專利名稱：具有流循環(huán)端蓋的熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有內(nèi)部流體通道的擠壓成型的熱交換器。
背景技術(shù)：
最近幾年中，如果不必須的話，越來越希望冷卻機(jī)動(dòng)車、尤其是柴油機(jī)動(dòng)車使用的燃油。做這項(xiàng)工作的最便利方法是把串聯(lián)的熱交換器插入一種在機(jī)動(dòng)車的發(fā)動(dòng)機(jī)與燃油箱之間延伸的燃油管中。此外，為使這些熱交換器的安裝工作盡可能得簡(jiǎn)單和低廉，有時(shí)選擇空氣冷卻式熱交換器，以避免冷卻液管需要延伸至熱交換器。這種冷卻器的一例可見2003年3月25日提交的美國(guó)專利No.6,536,516。
由于燃油管通常沿著機(jī)動(dòng)車的底側(cè)或底部延伸，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)方便得是把燃油冷卻器安裝在車輛的底部上。然而，這樣做的缺陷是熱交換器暴露于部件，從而受到損壞。在北方氣候下，冰雪還會(huì)導(dǎo)致熱交換器的效率問題。所關(guān)心的另一事情是熱交換器必須高度低或者具有低輪廓，以在車輛底部與路面之間提供足夠的間隙。
一個(gè)為滿足預(yù)期設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)并克服上述缺陷的嘗試顯示在1999年1月13日公開的歐洲專利申請(qǐng)No.EP 0890810中。此專利表示了具有這樣一種主體的燃油冷卻器，該主體是擠壓成型或者連續(xù)鑄造的且包含多條縱向內(nèi)部流道。此主體具有開口端。另一具有冷卻肋或散熱片的部件與主體連接。最后，端件或密封件用于封閉主體的開口端，并使燃油連續(xù)地流經(jīng)該主體內(nèi)的流道。
然而，需要一種比那些先前可用的熱交換器更簡(jiǎn)單且制造成本效率更高的熱交換器。

發(fā)明內(nèi)容
依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種熱交換器包括核心件，限定了從該核心件的第一端延伸至第二端的至少兩條流道，每條流道都具有分別位于該核心件的第一和第二端處的相對(duì)第一和第二流道端部，該核心件具有從其第一端延伸至第二端的第一和第二側(cè)，提供穿過第一側(cè)且與流道流連通的流通孔。第一板件密封位于核心件的一個(gè)端部處的流道端部，以及固定在核心件的第一側(cè)上的第二板件與該核心件的第一側(cè)一起限定了流通孔之間的流路，其中，流經(jīng)至少兩條流道中的一個(gè)的流體經(jīng)由流通孔和流路循環(huán)至該至少兩條流道中的另一個(gè)。
依據(jù)另一方面，提供一種熱交換器包括擠壓成型的核心件，限定了多條流道，每條流道都具有分別位于該核心件的第一端和第二端處的相對(duì)第一和第二流道端部，該核心件具有從其第一端延伸至第二端的第一側(cè)和第二側(cè)，該第一和第二側(cè)中的一個(gè)限定了與流道連通的第一組流通孔，以及該第一和第二側(cè)中的另一個(gè)限定了與流道連通的第二組流通孔。第一整體端蓋與核心件的第一端連接，該第一端蓋具有第一部件和第二部件，該第一部件密封至少一些流道的第一流道端部，該第二部件從該第一端蓋的第一部件起在限定第一組流通孔的核心件的一側(cè)之上局部地延伸，該第一端蓋的第二部件與核心件一起限定了位于至少一些第一組流通孔之間的至少一條流路。第二整體端蓋與核心件的第二端連接，該第二端蓋具有第一部件和第二部件，該第一部件密封至少一些流道的第二流道端部，該第二部件從第二端蓋的第一部件起在限定第二組流通孔的核心件的一側(cè)之上局部地延伸，第二端蓋的第二部件與核心件一起限定了位于至少一些第二組流通孔之間的至少一條流路。
依據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種形成表面冷卻式熱交換器的方法，包括步驟(a)提供擠壓成型的核心件，該核心件限定了多條間隔流道，每條流道都具有分別位于該核心件的第一端和第二端處的相對(duì)第一和第二流道端部，該核心件具有從其第一端延伸至第二端的第一和第二側(cè)，該第一和第二側(cè)之一限定了與流道連通的第一組流通孔，以及該第一和第二側(cè)之另一限定了與流道連通的第二組流通孔；(b)提供第一整體端蓋并把該第一端蓋安裝到核心件的第一端上，該第一端蓋具有第一部件和第二部件，該第一部件密封至少一些流道的第一流道端部，該第二部件從第一端蓋的第一部件起在核心件的限定第一組流通孔的一側(cè)上局部延伸，該第一端蓋的第二部件和核心件限定了位于至少一些第一組流通孔之間的至少一條流路；以及(c)提供第二整體端蓋并把該第二端蓋安裝到核心件的第二端上，該第二端蓋具有第一部件和第二部件，該第一部件密封至少一些流道的第二流道端部，該第二部件從第二端蓋的第一部件起在核心件的一側(cè)上局部延伸，該第二端蓋的第二部件和核心件限定了位于至少一些第二組流通孔之間的至少一條流路。
