專利名稱：疊層型熱交換器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空調(diào)機(jī)用的疊層熱交換器，特別涉及可作為汽車空調(diào)機(jī)的蒸發(fā)器使用的疊層型熱交換器及其制造方法。
用

圖19、圖20說(shuō)明以往的疊層型熱交換器。圖19是以往的疊層型熱交換器的正面圖，圖20表示其右側(cè)部的放大斷面圖。
圖19、圖20中，1為扁平管，該扁平管1是由2片沖壓成形的板2對(duì)接形成的。在扁平管1的一端(圖中上端)形成出入口槽部3。
扁平管1與波紋翅片4交替層疊，出入口槽部3被連接，構(gòu)成疊層型熱交換器(蒸發(fā)器)5。
位于兩端的扁平管1a的外側(cè)成為端板6，出入口槽部3的端板6上開有流通孔7。一側(cè)端板6上的流通孔7與流體致冷劑的導(dǎo)入配管8連接，另一側(cè)端板6上的流通孔7與致冷劑的排出配管9連接。
導(dǎo)入配管8及排出配管9通過(guò)釬焊固定在端板6上，在邊板10與端板6之間設(shè)有波紋翅片4。
出入口槽部3在扁平管1的板寬方向被間隔成入口部11和出口部12，在構(gòu)成蒸發(fā)器5時(shí)，相鄰的出入口槽3的入口部11之間和出口部12之間由連通孔13連通。
用圖21、圖22說(shuō)明扁平管1。圖21表示構(gòu)成扁平管1的板2的正面圖，圖22是沿圖21中D-D線的剖面圖。
在板2的上端，設(shè)有為了形成出入口槽3的鼓出部14，板2內(nèi)的中空部由貫穿中間部上下方向的間隔壁15間隔成2個(gè)室16、17。間隔壁15的下端短缺一段，因此，在板2的下端形成使致冷劑作U形轉(zhuǎn)彎的U形轉(zhuǎn)折部18。2片板2對(duì)接，出入口槽3由間隔壁15被間隔成入口部11和出口部12，同時(shí)，間隔出與入口部11相連的室16和與出口部12相連的室17。室16和室17通過(guò)U形轉(zhuǎn)折部18而連通，室16、17及U形轉(zhuǎn)折部18形成流體通路。
在室16、17內(nèi)突設(shè)有許多肋19，使室16、17的內(nèi)部被細(xì)分成迷宮狀。在U形轉(zhuǎn)折部19，突設(shè)有導(dǎo)向肋20，致冷劑被導(dǎo)向肋引導(dǎo)從室16流向室17(U形轉(zhuǎn)彎)。
圖23表示致冷劑的流動(dòng)狀況，下面用圖23說(shuō)明上述蒸發(fā)器5內(nèi)的致冷劑流動(dòng)狀況。
蒸發(fā)器5可粗略地分為3個(gè)組21、22、23，與導(dǎo)入配管8及排出配管9連接的組21、23中的入口部11及出口部12的配置是相同的，組22中的入口部11及出口部12的配置則相反。在組21與組22之間及組22與組23之間相對(duì)的出入口槽部3中，組21的出口部12與組22的入口部11連通，組22的出口部12與組23的入口部11連通。組21的入口部11通過(guò)端板6的流通孔7與導(dǎo)入配管8連接，組23的出口部12通過(guò)端板6的流通孔7與排出配管9連接。
從導(dǎo)入配管8導(dǎo)入蒸發(fā)器5的致冷劑31，從組21的入口部11通過(guò)室16被送到U形轉(zhuǎn)折部18，在U形轉(zhuǎn)折部作U形轉(zhuǎn)彎，通過(guò)室17被送到出口部12。送到組21的出口部12的致冷劑31，被送到組22的入口部11，此與組21同樣的流動(dòng)被送到組23，通過(guò)組23的流體通路(室16、17、U形轉(zhuǎn)折部18)從排出配管9排出。
在這期間，空氣32被送到波紋翅片4之間，利用致冷劑31的蒸發(fā)潛熱，空氣32被冷卻。
上述的蒸發(fā)器5是這樣制造的在板2與板2之間配設(shè)波紋翅片4，將其疊置起來(lái)，用釬焊將該疊置的部件接合成整體。
上述的這種以往的蒸發(fā)器5中，在扁平管1的板2內(nèi)側(cè)的室16、17中設(shè)有許多肋19，擴(kuò)大了致冷劑的傳熱面積，但是，流路成為迷宮狀，使致冷劑不能順暢地流動(dòng)。另外，在U形轉(zhuǎn)折部16，由于導(dǎo)向肋20的作用，致冷劑被導(dǎo)向作U形轉(zhuǎn)彎，但是在U形轉(zhuǎn)彎部18，由于離心力的作用使氣液兩相的致冷劑分離，氣體和液體在流動(dòng)方向不能均勻分配，從而降低熱交換效率。
此外，以往的蒸發(fā)器5中在反復(fù)加壓下，在只有肋19的情形下，整個(gè)產(chǎn)生大的變形，如圖14所示的變形模式那樣，這是不希望的，因?yàn)樵诩訅簭?qiáng)度方面不穩(wěn)定。
