CN1173852C - 热交换器 - Google Patents

Abstract

一种可直接连接到要被冷却的装置上的热交换器。该热交换器具有一个散热单元及分别设在其两侧的第一和第二冷却水罐。第一冷却水罐设有一个进水口，而第二冷却水罐设有一个出水口。有一设有与进水口和出水口对应的贯穿孔的安装件被连接到冷却水罐上，使贯穿孔对准进水口和出水口，而安装件被直接连接到要被冷却的装置上，使其两个贯穿孔分别与要被冷却装置的一个进水口和一个出水口直接连接。

Description

热交换器

本发明涉及一种热交换器，它能用一安装件准确而牢固地安装在热交换器的支承装置上。

热交换器如在日本专利JP-U63-48918号中公开的现有技术的散热器被用来与一装在车辆如汽车或摩托车上的水冷内燃机结合，这种散热器常离开内燃机而设置并被装在车体的前部。这样一种传统的热交换器有一设有散热翅和管的散热单元及一对连接到其两侧的冷却水罐。热交换器被一个能够包围散热单元及一对冷却水罐的高强而坚实的安装架夹持着，以资保护并牢固地夹持热交换器。安装架被放置在一个弹性承垫件的合适位置上。这样热交换器就有一个庞大的外部尺寸和重量，需要多个部分和高的制造费用。另外，当将摩托车的空冷内燃机换成出力较高的水冷内燃机时，很难在小摩托车的不增大尺寸的车体内找到安置热交换器的地位。

因此，本发明的一个目的是要提供一种在其内作出改进的、不贵的、小而轻的热交换器，它能合适地被安装在一个狭窄的空间内。

按照本发明的第一方案，直接连接到要被冷却的装置上的热交换器具有：一个散热单元；一对分别设置在其两侧的冷却水罐；其中任一个或两个冷却水罐设有进水口和出水口；一个设有贯穿孔的安装件被连接到任一个或两个冷却水罐上，使贯穿孔分别与进水口和出水口对准，同时安装件的贯穿孔还分别直接连接到要被冷却装置的进水口和出水口上。

热交换器的进水口和出水口之间的位置关系能被准确地调节到要被冷却装置如内燃机的进水口和出水口之间的位置关系并能被安装件准确地固定下来。因此，热交换器能够直接地、牢固而又容易地连结到要被冷却的装置上。由于热交换器被直接连结到要被冷却的装置上，因此通道可较短、管路可简化、费用能降低，从而泵上的载荷可较低，因为通道的阻力较低。

安装件可设有连结孔，利用该孔安装件可牢固地被固定在要被冷却的装置上。

冷却水罐中的任一个或两个都可设有凹部以便能松散地接纳通过连结孔插入的紧固件。凹部可使将安装件连结到要被冷却装置上的工作容易进行。

安装件可被连接到热交换器的底部上以便将热交换器直接连结到要被冷却装置的上部。

安装件可被连接到热交换器的顶部上以便将热交换器直接连结到要被冷却装置的下部。

安装件可被连接到设有进水口的冷却水罐和设有出水口的冷却水罐上。这一对冷却水罐能牢固地被安装件和要被冷却的装置连接着，而热交换器具有高的强度和刚度，并不需要任何加固件如安装架。因此热交换器能被制成轻而小的构造，并能减少其部分数、装配工作和制造费用。

安装件可被连结到设有进水口或出水口的冷却水罐上，而设有进水口或出水口的冷却水罐能用安装件容易地连接到要被冷却的装置上。

热交换器可设有连接管将没有连接到安装件上的冷却水罐连接到另一连接到安装件上的冷却水罐的进水口或出水口上，并且该连接管可延伸通过散热翅片和安装件。这一对冷却水罐能用连接管牢固而坚强地连接在一赶起。