依據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于表面冷卻式熱交換器的核心件板，該核心件板限定了多個(gè)從該核心件板的第一端延伸至第一端且縱向朝外延伸的散熱片，該散熱片具有被分割成單獨(dú)部分的散熱片外端，且相鄰部分的散熱片外端向著不同方向彎曲。
附圖的簡(jiǎn)要說明參照附圖以例子的方式說明本發(fā)明的示范實(shí)施例，其中

圖1是自依據(jù)本發(fā)明的一種熱交換器實(shí)施例的頂方和左方的透視圖；圖2是自圖1所示熱交換器的底方和左方的透視圖；圖3是圖1所示熱交換器的頂平面圖；圖4是穿過圖3中的線IV-IV的剖視圖；圖5是穿過圖4中的線V-V的局部剖視圖；圖6是依據(jù)本發(fā)明的另一種熱交換器實(shí)施例的透視圖；圖7是依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的熱交換器的底平面圖；圖8是穿過圖7中的線VIII-VIII的剖視圖；圖9是穿過圖7中的線IX-IX的剖視圖；圖10是圖7所示熱交換器的核心件的側(cè)視圖；圖11是圖7所示熱交換器的一種備選散熱片構(gòu)造的局部剖視圖；圖12是類似于圖10的側(cè)視圖，但表示了一種備選散熱片構(gòu)造；圖13是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一種熱交換器實(shí)施例的頂平面圖；圖14是具有一種備選端蓋構(gòu)造的圖6所示熱交換器的局部透視圖；圖15是穿過圖14的線XIV-XIV的局部剖視圖；圖16是表示依據(jù)本發(fā)明的熱交換器的備選散熱片構(gòu)造的局部剖視圖；圖17A和17B都是圖1所示熱交換器的核心件的備選實(shí)施例的剖視圖；圖18和19是表示用于依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的熱交換器的其它備選核心件構(gòu)造的局部剖視圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1-4，依據(jù)本發(fā)明的熱交換器的一示范實(shí)施例通常用參考數(shù)字10指示。熱交換器10尤其適用作燃油冷卻器，因而是一種空氣冷卻式或者液體對(duì)空氣的熱交換器。然而，應(yīng)理解的是，熱交換器10也可用于加熱流體，其也可用于除空氣和燃油以外的流體。熱交換器10還可用作一種用于安裝并冷卻電子部件和其它部件的冷卻板。
熱交換器10包括一具有平板狀部14的細(xì)長(zhǎng)核心件12，該平板狀部14具有頂或第一側(cè)面16以及底或第二側(cè)面18。多個(gè)隔開的散熱片20從第二側(cè)面18起向外延伸?？蛇x擇散熱片20的間距、尺寸和取向，以給熱交換器10提供預(yù)定或者預(yù)期的熱交換特性。
如在圖3和4中最佳可見的，多條隔開的流道形成在核心件12內(nèi)，該多條流道包括第一和最末流道22，24以及多條中間流道26。流道22，24，26由一種沿著板14的第二側(cè)面18從核心件12的第一端28延伸至其第二端30且端部敞開的管狀壁32限定。如在圖4中可見，一些散熱片20從管狀壁32起向外延伸。細(xì)長(zhǎng)的內(nèi)部散熱片34形成在中間流道26的內(nèi)側(cè)管狀壁32上，以加強(qiáng)熱交換和/或使經(jīng)過這些流道的流體湍流化。在一些實(shí)施例中，內(nèi)部散熱片34被完全省略或者用位于流道內(nèi)且單獨(dú)形成的流增強(qiáng)湍流器取代。在熱交換器10中，第一和最末流道22，24省略了內(nèi)部散熱片，以便于把入口和出口配件42，44插入這兩流道的端部?jī)?nèi)。然而，在一些實(shí)施例中，內(nèi)部散熱片也沿著第一和最末流道22，24的部分或全部長(zhǎng)度提供。在熱交換器10中，第一和最末流道具有比中間流道更大的直徑以容納入口和出口配件42，44。然而，在其它實(shí)施例中，所有流道都具有相同尺寸。
如在圖3和4中最佳可見的，流通孔36提供為穿過板14且與每條流道22，24，26流連通。更具體的，每條中間流道26具有至少二個(gè)與其連通的流通孔36，一個(gè)位于核心件12的第一端28附近，而另一個(gè)位于該核心件12的第二端30附近。第一和最末流道22，24中的每個(gè)都具有至少一個(gè)與其連通的流通孔36(在所示實(shí)施例中位于第二端30附近)。
熱交換器10包括分別固定到核心件12的第一和第二端28，30上的第一和第二端蓋38，40。端蓋38和40堵塞中間流道26的否則敞開的端部以及在所示實(shí)施例中的第一和最末流道22，24中每個(gè)的一個(gè)端部。端蓋38還與流通孔36協(xié)作，以提供經(jīng)過核心件12的流道22，24，26的流循環(huán)。入口和出口配件42和44分別與第一和最末流道22，24的未被端蓋之一堵塞的端部連接。
