專利名稱：熱交換器的制作方法
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及通過將多塊第1傳熱板與多塊第2傳熱板彎折成折返彎曲狀(つづらぢリ?duì)?，交替形成高溫流體通路與低溫流體通路而成的熱交換器。
背景技術(shù)：
關(guān)于為了劃分高溫流體通路與低溫流體通路而將交替相鄰接配置的第1傳熱板與第2傳熱板的流路方向兩端部栽切為分別具有2個(gè)端緣的角形而成的熱交換器，已由日專利特開昭59-183296號公報(bào)、特開昭59-63491號公報(bào)中得知；而由將帶狀傳熱板彎折成反復(fù)折返彎曲狀交替形成高溫流體通路與低溫流體通路而成的熱交換器，也已由日專利特開昭58-40116號公報(bào)得知。
但是，流過熱交換器高溫流體通路的高溫流體的體積流量，與流過低溫流體通路的低溫流體的體積流量未必相等，比如在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)使用的熱交換器中，內(nèi)燃?xì)庑纬傻母邷亓黧w的體積流量比由空氣形成的低溫流體的體積流量要大。但在上述現(xiàn)有的熱交換器中，由于角形的2個(gè)端緣等長設(shè)定，則有著體積流量大的一側(cè)流體壓力損失增加、整個(gè)熱交換器的壓力損失也增加的問題。
另外，在將彎折成反復(fù)折返彎曲狀的傳熱板成放射狀配置、沿圓周方向交替形成高溫流體通路與低溫流體通路的情況下，若要由1塊彎折板材構(gòu)成具有360°中心角的熱交換器時(shí)，需要很長的彎折板材，其制造困難；而且有著材料成品率下降的問題。因此，可以考慮由適當(dāng)長度的彎折板材構(gòu)成具有規(guī)定中心角的組件，將多個(gè)的組件沿圓周方向連接起來而構(gòu)成具有360°中心角的熱交換器。這時(shí)，如不充分考慮相鄰組件結(jié)合部的構(gòu)造，不僅會有在其結(jié)合部附近傳熱板沿圓周方向歪斜、沿半徑方向得不到正確的排列的情況，而且還會產(chǎn)生接合部的傳熱片堆(ヒ-トマス)增加的問題。還有，如彎折板材端緣的精度得不到精密控制，也有在接合部彎折板材的端緣間容易產(chǎn)生偏移的問題。
發(fā)明展示從而，本發(fā)明以避免由高溫流體與低溫流體的體積流量之差引起的壓力損失的增加、并減少整個(gè)熱交換器的壓力損失作為第一個(gè)目的；本發(fā)明的第二個(gè)目的是當(dāng)由多個(gè)組件的接合而構(gòu)成圓環(huán)狀熱交換器時(shí)，避免產(chǎn)生其接合部處的傳熱片堆的增加與流體的流路阻力的增加；本發(fā)明的第三個(gè)目的在于，由多個(gè)組件接合而構(gòu)成圓環(huán)狀熱交換器時(shí)，可防止傳熱板向圓周方向的歪斜，并將接合部的偏移與傳熱片堆的增加限制到最小限度。
為達(dá)到上述第一個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)特征提出了如下的熱交換器的技術(shù)方案通過折線交替連設(shè)多塊第1傳熱板與第2傳熱板而成的彎折板材沿該折線被彎折而成為反復(fù)折返的彎曲狀，在相鄰接的第1傳熱板與第2傳熱板間交替地形成高溫流體通路與低溫流體通路；將第1傳熱板與第2傳熱板的流路方向的兩端部裁切成分別具有2個(gè)端緣的角形，通過在高溫流體通路的流路方向一端部封閉上述一方的角形的2個(gè)端緣的一方、而敞開另一方來形成高溫流體通路入口；同時(shí)，通過在高溫流體通路的流路方向另一端部封閉前述另一方的角形2個(gè)端緣的一方、而敞開另一方來形成高溫流體通路出口，另外，通過在低溫流體通路的流路方向一端部中封閉上述另一方角形的2個(gè)端緣的另一方而敞開其一方來形成低溫流體通路入口，同時(shí)，在低溫流體的流路方向另一端部中封閉上述一方角形2個(gè)端緣的另一方，而敞開其一方來形成低溫流體通路出口，在這樣形成的熱交換器上，其特征在于，為將產(chǎn)生于高溫流體通路出入口與低溫流體通路出入口的壓力損失之和限制到最小限度，而將前述各角形2個(gè)端緣做得不等長，降低高溫流體通路出入口處的流體的流速。
