TWI332075B - Stacking-type, multi-flow, heat exchanger - Google Patents

Description

1332075 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種積層型多流熱交換器，其包括交替 地積層之熱傳管與鰭片。明確地，本發明係有關於一種改 良結構之積層型多流熱交換器，適合作爲一熱交換器、特 別係用於一車用空調機中之一蒸發器。 【先前技術】 技藝中已熟知一種具有交替積層之熱傳管與鰭片的積層 型多流熱交換器，其可譬如作爲車輛中空調機之一蒸發 器。然而，近來因車輛中可用空間縮小，使得加諸在較小 型車用空調機上之尺寸限制更爲嚴格。特別地，就一蒸發 器而言，對於沿管件及鰭片積層或橫向方向上之蒸發器寬 度、及蒸發器在空氣流動方向上之厚度等兩者的尺寸極限 値業已縮減。爲了滿足這種需求條件，已提出一種基層型 多流熱交換器結構，其中用於形成一流體引入通路之一側 端槽、及一流體排放通路，係沿該等管件及鰭片之積層方 向設於一熱交換器核心之一末端處。藉由將具有流體引入 及排放管之一凸緣構件連接至該側端槽，即可在該熱交換 器之一側端處，將一熱交換媒質引入與排出該熱交換器核 心，以及可藉由運用一種在該熱交換器前與後表面上皆不 具有凸緣、及流體引入與排放管之結構，來降低該熱交換 器之厚度（譬如，日本專利案第2000-283 685號）。 又’在這種結構中，爲了更進一步縮減該熱交換器之厚 度，且由於該凸緣構件可自該熱交換器核心突出，因此業 已提出一種如第7圖至第10圖所示之結構，其中該凸緣構 1332075 件係設置成’可相對於該熱交換器之高度方向（管件延伸方 向）歪斜地傾斜（譬如，日本專利案第2 0 0 1 - 5 6 1 6 4號）。 在第7圖至第1〇圖中，一熱交換器1〇〇具有一熱交換器 核心103’由複數個熱傳管1〇1及外鰭片1〇2交替地積層而 形成。槽體104與1〇5分別設於熱傳管101之兩末端（第7 圖中之上方與下方末端）。每一熱傳管101皆由互相連接之 —對管板106及1〇7形成，且槽體104與105係藉由積層 複數個熱傳管101，而形成於熱傳管101之兩末端處。 —端板108係在積層或橫向方向上，藉銅焊而連接至一 最外側鰭片1 02。如第1 〇圖所示，一側端槽1 〇9係連接至 端板108。一凸緣構件1 1 1係經由一凸緣支件1 10而連接至 側端槽109。凸緣構件111包含一進口管112，用於將一熱 交換媒質經由側端槽109而引入槽體104之一進口槽部 中，一出口管1 13，經由側端槽109而自槽體104之一出口 槽部排放出熱交換媒質，及一凸緣本體114。如第9圖所 示，進口與出口管112與113、及凸緣本體114係整合於一 體地形成。例如，凸緣構件111可藉由機械切削一單一塊 體材料而形成。 如第9圖及第10圖所示，側端槽109中形成有供凸緣構 件111之進口管112插入其中的一插入孔115、及供凸緣構 件111出口管113插入其中的一插入孔116。在第10圖中， 插入孔115係設置在相對於插入孔116之一右下方位置。 因此，如第8圖所示，凸緣構件1 1 1係以相對於熱交換器 1〇〇高度方向h之一傾斜方位來連接至側端槽109。在這種 結構中，不僅可防止因凸緣構件111沿熱交換器100厚度 1332075 方向t(沿第8圖左/右方向、亦即第8圖中由一箭頭描述之 一空氣流動方向）突出所造成之不便，更可達成縮減熱交換 器100之大小尺寸。 