專利名稱：熱交換器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在兩個流體之間進行熱量交換的熱交換器，并且，本說明書中進行熱交換的兩個流體中，其一方稱為第一流體，另一方稱為第二流體。
背景技術：
一直以來，人們不斷提出了很多關于熱交換器的創(chuàng)新技術。熱交換器所牽涉的問題主要有熱交換率、耐熱性、耐壓性、防泄露、制造成本等等。為克服上述問題而被人們提出的創(chuàng)新，其一部分例子如下專利文獻I公開了一種熱交換器，由鋁制平板和翅片積聚的空氣通過冷卻液進行熱交換，耐壓性能優(yōu)越、無泄露、熱交換率好。
另外，專利文獻2公開了一種熱交換器，其配備有使水以排氣的流動方向為軸并蛇行或螺旋狀流動的管子，以有效利用排氣熱量。另外，專利文獻3公開了一種熱交換器，在金屬外管的內部沿該金屬外管的縱向插入金屬內管，大幅降低了該金屬內管的內壁面的最低不凍結溫度。另外，專利文獻4公開了一種外管和內管相互螺旋狀地盤旋以提高熱交換率的熱交換器。另外，專利文獻5公開了一種熱交換器，其第一內管螺旋狀地盤旋在第二內管的外周面上,實現(xiàn)了低成本高熱交換率。另外，專利文獻6公開了一種交換器，在冷卻管的外周面形成冷卻液室，優(yōu)化了布局實現(xiàn)了輕型化。另外，專利文獻7公開了一種熱交換器，通過復數(shù)層的圓盤狀傳熱面，相互交叉地分布地配置第一流路和第二流路，使各流路并列凍結并沿圓盤狀傳熱面的中心軸回轉，通過改變相鄰傳熱面的相對位置來抑止流路壁面上碳酸鈣的付著。現(xiàn)有技術文獻專利文獻I :特開平6-273085專利文獻2 :特開 2006-127784專利文獻3 :特開 2001-263969專利文獻4 :特開2010-38429專利文獻5 :特開2009-24969專利文獻6 :特開2000-38963專利文獻7 :特開2010-7155
發(fā)明內容
發(fā)明想要解決的課題但是，對于熱交換器的熱交換率性能，其要求不斷提高，為此很多企業(yè)和個人仍在繼續(xù)進行研究和改進。
本發(fā)明的目的是提供一種提高耐熱性、耐壓性、防泄露、熱交換率等性能、低制造成本并且結構緊湊的熱交換器。解決課題的方法鑒于上述目的，本發(fā)明，具有n塊(n是彡3的任意自然數(shù))疊層板的集合體，上述該n塊板中各相鄰的2塊板之間形成一個中空部，該n塊板從疊合方向的一端向另一端數(shù)起的第(2X-1)號(X為2X彡n的任意自然數(shù))板和2X號板之間形成一個以上的第一中空部，上述疊合方向的最靠近端部的第一中空部開有上述集合體與外部相通的第I開口部， 上述一個以上的第一中空部中，上述疊合方向的最靠近另一端部的第一中空部開有上述集合體與外部相通的第2開口部，上述第一中空部的數(shù)量在2以上的時候，上述2個以上的第一中空部中互相鄰接的兩個第一中空部各自開有連接用的第一通路，上述n塊板中疊合方向的一端向另一端數(shù)起的第2y (y為2y+l ( n的任意自然數(shù))號板和(2y+l)號板之間形成一個以上的第二中空部中，上述疊合方向的最靠近端部的第二中空部開有上述集合體與外部相通的第3開口部，上述一個以上的第二中空部中，上述疊合方向的最靠近另一端部的第二中空部開有上述集合體與外部相通的第4開口部，上述第二中空部的數(shù)量在2以上的時候，上述二個以上的第二中空部中互相鄰接的兩個第二中空部各自開有連接用的第二通路，為使上述第一中空部和上述第二中空部中的流體無相互竄流，第一中空部和第二中空部被相互分離，上述一個以上的各第一通路被配置在沿疊合方向由該第一通路相連接的兩個第一中空部之間的第二中空部的外側面上，上述一個以上的各第二通路被貫通地配置在沿疊合方向由該第二通路相連接的兩個第二中空部之間的第一中空部的內側面上(第一實施例)。另外，上述實施例I也可以具有內部收容上述疊合板集合體、沿疊合方向延伸的中空管狀的殼體，該殼體的中空部通過疊合板集合體在疊合方向上一側端部處的中空部和另一側端部處的中空部的地方被分離，上述第I開口部通過貫通殼體壁面的第三通路與殼體外部連接，上述第2開口部通過貫通殼體壁面的第四通路與殼體外部連接，上述第3開口部相對于殼體的一側端部處的中空部開口，上述第4開口部相對于殼體的另一側端部處的中空部開口(第二實施例)。另外，上述第二實施例中，上述一個以上的各第一通路的壁面的一部分可以由殼體的壁面組成(第三實施例)。