CN100533034C - 热交换器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热交换器。管子(2)是由第一板件(6)和第二板件(7)组成的，所述第一板件和第二板件被相对并相互接合。在管子的两个端部侧面上的区域(C)中，第一板件被形成一种形状，其中第一板件的边缘部分(6a)沿第二板件的弯曲部分(7b)设置，使得管子的外壁表面将由连续表面构成。在除了管子的两个端部侧面之外的区域(D)中，第一板件被形成一种形状，其中第一板件的边缘部分(6a)设在第二板件(7)的边缘部分(7a)和弯曲部分(7b)之间。

Description

热交换器

技术领域

本发明涉及散热片和管型热交换器，在热交换器的管中设有内部散热片。本发明的散热片和管型热交换器优选被用于冷却内燃机中抽吸空气的中间冷却器，并且还可用于散发空调中热介质热量的冷凝器。

背景技术

在内部散热片被并入热交换器的传统管子中，一系列板件被相互结合，使得内部散热片可被置于它们之间，如专利公报JP-A-2003-28586(图6和图8)所述。如上所述，在管子被分成两部分的情况下，在形成管子时，将散热片并入管子中是容易的。

然而，在管子被分成两部分的情况下，可能遇到下述问题。在板件被相互接合的部分中，在管子的外壁表面上，与设在外侧的板件壁厚对应的阶梯部分被形成。当这种阶梯部分被形成时，空隙被形成在管子外壁表面和集管板件开口部分的开口边缘之间。因此，在钎焊时，钎焊失败可发生。

作为解决上述问题的方法，在专利公报JP-A-2003-28586的图6中，管子被提出，并且结构被披露。就是说，管子的横截面基本上是平矩形，管子被以这种方式组成，横截面基本上是C形的第一板件，和横截面基本上也是C形的第二板件，被相对设置并相互接合。在两个板件被相互接合的部分中，第一板件位于第二板件外侧。第一板件的边缘部分被形成沿第二板件弯曲部分设置的形状。由于上述结构，管子的外壁表面由连续的表面组成。

本发明人调查了上述管子应用至散热片和管型热交换器的情况。图13是显示本发明调查的热交换器的管子和外散热片的截面图。关于这一点，图13对应沿图1中线III—III的横截面示意图。

如图13所示，管子2具有基本上被形成平矩形的横截面形状。横截面被基本上形成C形的第一板件6，和横截面也被基本上形成C形的第二板件7，被相对设置并相互接合。在两个板件6、7被相互接合的部分中，为了使管子2的外壁表面是连续的表面，含有外壁表面的第一板件6的边缘部分6a相对整个管子2位于第二板件7的弯曲部分7b中，并且第一板件6的边缘部分6a被形成沿第二板件7弯曲部分7b设置的形状。

在管子2中，内部散热片5被设置。在管子2的外壁表面上，外部散热片3被提供。这种外部散热片3仅设置在主表面2a上，所述主表面2a是多个表面之一，所述多个表面包括显示在图13中的由管子横截面上大致矩形的长边构成的主表面2a，以及显示在图13中的由大致矩形的短边构成的侧面2b。关于这一点，在图13中，设在图的下侧的主要表面2a的外部散热片被省略了。

即使在这种情况下，管子2的外壁表面基本上是由连续的表面组成。因此，解决背景技术的条目中说明的问题是可能的。

然而，当管子2是如上所述的组成结构时，可能会遇到下述问题。在制造热交换器时，当第一板件6、第二板件7、内部散热片5和外部散热片6同时在炉子中被相互钎焊时，在钎焊第一和第二板件过程中发生失败的情况下，实施修理是困难的。就是说，当钎焊失败发生时，修理通常采用如下方式实施，即钎料被设在发生钎焊失败的部分，焊炬钎焊被实施，其中有缺陷的部分用烧嘴加热。然而，由于第一板件6的边缘部分6a位于第二板件7的弯曲部分7b中，并且第一板件6的边缘部分6a被外部散热片3阻塞，所以不可能在第一板件6的边缘部分6a的附近放置钎料。当修理被强制实施时，外部散热片3被烧嘴熔化。因此，实施修理是困难的。

