熱交換器的制造方法
【專利摘要】熱交換器的第一通路包括將向芯體的流入面敞開的流入口與向流出面敞開的流出口連接的多條通道，并且上述多條通道之間的流路阻力不同。熱交換器包括：第一種整流部件，其設(shè)置在芯體的流入面?zhèn)炔⑶覍崿F(xiàn)流入芯體的第一流體相對于流入面的動壓分布的均勻化；以及第二種整流部件，其被設(shè)置成減小由多條通道之間的流路阻力差引起的通過流量差。
【專利說明】熱交換器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]在此公開的技術(shù)涉及一種熱交換器，特別涉及能夠?qū)νㄟ^傳熱部亦即芯體(core)的流體的偏流進(jìn)行抑制的熱交換器的結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]到目前為止，已知由熱交換器的總集合箱或噴嘴的形狀及設(shè)置等引起通過熱交換器的芯體的流體的流量分布不是均勻的而是失衡的偏流現(xiàn)象。例如在專利文獻(xiàn)I中記載了一種板翅式熱交換器，在板翅式熱交換器中，由于總集合箱的形狀呈從流入噴嘴的開口位置朝向流體流入方向的靠里側(cè)延伸的細(xì)長形狀，引發(fā)在芯體的遠(yuǎn)離噴嘴開口的靠里側(cè)部分的通過流量多于在接近噴嘴開口的跟前側(cè)部分的通過流量。專利文獻(xiàn)I中記載了在該板翅式熱交換器中將緩沖板(整流體)設(shè)置在總集合箱內(nèi)的
【發(fā)明內(nèi)容】
。通過噴嘴而流入總集合箱內(nèi)的流體干擾緩沖板，從而流向總集合箱的靠里側(cè)的流動受到抑制，通過芯體的流體的偏流受到抑制。
[0003]專利文獻(xiàn)2中記載了一種板翅式熱交換器，該板翅式熱交換器具有從流入噴嘴敞開的上端位置朝鉛垂下方延伸的總集合箱。專利文獻(xiàn)2中記載了如下所述的技術(shù):在該板翅式熱交換器中，通過設(shè)置從總集合箱內(nèi)的底部朝上突出的圓筒狀整流體來使總集合箱內(nèi)的底部附近的流路截面縮小，由此抑制經(jīng)由導(dǎo)入口在總集合箱內(nèi)朝下流入的流體流入總集合箱的底部側(cè)的情況，從而抑制通過芯體的流體的偏流。
[0004]另一方面，在專利文獻(xiàn)3和專利文獻(xiàn)4中記載了一種多管式熱交換器，該多管式熱交換器具有流入噴嘴向中心部敞開并且從此處直至芯體逐漸擴(kuò)大的形狀的總集合箱。在這些專利文獻(xiàn)中記載了如下技術(shù):在多管式熱交換器中，通過將整流體設(shè)置在噴嘴的開口附近，來使通過噴嘴流入的流體流沖撞整流體向外擴(kuò)散，由此抑制通過芯體的流體的偏流。
[0005]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本公開專利公報特開2002-310593號公報
[0008]專利文獻(xiàn)2:日本公開專利公報特開2007-71434號公報
[0009]專利文獻(xiàn)3:日本公開專利公報特開昭50-139454號公報
[0010]專利文獻(xiàn)4:日本公開專利公報特開2001-248980號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]一發(fā)明所要解決的技術(shù)問題一
[0012]抑制通過如上所述的芯體的流體的偏流，這提高了芯體的熱交換效率，例如有利于熱交換器的小型化等。其中，可能在上述的專利文獻(xiàn)I?4所記載的熱交換器中產(chǎn)生的偏流是由欲流入芯體的流體的動壓在多個流入口敞開的芯體的流入面上不均勻地分布所引起的。記載在各專利文獻(xiàn)中的整流體都具有通過降低高的動壓來使對于芯體的流入面的動壓分布盡可能均勻這樣的功能。
[0013]另一方面，根據(jù)本申請發(fā)明人的研究發(fā)現(xiàn)，即便在如構(gòu)成芯體的多個流路的流路阻力互不相同這樣的情況下，通過芯體的流體也會發(fā)生偏流。例如在板翅式熱交換器的芯體，由設(shè)置在通路內(nèi)的波紋狀翅片分隔的各通道相當(dāng)于流路，根據(jù)在通路內(nèi)設(shè)置改變流體的流動方向的分配翅片，從流入口到流出口的流路長度在通道之間不同，從而流路阻力互不相同。另外，在多管式熱交換器的芯體，根據(jù)相當(dāng)于流路的各管被彎曲成U字狀，流路長度在各管中不同，從而流路阻力不同。在板翅式熱交換器的芯體或多管式熱交換器的芯體，根據(jù)流路阻力在各通道中的不同，通過流路阻力相對較低的通道的流量相對增多，另一方面，通過流路阻力相對較高的通道的流量相對減少，其結(jié)果是，通過芯體的流體發(fā)生偏流。還存在由構(gòu)成芯體的流路的流路阻力差引起的偏流與由流體在上述流入面上的動壓分布引起的偏流的偏向不同的情況，從而即便設(shè)置了如在專利文獻(xiàn)I?4中記載的整流體，也不能將其消除。
