板翅式熱交換器及熱交換器用波紋狀翅片的制造方法
【專利摘要】板翅式熱交換器(1)具備波紋狀翅片(3)和管板(2)。在波紋狀翅片的山頂部(31)與谷底部(32)之間的中間部(33)，沿第一方向排列形成有多個(gè)凸條部(34)，凸條部(34)形成為比該波紋狀翅片的表面更突出的凸部。在山頂部以及谷底部與管板抵接的表面分別構(gòu)成為：未形成有凸條部的抵接面(310、320)。在各凸條部與山頂部的抵接面之間、以及在各凸條部與所述谷底部的抵接面之間，與凸條部相連續(xù)地形成有緩變部(341)，隨著遠(yuǎn)離抵接面，所述緩變部(341)從表面逐漸突出。
【專利說(shuō)明】
板翅式熱交換器及熱交換器用波紋狀翅片的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]這里公開的技術(shù)涉及一種板翅式熱交換器、以及用于熱交換器的波紋狀翅片的制造方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]專利文獻(xiàn)1中記載了一種具備波紋狀翅片的熱交換器的如下所述的技術(shù)，S卩:通過(guò)在該波紋狀翅片的整個(gè)面上形成細(xì)微的凹凸來(lái)防止沿波紋狀翅片的表面流動(dòng)的流體的分界層擴(kuò)大，由此提高熱交換器的性能。
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本公開專利公報(bào)實(shí)開平2-7487號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]—發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題一
[0005]然而，在專利文獻(xiàn)1中記載的熱交換器中，在使扁平管的外表面抵接到波紋狀翅片的山頂部或者谷底部的表面上的狀態(tài)下，通過(guò)釬焊來(lái)接合波紋狀翅片和扁平管。
[0006]但是，如上所述，在該波紋狀翅片的表面上形成有細(xì)微的凹凸，因此，呈凹凸結(jié)構(gòu)的面與扁平管的外表面互相抵接。其結(jié)果是，該熱交換器存在波紋狀翅片與扁平管的接合強(qiáng)度降低這樣的不良情況。
[0007]這里公開的技術(shù)是鑒于所述問(wèn)題而完成的。其目的在于:提高熱交換器中的波紋狀翅片的接合強(qiáng)度。
[0008]—用以解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案一
[0009]這里公開的板翅式熱交換器具備:波紋狀翅片，所述波紋狀翅片構(gòu)成為:隆起線沿第一方向延伸的山頂部和谷線沿第一方向延伸的谷底部在第二方向上交替地形成，并且所述山頂部與所述谷底部之間由中間部相連，所述第二方向與所述第一方向正交；以及管板， 所述管板以?shī)A住所述波紋狀翅片的方式布置，并且所述管板構(gòu)成為:在與所述波紋狀翅片的所述山頂部的表面以及所述谷底部的表面分別抵接了的狀態(tài)下，與該波紋狀翅片接合。
[0010]而且，在所述波紋狀翅片的所述中間部，沿所述第一方向排列形成有多個(gè)凸條部， 多個(gè)所述凸條部形成為比該波紋狀翅片的表面更突出的凸部并且在所述山頂部與所述谷底部之間延伸，在所述山頂部與所述管板抵接的所述表面、以及在所述谷底部與所述管板抵接的所述表面分別構(gòu)成為未形成有所述凸條部的抵接面，在各個(gè)所述凸條部與所述山頂部的抵接面之間、以及在各個(gè)所述凸條部與所述谷底部的抵接面之間形成有緩變部，所述緩變部與所述凸條部相連續(xù)，隨著遠(yuǎn)離所述抵接面，所述緩變部從所述波紋狀翅片的表面逐漸突出。
[0011]根據(jù)該構(gòu)成方式，波紋狀翅片布置于在管板與管板之間分隔形成的板翅式熱交換器的流路內(nèi)。波紋狀翅片的中間部將流路內(nèi)部分割成多條通道，其中，所述中間部將山頂部與谷底部相連接。流體在各條通道內(nèi)沿第一方向流動(dòng)。
[0012]在該波紋狀翅片的中間部，在第一方向、即流體所流動(dòng)的方向排列形成有多個(gè)在山頂部與谷底部之間延伸的凸條部。凸條部促進(jìn)沿波紋狀翅片的表面流動(dòng)的流體的湍流化，從而提高板翅式熱交換器的效率。此外，流體在該板翅式熱交換器的流路內(nèi)被冷卻，其結(jié)果是，在該流體發(fā)生冷凝的情況下，形成在波紋狀翅片的中間部的多個(gè)凸條部改善翅片表面的潤(rùn)濕性，從而促進(jìn)液滴的排出。而且，形成為比翅片表面更突出的凸部的凸條部還有助于提高波紋狀翅片本身的強(qiáng)度。
[0013]而且，在具有所述構(gòu)成方式的板翅式熱交換器中，在波紋狀翅片的山頂部與管板抵接的表面、以及在波紋狀翅片的谷底部與管板抵接的表面構(gòu)成為:未形成有凸條部的抵接面。由于在抵接面上不存在凹凸結(jié)構(gòu)，因此波紋狀翅片與管板之間的抵接面積擴(kuò)大，從而兩者之間的緊貼程度提高。其結(jié)果是，波紋狀翅片與管板之間的接合強(qiáng)度提高。這有利于提高板翅式熱交換器的強(qiáng)度。需要說(shuō)明的是，山頂部的表面是波紋狀翅片的外表面，谷底部的表面也是波紋狀翅片的外表面。由此，對(duì)于波紋狀翅片而言，谷底部的表面相當(dāng)于山頂部的表面的相反一側(cè)的面。
