專利名稱：熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括多個(gè)管和多個(gè)散熱片的熱交換器。例如，熱交換器可以適合用作 用于車(chē)輛空調(diào)的熱交換器，如制冷劑散熱器、制冷劑蒸發(fā)器、加熱器芯體等等。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的熱交換器包括用于在流體和空氣之間進(jìn)行熱交換的熱交換芯體部。熱交換 芯體部由諸如水或制冷劑之類的流體流入其中的多個(gè)扁平管和結(jié)合至扁平管扁平表面的 散熱片構(gòu)造而成。熱交換芯體部的散熱片設(shè)置有通過(guò)切割并立起散熱片表面而形成的條 板。由于條板形成在散熱片中，則它能夠防止溫度邊界層持續(xù)擴(kuò)展，由此改善熱交換性能。如果條板形成在散熱片接觸扁平管的扁平表面的接觸部中，則可能在扁平管和散 熱片之間的接觸部處產(chǎn)生接觸誤差。因此，條板通常形成在散熱片中與接觸扁平管的接觸 部隔開(kāi)預(yù)定距離的位置處。因此，當(dāng)空氣在沒(méi)有條板的位置處通過(guò)散熱片時(shí)，則可能不能充 分地改善熱交換器的空氣側(cè)的熱交換性能。非專利文獻(xiàn)1提出了一種熱交換器，其中圓弧形突出部設(shè)置在相應(yīng)的扁平管的兩 個(gè)端部處，由此降低流向沒(méi)有條板的散熱片側(cè)的空氣量(非專利文獻(xiàn)1 :1990年2月15日 出版的 JOURNAL OF NIPPONDENSO TECHNICALDISCL0SURE, No. 70-139)。然而，在非專利文獻(xiàn)1中，突出部?jī)H沿空氣流動(dòng)方向設(shè)置在相應(yīng)的扁平管的兩個(gè) 端部處。因此，空氣會(huì)流向管端突出部之間的扁平管的扁平表面。因此，空氣在靠近接觸部 的位置處流向沒(méi)有條板的散熱片，且不能有效地改善熱交換器的空氣側(cè)上的熱交換性能。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問(wèn)題而提出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種能夠有效地改善 熱交換性能的熱交換器。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種熱交換器，包括其中流動(dòng)流體的多個(gè)扁平管；多個(gè) 散熱片，每個(gè)散熱片連接至相鄰管的扁平表面，以增加在所述管外側(cè)流動(dòng)的空氣側(cè)的熱交 換面積；和流阻部，以突出尺寸從所述管的所述扁平表面上突出至外側(cè)。所述散熱片包括具 有板面的板部和從板部的所述板表面上突出的散熱片凸起。而且，散熱片凸起設(shè)置為與所 述管的所述扁平表面隔開(kāi)預(yù)定距離，并且流阻部從所述管的所述扁平表面上突出的所述突 出尺寸等于或大于所述預(yù)定距離。由于流阻部從所述管的所述扁平表面上突出的所述突出尺寸等于或大于所述預(yù) 定距離，則可以增加流向不具有散熱片凸起的散熱片表面的一部分的空氣的流阻，因此，可 以降低流向不具有散熱片凸起的散熱片表面的一部分的空氣流速或/和流量，由此可以相 對(duì)增加流向具有散熱片凸起的散熱片表面的一部分的空氣流速或/和流量。因此，可以有 效地增加熱交換器中的熱交換性能。例如，流阻部的突出尺寸與所述預(yù)定距離之比可以在從1至3. 5的范圍中。在這 種情況中，可以進(jìn)一步有效地改善熱交換性能。
而且，所述管的所述扁平表面的一部分可以從所述管的內(nèi)側(cè)突出至所述管的外 側(cè)，以形成所述流阻部和凹陷部，該凹陷部在設(shè)置所述流阻部的位置處設(shè)置在所述管的內(nèi) 壁面上。可替換地，流阻部可以為不同于所述管的構(gòu)件，并可以結(jié)合至所述管的所述扁平表所述流阻部可以分別設(shè)置在所述管的相對(duì)的扁平表面上，或至少在沿空氣流動(dòng)方 向的上游部分處設(shè)置在所述管的所述扁平表面上。在該熱交換器中，所述流阻部可以由沿在所述管中流動(dòng)的所述流體的流動(dòng)方向以 所述散熱片的間距尺寸的間隔布置的多個(gè)突出部構(gòu)造而成?？商鎿Q地，所述多個(gè)管包括其中的每一個(gè)都設(shè)置有流阻部的第一管和不具有流阻 部的第二管。在這種情況中，第一管和第二管可以沿管堆疊方向交替布置。流阻部可以由多個(gè)突出部構(gòu)造而成。這種情況中，從所述管的所述扁平表面上突 出至外側(cè)的每個(gè)突出部可以具有近似半球形的形狀。而且，所述散熱片凸起可以為通過(guò)切割并立起所述散熱片的所述板部的一部分而 設(shè)置的縫窗形條板。此外，所述散熱片可以具有其中設(shè)置所述條板的條板形成部和沿管堆 疊方向位于所述條板形成部?jī)蓚?cè)的非切割部。在這種情況中，散熱片的非切割部可以連接 至所述管的所述扁平表面，并且流阻部的突出尺寸可以等于或大于非切割部沿管堆疊方向 的尺寸。所述管的所述扁平表面可以設(shè)置有從所述管的所述扁平表面的內(nèi)側(cè)面突進(jìn)到所 述管的內(nèi)側(cè)的多個(gè)內(nèi)突出部。此外，流阻部可以由從所述管的所述扁平表面的外側(cè)突出至所述管的外側(cè)的多個(gè) 外突出部構(gòu)造而成。在這種情況中，所述外突出部和內(nèi)突出部可以交替設(shè)置在所述管的一 個(gè)扁平表面上。可替換地，所述外突出部可以設(shè)置在所述管的一個(gè)扁平表面上，所述內(nèi)突出 部可以設(shè)置在所述管的與所述一個(gè)扁平表面相對(duì)的另一個(gè)扁平表面上。


