CN1701909A - 叠层型多流式热交换器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

在叠层型多流式热交换器的制造方法中，传热管和外翅片交替堆叠，每根传热管通过连接一对管板而形成，并且每根传热管中包括位于所述一对管板之间的内翅片。该制造方法包括以下步骤：将一对管板相互相对设置，将内翅片形成材料插入到一对相对的管板之间，相互堆叠一对管板，以便在一对管板之间夹住或卡住内翅片形成材料，并同时切割内翅片形成材料和一对管板的端部。通过上述方法，制造传热管所需的时间可以显著减少，而上述热交换器的生产效率可以显著提高。可以以高准确性实现内翅片的定位。因此，可以以降低的成本制造具有优良的性能质量和以高可靠性制造的叠层型多流式热交换器。

Description

叠层型多流式热交换器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种叠层型多流式热交换器及其制造方法，每个热交换器包括多根传热管，每根传热管包括位于其中的内翅片和在传热管之间交替堆叠的外翅片。特别地，本发明涉及上述传热管的制造过程，每根管包括位于其中的内翅片，还涉及利用上述方法制造的叠层型多流式热交换器，该热交换器适合用于空调系统中，特别是用于车辆的空调系统中。
背景技术
包括交替堆叠的传热管的叠层型多流式热交换器，其中每根管包括位于其中的内翅片和位于管之间的外翅片，已是公知的技术，例如图10-12所示的那样。在这样制造的热交换器中，传热管形成为现有热交换器中的那样，如图10和11所示。也就是，如图11所示，将一对每个如图10所示形成的管板101布置成相互对照，并且将其周围边缘相互连接，从而在此形成流体通道102。内翅片103插入到每个流体通道102中，以增强热交换效率。凸缘104形成在每个管板101沿宽度方向的端部管板101上。如图12所示，凸缘104设置在空气流动方向40上的前端和后端的位置上，图12是沿图8中A-A线的视图。这样，就构成了一种现有的传热管105，例如日本专利申请JP-A-2002-267383中公开的那样。
如同图13所示的那样，制造这样一种现有的传热管105。图13所示的制造方法包括以下步骤：
步骤11(S11)：管板101、101’和内翅片103分别单独制成完整的部件，在管的组装过程中提供了管板101和翅片103。
步骤12(S12)：插入臂106抓住内翅片103，将其朝着管板101和101’传送。
步骤13(S13)：被插入臂106传送的内翅片103被设置在第一或下侧管板101上的预定凹腔内，以防止从预定位置内移出。
步骤14(S14)：插入臂106返回最初的位置。
步骤15(S15)：当插入臂106从管板101之间退出之后，第二或上侧管板101’被设置到下侧管板101之上。
步骤16(S16)：在多根和多个外翅片交替堆叠的时候，例如通过相互卷曲挤压而临时固定，一对管板101和101’被临时地相互固定，以致一对管板101和101’构成的传热管的结构不会被扰乱。
但是，在上述制造传热管的方法中，至少还存在以下问题：
(1)随着每个热交换器使用的传热管的数量的增加，组装所用的时间增加，而且生产效率下降。
(2)在上述S13步骤中，难以将内翅片精确定位在管板中流体通道形成部分的预定空腔内。
(3)在上述S15步骤中，当第一管板101用第二管板101’覆盖时，可能发出内翅片的位置的移动。
发明内容
因此，一种提供叠层型多流式热交换器的制造方法的需求已经出现，这降低传热管的生产时间，从而提高热交换器制造方法的生产效率，并且有助于设置在每个管板内预定位置上的内翅片的定位，当内翅片如此定位之后，避免内翅片的位置的移动。并且提供通过这种方法制造的叠层型多流式热交换器。
为了满足上述需要并达到其他目标，提供了一种根据本发明的叠层型多流式热交换器的制造方法。叠层型多流式热交换器包括交替堆叠的多根传热管和多个外翅片。每根传热管是通过连接一对管板，从而在每根传热管内形成流体通道而形成的，而且每根传热管包括位于流体通道内、沿着一对管板的纵向方向延伸的内翅片。上述制造方法包括以下步骤：将一对管板相互相对设置；将内翅片形成材料插入到一对相对的管板之间；相互堆叠一对管板，以便在一对管板之间夹住或卡住内翅片形成材料；基本上同时切割内翅片形成材料和一对管板的端部。