再者，以往是在板2與板2之間配設(shè)波紋翅片4，將其疊置起來(lái)用釬焊接合成一整體而制造出蒸發(fā)器5的。這時(shí)，雖可以較高地保持板2與波紋翅片4的定位精度，但是，難以較高地保持2片板2接合而成的扁平管1的接合精度，因此扁平管1可靠性不高。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的疊層型熱交換器是將2片沖壓成形的板對(duì)接而成扁平管，在該扁平管的一端形成出入口槽部，同時(shí)，在該扁平管內(nèi)形成流體通路，使得從入口槽部流入上述2片板間的流體在扁平管的另一端作U形轉(zhuǎn)彎后導(dǎo)向出口槽部，將該扁平管和波紋翅片交替層疊而成，其特征在于，在扁平管的出入口槽部與另一端之間的流體通路的直線部分內(nèi)，插入形成沿長(zhǎng)度方向的劃分成若干區(qū)段流路的波形內(nèi)翅片，在使流體作U形轉(zhuǎn)彎的上述流體通路的U形轉(zhuǎn)折部?jī)?nèi)，形成劃分成若干區(qū)段的U字狀流路。
另外，U字狀流路是通過(guò)在2片板的對(duì)接面上沖壓成形若干U字形凸緣而形成的。
另外，U字狀流路是通過(guò)在U形轉(zhuǎn)折部插入U(xiǎn)字狀波形內(nèi)翅片而形成的，該U字狀波形內(nèi)翅片形成劃分成若干區(qū)段的U字狀流路。
另外，流體通路是通過(guò)將一個(gè)整體式翅片插入扁平管內(nèi)而形成的，該翅片是將波形內(nèi)翅片和U字狀波形內(nèi)翅片作成一體而形成的。
如上所述，本發(fā)明的疊層型熱交換器中，通過(guò)波形內(nèi)翅片將扁平管直線部分的流路劃分成若干區(qū)段及在U形轉(zhuǎn)折部將U字狀流路劃分成若干區(qū)段，所以，能使流體的流動(dòng)順暢，增大流路面積，在U形轉(zhuǎn)折部的流體的流動(dòng)不產(chǎn)生停滯。此外，使得伴隨U形轉(zhuǎn)折部的離心力而產(chǎn)生的氣液二相致冷劑的分離只在被劃分的U字狀流路內(nèi)，氣液分配量的分布減小。其結(jié)果，消除了由于流體的停滯而導(dǎo)致的熱交換量不均勻，同時(shí)也不易發(fā)生由于流體的偏流而導(dǎo)致的熱效率降低。
由于通過(guò)插入U(xiǎn)字形波形內(nèi)翅片而將扁平管的U形轉(zhuǎn)折部的U字狀流路形成區(qū)段，所以，可以將U字狀流路劃分得更細(xì)，可在整個(gè)流體通路上更細(xì)地控制流體的流動(dòng)。其結(jié)果，可提高熱傳遞性能。
由于用一個(gè)整體式內(nèi)翅片將扁平管的直線部及U形轉(zhuǎn)折部的流體通路連續(xù)并形成區(qū)段，所以，流體的流路連續(xù)，液流均勻。其結(jié)果，可使熱交換量保持均勻。
因此，本發(fā)明的疊層型熱交換器可以提高熱交換率。
本發(fā)明的熱交換器的另一種結(jié)構(gòu)的特征是在扁平管的入口槽部與出口槽部之間的流體通路內(nèi)，插入使流路分離形成若干區(qū)段的波形內(nèi)翅片，該波形內(nèi)翅片的材料板厚為0.15mm至0.3mm，在表里兩面上形成相對(duì)于板厚中心表里對(duì)稱的凹凸部，該凹凸部的凸部壁厚尺寸為凹部壁厚尺寸的1.5～2.5倍，凹凸部的間距為波形內(nèi)翅片的材料板厚的1～2.5倍。
此外，波形內(nèi)翅片的波形的間距可以是材料板厚尺寸的6～16倍。
這樣的疊層型熱交換器，由于通過(guò)波形內(nèi)翅片將扁平管的流路分離成若干區(qū)段，所以可以使得在扁平管內(nèi)的流體流路順暢，增大流路面積。
由于在波形內(nèi)翅片的表里兩面形成相對(duì)板厚中心表里對(duì)稱的凹凸部，該凹凸部的凸部壁厚尺寸為凹部壁厚尺寸的1.5～2.5倍，凹凸部間距為材料板厚尺寸的1～2.5倍，所以，能在波形內(nèi)翅片不產(chǎn)生裂縫及龜裂的狀態(tài)下增大表面積。
由于波形內(nèi)翅片的波形的間距為材料板厚尺寸的6～16倍，所以與板接合形成扁平管時(shí)，可以確保足夠的耐壓強(qiáng)度。
其結(jié)果，在本發(fā)明的疊層型熱交換器中，可以在保持扁平管強(qiáng)度的狀態(tài)下，使流體的流動(dòng)順暢，最大限度地增加流路面積，從而提高熱交換性能。
本發(fā)明的熱交換器上述結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步特征是，波形內(nèi)翅片端緣部的高度小于上述板的流體通路形成部的沖壓成形深度。
這樣，由于波形內(nèi)翅片端緣部的高度比構(gòu)成扁平管的板的流體通路形成部的沖壓成形深度小，所以，當(dāng)把2片板對(duì)接時(shí)，波形內(nèi)翅片的端緣部不會(huì)被接合部夾住，波形內(nèi)翅片不會(huì)錯(cuò)位。其結(jié)果，可以精確地組裝采用波形內(nèi)翅片的扁平管。
本發(fā)明的熱交換器的上述結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步特征是，在使流體作U形轉(zhuǎn)彎的流體通路U形轉(zhuǎn)折部?jī)?nèi)，將U字狀流路分離成若干區(qū)段，至少在上述板的U形轉(zhuǎn)折部一側(cè)的直線部分上，用沖壓成形形成用于波形內(nèi)翅片定位的突起。
