專利名稱：熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在廢熱回收系統(tǒng)或EGR(排氣再循環(huán))冷卻器中使用的熱交換器。
背景技術(shù)：
熱交換器承載在廢熱回收系統(tǒng)或EGR冷卻器上。承載在廢熱回收系統(tǒng)上的熱交換器被設(shè)計(jì)成使得由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的排氣溫暖冷卻水，如JP2001-241872A中所披露的。這里的圖15示出了如何組裝JP2001-241872A中公開的熱交換器。首先，將具有頂部IOla和底部IOlb的散熱片101插入散熱片殼體102內(nèi)，且在頂部IOla和底部IOlb上施加硬焊材料。其次，壓縮散熱片殼體102以使散熱片101接觸散熱片殼體102的內(nèi)表面。 這種被壓縮的散熱片殼體102設(shè)置有多個(gè)。壓縮的散熱片殼體以其相對(duì)兩端被端板103、 103保持的方式插入到端板103、103內(nèi)。相對(duì)兩端被端板103、103保持的被壓縮的散熱片殼體隨后容納在芯殼體104中。該芯殼體104在硬焊爐內(nèi)受到硬焊操作，以形成熱交換器 105。熱交換器105被設(shè)計(jì)成使得排氣在每個(gè)散熱片殼體102的內(nèi)部流動(dòng)，而冷卻水在每個(gè)散熱片殼體102的外部流動(dòng)，從而將排氣的熱傳遞給冷卻水?？梢酝ㄟ^增加熱傳遞面積，例如通過為每個(gè)散熱片殼體102設(shè)置一對(duì)上散熱片 107a和下散熱片107b來提高熱交換器105的熱傳遞效率。下面將參照圖16討論具有上散熱片107a和下散熱片107b的熱交換器105。如圖16所示，散熱片107a、107b容納在散熱片殼體102中。容納有散熱片107a、 107b的散熱片殼體102設(shè)置有多個(gè)。散熱片殼體102插入在端板106內(nèi)，并以上述方式容納在芯殼體104中。芯殼體104通過以上述方式受到硬焊操作以形成熱交換器而形成熱交換器105，。具有兩個(gè)散熱片107a、107b的熱交換器105，提供了比具有單個(gè)散熱片101的熱交換器105的熱傳遞面積大的熱傳遞面積。而且如圖16所示，上散熱片107a具有不接觸下散熱片107b的頂部109的底部108。底部108與頂部109間隔開的熱交換器105，通過頂部109與頂部109接觸提供了更大的熱傳遞面積。然而，在制造具有這種散熱片107a、107b的熱交換器時(shí)，散熱片殼體102受到硬焊操作，結(jié)果使不期望的載荷沿著朝向散熱片殼體102的內(nèi)部的方向施加在散熱片殼體102 上，如圖16的箭頭所示。向散熱片殼體102施加載荷會(huì)使散熱片殼體102發(fā)生塑性變形。此外，當(dāng)將熱交換器105’用于廢熱回收系統(tǒng)時(shí)，冷卻水圍繞散熱片殼體102流動(dòng)， 在這種情況下，散熱片殼體102在來自冷卻水的壓力作用下會(huì)發(fā)生塑性變形。

發(fā)明內(nèi)容
對(duì)于熱交換器來說，除了提供更大的熱傳遞面積之外，還需要具有高強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種熱交換器，該熱交換器包括芯殼體；相對(duì)于彼此并排地布置在所述芯殼體內(nèi)的多個(gè)散熱片殼體，所述散熱片殼體被布置成使得第一熱介質(zhì)在每個(gè)所述散熱片殼體的內(nèi)部流動(dòng)，第二熱介質(zhì)在每個(gè)所述散熱片殼體的外部流動(dòng)， 以便在所述第一熱介質(zhì)和所述第二熱介質(zhì)之間進(jìn)行熱傳遞；布置在每個(gè)所述散熱片殼體內(nèi)的一對(duì)上散熱片和下散熱片，所述上散熱片和下散熱片均具有波紋形狀的橫截面，所述下散熱片布置在每個(gè)所述散熱片殼體的底板上，所述上散熱片布置在所述下散熱片上，所述上散熱片包括結(jié)合至每個(gè)所述散熱片殼體的頂部，所述頂部均具有一個(gè)端部和相反端部；均具有一個(gè)端部和相反端部的底部；上升部，所述上升部均從每個(gè)所述底部的所述一個(gè)端部延伸至每個(gè)所述頂部的所述一個(gè)端部；下降部，所述下降部均從每個(gè)所述頂部的所述相反端部延伸至每個(gè)所述底部的所述相反端部；并且所述底部具有相應(yīng)的第一中心線， 所述下散熱片包括均具有一個(gè)端部和相反端部的頂部；結(jié)合至每個(gè)所述散熱片殼體的底部，所述底部均具有一個(gè)端部和相反端部；上升部，所述上升部均從每個(gè)所述底部的所述一個(gè)端部延伸至每個(gè)所述頂部的所述一個(gè)端部；下降部，所述下降部均從每個(gè)所述頂部的所述相反端部延伸至每個(gè)所述底部的所述相反端部；并且所述頂部具有相應(yīng)的第二中心線，