根據(jù)下文參照附圖進(jìn)行的描述，本發(fā)明的其它目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯，在 附圖中相同的部件由相同的附圖標(biāo)記表示，并且在附圖中圖1為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的熱交換器的正視圖；圖2為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的熱交換器的芯體部的一部分的透視圖；圖3A為示出根據(jù)該實(shí)施方式的形成在扁平管的扁平表面上的流阻部和散熱片的 非切割部的示意圖，圖3B為沿圖3A中的IIIB-IIIB線截取的橫截面視圖；圖4A為示出位于其中作為流阻部的突出部未設(shè)置在相鄰的管上的比較例中的相 鄰管之間的散熱片上的氣流的變化的示意圖，圖4B為示出在圖4A的比較例中空氣流動(dòng)方 向中的位置、在散熱片的一側(cè)非切割部上流動(dòng)的空氣的流量比、以及散熱片的切割部上流 動(dòng)的空氣的流量比之間的關(guān)系的圖示；圖5A為示出位于其中作為流阻部的突出部設(shè)置在散熱片一側(cè)處的管上的實(shí)施方 式的例子中的相鄰管之間的散熱片上的氣流的變化的示意圖，圖5B為示出在圖5A的例子 中空氣流動(dòng)方向中的位置、在散熱片的一側(cè)非切割部上流動(dòng)的空氣的流量比、以及在散熱 片的切割部上流動(dòng)的空氣的流量比之間的關(guān)系的圖示；
圖6為用于在鼓風(fēng)扇的泵浦功率設(shè)為恒定時(shí)評(píng)估熱交換器的熱交換性能的圖示；圖7A和7B為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的修改例的設(shè)置在管的扁平表面上的流阻 部的示意性透視圖；圖8A和8B為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的另一修改例的設(shè)置在管的扁平表面上的 流阻部的示意圖；圖9為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的另一修改例的設(shè)置在管的扁平表面上的流阻 部的示意圖；圖10為示出根據(jù)本發(fā)明其它實(shí)施方式的熱交換器的一部分的透視圖；圖IlA為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的另一修改例的設(shè)置在管的扁平表面上的流 阻部和內(nèi)突出部的示意圖，圖IlB為沿圖IlA中的XIB-XIB截取的橫截面視圖；圖12為示出發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑側(cè)上的雷諾數(shù)(Re)和熱交換性能比(Nu/Nuo)之間的 關(guān)系的圖示；以及圖13為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的另一修改例的設(shè)置在管的扁平表面上的流阻 部和內(nèi)突出部的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下將參照?qǐng)D1至6描述本發(fā)明的實(shí)施方式。在本實(shí)施方式中，本發(fā)明的熱交換 器通常用作用于車(chē)輛空氣調(diào)節(jié)器中的加熱裝置的加熱器芯體。圖1為示出本實(shí)施方式的熱 交換器的正視圖，該熱交換器用作用于加熱車(chē)廂的加熱器芯體。圖2為示出圖1中示出的 加熱器芯體的芯體部的一部分的示意性透視圖。圖3A為示出根據(jù)該實(shí)施方式的形成在扁 平管的扁平表面上的流阻部和散熱片的非切割部的示意圖，圖3B為沿圖3A中的IIIB-IIIB 線截取的橫截面視圖。作為加熱器芯體的熱交換器構(gòu)造為在由車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱加熱的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑 (熱水)和將被吹入車(chē)廂中的空氣之間進(jìn)行熱交換。因此，加熱器芯體為用于加熱將要吹入 車(chē)廂內(nèi)的空氣的加熱熱交換器。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑由設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑回路中的水泵(未示 出)供應(yīng)至加熱器芯體，空氣由位于加熱器芯體的車(chē)輛后側(cè)的鼓風(fēng)扇(未示出)供應(yīng)至加 熱器芯體。作為加熱器芯體的熱交換器設(shè)置有用于在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑和空氣之間進(jìn)行熱交換 的熱交換芯體部。