CN105014182B - 用于制造车辆热交换器的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于制造车辆热交换器的装置，其具有多个冷却板，所述冷却板通过按压其中多个冷却板垂直堆叠的冷却板模块而彼此结合，该装置包括：用于支承所述冷却板模块的顶端和底端的固定部；和一对弹性部，其设置在所述冷却板模块的顶端或底端与所述固定部之间，并且基于所述冷却板模块的顶面或底面对称布置，用以挤压所述冷却板模块。

Description

用于制造车辆热交换器的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造车辆热交换器的装置和方法，且更具体地涉及一种其中即使在执行真空钎焊时冷却板也不凹陷或剥离的装置及相应的方法。
背景技术
通常，燃料电池模块安装在燃料电池公共汽车中车辆后端的发动机室中。特别是，当散热器布置在车辆的前部时，冷却剂循环变得过长且复杂，因此要设置中间热交换器，不像乘用车的燃料电池系统。
中间热交换器通过堆叠并焊接铝板而制成，并且在铝板的两端形成开口，其中冷却剂通过该开口流入内部，且在该开口的内部设置流道。例如，如图1(相关技术)中所示，每个铝板10设有在其内部形成流道的流道部分13、覆盖流道部分13的顶部和底部的分离板11和围绕流道部分13的边缘的框架12，其中铝板10的两端打开形成入口和出口。此外，铝板10向上/向下堆叠形成铝板模块20。
同时，使用焊接方法将流道部分13结合到分离板11或者将一个铝板10结合到另一铝板10，并且此时焊接方法采用钎焊。特别地，根据相关技术，在钎焊过程之前，先将焊剂(flux)施加到目标材料上，以便获得高质量结合性，其中该焊剂是一种要在连续可控气氛钎焊(CAB)炉中施加到目标材料上的材料，并且该焊剂用来防止铝板10表面上的镁升到该表面，其中在连续可控气氛钎焊(CAB)炉中将高热施加到铝板模块20。如果镁升到该铝板的表面，则结合性变差，因此该焊剂被认为是一种结合铝板10时的重要材料。
然而，在通过连续炉生产出施加有焊剂的产品之后，当冷却剂流到每个冷却板的内部时，该焊剂被洗脱，从而容易增加冷却剂的导电性。因此，出现驾驶者的电气安全和过滤器组的耐久性的问题，导致燃料电池的耐久性变差。
以上作为本发明的相关技术提供的描述仅是为了帮助理解本发明的背景而不应该解释为包括在本领域的技术人员所知的相关技术中。
发明内容
本发明提供一种用于制造车辆热交换器的装置及相应的利用真空钎焊法的方法。此外，在该装置中，弹性体设置在铝板模块的顶端或底端，以便向该铝板模块施加均匀的负荷，并且支承体设置到在铝板的两端上形成的开口。
一方面，本发明可提供一种用于制造车辆热交换器的装置及相应方法，在所述车辆热交换器中多个冷却板通过按压其中多个冷却板垂直堆叠的冷却板模块而彼此结合，该装置包括：用于支承该冷却板模块的顶端和底端的固定部；和至少一对弹性部，其设置在该冷却板模块的顶端或底端与该固定部之间，并且基于该冷却板模块的顶面或底面对称布置，用以挤压该冷却板模块。
该装置可进一步包括扩散板，其设置在弹性部与冷却板模块的顶面或底面之间，以便扩散该弹性部的负荷。
该冷却板可进一步包括入口和出口，其中冷却剂经过该入口输入，冷却剂经过该出口排出，并且进一步包括支承销，该支承销用于支承该入口和该出口中的至少一个，以便防止在冷却板模块被挤压时入口和出口的变形。
支承销可分别设置在入口和出口。
支承销可具有蜂窝结构。
本发明的一个方面也可提供一种用于制造车辆热交换器的方法，其包括以下步骤：提供多个冷却板，所述多个冷却板通过按压其中多个冷却板垂直堆叠的冷却板模块而彼此结合，其中每个冷却板设有入口和出口，其中冷却剂经过该入口输入，冷却剂经过该出口排出；将支承销插入该冷却板的入口和出口中的至少一个中；钎焊冷却板模块，其中该支承销插入该冷却板的入口和出口中的至少一个中；以及切割该冷却板的入口和出口中的至少一个的端部。
要在切割步骤进行切割的部分可包括在钎焊步骤形成的废料。
在钎焊步骤执行的钎焊可以是真空钎焊。
附图说明
现在将参考附图所示的特定示例性实施例详细描述本发明的上述及其他特征，附图仅通过说明的方式在下面给出，且因此不限制本发明，并且其中：
