專利名稱：熱交換器及制造熱交換器的方法
技術領域：
本發明涉及一種用于車輛空調系統的熱交換器及簡易地組裝這種熱交換器的方法。
圖1示出了一種用在空調系統中的傳統的熱交換器例如它可作為蒸發器或冷凝器之用。在圖1中，該熱交換器包括一個上箱，一個下箱以及設置在上箱和下箱之間的熱交換器芯件。上述熱交換芯件由彼此隔開并平行安裝的若干傳熱管組成。上箱被一隔板分成兩個腔室，上箱的下壁和下箱的上壁設有若干連接孔，以便連接上、下箱之間的若干傳熱管，借此使上箱和下箱連通。一根進入管和一根排出管與上箱相連。
借此，熱交換器介質從進入管流入上箱的一個腔中，并往下流通過傳熱管而到達下箱的腔室，再通過傳熱管流回到上箱的另一腔中。當熱交換器介質流過傳熱管時，在熱交換器介質與流進傳熱管的空氣流之間發生熱交換。
通常，一個熱交換器要用許多傳熱管以獲得高的熱交換效率。為了組裝這種熱交換器，通常是一根接一根地將這些傳熱管插入上箱和下箱的連接孔中。這種組裝工序既復雜又費時，結果，組裝工序的工作效率很低。
參見圖2，為了克服上述缺點，所作的一種嘗試包括減小管兩端的直徑以及壓制連接孔的周邊以限制插入箱中的管長。但是，這些工藝步驟費用很高而且復雜，因而提高了熱交換器的成本。
本發明的任務是要提供一種用簡單工序就可完成組裝工作的熱交換器。
為了完成上述任務，本發明的熱交換器的一個優選實施例包括一個第一箱和一個與第一箱垂直分開的第二箱。每個第一箱和第二箱都包括若干一排排對齊的連接孔。若干板件在第一箱和第二箱之間延伸。每個板件包括若干對齊成一排彼此間隔大體相等的管部分以及至少一個與對齊成一排的管部分整連的連接部分。板件上的若干管部分固定地裝于第一箱和第二箱之間，并與第一箱及第二箱相通，流體可流過它們，因此至少一個連接部分或與第一箱連接或與第二箱連接。
根據本發明的一個優選實施例，制造熱交換器的方法包括將成型材料壓制成一塊板件、該板件有若干管部分和平面部分；將上述板件切割成幾部分，保留若干管部分和至少一個連接部分；將每個管部分的兩端分別插入第一箱和第二箱的連接孔中，使至少一個連接部分或與第一箱連接或與第二箱連接；用密封材料將第一箱和第二箱與上述管部分密封等步驟。
根據本發明另一實施例，制造熱交換器的方法包括加工出若干帶有一些彼此等距離隔開的半圓形部分的矩形板件的步驟。該方法還包括將管子插入每個半圓形部分中；將管子的兩端分別插入第一箱和第二箱的孔中，使每個連接件或者與第一箱連接，或者與第二箱連接；用密封材料將第一箱和第二箱與上述管密封等步驟。
按照上述優選實施例制造的熱交換器與現有的熱交換器相比，其組裝時間減少，制造過程簡單而且成本低。
下面將結合附圖對本發明的優選實施例進行詳細描述，通過這些描述，對本發明的其它目的、特點及優越性將更加理解。
圖1為現有的熱交換器的透視圖；圖2為圖1所示的箱體的放大剖面圖；圖3為本發明的熱交換器的透視圖；圖4為圖3所示的熱交換器的局部側視圖；圖5為本發明的第一實施例的熱交換器組件的透視圖；圖6為本發明的第二實施例的熱交換器組件的透視圖；圖7-9示出了制造圖5所示的熱交換器組件的方法步驟；圖10-12示出了制造圖6所示的熱交換器組件的方法步驟；圖13為本發明第三實施例的熱交換器組件的透視圖；圖14為本發明第四實施例的熱交換器組件的透視圖；圖15為本發明第五實施例的熱交換器組件的透視圖。