端蓋38，40中的每個(gè)都包括一延伸過流道端部并堵塞該流道端部的塞部46以及一在孔36的上方局部延伸過板14的第一面16的流循環(huán)部48。在所示實(shí)施例中，塞部46和流循環(huán)部基本相互垂直，但也可采用同板14的面16與核心件端部28，30之間的相對(duì)角一致的其它角度。如在圖1和5中最佳可見的，塞部46是一種橫向延伸過核心件流道的開口端的近似平板件。如圖1-5的實(shí)施例所示，塞部46是矩形的，然而也可采用其它形狀，包括提供散熱片20的更多空氣側(cè)暴露的構(gòu)造，只要該塞部密封地覆蓋流道的端部(參見例如，以下更詳細(xì)描述的圖6所示實(shí)施例)。
如自圖中可以理解的，在當(dāng)前所述實(shí)施例中，第二端蓋40的塞部46密封地堵塞位于核心件第二端30處的所有流道22，24，26的端部，然而，在核心件第一端28處，第一端蓋38的塞部46僅堵塞中間流道26的端部，以容納入口和出口配件42，44。當(dāng)然，入口和出口配件不需要在所有實(shí)施例中都位于熱交換器的同一端處，在一些實(shí)施例中可位于核心件的除端部以外的位置，根據(jù)特定熱交換器構(gòu)造的需要對(duì)端蓋38，40的塞部46做出變形以密封流道的端部。
流循環(huán)部48是一種可與板14的第一面16密封連接且包括中央突出的跨接凹進(jìn)或凸起50的近似平板，該跨接凹進(jìn)或凸起50和該板14的第一面16共同限定了密封流路52，該密封流路52與流通孔36協(xié)作以使液流在流道22，24，26之間橫過板14的第一面16循環(huán)。流通孔36優(yōu)選位于離核心件端部足夠近的位置，以出于粘結(jié)目的而使流循環(huán)部48與核心件第一面16之間的表面積較小，但仍然大到足以容納流路52并給該流路周邊提供適度牢固的密封。在一些實(shí)施例中，凹進(jìn)形成在板14的第一面內(nèi)，而不是跨接凸起50或者除了該跨接凸起50(crossover bump)以外，以限定流通孔36之間的流路。
用于形成每個(gè)端蓋的流循環(huán)部48和塞部46的板基本相互垂直，在一種示范實(shí)施例中，部46和48的接合處包括彎曲凸起(bend relief)49(圖5)以幫助實(shí)現(xiàn)循環(huán)部48與塞部46之間的穩(wěn)固垂直關(guān)系。在其它實(shí)施例中，彎曲凸起可省略，或者用槽口取代，或者用凸起槽孔取代。
核心件12可由鋁或鋁合金形成且最便利的是經(jīng)由擠壓成型制成，這樣能夠簡(jiǎn)單地通過把擠壓成型件砍或鋸成預(yù)期長(zhǎng)度來將該核心件12制成任何預(yù)期長(zhǎng)度。流通孔36是在離每個(gè)端部的預(yù)定距離處穿過核心件板14鉆成、戳成或者形成的。在一個(gè)實(shí)施例中，流通孔36提供在與第一和最末流道22，24中的每個(gè)連通的核心件兩端附近，并利用第一端蓋38的一部分密封性地封閉核心件第一端28附近的未用流通孔36(參見圖4)，使得該核心件端部28，30在安裝端蓋和配件之前對(duì)稱。這種構(gòu)造減少制造核心件12所需要的工具加工，還降低制造錯(cuò)誤的可能性，因?yàn)楹诵募瞬康南鄬?duì)取向在連接端蓋和配件之前是不重要的。
端蓋38，40可由銅焊復(fù)合鋁模壓成或者形成，然而在一些實(shí)施例中，為增強(qiáng)耐腐蝕性，非復(fù)合鋁可與銅焊金屬片插件、或者銅焊填充金屬插件、或者填充金屬膏劑或涂層結(jié)合使用。配件42，44也可由鋁或鋁合金制成。熱交換器實(shí)施例可通過把部件組裝到一起或者利用例如爐內(nèi)銅焊把它們銅焊或焊接到一起制得。在其它實(shí)施例中，采用其它連接方法和材料例如但不限于環(huán)氧樹脂類、膠水、焊接、激光焊接和/或粘合劑粘結(jié)來把部件固定到一起。
在一些實(shí)施例中，核心件12可由適當(dāng)非鋁基材料形成，該非鋁基材料包括但不限于擠壓成型或者成形塑料，端蓋38，40和配件42，44之一或多者也可由其它材料例如塑料形成。
如圖3中的流箭頭所示，在當(dāng)前所述實(shí)施例中，將被冷卻的流體(例如，柴油)經(jīng)由入口配件42進(jìn)入核心件12的第一流道22。該流體經(jīng)由核心件第二端30附近的流通孔36離開第一流道22、經(jīng)由流路52越過板14的第一側(cè)面16并進(jìn)入緊鄰該第一流道22的中間流道26內(nèi)。如自圖3可以理解的，端蓋38和40被構(gòu)造成使流體以一種蜿蜒方式順序地流經(jīng)每條平行中間流道26，然后流經(jīng)最末流道24并經(jīng)由出口配件44流出核心件12。
