32b的被設(shè)置為靠近第三側(cè)面38e(+y方向)的最外側(cè)槽被連接到主通道34b的被設(shè)置為靠近第一側(cè)面38c(-x方向)的最外側(cè)槽的靠近第四側(cè)面38f的端部。

第二出口通道32b平行于第二板3b的第四側(cè)面38f朝向第二板3b的第一側(cè)面38c(朝向-x方向)延伸。

第二出口通道32b具有第二出口開(kāi)口41b，該第二出口開(kāi)口40b在遠(yuǎn)離第二板3b的第四側(cè)面38f的位置處朝向第二板3b的第一側(cè)面38c(至-x方向)開(kāi)口。

如圖4所示，第二板3b的結(jié)合部35被配置為結(jié)合到第一板3a的第二表面38b以形成層疊板主體30。結(jié)合部35具有形成在兩個(gè)位置處的輔助結(jié)合部36，其中輔助結(jié)合部36在一個(gè)位置處形成在第一中間通道33a的-x方向的一側(cè)，輔助結(jié)合部36在另一位置處形成在第二中間通道33b的+x方向的一側(cè)處。

(層疊板式熱交換器的組裝方法)

接下來(lái)，將參照?qǐng)D1至圖3描述層疊板式熱交換器1的組裝方法。

首先，如圖3所示，第一板3a和第二板3b交替地布置成使得第一板3a的第一表面38a和第二板3b的第一表面38a面向相同的方向(圖3中的+z方向)，并且第一入口開(kāi)口40a在x方向上被定位在形成在第二板3b上的第二入口通道31b的第二入口開(kāi)口40b的相對(duì)側(cè)。

然后，第一板3a和第二板3b的結(jié)合部分被涂覆釬焊材料，分別釬焊到第一板3a的第二表面38b和第二板3b的第二表面38b上以形成層疊板主體30。

接下來(lái)，如圖2所示，第一入口集管4a安裝在層疊板主體30的第一側(cè)面38c的第三側(cè)面38e側(cè)，使得相對(duì)于第一入口通道31a的第一入口開(kāi)口40a布置第一入口4e。

第二入口集管4b安裝在層疊板主體30的第二側(cè)面38d的第三側(cè)面38e側(cè)，使得相對(duì)于第二入口通道31b的第二入口開(kāi)口40b布置第二入口4f。

第一出口集管4c安裝在層疊板主體30的第二側(cè)面38d的第四側(cè)面38f上，使得相對(duì)于第一出口通道32a的第一出口開(kāi)口41a布置第一出口4g。

第二出口集管4d安裝在層疊板主體30的第一側(cè)面38c的第四側(cè)面38f上，使得相對(duì)于第二出口通道32b的第二出口開(kāi)口41b布置第二出口4h。

以這種方式，將第一入口集管4a，第二入口集管4b，第一出口集管4c和第二出口集管4d附接到層疊板主體30以形成熱交換器主體2(圖1所示)。

之后，將高溫流體g1和低溫流體g2供給到熱交換器主體2內(nèi)的管道(未圖示)分別與第一入口4e和第二入口4f連接。此外，從熱交換器主體2排出高溫流體g1和低溫流體g2的管道(未示出)分別連接到第一出口4g和第二出口4h。

因此，層疊板式熱交換器1的組裝完成。

(層疊板式熱交換器的操作)

接下來(lái)，參照?qǐng)D2和3說(shuō)明層疊板式熱交換器1的操作。

首先，如圖2所示，高溫流體g1從熱交換器主體2的外部供給到第一入口集管4a的第一入口4e。

如圖3所示，高溫流體g1從第一入口集管4a經(jīng)由第一入口開(kāi)口40a流入高溫流體流道39a的第一入口流道31a。在第一入口通道31a中，高溫流體g1沿著第一入口通道31a的延伸方向沿+x方向流動(dòng)。

然后，高溫流體g1從第一入口通道31a流入合流部分37。從第一入口通道31a流出的高溫流體g1在合流部分37處合并。之后，高溫流體g1被分開(kāi)以流入第一中間通道33a。

在第一中間通道33a中，高溫流體g1沿著第一中間通道33a的傾斜方向流動(dòng)。

然后，高溫流體g1從第一中間流道33a流入合流部分37。從第一中間通道33a流出的高溫流體g1在合流部分37合流。然后，高溫流體g1被分開(kāi)以流入主流道34a。

