專利名稱:層狀熱交換器的制作方法
技術領域:
本申請涉及一種層狀熱交換器,它例如可用作機動車冷卻器用的層狀蒸發(fā)器。
背景技術:
圖17和18顯示了用于制造作為機動車冷卻器的傳統(tǒng)蒸發(fā)器的鋁質層狀熱交換器的一部分鋁板。
參考這些附圖,鋁板40通常在其一個表面上形成有用于形成前、后流體管道的凹槽部分42a和42b,它們由垂直延長的分隔脊41分開;用于形成前、后上部箱體的凹槽部分43a和43b,它們與凹槽部分42a和42b的上端相連,并且深度大于凹槽部分42a和42b;以及用于形成前、后下部箱體的凹槽部分(未示出),它們與凹槽部分42a和42b的下端相連,并且深度大于凹槽部分42a和42b。用于形成前、后上部箱體的凹槽部分43a和43b在它們的底壁中分別具有流體通道孔44a和44b。用于形成前、后下部箱體的凹槽部分(未示出)在它們的底壁中分別具有流體通道孔。
兩個相鄰的鋁板40和40層疊地裝配在一起,并且它們的凹槽表面彼此相對,從而鋁板40和40的相對的分隔脊41和41彼此連接起來,并且其相對的周向邊緣45和45彼此相連,由此形成了一個具有前、后扁平管道、與這些管道部分相連的前、后上部箱體部分和前、后下部箱體部分的扁平管部分。平行地設置多個這樣的扁平管部分,從而使相鄰的平行管部分的前上部箱體部分彼此連通,其后上部箱體部分彼此連通,其前下部箱體部分彼此相通,其后下部箱體部分彼此相通。
為了改善熱交換器的熱交換效率,將制冷劑回路設計為使得制冷劑按之字形流動通過交換器的整個芯部。為此,將多個扁平管部分的組件分成扁平管塊。制冷劑回路具有在扁平管塊之一中設置的彎頭部分,用于將制冷劑的流動方向從每個扁平管部分的一側變?yōu)榱硪粋?,例如從前上部箱體部分變?yōu)楹笊喜肯潴w部分。彎頭部分包括一個用于保持鋁板40的用于形成前、后上部箱體的凹槽部分43a和43b彼此相通的連通部分50。當相鄰的鋁板40和40按照其凹槽表面彼此相對的方式裝配并連接時,通過彼此相對的連通部分50和50形成制冷劑流動方向改變通道。
但是,利用傳統(tǒng)的層狀熱交換器,用于使鋁板40的用于形成前、后上部箱體的凹槽部分43a和43b保持彼此相通的連通部分50具有底板51,它與凹槽部分43a和43b的底壁46和46相齊平,而且凹槽部分43a和43b以及連通部分50具有同樣的深度。這樣增加了在用于改變制冷劑在扁平管部分中流動的方向的彎頭部分處整個箱體部分的容量,結果使得由于制冷劑的內部壓力而導致的應力集中在箱體側壁上,尤其是如圖16中的箭頭所示集中在上、下壁52和52上。因此,這種熱交換器存在一個問題箱體側壁相對于制冷劑內部壓力的極限強度比其它的部分低。
尤其是在近年來,就通過在保證熱交換器的效率的同時減小用于制造熱交換器的板厚而減少成本的角度而言,十分迫切地需要提供一種能夠有效地防止由于作用在彎頭部分上的制冷劑的內部壓力產生的應力集中而導致箱體側壁破裂的結構。
本發(fā)明的一個目的是通過克服現有技術中存在的問題而滿足上述需要,并提供一種如下所述的熱交換器,其中,在用于改變流體流動方向的彎頭部分處的箱體側壁可以相對于制冷劑的內部壓力具有更高的極限強度,從而減少因為流體內部壓力而在彎頭部分上產生的應力集中,使彎頭部分足以抵抗壓力并能有效地防止箱體側壁破裂,因此可以減小用于制造熱交換器的板材的厚度,確保交換器具有高效率,并通過減少金屬板的厚度而降低成本。
發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種包括大體上為矩形的金屬板的層狀熱交換器,每塊金屬板在其一個表面上形成有用于形成前、后流體管道的凹槽部分,它們由一個垂直延長的分隔脊分開;用于形成前、后上部箱體的凹槽部分,它們與上述的形成管道的部分的上端相連并且深度大于這些形成管道的部分;以及用于形成前、后下部箱體的凹槽部分,它們與上述的形成管道的部分的下端相連并且深度大于這些形成管道的部分,用于形成前、后上部箱體的凹槽部分在其底壁中具有相應的流體通道孔,用于形成前、后下部箱體的凹槽部分在其底壁中具有相應的流體通道孔,每一對相鄰的金屬板以疊置的層的方式裝配在一起,并且其凹槽表面彼此相對,從而金屬板的相對的分隔脊彼此連接起來,并且其相對的周向邊緣彼此相連接,由此形成了一個具有前、后扁平管道以及與管道相連的前、后上部箱體部分和前、后下部箱體部分的扁平管部分,平行地設置多個這樣的扁平管部分,從而使相鄰的平行扁平管部分的前上部箱體部分彼此相通,其后上部箱體部分彼此相通,其前下部箱體部分彼此相通,其后下部箱體部分彼此相通。該層狀熱交換器的特征在于金屬板在分隔脊的上端和下端之一處設有一個用于形成流體流動方向改變通道的凹陷部分,該凹陷部分具有橫截面為圓弧狀的底壁,扁平管部分的前、后上部箱體部分或者其前、后下部箱體部分通過流體流動方向改變通道而彼此保持連通,該流體流動方向改變通道具有大致為圓形的橫截面,并由彼此相對的凹陷部分形成。