所述上散熱片和所述下散熱片彼此不同地取向，使得所述第一中心線與所述第二中心線相 、-父。所述上散熱片和所述下散熱片在第一中心線和第二中心線相交的位置接觸彼此。 在這些位置，所述上散熱片和所述下散熱片支撐彼此，以增強(qiáng)所述散熱片殼體，使得所述散熱片殼體承載沿朝向所述散熱片殼體的內(nèi)部的方向施加至所述散熱片殼體的載荷。所述上散熱片和所述下散熱片在它們不接觸彼此的位置具有更大的熱傳遞面積。包括這種上散熱片和下散熱片的熱交換器具有更大的熱傳遞面積和高強(qiáng)度。另外，排氣的熱在其中所述上散熱片和所述下散熱片不接觸彼此的位置處在所述上散熱片和所述下散熱片之間限定的空間內(nèi)形成渦旋。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選形式中，所述散熱片殼體均包括結(jié)合至彼此的上半殼體和下半殼體，所述上散熱片結(jié)合至所述上半殼體，所述下散熱片結(jié)合至所述下半殼體。所述上半殼體和所述下半殼體在該上半殼體和下半殼體結(jié)合在一起而形成所述散熱片殼體之前分別預(yù)先固定至所述上半殼體和所述下半殼體。與散熱片容納在散熱片殼體之后該散熱片殼體受到壓縮的散熱片相反，所述上散熱片和所述下散熱片緊密接觸所述散熱片殼體。該緊密接觸增加了熱傳遞效率。所述上散熱片和所述下散熱片容易在所述半殼體結(jié)合在一起之前分別適當(dāng)?shù)囟ㄎ辉谒錾习霘んw和所述下半殼體上。由于所述散熱片容易適當(dāng)?shù)囟ㄎ?，可提高散熱片殼體的生產(chǎn)效率。在又一實(shí)施方式中，所述散熱片殼體均具有入口和出口，并且其中在所述入口和所述出口這二者處，所述第一中心線中的相鄰的第一中心線定位成使得所述第二中心線中的一條位于所述相鄰的第一中心線之間。所述第一中心線僅在所述散熱片殼體的長度的中間的一個(gè)位置處與所述第二中心線相交。所述散熱片殼體的長度的中間被所述上散熱片和所述下散熱片支撐成承載施加至所述散熱片殼體的載荷中的最大載荷。所述上散熱片和所述下散熱片具有更大的熱傳遞效率，這是因?yàn)樗龅谝恢行木€僅在一個(gè)位置處與所述第二中心線相交。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種熱交換器，該熱交換器包括芯殼體；相對(duì)于彼此并排地布置在所述芯殼體內(nèi)的多個(gè)散熱片殼體，所述散熱片殼體被布置成使得第一熱介質(zhì)在每個(gè)所述散熱片殼體的內(nèi)部流動(dòng)，第二熱介質(zhì)在每個(gè)所述散熱片殼體的外部流動(dòng)， 以便在所述第一熱介質(zhì)和所述第二熱介質(zhì)之間進(jìn)行熱傳遞；布置在每個(gè)所述散熱片殼體內(nèi)的一對(duì)上散熱片和下散熱片，所述上散熱片和下散熱片均具有波紋形狀的橫截面，所述下散熱片布置在每個(gè)所述散熱片殼體的底板上，所述上散熱片布置在所述下散熱片，所述上散熱片包括結(jié)合至每個(gè)所述散熱片殼體的頂部，該頂部均具有一個(gè)端部和相反端部；均具有一個(gè)端部和相反端部的底部；上升部，所述上升部均從每個(gè)所述底部的所述一個(gè)端部延伸至每個(gè)所述頂部的所述一個(gè)端部；以及下降部，所述下降部均從每個(gè)所述頂部的所述相反端部延伸至每個(gè)所述底部的所述相反端部；以及所述下散熱片包括均具有一個(gè)端部和相對(duì)端部的頂部；結(jié)合至每個(gè)所述散熱片殼體的底部，所述底部均具有一個(gè)端部和相反端部；上升部，所述上升部均從每個(gè)所述底部的所述一個(gè)端部延伸至每個(gè)所述頂部的所述一個(gè)端部；以及下降部，所述下降部均從每個(gè)所述頂部的所述相反端部延伸至每個(gè)所述底部的所述相反端部，所述上散熱片的節(jié)距與所述下散熱片的節(jié)距不同的；并且所述下散熱片的頂部具有與所述上散熱片的底部接觸的接觸部。由于所述上散熱片的節(jié)距與所述下散熱片的節(jié)距不同，因此所述上散熱片和所述下散熱片與具有相同節(jié)距的散熱片相比在更少數(shù)量的位置處接觸彼此。也就是說，所述上散熱片和所述下散熱片在更大數(shù)量的位置處不接觸彼此，因而上散熱片和下散熱片具有更大的熱傳遞面積。所述下散熱片在所述接觸部接觸所述上散熱片。在所述接觸部，所述散熱片支撐彼此，以增強(qiáng)所述散熱片殼體，使得所述散熱片殼體承載沿朝向所述散熱片殼體的內(nèi)部的方向施加至所述散熱片殼體的載荷。包括這種上散熱片和下散熱片的散熱片殼體具有更大的熱傳遞面積和增強(qiáng)的強(qiáng)度。在本發(fā)明的另一優(yōu)選形式中，所述上散熱片的底部、所述上散熱片的上升部或所述上散熱片的下降部具有貫通形成的連通孔，所述下散熱片的頂部、所述下散熱片的上升部或所述下散熱片的下降部具有貫通形成的連通孔。通過所述連通孔，限定在所述上散熱片和所述下散熱片之間的空間與限定在所述下散熱片和所述散熱片殼體的底板之間的空間以及限定在所述下散熱片和所述散熱片殼體的頂板之間的空間連通。在所述下散熱片和所述散熱片殼體的底板之間以及在所述上散熱片和所述散熱片殼體的頂板之間的這些空間內(nèi)，排氣熱可以形成渦旋。