图1(相关技术)是示出根据相关技术的铝板模块的透视图；
图2A是示出根据本发明实施例的包括多个冷却板的冷却板模块的透视图；
图2B是示出根据本发明实施例的用于制造车辆热交换器的装置的透视图；
图3(相关技术)是示出根据相关技术的用于制造车辆热交换器的装置的透视图；
图4是示出根据本发明实施例的用于制造车辆热交换器的装置的支承销的透视图；
图5是示出在根据本发明实施例的用于制造车辆热交换器的装置中剥离的分离板的透视图；
图6是示出根据本发明实施例的制造车辆热交换器的方法的流程图；
图7是示出根据本发明实施例的被废料阻塞的冷却板的入口和出口的透视图；以及
图8是示出根据本发明实施例的用于制造车辆热交换器的方法而要被切割的其一部分被废料阻塞的冷却板的视图。
应该理解，附图不一定按比例绘制，其呈现示出本发明基本原理的各种优选特征的经一定程度简化的表示。如本文所公开的包括例如具体尺寸、取向、位置和形状的本发明的具体设计特征将由特定预期应用和使用环境部分地确定。
在附图中，附图标记贯穿所有附图指代本发明的相同或等同部分。
具体实施方式
以下将详细参考本发明的各种实施例，其示例在附图中示出并在下面描述。虽然本发明将结合示例性实施例进行描述，但应理解的是本描述不意在将本发明限制于那些示例性实施例。相反，本发明意在涵盖示例性实施例以及各种替代、修改、等同物和其他实施例，这可包括在由权利要求限定的本发明的精神和范围内。
应当理解，术语“车辆”或“车辆的”或者如本文所用的其他类似术语总体上包括机动车辆，例如包括运动型多功能车(SUV)的乘用车、公共汽车、卡车、各种商用车辆、包括各种船只和船舶的水运工具、航空器等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，从除石油以外的资源获取的燃料)。如本文所提到的，混合动力车辆是一种具有两种或更多动力源的车辆，例如同时以汽油和电为动力的车辆。
本文所用的术语仅是为了描述特定实施例的目的，并不意在限制本发明。如本文所用的单数形式“一”、“一个”和“该”也意在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。还应理解，术语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时指存在所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组的存在或添加。如本文所用术语“和/或”包括相关所列项中的一个或多个的任何及所有组合。
用于制造车辆热交换器的装置及相应方法的示例性实施例将在下文参照附图进行详细描述。
图2B是示出根据本发明实施例的用于制造车辆热交换器的装置的透视图，其中该装置可包括：用于支承冷却板模块100的顶端和底端的固定部210；和至少一对弹性部220，其设置在冷却板模块100的顶端或底端与固定部210之间，并且基于冷却板模块100的顶面或底面对称布置，以挤压冷却板模块100。
更详细地，图2A是示出根据本发明实施例的包括多个冷却板的冷却板模块的透视图，该冷却板模块100通过向上/向下堆叠多个冷却板110构造而成，其中每个冷却板110设有在其内部形成流道的流道部分113、覆盖流道部分113的顶部和底部的分离板111和框架112，该框架围绕流道部分113的边缘，其中冷却板110的两端被打开形成入口和出口。
此外，多个冷却板110被布置形成冷却板模块100。特别地，当冷却板110堆叠时，冷却板上的入口和出口可不同于邻近冷却板上的那些入口和出口设置，例如在布置成作为彼此相邻的一对冷却板110的顶部冷却板的冷却板110中，从燃料电池流出的冷却剂流入和流出，并且在设置在其底部的另一冷却板110中，穿过散热器的冷却剂流入和流出，同时穿过该散热器而彼此不混合，从而冷却从燃料电池流出的冷却剂。
固定部210被设置为一对面板，并且用螺栓或连接构件耦接到冷却板模块100的顶部或底部，并且冷却板模块100的顶端或底端与要支承的固定部210接触且冷却板模块100的另一端由弹性部220挤压，并且因此垂直挤压冷却板模块100，如图2B中所示。