在本發(fā)明所述的層狀熱交換器中,凹陷部分的具有圓弧狀橫截面的底壁其深度最好小于用于形成箱體的凹槽部分的深度。
在本發(fā)明所述的層狀熱交換器中,由相對的凹陷部分形成的通道優(yōu)選地具有圓形橫截面。
優(yōu)選的,凹陷部分包括位于凹陷部分中心線之上和之下的分別與至少為60到小于90度的角度相對應且橫截面為圓弧形的圓弧形部分,以便具有相同的曲率半徑。
在本發(fā)明所述的層狀熱交換器中,通道優(yōu)選地具有橢圓形橫截面。
在本發(fā)明的層狀熱交換器中,凹陷部分的橫截面為圓弧形的底壁其深度最好是用于形成箱體的凹槽部分的深度的1/5-4/5。
或者,凹陷部分的橫截面為圓弧形的底壁其深度最好是用于形成箱體的凹槽部分的深度的1/4-3/4。
在本發(fā)明的層狀熱交換器中,熱交換器的分別由前、后扁平管道形成的前側和后側最好具有相同數量的通路。
或者,在本發(fā)明的層狀熱交換器中,熱交換器的分別由前、后扁平管道形成的前側和后側優(yōu)選地具有不同數量的通路。
此外,在本發(fā)明的層狀熱交換器中,熱交換器的分別由前、后扁平管道提供的氣體出口側和氣體入口側優(yōu)選地具有不同數量的通路,而且氣體出口側的通路數量大于氣體入口側的數量。
在本發(fā)明的層狀蒸發(fā)器的情況下,流體流動方向改變通道由圓弧形橫截面的相對底壁變得更窄,并因此由面積縮小的并且被圓弧形橫截面的底壁所增強的側壁部分形成。在流體流動方向改變通道處,也就是在彎頭部分處,箱體側壁相對于制冷劑的內部壓力可以具有更高的極限強度,以減少因為流體內部壓力而在彎頭部分上產生的應力集中,使得彎頭部分對壓力有足夠高的抵抗力,并有效地防止箱體側壁破裂。這就使得可以具有以下優(yōu)點,即,減小制造熱交換器的板的厚度,能確保高的熱交換效率,并且因為減小了金屬板的厚度而可以降低成本。
用于形成流體流動方向改變通道的凹陷部分的具有圓弧形橫截面的底壁其深度小于用于形成箱體的凹槽部分,以更加可靠地確保上述優(yōu)點。
當本發(fā)明的層狀熱交換器中的流體流動方向改變通道其橫截面是圓形或者橢圓形的時候,使通道部分的耐壓性增強。尤其是如果橫截面為圓形,則該通道部分具有耐壓性顯著、橫截面增大以及對通過的流體流阻力減小的優(yōu)點。
如果本發(fā)明層狀熱交換器的用于形成通道的凹陷部分的具有圓弧形橫截面的底壁其深度小于用于形成箱體的凹槽部分的深度的1/5,該連通通道不具有足夠的橫截面面積,對所通過的流體流的阻力增大,因此是不理想的。此外,如果該底壁的深度大于用于形成箱體的凹槽部分的深度的4/5,則難以通過拉拔而制造該凹陷部分,使得板材容易出現裂紋,從而過大的深度是不理想的。更優(yōu)選的是,底壁的深度是用于形成箱體的凹槽部分的深度的1/4-3/4。
利用本發(fā)明的層狀熱交換器,熱交換器的分別由前、后扁平管道提供的氣體出口側和氣體入口側可以具有相同或不同數量的通路。當這些側具有不同數量的通路時,空氣出口側的通路數量最好比空氣入口側的多,其原因如下。當準備將本發(fā)明的層狀熱交換器用作例如機動車冷卻器用的層狀蒸發(fā)器時,在整個蒸發(fā)器中通路數量的增大通常會導致制冷劑的均勻分布,但同時造成更大的壓力損失。制冷劑通過在空氣出口側的扁平管道被引入蒸發(fā)器中,而且流經這些管道的制冷劑的干燥度低(在相對于氣體而言存在大量的液體的情況下),因此極不容易涉及到大的壓力損失。因此,希望空氣出口側的通路數量比空氣入口側的多。
圖1是表示本發(fā)明層狀熱交換器的第一實施例的示意主視圖。
圖2是表示圖1所示熱交換器的制冷劑回路的示意透視圖。
圖3是顯示熱交換器的鋁板對的部分剖開的透視圖。
圖4是顯示分別具有用于形成制冷劑流動方向改變通道的凹陷部分的鋁板對的部分剖開的透視圖。
圖5是顯示具有分隔壁的鋁板的部分剖開的透視圖。
圖6是沿豎直斷面部分剖開的顯示圖1所示熱交換器的放大的局部視圖。
圖7是熱交換器的下部箱體部分沿水平斷面的放大的局部視圖。
圖8包括沿圖7中的X-X線的放大的剖視圖;圖8a表示用于形成制冷劑流動方向改變通道的鋁板凹陷部分的橫截面形狀的第一個例子;圖8b是凹陷部分的橫截面形狀的第二個例子;圖8c是凹陷部分的橫截面形狀的第三個例子;圖8d是凹陷部分的橫截面形狀的第四個例子。
圖9是圖1所示熱交換器的水平截面的放大的局部視圖。
圖10是熱交換器的放大的右視圖。
圖11是圖10所示熱交換器的放大的右視圖,示出了截面中的制冷劑入口和出口管。
