CN1322300C

CN1322300C - 热交换器

Info

Publication number: CN1322300C
Application number: CNB2003101202661A
Authority: CN
Inventors: 冈座典穗; 井上雄二; 川义和; 中谷和生; 庵原辰三
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-12-10
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2023-12-10
Also published as: JP4084174B2; JP2004190922A; KR20040050875A; CN1506646A

Abstract

一种热交换器通过使在圆管的外周上配置另一个圆管而构成的热交换器的热接触成为可靠的热接触，既可实现热交换器的高性能化和又可实现低成本化。其中，在由外周上具有散热片的带散热片管和圆管构成的、在流动于带散热片管的内部的第一流体和流动于圆管内部的第二流体之间进行热交换的热交换器中，把圆管螺旋状地卷绕在带散热片管的外周上，折曲散热片并固定圆管。

Description

热交换器

技术领域

本发明涉及用于冷冻循环装置的热交换器，特别涉及供热水装置中用作供热水用热交换器的热交换器。

背景技术

例如，作为用于冷冻循环装置的利用侧热交换器2，如图12所示，采用了由圆管11和螺旋状地卷绕在圆管11的外周上的圆管12构成的、把圆管11的内部作为第一流体(例如，水)的流路、把圆管12的内部作为第二流体(例如，致冷剂)的流路的热交换器[例如，参照日本特开2001-280862号公报(第6-7页，图5)]。

可是，在图12所示那样的把圆管12螺旋状地卷绕在圆管11外周上而构成的热交换器中，为了把圆管11和圆管12的热接触做成可靠的热接触，有必要由炉内钎焊接合圆管11和圆管12，从而为了回收其设备投资，热交换器产生了高成本化的问题。

因此，本发明的目的在于，通过不进行炉内钎焊而把圆管11和圆管12的热接触做成可靠的热接触，即实现热交换器的高性能化又可实现低成本化。

发明内容

本发明的第1技术方案的热交换器，由在管的外周上具有散热片的带散热片管和配置在前述带散热片管的外周上的圆管构成，在流动于前述带散热片管的内部的第一流体和流动于前述圆管的内部的第二流体之间进行热交换，其特征在于，折曲前述散热片并把前述圆管固定在前述带散热片管的外周上。

本发明的第2技术方案的热交换器，由在管的外周上具有散热片的带散热片管和配置在前述带散热片管的外周上的圆管构成，在流动于前述带散热片管的内部的第一流体和流动于前述圆管的内部的第二流体之间进行热交换，其特征在于，把上述圆管配置在前述散热片之间的空间内，使前述圆管至少与位于两侧的前述散热片面和前述管接触。

本发明的第3技术方案的热交换器，其特征在于，在第1和第2技术方案的热交换器中，把前述圆管螺旋状地卷绕在前述带散热片管上。

本发明的第4技术方案的热交换器，其特征在于，在第1和第2技术方案的热交换器中，与前述带散热片管的管轴平行地配置前述圆管。

本发明的第5技术方案的热交换器，其特征在于，在第1和第2技术方案的热交换器中，把前述圆管的内径做成比前述带散热片管的内径小。

本发明的第6技术方案的热交换器，其特征在于，在第1和第2技术方案的热交换器中，把前述第二流体做成比前述第一流体工作压力高的流体。

本发明的第7技术方案的热交换器，其特征在于，在第1和第2技术方案的热交换器中，前述第二流体为二氧化碳气，前述第一流体为水。

本发明的第8技术方案的热交换器，其特征在于，在第1和第2技术方案的热交换器中，在形成于前述管、前述散热片和前述圆管之间的空间内填充热传递物质。

本发明的第9技术方案的热交换器，其特征在于，在第1和第2技术方案的热交换器中，把配置在前述带散热片管的外周上的圆管做成多根管，使第二流体的流路多通路化。

附图说明

图1是表示利用了本发明的热交换器的供热水装置的构成图。

图2是流过本发明的一个实施例的热交换器的第一流体的带散热片管的主要部分外观立体图。

图3是表示在上述实施例的带散热片管的外周上配置了流过第二流体的圆管的一部分的状态的主要部分外观立体图。

图4是表示上述实施例的带散热片管的外周上配置了圆管的状态的主要部分剖面图。

图5是表示上述实施例完成状态的主要部分剖面图。

图6是另一个实施例的热交换器的主要部分剖面图。

图7是另一个实施例的热交换器的主要部分剖面图。

图8是另一个实施例的热交换器的主要部分剖面图。

图9是另一个实施例的热交换器的、流过第1流体的带散热片管的主要部分外观立体图。

图10是表示在上述热交换器的带散热片管的外周上配置了流过第二流体的圆管的状态的主要部分外观立体图。

图11是表示在上述热交换器的带散热片管的外周上配置了圆管的状态的剖面图。

图12是表示原有的热交换器的主要部分外观立体图。

具体实施方式

本发明的第1实施例是折曲散热片并把圆管固定在带该散热片管的外周上的热交换器。根据本实施例，由于不需要钎焊就可以确保带散热片管与圆管的热接触，所以可以降低热交换器的制造上的成本，同时，可以通过增大带散热片管和圆管的接触面积来提高热交换性能。