同时，扩散板230可进一步设置在弹性部220与冷却板模块100的顶面或底面之间，以便扩散弹性部220的负荷，同时与冷却板模块100的顶面或底面接触，并由弹性部220向冷却板模块100施加均匀压力。扩散板230可防止弹性部220与冷却板模块100的顶面或底面接触时会发生的负荷集中，以及由此引起的对冷却板模块100的偏心负荷的施加，从而施加均匀负荷到冷却板模块100的整个顶面或底面。
弹性部220和扩散板230可选择性地设置在冷却板模块100的顶面或底面上，并且可进一步同时设置在冷却板模块100的顶面和底面上，以垂直地挤压该冷却板模块。
此外，弹性部220基于冷却板模块100的顶面或底面的中心点作为一对对称地布置在该冷却板模块的顶面或底面上，并且两对或更多对的弹性部可优选地设置成与冷却板模块100的前/后或者左/右对称。当然，弹性部220的数量并不限于此。另外，该弹性部可以是弹簧，但不限于此。
同时，根据相关技术，配重(weight)板30设置在冷却板模块100的顶端和底端上，以便垂直挤压冷却板模块100，如图3中所示。然而，当使用常规配重板30时，需要布置许多配重板30，并且进一步地，由于当执行钎焊步骤时配重板30吸收高热量，热量不能充分地施加到冷却板模块100。此外，由于设置在用于焊接冷却板模块100的各结合部分上的金属填料在不同点熔化，配重板30朝向首先熔化的部分倾斜且负荷集中在特定位置上，并且因此，不可能形成均匀熔化部分。
相反，根据本发明，通过对称布置由固定部210支承的弹性部220而不使用许多配重板30，均匀负荷始终施加到冷却板模块100的顶面或底面，而不管金属填料的熔点的差异。此外，由于只有扩散板230与冷却板模块100接触，与相关技术相比，当执行钎焊时，可以更平顺地加热冷却板模块100。
同时，如上所述，冷却板110设有入口和出口，其中冷却剂经过该入口输入，冷却剂经过该出口排出，并且用于制造车辆热交换器的装置可进一步包括支承销300，其通过插入冷却板110的入口115和出口中的至少一个中来支承冷却板110，以防止当挤压冷却板模块100时入口和出口的变形，如图4中所示。优选地，支承销300可分别设置在入口115和出口上。在图4中示出支承销300设置在入口115上。
冷却板110配置成使得分离板111在中心部结合到流道部分113的顶部和底部，并且框架112围绕流道部分113的边缘，其中形成入口115和出口。因此，根据相关技术，分离支承装置除框架112以外不设置在冷却板110的入口115和出口上，并且因此当钎焊冷却板110时由于金属填料的扩张，冷却板110的分离板111的与冷却板110的入口115和出口对应的部分剥离，如图5中所示。
因此，支承销300布置在入口115和出口的端部，从而防止分离板111的剥离，并且提高热交换器的生产率和耐久性。
支承销300可以是各种形状，但是可以优选为如图4中所示的蜂窝形状。特别地，支承销300配置成提供多个像蜂窝的形成矩阵的通孔，并且可插入冷却板110的入口115和出口中的至少一个中，以便液体可以流过入口115和出口。也就是，该支承销可形成使得从入口115或出口的前部显示蜂窝的形状。
通过支承入口115和出口的边缘，可以有效地防止分离板111的剥离，同时确保入口115和出口通过支承销的蜂窝构造的流动性。
同时，根据如图6中所示的用于制造车辆热交换器的方法，流程图示出一种方法，该方法可包括以下步骤：将支承销300插入冷却板110的入口115和出口中的至少一个中(S110)；钎焊冷却板模块100，其中支承销300插入冷却板110的入口115和出口中的至少一个中(S120)；以及切割冷却板110的入口115和出口中的至少一个的端部(S130)。
特别地，冷却板110可包括至少一个冷却板110或冷却板模块100。
此外，可在真空状态下执行在步骤S120的钎焊。也就是，所有根据本发明的用于制造热交换器的装置在钎焊步骤S120被设定为在真空状态下钎焊，其中真空钎焊已是众所周知的，并且因此省略对其详细描述。
根据本发明，在真空状态下执行钎焊，因此可以防止由于其氧化膜生成而引起的冷却板110的结合变差。此外，即使不使用已在常规技术中使用的焊剂，也可以维持现有的焊接质量，并且进一步地，可以消除因使用焊剂而引起的过程和成本以及因除去焊剂引起的过程和成本，从而提高生产率并且显著地降低成本。
