專利名稱：熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于冷凍循環(huán)裝置的熱交換器，特別涉及供熱水裝置中用作供熱水用熱交換器的熱交換器。
背景技術(shù)：
例如，作為用于冷凍循環(huán)裝置的利用側(cè)熱交換器2，如圖12所示，采用了由圓管11和螺旋狀地卷繞在圓管11的外周上的圓管12構(gòu)成的、把圓管11的內(nèi)部作為第一流體(例如，水)的流路、把圓管12的內(nèi)部作為第二流體(例如，致冷劑)的流路的熱交換器[例如，參照日本特開2001-280862號公報(第6-7頁，圖5)]。
可是，在圖12所示那樣的把圓管12螺旋狀地卷繞在圓管11外周上而構(gòu)成的熱交換器中，為了把圓管11和圓管12的熱接觸做成可靠的熱接觸，有必要由爐內(nèi)釬焊接合圓管11和圓管12，從而為了回收其設(shè)備投資，熱交換器產(chǎn)生了高成本化的問題。
因此，本發(fā)明的目的在于，通過不進行爐內(nèi)釬焊而把圓管11和圓管12的熱接觸做成可靠的熱接觸，即實現(xiàn)熱交換器的高性能化又可實現(xiàn)低成本化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第1技術(shù)方案的熱交換器，由在管的外周上具有散熱片的帶散熱片管和配置在前述帶散熱片管的外周上的圓管構(gòu)成，在流動于前述帶散熱片管的內(nèi)部的第一流體和流動于前述圓管的內(nèi)部的第二流體之間進行熱交換，其特征在于，折曲前述散熱片并把前述圓管固定在前述帶散熱片管的外周上。
本發(fā)明的第2技術(shù)方案的熱交換器，由在管的外周上具有散熱片的帶散熱片管和配置在前述帶散熱片管的外周上的圓管構(gòu)成，在流動于前述帶散熱片管的內(nèi)部的第一流體和流動于前述圓管的內(nèi)部的第二流體之間進行熱交換，其特征在于，把上述圓管配置在前述散熱片之間的空間內(nèi)，使前述圓管至少與位于兩側(cè)的前述散熱片面和前述管接觸。
本發(fā)明的第3技術(shù)方案的熱交換器，其特征在于，在第1和第2技術(shù)方案的熱交換器中，把前述圓管螺旋狀地卷繞在前述帶散熱片管上。
本發(fā)明的第4技術(shù)方案的熱交換器，其特征在于，在第1和第2技術(shù)方案的熱交換器中，與前述帶散熱片管的管軸平行地配置前述圓管。
本發(fā)明的第5技術(shù)方案的熱交換器，其特征在于，在第1和第2技術(shù)方案的熱交換器中，把前述圓管的內(nèi)徑做成比前述帶散熱片管的內(nèi)徑小。
本發(fā)明的第6技術(shù)方案的熱交換器，其特征在于，在第1和第2技術(shù)方案的熱交換器中，把前述第二流體做成比前述第一流體工作壓力高的流體。
本發(fā)明的第7技術(shù)方案的熱交換器，其特征在于，在第1和第2技術(shù)方案的熱交換器中，前述第二流體為二氧化碳氣，前述第一流體為水。
本發(fā)明的第8技術(shù)方案的熱交換器，其特征在于，在第1和第2技術(shù)方案的熱交換器中，在形成于前述管、前述散熱片和前述圓管之間的空間內(nèi)填充熱傳遞物質(zhì)。
本發(fā)明的第9技術(shù)方案的熱交換器，其特征在于，在第1和第2技術(shù)方案的熱交換器中，把配置在前述帶散熱片管的外周上的圓管做成多根管，使第二流體的流路多通路化。


圖1是表示利用了本發(fā)明的熱交換器的供熱水裝置的構(gòu)成圖。
圖2是流過本發(fā)明的一個實施例的熱交換器的第一流體的帶散熱片管的主要部分外觀立體圖。
圖3是表示在上述實施例的帶散熱片管的外周上配置了流過第二流體的圓管的一部分的狀態(tài)的主要部分外觀立體圖。
圖4是表示上述實施例的帶散熱片管的外周上配置了圓管的狀態(tài)的主要部分剖面圖。
圖5是表示上述實施例完成狀態(tài)的主要部分剖面圖。
圖6是另一個實施例的熱交換器的主要部分剖面圖。
圖7是另一個實施例的熱交換器的主要部分剖面圖。
圖8是另一個實施例的熱交換器的主要部分剖面圖。