在波形內(nèi)翅片端部和U字狀凸緣端部之間設(shè)定予定間隙的位置上可以設(shè)有上述突起。
上述的予定間隙可設(shè)定為0.5mm～5mm。
本發(fā)明的疊層型熱交換器，在板的U形轉(zhuǎn)折部側(cè)的直線部分上形成突起，由突起來(lái)進(jìn)行波形內(nèi)翅片的定位，所以，在波形內(nèi)翅片和U字狀流路之間可以設(shè)定予定的間隙。其結(jié)果，由波形內(nèi)翅片形成的流路與U字形流路之間的流體的流動(dòng)不會(huì)被截?cái)啵馄焦艿奈粹F焊部不會(huì)變大，從而可使流體的流動(dòng)順暢，確保扁平管的耐壓強(qiáng)度。
本發(fā)明的熱交換器結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步特征是，在距扁平管芯部的出入口槽部遠(yuǎn)的部分設(shè)有成形為波形的、其兩端緣部與上述一對(duì)成形板接合的內(nèi)翅片，在距該芯部的出入口槽部近的部分上，設(shè)有形成在上述一對(duì)成形板上的、相互對(duì)接的許多凹窩。這樣的本發(fā)明疊層型熱交換器，由于通過(guò)波形內(nèi)翅片將扁平管的流路分離成若干區(qū)段，因而可以使流體的流動(dòng)順暢，增大流路面積。另外，由于將波形內(nèi)翅片與凹窩組合更有效地插入，所以更加提高了對(duì)于反復(fù)加壓強(qiáng)度的可靠性。
另外，本發(fā)明的疊層型熱交換器是將兩片沖壓成形的板對(duì)接而形成扁平管，在該扁平管的一端形成出入口槽部，該扁平管的另一端設(shè)有U形轉(zhuǎn)折部，該U形轉(zhuǎn)折部使得從入口槽部流入2片板之間的流體向著出口槽部作U形轉(zhuǎn)彎，在扁平管的出入口槽部與U形轉(zhuǎn)折部之間設(shè)間隔槽，形成2個(gè)直線流路，將扁平管和波紋翅片交互疊層而形成疊層型熱交換器，其特征在于，將整體的波形內(nèi)翅片插入上述2個(gè)直線流路內(nèi)，該波形內(nèi)翅片把沿長(zhǎng)度方向的流路分離成若干個(gè)區(qū)段，使該波形內(nèi)翅片的中間夾入上述間隔槽，將該波形內(nèi)翅片裝在扁平管的板之間。
本發(fā)明的疊層型熱交換器中，由于在扁平管的2個(gè)直線流路內(nèi)裝著整體的波形內(nèi)翅片，將流路分離成若干區(qū)段，所以，用少量的部件可以使致冷劑流動(dòng)順暢，增大流路面積。其結(jié)果，部件數(shù)量減少，扁平管制造簡(jiǎn)單，降低造價(jià)。
為解決上述問(wèn)題的本發(fā)明疊層型熱交換器的第一種制造方法是，將2片沖壓成形的板對(duì)接而形成扁平管，在該扁平管的一端形成出入口槽部，在該扁平管內(nèi)形成流體通路，使得從入口槽部流入上述2片板間的流體在扁平管的另一端作U形轉(zhuǎn)彎后導(dǎo)向出口槽部，將該扁平管和波紋翅片交互疊層而形成疊層型熱交換器，其特征在于在上述一對(duì)板的若干位置處設(shè)置鉚固部，由該鉚固部將上述一對(duì)板鉚固住而組裝成一個(gè)扁平管，將該扁平管和波紋翅片交互多層疊置成為疊層狀，將呈疊層狀的扁平管和波紋翅片放在爐中用釬焊接合。
本發(fā)明的疊層型熱交換器制造方法中，由于用鉚固部將一對(duì)板鉚固住而組裝成扁平管，將該扁平管和波紋翅片交互疊層并接合，所以，可以提高扁平管的組裝精度。另外，由于可將扁平管作為組件來(lái)組裝，因此，縮短了整體組裝的時(shí)間，可降低造價(jià)。
本發(fā)明疊層型熱交換器的第二種制造方法是，將2片沖壓成形的板對(duì)接而形成扁平管，在該扁平管的一端形成出入口槽部，在該扁平管內(nèi)形成流體通路，使得從入口槽部流入上述2片板之間的流體在扁平管的另一端作U形轉(zhuǎn)彎后導(dǎo)向出口槽部，將該扁平管和波紋翅片交互地疊置而成疊層型熱交換器，其特征在于，在上述一對(duì)板的若干位置處設(shè)鉚固部，把形成流體流路的內(nèi)翅片插入上述一對(duì)板之間，在插入內(nèi)翅片的狀態(tài)下用鉚固部將上述一對(duì)板鉚固住，組裝成一個(gè)扁平管，將該扁平管和波紋翅片交互地多層疊置呈疊層狀，將該疊層狀的扁平管和波紋翅片放在爐中用釬焊接合。
上述本發(fā)明的第2種制造方法中，在插入形成流體流路的內(nèi)翅片的狀態(tài)下，予先用鉚固部將一對(duì)板鉚固住，組裝成扁平管，將該扁平管和波紋翅片交互疊置地接合在一起。因此，使流體的流動(dòng)順暢，增大流路面積，提高扁平管的組裝精度及縮短熱交換器的組裝時(shí)間。其結(jié)果，提高了扁平管的可靠性，不會(huì)發(fā)生流體泄漏。
