專利名稱：熱交換器,特別是用于汽車的加熱體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1的前序部分所述的熱交換器。
背景技術(shù)：
熱交換器、特別是用于汽車的加熱體在主要側(cè)被液態(tài)的介質(zhì)、特別是冷卻液穿流， 在次要側(cè)被輸送到汽車車廂的周圍空氣吹過。已知的加熱體具有由管和翅片組成的芯體， 需加熱的空氣進(jìn)入到所述芯體中并從其背面流出。當(dāng)空氣在加熱體芯體中加熱時(shí)存在著一 個(gè)問題，即在空氣出口區(qū)域的流出空氣溫度并不是完全相同，從而在經(jīng)過加熱的空氣中會(huì) 出現(xiàn)縷狀的不同空氣溫度帶。這對(duì)于汽車車廂的取暖來說是不利的。對(duì)于大多數(shù)為多列或多流路的加熱體來說，介質(zhì)的穿流有已知的多種流體模型， 其中，最簡(jiǎn)單的形式是平行穿流，在這種情況下，所有的管被介質(zhì)沿相同的方向穿流。此外， 已知的還有，加熱體的U形穿流，在這里，在冷卻液箱中布置著間壁(橫向間壁)。由于冷卻 液的這種折流垂直于空氣流動(dòng)方向，所以它被稱為“在寬度上”的折流。對(duì)于兩個(gè)介質(zhì)流: 冷卻液和空氣，它們?cè)谶@里被稱為交叉流。在從冷卻液進(jìn)口到冷卻液出口的途中，冷卻液逐 步冷卻，從而使在加熱體進(jìn)口側(cè)部分的空氣的溫度高于出口側(cè)部分的空氣，這樣就導(dǎo)致前 面所說的縷狀化(stmhnigkeit)。已知的還有，相對(duì)于空氣流，冷卻液以順流或逆流的方 式流動(dòng)，也就是說，在多列的加熱體中，冷卻液從一列折流進(jìn)入到相鄰的列。為此需要設(shè)置 縱向間壁，它將在一側(cè)的相鄰的列分離。在這里，這種折流被稱為“在深度上”的折流。根 據(jù)折流與空氣流動(dòng)方向相同或者相反，相應(yīng)地被稱為順流或逆流。已知的是，通過逆流可以 提高效率。缺點(diǎn)是，特別是在較寬的加熱體上，冷卻液必須在進(jìn)口側(cè)分布到整個(gè)寬度上-這 樣將會(huì)導(dǎo)致，在冷卻液進(jìn)口處于中間的情況下，冷卻液在較外面的管中穿流時(shí)速度較慢，這 同樣會(huì)對(duì)空氣出口的溫度產(chǎn)生不利影響。在DE 10 2005 048 227 Al中，專利申請(qǐng)人公開了一種帶扁平管的加熱體，在所述 加熱體上，冷卻液與空氣流成交叉逆流，即在深度上沿朝著空氣進(jìn)口側(cè)的方向折流。而在另 一個(gè)未詳細(xì)說明的變型中，在寬度上還發(fā)生一次折流。在DE 102 47 609 Al中公開了一種加熱體，在所述加熱體上，冷卻液只在寬度上 折流，即分若干級(jí)進(jìn)行折流，而若干冷卻液流平行流通。這種布置的目的是，通過使冷卻液 在水箱的折流點(diǎn)出現(xiàn)渦流，來實(shí)現(xiàn)相對(duì)較大的壓力下降。在DE 44 31 107 Cl中公開了一種用于汽車的加熱體，它按照逆流原則工作。在 這里，冷卻液從空氣出口側(cè)沿朝著空氣進(jìn)口側(cè)的方向以一級(jí)或多級(jí)的方式折流。這樣可以 提高熱交換的效率。在DE 603 06 291 T2 (EP 1 410 929 Bl的同族申請(qǐng))中公開了一種用于汽車的 具有獨(dú)立的調(diào)節(jié)器的加熱體，它對(duì)車廂的右側(cè)和左側(cè)(駕駛員側(cè)和副駕駛側(cè))分別進(jìn)行調(diào) 節(jié)。在這里，冷卻液通過兩個(gè)進(jìn)流管輸入，直到中央位置處在寬度上折流，并在那里通過一 個(gè)共用的回流管排出。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例(圖8)中，除了在寬度上折流之外，還在深度 上折流，即沿著與空氣流動(dòng)方向相反的方向。在上面所說的左/右調(diào)節(jié)中，由加熱體流出的氣流被一個(gè)間壁分成兩個(gè)分氣流，它們被輸送到車廂的左側(cè)或右側(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在如前面所述的熱交換器上實(shí)現(xiàn)盡可能均勻的空氣出口溫度分 布曲線。這一目的通過權(quán)利要求1所述的特征實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的實(shí)施方式參見從屬權(quán)利要求。