然而，在這種結構中，如第7圖之一箭頭線所示者，引 入凸緣構件111進口管112的熱交換媒質將衝擊形成爲側 端槽109某一側壁的端板108、接著該熱交換媒質之流動方 向將改變一 90度角、該熱交換媒質又將在側端槽109中向 上流動、而後該熱交換媒質之流動方向將在側端槽109中 之一上方部處再次改變一 90度角、及最後該熱交換媒質將 流入槽體104中。這種流動路徑將增加壓力損失。更，儘 管可增加側端槽1 0 9之厚度以確保足夠大的側端槽1 〇 9內 通路剖面積，來抑制側端槽1 0 9中之壓力損失，然而在此 情況下，亦將增加熱交換器1 00之厚度（沿第7圖左/右方向 之熱交換器100積層或橫向方向s)。結果，控制熱交換器 100中之壓力損失，將與縮減熱交換器大小尺寸、節省安裝 熱交換器所需之空間、及減少熱交換器重量等努力相抵 觸。此外，由於可藉由機械切削一單一塊體材料來加工處 理凸緣構件111 ’因此必須在進口管11 2與出口管1丨3之間 提供某一特定之寬大間隙，以供一轉動工具插入。因此， 難以沿進口及出口管之配置方向縮短凸緣構件U1之—長 度（如第8圖所不）、且難以反應需求來進一步縮減熱交換 器100之大小尺寸。 【發明內容】 緣是，本發明之一目的係提供一種改良結構之積層多流 熱交換器、且特別係高效能積層型多流熱交換器，其可達 1332075 成縮減熱交換器之大小尺寸，且反應需求來節省安裝空 間、及減小該熱交換器之重量並同時減少其內之壓力損 失》 爲了達成前述及其他目的，提供一種依據本發明之積層 型多流熱交換器的結構。該積層型多流熱交換器包括一熱 交換器核心，其又包含交替積層的複數個熱傳管及複數個 鰭片，以及一對槽體，每一個皆設於該複數個熱傳管之一 末端處。該成對槽體中之一第一槽體包括一進口槽部，可 供一熱交換媒質通過以引入該熱交換器核心中，及一出口 槽部，可供該熱交換媒質通過以自該熱交換器核心排放 出。該熱交換器包括連接至該第一槽體之一凸緣構件。該 凸緣構件包括一凸緣本體、連通該進口槽部之一進口管、 及連通該出口槽部之一出口管，且該進口管與該出口管至 少其中之一係與該凸縁本體分離地形成。該熱交換器尙包 括一第一通路，用於將該熱交換媒質自該進口管引入至該 進口槽部，及一第二通路，用於將該熱交換媒質自該出口 槽部排放至該出口管。該第一與第二通路係沿該熱交換器 之一厚度方向互相平行地配置。更，該第一與第二通路最 好分別形成爲筆直通路。 在這種積層型多流熱交換器中，由於該進口管與該出口 管至少其中之一係與該凸緣本體分離地形成，因此無需如 已知之整合式凸緣構件的結構一般地，在該進口管與該出 口管之間確保一寬大間隙以便於機械切削。亦即’相較於 已知結構者，本發明中之進口與出口管間的間隙將可大幅 縮小。因此，由於相較於已知結構者，即使該凸緣構件之 1332075 縱向方向預先確定爲沿該熱交換器之厚度方向（沿一空氣 流動方向）者，該凸緣構件沿其縱向方向（介於該進口管與 該出口管之間）的尺寸仍將如上述者減小該縮減量，因此可 防止該凸緣構件沿其厚度方向突出該熱交換器。 又，藉由連接該凸緣構件而使該凸緣構件之縱向方向預 先確定爲沿該熱交換器厚度方向者，即可將該第一及第二 通路配置或轉向成沿該熱交換器之厚度方向，且該第一與 第二通路兩者皆可形成爲筆直通路。是以，相較於第7圖 中所示之具有一彎角型通路的已知結構，藉由本結構將可 使該第一及第二通路中之壓力損失大幅降低。