專利名稱：熱交換器的芯結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種熱交換器的芯結(jié)構(gòu)，該熱交換器具有熱交換介質(zhì)流過的管子，該管子固定到座板上，波紋狀葉片幅射通過管子的熱交換介質(zhì)的熱量。本發(fā)明尤其關(guān)于一種用作如汽車或類似物上的熱交換器的芯結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的熱交換器的芯結(jié)構(gòu)作為例子公開在日本專利公開No.Tokkaihei 11-14285和日本專利公開No.Tokkaihei 9-318292上。這些傳統(tǒng)的熱交換器的芯結(jié)構(gòu)具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中安置成相互相對的座板的兩個邊端部分用增強(qiáng)件連接。
圖10示出這種傳統(tǒng)的熱交換器芯結(jié)構(gòu)的例子，其中管子102和波紋狀葉片103交錯設(shè)置在相互相對的座板101之間，座板之間具有預(yù)定的間隙，座板101的兩個邊緣由增強(qiáng)件104連接和增強(qiáng)。
在座板101上，正如圖11所示，通過插入而固定管子102的管孔105和帶有管孔105的具有壁部分的連接部分106沿管子102延伸，由內(nèi)緣翻邊形成。
另一方面，正如圖12所示，象作為例子的日本專利公開No.2002-303496具有內(nèi)間隔件104的平的管子102，已在近年來成為主流。然而由于在內(nèi)部形成間隔件104，平的管子102具有很小的對外部壓力的可允許的變形量，從而減小座板101對管子102的熱應(yīng)力已成為一個迫切要解決的問題。
另外，近年來為了改進(jìn)熱交換器的熱交換率，要求座板和管子做得比較薄。
然而在傳統(tǒng)的熱交換器的芯結(jié)構(gòu)中，當(dāng)制冷劑從發(fā)動機(jī)流入輻射器時，正如下面所述，溫度迅速從低到高變化，管子102和座板101出現(xiàn)很大熱膨脹，這可使連接部分106壓迫管子102，使管子102的根部斷裂和/或破壞。這已成為將座板101和管子102做薄的障礙。
另外，由于具有間隔件104的管子102做成具有特別小的可允許的抵抗外部壓力的變形量，迫切需要一個對策來對付座板101的連接部分106加上的熱應(yīng)力。
當(dāng)發(fā)動機(jī)在很冷的地方起動時，從發(fā)動機(jī)流到輻射器的制冷劑溫度從低到高迅速變化，在一種情況下，發(fā)動機(jī)的制冷劑溫度逐步增大，在到達(dá)熱啟動裝置的開閥溫度之前并不連續(xù)地流到輻射器，于是冷卻劑溫度升高，使熱啟動裝置的閥打開，從而高溫冷卻劑首先流入輻射器；在另一種情況下，出現(xiàn)所謂的波動現(xiàn)象，從而在很冷的地區(qū)驅(qū)動時熱啟動裝置重復(fù)地打開和關(guān)閉。
本發(fā)明有鑒于上述問題，其目的在于提供一種熱交換器的芯結(jié)構(gòu)，它可防止在冷卻劑從發(fā)動機(jī)流入熱交換器、輻射器的溫度從低到高迅速變化時，固定到座板上的管子根部由于座板對管子的熱應(yīng)力而產(chǎn)生斷裂和破壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的熱交換器芯結(jié)構(gòu)包括熱交換介質(zhì)流過的管子；輻射通過管子的來自熱交換介質(zhì)的熱量的連接到管子上的波紋狀葉片；具有預(yù)定間隔而相互相對安置的座板，該座板具有管子和交錯安置在其間的波紋狀葉片，座板設(shè)有連接部分，座板設(shè)有具有主體部分和壁部分的連接部分，壁部分從主體部分朝管子傾斜，并形成管子插入固定的管孔，其中當(dāng)管子的厚度為0.13mm到0.23mm時，連接部分和座板主體部分之間的傾角是傾角θ(°)≥25×(板的厚度(mm)+(-125×管子厚度(mm)+25)。