按照本發(fā)明，在交叉逆流熱交換器上，液態(tài)的介質(zhì)(冷卻液)進(jìn)入到第一區(qū)域，即 進(jìn)口區(qū)域，并在這個(gè)空氣出口側(cè)的列的內(nèi)部折流進(jìn)入到第二區(qū)域，其中，第一區(qū)域以及第二 區(qū)域都可具有子區(qū)域。換句話說在第一列流道中流入的冷卻液在寬度上折流至少一次。 接下來，冷卻液從第一列折流進(jìn)入到第二列，即位于空氣進(jìn)口側(cè)的列，其中，第二列的所有 流道被冷卻液沿相同的方向穿流。如發(fā)明所述的冷卻液在寬度和深度上的折流，具有以下 優(yōu)點(diǎn)在熱交換器的空氣出口側(cè)使溫度曲線盡可能地均勻。按照一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式，冷卻液在第二列即位于迎風(fēng)側(cè)的列中也折流一次。總 的來說，冷卻液流在寬度上折流兩次，在深度上折流一次。通過冷卻液在兩個(gè)列中的逆向流 動(dòng)可使空氣出口的溫度曲線進(jìn)一步均勻化。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施形式，進(jìn)口區(qū)域布置在第一列的中央，而第二區(qū)域包括兩 個(gè)子區(qū)域，它們?cè)诘谝粎^(qū)域兩側(cè)對(duì)稱布置。流入的冷卻液流在第一次穿流之后被分流，并沿 相反的方向在熱交換器的寬度上折流。然后，從兩個(gè)子區(qū)域流出的冷卻液流在深度上折流， 并在整個(gè)第二列上分配，使得所有的流道被冷卻液沿相同的方向穿流。這樣就可以實(shí)現(xiàn)對(duì) 稱的空氣出口溫度曲線，即任何均勻的溫度分布的偏差對(duì)稱地出現(xiàn)?？蛇x的是，冷卻液在第 二列中也可在寬度上折流。根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施形式，進(jìn)口區(qū)域偏離第一列的中央布置，優(yōu)選地布置在第 一半部分，而第二區(qū)域布置在第一區(qū)域的旁邊。在這里，冷卻液在所述列的第一半部分進(jìn)入 到熱交換器，在寬度上折流，然后全部冷卻液流進(jìn)入到第二區(qū)域。在那里，冷卻液又在深度 上折流并分布到整個(gè)第二列上，而這個(gè)列可被冷卻液沿相同的方向或者不同的方向穿流。根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施形式，設(shè)有兩個(gè)優(yōu)選地對(duì)稱布置的進(jìn)口區(qū)域，它們通過連 接管相互連通。這樣，在進(jìn)口側(cè)就可以獲得兩個(gè)分流，它們?cè)趯挾壬舷騼?nèi)折流并進(jìn)入到第二 區(qū)域。之后，冷卻液在深度上折流并分配到第二列的所有管中。可選的是-按照與第一列 中的相似的流體模型-在第二列中也可在寬度上折流。第一區(qū)域和第二區(qū)域的流體斷面優(yōu)選地相同，也就是說，按照一個(gè)已知的連續(xù)性 方程，在整個(gè)寬度范圍內(nèi)，在第一區(qū)域和第二區(qū)域的流道中的流體流動(dòng)速度相同。但更加 優(yōu)選的是，第二區(qū)域的流體斷面大于第一區(qū)域_其結(jié)果是，在第二區(qū)域的流道中流體的流 動(dòng)出現(xiàn)延遲。這就補(bǔ)償了液態(tài)介質(zhì)的冷卻，這樣的優(yōu)點(diǎn)在于，可獲得均勻的空氣出口溫度曲 線。按照另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式，第二列的流體斷面與第一列的第二區(qū)域的流體斷面 相匹配，也就是說，第二列的整個(gè)流體斷面要么等于要么大于第二區(qū)域的整個(gè)流體斷面。由 于液態(tài)介質(zhì)的進(jìn)一步冷卻，流體斷面優(yōu)選地變大。這樣，流體在第二列中的流動(dòng)速度要么等 于第二區(qū)域，要么流動(dòng)出現(xiàn)延遲_其結(jié)果是，更多的熱量可散發(fā)到空氣中，并且壓力損失減 少。即使在第二列中冷卻液在寬度上折流，流體斷面也可變大，其結(jié)果是流動(dòng)速度下降。