如圖1所示，熱交換芯體部包括發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑流入其中的多個(gè)扁平管1 和多個(gè)散熱片2。管1沿管堆疊方向堆疊，散熱片2位于將要結(jié)合至管1的外扁平表面10 的相鄰管1之間。因此，散熱片2增加了空氣側(cè)的熱交換面積，并且能夠便于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑 和空氣之間的熱交換。一對(duì)高位水箱3位于管1的兩個(gè)縱向端側(cè)，沿垂直管1的縱向方向的方向延伸，并 與對(duì)應(yīng)的管1連通。而且，兩個(gè)側(cè)板4位于芯體部的沿管堆疊方向的兩側(cè)，以加強(qiáng)芯體部。例如，管1、散熱片2、高位水箱3和側(cè)板4由金屬(如，鋁合金)制成，并通過(guò)銅焊 接整體地結(jié)合。如圖2所示，每個(gè)管沿截面都為扁平管，并在其中限定流體通道(如，本實(shí)施方式 中的冷卻劑通道)。每個(gè)管1都結(jié)合至高位水箱3，使得管1截面上的主方向?qū)?yīng)于空氣流 動(dòng)方向，如圖1和2所示。因此，空氣流動(dòng)方向垂直于縱向方向和管堆疊方向。
散熱片2通過(guò)銅焊接結(jié)合至管1的外扁平表面10。散熱片2為波紋狀散熱片，其中 的每一個(gè)形成波紋形狀。每個(gè)散熱片2彎曲，以具有相鄰的兩個(gè)板部2a和彎曲以接續(xù)相鄰 的兩個(gè)板部2a的彎曲部2b。波紋狀散熱片2的彎曲部2b銅焊接至管1的外扁平表面10。 在圖2的例子中，波紋狀散熱片2的彎曲部2b設(shè)置為連接至相鄰管1的外扁平表面10。作為散熱片凸起的多個(gè)帶窗形條板2c形成在每個(gè)板部2a上，沿與空氣流動(dòng)方向 交叉的方向從板部2a的板表面上突出。所述多個(gè)條板2c通過(guò)切割并立起板部2a的一部 分而形成。因此，在散熱片2的板部2a的板表面上通過(guò)的空氣與散熱片板表面碰撞，由此 擾亂氣流，以便可以增加空氣側(cè)的熱傳輸效率。各個(gè)條板2c的兩端沿垂直于空氣流動(dòng)方向的方向設(shè)置在與彎曲部2b隔開(kāi)的位置 處，以與管1的扁平表面10和彎曲部2b之間的接觸部隔開(kāi)預(yù)定距離L。因此，散熱片2具 有其中通過(guò)切割并立起散熱片2的一部分而形成條板2c的條板形成部2d和其中不形成條 板2c的非切割部2e。非切割部2e沿垂直于空氣流動(dòng)方向的方向設(shè)置在散熱片2的條板端 和管1的扁平表面10之間，如圖2所示。如圖3A和3B所示，當(dāng)非切割部2e的位于條板2c每端和管1的相鄰扁平表面10 之間的沿垂直于空氣流動(dòng)方向的管堆疊方向的距離為L(zhǎng)時(shí)，非切割部2e的該距離L約在散 熱片2的散熱片高度ra的5%至8%的范圍內(nèi)。在這里，散熱片高度ra為沿管堆疊方向的 相鄰管1之間的散熱片尺寸。例如，當(dāng)散熱片高度ra為4mm時(shí)，非切割部2e的該距離L約 為 0. 2mmο與條板2c形成在非切割部2e區(qū)域的情況相比，由于條板2c不形成在非切割部2e 中，則可以降低空氣側(cè)的熱傳輸效率。因此，為了改善散熱片2在空氣側(cè)的熱傳導(dǎo)性能，有 必要降低通過(guò)非切割部2e的空氣的流量，并增加通過(guò)條板形成部2d的空氣的流量。在本實(shí)施方式中，流阻部11設(shè)置在相鄰的彎曲部2b之間的扁平表面10上，以便 打斷通過(guò)非切割部2e的空氣的流動(dòng)。在本實(shí)施方式中，流阻部11分別設(shè)置在多個(gè)管1上。如圖2和3A所示，設(shè)置了作為流阻部11的多個(gè)半球形突出部11a，其從管1的每 個(gè)扁平表面10上突出至外側(cè)(空氣側(cè))。因此，在形成突出部Ila的位置處，多個(gè)凹陷部 12形成在管1的每個(gè)扁平表面10上的內(nèi)壁面中。多個(gè)突出部Ila(如，7個(gè))沿空氣流動(dòng) 方向以相等的間隔在管1的外扁平表面10上布置成直線，如圖3B所示。而且，如圖3A所示，作為流阻部11的突出部Ila沿平行于在管1中流動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī) 冷卻劑的流動(dòng)方向布置，以等于沿發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑流動(dòng)方向的波紋狀散熱片2的散熱片間距 FP的距離相互間隔開(kāi)。在這里，管1中的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的流動(dòng)方向?qū)?yīng)于管縱向方向，并垂 直于空氣流動(dòng)方向。如圖3A所示，波紋狀散熱片2的散熱片間距FP是相鄰的彎曲部2b之 間沿管縱向方向(即，管1中的冷卻劑流動(dòng)方向)的距離。突出部Ila與管1 一體地形成，使扁平表面10的一部分從其中流動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑 的管1的內(nèi)側(cè)突出至其中流動(dòng)空氣的管1的外側(cè)。因此，在形成突出部Ila的位置處，凹陷 部12形成在管1的內(nèi)壁面中。