專利名稱：熱傳遞增強的蒸發(fā)器設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制冰機的蒸發(fā)器設(shè)備，該設(shè)備具有少量部件，并且在循環(huán)的制冷劑和冰形成表面之間的熱傳遞增強。本發(fā)明還涉及一種用于制造該蒸發(fā)器設(shè)備的方法。
背景技術(shù)：
蒸發(fā)器設(shè)備通常包括以一定的型式布置的制冰單元的陣列以及靠近該型式設(shè)置的制冷劑管，該制冷劑管用于在制冰時進行冷卻而在解凍和收獲時用于加熱。例如，所述型式可以是多個平行的行或由水平行和垂直列組成的柵格。
已知采用導熱金屬如銅或鋁來構(gòu)造制冰單元陣列。在美國專利No.4,459,824中示出銅制蒸發(fā)器設(shè)備的一個例子。該蒸發(fā)器設(shè)備-當由銅制成時-鍍有合適的金屬如錫或鎳。國家衛(wèi)生基金條例要求進行電鍍，該條例禁止使用銅部件與食品接觸。電鍍工藝會產(chǎn)生需要用在環(huán)境方面可接受的方法來處理的廢品。此外，在構(gòu)造單元陣列或在將單元連接到其它部件中使用的焊點處可能產(chǎn)生電鍍脫落，在制冰工藝中使用的水可能流過該焊點處。這樣可能導致會污染冰的銅氧化物的形成。
在美國專利No.3,430,452、No.5,129,237以及No.5,193,357中示出利用鋁部件構(gòu)造制冰單元陣列的蒸發(fā)器設(shè)備的例子。例如，美國專利No.5,193,357公開了多個并排布置以形成制冰單元柵格的水平的整體鋁制件。但是，各制冰單元的背部包括一全部或部分地填充有釬焊材料的間隙。硬釬焊材料或軟釬焊材料可能隨著時間推移而劣化，從而產(chǎn)生不可靠性。此外，該蒸發(fā)器設(shè)備構(gòu)造局限于單側(cè)制冰單元陣列。
美國專利No.6,247,318公開了一種包括多個并排組裝的垂直隔板的蒸發(fā)器設(shè)備，該蒸發(fā)器設(shè)備具有鏜孔，由銅管制成的管道擰在鏜孔中并以機械的方式膨脹。然后，外部管彎頭通過釬焊連接到管道以形成(與管道)相鄰的彎曲部。該蒸發(fā)器設(shè)備包括多種必須組裝的部件以及位于由垂直隔板形成的蒸發(fā)器體部外側(cè)的管彎頭。
美國專利No.5,129,237公開了一種由其上延伸出成行寬翅片的基板構(gòu)造成的蒸發(fā)器設(shè)備。該蒸發(fā)器設(shè)備為包括多個水平鏜孔的模制體，該水平鏜孔通過模制體外部的多個管彎頭相互連接。該布置具有要求將管彎頭組裝到體部的鏜孔以及組裝多種部件的缺點。
因此，需要一種不用硬釬焊材料或軟釬焊材料形成的蒸發(fā)器設(shè)備。
還需要一種具有少量部件的蒸發(fā)器設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的蒸發(fā)器設(shè)備包括一金屬體部，該金屬體部具有嵌入其中的彎曲型式的金屬制冷劑管，并且該金屬體部的形狀制成具有從其表面突出的多個平行翅片。該金屬體部優(yōu)選地由選自下列材料的金屬制成鋁和鋁合金。
在本發(fā)明的蒸發(fā)器的一實施例中，彎曲型式(的金屬制冷劑管)全部嵌入在體部中。彎曲型式優(yōu)選地為包括多個管道的蛇形型式，該多個管道至少部分地與翅片之間的空間對齊。制冷劑管具有位于體部外側(cè)的第一端部和第二端部。制冷劑管優(yōu)選地由選自下列材料的金屬制成銅和不銹鋼。
翅片優(yōu)選地向下傾斜一微小的角度，以利用重力移走冰。
在本發(fā)明的蒸發(fā)器設(shè)備的另一實施例中，金屬體部包括多個從其表面突出的垂直隔板。垂直隔板、翅片以及(金屬體部)表面限定冰形成單元的陣列。彎曲布置(的金屬制冷劑管)至少部分與一個或多個冰形成單元對齊。
在本發(fā)明的蒸發(fā)器設(shè)備的另一實施例中，金屬體部具有多個第一翅片從其上突出的第一表面和多個第二平行的翅片從其上突出的第二表面。彎曲型式包括多個至少部分地與各多個翅片之間的空間對齊的管道。
在本發(fā)明的蒸發(fā)器設(shè)備的另一實施例中，金屬體部還包括從第一表面突出的多個第一垂直隔板和從第二表面突出的多個第二垂直隔板。第一垂直隔板、第一翅片以及第一表面限定冰形成單元的第一陣列。第二隔板、第二翅片以及第二表面限定冰形成單元的第二陣列。