[0014]此外，在波紋狀翅片中，在山頂部的抵接面與各凸條部之間以及谷底部的抵接面與各凸條部之間形成有緩變部，所述緩變部與凸條部相連續(xù)，隨著遠(yuǎn)離抵接面，所述緩變部從翅片表面逐漸突出。緩變部作為凸條部的一部分來(lái)發(fā)揮功能，其有助于促進(jìn)上述的流體的湍流等。由此，緩變部能夠做到:既能夠在波紋狀翅片的山頂部以及谷底部確保抵接面， 又能夠在盡可能寬的范圍內(nèi)形成凸條部。其結(jié)果是，能夠既提高波紋狀翅片與管板之間的接合強(qiáng)度，又能夠盡量確保利用凸條部可得到的多種優(yōu)點(diǎn)。
[0015]可以為:所述波紋狀翅片的所述山頂部以及所述谷底部分別是彎曲的，所述緩變部以與所述山頂部以及所述谷底部的彎曲形狀相對(duì)應(yīng)的方式形成。
[0016]S卩，由于山頂部以及谷底部分別是彎曲的，因此，在它們的橫截面具有近似正弦波形狀的波紋狀翅片中，優(yōu)選將緩變部按照山頂部以及谷底部的彎曲形狀來(lái)形成。由此，能夠既確保不存在凹凸結(jié)構(gòu)的抵接部，又能夠在盡可能寬的范圍內(nèi)形成凸條部。
[0017]還可以為:所述波紋狀翅片與所述管板是通過(guò)釬焊互相接合的，在所述緩變部與所述管板之間形成有圓角，所述圓角是正在進(jìn)行釬焊時(shí)因焊料聚集而形成的。
[0018]波紋狀翅片與管板之間的接合部分形成為:在其橫截面上，在從山頂部或者谷底部到中間部為止的范圍內(nèi)，波紋狀翅片的表面逐漸遠(yuǎn)離管板。在對(duì)波紋狀翅片與管板進(jìn)行了釬焊時(shí)，焊料因表面張力而聚集在波紋狀翅片與管板之間的接合部分，從而形成楔子形狀的圓角。
[0019]在具有所述結(jié)構(gòu)的板翅式熱交換器中，在波紋狀翅片上形成有凸條部以及緩變部，其中，緩變部位于波紋狀翅片與管板之間的接合部分的附近。而且，緩變部是從波紋狀翅片的表面突出來(lái)的部分，因此在該接合部分的附近，管板與緩變部之間的距離比管板與波紋狀翅片表面之間的距離短。換言之，在形成有緩變部的部位，即使離開山頂部的抵接面或者谷底部的抵接面，與管板表面之間的距離也會(huì)維持比較短的值。因此，與上述的、波紋狀翅片表面和管板之間的接合部分同樣，焊料也會(huì)因表面張力而在緩變部與管板之間聚集來(lái)形成圓角，但是該圓角相比未形成有緩變部的部位的圓角更大。由此，對(duì)應(yīng)于在波紋狀翅片上沿第一方向排列形成的多個(gè)凸條部以及緩變部而形成有多個(gè)大型圓角，其結(jié)果是，波紋狀翅片與管板之間的釬焊強(qiáng)度提高。這與下述情況相結(jié)合而有利于提高板翅式熱交換器的強(qiáng)度，上述的情況是:如上所述那樣在山頂部以及谷底部形成不具有凹凸結(jié)構(gòu)的抵接面；以及在波紋狀翅片上形成凸條部來(lái)提高波紋狀翅片本身的強(qiáng)度。
[0020]還可以為:對(duì)所述波紋狀翅片實(shí)施了形成多個(gè)槽狀的凹凸結(jié)構(gòu)的折痕加工，所述凸條部以及所述緩變部是由通過(guò)所述折痕加工而形成了的凹陷部分或者凸出部分構(gòu)成的。 [0021 ]通過(guò)對(duì)波紋狀翅片施加折痕加工，從而容易地實(shí)現(xiàn):在波紋狀翅片的中間部，沿第一方向排列形成多個(gè)凸條部，所述凸條部在山頂部與谷底部之間延伸。
[0022]還可以為:通過(guò)所述折痕加工而形成的槽狀的凹凸結(jié)構(gòu)在所述波紋狀翅片沿所述第二方向延伸，所述波紋狀翅片的所述凸條部形成為:與所述山頂部的隆起線以及所述谷底部的谷線正交。
[0023]在波紋狀翅片的中間部，凸條部對(duì)于提高波紋狀翅片本身的強(qiáng)度的方面是特別有效的，其中，所述凸條部形成為與山頂部的隆起線以及谷底部的谷線正交。
[0024]這里公開的技術(shù)還涉及一種制造熱交換器用波紋狀翅片的方法。該制造方法包括:對(duì)薄板材實(shí)施折痕加工的工序，所述折痕加工是交替地形成沿規(guī)定方向延伸的槽狀的凹凸結(jié)構(gòu)的工序；以及將已實(shí)施所述折痕加工的所述薄板材加工成波紋狀翅片的工序，該工序以下述方式進(jìn)行:在第二方向上交替地形成隆起線沿第一方向延伸的山頂部和谷線沿第一方向延伸的谷底部，所述第二方向與所述第一方向正交。[〇〇25] 而且，正在對(duì)所述波紋狀翅片進(jìn)行加工時(shí)，通過(guò)壓垮所述山頂部的表面以及所述谷底部的表面的所述凹凸結(jié)構(gòu)，來(lái)在所述山頂部以及所述谷底部形成未形成有所述凹凸結(jié)構(gòu)的面。
[0026]根據(jù)該構(gòu)成方式，通過(guò)在對(duì)薄板材實(shí)施了形成多個(gè)槽狀的凹凸結(jié)構(gòu)的折痕加工后將該薄板材加工成波紋狀翅片，從而槽狀的凹凸結(jié)構(gòu)構(gòu)成上述的凸條部。