圖12是表示本發(fā)明層狀熱交換器的第二實施例的制冷劑回路的示意透視圖。
圖13是表示本發(fā)明層狀熱交換器的第三實施例的制冷劑回路的示意透視圖。
圖14表示本發(fā)明層狀熱交換器的第四實施例的制冷劑回路的示意透視圖。
圖15是熱交換器的改進鋁板的放大的局部主視圖。
圖16是沿圖15中的Y-Y線截取的放大視圖。
圖17是表示傳統(tǒng)層狀熱交換器的鋁板的放大的局部主視圖。
圖18是沿圖17中的Z-Z線截取的放大視圖。
圖19是具有其橫截面形狀為圖8a所示第一個例子的用于形成通道的凹陷部分的鋁板的放大的局部剖視圖。
具體實施例方式
以下參考附圖描述本發(fā)明的實施例。
此處使用的術語“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”是基于圖1而言的;“左”表示圖1的左手側,“右”表示圖1的右手側,“前”表示附圖平面的后側,“后”表示附圖平面的前側,“上”表示圖的上側,“下”表示圖的下側。
圖中顯示的本發(fā)明層狀熱交換器用作機動車冷卻器用的層狀蒸發(fā)器。
圖1-11表示本發(fā)明層狀蒸發(fā)器的第一實施例。首先參考圖1,本發(fā)明的層狀蒸發(fā)器1由鋁(包括鋁合金)制成,包括并排設置的多個扁平管部分A,而且其所具有的制冷劑回路被設計成使制冷劑按之字形流過蒸發(fā)器1的整個內部。
參考表示第一實施例的圖2,多個扁平管部分A的整個組件被分為左、右兩個扁平管塊B1和B2。扁平管塊B1和B2中的每一個都具有多個扁平管部分A。制冷劑回路具有四個通路,使制冷劑沿著前、后扁平管道11a和11b向上和向下流過兩個塊B1和B2。在這種情況下,蒸發(fā)器的分別由扁平管道11a和11b的前、后組所形成的前側和后側其通路數量相同。制冷劑回路的左塊B2具有一個彎頭部分18,用于將制冷劑的流動方向從在每個扁平管部分A一側的前下部箱體部分12a改變到在該扁平管部分A另一側的后下部箱體部分12b。以下將會描述這一特征。
扁平管塊B1和B2中的每一個均包括例如2-20個、優(yōu)選的是2-15個、更好是3-10個扁平管部分A。
以下參考圖3,制造層狀蒸發(fā)器1的通常為矩形的每一個鋁板2在其一個表面上形成有用于形成前、后制冷劑管道的凹槽部分4a和4b,它們由一個垂直延長的分隔脊6分開;用于形成前、后上部箱體的凹槽部分3a和3b,它們與這些部分4a和4b的上端相連,深度大于這些部分,并且在從前面看時是圓形的;以及用于形成前、后下部箱體的凹槽部分5a和5b,它們與這些部分4a和4b的下端相連,深度大于這些部分,并且在從前面看時是圓形的。用于形成前、后上部箱體的凹槽部分3a和3b在其底壁中分別具有相應的制冷劑通道孔13a和13b,并且該孔在從前面看時是圓形的。用于形成前、后下部箱體的凹槽部分5a和5b在其底壁中具有相應的制冷劑通道孔15a和15b,并且該孔在從前面看時是圓形的。脊6的高度大致與用于形成制冷劑管道的凹槽部分4a和4b的深度相同。
前、后上部凹槽部分3a和3b的孔13a和13b中的一個設有一個環(huán)形壁14,該壁是通過去毛刺工藝而形成的并從凹槽部分3a或3b朝外突出。前、后下部凹槽部分5a和5b的孔15a和15b中的一個設有環(huán)形壁16a和16b,該壁是通過去毛刺工藝而形成的并從凹槽部分5a或5b朝外突出。
兩個相鄰的鋁板2和2以疊層的方式裝配在一起,而且其凹槽表面彼此相對,板2和2的相對的分隔脊6和6、以及其相對的周向邊緣7和7彼此連接在一起,由此形成了一個具有前、后的扁平管道11a和11b、前、后上部箱體部分10a和10b以及前、后下部箱體部分12a和12b的扁平管部分A。在由相鄰鋁板2和2的用于形成制冷劑管道的凹槽部分4a和4b所形成的各扁平管道11a和11b中插入內翅片9和9(見圖3、4和9)。
多個這樣的扁平管部分A并排設置,并且每一對相鄰的左、右扁平管部分A和A的相對的鋁板2和2彼此裝配在一起。此時,在前、后上部箱體部分10a或10b處,以及在前、后下部箱體部分12a或12b處,將在一個鋁板2的用于形成上部箱體的凹槽部分3a或3b中圍繞著制冷劑孔13a或13b的環(huán)形壁14裝配在另一個孔13b或13a中,并且將在用于形成下部箱體的凹槽部分5a或5b中圍繞著制冷劑孔15a或15b的環(huán)形壁16a或16b裝配在另一個孔15b或15a中。這使得相鄰管部分A和A的前上部箱體部分10a和10a彼此相通,其后上部箱體部分10b和10b彼此相通,其前下部箱體部分12a和12a彼此相通,其后下部箱體部分12b和12b彼此相通。