按照一個(gè)優(yōu)選的使用情況，熱交換器為汽車取暖設(shè)備的加熱體，即流道為管，優(yōu)選 為扁平管或者多室管，它們被冷卻液穿流，并在它們之間優(yōu)選地布置著作為次表面的波紋 翅片。根據(jù)流體模型，第二列的扁平管橫斷面的深度優(yōu)選地等于、或大于或小于第一列 的扁平管。這樣，在深度上折流之后流體斷面變大，從而使冷卻液在第二列中的流動(dòng)速度降 低。這樣加強(qiáng)了對(duì)冷卻液的冷卻并提高了熱交換的效率。如發(fā)明所述的加熱體優(yōu)選地具有集流箱或容器，即用于冷卻液流入的進(jìn)口箱，用 于冷卻液流出的出口箱，或者冷卻液流入和流出箱或者折流箱。為了在加熱體上實(shí)現(xiàn)前面所述的流體模型，在集流箱中布置了以縱向和/或橫向 形式的間壁，它們將集流箱分成若干室。第一區(qū)域的流道或扁平管的進(jìn)口區(qū)域優(yōu)選地由進(jìn) 口箱內(nèi)部的一個(gè)縱向間壁和至少一個(gè)橫向間壁劃分出來。與之不同，出口箱具有一個(gè)縱向 間壁，從而將第一和第二列相互分離，并可在第一列中實(shí)現(xiàn)寬度上的折流。此外-在寬度上 的“雙”折流情況下_橫向和縱向間壁可布置成H形。


附圖中是本發(fā)明的實(shí)施例和其他優(yōu)選實(shí)施形式，下面將對(duì)它們進(jìn)行詳細(xì)說明。其 中，圖1中是帶有兩列管的熱交換器的分解圖；圖2是如圖1所示的流體模型的俯視示意圖；圖2a中是扁平管形狀的實(shí)施例；圖3中是本發(fā)明的第二實(shí)施例，該加熱體具有偏離中央的進(jìn)口區(qū)域；圖4中是本發(fā)明的第三實(shí)施例，該加熱體具有兩個(gè)進(jìn)口區(qū)域；圖5a、5b分別是帶有流動(dòng)箭頭的加熱體整體圖和分解圖；圖6a、6b是帶有流動(dòng)箭頭的加熱體分解圖，分別是空氣出口側(cè)和空氣進(jìn)口側(cè)的視 圖；圖7a、7b、7c分別是加熱體芯體的俯視圖和仰視圖以及加熱體管的放大圖；圖8是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，在這個(gè)實(shí)施例中，加熱體具有在寬度上的“雙”折 流，例如，在第一列和第二列上；圖9a是如圖8所示的加熱體的分解圖；圖9b是圖8所示的加熱體的截面圖；圖10a、IObUOc是加熱體芯體的管端部的俯視圖和仰視圖；圖11中是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，在這里，加熱體具有位于側(cè)面的冷卻液接口 ；圖12中是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，在這里，加熱體具有位于外側(cè)的流入?yún)^(qū)域。
具體實(shí)施例方式圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例的示意圖，即雙列的加熱體1的流體模型，圖中只展示 了所述加熱體的第一列3和第二列4的管2(無翅片)。此外，在圖中可以看到，在管2的 進(jìn)口區(qū)域布置著帶有兩個(gè)橫向間壁6、7的縱向間壁5，以及另一個(gè)在芯體1下部的、連續(xù)的 縱向間壁8，圖中只顯示了其一部分。如流動(dòng)箭頭所示，管2被冷卻液穿流，所述冷卻液從
5一個(gè)圖未示的汽車內(nèi)燃機(jī)的冷卻回路分流出來。加熱體芯體1用于對(duì)空氣進(jìn)行加熱，所述 空氣按照箭頭L所示穿過芯體1，并同時(shí)流經(jīng)圖未示的、管2之間的翅片，即所謂的次表面。 經(jīng)過加熱的空氣輸送到汽車車廂中。加熱體芯體1(下文也被簡(jiǎn)稱為芯體1)的第一列3，， 被間壁5、6、7分成三個(gè)區(qū)域，其中，第一區(qū)域9處于間壁5、6、7之內(nèi)，第二區(qū)域10包括子區(qū) 域10a、10b，布置在橫向間壁6、7的兩側(cè)。在圖示的實(shí)施例中，第一區(qū)域9也被稱為進(jìn)口區(qū) 域，包括四個(gè)管2，而兩個(gè)子區(qū)域10a、IOb分別包括兩個(gè)管2。冷卻液通過進(jìn)口區(qū)域9按照箭 頭E所示進(jìn)入到管2中，并從上往下穿過所述管(這里的上和下的含義參見附圖中所示)。 在冷卻液流出第一區(qū)域9后，冷卻液流被分流，分別向外轉(zhuǎn)向-在第一列3之內(nèi)-折流，然 后進(jìn)入到子區(qū)域10a、10b的管2中，以便從下往上穿過所述管。冷卻液的折流由箭頭UB表 示，在這里，UB表示在寬度上的折流。在冷卻液從兩個(gè)子區(qū)域10a、10b的管2流出后，兩個(gè) 子流在深度上出現(xiàn)折流，由箭頭UT表示。兩個(gè)在深度上折流的冷卻液流被分配到第二列4 的所有管2上(在圖示的實(shí)施例中管為8個(gè))并從上往下穿過所述管。之后，冷卻液從芯 體1中流出。如下面的圖6a、6b所示，按箭頭UB所示的冷卻液在寬度上的折流可通過連續(xù) 的縱向間壁8-與圖未示的冷卻液箱一起，_實(shí)現(xiàn)。