[0014]在此公開的技術(shù)是鑒于所述問題而提出的，其目的在于:抑制通過熱交換器的芯體的流體的偏流。
[0015]—用以解決技術(shù)問題的技術(shù)方案一
[0016]本申請的發(fā)明人針對流體相對于芯體的流入面的動壓分布和芯體的多條通道之間的流路阻力差這2種偏流發(fā)生原因，分別設(shè)置不同結(jié)構(gòu)的2種整流部件，來抑制通過芯體的流體的偏流。
[0017]在此具體公開的技術(shù)涉及一種包括芯體的熱交換器，該芯體至少具有供第一流體流動的第一通路和供第二流體流動的第二通路并且至少在上述第一流體與上述第二流體之間進(jìn)行熱交換。
[0018]在上述芯體分別設(shè)置有供上述第一流體流入的流入面和供上述第一流體流出的流出面，至少上述第一通路構(gòu)成為，包括連接向上述流入面敞開的流入口與向上述流出面敞開的流出口的多條通道，并且上述多條通道之間的流路阻力不同。
[0019]上述熱交換器還包括:第一種整流部件，其設(shè)置在上述芯體的上述流入面?zhèn)炔⑶覍崿F(xiàn)流入上述芯體的上述第一流體相對于該流入面的動壓分布的均勻化；以及第二種整流部件，其被設(shè)置成減小由構(gòu)成上述芯體的上述第一通路的上述多條通道之間的流路阻力差引起的通過流量差。
[0020]其中，“多條通道”除了包括通道彼此互相被隔離的結(jié)構(gòu)外，還包括通道彼此不是完全被隔離，流體實質(zhì)上沿通道流動的結(jié)構(gòu)。
[0021]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，例如，在由連接在芯體的流入總集合箱或安裝在該總集合箱的流入噴嘴的結(jié)構(gòu)等引起第一流體相對于芯體的流入面的動壓分布不均勻的熱交換器中，第一種整流部件設(shè)置在芯體的流入面?zhèn)龋员銓崿F(xiàn)該動壓均勻地分布。該第一種整流部件例如能夠由導(dǎo)流板等構(gòu)成，該導(dǎo)流板例如通過干擾從流入噴嘴流入的第一流體的流動來降低該動壓。
[0022]另一方面，在構(gòu)成芯體的第一通路的多條通道之間例如因流路長度不同或流路直徑不同等而在產(chǎn)生流路阻力差的熱交換器中，獨(dú)立于第一種整流部件地設(shè)置有第二種整流部件。第二種整流部件以減小由流路阻力差引起的通過流量差的方式設(shè)置。具體地，針對流路阻力相對低的通道，第二種整流部件至少通過限制第一流體的流入流量或者流出流量，從而即便在多條通道之間產(chǎn)生流路阻力差，也縮小通過各通道的流量差。
[0023]這樣，通過設(shè)置第一種整流部件和第二種整流部件這2種整流部件，能夠同時有效地抑制由流體相對于芯體的流入面的動壓分布引起的偏流和由芯體的多條通道之間的流路阻力差引起的偏流，能夠提聞熱交換器的熱交換效率。這例如有利于熱交換器的小型化。
[0024]芯體并不限于在第一流體與第二流體這2種流體之間進(jìn)行熱交換，其還可以構(gòu)成為在3種以上的流體之間進(jìn)行熱交換。
[0025]上述第二種整流部件還可以設(shè)置在上述芯體的上述流出面?zhèn)?。如上所述，第二種整流部件通過在第一通路的流入側(cè)調(diào)節(jié)多條通道之間的第一流體的流入流量或者在第一通路的流出側(cè)調(diào)節(jié)多條通道之間的第一流體的流出流量，來減小通過流量差。第二種整流部件還可以設(shè)置在芯體的流入面?zhèn)燃傲鞒雒鎮(zhèn)戎械哪骋环健?br> [0026]然而，由于在芯體的流入面?zhèn)仍O(shè)置有第一種整流部件，所以有時還會存在欲將第二種整流部件設(shè)置在芯體的流入面?zhèn)葧r，例如因設(shè)置空間的限制等原因而難以設(shè)置2種整流部件的情況。
[0027]如下所述，第二種整流部件能夠由以規(guī)定的設(shè)置方式貫通形成有多個孔的板狀部件構(gòu)成。第二種整流部件只要以通過適當(dāng)?shù)馗淖冊谠摰诙N整流部件上貫通形成的孔的直徑、孔的數(shù)量和/或孔的間隔來使第二種整流部件的開口率(每單位面積中的孔的面積)的分布不均勻的方式構(gòu)成即可。另一方面，在各通道的流入口以均勻的間隔設(shè)置的芯體的流入面或流出口以均勻的間隔設(shè)置的芯體的流出面上設(shè)定有反映了各通道的流路阻力的流路阻力分布，因此，將第二種整流部件與流入面或者流出面相對地設(shè)置以便第二種整流部件的開口率的分布特性對應(yīng)于流入面或者流出面的流路阻力分布特性即可。S卩，若設(shè)置成開口率低的部位與流入面或者流出面的流路阻力低的部位相對，則至少在流路阻力相對低的通道中實現(xiàn)限制第一流體的流入流量或者限制流出流量。
