CN1057156C - 叠层型热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种叠层型热交换器，由出入口槽部和中心部组成的扁平管与波纹翅片交替层叠许多层，叠层方向最外部的一方的槽部安装入口箱，同时，叠层方向最外部的另一方的槽部安装出口箱，中心部的两侧装有边板作为外壁板；上述各边板的上端分别与上述入口箱下端和上述出口箱下端相接，压力加上时，施加于出入口槽部的扩张方向的力由出入口箱的与边板连接处承受，能抑制叠层型热交换器整体变形。

Description

叠层型热交换器
本发明涉及空调机用的叠层型热交换器，更详细地说，是涉及使耐压性提高的上述热交换器，尤其是指能在汽车用空调机的蒸发器上使用的叠层型热交换器。
参照图17-21说明以往的叠层型热交换器。图17表示以往的叠层型热交换器的侧面，图18是右侧部的放大截面图。
在图17、18中，1是扁平管，扁平管1是由冲压成形的两片板2对接形成的。在扁平管1的一端(图中上端)形成出入口槽部3。4是波纹翅片。
扁平管1与波纹翅片4交替层叠，邻接的扁平管1的出入口槽部3互相连接，构成叠层型热交换器(蒸发器)5的主要部分。
位于两端的扁平管1a的外侧设有端板6，出入口槽部3中的端板6上形成流通孔7。一方的流通孔7与流体致冷剂的导入箱8连接，另一方的流通孔7与致冷剂的排出箱9连接。
导入箱8及排出箱9与边板10之间有修补用间隙，边板10与端板6之间设有波纹翅片4。
出入口槽部3在扁平管1的板宽方向由间隔壁(没有图示)分隔成入口部11和出口部12。在构成蒸发器5时，互相邻接的出入口槽部3的入口部11之间以及出口部12之间由连通孔13连通。
参照图19、图21说明扁平管1。图19表示构成扁平管1的板2的正面图，图20是沿图19中XI-XI线的剖面图。
在板2的上端，设有为了形成出入口槽部3的鼓出部14。板2内的中空部由贯穿中间部上下方向的间隔壁15间隔成2个室16、17。间隔壁15的下端短缺一段，因此，在板2的下端形成使致冷剂作U形转弯的U形转折部18。
两片板2对接，出入口槽部3被间隔壁l5间隔成入口部11和出口部12，同时，间隔出与入口部11相连的室16和与出口部12相连的室17。室16和室17通过U形转折部18而连通，室16、17及U形转折部18形成流体通路。
在室16、17内突设有许多肋19，使室16、17的内部被细分成迷宫状。在U形转折部8，突设有导向肋20，致冷剂被导向肋20引导从室16流向室17，进行U形转弯。
图21表示致冷剂的流动状态，下面用图21说明上述蒸发器5内的致冷剂流动状况。
蒸发器5可粗略地分为3个组21、22、23，与导入箱8及排出配管9连接的组21、23中的入口部11及出口部12的箱是相同的，组22中的入口部11及出口部12的配置则相反。
在组21与组22之间及组22与组23之间相对的出入口槽部3中，组21的出口部12与组22的入口部11连通，组22的出口部12与组23的入口部11连通。并且，组21的入口部11通过端板6的流通孔7与导入箱8连接，组23的出口部12通过端板6的流通孔7与排出箱9连接。
从导入箱8导入蒸发器5的致冷剂31，从组21的入口部11通过室16被送到U形转折部18，在U形转折部作U形转弯，通过室17被送到出口部12。送到出口部12的致冷剂31，被送到组22的入口部11，以与组21同样的流动被送到组23，通过组23的流体通路(室16、17、U形转折部18)从排出箱9排出。
在这期间，空气32被送到波纹翅片4之间，利用致冷剂31的蒸发潜热，空气32被冷却。
如图17所示，在上述蒸发器5中，排出箱9的下端与边板10的上端之间形成间隙，以便进行钎焊部的维修等。虽然没有图示，可是在导入箱8的下端与边板10的上端之间也同样形成有间隙。