下面參照附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例。
圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的疊層型熱交換器的側(cè)面圖;
圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的疊層型熱交換器中的扁平管分解立體圖;
圖3是表示構(gòu)成扁平管的板的接合面正面圖;
圖4是扁平管的橫斷面圖;
圖5是圖3中B部的放大圖;
圖6是表示形成有突起的U形轉(zhuǎn)折部的板正面圖;
圖7是圖6中的C-C線剖視圖;
圖8是采用U字狀波形內(nèi)翅片的扁平管分解立體圖;
圖9是采用整體內(nèi)翅片的扁平管分解立體圖;
圖10是圖4中的波形內(nèi)翅片放大圖;
圖11是圖1中的A-A線剖視圖;
圖12是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的疊層型熱交換器中的扁平管分解立體圖;
圖13是表示構(gòu)成扁平管的板的接合面正面圖;
圖14是本發(fā)明與先有技術(shù)在變形模式方面的比較說(shuō)明圖;
圖15是扁平管的分解立體圖;
圖16是圖1中的A-A線剖視圖;
圖17是用本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方法制造的疊層型熱交換器中的扁平管分解立體圖;
圖18是表示構(gòu)成扁平管的板的接合面正面圖;
圖19是以往的疊層型熱交換器的側(cè)面圖;
圖20是圖19中右側(cè)部的放大斷面圖;
圖21是構(gòu)成扁平管的板的正面圖;
圖22是圖21中的D-D線剖視圖;
圖23是一般疊層型熱交換中致冷劑流動(dòng)狀況的說(shuō)明圖。
圖1表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的疊層熱交換器的正面圖，圖2是表示扁平管的分解立體圖，圖3表示構(gòu)成扁平管的板的接合面正面圖，圖4是圖1中的A-A線剖視圖。
如圖2所示，扁平管41是由2片沖壓成形的板42對(duì)接而成的。在扁平管41的一端(圖2中上端)形成出入口槽部43。
如圖1所示，扁平管41和波紋翅片65交互疊層，出入口槽部43被連接，構(gòu)成疊層型熱交換器(蒸發(fā)器)66。圖中69a是流體的致冷劑的導(dǎo)入配管，69b是致冷劑的排出配管。出入口槽部43在扁平管41的板寬方向被間隔成入口部44和出口部45，構(gòu)成蒸發(fā)器時(shí)，相鄰的出入口槽部43的入口部44之間及出口部45之間通過(guò)連通孔46而互相連通。
板42內(nèi)的中空部被位于中間的沿上下方向延伸的間隔壁47分隔成2個(gè)室48、49。間隔壁47的下端短缺一段，板42的下端成為使流體的致冷劑作U形轉(zhuǎn)彎的U形轉(zhuǎn)折部50。將2片板42對(duì)接，出入口槽部43被間隔壁47分隔成入口部44和出口部45，間隔壁47還同時(shí)分隔出與入口部44相連的室48和與出口部45相連的室49。室48和室49在U形轉(zhuǎn)折部連通，在室48、49及U形轉(zhuǎn)折部50形成流體通路51。
在流體通路51的室48、49的局部(直線部分)插入著波形內(nèi)翅片52、53。如圖4所示，在波形內(nèi)翅片52、53上形成有若干沿長(zhǎng)度方向的波形52a、53a，使得形成沿室48、49長(zhǎng)度方向(上下方向)的若干分離區(qū)段的流路54、55。
在流體通路51的U形轉(zhuǎn)折部50的部分，形成若干分離的用于引導(dǎo)致冷劑作U形轉(zhuǎn)彎的U字狀流路56。U字狀流路56由在板42的對(duì)接面上沖壓成形的若干U字形凸緣57形成，U字狀流路56呈沿板42形狀的U字形。
致冷劑在室48、49間流動(dòng)時(shí)，流經(jīng)扁平管41寬度方向外側(cè)流路54、55的致冷劑，流經(jīng)U形轉(zhuǎn)折部50外側(cè)的U字狀流路56。流經(jīng)扁平管41寬度方向內(nèi)側(cè)流路54、55的致冷劑，流經(jīng)U形轉(zhuǎn)折部50內(nèi)側(cè)的U字狀流路56。也就是說(shuō)，扁平管41內(nèi)的致冷劑是從內(nèi)側(cè)流到內(nèi)側(cè)、外側(cè)流到外側(cè)地流過(guò)流體通路51的。
在上述扁平管41中，從入口部44流入的流體致冷劑穿過(guò)被波形內(nèi)翅片52劃分出的流路54被導(dǎo)向U形轉(zhuǎn)折部50，在被U字狀凸緣57劃分出的U字狀流路56內(nèi)作U形轉(zhuǎn)彎，穿過(guò)被波形內(nèi)翅片53劃分出的流路55直流到出口部45。將該扁平管41和波紋翅片交互疊層而成蒸發(fā)器，在該蒸發(fā)器中致冷劑及空氣流動(dòng)的一例與圖23所示狀況相同。