上面所述的流體模型對(duì)應(yīng)于冷卻液和空 氣流的交叉逆流。第一列3是空氣出口側(cè)的列，在下文中也被簡(jiǎn)稱為背風(fēng)側(cè)，而第二列4是 空氣進(jìn)口側(cè)的列，在下文中也被簡(jiǎn)稱為迎風(fēng)側(cè)。簡(jiǎn)短地說，冷卻液在背風(fēng)側(cè)列3進(jìn)入到芯體 1中，首先在寬度上然后在深度上折流，而迎風(fēng)側(cè)列4的所有管2則在相同方向上被穿流。 在穿流經(jīng)過加熱體芯體1后，也就是說在空氣從第一列3流出后，空氣溫度呈現(xiàn)為盡可能地 均質(zhì)。圖2是如圖1所示的加熱體芯體1的示意圖，面向布置在兩個(gè)列3和4中的管2的 俯視圖?？諝饬鲃?dòng)方向由箭頭L表示。冷卻液的流動(dòng)方向由點(diǎn)符號(hào)11和叉符號(hào)12表示， 其中，點(diǎn)符號(hào)11表示向上的流動(dòng)方向(從圖示平面出來)，叉符號(hào)表示冷卻液向下流動(dòng)，即 進(jìn)入到圖示平面中。進(jìn)口區(qū)域9的管2由大括號(hào)a標(biāo)出，兩個(gè)子區(qū)域10a、IOb由大括號(hào)bl、 b2標(biāo)出，列4的管2由大括號(hào)c標(biāo)出。在這里，字母a、bl、b2、c分別代表一定數(shù)量的管。 管2的橫斷面為扁平管橫斷面，并分別在第一列3中管具有深度Tl，在第二列4中管具有深 度T2。芯體1的總深度由T表示。按照一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式，以下關(guān)系適用(bl+b2)。 對(duì)于bl+b2 = a的情況，處于外側(cè)的子區(qū)域10a、10b的管2中的冷卻液流動(dòng)速度，與進(jìn)口區(qū) 域9的管2中的冷卻液流動(dòng)速度相同。但由于冷卻液的冷卻，第二區(qū)域的流體截面稍微變 大，從而使冷卻液流動(dòng)出現(xiàn)延遲。這也有助于空氣出口處的溫度均勻分布。在圖示的實(shí)施例 中，第二列4中管的數(shù)量等于第一列3中管的數(shù)量，也就是說，這里適用以下關(guān)系a+bl+b2 =c。如果T2 = Tl，那么冷卻液的流動(dòng)速度則會(huì)降低50%。如果T2 = 1/2T1，那么兩個(gè) 列3、4中的冷卻液流動(dòng)速度相同。根據(jù)冷卻液的冷卻，第二列4的深度尺寸T2優(yōu)選地處于 0. 5T1到Tl之間的范圍。上述的在寬度和深度上出現(xiàn)折流的流動(dòng)模型提供了以下可能性， 即通過改變流體斷面來分級(jí)降低冷卻液的流動(dòng)速度。圖2a中是前面所述的管2的兩個(gè)等效的實(shí)施例，所述管的截面分別為扁平管狀。 原則上可以采用分離的、在不同列中的管2(雙列結(jié)構(gòu))，或者采用采用雙室管2'，即一個(gè) 管具有兩個(gè)室(單列結(jié)構(gòu))。圖3中是本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例，其中，相同的零件采用相同的附圖標(biāo)號(hào)。芯體1 也具有兩列3、4的扁平管2，其中，第一列3分成第一區(qū)域13，即進(jìn)口區(qū)域，和第二區(qū)域14。進(jìn)口區(qū)域13由縱向間壁15和橫向間壁16分出。冷卻液按照箭頭E所示進(jìn)入進(jìn)口區(qū)域13 的管2中，然后按照箭頭UB在寬度上即在列3內(nèi)部折流，然后從下往上穿過第二區(qū)域14的 管2。冷卻液接下來在深度上按照箭頭UT折流并分配到第二列4的所有管2上，然后冷卻 液沿同樣的方向從上往下穿過所有這些管。之后，冷卻液從芯體1流出。在這種流體模型 下也可以獲得均勻的空氣出口溫度曲線。圖4中是本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例，其中，相同的零件采用相同的附圖標(biāo)號(hào)。與前面 的實(shí)施例不同的是，在這里第一區(qū)域17包括兩個(gè)位于外側(cè)的子區(qū)域17a、17b，而第二區(qū)域 18位于中間。子區(qū)域17a、17b分別由縱向間壁19a、19b以及橫向間壁20a、20b分成，而在 所述橫向間壁之間布置著連接管21。冷卻液按照箭頭E-部分通過連接管21-進(jìn)入到子區(qū) 域17a、17b，并從上往下穿過這些區(qū)域，然后按照箭頭UB在寬度上折流并穿過第二區(qū)域18 的中間管2。