[0027]此外，在將薄板材加工成波紋狀翅片時(shí)，通過(guò)下述的情況，即薄板材在山頂部以及谷底部出現(xiàn)延展、以及分別通過(guò)成形模在板厚方向上按壓山頂部以及谷底部來(lái)壓垮預(yù)先形成在薄板材上的凹凸結(jié)構(gòu)，由此在波紋狀翅片的山頂部的表面以及谷底部的表面上形成未形成有凹凸結(jié)構(gòu)的面。伴隨著形成不具有凹凸結(jié)構(gòu)的面，能夠在該面的附近形成與凸條部相連續(xù)的緩變部。
[0028]S卩，所述制造方法適合制造如下所述的波紋狀翅片，該波紋狀翅片具備山頂部以及谷底部的抵接面、中間部的多個(gè)凸條部、該抵接面與各凸條部之間的緩變部。[〇〇29] 一發(fā)明的效果一
[0030]如以上說(shuō)明，在所述板翅式熱交換器，在波紋狀翅片的中間部形成多個(gè)凸條部，另一方面，將在山頂部以及谷底部中與管板抵接的表面設(shè)為不存在凹凸結(jié)構(gòu)的抵接面，并且在該抵接面的附近形成與凸條部相連續(xù)的緩變部，由此既能夠盡量確保凸條部的功能，又能夠擴(kuò)大波紋狀翅片與管板之間的抵接面積，從而能夠提高兩者之間的接合強(qiáng)度。
[0031]此外，根據(jù)所述熱交換器用波紋狀翅片的制造方法，能夠容易制造如下所述的波紋狀翅片，該波紋狀翅片具有上述的凸條部以及緩變部，并且在山頂部以及谷底部具有不存在凹凸結(jié)構(gòu)的抵接面?！靖綀D說(shuō)明】[0〇32]圖1是不意性地表不板翅式熱交換器的一部分的分解立體圖。
[0033]圖2是示意性地表示用于板翅式熱交換器的波紋狀翅片的俯視圖。
[0034]圖3(a)是圖2的m-m線剖視圖，圖3(b)是表示變形例的圖。
[0035]圖4是表示用于板翅式熱交換器的波紋狀翅片的制造順序的說(shuō)明圖。
[0036]圖5(a)是表示板翅式熱交換器的規(guī)定截面的剖視圖，圖5(b)是(a)圖中的b-b線剖視圖，圖5(c)是表示波紋狀翅片與管板(tube plate)的釬焊部位的圓角(fillet)形狀的圖，圖5(d)是將波紋狀翅片與管板的釬焊部分放大表示的剖視圖。
[0037]圖6是表示形狀與圖2所示的形狀不同的波紋狀翅片的立體說(shuō)明圖。
[0038]圖7是表示板翅式熱交換器的一部分的剖視圖，所述板翅式熱交換器是使用矩形波狀的波紋狀翅片來(lái)構(gòu)成的。【具體實(shí)施方式】
[0039]下面，根據(jù)附圖對(duì)熱交換器的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，在下面進(jìn)行說(shuō)明的各幅附圖中，為了便于理解而夸張地示出一些部位中的各部分的形狀，從而有時(shí)附圖中的詳細(xì)形狀會(huì)與實(shí)際形狀不同。
[0040]圖1是示意性地表示板翅式熱交換器1的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。實(shí)際上，板翅式熱交換器1中并不存在上下和左右這樣的方向性，但是為了便于說(shuō)明，將連接圖1的紙面中的左方跟前側(cè)與右方靠里側(cè)的方向設(shè)為X方向，將連接圖1的紙面中的右方跟前側(cè)和左方靠里側(cè)的方向設(shè)為Y方向，將連接圖1的紙面中的下側(cè)和上側(cè)的方向設(shè)為Z方向。X方向、Y方向以及Z 方向是互相正交的。在圖1中示出的板翅式熱交換器(進(jìn)一步準(zhǔn)確而言是熱交換器芯子)1是通過(guò)下述方式來(lái)形成的，即:在Z方向上將多個(gè)管板2和多個(gè)波紋狀翅片3交替地層疊后，通過(guò)釬焊將上述的部件接合以使上述的部件一體化。在圖1中，為了便于理解而僅圖示了一個(gè)波紋狀翅片3和夾住該波紋狀翅片3的兩個(gè)管板2、2。由兩個(gè)管板2、2以及兩個(gè)側(cè)板4、4分隔出了第一流路11，其中，上述的兩個(gè)側(cè)板4、4分別布置在上述管板2的在Y方向上的兩個(gè)端部，該板翅式熱交換器1的對(duì)象流體(即，第一流體)在上述第一流路11中流動(dòng)。雖然在圖1中并沒(méi)有圖示第二流路，然而第二流路經(jīng)由管板2、2而與第一流路11相鄰，其中，在與第一流體之間進(jìn)行熱交換的第二流體在所述第二流路中流動(dòng)。即，第一流路11與第二流路在Z方向上是相鄰的。
[0041]板翅式熱交換器1有多種用途?？闪信e的用途例如有:在第一流體與第二流體之間進(jìn)行熱交換，從而對(duì)第一流體或第二流體進(jìn)行冷卻。此外，還有時(shí)為了與上述用途相反的用途而使用板翅式熱交換器1，該用途是:對(duì)第一流體或第二流體進(jìn)行加熱。有時(shí)，板翅式熱交換器1根據(jù)其用途而對(duì)在流路內(nèi)流動(dòng)的流體進(jìn)行冷卻，其結(jié)果是，所述流體會(huì)冷凝(液化)。 此外，有時(shí)，板翅式熱交換器1還會(huì)對(duì)在流路內(nèi)流動(dòng)的流體進(jìn)行加熱，其結(jié)果是，所述流體會(huì)蒸發(fā)(氣化)。[〇〇42]管板2是具有規(guī)定厚度的平板狀部件。能夠?qū)⒐馨?的厚度設(shè)定為適當(dāng)?shù)暮穸?。管?由熱導(dǎo)率高的材料、例如金屬材料形成。具體而言，管板2由鋁、鋁合金或者不銹鋼形成。 然而，管板2的形成材料并不限于在這里列舉的材料。管板2夾設(shè)在第一流路11與未在圖1中示出的第二流路之間，從而分隔出第一流路11的一部分以及第二流路的一部分。管板2還構(gòu)成在第一流體與第二流體之間進(jìn)行傳熱的一次傳熱面，其中，所述第一流體在第一流路11 中流動(dòng)，所述第二流體在第二流路中流動(dòng)。