通過對(duì)固定在熱交換器核心件12上的端蓋進(jìn)行修改，可容易地改變經(jīng)過該熱交換器的流循環(huán)以為特定應(yīng)用獲取預(yù)期流循環(huán)。通過例子方式，圖6表示了一種依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的熱交換器60，該熱交換器60類似于熱交換器10但具有經(jīng)變形的第一端蓋38’和第二端蓋40’。第一端蓋38’僅包括單獨(dú)一個(gè)提供流路的跨接凸起50，該流路經(jīng)由核心件第一端28處的流通孔36(圖6中未表示)與所有中間流道26連通，且經(jīng)變形的第二端蓋40’包括兩個(gè)而不是四個(gè)跨接凸起50，其中一個(gè)跨接凸起50提供一種經(jīng)由核心件端部30附近的流通孔36與第一流道22和前三條中間流道26連通的流路，另一跨接凸起50提供一種經(jīng)由連通孔36與最末流道24和后三條中間流道26連通的流路。如自圖6中的流線可理解的，此端蓋構(gòu)造提供這樣一種熱交換器流動(dòng)圖形，其中，流體經(jīng)由第一流道22從核心件第一端28流至第二端30，然后并行經(jīng)由前三條中間流道26從該第二端30流至第一端28，接著并行經(jīng)由隨后三條中間流道26從該第一端28流至第二端30，然后經(jīng)由最末流道24回流到出口配件44。在這種構(gòu)造中，第一和最末流道22和24作為進(jìn)口和出口歧管，并受益于比中間流道26更大的截面積(例如在圖4中可見)。如在圖6中可見的，端蓋38的塞部46包括多個(gè)用于密封流道端部的指狀件62，該指狀件62之間提供有間隔以在熱交換器核心件的端部處增大散熱片20的空氣側(cè)暴露。
經(jīng)由核心件12限定的流道數(shù)量以及利用端蓋提供的循環(huán)圖形可不同于所示的，且可被選擇以提供預(yù)定或預(yù)期的熱交換器性能。本發(fā)明構(gòu)造具有很大程度的靈活性，因?yàn)槎松w可無變化地用于不同長(zhǎng)度的擠壓成型核心件12。另外，不同端蓋可為同一核心件構(gòu)造提供一定范圍的不同流圖形選擇。本發(fā)明構(gòu)造把內(nèi)部流體布線功能和流道密封功能結(jié)合在端蓋內(nèi)，從而避免或者降低需要對(duì)核心件12執(zhí)行昂貴的后擠壓成型加工步驟和銑削步驟。
如上所述，端蓋是整體構(gòu)造，且流循環(huán)部48和塞部46形成一體以提供端蓋。然而在一些實(shí)施例中，單獨(dú)形成的流循環(huán)部和塞部可用在核心件12的一端或兩端。
現(xiàn)在參照?qǐng)D7-9，表示了一種依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的熱交換器70。熱交換器70類似于熱交換器10，但該熱交換器70的細(xì)長(zhǎng)散熱片20被橫向切口線72分割為多個(gè)部分74，76，78，80和82，相繼部分內(nèi)的散熱片的伸展端部朝向交替變化的方向彎曲，以分裂所流經(jīng)空氣(或其它流體)的邊界層。如在圖8和9中最佳可見的，部分74中的散熱片20的外端73橫向朝向核心件12的一個(gè)縱向側(cè)緣以一定角度彎曲，以及部分76中的散熱片20的外端73橫向朝向核心件12的另一縱向側(cè)緣以一定角度彎曲。部分74，78和82中的散熱片端部73都沿著同一方向朝向核心件的一個(gè)側(cè)緣彎曲，交替部分76和80內(nèi)的散熱片端部73都沿著同一方向朝向該核心件的另一側(cè)緣彎曲。
可選擇散熱片部分的彎曲角度、數(shù)量和尺寸，以為特定熱交換器構(gòu)造和應(yīng)用提供預(yù)期或預(yù)定的熱交換性能。在一些應(yīng)用中，僅彎曲狹窄頂部。如在圖8，9和10中可見，在所示實(shí)施例中，橫向切口72終止于限定第一和最末流道22，24的管狀壁32起始的位置，且位于切口線水平與核心件板14之間的散熱片部86是直的。每個(gè)部分的每個(gè)散熱片20的外角84可在切口72附近被圓化以減少尖緣?？稍诤诵募?2已擠壓成型之后切割出切口，以及在這種切割操作之后或者同時(shí)彎曲散熱片端部。圖11表示一種可用在熱交換器70中的備選彎曲散熱片構(gòu)造。如圖11所示，彎曲散熱片部73的外尖端相對(duì)于直線散熱片部86進(jìn)一步彎曲。圖7-11的切口和彎曲散熱片構(gòu)造可用于一定范圍的熱交換器構(gòu)造，例如，可依據(jù)本發(fā)明的此方面切割和彎曲在2003年3月25日提交的美國(guó)專利No.6,536,516中表示的熱交換器的擠壓成型板。切口72不需要是橫向的，以及在一些實(shí)施例中，該切口72相對(duì)于核心件12的細(xì)長(zhǎng)側(cè)緣成90度以外的角度，以及在一些實(shí)施例中，切口向著交替方向延伸。在一些實(shí)施例中，散熱片部分的長(zhǎng)度沿著熱交換器的長(zhǎng)度發(fā)生變化，以及在一些實(shí)施例中，切口72的寬度沿著熱交換器的長(zhǎng)度發(fā)生變化，以提供壓力恢復(fù)和/或增強(qiáng)在從一個(gè)散熱片部分至下一散熱片部分的過渡處的邊界層分裂。以例子方式，圖12表示這樣一種散熱片構(gòu)造，其中，散熱片部分74的長(zhǎng)度比相繼散熱片部分78，80和82長(zhǎng)，且散熱片部分之間的切口尺寸沿著熱交換器發(fā)生變化。
