CN217818267U - 热交换系统及其热交换装置 - Google Patents

Abstract

热交换系统及其热交换装置，热交换装置包含筒件、两个连接于所述筒件的端盖、两个穿置在所述筒件内且界定出间隙的管件、用于产生涡流的旋风环件、安装在其中一个端盖且用于制冷的冷凝单元，及安装在另一个端盖且以电动力调整所述间隙大小的电动单元。所述管件与每一个所述端盖界定出第一流道，所述管件与每一个所述端盖、所述筒件界定出第二流道。所述第一流道与所述第二流道的流体通过所述间隙混合。借此，通过制冷与热交换作用，达到大幅降温的目的，且只需控制所述间隙大小，就可以改变流体的流速、气压、混合比例，及能够以模块化设计，任意串联或并联多个热交换装置。

Description

热交换系统及其热交换装置

技术领域

本实用新型涉及一种热交换装置，特别是涉及一种热交换系统及其热交换装置。

背景技术

参阅图1，一种中国台湾专利号第TWI577960B号专利案所公开的现有的热交换装置1，主要包含一个筒件11、能够卸离地封闭所述筒件11的顶端盖12和底端盖12’，及安装在所述筒件11与所述顶端盖12和所述底端盖12’间的一个导流管件组13。所述顶端盖12和所述底端盖12’各自包括一个进气口121，121’与一个排气口122，122’。

借此，所述底端盖12’的进气口121’与所述顶端盖12的排气口122用于导引高温气体进、出所述筒件11，所述顶端盖12的进气口121与所述底端盖12’的排气口122’用于导引低温气体进、出所述筒件11，且在气体流动的过程中，部分的低温气体通过所述导流管件组13的一个接口131与高温气体在所述筒件11内混合，以降低最后由所述顶端盖12的排气口122所排放的气体的温度。

前述高温气体虽然会因为与低温气体混合而降温，但是，降温的幅度取决于能够与高温气体混合的低温气体量，不但降温效果仍然有可以提升的空间，且手动旋转所述导流管件组13而调整所述接口131大小的方式，较耗费力气，也不易转动。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能够大幅降温且使用操作简易的热交换系统及其热交换装置。

本实用新型的热交换装置，包含筒件、端盖单元、管件单元、旋风环件、冷凝单元，及电动单元。

所述筒件包括两个相反的端部。

所述端盖单元包括两个能够卸离地连接于所述端部的端盖，每一个所述端盖具有两个开口。

所述管件单元沿轴线的方向穿置在所述筒件内，并包括两个沿所述轴线的方向相隔间隙的管件，每一个所述管件具有围绕所述轴线且界定出管道的管壁，及多个由所述管壁延伸的鳍片，所述管件与所述筒件还界定出涡流室，所述管道与每一个所述端盖的其中一个开口界定出适用于供流体通过的第一流道，所述涡流室与每一个所述端盖的另一个开口界定出适用于供流体通过的第二流道，所述鳍片适用于与流体进行热交换。

所述旋风环件围绕所述轴线且安装在所述端盖单元与所述管件单元间，并包括多个形成在外表面且适用于导引流体在所述第二流道内产生涡流的叶片。

所述冷凝单元安装在其中一个端盖，并包括致冷晶片模块，所述致冷晶片模块具有面向所述端盖单元的且用于吸收热能的吸热面板，及相反于所述端盖单元且用于释放热能的放热面板。

所述电动单元安装在另一个端盖，并包括马达、能够转动地穿置在所述另一个端盖且被所述马达驱动的螺套，及螺合于所述螺套且连接于其中一个管件的移动轴，所述移动轴被所述螺套驱动，而带动所述其中一个管件沿所述轴线的方向相对另一个管件移动，进而缩小或放大所述间隙。

本实用新型的热交换装置，每一个所述端盖还具有围绕所述轴线且界定出孔道的管体部，及围绕所述管体部且与所述管体部界定出环道的本体部，所述孔道与所述管道、每一个所述端盖的其中一个开口共同界定出所述第一流道，所述环道与所述涡流室、每一个所述端盖的另一个开口共同界定出所述第二流道。