[0028]當(dāng)將這種結(jié)構(gòu)的第二種整流部件設(shè)置在芯體的流入面?zhèn)鹊那闆r下，若設(shè)置在遠(yuǎn)離該流入面的位置處，則伴隨著通過第二種整流部件，設(shè)定與開口率的分布對應(yīng)的第一流體的流量差的效果在到達(dá)流入面之前降低，從而不能發(fā)揮作為第二種整流部件的功能。因此，期望將第二種整流部件設(shè)置在靠近流入面的位置處。
[0029]另一方面，在具有多個通孔的第二種整流部件的下游側(cè)，相當(dāng)于通孔的開口部分與相當(dāng)于通孔以外的部分的非開口部之間產(chǎn)生較大的速度梯度，所以若使第二種整流部件過于靠近流入面，則該速度梯度影響通過向芯體的流入面敞開的各通道的流入口的第一流體流入。換言之，第一流體向流入口與通孔相對的通道流入的流入流量增加，另一方面，第一流體幾乎不流入流入口與通孔不相對的通道。此時不僅不能起到第二種整流部件的功能，而且還存在擴(kuò)大多條通道之間的通過流量差的可能性。因此，當(dāng)在芯體的流入面?zhèn)仍O(shè)置第二種整流部件的情況下難以調(diào)節(jié)其設(shè)置位置的情況較多。
[0030]相對于此，第二種整流部件設(shè)置在芯體的流出面?zhèn)鹊慕Y(jié)構(gòu)中，由于將第一種整流部件與第二種整流部件分開設(shè)置在芯體的流入面?zhèn)扰c流出面?zhèn)?，所以容易確保第一種整流部件和第二種整流部件各自的設(shè)置空間。另外，在將具有多個通孔的第二種整流部件與流出面相對地設(shè)置的情況下，靠近流出面設(shè)置時容易發(fā)揮功能，另一方面，與設(shè)置在流入面?zhèn)鹊那闆r不同，由于不需要考慮第二種整流部件的下游側(cè)的速度梯度，所以具有第二種整流部件的設(shè)置自由度比較高這樣的優(yōu)點。
[0031]因此，第二種整流部件設(shè)置在芯體的流出面?zhèn)葧r，有利于能夠可靠地確保其功能并且比較自由地設(shè)置。
[0032]在上述芯體的上述流出面，以均勻的間隔設(shè)置有上述多條通道的上述流出口，并反映有與上述各通道的流路阻力對應(yīng)的規(guī)定的流路阻力分布，上述第二種整流部件是與上述流出面的至少一部分相對地設(shè)置的板狀部件，上述第二種整流部件具有貫通板厚度方向而形成的多個孔，上述第二種整流部件的被上述多個孔限定的開口率還能夠被設(shè)定為，具有與反映在上述流出面的流路阻力分布對應(yīng)的分布特性。
[0033]在此，只要將第二種整流部件的開口率的分布特性設(shè)為如下即可:與反映在流出面的流路阻力分布對應(yīng)地，增加流路阻力高的部分的開口率以便流體容易通過，并減小流路阻力低的部分的開口率以便流體難以通過。通過這樣的設(shè)定，即便多條通道之間存在流路阻力差，也通過第二種整流部件調(diào)節(jié)通過各通道的第一流體的流量，從而抑制多條通道之間的通過流量差。即，抑制由多條通道之間的流路阻力差引起的偏流。
[0034]上述芯體還可以是多條上述第一通路與多條上述第二通路交替地層疊而成的板翅式芯體，在至少各上述第一通路內(nèi)設(shè)置有改變該第一通路內(nèi)的流動方向的分配翅片。
[0035]S卩，通過在以板翅式方式構(gòu)成的芯體的第一通路內(nèi)設(shè)置分配翅片，從而多條通道之間的流路長度不同，由此產(chǎn)生流路阻力差，而上述的第二種整流部件減小由該流路阻力差引起的通過流量差，所以抑制通過芯體的流體的偏流。
[0036]一發(fā)明的效果一
[0037]如以上的說明，根據(jù)上述的熱交換器，通過獨(dú)立地設(shè)置第一種整流部件和第二種整流部件，能夠有效地抑制熱交換器的偏流，有利于提高熱交換效率和熱交換器的小型化，其中，上述第一種整流部件用于抑制由流體相對于芯體的流入面的動壓分布引起的偏流，上述第二種整流部件用于抑制由芯體的多條通道之間的流路阻力差引起的偏流。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]在圖1，(a)是簡要地表示熱交換器的結(jié)構(gòu)的一部分切開的主視圖，(b)是簡要地表不熱交換器的結(jié)構(gòu)的一部分切開的側(cè)視圖。