在主通道34a中，高溫流體g1沿著主通道34a的延伸方向在-y方向流動(dòng)。

然后，高溫流體g1從主通道34a流入合流部分37。從主通道34a流出的高溫流體g1在合流部分37合流。此后，高溫流體g1被分開(kāi)以流入第二中間流道33b。

在第二中間通道33b中，高溫流體g1沿著第二中間通道33b的傾斜方向流動(dòng)。

然后，高溫流體g1從第二中間流道33b流入合流部分37。從第二中間通道33b流出的高溫流體g1在合流部分37合流。此后，高溫流體g1被分開(kāi)以流入第一出口流道32a。

在第一出口通道32a中，高溫流體g1沿著第一出口通道32a的延伸方向在+x方向上流動(dòng)。高溫流體g1通過(guò)第一出口開(kāi)口41a從第一出口通道32a流動(dòng)到第一出口集管4c。

然后，如圖2所示，高溫流體g1通過(guò)第一出口集管4c的第一出口4g排出到熱交換器主體2的外部。

此外，如圖2所示，低溫流體g2從熱交換器主體2的外部供給到第二入口集管4b的第二入口4f。

如圖3所示，低溫流體g2從第二入口集管4b通過(guò)第二入口開(kāi)口40b流入低溫流體流道39b的第二入口流道31b。在第二入口通道31b中，低溫流體g2沿著第二入口通道31b的延伸方向在-x方向上流動(dòng)。

然后，低溫流體g2從第二入口通道31b流入合流部分37。從第二入口通道31b流出的低溫流體g2在合流部分37合流。之后，低溫流體g2被分開(kāi)以流入第一中間通道33a。

在第一中間通道33a中，低溫流體g2沿著第一中間通道33a的傾斜方向流動(dòng)。

然后，低溫流體g2從第一中間流道33a流入合流部分37。從第一中間通道33a流出的低溫流體g2在合流部分37被合流。此后，低溫流體g2被分開(kāi)以流入主通道34b。

在主通道34b中，低溫流體g2沿著主通道34b的延伸方向在-y方向上流動(dòng)。

然后，低溫流體g2從主通道34b流入合流部分37。從主通道34b流出的低溫流體g2在合流部分37合流。此后，低溫流體g2被分開(kāi)以流入第二中間流道33b。

在第二中間通道33b中，低溫流體g2沿著第二中間通道33b的傾斜方向流動(dòng)。

然后，低溫流體g2從第二中間流道33b流入合流部分37。從第二中間通道33b流出的低溫流體g2在合流部分37處合并。之后，高溫流體g1被分離以流入第二出口通道32b。

在第二出口通道32b中，低溫流體g2沿著第二出口通道32b的延伸方向在-x方向上流動(dòng)。

低溫流體g2通過(guò)第二出口開(kāi)口41b流到第二出口集管4d。

然后，如圖2所示，低溫流體g2通過(guò)第二出口集管4d的第二出口4h排出到熱交換器主體2的外部。

以這種方式，流過(guò)主通道34a的高溫流體g1和流過(guò)主通道34b的低溫流體g2沿相同的方向(圖3中的-y方向)流動(dòng)。

此時(shí)，高溫流體g1的熱被傳遞到低溫流體g2，并在它們之間進(jìn)行熱交換。

(效果)

這樣，在上述實(shí)施例中，由于流道39形成為使得主通道34的槽寬w1，中間通道33的槽寬w2、和入口通道31以及出口通道32的槽寬w3滿足關(guān)系w1＜w2＜w3，所以形成在主通道34中的槽和內(nèi)壁42的數(shù)量增加。由于第一表面38a的形成有內(nèi)壁42的一些部分被用作與相鄰的板3結(jié)合的結(jié)合部分，所以隨著形成在主通道34中的內(nèi)壁42的數(shù)量增加，板3彼此之間更牢固地結(jié)合。此外，由于形成有內(nèi)壁42的各結(jié)合部分較窄，所以每個(gè)結(jié)合部分可被釬焊材料充分地覆蓋。因此，可以防止由于缺乏釬料而引起的結(jié)合缺陷。

此外，當(dāng)層疊板式熱交換器1內(nèi)的壓力變高時(shí)，施加到每個(gè)板3的應(yīng)力增加，并且多個(gè)板3可能被應(yīng)力剝離。然而，由于主通道34的槽寬w1窄，所以應(yīng)力分布到主通道34中的每個(gè)槽，并且施加到板3的應(yīng)力減小。因此，可以防止多個(gè)板3脫落。