[0043]波紋狀翅片3是具有規(guī)定厚度的波形板狀部件。波紋狀翅片3也由熱導(dǎo)率高的材料、例如金屬材料形成。具體而言，波紋狀翅片3由鋁、鋁合金或者不銹鋼形成。然而，波紋狀翅片3的形成材料并不限于在這里列舉的材料。波紋狀翅片3是以與管板2接合了的狀態(tài)布置在第一流路以及第二流路內(nèi)的。波紋狀翅片3在Y方向上將第一流路以及第二流路的內(nèi)部分隔成多條通道，并且波紋狀翅片3構(gòu)成二次傳熱面。[〇〇44] 在圖1、圖2的例子中，山頂部(S卩，頂部(top))31和谷底部(S卩，底部(bottom))32在 Y方向上交替地形成而構(gòu)成波紋狀翅片3,其中，所述山頂部31的隆起線沿X方向延伸，所述谷底部32的谷線同樣沿X方向延伸。在圖1、圖2中示出的波紋狀翅片3的山頂部31彎曲成近似圓弧狀。此外，與山頂部31同樣，谷底部32也彎曲成近似圓弧狀。在該例中，將山頂部31與谷底部32之間相連接起來(lái)的中間部33呈相對(duì)于Z方向傾斜的直線狀(亦參照?qǐng)D5(a))。由此， 在這里示出的波紋狀翅片3的橫截面整體上具有近似正弦波狀的波形。然而，波紋狀翅片3 的波形并不限于正弦波。例如，能夠?qū)⒅虚g部33的傾斜角度設(shè)定為適當(dāng)?shù)慕嵌?。也可以使中間部33沿Z方向延伸，S卩，不讓中間部33相對(duì)于Z方向傾斜。此外，能夠分別適當(dāng)?shù)卦O(shè)定從波紋狀翅片3的谷底部32到山頂部31為止的Z方向上的高度AKS卩，波的振幅X2)、以及、波紋狀翅片3的山頂部31與山頂部31之間的Y方向上的距離PKS卩，波的間距)。波紋狀翅片3的波的高度Ai是由布置有該波紋狀翅片3的流路的高度來(lái)決定的。此外，波紋狀翅片3的波的間距?:是考慮包括板翅式熱交換器1的熱交換性能、以及、流路的壓力損失在內(nèi)的多種因素來(lái)決定的。
[0045]在該波紋狀翅片3的表面上形成有:從該表面突出地形成的凸條部34;以及從該表面凹陷的凹條部35。如圖3(a)所示，凸條部34以及凹條部35的截面形狀分別具有例如彎曲成圓弧狀的形狀。凸條部34與凹條部35在X方向上交替地布置。需要說(shuō)明的是，對(duì)于布置在板翅式熱交換器1內(nèi)的波紋狀翅片3而言，由于不存在上下和左右這樣的方向性，因此，從相反側(cè)觀察時(shí)，可以將從表面突出地形成的凸條部34看作是凹陷的凹條部。在此，將在相對(duì)于圖3(a)中用點(diǎn)劃線示出的基準(zhǔn)而言的一側(cè)形成為凸部的部分設(shè)為凸條部34,將在相對(duì)于該基準(zhǔn)而言的另一側(cè)形成為凸部的部分設(shè)為凹條部35。凸條部34以及凹條部35的彎曲形狀并不限于在圖3(a)中示出的形狀。能夠適當(dāng)?shù)卦O(shè)定凸條部34以及凹條部35的彎曲形狀的曲率。此外，凸條部34以及凹條部35的形狀并不限于彎曲形狀，如圖3(b)所示，還可以是近似三角形形狀。[〇〇46]能夠適當(dāng)?shù)卦O(shè)定從基準(zhǔn)到凸條部34的凸出端為止的距離A2、以及從基準(zhǔn)到凹條部 35的凹陷端為止的距離A2(S卩，波的振幅)。作為一例，能夠?qū)⑸鲜龅木嚯x知設(shè)定為波紋狀翅片3的板厚t的65%?135%左右的范圍(S卩，0.65彡A2/t彡1.35)內(nèi)，然而并不限于此。[〇〇47]在圖1、圖2中，用實(shí)線表示凸條部34的最突出的部分，用實(shí)線表示凹條部35的最凹陷的部分。凸條部34以及凹條部35在波紋狀翅片3中形成在中間部33上，而在山頂部31以及谷底部32上則未形成有凸條部34以及凹條部35。如圖2所示，在俯視波紋狀翅片3的時(shí)候 (即，在Z方向上看到的時(shí)候)，各凸條部34以及各凹條部35分別沿Y方向延伸。即，凸條部34 與沿X方向延伸的山頂部31的隆起線以及谷底部32的谷線正交，凹條部35與沿X方向延伸的山頂部31的隆起線以及谷底部32的谷線正交。此外，多個(gè)凸條部34以及多個(gè)凹條部35被布置成:沿山頂部31的隆起線以及谷底部32的谷線在X方向上交替地排列。能夠適當(dāng)?shù)卦O(shè)定凸條部34以及凹條部35的間距P2。
