專利名稱：換熱器的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求申請(qǐng)日為2001年7月5日的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No.60/302686的優(yōu)先權(quán)。
順便說(shuō)明，因?yàn)榧懿粚?duì)換熱起作用并且形成所謂的死空間，因此，從換熱效率的觀點(diǎn)考慮，希望該集管容積盡可能小。
在圓形截面形狀的前一種集管100中，盡管集管100的耐壓性極好，但是它需要有足夠大的直徑，以便能安裝管101的端頭部分。這必然增加了集管沿管101的縱向的最大直徑，從而導(dǎo)致增大集管100的內(nèi)部容積，或者擴(kuò)大了對(duì)換熱沒(méi)有幫助的死空間。
另一方面，在后一種集管中，因?yàn)榧苡写笾聶E圓形的橫截面形狀，可以減小集管的內(nèi)部容積，這能夠在一定程度上減小死空間。不過(guò)，為了保證足夠的耐壓性，需要增加管101穿過(guò)插入的、靠?jī)?nèi)一半的集管部分102的厚度，這導(dǎo)致增加了集管重量。因此，很難減小集管的重量。
本發(fā)明的目的是提供一種換熱器，該換熱器能夠減小集管的內(nèi)部容積，同時(shí)保證足夠的耐壓性和使重量足夠輕。
當(dāng)空心集管2滿足所有上述條件A-E時(shí)，能夠減小空心集管2的內(nèi)部容積，同時(shí)保證足夠的耐壓性。而且，不需要為了保證耐壓性而增加集管周壁的厚度，這能夠減小集管重量。此外，扁平的內(nèi)周壁部分10的存在減小了集管2的周長(zhǎng)，從而減小了集管重量，這又能夠提供重量輕的換熱器。
優(yōu)選是，該空心集管2滿足以下條件A至E條件Ar＝8-12mm(即從8mm到12mm)條件BRa＝48-65mm(即從48mm到65mm)；
條件CRb＝4-5mm(即從4mm到5mm)；條件Dh＝4.5-5.5mm(即從4.5mm到5.5mm)；以及條件ET＝0.1r-0.2r(即從0.1r到0.2r)。
更優(yōu)選是，該空心集管2滿足以下條件A至E條件Ar＝9.5-10.5mm(即從9.5mm到10.5mm)條件BRa＝55-62mm(即從55mm到62mm)；條件CRb＝4-4.5mm(即從4mm到4.5mm)；條件Dh＝4.8-5.2mm(即從4.8mm到5.2mm)；以及條件ET＝0.1r-0.2r(即從0.1r到0.2r)。
圖3A和3B所示的換熱器是用于汽車空調(diào)系統(tǒng)或房間空調(diào)系統(tǒng)中的鋁冷凝器。在圖3A和3B中，參考標(biāo)號(hào)1表示換熱扁平管，2表示空心集管，3表示由焊鋁板(aluminum brazing sheet)制成的波紋形肋，4表示隔板，5表示制冷劑進(jìn)口，6表示制冷劑出口。
多個(gè)扁平管1布置成彼此平行且有預(yù)定間隔，并通過(guò)使其兩端與集管相連而布置在一對(duì)空心集管2和2之間。波紋形肋3布置在相鄰的扁平管1和1之間。除了集管部分2和2，包括管1和肋3的換熱器部分構(gòu)成一個(gè)有效換熱的芯部。
各空心集管2的內(nèi)部空間由在預(yù)定縱向部分處的隔板4分開(kāi)，制冷劑進(jìn)口5和制冷劑出口6與集管2和2在預(yù)定的縱向部分處相連。因此，通過(guò)制冷劑進(jìn)口5引入的制冷劑曲折地經(jīng)過(guò)該芯部，并從制冷劑出口6流出。
扁平管1是所謂的口琴狀管，由鋁擠出件制成細(xì)長(zhǎng)的圓形截面形狀，且該扁平管1有通過(guò)沿縱向方向延伸的內(nèi)壁連接的上部和下部扁平周壁。扁平管1可以為電焊管。
各空心集管2包括柱形的總管2a以及一對(duì)覆蓋該總管2a兩端的集管帽2b和2b。總管2a是通過(guò)使焊鋁板彎曲成管，以便使側(cè)邊緣彼此對(duì)接，從而形成的釬焊管，該焊鋁板包括芯板和釬焊層，該釬焊層包覆在芯板的一個(gè)或兩個(gè)表面上。在總管2a的與對(duì)接側(cè)邊緣相對(duì)的周壁部分處，以預(yù)定間隔形成多個(gè)管插入孔。各管1的兩端部分插入管插入孔7中，并釬焊在該插入孔7內(nèi)。電焊管、擠出管等都可以代替前述釬焊管(brazing pipe)作為前述總管2a。
