TWI437201B - 熱交換器 - Google Patents

Description

熱交換器

本發明是有關於一種具有左右集管及設於該集管之間的導熱管的熱交換器，更詳細而言，本發明是有關於一種可簡單地製作集管的熱交換器。

圖14表示先前多管式熱交換器(專利文獻1等)的構造。於圖14中，符號201為鰭片(fin)，設於與多根導熱管202的軸方向垂直的方向上。該鰭片201一般是隔開固定間隔而設有多片，但在圖14中僅圖示了兩端部分。符號202為導熱管，於其內部流通有成為冷卻對象的流體。而且，符號203為設於該導熱管202的兩端的集管，使流體流入多根導熱管。於該集管203的內部，設有多條分隔板204，藉由該分隔板204來限制流體的流動方向，使自其中一根導熱管202流入的流體流向另一根導熱管202。

對使用此種多管式熱交換器來對流體進行冷卻的情況時的作用進行說明，首先，使流體自圖14中的最左上側的集管203流入。於是，該流體通過最上部(第一段)的導熱管202，流至右側的集管203的分隔空間205為止，並自此處在分隔空間205內流向第二段的導熱管202。繼而，該流體流至左側的集管203的第二個分隔空間205為止，以下，同樣地，一邊在右側的集管203與左側的集管203內蛇行一邊流動。另一方面，若使空氣沿著與該些導熱管202垂直的方向上所設的鰭片201而流通，則在該空氣與 鰭片201及導熱管202的表面之間進行熱交換，可使導熱管202內流動的流體得到冷卻。

然而，當製造此種熱交換器時，一般須設置左右一對中空狀的集管，並在該集管的相向的側面上形成用於插入導熱管的插入孔。繼而，將導熱管插入已形成的該插入孔，並對該插入孔與導熱管的間隙進行焊接(專利文獻2)。

先行技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2004-108601號公報

專利文獻2：日本專利特開2006-308144號公報

然而，當製造此種熱交換器時，在將導熱管插入集管的插入孔的方法中，會產生如下所述的問題。

亦即，如先前般將導熱管插入集管的插入孔的方法中，由於集管的插入孔的數量已被決定，因此無法增減導熱管的根數。因此存在下述問題：若要增減導熱管的根數，則必須全部重新製作具有與此對應的插入孔的集管。

因此，本發明是著眼於上述問題而完成，其目的在於提供一種即使要增減導熱管的根數時亦無需全部製作新的集管的熱交換器。

亦即，為了解決上述問題，本發明是一種熱交換器，其具有集管以及安裝於該集管中的導熱管，其中，該集管由集管單元及集管罩(cover)構成，上述集管單元具有用於安裝導熱管的管安裝部、以及與具有該管安裝部的壁面不 同的壁面上的開口部，上述集管罩覆蓋該集管單元的上述開口部，在左右二個該集管的上述集管罩，是不同段的方式安裝。

若如此般構成，則可改變集管單元的積層厚度，並且只要製作與該厚度對應的集管罩，便可對應導熱管的根數的增減。又，對於流體在左右二個該集管之間交互蛇行所構成的熱交換器的情形下，使用同一種類型的集管罩，但是使在左右的安裝段不同，便可對應於導熱管的增減。

而且，於如此之發明中，在與具有管安裝部的壁面相向的壁面，亦即，在導熱管的延長方向上的壁面上設置開口部。

若如此般構成，則可自軸方向上目測管安裝部的內側壁面的狀態，並且在必要時，亦可焊接於該集管單元的內側壁面。而且，當此種管安裝部由圓形的插入孔構成時，只要使左右集管緊貼後將導熱管插入至插入孔，隨後，使各個集管左右分離，便可利用一次插入動作來將導熱管安裝於左右集管。

進而，當構成此種集管時，以覆蓋積層的所有集管單元的開口部的方式而安裝一個集管罩。

若如此，則在構成使流體自左右任一個集管朝一方向流動的熱交換器時，只要安裝一個集管罩便可構成熱交換器。

而且，作為其他形態，亦可使此種集管罩覆蓋積層的二個集管單元，並且使左右集管不同段地安裝集管罩。

若如此，則在構成使流體在左右集管間交替蛇行的熱交換器時，只要準備一種集管罩，並將其不同段地左右安裝，便可對應導熱管的增減。

而且，在其他形態中，在將集管單元積層的狀態下，覆蓋集管單元的開口部。

若如此，則可統一覆蓋多個集管單元的開口部而成為一個集管。

本發明是一種熱交換器，其具有集管以及安裝於該集管中的導熱管，其中，該集管由集管單元及集管罩構成，上述集管單元具有用於安裝導熱管的管安裝部、以及與具有該管安裝部的壁面不同的壁面上的開口部，並且，上述集管罩覆蓋該集管單元的上述開口部，因此可改變集管單元的積層厚度，並且只要製作與該厚度對應的集管罩，便可對應於導熱管的根數的增減。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