此外,如圖1所示,在每一對相鄰的扁平管部分A和A的前、后管道之間插置著波紋狀翅片24。在蒸發(fā)器1的左、右外側上設置側板22和22,在每個側板22和管部分A的前、后管道11a及11b之間也設置波紋狀翅片24。
另外參考圖1、10和11,制冷劑入口管30在層狀蒸發(fā)器1的右扁平管塊B1的右端處被連接至前下部箱體部分12a上。制冷劑出口管31在塊B1的右端被連接至后下部箱體部分12b上。將這些制冷劑入口管30和出口管31設置成沿著右側板22延伸。具有一個制冷劑入口34和一個制冷劑出口35的接頭構件33裝在管30和31的上端上。
如圖2所示,該實施例的扁平管部分A的整個組件被分為左、右兩個扁平管塊B1和B2,其所具有的制冷劑回路被設計為允許制冷劑呈之字形地流過蒸發(fā)器1的整個內部,以獲得改善的熱交換效率。尤其是利用本發(fā)明的層狀蒸發(fā)器,制冷劑回路的左扁平管塊B2的扁平管部分A具有一個彎頭部分,用于將制冷劑的流動方向從在扁平管部分A一側的前下部箱體部分12a改變到在該扁平管部分A另一側的后下部箱體部分12b。
在左、右管塊B1和B2之間的邊界處,在右塊B1的左端處的前上部箱體部分10a和在左塊B2的右端處的前上部箱體10a彼此相通,在右塊B1的左端處的后上部箱體部分10b和在左塊B2的右端處的后上部箱體10b同樣彼此相通。另一方面,在右塊B1的左端處的前下部箱體部分12a和在左塊B2的右端處的前下部箱體12a的接合處被堵塞,并且在右塊B1的左端處的后下部箱體部分12b和在左塊B2的右端處的后下部箱體12b的接合處也同樣被堵塞。
因此,在左、右管塊B1和B2之間的邊界處,圖5所示的鋁板2被用作在右管塊B1的左端處形成扁平管部分A且在左管塊B2的右端處形成扁平管部分A的端部鋁板2和2。這些鋁板2和2的用于形成前、后下部箱體的凹槽部分5a和5b在其底壁中沒有為制冷劑的通過而設置的孔,但是設有分隔壁8和8。
由于圖5所示的鋁板2與圖3所示的普通鋁板2在其他方面相同,因此用相關圖中類似的附圖標記或標號來表示類似的部件。
圖4進一步顯示出在圖2所示制冷劑回路的左扁平管塊B2中所使用的鋁板2,它作為彎頭部分,用于將制冷劑的流動方向從在扁平管部分A一側的前下部箱體12a改變到在該扁平管部分A另一側的后下部箱體12b。
如圖4所示,并且在圖7和8a中可以看得更詳細,鋁板2在其分隔脊6的下端處具有一個凹陷部分17,該凹陷部分17具有橫截面為圓弧形的底壁17a,其深度小于用于形成前、后下部箱體的凹槽部分5a和5b的深度。當通過將相鄰的鋁板2和2按照其凹槽表面彼此相對的方式疊置地裝配起來而形成扁平管部分A的時候,將相對的脊6和6彼此連接起來,并將相對的周向邊緣7和7彼此連接起來,通過彼此相對的凹陷部分17和17形成了一個用于改變制冷劑的流動方向且具有大致為圓形的橫截面的通道18。通過該方向改變通道18,使得前、后下部箱體部分12a和12b彼此相通。
由于圖4所示的鋁板2與圖3所示的普通鋁板2在其他方面相同,因此用相關圖中類似的附圖標記或標號來表示類似的部件。
例如,在前述實施例中所包括的中間鋁板2是由鋁釬接板(blazingsheet)制成的,側板22和22也是由鋁釬接板制成的。內翅片9和波紋狀翅片24由鋁薄板制成。
利用所述的層狀蒸發(fā)器1,通過制冷劑入口管30引入在右管塊B1內的前下部箱體部分12a中的制冷劑升高,通過塊B1的前扁平管道11a到達前上部箱體部分10a,從該部分制冷劑流入在與左側上的塊B1相鄰的管塊B2中的前上部箱體部分10a。
然后,制冷劑從塊B2的前箱體部分10a向下流經前扁平管道11a,流到在塊B2下端處的前下部箱體部分12a,再流經塊B2的彎頭部分,也就是流經扁平管部分A的橫截面為圓形的方向改變通道18,流入同一個塊B2的后下部箱體部分12b。
隨后,制冷劑向上流動,從塊B2的后下部箱體部分12b經后扁平管道11b流到后上部箱體部分10b,然后從該箱體部分10b流入右側的相鄰管塊B1的后上部箱體部分10b。
制冷劑還從塊B1中的后上部箱體部分10b向下流經后扁平管道11b,流到后下部箱體部分12b,然后制冷劑從這里經過出口管31流出蒸發(fā)器。
另一方面,如圖2中的W所示,空氣(氣流)從后方向前側地流經層狀蒸發(fā)器1,也就是流經相鄰的扁平管部分A和A之間以及扁平管部分A和每個側板22之間的間隙,在這些間隙中設有波紋狀翅片24,由此能夠通過鋁板2和波紋狀翅片24的壁表面與制冷劑進行有效的熱交換。在第一實施例中,由前扁平管道11a形成的空氣出口側與由后扁平管道11b形成的空氣入口側具有相同數量的通路。