另外，上述第二和第三實施例的殼體內也可以配置疊合板的疊合方向上驅動流體流動的風扇等流體機械裝置(第四實施例)。另外，上述第二至第四實施例的殼體中空部中，可以采用連接一側端部處的中空部和另ー側端部處的中空部的方式按疊合方向在疊合板集合體的內部貫通，而與除了通過上述第4開ロ部連接的第二中空部以外的第一中空部、第一通路、第二中空部以及第二通路相互之間無竄流的形成分離流路的管狀體結構(第五實施例)。另外，上述第一至第五任一實施例中，上述η塊板可以采用疊合方向的一方端部至另一方端部數(shù)起第(2ρ-1)號(P是(2ρ-1)彡η的任意自然數(shù))處的2個以上的板中至少相互鄰接的2塊板有著同一的形狀,該有著同一形狀的2塊板,從疊合方向來看,按照疊合延伸方向的軸線回轉一定的角度而成的構造(第六實施例)。另外，上述第一至第六的任一實施例中，上述η塊板可以采用疊合方向的一方端部至另一方端部數(shù)起第2q號(q是2q < η的任意自然數(shù))處的2個以上的板中至少相互鄰接的2塊板有著同一的形狀,該有著同一形狀的2塊板,從疊合方向來看,按照疊合延伸 方向的軸線回轉一定的角度而成的構造(第七實施例)。另外，上述第六和第七實施例中，上述η塊板相互之間在該板的外緣按照上述軸線方向投影的形狀，僅使其按軸線回轉一定角度形成前后形狀一致的構造(第八實施例)。另外，上述第一至第八各實施例，可以采用，由其n = 2m塊板(m是2彡m的任意自然數(shù))，2塊板中疊合方向的一方端部至另一方端部數(shù)起第(2r-l)號(r是!■彡m的任意自然數(shù))處的板和2塊板中疊合方向的一方端部至另一方端部數(shù)起第2r號處板相互被固定而形成上述的第一中空部的同時，疊合方向的一方端部至另一方端部數(shù)起各r號處的板組。該板組中從疊合方向的一方端部至另一方端部數(shù)起第s號(s是(s+1) 的任意自然數(shù))處的板組和板組中從疊合方向的一方端部至另一方端部數(shù)起第(s+1)號板組，該2塊板之間配置有密封材料通過壓合而形成上述第二中空部的結構(第九實施例)。另外，上述第一至第九各實施例，可以采用如下構造上述第一中空部以及第ニ中空部中至少ー個中空部在其中空部的中央至外緣方向設置有阻擋流體流動的擋條(第十實施例)。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的熱交換器，如果構成第一流體流路的通道在板的外偵牝而構成第二流體流路的通道在板的內側，讓第一流體與板的疊合方向相垂直地流入流出，第一流體按板的疊合方向流入流出，可以提高流體在流動方向的自由度。另外，根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的熱交換器，由于具有中空管狀的外殼，疊合板集合體在殼體內的位置可以很容易地被定位。另外，根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的熱交換器，由于第一通路的部分壁面可以由殼體的部分壁面組成，所以可以在殼體內設置由相對于外側面從內側開ロ形成空間的板群來形成第一通路,從而降低通路的加工成本。另外，根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的熱交換器，由于驅動流體流動的風扇等流體機械裝置的存在，可以在殼體內部按疊合方向形成流體流動。另外，根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的熱交換器，殼體ー側的端部即使沒有開ロ，通過第二中空部沿殼體軸方向的一端向另一端流動的流體可以通過按疊合方向貫通疊合板集合體內部的管狀體流向ー側的端部來進行流體之間的熱交換。另外，根據(jù)本發(fā)明的第六和第七實施例，由于復數(shù)個板各沿疊合方向為軸互相回轉一定角度來構成流路，所以，按該一定角度差設置了入口和出口的同一形狀的板，只要按該一定角度回轉后相疊合，就能容易地讓中空部形成流路。另外，根據(jù)本發(fā)明的第八實施例的熱交換器，以疊合方向為軸相互按一定角度回轉的復數(shù)個板，沿軸方向看是同一形狀的板回轉一定角度后相疊合而已，所以很容易給各板定位。另外，根據(jù)本發(fā)明的第九實施例的熱交換器，用焊接等方法被固定住的一體化的板組，以任意的塊數(shù)相疊合，按疊合方向在內側壓合即可組成一個熱交換器。所以，改變板組的數(shù)量就可以容易地改變熱交換效率。另外，根據(jù)本發(fā)明的第十實施例的熱交換器，由于流體受到擋條阻擋而在中空部迂回流動，能夠得到高的熱交換率。