在上述方法中，优选在上述切割步骤中，在切割的同时，堆叠的一对管板被临时固定。结果，上述制造方法可以更简单。
此外，优选每根传热管在其宽度方向上的至少一个端部形成为直线形状，并在向外或横向的方向上延伸。在这样的结构中，将有助于内翅片形成材料被夹在或卡在一对管板之间，同时还有助于内翅片形成材料和上述一对管板的端部的切割。
此外，优选内翅片形成材料形成为连续材料的一部分，该连续材料在每根传热管的宽度方向上延伸，并且当上述连续材料插入到相对的一对管板之间后，同时切割上述连续材料和一对管板的端部。在这种情况下，更加优选的是，波形部分和直线部分交替设置在每根传热管的宽度方向上每个连续材料的每部分中。当将上述连续材料插入到上述相对的一对管板之间后，在上述连续材料的直线部分，同时切割上述连续材料和上述一对管板的端部。
在根据本发明的上述方法中，通过将上述连续材料沿着每根传热管的宽度方向连续地填入，并且重复权利要求1所述的步骤，从而形成多根传热管。
根据本发明的叠层型多流式热交换器通过采用上述方法来制造。
在制造根据本发明的叠层型多流式热交换器的方法中，制造传热管所需要的时间可以显著减少，并且通过减少制造时间，制造上述热交换器的方法的生产效率可以显著提高。此外，还有助于内翅片在管板上预定位置的定位，并且可以实现很高的准确性。此外，在制造传热管的同时，可以容易地避免内翅片的位置移动。
因此，通过利用上述方法制造的热交换器可以以高生产率和低成本生产。此外，可以提供这样一种热交换器，即具有内翅片和其他部件在精确定位上的高可靠性，并具有高质量。
根据参照附图对本发明的以下优选实施例的详细描述，可以理解本发明的更多目标、特点和优点。
附图说明
下面将参照附图对本发明的实施例进行描述，上述实施例仅仅作为例子给出，而对本发明不起限制作用。
图1是示意图，示出了在根据本发明第一实施例的制造叠层型多流式热交换器的方法中，制造传热管的步骤。
图2是图1所示方法中使用的管板和内翅片的平面图。
图3是通过图1所示过程制造的传热管的截面图。
图4是示意图，示出了在根据本发明第二实施例的制造叠层型多流式热交换器的方法中，制造传热管的步骤。
图5是图4所示方法中使用的管板和内翅片的平面图。
图6是通过图4所示方法制造的传热管的截面图。
图7A-7C是利用图3和图6所示的传热管制造的热交换器的局部截面图，示出了上述传热管的布置的实例。
图8是叠层型多流式热交换器的平面图，示出了现有热交换器和本发明共同的这样一种热交换器的结构要素。
图9是图8所示热交换器的侧视图。
图10是现有热交换器中使用的管板和内翅片的平面图。
图11是现有传热管的截面图。
图12是沿图8的AA线，利用图11所示的传热管制造的热交换器的局部截面图，示出了传热管的布置的实例。
图13是示意图，示出了在制造叠层型多流式热交换器的现有方法中，制造传热管的步骤。
具体实施方式
由于图8和图9所示的是相关现有技术与本发明的共同之处，下面将对上述图中的结构进行描述。在图8所示的叠层型多流式热交换器31中，多根传热管32和多个外翅片33交替堆叠，从而形成换热芯34。端板35和侧槽36与换热芯34的外侧相连。在侧槽36上设置了用于将流体(比如制冷剂)引入热交换器31的进口端38和将流体从热交换器31排出的出口端39，并且在侧槽36上还设置了用于连接膨胀阀(未示出)的凸缘37。如图9所示，空气沿着箭头40所示的方向流动，从热交换器31的换热芯34的前侧向换热芯34的后侧流动，从而实现流过的空气和换热芯34内流动的流体之间的热交换。正如前面所述，根据本发明的方法获得的叠层型多流式热交换器，与图8和图9中所示的基本相似。
参照图1-3，根据本发明第一实施例对制造叠层型多流式热交换器的方法进行描述。图1示出了制造传热管的加工步骤，图2示出了图1所示的方法中使用的管板和内翅片之间的关系，而图3示出了通过上述方法制造的传热管。
如图1所示，上述制造方法包括以下步骤：
步骤1(S1)：波形的内翅片事先不被切割，而是形成连续的内翅片形成材料3。内翅片形成材料3形成为在待成形的传热管宽度方向W上延伸的连续材料，波形部分1和直线部分2沿着传热管宽度方向W在连续材料3上交替设置。可以通过挤压形成的一对管板4a和4b相互相对设置。在此实施例中，管板4a和4b沿着传热管宽度方向W的第一端部(即图1中的右端部)，形成为沿着向外或者横向的方向直线延伸的直线端部6，而不形成凸缘。将内翅片形成材料3沿着箭头28所示的方向，朝着管板4a和4b连续填入。
