一種換熱器及其在系統中的應用的制作方法

本發明涉及熱交換技術領域，具體涉及一種換熱單元、包括該換熱單元的換熱器及其在系統中的應用。

背景技術：

傳統的飲水機一般都有加熱功能，可以提供開水或溫水。隨著生活水平的提高，人們又希望在夏天能夠喝到冰水。熱電制冷是現有飲水機制冷的主要方法，制冷量小、效率低、耗電多。

技術實現要素：

本發明正是為了解決上述問題而提出的，為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種換熱器，包括：至少兩個換熱管:第一換熱管與第二換熱管，所述第一換熱管具有至少一個內部通道，所述內部通道沿所述第一換熱管的長度方向延伸，所述第二換熱管具有至少一個內部通道，所述內部通道沿所述第二換熱管的長度方向延伸；所述第一換熱管的內部通道與第二換熱管的內部通道之間不連通；所述第一換熱管包括主體部，所述主體部的兩端分別形成有用于外接的第一接口和第二接口，所述第一換熱管的內部通道的一端與所述第一接口連通，另一端與所述第二接口連通；所述第二換熱管包括主體部，所述主體部的兩端分別形成有用于外接的第三接口和第四接口，所述第二換熱管的內部通道的一端與所述第三接口連通，另一端與所述第四接口連通；所述第一換熱管與第二換熱管的主體部大致在同一平面并排同步延伸；所述第一換熱管與第二換熱管外設有將其包圍的固結部，所述固結部圍繞所述第一換熱管與第二換熱管部分的材料為導熱材料，所述第一接口、第二接口、第三接口及第四接口均伸出固結部外。

所述第一換熱管與第二換熱管主體部延伸而成大致螺旋形或異形的盤 面，所述第一換熱管的第一接口和第二接口伸出所述盤面外，所述第二換熱管的第三接口和第四接口伸出所述盤面外。

所述第一換熱管與第二換熱管的主體部大致等距同步延伸，所述第一換熱管的第一接口與第二換熱管的第三接口大致并排設置，所述第一換熱管的第二接口與第二換熱管的第四接口大致并排設置。

所述第一換熱管為扁管，其具有面積較大的兩相對表面，所述第一換熱管的兩端分別連接第一轉接管和第二轉接管，第一轉接管設有作為第一接口的第一接管，第二轉接管設有作為第二接口的第二接管；所述第二換熱管為扁管，其具有面積較大的兩相對表面，所述第二換熱管的兩端分別連接第三轉接管和第四轉接管，第三轉接管設有作為第三接口的第三接管，第四轉接管設有作為第四接口的第四接管；所述第一換熱管的其中一面積較大表面與第二換熱管的其中一面積較大表面相對設置。

所述換熱器還包括箱體，所述第一換熱管與第二換熱管設于所述箱體內，所述箱體內、固結部外的空間填充有蓄冷或蓄熱材料，所述第一接口、第二接口、第三接口及第四接口均伸出箱體外。

本發明還提供另一種換熱器，包括箱體，所述箱體內設有至少兩個換熱管：第一換熱管與第二換熱管，所述第一換熱管具有至少一個內部通道，所述內部通道沿所述第一換熱管的長度方向延伸，所述第二換熱管具有至少一個內部通道，所述內部通道沿所述第二換熱管的長度方向延伸；所述第一換熱管的內部通道與第二換熱管的內部通道之間不連通；所述第一換熱管包括主體部，所述主體部的兩端分別形成有用于外接的第一接口和第二接口，所述第一換熱管的內部通道的一端與所述第一接口連通，另一端與所述第二接口連通；所述第二換熱管包括主體部，所述主體部的兩端分別形成有用于外接的第三接口和第四接口，所述第二換熱管的內部通道的一端與所述第三接口連通，另一端與所述第四接口連通；所述第一換熱管 與第二換熱管的主體部大致在同一平面內并排同步延伸；所述第一換熱管與第二換熱管互相貼近設置，所述第一接口、第二接口、第三接口及第四接口均伸出箱體外。

