CN102483308B - 热交换器 - Google Patents

Abstract

提供一种热交换器及其制造方法，能够简单地将传热管安装于集管而简化制造工序。在制造使流体通过在集管(2)安装的传热管(4)而进行热交换的热交换器(1)时，将集管(2)由多个集管组件(21)和集管罩(3)构成。该集管组件(21)使上下一对的组件分离体(22)相向而构成，并且该组件分离体(22)形成将传热管(4)切半的凹部(28)，使传热管(4)夹持于该凹部(28)。并且，在用焊料(5)焊接该接合部分之后，在层叠的集管组件(21)开口的开口部(27)上安装集管罩(3)。

Description

热交换器

技术领域

本发明涉及具有左右的集管、在该集管间设置的传热管的热交换器，具体涉及能够在集管上简单地连接传热管的热交换器。

背景技术

现有普通的多管式热交换器(专利文献1等)的结构如图14。在图14中，附图标记201为翼片，设置在与多个传热管202的轴向垂直的方向上。该翼片201通常以一定间隔设置多枚，在图14中仅图示了两端部分。附图标记202为传热管，其内部流过过作为冷却对象的流体。另外，附图标记203是设置在该传热管202的两端的集管，能够使流体流入到多个传热管。在该集管203的内部设有多个分隔板204，通过该分隔板204限制流体的流动方向，使从一方的传热管202流过来的流体流向另一方的传热管202。

使用这种多管式热交换器冷却流体时，首先，使流体从图14中的最左上侧的集管203流入。于是，该流体通过最上部(第一级)的传热管202，流到右侧的集管203的分隔空间205，然后在分隔空间205内向第二级的传热管202流动。并且，该流体流到左侧的集管203的第二个分隔空间205，以下同样地蛇行地流过右侧的集管203和左侧的集管203。另一方面，若使空气沿着在与这些传热管202垂直的方向上设置的翼片201流通，则该空气与翼片201或传热管202的表面之间发生热交换，从而能够冷却传热管202内流通的流体。

另外，在制造这种热交换器时，通常是准备左右一对的集管、多根传热管和翼片等，将该传热管的左右两端安装到集管上。在将传热管安装于该集管时，在集管的面对面的侧面上形成用于使传热管穿过的插入孔，将传热管的端部沿着轴向插入到该插入孔中。并且，对于相反侧的端部也同样地，将传热管插入到集管的插入孔中，在将两方的端部安装于插入孔之后，对该传热管与插入孔的间隙进行焊接封堵(专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-108601号公报

专利文献2：日本特开2006-308144号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，如上所述地在将传热管插入集管的插入孔的方法中存在如下问题。

即，如以往，在集管上形成插入孔而插入传热管的方法中，由于需要将传热管插入到该插入孔中，因此在传热管较多时会相应地导致插入作业时间增加。特别是在一方侧的集管上安装传热管之后在相反侧的集管上安装传热管时，由于传热管的端部被一方的集管所限制，因此若不是将全部的传热管的端部对齐到相反侧的插入孔的位置之后，就无法统一插入传热管。

因此，本发明是针对上述课题而做出的，其目的在于提供一种热交换器及其制造方法，能够简单地将传热管安装于集管而简化制造工序。

用于解决问题的手段

即，本发明为了解决上述课题，在使流体通过在一对集管间安装的传热管中而进行热交换的热交换器中，该集管构成为包括：多个第一壁面，具有被与上述传热管的轴面平行的面所分割的分割面；凹部，设置在该第一壁面的分割面上，并形成为与上述传热管的外周部接触；以及密封材料，对与被该凹部夹持的传热管的间隙以及上述多个第一壁面的分割面进行密封。

采用这种构成，能够从凹部之上安装传热管而夹持，因此与将传热管从轴向插入到插入孔时相比，能够显著提高作业效率。并且，这里作为传热管，既可以截面为圆形状，也可以是截面为矩形或扁平状。另外，与此相应地，作为凹部的形状，可以是半圆形或矩形。