利用所述的層狀蒸發(fā)器1,鋁板2在其分隔脊6的下端設置有凹陷部分17,該部分具有橫截面為圓弧狀的底壁17a,并且其深度小于用于形成前、后下部箱體的凹槽部分5a和5b。扁平管部分A的前、后上部箱體部分10a和10b或者其前、后下部箱體部分12a和12b通過制冷劑流動方向改變通道18而彼此相通,該通道18具有大致為圓形的橫截面,并由彼此相對的凹陷部分17和17形成。
具有該實施例的結構的層狀蒸發(fā)器1是用鋁板2制成的,該鋁板的厚度比具有傳統(tǒng)結構的層狀蒸發(fā)器的鋁板的厚度小0.1mm,并相對于具有傳統(tǒng)結構的蒸發(fā)器而檢查其耐壓性。結果發(fā)現,根據本發(fā)明該實施例的層狀蒸發(fā)器與傳統(tǒng)蒸發(fā)器相比在耐壓性方面提高25%。
從該結果中可以看出,在本發(fā)明層狀蒸發(fā)器1中的方向改變通道18由于具有橫截面為圓弧狀的相對的底壁17a和17a而做得更窄,并且其深度小于用于形成前、后下部箱體的凹槽部分5a和5b,因此由具有縮小的面積且由橫截面為圓弧狀的底壁17a和17a增強的側壁部分形成。在制冷劑流動方向改變通道18處,也就是在彎頭部分處,可使箱體側壁對于制冷劑的內部壓力具有更高的極限強度,以減少因為制冷劑內部壓力而在該彎頭部分上產生的應力集中,使得彎頭部分對壓力有足夠的抵抗性,并能有效地防止箱體側壁破裂。因此,可以減小制造熱交換器的鋁板2的厚度,確保高效的熱交換,并由于減小了鋁板2的厚度而降低了成本。
盡管根據第一實施例的通道18的橫截面大致是圓形的,但是該通道18的橫截面也可以是橢圓形,或者是拉長的圓形。
圖8示出了鋁板2的制冷劑流動方向改變通道18以及用于形成通道的凹陷部分17的橫截面形狀的四個例子。
首先,圖8a表示根據所述第一實施例的第一個例子。用于形成通道的凹陷部分17其橫截面是半圓形的,因此通道18的橫截面通常為圓形。凹陷部分17的橫截面為半圓形的底壁17a其深度大約為用于形成箱體的凹槽部分5a和5b的深度的1/2。
如圖19詳細所示,用于形成制冷劑流動方向改變通道的凹陷部分17最好包括位于凹陷部分17的中心線L之上和之下的分別與至少60至小于90度的角度θ1,θ2相對應且橫截面為圓弧形的圓弧部分,以便具有相同的曲率半徑。優(yōu)選的是,通過將相鄰的一對鋁板2和2彼此按照其凹槽表面互相相對的方式疊置而裝配并連接在一起,由彼此相對的凹陷部分17和17形成橫截面為圓形的通道18。因此,具有圓形橫截面的通道部分18其耐壓性優(yōu)異,橫截面增大,因而具有使穿過其中的流體流阻力減小的優(yōu)點。
圖8b表示第二個例子。鋁板2具有與第一個例子類似的橫截面為半圓形的凹陷部分17。但是,兩個鋁板2和2的凹陷部分17在裝配在一起時在其上和下邊緣處分別具有小的修圓的(圓弧)部分17b和17b。
圖8c表示第三個例子。鋁板2的凹陷部分17具有圓弧形橫截面,它比第一實施例中的要淺。因此,所形成的通道18具有豎直拉長的橢圓形橫截面。兩個鋁板2和2的凹陷部分17在裝配在一起時在其上和下邊緣處分別具有小的修圓的(圓弧)部分17b和17b。每個凹陷部分17的橫截面為半圓形的底壁17a其深度大約是用于形成箱體的凹槽部分5a和5b的深度的1/3。
圖8d表示第四個例子,其中鋁板2的凹陷部分17具有比第一個例子深的圓弧狀橫截面。因此,通道18具有橫向拉長的橢圓形橫截面。兩個鋁板2和2的凹陷部分17在裝配在一起時在其上和下邊緣處分別具有小的修圓的(圓弧)部分17b和17b。每個凹陷部分17的半圓形橫截面的底壁17a其深度大約是用于形成箱體的凹槽部分5a和5b的深度的3/5。
圖12表示本發(fā)明的第二實施例,也就是被分成左、右兩個扁平管塊B1和B2的層狀蒸發(fā)器1。盡管制冷劑回路屬于與第一實施例類似的四通路類型,但是制冷劑按照與第一實施例相反的方向流經該回路。
參考第二實施例進行更詳細的說明,制冷劑入口管30在蒸發(fā)器1的右塊B1的右端處連接至前上部箱體部分10a,而制冷劑出口管31在右塊B1的右端處連接至后上部箱體部分10b。在右塊B1左端處的前、后上部箱體部分10a和10b以及在與塊B1相鄰的左塊B2的右端處的前、后上部箱體部分10a和10b設有分隔壁8和8(見圖5),并以此閉合。另一方面,在右塊B1的左端處且在前、后下部箱體部分12a和12b中,以及在與塊B1相鄰的左塊B2的右端處且在前、后下部箱體部分12a和12b中,形成用于使制冷劑從中通過的孔15a和15b(見圖3)。
另外,制冷劑回路的左扁平管塊B2具有一個彎頭部分18,用于將制冷劑的流動方向從在每個扁平管部分A一側的前上部箱體部分10a改變到在該扁平管部分A另一側的后上部箱體部分10b。
第二實施例具有與第一實施例相同的結構,但是第二實施例中制冷劑流經制冷劑回路的方向與第一實施例中的相反,因此類似的部件用相關附圖中類似的附圖標記或標號來表示。