結(jié)果，層疊板式熱交換器1可以在例如壓力高于100巴的高壓環(huán)境下使用。

由于每個(gè)板3之間的結(jié)合力由于上述結(jié)構(gòu)而增加，即使該層疊板式熱交換器1在高壓環(huán)境下使用，每個(gè)板3也可以通過(guò)釬焊彼此結(jié)合。此外，由于通過(guò)釬焊將每個(gè)板3結(jié)合，所以可以低成本地制造層疊板式熱交換器1。

此外，由于主通道34的寬度w1設(shè)定為2mm～4mm，所以在主通道34中，流體g的壓力進(jìn)一步增大，可以提高高溫流體g1與低溫流體g2之間的熱交換速率，并且可以提高熱交換的效率。

此外，由于板3的厚度t設(shè)定為小于主通道34的寬度w1，所以可以使用薄板來(lái)形成板3。因此，層疊板式熱交換器1可以緊湊地并以低成本制造以減少形成材3的材料。

此外，由于流道39通過(guò)在具有平板形狀的板3的第一表面38a上蝕刻形成為槽形狀，所以主通道34的槽寬w1能夠變窄，并且盡管板3由薄板形成，但是與使用波形板相比，板3也可以獲得足夠的剛性。因此，即使層疊板式熱交換器1內(nèi)的壓力變得高于100巴，也能夠防止層疊板式熱交換器1的損壞。因此，層疊板式熱交換器1可以在高壓環(huán)境下使用。

此外，由于流道39形成為使得形成有主通道34的范圍l1、形成有中間通道33的范圍l2和形成有入口通道31和出口通道32的范圍l3滿足l3＜l2＜l1的關(guān)系，所以進(jìn)行熱交換的主通道34的有效面積可以隨著中間通道33、入口通道31和出口通道32的面積的減小而增加。因此，可以有效地進(jìn)行熱交換。

此外，由于合流部分37形成在入口通道31和中間通道33之間、在中間通道33和主通道34之間、在主通道34和中間通道33之間以及在中間通道33和出口通道32之間，所以從入口通道31流出的流體g在合流部分37處匯合并均勻地分流到中間通道33中，從中間通道33流出的流體g在合流部分37處匯合并均勻分流到主通道34中，從主通道34流出的流體g在合流部分37處匯合并均勻地分流到中間通道33中，并且從中間通道33流動(dòng)的流體g在合流部分37處匯合并均勻分流到出口通道32中。

利用上述結(jié)構(gòu)，雖然形成在入口通道31和出口通道32中的槽的數(shù)量、形成在中間通道33中的槽的數(shù)量和形成在主通道34中的槽的數(shù)量是不同的，但是流體g可以在每個(gè)合流部分37處匯合并均勻地分流到每個(gè)通道中。因此，流體g能夠平穩(wěn)且均勻地流入流道39的各通道。結(jié)果，能夠防止層疊板式熱交換器1的壓力損失，能夠提高熱交換效率。

當(dāng)待釬焊的結(jié)合部分的總面積小時(shí)，可能不能充分獲得每個(gè)板之間的結(jié)合力。此外，當(dāng)結(jié)合部具有大的待釬焊的平坦區(qū)域時(shí)，釬焊材料可能不會(huì)充分地?cái)U(kuò)展到結(jié)合部分的整個(gè)平坦區(qū)域上，結(jié)合部分中的平坦區(qū)域的中間可能不被釬焊材料覆蓋。結(jié)果，每個(gè)板之間的結(jié)合力可能變?nèi)?，并且可能發(fā)生層疊板式熱交換器的缺陷。

然而，在上述實(shí)施例中，由于輔助結(jié)合部36形成在結(jié)合部分35中，所以結(jié)合部分35變大，并且結(jié)合部分35中的平坦區(qū)域被輔助結(jié)合部36分開(kāi)。因此，釬焊材料可以充分地?cái)U(kuò)展到待釬焊的結(jié)合部分35的整個(gè)平坦區(qū)域上，而不會(huì)減小結(jié)合部分35的總面積。因此，每個(gè)板3能夠以強(qiáng)的結(jié)合力結(jié)合，并且能夠防止發(fā)生層疊板式熱交換器的缺陷。