圖13表示一種依據(jù)本發(fā)明另一示范實(shí)施例的又一熱交換器100，該熱交換器100基本與熱交換器10相同，只是該熱交換器100是構(gòu)造用以使兩種獨(dú)立流體經(jīng)由該熱交換器核心件循環(huán)的多流體熱交換器。為提供這種循環(huán)，端蓋38”和40”的流循環(huán)部48提供有兩排跨接凸起50。在每個(gè)流循環(huán)部48上，同與一種流體的流路相關(guān)的跨接凸起50相比，與另一種流體的流路相關(guān)的跨接凸起50相對(duì)于熱交換器端部偏移不同的距離。與各自跨接凸起50連通的流通孔36也按對(duì)應(yīng)的方式偏移。在圖13所示的示范實(shí)施例100中，一種流體經(jīng)由入口配件42(1)進(jìn)入熱交換器、流經(jīng)第一流道22(1)、然后經(jīng)過中間流道26(1)，接著經(jīng)過流道24(1)并經(jīng)由出口配件44(1)流出該熱交換器。另一種流體通過經(jīng)由入口配件42(2)進(jìn)入、流經(jīng)流道22(2)，26(2)，24(2)以及經(jīng)由出口配件44(2)流出熱交換器而經(jīng)由交替平行流道流動(dòng)。應(yīng)理解的是，可采用許多不同循環(huán)圖形。例如，在另一示范實(shí)施例中，不是如圖13所示利用交替流道使兩種流體經(jīng)過核心件，而是第一組相鄰流道循環(huán)提供用于冷卻第一流體例如柴油的蜿蜒路徑，第二組相鄰流道循環(huán)提供用于冷卻第二流體例如動(dòng)力轉(zhuǎn)向油的蜿蜒路徑，由此核心件有效地提供兩個(gè)并排熱交換器。熱交換器100也可構(gòu)造用以循環(huán)多于兩種的內(nèi)部流體。
在本發(fā)明的不同實(shí)施例中，散熱片20之間提供有穿過核心件的板14的空氣流通孔102以允許空氣流經(jīng)該板。這種孔102可在圖13中看到，該孔102在不同實(shí)施例中可以是圓形、橢圓形、矩形縫隙或者其它構(gòu)造。
圖18顯示多流體熱交換器120的另一種示范實(shí)施例的剖視圖。熱交換器120類似于熱交換器100，然而不是利用沿著板14設(shè)置的環(huán)形壁32來限定流道，熱交換器120的流道128(1)和128(2)形成在基本空心核心件122的上下平板124與126之間的內(nèi)部。散熱片20自下板126起向外延伸。在上下板124與126之間延伸的隔壁127把該板124與126之間的區(qū)域分割成具有梯形截面的內(nèi)部流道128(1)和128(2)。如同熱交換器100一樣，端蓋38”和40”(圖18中未表示)用于堵塞流道128(1)和128(2)的端部，以及用于提供經(jīng)由穿過上板提供的流通孔在流道之間的流循環(huán)。在一個(gè)實(shí)施例中，第一流體經(jīng)由流道128(1)流動(dòng)，第二流體經(jīng)由交替流道128(2)流動(dòng)。由于流道的梯形截面，流道128(1)與下板126具有比與上板124更大的熱交換面積，反之對(duì)于流道128(2)也成立。因此，流道128(1)內(nèi)的第一流體能排出熱量給空氣側(cè)散熱片20，而流道128(2)內(nèi)的第二流體能排出熱量給第一流體，以例如在初始預(yù)熱階段過程中加熱該第一流體。
在本發(fā)明的另一示范實(shí)施例中，端蓋38的塞部46構(gòu)造用以為入口和出口配件提供支承和/或銅焊面。以例子方式，圖14和15表示一種用于熱交換器60的備選端蓋，其中，塞部46延伸以環(huán)繞至流道24的孔口的周界。塞部46包括一種凸出環(huán)形軸套部106，配件44的一部分穿過該環(huán)形軸套部106延伸。一種環(huán)圈或突起108提供在配件44上、容納在環(huán)形軸套部106的背面且粘接到該環(huán)形軸套部106的內(nèi)表面上。在另一實(shí)施例中，凸出軸套部106被省略，塞部是平的，且環(huán)圈108抵靠該塞部106的外表面。