[0039]圖2是示例性地表示第一種整流部件的主視圖。
[0040]圖3是示例性地表示第二種整流部件的主視圖。
[0041]圖4是表示與圖3不同的形狀的第二種整流部件的主視圖。
[0042]圖5是表示設(shè)置了與圖1不同的結(jié)構(gòu)的第二種整流部件的熱交換器的、相當(dāng)于圖1的圖。
[0043]圖6是表示在第一通路的流入側(cè)設(shè)置了第二種整流部件的熱交換器的、相當(dāng)于圖1的圖。
[0044]圖7是表示省略了第一種整流部件的熱交換器的、相當(dāng)于圖1的圖。

【具體實施方式】
[0045]以下，基于附圖對熱交換器的實施方式進(jìn)行說明。其中，以下的針對優(yōu)選實施方式的說明是示例性的。圖1簡要地表示實施方式中的熱交換器I的結(jié)構(gòu)。圖1的(a)相對于熱交換器I的主視圖、(b)相當(dāng)于熱交換器I的側(cè)視圖。另外，為了便于說明，將圖1(a)的紙面上下方向稱為X方向、將左右方向稱為Y方向，將圖1 (b)的紙面左右方向稱為Z方向。
[0046]該熱交換器I具有在第一流體與第二流體之間進(jìn)行熱交換的板翅式芯體2。如圖1 (a)所示，芯體2是供第一流體流動的第一通路21與供第二流體流動的第二通路22隔著管板23在Y方向上交替地層疊而成的。在圖例中，芯體2具有相比圖1(a)所示的X方向長度和Y方向長度，圖1 (b)所示的Z方向長度短的長方體形狀。其中，芯體2的形狀并不限于這樣的形狀，而是能夠采用各種形狀。
[0047]如實線箭頭所示，第一流體從芯體2的上端面流入第一通路21內(nèi)并在芯體2內(nèi)朝下流動后，從芯體2的下端部的側(cè)面向Z方向流出。如空心箭頭所示，第二流體從芯體2的下端面流入第二通路22內(nèi)并在芯體2內(nèi)朝上流動后，從芯體2的上端部的側(cè)面向Z方向流出。這樣，芯體2構(gòu)成為第一流體與第二流體以相對的方式流動的所謂的對流型芯體。但是，芯體2的結(jié)構(gòu)并不限于此，其還可以是第一流體與第二流體的流動方向被設(shè)定為互相相同的平行流型芯體，也可以是第一流體與第二流體的流動方向互相正交的正交流型芯體。
[0048]如圖1 (b)的示意性表示，在芯體2的各第一通路21內(nèi)設(shè)置有波紋狀翅片211，各第一通路21由該波紋狀翅片211分隔為在Z方向上并排的多條通道。其中，作為波紋狀翅片211，可以采用平面型、多孔型等多種波紋狀翅片211。另外，在各第二通路22內(nèi)也設(shè)置有波紋狀翅片，各第二通路也進(jìn)一步由該波紋狀翅片分隔為在Z方向并排的多條通道，在此省略圖示。并且，例如還可以將鋸齒(serrate)型翅片設(shè)置在各第一和/或第二通路21、22中，在此省略圖示。在該情況下，雖然多條通道不完全隔離，然而流體以沿著翅片的方式主要沿X方向流動，因此實質(zhì)上與分隔成多條通道的情況相同。
[0049]在各第一通路21內(nèi)的對應(yīng)于芯體2的下端部的流出側(cè)還設(shè)置有分配翅片212，第一通路21內(nèi)的流動方向由此從X方向上的朝下方向變?yōu)閆方向上的水平方向(圖1(b)的紙面朝左方向)。此外，在各第二通路22內(nèi)的對應(yīng)于芯體2的上端部的流出側(cè)也設(shè)置有分配翅片222，第二通路22內(nèi)的流動方向由此從X方向上的朝上方向改變?yōu)閆方向上的水平方向(圖1 (b)的紙面朝右方向)。
[0050]這樣，在長方體形狀的芯體2中，該上端面成為第一流體的流入面31，并且芯體2的下部的側(cè)面成為第一流體的流出面32。另一方面，芯體2的下端面成為第二流體的流入面33，并且芯體2的上部的側(cè)面成為第二流體的流出面34。
[0051]對于這樣構(gòu)成的芯體2而言，在第一流體的流入面31安裝有用于將第一流體分配給各第一通路21的各通道并流入其中的流入總集合箱41。對應(yīng)于第一流體的流入面31的形狀，該流入總集合箱41具有沿Y方向延伸的細(xì)長的形狀，在流入總集合箱41的Y方向的中心部安裝有供第一流體流入的流入噴嘴411。另一方面，在芯體2的第一流體的流出面32安裝有用于使通過各第一通路的各通道的第一流體集合后流出的流出總集合箱42。該流出總集合箱42也具有沿Y方向延伸的細(xì)長的形狀，在流出總集合箱42的Y方向的中心部安裝有供第一流體流出的流出噴嘴421。另外，在第二流體的流入面33上安裝有流入總集合箱43，并且在第二流體的流出面34安裝有流出總集合箱44。第二流體的流入總集合箱43以及流出總集合箱44具有與第一流體的流入總集合箱41以及流出總集合箱42相同的構(gòu)成，并且分別在Y方向的中心部安裝有流入噴嘴431以及流出噴嘴441。