空心集管2的、位于管連接側(cè)處的內(nèi)周壁部分形成為向外展開(kāi)的、大致為扁平弓形的內(nèi)周壁部分10。另一方面，空心集管2的、與前述內(nèi)周壁部分10相對(duì)的外周壁部分形成為向外展開(kāi)的、大致半圓形的外周壁部分11。前述扁平弓形內(nèi)周壁部分10和半圓形外周壁部分11通過(guò)光滑彎曲連接彎曲周壁12和12而連接。
具有上述特定結(jié)構(gòu)的空心集管2滿足下面條件A至E條件Ar＝5-15mm(即從5mm到15mm)條件BRa＞＝6r；條件CRb＞＝4mm；條件Dh＝4-6mm(即從4mm到6mm)；以及條件ET＝0.1r-0.2r(即從0.1r到0.2r)，其中，“Ra”是內(nèi)周壁部分10的外表面的曲率半徑，“Rb”是連接彎曲周壁部分12的外表面的曲率半徑，“r”是外周壁部分11的外表面的曲率半徑，“h”是從外周壁部分11的圓心K到內(nèi)周壁部分10的外表面的垂直線長(zhǎng)度，而“T”是集管2的周壁的厚度。
前述扁平的弓形內(nèi)周壁部分10能夠減小集管2的內(nèi)壁容積。此外，因?yàn)榧?滿足前述條件A至E，因此，能夠減小空心集管2的內(nèi)部容積，同時(shí)保證足夠的耐壓性。而且，因?yàn)椴⒉恍枰獮榱吮ＷC耐壓性而增加集管周壁的厚度T，因此可以減小集管2重量。此外，存在扁平的內(nèi)周壁部分10減小了集管2的周長(zhǎng)，從而減小了集管2的重量。
當(dāng)內(nèi)周壁部分10的外表面的曲率半徑“Ra”小于外周壁部分11的外表面的曲率半徑“r”的6倍時(shí)，難以保證有足夠的耐壓性。當(dāng)連接周壁部分12的外表面的曲率半徑“Rb”小于4mm時(shí)，難以保證有足夠的耐壓性。當(dāng)從外周壁部分11的圓心K到內(nèi)周壁部分10的外表面的垂直線長(zhǎng)度“h”小于4mm時(shí)，難以使管1與集管2連接和滿足條件B。另一方面，當(dāng)它超過(guò)6mm時(shí)，難以充分降低集管2的容積。而且，集管2的周壁的厚度“T”小于外周壁部分11的外表面的曲率半徑“r”的0.1倍時(shí)，難以保證足夠的耐壓性。另一方面，當(dāng)它超過(guò)0.2倍時(shí)，難以使集管2保持較輕重量。而且，當(dāng)外周壁部分11的外表面的曲率半徑“r”并不位于前述5mm至15mm的范圍內(nèi)時(shí)，難以形成有合適尺寸的半圓形外周壁部分11。
對(duì)于前述冷凝器，高壓氣體制冷劑通過(guò)制冷劑進(jìn)口5引入芯部，且該制冷劑將與沿縱向前后通過(guò)芯部同時(shí)經(jīng)過(guò)待冷凝的內(nèi)部通道的空氣進(jìn)行換熱，冷凝后的制冷劑從制冷劑出口6流出。如上所述，空心集管2由前述扁平的弓形內(nèi)周壁部分10、前述半圓形外周壁部分11以及與該內(nèi)周壁部分10和外周壁部分11相連的連接彎曲周壁部分12和12構(gòu)成，并滿足所有前述條件A至E。因此，該集管2完全能承受氣體制冷劑的高壓。而且，采用扁平的弓形內(nèi)周壁部分10能夠減小集管2的內(nèi)部容積，這又能減小對(duì)換熱沒(méi)有幫助的死空間。因此，能夠獲得有極好換熱效率的冷凝器。
下面介紹本發(fā)明的實(shí)例。
(實(shí)例1)制備空心集管。該集管包括內(nèi)周壁部分10，該內(nèi)周壁部分10有大致扁平的弓形截面形狀，管連接到該內(nèi)周壁部分10上；外周壁部分11，該外周壁部分11有大致半圓形的截面形狀，并對(duì)著內(nèi)周壁部分10；以及連接彎曲周壁部分12和12，該連接彎曲周壁部分12和12與內(nèi)周壁部分10以及外周壁部分11相連，該集管滿足以下條件。
然后，用前述空心集管制造圖3所示的冷凝器。
條件Ar＝10mm；條件BRa＝60mm；條件CRb＝4mm；條件Dh＝5mm；以及條件ET＝1.3mm假設(shè)在普通圓形集管中產(chǎn)生的應(yīng)力為100％，在該集管中產(chǎn)生的應(yīng)力為163％。因此，在本實(shí)例中，證明產(chǎn)生的應(yīng)力能抑制成較小，能夠獲得足夠的耐壓性。
還證明，該集管的內(nèi)部容積與普通圓形集管相比減小了大約25％，集管的周長(zhǎng)與普通圓形集管相比減小了大約10％，因此，集管的重量減小了大約10％。因此，證明能夠獲得重量輕的集管。