[0048]需要說(shuō)明的是，這種形狀的波紋狀翅片3至少布置在第一流路11內(nèi)。在該板翅式熱交換器1中，布置在第二流路內(nèi)的波紋狀翅片可以具有與所述波紋狀翅片3相同的形狀，也可以具有與波紋狀翅片3不同的形狀。[〇〇49]能夠通過(guò)下述的順序來(lái)制造在中間部33上具有凸條部34以及凹條部35的波紋狀翅片3。即，如圖4所示，準(zhǔn)備波紋狀翅片3的材料亦即薄板狀部件30，對(duì)該薄板狀部件30實(shí)施形成槽狀凹凸結(jié)構(gòu)的折痕加工(參照工序P1)。折痕加工能夠通過(guò)互相嚙合的一對(duì)成形輥5、 5來(lái)進(jìn)行。即，各成形輥5構(gòu)成為:具有大徑部和小徑部且其輥面形成為波形。使薄板狀部件 30在所述一對(duì)成形輥5、5之間通過(guò)，由此在該部件30上形成多個(gè)槽狀凹凸結(jié)構(gòu)。按照上述方式形成的凹部305以及凸部304分別沿Y方向延伸，并且呈在X方向上排列的條紋狀。該凸部 304以及凹部305在波紋狀翅片3中構(gòu)成凸條部34以及凹條部35。需要說(shuō)明的是，在薄板狀部件30上形成凹凸的折痕加工并不限于使用成形輥對(duì)，而是還可以使用其它公知方法。在使用成形輥對(duì)進(jìn)行的加工具有能夠?qū)畹妮^長(zhǎng)部件連續(xù)地進(jìn)行折痕加工這樣的優(yōu)點(diǎn)。
[0050]將按照上述方式實(shí)施了折痕加工之后的薄板狀部件30加工成波紋狀翅片3。作為加工成波紋狀翅片3的方法，能夠適當(dāng)?shù)夭捎霉亩喾N方法。作為一個(gè)例子，能夠采用如圖4中的下圖中用虛線所示那樣的、使用將薄板狀部件30夾住的上下一對(duì)成形齒(S卩，成形模)6、6,然而并不限于此。具體而言，可以為:通過(guò)一邊使薄板狀部件30在Y方向上移動(dòng)一邊使上下一對(duì)成形齒6、6交替地工作，從而將波紋狀翅片3的山頂部31以及谷底部32依次成形 (參照工序P2)。
[0051]此時(shí)，如果將波紋狀翅片3的山頂部31以及谷底部32形成為隆起線以及谷線沿著與凹凸結(jié)構(gòu)正交的方向延伸，則如上所述，能夠使波紋狀翅片3的隆起線分別與形成在中間部33上的凸條部34以及凹條部35正交，并且能夠使波紋狀翅片3的谷線分別與形成在中間部33上的凸條部34以及凹條部35正交，其中，所述凹凸結(jié)構(gòu)是通過(guò)折痕加工而形成在薄板狀部件30上的。
[0052]在進(jìn)行該成形時(shí)，在波紋狀翅片3的山頂部31以及谷底部32,將預(yù)先形成在薄板狀部件30上的凸部304以及凹部305壓垮。即，在成形時(shí)，將下述兩種方式結(jié)合起來(lái)，由此來(lái)壓垮山頂部31以及谷底部32的凹凸結(jié)構(gòu)，其中一種方式是使材料在山頂部31以及谷底部32上延展，其中另一種方式是利用成形齒6、6在板厚方向上按壓該山頂部31以及谷底部32的部位。這樣一來(lái)，在完成后的波紋狀翅片3中，在山頂部31以及谷底部32上都不會(huì)形成有凸條部34以及凹條部35,從而能夠?qū)⑸鲜龅纳巾敳?1以及谷底部32做成不存在凹凸結(jié)構(gòu)的平坦的面。如圖5(a)以及圖5(d)所示，形成在該山頂部31以及谷底部32上的平坦的面是與管板2 抵接的抵接面310、320。
[0053]此外，如圖5(a)以及圖5(d)所示，伴隨著在山頂部31以及谷底部32上將凹凸結(jié)構(gòu)壓垮，在抵接面310、320附近與凸條部34以及凹條部35相連續(xù)地形成有緩變部341、351，其中，隨著遠(yuǎn)離所述抵接面310、320,所述緩變部341、351從翅片表面逐漸地突出。[〇〇54]在此，在圖5(a)中示出的例子中，凸條部34是從波紋狀翅片3的下側(cè)的面突出地形成的，與該凸條部34相連續(xù)的緩變部341形成在該圖5(a)所示的夾住谷底部32的Y方向上的兩側(cè)。隨著該緩變部341遠(yuǎn)離谷底部32的抵接面320,該緩變部341的、從翅片表面開始算的高度逐漸變高。該緩變部341形成為:接近下側(cè)管板2的表面。另一方面，相對(duì)于該圖5(a)所示的山頂部31而言，該凸條部34位于其抵接面310的相反一側(cè)。在該情況下，在山頂部31的附近并沒(méi)有形成該凸條部34的緩變部。如上所述，通過(guò)在山頂部31中凹凸結(jié)構(gòu)被壓垮，從而成為如下所述的狀態(tài)，即:在凸條部34的形成部位中，在該山頂部31的抵接面310附近(即， 圖5(a)中的波紋狀翅片3的上側(cè)的面)并不存在凹凸結(jié)構(gòu)。
[0055]此外，如圖5(a)中的點(diǎn)劃線所示，在X方向上與該凸條部34相鄰的凹條部35是從波紋狀翅片3的上側(cè)的面突出地形成的。因此，在山頂部31的附近，與該凹條部35相連續(xù)的緩變部351是形成在夾住山頂部31的Y方向上的兩側(cè)的。隨著該緩變部351遠(yuǎn)離山頂部31的抵接面310,該緩變部351的從翅片表面開始算的高度逐漸變高。該緩變部351形成為:接近上側(cè)管板2的表面。相對(duì)于谷底部32而言，該凹條部35位于該抵接面320的相反一側(cè)。在該情況下，在谷底部32的附近并未形成有該凹條部35的緩變部。如上所述，通過(guò)在谷底部32中凹凸結(jié)構(gòu)被壓垮，從而成為如下所述的狀態(tài)，即:在凹條部35的形成部位中，在該谷底部32的抵接面320的附近(S卩，圖5(a)中的波紋狀翅片3的下側(cè)的面)并不存在凹凸結(jié)構(gòu)。[〇〇56]這樣的緩變部341、351在彎曲成近似圓弧狀的山頂部31或谷底部32的附近是沿著山頂部31或谷底部32的彎曲形狀形成的。