以下，參照圖式來說明本發明的一實施形態。本實施形態的熱交換器1如圖1所示，設有左右一對集管2以及該些集管2之間所設的呈剖面圓形狀的導熱管4，該集管2設置多個集管單元21以及覆蓋該集管單元21的集管罩3。並且，如圖2所示，在該集管單元21的前面側即第一 壁面23上，形成用於夾入導熱管4的凹部28，並且在後面側形成開口部27，將集管罩3安裝於該開口部27內。以下，對第一實施形態的熱交換器1的構成進行詳細說明。

〈第一實施形態〉

構成該熱交換器1的導熱管4是由導熱性良好的金屬製管狀構件構成，例如由外徑尺寸為0.8mm~2.0mm、較佳為0.9mm~1.5mm，內徑尺寸為0.7mm~1.9mm、較佳為0.8mm~1.4mm左右的非常細的管狀構件構成。該導熱管4如圖2所示，平行地設置成同一平面狀。再者，本實施形態(第一實施形態)中，使流體自圖1中的左側的集管2朝向右側的集管2流動，在其中途藉由導熱管4的外部流動的其他流體來進行熱交換。

該導熱管4的兩端側所設的集管2如圖2或圖3所示，具備夾入導熱管4的端部附近的集管單元21、及覆蓋該集管單元21的後面側的開口部27的集管罩3(參照圖5)而構成。再者，在說明的關係上，本實施形態中，將安裝導熱管4的一側作為前面(第一壁面23)，將導熱管4的延長方向上的壁面作為後面，將其左右兩側作為側面，將上側及下側分別作為上面、底面進行說明。

對該集管2中的集管單元21的構成進行說明，集管單元21如圖2所示，由上下成對的單元分離體22構成。當形成此種單元分離體22時，既可藉由壓製(press)加工而一體地形成，或者亦可使平面狀的金屬板的端邊向內側翻折而一體地形成。該單元分離體22在安裝導熱管4的一 側即第一壁面23上設置多個凹部28，並且以自此處連續的方式設置左右兩側面24及底面25，形成使後面側開放的開口部27。該第一壁面23由與導熱管4的軸面平行的分割面20分割而成，在該分割面20上形成有多個凹部28。該分割面20由與導熱管4的軸面平行的面分割而成，而且，凹部28呈將導熱管4的外形分割成一半的形狀。再者，圖2或圖3中，導熱管4為圓形，因此凹部28的形狀亦設為半圓狀，但當使用圖4所示的扁平狀的導熱管4時，亦可設為將該導熱管4的下半部分分割成一半的半扁平形狀。形成為此種形狀的凹部28在第一壁面23上被設於呈左右對稱的位置處，藉此，即便使單元分離體22上下逆向地相向時，亦可使各個凹部28的開放部分在位置上互相對準，藉此來夾入導熱管4。當如此般由凹部28夾入導熱管4時，利用焊材5來對導熱管與凹部28的間隙部分進行焊接，以防止流體洩漏。而且，對於上下的單元分離體22的接合部分，亦自外側進行焊接，但本實施形態中，由於集管單元21的後面側形成開口，因此亦可自內側進行焊接。

另一方面，集管罩如圖5所示，具備規定的間隙空間S而覆蓋積層的多個集管單元21的開口部27，因此使自流入口31流入的流體導入至間隙空間S並自各個開口部27分支至各集管單元21，而且，使自各集管單元21排出的流體合流而自排出口32排出。當將該集管罩3安裝於集管單元21時，改變集管單元21的側面24與集管罩3的側 面的重疊量，藉此來調整間隙空間S的大小，從而在最佳狀態下使流體流入各集管單元21。

其次，對製造如此般構成的熱交換器1的情況進行說明。在製造該熱交換器1時，首先，將單元分離體22的凹部28配置成朝上，在此狀態下，自該凹部28的開放部分安裝導熱管4。當在該凹部28中安裝導熱管4時，使多根導熱管4在單元分離體22之上以滾動的方式而落入，去除落入凹部28內的導熱管4以外的導熱管4而進行安裝。繼而，以此方式安裝導熱管4後，對該導熱管4的端部的位置進行整理之後，自上方覆蓋上下相反的單元分離體22，以上下的單元分離體22的凹部28來夾入導熱管4。繼而，利用焊材5，對上下的單元分離體22的分割面20及導熱管4與凹部28的間隙進行焊接。