因此在這種熱交換器的芯結(jié)構(gòu)中，可按照座板和管子的厚度最佳地設(shè)定連接部分的傾角θ，從而滿足上述公式，這樣就能盡可能地防止由于連接部分的熱應(yīng)力引起的管子的斷裂和/或破壞，由此可使座板和管子做得較薄。
另外，在連接部分的傾角、座板的厚度、管子的厚度之間的關(guān)系可用上述公式進(jìn)行綜合分析，從而有助于研制出較薄的座板和管子。
另外，當(dāng)形成管子和連接部分的內(nèi)緣翻邊裝置不能形成具有所要求的傾角的連接部分時，能夠設(shè)定由內(nèi)緣翻邊裝置形成的連接部分傾角的最佳的管子或座板的厚度，從而可采用比傳統(tǒng)管子薄的具有較長壽命的薄管子。
該連接部分最好具有壁部分和與壁部分相連并做得比壁部分薄的薄弱部分。
因此，該薄弱部很易變形來吸收座板對管子的熱應(yīng)力，從而防止管子的斷裂和/或破壞。
該薄弱部分最好形成在主體部分和壁部分之間的至少一個位置上，并位于壁部分和管孔之間。
因此，該薄弱部分能吸收座板對管子的熱應(yīng)力，從而能避免管子的斷裂和/或破壞，通過內(nèi)緣翻邊或類似方法能很容易地形成壁部分和薄弱部分。


通過參照附圖進(jìn)行的描述，可以更加清楚本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。
圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的熱交換器的整個芯結(jié)構(gòu)的正視圖；圖2是圖1中箭頭C指出的管子和座板連接部分的放大的剖視圖；圖3是圖1中箭頭C指出的部分座板等的放大透視圖；圖4是沿圖3S4-S4的放大的側(cè)向剖視圖；圖5是描述座板連接部分傾角的放大的剖視圖；圖6是表示在傾角和應(yīng)力之間關(guān)系的基礎(chǔ)上的熱應(yīng)力試驗(yàn)結(jié)果的曲線圖；圖7是表示在熱沖擊壽命試驗(yàn)和傾角的次數(shù)之間關(guān)系基礎(chǔ)上的熱沖擊壽命結(jié)果的曲線圖；圖8是表示各種厚度的座板、管子和傾角聯(lián)合起來的試驗(yàn)結(jié)果之間關(guān)系的曲線圖；圖9是描述本發(fā)明第二個實(shí)施例的座板連接部分上的傾角的放大的剖視圖；圖10是表示傳統(tǒng)的熱交換器芯結(jié)構(gòu)的正視圖；圖11是由圖10中箭頭V指出的部分板和管子的連接部分的放大的剖視圖；圖12是用于傳統(tǒng)的熱交換器中的芯結(jié)構(gòu)的座板和管子的放大的平面視圖。
具體實(shí)施例方式
下面將描述本發(fā)明熱交換器芯結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。
順便提到的是，在這些實(shí)施例中，將描述將該熱交換器用到具有扁平管子的自動輻射器上。
正如圖1所示，本發(fā)明第一個實(shí)施例的熱交換器芯結(jié)構(gòu)包括輻射器1的主體部分和一對安置在頂部和底部的相互相對的座板2。
加強(qiáng)件5分別安置在座板2兩側(cè)端部2a并連接頂部和底部的座板2。在座板2和加強(qiáng)件5之間，在輻射器1寬度方向上，管子和波紋狀葉片4交錯地布置成在它們預(yù)定的間隔之間。
在管子3中，冷卻劑流過，該冷卻劑起到本發(fā)明的熱交換介質(zhì)的作用。
正如圖2-4所示，在頂部和底部座板2的每個主體部分2h上，具有形成在其中的管孔2b的連接部分2c設(shè)置成具有預(yù)定的間隔，座板2和管子3由釬焊R1固定在使管子3的上、下端部分3c分別穿過形成在頂部和底部座板2上的管孔2b。