步骤2(S2)：将内翅片形成材料3插入相互相对设置的一对管板4a和4b之间，从而形成内翅片5。同时，由于内翅片形成材料3被填入到预定的程度，因此材料3在管板4a和4b之间的定位可以很容易就实现。
步骤3(S3)：将上侧管板4b放置在与下侧管板4a接触，并位于下侧管板4a的上方的位置上，内翅片形成材料3的直线部分2被管板4a和4b的直线端部6夹住或卡住。同时，由于内翅片形成材料3仍是连续的材料，其中形成内翅片5的部分仍与后面的内翅片形成部分相连，因此形成内翅片5的部分不会在位置上移动。
步骤4(S4)：然后，堆叠的管板4a、4b和内翅片形成材料3同时被设置在预定位置的切割机7切割。在此实施例中，在上述切割的同时，管板4a和4b被临时相互固定。
步骤5(S5)：撤回切割机7，从而制造预定宽度W内的传热管8的一系列步骤完成了。如果按顺序地制造多根传热管，上述方法返回步骤S1，并重复S1-S5的系列步骤。
如图2所示，在通过上述方法制造的传热管8中，管板4a、4b和内翅片5被临时固定，并互相形成一个整体。内翅片5相对于管板4a、4b被精确固定到预定的位置。
此外，形成了如图3所示的传热管8的截面形状。尽管凸缘部分10形成在传热管8宽度方向上的第一端部9上，然而在传热管8的第二端部11上，位于内翅片5端部的直线部分2被夹在或卡在管板4a、4b的直线端部6之间，被临时固定并与管板4a、4b形成一个整体。因此，内翅片5被固定和要求在形成在传热管8内的流体通道12的预定位置上。如图8所示，这样制造的多根传热管8可以组装成叠层型多流式热交换器，并且组装的传热管8可以通过在炉子中铜焊接被形成一个整体或结合，从而完成一个预期的如图8所示的热交换器31。
在上述第一实施例中，由于可以省略内翅片用于退回插入臂(图13中所示的插入臂106)的步骤，该步骤在现有方法中已经描述过，因此可以节省利用上述插入臂所需的时间，从而制造传热管8所需的时间可以显著减少。结果，制造叠层型多流式热交换器的方法的生产效率可以提高了。
此外，由于内翅片是以连续的内翅片形成材料3的形式插入管板4a、4b之间的，因此明显有助于上述定位，并且可以显著提高上述定位的精确性。
此外，在切割内翅片形成材料3之前，通过将一个管板堆叠和覆盖在另一个管板之上，通过切割管板的端部和内翅片形成材料，管板4a、4b同时被临时固定。因此，可以避免在现有加工过程中可能出现的内翅片的移位。
尽管在上述第一实施例中，采用了仅切割管板的一个端部的步骤，也可以采用如图4-6所示的切割管板两个端部的步骤，如本发明的第二实施例所示。
图4所示的制造方法包括以下步骤：
步骤6(S6)：通过挤压形成的一对管板21a、21b相互相对设置。在此实施例中，管板21a、21b 沿着传热管的宽度方向W的两端都形成为直线端部6、22，直线端部6、22沿着向外或者横向的方向直线延伸，而不形成凸缘。内翅片形成材料3形成为包括有交替设置的波形部分1和直线部分2的连续材料，将上述内翅片形成材料3沿着箭头28所示的方向填入管板21a、21b中。
步骤7(S7)：将内翅片形成材料3插入相互垂直相对设置的管板21a、21b之间，以便形成内翅片24。同时，由于内翅片形成材料3被填入到预定的程度，因此上述定位可以很容易就实现。
步骤8(S8)：将第二或上侧管板21b放置在第一或下侧管板21a的上方，内翅片形成材料3的直线部分2被管板21a、21b的直线部分6、22夹住或卡住。同时，由于内翅片形成材料3仍是连续的材料，并且形成内翅片24的部分仍与后面的内翅片形成部分相连，因此形成内翅片24的部分不会在位置上移动。
步骤9(S9)：堆叠的管板21a、21b和内翅片形成材料3同时被分别设置在预定位置的切割机7、23切割。在此实施例中，通过上述切割，管板21a和21b同时被临时相互固定。
步骤10(S10)：撤回切割机7、23，从而制造预定宽度W内的传热管25的一系列步骤完成了。如果按顺序地制造多根传热管，上述方法返回步骤S6，并重复S6-S10的系列步骤。
如图5所示，在通过上述方法制造的传热管25中，管板21a、21b和内翅片24被临时固定，并相互形成一个整体。内翅片24相对于管板21a、21b被精确固定到预定的位置。