另外在这种发明中，在将传热管安装于第一壁面的凹部时，准备多个传热管而将其沿着分割面排成一列。

这样，当各传热管为截面圆形时，能够耐高压，并且排成一列的传热管与外部气体之间的表面积增大，从而可以进一步提高热交换效率。

另外，在第一壁面中的相向的两分割面上形成凹部，能够通过该第一壁面的凹部夹持传热管。

这样，例如，如果在第一壁面的上部与下部的分割面上分别形成凹部，则减小上下传热管的间隙而能够安装更多的传热管。

此外，在使用由内管和外管构成的多重管进行热交换时，也能够采用同样的构成。即，在包括二对集管和由内管与外管构成的传热管、使流体分别通过该内管与外管来进行热交换的热交换器中，将上述二对集管由使流体通过外管与内管间的一对第一集管、以及使流体通过内管的一对第二集管构成。并且，上述第一集管由第一壁面和第二壁面构成，其中，该第一壁面具有被与上述传热管的轴面平行的面所分割的分割面，该第二壁面与该第一壁面相向，并且上述第一集管构成为包括：第一凹部，设置在该第一壁面的分割面上，并形成为与外管的外周部接触；以及第二凹部，设置在该第二壁面的分割面上，并形成为与内管的外周部接触。并且将该第一凹部与外管的间隙、第二凹部与内管的间隙以及分割面用密封材料密封。

这样，在使用多重管时，不仅对于外管而且对于内管也同样地能够通过凹部夹持，因此与将外管和内管从轴向插入到插入孔时相比，能够显著提高安装的作业效率。

另外，在这种发明中，将第二集管构成为包括：内侧的第三壁面，具有被与上述内管的轴面平行的面所分割的分割面；以及第三凹部，形成为与内管的外周部接触。

采用这种构成，对于第二集管也能够同样地以上下的第三凹部夹持内管，从而能够简单地进行其安装作业。

另外，在使用这种传热管时，将该传热管构成为具有与外管内切的二根内管，与此对应地，将第一壁面的分割面与上述第二壁面的分割面设定为同一面。

这样，通过使同轴管的外管与内管的轴面一致，能够使第一凹部与第二凹部各自的分割面一致，同时夹持多个内管。

发明效果

根据本发明，使流体通过在一对集管间安装的传热管而进行热交换的热交换器中，将该集管构成为包括：具有被与上述传热管的轴面平行的面分割的分割面的多个第一壁面、在该第一壁面的分割面上设置并形成为与上述传热管的外周部接触的凹部、对与被该凹部夹持的传热管的间隙和上述多个第一壁面的分割面进行密封的密封材料，因此能够从凹部之上将传热管夹持安装，与从轴向将传热管插入插入孔时相比能够显著提高作业效率。

附图说明

图1为表示本发明一实施方式的热交换器的概略图。

图2为该方式中的集管组件和传热管的分解立体图。

图3为表示该方式的集管组件装配状态的图。

图4为该方式的其它传热管和集管组件的分解立体图。

图5为该方式的在集管组件上安装有集管罩的状态图。

图6为该方式的重叠集管组件的图。

图7表示第二实施方式的集管组件的图。

图8为在图7的集管组件上安装有集管罩的状态图。

图9为表示第三实施方式的组件分离体的图。

图10为表示第四实施方式的使用同轴管的热交换器的概略图。

图11为表示第四实施方式的集管组件的分解立体图。

图12表示另一实施方式的覆盖凹部的状态的图。

图13表示另一实施方式的同轴管的图。

图14为现有例中的普通的热交换器的概略图。

附图标记说明

1：热交换器；

2：集管；

2a：第一集管；

2b：第二集管；

21：集管组件；

22：组件分离体；

23：第一壁面；

24：侧面；

25：底面；

26：后面；

26a：第二壁面；

27：开口部；

S：间隙空间；

28、28a、28b：凹部；

29：敞开部；

3：集管罩；

31：流入口；

32：排出口；

4：传热管；

41：内管；

42：外管；

5：焊料。

具体实施方式

<第一实施方式>

以下参照附图对本发明第一实施方式进行说明。如图1所示，该实施方式的热交换器1是在左右的集管2之间具有多个传热管4的热交换器，其特征在于，由多个集管组件21和集管罩3构成该集管2，并且，由一对组件分离体22构成各集管组件21，该一对组件分离体22具有用于从上下夹持传热管4的凹部28。以下对本实施方式进行具体说明。此外，在说明的关系上，如图2所示，将安装传热管4的一侧作为前面(第一壁面23)，将传热管4的延长方向上作为后面，将其左右两侧作为侧面，将上侧和下侧分别作为上面、底面，进行说明。