下面將參照附圖僅以示例方式詳細(xì)描述本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施方式，在附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的熱交換器的立體圖；圖2示出了包括圖1中所示的熱交換器的廢熱回收系統(tǒng)的立體圖；圖3示出了沿著圖3的線3-3剖取的剖視圖；圖4A至4F是示出了制造散熱片殼體的方法的視圖；圖5A是示出了附接至端板的多個(gè)散熱片殼體的視圖，而圖5B是示出了容納有附接至端板的散熱片殼體的芯殼體的視圖；圖6A是示出了圖5B的芯殼體在硬焊爐內(nèi)經(jīng)受硬焊操作的視圖，而圖6B是示出了通過圖6A的硬焊操作制成的熱交換器的視圖；圖7A是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的散熱片殼體的立體圖，而圖7B至7D是圖7A
6中所示的散熱片殼體的剖視圖；圖8是示意性地示出散熱片殼體的內(nèi)部的透視圖，其中上散熱片的底部的第一中心線與下散熱片的頂部的第二中心線相交；圖9是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的散熱片殼體的內(nèi)部的透視圖， 其中上散熱片的底部的第一中心線與下散熱片的頂部的第二中心線相交；圖IOA和IOB是示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的形成散熱片殼體的方法的視圖；圖11是示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的散熱片殼體的視圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方式的上散熱片和下散熱片的剖視圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施方式的上散熱片和下散熱片的剖視圖；圖14A和14B是示出了根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施方式的形成上散熱片和下散熱片的的方法的視圖；圖15是示出了形成傳統(tǒng)熱交換器的方法的視圖；以及圖16是另一個(gè)傳統(tǒng)熱交換器的剖視圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，熱交換器10包括芯殼體11。芯殼體11具有前端，其緊固至氣體入口構(gòu)件12，以允許作為第一熱介質(zhì)的排氣流到芯殼體11內(nèi)；以及尾端，其緊固至氣體出口構(gòu)件13，以允許排氣流出芯殼體11。排氣在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)產(chǎn)生，并從氣體入口構(gòu)件12經(jīng)過芯殼體11流向氣體出口構(gòu)件13。熱交換器10承載有附接至其橫向側(cè)的冷卻水入口管道14，用于允許冷卻水流入芯殼體11，并承載有附接至其橫向側(cè)的冷卻水出口管道15，以便允許已經(jīng)流過芯殼體11的冷卻水從芯殼體11流出。冷卻水經(jīng)過冷卻水入口管道14流入芯殼體11，以便與排氣進(jìn)行熱交換，然后通過冷卻水出口管道15從芯殼體11流出。熱交換器10、氣體入口構(gòu)件12、氣體出口構(gòu)件13、冷卻水入口管道14和冷卻水管道15均結(jié)合在將要參照圖2描述的廢熱回收系統(tǒng)20中。如圖2所示，該廢熱回收系統(tǒng)20包括用于獲取內(nèi)燃機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的排氣的進(jìn)氣構(gòu)件 21。系統(tǒng)20還包括將進(jìn)氣構(gòu)件21和氣體入口構(gòu)件12互連的上通道構(gòu)件22以及布置在熱交換器10下方的下通道構(gòu)件23，下通道構(gòu)件23用于在排氣沒有流入上通道構(gòu)件22內(nèi)時(shí)允許排氣流過下通道構(gòu)件23。系統(tǒng)20還包括冷卻水出口構(gòu)件15a，其附接至熱交換器10， 用于允許沒有流入冷卻水出口管道15的冷卻水流過冷卻水出口構(gòu)件15a ；熱致動(dòng)器M，其附接至冷卻水出口構(gòu)件15a并與流過冷卻水出口構(gòu)件15a的冷卻水的溫度一致地操作；以及閥機(jī)構(gòu)25，其附接至熱致動(dòng)器M的前端，用于控制輸送至上通道構(gòu)件22內(nèi)的排氣的量。從熱交換器10流出的冷卻水部分地通過冷卻水出口構(gòu)件1 輸送到熱致動(dòng)器M。 如果輸送至熱致動(dòng)器M的冷卻水的溫度高于預(yù)定溫度，則布置在熱致動(dòng)器M中的蠟膨脹， 由此使附接至熱致動(dòng)器M的前端的活塞桿26前進(jìn)?；钊麠U沈的前進(jìn)致使閥機(jī)構(gòu)25的軸 27與附接至軸27的閥一起逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。閥的旋轉(zhuǎn)將上通道構(gòu)件22關(guān)閉。通過將上通道構(gòu)件22關(guān)閉，已經(jīng)經(jīng)過進(jìn)氣構(gòu)件21的排氣能流動(dòng)到下通道構(gòu)件23中。