應(yīng)理解的是，各種備選散熱片構(gòu)造可用在本發(fā)明的各種實(shí)施例中。以例子方式，圖16表示其它可能的散熱片構(gòu)造，包括用參考數(shù)字110指示的“梳狀”構(gòu)造以及用參考數(shù)字112指示的“星狀”構(gòu)造，在“梳狀”構(gòu)造中，散熱片20自環(huán)形壁32起沿著共同的方向朝外延伸，在“星狀”構(gòu)造中，散熱片20自環(huán)形流道壁32起向外徑向延伸。一些實(shí)施例中，在端蓋38，40之間的區(qū)域內(nèi)提供從核心件12的第一側(cè)起向外延伸的散熱片114。一些實(shí)施例中，散熱片20具有沿著它們的長(zhǎng)度從熱交換器的一端至另一端提供的交替曲線部或者彎曲部，以使流經(jīng)的空氣流湍流化或者分裂。
在另一示范實(shí)施例中，熱交換器10的核心件12如圖17A所示彎曲，以增強(qiáng)散熱片的空氣側(cè)暴露和/或便于安裝該熱交換器。圖17B表示另一實(shí)施例，其中，核心件12大部分是平的，但兩個(gè)相對(duì)側(cè)118相對(duì)于該核心件的中央?yún)^(qū)域向上彎曲。
圖19顯示本發(fā)明一種示范實(shí)施例的另一熱交換器130的局部剖視圖，該熱交換器130類似于熱交換器10，但其中流道26形成在核心件134的散熱片132內(nèi)。這種構(gòu)造可以加強(qiáng)熱傳遞，尤其是核心件134由熱傳遞性能較低的塑料形成的應(yīng)用中?？缃油蛊?0和流通孔36可構(gòu)造用以允許流體經(jīng)由散熱片132連續(xù)循環(huán)、經(jīng)由平行的散熱片組循環(huán)、和/或允許多流體循環(huán)。
在本發(fā)明的另一示范實(shí)施例中，熱交換器10的核心件的平面第一側(cè)面16用于容納一種用于在低溫狀況下預(yù)熱燃油的電熱器(未表示)，在該電熱器關(guān)閉之后，熱交換器起冷卻功能。如上所述，熱交換器在本發(fā)明的各種實(shí)施例中用在除加熱和冷卻汽車相關(guān)流體以外的不同應(yīng)用中，例如一種用于電子設(shè)備例如功率晶體管的冷卻板。核心件的第一側(cè)的平面提供用以與電子設(shè)備良好的熱接觸以進(jìn)行冷卻，且利用流經(jīng)內(nèi)部流道的液體實(shí)現(xiàn)初級(jí)冷卻以及利用空氣側(cè)散熱片完成選擇性的二級(jí)冷卻。
方向參考術(shù)語(yǔ)例如上、下、頂、底、左和右在本說明書中僅用于說明性目的，本發(fā)明的熱交換器可具有預(yù)期的任意取向。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，在本發(fā)明的實(shí)施中，許多替換和變形是可能的而不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍。因此，應(yīng)依據(jù)以下權(quán)利要求書所限定的內(nèi)容來解釋本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器(10，60，100，120，130)，包括核心件(12)，限定了從所述核心件的第一端(28)延伸至第二端(30)的至少兩條流道(22，24，26)，所述每條流道都具有分別位于所述核心件(12)的第一和第二端(28，30)處的相對(duì)第一和第二流道端部，所述核心件(12)具有從其所述第一端(28)延伸至所述第二端(30)的第一和第二側(cè)(16，18)，其特征在于提供穿過所述第一側(cè)(16)且與所述流道流連通的流通孔(36)；第一板件(46)，密封位于所述核心件(12)的一個(gè)端部處的所述流道端部(38，40)；第二板件(48)，固定在所述核心件(1)的所述第一側(cè)(16)上且與所述第一側(cè)一起限定了所述流通孔之間的流路，其中，流經(jīng)所述至少兩條流道(22，24，26)之一的流體經(jīng)由所述流通孔(36)和所述流路(52)循環(huán)至所述至少兩條流道之另一。
2.權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，所述第一板件(46)和所述第二板件(48)整體連接到一起，所述第二板(48)從所述核心件的所述一個(gè)端部起在所述第一側(cè)(16)上局部延伸預(yù)定距離。
3.權(quán)利要求2所述的熱交換器，其特征在于，所述流通孔(36)位于所述核心件(12)的所述一個(gè)端部附近。
4.權(quán)利要求2所述的熱交換器，其特征在于，所述第二板件(48)包括一種固定在所述第一側(cè)(16)上的基本平面部以及一種由外突區(qū)域(50)限定的跨接凹進(jìn)，所述外突區(qū)域(50)形成在所述平面部?jī)?nèi)且限定了所述流路。
5.權(quán)利要求2所述的熱交換器，其特征在于，所述第一板件(46)和所述第二板件(48)基本相互垂直。
6.權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其特征在于，多個(gè)間隔散熱片(20)從所述第二側(cè)(18)起向外延伸。