若存在这种间隙，那么从该间隙会发生空气泄漏，恐怕会降低蒸发器5中的热交换性能。另外，与出入口槽部3相比，中心部(室16、17、U形转折部18)的耐压强度高，所以，由于存在这种间隙，加压时，出入口槽部膨胀，蒸发器5整体有变形为扇形的危险。
并且，上述那种叠层型热交换器的边板10等是用将板状纤料复合在铝等基板上的复合钢材形成的。因此，热交换器本体和边板10等是在组装热交换器的状态下，约束其整体，将其放入加热炉中进行钎焊的。这时，扁平管1和波纹翅片4、出入口槽部3互相间被钎焊。扁平管1和波纹翅片4在各接触点被钎焊。并且，构成扁平管1的板2彼此之间也在其缘部等的接合部位及突设于内部的肋19、20互相间的接触部被钎焊。
若进行钎焊，那么与仅仅钎焊出入口槽部3之间相比，中心部分，即扁平管1和波纹翅片4的结合部分的钎焊，由于焊点多，所以成为高强度。
因而，当因通过致冷剂施加有压力时，由于出入口槽部3的强度低，如上所述，该部分恐怕会发生较大延伸，蒸发器5整体变形为扇形。
进一步说，由于这种热交换器装在汽车等装置中，所以谋求小型、轻量化。而且该小型化应该是指热交换器整体。即，当箱部相对中心部扩张时，即使与箱部扩张相当的部分位于中心部，也会给冷却装置外壳带来空间上的损失。
虽然可以考虑使配管扁平化作为使箱部小型化的手段，但是仅仅使配管扁平化，那么施加有压力时会发生膨胀等不合适情况。
本发明就是鉴于上述先有技术所存在的不足提出来的，本发明的目的在于提供一种叠层型热交换器，即使在出入口槽施加有压力，该出入口槽也不会有大膨胀，而且能谋求箱部小型化。
为了达到上述目的，本发明的叠层型热交换器是这样构成的：使许多由出入口槽部及中心部组成的扁平管和波纹翅片交替层叠，将入口箱装在层叠方向最外部的一侧的槽部，同时，将出口箱装在层叠方向最外部的另一侧槽部，中心部的两侧安装侧板作为外壁板，其特征在于，使上述各侧板的上端分别与上述入口箱的下端和上述出口箱的下端相接。
通过这种结构，有压力时施加在出入口槽部的扩展方向的力由出入口箱与侧板的连接承担，抑制叠层型热交换器整体的变形。
另外，为了达到上述目的，本发明是这样构成的：成形有槽部和中心部的两片板对接形成扁平管，使该扁平管与翅片交替层叠多层，同时，位于左右两侧的上述板构成侧板，将箱装在所说侧板的流体出入口上，钎焊这些部件，使它们接合形成；其特征在于，上述扁平管的槽部的钎焊接合部的钎焊角焊缝R设为0.2mm以上，同时，上述板与侧板的上部钎焊接合部的钎焊角焊缝和上述箱与侧板的上部钎焊接合部的钎焊角焊缝的上下方向的距离设为0.2mm以下。
按照这种结构，槽部互相之间的钎焊接合部的角焊缝变大，提高槽部整体强度，也增大耐压性。通过使板和端板的上部纤焊接合部与箱和端板的上部钎焊接合部在上下方向距离小至0.2mm以下，能使在上述钎焊接合部产生的应力变小。
为了达到上述目的，在本发明中，将两片理一端形成流体的出入口槽部、同时在所说出入口槽部之间形成流体流路的冲压成形板对接形成扁平管，使许多所说管叠层构成层叠型热交换器，使上述出入口槽部的上半部设为椭圆形。
在上述结构的叠层型热交换器，由于出入口槽部的上半部为椭圆形，所以强度提高，并且还能维持上下方向的小型化。
为了达到上述目的，本发明还涉及一种热交换器用箱，将其安装在叠层型热交换器的槽部的流体出入口处，所说叠层型热交换器是将由槽部与中心部组成的扁平管和波纹翅片交替层叠构成的，该箱具有上下方向尺寸比其宽度方向尺寸大的扁平截面形状；上下的宽度方向边为圆弧状，使宽度方向边的壁厚比上下方向边的壁厚厚，同时，使通向设在上下方向边的槽部的连通孔的中心相对箱中心偏心穿设。
根据上述结构的箱，能使箱小型化，而且确保设定的强度。因而，能达到与中心部外侧同平面化，实现热交换器整体的小型化。
下面参照附图，说明本发明的实施例。
图1是涉及本发明的一实施例的叠层型热交换器的侧面图；
图2是图1中箭头II向视图；
图3是图1中箭头III向视图；
图4是图3中IV-IV线剖视图；