(實(shí)例2)在實(shí)例2中，采用與實(shí)例1相同的結(jié)構(gòu)，但是條件設(shè)置成如下條件Ar＝7.94mm；條件BRa＝50mm；條件CRb＝4mm；條件Dh＝4mm；以及條件ET＝1.1mm假設(shè)在普通圓形集管中產(chǎn)生的應(yīng)力為100％，在該集管中產(chǎn)生的應(yīng)力為146％。因此，在本實(shí)例中，證明產(chǎn)生的應(yīng)力能抑制成較小，能夠獲得足夠的耐壓性。
(對(duì)比實(shí)例)在下面的條件下進(jìn)行類似的評(píng)價(jià)。結(jié)果如表1所示。
條件B(Ra＝20、30、40、50和60mm)，條件C(Rb＝2、3和4mm)如表1中所示進(jìn)行設(shè)置，條件A(r＝10mm)、條件D(h＝5mm)和條件E(T＝1.3mm)固定。
由對(duì)比實(shí)例的結(jié)果證明，產(chǎn)生的應(yīng)力較大，難以保證足夠的耐壓性。表1在集管中產(chǎn)生的應(yīng)力(當(dāng)在普通圓形集管中產(chǎn)生的應(yīng)力的相對(duì)比較值是100)
(r＝10mm，h＝5mm，T＝1.3mm)(*)表示了實(shí)例1的數(shù)據(jù)，其余是對(duì)比實(shí)例的數(shù)據(jù)。在實(shí)例2中的數(shù)據(jù)沒(méi)有在表1中列出。發(fā)明的效果在本發(fā)明的換熱器中，空心集管2由扁平的弓形內(nèi)周壁部分10、半圓形外周壁部分11以及與該內(nèi)周壁部分10和外周壁部分11相連的連接彎曲周壁部分12和12構(gòu)成。因此，采用扁平的弓形內(nèi)周壁部分10能夠減小集管2的內(nèi)部容積。而且，因?yàn)榭招募?滿足所有前述條件A至E，集管2能夠減少它的內(nèi)部容積，同時(shí)充分保證較高的耐壓性。因此，能夠減小對(duì)換熱沒(méi)有幫助的死空間，從而導(dǎo)致極好的換熱效率。
而且，因?yàn)椴恍枰黾蛹苤鼙诘暮穸纫员ＷC耐壓性，因此不會(huì)增加集管2的重量。因此，能夠提供重量輕的換熱器。此外，存在扁平的弓形內(nèi)周壁部分10導(dǎo)致集管2的周長(zhǎng)減小，從而進(jìn)一步減小了集管2的重量。
因?yàn)榕c管相連的周壁部分形成為扁平的弓形內(nèi)周壁部分10，在集管2和管1之間的釬焊長(zhǎng)度更短，從而導(dǎo)致沒(méi)有釬焊缺陷和更容易制造。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明能夠用于需要有足夠的耐壓性和減小的集管容積的換熱器，例如用于汽車空調(diào)系統(tǒng)或房屋空調(diào)系統(tǒng)中的冷凝器。
權(quán)利要求
1.一種換熱器，包括空心集管(2)；以及多個(gè)與所述空心集管(2)相連的換熱管(1)，其中，所述空心集管(2)包括；內(nèi)周壁部分(10)，該內(nèi)周壁部分(10)有大致扁平的弓形橫截面形狀，所述管(1)與該內(nèi)周壁部分(10)連接；外周壁部分(11)，該外周壁部分(11)有大致半圓形橫截面形狀，該外周壁部分(11)對(duì)著所述內(nèi)周壁部分(10)；以及與所述內(nèi)周壁部分(10)和所述外周壁部分(11)相連的連接彎曲周壁部分(12)和(12)，和其中，所述空心集管(2)滿足所有以下條件A至E條件Ar＝5-15mm；條件BRa＞＝6r；條件CRb＞＝4mm；條件Dh＝4-6mm；以及條件ET＝0.1r-0.2r，其中，“Ra”是所述內(nèi)周壁部分(10)的外表面的曲率半徑，“Rb”是所述連接彎曲周壁部分(12)的外表面的曲率半徑，“r”是所述外周壁部分(11)的外表面的曲率半徑，“h”是從所述外周壁部分(11)的圓心(K)到所述內(nèi)周壁部分(10)的外表面的垂直線長(zhǎng)度，而“T”是所述集管(2)的周壁的厚度。