[0052]在該熱交換器1，在各個供第一流體流動的第一通路21以及供第二流體流動的第二通路22安裝有第一種整流部件51和第二種整流部件52這2種整流部件。第一種整流部件51安裝在流入總集合箱41、43內(nèi)。第一種整流部件51構(gòu)成為，實現(xiàn)流體相對于第一流體的流入面31以及第二流體的流入面33的動壓分布的均勻化。即，芯體2以及流入總集合箱41、43均具有沿Y方向延伸的細(xì)長的形狀，另一方面，流入噴嘴411、431安裝在流入總集合箱41、43的Y方向的中心部。并且，流入總集合箱41、43的X方向的長度比較短。結(jié)果，流入到流入總集合箱41、43內(nèi)的流體難以向Y以及Z方向擴(kuò)散流動。當(dāng)通過流入噴嘴411、431而流入的流體的流速快時，這樣的傾向特別顯著。這引起如下所述的現(xiàn)象:將流入噴嘴411、431的開口投影到流入面31、33的區(qū)域附近流體動壓極高，另一方面，該區(qū)域的外側(cè)區(qū)域的流體動壓相對低，而流入面31、33的外周緣部的流體動壓則進(jìn)一步降低這樣的流體相對于流入面31、33的動壓分布不均勻。這樣的不均勻的動壓分布引起如下所述的偏流:通過Y方向的中心側(cè)的通路的流體的流量多，另一方面，通過Y方向的兩側(cè)的通路的流體的流量減少。在圖例的芯體2中，由動壓分布的不均勻性引發(fā)的偏流相當(dāng)于在芯體2的第一通路21與第二通路22的層疊方向上的偏流。
[0053]第一種整流部件51具有實現(xiàn)使流體相對于該流入面31、33的動壓分布均勻的功能。具體地，圖例的第一種整流部件51由設(shè)置在流入噴嘴411、431的開口附近的板狀的導(dǎo)流板構(gòu)成，上述流入噴嘴411、431安裝在流入總集合箱41、43的中心部位。如圖2放大所示，在第一種整流部件51形成有貫通板厚度方向的多個通孔511，通孔511彼此直徑相同并且?guī)缀跻缘乳g隔設(shè)置。
[0054]第一種整流部件51具有與流入噴嘴411、431的開口尺寸相比略大的Y方向長度。該第一種整流部件51以橫穿通過流入噴嘴411、431而流入的流體的流動的方式設(shè)置，并且例如如圖1(b)所示，其通過焊接等而被固定在流入總集合箱41、43的內(nèi)壁。
[0055]這樣的第一種整流部件51干擾通過流入噴嘴411、431而流入到流入總集合箱41、43內(nèi)的流體流。流體的一部分通過第一種整流部件51的通孔511并直接向X方向流動，另一方面，剩余流體如圖1(a)的實線箭頭所示那樣，以繞過第一種整流部件51的方式改變其流動方向，從而向Y方向擴(kuò)散流動。其結(jié)果是，流體相對于流入面31、33的動壓分布是均勻的，從而抑制在第一以及第二通路21、22的層疊方向上流入芯體2的流體發(fā)生偏流。換言之，實現(xiàn)流向多條第一通路21以及多條第二通路22的流入量的均勻化。這有利于提高熱交換器I的熱交換效率。
[0056]其中，相比將第一種整流部件51設(shè)置在靠近芯體2的流入面31、33的位置的情況，將第一種整流部件51設(shè)置在更靠近流入噴嘴411、431開口的位置時，進(jìn)一步提高在流入噴嘴411、431通過并向流入總集合箱41、43內(nèi)流入的流體的分散性，從而有利于防止在第一以及第二通路21、22的層疊方向上的偏流。此外，相對于流入面31、33的動壓分布根據(jù)流入面31、33的尺寸、流入總集合箱41、43的形狀、流入噴嘴411、431的形狀及設(shè)置以及流體的流入速度等而發(fā)生變化，第一種整流部件51的大小、通孔511的大小、數(shù)量以及配置及其設(shè)置位置只要根據(jù)該動壓分布的狀態(tài)而適當(dāng)?shù)卦O(shè)定即可。根據(jù)需要還可以省略通孔。另外，還可以在總集合箱41、43內(nèi)設(shè)置多塊導(dǎo)流板。