图5是图1中II部的放大断面图；
图6是扁平管的分解斜视图；
图7是图1中VII-VII线剖视图；
图8是沿同热交换器的平面的断面图；
图9是图1中V部的纵断面图；
图10是图9中A部的局部放大断面图；
图11是图9中B部的局部放大断面图；
图12是构成扁平管的板的正面图；
图13是板的上部的放大图；
图14是图8中的VIII-VIII线剖视图；
图15是箱部的断面图；
图16是与图3对应的向视图；
图17是以往的叠层型热交换器的侧面图；
图18是图16中的右侧部的放大断面图；
图19是构成扁平管的板的正面图；
图20是图18中的XI-XI线剖视图；
图21是为说明叠层型热交换器的致冷剂的流动状况的斜视图；
参照图1-4，81是扁平管。扁平管81是由冲压成形的两片板82对接形成的。扁平管81的一端(图1、图3中的上端部)形成出入口槽部83。出入口槽部83以外的扁平管81的他端成为中心部。
扁平管81和波纹翅片4交替层叠，出入口槽部83被连接其上，构成叠层型热交换器(蒸发器)85。
位于两端的扁平管81a的外侧为端板86。出入口槽部83中的端板86上设有流通孔87。一方的流通孔87与流体致冷剂的入口箱88连接，另一方的流通孔87与致冷剂的出口箱89连接。在端板86的外侧配置波纹翅片84，在各波纹翅片84的外侧分别安装作为外壁板的边板90。
根据图6、图7，说明扁平管81，图6表示扁平管81的分解斜视图，图7表示图1中的VII-VII线断面的放大图。
板82内的中空部被位于中间的沿上下方向延伸的间隔壁47分隔成2个室48、49。间隔壁47的下端短缺一段，板82的下端形成使致冷剂作U形转弯的U形转折部50。
将两片板82对接，出入口槽部83被间隔壁47分隔成入口部44和出口部45，同时，形成与入口部44相连的室48和与出口部45相连的室49。室48和室49在U形转折部连通，在室48、49及U形转折部50形成流体通路51。
在流体通路51的室48、49的局部(直线部分)***着波形内翅片52、53。如图7所示，在波形内翅片52、53上形成有若干沿长度方向的波形52a、53a，使得沿室48、49长度方向(上下方向)的流路54、55被分离形成若干区段。
在室48、49形成有突壁67，其沿间隔壁47平行延伸，使板82的外侧成为沟槽状。两片板82对接接合时，如图7所示，波形内翅片52、53的中央部被突壁67夹住，以这种状态安装着。
板82的外侧因突壁67的关系形成沟槽。因而，在扁平管81的外侧面上存在由间隔壁47形成的沟槽和因突壁67而形成的沟槽，能促进冷凝水的流下，防止水珠飞散。
如图6所示，在流体通路51的U形转折部50的局部被分离形成若干U字状流路56，该U字状流路56是为了引导致冷剂作U形转弯。U字状流路56由在板82的对接面上冲压成形的若干U字状凸缘57形成，U字状流路56呈沿板82形状的U字形。
在上述扁平管81中，从入口部44流入的流体致冷剂穿过被波形内翅片52划分出的流路54被导向U形转折部50，在被U字状凸缘57划分出的U字状流路56内作U形转弯，穿过被波形内翅片53划分出的流路55一直流到出口部45。
将该扁平管81和波纹翅片84交互叠层形成蒸发器85，在整个蒸发器中的致冷剂及空气流动的一例与图21所示状况相同。
如图1-图4所示，在边板90的内侧面上顺上下方向延伸、同时在外侧面成为凸状的沟槽91在本实施例中形成三条。边板90的内侧面的冷凝水受三条沟槽91引导而流下。沟槽91的数目并不限定为三条。
另外，如图3所示，在边板90上有若干个贯通孔92，下方的贯通孔92的直径渐渐增大。边板90内周面的冷凝水从贯通孔92排列外部。该孔92也可以是长形的。
由于在边板90上设置沟槽91和贯通孔92，边板90内侧的冷凝水被沟槽91引导流下，同时从贯通孔92排列外部，所以冷凝水不会流到空气的后流侧。
