CN101358817A - 用于制造热交换器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于制造热交换器的方法，其中该热交换器包括芯部(3)和芯板(8b，9b)。其中该芯部(3)包括多个管(1)和多个翅片(2)。在该多个管(1)插入到该多个翅片(2)的多个插入部分(21)之后，该多个管(1)的每个被进行扩管。液体粘合剂(5)在该多个管(1)的每个的径向方向填充到空隙(4)中，其中该空隙(4)限定在(a)该多个插入部分(21)的每个的内周表面和(b)相应的该多个管(1)之一的外周表面之间。

Description

用于制造热交换器的方法

技术领域

本发明涉及制造翅片管式热交换器的制造方法。

背景技术

通常，例如，日本专利文献JP-A-S60-162193和JP-A-H10-185475公开了称为上述热交换器的热交换器。换句话说，在JP-A-S60-162193的热交换器中，粘合剂被填充到在管的外周表面与翅片的插入部分之间限定的小空隙中，并且该管通过该粘合剂同该翅片连接。

在上述的热交换器中，该粘合剂以下述制造工序填充到在管的外周表面与该翅片的插入部分之间的小空隙中。首先，该管的一个端部装配到该翅片中，并且还没有固化的未固化粘合剂以厚层方式涂布到(a)该翅片固定的一定位置和(b)该管的端部之间限定的任何位置的外部表面。

接下来，上述翅片滑动到一定位置，并且固定在该位置。重复上述过程直到固定一定数目的翅片，而形成翅片组。在形成该翅片组之后，使该粘合剂固化。在上述结构中，该翅片组可以固定到该管上而没有对该管进行扩管或没有扩管工艺。

在日本专利文献JP-A-H10-185475中描述的该热交换器在该管和该翅片彼此固定后通过涂布液体涂层到该管的外周表面和该翅片的插入部分之间的小空隙构成。由于如上所述原因，该管和该翅片之间的接触热阻减小使该热交换器效率提高。

然而，根据日本专利文献JP-A-S60-162193中描述的该结构，当该翅片滑到一定位置时，涂布到该管上的该未固化粘合剂会被移去，并且因此该粘合剂不能可靠填充入该小空隙。此外，为了滑动该翅片同时避免涂布在该管上的粘合剂的不希望的移去，该小空隙需要放大。因而，在上述结构中，该散热器的效率因此被不利地降低了。

同样，在日本专利文献JP-A-H10-185475中描述的结构中，该液体涂层能够在用于装配该热交换器的最后工艺中涂布到该管和该翅片之间的空隙。在上述情况下，使用喷涂、浸渍(浸透)或者刷涂作为涂布该涂层的涂布方法。然而，使该液体涂层均匀并且可靠的渗入由(a)该管的外周表面和(b)该翅片的插入部分之间的该小空隙是困难的。再者，由于该涂层会粘附于形成在该翅片的百叶窗状部分的表面并且也会封闭该百叶窗状部分的开口部分，因此不利地抑制了该热交换器的效率的提高。

发明内容

因而，本发明考虑到上述缺点而提出。因此，本发明的目的是提供一种用于制造限制热交换效率恶化的热交换器的制造方法。

为了实现本发明的目的，提供一种用于制造热交换器的方法，其中该热交换器包括芯部和芯板，其中该芯部包括多个板状翅片(或散热片)和多个管，其中多个板状翅片中的每个都包括多个插入部分，其中该多个板状翅片布置在彼此上，其中该多个管与该多个翅片垂直地由该多个插入部分容纳，其中该多个管使热媒体能够通过该多个管流动，其中该芯板包括多个管孔，该多个管的端部通过该管孔延伸。在该制造方法中，在该多个管插入到该多个翅片的多个插入部分之后，该多个管中的每个被进行扩管。液体粘合剂在该多个管中的每个的径向方向填充到空隙中，其中该空隙限定在(a)该多个插入部分的每个的内周表面和(b)该多个管中的相应的一个的外周表面之间。