以下，同樣地，設置多個安裝有導熱管4的集管單元21，將該些集管單元21沿上下方向予以積層。此時，集管單元21的後面側呈開口的狀態，自該後面側安裝集管罩3，在集管單元21的後面側形成間隙空間S。以此方式安裝集管罩3之後，對該集管罩3與集管單元21的接合部分進行焊接，以避免流體洩漏至外部。此時，若有需要，亦可自集管單元21的開口部27側進行焊接。

對使用如此般構成的熱交換器1的情況時的作用進行說明。

首先，當使流體自其中一個集管2的流入口31流入時，該流體流入集管罩3與集管單元21的間隙空間S內， 自此處分支至各集管單元21而流入各導熱管4。此時，該流體在與導熱管4的外周部分流動的另一流體之間進行熱交換，在進行了熱交換的狀態下，自相反側的集管單元21排出。繼而，經由該集管單元21的後面側的間隙空間S而自集管罩3的排出口32排出。

如此，根據上述實施形態，將保持導熱管4的集管單元21沿上下方向予以積層，並由集管罩3具備規定的間隙空間S而覆蓋該積層的集管單元21的開口部27，因此可改變該積層的厚度，並且只要製作與該厚度對應的集管罩3，便可對應於導熱管4的根數的增減。並且，本實施形態中，由於集管單元21的後面側形成開口，因此亦可自集管單元21的內側進行焊接，藉此，可更確實地防止流體的洩漏。

進而，上述實施形態中，安裝集管罩3時，只要改變與集管單元21的重疊量便可調整間隙空間S的大小，從而能夠以流體的流動達到最佳狀態的方式來安裝集管罩3。

再者，上述第一實施形態中，使具有相同形狀的單元分離體22上下相向，但若焊接時的熔接部分較少，則亦可如圖6所示，使單方的單元分離體22構成為稍小，並使第一壁面23及側面24重疊而進行焊接。此時，若欲在集管單元21上安裝集管罩3，則會在構成較小的單元分離體22(圖6中為上側的單元分離體22)與集管罩3之間產生間隙，但該間隙亦可使用焊材或金屬板等來密封。

〈第二實施形態〉

其次，對本發明的第二實施形態進行說明。上述第一實施形態中，在集管單元21的後面側形成開口部27，但在該第二實施形態中，如圖7或圖8所示，在集管單元21b的側面側形成開口部27，並在此處安裝集管罩3。以下，對第二實施形態進行說明。再者，設成標註有與第一實施形態相同符號者具有與第一實施形態相同的構成。

對於本實施形態的集管單元21b與集管罩3b的構成，使用圖7或圖8來進行說明。該集管單元21b與第一實施形態同樣地，由一對單元分離體22b構成，且在各個單元分離體22b的分割面20上，設置將導熱管4分割成一半而成的凹部28、以及與具有該凹部28的第一壁面23相向的後面26及底面25，從而呈向上的U字形狀。並且，藉由如此般構成單元分離體22b，使上面側與側面側形成開口，藉由使各個單元分離體22b上下逆向地接合，可由各個凹部28來夾入導熱管4。

集管罩3b被安裝於如此般構成的集管單元21b的側面側的開口部27(圖8)。該集管罩3b具備規定的間隙空間S而覆蓋沿上下方向積層的集管單元21b的開口部27，且使自流入口31流入的流體自各個開口部27流入，並分支至各集管單元21b的導熱管4(圖8中未圖示)，並且使自各集管單元21b排出的流體合流而自排出口32排出。當將該集管罩3b安裝於集管單元21b時，藉由改變集管單元21b的第一壁面23及後面26與集管罩3b的側面的重疊量 來調整間隙空間S的大小，藉此，使流體以最佳的狀態而流入各集管單元21b。再者，圖8中，僅單側安裝有集管罩3b，但亦可於兩側安裝集管罩3b。

如此，即使如第二實施形態般構成集管2b時，亦可改變集管單元21b的積層狀態，並且，只要製作與此對應的集管罩3b，便可對應於導熱管4的根數的增減。

〈第三實施形態〉

其次，對本發明的第三實施形態進行說明。上述第一實施形態及第二實施形態中，使將集管單元21分割成一半的單元分離體22相向而形成集管單元21，而在該第三實施形態中，設為僅使後面側開口的盒(box)形狀，並在第一壁面23c上設置圓形的管安裝部28c。