[0057]相對于此，與第一種整流部件51不同，第二種整流部件52具有減小由各第一通路21以及各第二通路22的多條通道之間的流路阻力引起的通過流量差的功能。即，如上所述，在該芯體2的各第一通路21以及各第二通路22設(shè)置有分配翅片212、222，由此，各通路21、22內(nèi)的由波紋狀翅片211以及分配翅片212、222分隔的通道的從其流入口到流出口的流路長度互不相同。在圖1(6)所示的例子中，相對于第一通路21的流出面32，具有相對靠上側(cè)敞開的流出口的通道的流路長度相對較短，具有相對靠下側(cè)敞開的流出口的通道的流路長度相對較長。這樣的流路長度的不同產(chǎn)生通道之間的流路阻力差，流路阻力差產(chǎn)生通過通道之間的流體的流量差。即，在圖例的第一通路21中，相對于流出面32，通過具有相對靠上側(cè)敞開的流出口的通道的流量相對較多，通過具有相對靠下側(cè)敞開的流出口的通道的流量相對較少。此外，在第二通路22的流出面34，由于具有相對靠上側(cè)敞開的流出口的通道的流路長度相對長，所以在此通過的流量相對少，由于具有相對靠下側(cè)敞開的流出口的通道的流路長度相對短，所以在此通過的流量相對多，在此省略圖示。在流出面32、34反映有與通道的流路阻力對應(yīng)的流路阻力分布。在圖例的芯體2中，由多條通道之間的流路阻力差引發(fā)的偏流相當(dāng)于2方向(寬度方向)上的偏流。
[0058]不同于第一種整流部件51，具有對由這樣的多條通道之間的流路阻力差引起的偏流進(jìn)行抑制的功能的第二種整流部件52設(shè)置在流出總集合箱42、44內(nèi)。具體地，第二種整流部件52由流出總集合箱42、44內(nèi)的以與流出面32、34相對的方式設(shè)置在該流出面32、34的附近的板狀部件構(gòu)成。該第二種整流部件52也例如通過焊接固定在流出總集合箱42、44的內(nèi)壁上。
[0059]如圖3所示，在第二種整流部件52上也以貫通板厚度方向的方式形成有多個與第一種整流部件51相同的、直徑互相相同的通孔521。另一方面，第二種整流部件52的通孔521并不是以等間隔設(shè)置的，而是設(shè)置成在圖3的紙面上側(cè)部分的間隔相對較寬、紙面下側(cè)部分的間隔相對較窄。由此，第二種整流部件52的開口率(每一單位面積中的孔的面積)在上側(cè)部分相對較低、下側(cè)部分則相對較高。這樣的第二種整流部件52以與反映在上述流出面32、34上的流路阻力的分布對應(yīng)的方式安裝。即，安裝成如下:第二種整流部件52的開口率低的部分與流出面32、34的流路阻力相對低的通道的流出口相對，第二種整流部件52的開口率高的部分與流出面32、34的流路阻力相對高的通道的流出口相對。具體地，如圖3所示，相對于第一流體的流出面32而言，第二種整流部件52以開口率低的部分為上偵I開口率高的部分為下側(cè)的狀態(tài)安裝。另一方面，對于第二流體的流出面34而言，第二種整流部件52以從圖3所示的狀態(tài)下將上下倒置的狀態(tài)，即開口率低的部分為下側(cè)、開口率高的部分為上側(cè)的狀態(tài)被安裝。通過這樣設(shè)置，流路阻力相對低的通道的流出口與第二種整流部件52的開口率低的部分相對，所以流體難以流出，另一方面，流路阻力相對高的通道的流出口與第二種整流部件52的開口率高的部分相對，所以流體容易流出。結(jié)果，即便在多條通道之間產(chǎn)生流路阻力差，通過多條通道的流體的流量差也會減小。即，通過第二種整流部件52能夠抑制由多條通道之間的流路阻力差引起的偏流。這有利于提高熱交換器1的熱交換效率。
[0060]第二種整流部件52設(shè)置在比較靠近流出面32、34的位置上時，抑制由流路阻力差引發(fā)通過流量差的效果高。這是由于若將第二種整流部件52設(shè)置在遠(yuǎn)離流出面32、34的位置上，則通過降低第二種整流部件52的開口率來限制從通道中流出的流出流量的效果會減小。
[0061]這樣，通過設(shè)置第一種整流部件51和第二種整流部件52這2種整流部件，由流體相對于芯體2的流入面31、33的動壓分布引起的偏流(在圖例中是在第一通路21與第二通路22的層疊方向上的偏流)和由芯體2的多條通道之間的流路阻力差引起的偏流(在圖例中是在芯體2的寬度方向上的偏流)都能夠得到抑制。即，分別根據(jù)第一種整流部件51和第二種整流部件52這2種整流部件來抑制產(chǎn)生機(jī)制不同的2種偏流，從而能夠可靠地抑制2種偏流中的每一種，由此提高熱交換器1的熱交換效率。
[0062]其中，在圖3中示例性地表示的第二種整流部件52中，通過改變直徑相同的通孔521的設(shè)置間隔來改變開口率，然而，與此不同地，還能夠通過改變以相同的間隔設(shè)置的通孔的直徑來改變開口率。此外，還能夠通過改變通孔的直徑和設(shè)置間隔雙方來改變第二種整流部件52的開口率。