圖13表示本發(fā)明的第三實施例,也就是具有通路數為5的制冷劑回路的層狀蒸發(fā)器1。
根據該第三實施例,形成蒸發(fā)器1的多個扁平管部分A的組件包括一個前半部分和一個后半部分,它們的組成塊數量是不同的。蒸發(fā)器1的前半部分包括前上部箱體部分10a、前扁平管道11a和前下部箱體部分12a,并且被分成三個塊B1、B2和B3,而其后半部分包括后上部箱體部分10b、后扁平管道11b和后下部箱體部分12b,并且被分成兩個塊B4和B5。因此,由前、后扁平管道11a和11b形成的蒸發(fā)器的前側和后側其通路數量是不同的。更具體地說,由前扁平管道11a形成的空氣出口側有三個通路,由后扁平管道11b形成的空氣入口側有兩個通路。蒸發(fā)器1總體來說有五個通路。這樣帶來了便于均勻分布制冷劑的優(yōu)點。
制冷劑入口管30在蒸發(fā)器1的右前方第一塊B1的右端處連接至前下部箱體部分12a上。制冷劑出口管31在右后方第五塊B5的右端處連接至后上部箱體部分10b上。
在右前方第一塊B1的左端處的前下部箱體部分12a和在與塊B1相鄰的中央前方第二塊B2的右端處的前下部箱體部分12a均設有一個分隔壁8(見圖5),并以此閉合,而在右前方塊B1的左端處的前上部箱體部分10a和在與塊B1相鄰的中央前方第二塊B2的右端處的前上部箱體部分10a具有各自的孔15a和15b(見圖3),用于使制冷劑從其中通過。
在中央前方第二塊B2的左端處的前上部箱體部分10a和在與該塊2相鄰的左前方第三塊B3的右端處的前上部箱體部分10a均設有一個分隔壁8(見圖5),并以此閉合,而在中央前方第二塊B2的左端處的前下部箱體部分12a和在與塊B2相鄰的左前方第三塊B3的右端處的前下部箱體部分12a均具有孔15a(見圖3),用于使制冷劑從其中通過。
還設置彎頭部分18,用于將制冷劑的流動方向從制冷劑回路的左前方第三塊B3的前上部箱體部分10a變向在左后方第四塊B4中的后上部箱體部分10b。
在左后方第四塊B4的右端處的后上部箱體部分10b和在與該塊B4相鄰的右后方第五塊B5的左端處的后上部箱體部分10b均設有一個分隔壁(見圖5),并以此閉合,而在左后方第四塊B4的右端處的后下部箱體部分12b和在與塊B4相鄰的右后方第五塊B5的左端處的后下部箱體部分12b均具有一個孔15b(見圖3),用于使制冷劑從其中通過。
在第三實施例的層狀蒸發(fā)器1中,通過入口管30引入右前方第一塊B1的前下部箱體部分12a中的制冷劑順著第一塊B1的前扁平管道11a向前上部箱體部分10a上升,由此該制冷劑流入在與第一塊B1相鄰并且在第一塊B1左邊的中央前方第二塊B2中的前上部箱體部分10a內。
然后,制冷劑從第二塊B2的部分10a下降,流入在第二塊B2下端處的前下部箱體部分12a內,再流入在塊B2左邊并與其相鄰的左前方第三塊B3中的前下部箱體部分12a中,然后順著第三塊B3的前扁平管道11a向前上部箱體部分10a上升。
此后,制冷劑流經第三塊B3的彎頭部分,也就是流經扁平管部分A內的圓形橫截面的制冷劑流動方向改變通道18,流入在左后方第四塊B4中的后上部箱體部分10b中。隨后,制冷劑從第四塊B4的這些部分10b向下經過后扁平管道11b流向后下部箱體部分12b,然后從這些部分12b流入在第四塊B4右邊并與其相鄰的右后方第五塊B5中的后下部箱體部分12b。
接著,制冷劑從第五塊B5的后下部箱體部分12b進一步上升,經后扁平管道11b流向后上部箱體部分10b,并通過出口管31從這些部分10b流出,通向外邊。
另一方面,如圖13中的W所示,空氣(氣流)從后方向前側流經層狀蒸發(fā)器1,也就是流經相鄰的扁平管部分A和A之間以及扁平管部分A和每個側板22之間的間隙,在這些間隙中設有波紋狀翅片24,由此能夠通過鋁板2和波紋狀翅片24的壁表面與制冷劑進行有效的熱交換。
除了上述特征不同之外,第三實施例具有與所述的第一實施例相同的結構,因此類似的部件用相關附圖中類似的附圖標記或標號來表示。
圖14表示本發(fā)明的第四實施例,也就是層狀蒸發(fā)器1。該層狀蒸發(fā)器包括多個扁平管部分A,其整個組件被分為三個扁平管塊B1、B2和B3。制冷劑回路具有6個通路。更具體地說,由前扁平管道11a形成的蒸發(fā)器1的空氣出口側有三個通路,由后扁平管道11b形成的其空氣入口側有三個通路,與前者的通路數量相同。
利用第四實施例,蒸發(fā)器1的右扁平管塊B1和與塊B1相鄰的其中央扁平管塊B2的結構基本上與第一實施例的塊相同,在中央塊B2的左邊額外地設置了左扁平管塊B3。