如依上述構(gòu)成，將第1傳熱板與第2傳熱板流路方向一端部栽切成角形而形成高溫流體通路入口與低溫流體通路出口，同時(shí)，將流路方向另一端部切成角形而形成高溫流體通路出口與低溫流體通路入口，此時(shí)，由于將前述各角形的2個(gè)端緣做成不等長，從而使得流過高溫流體通路的高溫流體的流速相對降低，可將整個(gè)熱交換器產(chǎn)生的壓力損失限制到最小限度。
為達(dá)到上述第2個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)特征提出了如下的熱交換器的技術(shù)方案在該熱交換器是在半徑方向外周壁與半徑方向內(nèi)周壁間所圍成的圓環(huán)狀空間里交替形成沿軸向延伸的高溫流體通路與低溫流體通路而構(gòu)成將通過折線交替連設(shè)多塊第1傳熱板與第2傳熱板而成的多塊彎折板材沿該折線被彎折而成為反復(fù)折返的彎曲狀地形成多個(gè)組件，將這些多個(gè)組件沿圓周方向連接起來，由放射狀地配設(shè)在前述半徑方向外周壁與半徑方向內(nèi)周壁間的前述第1傳熱板與第2傳熱板在圓周方向上交替形成前述高溫流體通路與低溫流體通路；且開口在前述高溫流體通路軸向兩端部地形成高溫流體通路入口與低溫流體通路出口；同時(shí)，開口在前述低溫流體通路軸向兩端部地形成低溫流體通路入口與低溫流體通路出口；在這樣地形成的熱交換器中，其特征在于，使構(gòu)成圓周方向相鄰接的組件的彎折板材的端緣彼此間直接接觸地進(jìn)行接合。
如依上述構(gòu)成，由于構(gòu)成圓周方向相鄰接的組件的彎折板材彼此間直接接觸地進(jìn)行接合，所以不需特別的接合構(gòu)件，也不需增加彎折板材的厚度，不僅可以減少零件個(gè)數(shù)與加工成本，而且可以避免前述結(jié)合部處的散熱片堆的增加與流體的流路阻力的增加。
為達(dá)到上述第三個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明第3個(gè)特點(diǎn)提出了如下的熱交換器的技術(shù)方案，是一種通過在半徑方向外周壁與半徑方向內(nèi)周壁間圍成的空間里沿圓周方向交替形成沿軸向延伸的高溫流體通路與低溫流體通路而成的熱交換器，其中，通過折線交替連設(shè)多塊第1傳熱板與第2傳熱板而成的多塊彎折板材沿該折線被彎折而成為反復(fù)折返的彎曲狀從而形成多個(gè)組件；通過將這些多個(gè)組件沿圓周方向連接起來，而由放射狀配置在前述半徑方向外周壁與半徑方向內(nèi)周壁間的前述第1傳熱板與第2傳熱板沿圓周方向交替形成前述高溫流體通路與低溫流體通路，且開口在前述高溫流體通路軸向兩端部地形成高溫流體通路入口與低溫流體通路出口，同時(shí)，開口在前述低溫流體通路軸向兩端部地形成低溫流體通路入口與低溫流體通路出口，在上述這樣地形成的熱交換器中，本發(fā)明熱交換器的特征在于，在半徑方向外周壁與半徑方向內(nèi)周壁間沿半徑方向配置隔板，在該隔板的兩側(cè)面上接合構(gòu)成組件的彎折板材的端緣。
如依上述之構(gòu)成，由于在半徑方向外周壁與半徑方向內(nèi)周壁間沿半徑方向配置隔板，在該隔板的兩側(cè)面上接合構(gòu)成組件的彎折板的端緣，通過將隔板作為導(dǎo)引件，從而可以正確地成放射狀地排列組件的第1傳熱板與第2傳熱板。而且僅僅附加了由板體構(gòu)成的隔板，所以可將結(jié)合部處的傳熱片堆的增加限制到最小限度，另外，由于彎折板材彼此間不直接接觸，故可吸收彎折板材端緣的尺寸誤差。并且不產(chǎn)生即不是燃?xì)馔芬膊皇强諝馔返乃绤^(qū)，所以不必?fù)?dān)心產(chǎn)生熱交換效率的降低。
附圖簡單說明

