TW201017086A - Heat exchanger - Google Patents

Description

201017086 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種含有複數個新穎連接部位的熱交換 器。 【先前技術】 平板型熱交換器已經針對許多不同用途使用在不同工 業領域中。熱交換器通常包含一種類型的板體，其與另外 的每個板體以旋轉180度的方式安裝在一起，而形成用於 流體的兩個不同通道，其中一通道是用於冷卻媒介，而另 一通道則是用於欲被冷卻的產品。在銅焊的熱交換器中， 例如，其中熱交換器板體是由不鏽鋼所製成，整個板體封 裝是以硬焊方式焊接在一起的。如此能夠在板體的邊緣周 圍產生銅焊的密封。同時，板體之間的接觸點也是以硬焊 方式焊接起來，此有助於使熱交換器抵擋高壓與高溫的影 響。 熱交換器亦包含一前蓋板及一後蓋板，前蓋板及後蓋 板均由比熱交換板體更厚的金屬片材製成。蓋板之目的是 要使熱交換器更為穩固，且提供用於托架或類似物的安裝 位置。則蓋板及/或後蓋板亦包含熱交換器所適用的流體之 連接埠。熱交換器可以具有很多種不同標準的連接部位。 這些連接部位係以銅焊方式焊接至蓋板。熱交換器板體及 这些連接部位是在相同的硬焊程序中被焊接的。正常情形 下，整個熱交換器的硬焊過程是在加熱過的爐子内完成 201017086 的在此爐子中，熱交換器被加熱到超過焊接材料的熔點。 …符合經濟效益的方式製造熱交換器，所以會將 盡可食b多的熱交換器裝入爐子内。由於連接部位是從蓋板 朝外延伸，所以連接部位會減少爐子可使用的體積。在一 些情=中，連接部位的高度與熱交換器本體的高度具有相 同的里值&意味I同時能夠硬焊的熱交換器之數量會減 少一· 0 因此，對於硬焊式熱交換器來說仍有進步的空間。

G 【發明内容】 因此，本發明的一項目的是要提供一種改良的硬焊式 熱交換器，其能夠以更有彈性且符合經濟效益的方式製造 出來本發明另一項目的是要提供一種改良的硬焊式熱交 換器，其能夠減少熱交換器的變形體數量。本發明另一項 目的是要提供一種硬焊式熱交換器，其能夠讓消費者以更 容易且便宜的方式連接起來。本發明又另一項目的是要提 β 供一種用於製造硬焊式熱交換器之方法，其更有彈性且符 合經濟效益。 針對本發明所提及的問題之解決方案係描述於申請專 利範圍第1項之特徵部分。申請專利範圍第2項及申請專 利範圍第3項包含熱交換器的有利實施例。申請專利範圍 第4項及申請專利範圍第5項包含用於製造硬焊式熱交換 器的有利方法。 本發明提出一種熱交換器’其包含複數個具有波紋圖 5 201017086 案的熱交換器板體、一前蓋板及一後蓋板，其中，該等熱 交換器板體係彼此固接，並固接至前蓋板及後蓋板，而且， 其中前蓋板及/或後蓋板包含複數個連接埠，該等連接埠包 含一朝外延伸的軸環，該轴環是由與蓋板相同材料所形 成，其中該熱交換器更包含一連接管件，該連接管件係固 接至其中一軸環上。藉此，可達成本發明之目的，其中利 用具有比用於熱交換器板體的硬焊材料熔點更低的硬焊材 料，將連接管件硬焊至軸環上。 藉由熱交換器的第一實施例，提出一種熱交換器，其 能夠在現有的生產線上增進生產量。也可以改善必須產生 熱交換器的不同變形體之問題，其中只需要製造並儲存一 種熱交換器即可。由於是在製造好熱交換器之後才運用連 接部位，所以能獲得有彈性且符合經濟效益的製造方式。 具有可供連接部位運用的一軸環之優點在於：可以運 用連接部位， 式，可以在樂 而不會影響熱交換器板體的接觸點。以此方