附图说明

本发明连同其另外的目的、特征和优点将从下面的描述、所附权利要求和附图中而被最好地理解，其中：

图1是示出根据本发明一个实施例的散热器的总体结构的立体图，以及示出从该散热器外部涂布粘合剂的状态。

图2是示出本发明的该实施例的部分的局部放大立体图；

图3是沿图2中的线III-III剖开的剖视图；和

图4是沿图2中的线IV-IV剖开的剖视图。

具体实施方式

参考图1-4描述根据本发明的一个实施例的热交换器。在该实施例中，本发明的热交换器例如应用于散热器，该散热器冷却用于液冷式内燃机的冷却剂。

该实施例的散热器10是中等价格的热交换器，并且包括部件，每一个部件通过加工被整体装配，比如扩管工艺、管端扩口工艺、卷边或皱缩工艺、粘合工艺。换句话说，通过省略炉内铜焊，在工厂的投资和用于制造的设备在成本上降低了。

如图1所示的该散热器10包括芯部3和一对容器8、9，该对容器8、9设置在该芯部3的两个端部。根据该实施例的该芯部3是具有管1和翅片或散热片2的翅片管式热交换器。该芯部3包括多个管1和多个翅片或散热片2，该多个管1使用作热媒体的冷却剂能够通过其流动，以及该多个翅片或散热片2与该管1垂直设置。

该管1和该翅片或散热片2都由铝或铝合金制成。每个该管1形成大体椭圆形或大体窄卵形。换句话说，该管1具有扁平的横截面形状。例如，该管1通过挤压圆柱管使其变形而具有扁平形状而制得。

每个翅片或散热片2是薄板部件。该翅片或散热片2设有插入部分21和百叶窗状部分22(参见图3)。每个该插入部分21具有类似毛刺的形状并且设置成容纳该管1。此外，每个该百叶窗状部分22被切割并且从该翅片或散热片2升起。由于该插入部分21具有该毛刺形状，该插入部分21具有用于与该管1的外周表面交换热量的可靠的热传递区域。在上面的配置中，该插入部分21的毛刺的高度设计为相应于或等于被限定在相邻的翅片或散热片之间的一定的翅片间距。

然后，在该芯部3中，该翅片或散热片2的该插入部分21和该管1的外周表面在该管1被插入到该翅片或散热片2的该插入部分21之后通过对该管1进行扩管加工而被固定。以上述方式，通过装配或设置该多个管1与该多个翅片或散热片2垂直而形成空气通道。

然后，该对容器8、9(或该上部容器8和该下部容器9)都设置在该管1的两个纵向端部并且该对容器8、9设置成沿与该管1的该纵向方向垂直的方向延伸。每个容器8、9分别包括容器壳体8a、9a和芯板8b、9b。

每个该芯板8b、9b分别包括在该芯板8b、9b的对应于该芯部3中的该管1端部的位置穿透该芯板8b、9b的多个管孔8c、9c。每个该管1的该两端部别分别插入到该管孔8c、9c。然后，通过扩口或扩展该管1的端部，该管1的端部分别固定在该管孔8c、9c。随后，该芯板8b、9b固定到该芯部3，以及然后该容器壳体8a、9a设置为覆盖该芯板8b、9b并且通过卷边或皱缩工艺该容器壳体8a、9a固定到该芯板8b、9b。在下文中，由于该容器9与该容器8具有相似的结构，该容器8将作为该容器8、9的代表被描述。

该容器壳体8a由耐热树脂材料整体形成。该容器8的该容器壳体8a在朝向该管1的一个端部具有开口，以及该芯板8b设置成封闭该开口。具体而言，O形密封圈(没有示出)安装于该容器壳体8a的开口的端部与该芯板8b的外周边缘之间的空隙中，以及然后该芯板8b的外周突出(没有示出)被卷边或皱缩以致形成该容器8。

换句话说，多个该管1中的每个的该端部以固定的方式在该芯板8b的与该容器壳体8a相反的一侧插入相应的该管孔8c。该容器壳体8a以固定的方式覆盖该芯板8b的另外一侧。该容器9的构成方式与上述方式类似。因而，该管1的内部与该容器8、9的内部连通，该容器8、9的内部由该容器壳体8a、9a和该芯板8b、9b分别限定。

接下来，描述制造上述构造的该散热器10的制造方法。首先，将预定数目的该管1置于夹具。然后，多个管1被插入翅片或散热片2的插入部分，并且重复上述步骤以致预定数目的该翅片或散热片2例如，以上下方向彼此堆叠。因此，该多个翅片或散热片2在垂直于该管1的纵向方向的方向上并彼此叠层。