2.一種換熱器，包括一對(duì)以預(yù)定間距彼此平行布置的空心集管(2)(2)；以及多個(gè)換熱管(1)，該換熱管(1)布置在所述空心集管(2)(2)之間，同時(shí)該換熱管(1)的相對(duì)端與所述空心集管(2)(2)相連；其中，所述空心集管(2)包括內(nèi)周壁部分(10)，該內(nèi)周壁部分(10)有大致扁平的弓形橫截面形狀，所述管(1)與該內(nèi)周壁部分(10)連接；外周壁部分(11)，該外周壁部分(11)有大致半圓形橫截面形狀，該外周壁部分(11)對(duì)著所述內(nèi)周壁部分(10)；以及連接彎曲周壁部分(12)和(12)，該連接彎曲周壁部分(12)和(12)與所述內(nèi)周壁部分(10)以及所述外周壁部分(11)相連，和其中，所述空心集管(2)滿足所有以下條件A至E條件Ar＝5-15mm；條件BRa＞＝6r；條件CRb＞＝4mm；條件Dh＝4-6mm；以及條件ET＝0.1r-0.2r，其中，“Ra”是所述內(nèi)周壁部分(10)的外表面的曲率半徑，“Rb”是所述連接彎曲周壁部分(12)的外表面的曲率半徑，“r”是所述外周壁部分(11)的外表面的曲率半徑，“h”是從所述外周壁部分(11)的圓心(K)到所述內(nèi)周壁部分(10)的外表面的垂直線長(zhǎng)度，而“T”是所述集管(2)的周壁的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的換熱器，其中，所述空心集管滿足以下條件A至E條件Ar＝8-12mm；條件BRa＝48-65mm；條件CRb＝4-5mm；條件Dh＝4.5-5.5mm；以及條件ET＝0.1r-0.2r。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的換熱器，其中，所述空心集管滿足以下條件A至E條件Ar＝9.5-10.5mm；條件BRa＝55-62mm；條件CRb＝4-4.5mm；條件Dh＝4.8-5.2mm；以及條件ET＝0.1r-0.2r。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的換熱器，其中所述換熱器是用于汽車空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中的冷凝器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的換熱器，其中所述集管(2)有多個(gè)管插入孔(7)，這些管插入孔(7)沿所述內(nèi)周壁部分(10)的縱向以預(yù)定間距形成于所述內(nèi)周壁部分(10)上，其中，各所述管(1)的端部插入所述管插入孔(7)內(nèi)，并固定在該管插入孔(7)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的換熱器，其中所述集管(2)包括柱形總管(2a)和封閉所述總管(2a)的兩端的集管蓋(2b)(2b)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的換熱器，其中所述總管(2a)是通過(guò)使焊鋁板彎曲成管，以便使側(cè)邊緣彼此對(duì)接，從而形成的釬焊管，該焊鋁板包括芯板和釬焊層，該釬焊層包覆在芯板上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的換熱器，其中所述管插入孔(7)形成于與所述側(cè)邊緣的對(duì)接部分相對(duì)的周壁部分處。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的換熱器，其中所述總管(2a)是擠出管。
全文摘要
一種換熱器，包括集管(2)以及與該集管相連的多個(gè)管(1)。該集管(2)包括內(nèi)周壁部分(10)，該內(nèi)周壁部分(10)有大致扁平的弓形橫截面形狀，所述管(1)與該內(nèi)周壁部分(10)連接；外周壁部分(11)，該外周壁部分(11)有大致半圓形橫截面形狀，該外周壁部分(11)對(duì)著所述內(nèi)周壁部分(10)；以及與所述內(nèi)周壁部分(10)以及所述外周壁部分(11)相連的連接彎曲周壁部分(12)。該集管(2)的參數(shù)如內(nèi)周壁部分(10)的外部曲率半徑Ra、連接彎曲周壁部分(12)的外部曲率半徑Rb、外周壁部分(11)的外部曲率半徑落在特定范圍內(nèi)，從而減小了集管容積和重量，同時(shí)保證足夠的耐壓性。
文檔編號(hào)F28F9/18GK1447900SQ01813868
公開(kāi)日2003年10月8日 申請(qǐng)日期2001年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月4日
發(fā)明者北崎聰 申請(qǐng)人:昭和電工株式會(huì)社