该集管2用于使作为热交换对象的流体相对于各传热管4流入/排出，并由集管组件21和集管罩3构成，其中，该集管组件21用于保持以形成同一平面状的方式排成一列的传热管4，该集管罩3在层叠了该集管组件21的状态下从后面侧安装。在使流体经由该集管2流入时，使流体从该集管罩3的流入口31流入，经由在集管组件21的后面侧设置的开口部27引导至传热管4。另一方面，在使该流体排出时，将通过传热管4进行热交换的流体向集管组件21的后端侧引导，经由与集管罩3的间隙空间S从排出口32排出。

如图2或图3所示，构成这种集管2的集管组件21，使一对组件分离体22上下相向而构成。该组件分离体22，在安装传热管4的一侧即第一壁面23上设置多个凹部28，以从此连续的方式设置左右两侧面24和底面25，形成使后面侧敞开的开口部27。该第一壁面23被与传热管4的轴面平行的分割面20所分割，在该分割面20上形成有多个凹部28。该分割面20被与传热管4的轴面平行的面所分割，并且对于凹部28而言，具有将传热管4的外形切半的形状。此外，在图2和图3中，由于传热管4为圆形，因此凹部28的形状也为半圆状，而在使用图4所示扁平状的传热管4时，则可以形成将传热管4的下半部切半的半扁平形状。形成这种形状的凹部28设置在第一壁面23的左右对称的位置，通过此，在使组件分离体22上下颠倒而使各凹部28的敞开部29相向的情况下，通过将各敞开部29对齐，来能够通过此夹持传热管4。

另一方面，如图1所示，从集管组件21的后面侧安装的集管罩3设置使流体流入的流入口31、使该流体排出的排出口32而构成，使该流体向各集管组件21分支流入(或排出)而向传热管4引导。如图5所示，该集管罩3以覆盖层叠状态的集管组件21的方式安装，以在集管组件21后面侧的开口部27形成间隙空间S的状态，从这里使流体流入到集管组件21内。

在这样构成的集管2上安装热传导性较高的传热管4。该传热管4以金属等构成，并且形成外径尺寸为0.8mm～2.0mm，优选为0.9mm～1.5mm，内径尺寸为0.7mm～1.9mm，优选为0.8mm～1.4mm左右的截面圆形状。在将该传热管4安装于集管2时，作为接合介质使用焊料5等，熔融该焊料而封堵与集管2的凹部28的间隙。

接着，说明制造这样构成的热交换器1时的情况。在制造该热交换器1时，首先将组件分离体22的凹部28配置成朝上，在该状态下，从该凹部28的敞开部29安装传热管4。在将传热管4安装到该凹部28时，使多根传热管4以在组件分离体22上滚动的方式落下，去除落入到凹部28的传热管4以外的传热管4而进行安装。另外，在这样安装传热管4之后，对该传热管4的端部位置进行调节，然后从上方覆盖上下颠倒的组件分离体22，以上下的组件分离体22的凹部28夹持传热管4。并且，用焊料5对上下的组件分离体22的分割面20、传热管4与凹部28的间隙进行焊接。

以下同样地，设置多个安装有传热管4的集管组件21，将其在上下方向层叠。此时，集管组件21的后面侧成为开口状态，从其后面侧安装集管罩3，在集管组件21的后面侧形成间隙空间S。这样安装集管罩3之后，对该集管罩3与集管组件21的接合部分进行焊接，避免流体向外部泄漏。

对使用这样构成的热交换器1时的作用进行说明。

首先，若使流体从一方的集管2的流入口31流入，则该流体流入到集管罩3与集管组件21的间隙空间S，从这里向各集管组件21分支而流到各传热管4。此时，该流体与流过传热管4的外周部分的其它流体之间发生热交换，在进行了热交换的状态下从相反侧的集管组件21排出。并且，经由该集管组件21的后面侧的间隙空间S而从集管罩3的排出口32排出。

如上所述，根据上述实施方式，使具有凹部28的多个组件分离体22上下相向而夹持传热管4，因此与以往将传热管4沿着轴向插入的方式相比，能够显著简化其安装作业。

并且，上述第一实施方式，使具有相同形状的组件分离体22上下相向，在焊接时的焊接量较少时，可以如图6所示，将单方的组件分离体22构成为略小，重叠第一壁面23或侧面24而进行焊接。此时，若想要在集管组件21上安装集管罩3，则较小地构成的组件分离体22(图6中为上侧的组件分离体22)和集管罩3之间会产生间隙，而对于该间隙可以使用焊料5或金属板等进行密封。

<第二实施方式>

接着，使用图7和图8对本发明第二实施方式进行说明。在上述第一实施方式中，打开集管组件21的后面侧而使流体通过此处，而在第二实施方式中则打开集管组件21的侧面侧而使流体通过此处。