在本實(shí)施方式中，形成作為氣流的流阻部11的突出部11a，使得突出部Ila的突 出高度H變?yōu)榇笥诜乔懈畈?e沿垂直于扁平表面10的方向的長(zhǎng)度L。在這里，突出高度H 為突出部Ila沿垂直于扁平表面10的方向的突出尺寸，并且垂直于扁平表面10的方向?qū)?應(yīng)于管堆疊方向。例如，當(dāng)非切割部2e的長(zhǎng)度L為0. 2mm時(shí)，突出部11的突出高度H可以設(shè)為0. 4mm。通過(guò)恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置突出部Ila的突出高度H，可以恰當(dāng)?shù)馗纳瓶諝鈧?cè)的熱交換性 能。通常，散熱片2的熱交換性能根據(jù)通過(guò)條板形成部2d的空氣的流速或/和流量的 增加而增加。在突出部Ua設(shè)置在散熱片2 —側(cè)的情況下和在其中不設(shè)置突出部Ila的情 況下，本發(fā)明人研究了散熱片2的與在散熱片板面上流動(dòng)的空氣的流速、流量等等的變化 一致的熱傳導(dǎo)性能。接下來(lái)，將基于圖4A至5B描述本發(fā)明人的試驗(yàn)和試驗(yàn)結(jié)果。圖4A和4B為示出 在其中不設(shè)置突出部Ila的情況中通過(guò)散熱片板面的氣流中的變化的示意圖，圖5A和5B 示出在其中在一側(cè)設(shè)置突出部Ila的情況中通過(guò)散熱片板面的氣流中的變化的示意圖。圖 4A和5A示出了當(dāng)從管1的縱向方向觀看散熱片2的板部2a時(shí)散熱片板面上的氣流分布。 在圖4B和5B中，水平軸示出沿空氣流動(dòng)方向從上游側(cè)至下游側(cè)的散熱片表面的位置。而 且，在4B和5B中，左側(cè)垂直軸示出了由“ ”表示的非切割部2e —側(cè)(圖4A和5A中的上 側(cè))中的氣流比(％)，右側(cè)垂直軸示出了由“ □”表示的條板形成部2d中的氣流比(％)。 在試驗(yàn)中，上、下非切割部2e上的總氣流比設(shè)為總空氣量(100% )。在圖4A中，由A和B表示的區(qū)域?yàn)榱魉僮優(yōu)榈扔诨虼笥?m/s的區(qū)域。如圖4A中 的區(qū)域A和B所示，在管1的扁平表面10上不具有突出部Ila的熱交換器中，散熱片板面 的非切割部2e上的下游側(cè)的空氣的流速在區(qū)域B中變?yōu)樽畲?，條板形成部2d中的空氣的 流速變?yōu)樾∮趨^(qū)域B的非切割部2e中的空氣的流速。而且，如圖4B所示，非切割部2e中 在下游側(cè)上的氣流比約為11%，而條板形成部2d(切割部)中的氣流比約為77%。如圖4A中的區(qū)域A、B和C所示，在管1的扁平表面10上在上側(cè)處設(shè)置有突出部 1 Ia的熱交換器中，散熱片板面的切割部2e上的下游側(cè)的空氣流速在區(qū)域C中變?yōu)樽钚?，?區(qū)域C中，條板形成部2d上的空氣流速變?yōu)榇笥诜乔懈畈?e上的空氣流速。在圖5A中， 由于在下側(cè)未設(shè)置突出部11a，因此在區(qū)域B中流速變?yōu)榈扔诨虼笥?m/s。而且，如圖5B 所示，在下游側(cè)的非切割部2e的上側(cè)處的氣流比約為7%，而在條板形成部2d (切割部)處 的氣流比約為85%。因此，與不具有突出部Ila的熱交換器相比，在管1的扁平表面10上設(shè)置有突出 部Ila的熱交換器中，可以有效地增加通過(guò)設(shè)置有條板2c的條板形成部2d的空氣的流速 和流量。因此，通過(guò)在管1的扁平表面10上設(shè)置突出部11a，可以有效地改善散熱片2在空 氣側(cè)的熱傳導(dǎo)性能。當(dāng)突出部Ila的突出高度H相對(duì)于非切割部2e的長(zhǎng)度L變大時(shí)，在芯體部中流動(dòng) 的空氣的流阻變大，從而增加鼓風(fēng)扇中消耗的功率，并降低熱傳輸效率。因此，在本實(shí)施方式中，相對(duì)于非切割部2e的尺寸恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置突出部Ila的突出 高度H。例如，突出部Ila的突出高度H與非切割部2e的長(zhǎng)度L之比(H/L)設(shè)置在1. 0至 3. 5的范圍內(nèi)。在這種情況中，在將鼓風(fēng)扇的泵浦功率設(shè)為恒定時(shí)評(píng)估熱傳導(dǎo)性能。將基于圖6描述熱傳導(dǎo)性能的評(píng)估結(jié)果。圖6用于檢查鼓風(fēng)扇的泵浦功率設(shè)為恒 定時(shí)熱傳導(dǎo)性能的評(píng)估結(jié)果。在圖6中，水平軸示出突出部Ila的突出高度H與非切割部 2e的長(zhǎng)度L之比H/L，垂直軸示出由下述公式Fl定義的熱傳導(dǎo)性能的評(píng)估值E。E= ( α / α s) / (dPa/dPas) 1/3 (Fl)在這里，α表示熱傳輸效率，dPa表示設(shè)置有突出部Ila的熱交換器中的摩擦阻力，α s表示熱傳輸效率，dPas表示不具有突出部Ila的熱交換器中的摩擦阻力。式Fl是 一個(gè)通式，示出了如具有恒定泵浦功率的熱交換器的熱傳導(dǎo)性能的評(píng)估值E，如在由出版社 Taylor&Francis 出版的"Principles of Enhanced Neat Transfer，，(第二版)(作者Ralph L. Webb, Nae-Hyun Kim)第58和59頁(yè)中描述的那樣。