另外，本发明的第2实施例，是把圆管配置在散热片之间的空间内，使圆管至少与位于两侧的散热片面和管接触的热交换器。根据本实施例，通过增大带散热片管与圆管的接触面积来提高热交换性能。

另外，本发明的第3实施例，是在第1或者第2实施例中，把圆管螺旋状地卷绕在带散热片管上而构成的热交换器。根据本实施例，通过增大带散热片管和圆管的接触面积来提高热交换性能。

另外，本发明的第4实施例，是在第1或者第2实施例中，相对于带散热片管平行地配置圆管而构成的热交换器。根据本实施例，通过增大带散热片管和圆管的接触面积来提高热交换性能，同时容易使流路多通路化。

另外，本发明的第5实施例，是在第1或者第2实施例中，把圆管的内径做成比带散热片管的内径小。根据本实施例，由于直径小的管容易进行加工，所以容易把圆管配置在带散热片管的外周。

另外，本发明的第6实施例，是在第1或者第2实施例中，在圆管内部流动的第二流体的工作压力比在带散热片管的内部流动的第一流体的工作压力高的热交换器。根据本实施例，由于在容易确保耐压的小直径的圆管的内部流动压力高的第二流体，可以降低花费在提高热交换器的耐压方面的成本。

另外，本发明的第7实施例，是在第1或者第2实施例中，在圆管的内部流动的第二流体是二氧化碳气，在带散热片管的内部流动的第一流体使用水的热交换器。根据本实施例，由于在容易确保耐压的小直径的圆管的内部流动传热特性良好且压力高的二氧化碳气，所以可以降低花费在提高热交换器的耐压方面的成本，提高了热交换性能。

另外，本发明的第8实施例的热交换器，是在第1或者第2实施例中，在带散热管的外周面以及散热片与圆管之间形成的空间内充填热传导物质。根据本实施例，能得到更可靠的热接触，提高热交换性能。

另外，本发明的第9实施例的热交换器，是在第1或者第2实施例中，把配置在带散热片管的外周的圆管做成多根，使在圆管的内部流动的第二流体多通路化的热交换器。根据本实施例，可以降低第二流体的压力损失，提高热交换性能。

实施例

首先，对使用本发明的热交换器的冷冻循环装置进行说明。

图1是表示利用本发明的热交换器的供热水装置的构成图。如图1所示，本实施例的供热水装置备有：由压缩机1、用作供热水用热交换器的利用侧热交换器2、减压器3和把外气作为热源的热源侧热交换器4构成的致冷剂循环A和由给水泵5、利用侧热交换器2和供热水箱6构成的供热循环B。致冷剂循环A，作为致冷剂，例如使用二氧化碳气(二氧化碳)，用压缩机1把致冷剂压缩到越过临界压力来进行运转。

从压缩机1输出的致冷剂，在利用侧热交换器2中加热从供水泵5供给的水，被加热了的水储存在供热水箱6中。

下面用图2至图5对用于这样的供热水装置的本发明的一个实施例的热交换器的构成进行说明。

从图2到图5表示本实施例的热交换器的制造工序，图2是第一流体流经的带散热片管的主要部分外观立体图，图3是表示在带散热片管的外周配置第二流体流经的圆管的一部分的状态的主要部分外观立体图，图4是表示在带散热片管的外周配置了圆管的状态的主要部分剖面图，图5是表示完成状态的主要部分剖面图。

如图2所示，一般地，称为低散热片管或高散热片管的带散热片管20，在筒状的管21的外周上螺旋状地形成规定高度的散热片22，在几乎等间隔地形成的散热片22之间，形成螺旋状的空间23。

如图3所示，圆管24被螺旋状地卷绕在带散热片管20的散热片22之间的空间23内。而且如图4所示，圆管24，在卷绕在带散热片管20上的状态下，把外径做成圆管24的外周面与管21的外周面和位于两侧的散热片22面接触。

把圆管24卷绕在带散热片管20上之后，如图5所示，通过折曲带散热片管20的散热片22的一部分来制造热交换器2a。散热片22的折曲是通过插入中空的工具再推压或拉拔加工而进行的。通过折曲散热片22使之包入圆管24，由散热片22的折曲片把圆管24固定在带散热片管20的外周上，来确保圆管24和带散热片管20的热接触。