7.權(quán)利要求6所述的熱交換器，其特征在于，所述散熱片(20)從所述核心件(12)的所述第一端(28)縱向延伸至所述第二端(30)，且每個(gè)所述散熱片(20)都具有一外端，所述散熱片被沿著其縱向長(zhǎng)度分割為相繼的散熱片部分(76，78，80，82)，所述相繼散熱片部分內(nèi)的所述散熱片的所述外端朝向交替的方向彎曲。
8.權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其特征在于，所述核心件(12)包括至少三條所述流道(22，24，26)，每條所述流道都具有分別位于所述核心件(12)的所述第一和第二端(28，30)處的相對(duì)第一和第二流道端部，提供至少兩個(gè)穿過所述核心件(12)的所述第一側(cè)(16)且與每條所述流道流連通的間隔流通孔(36)，包括另一第一板件(46)和另一第二板件(48)，所述另一第一板件(46)密封位于所述核心件的所述另一端處的至少一些所述流道端部，所述另一第二板件(48)固定在所述核心件的所述第一側(cè)上且限定了在另一所述流通孔(36)之間橫過所述第一側(cè)的另一流路。
9.權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其特征在于，所述核心件是擠壓成型的，其包括沿著其所述第二側(cè)(18)設(shè)置且限定所述至少兩條流道的一體管狀壁(32)。
10.一種熱交換器包括擠壓成型的核心件(12)，限定了多條流道(22，24，26)，每條所述流道都具有分別位于所述核心件(12)的第一端(28)和第二端(30)處的相對(duì)第一和第二流道端部，所述核心件具有從其所述第一端延伸至所述第二端的第一側(cè)(16)和第二側(cè)(18)，所述第一和第二側(cè)之一限定了與所述流道(22，24，26)連通的第一組流通孔(36)，以及所述第一和第二側(cè)之另一限定了與所述流道(22，24，26)連通的第二組流通孔(36)；第一整體端蓋(38)，與所述核心件的所述第一端連接，所述第一端蓋具有第一部件和第二部件，所述第一部件密封至少一些所述流道的所述第一流道端部，所述第二部件從所述第一端蓋的所述第一部件起在所述核心件的限定所述第一組流通孔的所述側(cè)上局部延伸，所述第一端蓋的所述第二部件與所述核心件一起限定了位于至少一些所述第一組流通孔之間的至少一條流路；以及第二整體端蓋，與所述核心件的所述第二端連接，所述第二端蓋具有第一部件和第二部件，所述第一部件密封至少一些所述流道的所述第二流道端部，所述第二部件從所述第二端蓋的所述第一部件起在所述核心件的限定所述第二組流通孔的所述側(cè)上局部延伸，所述第二端蓋的所述第二部件與所述核心件一起限定了位于至少一些所述第二組流通孔之間的至少一條流路。
11.權(quán)利要求12所述的熱交換器，其特征在于，多個(gè)間隔散熱片從所述第二側(cè)起向外延伸。
12.權(quán)利要求11所述的熱交換器，其特征在于，所述第一組流通孔和所述第二組流通孔都位于所述核心件的所述第一側(cè)上。
13.權(quán)利要求11所述的熱交換器，其特征在于，所述間隔散熱片基本平行于所述核心件板的縱軸延伸，所述核心件板的至少一部分繞所述縱軸彎曲。
14.權(quán)利要求11所述的熱交換器，其特征在于，所述間隔散熱片基本平行于所述核心件板的縱軸延伸，所述核心件板包括位于其中央部的相對(duì)側(cè)上的第一和第二縱緣部，所述縱緣部相對(duì)于所述中央部成一角度。
15.權(quán)利要求11所述的熱交換器，其特征在于，所述核心件包括一種基本平面的核心件板，所述核心件板具有限定所述核心件的所述第一側(cè)的第一表面，所述板具有面對(duì)的第二表面，多個(gè)環(huán)形壁部沿著所述第二表面從所述第一端起延伸至所述第二端，每個(gè)所述環(huán)形壁部都限定了各自的一條所述流道。
16.權(quán)利要求11所述的熱交換器，其特征在于，所述核心件包括利用隔壁一體連接的第一和第二隔板，所述隔壁把所述第一板與第二板之間的區(qū)域分割成多條流道。
17.權(quán)利要求16所述的熱交換器，其特征在于，每條所述流道都具有梯形截面，所述第一和第二端蓋與所述核心件一起限定了連接交替流道的流路以經(jīng)由相鄰流道獨(dú)立地循環(huán)第一流體和第二流體。
18.權(quán)利要求11所述的熱交換器，其特征在于，所述流道至少部分地限定在所述散熱片內(nèi)。
19.權(quán)利要求11所述的熱交換器，其特征在于，提供穿過所述平面核心件板的多個(gè)空氣流通孔。
20.權(quán)利要求10所述的熱交換器，其特征在于，所述熱交換器是一種多流體熱交換器，所述第一和第二端蓋與所述核心件一起限定了用于連接交替流道的流路以經(jīng)由相鄰流道獨(dú)立地循環(huán)第一流體和第二流體。