如圖6所示，當(dāng)在鼓風(fēng)扇的泵浦功率恒定的情況下突出部Ila的突出高度H與非 切割部2e的長(zhǎng)度L之比(H/L)設(shè)為約2. 2時(shí)，熱傳導(dǎo)性能的評(píng)估值E變?yōu)樽畲?如，107%)。 在熱傳導(dǎo)性能的評(píng)估值E等于或大于105%的范圍中，即使在熱交換器產(chǎn)品之間有變化時(shí)， 也能有效地改善熱傳導(dǎo)性能。因此，當(dāng)突出部Ila的突出高度H與非切割部2e的長(zhǎng)度L之 比(H/L)設(shè)置在1.0至3.5(即，1.0彡!1/1彡3.5)的范圍中時(shí)，能夠確保改善熱交換器地 的熱傳導(dǎo)性能。如上所述，當(dāng)作為流阻部11設(shè)置在管1的扁平表面10上的突出部Ila的突出高 度H變?yōu)榇笥诜乔懈畈?e的長(zhǎng)度L時(shí)，可以增加在不具有條板2c的非切割部2e中流動(dòng)的 空氣的流阻。因此，可以降低通過(guò)在散熱片板面上不具有條板2c的非切割部2e的空氣的流速 和流量，以及可以有效地改善設(shè)置有條板2c的條板形成部2d的空氣的流速和流量。因此， 可以充分地改善熱交換器的熱傳導(dǎo)性能。因此，當(dāng)突出部Ila的突出高度H設(shè)在1. 0至3. 5的范圍中時(shí)，可以有效地改善熱 傳導(dǎo)性能。通過(guò)使扁平表面10的一部分從管1的其中流動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的內(nèi)側(cè)突出至管1 的其中流動(dòng)空氣的外側(cè)，突出部Ila與管1 一體地形成。因此，在形成突出部Ila的位置處， 凹陷部12形成在管1的內(nèi)側(cè)。因此，在管1內(nèi)側(cè)流動(dòng)的諸如發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑之類的流體被擾亂，由此還改善了流 體側(cè)(發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑側(cè))的熱傳導(dǎo)性能。而且，在根據(jù)本實(shí)施方式的熱交換器中，突出部Ila沿冷卻劑流動(dòng)方向(管縱向方 向)布置，以散熱片2的間距尺寸FP隔開(kāi)，如圖3A所示。因此，當(dāng)散熱片2結(jié)合至管1時(shí)， 能夠容易地設(shè)置散熱片2的位置。因此，可以改善熱交換器的產(chǎn)品性能。(其它實(shí)施方式)雖然已經(jīng)參照附圖聯(lián)系優(yōu)選實(shí)施方式全面描述了本發(fā)明，但要注意到，各種改變 和修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是明顯的。(1)在上述實(shí)施方式中，每個(gè)突出部Ila形成了半球形形狀，從扁平表面10上突出 至管1的外側(cè)。然而，突出部Ila的突出形狀不限于半球形形狀。例如，如圖7A所示，流阻 部11可以由沿空氣流動(dòng)方向布置成直線的多個(gè)半橢圓形突出部Ila構(gòu)造而成。可替換地， 如圖7B所示，流阻部11可以由沿空氣流動(dòng)方向在管1上連續(xù)延伸的單個(gè)柱狀突出部Ila 構(gòu)造而成。圖7A和7B僅示出了上述實(shí)施方式的流阻部11的修改形狀的例子。流阻部11 可以改變?yōu)槠渌螤睢?2)在上述實(shí)施方式及其修改例中，通過(guò)使扁平表面10的一部分從管1的其中流 動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的內(nèi)側(cè)突出至管1的其中流動(dòng)空氣的外側(cè)，作為流阻部11的突出部Ila與 管1 一體地形成。然而，作為流阻部11的突出部Ila可以與管1分開(kāi)形成并可以結(jié)合至管 1。在這種情況中，突出部Ila可以結(jié)合至現(xiàn)有的管1的外扁平表面，因此不要改變通用管的形狀。因此，可以改善熱交換器的產(chǎn)品性能。(3)在上述實(shí)施方式中，突出部Ila設(shè)置在每個(gè)管1的相對(duì)的扁平表面10上，并被 布置為沿垂直于空氣流動(dòng)方向的方向以散熱片2的間距尺寸相互隔開(kāi)。然而，突出部Ila 的配置不限于此。例如，如圖8A所示，作為流阻部11的突出部Ila可以設(shè)置在管1的一個(gè)扁平表面 10上，同時(shí)突出部Ila不形成在管1的與所述一個(gè)扁平表面10相對(duì)的另一個(gè)扁平表面上。 與不具有任何突出部Ila的管相比，當(dāng)突出部Ila形成在管1的一個(gè)扁平表面10上時(shí)，可 以增加空氣側(cè)的熱傳導(dǎo)性能。而且，在這種情況中，能夠容易地將散熱片2設(shè)置在合適的位置上。而且，作為流阻部11的突出部Ila可以設(shè)置為由對(duì)應(yīng)于散熱片2間距數(shù)倍(如， 兩倍)的距離隔開(kāi)，如圖8B所示。圖8A和8B為突出部Ila的配置的修改例。其它部分可 以類似于上述第一實(shí)施方式。(4)在上述實(shí)施方式中，突出部Ila設(shè)置在管1的扁平表面10上，并沿空氣流動(dòng)方 向布置，以沿空氣流動(dòng)方向以相同的間隔相互隔開(kāi)。