圖1～圖11示出了本發(fā)明第1實(shí)施例，圖1是燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的整體側(cè)視圖；圖2是圖1的2-2線剖視圖；圖3是圖2的3-3線放大剖視圖(燃?xì)馔菲室晥D)；圖4是圖2的4-4線放大剖視圖(空氣通路剖視圖)；圖5是圖3的5-5線放大剖視圖；圖6是圖3的6-6放大剖視圖；圖7是彎折板材展開圖；圖8是熱交換器的要部立體圖；圖9是表示燃?xì)馀c空氣的氣流的模式圖；圖10A～圖10C是說明使突起的間距均一情況下的作用的圖；圖11A～圖11C是說明使突起的間距不均勻情況下的作用的圖；圖12是本發(fā)明第2實(shí)施例的、與前述圖5相對應(yīng)的圖；圖13是本發(fā)明的第3實(shí)施例的、與前述圖5相對應(yīng)的圖；圖14是本發(fā)明第4實(shí)施例的、與前述圖5相對應(yīng)的圖；圖15是本發(fā)明第5實(shí)施例的、與前述圖5相對應(yīng)的圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)下邊，參照圖1～圖11說明本發(fā)明第一實(shí)施例。
如圖1與圖2所示，燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)E包括有內(nèi)部收納著圖中未示出的燃燒器、壓縮機(jī)、渦輪等的發(fā)動機(jī)本體1，環(huán)繞該發(fā)動機(jī)本體1的外周地配置著圓環(huán)狀的熱交換器2。熱交換器2則是夾著接合面3…沿圓周方向排列著4個(gè)具有90°中心角的組件21…的結(jié)構(gòu)，通過了渦輪的高溫燃燒氣體所通過的燃?xì)馔?…與通過由壓縮機(jī)壓縮的溫度比較低的空氣的空氣通路5…沿圓周方向交替地被形成(參照圖5與圖6)。而且，圖1中的斷面對應(yīng)于燃?xì)馔?…，與其燃?xì)馔返母皞?cè)與面對側(cè)相鄰地形成了空氣通路5。
沿?zé)峤粨Q器2的軸線的斷面形狀是軸向長、半徑方向短的扁平六角形，其半徑方向外周面由大直徑的圓筒狀外部殼體6封閉，而且，其半徑方向內(nèi)周面由小直徑的圓筒狀內(nèi)部殼體7所封閉。熱交換器2的斷面的前端側(cè)(圖1左側(cè))被切成不等長的角形，在對應(yīng)于其角形頂點(diǎn)的端面上釬焊著與發(fā)動機(jī)本體1的外周相連的端板8。而熱交換器2的斷面的后端側(cè)(圖1右側(cè))被切成不等長的角形，在對應(yīng)于其角形頂點(diǎn)的端面上釬焊著與后部外罩9相連的端板10。
熱交換器2的各燃?xì)馔?具有屬于圖1中的其左上方與右下方的燃?xì)馔啡肟?1與燃?xì)馔烦隹?2；在燃?xì)馔啡肟?1連接著沿發(fā)動機(jī)本體1外周形成的導(dǎo)入燃?xì)獾目臻g(簡略而言，燃?xì)鈱?dǎo)入通道)13的下游端，并且，在燃?xì)馔烦隹?2上連接著在發(fā)動機(jī)本體1內(nèi)部延伸的排出燃?xì)獾目臻g(筒略而言，燃?xì)馀懦龉?14的上游端。
熱交換器2的各空氣通路5具有位于圖1中的其右上方與左下方的空氣通路入口15與空氣通路出口16；在空氣通路入口15連接著沿后部外罩9內(nèi)周形成的導(dǎo)入空氣的空間(簡略而言，即空氣導(dǎo)入通道)17的下游端；同時(shí)，在空氣通路出口16連接著在發(fā)動機(jī)本體1內(nèi)部延伸的排出空氣的空間(簡略而言，即空氣排出管)18的上游端。
這樣，如圖3、圖4與圖9所示，燃?xì)馀c空氣相互逆向流動且相互交叉，從而實(shí)現(xiàn)了熱交換率高的對向流與所謂橫流。即，由于使高溫流體與低溫流體相互逆向地流動，因而沿其流路的全長保持了高溫流體與低溫流體間大的溫差，可以提高熱交換率。
驅(qū)動渦輪的燃?xì)獾臏囟仍谌細(xì)馔啡肟?1…處約為600～700℃，這些燃?xì)庠谕ㄟ^燃?xì)馔?…時(shí)通過與空氣間進(jìn)行了熱交換，到了燃?xì)馔烦隹?2…處被冷卻到約為300-400℃；另一方面，由壓縮機(jī)壓縮的空氣的溫度在空氣通路入口15…處約為200-300℃，這些空氣在通過空氣通路5…時(shí)通過與燃?xì)庵g進(jìn)行了熱交換，在空氣通路出口16…處被加熱到約為500～600℃。