[0063]此外，第二種整流部件52的通孔的形狀并不限于在圖3中示例性地表示的圓孔，例如如圖4所示那樣，還可以是長孔形狀的通孔531。此外，在圖4所示的例子中改變了長孔形狀的通孔531的大小和設(shè)置間隔雙方，然而還能夠通過只改變大小或只改變設(shè)置間隔來改變開口率。
[0064]此外，第二種整流部件52的開口率可以如圖3所示那樣在X方向上連續(xù)地變化，也可以如圖4所示那樣在X方向上階段性地變化。
[0065]第二種整流部件52除了設(shè)置成與流出面32、34的整個面相對以外，例如也可以如圖5所示那樣，設(shè)置成只與流出面32的至少一部分相對。圖5圖示了將針對第一通路21的第二種整流部件52以與約一半的流出面32相對的方式設(shè)置的例子。未設(shè)置有第二種整流部件52的部分與擴(kuò)大了開口率的情況是等價的。
[0066]另外，還可以將第二種整流部件52安裝在流入總集合箱41內(nèi)，以此來代替將其安裝在流出總集合箱42內(nèi)。圖6示出了針對第一通路21的第二種整流部件52安裝在流入總集合箱41內(nèi)的例子。該第二種整流部件52也是只要由如圖3、4所示那樣的改變了開口率的板狀部件構(gòu)成即可。通過與流入面31相對地安裝該第二種整流部件52以便其開口率的分布與流入面31的流路阻力的分布對應(yīng)，從而能夠?qū)⒘飨蚋魍ǖ赖牧髁扛鶕?jù)其流路阻力來進(jìn)行調(diào)節(jié)，由此減小多條通道之間的通過流量差。
[0067]在將第二種整流部件52與流入面31相對地設(shè)置的情況下，也是靠近流入面31設(shè)置時充分地發(fā)揮抑制偏流的功能，從而是優(yōu)選的。換言之，通過改變安裝在流入總集合箱41內(nèi)的第二種整流部件52的開口率來設(shè)定在此通過的流體的流量差，進(jìn)而設(shè)定向流入面31流入的流入流量差，由此減小多條通道之間的通過流量差。因此，若將第二種整流部件52設(shè)置在遠(yuǎn)離流入面31的位置處，則在到達(dá)流入面31之前，根據(jù)在第二種整流部件52通過的情況來設(shè)定流體的流量差的效果降低。另一方面，若使第二種整流部件52過于靠近流入面31，則在第二種整流部件52的通孔521部分(即開口部)與除此以外的部分(即非開口部)之間產(chǎn)生的流體的速度梯度會影響通過了流入面31的流體向各通道流入。具體地，與開口部相對的流入口的流入流量增加，另一方面，流體幾乎不流入與非開口部相對的流入口。這樣會存在不僅不能發(fā)揮減小多條通道之間的通過流量差這樣的第二種整流部件52的功能，而且擴(kuò)大該通過流量差的可能性。這樣，當(dāng)?shù)诙N整流部件52安裝于流入總集合箱41的情況下，有時難以調(diào)整其設(shè)置位置。相對于此，如圖1等所示，將第二種整流部件52安裝在流出總集合箱42的情況下，不需要考慮通過了第二種整流部件52之后的速度梯度。因此，第二種整流部件52的設(shè)置自由度提高，從而能夠有效地抑制由多條通道之間的流路阻力差引起的偏流。
[0068]此外，因為第一種整流部件51安裝在流入總集合箱41內(nèi)，所以將第二種整流部件52安裝在流入總集合箱41內(nèi)的情況相當(dāng)于2種整流部件51、52均安裝在流入總集合箱41內(nèi)。因此，根據(jù)流入總集合箱41的結(jié)構(gòu)或流入噴嘴411的結(jié)構(gòu)，有時還存在不能將2種整流部件51、52以充分發(fā)揮各自功能的方式設(shè)置的情況。由于將第二種整流部件52安裝在流出總集合箱42內(nèi)的情況相當(dāng)于將第一種、第二種整流部件51、52分開設(shè)置在芯體2的流入側(cè)和流出側(cè)，所以有利于最佳地設(shè)置第一種、第二種整流部件51、52中的每一個。
[0069]例如如圖7所示，在流體相對于流入面31的動壓分布幾乎均勻的熱交換器10中，還可以省略第一種整流部件。換言之，圖7的第一流體的通路作為導(dǎo)管44、45來構(gòu)成，由此，第一流體對于芯體2中的流入面31的動壓分布幾乎是均勻的。因此，除去第一種整流部件。另一方面，與上述說明相同，由于在芯體2的各第一通路21內(nèi)至少設(shè)置有分配翅片212，所以在多條通道之間產(chǎn)生流路阻力差。于是，在圖7所示的熱交換器10中，將第二種整流部件52與流出面32相對地設(shè)置，由此，能夠避免會由流路阻力差引起的、第一流體在芯體2的寬度方向上的偏流。其中，在圖7所示的例子中，還可以將第二種整流部件52安裝在芯體2的流入側(cè)。
[0070]根據(jù)熱交換器的結(jié)構(gòu)，有時還能夠存在只在第一流體的流路以及第二流體的流路中的某一方上設(shè)置第一種和/或第二種整流部件的情況。