在扁平管41內(nèi)流動(dòng)的致冷劑，因?yàn)榱鹘?jīng)被劃分出的流路54、55及U字狀流路56，所以致冷劑從流體通路51的內(nèi)側(cè)流到內(nèi)側(cè)，從外側(cè)流到外側(cè)，由U形轉(zhuǎn)折部50的離心力產(chǎn)生的氣液兩相流致冷劑的分離只發(fā)生在U字狀流路56內(nèi)，兩相流致冷劑的氣液分配量的分布減小。此處，由于U形轉(zhuǎn)折部50的U字狀流路56是呈沿板42形狀的U字形，所以，致冷劑的流動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生停滯。
因此，致冷劑的氣液分配量的分布減小，不易產(chǎn)生因偏流導(dǎo)致的熱效率降低，同時(shí)，不會(huì)因致冷劑流動(dòng)停滯而使熱交換量不均勻。
如圖3的B部放大圖即圖5所示，在板42的接合邊緣42a及間隔壁47上靠近U形轉(zhuǎn)折部50一側(cè)，有沖壓成形的突起61。由突起61進(jìn)行波形內(nèi)翅片52、53在室48、49內(nèi)的定位，相對(duì)U字狀流路56(U字狀凸緣57)上端位置的波形內(nèi)翅片54、53的下端緣52b、53b的位置被突起61限定。
U字狀流路56的上端位置與波形內(nèi)翅片52、53的下端緣52b、53b之間的間隙S為0.5mm至5mm。當(dāng)該間隙小于0.5mm時(shí)，由于由波形內(nèi)翅片52、53形成的流路54、55的間距與U字狀流路56的間距不同，所以，穿過(guò)與形成U字狀流路56的U字狀凸緣57一致的流路54、55的致冷劑難以流動(dòng)。如果間隙S超過(guò)5mm，則釬焊板42進(jìn)行接合時(shí)，未釬焊部增大而導(dǎo)致耐壓強(qiáng)度不足。
下面，參照?qǐng)D6、圖7說(shuō)明定位用突起的其他實(shí)施例。圖6表示形成有突起的U形轉(zhuǎn)折部的板的正面圖，圖7是圖6中C-C線剖視圖。
在U字狀凸緣57的上端，有與U字狀凸緣57連續(xù)的沖壓成形的突起71。突起71的高度h比U字狀凸緣57的高度H低，當(dāng)將波形內(nèi)翅片53(52)的下端線53b(52b)與突起71的前端相接時(shí)，在與U字狀流路56上端位置之間形成與上述同樣的間隙S。
在室48、49(直線部分)的板42上，由于設(shè)置突起61或突起71，在室48、49內(nèi)波形內(nèi)翅片52、53得以定位，使波形內(nèi)翅片52、53裝在扁平管41內(nèi)的予定位置上。因此，由波形內(nèi)翅片52、53形成的流路54、55和U字狀流路56之間的致冷劑流不會(huì)被阻斷，而且，在連接板42時(shí)的未釬焊部不會(huì)增大。
下面參照?qǐng)D8、圖9說(shuō)明扁平管的其他實(shí)施例。圖8是采用U字狀波形內(nèi)翅片的扁平管分解立體圖，圖9是采用整體式內(nèi)翅片的扁平管分解立體圖。
如圖8所示，在U形轉(zhuǎn)折部50內(nèi)，為了將U字狀連續(xù)流路劃分成若干區(qū)段，插入了具有連續(xù)U形波形的U字狀波形內(nèi)翅片62。由于插入了該U字狀波形內(nèi)翅片62，就形成了U字狀流路。U字狀波形內(nèi)翅片62的波形的間距與波形內(nèi)翅片52、53的波形52a、53a的間距一致。
由于U字狀波形內(nèi)翅片62形成了U形轉(zhuǎn)折部50的U字狀流路，可增加包含有U形轉(zhuǎn)折部50的流路面積，同時(shí)，可與室48、49的流路54、55同樣地將U形轉(zhuǎn)折部50的U字狀流路進(jìn)行細(xì)劃分，使將在U形轉(zhuǎn)折部50的兩相流致冷劑的氣液分配量的分布變得極小。這樣，就可以更細(xì)地控制流體通路51內(nèi)的致冷劑的流動(dòng)，提高熱傳遞性能。
U字狀波形內(nèi)翅片62是用U字狀的波形將連續(xù)的U字狀流路劃分成區(qū)段的，也可以組合若干直線狀波形將U字狀流路劃分成區(qū)段。
如圖9所示，在板42的室48、49及U形轉(zhuǎn)折部50內(nèi)，插入由波形內(nèi)翅片52、53和U字狀波形內(nèi)翅片62形成一體的整體式內(nèi)翅片63。由于插入了內(nèi)翅片63，流路54、55及U字狀流路連續(xù)地被劃分成區(qū)段。
用整體式內(nèi)翅片63使流路54、55及U字狀流路連續(xù)并劃分成區(qū)段，使得扁平管內(nèi)的致冷流路成連續(xù)狀態(tài)，可使致冷劑流動(dòng)均勻，保持熱交換量均勻。此外，部件數(shù)量減少，降低造價(jià)。
在內(nèi)翅片63上形成有使得間隔壁47插入波形內(nèi)翅片52、53之間的槽，使波形內(nèi)翅片52、53連續(xù)，夾入間隔壁47的接合部，可使其形成整體的、略呈矩形狀的整體式內(nèi)翅片，便于成形。