然而，突出部Ila的配置不限于沿著空 氣流動(dòng)方向成直線。例如，突出部Ila可以僅在上游空氣側(cè)設(shè)置在管1的扁平表面10上， 同時(shí)突出部Ila不形成在管1的扁平表面10的下游空氣側(cè)?？商鎿Q地，在沿空氣流動(dòng)方向 的上游空氣側(cè)設(shè)置在管1的扁平表面10上的突出部Ila的數(shù)量設(shè)置為比沿空氣流動(dòng)方向 的下游空氣側(cè)的突出部Ila的數(shù)量多。(5)而且，在上述實(shí)施方式中，作為流阻部11的突出部Ila設(shè)置在多個(gè)管1的每個(gè) 扁平表面10上。然而，作為流阻部11的突出部Ila可以設(shè)置在多個(gè)管1中的一部分管上。 例如，如圖9所示，第一管Ia設(shè)置有流阻部11，第二管Ib未設(shè)置流阻部11。設(shè)置有流阻部 11的第一管Ia和未設(shè)置流阻部11的第二管Ib可以沿管堆疊方向交替設(shè)置。在這種情況 中，在多個(gè)管1的一部分中，能夠采用現(xiàn)有的管作為第二管lb。因此，可以改善熱交換器的 產(chǎn)品性能。(6)而且，在上述實(shí)施方式中，散熱片2為波紋狀散熱片。然而，如圖10所示，板狀 散熱片可以用作散熱片2。在這種情況中，散熱片間距FP為沿垂直于空氣流動(dòng)方向的方向 (管縱向方向)的相鄰散熱片2之間的距離。(7)進(jìn)一步，在上述實(shí)施方式中，用作流阻部11的突出部Ila(外突出部)設(shè)置在 管1的扁平表面10的外側(cè)，從管1的扁平表面10的外側(cè)突出至外側(cè)(即，空氣側(cè))。然而， 除了外突出部11a，內(nèi)突出部可以設(shè)置在管1的扁平表面10的內(nèi)側(cè)面上，從管1的扁平表面 10的內(nèi)側(cè)面突進(jìn)管1的內(nèi)側(cè)(即，冷卻劑流動(dòng)側(cè))。圖IlA和IlB示出了本發(fā)明的修改例，其中管1的一對(duì)扁平表面10設(shè)置有外突出 部和內(nèi)突出部。圖IlA為對(duì)應(yīng)上述實(shí)施方式的圖3A的示意圖，圖IlB為對(duì)應(yīng)上述實(shí)施方式 的圖3B的示意圖。在圖IlA和IlB的例子中，多個(gè)外突出部Ila作為流阻部11設(shè)置在管1的一個(gè)扁 平表面10上，以從管1的扁平表面10的外側(cè)突出至外側(cè)，而多個(gè)內(nèi)突出部13設(shè)置在管1 的與所述一個(gè)扁平表面10相對(duì)的另一個(gè)扁平表面10上，以突進(jìn)到管1的內(nèi)側(cè)。也就是說(shuō)， 內(nèi)突出部13從管1的所述另一個(gè)扁平表面10突出至冷卻劑流動(dòng)側(cè)，類似于管1的所述一 個(gè)扁平表面10的外突出部Ila的布置。
在圖IlA和IlB的例子中，內(nèi)突出部13的數(shù)量設(shè)為等于外突出部Ila的數(shù)量。而 且，內(nèi)突出部13的形成為類似于外突出部Ila的形狀的半球形形狀，使得半球形形狀的內(nèi) 突出部13的突出高度基本上等于半球形形狀的外突出部Ila的突出高度。然而，內(nèi)突出部 13的形狀可以形成為與作為流阻部11的外突出部Ila不同，或者內(nèi)突出部13的突出高度 可以形成為與外突出部Ila的突出高度不同，同時(shí)具有類似的形狀。在圖IlA和IlB的中示出的修改例中，管1包括彼此相對(duì)的一對(duì)不同的扁平表面 10。也就是說(shuō)，管1的這兩個(gè)相對(duì)的扁平表面10中的一個(gè)具有外突出部11a，管1的這兩個(gè) 相對(duì)的扁平表面10中的另一個(gè)具有內(nèi)突出部13，以便形成每個(gè)管1。在管1的設(shè)置有外突 出部Ila的扁平表面10中，可以降低流過(guò)不具有條板2c的非切割部2e的空氣的流速、流 量等，并可以增加流過(guò)設(shè)置有條板2c的條板形成部2d的空氣的流速、流量等，由此改善了 熱交換器中空氣側(cè)的熱傳導(dǎo)性能。可以基于下述公式F2和F3計(jì)算穿過(guò)設(shè)置有外突出部Ila的扁平表面10的熱量 Q0Q = K · Fa · Δ Tm (F2)1/Κ = (l/α a) + [Fa/(a w · Fw)]+t/A (F3)在這里，K為傳熱系數(shù)，Δ Tm為對(duì)數(shù)平均溫度，a a為空氣側(cè)的傳熱比，α w為發(fā)動(dòng) 機(jī)冷卻劑側(cè)的傳熱比，F(xiàn)a為空氣側(cè)的傳熱面積，F(xiàn)w為發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑側(cè)的傳熱面積，t為管1 的板厚度，λ為導(dǎo)熱系數(shù)。在圖IlA和IlB中示出的具有管1的熱交換器中，可以增加空氣側(cè)的傳熱比α a， 以及可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑側(cè)的傳熱比α w和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑側(cè)的傳熱面積Fw。因此，傳熱 系數(shù)K增加，可以增加穿過(guò)設(shè)置有外突出部Ila的扁平表面10的熱量Q。