圖I是本發(fā)明實施例的熱交換器內流體流動形態(tài)示意圖。圖2是本發(fā)明實施例的疊合板集合體內部的流體流動示意圖。圖3是本發(fā)明實施例的構成疊合板集合體的2種板中之一的斷面圖和平面圖。圖4是本發(fā)明實施例的構成疊合板集合體的2種板中另一個的斷面圖和平面圖。圖5是本發(fā)明實施例的構成疊合板集合體的板組的斷面概略圖。圖6是本發(fā)明實施例的構成疊合板集合體的板的變形例的斜視圖。圖7是本發(fā)明實施例的構成疊合板集合體的變形例的流體流動示意圖。圖8是本發(fā)明實施例的變形例的熱交換器內流體流動的示意圖。圖9是本發(fā)明實施例的變形例的疊合板集合體內部的流體流動示意圖。其中1…熱交換器，11…疊合板集合體，12…機殼，20…板組，111…板，112…密封件，113…緊固件，121…左側管，122…右側管，123、124…環(huán)形間隔環(huán)，125…鎖緊環(huán)，126…流入管，127…流出管。
具體實施例方式以下，結合附圖對本發(fā)明的一個具體實施例進行說明。圖I是本實施例的熱交換器I的示意圖和其中流體流動狀態(tài)的斷面示意圖。熱交換器I，具有復數(shù)個板疊合而成的疊合板集合體11，和，將疊合板集合體11收納在內的按疊合方向延伸的中空管狀的殼體12。如圖2所示，疊合板集合體11具有復數(shù)個重疊的板111、防止流體從流路泄露的密封材料112和將復數(shù)的板111在中心軸的位置固定住的緊固件113。從中心軸來看密封材料112由內側環(huán)狀凹部11151中的0形圈1121和沿板111的外緣部臺階11152處的彈性密封條1122組成。密封材料112不限于用橡膠等材料制成。另外，板111的數(shù)量可以任意變更，例如圖I是8塊板111，而圖2是6塊111。各圖中左右方向是板111的疊合方向，以下，無特別指出的時候，各圖的疊合方向為從右向左。如上所述，構成疊合板集合體11的板111的數(shù)量是可以任意變更的，以下無特別指出的場合，疊合板集合體11以6塊板111為例。另外，各在需要區(qū)別的場合，按疊合方向的第一塊板111注為111-1、第二塊板111注為111-2……第六塊板111注為111-6。
例如，板111是不銹鋼制的，有著相同直徑的近圓盤形是其共同點，在疊合方向上奇數(shù)號的板111和偶數(shù)號的板111的形狀不同。以下，奇數(shù)號的板111稱為右側板111，偶數(shù)號的板111稱為左側板111。
圖3是顯示右側板111形狀的斷面圖和平面圖。右側板111在近圓盤形的中心位置按疊合方向開設有貫通孔1111，在近圓盤形狀的外緣部開設有近矩形的按疊合方向貫通的缺口 1112，在近圓盤形狀的半徑方向開設有例如細長的按疊合方向貫通的貫通孔1113。貫通孔1111為安裝緊固件113所用。缺口 1112構成圖3平面圖的自背面流至前面的第一流體第I通路的一部分。貫通孔1113構成圖3平面圖的自前面流至背面的第二流體第2通路的一部分。右側板111如圖3斷面圖所顯示的那樣，貫通孔1111的外緣部按疊合方向的反方向有著環(huán)形凸起的內壁1114，右側板111的外緣部按疊合方向的反方向有著環(huán)形凸起的外壁1115。外壁1115按疊合方向看，其前面在疊合方向環(huán)形地沿著右側板111的外緣開設有凹部11151。凹槽11151中設置有0形圈1121。另外，按疊合方向看，右側板111的外緣部在外壁1115上于前面?zhèn)冉遣块_設有疊合方向不貫通的臺階11152。臺階11152從疊合方向看整體是近環(huán)形的，但在缺口 1112處被分斷。臺階11152處設置有彈性密封條1122。如圖3所示，內壁1114和外壁1115之間在前面形成敞開的中空部1116 ;中空部1116成為自前面至背面的第二流體的流路。另外，右側板111上設置有與內壁1114和外壁1115相連接的沿半徑方向延伸的擋條1117。如圖3所示，擋條1117阻止自前面向背面流動的第二流體通過貫通孔1113直接流入。由于擋條1117，第二流體將按圖3的箭頭方向，即以疊合方向為軸回轉一個圓弧后流入貫通孔1113。另外，板111-1上沒有設置擋條1117，這是因為對板111-1來說在第二流體的上流側沒有板111，所以擋條1117就無必要設置。