安装件还可设有散热孔。空气能够通过安装件的散热孔流到热交换器的散热单元内以便提高热交换器的热交换能力。

在安装件的散热孔附近还可设置挡板以便导引空气使它有效地通过散热孔流向散热单元，这样还可进一步提高热交换器的热交换能力。

本发明的上述和其他目的、特点和优点在阅读下面结合附图所作的说明后当可更为清楚。在附图中：

图1为设有按照本发明第一实施例的热交换器的水冷内燃机的概略的侧立视图；

图2为图1中热交换器的前视图；

图3为图1中热交换器的平面图；

图4为按照本发明第二实施例的热交换器的前视图；

图5为图4中热交换器的平面图；

图6为第一实施例中热交换器修改后的热交换器的平面图；

图7为按照本发明第三实施例的热交换器的侧立视图；

图8为图7中热交换器的部分切开的前立视图；

图9为第一实施例中热交换器经过另一次修改后的热交换器的透视图；

图10为第一实施例中第三次修改后的热交换器的透视图；

图11为按照本发明第四实施例的热交换器的透视图；

图12为图11中热交换器的前立视图；及

图13为图11中热交换器的侧立视图。

现在结合图1到3说明按照本发明第一实施例的热交换器。一台四冲程循环、单缸水冷内燃机(今后被简称为“水冷内燃机”)1即要被冷却的装置和传动装置结合成为一个动力单元，该动力单元被装在包括两轮、三轮或用于不平土地的四轮的小型摩托车上。水冷内燃机1有一分裂的曲柄箱2、一个气缸体3、一个气缸头4和一个气缸头盖5。气缸体3被连结到曲柄箱2的前端，在气缸体3内制出的气缸孔(未示出)的中心轴线基本上水平地沿纵向延伸，气缸头4和气缸头盖5按该次序被放置在气缸体3的前端，气缸体3、气缸头4和气缸头盖5都被固紧在曲柄箱2上。气缸体3在其靠近气缸头4的左、右端部位置上成为整体地分别设有左、右散热器支承部6和7。在左、右散热器支承部6和7上分别制有左、右冷却水通道8和9。右冷却水通道9被连接到一个在气缸体3和气缸头4内制出的冷却水套上。左冷却水通道8被连接到一个未示出的水泵的抽吸部上。

包括在用来冷却水冷内燃机1的发动机冷却系统内的热交换器10即散热器具有：一个散热单元，和分设在其左、右侧的左、右冷却水罐11和12。散热单元具有多个平行而扁平的散热翅片13，它们的垂直平面按一定间隔向两侧即平行于气缸体的纵向而被排列在一起；以及具有圆形横截面的冷却水管14，这些水管在两个冷却水罐11和12的各自的内壁11a和12a之间延伸通过散热翅片13。冷却水管14被排列成三个水平排和五个垂直排。冷却水罐11和12及热交换器10的构件均由铝或铝合金制成。冷却水管14的穿过冷却水罐11和12的内壁11a和12a的两端被翻边如图2所示，并且这两端被分别铜焊到冷却水罐11和12的内壁11a和12a上。散热翅片13被铜焊到冷却水管14上。

连接管15和16分别穿过冷却水罐11和12的底壁11b和12b并铜焊在其上。连接管15和16各有一个上半部15a和16a及一个下半部15b和16b。上半部15a和15b分别可卸开地用螺纹旋紧在下半部15b和16b上。如图3所示，连接管15和16的上半部15a和16a分别被插入到长方形安装板17的左、右端部上制出的孔内，而下半部15b和16b分别用螺纹旋紧在从安装板17向下伸出的上半部15a和16a上，而各该上半部则被铜焊在各自的冷却水罐11和12上。这样，在两个连接管15和16之间的中心距离便可等于在两个散热器支承部6和7之间的冷却水通道8和9之间的中心距离。连接管15和16的下半部15b和16b分别以水密的方式配装在冷却水通道8和9内。安装板17被牢固地用螺栓18固紧在散热器支承部6和7上。这样，冷却水罐11和12便可牢固地被夹持在水冷内燃机1的散热器支承部6和7上。右冷却水罐12成为整体地制有充水嘴19和一个可卸开而连结在充水嘴19上的盖20。

当水冷内燃机1的未被示出的冷却水套中的冷却水在水冷内燃机1开动后被加热到超过预定温度时，一个未被示出的恒温器便启动水泵使发动机冷却系统的冷却水开始循环。在冷却水套内加热到高温的冷却水流动通过右散热器支承部7的冷却水通道9和连接管16进入到右冷却水罐12内，然后流动通过冷却水管14进入到左冷却水罐11内。冷却水在流动通过热交换器10的冷却水管14时被冷却。这样被冷却的冷却水流动通过连接管15和左散热器支承部6的冷却水通道8，然后流动通过水泵的抽吸部进入到水泵内。水泵将该被冷却的冷却水泵到水冷内燃机1的冷却水套内。