圖9是另一個實施例的熱交換器的、流過第1流體的帶散熱片管的主要部分外觀立體圖。
圖10是表示在上述熱交換器的帶散熱片管的外周上配置了流過第二流體的圓管的狀態(tài)的主要部分外觀立體圖。
圖11是表示在上述熱交換器的帶散熱片管的外周上配置了圓管的狀態(tài)的剖面圖。
圖12是表示原有的熱交換器的主要部分外觀立體圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的第1實施例是折曲散熱片并把圓管固定在帶該散熱片管的外周上的熱交換器。根據(jù)本實施例，由于不需要釬焊就可以確保帶散熱片管與圓管的熱接觸，所以可以降低熱交換器的制造上的成本，同時，可以通過增大帶散熱片管和圓管的接觸面積來提高熱交換性能。
另外，本發(fā)明的第2實施例，是把圓管配置在散熱片之間的空間內(nèi)，使圓管至少與位于兩側(cè)的散熱片面和管接觸的熱交換器。根據(jù)本實施例，通過增大帶散熱片管與圓管的接觸面積來提高熱交換性能。
另外，本發(fā)明的第3實施例，是在第1或者第2實施例中，把圓管螺旋狀地卷繞在帶散熱片管上而構(gòu)成的熱交換器。根據(jù)本實施例，通過增大帶散熱片管和圓管的接觸面積來提高熱交換性能。
另外，本發(fā)明的第4實施例，是在第1或者第2實施例中，相對于帶散熱片管平行地配置圓管而構(gòu)成的熱交換器。根據(jù)本實施例，通過增大帶散熱片管和圓管的接觸面積來提高熱交換性能，同時容易使流路多通路化。
另外，本發(fā)明的第5實施例，是在第1或者第2實施例中，把圓管的內(nèi)徑做成比帶散熱片管的內(nèi)徑小。根據(jù)本實施例，由于直徑小的管容易進行加工，所以容易把圓管配置在帶散熱片管的外周。
另外，本發(fā)明的第6實施例，是在第1或者第2實施例中，在圓管內(nèi)部流動的第二流體的工作壓力比在帶散熱片管的內(nèi)部流動的第一流體的工作壓力高的熱交換器。根據(jù)本實施例，由于在容易確保耐壓的小直徑的圓管的內(nèi)部流動壓力高的第二流體，可以降低花費在提高熱交換器的耐壓方面的成本。
另外，本發(fā)明的第7實施例，是在第1或者第2實施例中，在圓管的內(nèi)部流動的第二流體是二氧化碳氣，在帶散熱片管的內(nèi)部流動的第一流體使用水的熱交換器。根據(jù)本實施例，由于在容易確保耐壓的小直徑的圓管的內(nèi)部流動傳熱特性良好且壓力高的二氧化碳氣，所以可以降低花費在提高熱交換器的耐壓方面的成本，提高了熱交換性能。
另外，本發(fā)明的第8實施例的熱交換器，是在第1或者第2實施例中，在帶散熱管的外周面以及散熱片與圓管之間形成的空間內(nèi)充填熱傳導(dǎo)物質(zhì)。根據(jù)本實施例，能得到更可靠的熱接觸，提高熱交換性能。
另外，本發(fā)明的第9實施例的熱交換器，是在第1或者第2實施例中，把配置在帶散熱片管的外周的圓管做成多根，使在圓管的內(nèi)部流動的第二流體多通路化的熱交換器。根據(jù)本實施例，可以降低第二流體的壓力損失，提高熱交換性能。
實施例首先，對使用本發(fā)明的熱交換器的冷凍循環(huán)裝置進行說明。
圖1是表示利用本發(fā)明的熱交換器的供熱水裝置的構(gòu)成圖。如圖1所示，本實施例的供熱水裝置備有由壓縮機1、用作供熱水用熱交換器的利用側(cè)熱交換器2、減壓器3和把外氣作為熱源的熱源側(cè)熱交換器4構(gòu)成的致冷劑循環(huán)A和由給水泵5、利用側(cè)熱交換器2和供熱水箱6構(gòu)成的供熱循環(huán)B。致冷劑循環(huán)A，作為致冷劑，例如使用二氧化碳氣(二氧化碳)，用壓縮機1把致冷劑壓縮到越過臨界壓力來進行運轉(zhuǎn)。
從壓縮機1輸出的致冷劑，在利用側(cè)熱交換器2中加熱從供水泵5供給的水，被加熱了的水儲存在供熱水箱6中。
下面用圖2至圖5對用于這樣的供熱水裝置的本發(fā)明的一個實施例的熱交換器的構(gòu)成進行說明。