上述问题不仅发生在采用管子由两个分隔的板件形成的方式构成的管子中，而且发生在采用管子由一个板件及该板件的两个边缘部分形成的方式构成的管子中，所述板件的两个边缘部分是相对，并且两个边缘部分被相互接合，以形成管子。

发明内容

考虑到上述论点，本发明被完成。本发明的一个目的是提供一种热交换器，它能够在钎焊板件时发生失败时允许容易的修理工作，同时钎焊管子至集管板件失败的发生得到抑制。

为了实现上述目的，在本发明的第一实施例中，管子被形成如下所述的形状。组成管子的板件的第一边缘部分被设置在第二边缘部分外侧，并且板件被相互重叠，在其上板件被相互重叠的部分被相互纤焊。相对于这些板件，与管子集管板件的接合部分中的第一边缘部分的位置不同于在除了接合部分之外的部分中第一边缘部分(的位置。在接合部分中，第一边缘部分所处的位置处，管子外壁表面是由连续表面构成的。在除了接合部分之外的部分中，在除了所述接合部分之外的部分中，第一边缘部分位于所述管子短边处没有设置外部散热片的部分。

根据本发明，在除了接合部分之外的部分中，板件的第一边缘部分处于外壁表面上没有设置外部散热片的部分。由于板件的第一边缘部分远离外部散热片，所以在钎焊板件的失败发生时，可以提高修理工作的加工特性。

根据本发明，在接合部分中，板件的第一边缘部分所处的位置处，管子外壁表面是由连续表面构成的。因此，可以抑制钎焊管子至集管板件的失败发生。

根据本发明的第二实施例，在管子的横截面被形成大致矩形并且外部散热片仅设在管子外壁表面上的成为矩形长边的表面上的情况下，管子被形成如下所述形状。第一板件和第二板件被相对并相互接合，使得作为矩形短边的部分可被相互重叠。此时，第一和第二板件采用如下方式形成，在管子和集管板件的接合部分中，位于第一和第二板件被相互重叠的部分外侧的板件的边缘部分达到另一个板件的弯曲部分，使得管子的外壁表面由连续表面构成。在除了管子和集管板件的接合部分之外的部分中，位于第一和第二板件被相互重叠的部分外侧的一个板件的边缘部分位于另一个板件的边缘部分和弯曲部分之间。

根据本发明的第三实施例，管子可被形成如下形状。一个板件的一个边缘和另一个边缘在作为矩形短边的管子的部分处被相互重叠，同时一个边缘被设在外侧。此时，板件形状被形成如下。在管子和集管板件的接合部分中，一个边缘位于另一个边缘的弯曲部分处，使得管子的外壁表面将由连续表面构成。在除了管子和集管板件接合部分之外的部分中，一个边缘位于另一个边缘和弯曲部分之间。

关于这一点，权利要求范围中描述的每种方式的圆括号中的参考数字和标记和此栏是显示与下文描述的实施例的特定方式相对应关系的一个例子。

本发明可通过如下所述的本发明优选实施例的描述，并结合附图，被更完全地理解。

附图说明

在图中：

图1是本发明的第一实施例的热交换器的主视图；

图2是沿图1中线II—II的截面视图；

图3是沿图1中线III—III的截面视图；

图4是显示图1中管子边缘部分附近的透视图；

图5是显示图1中管子6和集管板件4a的接合部分的放大图；

图6是显示图1中钎焊管子6至集管板件4a时的情况的示意图；

图7是第一实施例的比较例的示意图，该示意图显示了在外部散热片3被压紧至集管板件4a正下方的部分情况下，管子6和集管板件4a被相互钎焊的情况；

图8是第一实施例的比较例中，沿图1中线II—II的截面视图；

图9是本发明第二实施例的管子的横截面视图；

图10是本发明第二实施例的管子的横截面视图；

图11是本发明第三实施例的管子的横截面视图；

图12是本发明第三实施例的管子的横截面视图；以及

图13是本发明研究的管子的横截面视图。

具体实施方式

第一实施例

图1是显示本发明第一实施例的热交换器的整体结构的示意图。在本实施例中，说明了本发明的热交换器被用于中间冷却器的例子。关于这一点，虽然没有显示在图中，本发明中描述的中间冷却器被设在增压器的抽吸空气流的下游侧，所述增压器给吸入内燃机的抽吸空气加压，以通过抽吸空气和冷风之间的热交换冷却抽吸空气。