因此，可以改善熱 交換器的熱傳導(dǎo)性能。而且，由于在該對(duì)相對(duì)的扁平表面10中，管1的所述另一個(gè)扁平表面10設(shè)置有內(nèi) 突出部13，則可以增加管1中發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的傳熱面積，并且可以使管1的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑通 道形成為曲折通道形狀。因此，可以充分?jǐn)_亂在管1中流動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑，以對(duì)其進(jìn)行混 合。因此，可以有效地改善在管1中流動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑側(cè)熱傳導(dǎo)性能。圖12示出了在圖IlA和IlB中示出的管1中流動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的流量的雷諾 數(shù)Re和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑側(cè)的熱交換性能比(Nu/Nuo)之間的關(guān)系。在圖12中，點(diǎn)劃線表示其 中管為不具有外突出部Ila和內(nèi)突出部13的扁平管的比較例中的熱交換性能比(Nu/Nuo)。 與比較例相比，可以改善圖IlA和IlB的例子中的管1中的熱傳導(dǎo)性能，如圖12中實(shí)線圖 示。在圖12中，水平軸表示雷諾數(shù)(Re)，垂直軸表示熱交換性能比(Nu/Nuo)。熱交換性能 比(Nu/Nuo)為圖IlA和IlB的具有流阻部11和內(nèi)突出部13的管1中的發(fā)動(dòng)機(jī)制冷劑的 流動(dòng)的努塞爾特?cái)?shù)(Nusselt number)Nu與不具有流阻部11和內(nèi)突出部13的管中的發(fā)動(dòng) 機(jī)冷卻劑的流動(dòng)的努塞爾特?cái)?shù)Nuo之比。如圖12所示，當(dāng)雷諾數(shù)Re大于預(yù)定值時(shí)，熱交換性能比(Nu/Nuo)變?yōu)榇笥?。因 此，與比較例相比，可以有效地改善具有圖IlA和IlB中示出的管1的熱交換器的熱傳導(dǎo)性 能。在本發(fā)明的圖IlA和IlB的例子中，管1構(gòu)造為使得管1的兩個(gè)扁平表面10中的 一個(gè)具有作為流阻部11的外突出部11a，管1的兩個(gè)扁平表面10中的另一個(gè)具有內(nèi)突出部13。然而，突出部11a、13的布置不限于圖IlA和IlB的例子。例如，管1的每個(gè)扁平表面 10都可以設(shè)置有作為流阻部11的外突出部Ila和內(nèi)突出部13，如圖13所示。在本發(fā)明的 圖13的例子中，外突出部Ila和內(nèi)突出部13交替設(shè)置在每個(gè)扁平表面10上。即使在圖13 的例子中，也可以獲得圖IlA和IlB中示出的管1的效果。不限于圖11A、11B、13中示出的例子，可以恰當(dāng)?shù)馗淖兺馔怀霾縄la和內(nèi)突出部13 的布置。(8)而且，在上述實(shí)施方式中，散熱片2的板部2a的一部分被切割成突出，由此形 成作為散熱片凸起的縫窗形條板2c。然而，具有條板2c的散熱片2不限于此。例如，散熱 片2的板部2a可以彎曲，以具有散熱片2的帶狀突出部，使得散熱片2的突出部沿空氣流 動(dòng)方向相互偏移或成Z字形。(9)在上述實(shí)施方式中，本發(fā)明的熱交換器通常用作用于車(chē)輛空氣調(diào)節(jié)器的加熱 器芯體。然而，本發(fā)明的熱交換器可以用于其它用途。例如，不限于車(chē)輛空氣調(diào)節(jié)器的加熱 器芯體，本發(fā)明的熱交換器可以用作散熱器、蒸發(fā)器、冷凝器等。(10)而且，在上述實(shí)施方式及其修改例中，管1和散熱片2通過(guò)銅焊結(jié)合在一起。 然而，通過(guò)使管1的內(nèi)部尺寸向外膨脹，管1可以機(jī)械連接至散熱片2。(11)此外，在上述實(shí)施方式中，條板形成部2d包括整個(gè)切割部的區(qū)域以及在切割 部中連接散熱片2的板部2a的區(qū)域。應(yīng)當(dāng)理解，這些改變和修改落入本發(fā)明的由隨附的權(quán)利要求限定的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求