如果流入熱致動(dòng)器M的冷卻水的溫度低于所述預(yù)定溫度，則熱致動(dòng)器M中的蠟收縮。通過使蠟收縮，活塞桿26在布置在熱致動(dòng)器M內(nèi)的回復(fù)彈簧的作用下縮回，從而通過彈簧觀使軸27順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。因此，附接至軸27的閥沿著關(guān)閉下通道構(gòu)件23的入口的方向旋轉(zhuǎn)。通過將下通道構(gòu)件23的入口關(guān)閉，已經(jīng)經(jīng)過進(jìn)氣構(gòu)件21的排氣能經(jīng)過上通道構(gòu)件22流入熱交換器10。參照圖3。在芯殼體11內(nèi)彼此并排地布置有多個(gè)散熱片殼體31。每個(gè)散熱片殼體都容納有散熱片組件32。散熱片組件32包括兩個(gè)波紋形狀的散熱片一個(gè)是布置在散熱片殼體32的底板上的下散熱片33，另一個(gè)是布置在下散熱片33上的上散熱片34。散熱片殼體31包括下半殼體35和上半殼體36。下散熱片33結(jié)合至下半殼體35，而上散熱片34結(jié)合至上半殼體體36。散熱片殼體31沿著垂直于圖3的紙面的方向延伸。排氣在散熱片殼體31的內(nèi)部流動(dòng)。冷卻水在散熱片殼體31的外部流動(dòng)。通過使排氣在散熱片殼體31的內(nèi)部流動(dòng)，排氣的熱通過散熱片殼體31傳遞至在散熱片殼體31的外部流動(dòng)的冷卻水。在散熱片殼體31 內(nèi)布置兩個(gè)散熱片33、34增加了熱傳遞面積，由此提高了熱交換效率。下散熱片33和上散熱片34均具有諸如梯形或矩形形狀的波紋形狀的橫截面。波紋形狀橫截面的散熱片容易制造，因而可以以低成本獲得。如果下散熱片33和上散熱片34 彼此相同，則這些散熱片比彼此不同的散熱片更廉價(jià)。另外，設(shè)置波紋形狀的散熱片可以允許排氣順利地流過散熱片殼體31，這使得在給定時(shí)間段內(nèi)有更大量的排氣流過散熱片殼體 31。更大量的排氣流過散熱片殼體31提高了熱傳遞效率。容納散熱片33、34的散熱片殼體31以下面說明的方式制造。如圖4A所示，將下散熱片31布置在下半殼體35的底板上。為此，下散熱片33以給定取向定位，如稍后將描述的那樣。如圖4B所示，下散熱片33通過點(diǎn)焊在其相對(duì)兩端部 39,39處預(yù)先固定至下半殼體35的底板。上散熱片34以給定取向定位，然后與下散熱片 33 一樣在其相對(duì)兩端部49、49處(圖4D)預(yù)先固定至上半殼體36。散熱片33、34可以通過點(diǎn)焊之外的方式預(yù)先固定至上半殼體35和下半殼體36，只要所述散熱片在上下半殼體上固定至不能移動(dòng)的程度即可。理想的是將散熱片的相對(duì)兩端部固定至散熱片半殼體。通常，難以使排氣沿著散熱片的相對(duì)兩端部流動(dòng)?？紤]到這一點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明的散熱片的相對(duì)兩端部被整平而固定至半殼體。散熱片的這種被整平的相對(duì)端部提供了具有面積足夠大以便于排氣沿著散熱片的相對(duì)兩端部流動(dòng)的流動(dòng)路徑，這使得熱傳遞效率得以提高。此外，散熱片的整平的相對(duì)兩端部和散熱片殼體限定了可有效利用的更大空間。圖4C是下散熱片33的由圖4B的圓圈C包圍的部分的放大圖。如圖4C所示，下散熱片33包括結(jié)合至下半殼體35的底部42、頂部44、從底部42的一個(gè)端部延伸至頂部44 的一個(gè)端部的上升部43、以及從頂部44的相反端部延伸至與上述底部42相鄰定位的底部 42的一個(gè)端部的下降部45。向下散熱片33的底部42施加用于將底部42硬焊至下半殼體35的硬焊材料46。 附圖標(biāo)記47表示在下散熱片33預(yù)先固定至下半殼體35時(shí)產(chǎn)生的熔核，如圖4B所示。這種熔核47形成在上散熱片中，與下散熱片33的情況一樣。上散熱片34依照下散熱片33 來設(shè)計(jì)。如圖4D所示，通過將上散熱片34的相對(duì)兩端部49、49預(yù)先固定至上半殼體36，將上半殼體36放置在下半殼體35上，上半殼體36的端部與下半殼體36的端部對(duì)準(zhǔn)。然后， 通過諸如TIG焊接之類的手段在相應(yīng)的端部將上半殼體36和下半殼體35焊接在一起，如圖4E所示，由此形成如圖4F的散熱片殼體31。應(yīng)注意，上半殼體36和下半殼體35可以通過諸如硬焊或等離子焊接之類的手段而不是通過TIG焊接在相應(yīng)的端部處結(jié)合在一起。在上半殼體35、下半殼體36結(jié)合在一起之前，下散熱片33預(yù)先固定至下半殼體 35，上散熱片34預(yù)先固定至散熱片上半殼體36。也就是說，由于散熱片33、34在半殼體35、 36結(jié)合在一起之前容易適當(dāng)?shù)囟ㄎ辉诎霘んw35、36上，因此提高了散熱片殼體的生產(chǎn)率。 另外，因?yàn)樯崞?3、34在半殼體35、36結(jié)合在一起之前，分別預(yù)先固定至散熱片半殼體 35、36，與散熱片殼體中的散熱片在散熱片容納在散熱片殼體中之后受到壓縮相比，這些散熱片33、34與散熱片殼體31緊密地接觸。