专利名称：热交换器的芯结构的制作方法
技术领域：
本发明关于一种热交换器的芯结构，该热交换器具有热交换介质流过的管子，该管子固定到座板上，波纹状叶片幅射通过管子的热交换介质的热量。本发明尤其关于一种用作如汽车或类似物上的热交换器的芯结构。
背景技术：
传统的热交换器的芯结构作为例子公开在日本专利公开No.Tokkaihei 11-14285和日本专利公开No.Tokkaihei 9-318292上。这些传统的热交换器的芯结构具有这样的结构，其中安置成相互相对的座板的两个边端部分用增强件连接。
图10示出这种传统的热交换器芯结构的例子，其中管子102和波纹状叶片103交错设置在相互相对的座板101之间，座板之间具有预定的间隙，座板101的两个边缘由增强件104连接和增强。
在座板101上，正如图11所示，通过插入而固定管子102的管孔105和带有管孔105的具有壁部分的连接部分106沿管子102延伸，由内缘翻边形成。
另一方面，正如图12所示，象作为例子的日本专利公开No.2002-303496具有内间隔件104的平的管子102，已在近年来成为主流。然而由于在内部形成间隔件104，平的管子102具有很小的对外部压力的可允许的变形量，从而减小座板101对管子102的热应力已成为一个迫切要解决的问题。
另外，近年来为了改进热交换器的热交换率，要求座板和管子做得比较薄。
然而在传统的热交换器的芯结构中，当制冷剂从发动机流入辐射器时，正如下面所述，温度迅速从低到高变化，管子102和座板101出现很大热膨胀，这可使连接部分106压迫管子102，使管子102的根部断裂和/或破坏。这已成为将座板101和管子102做薄的障碍。
另外，由于具有间隔件104的管子102做成具有特别小的可允许的抵抗外部压力的变形量，迫切需要一个对策来对付座板101的连接部分106加上的热应力。
当发动机在很冷的地方起动时，从发动机流到辐射器的制冷剂温度从低到高迅速变化，在一种情况下，发动机的制冷剂温度逐步增大，在到达热启动装置的开阀温度之前并不连续地流到辐射器，于是冷却剂温度升高，使热启动装置的阀打开，从而高温冷却剂首先流入辐射器；在另一种情况下，出现所谓的波动现象，从而在很冷的地区驱动时热启动装置重复地打开和关闭。
本发明有鉴于上述问题，其目的在于提供一种热交换器的芯结构，它可防止在冷却剂从发动机流入热交换器、辐射器的温度从低到高迅速变化时，固定到座板上的管子根部由于座板对管子的热应力而产生断裂和破坏。
发明内容
本发明的热交换器芯结构包括热交换介质流过的管子；辐射通过管子的来自热交换介质的热量的连接到管子上的波纹状叶片；具有预定间隔而相互相对安置的座板，该座板具有管子和交错安置在其间的波纹状叶片，座板设有连接部分，座板设有具有主体部分和壁部分的连接部分，壁部分从主体部分朝管子倾斜，并形成管子插入固定的管孔，其中当管子的厚度为0.13mm到0.23mm时，连接部分和座板主体部分之间的倾角是倾角θ(°)≥25×(板的厚度(mm)+(-125×管子厚度(mm)+25)。
因此在这种热交换器的芯结构中，可按照座板和管子的厚度最佳地设定连接部分的倾角θ，从而满足上述公式，这样就能尽可能地防止由于连接部分的热应力引起的管子的断裂和/或破坏，由此可使座板和管子做得较薄。
另外，在连接部分的倾角、座板的厚度、管子的厚度之间的关系可用上述公式进行综合分析，从而有助于研制出较薄的座板和管子。
另外，当形成管子和连接部分的内缘翻边装置不能形成具有所要求的倾角的连接部分时，能够设定由内缘翻边装置形成的连接部分倾角的最佳的管子或座板的厚度，从而可采用比传统管子薄的具有较长寿命的薄管子。
该连接部分最好具有壁部分和与壁部分相连并做得比壁部分薄的薄弱部分。
因此，该薄弱部很易变形来吸收座板对管子的热应力，从而防止管子的断裂和/或破坏。
该薄弱部分最好形成在主体部分和壁部分之间的至少一个位置上，并位于壁部分和管孔之间。
因此，该薄弱部分能吸收座板对管子的热应力，从而能避免管子的断裂和/或破坏，通过内缘翻边或类似方法能很容易地形成壁部分和薄弱部分。