下邊，參照圖3～圖8說明熱交換器2的構(gòu)造。熱交換器2的組件21，是由將不銹鋼等的金屬薄板預(yù)先加工成規(guī)定的形狀之后，在其表面經(jīng)壓力加工形成凸凹的彎折板材21所制成。彎折板材21是將第1傳熱板S1…與第2傳熱板S2…交替配置而成的，通過峰折線L1與谷折線L2彎折成反復(fù)折返彎曲狀。所謂峰折是指向讀者的跟前側(cè)凸出地彎折；所謂谷折是指紙面朝向讀者的對面?zhèn)韧钩龅貜澱?。各峰折線L1與各谷折線L2不是銳利直線，實(shí)際上是由圓弧狀折線、或平行且相鄰的2根折線，用以在第1傳熱板S1…與第2傳熱板S2…之間形成規(guī)定的空間。
在第1、第2傳熱板S1,S2上加壓成形著不等間隔配置著的多個(gè)第1突起22…與第2突起23…。在圖7上以記號Ⅹ表示的第1突起22…朝向讀者跟前側(cè)突出；而以記號O表示的第2突起23…側(cè)朝向讀者的對面?zhèn)韧怀?，這些突起交替(即，第1突起22…相互間或第2突起23…相互間都不連續(xù))地配置起來。
在各第1、第2傳熱板S1,S2的切成角形的前端部與后端部上加壓成形著圖7上的朝向讀者的跟前側(cè)突出的第1凸條24F…,24R…，和朝向讀者的對面?zhèn)韧怀龀鰜淼牡?凸條25F…,25R…。第1傳熱板S1與第2傳熱板S2中的任何一個(gè)，都在其一對角位置配置著前后一對的第1凸條24F,24R，在另一對角位置配置著前后一對的第2凸條25F,25R。
圖3所示的傳熱板S1的第1突起22…、第2突起23…、第1凸條24F…,24R…以及第2凸條25F…,25R…、與圖7所示的第1傳熱板S1的凸凹關(guān)系相反，這是由于圖3表示的為從里面?zhèn)瓤吹?傳熱板S1的狀態(tài)。
從圖5～圖7中可知，以峰折線L1彎折彎折板材21的第1傳熱板S1……與第2傳熱板S2…在兩傳熱板S1…,S2…間形成燃?xì)馔?…時(shí)，第1傳熱板S1的第2突起23…的頂端與第2傳熱板S2的第2突起23…的頂端相互抵接地釬焊在一起。另外，第1傳熱板S1的第2凸條25F,25R與第2傳熱板S2的第2凸條25F,25R相互抵接地釬焊在一起，封閉了圖3所示的燃?xì)馔?的左下部分與右上部分；同時(shí)，第1傳熱板S1的第1凸條24F,24R與第2傳熱板S2的第1凸條24F,24R間存在間隙地相互相對著，在圖3所示的燃?xì)馔?的左上部分與右下部分分別形成燃?xì)馔啡肟?1與燃?xì)馔烦隹?2。
當(dāng)以谷折線L2彎折彎折板材21的第1傳熱板S1…與第2傳熱板S2…在兩傳熱板S1…,S2…間形成空氣通路5時(shí)，第1傳熱板S1的第1突起22…的頂端與第2傳熱板S2的第1突起22…的頂端相互抵接地釬焊在一起；另外，第1傳熱板S1的第1凸條24F,24R與第2傳熱板S2的第1凸條24F,24R相互抵接地釬焊在一起，封閉了圖4所示空氣通路5的左上部分與右下部分；同時(shí)，第1傳熱板S1的第2凸條25F,25R與第2傳熱板S2的第2凸條25F,25R存在間隙地相對置著在圖4所示的空氣通路5的右上部分與左下部分分別形成空氣通路入口15與空氣通路出口16。
在圖6的上側(cè)(半徑方向外側(cè))，示出了由第1凸條24F…封閉空氣通路5…的狀態(tài)；在該圖下側(cè)，則示出了由第2凸條25F…封閉燃?xì)馔?…的狀態(tài)。
第1突起22…與第2突起23…具有大致成圓錐臺的形狀，為了提高釬焊強(qiáng)度其頂端部相互面接觸。另外，第1凸條24F…,24R…與第2凸條25F…,25R…也具有大致成梯狀斷面，其為了提高釬焊強(qiáng)度頂端部相互面接觸。
從圖5可以看出，空氣通路5…的半徑方向內(nèi)周部分由于相當(dāng)于彎折板件21的彎折部(谷折線L2)而自動被封閉；而空氣通路5…的半徑方向外周部分則是敞開的，該敞開部由外部殼體6釬焊封閉。另一方面，燃?xì)馔?…的半徑方向外周部分由于相當(dāng)于彎折板件21的彎折部(角折線L1)而自動得到封閉，而燃?xì)馔?…的半徑方向內(nèi)周部分則是敞開的，該敞開部分由內(nèi)部殼體7釬焊封閉。
在將彎折板材21彎折成反復(fù)折返彎曲狀時(shí)，相鄰的峰折線L1彼此間不會直接接觸，而由第1突起22…相互接觸保持前述峰折線L1相互間有一定間隔；同時(shí)，相鄰谷折線L2相互間也無直接接觸，而由第2突起23…相互接觸保持前述谷折線L2相互間有一定間隔。