圖3示出了本發明的熱交換器的第一個實施例，熱交換器20包括上箱21，下箱22和若干設置在上箱21和下箱22之間的熱交換件24。在熱交換件和流過該熱交換器的流體57之間進行熱交換。上箱21和下箱22可以由鋁合金材料或類似材料制成，并可加工成矩形平行管形狀。上箱21包括上壁21a和下壁21b，它們彼此在該箱的側面相連。上箱21由隔離部分21c分成三個腔室，例如，分成第一上腔38，第二上腔39和第三上腔40。下箱22由隔離部分22c分成兩個腔室，例如分成第一下腔41和第二下腔42。上箱21的下壁21b和下箱22的上壁22a分別設有若干連接孔21d和22d，用以使若干熱交換件24與箱21和22相通，從而使流體流過箱21和22。流入管55和流出管56與上箱21相通。
熱交換介質經流入管55進入第一上腔38，通過管部分25流過熱交換器。上述介質可以經下述流道流過熱交換器從第一上腔38流到第一下腔41，然后再流入第二上腔39。介質從第二上腔39再流到第二下腔42，最后流回到第三上腔40。熱交換器介質流過管部分25時，熱交換介質和流過管部分25的流體57之間進行熱交換。
參照圖4和5，每個熱交換件24可由鋁合金之類的材料制成。每個熱交換件24包括若干彼此約為等距離隔開的圓管部分25，它們經若干第一連接部分26和第二連接部分27彼此相連。第一和第二連接部分26和27與管部分25連成一體，并使管部分25對齊成一排。第一和第二連接部分分別距熱交換件24的上端和下端略有一段距離。熱交換件24大體都是平面，而且大體與熱交換氣流57平行。故而，熱交換件24還包括若干處于管部分25之間的矩形孔26c。每個矩形孔26c由相鄰管部分25、第一連接部分26的下端部分26b和第二連接部分27的上端部分27a的脊線構成孔框。管部分25的脊線包括從壓制板上切削出矩形孔26c時形成的痕跡面25a。將管部分25的兩端分別插入連接孔21d和22d中，使成一排的管部分25與上箱21和下箱22相通。第一連接部分26的上端部分26a與上箱21的下壁21b相連，而第二連接部分27的下端部分27b與下箱22的上壁22a相連。然后，例如將各部分釬焊在一起，熱交換器20就組裝完畢。
上面的實施例所描述的熱交換器能采用簡化了的制造工藝，因此，與現有技術相比，降低了成本并節約了時間。
圖6示出了本發明的第二個實施例。每個熱交換件34包括若干彼此約為等距離隔開的圓管部分35。通過相鄰管部分35之間形成的若干第一連接部分36使管部分35彼此相連。上述熱交換件34還包括在件34兩端形成的第二部分37。管部分35的每端大體伸出第一連接部分36的上端部分36a和下端部分36b，以便能插入連接孔21d和22d中。若干第一連接部分36和第二連接部分37與管部分35連成一體，并使若干管部分對齊成一排。熱交換件34大體都是平面，而且大體與熱交換氣流57平行。
此外，每個第一連接部分36包括矩形孔36c，它處于該連接部分的中部。矩形孔36c的寬度小于管35之間的距離，矩形孔36c的高小于第一連接部分36的高。最好，將每個矩形孔36c設計成大體與管部分35的縱軸平行。
按照第二實施例所描述的熱交換器與第一實施例描述的熱交換器的優點大體相同。此外，在第二實施例中，熱交換件34的機械強度明顯增加。當然，熱交換器的凈重也增加。
參見圖7-9，它們描繪出了第一實施例的熱交換器部件24的加工方法。如圖7和8所示，板124包括若干彼此由平面部分126約等距離隔開的管部分25以及板兩側的管部分25。板124可以通過將鋁合金之類的材料例如經壓制(未示出)加工成一整體。參見圖9，下端部分28，上端部分29和中部26c可以從每個平面部分126中切削出來以形成連接部分26和27。可以借助于任何合適的切削工序(例如沖壓)完成切削上述部分的過程。上述切削過程既可以同時進行，也可分步進行，例如先切削上部，繼之切削下部，再切削中部。