在圖2-4中，僅示出座板2的頂側(cè)部、管3等，它的底側(cè)部未示出。關(guān)于該底側(cè)部，管子3下端部和底部座板2固定成與上側(cè)部垂直相對狀態(tài)。
另外，參見圖2，底板2的連接部分2c具有壁部分2f，其形狀為從主體部分2h向管子3傾斜突出的杯形，形成的管孔2b用于使管子3從座板2的內(nèi)側(cè)插入，還具有在壁部2f頂側(cè)上的第一薄弱部分2d，以及在壁部2f底側(cè)上的薄弱部分2e。
壁部2f在其一端與第一薄弱部分2d相連、另一端與第二薄弱部分2e相連。該第一和第二薄弱部分2d和2e比壁部2f要薄，壁部2f的厚度基本與座板2主體部分2h的厚度相同，并在內(nèi)緣翻邊時同時形成壁部2f。
座板2相鄰的連接部分2c通過底部2g連接，它具有與主體部分2h基本相同的厚度。該連接部分2c形成在管子3插入和固定的管孔2b。
連接部分2c起到在管子3與座板2組裝時使管子3的頂部插入管孔2b中的導(dǎo)向件的作用；在座板2熱膨脹時，該連接部分2c起作用，從而吸收由于第一和第二薄弱部分彎曲而加到管子3上的連接部分2c的熱應(yīng)力的作用。
另一方面，加強(qiáng)件5的兩端部5a由釬焊R2固定，正如圖3所示，它們的上端部所處的狀態(tài)為，它們穿過形成在座板2上的加強(qiáng)件孔5b。
參見圖4，在座板2的外側(cè)，安置一個容器8，密封件9夾在其間，容器的下外周邊部分8a用卷邊方法固定到座板2上。
另外，在該實(shí)施例的熱交換器芯結(jié)構(gòu)H中，座板2、管子3、波紋狀葉片4和加強(qiáng)件5均用鋁制成并預(yù)先組裝在一起，然后在一未示出的熱處理爐中釬焊在一起。
下面將參照圖5描述連接部分2c的傾角。
對于第一實(shí)施例的連接部分2c，當(dāng)連接部分2c的底部2g在相鄰管子3之間距離LA中部位置的原點(diǎn)O時，傾角θ＝tan-1(LB/LA/2)，從原點(diǎn)O到管子3的水平距離為LA/2，從原點(diǎn)O到連接部分2c最高點(diǎn)的高度是LB，該連接部分2c構(gòu)成的形狀滿足下列關(guān)系傾角θ(°)≥25×(板的厚度(mm))+(-125×(管子厚度)+25)。公式1在公式1中管子的厚度作為例子有時是0.13mm到0.23mm。
這里作為例子，在比傳統(tǒng)的座板和管子薄的座板(厚度1.3mm)和管子(厚度0.18mm)聯(lián)合的第一種情況下，連接部分2c做成具有可從公式1得出的大于35°的傾角。
下面將描述包括第一種情況的各種厚度的其它座板2和管子3聯(lián)合所進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果。
圖6表示包括第一種情況的其它各種座板2和管子3聯(lián)合時每個連接部分2c的傾角的變化，在管子中引起的熱應(yīng)力的測量結(jié)果。
正如圖6所示，在第一種情況下，當(dāng)傾角大于35°時，熱應(yīng)力基本為15N/mm2或較低，這證明該聯(lián)合能恰當(dāng)?shù)乇３譄峤粨Q器的正常使用。
另外，正如在同樣的示圖中所示，對于相應(yīng)的其它各種座板和管子的聯(lián)合的由公式1得出的傾角，獲得了同樣的結(jié)果。
注意在第一個實(shí)施例中，第二薄弱部分2c彎曲，吸收了與管子3連接部分的熱應(yīng)力，因此有助于熱應(yīng)力的緩解。
圖7表示進(jìn)行熱沖擊壽命試驗(yàn)的測量結(jié)果，其中冷水和熱水重復(fù)地流過具有比傳統(tǒng)管子薄(厚度0.18mm)和各種厚度的座板2的聯(lián)合。
正如圖7所示，在第一種情況下，當(dāng)傾角大于35°時，該聯(lián)合能通過約7000次的壽命試驗(yàn)，這證明該聯(lián)合能恰當(dāng)?shù)乇３譄峤粨Q器的正常使用。