通過彎折前述彎折板材21成反復(fù)折返彎曲狀來制作熱交換器2的組件21時(shí)，第1傳熱板S1……與第2傳熱板S2從熱交換器2中心成放射狀配置。因此，相鄰接的第1傳熱板S1…與第2傳熱板S2…間的距離，在與外部殼體6相接的半徑方向外周部為最大，而在與內(nèi)部殼體7相接的半徑方向內(nèi)周部為最小。因此，前述第1突起22…，第2突起23…，第1凸條24F,24R以及第2凸條25F,25R的高度從半徑方向內(nèi)側(cè)向外側(cè)逐漸增大，由此可將第1傳熱板S1…與第2傳熱板S2…正確地配置成放射狀(參照圖5與圖6)。
由于采用了上述放射狀彎折板構(gòu)造，可以將外部殼體6與內(nèi)部殼體7同心定位，可以精確保證熱交換器2的軸對稱性。
由于由相同構(gòu)造的4個(gè)組件21…組合來構(gòu)成熱交換器2，可實(shí)現(xiàn)構(gòu)造的簡化并制造的容易化。另外，由于是成放射狀且反復(fù)折返彎曲狀地彎折彎折板材21而連續(xù)地形成第1傳熱板S1…與第2傳熱板S2…而形成熱交換器的，與將每個(gè)獨(dú)立的多個(gè)第1傳熱板S1…與每個(gè)獨(dú)立的多個(gè)第2傳熱板S2…交替釬焊起來的情況相比，不僅能大幅度減少零件個(gè)數(shù)與釬焊處所，而且可大大提高制成的制品的尺寸精度。
如圖5所表明的那樣，在接合面3…上相互結(jié)合熱交換器2的組件21時(shí)(參照圖2)，越過峰折線L1而彎折成丁字形的第1傳熱板S1…的端緣，和在角折線L1跟前處切斷成直線狀的第2傳熱板S2…的端緣相重合并釬焊起來。如采用上述構(gòu)造，就不再需要用于接合相鄰組件的特別的接合構(gòu)件；也不需要用于改變彎折板材21的厚度等的特殊加工；因此，不僅減少了零件個(gè)數(shù)與加工成本，而且可以避免在接合部處的散熱片堆的增加。而且，由于不產(chǎn)生即不是燃?xì)馔?…也不是空氣通路5…的死區(qū)，因此，可將流路阻力的增加限制到最小限度，不必?fù)?dān)心熱交換效率的降低。
在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)E的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由于燃?xì)馔?…中的壓力比較低，而空氣通路5…中的壓力比較高，由于這種壓力差，在第1傳熱板S1…與第2傳熱板S2…上作用著彎曲載荷，但借助相互抵接釬焊在一起的第1突起22…與第2突起23…可以得到能承受前述載荷的足夠的剛性。
另外，借助第1突起22…與第2突起23…增加了第1傳熱板S1…與第2傳熱板S2…的表面積(即燃?xì)馔?…與空氣通路5…的表面積)，并且由于燃?xì)馀c空氣的氣流被攪拌，故可以提高其熱交換效率。
將表示燃?xì)馔?…與空氣通路5…間的熱傳遞量的傳熱單位數(shù)Nlu定為Nlu=(K×A)/[C×(dm/dt)]…(1)在上述式(1)中，K是第1傳熱板S1…與第2傳熱板S2的傳熱系數(shù)；A是第1傳熱板S1…與第2傳熱板S2…的面積(傳熱面積)；C是流體比熱；dm/dt是流過前述傳熱面積的流體的質(zhì)量流量。前述傳熱面積A與比熱C是常數(shù)；而前述傳熱系數(shù)K與質(zhì)量流量dm/dt則是相鄰接的第1突起22…間、或相鄰接的第2突起23…間的間距P(參照圖5)的函數(shù)。
傳熱單位數(shù)Nlu沿第1傳熱板S1…與第2傳熱板S2半徑方向變化時(shí)，第1傳熱板S1…與第2傳熱板S2…的溫度分布沿半徑方向不均勻，不僅熱交換效率降低，而且第1傳熱板S1…與第2傳熱板S2…沿半徑方向不均勻地進(jìn)行熱膨脹，會產(chǎn)生非所望的熱應(yīng)力。因此，通過適當(dāng)設(shè)定第1突起22…與第2突起23…半徑方向的配置間距，使得傳熱單位數(shù)N1u在第1傳熱板S1…與第2傳熱板S2…的半徑方向成為一定值，就可以消除前述各問題。
圖10A所示地使前述間距P沿?zé)峤粨Q器2半徑方向?yàn)橐欢ㄖ档那闆r下，則如圖10B所示，傳熱單位數(shù)Nlu在半徑方向內(nèi)側(cè)部分變大，在半徑方向外側(cè)部分變小，因此，如圖10C所示，第1傳熱板S1…與第2傳熱板S2…的溫度分布也成為在半徑方向內(nèi)側(cè)部分高、在半徑方向外側(cè)部分低。另一方面，如果像圖11A那樣，將前述間距P設(shè)定為在熱交換器2的半徑方向內(nèi)側(cè)部分大，在半徑方向外側(cè)部分小，則如圖11B與圖11C所示，則可使傳熱單位數(shù)N1u及溫度分布沿半徑方向大致為一定。