接下來，冷卻液流在深度上折流并分配到第二列4的所有管2上，然后冷卻液 沿同樣的方向從上往下穿過所有這些管。這種流體模型保證了空氣出口溫度曲線最大程度 的均勻。圖5a和圖5b中是加熱體22的一個(gè)較佳的實(shí)施例，它與圖1和圖2所示的第一實(shí) 施例相同。但是區(qū)別在于，冷卻液進(jìn)口在下部，如箭頭E所示，而冷卻液出口則在上部，如箭 頭A所示。圖中所示與加熱體22在汽車中的優(yōu)選安裝位置對(duì)應(yīng)。加熱體22包括加熱體芯 體23 (簡(jiǎn)稱為芯體)、下部集流箱或冷卻液箱24和上部集流箱或冷卻液箱25。下部集流箱 24具有進(jìn)口接管24a，上部集流箱(也稱為出口箱)具有出口接管25a。按照?qǐng)D1和圖2所 示的實(shí)施例，芯體23包括兩個(gè)在這里未帶附圖標(biāo)號(hào)的管列，它們?nèi)缂^所示被穿流。箭頭I 代表在第一區(qū)域中的流入冷卻液，箭頭IIa、IIb代表在寬度上折流的冷卻液分流，箭頭III 代表在第二即迎風(fēng)側(cè)管列中的冷卻液。箭頭UB、UT表示冷卻液流I在寬度上的折流以及冷 卻液分流Iib在深度上的折流?？諝獾牧鲃?dòng)方向由箭頭L表示，也就是說，從圖中看到的是 加熱體芯體23的空氣出口側(cè)。冷卻液出口位于上部的加熱體22的安裝位置有助于改善加 熱體22的通風(fēng)。圖5b是加熱體22的分解圖，也就是說，下部進(jìn)口箱24、上部出口箱25以及芯體 23在圖中相互分離。通過這種方式可以看到進(jìn)口箱24的內(nèi)部，特別是一個(gè)縱向間壁和兩個(gè) 橫向間壁26a、26b、26c分成的進(jìn)口區(qū)域26。流入的冷卻液在芯體23中由三個(gè)向上的箭頭 表示。在寬度上的折流按照箭頭UB (這里在上部冷卻液箱25中布置著一個(gè)圖未示的縱向 間壁)。在深度上的折流按照箭頭UT在下部冷卻液箱24中進(jìn)行。在迎風(fēng)側(cè)的列中的流動(dòng) 由五個(gè)向上的箭頭表示。為更清楚的顯示，圖6a和圖6b再次以分解圖的形式說明圖5a、5b所示的加熱體 22，特別是，在圖6a中看到的是空氣出口側(cè)23a，在圖6b中看到的是空氣進(jìn)口側(cè)23b?？諝?的流動(dòng)方向分別由箭頭L表示。此外，相同的零件采用相同的附圖標(biāo)號(hào)。從這里的圖可以 看到，在加熱體芯體23的背風(fēng)側(cè)23a和迎風(fēng)側(cè)23b上的不同穿流方式。在背風(fēng)側(cè)的列中， 冷卻液沿相反的方向流動(dòng)，在迎風(fēng)側(cè)的列中，冷卻液沿相同的方向流動(dòng)。在圖6b中可以看 到縱向間壁27，它與圖1到圖4所示的實(shí)施例中的縱向間壁8相同。圖7a是如圖5a到6b所示的加熱體芯體23的俯視圖。芯體23具有兩個(gè)由雙室 管30、31組成的列28、29。冷卻液的流動(dòng)方向也是由點(diǎn)符號(hào)和叉符號(hào)表示?？諝獾牧鲃?dòng)方 向由箭頭L表示。在兩個(gè)列28、29之間可以看到縱向間壁27。
圖7b是加熱體芯體23的仰視圖，它包括第一列28和第二列29以及進(jìn)口區(qū)域 26 (第一區(qū)域)和間壁26a、26b、26c。在各個(gè)區(qū)域中管的數(shù)量，即在第一和第二區(qū)域以及第 二列29中管的數(shù)量由尺寸箭頭a、bl、b2、c標(biāo)出。圖中所示的管的數(shù)量或者尺寸比例關(guān)系 按照一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例。按照這個(gè)實(shí)施例，在第一區(qū)域a中設(shè)有十五個(gè)管30，在第二區(qū)域 bl、b2中分別設(shè)有九個(gè)管。這樣，當(dāng)冷卻液在寬度上折流后，流體斷面在第二區(qū)域bl、b2中 變大，從而在帶有點(diǎn)符號(hào)的管30中使冷卻液流動(dòng)出現(xiàn)延遲。這有助于冷卻液從區(qū)域a到區(qū) 域bl、b2的過程中的冷卻。在這里適用以下關(guān)系(bl+b2)。圖7c是第一列28和第二列29的管30、31的放大圖，其中，管30的深度尺寸為 Tl，管31的深度尺寸為T2，芯體的總深度為T。管的寬度由B表示。圖中所示是一個(gè)按比 例畫出的優(yōu)選實(shí)施例，也就是說，第二列29的深度尺寸T2小于第一列28的深度尺寸Tl。 兩個(gè)列28、29中的管30、31的數(shù)量-如圖7a、7b所示-相同。