其結(jié)果是，如圖5(d)中的放大圖示，緩變部341與管板2之間的距離h比未形成有緩變部的部位(S卩，在X方向上相對(duì)于緩變部相錯(cuò)開的部位) 與管板2之間的距離短。在圖5(d)中，在翅片表面上示出未形成有緩變部的部位，緩變部341 與管板2之間的距離h會(huì)根據(jù)緩變部341形成為比該翅片表面更突出的凸部的量而相應(yīng)地變短。用另一種方式對(duì)該情況進(jìn)行說(shuō)明如下，即:若對(duì)與管板2之間的距離為h的翅片表面在Y 方向上的位置和與管板2之間的距離同樣為h的緩變部341在Y方向上的位置進(jìn)行比較，則緩變部341在Y方向上的位置更遠(yuǎn)離抵接面320。需要說(shuō)明的是，凹條部35的緩變部351也是同樣的，但在此省略圖示。
[0057]如上所述，板翅式熱交換器1是利用釬焊將管板2和波紋狀翅片3互相接合來(lái)構(gòu)成的。即，通過(guò)在管板2的表面上已形成有焊料的狀態(tài)下交替地層疊管板2與波紋狀翅片3,來(lái)裝配出板翅式熱交換器。然后，例如在真空爐內(nèi)對(duì)該裝配好以后的板翅式熱交換器進(jìn)行減壓以及加熱，由此來(lái)使上述板翅式熱交換器一體化。在正在進(jìn)行上述釬焊的時(shí)候，焊料因表面張力而聚集在波紋狀翅片3與管板2的接合部位，從而在該接合部位上形成有楔子形狀的圓角7。[〇〇58]這里，如圖5(d)所示，在形成有緩變部341(以及351)的部位，即使遠(yuǎn)離了抵接面 320,與管板2之間的距離也能夠維持如下所述的值，該值是:縮短了與該緩變部341相對(duì)應(yīng)的量的值。因此，如圖5(b)、圖5(c)所示，相比未形成有緩變部341的部位的圓角7,形成在緩變部341與管板2之間的圓角7更加大型化。需要說(shuō)明的是，圖5(b)是圖5(a)中的b-b線剖視圖，圖5(c)是示例性地示出圖5(a)所示的山頂部31以及谷底部32處的圓角形狀的圖。圖5 (b)、圖5(c)所示的點(diǎn)劃線表示凸條部34以及凹條部35的形成部位，緩變部341、351形成在該凸條部34以及凹條部35的形成部位。然而，如參照?qǐng)D5(a)進(jìn)行的說(shuō)明那樣，在山頂部31的附近未形成有與凸條部34相連續(xù)的緩變部341，同樣，在谷底部32的附近未形成有與凹條部 35相連續(xù)的緩變部351。
[0059]在圖5(c)中的左側(cè)圖示的谷底部32,由于在凸條部34的形成部位形成有緩變部 341，因此焊料分別聚集在夾住谷底部32的Y方向上的兩側(cè)，從而形成有大型圓角。其結(jié)果是，圓角7在Y方向上的長(zhǎng)度相對(duì)變長(zhǎng)，在除此之外的部位，圓角7在Y方向上的長(zhǎng)度相對(duì)變短。進(jìn)一步準(zhǔn)確而言，在凸條部34的形成部位的圓角長(zhǎng)度最長(zhǎng)，在凹條部35的形成部位的圓角長(zhǎng)度最短，在凸條部34與凹條部35之間圓角長(zhǎng)度發(fā)生變化。
[0060]此外，在圖5(c)中的右側(cè)圖示的山頂部31，由于在凸條部34的形成部位未形成有緩變部，因此圓角在Y方向上的長(zhǎng)度最短，由于在凹條部35的形成部位(在圖5(a)中用點(diǎn)劃線圖示的部位)形成有緩變部351，因此焊料分別聚集在夾住該山頂部31的Y方向上的兩側(cè)， 其結(jié)果是，圓角7在Y方向上的長(zhǎng)度最長(zhǎng)。這樣一來(lái)，在凸條部34與凹條部35之間圓角長(zhǎng)度在發(fā)生變化。如圖5(c)所示，在山頂部31和谷底部32處的圓角長(zhǎng)度變化的相位相錯(cuò)開。
[0061]這里，如上所述，在圖5(c)中，圓角7的在Y方向上的長(zhǎng)度最短的部位是未形成有凸條部34或者凹條部35的緩變部341、351的部位，該部位具有與未形成有凸條部34、凹條部35 的現(xiàn)有形狀的波紋狀翅片相同的形狀。由此，該波紋狀翅片3通過(guò)在至少確保了與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相同程度的圓角長(zhǎng)度L的基礎(chǔ)上形成與凸條部34相連續(xù)的緩變部341以及與凹條部35相連續(xù)的緩變部351，從而能夠得到比現(xiàn)有結(jié)構(gòu)更長(zhǎng)的圓角長(zhǎng)度。其結(jié)果是，能夠比現(xiàn)有結(jié)構(gòu)更加提高波紋狀翅片3與管板2的釬焊強(qiáng)度。[〇〇62]此外，形成在波紋狀翅片3的中間部33上的、沿Y方向延伸的凸條部34以及凹條部 35分別提高波紋狀翅片3本身的強(qiáng)度。[〇〇63]在中間部33上形成有這樣的凸條部34以及凹條部35,相對(duì)于此，在波紋狀翅片3的山頂部31、谷底部32形成有:未形成有凸條部34、凹條部35的抵接面310、320。由于在上述的抵接面310、320上不存在凹凸，因此擴(kuò)大波紋狀翅片3與管板2之間的抵接面積。