方式來運用。

201017086 的接觸點之風險。此方式的另一項優點在於：可以使用鋼 製的連接部位，而不是由不鏽鋼所製成的連接部位。 在本發明用於組裝硬焊式熱交換器的一方法中，係包 含有在一爐子中進行加熱該熱交換器的步驟，致使應用於 熱交換器板及蓋板上的硬焊材料能夠將熱交換器硬焊在— 起；冷卻該熱交換器；及利用一感應硬焊方法而將一管狀 連接部位硬焊至該蓋板的一朝外延伸軸環上。本發明方法 的優點在於：能夠提出一種以有彈性且符合經濟效益來產 〇 生熱交換器的許多不同變形體的方式。本發明方法只需要 製造出一種類型的熱交換器，因此也只需要儲存一種類型 的熱交換器。在運送時’才安裝上不同的連接部位。 在本發明方法的一有利發展中’係利用具有比熱交換 器板體的硬焊材料熔點更低的硬焊材料，將管狀連接部位 硬焊至轴環上。這一點在熱交換器板與蓋板是在一項操作 中進行硬焊，而連接部位是在另一項操作中進行硬焊的時 候係有利的。使用較低熔點的硬焊材料於連接部位上，將 ® 可降低熱交換器板體中具有未硬焊的接觸點之風險。藉由 利用低熔點材質及感應硬焊法，可以獲得可靠的接合點。 此方式的另一項優點在於：可以使用銅製的連接部位以 取代由不鏽鋼所製成的連接部位。使用銅製連接部位之另 一項優點在於：消費者可以輕易地將連接部位烊接至熱交 換器系統所包含有的一銅管上。 【圖式簡單說明】 7 201017086 式所顯示的實施例而詳細 以下’將參考附圖且配合圖 說明本發明。 圖1顯示一習知的熱交換器。 圖2顯示本發明的熱交換器，其中並無連接部位。 圖3顯示本發明的第一開口槔之剖面。 圖4顯示本發明的第二開口淳之剖面。 圖5a至圖5c顯示用於本發明熱交換器的連接部位之不 同實例。 【實施方式】 以下所描述的具有進-步發展之本發明實施例僅作為 實例用i k些實施例並非用以侷限本發明申請專利範圍 所欲保護的範圍。 圖1顯示習知的熱交換器，此熱交換器i包含永久地 結合在一起的複數個熱交換器板體2。熱交換器i更包含一 前蓋板3及一後蓋板4，此兩者亦永久地結合至熱交換器板 體。藉由將這些板體在_加熱爐中硬焊在一起，而製造出 此熱交換器卜在這些板體結合之前，每個板體的周圍及這 些板體的接觸點均塗層上硬焊材料，如此—來，當爐子被 加熱到超過料材料的熔點以上之溫度時，這些板體係被 硬焊在一起。 〃所顯不的硬焊式熱交換器主要是用》氣候的應用情 形以下，將以熱交換器作為蒸發器使用來進行猫述，在 此熱交換器十猶環有欲受熱的冷卻劑以及欲冷卻的水或濃 201017086 鹽水。在所示的熱交換器中，所有的連接部位均設置於前 *板内二而，也可能將其中一個或多個連接部位設置於 '後蓋板内°因此’前蓋板包含—冷卻劑入口埠5、-冷卻劍 出口埠6、-水入口彳7、及-水出口埠8。 在所有的開口埠處，一連接部位係固定地安裝至前蓋 板 連接部位係將熱交換器的一開口埠連接至埶交換3| 所要被運用於其中的系統上，因此，在每個開口^= 接部位設有某種連接手段，例如，螺紋或爽甜段，其係適 ©於將開口埠連接至一外部管件。由於不同使用者有不同的 需求，所以熱交換器可以設有許多不同的連接部位，此意 味著必須製造且儲存數種類型的標準化熱交換器。 在前蓋板中的每個開口埠是一個切開的孔洞。一連接 邛位〃、硬焊材料一起插入此孔洞内，此連接部位具有一個 適於承抵於蓋板表面上且後續係被硬焊至前蓋板上的特定 凸緣。當熱交換器板體硬焊在一起時，這些連接部位也會 被硬焊至前蓋板。此一步驟是在加熱爐内於同一程序中完 © 成。這樣的熱交換器在所屬技術領域中早為已知，因此將 不再贅述。 圖2顯示本發明的熱交換器。在此熱交換器中，使用 一個新穎的連接部位配置方式。此連接部位包含一個朝外 延伸的軸環，此軸環是由與蓋板相同的材料所形成。此軸 環係藉由以一適當工具擠壓前蓋板的開口埠之周圍區域的 冷成型加工法而製成。以此方式，當蓋板的厚度為2mm時， 可以獲得一個高度介於5mm與10mm之間的朝外延伸之轴 9 201017086 '較佳地，軸環的内表面係垂直於蓋板《由於擠壓軸環 的緣故’ ~以軸環的外表面將會稍微變成錐狀。藉由限制 的軸環的高度’可以保留蓋板的開口埠區域的機械特性。 在圖2中’冷卻劑入口彳5及出口埠6被顯示成具有第一 軸環型式9,而水出口埠7及入口埠8被顯示成具有第二軸 環型式1〇。 具有用於開口埠的轴環之前蓋板及/或後蓋板係在一爐 子中被硬焊至熱交換器板趙。在熱交換器的製造期間將 盡可能多的熱交換器放置在在爐子内。在以習知熱交換器 運作的-般製造期’用於出口埠與入口埠的連接部位在 爐子中佔據很大的體積。在__實例中，當連接部位僅位於 一=時，這些連接部位的高度可能與熱交換器本體的高度 相當。這種情形例如可能是在具有12個板體的熱交換器 中i —個典型的連接部位其高度可能是24mm，而熱交換器 的高度是27mm。對於兩側均具有連接部位的熱交換器來 說，連接部位與熱交換器本體之間的高度比例可能更大。 以用於開口埠連接部位的轴環來取代f知的連接部 位，其優點在於能夠同時製造出更多的熱交換器，亦即， 可乂同時將更多的熱交換ϋ裝入爐子内。對於上述單邊設 有連接部位且具有12個板體的熱交換器來說，7随的軸環 將會使整個熱交換器的高度從51mm降低成31_。因此， 便能夠同時製造出更多的熱交換器。 在熱交換器被硬焊之後’ 一管狀連接部位被固定地安 裝至此軸環上H驟最好以硬焊方式實施。為了防止 201017086 在熱交換器板體之間的—些接觸點沒有硬焊⑽如犯㈣， 很重要的是：不能用過多的熱量進行硬焊，因為如此一來 可能會使開π埠周圍的區域受到加熱。藉由制感應硬焊 (induction brazing)，f狀連接部位可以被硬焊至轴環上， 且熱量僅施加至欲硬焊的區域上。加熱過程會自動受到控 制’且可以重現整個熱循環。 可以藉由_具有t匕熱交換器板體的硬焊材料熔點更 ❹