這種緊密接觸提高了熱傳遞效率。以參照圖4A至圖4F描述的方式制造的散熱片殼體3 1容納經(jīng)受下面描述的硬焊操作的散熱片組件32。如圖5A所示，多個(gè)散熱片殼體31 (即四個(gè)散熱片殼體31)在它們的相對(duì)兩端部處由端板51、51支撐。將由端板51、51支撐的散熱片殼體31容納在芯殼體11中，如圖5B所示。然后，使容納由端板51、51支撐的散熱片殼體31的芯殼體11在硬焊爐52內(nèi)經(jīng)受硬焊操作，如圖6A所示。通過利用泵53將爐52內(nèi)的空氣泵出而在真空中執(zhí)行硬焊操作。當(dāng)硬焊操作結(jié)束時(shí)，完成熱交換器10，如圖6B所示。將氣體入口構(gòu)件12和氣體出口構(gòu)件13焊接至該完成的熱交換器10。定位在熱交換器10的每個(gè)散熱片殼體31中的散熱片組件32 以下面描述的方式布置。轉(zhuǎn)到圖7A，下散熱片33硬焊至下半殼體35，而上散熱片34硬焊至上半殼體36。 下散熱片33和上散熱片34彼此不同地取向。圖7B是示出了當(dāng)沿著箭頭b的方向觀察散熱片殼體31時(shí)散熱片殼體31的入口 55的視圖。在散熱片殼體31的入口 55，下散熱片33的頂部44和上散熱片34的底部56 交錯(cuò)布置。圖7B中所示的下散熱片33的頂部44包括在A、B和C處表示的三個(gè)頂部44， 而上散熱片；34的底部包括在D和F處表示的兩個(gè)底部。在散熱片殼體31的入口處，上散熱片34的底部D布置在下散熱片33的頂部A和下散熱片33的頂部B之間，而上散熱片34的底部E布置在下散熱片33的頂部B和下散熱片33的頂部C之間。也就是說，在排氣流的上游側(cè)，下散熱片33的頂部44和上散熱片34 的底部56交錯(cuò)布置成使得頂部44不接觸底部56。通過使頂部44與底部56間隔開，下散熱片33和上散熱片34具有最大的熱傳遞面積。頂部44和底部56的交錯(cuò)布置允許排氣的熱在上散熱片34和下散熱片33之間限定的空間內(nèi)形成渦旋，如圖7A的箭頭所示。排氣熱的渦旋使得熱在上散熱片34和下散熱片33之間限定的空間內(nèi)均勻地分布。圖7C是沿著圖7A的線C-C截取的剖視圖。如圖7C所示，在散熱片殼體31的長度的中間處，上散熱片34的底部56位于下散熱片33的頂部44上。更具體地說，上散熱片 34的底部D與下散熱片33的頂部B的上表面接觸，而上散熱片34的底部E與下散熱片33 的頂部C的上表面接觸，這是因?yàn)樯仙崞?4和下散熱片33彼此不同地取向。在散熱片殼體31的長度的中間處彼此接觸的下散熱片33和上散熱片34彼此支撐，從而使得當(dāng)散熱片殼體31在硬焊操作期間放置在真空中時(shí)或當(dāng)冷卻水在散熱片殼體
931周圍流動(dòng)時(shí)，散熱片殼體31能夠承受朝向散熱片殼體31內(nèi)部的方向(如圖7C的箭頭所示)施加至該散熱片殼體31的載荷。圖7D是沿著圖7A的線d-d截取的剖視圖。如圖7D所示，在散熱片殼體31的出口 57處，下散熱片33的頂部44和上散熱片34的底部56交錯(cuò)布置。更具體地說，上散熱片34的底部D布置在下散熱片33的頂部B和下散熱片33的頂部C之間，而上散熱片34 的底部E布置在下散熱片33的頂部C的右側(cè)。從參照圖7B至圖7D進(jìn)行的上述描述可以理解，上下散熱片在散熱片殼體31的長度的中間處彼此支撐，以加強(qiáng)散熱片殼體31 (參見圖7C)，而上下散熱片在上散熱片不與下散熱片接觸的部位具有更大的熱傳遞面積(圖7B和7D)。包括以上述方式布置的上散熱片和下散熱片的熱交換器具有更大的熱傳遞面積和高強(qiáng)度。下散熱片33和上散熱片34以參照圖8討論的不同取向布置，圖8是示意性地示出了當(dāng)從上方觀察散熱片殼體31時(shí)的散熱片殼體31的內(nèi)部的透視圖。如圖8所示，上散熱片和下散熱片彼此不同地取向，使得上散熱片34的相應(yīng)底部的第一中心線58與下散熱片33的相應(yīng)頂部的第二中心線59相交。在散熱片殼體的入口 55和出口 57，其中一條中心線59位于第一中心線中的相鄰中心線58、58之間。也就是說，在散熱片殼體31的入口 55處上散熱片的底部D位于下散熱片的頂部A、B之間，而在散熱片殼體31的出口 57處上散熱片34的底部D位于下散熱片 33的頂部B、C之間。僅在散熱片殼體的長度的中間處各條第一中心線58與各條第二中心線相交。上散熱片34布置成使得各條第一中心線58與散熱片殼體31的縱向軸線62相交。 下散熱片33布置成使得每條第二中心線59與散熱片殼體31的軸線62相交。換言之，上散熱片(或下散熱片)相對(duì)于下散熱片(或上熱氣)偏移一個(gè)節(jié)距。盡管上散熱片34和下散熱片33可以布置使得每條第一中心線58與不止一條第二中心線59相交，然而理想的是僅在一個(gè)位置，即散熱片殼體的長度的中間處，相應(yīng)的第一中心線58與相應(yīng)的第二中心線59相交。上散熱片34和下散熱片33支撐散熱片殼體31的中間，以加強(qiáng)散熱片殼體31，從而使散熱片殼體3 1的長度的中間承擔(dān)施加至散熱片殼體的載荷中的最大載荷(參見圖 7C)。