在上述的扁平管中，由波形內(nèi)翅片52、53分離形成室48、49長(zhǎng)度方向的流路54、55，所以可使得致冷劑的流動(dòng)順暢，增大流路面積。另外，由于在U形轉(zhuǎn)折部50形成了劃分成區(qū)段的若干U字狀流路，所以，致冷劑流動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生停滯，同時(shí)，由U形轉(zhuǎn)折部的離心力產(chǎn)生的氣液兩相流致冷劑的分離只發(fā)生在被劃分的U字狀流路內(nèi)，氣液分配量的分布減小。
另外，由于插入U(xiǎn)字狀波形內(nèi)翅片62，將U形轉(zhuǎn)折部50的U字狀流路劃分成區(qū)段，所以可以將U字狀流路劃分得更細(xì)，可在整個(gè)流體通路51上更細(xì)地控制致冷劑的流動(dòng)。
由于用整體式內(nèi)翅片63使室48、49及U形轉(zhuǎn)折部50的流體通路51連續(xù)并劃分成區(qū)段，所以，可使致冷劑的流路連續(xù)，致冷劑流動(dòng)均勻。
下面，參照?qǐng)D10詳細(xì)說(shuō)明波形內(nèi)翅片52(53)。圖10表示圖2中的波形內(nèi)翅片52(53)的放大狀態(tài)。
波形內(nèi)翅片52(53)是用厚度為0.23mm的板材做成的。在波形內(nèi)翅片52(53)的表里兩面有用模壓加工形成的凹部81及凸部82(凹凸部)，凹部81及凸部82相對(duì)板厚中心83表里對(duì)稱。
凹部81的壁厚尺寸W為0.15mm，凸部82的壁厚尺寸X為0.28mm，凸部82的壁厚尺寸X為凹部81的壁厚尺寸W的1.87倍(X/W＝1.87)。凹凸部的間距Y、即凸部82之間的尺寸為0.3mm，是波形內(nèi)翅片52(53)材料板厚尺寸的1.3倍。
波形內(nèi)翅片52(53)的材料板厚尺寸最好為0.15mm～0.3mm，X/W最好為1.5～2.5，凹凸部的間距Y最好為材料板厚尺寸的1～2.5倍，并不限定上述實(shí)施例的數(shù)值。
波形內(nèi)翅片52(53)的波形52a(53a)的間距Z為2.4mm，為材料板厚尺寸的9.74倍。間距X最好為材料板厚尺寸的6～16倍。
通過(guò)將波形內(nèi)翅片52(53)的材料板厚尺寸、凹凸部的形狀及壁厚尺寸、壁厚尺寸的比例X/W、凹凸部的間距Y設(shè)定為上述尺寸，就可以保持波形內(nèi)翅片52(53)自身的強(qiáng)度，做成為熱傳遞性能好的薄板狀，并增大表面積。
通過(guò)將波形內(nèi)翅片52(53)的波形52a(53a)的間距Z設(shè)定為上述尺寸，在與板42接合形成扁平管41時(shí)，可確保有足夠的耐壓強(qiáng)度。
通過(guò)將波形內(nèi)翅片52(53)的形狀及尺寸設(shè)定成如圖10所示狀態(tài)，能在做成薄板狀、但在加工時(shí)不產(chǎn)生裂縫或龜裂的狀態(tài)下增大表面積，在保持強(qiáng)度的狀態(tài)下提高熱傳遞性能。此外，通過(guò)設(shè)定波形內(nèi)翅片52(53)的波形52a(53a)的間距Z，可確保扁平管41的耐壓強(qiáng)度。
下面，參照?qǐng)D11說(shuō)明扁平管41的其他實(shí)施例。圖11是圖1中的A-A線剖視圖。
在室48、49內(nèi)有使板42的外側(cè)形成槽狀的突壁67，該突壁67平行于間隔壁47延伸。2片板42對(duì)接接合時(shí)，如圖11所示，波形內(nèi)翅片52、53以其中間部被突壁67夾住的狀態(tài)安裝。
由于突壁67在板42外側(cè)形成槽，因此在扁平管41的外側(cè)存在著由間隔壁47形成的槽和由突壁67形成的槽，所以，可以促使冷凝水流下及防止水濺。
如圖11所示，波形內(nèi)翅片52、53的端緣部52c、53c的高度P小于板42的室48、49形成部的沖壓成形深度Q。這樣，將波形內(nèi)翅片52、53配置在室48、49內(nèi)將2片板42對(duì)接接合時(shí)，波形內(nèi)翅片52、53的端緣部52c、53c不會(huì)被板42的接合邊緣42a夾住。另外，波形內(nèi)翅片52、53的端緣部52c、53c被板42的接合邊緣42a推壓，波形內(nèi)翅片52、53不會(huì)錯(cuò)位。
因此，由于采用該波形內(nèi)翅片52、53，可以方便而準(zhǔn)確地將波形內(nèi)翅片52、53配置在由2片板42形成的室48、49內(nèi)的予定位置上。
圖12～圖14表示扁平管41的另外的實(shí)施例，如圖所示，上述波形內(nèi)翅片52、53的上下方向長(zhǎng)度短于室48、49的上下方向長(zhǎng)度，靠近室48、49的出入口槽部43側(cè)的約 1/4 長(zhǎng)度范圍內(nèi)未插入內(nèi)翅片52、53。