[0064]這樣一來(lái)，波紋狀翅片3與管板2之間的抵接面積因抵接面310、320而增大，并且圓角7因緩變部341、351而變得大型化，從而波紋狀翅片3與管板2的接合強(qiáng)度提高，而且波紋狀翅片3本身的強(qiáng)度也會(huì)因凸條部34以及凹條部35而提高，由此板翅式熱交換器1的強(qiáng)度會(huì)大巾畐提尚。[〇〇65] 而且，在由波紋狀翅片3的中間部33分隔出的各條通道中，凸條部34以及凹條部35 是排列形成在流體的流動(dòng)方向上的，因此促進(jìn)沿翅片表面流動(dòng)的流體的湍流化，從而有助于提高板翅式熱交換器1的效率。此外，在該板翅式熱交換器1內(nèi)，在流體發(fā)生冷凝時(shí)，形成為比翅片表面更突出的凸部的凸條部34以及凹條部35改善波紋狀翅片3表面的潤(rùn)濕性，從而能夠迅速地向板翅式熱交換器1的外部排出已冷凝的液體。[〇〇66]緩變部341、351除了發(fā)揮上述的使焊料聚集的功能之外，在流體的流動(dòng)等方面上， 還能夠發(fā)揮與凸條部34以及凹條部35相同的功能，因此通過(guò)形成緩變部341、351，能夠?qū)⑼箺l部34以及凹條部35形成在盡可能較大的范圍內(nèi)。[〇〇67]需要說(shuō)明的是，這里公開的技術(shù)并不限于在具有圖1?圖5所示的結(jié)構(gòu)的板翅式熱交換器1中應(yīng)用，而是還能夠應(yīng)用于其它結(jié)構(gòu)的板翅式熱交換器中。
[0068]圖6表示與波紋狀翅片3的凸條部34以及凹條部35相關(guān)的變形例。即，在圖1?圖5 中所圖示的波紋狀翅片3中，將凸條部34形成為與山頂部31的隆起線以及谷底部32的谷線正交，并且將凹條部35形成為與山頂部31的隆起線以及谷底部32的谷線正交。相對(duì)于此，在圖6的變形例中，將凸條部34形成為與山頂部31的隆起線以及谷底部32的谷線以規(guī)定角度 (然而是90°以外的角度)相交，并且將凹條部35形成為與山頂部31的隆起線以及谷底部32 的谷線以規(guī)定角度(然而是90°以外的角度)相交。即，使凸條部34以及凹條部35相對(duì)于Y方向傾斜。需要說(shuō)明的是，能夠適當(dāng)?shù)卦O(shè)定凸條部34以及凹條部35的傾斜角度。
[0069]具有這種結(jié)構(gòu)的波紋狀翅片3能夠通過(guò)下述方式來(lái)制造，S卩:如該圖6中的左側(cè)所示，首先，對(duì)薄板狀部件30實(shí)施形成傾斜的槽狀凹凸結(jié)構(gòu)的折痕加工，在此基礎(chǔ)上，如該圖6中的右側(cè)所示，將該部件30加工成波紋狀翅片。需要說(shuō)明的是，折痕加工以及波紋狀翅片加工能夠采用適當(dāng)?shù)墓椒?。在該變形例中，也是通過(guò)在進(jìn)行翅片加工時(shí)壓垮在進(jìn)行折痕加工之際形成了的凹凸結(jié)構(gòu)來(lái)在山頂部31以及谷底部32形成平坦的抵接面，由此能夠在抵接面與凸條部34之間以及抵接面與凹條部35之間形成緩變部。由此，在使用該變形例的波紋狀翅片3來(lái)構(gòu)成的板翅式熱交換器中也能夠得到與上述的板翅式熱交換器1相同的優(yōu)點(diǎn)。
[0070]此外，形成有凸條部34以及凹條部35的波紋狀翅片3并不限于具有如圖1?圖5所示的正弦波狀橫截面。例如，也可以在具有如圖7所示矩形波狀截面的波紋狀翅片3上形成凸條部34以及凹條部35。
[0071]圖7所示的矩形波波紋狀翅片3是包括山頂部31、谷底部32以及中間部33來(lái)構(gòu)成的，其中，山頂部31以及谷底部32分別構(gòu)成為近似平板狀，中間部33將該山頂部31與谷底部 32相連并且沿Z方向延伸。需要說(shuō)明的是，中間部33也可以相對(duì)于Z方向傾斜且其傾斜角度是任意角度。
[0072]該矩形波波紋狀翅片3還能夠通過(guò)下述方式來(lái)制造，S卩:如上所述，在對(duì)薄板狀部件實(shí)施形成槽狀凹凸結(jié)構(gòu)的折痕加工之后，將該薄板狀部件加工成波紋狀翅片。在進(jìn)行該翅片加工時(shí)，通過(guò)壓垮山頂部31以及谷底部32的凹凸結(jié)構(gòu)，能夠形成凸條部34和緩變部341 (以及凹條部和與該凹條部相連續(xù)的緩變部，然而這些并未在圖7中圖示)。[〇〇73]在矩形波波紋狀翅片3,在山頂部31與中間部33之間、以及、在谷底部32與中間部 33之間形成有彎曲部。緩變部341(以及與凹條部相連續(xù)的緩變部)形成在該彎曲部分上。在矩形波波紋狀翅片3中，緩變部341與管板2之間的距離也會(huì)相對(duì)變短，因此，由因表面張力而聚集在一起的焊料形成的圓角會(huì)相對(duì)增大。由此，在使用矩形波波紋狀翅片3來(lái)構(gòu)成的板翅式熱交換器中也能夠得到與上述的板翅式熱交換器1相同的優(yōu)點(diǎn)。