本發(fā)明的方法按照下列步驟制造用于制冰機的蒸發(fā)器設(shè)備將具有彎曲型式的金屬制冷劑管放置在鑄模中，并將熔化的金屬澆鑄在鑄模中，從而熔化的金屬形成嵌入有彎曲型式(的金屬制冷劑管)的體部。該鑄模的形狀制成能形成多個從體部的表面突出的翅片。所述金屬優(yōu)選地選自下列材料鋁和鋁合金。制冷劑管優(yōu)選地由選自下列材料的金屬制成銅和不銹鋼。
彎曲型式優(yōu)選地為蛇形型式，該蛇形型式包括多個至少部分地與翅片間的空間對齊的管道。
在本發(fā)明的方法的另一實施例中，制冷劑管具有位于體部外側(cè)的第一端部和第二端部。
在本發(fā)明的方法的另一實施例中，翅片向下傾斜一微小角度，以利用重力來移走冰。
在本發(fā)明的方法的另一實施例中，多個垂直隔板從(金屬體部)表面突出。垂直隔板、翅片以及(金屬體部)表面限定冰形成單元的陣列。彎曲布置(的金屬制冷劑管)至少部分地與一個或多個冰形成單元對齊。
在本發(fā)明的方法的另一實施例中，金屬體部具有多個第一平行翅片從其上突出的第一表面和多個第二平行翅片從其上突出的第二表面。彎曲型式包括多個至少部分地與各多個翅片間的空間對齊的管道。
在本發(fā)明的方法的另一實施例中，多個第一垂直隔板從第一表面突出，多個第二垂直隔板從第二表面突出。第一垂直隔板、第一翅片以及第一表面限定冰形成單元的第一陣列。第二垂直隔板、第二翅片以及第二表面限定冰形成單元的第二陣列。


結(jié)合附圖參照下列說明可以了解本發(fā)明的其它和進一步目的、優(yōu)點和特點，其中，相同的參考標號表示相同的結(jié)構(gòu)元件圖1是本發(fā)明的蒸發(fā)器設(shè)備的平面圖；圖2是圖1的蒸發(fā)器設(shè)備的側(cè)視圖；圖3是圖1的沿線3截取的剖視圖；以及圖4是圖3的細部4的視圖。
具體實施例方式
參照圖1-4，本發(fā)明的蒸發(fā)器設(shè)備包括單件式或一體的體部22，該體部22為其中嵌有制冷劑管36的單件式一體的金屬結(jié)構(gòu)。制冷劑管36具有延伸到體部22外側(cè)的管端部38和40。
體部22具有優(yōu)選地基本平行的并彼此相對的第一表面44和第二表面46。體部22還包括多個從第一表面44向外突出的翅片54。沿第一表面44水平延伸的翅片54相互間隔開并基本平行。體部22還包括多個從第二表面46向外突出的翅片56。沿第二表面46水平延伸的翅片56相互間隔開并基本平行。翅片54和56基本彼此相對地布置。
體部22還包括多個沿第一表面44設(shè)置的垂直隔板28。垂直隔板28間隔開并彼此平行。垂直隔板28與水平翅片54一起形成以行、列布置的冰形成單元的陣列。蒸發(fā)器設(shè)備20還包括多個沿第二表面46設(shè)置的垂直隔板32。垂直隔板32間隔開并彼此平行。垂直隔板32與水平翅片56一起形成以行、列布置的冰形成單元的陣列。
體部22還包括基本平行于垂直隔板28和32的垂直側(cè)邊24和26。
第一表面44上的冰形成單元與第二表面46上的冰形成單元基本對齊。制冷劑管36具有蛇形的彎曲布置，該布置具有沿冰形成單元的水平行延伸的管道50。彎頭42與管道50一起形成蛇形型式。
各冰形成單元是基本相同的。下面將作為示例對圖1、3和4中所示的冰形成單元30進行詳細說明。翅片54A和54B、體部22的第一表面44以及垂直隔板28A和28B限定冰形成單元30。冰形成單元30具有位于第二表面46上基本相對的鏡像冰形成單元34。制冷劑管36的最頂部的管50至少部分地與冰形成單元30和34對齊。因為制冷劑管36嵌在體部22中，所以從制冷劑管36中的制冷劑流到冰形成單元30和34的熱傳遞非常有效。
參照圖3和4，翅片54和56的橫截面通常從第一和第二表面向翅片的端部逐漸變窄。例如，翅片54B的表面60具有微小的約30°的傾角，以便在收獲循環(huán)期間釋放方形冰塊。翅片54B的表面62具有一微小的約15°的傾角，以確保水滲透到冰形成單元30的后部。