低的硬焊材料’將這些連接部位硬焊韩環。使用具有較 低溶點的硬焊材料來硬焊這些連接部位之優點在於：它會 降低熱交換器板體中具有未受硬焊的接觸點之風險。同 時，連接部位的硬焊可以被實施得更快，如此可甚至更減 :>、未k硬焊的風險。另—項優點在於：也可以使用銅製成 的連接部位，而取代由不鏽鋼製成的連接部位。對於熱交 換器的使用者來說，使用銅製的連接部位特別有利，這是 因為使用者能夠以較不昂貴且更可靠的方式將熱交換器連 接至熱交換器系統。 圖3顯示第一軸環9裝有一連接管件丨〗的剖面圖。從 圖中可看ώ，軸環的内表面係垂直於蓋板。轴環的外表面 由於擠壓轴環的緣故而稍微呈錐狀。在軸環周圍，設有一 個具有浮凸的圓形區域。如此將會增進開口埠的穩定性及 承受壓力變化的能力。將一連接管件插入軸環内，且將硬 焊材料塗抹於轴環内侧表面與連接部位的外表面之間的間 隙12中。可以在安裝好連接部位之前或之後塗抹硬焊材料。 圖4顯示第二軸環1〇上裝有一連接管件u的剖面。 11 201017086 從此圖可看出’轴環的内表面係垂直於蓋板。轴環的外表 面則由於擠壓軸環的緣故而稍微呈錐狀。將連接管件插入 軸環内’且將硬焊材料塗抹於轴環内表面與轉接器的外表 面之間的12内中。可以在安裝好轉接器之前或之後塗 上硬焊材質。 藉由一適合軸環尺寸的感應工具將管狀連接部位Η硬 焊至軸環上。較佳地’卩自動方式控制此感應工具，以確 保在硬焊期間所使用#熱量及目此溫度與熱週期均為正 確。藉由感應硬焊，熱僅直接施加於硬焊區。由於此種類 型的硬焊非常快速’因此所施加的熱將不會使周圍區域加 ® 熱到足以使任何接觸點產生未受硬焊的現象。過量的熱可 月&會使熱交換板體的接觸點產生未受硬焊的現象且可能 使蓋板的材料過度氧化。以此方式硬焊轉接器管件的優點 在於：相較於徒手硬焊來說可減少硬焊所需的總計時間， 而同時增進品質。藉由使用適當的工具，可以同時硬焊所 有的轉接器管件’而將可以進一步減少製造時間。 管狀連接部分為可具有不同形狀與連接面積，但最好 ❹ 是由銅管所製成。連接部位欲被插入軸環内的一側是筆直 的。相反的一側可以具有不同形狀，利如具有不同尺寸的 錐狀端。此側邊係適於被連接至其中應用熱交換器的系 統。因此，可以用簡單方式提供不同的轉接器給不同的消 費者。在熱交換器實施硬焊之後運用轉接器的優點在於： 可以&供數種熱交換器的變形體，而不需要儲存超過一種 以上的熱交換器。可以自由選擇轉接器的長度，但是此長 12 201017086 度最好必須能夠讓熱交換器的使用者利用例如軟焊的方式 將一管件連接到此連接部位上，而不會影響轉接器本身= - 硬焊。 圖5顯示不同的連接部位之實例。圖5a顯示一筆直、 相當薄的管狀連接部位’其具有相當短的錐狀連接部。圖 5b顯示一筆直的管狀連接部位，其具有一錐狀連接部。圖 5c顯不一彎曲且相當薄的管狀連接部位。當然，根據消費 者的需要，其他的結構設計也是可能的。因為連接部位可 © ㊣是由-根簡單的銅管所製成，所以能夠輕易提供不同種 類且甚至相當少量的連接部位給消費者。 上述方法的一項優點在於：不需要製造不同類型的熱 交換器。在習知方法中’必須製造具有連接器的所有變形 體之熱父換器，並將這些熱交換器儲存起來。藉由本發明 的方法’僅需要製造一種類型的熱交換器。之後，運用所 選擇類型的連接管件’而此係意味著僅需要儲存一種類型 &熱交換器。較佳地，連接部位是由製造商所提供，但是 需求量大的4費者也可以具有他們自己的感應硬焊設備。 本發明的另一優點在於：此方法能夠讓使用者以更容 易且可靠的方式將一系統直接連接到熱交換器上。在習知 的熱交換器中，當熱交換器是由不鏽鋼製成時，在開口埠 的連接4位是由是由不鏽鋼所製成。在不鐘鋼連接部位與 銅管件之間的接合點相當昂責，且消費者必須具有相當高 的失識才能夠產生可靠的連接。藉由在熱交換器上使用銅 接卩位使用者只需要將熱交換器的管狀銅製連接部位 13 201017086 軟焊至或夾至此系統的銅管，兩種方法都很簡單且可靠。 因此’消費者可以獲得更便宜且相當可靠的連接部位。 本發明並未侷限於上述實施例而已，在不違背本發明 的範圍之前提下，仍可以產生許多額外的變形與修改。上 述的方法可用於具有不同尺十的熱交換器上。 【主要元件符號說明】 1熱交換器