[0074]需要說(shuō)明的是，對(duì)于圖7中所示的矩形波波紋狀翅片3而言，凸條部34以及凹條部 35既可以形成為如圖1所示那樣沿Y方向延伸，也可以形成為如圖6所示那樣相對(duì)于Y方向傾斜。[〇〇75]此外，在上述的各個(gè)構(gòu)成方式下，在波紋狀翅片3上形成了凸條部34和凹條部35這兩者。這即為:如圖3中進(jìn)行過(guò)的說(shuō)明，將在相對(duì)于用點(diǎn)劃線表示的基準(zhǔn)而言的一側(cè)形成為凸部的部分設(shè)為凸條部34,將在相對(duì)于該基準(zhǔn)而言的另一側(cè)形成為凸部的部分設(shè)為凹條部 35。相對(duì)于此，也可以在波紋狀翅片上只形成凸條部和凹條部中的一者。即，在波紋狀翅片上只形成了在相對(duì)于基準(zhǔn)而言的任意一側(cè)上形成為凸部的部分。在具有這種結(jié)構(gòu)的波紋狀翅片中，也能夠提高波紋狀翅片本身的強(qiáng)度，并且，通過(guò)在其山頂部以及谷底部形成抵接面，能夠提高波紋狀翅片與管板2的接合強(qiáng)度。
[0076]需要說(shuō)明的是，在只形成了凸條部和凹條部中的一者的波紋狀翅片中，緩變部只形成在圖5(c)所示的山頂部31和谷底部32中的任意一者上。其結(jié)果是，上述的大型圓角7只形成在山頂部31和谷底部32中的任意一者上。[〇〇77] 一符號(hào)說(shuō)明一 [〇〇78]1板翅式熱交換器
[0079]2管板
[0080]3波紋狀翅片[〇〇81130薄板狀部件(薄板材)
[0082]31山頂部
[0083]32谷底部
[0084]33中間部
[0085]34凸條部[〇〇86]35凹條部(凸條部)
[0087]310抵接面
[0088]320抵接面
[0089]341緩變部
[0090]351緩變部
[0091]7 圓角
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種板翅式熱交換器，其特征在于:具備:波紋狀翅片，所述波紋狀翅片構(gòu)成為:隆起線沿第一方向延伸的山頂部和谷線沿第一 方向延伸的谷底部在第二方向上交替地形成，并且所述山頂部與所述谷底部之間由中間部 相連，所述第二方向與所述第一方向正交；以及管板，所述管板以?shī)A住所述波紋狀翅片的方式布置，并且所述管板構(gòu)成為:在與所述波 紋狀翅片的所述山頂部的表面以及所述谷底部的表面分別抵接了的狀態(tài)下，與該波紋狀翅 片接合，在所述波紋狀翅片的所述中間部，沿所述第一方向排列形成有多個(gè)凸條部，多個(gè)所述 凸條部形成為比該波紋狀翅片的表面更突出的凸部并且在所述山頂部與所述谷底部之間 延伸，在所述山頂部與所述管板抵接的所述表面、以及在所述谷底部與所述管板抵接的所述 表面分別構(gòu)成為未形成有所述凸條部的抵接面，在各個(gè)所述凸條部與所述山頂部的抵接面之間、以及在各個(gè)所述凸條部與所述谷底部 的抵接面之間形成有緩變部，所述緩變部與所述凸條部相連續(xù)，隨著遠(yuǎn)離所述抵接面，所述 緩變部從所述波紋狀翅片的表面逐漸突出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板翅式熱交換器，其特征在于:所述波紋狀翅片的所述山頂部以及所述谷底部分別是彎曲的，所述緩變部以與所述山頂部以及所述谷底部的彎曲形狀相對(duì)應(yīng)的方式形成。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的板翅式熱交換器，其特征在于:所述波紋狀翅片與所述管板是通過(guò)釬焊互相接合的，在所述緩變部與所述管板之間形成有圓角，所述圓角是正在進(jìn)行釬焊時(shí)因焊料聚集而 形成的。4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的板翅式熱交換器，其特征在于:對(duì)所述波紋狀翅片實(shí)施了形成多個(gè)槽狀的凹凸結(jié)構(gòu)的折痕加工，所述凸條部以及所述緩變部是由通過(guò)所述折痕加工而形成了的凹陷部分或者凸出部 分構(gòu)成的。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的板翅式熱交換器，其特征在于:通過(guò)所述折痕加工而形成的槽狀的凹凸結(jié)構(gòu)在所述波紋狀翅片沿所述第二方向延伸，所述波紋狀翅片的所述凸條部形成為:與所述山頂部的隆起線以及所述谷底部的谷線正交。6.—種制造熱交換器用波紋狀翅片的方法，其特征在于:具備:對(duì)薄板材實(shí)施折痕加工的工序，所述折痕加工是交替地形成沿規(guī)定方向延伸的槽狀的 凹凸結(jié)構(gòu)的工序；以及將已實(shí)施所述折痕加工的所述薄板材加工成波紋狀翅片的工序，該工序以下述方式進(jìn) 行:在第二方向上交替地形成隆起線沿第一方向延伸的山頂部和谷線沿第一方向延伸的谷 底部，所述第二方向與所述第一方向正交，正在對(duì)所述波紋狀翅片進(jìn)行加工時(shí)，通過(guò)壓垮所述山頂部的表面以及所述谷底部的表 面的所述凹凸結(jié)構(gòu)，來(lái)在所述山頂部以及所述谷底部形成未形成有所述凹凸結(jié)構(gòu)的面。
【文檔編號(hào)】B23K101/14GK105980804SQ201580007596
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2015年2月12日
【發(fā)明人】南武男, 金村炫太, 青木茂, 重森秀紀(jì)
【申請(qǐng)人】住友精密工業(yè)株式會(huì)社