[0071]抑制由動壓分布引起的偏流的第一種整流部件并不限于由導(dǎo)流板構(gòu)成，根據(jù)流入總集合箱的結(jié)構(gòu)或流入噴嘴的結(jié)構(gòu)及設(shè)置，其還能夠采用公知的各種結(jié)構(gòu)的整流部件。
[0072]在此，以具有板翅式芯體2的熱交換器1、10為例，對第一種以及第二種整流部件進(jìn)行說明，然而還能夠存在第一種以及第二種整流部件應(yīng)用于多管式熱交換器中的情況。在多管式熱交換器中，例如在管以I字狀彎曲的結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生流路阻力差，從而會產(chǎn)生偏流。在這樣的多管式熱交換器中，第二種整流部件也有效地抑制偏流。
[0073]在板翅式熱交換器以及多管式熱交換器中的任意一個中，均存在不僅由流路長度差引起流路阻力差，而且由流路截面積差和流路長度及截面積雙方的差也引起流路阻力差的情況。對于其中的任何一種，第二種整流部件均能夠減小由流路阻力差引起的通過流量差。
[0074]一產(chǎn)業(yè)實用性一
[0075]如以上的說明，在此公開的熱交換器能夠根據(jù)第一種整流部件和第二種整流部件來抑制流體的偏流，因此有利于提高各種熱交換器的熱交換效率，其中，第一種整流部件實現(xiàn)流體對流入面的動壓分布的均勻化，第二種整流部件減小由多條通道之間的流路阻力差引起的通過流量差。此外，由于實現(xiàn)通過各通道的流體流量的均勻化，因此，例如對用于在各通道內(nèi)內(nèi)置有催化劑載體、并使在此通過的流體發(fā)生反應(yīng)這樣的用途的熱交換器(即催化劑反應(yīng)器)而言，有利于提高反應(yīng)效率，進(jìn)而有利于提高性能。
[0076]—符號說明一
[0077]1-熱交換器；10-熱交換器；2-芯體；21-第一通路；22-第二通路；211-波紋狀翅片；212、222-分配翅片；31、33-流入面；32、34-流出面；51-第一種整流部件；52-第二種整流部件；521、531-通孔
【權(quán)利要求】
1.一種熱交換器，其包括芯體，該芯體至少具有供第一流體流動的第一通路和供第二流體流動的第二通路并且至少在所述第一流體與所述第二流體之間進(jìn)行熱交換，其特征在于， 在所述芯體分別設(shè)置有供所述第一流體流入的流入面和供所述第一流體流出的流出面， 至少所述第一通路包括連接向所述流入面敞開的流入口與向所述流出面敞開的流出口的多條通道，并且所述多條通道之間的流路阻力不同， 所述熱交換器還包括: 第一種整流部件，其設(shè)置在所述芯體的所述流入面?zhèn)炔⑶覍崿F(xiàn)流入所述芯體的所述第一流體相對于該流入面的動壓分布的均勻化；以及 第二種整流部件，其被設(shè)置成減小由構(gòu)成所述芯體的所述第一通路的所述多條通道之間的流路阻力差所引起的通過流量差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于， 所述第二種整流部件設(shè)置在所述芯體的所述流出面?zhèn)取?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱交換器，其特征在于， 在所述芯體的所述流出面，以均勻的間隔設(shè)置有所述多條通道的所述流出口，并反映有與所述各通道的流路阻力對應(yīng)的規(guī)定的流路阻力分布， 所述第二種整流部件是與所述流出面的至少一部分相對地設(shè)置的板狀部件，所述第二種整流部件具有貫通板厚度方向而形成的多個孔， 所述第二種整流部件的根據(jù)所述多個孔來限定的開口率具有與反映在所述流出面的流路阻力分布對應(yīng)的分布特性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項所述的熱交換器，其特征在于， 所述芯體是多條所述第一通路與多條所述第二通路交替地層疊而成的板翅式芯體， 至少各所述第一通路內(nèi)設(shè)置有改變該第一通路內(nèi)的流動方向的分配翅片。
【文檔編號】F28F3/00GK104428622SQ201380036190
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年6月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月9日
【發(fā)明者】福井謙一郎, 高橋弘行, 田邊章裕, 藤田泰広 申請人:住友精密工業(yè)株式會社