該實施例具有彎頭部分18,用于將制冷劑的流動方向從制冷劑回路的左塊B3的前上部箱體部分10a改變到該塊B3的后上部箱體部分10b。
利用第四實施例的層狀蒸發(fā)器1,通過入口管30引入在右前方第一塊B1中的前下部箱體部分12a的制冷劑大致按照與第一實施例相同的方式呈之字形地流動經過具有6個通路并且設置在蒸發(fā)器1內部的整個制冷劑回路,然后通過出口管31排到外面。
另一方面,如圖14的W所示,空氣(氣流)從后方向前側流經層狀蒸發(fā)器1,也就是流經相鄰的扁平管部分A和A之間以及扁平管部分A和每個側板22之間的間隙,在這些間隙中設有波紋狀翅片24,由此能夠通過鋁板2和波紋狀翅片24的壁表面與制冷劑進行有效的熱交換。
除了上述特征不同之外,第四實施例具有與所述的第一實施例相同的結構,因此類似的部件用相關附圖中類似的附圖標記或標號來表示。
圖15和16表示用于本發(fā)明的層狀蒸發(fā)器1的改進鋁板2。該改進的鋁板2不同于第一實施例的鋁板2,其中該改進板2在分隔脊6的上端設置有一個用于形成制冷劑流動方向改變通道的凹陷部分17,該部分17具有橫截面為圓弧形的底壁17a,其深度小于用于形成前、后上部箱體的凹槽部分3a和3b的深度,而且這些凹槽部分3a和3b、用于形成前、后下部箱體的凹槽部分5a和5b以及在這些凹槽部分的底壁中形成的制冷劑通過孔13a、13b、15a和15b在從前面看時均分別為拉長的圓形。
當通過將相鄰的鋁板2和2按照使其凹槽表面彼此相對的方式疊置而互相裝配在一起以形成扁平管部分A時,相對的脊6和6彼此連接,相對的周向邊緣7和7彼此連接,由彼此相對的凹陷部分17和17形成具有大致為圓形的橫截面且用于改變制冷劑的流動方向的通道(未示出)。由此,在扁平管塊B2中形成層狀蒸發(fā)器1的彎頭部分,每個彎頭部分適于使前、后上部箱體部分10a和10b彼此相通。
因此,在例如根據所述第二至第四實施例的層狀蒸發(fā)器1中使用這種改進的鋁板2。
根據前述實施例,通過在蒸發(fā)器1的每個鋁板2的用于形成制冷劑管道的凹槽部分4a和4b中插入內翅片9而形成制冷劑管道,而通過壓迫板2自身,可以在鋁板2的這些凹槽部分4a和4b中形成各種形狀的脊??梢詫τ糜诹鲃又评鋭┑谋馄焦艿?1a和11b進行各種改進。
提供層狀蒸發(fā)器1的平行扁平管部分A的整個組件可以被分為至少兩個塊,或者始終不需要分成塊。
利用本發(fā)明的層狀熱交換器,所有的用于扁平管道11a和11b的流體流動方向改變通道18優(yōu)選地具有圓形或橢圓形橫截面,當然這個特征不是限制性的;用于層狀熱交換器的扁平管道11a和11b的某些通道18可以具有圓形或者橢圓形橫截面。
另外,本發(fā)明的層狀熱交換器不僅可以用作為機動車冷卻器用的蒸發(fā)器,也可以類似地應用于油冷卻器、后冷卻器、散熱器等用途。
權利要求
1.一種層狀熱交換器,包括通常為矩形的金屬板(2),每個金屬板(2)在其一個表面上形成有用于形成前、后流體管道的凹槽部分(4a),(4b),它們由一個垂直延長的分隔脊(6)分開;用于形成前、后上部箱體的凹槽部分(3a),(3b),它們與這些部分(4a),(4b)的上端相連,并且深度大于這些部分(4a),(4b);用于形成前、后下部箱體的凹槽部分(5a),(5b),它們與這些部分(4a),(4b)的下端相連,并且深度大于這些部分(4a),(4b),用于形成前、后上部箱體的凹槽部分(3a),(3b)在其底壁中形成有相應的流體通道孔(13a),(13b),用于形成前、后下部箱體的凹槽部分(5a),(5b)在其底壁中形成有相應的流體通道孔(15a),(15b),每一對相鄰的金屬板(2),(2)以疊置的層的形式裝配在一起,而且它們的凹槽表面彼此相對,從而金屬板(2),(2)的相對的分隔脊(6),(6)彼此連接,并且其相對的周向邊緣(7),(7)彼此連接,由此形成了具有前、后扁平管道(11a),(11b)、與該管道相連的前、后上部箱體部分(10a),(10b)和前、后下部箱體部分(12a),(12b)的扁平管部分(A),多個這樣的扁平管部分(A)平行設置,從而使相鄰的平行扁平管部分(A),(A)的前上部箱體部分(10a),(10a)彼此相通,其后上部箱體部分(10b),(10b)彼此相通,其前下部箱體部分(12a),(12a)彼此相通,其后下部箱體部分(12b),(12b)彼此相通,該層狀熱交換器的特征在于金屬板(2)在分隔脊(6)的上端和下端之一處設有一個用于形成流體流動方向改變通道的凹陷部分(17),該凹陷部分(17)具有橫截面為圓弧形的底壁(17a),扁平管部分(A)的前、后上部箱體部分(10a),(10b)或者其前、后下部箱體部分(12a),(12b)通過流體流動方向改變通道(18)而彼此保持連通,該流體流動方向改變通道(18)具有大致為圓形的橫截面,并由彼此相對的凹陷部分(17),(17)形成。