但是，板111-1上設置擋條1117也并不影響工作，此時板111-1和其他右側板111具有相同形狀，有利于量產(chǎn)降低生產(chǎn)成本。圖4是顯示左側板111形狀的斷面圖和平面圖。左側板111在近圓盤形狀的中心位置按疊合方向開設有貫通孔2111，在近圓盤形狀的外緣部開設有近矩形的按疊合方向貫通的缺口 2112，在近圓盤形狀的半徑方向開設有按疊合方向貫通的貫通孔2113。貫通孔2111為安裝緊固件113所用。如圖4所示，缺口 2112構成自背面流至前面的第一流體第I通路的一部分，貫通孔2113構成自前面流至背面的第二流體第2通路的一部分。如圖4的斷面圖所示，左側板111從貫通孔2111的外緣部按疊合方向的反方向有著環(huán)形凸起的內壁2114，左側板111的外緣部按疊合方向的反方向有著環(huán)形凸起的外壁2115。外壁2115按疊合方向看接近環(huán)形，在缺口 2112的位置和該位置沿著左側板111的近圓盤形狀的中心右轉大約20度的位置，以及自缺口 2112的位置起沿著左側板111的近圓盤形狀的中心左轉大約180度的位置處被分斷。如圖4的斷面圖所示，自缺口 2112起沿著左側板111的中心右轉大約20度的位置處，外壁2115在半徑方向上貫通地開有缺口 2118。缺口 2118自左側板111的前面至流向配置在該前面之上的另一塊左側板111的第一流體的流路構成第I通路的一部分。
另外，自缺ロ 2112起沿著左側板111的近圓盤形狀的中心左轉大約180度的位置處，外壁2115在半徑方向上貫通地開有缺ロ 2119。如圖4所示，缺ロ 2119是為確保自左側板111的前面按箭頭方向流動的第一流體的流路而設置。如圖4所示，內壁2114和外壁2115之間在前面形成敞開的中空部2116。中空部2116成為自背面流向前面的第一流體的流路。另外，左側板111上，以包圍貫通孔2113的外緣的方式按疊合方向的反方向設置有凸起的擋壁2117。擋壁2117和內壁2114切斷了通過貫通孔2113自前面流向背面的第二流體和自背面流向中空部2116、自缺ロ 2118流向前面的第一流體相混合的流路，同時還起著引導第一流體在中空部2116上按箭頭方向，即以疊合方向為軸圓弧形地流動的作用。從疊合方向來看，相鄰接的右側板111和左側板111，其貫通孔1111和貫通孔2111以及貫通孔1113和貫通孔2113各自相連地定位后，為阻止流體在右側板111的背面 (圖3的背面)和左側板111的前面(圖4的前面)的接觸面之間通行，通過用焊接等方法固定。圖5為固定后的由右側板111和左側板111構成的板組20的斷面圖。圖5中焊接位置用W表不。以下，要區(qū)別板組20的場合，疊合方向的第I號板組20標為20-1，第2號板組20標為20-2，第3號板組20標為20-3，依此類推.復數(shù)個板組20按疊合方向重疊，由殼體12按疊合方向的外側向內側壓緊固定在殼體12中(參照圖I)。此時密封材料112壓合在相鄰的兩塊板組20之間，由此封住板組20之間的接觸面。為用殼體12將疊合板集合體11夾緊，在疊合方向用上流側設置的管狀體的右側管121、疊合方向下流側設置的管狀體的左側管122、右側管121和疊合板集合體11的上流側端部外緣之間設置的環(huán)形間隔環(huán)123以及左側管122和疊合板集合體11的下流側端部外緣之間設置的環(huán)形間隔環(huán)124將疊合板集合體11夾住后，由右側管121和左側管122在連接處的鎖緊環(huán)125來夾緊。在環(huán)形間隔環(huán)123上開有，將疊合板集合體11中疊合方向上流側端部處的板組20的內部(中空部2116)流出的第一流體通過貫通殼體12壁面的貫通孔引出殼體12外部的，構成第3通路一部分的缺ロ 1231。在環(huán)形間隔環(huán)124上開有通過貫通孔流向殼體12外部的構成第4通路一部分的缺ロ 1241，為使第一流體自疊合板集合體11的外部流向位于疊合板集合體11上在疊合方向的下流側端部的板組20的內部(中空部2116)，該貫通孔貫通了殼體12的壁面。另外，環(huán)形間隔環(huán)123和右側管121的接觸面之間，環(huán)形間隔環(huán)124和疊合板集合體11的接觸面之間，環(huán)形間隔環(huán)124和左側管122的接觸面之間，各自設有阻止流體流過接觸面的比如O形圈之類的密封材料。