此外，藉由 將該第一及第二通路形成爲筆直通路，即可省去一側端 槽。藉由省去該側端槽，又可更進一步地降低壓力損失， 且同時可縮小該熱交換器在該等管件及鰭片積層或橫向方 向上之寬度。此外，倘若可省去該側端槽，則可更進一步 降低該熱交換器之重量及製造成本。 在本發明中’可互相分離地形成該進口管與該出口管。 因此，可與該凸緣構件本體整合於一體地形成該進口管或 該出口管其中之一，且藉由這種結構，可減少部件數量及 製造成本。然而’在另一具體實施例中，亦可互相分離地 形成該進口管、該出口管、及該凸緣本體。 在依據本發明之積層型多流熱交換器中，可藉由—對管 板形成每一該等熱傳管。可與該複數個熱傳管整合於一體 地形成該等槽體。儘管依據本發明，該熱交換器之各部件 可在組立後’於一熔爐中銅焊成一整體，然而該凸緣構件 通常係經由一凸緣支件而連接至一端板，其中該端板係作 1332075 爲該熱交換器核心在該等熱傳管及鰭片積層或橫向方向上 之一最外層。倘若該凸緣支件上設有一個或更多爪件，則 該凸緣支件可藉由塡塞該等爪件而暫時且輕易地固定至該 端板。 在依據本發明之積層型多流熱交換器中，該凸緣構件可 連接至該熱交換器核心，使得該凸緣構件之縱向方向預先 確定爲沿該熱交換器厚度方向者，且同時防止該凸緣構件 自該熱交換器突出。更，用於引入與排放該熱交換媒質之 該第一與第二通路，可沿該熱交換器之厚度方向互相平行 地配置’且該第一及第二通路可形成爲筆直通路。結果， 可縮減該熱交換器之厚度，且可減少在該第一及第二通路 中之壓力損失。此外，可省去該側端槽，且該熱交換器在 該等管件及鰭片積層或橫向方向上之寬度亦可縮減。因 此’可達成更小、更輕、且低成本之熱交換器》 依據本發明之積層型多流熱交換器可應用至任何管件_ 及-鰭片積層型多流熱交換器，且特別適合作爲一車內空調 機用蒸發器。 熟於此項技藝之人士可經由以下之本發明較佳具體實施 例詳細說明及隨附圖式，而明白本發明之其他目的、特徵、 及優點。 【實施方式】 現在請參考第1圖至第6圖以說明本發明一具體實施例 之一熱交換器。熱交換器1係構成爲一積層型多流熱交換 器。如圖式所示，熱交換器1包括由複數個熱傳管2與複 數個外鰭片3交替地積層而形成的一熱交換器核心4。每 -10- 1332075 一熱傳管2皆藉由連接（譬如銅焊）一對管板5與6而形成， 且該等管板之間可形成一熱交換媒質用流體通路。此外， 在熱傳管2中、該流體通路內，可設有一內鰭片。 槽體7與8分別設於熱傳管2兩末端。在本具體實施例 中’該等槽體7及8係藉由與複數個熱傳管2積層，而與 熱傳管2整合於一體地形成。槽體7與8其中之一係分割 成，用於將熱交換媒質引入至熱交換器核心4中的一進口 槽部9、及用於自熱交換器核心4排放出熱交換媒質的一 出口槽部10。在圖式所示之具體實施例中，槽體7即爲該 分割槽體。 每一板件Π與12皆沿管件2與鰭片3之積層或橫向方 向s，而分別設於且連接（譬如銅焊）至兩最外側鰭片3上。 一凸輪構件1 4係經由一凸緣支件1 3而連接（譬如銅焊）至端 板1 1，其中該凸緣支件係形成爲如第6圖所示者。請參考 第4圖，複數個爪件15係設置於凸緣支件13上，使得譬 如當將熱交換器1中已完成組立之部件置於一熔爐中，以 藉塡塞而將爪件15銅焊至端板11上時，可輕易地將凸緣 支件13暫時固定至端板11。 凸緣構件14包括一進口管16' —出口管17、及一凸緣 本體18。可如第4圖及第5圖所示之具體實施例者，分離 地形成該等組件。