對於本實施形態的集管2c，使用圖9來進行說明，構成該集管2c的集管單元21c具有安裝著導熱管4的一側的第一壁面23c、左右兩側面24、上面以及底面，僅使後面側開口而形成開口部27。於該第一壁面23c上，穿設有用於沿軸方向插入導熱管4的圓形的管安裝部28c，將導熱管4沿軸方向插入該管安裝部28c並進行焊接。

另一方面，該集管單元21c的後面側所安裝的集管罩3是與第一實施形態同樣地設置，以自開口部27形成規定的間隙空間S的方式而安裝著。

當使用此種集管單元21c來構成集管2c時，首先，如圖10之(a)所示，將左右設置的集管單元21c以使各自的第一壁面23c緊貼的方式而予以配置，將導熱管4一口 氣地插入各個管安裝部28c。繼而，重複同樣的作業，將導熱管4插入所有管安裝部28c，隨後，使各個集管單元21c分離(圖10之(b))，利用焊材5來對導熱管4的端部附近進行焊接。以下同樣地，將如此般安裝有導熱管4的集管單元21沿上下方向予以積層，並自左右的開口部27安裝集管罩3。

即便在如此般構成的情況下，亦可改變集管單元21c的積層狀態，並且，只要製作與此對應的集管罩3，便可對應於導熱管4的根數的增減。

再者，本實施形態中，使後面側開口，但亦可如第二實施形態般使側面24開口。

〈第四實施形態〉

其次，對本發明的第四實施形態進行說明。上述各實施形態中，對積層的所有集管單元21安裝一個集管罩3，但在本實施形態中，在上下二個集管單元21上安裝集管罩3d，並且，以左右集管2成為不同段的方式來交替地安裝該集管罩3d。

對於該第四實施形態，使用圖11來進行說明。本實施形態的集管單元21如第一實施形態所示，使上下的單元分離體22相向而夾入導熱管4，並使後面側形成開口。再者，本實施形態中，對使用使後面側形成開口的集管單元21的情況進行了說明，但對於該集管單元21的構成，亦可使用第二實施形態至第四實施形態的任一構成。

並且，特徵之處在於，本實施形態中，利用集管罩3 來覆蓋上下二個集管單元21的開口部27，於該開口部27形成規定的間隙空間S。

構成此種熱交換器1d時，首先，將安裝有導熱管4的集管單元21分二層予以積層，不在第一段左側的集管單元21上安裝集管罩3d，而僅在右側第一段及第二段的集管單元21上安裝集管罩3d。

繼而，在該第二段的集管單元21的下方積層第三段的集管單元21，對於左側的集管2，在第二段及第三段的集管單元21上安裝集管罩3。此時，第二段的右側與左側的集管單元21的高度位置只稍許相差夾入集管罩3的量，對於該高度，藉由導熱管4的撓性來吸收。

以下，同樣地，對於右側與左側，將集管罩3以交替地成為不同段的方式而予以安裝，使最端部僅為集管單元21。

對使用如此般構成的熱交換器1d的情況進行說明，首先，使流體自最上部的左側所設的集管單元21流入，通過第一段的導熱管4後流通至右側的集管單元21。於是，該流體經由該集管單元21的後方的間隙空間S而流入第二段的集管單元21，並自此處通過第二段的導熱管4而流通至左側的集管單元21。同樣地，經由集管罩3的間隙空間S而流通至第三段的集管單元21，同樣地，使流體以交替蛇行的方式而流通，並自最下層的集管單元21排出。

如此，即便在如第四實施形態般構成的情況下，亦可改變集管單元21的積層狀態，並且，只要製作與此對應的 集管罩3d，便可對應於導熱管4的根數的增減。

並且，本實施形態中，即便積層的厚度有所改變時，亦無需重新製作集管罩3d自身，便可簡單地對應於導熱管4的根數的增減。

〈第五實施形態〉

其次，對於本發明的第五實施形態，使用圖12及圖13來進行說明。本實施形態的熱交換器1e使用具有內管41及外管42的多重管40來進行熱交換，使內管41內流通的流體、與內管41與外管42的間隙內流通的流體之間進行熱交換。並且，特徵之處在於，由第一集管2a來覆蓋外管42的端部附近，並使內管41自此處延伸出來，由集管罩3b來覆蓋自該第一集管2a延伸出的內管41的端部附近而成為第二集管2d。再者，本實施形態中，當使用多重管40時，較佳為使用如圖13所示使兩根內管41內接於外管42的內側的構造的多重管。

