CN108225088A - 一种扁管及采用该扁管的热交换器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热交换器扁管，包括外壳和设置在外壳内的肋片，所述的外壳由一块平板弯曲折叠而成，具有一对相互平行的第一主侧壁和第二主侧壁，所述的第一主侧壁包括具有第一端部的第一半壁和具有第二端部的第二半壁，所述的第一半壁整体为一平板结构；所述的第二半壁的本体和第二端部分别为平板结构，所述的第二半壁的本体与第一半壁处于同一平面，所述的第二半壁的本体通过向内的折弯部与第二端部连接；所述的第二端部与第一端部搭接。本发明有效热交换区域大，热交换性能得到提升，也有利于改善温度的均匀性，并且搭接处构成一个直角三角区域，管壁将熔化在该三角区域内的焊液牢牢地吸住，从而确保了焊接的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及热交换器领域，尤其涉及汽车空调系统换热器领域，具体地说是一种扁管以及采用该扁管的热交换器。
背景技术
汽车空调换热器是汽车空调系统的重要组成部分，换热器的性能直接影响空调系统的性能。汽车空调换热器的换热和阻力性能直接影响整体空调系统的性能，同时由于其体积直接决定整个空调系统的体积，因此，换热器的优化设计不但能够有效提高空调性能，而且还能提高整车装配的紧凑性。目前汽车行业上的热交换器普遍采用叉流式、顺流式或者逆流式的换热器，例如蒸发器、冷凝器、暖水箱等，最常见的结构就是换热芯体位于两个集流管中间，换热芯体由多组扁管和散热带构成，制冷剂或其它流体从一侧集流管经过扁管流通到另一侧集流管中，空气或其它流体流经散热带，完成热量交换。
目前在热交换器领域，特别是平行流换热器中，扁管是最重要的零部件之一，其结构和性能对整个热交换器的换热能力、结构强度等都有重大影响。目前，用于热交换器的扁管按照加工方式大致分为两种：挤压管和折叠管。挤压管的优势在于加工容易，挤压模具成本相对较低，扁管强度高，但其缺点也很明显：重量大，量产成本高。除此之外，可供折叠管选用的材料更广泛，而挤压管可选材料的防腐蚀性能相对于折叠管可选材料来说要差很多。虽然目前挤压管市场占有率高于折叠管，但从发展趋势来看，折叠管很有可能将成为行业主流技术。现代汽车越来越追求轻量化、低成本、高性能，这就要求换热器的设计更轻、成本更低、性能更好，而折叠管具有明显优势。典型的折叠管，通过金属板折弯成为单个或多个腔体，然后通过钎焊工艺密封，介质可以无泄漏的从腔体流过，例如B型管。
文献US 2007095514 （A1）公开了一种用于蒸发器或者冷凝器制冷剂侧流通通道的扁管。该扁管具有第一侧壁和第二侧壁，第一和第二侧壁分别有第一端部和第二端部，第二侧壁的第二端部折叠后扣在第一侧壁的第一端部上面。在扁管内部放置肋片，该肋片的一端夹在第一侧壁的第一端部和第二侧壁的第二端部之间。该设计方案考虑了加工工艺，对已有的方案进行了简化，将折叠区域由中间改到了端部，这样做虽然能提升一定的强度，但由于端部对折区无制冷剂流通，即存在扁管长度方向的无效换热长度。
文献JP 3631214 （B2）公开了一种用于蒸发器或者冷凝器的扁管，该扁管由一块均匀厚度的薄板通过弯曲折叠而成，在中间部位对折段连接，该连接段通过薄板的边缘区域弯折成钩状而形成，并且在扁管内部放置波纹肋片。该设计由于采用两端对折连接，中间连接区域面积较大，远离管体的焊料难以附着在管体或主板上，容易造成焊料的流失，因而焊接强度难以保证，尤其扁管内侧采用制冷剂介质时，在扁管内部的制冷剂处于高压状态，容易造成泄漏。
发明内容