從圖2到圖5表示本實施例的熱交換器的制造工序，圖2是第一流體流經(jīng)的帶散熱片管的主要部分外觀立體圖，圖3是表示在帶散熱片管的外周配置第二流體流經(jīng)的圓管的一部分的狀態(tài)的主要部分外觀立體圖，圖4是表示在帶散熱片管的外周配置了圓管的狀態(tài)的主要部分剖面圖，圖5是表示完成狀態(tài)的主要部分剖面圖。
如圖2所示，一般地，稱為低散熱片管或高散熱片管的帶散熱片管20，在筒狀的管21的外周上螺旋狀地形成規(guī)定高度的散熱片22，在幾乎等間隔地形成的散熱片22之間，形成螺旋狀的空間23。
如圖3所示，圓管24被螺旋狀地卷繞在帶散熱片管20的散熱片22之間的空間23內(nèi)。而且如圖4所示，圓管24，在卷繞在帶散熱片管20上的狀態(tài)下，把外徑做成圓管24的外周面與管21的外周面和位于兩側(cè)的散熱片22面接觸。
把圓管24卷繞在帶散熱片管20上之后，如圖5所示，通過折曲帶散熱片管20的散熱片22的一部分來制造熱交換器2a。散熱片22的折曲是通過插入中空的工具再推壓或拉拔加工而進行的。通過折曲散熱片22使之包入圓管24，由散熱片22的折曲片把圓管24固定在帶散熱片管20的外周上，來確保圓管24和帶散熱片管20的熱接觸。
本實施例的熱交換器2a，把帶散熱片管20的內(nèi)部做成例如水等的第一流體的流路，把圓管24的內(nèi)部做成例如二氧化碳氣那樣的致冷劑的第二流體的流路。再有，第一流體和第二流體最好為對向流動。
對于上述那樣構(gòu)成的熱交換器2a，能得到下面的效果。
首先，由于不象原有的熱交換器那樣進行爐內(nèi)釬焊就可以確保帶散熱片管20和圓管24的熱接觸，所以可以降低熱交換器2a的制造上的成本。另外，在原有的熱交換器中，只用圓管11的外周與圓管12進行金屬接觸，與其相反，在本實施例的熱交換器2a中，由于用散熱片22包圍圓管24那樣進行固定，所以增大了金屬接觸面，能更可靠地得到帶散熱片管20和圓管24的熱接觸，提高了熱交換性能。
再有，通過把圓管24的內(nèi)部做成比第一流體工作壓力高的第二流體的流路，把帶散熱片管20的內(nèi)部做成比第二流體工作壓力低的第一流體的流路，由于流動工作壓力高的第二流體的圓管24是容易確保耐壓的小直徑的管，所以可以極大地抑制由于增加用于確保圓管24的耐壓所必須的壁厚而引起的原料成本的上升，可以降低花費在提高熱交換器2a的耐壓方面的成本。
下面對把上述那樣構(gòu)成熱交換器2a用于供熱水裝置時的動作進行說明。
把圓管24內(nèi)部做成作為致冷劑的二氧化碳氣的流體的流路，把帶散熱片管20的內(nèi)部做成水的流路。在該供熱水裝置中，用壓縮機1壓縮的致冷劑成為高溫高壓狀態(tài)，在通過作為本實施例的熱交換器的利用側(cè)熱交換器2a的圓管24時，向在帶散熱片管20的內(nèi)部流動的水放熱而被冷卻。即，由供水泵5從供熱水箱6的底部送入帶散熱片管20的內(nèi)部的水，被在圓管24的內(nèi)部流動的致冷劑加熱。致冷劑在其后被減壓器3減壓成為低溫低壓的氣液二相狀態(tài)。然后，在熱源側(cè)熱交換器4中致冷劑被空氣冷卻，成為氣液二相或者氣體狀態(tài)，成為氣液二相或者氣體狀態(tài)的致冷劑，再被吸入壓縮機1內(nèi)。通過反復(fù)進行這樣的循環(huán)，在利用側(cè)熱交換器2a的帶散熱片管20的內(nèi)部流動的水成為熱水，通過從供熱水箱6的頂部流入并儲存該熱水，可以作為供熱水器使用。這樣，作為把二氧化碳氣用作致冷劑的供熱水裝置的利用側(cè)熱交換器，當(dāng)使用本實施例的熱交換器2a時，可以使比其他的致冷劑工作壓力高的二氧化碳氣在容易確保耐壓的小直徑的圓管24的內(nèi)部流動，可以降低花費在提高熱交換器2a的耐壓方面的成本，同時，通過流動傳熱特性良好的二氧化碳氣提高了熱交換性能。
下面用圖6對另一個實施例的熱交換器的構(gòu)成進行說明。
本實施例的熱交換器2b，是在圖5所示的熱交換器的構(gòu)成基礎(chǔ)上，在由折曲的散熱片22和圓管24的外周面形成的間隙25內(nèi)，填充由傳熱性高的物質(zhì)構(gòu)成的構(gòu)件，例如，含有鋁合金的粉末的膠等。在這樣的熱交換器2b中，間隙25的熱阻力被傳熱性高的物質(zhì)降低了，由于能得到更可靠的熱接觸而提高了熱交換性能。