本实用新型的热交换装置，所述冷凝单元还包括接触于所述放热面板的放热模块，所述放热模块具有适用于供流体通过的放热流路。

本实用新型的热交换装置，所述其中一个端盖的本体部还界定出适用于流体通过的吸热流路。

本实用新型的热交换装置，所述放热流路连通于所述第二流道，所述吸热流路连通于所述第一流道。

本实用新型的热交换装置，每一个所述管件套接于各自对应的端盖的管体部，且所述其中一个管件由第一管段与第二管段组成，所述第一管段固定不动，所述第二管段沿所述轴线的方向能够移动地套接于所述第一管段且连接于所述移动轴。

本实用新型的热交换装置，所述其中一个管件的所述鳍片由所述第一管段的内表面朝相反于所述管壁的方向延伸，及由所述第二管段的外表面朝相反于所述管壁的方向延伸，且所述另一个管件的所述鳍片由内表面与外表面朝相反于所述管壁的方向延伸。

本实用新型的热交换装置，所述另一个端盖还具有连接于对应的本体部的载座，所述电动单元还包括连接轴，所述马达连接于所述载座，所述连接轴能够转动地穿置在所述载座与所述另一个端盖间，且连接于所述螺套与所述马达，用于传递所述马达的动力。

本实用新型的热交换装置，所述筒件、所述端盖、所述管件与所述旋风环件分别由金属材料制成。

本实用新型的热交换系统，包含至少一个如前述的热交换装置、至少一个过滤装置，及连接装置。

所述至少一个过滤装置用于过滤通过的流体而捕捉流体中的水气、或油雾、或粉尘、或颗粒。

所述连接装置包括多个衔接组，每一个所述衔接组能够选择且能够卸离地连接于所述至少一个热交换装置与所述至少一个过滤装置。

本实用新型的有益效果在于：通过制冷与热交换作用，达到大幅降温的目的，且只需控制所述间隙大小，就可以改变流体的流速、气压、混合比例，及能够以模块化设计，任意串联或并联多个热交换装置。

附图说明

本实用新型的其他的特征及功效，将于参照附图的实施方式中清楚地呈现，其中：

图1是剖视图，说明中国台湾专利号第TWI577960B号专利案所公开的现有的热交换装置；

图2是立体分解图，说明本实用新型热交换装置的实施例；

图3是所述实施例的立体图；

图4是所述实施例的剖视图；

图5是沿着图4中的线Ⅴ-Ⅴ所截取的剖视图；

图6是沿着图4中的线Ⅵ-Ⅵ所截取的剖视图；

图7是局部放大剖视图，说明所述实施例的间隙被放大；

图8是立体图，说明多个实施例通过连接装置串联并组成一热交换系统；

图9是立体图，说明多个实施例通过所述连接装置并联并组成另一热交换系统；

图10是剖视图，说明所述实施例连接于过滤装置；及

图11是剖视图，说明所述实施例连接于多个过滤装置。

具体实施方式

参阅图2、图3与图4，本实用新型热交换装置的一个实施例，包含一个中空的筒件2、一个端盖单元3、一个管件单元4、一个旋风环件5，一个冷凝单元6，及一个电动单元7。

所述筒件2包括两个相反的端部21。

所述端盖单元3包括两个端盖31。所述端盖31沿一条轴线X的方向能够卸离地连接于所述筒件2的所述端部21，每一个所述端盖31具有一个围绕所述轴线X且界定出一个孔道311的管体部312，及一个围绕所述管体部312且与所述管体部312界定出一个环道313的本体部314。所述本体部314具有两个反向的环缘315。每一个所述环缘315界定出一个开口316。其中一个所述开口316连通于所述孔道311，另外一个所述开口316连通于所述环道313。所述孔道311与所述环道313不相连通。