通过执行用于对每个管1进行扩管的扩管步骤，该管1的该外周表面固定于该翅片或散热片2的该插入部分21。结果，形成该芯部3。接下来，在该芯部3中，每个管1的纵向端部插入到该芯板8b的该管孔8c。然后，通过执行用于对每个该管1在该芯板8b的另一侧(向外的一侧)的端部进行扩口或扩管处理的端部扩口步骤，该管1固定于该管孔8c。该管1的另外的纵向端部也以上述方式固定于该芯板9b的该管孔9c。因此，该芯板8b、9b装配于该芯部3。

然后，该容器壳体8a、8b通过卷边或皱缩工艺装配于该芯板8b、9b。因此，该对容器8、9在该芯部3的两端形成。如上所述，执行扩管、管端部扩口和该卷边或皱缩以形成该散热器10。结果，该散热器10不使用用于炉内铜焊工艺的系统而形成，炉内铜焊工艺中组件通过预先设置在每个组件表面上的铜焊而成为整体。

如上所述，该管1通过用于对该管1的端部扩口的该管端部扩口工艺固定于该管孔8c、9c。然而，即使当使用该管端部扩口工艺将该管1固定于该管孔8c、9c时，在该管端部扩口工艺之后出现的反作用力也不可避免地在(a)该管孔8c、9c的内周表面和(b)每个管1的端部的外周表面之间的配合部分形成小空隙4。因此，在该芯板8b、9b和该管1之间的气密性没有被充分保持，这是不利的。

同样，每个管1通过用于扩展整个管1的该扩管工艺固定到该翅片或散热片2的该插入部分21。然而，即使当使用该扩管工艺将该管1固定于该插入部分21时，在该扩管工艺之后出现的反作用力也会在(a)该翅片或散热片2的每个插入部分21的内周表面和(b)每个管1的外周表面之间的配合部分形成另外的小空隙4。

如图3所示，该小空隙4限定空气层。当在该插入部分21和该管1之间形成该空气层时，在该管1和该翅片或散热片2之间的热交换效率不利地恶化。

因此，在该实施例中，在执行了该管端部扩口工艺之后，液体粘合剂5涂布并且填充进在(a)每个该管孔8c、9c和(b)该管1之间的配合部分形成的该小空隙4中。在上述方案中，该液体粘合剂5沿该管1的该外周表面涂布。因此，每个该管孔8c、9c和该管1被气密地构成。换句话说，通过在该配合部分涂布作为填充物的该粘合剂5到该组件之一，该管1以气密的方式固定到该管孔8c、9c。在上述方案中，例如，在该配合部分的组件之一是该管1。

同样，在芯部3中，芯部3通过该扩管工艺形成，在执行完该扩管工艺之后，该液体粘合剂5作为填充物涂布到在该插入部分21和该管1之间的该配合部分形成的该小空隙4。在上述过程中，该液体粘合剂5沿着该管1的该外周表面在该配合部分涂布。因此，在该管1和该翅片或散热片2之间的热交换效率提高了。

该液体粘合剂5使用低粘度硬化的具有耐热性的液体，使得在该液体粘合剂5涂布之后该液体粘合剂5能够渗透入该小空隙4以推走该空气层。此外，为了提高在该管1和该翅片或散热片2之间的上述配合部分的该热交换效率，使用的液体粘合剂5包括比如铝或铝合金的金属粉末，该金属粉末与上述低粘度硬化液体混合。然而，不具有上述金属粉末的该粘合剂5可以用在(a)该每个管孔8c、9c和(b)该管1之间的该配合部分。

接下来，用于填充该液体粘合剂5到该小空隙4中的填充方法将参考图1、2和4被描述。在图1和图2中的标号20代表分配器喷嘴，该分配器喷嘴用于涂布一定量的该粘合剂5到该小空隙4。该分配器喷嘴20是设置在用于填充该粘合剂5的粘合剂填充设备的端部的填充喷嘴。该分配器喷嘴20例如装配到XY机器人，以便在该管1的纵向方向(图1、2所示的X方向)和该管1的横向方向(图1所示的Y方向)移动。

如图1和2所示，在用于涂布作为填料的粘合剂5的填充步骤，该散热器10保持在一位置，在该位置该散热器10在水平方向延伸或该容器8、9设置在水平方向。此外，如图2所示，该管1的横截面的纵轴大体垂直延伸，该横截面沿垂直与该管1纵轴的平面获取。如图1所示，该分配器喷嘴20的喷嘴末端位于第一排该管1的该翅片或散热片2上方，并且可在X方向从该定位位置移动到相邻的该翅片或散热片2上方的位置。