再用圖7對另一個實施例的熱交換器的構(gòu)成進行說明。
本實施例的熱交換器2c，是在帶散熱片管31的多個散熱片32之間螺旋狀地卷繞2根圓管34、35的熱交換器，是通過折曲散熱片32的一部分來固定圓管34、35和帶散熱片管31的熱交換器。再有，圓管34和圓管35由分支管(未圖示)分支第二流體的流路，第二流體在圓管34和圓管35的各自的內(nèi)部并列流動，即，把第二流體流路做成2通路。在這樣的熱交換器2c中，可以降低第2流體的壓力損失，更加提高熱交換性能。再有，在本實施例中，把卷繞的圓管做成2根，把第二流體的流路做成2通路并進行了說明，也可以做成卷繞多根圓管的構(gòu)成，把第二流體的流路做成更多通路。
再用圖8對另一個實施例的熱交換器的構(gòu)成進行說明。
本實施例的熱交換器2d，是帶散熱片管41的散熱片42不象折曲后固定圓管44的散熱片那么高的熱交換器。在這樣的熱交換器2d中，雖然不能由散熱片42固定圓管44，但是由于散熱片42的高度低，帶散熱片管41的制造變得比較容易，可以降低制造成本。再有，由于把散熱片42做成埋在相鄰圓管44的間隙內(nèi)的山形的形狀，所以增大了帶散熱片管41和圓管44的金屬接觸的面積，提高了熱交換性能。
再有，在以上說明的熱交換器中，帶散熱片管20、31、41的散熱片22、32、42最好由滾軋成形等加工方法，用與帶散熱片管相同的材料，例如具有高的傳熱性的鋁合金或銅一體地形成。另外，也可以在帶散熱片管20、31、41的內(nèi)部，形成螺旋槽和波紋等，謀求促進傳熱面積的擴大和紊流，使熱交換器的性能進一步提高。
再用圖9至圖11對另一個實施例的熱交換器的構(gòu)成進行說明。
圖9是本實施例的熱交換器的、流動第一流體的帶散熱片管的主要部分外觀立體圖，圖10是表示在該熱交換器的帶散熱片管的外周上配置流動第二流體的圓管的狀態(tài)的主要部分外觀立體圖，圖11表示在帶散熱片管的外周上配置了圓管的狀態(tài)的剖面圖。
如圖9所示，帶散熱片管50，在筒狀的管51的外周上與管軸方向平行地形成多根規(guī)定高度的散熱片52。在本實施例的熱交換器2e中，如圖10、11所示，在多個散熱片52之間的空間53內(nèi)與帶散熱片管50的管軸平行地配置圓管54。然后，如圖11所示，通過進行擠壓和拉拔加工等，用帶散熱片管50的散熱片52包住圓管54，或者通過折曲頂端部挾住管54，把圓管54固定在帶散熱片管50的外周上，確保圓管54和帶散熱片管50的熱接觸。在這樣的熱交換器2e中，除了具有與圖4所示的構(gòu)成的熱交換器2a同樣的效果而外，由于雖然散熱片52的高度比較低，但也可以固定圓管54和用于折曲散熱片52的擠壓和拉拔加工比較容易，所以可以降低制造成本。再有，如用圖7所示構(gòu)成的熱交換器2c說明的那樣，具有容易實現(xiàn)第二流體流路的多通路化的優(yōu)點。
再有，帶散熱片管50的散熱片52，最好由擠壓等加工方法用與帶散熱片管相同的材料，例如具有高傳熱性的鋁合金或銅一體形成。
根據(jù)本發(fā)明，由于把圓管固定在折曲了散熱片的帶散熱片管的外周上，所以不需要釬焊，由于可以確保帶散熱片管和圓管的熱接觸，所以可以降低熱交換器的制造成本，同時，由于增大帶散熱片管和圓管的接觸面積而提高了熱交換性能。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于使圓管與至少位于兩側(cè)的散熱片面和管接觸，所以因帶散熱片管和圓管的接觸面積增大而提高熱交換性能。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于使圓管螺旋狀地卷繞在帶散熱片管上，所以因帶散熱片管和圓管的接觸面積增大而提高熱交換性能。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于相對于帶散熱片管平行地配置圓管，所以因帶散熱片管和圓管的接觸面積增大而提高熱交換性能，同時，容易使流路多通路化。