通过参照附图进行的描述，可以更加清楚本发明的目的、特征和优点。
图1是本发明第一实施例的热交换器的整个芯结构的正视图；图2是图1中箭头C指出的管子和座板连接部分的放大的剖视图；图3是图1中箭头C指出的部分座板等的放大透视图；图4是沿图3S4-S4的放大的侧向剖视图；图5是描述座板连接部分倾角的放大的剖视图；图6是表示在倾角和应力之间关系的基础上的热应力试验结果的曲线图；图7是表示在热冲击寿命试验和倾角的次数之间关系基础上的热冲击寿命结果的曲线图；图8是表示各种厚度的座板、管子和倾角联合起来的试验结果之间关系的曲线图；图9是描述本发明第二个实施例的座板连接部分上的倾角的放大的剖视图；图10是表示传统的热交换器芯结构的正视图；图11是由图10中箭头V指出的部分板和管子的连接部分的放大的剖视图；图12是用于传统的热交换器中的芯结构的座板和管子的放大的平面视图。
具体实施例方式
下面将描述本发明热交换器芯结构的实施例。
顺便提到的是，在这些实施例中，将描述将该热交换器用到具有扁平管子的自动辐射器上。
正如图1所示，本发明第一个实施例的热交换器芯结构包括辐射器1的主体部分和一对安置在顶部和底部的相互相对的座板2。
加强件5分别安置在座板2两侧端部2a并连接顶部和底部的座板2。在座板2和加强件5之间，在辐射器1宽度方向上，管子和波纹状叶片4交错地布置成在它们预定的间隔之间。
在管子3中，冷却剂流过，该冷却剂起到本发明的热交换介质的作用。
正如图2-4所示，在顶部和底部座板2的每个主体部分2h上，具有形成在其中的管孔2b的连接部分2c设置成具有预定的间隔，座板2和管子3由钎焊R1固定在使管子3的上、下端部分3c分别穿过形成在顶部和底部座板2上的管孔2b。
在图2-4中，仅示出座板2的顶侧部、管3等，它的底侧部未示出。关于该底侧部，管子3下端部和底部座板2固定成与上侧部垂直相对状态。
另外，参见图2，底板2的连接部分2c具有壁部分2f，其形状为从主体部分2h向管子3倾斜突出的杯形，形成的管孔2b用于使管子3从座板2的内侧插入，还具有在壁部2f顶侧上的第一薄弱部分2d，以及在壁部2f底侧上的薄弱部分2e。
壁部2f在其一端与第一薄弱部分2d相连、另一端与第二薄弱部分2e相连。该第一和第二薄弱部分2d和2e比壁部2f要薄，壁部2f的厚度基本与座板2主体部分2h的厚度相同，并在内缘翻边时同时形成壁部2f。
座板2相邻的连接部分2c通过底部2g连接，它具有与主体部分2h基本相同的厚度。该连接部分2c形成在管子3插入和固定的管孔2b。
连接部分2c起到在管子3与座板2组装时使管子3的顶部插入管孔2b中的导向件的作用；在座板2热膨胀时，该连接部分2c起作用，从而吸收由于第一和第二薄弱部分弯曲而加到管子3上的连接部分2c的热应力的作用。
另一方面，加强件5的两端部5a由钎焊R2固定，正如图3所示，它们的上端部所处的状态为，它们穿过形成在座板2上的加强件孔5b。
参见图4，在座板2的外侧，安置一个容器8，密封件9夹在其间，容器的下外周边部分8a用卷边方法固定到座板2上。
另外，在该实施例的热交换器芯结构H中，座板2、管子3、波纹状叶片4和加强件5均用铝制成并预先组装在一起，然后在一未示出的热处理炉中钎焊在一起。
下面将参照图5描述连接部分2c的倾角。
对于第一实施例的连接部分2c，当连接部分2c的底部2g在相邻管子3之间距离LA中部位置的原点O时，倾角θ＝tan-1(LB/LA/2)，从原点O到管子3的水平距离为LA/2，从原点O到连接部分2c最高点的高度是LB，该连接部分2c构成的形状满足下列关系倾角θ(°)≥25×(板的厚度(mm))+(-125×(管子厚度)+25)。公式1在公式1中管子的厚度作为例子有时是0.13mm到0.23mm。
这里作为例子，在比传统的座板和管子薄的座板(厚度1.3mm)和管子(厚度0.18mm)联合的第一种情况下，连接部分2c做成具有可从公式1得出的大于35°的倾角。