21.權(quán)利要求10所述的熱交換器，其特征在于，所述流道包括第一流道、最末流道以及多個(gè)位于所述第一流道與所述最末流道之間的中間流道，所述熱交換器包括一種安裝在所述核心件上以把流體提供給所述第一流道的入口配件以及一種安裝在所述核心件上以自所述最末流道接收所述流體的出口配件，所述第一和第二端蓋構(gòu)造用以從所述第一流道、經(jīng)由所述中間流道、然后進(jìn)入所述最末流道來循環(huán)所述流體。
22.權(quán)利要求21所述的熱交換器，其特征在于，所述第一和第二端蓋以及所述核心件限定了用于經(jīng)由所述中間流道連續(xù)循環(huán)所述流體的所述流路。
23.權(quán)利要求21所述的熱交換器，其特征在于，所述第一和第二端蓋以及所述核心件限定了用于經(jīng)由至少一些所述中間流道以并行流循環(huán)所述流體的所述流路。
24.權(quán)利要求21所述的熱交換器，其特征在于，所述第一和最末流道的截面流通面積比所述中間流道大，所述入口配件固定在所述第一流道的一端上，所述出口配件固定在所述最末流道的一端上。
25.權(quán)利要求24所述的熱交換器，其特征在于，利用位于每條所述中間流道內(nèi)而不是位于所述第一和最末流道內(nèi)的所述核心件限定所述內(nèi)部延伸的散熱片。
26.權(quán)利要求21所述的熱交換器，其特征在于，所述第一端蓋的所述第一部件和所述第二端蓋的所述第一部件中的至少一個(gè)包括一種在所述第一流道和所述最末流道中的至少一個(gè)的所述端部上延伸的配件安裝部，所述配件安裝部限定了一種與所述第一流道和所述最末流道中的所述至少一個(gè)成一直線的孔，所述配件之一被銅焊到與所述第一流道和所述最末流道中的所述至少一個(gè)流協(xié)作的所述配件安裝部上。
27.權(quán)利要求10所述的熱交換器，其特征在于，所述第一組流通孔位于所述核心件的所述第一端附近，所述第二組流通孔位于所述核心件的所述第二端附近。
28.權(quán)利要求10所述的熱交換器，其特征在于，所述第二部件是基本平面的，所述流路由提供在其內(nèi)的凸起區(qū)域限定。
29.一種形成熱交換器的方法，包括步驟提供擠壓成型的核心件，所述核心件限定了多條間隔流道，每條所述流道都具有分別位于所述核心件的第一端和第二端處的相對(duì)第一和第二流道端部，所述核心件具有從其所述第一端延伸至所述第二端的第一和第二側(cè)，所述第一和第二側(cè)之一限定了與所述流道連通的第一組流通孔，以及所述第一和第二側(cè)之另一限定了與所述流道連通的第二組流通孔；提供第一整體端蓋并把所述第一端蓋安裝到所述核心件的所述第一端上，所述第一端蓋具有第一部件和第二部件，所述第一部件密封至少一些所述流道的所述第一流道端部，所述第二部件從所述第一端蓋的所述第一部件起在所述核心件的限定所述第一組流通孔的所述側(cè)上局部延伸，所述第一端蓋的所述第二部件和所述核心件限定了位于至少一些所述第一組流通孔之間的至少一條流路；以及提供第二整體端蓋并把所述第二端蓋安裝到所述核心件的所述第二端上，所述第二端蓋具有第一部件和第二部件，所述第一部件密封至少一些所述流道的所述第二流道端部，所述第二部件從所述第二端蓋的所述第一部件起在所述核心件的所述側(cè)上局部延伸，所述第二端蓋的所述第二部件和所述核心件限定了位于至少一些所述第二組流通孔之間的至少一條流路。
30.權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，所述核心件提供有多個(gè)從所述核心件的所述第一端起延伸至所述第二端的細(xì)長(zhǎng)散熱片，包括步驟通過橫過所述散熱片的外端施加間隔切口把所述散熱片的所述外端分割為相繼散熱片部分，以及向著交替方向彎曲所述相繼散熱片部分的所述外端。
31.權(quán)利要求30所述的方法，還包括在所述間隔切口處圓化所述外端的角緣。
32.一種用于熱交換器的核心件板，所述核心件板限定了多個(gè)從所述核心件板的第一端延伸至第一端且縱向朝外延伸的散熱片，所述散熱片具有被分割成單獨(dú)部分的散熱片外端，且相鄰部分的所述散熱片外端向著不同方向彎曲。
全文摘要
一種具有核心件的熱交換器，該核心件限定了多條間隔流道且具有第一和第二側(cè)，該第一和第二側(cè)之一限定了與流道連通的第一組流通孔，該第一和第二側(cè)之另一限定了與流道連通的第二組流通孔。與核心件的第一端連接的第一整體端蓋密封至少一些流道的第一流道端部且在核心件的一側(cè)之上局部延伸以限定位于至少一些第一組流通孔之間的流路。與核心件的第二端連接的第二整體端蓋密封至少一些流道的第二流道端部且在核心件的一側(cè)之上局部延伸以限定位于至少一些第二組流通孔之間的流路。
文檔編號(hào)F28D1/04GK1771420SQ200480009618
公開日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2004年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月11日
發(fā)明者T·F·塞勒, M·基斯特納 申請(qǐng)人:達(dá)納加拿大公司