散热翅片13和冷却水管14被暴露在从热交换器10的前侧流入而通过热交换器10的空气下，使冷却水有效地被冷却。

由于热交换器10被设置在水冷内燃机1的冷却水套的邻近，发动机冷却系统具有简单的构造和短的通道。因此，只有小载荷加在水泵上，水泵可具有轻小的构造，水冷内燃机1的燃料消耗能被改善。

由于连接管15和16被铜焊到冷却水罐11和12的底壁11b和12b上，故热交换器10坚强。而在连接管15和16之间的中心距离可由安装板17合适地确定，使两个连接管15和16分别与散热器支承部6和7的冷却水通道8和9重合。

水冷内燃机1的气缸体3由模铸制成，因此高度坚强。由于固定到连接管15和16上并铜焊到热交换器10的冷却水罐11和12的底壁11b和12b上的安装板17还被连结到坚强的气缸体3的上部，因此热交换器10的强度和刚度可进一步提高。

由于热交换器10并不象传统的热交换器那样需要任何安装架来包围热交换器，因此热交换器10能被制成轻小结构，只需较少的部分和装配工作，并能以低廉的制造费用制造。

由于冷却水管14具有圆形的横截面，因此冷却水管14刚强并具有高的弯曲强度。由于冷却水管14的两端在冷却水罐11和12的内壁11a和12a的内侧被翻边并铜焊在其上，因此热交换器10的散热单元的强度和刚度远比摺皱翅片式散热器的高，热交换器10的构造简单而轻巧，只需较少的部分，能以低廉的制造费用制造。由于右冷却水罐12设有充水嘴19并有盖20覆盖，因此热交换器10能容易地用冷却水注入或补充，只要把盖20从充水嘴19上移开即可。

参阅图4和5，按照本发明第二实施例的热交换器21即散热器具有一个散热单元，包括一个散热单元及设在其左、右两侧的左、右冷却水罐11和12。散热单元具有多个扁平的冷却水管22各自沿着在两个水罐11和12之间的水平平面延伸，另有摺皱而成的散热翅片23被布置在相邻的扁平冷却水管22之间并铜焊在其上。扁平的冷却水管将其扁平的表面设置得与空气流动通过热交换器21的流动方向平行而延伸，从而热交换器21对通过其中的空气流动的阻力可较低。由于摺皱而成的散热翅片23具有巨大的散热面积，因此热交换器21能以高的散热率散热。

图6所示为第一实施例中热交换器的一种修改，该热交换器所设的左、右冷却水罐11和12具有大的厚度，同时其角部被凹入，分别形成凹部11c和12c，以便与通过安装板17上制出的孔插入而用螺纹旋紧在水冷内燃机的散热器支承部上的螺栓18的头部18a适应。该凹部11c和12c可使旋紧螺栓18的工作容易进行。

图1到6所示上述实施例中热交换器的设计考虑把它设置在水冷内燃机1的气缸体的顶部上。而按照本发明第三实施例在图7和8中示出的热交换器25的设计则考虑把它夹持在从水冷内燃机1的气缸头4向下伸出的支架24上。如图7和8所示，第三实施例的热交换器25在构造上基本上与第一实施例的热交换器10相同，因此其进一步的说明被省略。

图9所示热交换器10为图1到3所示第一实施例的热交换器10的另一种修改。如图9所示，在该热交换器10中的安装板17上设有通气口17a。通气口17a使空气能够沿着水冷内燃机1的上表面流动，从而流动通过在散热翅片13之间的空间，并使空气能够通过在散热翅片13之间的空间而向下流动，从而能提高热交换器10的冷却能力。

图10所示热交换器为图1所示第一种实施例的热交换器的第三种修改。如图10所示，该热交换器的安装板17设有通气口17a和一个设在安装板17下面的向上凹的挡板26。挡板26可将空气导向通气口17a并加强安装板17。

图11到13示出按照本发明第四实施例的热交换器。如图11和12所示，该热交换器具有一个散热单元、一个上冷却水罐28、一个下冷却水罐29和一块连结到下冷却水罐29外壁上的安装板33。上冷却水罐28和下冷却水罐29分别被设置在散热单元的上面和下面。