參見圖10-12，它們描繪出了第二實施例中的熱交換器的加工方法。板224包括若干彼此由平面部分126約等距離隔開的管部分35，還包括在板兩側的平面部分126。板224可以通過將鋁合金之類的材料例如經壓制(未示出)加工成一整體。參見圖12，下端部分38，上端部分39和中部36c可以從每個平面部分126中切削出來以形成連接部分36和37。可以借助于任何合適的切削工序(例如沖壓)完成上述切削過程。上述切削過程既可以同時進行，也可分步進行，例如先切削上部，繼之切削下部，再切削中部。
圖13示出了熱交換器部件的第三實施例。第三實施例是第一實施例的改型，為便于描述起見，該例中所用的類似部件用相同標號表示。
第三實施例的每個熱交換件44包括設置在對齊成一排的管部分25間的成整體連接的第一連接部分26。第一連接部分26距管部分25上端略有一段距離，因此，每個熱交換件44包括若干個中空部分144，它們處于相鄰管部分25之間。
圖13所示結構的優點與第一實施例的優點大體相同。此外，在此實施例中，熱交換件44的凈重比第一實施例的凈重明顯減少。熱交換件44的長度沒有限制，據此，可將管部分25插入上述兩箱之一中。
圖14示出了熱交換器部件的第四實施例。第四實施例是第一實施例的改型，為便于描述起見，該例中所用的類似部件用相同標號表示。
每個熱交換件54包括設置在對齊成一排的管部25之間的成整體連接的連接部分28。連接部分28大體位于熱交換件54的中部。每個熱交換件54包括處于相鄰管部分25之間的第一空部154和第二空部155。
圖14所示結構的優點與第一實施例的優點大體相同。此外，象在第三實施例中一樣，在此實施例中，熱交換件54的凈重比第一實施例的凈重明顯減少。熱交換件54的長度沒有限制，據此，可將管部分25插入上述兩箱之一中。
圖15示出了本發明的熱交換件的第五實施例。每個熱交換件64包括若干彼此約以等間距隔開的圓管31、第一連接件29和第二連接件30。第一連接件29包括若干彼此約以等間距隔開的半圓部分29a。第二連接件30包括若干彼此約以等間距隔開的半圓部分30a。將每個半圓部分29a和30a加工成使其內徑大體等于或最好小于圓管31的外徑。第一連接件29和第二連接件30分別與圓管31的上端和下端略有一段距離，因此，每根管31凸出第一連接部分29的上端29c和第二連接部分30的下端30c。將每根管插入連接件29和30的半圓部分29a和30a，并通過如釬焊等工序將各管固定于其中。
使熱交換件64與上箱21和下箱22相通，因而每根管31的各端分別被插入各自的連接孔21d和22d中。此外，第一連接件29的上端部分29c與上箱的下壁21b相連，第二連接件30的下端部分30c與下箱22的上壁22a相連。熱交換件64大體為一平面并平行于熱交換流體57。
可以采用下述方法加工熱交換件64。首先加工出若干矩形板件29和30，每塊板件有若干彼此大體等間距隔開的半圓部分29a和30a。通過如沖壓之類的工序加工出半圓部分。將每根管31分別插入板件29和30的半圓部分29a和30a。將管31的兩端分別插入第一箱21和第二箱22的孔21d和22d中，因此，每塊板件29和30要么與第一箱21相連，要么與第二箱22相連。用密封材料將第一箱21和第二箱22與管部分25密封起來。
第五實施例的熱交換件64具有大體與第一實施例的熱交換件相同的優點。
雖然上面詳細描述了本發明的幾個優選實施例，但應當想到，這些描述并非是對本發明的保護范圍的限制，而本發明的保護范圍應由下面給出的權利要求確定。本領域普通技術人員可以作各種改型和替換，這些改型和替換均落在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種熱交換器，包括一個第一箱和一個與第一箱垂直分開的第二箱，第一箱和第二箱都包括若干對齊成一排排的連接孔；若干在第一箱和第二箱之間分別延伸的板件，每塊板件都包括若干對齊成一排且彼此間距相等的管部分和至少一個連接部分，上述至少一個連接部分與管部分連成一體；上述若干管部分以流體可流過的方式固定在第一箱和第二箱之間，因此，至少一個連接部分或者與第一箱連接，或者與第二箱連接。