此外，方形單元的側(cè)邊即垂直隔板28和32從第一表面44和第二表面46向外逐漸變窄。優(yōu)選地，錐角約為5°。這樣做既利于鑄造工藝，又利于在冰塊開始滑離體部22時讓空氣進入到冰塊的后面。錐角可以是任何大于約1°的角。當錐角增大時，用于鑄造的材料也會增加。錐角越小，其對收獲的作用越小，因為可以進入到冰塊后面的空氣越少。
體部22是這樣形成的將蛇形彎曲布置的制冷劑管36放置在鑄模中，然后向鑄模中澆鑄熔化的金屬，從而熔化的金屬包住制冷劑管36或?qū)⒅评鋭┕?6嵌入其中。鑄模的形狀允許制冷劑管端部38和40位于熔化金屬的外部。鑄模的形狀還允許通過鑄造工藝步驟來形成垂直隔板28和32以及側(cè)邊24和26。因此，體部22形成為單件式一體結(jié)構(gòu)，彎曲布置的制冷劑管36嵌入或包在該結(jié)構(gòu)中。
體部22優(yōu)選地由鋁或鋁合金制成，并且制冷劑管36優(yōu)選地由銅或不銹鋼制成。
蒸發(fā)器設(shè)備20的所有表面涂有防腐蝕的涂層。涂層例如可以為鎳或錫鍍層。
本發(fā)明的蒸發(fā)器設(shè)備具有以下優(yōu)點1.熱傳遞增強。因為鋁包住了制冷劑管，所以允許通過制冷劑管的整個周面進行熱傳遞，而不是通過制冷劑管的與保持制冰翅片的盤接觸的一部分表面來傳遞熱量。
2.由于兩個制冰表面僅使用一根銅制制冷劑管，所以熱傳遞增強。
3.部件數(shù)量減少。只有嵌有制冷劑管36的單件式結(jié)構(gòu)的金屬體部22，而傳統(tǒng)的設(shè)計具有制冷劑管、盤以及多個條。
4.不用依靠敏感的接合工藝如釬焊。因此，蒸發(fā)器組件不會裂開。
5.重量更輕。(鋁比銅輕。)6.更容易制造。
盡管蒸發(fā)器設(shè)備20示出為在體部22的兩側(cè)有冰形成單元，但是可以想到體部22可以只在一側(cè)具有冰形成單元。在此情況下，一側(cè)的翅片可以省略或簡單地不使用。此外，在不要求方形冰塊的情況下，垂直隔板可以省略。在此情況下，冰可以沿相鄰翅片間的空間的長度形成。
因此，已參照本發(fā)明的具體優(yōu)選形式對本發(fā)明進行了說明，顯然，可以對本發(fā)明進行各種改變和修改，而不會脫離所附權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于制冰機的蒸發(fā)器設(shè)備，該設(shè)備包括一金屬體部，該金屬體部具有嵌入其中的彎曲型式的金屬制冷劑管，并且該金屬體部的形狀制成具有從其表面突出的多個平行翅片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)器設(shè)備，其特征在于，所述體部由選自下列材料的金屬制成鋁和鋁合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)器設(shè)備，其特征在于，所述彎曲型式的金屬制冷劑管全部嵌入所述體部；所述彎曲型式是包括多個管道的蛇形型式，該多個管道至少部分地與所述翅片間的空間對齊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)器設(shè)備，其特征在于，所述制冷劑管具有位于所述體部外側(cè)的第一端部和第二端部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)器設(shè)備，其特征在于，所述翅片向下傾斜一微小的角度，以利用重力移走冰。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)器設(shè)備，其特征在于，所述制冷劑管由選自下列材料的金屬制成銅和不銹鋼。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)器設(shè)備，其特征在于，所述金屬體部包括多個從所述表面突出的垂直隔板，所述垂直隔板、所述翅片以及所述表面限定冰形成單元的陣列。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的蒸發(fā)器設(shè)備，其特征在于，所述彎曲布置的金屬制冷劑管至少部分地與一個或多個所述冰形成單元對齊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)器設(shè)備，其特征在于，所述表面是第一表面，所述多個翅片為多個第一翅片；所述體部的形狀制成具有第二表面，多個平行的第二翅片從該第二表面上突出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蒸發(fā)器設(shè)備，其特征在于，所述彎曲型式包括多個至少部分地與各多個所述翅片間的空間對齊的管道。