一種熱交換器，包括其中流動(dòng)流體的多個(gè)扁平管(1)；多個(gè)散熱片(2)，每個(gè)散熱片連接至相鄰管的扁平表面(10)，以增加在所述管外側(cè)流動(dòng)的空氣側(cè)的熱交換面積；和流阻部(11)，以突出尺寸(H)從所述管的所述扁平表面上突出至外側(cè)，其中所述散熱片(2)包括具有板表面的板部(2a)和從板部(2a)的所述板表面上突出的散熱片凸起(2c)，散熱片凸起(2c)設(shè)置為與所述管的所述平面隔開(kāi)預(yù)定距離(L)，并且流阻部(11)從所述管的所述扁平表面上突出的所述突出尺寸(H)等于或大于所述預(yù)定距離(L)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中流阻部(11)的突出尺寸(H)與所述預(yù)定距離(L)之比(H/L)在從1至3. 5的范圍中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中所述管(1)的所述扁平表面的一部分從所述管的內(nèi)側(cè)突出至所述管的外側(cè)，以形成所 述流阻部(11)和凹陷部(12)，該凹陷部(12)在設(shè)置所述流阻部(11)的位置處設(shè)置在所述 管的內(nèi)壁表面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中所述流阻部為不同于所述管的構(gòu)件，并結(jié)合至所述管的所述扁平表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中 所述流阻部(11)分別設(shè)置在所述管的相對(duì)的扁平表面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中所述流阻部(11)至少在沿空氣流動(dòng)方向的上游部分處設(shè)置在所述管的所述扁平表面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中所述流阻部(11)由沿在所述管中流動(dòng)的所述流體的流動(dòng)方向以所述散熱片的間距尺 寸的間隔布置的多個(gè)突出部(Ila)構(gòu)造而成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中所述多個(gè)管包括其中的每一個(gè)都設(shè)置有流阻部(11)的第一管(Ia)和不具有流阻部的 第二管(Ib)，并且所述第一管和第二管沿管堆疊方向交替布置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中所述流阻部(11)由多個(gè)突出部(Ila)構(gòu)造而成，每個(gè)突出部從所述管的所述扁平表面 上突出至外側(cè)，并具有近似半球形的形狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中 所述散熱片為彎曲成波紋形狀的波紋狀散熱片(2)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中所述散熱片凸起為通過(guò)切割并立起所述散熱片的所述板部的一部分而設(shè)置的縫窗形 條板(2c)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱交換器，其中所述散熱片具有其中設(shè)置所述條板的條板形成部(2d)和沿管堆疊方向位于所述條板 形成部(2d)兩側(cè)的非切割部(2e)，所述散熱片的所述非切割部連接至所述管的所述扁平表面，并且在管堆疊方向上所述流阻部(11)的所述突出尺寸(H)等于或大于所述非切割部(2e) 的尺寸(L)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中所述流阻部(11)由沿空氣流動(dòng)方向以一定間隔布置成直線的多個(gè)突出部(Ila)構(gòu)造 而成。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中所述管的所述扁平表面設(shè)置有從所述管的所述扁平表面的內(nèi)側(cè)面突出到所述管的內(nèi) 側(cè)的多個(gè)內(nèi)突出部(13)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的熱交換器，其中所述流阻部由從所述管的所述扁平表面的外側(cè)面突出至所述管的外側(cè)的多個(gè)外突出 部構(gòu)造而成，并且所述外突出部和內(nèi)突出部交替布置在所述管的一個(gè)扁平表面上。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的熱交換器，其中所述流阻部由從所述管的所述扁平表面的外側(cè)面突出至所述管的外側(cè)的多個(gè)外突出 部構(gòu)造而成，并且所述外突出部設(shè)置在所述管的一個(gè)扁平表面上，所述內(nèi)突出部設(shè)置在所述管的與所述 一個(gè)扁平表面相對(duì)的另一個(gè)扁平表面上。
全文摘要
一種熱交換器，包括其中流動(dòng)流體的多個(gè)扁平管(1)；和多個(gè)散熱片(2)，每個(gè)散熱片連接至相鄰管的扁平表面(10)，以增加在所述管外側(cè)流動(dòng)的空氣側(cè)的熱交換面積。所述散熱片(2)包括具有板表面的板部(2a)和從板部(2a)的所述板表面上突出的散熱片凸起(2c)。散熱片凸起(2c)設(shè)置為與所述管的所述扁平表面隔開(kāi)預(yù)定距離(L)。流阻部(11)設(shè)置為以突出尺寸(H)從所述管的所述扁平表面上突出，所述突出尺寸(H)等于或大于所述預(yù)定距離(L)。
文檔編號(hào)F28D1/04GK101963463SQ201010234100
公開(kāi)日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者下谷昌宏, 中村貢, 大前真廣, 太田阿譽(yù), 早坂厚, 瀧卓司 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