值得说明的是，其中一个端盖31的本体部314还界定出一个开口朝外且供流体通过的吸热流路317。另一个端盖31还具有一个连接于对应的本体部314的载座318。

参阅图2、图4与图5，所述管件单元4沿所述轴线X的方向穿置在所述筒件2内，并包括两个沿所述轴线X的方向相隔一个间隙40的管件41。每一个所述管件41套接于各自对应的端盖31的管体部312，并包括一个围绕所述轴线X且界定出一个管道411的管壁412，及多个由所述管壁412沿一个曲线延伸的鳍片413。所述管壁412与所述筒件2还界定出一个涡流室410。所述管道411与每一个所述端盖31的孔道311及对应的开口316界定出一个适用于供流体通过的第一流道。所述涡流室410与每一个所述端盖31的环道313及对应的开口316界定出一个适用于供流体通过的第二流道。

在本实施例中，其中一个管件41由一个第一管段414与一个第二管段415组成，所述第一管段414固定不动，所述第二管段415沿所述轴线X的方向能够移动地套接于所述第一管段414，且所述鳍片413由所述第一管段414的内表面朝相反于所述管壁412的方向延伸，及由所述第二管段415的外表面朝相反于所述管壁412的方向延伸。另一个管件41的所述鳍片413分别由所述管壁412的内表面与外表面朝相反于所述管壁412的方向延伸，且外表面的所述鳍片413的曲线方向相反于所述第二管段415外表面的所述鳍片413的曲线方向。

参阅图2、图4与图6，所述旋风环件5围绕所述轴线X且安装在所述第一管段414、所述筒件2与所述另一个端盖31间，并包括多个形成在外表面且适用于导引流体在所述第二流道内产生涡流的叶片51。

参阅图2与图4，所述冷凝单元6安装在所述其中一个端盖31的本体部314，并包括一个致冷晶片模块61，及一个放热模块62。所述致冷晶片模块61具有一个面向对应的本体部314与所述吸热流路317且用于吸收热能的吸热面板611、一个相反于对应的本体部314且用于释放热能的放热面板612，及一个被夹置在所述吸热面板611与所述放热面板612间的致冷晶片613。所述放热模块62连接于所述放热面板612而不会接触于所述其中一个端盖31，并界定有一个开口朝向所述放热面板612、连通于所述第二流道且适用于供所述第二流道的流体通过的放热流路621。

所述电动单元7安装在所述另一个端盖31，并包括一个连接于所述载座318的马达71、一个能够转动地穿置在所述另一个端盖31且被所述马达71驱动的螺套72、一个能够转动地穿置在所述载座318与所述另一个端盖31间且连接于所述螺套72与所述马达71的连接轴73，及一个螺合于所述螺套72且穿置在所述其中一个管件41的第二管段415内的移动轴74，及一个沿垂直所述轴线X的方向连接所述移动轴74与所述第二管段415的栓件75。所述移动轴74被所述螺套72驱动，而通过所述栓件75带动所述第二管段415沿所述轴线X的方向相对所述另一个管件41移动，进而缩小或放大所述间隙40。

值得说明的是，前述流体可以是液体、或气体、或液体与气体的混合体、或液体与颗粒的混合体、或气体与颗粒的混合体、或液体、气体与颗粒的混合体。而液体与气体混合的优点在于，可以通过气体压力提升液体的流动速度。

另外，在本实施例中，所述筒件2、所述端盖31、所述管件41、所述旋风环件5与所述放热模块62分别由铝材料制成，或其它热传导系数较高的金属材料制成，如：铜材料。

参阅图4、图5与图6，当所述冷凝单元6接通直流电后，就可以通过所述致冷晶片模块61的佩尔捷效应(Peltier Effect)，以所述吸热面板611吸收热能，及以所述放热面板612释放热能，在所述放热面板612不与所述其中一个端盖31或所述筒件2接触的情形下，能够减少及延缓热能传递至所述其中一个端盖31。借此，所述其中一个端盖31的热能，及通过连通于所述第一流道的所述吸热流路317的流体的热能，都会被所述致冷晶片模块61的吸热面板611吸收，使所述其中一个端盖31大幅降温，同时，与所述其中一个端盖31直接接触的所述筒件2与所述另一个管件41，及接触于所述其中一个管件41与所述筒件2的所述旋风环件5，也会因为热能溢散而大幅降温。

此时，所述致冷晶片模块61的放热面板612会朝外释放热能，在本实施例中，被释放的热能，能够与所述放热模块62及通过所述放热流路621的流体进行热交换，而达到降温的效果。