進口管1 6係插入可形成在凸緣本體1 8 中之一孔洞19內、及形成在凸緣支件13中之一孔洞20內， 且經由可貫穿端板11設置之一孔洞21而與進口槽部9連 通。另一方面，出口管17係插入可形成在凸緣本體18中 之一孔洞22內、及形成在凸緣支件13中之一孔洞23內， -11- 1332075 且經由可貫穿端板11設置之一孔洞24而與出口槽部10連 通。進口管16'出口管17、及凸緣本體18將形成凸緣構 件14’且可互相銅焊。在這種銅焊之前，可藉由將進口與 出口管16與17插入形成於凸緣本體18中之孔洞19與22 內、及藉由擴大該等管件之直徑，即可將進口及出口管16 及17輕易地暫時固定至凸緣本體18。此外，可藉由機械切 削而形成進口及出口管16及17。 又’凸緣構件1 4係連接至熱交換器核心4，而得沿熱交 換器1之厚度方向t預先定義其縱向方向，如第3圖所示。 進口與出口管16與17係沿熱交換器1之厚度方向t互相 平行地配置。如第5圖所示，用於將該熱交換媒質自進口 管16引入至進口槽部9的一第一通路25、及用於將該熱交 換媒質自出口槽部10排放至出口管17的一第二通路26, 將因此而沿熱交換器1之厚度方向互相平行地配置。該等 第一與第二通路25與26係分別形成爲筆直通路。 在本具體實施例中，由於進口管16、出口管17、與凸緣 本體18係互相分離地形成，因此無需如已知結構一般地在 進口與出口管16與17之間建立一寬大間隙，來滿足加工 需求。特別地，當凸緣構件1 4之各部件互相分離地形成且 該等部件互相連接時，可相較於已知結構者大幅縮小進口 與出口管1 6與1 7之間的間隙。結果，由於凸緣構件1 4之 縱向尺寸可縮減該間隙縮小量，因此即使熱交換器1之厚 度縮減量增加，仍得以一方位連接凸緣構件14，其中凸緣 構件14之縱向方向預先確定爲沿熱交換器1厚度方向者， 且可防止凸緣構件14自熱交換器1突出。 -12· 1332075 如上所述，倘若凸緣構件1 4係連接至熱交換器核心〜 而使得凸緣構件14預先確定爲沿熱交換器〗厚度方向者 則熱父換媒質引入通路25與熱交換媒質排放通路26可 熱交換器1厚度方向互相平行地配置，且通路25與26 分別形成爲筆直通路。因此，可大幅降低在通路25及 中之壓力損失。此外，藉由將通路25及26形成爲筆直 路’即可省去一側端槽。倘若省去該側端槽，則可平順 且經由一較低壓力損失地’將熱交換媒質引入至進口槽苛 中’及將熱交換媒質自出口槽部10排放出。是以，可省 一側端槽，且藉由這種省去側端槽之方式，可縮小熱交 器1之寬度，且可縮減熱交換器1之尺寸。更，這種省 側端槽之方式，有助於降低熱交換器1之重量及成本。 儘管上述具體實施例中之進口管16、出口管17、與凸 本體18等各部件，可互相分離地形成，然而藉由與凸緣 體18分離地形成進口與出口管16與17至少其中之一， 可達成本發明之目的。因此，可與凸緣本體18整合於一 地形成進口管16或出口管17。 儘管業已結合較佳具體實施例來說明本發明，然而熟 此項技藝之人士將可了解到，可對上述較佳具體實施例 施變更及修飾，而不致脫離本發明之範圍。熟於此項技 之人士可經由考慮此中所揭露之發明的說明書、或實施 發明，而發現其他具體實施例。說明書及上述範例僅欲 爲說明用，而本發明之確實範疇將由以下之申請專利案 圍指明。 沿 可 26 通 去 換 去 緣 本 即 體 於 實 藝 本 作 範 1332075 【圖式簡單說明】 現在請結合隨附圖式來參閱以下說明，以更完整地了解 本發明’藉本發明滿足之需求，以及本發明之目的、特徵、 及優點。 