同时，当执行钎焊时，为结合而使用的金属填料在冷却时被引入要硬化的冷却板110的入口115和出口中，从而在入口和出口处形成废料400且由其阻塞入口115和出口，如图7中所示。在这里，要在切割步骤进行切割的部分可包括废料400，也就是，如图8中所示，切割冷却板110的入口115和出口的被废料400阻塞的部分，从而形成最终清洁的入口115和出口的端部。切割步骤S130可选择性地仅通过入口115和出口之一形成，但可优选同时通过入口和出口执行。
根据如上构造的用于制造车辆热交换器的装置及其方法，由于对称布置的弹性部220，均匀的负荷可以施加到该弹性板模块的顶面或底面，并且因此可以防止由偏心负荷施加而引起的弹性板模块的凹陷。
此外，支承销300插入弹性板的入口115和出口，因此，当制造冷却板时可以通过防止分离板111的剥离降低不合格率(fraction defective)。
同时，该弹性板可以使用真空钎焊方法结合，而不使用焊剂以防止质量变差。
本发明已参考其优选实施例进行了详细描述。然而本领域技术人员应理解，在不背离本发明原理和精神的情况下，这些实施例可以做出变化，本发明原理和精神的范围在权利要求及其等同物中限定。

Claims (8)

1.一种用于制造车辆热交换器的装置，在所述车辆热交换器中多个冷却板通过按压其中所述多个冷却板垂直堆叠的冷却板模块而彼此结合，所述装置包括：
用于支承所述冷却板模块的顶端和底端的固定部；和
至少一对弹性部，其设置在所述冷却板模块的顶端或底端与所述固定部之间，并且基于所述冷却板模块的顶面或底面对称布置，用以挤压所述冷却板模块，
其中，所述冷却板设有入口和出口，其中冷却剂经过该入口输入，冷却剂经过该出口排出，
在对所述冷却板模块进行钎焊之后，对所述冷却板的入口和出口中的至少一个的端部进行切割，
被切割的所述端部包括在钎焊步骤形成的废料，以防止所述入口和出口被所述废料阻塞。
2.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括扩散板，所述扩散板设置在所述弹性部与所述冷却板模块的顶面或底面之间，以便扩散所述弹性部的负荷。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置进一步包括支承销，该支承销用于支承所述入口和所述出口中的至少一个，以防止在所述冷却板模块被挤压时所述入口和所述出口的变形。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述支承销分别设置在所述入口和所述出口。
5.根据权利要求3所述的装置，其中所述支承销具有蜂窝结构。
6.一种用于制造车辆热交换器的装置，包括：
多个冷却板，其通过按压冷却板模块而彼此结合，其中所述多个冷却板垂直堆叠；
用于支承所述冷却板模块的顶端和底端的固定部；和
一对弹性部，其设置在所述冷却板模块的顶端或底端与所述固定部之间，并且基于所述冷却板模块的顶面或底面对称布置，用以挤压所述冷却板模块，
其中，所述冷却板设有入口和出口，其中冷却剂经过该入口输入，冷却剂经过该出口排出，
在对所述冷却板模块进行钎焊之后，对所述冷却板的入口和出口中的至少一个的端部进行切割，
被切割的所述端部包括在钎焊步骤形成的废料，以防止所述入口和出口被所述废料阻塞。
7.一种用于制造车辆热交换器的方法，包括：
提供多个冷却板，所述多个冷却板通过按压其中所述多个冷却板垂直堆叠的冷却板模块而彼此结合，其中每个冷却板设有入口和出口，其中冷却剂经过该入口输入，冷却剂经过该出口排出；
将支承销插入所述冷却板的入口和出口中的至少一个中；
钎焊所述冷却板模块，其中所述支承销插入所述冷却板的入口和出口中的至少一个中；以及
切割所述冷却板的入口和出口中的至少一个的端部，其中，被切割的所述端部包括在钎焊步骤形成的废料，以防止所述入口和出口被所述废料阻塞。
8.根据权利要求7所述的用于制造车辆热交换器的方法，其中在钎焊步骤执行的钎焊是真空钎焊。
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