参照图1和图5，说明边板90的上部状态，图5表示图1中V部的放大图。
出口箱89的断面略呈矩形，与端板86的流通孔87连接。在边板90的上端部，形成有水平部93，其前端接合在端板86上。
出口箱89的下面和水平部93的上面呈接触状态，根据需要相互通过钎焊而接合。
由于出口箱89和边板90接合在一起，所以加压时加在出入口槽部83上的扩散方向的力由边板90承受，抑制蒸发器85整体的变形。由于在边板90上设有在外侧面呈凸状的沟槽91，所以有足够的强度，能确实抑制变形。
蒸发器85的中心部由于板82通过波形内翅片52、53接合，所以钎焊部多。因此，出入口槽部3与中心部之间的强度有很大的差。由于这个原因当压力加上时，在中心部和出入口槽部83上在变形量方面产生很大的差，但是如上所述，由于出口箱89与边板90接合着，所以，能充分地抑制强度上不利的出入口槽部中的变形。
另外，虽然图5表示出口箱89和边板90的接合部，可是，入口箱88也与出口箱89形状相同，其与边板90的接全部的构造也相同。
上述的蒸发器85由于入口箱88及出口箱89的下面与边板90的上面接合，所以，加压时加在出入口槽部83上的扩展方向的力能由边板90承受，可抑制中心部和出入口槽部83间有很大强度差的蒸发器85的整体变形。
此外，由于在入口箱88及出口箱89与边板90之间不存在间隙，所以不会产生空气泄漏，不用担心会降低热交换性能。
若根据以上说明的叠层型热交换器，由于使各边板的上端分别与入口箱下端和出口箱下端连接，所以加压时加在槽部的扩展方向的力由出入口槽的与边板连接处承受。其结果提高了叠层型热交换器的耐压刚性，能将整体变形抑制在最小限度。
在上述扁平管81中，槽部83的入口部44和出口部45在板宽方向呈细长的扁平形状，与入口部44或出口部45连通的连通孔87的一方成为贯通孔，另一方呈凸缘部87a设在连通孔87边缘的形状。如图8所示，该凸缘部87a***在相邻的扁平管81的连通孔87中。
如图8所示，位于两端的扁平管81a、81b是将板82与包括带有凸缘部86b的连通孔86a的端板86组装构成的。并且，设在致冷剂入口侧的扁平管81a的连通孔86a的凸缘部86b上嵌合有入口箱88的供给口88a。致冷剂出口侧的扁平管81b连通孔86a的凸缘部86b上嵌合有出口箱89的排出口89a。致冷剂的导入配管与入口箱88连接，致冷剂的排出配管与出口箱89连接。
并且，在端板86的外侧配设波纹翅片84，在其外侧配设也成为该热交换器的外框的边板90。
板82、波纹翅片84等是用将板状钎料复合在铝系金属基板上的复合钢材形成的。因此，将扁平管82、波纹翅片84、箱88、89等层叠并组装，在这种状态下，通过夹具等束缚它们，在加热炉中按设定时间将其加热，实现钎焊装配。
并且，通过钎焊，如图9、图11所示，在槽部83间产生角焊缝41。使该角焊缝41的表面的曲率半径R在0.2mm以上。R若为0.2mm以上，那么能满足设定的疲劳耐压标准(例如，压力为17kgf/cm2，15万次)。
另外，如图10所示，位于端部的扁平管81a、81b中，使板82和端板86的上部钎焊接合部的角焊缝42与箱99、89和端板86的上部钎焊接合部的角焊缝43在上下方向的距离L为0.2mm以下。即，将端板86的形状形成为使得L尺寸变小，同时，为了使角焊缝42、43变大，调整供给此部分的钎料。
这样，通过将L尺寸设为0.2mm以下，由试验可知，降低钎焊接合部产生的应力。
使角焊缝41的R为0.2mm以上，L尺寸为0.2mm以下是通过复合钢材的选择、钎焊条件(加热温度、加热时间等等)的选定进行的。
根据上述叠层型热交换器，使槽部83的角焊缝41的大小、板82和端板86的接合角焊缝42与端板86和箱88、89的接合角焊缝43间的距离特定，因而，槽部83方向的强度高，不用担心有害的变形和钎焊部及附近的断裂。