❹ 2熱交換器板體 3前蓋板 4後蓋板 5冷部劑入口埠 6冷卻劑出口埠 7水入口埠 8水出口蟑 9第一軸環 10第二軸環 11連接管件 12間隙 14

Claims (1)

1. 201017086 七、申請專利範圍： 拖哭4 #熱乂換器’包含複數個各具有波紋圖案的熱交 ，體⑺、-前蓋板(3)、及一後蓋板(4)，其中該等熱交 換器板體係彼此固接且固接至該前蓋板及㈣蓋板，而 ❹ 且，其中該前蓋板及/或該後蓋板包含複數個連接埠（5、6、 7、8)，該等連接埠包含—朝外延伸的轴環（9、⑼該轴環 是由與該蓋板相同材料所形成，《中該熱交換器更包含一 連接管件⑴），該連接管件係目接至其中—軸環（9、1〇)上， 其特徵在於：利用具有比該等熱交換器板體的硬焊材料溶 點更低的硬焊材料而將該連接管件硬焊至該轴環上。 2、 如申請專利範圍第1項之熱交換器，其特徵在於： 該連接管件係以感應硬焊方式焊接至該軸環上。 3、 如申請專利範圍第lsil2項之熱交換器，其特徵在 於：該連接管件是由銅所製成，而該蓋板是由不鏽鋼所製 成0 4、一種用於組裝具有管狀連接部位的硬焊式熱交換器 〇 之方法，其中該熱交換器的至少一蓋板（3、4)包含複數個連 接埠（5、6、7、8)，該等連接埠包含一朝外延伸的軸環（9、 10)’該軸環是由與該蓋板相同的材料所形成，該方法包含 以下步驟： -在一爐子中加熱該熱交換器，致使塗抹於該等熱交換 器板體及該等蓋板上的硬焊材料能夠將熱交換器硬焊在— 起； -冷卻該熱交換器； 15 201017086 其特徵在於包括以下步驟：運用一感應硬焊法，利用 利用具有比該等熱交換器板體的硬焊材料熔點更低的硬焊 材料，而將一管狀連接部位硬焊至該蓋板上的其中一軸襯。 5、如中請專利範圍第4項之方法’其特徵在於：該蓋 板疋由㈣鋼所製成，且該連㈣件是由鋼所製成。 八、圖式： (如次頁）

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