通過僅在散熱片殼體的長度的一個(gè)部分(中間)處使相應(yīng)的第一中心線58與相應(yīng)的第二中心線59相交，與相應(yīng)的第一中心線58在散熱片殼體的不止一個(gè)部分處與相應(yīng)的第二中心線相交相比，上散熱片34和下散熱片33具有更大的熱傳遞面積。圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的包括上散熱片和下散熱片的散熱片組件66。如圖9所示，下散熱片布置成使得每個(gè)第二中心線64與散熱片殼體的軸線62平行。 上散熱片布置成使得每個(gè)第一中心線65與軸線62相交。包括具有以如圖9中所示的方式布置的上散熱片和下散熱片的散熱片組件66的熱交換器也具有更大的熱傳遞面積和高強(qiáng)度。上散熱片和下散熱片支撐散熱片殼體67的長度的中間以增強(qiáng)散熱片殼體67，使得散熱片殼體67的長度的中間承載施加至散熱片殼體的載荷中的最大載荷。由于第一中心線65僅在散熱片殼體的一個(gè)部分處與第二中心線64相交，因此上散熱片和下散熱片具有更大的熱傳遞面積。應(yīng)注意，下散熱片布置成使得第二中心線64與軸線62相交，而上散熱片布置成使得第一中心線65平行于該軸線62。下面將討論有效地組裝根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的散熱片殼體的方法。如圖IOA所示，將下散熱片71和上散熱片72預(yù)先固定至待形成殼體狀構(gòu)造的散熱片殼體板69。在散熱片71、72固定至板69的情況下，將板69對(duì)折，從而使板69的相對(duì)兩端重疊，如箭頭所示。將板69的相對(duì)兩端焊接在一起而形成散熱片殼體73，如圖IOB所示。散熱片殼體73通過僅焊接折疊板69的一側(cè)而形成。僅焊接折疊板69的一個(gè)點(diǎn)需要更短的時(shí)間。圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的前后散熱片組件76a、76b。前散熱片組件76a布置在第一熱介質(zhì)流的上游側(cè)，而后散熱片組件76b布置在前散熱片組件76a的后側(cè)并位于第一熱介質(zhì)流的下游側(cè)。前散熱片組件76a包括前下散熱片7 和布置在前下散熱片7 上的前上散熱片75a。后散熱片組件76b包括后下散熱片74b和布置在后下散熱片74b上的后上散熱片75b。前散熱片組件76a的散熱片74a、7fe和后散熱片組件76b的散熱片74b、7^可以具有相同的節(jié)距。這種具有相同節(jié)距的散熱片可以有利地符合于不同尺寸的散熱片殼體。 不需要為其中一個(gè)不同尺寸的散熱片殼體提供不同尺寸的散熱片，這導(dǎo)致成本降低。后散熱片組件76b的散熱片74b、7^3可以具有比前散熱片組件76a的散熱片74a、 75a的節(jié)距小的節(jié)距。在這種情況下，即使前散熱片組件76a的散熱片74a、7fe具有更大的節(jié)距，也可以獲得充分的熱交換，因?yàn)榕艢?第一熱介質(zhì))在上游側(cè)溫度高。同時(shí)，即使當(dāng)后散熱片組件76b的散熱片74b、7^具有更小的節(jié)距，因?yàn)榕艢庠谙掠蝹?cè)的流速由于排氣的溫度降低而減小，排氣仍能夠沿著散熱片74b、7^充分地流動(dòng)。更小節(jié)距的散熱片74b、 7 具有更大的熱交換面積，以提供增加的熱傳遞量。為散熱片74b、7^設(shè)置比散熱片74a、 75a的節(jié)距小的節(jié)距提高了熱傳遞效率。圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方式的的下散熱片78和上散熱片79。如圖 12所示，下散熱片78的節(jié)距與上散熱片79的節(jié)距不同。在所示的實(shí)施方式中，上散熱片 79的節(jié)距為下散熱片78的節(jié)距的1. 5倍。下散熱片78的頂部81具有與上散熱片79的底部82接觸的接觸部83。通過使下散熱片78的節(jié)距與上散熱片79的節(jié)距不同，下散熱片78的頂部81在除了接觸部83之外的任何部分處都不與上散熱片79的底部接觸。因此，通過使下散熱片 78的節(jié)距與上散熱片79的節(jié)距不同，即使上散熱片79和下散熱片78以相同的取向布置， 上散熱片79和下散熱片78也具有與前面討論的上散熱片和下散熱片產(chǎn)生的結(jié)果相同的有利結(jié)果。也就是說，上散熱片79和下散熱片78支撐彼此以增強(qiáng)散熱片殼體84，使得散熱片殼體84承載沿著朝向散熱片殼體84的內(nèi)部的方向(如圖12的箭頭所示)施加至散熱片殼體84的載荷。下散熱片78僅在接觸部83處與上散熱片殼體79接觸。也就是說，上散熱片79和下散熱片78在除了接觸部83之外的位置處不接觸彼此，如上所述。在這些位置，上散熱片79和下散熱片78具有更大的熱傳遞面積。包括這樣的根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方式的上散熱片79和下散熱片78的熱交換器具有更大的熱交換面積和高強(qiáng)度。即使上散熱片79的節(jié)距與下散熱片78的節(jié)距不同，上散熱片79也可以以與其中下散熱片78布置的取向不同的取向布置。在這種情況下，上散熱片79和下散熱片78之間限定更大的空間。在這樣的更大空間內(nèi)，排氣熱可以形成渦旋。
圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施方式的上散熱片86和下散熱片91。下散熱片 86包括具有貫通形成的連通孔88的上升部87和具有貫通形成的連通孔88的下降部89。 類似地，上散熱片91包括具有貫通形成的連通孔88的上升部92和具有貫通形成的連通孔 88的下降部93。通過連通孔88，下散熱片86和上散熱片91之間限定的空間與下散熱片86和散熱片殼體94的底板95之間限定的空間連通，并與上散熱片91和散熱片殼體94的頂板96之間限定的空間連通。因而，排氣的熱不僅能夠在上散熱片86和下散熱片91之間限定的空間中形成渦旋，而且能夠在下散熱片86和散熱片殼體94的底板95之間限定的空間中以及上散熱片91和散熱片殼體94的頂板96之間限定的空間中形成渦旋。上散熱片91具有底板97，而下散熱片86具有頂部98。底部97和頂部98可以具有貫通形成的連通孔88。這些連通孔88可以例如通過在上散熱片91和下散熱片86上進(jìn)行沖孔、開縫、開窗(louver) 操作形成。圖14A和圖14B示出了根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施方式的散熱片組件16。散熱片組件 16如圖14A的箭頭所示被對(duì)折，以形成下散熱片17、布置在下散熱片17上的上散熱片19、 以及將上散熱片17和下散熱片19互連的折疊部18，如圖14B所示。上散熱片19包括具有相應(yīng)第一中心線的底部。下散熱片17包括具有相應(yīng)第二中心線的頂部。上散熱片19和下散熱片17在散熱片組件16的其中第一中心線和第二中心線相交的一個(gè)位置處彼此接觸。在該位置，上散熱片19和下散熱片17支撐彼此，以增強(qiáng)散熱片殼體，使得散熱片殼體承載在朝向散熱片殼體的內(nèi)部的方向上施加至散熱片殼體的載荷。如上所述，上散熱片19和下散熱片17僅僅在散熱片組件16的一個(gè)位置處接觸彼此。 也就是說，上散熱片19和下散熱片17在散熱片組件16的除了該一個(gè)位置之外的位置不接觸彼此。在其中上散熱片19和下散熱片17不接觸彼此的這些位置，上散熱片19和下散熱片17具有更大的熱傳遞面積。根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施方式的包括上散熱片19和下散熱片 17的熱交換器具有更大的熱傳遞面積和高強(qiáng)度。排氣的熱可以在上散熱片19不接觸下散熱片17的位置處在上散熱片19和下散熱片17之間限定的空間中形成渦旋。將上散熱片19定位在下散熱片17上的適當(dāng)位置僅僅需要將散熱片組件16對(duì)折。上散熱片19和下散熱片17可以在更短的時(shí)間形成，這是因?yàn)閷⑸仙崞?9定位在下散熱片17上的適當(dāng)位置只進(jìn)行一個(gè)將散熱片組件16對(duì)折的步驟根據(jù)本發(fā)明的熱交換器描述為用在廢熱回收系統(tǒng)中。需要注意，本發(fā)明的熱交換器可以用在EGR冷卻器中。所述熱交換器并不限于用于熱回收系統(tǒng)或EGR冷卻器。根據(jù)本發(fā)明的熱交換器適合于用在熱回收系統(tǒng)中。顯然，鑒于上述教導(dǎo)可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種微小改變和修改。因此應(yīng)理解，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，除了上述具體描述，本發(fā)明還可以以其他方式實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器(10)，該熱交換器包括 芯殼體(11)；相對(duì)于彼此并排地布置在所述芯殼體(11)內(nèi)的多個(gè)散熱片殼體(31)，所述散熱片殼體(31)被布置成使得第一熱介質(zhì)在每個(gè)所述散熱片殼體(31)的內(nèi)部流動(dòng)，第二熱介質(zhì)在每個(gè)所述散熱片殼體(31)的外部流動(dòng)，以便在所述第一熱介質(zhì)和所述第二熱介質(zhì)之間進(jìn)行熱傳遞；布置在每個(gè)所述散熱片殼體(31)內(nèi)的一對(duì)上散熱片(34)和下散熱片(33)，所述上散熱片(34)和所述下散熱片(3 均具有波紋形狀的橫截面，所述下散熱片(3 布置在每個(gè)所述散熱片殼體(31)的底板上，所述上散熱片(34)布置在所述下散熱片(33)上， 所述上散熱片(34)包括結(jié)合至每個(gè)所述散熱片殼體(31)的頂部，所述頂部均具有一個(gè)端部和相反端部； 均具有一個(gè)端部和相反端部的底部(56)；上升部，所述上升部均從每個(gè)所述底部(56)的所述一個(gè)端部延伸至每個(gè)所述頂部的所述一個(gè)端部；下降部，所述下降部均從每個(gè)所述頂部的所述相反端部延伸至每個(gè)所述底部的所述相反端部；并且所述上散熱片(34)的所述底部(56)具有相應(yīng)的第一中心線(58)；所述下散熱片(3 包括均具有一個(gè)端部和相反端部的頂部G4)；結(jié)合至每個(gè)所述散熱片殼體的底部(42)，所述底部0 均具有一個(gè)端部和相反端部； 上升部(43)，所述上升部均從每個(gè)所述底部0 的所述一個(gè)端部延伸至每個(gè)所述頂部G4)的所述一個(gè)端部；下降部(45)，所述下降部均從每個(gè)所述頂部04)的所述相反端部延伸至每個(gè)所述底部G2)的所述相反端部；并且所述下散熱片(3 的所述頂部04)具有相應(yīng)的第二中心線(59)， 所述上散熱片(34)和所述下散熱片(3 彼此不同地取向，使得所述第一中心線(58) 與所述第二中心線(59)相交。