当高温流体如由点划线表示的空心箭头所示，由所述第二流道进、出本实用新型的热交换装置时，会先通过所述旋风环件5，而在所述涡流室410内产生涡流，并依循所述管件单元4外表面的所述鳍片413环绕所述管件单元4流动。借此，使高温流体与所述筒件2、所述端盖31、所述管件单元4、所述旋风环件5进行热交换，而达到快速且大幅降温的目的。

当低温流体或同样是高温流体如实心箭头所示，由所述第一流道进、出本实用新型的热交换装置时，除了会有部分的流体接触于所述冷凝单元6的吸热面板611，及于流动过程中接触于所述端盖31及所述管件单元4内表面的所述鳍片413外，还会有部分的流体，由所述间隙40进入所述第二流道，且依循空心箭头的方向流动，及随着由所述第二流道进、出本实用新型的热交换装置的流体，由所述其中一个端盖31的开口316排出。

借此，使所述第二流道内的流体与所述吸热面板611、所述端盖31及所述管件单元4内表面的所述鳍片413进行热交换，此时，若实心箭头所示为低温流体，可进一步降低所述第二流道内的流体温度，若实心箭头所示为高温流体，则同样可以达到降温的目的。且重要的是，两股流体不但可以利用前述涡流相互混合，进一步调节流体的温度外，且所述第二流道内会因为两股流体同向流动且流体量增加，而达到加速，及增压的效果。

值得说明的是，由于流体的温度会大幅降低，因此，当流体为气体时，还可以使气体凝结成水，而使气体的湿度降低。

参阅图7，当操作所述马达71，而通过所述连接轴73传递动力至所述螺套72时，所述螺套72会在转动的过程中，带动所述移动轴74与所述第二管段415沿所述轴线X的方向移动，进而缩、放所述间隙40，或闭合所述间隙40而阻隔所述第一流道与所述第二流道内的流体混合。借此，只需控制所述间隙40大小，就可以改变流体的流速、气压、混合比例，进而达到散热、增/减压、加/减速等效果。

参阅图8与图9，本实用新型能够以多个热交换装置与一个连接装置8组成一个热交换系统。

所述连接装置8包括多个衔接组81。每一个所述衔接组81能够选择且能够卸离地连接于相邻两个热交换装置。在本实施例中，每一个所述衔接组81由一个管件与至少一个C形扣件组成，或其它可以连接相邻两个热交换装置的构件组成。由于本领域中具有通常知识者根据以上说明可以推知扩充细节，因此不多加说明。

借此，组装时，可以如图8所示，通过所述衔接组81串联所述热交换装置，或如图9所示，通过所述衔接组81并联所述热交换装置，使流体的温度更进一步降低。

应当注意的是，本实用新型的热交换装置不限于彼此串联或并联，在本实施例的其它变化例中，也可以如图10、图11所示，通过所述衔接组81串联一个以上的过滤装置9，捕捉流体中的水气、油雾、或粉尘、或颗粒。前述过滤装置9可以是中国台湾专利号第I589344号专利案所公开的旋风式分离过滤器模块、或中国台湾专利公开号第201912230号专利案所公开的旋风式过滤装置。由于不是本案的技术特征，且本领域技术人员根据以上说明可以推知扩充细节，因此不多加说明。

借此，本实用新型的热交换系统可以广泛应用在冷却领域、或过滤领域、或加工领域，以连接一个真空机(图未示)与一个模具单元(图未示)，且应用在真空挤制、真空锻造、真空铸造、真空射出为例，本实用新型的热交换系统除了可以达到冷却流体或模具的效果外，还能够排除冷凝后的水，提升流体的干燥度，及提升流体的洁净度，使加工制程中每一个成品的质量更优良。

以经由以上的说明，可将前述实施例的优点归纳如下：

1、本实用新型能够通过所述马达71以电动力调整所述间隙40的大小，不但省力，且使用操作容易。

2、且本实用新型能够通过所述冷凝单元6特殊的空间设计，降低整体的温度，达到散热及大幅降温的目的。

3、另外，本实用新型能够以模块化设计，广泛应用在冷却领域、或过滤领域、或加工领域，不但可以达到冷却流体的效果，且能够提升流体的洁净度与干燥度，及提升加工制程中，每一个成品的质量。