第1圖係依據本發明一具體實施例之一積層型多流熱交 換器的側視圖。 第2圖係沿第1圖中之線η_Π觀看第丨圖所示熱交換器 的平面視圖。 第3圖係沿第1圖中之線πI-III觀看第1圖所示熱交換 器的端視圖。 第4圖係第1圖所示熱交換器之一凸緣連接部的放大且 爆炸側視圖。 桌5圖係第1圖所不熱交換器之一凸緣構件的剖視圖。 第6圖係第1圖所示熱交換器之一凸緣支件的平面視 圖。 第7圖係一已知積層型多流熱交換器之側視圖。 第8圖係沿第7圖中之線VIII-VIII觀看第7圖所示熱交 換器的端視圖》 第9圖係第7圖所示熱交換器之一凸緣連接部的放大且 爆炸側視圖。 第1 0圖係第7圖所示熱交換器之一側端槽的平面視圖。 【主要元件符號說明】 熱交換器 熱傳管 鰭片 1 2 3 1332075 4 熱交換器核心 5 管板 6 管板 7 槽體 8 槽體 9 進口槽部 10 出口槽部 11 端板

12 端板 13 凸緣支件 14 凸緣構件 15 爪件 16 進口管 17 出口管 18 凸緣本體 19 孔洞 20 孔洞

21 孔洞 2 2 孔洞 23 孔洞 2 4 孔洞 25 熱交換媒質引入通路（第一通路） 26 熱交換媒質排放通路（第二通路） 100 熱交換器 101 熱傳管 •15· 1332075 102 外鰭片（最外側鰭片） 103 熱交換器核心 104 槽體 105 槽體 106 管板 107 管板 10 8 端板 109 側端槽

110 凸緣支件 111 凸緣構件 112 進口管 113 出口管 114 凸緣本體 115 插入孔 116 插入孔 h 高度方向 1 長度

s 積層或橫向方向 t 厚度方向 -16-

Claims (1)

1332075 _ 驴·另Η修(更)正本 第93 134114號「積層型多流熱交換器」專利案 (2010年5月31日修正） 十、申請專利範圍： 1·種積層型多流熱父換器，其包括一熱交換器核心，該 熱父換器核心包括交替積層的複數個熱傳管及複數個鰭 片，以及一對槽體，每一個皆設於該複數個熱傳管之一 末端處，該等槽體中之一第一槽體包括一進口槽部，可 供一熱交換媒質通過以引入該熱交換器核心中，及一出 口槽部’可供該熱交換媒質通過以自該熱交換器核心排 放出，該熱交換器尙包括： 一凸緣構件’連接至該第一槽體，該凸緣構件包括一 凸緣本體、連通該進口槽部之一進口管、及連通該出口 槽部之一出口管’該進口管與該出口管至少其中之一係 與該凸緣本體分離地形成，該凸緣構件係經由一凸緣支 件而連接至一端板’該端板係設置作爲該熱交換器核心 在該等熱傳管及鰭片之一積層方向上的一最外層；及 —第一通路，用於將該熱交換媒質自該進口管引入至 該進口槽部，及一第二通路，用於將該熱交換媒質自該 出口槽部排放至該出口管，該第一與第二通路係沿該熱 交換器之一厚度方向互相平行地配置。 2.如申請專利範圍第1項之熱交換器，其中該第一與第二 通路分別形成爲筆直通路。 3·如申請專利範圍第1項之熱交換器，其中該複數個熱傳 管之每一個皆係由一對管板形成。 1332075 4.如申請專利範圍第1項之熱交換器，其中該等槽體係與 該複數個熱傳管一體形成。 5 .如申請專利範圍第1項之熱交換器，其中一爪件係設於 該凸緣支件上，以將該凸緣支件暫時固定至該端板。 6.如申請專利範圍第1項之熱交換器，其中該熱交換器係 一冷媒用蒸發器。