另外，為使第一流體從疊合板集合體11通過環(huán)形間隔環(huán)123的缺ロ 1231流出，設在殼體12的壁面上的貫通孔的外側上設有構成第3通路一部分的自疊合板集合體11流出的第一流體的流路的流出管127，該流出管127是管狀體。同樣，為使第一流體流入疊合板集合體11，通過環(huán)形間隔環(huán)124的缺ロ 1241在殼體12的壁面上開設的貫通孔的外側上設置有構成第4通路一部分的流入管126,該流入管為管狀體。另外，圖I中，流入管126以及流出管127配置在殼體12外側面按疊合方向延伸的同一直線上，實際上從疊合方向看，流入管126和流出管127的位置可以錯開。由于在一塊板組20上構成第一流體流入口的缺口 2112和構成流出口的缺口 2118之間的角度約為20度，如果構成疊合板集合體11的板組20是3塊，則第一流體的流入口和流出口的位置從疊合方向看就是大約60度。但是，復數(shù)個疊合的板組20由右側管121及左側管122僅在外緣部按疊合方向被夾緊固定住時，由于某種原因在中心軸附近疊合方向上容易發(fā)生膨脹變形。這種變形發(fā)生時，右側板111的擋條1117和與其相對的左側板111的背面之間將產(chǎn)生間隙，板組20間的中空部1116中的第二流體的一部分將不按圖3的箭頭所示的那樣圓弧形地流動，而是從該間隙直接流入貫通孔1113，熱交換將無法得到充分進行。為避免這種問題，疊合板集合體11按疊合方向看，在中心附近設置有緊固件113，由緊固件113將復數(shù)的板組20按疊合方向從內側夾緊。緊固件113可用不銹鋼制作的螺栓和螺母等。從疊合方向看在疊合板集合體11的 中央附近，疊合方向上形成貫通的貫通孔。該貫通孔與右側板111的貫通孔1111和左側板111的貫通孔2111形成連接的狀態(tài)。緊固件113的螺栓插入疊合板集合體11的貫通孔，用螺母擰緊后復數(shù)的板組20即在中央附近的疊合方向被固定住。以上為熱交換器I的構造說明。接下來就熱交換器I中第一流體和第二流體之間的熱交換過程進行說明。第一流體和第二流體是相互具有溫度差的流體。以下，以第一流體作為相對低溫的流體，第二流體作為相對高溫的流體來說明。第一流體由外部的壓力壓入流入管126 (參照圖I)。被壓入流入管126的第一流體通過由流入管126、環(huán)形間隔環(huán)124的缺口 1241、板111-6的缺口 2112構成的第4通路流入板111-6和板111-5之間的中空部2116(第I中空部)。如圖2所示，流入板111-6和板111-5之間的中空部2116(第I中空部)的第一流體在中空部2116中作大約340度的圓弧流動后，通過由板111-6的缺口 2118、板111-5的缺口 1112、板111-4的缺口 2112所構成的第一通路流入板111-4和板111-3之間的中空部2116(第I中空部)。流入板111-4和板111-3之間的中空部2116的第一流體在中空部2116中作大約340度的圓弧流動后，通過由板111-4的缺口 2118、板111-3的缺口 1112、板111-2的缺口2112所構成的第一通路流入板111-2和板111-1之間的中空部2116(第I中空部)。流入板111-2和板111-1之間的中空部2116的第一流體在中空部2116中作大約340度的圓弧流動后，通過通過由板111-2的缺口 2118、板111-1的缺口 1112、環(huán)形間隔環(huán)123的缺口 1231、流出管127所構成的第3通路流出熱交換器的外部(參照圖I)。另外，第4通路以及第I通路的壁面的一部分由殼體12的部分壁面構成。從殼體12內的由疊合板集合體11來看，第二流體。如圖2所示，自疊合方向的上流側向下流側加壓地流動的第二流體通過由板111-1的貫通孔1113、板111-2的貫通孔2113構成的通路流入板111-2和板111-3之間的中空部1116(第2中空部)。流入板111-2和板111-3之間的中空部1116(第2中空部)的第二流體，在中空部1116中作約340度的圓弧流動后，通過由板111-3的貫通孔1113、板111-4的貫通孔2113構成的第2通路流入板111-4和板111-5之間的中空部1116(第2中空部)。