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于把圓管的內(nèi)徑做成比帶散熱片管的內(nèi)徑小，因為直徑小的管容易加工，所以容易把圓管配置在帶散熱片管的外周上。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于在容易確保耐壓的小直徑的圓管的內(nèi)部流動壓力高的第二流體，所以可以降低花費在提高熱交換器的耐壓方面的成本。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于在容易確保耐壓的小直徑的圓管的內(nèi)部流動、傳熱特性良好、壓力高的二氧化碳氣，所以可以降低花費在提高熱交換器的耐壓方面的成本，提高了熱交換性能。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于把熱傳遞物質(zhì)填充在形成于帶散熱片管的外周面和散熱片與圓管之間的空間內(nèi)，所以能得到更可靠的熱接觸，提高了熱交換性能。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于把配置在帶散熱片管的外周上的圓管做成多根，使在圓管的內(nèi)部流動的第二流體的流路多通路化，所以可以降低第二流體的壓力損失，提高了熱交換性能。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器，由在管的外周上具有散熱片的帶散熱片管和配置在前述帶散熱片管的外周上的圓管構(gòu)成，在流動于前述帶散熱片管的內(nèi)部的第一流體和流動于前述圓管的內(nèi)部的第二流體之間進行熱交換，其特征在于，折曲前述散熱片并把前述圓管固定在前述帶散熱片管的外周上。
2.一種熱交換器，由在管的外周上具有散熱片的帶散熱片管和配置在前述帶散熱片管的外周上的圓管構(gòu)成，在流動于前述帶散熱片管的內(nèi)部的第一流體和流動于前述圓管的內(nèi)部的第二流體之間進行熱交換，其特征在于，把上述圓管配置在前述散熱片之間的空間內(nèi)，使前述圓管至少與位于兩側(cè)的前述散熱片面和前述管接觸。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熱交換器，其特征在于，把前述圓管螺旋狀地卷繞在前述帶散熱片管上。
4.如權(quán)利要求1或2所述的熱交換器，其特征在于，與前述帶散熱片管的管軸平行地配置前述圓管。
5.如權(quán)利要求1或2所述的熱交換器，其特征在于，前述圓管的內(nèi)徑比前述帶散熱片管的內(nèi)徑小。
6.如權(quán)利要求1或2所述的熱交換器，其特征在于，前述第二流體為比前述第一流體的工作壓力高的流體。
7.如權(quán)利要求1或2所述的熱交換器，其特征在于，前述第二流體為二氧化碳氣，前述第一流體為水。
8.如權(quán)利要求1或2所述的熱交換器，其特征在于，在形成于前述管、前述散熱片和前述圓管之間的空間內(nèi)填充熱傳遞物質(zhì)。
9.如權(quán)利要求1或2所述的熱交換器，其特征在于，把配置在前述帶散熱片管的外周上的圓管做成多根管，使第二流體的流路多通路化。
全文摘要
一種熱交換器通過使在圓管的外周上配置另一個圓管而構(gòu)成的熱交換器的熱接觸成為可靠的熱接觸，既可實現(xiàn)熱交換器的高性能化和又可實現(xiàn)低成本化。其中，在由外周上具有散熱片的帶散熱片管和圓管構(gòu)成的、在流動于帶散熱片管的內(nèi)部的第一流體和流動于圓管內(nèi)部的第二流體之間進行熱交換的熱交換器中，把圓管螺旋狀地卷繞在帶散熱片管的外周上，折曲散熱片并固定圓管。
文檔編號F28D7/02GK1506646SQ20031012026
公開日2004年6月23日 申請日期2003年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月10日
發(fā)明者岡座典穗, 井上雄二, 川邉義和, 中谷和生, 庵原辰三, 三, 二, 和, 生 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社