本发明要解决的是现有技术存在的上述技术问题，旨在提供一种换热性能好、焊接可靠的扁管及其热交换器。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种热交换器扁管，包括外壳和设置在外壳内的肋片，所述的外壳由一块平板弯曲折叠而成，具有一对相互平行的第一主侧壁和第二主侧壁；所述的肋片为波纹型结构，并且在波峰与波谷位置分别与第一主侧壁和第二主侧壁紧贴，形成多个独立的介质通道，其特征在于所述的第一主侧壁包括具有第一端部的第一半壁和具有第二端部的第二半壁，所述的第一半壁整体为一平板结构；所述的第二半壁的本体和第二端部分别为平板结构，所述的第二半壁的本体与第一半壁处于同一平面，所述的第二半壁的本体通过向内的折弯部与第二端部连接；所述的第二端部与第一端部搭接。
本发明的热交换器扁管，由于外壳的两个端部在主侧壁上采用上下搭接的形式进行连接，管体内的所有区域均为介质流通的有效热交换区域，因而介质的热交换充分，热交换性能得到提升，也有利于改善温度的均匀性。
本发明的另一个重要特点是：所述的第二端部是由第二半壁向内折弯后形成的，在与主板装配时，其折弯部、第一端部的端面和主板构成一个直角三角区域（装配时扁管插入主板上开设的扁孔内），该直角三角区域的面积非常小，其中的最远点与三角形的各边的距离足够小，在管壁和主板表面吸附作用下，将熔化在该三角区域内的焊液牢牢地吸住，使焊液不会流失，从而确保了焊接的可靠性。制成的扁管不会产生介质泄漏，可适用于任何类别的介质，尤其适用于工作在高压状态下的介质，如制冷剂介质。
作为本发明的改进，连接第一主侧壁和第二主侧壁的副侧壁为圆弧面。该副侧壁也可以是V型面，或者是平面。副侧壁采用圆弧面时，所述肋片的两端也分别折弯成为圆弧面，并与外壳的副侧壁的圆弧面紧贴。
作为本发明的进一步改进，所述的肋片在插入外壳前的初始尺寸大于外壳的内部尺寸。在与外壳进行装配时，内置肋片在预紧力的作用下，可以使肋片两端与扁管副侧壁紧密贴合，便于焊接；同时，也使得肋片波峰波谷与扁管外壳的主侧壁紧密贴合。
作为本发明的再进一步改进，所述的肋片在第一端部和第二端部的搭接处具有高度缩小段，缩小的高度为平板的厚度。
作为本发明的再进一步改进，所述第一端部和第二端部的搭接部分的长度大于1mm。
作为本发明的再进一步改进，所述的外壳采用铝合金材料，且其厚度在0.1-1.5mm之间。
作为本发明的再进一步改进，所述的肋片采用铝合金材料，且其厚度在0.05-0.40mm之间。
采用上述尺寸的扁管特别适合于使用制冷剂介质。
作为本发明的更进一步改进，所述外壳的外层为钎焊层，外壳的内层和/或肋片表面为钎焊层。具体来说，可采用以下几种组合方式：1）所述外壳的内外层均为钎焊层，肋片表面无钎焊层；2）所述外壳的内外层均为钎焊层，肋片表面也是钎焊层；3）所述外壳的外层为钎焊层，内层无钎焊层，肋片表面为钎焊层。
本发明还是提供一种热交换器，包括换热器芯体、制冷剂进口、制冷剂出口和集流管，所述的换热器芯体包括交替设置的扁管和散热带，所述集流管设置在所述换热器芯体的两侧，所述的制冷剂进口和制冷剂出口设置在所述的集流管上，其特征在于所述的扁管采用前面所述的结构。
附图说明
图1是本发明热交换器扁管的结构示意图。
图2是本发明的扁管外壳的结构示意图。
图3是图2中A处的放大示意图。
图4是本发明肋片的结构示意图。
图5-图7是本发明扁管外壳与肋片装配过程的状态图。
图8是本发明热交换器扁管的另一实施方式的结构示意图。
图9是图8中B处的放大示意图。
图10是本发明热交换器的结构示意图。
图11是换热器芯体的结构示意图。