如图1所示，中间冷却器1是散热片和管型热交换器，包括；多个相互平行设置的管子2；以及在相邻管子2之间设置的外部散热片3。中间冷却器1还包括设在管子2纵向方向两端侧面的总箱(header tanks)4。就此而论，在图1中，图的横向方向与管子2的纵向方向相同。

每个管子2含有使得抽吸空气流动的通道。如下文所述，管子2被形成扁平形状(如图2至图4显示)。每个管子2被设置，使得管子的主轴方向可与在与图1表面垂直方向上流动的冷空气流一致。

每个外部散热片3被形成波形，并连接管子2。外部散热片3方便在管子2之间流动的冷空气流与在管子2中流动的抽吸空气流之间实现热交换。

总箱4功能如下。一个总箱4分配从没有显示的增压器发送来的具有压力的抽吸空气进入每个管子2。另一个总箱4收集从每个管子2流出的抽吸空气，并将它送至未显示的内燃机的抽吸部分。每个总箱4包括：具有开口部分的集管板件(header plate)4a；以及与集管板件4a一起形成在槽内部的空间的槽体4b。管子2被插入集管板件4a的开口部分。集管板件4a和管子2相互接合。关于这一点，外部散热片3和集管板件4是由例如铜或不锈钢制成的。

接着，管子2将被详细说明。图2是沿图1中线II—II的截面视图。图3是沿图1中线III—III的截面视图。图4是显示图1中管子边缘部分附近的透视图。关于这一点，在图4中，图的垂直方向与管子2的纵向方向相同。图中区域C的横截面视图对应图2。图中区域D的横截面视图对应图3。

如图2至图4所示，管子2的横截面基本上是矩形的，它的角部是圆的。在下述描述中，作为管子2的外壁表面之一，并且被形成为横截面的矩形长边的，平行与管子2的主轴方向的表面，在下文中将被称作主表面2a。作为矩形短边的且平行管子2短轴方向的表面，在下文中将被称作侧面2b。

在每个管子2内部，内部散热片5被设置。这个内部散热片5被形成波形，并且连接管子2。因此，内部散热片5方便了冷空气流和抽吸空气之间的热交换。

如图2和图3所示，管子2采用如下方式组成，两个板件6、7被相对并相互接合，所述两个板件的横截面是对称的，并被形成大致C形。这两个板件6、7中的一个位于图2和图3的下侧，它是第一板件6。这两个板件6、7中的另一个位于图2和图3的上侧，它是第二板件7。第一和第二板件6、7是由例如铜、不锈钢或碳钢形成的。

第一和第二板件6、7被相互重叠在管子2的侧面2b上，同时第一板件6位于外侧，第二板件7位于内侧。在第一和第二板件6、7被相互重叠的部分中，第一和第二板件6、7被相互钎焊。

如图4中，在区域C中，位于管子2两个端部侧面上的第一板件6边缘部分6a的形状不同于在区域D中第一板件6边缘部分6a的形状，除了管子2的两个端部侧面。

具体地，如图2所示，位于管子2两个端部侧面上的区域C的部分是与集管板件4a接合的部分。第一板件6的边缘部分6a位于第二板件7的弯曲部分7b上。第一板件6边缘部分6a的前边缘部分逐渐变细，并且还被形成沿第二板件7弯曲部分7b布置的形状。由于上述结构，没有阶梯部分被形成在管子2的外壁表面，就是说，管子2的外壁表面是连续的表面。因此，没有空隙被形成在管子2的外壁表面2a、2b和集管板件4a的开口部分4c之间。作为结果，管子2和集管板件4a可被适当地相互钎焊。