如图6所示，也形成了传热管25的截面形状。在传热管25的宽度方向W上的各自端部位置26、27上，位于内翅片24末端的直线部分2被夹在或卡在管板21a、21b的直线端部22、6之间。内翅片24被临时固定，并与管板21a、21b形成一个整体。因此，内翅片24被固定在形成在传热管25内的流体通道12内的预定和要求的位置上。如图8所示，这样制造的多根传热管25被组装成叠层型多流式热交换器，并且组装的传热管25可以通过在炉子中铜焊接被结合或形成一个整体，从而完成一个预期的如图8所示的热交换器31。
在上述第二实施例中，制造传热管25所需的时间可以显著减少，而制造叠层型多流式热交换器的方法的生产效率可以显著提高。此外，由于内翅片是以连续的内翅片形成材料3的形式插入管板21a、21b之间的，因此明显有助于内翅片的定位，并且可以显著提高上述定位的精确性。特别地，由于内翅片形成材料3的直线部分被夹在或卡在传热管25的宽度方向W上的两侧，可以更准确地实现内翅片24的定位。此外，通过切割管板的端部和内翅片形成材料，管板21a、21b同时被临时固定。因此，可以避免在现有加工过程中可能出现的内翅片的移位。
当利用诸如本发明的上述第一或第二实施例中制造的传热管8、25，来制造叠层型多流式热交换器时，可以采用传热管8、25的不同方位。如果采用每根在其宽度方向上包括位于一端的直线端部的传热管8，例如图7A或7B所示，上述直线端部可以设置在相对于箭头29所示的空气流动方向的上游侧位置(图7A)上，或者设置在下游侧位置(图7B)上。然而，如果采用每根在其宽度方向上包括位于两端的直线端部的传热管25，例如图7C所示，上述直线端部出现在相对于箭头29所示的空气流动方向的上游侧位置和下游侧位置上。
本发明适用于通过交替堆叠传热管和外翅片形成的任何叠层型多流式热交换器。但是，用于上述热交换器中的换热流体不仅仅局限于制冷剂。
尽管在这里详细描述了本发明的几个具体实施例，但是本发明保护的范围并不局限于此。所属领域的技术人员可以在不偏离本发明保护的范围的前提下，做出各种修改。因此，上述在此描述的实施例仅是示例性的。可以理解，本发明的保护范围并不局限于上述实施例，而是取决于下面的权利要求。

Claims (8)

1.一种叠层型多流式热交换器的制造方法，该叠层型多流式热交换器包括交替堆叠的多根传热管和多个外翅片，每根传热管是通过连接一对管板，从而在每根传热管内形成流体通道而形成的，每根所述传热管包括位于所述流体通道内、沿着所述一对管板的纵向方向延伸的内翅片，所述制造方法包括以下步骤：
将所述一对管板相互相对设置；
将内翅片形成材料插入到所述一对相对的管板之间；
相对彼此堆叠所述一对管板，以便在所述一对管板之间夹住所述内翅片形成材料；和
同时切割所述内翅片形成材料和所述一对管板的端部。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述堆叠的一对管板通过所述切割被临时和同时地固定。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述每一根传热管的宽度方向上的所述每一根传热管的至少一个端部形成为直线地沿向外方向延伸的形状。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤，即提供所述内翅片形成材料为在所述每根传热管宽度方向上延伸的连续材料的一部分，当将所述连续材料的所述部分插入到所述一对相对的管板之间后，同时切割所述连续材料和所述一对管板的所述端部。
5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括以下步骤，即在所述每根传热管宽度方向上的所述连续材料的每部分上，交替设置波形部分和直线部分，当将所述连续材料插入到所述相对的一对管板之间后，在所述连续材料的直线部分的位置上，同时切割所述连续材料和所述一对管板的所述端部。
6.根据权利要求4所述的方法，进一步包括重复上述方法中的步骤，以形成多根传热管。
7.一种叠层型多流式热交换器，通过权利要求1所述的方法制造。
8.一种空调系统，包括通过权利要求1所述的方法制造的叠层型多流式热交换器。
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