流入板111-4和板111-5之間的中空部1116(第2中空部)的第二流體，在中空部1116中作約340度的圓弧流動后，通過由板111-5的貫通孔1113、板111-6的貫通孔2113構成的第2通路流出由疊合板集合體11來看的下流側。如上所述，第一流體由第I通路起，順次流過復數(shù)個串聯(lián)地連接的中空部2116(第I中空部)內流路的同時,第二流體由第2通路起，順次流過復數(shù)個串聯(lián)地連接的中空部2116(第2中空部)內流路的時候，通過各板111由第二流體向第一流體傳遞熱量。其結果，第一流體和第二流體進行了熱交換。另外，如上所述，為形成第一流體和第二流體的流路，如圖2所示，板組20-1對板組20-2，板組20-2對板組20-3，各在疊合方向中心軸(通過板組20_2中心的軸)的圓周上向左錯開約20度布置。如上，熱交換器I是在形成第二流體流路的管道中配置，向垂直于第二流體流動 方向的流入管126壓入第一流體，第一流體和第二流體就能進行熱交換。所以，相對于在形成第二流體流路的管道外設置熱交換器的情況來比較，本申請的配管簡潔，設置熱交換器所需要的空間也小。另外，第一流體是從一般與第二流體流動方向相垂直的方向開口的流出管127中流出，所以，第一流體的循環(huán)流路與熱交換器I連接時，循環(huán)流路的布置機動性好。另外，變更熱交換器I中使用的板組20的數(shù)量就可以容易地變更熱交換器I的熱交換能力。再，熱交換器I的組裝是將復數(shù)個板組20疊合，用緊固件113固定后放入殼體12中即可短時間內簡單地進行組裝、分解、清掃。(變形例)上述的實施形態(tài)在本發(fā)明的技術思想范圍內可以有一些變形，以下就這樣的變形例進行說明。上述的實施形態(tài)，如圖4所示，左側板111的外壁2115上開有缺口 2119，這個缺口2119是為確保中空部2116中的第一流體的流路而設置的，在貫通孔2113的半徑方向長度縮短也能充分保證第一流體的流路的情況下，則可以不設置缺口 2119(參照圖6)另外，上述的實施形態(tài)，加長第一流體以及第二流體的流路，使流體在流速一定的情況下加長了熱交換時間，也就是提高了熱交換器I的熱交換能力。如此加長流路雖然提高了熱交換能力，流體的流動阻力也變大了。由此，例如在第一流體的粘性高的時候，流體壓入可能需要很高的壓力。如此情況時，為縮小第一流體的流動阻力，左側板111和右側板111的形狀如圖7所示那樣變更，可以采用板組20上第一流體流入口的位置和流出口的位置沿板組20中心軸回轉約180度的結構。另外，殼體12內，疊合方向上可以設置使第二流體流動的風扇等流體機械，如此構成的熱交換器1，由于風扇等流體機械旋轉可以促使第二流體流動，即使在外部設置壓入第二流體的裝置有困難的場合，同樣可以進行熱交換。這里，本說明書中的風扇等流體機械泛指螺旋槳、葉輪等廣義上的流體加壓裝置。另外，板111和殼體12從疊合方向來看是近圓盤形狀的，其形狀也可以任意變更。例如，板111和殼體12從疊合方向來看為正十八角形的話，各相鄰的板組20在定位的時候，從疊合方向來看，相同形狀、處于同一位置的板組20其每個按疊合方向中心為軸回轉其各對應的正十八角形的一個頂點就能正確實現(xiàn)20度錯角。
如此，由于板111出入口的角度差與板組20之間的回轉角度相同，各板組20之間的定位就變得很容易。同樣地，板111不限于正多角形，只要滿足回轉一定角度后其形狀仍相同的任何形狀都可以，另外，上述實施形態(tài)中，鄰接的板組20之間是以中心軸回轉20度配置的，這個角度可以任意地變更。角度小的話，作為第一流體流路的第2通路的斷面積將變小，而第一流體及第二流體的流路會變長，可以提高熱交換能力。如果加大角度，熱交換能力會下降，而第2通路的斷面積可以擴大，在第二流體的粘性較高的場合比較適合。另外，上述實施例中，第一流體自流入管126流入，從流出管127流出熱交換器I的外部，其也可以采用相反流動方向。即，第一流體自流出管127被壓入，而自流入管126流出那樣地連接第一流體的循環(huán)流路。同樣地，第二流體也可以采用與上述實施例相反的流動方向。S卩，圖I中讓第二流 體由左側向右側流動那樣地對第二流體施壓。再者，第一流體和第二流體的溫度差在熱交換器I中某些地方大大的話，由熱膨脹比率差等因素可能會引起熱交換器破損，由此，在熱交換器I中，鄰接的板111之間形成的中空部串聯(lián)地連接而形成的第一流體及第二流體的流路，因為其流路內流動的第一流體的方向和第二流體的方向可以相互相反，所以，在流路的全流域可以使該兩流體的溫度差做到最小。例如，第一流體相對為低溫，第二流體相對為高溫的場合，剛剛流向流入管126的第一流體與已經(jīng)被奪取熱量而低溫化的第二流體進行熱交換，而流至流出管127附近的第一流體，以奪取了熱量高溫化的狀態(tài)與還沒有被低溫化的第二流體進行熱交換，所以，通過板111的熱量傳遞第一流體和第二流體的溫度差被平均化，因為不會發(fā)生局部的大溫差而
