熱交換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱交換器。
【背景技術(shù)】
[0002]過(guò)去，已知有各種各樣的熱交換器。例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，公開(kāi)了一種熱交換器，所述熱交換器配備有第一流體流通部和第二流體流通部，所述第一流體流通部由具有作為第一流體的加熱體流通的多個(gè)小室的蜂窩結(jié)構(gòu)體形成，所述第二流體流通部設(shè)置在該第一流體流通部的外周部。制冷劑在第二流體流通部流通，從在第一流體流通部?jī)?nèi)流通的加熱體奪取熱，冷卻加熱體。另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中，公開(kāi)了一種空冷式半導(dǎo)體散熱器，所述空冷式半導(dǎo)體散熱器具有輻射狀的冷卻面和與該輻射狀的冷卻面一體化且相對(duì)于軸呈同心圓狀的冷卻面?？梢哉J(rèn)為，專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)的輻射狀的冷卻面和同心圓狀的冷卻面容易確保散熱面積，與專(zhuān)利文獻(xiàn)I公開(kāi)的熱交換器組合使用也是有效的。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:國(guó)際公開(kāi)2011/071161號(hào)公報(bào)
[0006]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2003 - 100974號(hào)公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明所要解決的課題
[0008]但是，上述輻射狀的冷卻面和同心圓狀的冷卻面的組合，當(dāng)考慮到制冷劑和成為冷卻對(duì)象的加熱體的配置時(shí)，在傳熱效率(熱傳導(dǎo)性)方面還有進(jìn)一步改進(jìn)的余地。
[0009]因此，獲得本說(shuō)明書(shū)公開(kāi)的熱交換器的良好的熱傳導(dǎo)性成為本發(fā)明的課題。
[0010]解決課題的手段
[0011]為了解決這一課題，本說(shuō)明書(shū)公開(kāi)的熱交換器配備有:熱交換體，成為冷卻對(duì)象的流體通過(guò)所述熱交換體；制冷劑通路，所述制冷劑通路設(shè)置于所述熱交換體的中心部和外周部中的至少一方，與所述熱交換體進(jìn)行熱交換的制冷劑在所述制冷劑通路中流通，所述熱交換體配備有:從中心部向外周延伸的第一傳熱機(jī)構(gòu)；和沿著周向方向延伸且與所述第一傳熱機(jī)構(gòu)交叉的第二傳熱機(jī)構(gòu)。并且，所述第一傳熱機(jī)構(gòu)的傳熱效率比所述第二傳熱機(jī)構(gòu)的傳熱效率高。這里，傳熱效率被理解為將每一個(gè)間隔壁的厚度乘以作為形成熱交換體的材料的物理參數(shù)值的熱傳導(dǎo)率。
[0012]將半徑方向的熱流、即朝向設(shè)置在熱交換體的中心部或外周部的制冷劑通路的傳熱路徑的傳熱效率設(shè)定得高，提高朝向制冷劑通路的熱傳導(dǎo)性。借此，能夠獲得熱交換器的良好的熱傳導(dǎo)性，有效地將冷卻對(duì)象冷卻。
[0013]所述第一傳熱機(jī)構(gòu)是從所述熱交換體的中心部向外周部呈輻射狀延伸的第一間隔壁，所述第二傳熱機(jī)構(gòu)是同心狀的第二間隔壁，也可以將所述第一間隔壁的厚度設(shè)定得比所述第二間隔壁的厚度厚。同心狀的間隔壁、即第二間隔壁可以擴(kuò)大與成為冷卻對(duì)象的流體的接觸面積。另一方面，這樣的同心狀的間隔壁的傳熱效率必須比呈輻射狀延伸的間隔壁、即第一間隔壁的傳熱效率低。因此，通過(guò)將第一間隔壁的厚度設(shè)定得比第二間隔壁的厚度厚，使得成為第一傳熱機(jī)構(gòu)的第一間隔壁的傳熱效率比第二間隔壁高。
[0014]所述第一傳熱機(jī)構(gòu)是從所述熱交換體的中心部向外周部呈輻射狀延伸的第一間隔壁，所述第二傳熱機(jī)構(gòu)是同心狀的第二間隔壁，所述第一間隔壁的材料的熱傳導(dǎo)性也可以比所述第二間隔壁的材料的熱傳導(dǎo)性高。如上所述，同心狀的間隔壁、即第二間隔壁可以擴(kuò)大成為冷卻對(duì)象的流體的接觸面積。另一方面，這樣的同心狀的間隔壁的傳熱效率必須比呈輻射狀延伸的間隔壁、即第一間隔壁的傳熱效率低。因此，通過(guò)利用具有比形成第二間隔壁的材料的熱傳導(dǎo)性高的熱傳導(dǎo)性的材料形成第一間隔壁，使得成為第一傳熱機(jī)構(gòu)的第一間隔壁的傳熱效率比第二間隔壁高。由于使熱傳導(dǎo)性不同，所以可以使得在形成第一間隔壁的材料與形成第二間隔壁的材料之間熱傳導(dǎo)率不同。即，可以利用熱傳導(dǎo)率比形成第二間隔壁的材料的熱傳導(dǎo)率高的材料形成第一間隔壁。