以上所述者，仅为本实用新型的实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，即凡依本实用新型权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型的范围。

Claims (10)

1.一种热交换装置，包含：

筒件，包括两个相反的端部；

一端盖单元，包括两个能够卸离地连接于所述端部的端盖，每一个所述端盖具有两个开口；

管件单元，沿轴线的方向穿置在所述筒件内；

旋风环件，围绕所述轴线且安装在所述端盖单元与所述管件单元间；

其特征在于：

所述热交换装置还包含冷凝单元，及电动单元；

所述管件单元包括两个沿所述轴线的方向相隔间隙的管件，每一个所述管件具有围绕所述轴线且界定出管道的管壁，及多个由所述管壁延伸的鳍片，所述管件与所述筒件还界定出涡流室，所述管道与每一个所述端盖的其中一个开口界定出适用于供流体通过的第一流道，所述涡流室与每一个所述端盖的另一个开口界定出适用于供流体通过的第二流道，所述鳍片适用于与流体进行热交换；

所述旋风环件包括多个形成在外表面且适用于导引流体在所述第二流道内产生涡流的叶片；

所述冷凝单元安装在其中一个端盖，并包括致冷晶片模块，所述致冷晶片模块具有面向所述端盖单元的且用于吸收热能的吸热面板，及相反于所述端盖单元且用于释放热能的放热面板；

所述电动单元安装在另一个端盖，并包括马达、能够转动地穿置在所述另一个端盖且被所述马达驱动的螺套，及螺合于所述螺套且连接于其中一个管件的移动轴，所述移动轴被所述螺套驱动，而带动所述其中一个管件沿所述轴线的方向相对另一个管件移动，进而缩小或放大所述间隙。

2.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于：每一个所述端盖还具有围绕所述轴线且界定出孔道的管体部，及围绕所述管体部且与所述管体部界定出环道的本体部，所述孔道与所述管道、每一个所述端盖的其中一个开口共同界定出所述第一流道，所述环道与所述涡流室、每一个所述端盖的另一个开口共同界定出所述第二流道。

3.根据权利要求2所述的热交换装置，其特征在于：所述冷凝单元还包括接触于所述放热面板的放热模块，所述放热模块具有适用于供流体通过的放热流路。

4.根据权利要求3所述的热交换装置，其特征在于：所述其中一个端盖的本体部还界定出适用于流体通过的吸热流路。

5.根据权利要求4所述的热交换装置，其特征在于：所述放热流路连通于所述第二流道，所述吸热流路连通于所述第一流道。

6.根据权利要求2所述的热交换装置，其特征在于：每一个所述管件套接于各自对应的端盖的管体部，且所述其中一个管件由第一管段与第二管段组成，所述第一管段固定不动，所述第二管段沿所述轴线的方向能够移动地套接于所述第一管段且连接于所述移动轴。

7.根据权利要求6所述的热交换装置，其特征在于：所述其中一个管件的所述鳍片由所述第一管段的内表面朝相反于所述管壁的方向延伸，及由所述第二管段的外表面朝相反于所述管壁的方向延伸，且所述另一个管件的所述鳍片由内表面与外表面朝相反于所述管壁的方向延伸。

8.根据权利要求2所述的热交换装置，其特征在于：所述另一个端盖还具有连接于对应的本体部的载座，所述电动单元还包括连接轴，所述马达连接于所述载座，所述连接轴能够转动地穿置在所述载座与所述另一个端盖间，且连接于所述螺套与所述马达，用于传递所述马达的动力。

9.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于：所述筒件、所述端盖、所述管件与所述旋风环件分别由金属材料制成。

10.一种热交换系统，包含：

至少一个过滤装置，用于过滤通过的流体而捕捉流体中的水气、或油雾、或粉尘、或颗粒；

连接装置，包括多个衔接组；

其特征在于：

所述热交换系统还包含至少一个根据权利要求1所述的热交换装置；

每一个所述衔接组能够选择且能够卸离地连接于所述至少一个热交换装置与所述至少一个过滤装置。

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