散热单元具有多个扁平的散热翅片30，它们在垂直方向上按一定的间隔排列成多个水平层，多个圆形的冷却水管31在垂直方向上延伸，它们穿过冷却水罐28和29的各自的内壁28a和29a与散热翅片30，以及一个连接管32垂直地在两冷却水罐28和29的前右角部之间穿过散热翅片31而延伸。连接管32的下端部延伸通过下冷却水罐29的外壁和安装板33并从安装板33向下伸出。有一连接套筒34被配装在连接管32的下端部上。还有一个连接套筒35延伸通过下冷却水罐29的外壁29b的后左角部和安装板33并从安装板33向下伸出，这个连接套筒35正好与在前右角部的连接套筒34在斜角方向上遥遥相对。圆形冷却水管31的两端与图1到3所示第一实施例的冷却水管14的两端相似，穿过冷却水罐28和29的内壁28a和29a并铜焊在其上。

空气沿着设在两个冷却水罐28和29之间的散热翅片30流动。上冷却水罐28被圆形冷却水管31和连接管32稳定地支承在下冷却水罐29上。如果有一未被示出的加强条的两端被连接到下冷却水罐29在连接套筒35一侧的侧壁29c，和在上冷却水罐28上与侧壁29c对应的侧壁28c上，那么该加强条可用来将上冷却水罐支承在稳定状态。

虽然体现本发明的热交换器被说明为用于水冷内燃机。但该器也可被用来冷却包括在一空调系统内的压缩机。

虽然本发明以其具有一定具体内容的较优实施例进行了说明，但显然其内容尚可作许多改动和变化。因此应该知道，本发明在不离开其范围和精神的条件下，可用不同于本文所具体说明的方式实现。

Claims (9)

1.一种散热单元(10；21；25)和要被冷却的装置(3，4)的热交换器组件，其中，散热单元(10；21；25)有带翅片的冷却水管(14，22，31)，和一对冷却水罐(11，12；28，29)以这样的方式布置在散热单元(10；21；25)的两侧，使冷却水管(14，22，31)与冷却水罐(11，12；28，29)连通，并且至少一个冷却水罐(11，12；28，29)以这种方式与形成在要被冷却的装置(3，4)上的冷却水出口通道(9)和冷却水入口通道(8)连通，使冷却水通过要被冷却的装置(3，4)、冷却水罐(11，12；28，29)和散热单元(10；21；25)循环，其特征在于：所述要被冷却的装置(3，4)有位于其上的散热单元支承部(6，7)，冷却水出口通道(9)和冷却水入口通道(8)分别形成在散热单元支承部(6，7)上，在所述散热单元支承部(6，7)上，散热单元(10；21；25)通过固定于散热单元(10；21；25)的安装板(17，33)固定地安装在要被冷却的装置(3，4)上。

2.如权利要求1所述的热交换器组件，其特征在于：所述安装板(17，33)形成有安装孔，紧固件(18，18a)从孔中穿过，用于将散热单元(10；21；25)紧固在所述要被冷却的装置(3，4)上。

3.如权利要求2所述的热交换器组件，其特征在于：至少一个冷却水罐(11，12；28，29)有凹部(12c)，其分别防止冷却水罐与紧固件(18a)发生干涉。

4.如权利要求2所述的热交换器组件，其特征在于：安装板(17，33)与至少一个冷却水罐(11，12；28，29)的底部连接。

5.如权利要求2所述的热交换器组件，其特征在于：安装板(17)与冷却水罐(11，12)的顶部连接。

6.如权利要求1所述的热交换器组件，其特征在于：冷却水罐(28，29)中的一个冷却水罐(28)位于另一冷却水罐(29)的上方，并有一个向下延伸的连接管(32)，使一个冷却水罐(28)与要被冷却的装置(3，4)的冷却水出口通道(9)和冷却水入口通道(8)中的一个连通。

7.如权利要求1所述的热交换器组件，其特征在于：安装板(17)有一散热孔(17a)。

8.如权利要求7所述的热交换器组件，其特征在于：一挡板(26)与散热孔(17a)相邻接。

9.如权利要求1所述的热交换器组件，其特征在于：在所述散热单元支承部(6，7)上，散热单元(25)通过一支架(24)和所述安装板(17)固定安装在要被冷却的装置(3，4)上。

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