從圖3～圖5可知，在本實(shí)施例的熱交換器2中，在其半徑方向內(nèi)側(cè)部分設(shè)置了第1突起22…與第2突起23…的半徑方向配置間距P大的區(qū)域；同時(shí)，在其半徑方向外側(cè)部分設(shè)置了第1突起22…與第2突起23…半徑方向配置間距小的區(qū)域。由此，沿第1傳熱板S1…與第2傳熱板S2的全區(qū)域傳熱單位數(shù)Nlu大致為一定，可提高熱交換效率，并可減小熱應(yīng)力。
由于若熱交換器的整個(gè)形狀或第1突起22…與第2突起23…的形狀不同，傳熱系數(shù)K與質(zhì)量流量dm/dt也會變化，故合適的間距P的配置也與本實(shí)施例不同。從而，除了本實(shí)施例這樣的間距P向著半徑方向外側(cè)逐漸減小的情況以外，也有向著半徑方向外側(cè)逐漸增大的情況。但只要設(shè)定使上述(1)式成立的間距P的配置，不管熱交換器整體形狀或第1突起22…與第2突起23…的形狀如何，都可以得到前述作用效果。
從圖3與圖4可知，在熱交換器2的前端部與后端部切出了分別具有長邊與短邊的不等長的角形的第1傳熱板S1…與第2傳熱板S2…，沿前端側(cè)與后端側(cè)的長邊分別形成燃?xì)馔啡肟?1與燃?xì)馔烦隹?2；同時(shí)，沿后端側(cè)與前端側(cè)的短邊分別形成空氣通路入口15與空氣通路出口16。
這樣，由于在熱交換器2的前端部沿角形的兩邊分別形成燃?xì)馔啡肟?1與空氣通路出口16；同時(shí)，在熱交換器2的后端部，沿角形的兩邊分別形成著燃?xì)馔烦隹?2與空氣通路入口15，所以，與不把熱交換器2的前端部與后端部切為角形地形成前述入口11,15和出口12,16的情況相比，可確保這些入口11,15與出口12,16的大的流路斷面積，從而將壓力損失限制到最小。而且，由于沿前述角形兩邊形成入口11,15與出口12,16，所以不僅可使進(jìn)出燃?xì)馔?…與空氣通路5…的燃?xì)馀c空氣的流路平滑，從而進(jìn)一步減小壓力損失，而且不使流路急劇彎曲地沿軸向配置與入口11,15與出口12,16相連接的導(dǎo)管，可使熱交換器2的半徑方向尺寸減小。
與通過空氣通路入口15與空氣通路出口16的空氣的體積流量相比，將燃料與空氣相混合進(jìn)行燃燒，再在渦輪中膨脹、壓力下降的燃?xì)怏w積流量變大。在本實(shí)施例中，借助前述不等長的角形，縮短了體積流量小的空氣通過的空氣通路入口15及空氣通路出口16的長度；加長了體積流量大的燃?xì)馔ㄟ^的燃?xì)馔啡肟?1與燃?xì)馔烦隹?2長度。因此，可使燃?xì)饬魉傧鄬档?，可以更有效地避免壓力損失的產(chǎn)生。
再者，由于在形成角形的熱交換器2的前端部與后端部頂端的端面釬焊著端板8,10，因此，可將釬焊面積減至最小限度，可減小因釬焊不良引起的燃?xì)馀c空氣漏流的可能性；而且，可以在抑制入口11,15與出口12,16的開口面積減小的同時(shí)，可將入口11,15與出口12,16簡單而切實(shí)隔開。
下邊，參照圖12說明本發(fā)明的第2實(shí)施例。
第2實(shí)施例具有這樣的構(gòu)造它形成著在第1折線L1處將被彎折的第1傳熱板S1與第2傳熱板S2的端緣部分別向半徑方向內(nèi)側(cè)延伸的平板狀的延長部26,26，將兩延長部相互抵接釬焊起來，同時(shí)在它們的外側(cè)面上釬焊了從前述第1傳熱板S1與第2傳熱板S2突出出來的第2突起23。
如按該第2實(shí)施例，由2塊重疊起來的平板狀延長部26,26增強(qiáng)了各組件21…的端面，可以防止在接合部處的第1傳熱板S1與第2傳熱板S2的變形。
下邊，參照圖13說明本發(fā)明第3實(shí)施例。