在上述波形內(nèi)翅片52、53未插入部分的2片板42上，在板的外側(cè)形成許多成為凹部的凹窩70，這些凹窩70在板之間相互對(duì)接。
在室48、49內(nèi)有與間隔壁47平行延伸的、使板42的外側(cè)形成槽狀的突壁67。如圖11所示，2片板42對(duì)接接合時(shí)，波形內(nèi)翅片52、53以其中間部被突壁夾住的狀態(tài)安裝。
如上述那樣做成的扁平管，在反復(fù)加壓下，由于有凹窩70，可容許靠近出入口槽部43側(cè)的平滑變形，由于在芯部51中插入波形內(nèi)翅片52、53，所以可提高強(qiáng)度。即，由圖14所示的變形模式可知，先有技術(shù)中，在只有凹窩的情形下，整體有大的變形，不理想，而本發(fā)明中，由于組合了凹窩70和波形內(nèi)翅片52、53，僅使出入口槽部43側(cè)少許減弱，使該部位平滑變形(圖14中虛線)，所以能充分地經(jīng)受耐壓變形。圖中實(shí)線是把波形內(nèi)翅片貫穿室48、49上下方向全長(zhǎng)插入時(shí)的變形模式，因?yàn)樵诔鋈肟诓鄄?3處急劇變形，所以不理想。
如圖15及圖16所示，可以在流體通路51的室48、49的部分(直線流路)插入一個(gè)波形內(nèi)翅片52來(lái)構(gòu)成扁平管。如圖16所示，在波形內(nèi)翅片52上形成有若干沿長(zhǎng)度方向的波形52a，以便形成若干區(qū)段的沿室48、49長(zhǎng)度方向(上下方向)的流路54。
在室48、49內(nèi)有與間隔壁47平行地延伸的、使板42的外側(cè)形成槽狀的突壁67。如圖16所示，2片板42對(duì)接接合時(shí)，波形內(nèi)翅片52以其中間部被間隔壁47夾住及被各突壁67夾住的狀態(tài)安裝。
因此，由于用一個(gè)波形內(nèi)翅片52將流路54劃分成若干區(qū)段，所以可以用較少數(shù)量的部件使致冷劑的流動(dòng)順暢，增大流路面積。
下面，說(shuō)明上述疊層型熱交換器的制造方法。圖17是用本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方法制造的疊層熱交換器中的扁平管分解立體圖。圖18是表示構(gòu)成扁平管的板的接合面正面圖。
如圖18所示，在板42接合邊緣42a的4個(gè)位置處，設(shè)置鉚固部68。在2片板42形成的室48、49內(nèi)配置波形內(nèi)翅片52、53，將板42對(duì)接通過(guò)鉚固部68將2片板42鉚固住，插有波形內(nèi)翅片52、53的扁平管41作為局部裝配的組件構(gòu)成。
下面，說(shuō)明采用上述構(gòu)造扁平管41的本發(fā)明一實(shí)施例蒸發(fā)器66的制造方法，在由2片板形成的室48、49內(nèi)插入波形內(nèi)翅片52、53，將板42對(duì)接，用鉚固部68將2片板42制成一體，形成作為組件的扁平管41。然后將多層扁平管41和波紋翅片65組裝成交互疊置狀態(tài)，將其放入爐中釬焊接合而制造成蒸發(fā)器66。
用上述方法制造的蒸發(fā)器66，因?yàn)橛柘葘⒈馄焦?1作為組件制成，所以，能以高可靠性制成扁平管41，不會(huì)泄漏致冷劑。
在上述的蒸發(fā)器66的制造方法中，是采用在板42間插入波形內(nèi)翅片52、53的扁平管41進(jìn)行說(shuō)明的，但是，當(dāng)不用波形內(nèi)翅片52、53，而采用構(gòu)成流路54、55的扁平管制造時(shí)，也可以予先把扁平管作為組件制成來(lái)制造蒸發(fā)器。
權(quán)利要求
1.一種疊層型熱交換器，由2片沖壓成形的板對(duì)接而成扁平管，在該扁平管的一端形成出入口槽部，在該扁平管內(nèi)形成流體通路，使得從入口槽部流入上述2片板間的流體在扁平管的另一端作U形轉(zhuǎn)彎后導(dǎo)向出口槽部，該扁平管與波紋翅片交互疊置而形成；其特征在于，在上述扁平管的出入口槽部與上述另一端之間的上述流體通路的直線部分上，插入波形內(nèi)翅片，該波形內(nèi)翅片形成若干分離成區(qū)段的沿長(zhǎng)度方向的流路，在使流體作U形轉(zhuǎn)彎的上述流體通路的U形轉(zhuǎn)折部，形成若干分離成區(qū)段的U字狀流路。
2.如權(quán)利要求1所述的疊層型熱交換器，其特征在于，在上述2片板的對(duì)接面上，沖壓形成若干U字狀凸緣，形成上述扁平管的上述U字狀流路。
3.如權(quán)利要求1所述的疊層型熱交換器，其特征在于，在上述U形轉(zhuǎn)折部?jī)?nèi)插入將U字狀流路劃分成若干區(qū)段的U字狀波形內(nèi)翅片，形成上述扁平管的上述U字狀流路。
4.如權(quán)利要求3所述的疊層型熱交換器，其特征在于，在上述扁平管內(nèi)插入一個(gè)把上述波形內(nèi)翅片和上述U字狀波形內(nèi)翅片形成為一體的整體式內(nèi)翅片，形成上述流體通路。