下面将描述包括第一种情况的各种厚度的其它座板2和管子3联合所进行的试验结果。
图6表示包括第一种情况的其它各种座板2和管子3联合时每个连接部分2c的倾角的变化，在管子中引起的热应力的测量结果。
正如图6所示，在第一种情况下，当倾角大于35°时，热应力基本为15N/mm2或较低，这证明该联合能恰当地保持热交换器的正常使用。
另外，正如在同样的示图中所示，对于相应的其它各种座板和管子的联合的由公式1得出的倾角，获得了同样的结果。
注意在第一个实施例中，第二薄弱部分2c弯曲，吸收了与管子3连接部分的热应力，因此有助于热应力的缓解。
图7表示进行热冲击寿命试验的测量结果，其中冷水和热水重复地流过具有比传统管子薄(厚度0.18mm)和各种厚度的座板2的联合。
正如图7所示，在第一种情况下，当倾角大于35°时，该联合能通过约7000次的寿命试验，这证明该联合能恰当地保持热交换器的正常使用。
另外，正如同一视图所示，对于每个具有各种厚度的其它座板的联合，公式1得出的倾角获得了同样的结果。
另外，正如图8所示，从图中可以看出专用座板和管子的连接部分的最佳倾角的关系，这就能得到最佳倾角，从而使座板2和管子3做得较薄，由此防止由于连接部分的热应力而使管子断裂和/或破坏。
因此，对于本实施例中的热交换器芯结构H，公式1可用于很容易地获得连接部分2c的最佳倾角，该倾角是按照包括座板2的第一和第二薄弱部分2d和2e及管子3厚度的连接部分的平均厚度得出的；并且在此情况下，可防止由于连接部分2c的热应力引起的管子3的断裂和/或破坏，因此管子3的寿命比传统管子大大延长了。
另外，采用公式1，连接部分2c的倾角、座板2的厚度和管3的厚度之间的关系得到综合考虑，因此有助于使座板2的管子3做薄。
图9表示本发明第二个实施例的热交换器芯结构的连接部分2c附近的部分。对于这些连接部分2c，底部2g做成平的。
在这种情况下，类似于图5所示的情况，原点O位于相邻管子3之间的一个位置上，该原点O与座板2的底面接触以确定一个倾角θ。
因此，即使当连接部分2c做成具有平的部分，公式1仍满足要求。
前面已描述了本发明的实施例，但本发明的特殊结构并不仅限于这些实施例，本发明包括不超出本发明精神的范围内的各种设计的变化。
本发明热交换介质不仅包括冷却剂，还包括制冷剂和类似物。
本发明的热交换器不仅包括辐射器，还包括冷凝器或类似装置。
权利要求
1.一种热交换器的芯结构，包括热交换介质流过的管子；连接到上述管子上以辐射通过管子的来自热交换介质的热量的波纹状叶片；安置成相互相对并在其间具有预定间隔的座板，在座板之间具有交错设置的上述管子和上述波纹状叶片，上述座板设有连接部分，该连接部分设有主体部分和壁部分，该壁部分从主体部分朝上述管子倾斜，并形成上述管子插入固定的管孔，其中，当上述管子的厚度为0.13mm到0.23mm时，连接部分和上述座板主体部分之间的倾角是倾角θ(°)≥25×(板的厚度(mm))+(-125×管子厚度(mm)+25)。
2.按照权利要求1的热交换器的芯结构，其中连接部分具有壁部分和与壁部分连接并做成比壁部分薄的薄弱部分。
3.按照权利要求2的热交换器的芯结构，其中薄弱部分做成在主体部分和壁部分之间并位于壁部分和管孔之间的位置上的至少一个位置上。
全文摘要
在一种热交换器的芯结构中，管子和波纹状叶片交错地设置在安置成相互相对的，具有预定间隔的座板之间。管子的端部插入分别形成在每个顶部和底部座板中形成的管孔中。在座板上设有连接部分，该连接部分具有从主体部分朝管子倾斜的壁部分。当管子厚度为0.13mm到0.23mm时，连接部分的壁部分的倾角θ设定为满足下式倾角θ(°)≥25×(板的厚度(mm))+(－125×管子厚度(mm)+25)。
文档编号F28F9/02GK1542397SQ200410031278
公开日2004年11月3日 申请日期2004年3月26日 优先权日2003年3月27日
发明者岩崎充, 浅川忍, 辅, 松田大辅, 次, 延, 田坂将次, 今村年延 申请人:卡森尼可关精株式会社