[发明专利]车用热交换器

说明书

技术领域

本发明涉及车用热交换器，更具体地说，本发明涉及的车用热交换器为高效薄式热交换器，用以降低车体的重量和提高散热性能。

背景技术

图1是表示通用车辆的冷却系统的概念视图。由于车用发动机1总是点燃和燃烧高温高压气体，因此发动机1在任其自然的情况下会过热，使得可能由于构成发动机1的金属材料熔化而导致气缸和活塞被严重损坏。为了防止这种情况，如图1所示，储存有冷却水的水套(未示出)安装在车用发动机1的气缸周围，通过使用水泵5使冷却水通过散热器2或者加热器芯3来循环冷却发动机，并且根据进行冷却还是加热，冷却水可不经过加热器芯3，而是通过旁通管路6直接流回。此时，在冷却水流经的路径上安装恒温器4，以便根据流经发动机1的冷却水的温度来调节开闭度，从而起到防止发动机1过热的调节机构的作用。

图2(a)和(b)分别为通用散热器的透视图和分解透视图。散热器为热交换器的一种，用以在循环至发动机时接收发动机传递的热量的冷却水在流动时，使冷却水的热量辐射。散热器安装在发动机室内，并且冷却风扇安装在发动机室的中部，用来将风吹进发动机芯内。

散热器通常由具有显著热传导效果的铝制成，并且散热器具有散热性能依赖换热管和换热翅片元件的特性。也就是说，即使在具有相同芯子的散热器中，如果管和翅片的高度降低，则散热性能在理论上也将会提高。然而，如果翅片的高度太低，则杂质会阻塞或者堆积在翅片之间，从而干扰通风。而且如果管的高度太低，则由于防冻液或者反应剂所产生的杂质堆积在管内，所以会出现流道被堵塞的现象，从而可导致传热性能恶化。在这种情况下，因为管和翅片的数量变得很大，所以可导致对散热器结构的稳定性和制造生产力非常不利的问题。

在现有技术的美国专利号4,332,293(1982.6.1)的实例中，提出了安装在有限的芯安装空间的范围内的散热器元件的数值域，其中翅片在空气流动方向上的长度应为12到23mm，翅片间距应为1.5到3.3mm，管的间距应为8.5到14mm，以便克服在具有2或3排的管布置的散热器中随着翅片长度在空气流动方向上增加而产生的空气阻力和由此导致的传热性能的降低。

然而，传统散热器的焦点在空气流通管外侧的散热性能上。而且，为了防止水侧压力损失，将管的口径设置的比较大，同时考虑到空气侧的传热效果，将翅片的高度设置的相对较高。在通用散热器的情况下，存在一种被忽略的情况，尽管基于导热的传热率由于空气侧的对流而被频繁改变，然而传热率的变化并不像散热器元件的结构改变程度那么大，同时，尽管基于换热管中的对流换热的热值在总的传热率中占很低的比例，但是其根据散热器元件的结构改变程度而灵敏变化，并且其变化相当大。这要求更细致地观察散热器管中冷却水的流动和散热器管内部的传热特性，而且需要对散热性能更有效的散热器进行更多的研究和实验。

发明内容

本发明的目标是提供一种热交换器，即用以降低车体重量和提高散热性能的高效薄式热交换器。

本发明的另一个目标是使用热阻概念，提供最佳的设计条件，以最大化散热器的散热性能。

本发明的再一个目标是提供散热器各主要元件的优选设计范围，其能够满足最佳的设计范围。

为了实现本发明的这些目标，提供了一种车用热交换器，用来进行被发动机加热的冷却水和流入车辆前部以冷却发动机的空气之间的热交换，本发明的车用热交换器包括：在一侧的封头(header)，用于连通由发动机提供的、流经恒温器和水泵的冷却水，该恒温器根据冷却水的温度调节开闭；换热管，其结构上紧固，以在其一侧端部与该封头连通，并且平行于驱动风的方向布置；在另一侧的封头，其结构上紧固在换热管的另一侧端部以与其连通，用于将冷却水排入发动机；以及固定焊接在换热管之间的翅片，其中当管的材料厚度Tth在0.15到0.23mm的范围内时，管的内宽b和节距Tp由公式1.50≤b×Tp^0.2≤1.94确定，该公式由热阻Rw推导得出。此时，该热交换器可用作高效薄式散热器，并且冷却水在管内的流动在大部分区域内为湍流。

优选地，管的内宽b在1.02到1.3mm的范围内，且管的节距Tp在6.78到7.4mm的范围内。

优选地，外宽Th在1.48到1.6mm的范围内，且其中翅片的高度Fh在5.3到5.8mm的范围内。

附图说明

图1是表示通用车辆的冷却系统的概念视图。

图2(a)和(b)分别是作为通用换热器的散热器的透视图和分解透视图。

图3是说明热阻的概念视图。