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蒸發(fā)器設(shè)備，其特征在于，所述金屬體部還包括從所述第一表面突出的多個第一垂直隔板以及從所述第二表面突出的多個第二垂直隔板；所述第一垂直隔板、所述第一翅片以及所述第一表面限定冰形成單元的第一陣列；所述第二隔板、所述第二翅片以及所述第二表面限定冰形成單元的第二陣列。
12.一種制造用于制冰機的蒸發(fā)器設(shè)備的方法，該方法包括將具有彎曲型式的金屬制冷劑管放置在鑄模中；以及將熔化的金屬澆鑄在所述鑄模中，從而所述熔化金屬形成嵌入有所述彎曲型式的金屬制冷劑管的體部；所述鑄模的形狀制成能形成多個從所述體部突出的翅片。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述金屬選自下列材料鋁和鋁合金。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述彎曲型式為蛇形型式，該蛇形型式包括多個至少部分地與所述翅片間的空間對齊的管道。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述制冷劑管具有位于所述體部外側(cè)的第一端部和第二端部。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述翅片向下傾斜一微小角度，以利用重力來移走冰。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述制冷劑管由選自下列材料的金屬制成銅和不銹鋼。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括多個從所述表面突出的垂直隔板，所述垂直隔板、所述翅片以及所述表面限定冰形成單元的陣列。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述彎曲布置的金屬制冷劑管至少部分地與一個或多個所述冰形成單元對齊。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述表面是第一表面，所述多個翅片是多個第一翅片；所述體部的形狀制成具有第二表面，多個平行的第二翅片從該第二表面上突出。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述彎曲型式包括多個至少部分地與各多個所述翅片間的空間對齊的管道。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，還包括從所述第一表面突出的多個第一垂直隔板以及從所述第二表面突出的多個第二垂直隔板；所述第一垂直隔板、所述第一翅片以及所述第一表面限定冰形成單元的第一陣列；所述第二隔板、所述第二翅片以及所述第二表面限定冰形成單元的第二陣列。
全文摘要
本發(fā)明涉及熱傳遞增強的蒸發(fā)器設(shè)備及方法。一種蒸發(fā)器設(shè)備以及制造該設(shè)備的方法。該蒸發(fā)器設(shè)備包括其中嵌有制冷劑管(36)的優(yōu)選地由鋁或合金制成的單件式金屬體部(22)。該金屬體部還包括從至少一個表面突出的限定冰形成單元的陣列的水平翅片(54，56)和垂直隔板(28)。該單件式金屬體部通過模鑄造工藝來形成，該工藝消除了傳統(tǒng)的對分離的蒸發(fā)器盤、制冷劑管件、垂直隔板、水平翅片以及其它部件進行組裝的步驟。
文檔編號F25C5/08GK1890518SQ200480035792
公開日2007年1月3日 申請日期2004年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月9日
發(fā)明者M·W·阿莉森, M·貝克爾, C·索娃, M·安德烈森 申請人:斯科茨曼制冰系統(tǒng)公司