更进一步说，在上述扁平管81中，出入口槽部83的入口部44和出口部45如图12、图13详细所示，在板宽方向呈细长扁平形状，下半部44a、45a为长圆形，仅仅上半部44b、45b呈椭圆形。
在使用上述结构的扁平管81a、81b的叠层型热交换器中，由于出入口槽部83成为扁平，所以能缩减高度方向尺寸，而且因上半部呈椭圆形，所以强度很好，获得所希望的疲劳强度、耐压强度。
另外，设为椭圆形的最好仅仅是上半部。在强度上，上半部是足够的，并且确保有效面积。
因而，根据上述叠层型热交换器，由于仅仅使出入口槽部83的上半部44b、45b设为椭圆形，所以能在不大幅度减少致冷剂流路情况下提高强度，提高疲劳加压速度、耐压强度。
并且，不仅叠层方向，而且这样一来，周方向强度也得到提高，提高了热交换器整体耐压强度。
下面，参照图14-图16说明出口箱89和入口箱88的构造。
出口箱89的横截面形状呈上下方向比宽度方向长的纵长形状，其上边部89b和下边部89c的内面在宽度方向呈椭圆弧状。并且，上边部89b和下边部89c的壁厚tA比纵边部(上下方向边部)89d、89e的壁厚tB厚。进一步说，使箱89的上面89f与扁平管81、81a、81b同样高或比它们低，因此，箱89的上下方向中心O1与出口部、即连通孔86b的凸缘部86b的高度方向中心O2不一致，相对设在箱89的内侧纵边部89d上的排出口89a及箱89的中心O1上下方向位置错开。
箱89的下面89g为平坦部，起规制边板90的上端位置的作用。
入口箱88除了供给口88a的位置不同，其余与出口箱89构造相同。即，入口箱88的供给口88a设在与设在另一方的端板86上的连通孔86a一致的位置。箱88、89与导入配管100、排出配管101连接。
在作为蒸发器装配的状态下，箱88、89的外侧面与边板90的外面大致在一个平面上，上面也与扁平管81等的顶面大致为一个平面，没有整体扩张部分。即，在空间上没有损失。
另外，以叠层状态钎焊时，用于束缚的约束器具与两端的箱88、89接触。
在上述实施例中虽然提出使箱88、89的上下两边部呈椭圆弧状，可是，也可以是通常的圆弧状。
能适用本发明涉及的箱的热交换器并不限定为上面所述的装置，也能适用于所有热交换器。中心部的结构等也不局限于上述装置。
根据本发明涉及的箱，能一方面维持流路面积，一方面热交换器整体形状不会有扩张。并且，上边部、下边部设为圆弧状，所以强度好，也不会因通过致冷剂等发生变形。

Claims (6)

1.一种叠层型热交换器，由槽部和中心部组成的扁平管与波纹翅片交替层叠许多层，叠层方向最外部的一方的槽部安装入口箱，同时，叠层方向最外部的另一方的槽部安装出口箱，中心部的两侧装有边板作为外壁板；其特征在于，上述各边板的上端分别与上述入口箱下端和上述出口箱下端相接。
2.根据权利要求1中所述的叠层型热交换器，其特征在于，在上述边板的上端部形成与入口箱和出口箱的下端相接的水平部。
3.根据权利要求1所述的叠层型热交换器，其特征在于，扁平管由两片板钎焊对接而成，位于左右两侧的上述板为端板，上述箱通过钎焊接而安装在上述端板的流体出入口，上述扁平管的槽部的钎焊接合部的钎焊角焊缝的R为0.2mm以上，同时，上述板和端板的上部钎焊接合部的钎焊角焊缝与上述箱和端板的上部钎焊接合部的钎焊角焊缝在上下方向的距离为0.2mm以下。
4.根据权利要求1所述的叠层型热交换器，其特征在于，上述出入口槽部的上半部设为椭圆形。
5.根据权利要求1所述的叠层型热交换器，其特征在于，上述箱的上下的宽度方向边为圆弧状，使宽度方向边的壁厚比上下方向边的壁厚厚，同时，使通向设在上下方向边的槽部的连通孔的中心相对箱中心偏心穿设。
6.根据权利要求1中所述的叠层型热交换器，其特征在于，上述箱的宽度方向与中心部的外侧面大致为一同平面，上边部与槽部的上面大致为同一平面。
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