第二列29中的管31的整個(gè) 流體斷面的尺寸使得冷卻液在深度上折流后在流動(dòng)上出現(xiàn)延遲。這樣，就使得空氣進(jìn)口側(cè) 的溫差變大，從而獲得效率增益。按照一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，深度尺寸T2的范圍為0. 5T1到 1. 0T1。按照一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式，如發(fā)明所述的加熱體或者其扁平管具有以下尺寸管 的寬度B為0.5到4. 0mm，優(yōu)選為0.8到2. 5mm。扁平管的材料厚度(管的壁厚)為0. 10 到0. 50mm。芯體的深度T (即所謂的管系深度wetted depth)為10到100mm，優(yōu)選為20到 70mmo隨著流體斷面分別在寬度上的折流和/或深度上的折流之后逐級(jí)變大，在冷卻液 流動(dòng)出現(xiàn)延遲的同時(shí)，冷卻液側(cè)的壓力損失也變小，從而減少了冷卻液泵的功率需要量。圖8中是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，其形式為雙列結(jié)構(gòu)的加熱體32，在所述加熱體 上，第一管列以及第二管列中的冷卻液均在寬度上折流。加熱體32上的冷卻液流入由箭頭 E表示，加熱體32上的冷卻液流出由箭頭A表示?？諝獯┻^加熱體32的流動(dòng)方向由兩個(gè) 箭頭L表示，也就是說，空氣和冷卻液之間互為交叉逆流。加熱體32具有背風(fēng)側(cè)的第一管 列33和迎風(fēng)側(cè)的第二管列34以及上部冷卻液箱35和下部冷卻液箱36，(未帶有附圖標(biāo)號(hào) 的)管端部插入到所述冷卻液箱中。冷卻液首先通過進(jìn)口區(qū)域，如箭頭I所示，進(jìn)入到第一 管列33，并在下部冷卻液箱36中分別向外按照箭頭UB在寬度上折流，然后進(jìn)入到位于外側(cè) 的子區(qū)域，從下往上穿過這些子區(qū)域，如箭頭Ila、IIb所示，然后在上部冷卻液箱35中在深 度上折流，如箭頭UT所示。在后面的迎風(fēng)側(cè)管列34中，冷卻液從上往下穿流-圖未示-然 后在寬度上再次折流，并從下往上穿流，最后冷卻液如箭頭A所示流出。如圖8以及后面的 附圖進(jìn)一步所示，在前面的和后面的列33、34中的區(qū)域I、IIa, IIb被冷卻液分別沿相反的 方向穿流。圖9a是如圖8所示的加熱體32的分解圖，其中，相同的零件采用相同的附圖標(biāo) 號(hào)。冷卻液的流動(dòng)如管和冷卻液箱35、36中的箭頭所示。兩個(gè)管列33、34具有多個(gè)扁平管 37，在它們之間布置著未帶附圖標(biāo)號(hào)的波紋翅片。扁平管37的端部與管板38、39優(yōu)選地通 過釬接的方式相連。管板38、39與冷卻液箱35、36優(yōu)選地通過釬接的方式相連。在下部冷 卻液箱36中布置著縱向間壁40，它將第一和第二管列33、34分開，從而可在下部冷卻液箱 36中分別使第一和第二管列33、34的冷卻液在寬度上折流，所述折流可以如箭頭UB1、UB2 所示分別沿相反方向進(jìn)行。在上部冷卻液箱35中布置著兩個(gè)跨兩個(gè)管列的橫向間壁41、42以及在橫向間壁41、42之間延伸的縱向間壁43。通過間壁40、41、42、43的這種布置，形成 了如箭頭所示的冷卻液流動(dòng)路徑。在垂直方向上即在扁平管37內(nèi)部，第一列和第二列33、 34中的冷卻液分別沿相反方向流動(dòng)，在下部冷卻液箱36中也是這樣。在那里，冷卻液在第 一列33中在寬度上從內(nèi)向外折流，而在第二列34中，冷卻液在寬度上從外向內(nèi)折流。圖9b是加熱體32的截面圖，在圖中可看到兩個(gè)管列33、34，兩個(gè)冷卻液箱35、36， 由箭頭E表示的冷卻液流入，由箭頭A表示的冷卻液流出，以及由箭頭L表示的空氣流動(dòng)方 向。在這里從圖中可清楚地看出逆流原則。圖10a、10b和圖IOc是管端部及其數(shù)量和尺寸的俯視圖。相同的零件也是采用相 同的附圖標(biāo)號(hào)。圖IOa是兩個(gè)管列33、34的視圖(俯視圖)，上述管列在這里被稱為R1、R2。 兩個(gè)橫向間壁41、42與縱向間壁43 —起形成H形。冷卻液在扁平管37中的穿流方向由點(diǎn) 符號(hào)和叉符號(hào)表示。在管列附、1 2的各段中管的數(shù)量由尺寸箭頭1131訕2、(3代表。為了 在第一次寬度上折流之后使冷卻液流動(dòng)延遲，管bl和管b2之和要大于管a的數(shù)量，也就是 說(bl+b2) >a。