[0015]所述第一傳熱機(jī)構(gòu)是所述熱交換體中的從成為冷卻對(duì)象的流體的入口側(cè)向出口側(cè)延伸的第一間隔壁，所述第二傳熱機(jī)構(gòu)是所述熱交換體中的從成為冷卻對(duì)象的流體的入口側(cè)向出口側(cè)延伸的第二間隔壁，所述第一間隔壁的厚度和所述第二間隔壁中的至少一方也可以配備有厚度從所述入口側(cè)向出口側(cè)變薄的部分。對(duì)于成為冷卻對(duì)象的流體的溫度，越接近熱交換體的入口，則溫度越高。因此，通過(guò)使第一間隔壁或第二間隔壁的厚度越在接近于入口側(cè)越厚，易于向制冷劑通路側(cè)傳導(dǎo)熱，提高溫度效率。
[0016]所述第一傳熱機(jī)構(gòu)是所述熱交換體中的從成為冷卻對(duì)象的流體的入口側(cè)向出口側(cè)延伸的第一間隔壁，所述第二傳熱機(jī)構(gòu)是所述熱交換體中的從成為冷卻對(duì)象的流體的入口側(cè)向出口側(cè)延伸的第二間隔壁，所述第一間隔壁的厚度和所述第二間隔壁中的至少一方也可以配備有厚度從所述入口側(cè)向出口側(cè)變厚的部分。這是一種以壓力損失的降低作為優(yōu)先的方式。在熱交換體的入口附近，流體的溫度高，其體積大。因此，當(dāng)流路面積狹小時(shí)，對(duì)壓力損失的影響變大，壓力損失變高。因此，通過(guò)越靠近入口側(cè)越使第一間隔壁或第二間隔壁的厚度變薄，降低壓力損失，通過(guò)越靠近出口側(cè)越變厚，防止溫度效率降低。
[0017]發(fā)明的效果
[0018]根據(jù)本說(shuō)明書(shū)公開(kāi)的熱交換器，可以獲得良好的熱傳導(dǎo)性。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是表示第一種實(shí)施方式的熱交換器的概略結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。
[0020]圖2是圖1中的A —A線(xiàn)剖視圖。
[0021]圖3是表示第一間隔壁及第二間隔壁的厚度的說(shuō)明圖。
[0022]圖4是表示使第二間隔壁的密度變化了的變形例的說(shuō)明圖。
[0023]圖5是表示圖4所示的變形例中的第二間隔壁的配置的說(shuō)明圖。
[0024]圖6是表示第二種實(shí)施方式的熱交換器的說(shuō)明圖。
[0025]圖7(A)?(C)是表示第三種實(shí)施方式的熱交換器的說(shuō)明圖。
[0026]圖8(A)?(C)是表示第四種實(shí)施方式的熱交換器的說(shuō)明圖。
[0027]圖9是表示使第二間隔壁的截面形狀為矩形的例子的說(shuō)明圖。
[0028]圖10是表示使第二間隔壁的截面形狀為螺旋狀的例子的說(shuō)明圖。
[0029]圖11是表示使第二間隔壁的截面形狀為橢圓狀的例子的說(shuō)明圖。
[0030]圖12是表示將制冷劑通路設(shè)置在熱交換體的中心部和外周部的例子的說(shuō)明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。但是，在附圖中，有時(shí)各個(gè)部分的尺寸、比例等并不與實(shí)際情況完全一致。另外，在有的情況下，在附圖中省略了對(duì)細(xì)節(jié)的描
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[0032](第一種實(shí)施方式)
[0033]首先，參照?qǐng)D1至圖3，對(duì)于第一種實(shí)施方式的熱交換器I進(jìn)行說(shuō)明。熱交換器I可以將各種流體作為冷卻對(duì)象，但是，在第一種實(shí)施方式中，作為組裝到裝配于內(nèi)燃機(jī)中的排氣再循環(huán)裝置中、對(duì)EGR(Exhaust Gas Recirculat1n排氣再循環(huán))氣體進(jìn)行冷卻的EGR冷卻器使用。圖1是表示第一種實(shí)施方式的熱交換器I的概略結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。圖2是圖1中的A — A線(xiàn)剖視圖。圖3是表示熱交換器I配備的間隔壁的厚度的說(shuō)明圖。