在另一方面，如图3所示，在区域D中，除了管子2的两个端部侧面之外，外部散热片3仅被连接至主表面2a，所述主表面2a是组成管子2外壁表面的主表面2a和侧面2b中的一个。在区域D中，第一板件6的边缘部分6a没有达到第二板件7的弯曲部分7b，就是说，第一板件6的边缘部分6a位于第二板件7的边缘部分7a和弯曲部分7b之间。就是说，第一板件6的边缘部分6a位于没有设置外部散热片3的管子2的侧面2b上，并且远离外部散热片3。

在本实施例中，第一板件6的边缘部分6a和第二板件7的边缘部分7a分别对应权利要求范围内描述的第一边缘部分和第二边缘部分。

第二板件7的边缘部分7a的形状相对于整个管子是相同的。如图2和图3所示，边缘部分7a位于第一板件6的边缘部分6a和弯曲部分6b之间。

图5是显示管子6和集管板件4a接合部分周围的示意图。

位于管子2两侧上的区域C的长度可根据如下条件确定：根据直接设置并与集管板件4a接合的集管板件接合部分10，根据管子2的前边缘部分从集管板件接合部分10突出的突出部分11，以及根据考虑装配管子2和集管板件4a的装配公差时设置的冗余部分12。

集管板件接合部分10是减少管子2和集管板件4a之间的接合空隙不可缺少的区域。突出部分11和冗余部分12是去除管子2与集管板件4a的接合空隙不可缺少的区域，即使当管子2与集管板件接合部分10在管子插入方向上移动的时候。

然后，外部散热片3的位置将在下文解释。如图5所示，相对于第一板件6边缘部分6a的位置在管子2纵向方向上改变的位移部分，外部散热片3被设在远离集管板件4a的位置，就是说，相对在区域D侧的区域C边缘部分，外部散热片3被设在远离集管板件4a的位置。集管板件4a和外部散热片3之间的距离是例如2至3mm。

在这种情况下，为了说明外部散热片3被如上设置的原因，集管板件4a和管子2被相互钎焊的环境被显示在图6和图7中。图6是显示本实施例的示意图。图7是显示了外部散热片3被压紧至集管板件4a正下方的部分的情况的示意图。

当考虑钎焊时核心的发光性能和均匀压力时，如图7所示，外部散热片3的最后的脊被压紧在集管板件4a正下方的位置是理想的。

然而，当第一板件6、第二板件7、核心板件4a和外部散热片3被相互合并后，在这些部件被钎焊时，钎料(brazing filler metal)13被设置在插入管子2的集管板件4a的开口部分附近。然而，在外部散热片3被设在集管板件4a正下方位置的情况下，设置钎料是困难的。在这种情况下，即使当钎料13被设置，如图7所示，钎料13被吸引至外部散热片3。因而，连接管子2至集管板件4a所需的钎料的数量是不足的。因此，不可能将管子2钎焊至集管板件4a。

另一方面，在本实施例中，由于与图7中显示的情况相比较，外部散热片3处于远离钎料13被设置的位置，如图6所示，所以钎料可被容易地供应。更进一步地，防止钎料被吸引至外部散热片3是可能的。

接下来，本实施例的主要优点将说明如下。

在本实施例中，如上所述，管子2包括相对并相互接合的第一和第二板件6、7。在除了管子2的两个端部侧面的区域D中，第一板件6的形状被形成为如下形式，图13中显示的第一板件6的边缘部分被切掉，就是说，第一板件6的形状被形成为如下形式，边缘部分6a位于第二板件7的边缘部分7a和弯曲部分7b之间。

如上所述，在本发明中，由于第一板件6的边缘部分6a远离外部散热片3，在钎焊第一和第二板件6、7的失败发生的情况下，可以在第一板件6的边缘部分6a的附近设置钎料。因此，钎焊第一和第二板件6、7的失败发生的部分可用焊炬钎焊，而没有被烧嘴熔化外部散热片。

然而，当第一板件6的边缘部分6a如上所述甚至被定位在管子2的两个端部侧面上的区域C中时，在第一板件6的边缘部分6a的附近，空隙21被形成在管子2的外壁表面和集管板件4a开口部分4c的开口边部之间。因此，相互钎焊管子2和集管板件4a变得困难。