2.如權利要求1所述的熱交換器，其中上述至少一個連接部分位于靠近對齊成一排的若干管部分的一端。
3.如權利要求1所述的熱交換器，其中上述至少一個連接部分大體平行于流過該熱交換器的氣流方向。
4.如權利要求1所述的熱交換器，其中上述至少一個連接部分大體垂直于上述管部分的縱軸。
5.如權利要求1所述的熱交換器，其中上述至少一個連接部分大體處于對齊成一排的若干管部分的中部。
6.如權利要求1所述的熱交換器，其中上述若干管部分的每一根管為圓形管。
7.如權利要求6所述的熱交換器，其中上述至少一個連接部分是一種連接件，它包括若干彼此等間距隔開的半圓部分，該連接件固定地處在對齊成一排的若干管之間，因此，可將每根管插入上述若干半圓部分的一個半圓部分中。
8.一種制造熱交換器的方法，該熱交換器包括一個第一箱和一個與第一箱垂直分開的第二箱，第一箱和第二箱都包括若干對齊成一排排的連接孔；若干在第一箱和第二箱之間分別延伸的板件，每塊板件都包括若干對齊成一排且彼此間距相等的管部分以及至少一個連接部分，上述至少一個連接部分與管部分連成一體；上述若干管部分以流體可通過的方式固定在第一箱和第二箱之間，因此，所述至少一個連接部分或者與第一箱連接，或者與第二箱連接，該方法包括下述步驟加工出一個板件，該板件包括若干對齊成一排的管部分以及若干位于管部分之間的平面部分；將上述板件的平面部分切割出幾部分，所述平面部分的保留部分形成至少一個連接部分；將管部分的兩端插入上述第一箱和第二箱各自的孔中，致使上述至少一個連接部分或者與第一箱相連，或者與第二箱相連；以及用密封材料將第一箱和第二箱與上述管部分密封。
9.如權利要求8所述的方法，其中上述板件由壓制而成。
10.一種用權利要求8的方法制造的熱交換器。
11.一種制造熱交換器的方法，該熱交換器包括一個第一箱和一個與第一箱垂直分開的第二箱，第一箱和第二箱都包括若干對齊成一排排的連接孔；若干對齊成一排的管子，它們位于第一箱和第二箱之間，流體可流過上述管子和箱；至少一個連接件，它包括若干彼此等間距隔開并固定地設置在上述若干管子之間的半圓部分，將上述每一根管子插入若干半圓部分之一中，該方法包括下述步驟加工出若干矩形板件，每一塊板件上有若干彼此等間距隔開的半圓部分；將每根管子插入上述若干半圓部分之一中；將每根管子的兩端分別插入第一箱和第二箱的孔中，致使上述至少一個連接件或者與第一箱相連，或者與第二箱相連；用密封材料將上述第一箱和第二箱與上述管部分密封。
12.如權利要求11的制造熱交換器的方法，其中加工出若干矩形板件的步驟是通過沖壓工序來完成的。
13.一種用權利要求11所述的方法制造的熱交換器。
全文摘要
一種熱交換器包括一個第一箱和一個與第一箱分開的第二箱，第一箱和第二箱都包括若干一排排對齊的連接孔。該熱交換器還包括若干對齊成一排的管部分，它們以可使流體通過的方式處于第一箱和第二箱之間。至少一個連接部分與上述若干管部分相連，同時將上述若干管部分插入第一箱和第二箱的連接孔中，致使至少一個連接部分或者與第一箱相連，或者與第二箱相連。據此可簡化制造工藝，制造的時間和成本相應減少。
文檔編號F28D1/053GK1123907SQ9510710
公開日1996年6月5日 申請日期1995年5月16日 優先權日1994年5月16日
發明者角田正隆, 森田知成 申請人:三電有限公司