在圖IOa所示的實(shí)施例中，a段具有十五個(gè)管，bl段和b2段分別具有九 個(gè)管，從而使流體斷面增加了三個(gè)管斷面。這就降低了 bl和b2段中的流動(dòng)速度。冷卻液 在列Rl中折流之后進(jìn)入到子區(qū)域bl和b2，并向上(點(diǎn)符號(hào))流動(dòng)，然后-與空氣流動(dòng)方向 L相反-在深度上折流，即進(jìn)入到列R2中，在那里它再次向下(叉符號(hào))流動(dòng)。IOb是管列Rl和R2的管端部的仰視圖，在所述列之間布置著縱向間壁40。管列 RU R2的總寬度由c表示-這個(gè)區(qū)域未被橫向間壁劃分，這樣在兩個(gè)列Rl、R2中冷卻液可 在寬度上折流。圖IOc是兩個(gè)管列R1、R2的截面放大圖，所述管列分別具有五個(gè)扁平管37a、37b， 其深度(沿空氣流動(dòng)方向)分別由Tl和T2表示。兩個(gè)管列(芯體)的總深度由T表示。 為了使冷卻液的流動(dòng)在第二列R2中即在深度上折流之后進(jìn)一步延遲，可使扁平管37b的深 度T2大于扁平管37a的深度Tl-同時(shí)保持管的寬度B相同，管的數(shù)量也相同。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，管寬B為0. 5到4. Omm,優(yōu)選為0. 8到2. 5mm。扁平管37a、 37b的材料厚度為0. 10到0. 50mm。總深度T (管系或芯體深度)為10到100mm，優(yōu)選為25 到70mm。在圖中是兩列扁平管37a、37b，它們?yōu)殡p室管。但也可以采用多室管，或者也可 以采用單列結(jié)構(gòu)，它包括一個(gè)連續(xù)的扁平管，所述扁平管在大致中央的區(qū)域具有一個(gè)間壁 (筋)。圖11中是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，在圖中是加熱體44，它的流體模型與圖10a、 IOb所示的實(shí)施例相同。在一個(gè)較佳的變型中，冷卻液通過流入管45從側(cè)面進(jìn)入，冷卻液通 過所述流入管從外面進(jìn)入到位于中央的流入?yún)^(qū)域46。以類似的方式，可為在圖示平面中處 于流入?yún)^(qū)域46后面的流出區(qū)域設(shè)置流出管(圖未示)。這種布置在側(cè)面的冷卻液接口可根 據(jù)汽車中的安裝情況優(yōu)選采用。圖12中是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，在圖中是加熱體47，它具有布置在外面的流入 區(qū)域48、49 (子區(qū)域)，它們通過連接管50相互連通。通過進(jìn)口接管51進(jìn)入的冷卻液因而 分配到兩個(gè)流入?yún)^(qū)域48、49中。在圖未示的流出側(cè)即在第二管列中也是類似的配置。
權(quán)利要求
熱交換器(1)包括至少兩列(3、4，28、29，33、34)可被液態(tài)介質(zhì)穿流的流道(2、30，31、37)，并包括布置在流道(2，30、31、37)之間的、可被空氣吹過的次表面，其中，液態(tài)介質(zhì)和空氣以交叉逆流的方式流動(dòng)，第一列(3，28、33)布置在空氣出口側(cè)，第二列(4，29、34)布置在空氣進(jìn)口側(cè)，其特征在于，液態(tài)介質(zhì)流入到第一列(3，28、33)的第一區(qū)域(a)，在第一列(3，28、33)的內(nèi)部折流進(jìn)入到第二區(qū)域(b1、b2)，并從第一列(3，28、33)的第二區(qū)域(b1、b2)流出并折流進(jìn)入到第二列(4，29、34)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，液態(tài)介質(zhì)在第二列(4、29、34)的內(nèi)部 折流至少一次。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱交換器，其特征在于，第一區(qū)域(9、a，26)布置在中 央，第二區(qū)域包括兩個(gè)子區(qū)域(bl、b2、10a、10b)，它們對(duì)稱的布置在第一區(qū)域(a、9，26)的 兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱交換器，其特征在于，第一區(qū)域(13)偏離中央布置，第 二區(qū)域(14)布置在第一區(qū)域(13)的旁邊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱交換器，其特征在于，第一區(qū)域(17)包括兩個(gè)子區(qū)域 (17a、17b、48、49)，這兩個(gè)子區(qū)域(17aU7b.48.49)布置在外側(cè)，而第二區(qū)域(18)布置在子 區(qū)域(17a、17b、48、49)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱交換器，其特征在于，兩個(gè)子區(qū)域(17a、17b、48、49)在進(jìn)口 側(cè)相互連通，優(yōu)選地通過連接管(21、50)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的熱交換器，其特征在于，第二列(R2)具有兩個(gè)位于外側(cè) 的子區(qū)域(bl、b2)和一個(gè)位于中間的出口區(qū)域(a)，液態(tài)介質(zhì)從兩個(gè)子區(qū)域(bl、b2)_從外 向內(nèi)-折流進(jìn)入到出口區(qū)域(a)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的熱交換器，其特征在于，第二列具有兩個(gè)位于外側(cè)的子區(qū) 域(bl、b2)和一個(gè)位于中間的中央?yún)^(qū)域，液態(tài)介質(zhì)從中央?yún)^(qū)域-從內(nèi)向外-折流進(jìn)入到兩 個(gè)子區(qū)域中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱交換器，其特征在于，子區(qū)域在出口側(cè)相互連通，優(yōu)選地通 過連接管。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其特征在于，流道為扁平管(30、 31，37、37a、37b)。
11.根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其特征在于，熱交換器為汽車的取 暖或空調(diào)設(shè)備的加熱體(22、32、44、47)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱交換器，其特征在于，加熱體(22、32、44、47)具有分別用 于液態(tài)介質(zhì)或冷卻液的流入或流出和/或折流的腔室(24、25、35、36)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的熱交換器，其特征在于，在容器(24、25、35、36)中布置著間 壁，優(yōu)選為橫向和 / 或縱向間壁(5、6、7，15、16，19a、19b、20a、20b、26a、26b、26c，40、41、42、 43)。
14.根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱交換器，其特征在于，每個(gè)流道的區(qū)域(a、 bl、b2、c)具有與區(qū)域相對(duì)應(yīng)的流體斷面，并且流體斷面在折流后可改變。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的熱交換器，其特征在于，流體斷面沿冷卻液的流動(dòng)方向逐 級(jí)變大，從而使冷卻液的流動(dòng)速度降低。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱交換器(1)包括至少兩列(3、4，)可被液態(tài)介質(zhì)穿流的流道(2)，并包括布置在流道(2)之間的、可被空氣吹過的次表面，其中，液態(tài)介質(zhì)和空氣以交叉逆流的方式流動(dòng)，第一列(3)布置在空氣出口側(cè)，第二列(4，)布置在空氣進(jìn)口側(cè)。按照本發(fā)明，液態(tài)介質(zhì)流入到第一列(3)的第一區(qū)域(9)，在第一列(3)的內(nèi)部折流進(jìn)入到第二區(qū)域(10a、10b)，并從第一列(3)的第二區(qū)域(10a、10b)流出并折流進(jìn)入到第二列(4)。
文檔編號(hào)F28D1/053GK101889186SQ200880120711
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2008年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月10日
發(fā)明者托馬斯·史特勞斯, 米夏埃爾·科爾, 米里亞姆·洛扎諾-阿維列斯 申請(qǐng)人:貝洱兩合公司