變得安全。另外，上述實施例中熱交換器I的各個構成件的材料可以任意地變更。例如，密封件可以采用橡膠以外的材料，另外板111、機殼12、緊固件113也可以采用不銹鋼以外的材料。例如板111可以采用銅等高熱導率的材料來提高熱交換率。另外，緊固件113是用螺栓和螺母構成的，只要能將疊合板集合體在軸方向夾緊，任何其他的固定器具都可以采用。更加地，在板組20沒有變形之憂的情況時緊固件113甚至可以不設置。另外，上述實施例中，鄰接的右側板111的背面和左側板111的前面之間的接觸面(端部)采用了焊接固定的方法，其固定方法不限于焊接，只要能將流體密封住任何其他的固定方法都可以采用，例如，用膠合的方法。另外，相鄰接的右側板111的背面和左側板111的前面之間的接觸面被固定住的板組20的結構，可以像板組20之間那樣用O形圈等密封件設置在右側板111的背面和左側板111的前面之間，由右側板111和左側板111夾緊密封的構造。另外，相鄰接的板組20之間采用的密封件密封方法，也可以采用焊接或膠合的方法。另外，替代機殼12里收納疊合板集合體11的結構，也可以采用如下結構將使第二流體流入疊合板集合體11的流入管連接在板111-1的貫通孔1113上，將收納從疊合板集合體11流出的第二流體的流出管連接在板111-6的貫通孔2113上。該變形例的左側板Ill的斜視圖如圖6所示。另外，上述實施形態(tài)中，第一流體的流路和第二流體的流路配置各自可以變更。例如，第I通路在板111的外緣部，第2通路在板111的內側被貫穿地配置，這些配置可以任意地變更。例如，圖8顯示了一個把上述實施形態(tài)作了變更的流體流路的配置的變形例。在圖8所示的變形例中，機殼12的一側不開口，管狀體的軸線垂直于壁面設置。在這種場合，圖8中左方的第二流體無法流動，就在貫通孔1111以及貫通孔2111的內側設置通路，該通路作為第二流體的流路。再者，貫通孔1111以及貫通孔2111的內側設置通路的場合，由于通過貫通孔1113以及貫通孔2113后作圓弧流動的第二流體不會回流進入貫通孔1111以及貫通孔2111，如 圖9所示，貫通孔1111和貫通孔1113以及貫通孔2111和2113可以連接成為一個貫通孔。如此，則貫通孔1113以及貫通孔2113的面積增加，可以降低對第二流體的流動阻力。另外，第一流體在中空部2116、第二流體在中空部1116的內部作圓弧軌跡流動，其也可以在中空部中構成漩渦狀或蛇行狀等各種其他變化形狀的流路。另外，熱交換器I中第一流體及第二流體的流入、流出位置和方向也可以任意變更。另外，上述實施形態(tài)中以第一流體為低溫，第二流體為高溫作為例子，也可以相反地實施。另外，本申請中流體是包括液體、氣體的所有流體。產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本發(fā)明可以適用于需要熱交換的各種裝置中，由于方便于量產(chǎn)，可以應用于所有制造業(yè)、服務業(yè)。
權利要求
1.ー種熱交換器，其特征在于，包括 具有η塊疊層板的集合體， 上述該η塊板中各相鄰的2塊板之間形成ー個中空部， 該η塊板從疊合方向的一端向另一端數(shù)起的第(2Χ-1)號(X為2Χ彡η的任意自然數(shù))板和2Χ號板之間形成ー個以上的第一中空部，所述疊合方向的最靠近端部的第一中空部開有所述集合體與外部相通的第I開ロ部， 所述ー個以上的第一中空部中，所述疊合方向的最靠近另一端部的第一中空部開有所述集合體與外部相通的第2開ロ部， 所述第一中空部的數(shù)量在2以上的時候，所述2個以上的第一中空部中互相鄰接的兩個第一中空部各自開有連接用的第一通路， 所述η塊板中疊合方向的一端向另一端數(shù)起的第2y(y為2y+l ^ η的任意自然數(shù))號板和(2y+l)號板之間形成ー個以上的第二中空部中，所述疊合方向的最靠近端部的第二中空部開有所述集合體與外部相通的第3開ロ部， 所述ー個以上的第二中空部中，所述疊合方向的最靠近另一端部的第二中空部開有所述集合體與外部相通的第4開ロ部， 所述第二中空部的數(shù)量在2以上的時候，所述ニ個以上的第二中空部中互相鄰接的兩個第二中空部各自開有連接用的第二通路， 為使所述第一中空部和所述第二中空部中的流體無相互竄流，第一中空部和第二中空部被相互分離， 所述ー個以上的各第一通路被配置在沿疊合方向由該第一通路相連接的兩個第一中空部之間的第二中空部的外側面上， 所述ー個以上的各第二通路被貫通地配置在沿疊合方向由該第二通路相連接的兩個第二中空部之間的第一中空部的內側面上，η是> 3的任意自然數(shù)。
