用于制造热交换器的方法以及热交换器与流程

根据权利要求1的前序部分，本发明涉及一种用于制造包括管的热交换器的方法。本发明还涉及这样的热交换器。

背景技术：

数十年来，为了制冷剂的使用以及冷却剂的使用已经生产了冷却模块，所述冷却模块通常使用适于钎焊的材料生产，例如不锈钢、铜或铝。作为半成品的所述材料涂覆有钎焊金属。半成品的钎焊镀由具有比基础材料低的熔点的材料层组成。针对钎焊，部件被支撑并且随后在熔炉中以达到接近基础材料的熔点的温度被钎焊。为此目的所需的项目为，例如，砸开或溶解位于外部的氧化层的焊剂。然而，焊剂具有有害健康的缺点；另外，剩余物能够保留在部件上，所述剩余物对于部件所需的纯度具有负面影响。另外，钎焊能够有效地仅将相同类型的材料彼此连接，从而例如吸收热延伸率，或者根本不允许后者出现。类似地，从腐蚀方面，在不同材料的部件之间不应当有潜在的任何不同。只有如果观察到如下的各种边界条件，钎焊能够成功地进行：去除部件的油污、通过钎焊框架堆叠并且支撑钎焊镀的半成品，以大约650℃的温度在熔炉中钎焊若干小时，检查部件的紧密性，并且部件可能不紧密时可选的对部件重新钎焊。该过程是非常耗时的、昂贵的并且资源密集的，这在二氧化碳的平衡方面具有负面影响。在由不同材料组成的两个接合的配合件的连接期间，需要考虑和补偿不同的热延伸率，这能够确保仅以有限的程度钎焊，或者只具有一定的蠕变强度。

这样的热交换器因此是不利的，在于其制造是非常昂贵且资源密集的，并且破坏环境。而且，只有有限数量的材料适于钎焊，其中部件需要由同类型或相似类型的材料制造，从而实现可靠的钎焊。另外，如果真会发生的话，则由不同材料组成的部件不能以期望的质量彼此连接。

技术实现要素：

本发明因此关于如下的问题：针对用于制造热交换器的方法并且针对这样的热交换器，提出改进的或者至少不同的实施例，其区别特别是在于更经济的制造。

根据本发明，该问题由独立权利要求的主题解决。有益的实施例为从属权利要求的主题。

本发明基于如下的主要构思：在根据本发明的包括管的热交换器的情况下，通过胀开式心轴以专门经由膨胀的、特别是平面连接区域能够连接至各个管的方式第一次使这样的管的各个纵向端区域变形和膨胀，并且因此，在该情况下，能够完全免除迄今在该区域中使用的管板。这使其不仅能够减少部件的种类，而且另外还能够减少生产成本。首先通过由粘合剂片或粘合剂膜的层合而将粘合层施加至各个管的外侧来制造根据本发明的热交换器。粘合层在管的外侧上的层合形成特别经济的生产过程，这也使得能够施加特别薄但均匀的粘合层。管随后在各个连接区域中在纵向端侧通过胀开式心轴而膨胀，因此导致平坦的连接区域，经由所述平坦的连接区域各个管稍后能够彼此抵靠放置，并且能够彼此粘附粘接。管随后彼此平行地布置，使得它们经由它们的各个连接区域而彼此抵靠放置，并且同时形成各个管与连接区域外侧之间的通道，通过所述通道流体能够垂直于管而流过。为了随后能够使各个管彼此连接，粘合层至少在连接区域中被加热，于是各个管经由它们的各个连接区域而彼此固定。通过膨胀的连接区域，各个管彼此保持一定的距离，并且因此现在能够完全省略迄今在管的纵向端区域中使用的管板。另外，通过用于连接各个管的粘合层的使用，能够免除迄今在该区域中使用的钎焊连接，其结果是，转而能够实现明显的益处。例如，不同的材料，特别是具有不同的热膨胀系数的材料，现在也能够被容易地彼此连接而不需要担心在连接区域中的应力或裂缝。而且，粘合层组成防止不同电位的金属中的电化学腐蚀(接触腐蚀)的电绝缘件。另外，也能够省略作为钎焊点的复杂准备的焊接剩余物的去除(例如通过脱脂)。

粘合层的加热优选地导致形状的改变和/或粘合层的结构的改变，这允许和/或便于管的连接。对粘合层的这样的改变例如为粘合层的软化和/或熔化和/或伸展和/或硬化。粘合层在加热之后的冷却之后，通过粘合层的部件之间的连接优选实现了稳固的状态。这特别是无论何时固化粘合层的情况。

管的通过热粘附粘接的连接还具有如下益处：当要求简单和/或没有粘合层的剩余物时，它们能够彼此分离。这通过粘合层被再次加热的事实而有益地进行，其中粘合层以粘合层能够与至少一个部件分离的方式被加热。由此特别能够在热交换器超过使用寿命之后简单并且灵巧地而且根据类型将其拆卸为各个部件，并且由此能够更好地重复利用热交换器。