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，所述散熱片殼體(31)均包括相互結(jié)合的上半殼體(36)和下半殼體(35)，所述上散熱片(34)結(jié)合至所述上半殼體(36)，所述下散熱片(33)結(jié)合至所述下半殼體(35)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，所述散熱片殼體(31)均具有入口(5 和出口(57)，并且其中在所述入口(55)和所述出口(57)這二者處，所述第一中心線(58)中的相鄰的第一中心線定位成使得所述第二中心線(59)中的一條位于所述相鄰的第一中心線之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，所述上散熱片的底部、所述上散熱片的上升部或所述上散熱片的下降部具有貫通形成的連通孔(88)，所述下散熱片的頂部、所述下散熱片的上升部或所述下散熱片的下降部具有貫通形成的連通孔(88)。
5.一種熱交換器(10)，該熱交換器包括 芯殼體(11)；相對(duì)于彼此并排地布置在所述芯殼體(11)內(nèi)的多個(gè)散熱片殼體(84)，所述散熱片殼體被布置成使得第一熱介質(zhì)在每個(gè)所述散熱片殼體(84)的內(nèi)部流動(dòng)，第二熱介質(zhì)在每個(gè)所述散熱片殼體(84)的外部流動(dòng)，以便在所述第一熱介質(zhì)和所述第二熱介質(zhì)之間進(jìn)行熱傳遞；布置在每個(gè)所述散熱片殼體(84)內(nèi)的一對(duì)上散熱片(79)和下散熱片(78)，所述上散熱片(79)和所述下散熱片(78)均具有波紋形狀的橫截面，所述下散熱片(78)布置在每個(gè)所述散熱片殼體的底板上，所述上散熱片(79)布置在所述下散熱片(78)上，所述上散熱片(79)包括結(jié)合至每個(gè)所述散熱片殼體的頂部，所述頂部均具有一個(gè)端部和相反端部；均具有一個(gè)端部和相反端部的底部(82)；上升部，所述上升部均從每個(gè)所述底部(8 的所述一個(gè)端部延伸至每個(gè)所述頂部的所述一個(gè)端部；以及下降部，所述下降部均從每個(gè)所述頂部的所述相反端部延伸至每個(gè)所述底部(82)的所述相反端部；所述下散熱片(78)包括均具有一個(gè)端部和相反端部的頂部(81)；結(jié)合至每個(gè)所述散熱片殼體的底部，所述底部均具有一個(gè)端部和相反端部；上升部，所述上升部均從每個(gè)所述底部的所述一個(gè)端部延伸至每個(gè)所述頂部(81)的所述一個(gè)端部；以及下降部，所述下降部均從每個(gè)所述頂部(81)的所述相反端部延伸至每個(gè)所述底部的所述相反端部；所述上散熱片(79)的節(jié)距與所述下散熱片(78)的節(jié)距不同；并且所述下散熱片(78)的所述頂部(81)具有與所述上散熱片(79)的所述底部(8 接觸的接觸部(83)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱交換器，其中，所述上散熱片的底部、所述上散熱片的上升部或所述上散熱片的下降部具有貫通形成的連通孔(88)，所述下散熱片的頂部、所述下散熱片的上升部或所述下散熱片的下降部具有貫通形成的連通孔(88)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種熱交換器。該熱交換器(10)包括均容納一對(duì)上散熱片(34)和下散熱片(33)的散熱片殼體(11)。每個(gè)所述上散熱片(34)和下散熱片(33)均具有頂部和底部。上散熱片和下散熱片彼此不同地取向，使得上散熱片的底部的第一中心線(58)與下散熱片的頂部的第二中心線(59)相交。上散熱片和下散熱片在第一中心線(58)與第二中心線(59)相交的位置彼此接觸。在這些位置，上散熱片和下散熱片彼此支撐，以增強(qiáng)散熱片殼體，使得散熱片殼體承載沿朝向散熱片殼體的內(nèi)部的方向施加至散熱片殼體的載荷。上散熱片和下散熱片在散熱片彼此不接觸的位置具有更大的熱傳遞效率。
文檔編號(hào)F28F3/08GK102213559SQ20111007867
公開日2011年10月12日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者久永徹, 國吉珠希, 梅田吉宏 申請人:株式會(huì)社豐技研