2.根據(jù)權利要求I所述的熱交換器，其特征在于，具有內部收容所述疊合板集合體、沿疊合方向延伸的中空管狀的殼體， 該殼體的中空部通過疊合板集合體在疊合方向上ー側端部處的中空部和另ー側端部處的中空部的地方被分離， 所述第I開ロ部通過貫通殼體壁面的第三通路與殼體外部連接，所述第2開ロ部通過貫通殼體壁面的第四通路與殼體外部連接， 所述第3開ロ部相對于殼體的ー側端部處的中空部開ロ，所述第4開ロ部相對于殼體的另ー側端部處的中空部開ロ。
3.根據(jù)權利要求2所述的熱交換器，其特征在于，所述ー個以上的各第一通路的壁面的一部分由殼體的壁面組成。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的熱交換器，其特征在于，所述殼體內在所述疊合方向上具有驅動流體流動的風扇。
5.根據(jù)權利要求2-4任一所述的熱交換器，其特征在于，連接所述殼體的中空部的所述ー側端部處的中空部和另ー側端部處的中空部的方式按疊合方向在所述疊合板集合體的內部貫通，形成除了通過所述第4開ロ部連接的所述第二中空部以外的所述第一中空部、所述第一通路、所述第二中空部以及所述第二通路相互之間無竄流的分離流路的管狀體結構。
6.根據(jù)權利要求1-5任一所述的熱交換器,其特征在于,所述η塊板的所述疊合方向的一方端部至另一方端部數(shù)起第(2ρ-1)號處的2個以上的板中至少相互鄰接的2塊板有著同一的形狀，該有著同一形狀的2塊板，從所述疊合方向來看，按照疊合延伸方向的軸線回轉一定的角度； P是(2ρ-1) ( η的任意自然數(shù)。
7.根據(jù)權利要求1-6任一所述的熱交換器,其特征在于,所述η塊板的所述疊合方向的一方端部至另一方端部數(shù)起第2q號處的2個以上的板中至少相互鄰接的2塊板有著同一的形狀，該有著同一形狀的2塊板，從所述疊合方向來看，按照疊合延伸方向的軸線回轉ー定的角度； q是2q < η的任意自然數(shù)。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的熱交換器，其特征在干，所述η塊板相互之間在該板的外緣按照所述軸線方向投影的形狀，使其按所述軸線回轉一定角度形成前后形狀一致的形狀。
9.根據(jù)權利要求1-8任一所述的熱交換器,其特征在于，n= 2m, m是2 < m的任意自然數(shù)； 所述2塊板中疊合方向的一方端部至另一方端部數(shù)起第(2r-l)號(r是!■彡m的任意自然數(shù))處的板和2塊板中所述疊合方向的一方端部至另一方端部數(shù)起第2r號處板相互被固定而形成所述第一中空部的同時，形成自所述疊合方向的一方端部至另一方端部數(shù)起各r號處的板組；該板組中從所述疊合方向的一方端部至另一方端部數(shù)起第s號(s是(s+1) 的任意自然數(shù))處的板組和所述板組中從所述疊合方向的一方端部至另一方端部數(shù)起第(s+1)號板組，該2塊板組之間配置有密封材料通過壓合而形成上述第二中空部。
10.根據(jù)權利要求1-9任一所述的熱交換器，其特征在于，所述第一中空部以及第ニ中空部的至少ー個中空部的中央至外緣方向設置有阻擋流體流動的擋條。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種耐熱性、耐壓性、防泄露、熱交換率等高性能的低制造成本的并且尺寸緊湊的熱交換器。熱交換器1，具有由疊合板111形成的疊合板集合體11和將疊合板集合體11收納在內的按疊合方向延伸的中空管狀的殼體12。疊合板集合體11具有復數(shù)個重疊的板111、防止流體從流路泄露的密封材料112和將復數(shù)的板111在中心軸的位置固定住的緊固件113。進行熱交換時兩種流體相互之間不竄流，流體在相鄰兩塊板111之間形成的中空部的內部作圓弧流動。并且，相鄰中空部之間通路串聯(lián)連接。
文檔編號F28F3/08GK102645114SQ201210041810
公開日2012年8月22日 申請日期2012年2月13日 優(yōu)先權日2011年2月15日
發(fā)明者誠忠元 申請人:南通中元實業(yè)有限公司