粘合层具有至少一个粘合装置，其为了固化而需要80℃与400℃之间的温度，从而连接相关的连接区域。这样的粘合装置的示例为kleberit701.1-701.9等。粘合层有益地具有粘合剂，所述粘合剂具有热塑性。也就是说，在粘合剂特性温度以上粘合剂能够变形，从而连接部件，所述粘合剂特性温度优选地对应于粘合层加热期间的温度。

根据本发明的用于连接管的方法还使得能够加热粘合层相对短的时间。加热的持续期间在本文中有益地以实现充分的连接的方式选择。特别地，通过根据本发明的方法能够加热粘合层少于10分钟。这样短的加热粘合层的持续期间导致减少的能耗，并且因此热交换器能够以花费有效且保护环境的方式制造。这样的短加热持续期间特别是通过对粘合层和/或粘合层的层厚的适当选择而实现。

优选使用具有相对小的层厚的粘合层。根据本发明的方法允许使用具有5μm或更小的层厚的粘合层。特别地，使用具有5μm与500μm之间的层厚的粘合层。

为了改进管之间的连接和/或为了实现管相对于彼此的期望的相对定位，通过接触压力经由管的连接区域使管彼此抵靠地按压。也能够想到在加热期间和/或加热之后使管彼此抵靠地按压。

接触压力在本文中能够任意地大或小。本文中首先通过接触压力意在导致管的改进的连接的事实来提供接触压力的限制，并且其次意在不引起对其的不期望的损坏。该方法在本文中优选地以为此目的使用0.1n/mm²与0.7n/mm²之间的接触压力的方式构成。

在优选的变型中，通过用于膨胀纵向端区域并且被推入各个管中的胀开式心轴来产生接触压力，其中接触压力由管的膨胀实现。胀开式心轴另外用于加热粘合层的改良是特别优选的。也就是说胀开式心轴能够被加热，并且因此在胀开式心轴被推入相关的管中时或期间，粘合层被加热，并且同时实现接触压力。结果，只以较少的方法步骤并且尽可能简单和有效地，特别是在减少的时间内实现了管的连接。

粘合层也能够以任何其他方式加热。例如，能够在熔炉中加热粘合层。粘合层在熔炉中的加热使得特别能够在熔炉中实施用于制造热交换器的其他方法步骤。

为了改进粘合连接和/或为了缩短用于制造粘合连接所需的时间，能够在加热之后冷却粘合层。该冷却能够以任何方式实现。例如，能够通过粘合层的加热被限时的事实实现冷却。通过引导或布置在具有降低的温度的环境中的部件也能够主动进行冷却。也能够通过使冷却装置与部件或粘合层接触的事实进行粘合层的具体冷却。

在根据本发明的技术方案的有益的发展中，翅片结构，例如波形散热片被引入两个相邻的管之间，并且经由在每种情况下布置在管的外侧的粘合层粘附粘接至所述管。这使得在每种情况下能够实现热向由两个相邻的管形成的流动通道中的特别良好地传递。

方便地，收集器的至少一部分布置在连接区域的区域中，所述部分包括均布置在相同侧的连接区域，并且所述部分通过抵靠管的连接区域的粘合层的边缘而放置，并且粘附粘结至后者。在该情况下，因此不仅能够将各个管经由它们各自的连接区域连接(也就是说粘附粘接)，而且另外能够将收集器，例如水箱或其至少一部分粘附粘接至管。通过该方式，根据本发明的热交换器的制造明显被进一步地简化，其结果是转而能够提高其经济效率。

根据本发明的热交换器及其制造方法的益处在于更简单且更花费有效的设计。通过该方法，如通常在粘附粘接中已知的，具有不同热膨胀系数和腐蚀电位的各种材料同时通过非常薄的层厚而能够彼此连接。为了电冷却，例如，常常需要作为用于电部件的钎焊或烧结的功能表面的铜材料的加工。然而，该加工不能通过电流钎焊，因为由于被加工的铜引起的杂质导致对铝部件的腐蚀。由于粘合层的薄的厚度，确保了高导热率，这特别是在堆积板冷却器方面是非常有益的。另外，同样确保了通常只在焊接或钎焊部件的情况下产生的所需的高紧密性。通过粘合层的小厚度，特别是粘合片的形式，粘附粘接实质上比例如环氧或硅粘合剂更花费有效。焊珠形式的粘合剂的应用将需要比所需更高量的材料。这因此节省了材料、资源，并因此从根本上节约了成本。而且，粘合剂的加工被明显简化，因为粘合剂的加工不需要任何机器(泵、喷嘴、阀)，只是将部件按压在一起。而且，通过部件的更快速且更简单的加工产生了节约；特别是不需要用于交联的在熔炉中的若干小时的校正时间。在对应的加热装置中，为了各个部件的粘附粘接，层合的粘合层只需要大约三分钟，所述装置施压所提到的时间。