因此，在本实施例中，在管子2的两个端部侧面上的区域C中，图13中显示的第一板件的边缘部分没有被切掉，但第一板件6被形成第一板件的边缘部分6a沿第二板件的弯曲部分7b设置的形状，使得管子的外壁表面会是连续的表面。

如上所述，根据本实施例，在发生钎焊管子2至集管板件4a的失败被抑制的同时，在钎焊组成管子2的第一和第二板件6、7的失败发生时实施的修理工作的加工特性可被提高。

关于这一点，考虑管子2被分成两部分的结构，如专利公报JP-A-2003-28586的图3中所示，一种结构被提供，其中与第一板件厚度对应的阶梯部分被形成在第二板件上。甚至在这种情况下，管子的外壁表面是连续的表面，并且第一板件的边缘部分与第二板件的弯曲部分分开。因此，这种情况可提供与本实施例相同的优点。然而，在这种情况下，需要应用一种技术，通过这种技术，与第一板件厚度对应的阶梯部分被设在第二板件上。

在另一方面，本实施例的管子2采用如下方式组成，被切成预定形状的第一板件6和第二板件7被分别弯曲，从而截面可形成C形，并且如此弯曲的板件被相互接合。在这种情况下，第一板件被切割的技术比与第一板件厚度对应的阶梯部分形成在第二板件上的技术更容易。

因此，与专利公报JP-A-2003-28586中披露的技术相比，管子可被更容易地利用本实施例的技术制造，

第二实施例

图9和图10是显示本发明第二实施例的管子的横截面视图。图9是沿图1中线II—II的截面示意图。图10是沿图1中线III—III的截面示意图。在图2、3、9和10中，类似的附图标记用来指示类似的零件。

如图2和3所示，在第一实施例的管子2中，横截面形状在横向方向上是对称的。然而，如图9和10所示，在本实施例的管子2中，横截面形状在横向方向上不是对称的。也就是，在本实施例的管子2中，在图中管子2的左侧，采用与第一实施例中相同的方式，第一板件6位于外侧。然而，在图中管子2的右侧，与第一实施例中不同，第二板件7位于外侧。

在这种情况下，图中仅管子2右侧将在下文中说明。在位于管子2两个端部侧面的区域C中，如图9所示，第二板件7的边缘部分7a的前边缘部分逐渐变细，并且第二板件7的边缘部分7a的形状被形成沿第一板件6的弯曲部分6b设置。在另一方面，在区域D中，除了管子2两个端部侧面外，如图10所示，第二板件7的边缘部分7a位于第一板件6的边缘部分6a和弯曲部分6b之间。

如上所述，在本实施例中，考虑第一和第二板件6、7，在第一和第二板件6、7被相互重叠的部分中，在区域C中位于外侧的一个板件的边缘部分6a、7a的形状不同于在区域D中的。因此，可以提供与第一实施例相同的效果。

在本实施例中，第一板件6和第二板件7的形状是相同的。因此，可以使用相似的第一板件6和第二板件7。

第三实施例

图11和12是本发明第三实施例的管子的横截面视图。图11是沿图1中线II—II的截面示意图。图12是沿图1中线III—III的截面示意图。在图2、3、11和12中，类似的附图标记用来指示类似的零件。

在本实施例中，如图11和12所示，一个扁的管子2由一个板件8构成。考虑此板件8，在管子2的侧面2b上，虽然板件8的第一边缘部分8a位于第二边缘部分8b外侧，但是板件8的第一边缘部分8a侧面和第二边缘部分8b侧面被相互重叠。板件8的第一边缘部分8a侧面和第二边缘部分8b侧面被相互重叠的这个部分是通过钎焊连接的。

这个板件8被形成如下描述的形状。如图11所示，在管子2的区域C中，第一边缘部分8a位于管子2的大致矩形横截面的角落部分，就是说，第一边缘部分8a位于板件8的第二边缘部分8b侧面上的弯曲部分8c中，使得管子2的外壁表面将由连续表面构成。在管子2的区域D中，如图12所示，第一边缘部分8a位于第二边缘部分8b侧面上的第二边缘部分8b和弯曲部分8c之间。