使用图7和图8对该实施方式的集管组件21和集管罩3的结构进行说明。与第一实施方式同样地，该集管组件21使一对组件分离体22相向而构成，各组件分离体22上设有与传热管4的形状对应的切半的凹部28、与具有该凹部28的第一壁面23相向的后面26、底面25，全体构成为朝上的“コ”字形状。并且，在打开其上面侧和侧面侧而安装集管罩3时与第一实施方式同样地，用一对组件分离体22夹持传热管4，在焊接状态下层叠。接着，以使这样层叠的集管组件21的开口部27具有间隙空间S的方式安装集管罩3并焊接。

这样构成时，也能够用切半的一对组件分离体22夹持传热管4，因此，与以往将传热管4沿着轴向插入相比，能够显著简化其安装作业。

此外，在本实施方式中，附加与第一实施方式相同的附图标记者具有与第一实施方式相同的构成。

<第三实施方式>

接着，参照图9对本发明第三实施方式进行说明。在上述实施方式中，在组件分离体22的第一壁面23中的上边部分设置凹部28，但是，在本实施方式中在第一壁面23的上边部分和下边部分上设置凹部28。

该组件分离体22具有第一壁面23和两侧面24，并且在这些壁面的上下中央位置设置底面25，打开上面侧和下面侧、后面侧。并且，在该第一壁面23的分割面20上形成将传热管4与轴面平行地切半的凹部28，并且在其下侧的分割面20上也设置具有相同形状的凹部28，通过此，在将相同的组件分离体22层叠时，能够用各凹部28夹持传热管4的外周部分并保持。

在这样的情况下，用切半的一对组件分离体22的凹部28夹持传热管4，因此，与以往将传热管4沿着轴向插入相比，能够显著简化安装作业。

并且，在本实施方式中，将组件分离体22进行层叠时，由于上下方向的底面25的数量减少，因此能够减小上下方向的厚度，从而减小传热管的间隙。

<第四实施方式>

接着，使用图10和图11对本发明第四实施方式进行说明。在上述第一实施方式和第二实施方式中，将作为单一管的传热管4安装到组件分离体22的凹部，但是，在该第四实施方式中，将具有内管41和外管42的传热管4安装到集管2的凹部28。此外，在本实施方式中，如图11所示，使二根内管41与外管42内切，通过此，即使在内管41因高压而膨胀时，也能够通过外管42防止膨胀，并且使各轴面一致。

首先，使用图10对使用具有内管41和外管42的该传热管4进行热交换时的作用进行说明。首先，在使用该热交换器1时，使作为热交换对象的第一流体从流入口31a经由第一集管2a流入。另外，与此同时，使第二流体从第二集管2b的流入口31b流入。于是，从流入口31a流入的第一流体，通过外管42与内管41的间隙，另一方面，从流入口31b流入的第二流体则通过内管41内，在其途中与第一流体进行热交换。此外，在使用这种传热管4进行热交换时，反之，也可以使作为热交换对象的流体通过内管41内而与通过外管42间的其它流体进行热交换，或者也可以使作为热交换对象的流体通过内管41与外管42的环状间隙，使通过内管41内的流体与通过外管42外侧的流体进行热交换。

在使用这种传热管4的热交换器1的集管上安装传热管4时，分别设置使第一流体流入于内管41与外管42之间的第一集管2a、和使第二流体仅流入到内管41的内侧的第二集管2b。

对于该热交换器1的构成进行具体说明。如图11所示，该热交换器1的第一集管2a的组件分离体22包含：第一壁面23，具有将外管42的外形切半的第一凹部28a；和第二壁面(后面26)，具有将内管41的外形切半的第二凹部28b，并且打开一方侧的侧面。此时，关于第一凹部28a的分割面20与第二凹部28b的分割面20，由于全部管的轴面对齐，因此可以形成为同一平面状。并且与上述实施方式同样地，使一对组件分离体22上下颠倒而相向，用第一凹部28a夹持外管42的外周部，并且用第二凹部28b夹持内管41。由此，能够在第一集管2a的集管组件21a的、外管42与内管41的间隙中流过第一流体。