在第3實(shí)施例中，在接合面3上將熱交換器2的組件21…相互接合…(參看圖2)時(shí)，在谷折線L2的人跟前側(cè)位置，將第1傳熱板S1…與第2傳熱板S2…切斷，在相互相對的第1傳熱板S1…與第2傳熱板S2…間夾持著隔板27進(jìn)行釬焊。這時(shí)，在隔板27的內(nèi)周端兩面固定著一對環(huán)狀隔板28,28，在這些環(huán)狀隔板28,28的外面上抵接釬焊著第1傳熱板S1與第2傳熱板S2的端緣并進(jìn)行焊接，同時(shí)，在隔板27的兩面上抵接釬焊著第1傳熱板S1與第2傳熱板S2的第1突起22…。
組件21…的安裝按以下順序進(jìn)行。首先，將一體地具有環(huán)狀隔板28,28的隔板27的半徑方向內(nèi)端預(yù)先固定在內(nèi)部殼體7上，而且，用圖中未示出的夾具將其半徑方向外端夾住，以90°間隔將4張隔板27…定位于熱交換器2的半徑方向。接下來，在4張隔板27…間插入4個(gè)組件21…，將其端緣抵接于隔板27…的兩面上，在這種狀態(tài)下釬焊起來，由此，使外部殼體6、內(nèi)部殼體7、隔板27…、與組件21…成為一體。
由于以沿半徑方向定位了的隔板27…為導(dǎo)引安裝4個(gè)組件21…，因此不僅能進(jìn)行正確地放射狀地排列各組件21…的第1傳熱板S1…與第2傳熱板S2…，而且由于可同時(shí)將組件21…釬焊于隔板27…的兩面上，從而提高了其作業(yè)性。且，由于僅僅附加了由薄板制成的隔板27…，可將結(jié)合部的散熱片堆的增加限制到最小限度，又由于在隔板27…的兩側(cè)面上釬焊著第1傳熱板S1與第2傳熱板S2的第1突起22…或第2突起23…，所以，第1突起22…相互間或第2突起23…相互間不需直接釬焊，這樣可以吸收由尺寸誤差引起的第1突起22…或第2突起23…的位置偏移。另外，由于不產(chǎn)生即不是燃?xì)馔?…也不是空氣通路5…的死區(qū)，因此不必?fù)?dān)心引起熱交換效率的降低。
下邊，參照圖14說明本發(fā)明第4實(shí)施例。
第4實(shí)施例，具有半徑方向外端彎曲成丁字形的2塊隔板27,27，這些隔板27,27半徑方向外端與一組合件Z1的第1傳熱板S1的端緣和另一組件21的第2傳熱板S2的端緣相接合。2塊隔板27,27相互接合并向半徑方向內(nèi)側(cè)延伸，在其兩側(cè)面連接著第1傳熱板S1與第2傳熱板S2的第2突起23…。在組件21安裝之前，先將隔板27,27的半徑方向外端預(yù)先固定于外部殼體6上，且以圖中未示出的夾具夾住其半徑方向內(nèi)端，將4對隔板27…以90°間隔定位于熱交換器2的半徑方向。
以下，借圖15說明本發(fā)明的第5實(shí)施例。
第5實(shí)施例具有1塊稍稍厚點(diǎn)的隔板27。在該隔板27的兩面上接合了第2突起23…的第1傳熱板S1與第2傳熱板S2的半徑方向外端，分別彎成丁字形并相互接合。在安裝組件21…時(shí)，由圖中未示出的夾具將4塊隔板27…沿半徑方向定位于外部殼體6與內(nèi)部殼體7間，在這種狀態(tài)，將4個(gè)組件21…接合于4塊隔板27…間。
前述第4實(shí)施例與第5實(shí)施例也能取得與前述第3實(shí)施例同樣的效果。
以上，詳述了本發(fā)明的實(shí)施例；但在不脫離其要旨的范圍內(nèi)，本發(fā)明可進(jìn)行種種設(shè)計(jì)變更。
例如，實(shí)施例中示例出了燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)E用的熱交換器2，但本發(fā)明也可適用于其他用途的熱交換器。另外，權(quán)利要求1所記述的發(fā)明，也不限于將第1傳熱板S1…與第2傳熱板S2…呈放射狀配置的熱交換器2，對于將其平行配置的熱交換器也同樣可以適用。還有，雖在實(shí)施例中，將熱交換器2分割成4個(gè)組件21…，但其分割個(gè)數(shù)也不局限于實(shí)施例這樣。
權(quán)利要求