本实施例的热交换器2a，把带散热片管20的内部做成例如水等的第一流体的流路，把圆管24的内部做成例如二氧化碳气那样的致冷剂的第二流体的流路。再有，第一流体和第二流体最好为对向流动。

对于上述那样构成的热交换器2a，能得到下面的效果。

首先，由于不象原有的热交换器那样进行炉内钎焊就可以确保带散热片管20和圆管24的热接触，所以可以降低热交换器2a的制造上的成本。另外，在原有的热交换器中，只用圆管11的外周与圆管12进行金属接触，与其相反，在本实施例的热交换器2a中，由于用散热片22包围圆管24那样进行固定，所以增大了金属接触面，能更可靠地得到带散热片管20和圆管24的热接触，提高了热交换性能。

再有，通过把圆管24的内部做成比第一流体工作压力高的第二流体的流路，把带散热片管20的内部做成比第二流体工作压力低的第一流体的流路，由于流动工作压力高的第二流体的圆管24是容易确保耐压的小直径的管，所以可以极大地抑制由于增加用于确保圆管24的耐压所必须的壁厚而引起的原料成本的上升，可以降低花费在提高热交换器2a的耐压方面的成本。

下面对把上述那样构成热交换器2a用于供热水装置时的动作进行说明。

把圆管24内部做成作为致冷剂的二氧化碳气的流体的流路，把带散热片管20的内部做成水的流路。在该供热水装置中，用压缩机1压缩的致冷剂成为高温高压状态，在通过作为本实施例的热交换器的利用侧热交换器2a的圆管24时，向在带散热片管20的内部流动的水放热而被冷却。即，由供水泵5从供热水箱6的底部送入带散热片管20的内部的水，被在圆管24的内部流动的致冷剂加热。致冷剂在其后被减压器3减压成为低温低压的气液二相状态。然后，在热源侧热交换器4中致冷剂被空气冷却，成为气液二相或者气体状态，成为气液二相或者气体状态的致冷剂，再被吸入压缩机1内。通过反复进行这样的循环，在利用侧热交换器2a的带散热片管20的内部流动的水成为热水，通过从供热水箱6的顶部流入并储存该热水，可以作为供热水器使用。这样，作为把二氧化碳气用作致冷剂的供热水装置的利用侧热交换器，当使用本实施例的热交换器2a时，可以使比其他的致冷剂工作压力高的二氧化碳气在容易确保耐压的小直径的圆管24的内部流动，可以降低花费在提高热交换器2a的耐压方面的成本，同时，通过流动传热特性良好的二氧化碳气提高了热交换性能。

下面用图6对另一个实施例的热交换器的构成进行说明。

本实施例的热交换器2b，是在图5所示的热交换器的构成基础上，在由折曲的散热片22和圆管24的外周面形成的间隙25内，填充由传热性高的物质构成的构件，例如，含有铝合金的粉末的胶等。在这样的热交换器2b中，间隙25的热阻力被传热性高的物质降低了，由于能得到更可靠的热接触而提高了热交换性能。

再用图7对另一个实施例的热交换器的构成进行说明。

本实施例的热交换器2c，是在带散热片管31的多个散热片32之间螺旋状地卷绕2根圆管34、35的热交换器，是通过折曲散热片32的一部分来固定圆管34、35和带散热片管31的热交换器。再有，圆管34和圆管35由分支管(未图示)分支第二流体的流路，第二流体在圆管34和圆管35的各自的内部并列流动，即，把第二流体流路做成2通路。在这样的热交换器2c中，可以降低第2流体的压力损失，更加提高热交换性能。再有，在本实施例中，把卷绕的圆管做成2根，把第二流体的流路做成2通路并进行了说明，也可以做成卷绕多根圆管的构成，把第二流体的流路做成更多通路。

再用图8对另一个实施例的热交换器的构成进行说明。

本实施例的热交换器2d，是带散热片管41的散热片42不象折曲后固定圆管44的散热片那么高的热交换器。在这样的热交换器2d中，虽然不能由散热片42固定圆管44，但是由于散热片42的高度低，带散热片管41的制造变得比较容易，可以降低制造成本。再有，由于把散热片42做成埋在相邻圆管44的间隙内的山形的形状，所以增大了带散热片管41和圆管44的金属接触的面积，提高了热交换性能。

再有，在以上说明的热交换器中，带散热片管20、31、41的散热片22、32、42最好由滚轧成形等加工方法，用与带散热片管相同的材料，例如具有高的传热性的铝合金或铜一体地形成。另外，也可以在带散热片管20、31、41的内部，形成螺旋槽和波纹等，谋求促进传热面积的扩大和紊流，使热交换器的性能进一步提高。