在这样构成的集管组件21a上安装集管罩3。此外，在本实施方式中，在集管组件21a的第一壁面23和后面26上突出有外管42、内管41，因此无法后面侧安装集管罩3。因此，对于第一集管2a的集管组件21a，在侧面侧形成开口部27，从该开口部27以具有给定间隙空间S的方式安装集管罩3。如第二的实施方式的图8所示，对于该集管罩3，可以仅在左右任意一方的侧面上安装或者在两方侧面安装。

另一方面，第二集管2b的组件分离体22与第一实施方式(图2)或第二实施方式(图7)同样地构成。该第二集管2b的组件分离体22，在后面26侧没有突出传热管4，因此能够与第一实施方式同样地从后面侧安装集管罩3。或者，与在第一集管2a上安装的集管罩3同样地，可以在侧面侧安装集管罩3。图10中示出了在第二集管2b的侧面24安装有集管罩3的状态。此外，在与本发明的关系中，对于第二集管2b的组件分离体22，将安装内管41的一侧的壁面作为第三壁面而将与其轴向相向的壁面作为第四壁面(后面)。

在制造这样构成的热交换器1时，在左右两侧配置第一集管2a和第二集管2b的集管组件，在此状态下将传热管4安装于凹部28a、28b。此时，将外管42插入到第一集管2a的第一壁面23的凹部28a，将从该外管42突出的内管41插入到后面26设置的凹部28b和第二集管2b的凹部28，并且也插入到第二集管2b的第三壁面上设置的凹部。然后，在这样安装有同轴的传热管4的状态下，将其它组件分离体22从上面侧覆盖，用相向的凹部28a、28b从上下夹持外管42和内管41。然后，在这样夹持传热管4的状态下对接合部分进行焊接而密封间隙，将这样焊接的多个集管组件21在上下方向进行层叠而在第一集管2a和第二集管2b的侧面24上安装集管罩3。

这样，即使在将由内管41和外管42构成的传热管4安装于集管2时，也无需以往那样与插入孔对齐而插入传热管4，能够高效地将传热管4安装于集管2。

另外，本发明不限于上述实施方式，能够以多种方式实施。

例如，在上述实施方式中，使一对组件分离体22上下相向而夹持传热管4，但是如图12所示，也可以设置U字状的凹部28而落下传热管4，并且对于该凹部28的敞开部分，安装具有长方形状一张板材210。

另外，虽然在上述实施方式中用一对组件分离体22从上下夹持传热管4，但是不限于此，也可以仅利用焊料5封堵在安装传热管4之后形成的间隙来保持传热管4。

再有，虽然在上述实施方式中在使用同轴的传热管4时外管42为圆形，但是例如也可以采用图13所示的截面矩形状。特别是在这样使用截面矩形状的外管42时，如果使二根内管41内切则能够通过与该外管42的壁面和隣接的内管41进行三点支撑，将内管41在稳定的状态下保持于外管42内。该截面矩形形状的外管42的尺寸优选为：外形的一边尺寸为0.8mm～2.0mm、厚度尺寸为0.05mm～0.15mm左右。

Claims (3)

1.一种热交换器，包括二对集管、和由内管与外管构成的传热管，使流体分别通过该内管和外管而进行热交换，其特征在于，

上述二对集管由一对第一集管和一对第二集管构成，其中，该一对第一集管用于使流体通过外管与内管之间，该一对第二集管用于使流体通过内管，

上述第一集管具有在上下方向上层叠的多个集管组件，

上述集管组件具有上下颠倒而相向的一对组件分离体，

上述组件分离体由第一壁面和第二壁面构成，其中，该第一壁面具有被与上述传热管的轴面平行的面所分割的分割面，该第二壁面与该第一壁面相向，并且上述组件分离体构成为包括：第一凹部，设置在该第一壁面的分割面上，并形成为与外管的外周部接触；以及第二凹部，设置在该第二壁面的分割面上，并形成为与内管的外周部接触，

并且上述第一集管构成为还具有对该第一凹部与外管的间隙、第二凹部与内管的间隙以及分割面进行密封的密封材料。

2.权利要求1所述的热交换器，其特征在于，

上述第二集管构成为包括：第三壁面，具有被与上述内管的轴面平行的面所分割的分割面；以及第三凹部，设置在该第三壁面的分割面上，并形成为与内管的外周部接触，

并且上述第二集管构成为还具有对第三凹部与内管的间隙以及分割面进行密封的密封材料。

3.权利要求1所述的热交换器，其特征在于，

将上述传热管构成为具有与外管内切的二根内管，并且外管的轴面、内管的轴面、上述第一壁面的分割面和上述第二壁面的分割面为同一面。

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