图中，1-热交换器，2-换热器芯体，3-扁管，4-散热带，5-制冷剂进口，6-制冷剂出口，7-集流管，8-隔片，9-第二主侧壁，10-第一主侧壁，11-第一半壁，12-第二半壁，13-副侧壁，14-三角区域，15-肋片，16-肋片端部，17-肋片波谷，18-肋片波峰，19-肋片中间位置高度缩小段，20-介质通道，21-扁管外壳，22-肋片的端面，11a-第一端部，11 b-第一端部的端面，12a-第二端部，12b- 折弯部，12c-第二半壁的本体。
具体实施方式
参照图1，本发明的一种热交换器扁管，包括外壳21和设置在外壳21内的肋片15。
结合图2，所述的外壳21由一块平板弯曲折叠而成，具有一对相互平行的第一主侧壁10和第二主侧壁9，以及连接第一主侧壁10和第二主侧壁9的副侧壁13；所述的第一主侧壁10包括具有第一端部11a的第一半壁11和具有第二端部12a第二半壁12，所述的第一半壁11整体为一平板结构；所述的第二半壁的本体12c和第二端部12a分别为平板结构，所述的第二半壁的本体12c与第一半壁11处于同一平面，所述的第二半壁的本体12c通过向内的折弯部12b与第二端部12a连接；所述的第二端部12a与第一端部11a搭接。
连接第一主侧壁10和第二主侧壁9的副侧壁13为圆弧面。该圆弧面为平圆面，其直径为第一主侧壁10和第二主侧壁9的内壁之间的距离。所述的副侧壁13也可以是V型面，或者是平面。
结合图3，所述的第二端部12a是由第二半壁12向内折弯后形成的，在与主板装配时，其折弯部12b、第一端部的端面11 b和主板（图中未示出）构成一个直角三角区域（装配时扁管插入主板上开设的扁孔内），该直角三角区域的面积非常小，其中的任意位置与三角形的各边的距离足够小，在管壁和主板表面吸附作用下，将熔化在该三角区域内的焊液牢牢地吸住，使焊液不会流失，从而确保了焊接的可靠性。制成的扁管不会产生介质泄漏，可适用于任何类别的介质，尤其适用于工作在高压状态下的介质，如制冷剂介质。
结合图4，所述的肋片15为波纹型结构，并且在波峰18与波谷17位置分别与第一主侧壁10和第二主侧壁9紧贴，形成多个独立的介质通道20。所述肋片15的两端16也分别折弯成为圆弧面，并与外壳的副侧壁13的圆弧面紧贴。
所述的肋片15在插入外壳21前的初始尺寸大于外壳21的内部尺寸。在与外壳21进行装配时，内置肋片15在预紧力的作用下，可以使肋片两端16的圆弧段与扁管外壳副侧壁13的圆弧段紧密贴合，便于焊接；同时，也使得肋片波峰18和波谷17与扁管外壳的主侧壁9、10紧密贴合。
所述的肋片15在第一端部11a和第二端部12a的搭接处具有高度缩小段19，缩小的高度h为平板的厚度。
为了适应制冷器介质，本发明的热交换器扁管最好满足以下条件：所述第一端部11a和第二端部12a的搭接部分的长度大于1 mm；所述的外壳21采用铝合金材料，且其厚度在0.1-1.5 mm之间。所述的肋片15采用铝合金材料，且其厚度在0.05-0.40 mm之间。
为方便钎焊，所述外壳21的外层为钎焊层，外壳21的内层和/或肋片15表面为钎焊层。具体来说，可采用以下几种组合方式：1）所述外壳的内外层均为钎焊层，肋片表面无钎焊层；2）所述外壳的内外层均为钎焊层，肋片表面也是钎焊层；3）所述外壳的外层为钎焊层，内层无钎焊层，肋片表面为钎焊层。
本发明的热交换器扁管按以下方式进行加工装配：
1、参照图5，将一块铝合金平板材料（即扁管的坯料）中间留出第二主侧边9的长度后两侧向上折弯。
2、参照图6，将肋片15置于第二主侧边9上，将第一主侧边10的第一半壁11和第二半壁12继续折弯。