此外，由于如上所述，進(jìn)行熱交換的主通道34的有效面積可以隨著中間通道33、入口通道31和出口通道32的面積的減小而增加，所以即使結(jié)合部分35的面積增加以形成輔助結(jié)合部36，主通道34也能夠具有足夠的有效面積。

盡管在上述實(shí)施例中已經(jīng)說(shuō)明性地描述了每個(gè)部件的形狀或組合，但是具體配置不限于此，并且在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)計(jì)修改。

雖然在上述實(shí)施例中已經(jīng)描述了流過(guò)主通道34a的高溫流體g1和流過(guò)主通道34b的低溫流體g2沿相同方向(圖3中的-y方向)流動(dòng)的結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明不限于此。

流過(guò)主通道34a的高溫流體g1可以在與流過(guò)主通道34b的低溫流體g2相反的方向上，或者在與流過(guò)主通道34b的低溫流體g2垂直的方向上流動(dòng)。在這種結(jié)構(gòu)中，可以充分地進(jìn)行熱交換。

然而，在這種情況下，需要基于高溫流體g1和低溫流體g2的流動(dòng)方向，適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)形成在高溫流體流道39a和低溫流體流道39b中的槽。

盡管在上述實(shí)施例中已經(jīng)描述了通過(guò)蝕刻在具有平板形狀的板3的第一表面38a上以槽形狀形成流道39的結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明不限于此。

流道39可以通過(guò)機(jī)械加工形成為槽形。

雖然在上述實(shí)施例中已經(jīng)描述了中間通道33、入口通道31和出口通道32形成為直線槽形狀而主通道34形成為波形的結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明不限于此。

主通道34可以形成為直線槽形狀。由于主通道34的有效面積足夠大，所以可以在主通道34中有效地進(jìn)行熱交換。

中間通道33、入口通道31和出口通道32可以形成為波形。因此，在中間通道33、入口通道31和出口通道32處的熱交換效率可以增加。

雖然在上述實(shí)施例中已經(jīng)描述了輔助結(jié)合部36形成為直角三角形的結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明不限于此。

當(dāng)結(jié)合部分35中的平坦區(qū)域可以被分割時(shí)，輔助結(jié)合部36可以形成為除了成直角三角形以外的任何形狀。

此外，輔助結(jié)合部36不限于具有多個(gè)槽。輔助結(jié)合部36可以具有壓花圖案或滾花圖案。通過(guò)這些結(jié)構(gòu)可以充分獲得結(jié)合力。

[工業(yè)實(shí)用性]

根據(jù)本發(fā)明，即使在高壓環(huán)境下使用層疊板式熱交換器，也能夠防止發(fā)生缺陷。此外，能夠降低層疊板式熱交換器的制造成本。

附圖標(biāo)記列表

1層疊板式熱交換器

2熱交換器主體

3板

4集管

4a第一入口集管(入口集管)

4b第二入口集管(入口集管)

4c第一個(gè)出口集管(出口集管)

4d第二個(gè)出口集管(出口集管)

4e第一入口(入口)

4f第二入口(入口)

4g第一出口(出口)

4h第二出口(出口)

30層疊板主體

3a第一板(板)

3b第二板(板)

31入口通道(第一槽組)

31a第一入口通道(入口通道)

31b第二入口通道(入口通道)

32出口通道(第一槽組)

32a第一出口通道(出口通道)

32b第二出口通道(出口通道)

33中間通道(第一槽組)

33a第一中間通道(中間通道)

33b第二中間通道(中間通道)

34主通道(第二槽組)

35結(jié)合部

36輔助結(jié)合部

37合流部分

38a第一表面

38b第二表面

38c第一側(cè)面

38d第二側(cè)面

38e第三側(cè)面

38f第四側(cè)面

39流道

39a高溫流體通道(流道)

39b低溫流體通道(流道)

40入口開(kāi)口

40a第一入口開(kāi)口

40b第二入口開(kāi)口

41出口開(kāi)口

41a第一出口開(kāi)口

41b第二出口開(kāi)口

42內(nèi)壁

g流體

g1高溫流體

g2低溫流體

w1，w2，w3槽寬

w4結(jié)合部的寬度

t板厚度

d槽深度

l1，l2，l3形成流道的范圍

[引用列表]

[專(zhuān)利文獻(xiàn)]

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