再用图9至图11对另一个实施例的热交换器的构成进行说明。

图9是本实施例的热交换器的、流动第一流体的带散热片管的主要部分外观立体图，图10是表示在该热交换器的带散热片管的外周上配置流动第二流体的圆管的状态的主要部分外观立体图，图11表示在带散热片管的外周上配置了圆管的状态的剖面图。

如图9所示，带散热片管50，在筒状的管51的外周上与管轴方向平行地形成多根规定高度的散热片52。在本实施例的热交换器2e中，如图10、11所示，在多个散热片52之间的空间53内与带散热片管50的管轴平行地配置圆管54。然后，如图11所示，通过进行挤压和拉拔加工等，用带散热片管50的散热片52包住圆管54，或者通过折曲顶端部挟住管54，把圆管54固定在带散热片管50的外周上，确保圆管54和带散热片管50的热接触。在这样的热交换器2e中，除了具有与图4所示的构成的热交换器2a同样的效果而外，由于虽然散热片52的高度比较低，但也可以固定圆管54和用于折曲散热片52的挤压和拉拔加工比较容易，所以可以降低制造成本。再有，如用图7所示构成的热交换器2c说明的那样，具有容易实现第二流体流路的多通路化的优点。

再有，带散热片管50的散热片52，最好由挤压等加工方法用与带散热片管相同的材料，例如具有高传热性的铝合金或铜一体形成。

根据本发明，由于把圆管固定在折曲了散热片的带散热片管的外周上，所以不需要钎焊，由于可以确保带散热片管和圆管的热接触，所以可以降低热交换器的制造成本，同时，由于增大带散热片管和圆管的接触面积而提高了热交换性能。

另外，根据本发明，由于使圆管与至少位于两侧的散热片面和管接触，所以因带散热片管和圆管的接触面积增大而提高热交换性能。

另外，根据本发明，由于使圆管螺旋状地卷绕在带散热片管上，所以因带散热片管和圆管的接触面积增大而提高热交换性能。

另外，根据本发明，由于相对于带散热片管平行地配置圆管，所以因带散热片管和圆管的接触面积增大而提高热交换性能，同时，容易使流路多通路化。

另外，根据本发明，由于把圆管的内径做成比带散热片管的内径小，因为直径小的管容易加工，所以容易把圆管配置在带散热片管的外周上。

另外，根据本发明，由于在容易确保耐压的小直径的圆管的内部流动压力高的第二流体，所以可以降低花费在提高热交换器的耐压方面的成本。

另外，根据本发明，由于在容易确保耐压的小直径的圆管的内部流动、传热特性良好、压力高的二氧化碳气，所以可以降低花费在提高热交换器的耐压方面的成本，提高了热交换性能。

另外，根据本发明，由于把热传递物质填充在形成于带散热片管的外周面和散热片与圆管之间的空间内，所以能得到更可靠的热接触，提高了热交换性能。

另外，根据本发明，由于把配置在带散热片管的外周上的圆管做成多根，使在圆管的内部流动的第二流体的流路多通路化，所以可以降低第二流体的压力损失，提高了热交换性能。

Claims

1.一种热交换器的制造方法，所述热交换器由在管的外周上具有散热片的带散热片管和配置在所述带散热片管的外周上的圆管构成，所述散热片的高度比所述圆管的直径高，在流动于所述带散热片管的内部的第一流体和流动于所述圆管的内部的第二流体之间进行热交换，其特征在于，在将所述圆管卷绕在所述带散热片管上后，通过插入中空的夹具、进行推压或拉拔加工，将所述散热片的一部分向一个方向折曲，从而将所述圆管固定在所述带散热片管的外周。

2.如权利要求1所述的热交换器制造方法，其特征在于，把所述圆管螺旋状地卷绕在所述带散热片管上。

3.如权利要求1所述的热交换器制造方法，其特征在于，所述圆管的内径比所述带散热片管的内径小。

4.如权利要求1所述的热交换器制造方法，其特征在于，所述第二流体为比所述第一流体的工作压力高的流体。

5.如权利要求1所述的热交换器制造方法，其特征在于，所述第二流体为二氧化碳气，所述第一流体为水。

6.如权利要求1所述的热交换器制造方法，其特征在于，在形成于所述管、所述散热片和所述圆管之间的空间内填充热传递物质。

7.如权利要求1所述的热交换器制造方法，其特征在于，把配置在所述带散热片管的外周上的圆管做成多根管，使所述第二流体的流路多通路化。