本发明的进一步重要的特征和益处从从属权利要求、附图以及参照附图的相关附图描述显现。

不言而喻，在没有离开本发明的范围的情况下，上述特征以及那些还需要在下文中说明的特征不仅能够用在所叙述的各个结合中，而且还能够用在其他结合中或者由它们本身使用。

附图说明

本发明优选的示例性实施例示出在附图中并且在接下来的描述中更加详细地说明，其中相同的附图标记指代相同的或者相似的或者功能上等同的部件。

在附图中，在每种情况下示意性地：

图1示出了穿过具有用于膨胀各个管的纵向端侧连接区域的胀开式心轴的根据本发明的热交换器的截面图，

图2示出了如图1所示的图示，但没有胀开式心轴而是具有收集器的一部分。

具体实施方式

根据图1，根据本发明的热交换器1具有管2，根据图2，所述管2的纵向端区域3开口到例如水箱的收集器4中，只图示了所述水箱的一部分。管2在本文中在纵向端区域3处膨胀，并且因此设置有连接区域5，经由所述连接区域5它们彼此抵靠地放置，并且由此形成或结合通道6，所述通道6相对于管2沿正交方向延伸，布置在管2之间并且垂直于根据图1和图2的图像的平面而延伸。根据本发明，各个管2经由它们的纵向端侧连接区域5而粘附地粘接至彼此，并且因此通常至今提供的管板在该区域中能够完全地省略，其结果是，不仅能够减少部件的多样性，而且另外也能够减少根据本发明的换热器1的重量和制造成本。

根据本发明的热交换器1在本文中如下地制造：首先，在方法步骤a)中，通过粘合片8或粘合膜9的层合而将粘合层7施加至各个管2的外侧。粘合层7的这样的层合在本文中不仅能够经济地进行，而且能够非常精确地进行且具有非常小的层厚。接下来，管2在方法步骤b中在纵向端侧在它们各自的连接区域5中通过胀开式心轴10膨胀，具体地以如下的方式：两个相邻的管2的连接区域5经由布置在之间的粘合层7而彼此抵靠地平坦放置。现在管2在方法步骤c)中彼此平行地布置，使得它们经由各自的连接区域5而彼此抵靠放置。接下来，在方法步骤d)中，粘合层7至少在连接区域5中被加热，用于管2的粘附粘接，并且结果，各个管2相对于彼此固定。

在本文中粘合层7例如能够被加热至80℃与400℃之间的温度，其中仅需要短时间施加加温或加热，例如小于10分钟，特别是2至3分钟。在粘附粘接期间，连接区域5能够通过0.1n/mm²与0.7n/mm²之间的接触压力而彼此按压，例如通过各个胀开式心轴，其结果是能够实现更稳固的粘附粘接。通常，然而，在生产方面压力不通过胀开式心轴10施加，而是从上方堆叠，随后使后者达到一定温度(参见图2)。而且，胀开式心轴10能够具有加热装置并且结果能够被加热，并且因此胀开式心轴10在施加接触压力之后也能够同时用于粘合层7的局部加热。或者，当然，粘合层7也能够在熔炉中加热。为了能够减少用于制造根据本发明的热交换器的周期时间，也能够做出设置以在加热之后，也就是说在方法步骤d)之后冷却粘合层7。

在本文中粘合层7优选地以5μm与500μm之间的层厚施加，也就是说具有非常小的层厚，然而这允许电绝缘和可靠的连接以及彼此粘附粘接的部件之间的一定的弹性。如果例如管2和/或不同材料的其他部件(也就是说具有不同电位)意在彼此连接，则在本文中电绝缘是特别有益的。

例如，翅片结构11，特别是以波形散热片的方式，能够被引入通道6中，也就是说在各个管2之间所述翅片结构经由粘合层7同样固定至两个相邻的管2的相对的外侧。翅片结构11在本文中能够在管2彼此粘附粘接之前或之后被引入。

再次看图2，能够看出收集器4的至少一部分布置在连接区域5的区域中，所述一部分包括连接区域5并且通过与外管2的连接区域5的粘合层7抵靠的边缘12而放置，并粘附粘接至后者。在本文中根据图2收集器4仅部分地图示。

通过根据本发明的制造方法以及根据本发明的热交换器1，后者因此能够简单且更花费有效地制造，通过其能够同时将广泛的具有不同热膨胀系数和腐蚀电位的材料种类彼此连接，同时具有粘合剂的最小量的使用。另外，能够免除粘合层7在与明显增加材料需求有关的这样的焊珠形式的粘合剂的应用上的层合。这也明显简化了粘合剂的处理，因为例如需要以复杂的方式反复清洁的泵、喷嘴或阀是不需要的。通过根据本发明的粘合层7的相对快速的固化，也能够减少用于根据本发明的热交换器的制造的周期时间，这同样在制造成本方面具有有益的效果。相比于迄今已经在该区域中使用的钎焊连接，所使用的粘合层7比例如昂贵的钎焊金属也是明显更加花费有效的，并且另外，省略了焊剂剩余物的复杂的去除。明显减少的所需的能量的量也能够被认为是粘合连接的进一步的益处。尤其是也能够使用不能被钎焊但通过根据本发明的粘合连接而能够彼此紧密连接的材料。