[0034]熱交換器I在內(nèi)部配備有EGR氣體流通的EGR配管2。EGR配管是不銹鋼(SUS)制造的管材。EGR配管2也可以采用鋁等其它材料。熱交換器I配備有將端部3a接合到EGR配管2的端部2a上、且在EGR配管2的外周部形成制冷劑通路4的殼體構(gòu)件3。殼體構(gòu)件3也是不銹鋼(SUS)制造的。在殼體構(gòu)件3上，配備有將制冷劑導(dǎo)入到制冷劑通路4中的制冷劑入口 3bl和將制冷劑通路4內(nèi)的制冷劑排出的制冷劑出口 3b2。制冷劑可以是任一種制冷劑，但是，在本實(shí)施方式中，使用冷卻水。在殼體構(gòu)件3的外壁上設(shè)置有撐條3c。
[0035]在EGR配管2內(nèi)容納有與EGR配管2的內(nèi)周壁面2b接觸地配置的熱交換體5。成為冷卻對(duì)象的流體、即在本實(shí)施方式中的EGR氣體通過(guò)熱交換體5。熱交換體5是碳化硅(SiC)陶瓷制造的。陶瓷材料具有高效率的熱傳導(dǎo)，并且可以發(fā)揮高的耐腐蝕性。因此，具有高熱傳導(dǎo)率的陶瓷材料適合于作為配置在EGR配管內(nèi)的熱交換體或被覆構(gòu)件的材料。熱交換體5成形為筒狀，形成通路以使EGR氣體能夠通過(guò)。熱交換體5能夠與經(jīng)由EGR配管2在制冷劑通路4內(nèi)流通的制冷劑進(jìn)行熱交換。即，EGR氣體在通過(guò)熱交換體5時(shí)，經(jīng)由熱交換體5及EGR配管2與制冷劑進(jìn)行熱交換，并被冷卻。
[0036]參照?qǐng)D2，熱交換體5配備有從中心部向外周部呈輻射狀延伸的第一間隔壁5a，作為從中心部6向外周部延伸的第一傳熱機(jī)構(gòu)。另外，熱交換體5配備有同心狀的第二間隔壁5b，作為沿著周向方向延伸且與第一間隔壁5a交叉的第二傳熱機(jī)構(gòu)。這里，中心部6并不要求是整個(gè)熱交換體5的中心。第一間隔壁5a只要是形成從熱交換體5的內(nèi)側(cè)朝向外側(cè)的熱傳遞路徑的間隔壁即可。即，只要是在半徑方向上延伸的間隔壁即可，也可以在途中形成波浪狀或者彎曲。另一方面，第二間隔壁5b的形狀優(yōu)選具有在周向方向上排列的部分。第二間隔壁5b在與流體的流通方向正交的截面上可以是圓形、橢圓形、或者矩形。另外，并不要求配備有完全的環(huán)狀，也可以是將環(huán)狀開(kāi)放的形狀。這樣的第二間隔壁5b通過(guò)與第一間隔壁5a交叉，可以提高熱交換體5的強(qiáng)度。另外，通過(guò)設(shè)置第二間隔壁5b，可以增大與流體的接觸面積，可以提高溫度效率。
[0037]這里，參照?qǐng)D2及圖3，第一間隔壁5a的厚度Tl比第二間隔壁5b的厚度T2厚。這樣，在第一種實(shí)施方式中，通過(guò)使第一間隔壁5a和第二間隔壁5b的厚度具有變化，可以使第一傳熱機(jī)構(gòu)、即第一間隔壁5a的傳熱效率比第二傳熱機(jī)構(gòu)、即第二間隔壁5b的傳熱效率高。這樣，通過(guò)加厚第一間隔壁5a的厚度，使向制冷劑通路4的熱傳導(dǎo)路徑變粗，可以提高傳熱效率。另外，若加厚第二間隔壁5b，壓力損失相應(yīng)程度地增大。但是，在第一種實(shí)施方式中，由于第二間隔壁5b薄，所以，可以減小壓力損失，有助于熱效率的提高。這里，第二間隔壁5b可以將一個(gè)個(gè)的厚度減薄，并且，使個(gè)數(shù)增加。如果增加第二間隔壁5b的個(gè)數(shù)，則可以更加增大與流體的接觸面積。其結(jié)果是，可以進(jìn)一步提高溫度效率。即使增加第二間隔壁5b的個(gè)數(shù)，如果將第二間隔壁5b的厚度減薄，則壓力損失的增大也會(huì)得到抑制。這樣，伴隨著第二間隔壁5b的個(gè)數(shù)的增加將一個(gè)個(gè)的第二間隔壁5b的厚度減薄，這對(duì)于滿(mǎn)足第一間隔壁5a的厚度與第二間隔壁5b的厚度的關(guān)系也是合適的。另外，減薄第二間隔壁5b的厚度，對(duì)于確保EGR氣體的流路面積也是有利的。
[0038]這里，對(duì)于第一間隔壁5a的厚度與第二間隔壁5b的厚度的比較，更詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。即使第一間隔壁5a局部地變薄，該部位的厚度比第二間隔壁5b上的任意位置的厚度薄，但是，只要第一間隔壁5a的平均厚度比第二間隔壁5b的平均厚度厚即可。
[0039]另外，假定將配備有正方形小室的熱交換體容納于圓筒狀的EGR配管中，則在EGR配管附近小室難以保持正方形，小室