2.如權利要求1所述的層狀熱交換器,其特征在于,凹陷部分(17)的具有圓弧形橫截面的底壁(17a)其深度小于用于形成箱體的凹槽部分的深度。
3.如權利要求1所述的層狀熱交換器,其特征在于,由相對的凹陷部分(17),(17)所形成的通道(18)具有圓形橫截面。
4.如權利要求3所述的層狀熱交換器,其特征在于,凹陷部分(17)包括位于凹陷部分中心線之上和之下的分別與至少60至小于90度的角度相對應且橫截面為圓弧形的圓弧部分,從而具有相同的曲率半徑。
5.如權利要求1所述的層狀熱交換器,其特征在于,通道(18)的橫截面為橢圓形。
6.一種層狀熱交換器,包括通常為矩形的金屬板(2),每個金屬板(2)在其一個表面上形成有用于形成前、后流體管道的凹槽部分(4a),(4b),它們由一個垂直延長的分隔脊(6)分開;用于形成前、后上部箱體的凹槽部分(3a),(3b),它們與這些部分(4a),(4b)的上端相連,并且深度大于這些部分(4a),(4b);用于形成前、后下部箱體的凹槽部分(5a),(5b),它們與這些部分(4a),(4b)的下端相連,并且深度大于這些部分(4a),(4b),用于形成前、后上部箱體的凹槽部分(3a),(3b)在其底壁中形成有相應的流體通道孔(13a),(13b),用于形成前、后下部箱體的凹槽部分(5a),(5b)在其底壁中形成有相應的流體通道孔(15a),(15b),每一對相鄰的金屬板(2),(2)以疊層的形式裝配在一起,而且它們的凹槽表面彼此相對,從而金屬板(2),(2)餓相對的分隔脊(6),(6)彼此連接,并且其相對的周向邊緣(7),(7)彼此連接,由此形成了具有前、后扁平管道(11a),(11b)、與該管道相連的前、后上部箱體部分(10a),(10b)和前、后下部箱體部分(12a),(12b)的扁平管部分(A),多個這樣的扁平管部分(A)平行設置,以使相鄰的平行扁平管部分(A),(A)的前上部箱體部分(10a),(10a)彼此相通,其后上部箱體部分(10b),(10b)彼此相通,其前下部箱體部分(12a),(12a)彼此相通,其后下部箱體部分(12b),(12b)彼此相通,該層狀熱交換器的特征在于金屬板(2)在分隔脊(6)的上端和下端之一處設有一個用于形成流體流動方向改變通道的凹陷部分(17),該凹陷部分(17)具有橫截面為圓弧形的底壁(17a),扁平管部分(A)的前、后上部箱體部分(10a),(10b)或者其前、后下部箱體部分(12a),(12b)通過流體流動方向改變通道(18)彼此保持連通,該流體流動方向改變通道(18)具有大致為圓形的橫截面,并由彼此相對的凹陷部分(17),(17)形成,凹陷部分(17)的圓弧形橫截面的底壁(17a)其深度為用于形成箱體的凹槽部分的深度的1/5至4/5。
7.如權利要求6所述的層狀熱交換器,其特征在于,凹陷部分(17)的圓弧形橫截面的底壁(17a)其深度為用于形成箱體的凹槽部分的深度的1/4至3/4。
8.如權利要求1-7中的任一項所述的層狀熱交換器,其特征在于,熱交換器的分別由前、后扁平管道提供的前側和后側具有同樣數量的通路。
9.如權利要求1-7中的任何一項所述的層狀熱交換器,其特征在于,熱交換器的分別由前、后扁平管道提供的前側和后側具有不同數量的通路。
10.如權利要求9所述的層狀熱交換器,其特征在于,熱交換器的分別由前、后扁平管道提供的空氣出口側和空氣入口側具有不同數量的通路,而且空氣出口側的通路數量大于空氣入口側的通路數量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種層狀熱交換器,例如用作機動車冷卻器用的層狀熱交換器。為了在熱交換器中設置用于改變呈之字形流經流體回路的流體的流動方向的彎頭部分,用于制造交換器的金屬板在分隔脊的上端或者下端設置有用于形成流體流動方向改變通道的凹陷部分,該凹陷部分具有橫截面為圓弧形的底壁。扁平管部分的前、后上部箱體部分或者其前、后下部箱體部分通過流體流動方向改變通道保持彼此相通,該通道具有大致為圓形的橫截面并由彼此相對的凹陷部分形成。彎頭部分減小了因為流體內部壓力而在其上產生的應力集中,并提高了對壓力的抵抗性,以有效地防止箱體側壁破裂,因此可以減小制造熱交換器的金屬板的厚度,因為板厚減小可降低成本,并確保提高了熱交換效率。
文檔編號F28F27/02GK1483135SQ01821459
公開日2004年3月17日 申請日期2001年12月26日 優(yōu)先權日2000年12月28日
發(fā)明者東山直久 申請人:昭和電工株式會社