對該第一集管2a的構造進行說明。該第一集管2a是使保持多個多重管40的集管單元21e積層而成，各個集管單元21e如圖13所示，由上下一對單元分離體22e構成。該單元分離體22e在外管42所安裝的一側即第一壁面23上，形成有將該外管42的外形分割成一半而成的第一凹部28a，而且，在沿軸方向而與該第一壁面23相向的第二壁面(後面26)上，形成有將內管41的外形分割成一半而成的第二凹部28b。該些第一壁面23或第二壁面的分割面20是由與多重管40的軸面平行的面分割而成，使第一凹 部28a或第二凹部28b的開放部分面向該分割面20。繼而，使如此般形成的單元分離體22e上下相向，使外管42的端部附近由第一凹部28a夾入，使自此處延伸出的內管41的端部附近由第二凹部28b夾入。繼而，在如此般夾入多重管40的狀態下，將集管單元21e積層為層狀，如圖13所示，由集管罩3a來覆蓋側面側的開口部27，使自流入口31a流入的流體分支至各集管單元21e。分支至該各集管單元21e的流體在外管42與內管41的間隙內流動。

其次，對第二集管2d的構造進行說明。該第二集管2d使流體在自第二凹部28b延伸出的內管41內流通，於本實施形態中，由覆蓋集管單元21e及該集管罩3a的一個集管罩3b構成。當藉由該集管罩3b來覆蓋集管單元21e及側面的集管罩3a時，在側面的集管罩3a與集管單元21e之間會產生小的間隙，但利用焊材等來對該間隙進行焊接。繼而，使流體自如此般構成的第二集管2d的流入口31b流入，使流體僅流入內管41的內部。

若如此，則構成第二集管2d時，只要一個集管罩3b便可構成，因此可非常簡單地構成集管。

再者，本發明並不限定於上述實施形態，能以各種形態來實施。

例如，上述實施形態中，作為集管罩3，使用了呈盒形狀的集管罩，但形狀並不限定於此，只要是使經由開口部27而來自各層的導熱管4的流體可流通的形狀，則亦可為此種形狀。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1、1d‧‧‧熱交換器

2、2b、2c、203‧‧‧集管

2a‧‧‧第一集管

2d‧‧‧第二集管

3、3a、3b、3d‧‧‧集管罩

4、202‧‧‧導熱管

5‧‧‧焊材

20‧‧‧分割面

21、21b、21c、21e‧‧‧集管單元

22、22b、22e‧‧‧單元分離體

23、23c‧‧‧第一壁面

24‧‧‧側面

25‧‧‧底面

26‧‧‧後面

27‧‧‧開口部

28‧‧‧凹部(管安裝部)

28a‧‧‧第一凹部

28b‧‧‧第二凹部

31、31a、31b‧‧‧流入口

32‧‧‧排出口

40‧‧‧多重管

41‧‧‧內管

42‧‧‧外管

201‧‧‧鰭片

204‧‧‧分隔板

205‧‧‧分隔空間

S‧‧‧間隙空間

圖1是表示本發明的一實施形態的熱交換器的概略圖。

圖2是表示本實施形態的集管單元與導熱管的分解立體圖。

圖3是表示組裝有本實施形態的單元分離體的狀態的圖。

圖4是本實施形態的另一導熱管與集管單元的分解立體圖。

圖5是本實施形態的集管單元上安裝有集管罩的狀態圖。

圖6是使本實施形態的集管單元重疊(overlap)的圖。

圖7是表示第二實施形態的集管單元的圖。

圖8是在圖7的集管單元上安裝有集管罩的狀態圖。

圖9是表示第三實施形態的熱交換器的概略圖。

圖10之(a)、圖10之(b)是表示第三實施形態的熱交換器的製造步驟的圖。

圖11是表示第四實施形態的熱交換器的圖。

圖12是表示第五實施形態的熱交換器的圖。

圖13是表示第五實施形態的集管附近的圖。

圖14是先前例的一般的熱交換器的概略圖。

2‧‧‧集管

3‧‧‧集管罩

21‧‧‧集管單元

22‧‧‧單元分離體

23‧‧‧第一壁面

24‧‧‧側面

27‧‧‧開口部

28‧‧‧凹部(管安裝部)

31‧‧‧流入口

32‧‧‧排出口

S‧‧‧間隙空間

Claims (2)

1. 一種熱交換器，其具有集管以及安裝於該集管中的導熱管，此熱交換器的特徵在於，該集管由集管單元及集管罩構成，上述集管單元具有用於安裝導熱管的管安裝部、以及與具有該管安裝部的壁面不同的壁面上的開口部，上述集管罩覆蓋該集管單元的上述開口部，其中，在左右二個該集管的上述集管罩，是不同段的方式安裝。
2. 如申請專利範圍第1項所述的熱交換器，其中上述集管單元是在堆疊的狀態下，上述集管罩是覆蓋上述集管單元的上述開口部。