3、参照图7，在第一主侧边10和第二主侧边9的两端形成圆弧面的副侧壁13；继续折弯第一半壁11和第二半壁12直接，第一主侧边10和第二主侧边9平行，第一端部11a和第二端部12a搭接；所述肋片15的两端16的圆弧面与副侧壁13的圆弧面紧贴。
参照图8和图9，本发明热交换器扁管的另一种实施方式。与前面的实施方式不同之处在于所述的肋片端部16为与第一主侧壁10平行的平板结构，且位于中间，肋片端部的端面22紧贴副侧壁13，其余结构与前面的实施方式相同。
参照图10，本发明的一种热交换器，包括换热器芯体2、制冷剂进口5、制冷剂出口6和集流管7。所述集流管7设置在所述换热器芯体2的两侧，集流管7上设有隔板8。所述的制冷剂进口5和制冷剂出口6设置在所述的集流管7上，并与所述的集流管7导通。
参照图11，所述的换热器芯体2包括交替设置的扁管3和散热带4，所述的扁管3采用前面描述的结构。
应该理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种热交换器扁管，包括外壳（21）和设置在外壳（21）内的肋片（15），所述的外壳（21）由一块平板弯曲折叠而成，具有一对相互平行的第一主侧壁（10）和第二主侧壁（9）；所述的肋片（15）为波纹型结构，并且在波峰（18）与波谷（17）位置分别与第一主侧壁（10）和第二主侧壁（9）紧贴，形成多个独立的介质通道（20），其特征在于所述的第一主侧壁（10）包括具有第一端部（11a）的第一半壁（11）和具有第二端部（12a）的第二半壁（12），所述的第一半壁（11）整体为一平板结构；所述的第二半壁的本体（12c）和第二端部（12a）分别为平板结构，所述的第二半壁的本体（12c）与第一半壁（11）处于同一平面，所述的第二半壁的本体（12c）通过向内的折弯部（12b）与第二端部（12a）连接；所述的第二端部（12a）与第一端部（11a）搭接。
2.如权利要求1所述的一种热交换器扁管，其特征在于连接第一主侧壁（10）和第二主侧壁（9）的副侧壁（13）为圆弧面。
3.如权利要求2所述的一种热交换器扁管，其特征在于所述肋片（15）的两端（16）也分别折弯成为圆弧面，并与外壳的副侧壁（13）的圆弧面紧贴。
4.如权利要求1所述的一种热交换器扁管，其特征在于所述的肋片（15）在插入外壳（21）前的初始尺寸大于外壳（21）的内部尺寸。
5.如权利要求1所述的一种热交换器扁管，其特征在于所述的肋片（15）在第一端部（11a）和第二端部（12a）的搭接处具有高度缩小段（19），缩小的高度（h）为平板的厚度。
6.如权利要求1所述的一种热交换器扁管，其特征在于所述第一端部（11a）和第二端部（12a）的搭接部分的长度大于1 mm。
7.如权利要求1所述的一种热交换器扁管，其特征在于所述的外壳（21）采用铝合金材料，且其厚度在0.1-1.5 mm之间。
8.如权利要求1所述的一种热交换器扁管，其特征在于所述的肋片（15）采用铝合金材料，且其厚度在0.05-0.40 mm之间。
9.如权利要求1-8任何一项所述的一种热交换器扁管，其特征在于所述外壳（21）的外层为钎焊层，外壳（21）的内层和/或肋片（15）表面为钎焊层。
10.一种热交换器，包括换热器芯体（2）、制冷剂进口（5）、制冷剂出口（6）和集流管（7），所述的换热器芯体（2）包括交替设置的扁管（3）和散热带（4），所述集流管（7）设置在所述换热器芯体（2）的两侧，所述的制冷剂进口（5）和制冷剂出口（6）设置在所述的集流管（7）上，其特征在于所述的扁管（3）采用如权利要求1-9任何一项所述的结构。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20180629 |