1．一種熱交換器，其在其中，將通過折線(L1,L2)交替連設(shè)多塊的第1傳熱板(S1)及第2傳熱板(S2)而構(gòu)成的彎折析材(21)沿該折線(L1,L2)彎折成反復(fù)折返的彎曲狀，在相鄰的第1傳熱板(S1)與第2傳熱板(S2)間交替形成高溫流體通路(4)與低溫流體通路(5)，將第1傳熱板(S1)與第2傳熱板(S2)的流路方向兩端部切成分別具有2個(gè)端緣的角形；在高溫流體通路(4)的流路方向一端部，封閉前述一方角形的2個(gè)端緣中的一方、而敞開另一方，借此形成高溫流體通路入口(11)；同時(shí)，在高溫流體通路(4)的流路方向另一端部，封閉前述另一方角形的2個(gè)端緣的一方而敞開另一方，借此形成高溫流體通路出口(12)。另外，在低溫流體通路(5)的流路方向一端部，封閉前述另一方角形2個(gè)端緣的另一方而敞開其一方，借此形成低溫流體通路入口(15)；同時(shí)，在低溫流體通路(5)的流路方向另一端部，由封閉前述一方角形2個(gè)端緣的另一方而敞開一方來形成低溫流體通路出口(16)；其特征在于，為把高溫流體通路出入口(11,12)與低溫流體通路出入口(15,16)產(chǎn)生的壓力損失之和限制到最小限度；把前述各角形的2個(gè)端緣做成不等長，減低高溫流體通路出入口(11,12)的流體流速。
2．一種在半徑方向外周壁(6)與半徑方向內(nèi)周壁(7)間圍成的圓環(huán)狀的空間里沿圓周方向交替形成了沿軸向延伸的高溫流體通路(4)及低溫流體通路(5)而構(gòu)成的熱交換器，在其中，通過折線(L1,L2)交替連設(shè)多塊的第1傳熱板(S1)與多塊第2傳熱板(S2)而成的多塊彎折板材(21)沿該折線(L1,L2)被彎折而成為反復(fù)折返的彎曲狀從而形成多個(gè)組件(21)；通過將這些多個(gè)組件(21)沿圓周方向連接起來，由放射狀配置于前述半徑方向外周壁(6)與半徑方向內(nèi)周壁(7)間的前述第1傳熱板(S1)及第2傳熱板(S2)沿圓周方向交替形成前述高溫流體通路(4)及低溫流體通路(5)，而且，在前述高溫流體通路(4)的軸向兩端部開口來形成高溫流體通路入口(11)與低溫流體通路出口(12)，并且，在前述低溫流體通路(5)的軸向兩端部開口來形成低溫流體通路入口(15)與低溫流體通路出口(16)，其特征在于，使構(gòu)成沿圓周方向相鄰接的組件(Z1)的彎折板材(21)的端緣彼此直接接觸相接合。
3．一種在半徑方向外周壁(6)與半徑方向內(nèi)周壁(7)圍成的圓環(huán)狀空間內(nèi)。沿圓周方向交替形成沿軸向延伸的高溫流體通路(4)與低溫流體通路(5)而構(gòu)成的熱交換器；在其中，通過折線(L1,L2)交替連設(shè)多塊第1傳熱板(S1)及多塊第2傳熱板(S2)而成的多塊彎折板材(21)沿該折線(L1,L2)被彎折而成為反復(fù)折返的彎曲狀從而形成多個(gè)組件(21)，通過將這些多個(gè)的組件(21)沿圓周方向連接起來，借助在前述半徑方向外周壁(6)與半徑方向內(nèi)周壁(7)間放射狀配置的前述第1傳熱板(S1)與第2傳熱板(S2)沿圓周方向交替形成前述高溫流體通路(4)與低溫流體通路(5)，而且在前述高溫流體通路(4)的軸向兩端部開口來形成高溫流體通路入口(11)與低溫流體通路出口(12)；在前述低溫流體通路(5)的軸向兩端部開口來形成低溫流體通路入口(15)與低溫流體通路出口(16)，其特征在于，隔板(27)沿半徑方向配置于半徑方向外周壁(6)與半徑方向內(nèi)周壁(7)之間，構(gòu)成組件(Z1)的彎折板材(21)的端緣接合于上述隔板(27)的兩側(cè)面。
全文摘要
在交替配置通過燃?xì)獾娜細(xì)馔?與通過空氣的空氣通路5的熱交換器上,將其一端側(cè)切成不等長的角形形成燃?xì)馔啡肟?1與空氣通路出口16;同時(shí),將其另一端側(cè)切成不等長角形形成燃?xì)馔烦隹?2與空氣通路入口15。體積流量大的燃?xì)馑ㄟ^的燃?xì)馔啡肟?1與出口12形成于角形長邊側(cè);體積流量小的空氣通過的空氣通路入口15與出口16形成于角形短邊側(cè)。由此,可以避免由高溫流體與低溫流體的體積流量差引起的壓力損失的增加,可減小整個(gè)熱交換器的壓力損失。
文檔編號F28F9/00GK1234108SQ9719892
公開日1999年11月3日 申請日期1997年10月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月17日
發(fā)明者柳內(nèi)秀之, 角田正 申請人:本田技研工業(yè)株式會社