例如，当该分配器喷嘴20的该喷嘴末端移动到在第一排中的该管1的纵向端部(图1中的第一排该管1的右端)时，该分配器喷嘴20的该喷嘴末端在Y方向移动到第二排该管1的该翅片或散热片2的上方的位置。在上述结构中，该翅片或散热片2的上方的位置(该分配器喷嘴20的该喷嘴末端被定位在该位置)也对应于在该散热器10设置为在水平方向延伸的状态下该管1的平的横截面的纵向端部上方的位置。

换句话说，该分配器喷嘴20的该喷嘴末端定位在该管1和该翅片或散热片2之间限定的小空隙4上方。因此，一定量的粘合剂5通过该分配器喷嘴20的该喷嘴末端在喷嘴末端被定位的该位置滴下，使该粘合剂5填充入在该管2和该翅片或散热片2之间的配合部分形成的该小空隙4。

因此，从该喷嘴末端滴下的该液体粘合剂5由它自身的重量或在重力作用下落向该管1的端部。此外，如图2所示，该粘合剂5由于它自身的重量在该管1的该横截面的纵向方向沿着该管1的外周流动。结果，该粘合剂5均匀并且连续涂布在该管1的外周。此外，如图4所示，被涂布在该管1的端部的该粘合剂5由于毛细管作用渗入到该小空隙4中。

自从涂布该粘合剂5经过一定时间之后，该液体粘合剂5固化，使在该小空隙4内形成粘合剂5层。如上所述，该液体粘合剂5能够从远离执行该扩管工艺的部分的位置填充到该小空隙4中。

如上所述，该分配器喷嘴20在该管1的纵向方向(如图所示的X方向)移动到该小空隙4的上方的位置，并且一定量的粘合剂5从该小空隙4上方填充到每个小空隙4中。因此，该粘合剂5能够被填充到多个小空隙4中。结果，翅片或散热片2的散热效率(在该管1和该翅片或散热片2之间的热传导效率)提高了，并且因此该热交换效率提高了。因此，该芯部3能够在尺寸上大大减小，并且该热交换器在尺寸上也减小。

用于将该粘合剂5填充到(a)每个管孔8c、9c和(b)该管1之间限定的该小空隙4中的填充方法与上述方法相似。在上述情况，该分配器喷嘴20的喷嘴末端位于该管1纵向端部上方。换句话说，该分配器喷嘴20的该喷嘴末端位于相应芯板8b、9b附近。

此外，该液体粘合剂5使用不包括金属粉末的耐热性低粘度硬化液体。通过从该小空隙4上方涂布一定量的粘合剂5，该粘合剂5能够被填充到该小空隙4中。结果，在(a)该管孔8c、9c和(b)该管1之间限定的该小空隙4中形成粘合剂5层。因此，该芯板8b、9b和该管1以气密关系被保持。

在上述结构中，在该散热器10的每个组件的装配中，上述粘合剂填充设备可以被安装在用于执行该扩管工艺、该管端部扩孔工艺和卷边或皱缩工艺的现有的生产设备上。同样，在该粘合剂填充设备中，该填充工艺可以通过例如与上述XY机器人(XY robot)一起使用该分配器喷嘴20而自动化。

因此，由于现有的生产设备没有改变，成本的增加限于在工厂和装备中最小的投资。此外，通过使用上述分配器喷嘴20，限制了该液体粘合剂5渗透进入到该翅片或散热片2的百叶窗状部分22，并且该粘合剂5能够被涂布为保持在所需的位置或部分。再者，不需要新的粘合剂填充设备。通过利用上述的粘合剂5代替现有的粘合剂，该现有的粘合剂填充设备也可以用于上述工艺。因此，在工厂和设备中的该投资被最小化。

此外，由于该液体粘合剂5使用在该实施例中，毛细管现象加强了从上述管1填充到该小空隙4的该粘合剂5的渗透，该小空隙4限定在(a)该插入部分21的内周表面和(b)该管1的外周表面之间。因此，在没有将该整个芯部3浸泡在该粘合剂5中的情况下，该粘合剂5均匀并且可靠地填充入该管1的外周表面和该翅片或散热片2的插入部分21之间的空隙。因此，从该管1到该翅片或散热片2的热导率有效提高了。因此，可制造热交换器，该热交换器的热交换效率被限制恶化。