由于上述结构，本实施例可提供与第一实施例相同的效果。

其它实施例

在上述的每个实施例中，管子被形成一种形状，该形状的横截面大致是扁的矩形。然而，可以应用本发明至管子被形成其它形状的情况。例如，本发明可被应用在不扁的管子上，该管子的横截面是正方形，或者是圆柱形。

即使在这种情况下，虽然没有在图中显示，外部散热片没有设在管子的整个外壁表面上，而是设在管子的部分外壁表面上，处于在管子的外部圆周方向上。例如，在管子是圆柱形的情况下，外部散热片没有设在圆周方向的部分。

管子采用这种方式组成，组成管子的板件的第一边缘部分设在第二边缘部分的外侧，管子的第一边缘部分侧面和第二边缘部分侧面被相互重叠，并且管子的第一边缘部分侧面和第二边缘部分侧面相互重叠的部分被相互钎焊。板件被形成为如下描述的形状。在管子和集管板件相互接合的接合部分中，以及在除了接合部分的部分中，第一边缘部分别形成不同的形状。在接合部分中，第一边缘部分位于管子外壁表面由连续表面形成的位置处。在除了接合部分的部分中，第一边缘部分位于外壁表面的没有设置外部散热片的部分中。

虽然通过参考出于说明目的选出的特定实施例，本发明被描述，但是很明显，本领域的普通技术人员可进行各种改进，而不脱离本发明的基本思想和范围。

Claims (4)

1.一种热交换器，包括：

管子，内部散热片被设置其中；

集管板件，所述集管板件被设在管子纵向上的两个端部侧面，具有接合管子的开口部分；以及

外部散热片，所述外部散热片部分设在管子外壁表面上的管子外部圆周方向上除了与集管板件的接合部分之外的部分中，其中

管子采用如下方式被形成，组成管子的板件在板件被相互重叠的部分中被相互钎焊，同时组成管子的板件的第一边缘部分位于管子的第二边缘部分外侧，

管子与集管板件的接合部分中的板件的第一边缘部分的位置，与在除了管子与集管板件的接合部分之外的部分中的板件的第一边缘部分的位置是相互不同，并且

在所述接合部分中，第一边缘部分所处位置，使得管子的外壁表面由连续表面构成，并且在除了所述接合部分之外的部分中，第一边缘部分位于所述管子短边处没有设置外部散热片的部分。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其中：

管子的横截面被形成大致矩形，

外部散热片仅设在作为矩形长边的管子的外壁表面上，

管子采用如下方式组成，横截面被形成大致C形的第一板件和横截面也被形成大致C形的第二板件，被相对并相互接合，使得成为矩形短边的第一板件的部分和成为矩形短边的第二板件的部分，可被相互重叠，并且

第一和第二板件采用如下方式形成，在管子和集管板件被相互接合的部分中，位于第一和第二板件被相互重叠的部分外侧的板件的边缘部分达到另一个板件的弯曲部分，使得管子的外壁表面由连续表面构成，并且在除了管子和集管板件被相互接合的部分之外的部分中，位于第一和第二板件被相互重叠的部分外侧的一个板件的边缘部分位于另一个板件的边缘部分和弯曲部分之间。

3.根据权利要求1所述的热交换器，其中：

管子的横截面被形成大致矩形，

外部散热片仅设在作为矩形长边的管子的外壁表面上，

管子采用如下方式组成，一个板件的一个端部侧面和另一个端部侧面，在管子的矩形短边处被相互重叠，同时一个端部侧面被设在外侧，并且

板件被形成一种形状，其中，在管子和集管板件被相互接合的接合部分中，一个端部位于另一个端部侧面的弯曲部分处，使得管子的外壁表面由连续表面构成，并且在除了管子和集管板件被相互接合的部分之外的部分中，一个端部位于另一个端部和弯曲部分之间。

4.根据权利要求1至3中任一权利所述的热交换器，其中，相对于集管板件边缘部分的位置在管子纵向方向上被改变的位移部分，外部散热片被设在远离集管板件的侧面上。

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