5.如權(quán)利要求1所述的疊層型熱交換器，其特征在于，上述波形內(nèi)翅片的材料板厚尺寸為0.15mm～0.3mm，在表里兩面上形成相對(duì)板厚中心表里對(duì)稱的凹凸部，該凹凸部的凸部壁厚尺寸為凹部壁厚尺寸的1.5～2.5倍，凹凸部的間距為上述波形內(nèi)翅片材料板厚尺寸1～2.5倍。
6.如權(quán)利要求5所述的疊層型熱交換器，其特征在于，上述波形內(nèi)翅片的波形間距為材料板厚尺寸的6～16倍。
7.如權(quán)利要求1所述的疊層型熱交換器，其特征在于，上述波形內(nèi)翅片端緣部的高度小于上述板的流體通路形成部的沖壓成形深度。
8.如權(quán)利要求1所述的疊層型熱交換器，其特征在于，在使流體作U形轉(zhuǎn)彎的上述流體通路的U形轉(zhuǎn)折部，將U字狀流路劃分成若干區(qū)段，至少在上述板的U形轉(zhuǎn)折部側(cè)的直線部分上，用沖壓成形形成使上述波形內(nèi)翅片定位的突起。
9.如權(quán)利要求8所述的疊層型熱交換器，其特征在于，在上述波形內(nèi)翅片的端部與上述U字狀凸緣的端部之間，在設(shè)定予定間隙的位置上，設(shè)有上述突起。
10.如權(quán)利要求9所述的疊層型熱交換器，其特征在于，上述的予定間隙為0.5mm～5mm。
11.如權(quán)利要求1所述的疊層型熱交換器，其特征在于，在遠(yuǎn)離上述扁平管的出入口槽部的部分，設(shè)有成形為波形的、其兩端緣與上述一對(duì)成形板接合的上述波形翅片，同時(shí)，在靠近該芯部的出入口槽部的部分，設(shè)有許多形成在上述一對(duì)成形板上的、相互對(duì)接的凹窩。
12.一種疊層型熱交換器，是將2片沖壓成形的板對(duì)接形成扁平管，在該扁平管的一端形成出入口槽部，同時(shí)，在該扁平管的另一端設(shè)置U形轉(zhuǎn)折部，使得從入口槽部流入上述2片板間的流體向著出口槽部作U形轉(zhuǎn)彎，在上述扁平管的出入口槽部與U形轉(zhuǎn)折部之間設(shè)置間隔槽，形成2個(gè)直線流路，將上述扁平管和波紋翅片交互疊置而形成;其特征在于，在上述2個(gè)直線流路內(nèi)插入該波形內(nèi)翅片將沿長(zhǎng)度方向的流路劃分為若干區(qū)段，使該波形內(nèi)翅片的中間部夾入上述間隔槽，在上述扁平管的板間安裝該波形內(nèi)翅片。
13.一種疊層型熱交換器的制造方法，將2片沖壓成形的板對(duì)接形成扁平管，在該扁平管的一端形成出入口槽部，在該扁平管內(nèi)形成流體通路，使得從入口槽部流入上述2片板間的流體在上述扁平管的另一端作U形轉(zhuǎn)彎后導(dǎo)向出口槽部，使該扁平管與波紋翅片交互疊置形成;其特征在于，在上述一對(duì)板的若干位置處設(shè)置鉚固部，由該鉚固部將上述一對(duì)板鉚固住，組裝成一個(gè)扁平管，將該扁平管與波紋翅片交互地多層疊置成疊層狀，將疊層狀的扁平管和波紋翅片放入爐中釬焊接合。
14.一種疊層型熱交換器的制造方法，將2片沖壓成形的板對(duì)接形成扁平管，在該扁平管的一端形成出入口槽部，在該扁平管內(nèi)形成流體通路，使得從入口槽部流入上述2片板的流體在扁平管的另一端作U形轉(zhuǎn)彎后導(dǎo)向出口槽部，將該扁平管與波紋翅片交互地疊置形成;其特征在于，在上述一對(duì)板的若干位置處設(shè)鉚固部，在上述一對(duì)板之間插入形成流體流路的內(nèi)翅片，在插入內(nèi)翅片的狀態(tài)下鉚固部將上述一對(duì)板鉚固住組裝成一個(gè)扁平管，將該扁平管與波紋翅片多層交互地疊置成疊層狀，將該疊層狀的扁平管和波紋翅片放在爐中釬焊接合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種疊層型熱交換器及其制造方法。用波形內(nèi)翅片52、53將扁平管41的室48、49內(nèi)的流路54、55劃分成若干區(qū)段，在U形轉(zhuǎn)折部50將U字狀流路56劃分成若干區(qū)段，使致冷劑流動(dòng)更順暢，增大流路面積，消除在U形轉(zhuǎn)折部50的致冷劑的停滯。使得因離心力而產(chǎn)生的氣液兩相流致冷劑的分離只發(fā)生在U字狀流路56內(nèi)，減小氣液分配量的分布，提高扁平管41的可靠性，防止致冷劑泄漏。
文檔編號(hào)B60H1/32GK1083584SQ9311679
公開日1994年3月9日 申請(qǐng)日期1993年8月26日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月27日
發(fā)明者林昌照, 石井一男, 五百川博, 酒井茂男, 大實(shí), 松田憲兒, 川合秀直 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社