另外，正如同一視圖所示，對于每個具有各種厚度的其它座板的聯(lián)合，公式1得出的傾角獲得了同樣的結(jié)果。
另外，正如圖8所示，從圖中可以看出專用座板和管子的連接部分的最佳傾角的關(guān)系，這就能得到最佳傾角，從而使座板2和管子3做得較薄，由此防止由于連接部分的熱應(yīng)力而使管子斷裂和/或破壞。
因此，對于本實(shí)施例中的熱交換器芯結(jié)構(gòu)H，公式1可用于很容易地獲得連接部分2c的最佳傾角，該傾角是按照包括座板2的第一和第二薄弱部分2d和2e及管子3厚度的連接部分的平均厚度得出的；并且在此情況下，可防止由于連接部分2c的熱應(yīng)力引起的管子3的斷裂和/或破壞，因此管子3的壽命比傳統(tǒng)管子大大延長了。
另外，采用公式1，連接部分2c的傾角、座板2的厚度和管3的厚度之間的關(guān)系得到綜合考慮，因此有助于使座板2的管子3做薄。
圖9表示本發(fā)明第二個實(shí)施例的熱交換器芯結(jié)構(gòu)的連接部分2c附近的部分。對于這些連接部分2c，底部2g做成平的。
在這種情況下，類似于圖5所示的情況，原點(diǎn)O位于相鄰管子3之間的一個位置上，該原點(diǎn)O與座板2的底面接觸以確定一個傾角θ。
因此，即使當(dāng)連接部分2c做成具有平的部分，公式1仍滿足要求。
前面已描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但本發(fā)明的特殊結(jié)構(gòu)并不僅限于這些實(shí)施例，本發(fā)明包括不超出本發(fā)明精神的范圍內(nèi)的各種設(shè)計的變化。
本發(fā)明熱交換介質(zhì)不僅包括冷卻劑，還包括制冷劑和類似物。
本發(fā)明的熱交換器不僅包括輻射器，還包括冷凝器或類似裝置。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器的芯結(jié)構(gòu)，包括熱交換介質(zhì)流過的管子；連接到上述管子上以輻射通過管子的來自熱交換介質(zhì)的熱量的波紋狀葉片；安置成相互相對并在其間具有預(yù)定間隔的座板，在座板之間具有交錯設(shè)置的上述管子和上述波紋狀葉片，上述座板設(shè)有連接部分，該連接部分設(shè)有主體部分和壁部分，該壁部分從主體部分朝上述管子傾斜，并形成上述管子插入固定的管孔，其中，當(dāng)上述管子的厚度為0.13mm到0.23mm時，連接部分和上述座板主體部分之間的傾角是傾角θ(°)≥25×(板的厚度(mm))+(-125×管子厚度(mm)+25)。
2.按照權(quán)利要求1的熱交換器的芯結(jié)構(gòu)，其中連接部分具有壁部分和與壁部分連接并做成比壁部分薄的薄弱部分。
3.按照權(quán)利要求2的熱交換器的芯結(jié)構(gòu)，其中薄弱部分做成在主體部分和壁部分之間并位于壁部分和管孔之間的位置上的至少一個位置上。
全文摘要
在一種熱交換器的芯結(jié)構(gòu)中，管子和波紋狀葉片交錯地設(shè)置在安置成相互相對的，具有預(yù)定間隔的座板之間。管子的端部插入分別形成在每個頂部和底部座板中形成的管孔中。在座板上設(shè)有連接部分，該連接部分具有從主體部分朝管子傾斜的壁部分。當(dāng)管子厚度為0.13mm到0.23mm時，連接部分的壁部分的傾角θ設(shè)定為滿足下式傾角θ(°)≥25×(板的厚度(mm))+(－125×管子厚度(mm)+25)。
文檔編號F28F9/02GK1542397SQ200410031278
公開日2004年11月3日 申請日期2004年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月27日
發(fā)明者巖崎充, 淺川忍, 輔, 松田大輔, 次, 延, 田坂將次, 今村年延 申請人:卡森尼可關(guān)精株式會社