此外，该管1是大体椭圆形或大体窄卵形，并且该粘合剂5在沿着垂直轴线从上侧到下侧的方向涂布到该管1的横截面的一个纵向端部。在上文中，该横截面沿垂直于该管1的纵向轴线的平面获取。因此，该粘合剂5在该管1的径向方向涂布到该管上。换句话说，该粘合剂5涂布到例如沿着该管1的该椭圆状或卵状横截面的纵向轴线的方向的该管1的末端。由于该液体粘合剂5用在上述结构中，因此通过该粘合剂5的自身重量而使该粘合剂5滴下，并且由于该毛细管现象加强了该粘合剂5进入小空隙4的渗透，该粘合剂5能够从该管1上方有效地填充入该小空隙4中。

此外，由于该液体粘合剂5具有足够的流动性，因此该粘合剂5能够基本上渗透到该小空隙4的末端。此外，由于该低粘度硬化液体与具有良好导热性的该金属粉末混合，因此该实施例中实现了与通过炉内铜焊实现的热交换器的效率相当的该热交换器的效率。

(另外的实施例)

在上述实施例中，在该散热器10形成后，该液体粘合剂5作为填充物涂布。然而，该液体粘合剂5可以可选择地在该芯板8b、9b装配到该芯部3之后涂布。由于上述方案，可以促进填充该粘合剂5的该填充过程，并且因此提高生产率。

再者，在上述实施例中，该容器壳体8a、9a由耐热树脂材料制成。然而，该容器壳体8a、9a可以由与该管1的材料类似的铝或铝合金制成。此外，作为选择，该散热器10的每个组件的材料可以是除了铝或铝合金之外的其它材料。该其它材料可以是铜或铜合金。应该注意，在该管1和该翅片或散热片2由铜或铜合金制造的情况下，该粘合剂5可以相应地包括混合在其中的铜或铜合金粉末。

此外，在上述实施例中，该管1具有扁平形状。然而，作为选择，该管1可以具有圆形形状。此外，在上述实施例，该散热器10作为该热交换器描述。然而，用于本发明的该热交换器可以是具有管的加热器，该管允许冷却剂通过该管流动；该热交换器可以是具有管的冷凝器，该管允许制冷剂通过该管流动；该热交换器可以是蒸发器，或者该热交换器可以是用于冷却燃料电池的冷却剂的热交换器。此外，该热交换器可以是除了车辆热交换器之外的家用热交换器。

本领域技术人员将容易想到另外的优点和修改。因此，较宽范围的本发明不限于示出和描述的具体细节、典型的设备和示例性例子。

Claims (5)

1.一种用于制造热交换器的方法，其中该热交换器包括芯部(3)和芯板(8b，9b)，其中该芯部(3)包括多个板状散热片(2)和多个管(1)，其中该多个板状散热片(2)中的每个包括多个插入部分(21)，其中该多个板状散热片(2)布置在彼此上，其中该多个管(1)与该多个散热片(2)垂直地由该多个插入部分(21)容纳，其中该多个管(1)使热媒体能够通过该多个管流动，其中该芯板(8b，9b)包括多个管孔(8c，9c)，该多个管(1)的端部通过该管孔延伸，该制造方法包括如下步骤：

在将该多个管(1)插入到该多个散热片(2)的多个插入部分(21)之后，对该多个管(1)中的每个进行扩管；和

在该多个管(1)中的每个的径向方向将液体粘合剂(5)填充到空隙(4)中，其中该空隙(4)限定在(a)该多个插入部分(21)中的每个的内周表面和(b)该多个管(1)中的相应的一个的外周表面之间。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

该多个管(1)中的每个具有扁平的横截面形状；和

填充该液体粘合剂(5)的步骤包括在沿着该多个管(1)的横截面的纵向轴线的方向将该粘合剂(5)填充到该空隙(4)中。

3.根据权利要求2所述的方法，其中：

填充该液体粘合剂(5)的步骤包括在该多个管(1)的该横截面的该纵向轴线布置为大体垂直延伸的状态下填充该液体粘合剂(5)。

4.根据权利要求2所述的方法，其中：

该多个管(1)的横截面中的每个横截面垂直于该多个管(1)的纵向轴线。

5.根据权利要求1所述的方法，其中：

该多个管(1)中的每个具有扁平形状的横截面，该横截面与该多个管(1)的纵向轴线垂直；和

填充该液体粘合剂(5)的步骤包括在沿着该多个管(1)中的每个的横截面的纵向轴线的方向将该液体粘合剂(5)涂布到该多个管(1)中的每个的横截面的纵向端部。

Images