所述箱體內、第一換熱管與第二換熱管外的空間填充有蓄冷或蓄熱材料。

所述換熱器還包括支架，所述支架包括若干支撐部，所述支撐部用于支撐定位換熱管。

本發明還提供一種換熱器在系統中的應用，包括以上1-8任一項所述的換熱器，所述換熱器的第一接口和第二接口作為提供冷量或熱量的流體的入口和出口，所述換熱器的第三接口和第四接口作為被制冷或被加熱的流體的入口和出口，所述提供冷量或熱量的流體與被制冷或被加熱的流體的流動方向相同或相反。

一種換熱器在系統中的應用，包括制冷系統及被制冷流體系統，所述制冷系統包括壓縮機、冷凝器、節流裝置及所述換熱器，所述換熱器作為蒸發器使用，所述被制冷流體系統包括第三連接管及出口管，所述入口管與所述換熱器的第四接口連通，所述出口管與所述換熱器的第三接口連通。

本發明換熱管通過纏繞形成盤狀換熱管管簇，換熱面積大，換熱效率高，且所占空間較小。

附圖說明

下面以換熱器為示例進行說明，附圖只是進行了示意，而不能視作對發明實施例的限制。

圖1為本發明實施例換熱器的一種示意圖。

圖2為圖8的透視示意圖。

圖3為換熱器單元的一種實施方式的示意圖。

圖4為換熱器單元的另一種實施方式的示意圖。

圖5為換熱器單元的另一種實施方式的示意圖。

圖6為圖5所示換熱器的轉接管的結構示意圖。

圖7為換熱器單元的另一種實施方式的示意圖。

圖8為換熱器單元的另一種實施方式的示意圖。

圖9為換熱器單元的另一種實施方式的示意圖。

圖10為本發明實施例換熱器的另一種實施方式的示意圖。

圖11為圖10所示換熱器的爆炸示意圖。

圖12為本發明實施例換熱器的另一種結構的爆炸示意圖。

圖13為支架的一種結構示意圖。

圖14為應用圖13所示支架的一種換熱器的爆炸示意圖。

圖15為換熱器在制冷系統或家電系統中的一種應用方式的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的實施例進行具體說明，請參照圖1-圖15。

圖1、2示出了一種換熱器，包括換熱器單元，換熱器單元外設有將其包圍的固結部2，固結部2采用導熱性相對較好的材料，如導熱系數在2W/mK以上的金屬或合金材料，鋁合金、鐵、錫、鉛或其合金等。換熱器單元的第一進口112、第一出口113、第二進口122及第二出口123均伸出固結部2之外，從第一進口112到第一出口113為第一介質的流向或與圖示反向，從第二進口122到第二出口123為第二介質的流向或與圖示反向，第一介質的流向與第二介質的流向相反。當然第一介質的流向與第二介質的流向也可以相同，但流向相反的換熱效果相對更好。固結部2形狀不拘于圖示中方形，其可以是任何根據實際應用需要而設計的結構，如為圓形結構也可，其只要將換熱器單元1除接口以外的部分完整包圍即可。固結部2可以是澆鑄而成，先做出固結部2形狀的鑄模，把換熱器單元1放入后進行澆鑄即可，需要指出的是，如果是采用澆鑄的方式，澆鑄材料的熔點要比換熱器單元1的換熱管的熔點低。

如圖3所示，圖中箭頭標示的是換熱管內介質的流向的示意，換熱器 單元1包括兩個換熱管，第一換熱管11和第二換熱管12，第一換熱管11和第二換熱管12大致在同一平面內并排同步延伸，第一換熱管11和第二換熱管12貼近設置，二者管壁之間的距離大致為0～5mm，更好的距離為0～3mm。第一換熱管11和第二換熱管12都包括多個環形，且第一換熱管11和第二換熱管12交替設置，使兩者的環形結構之間可以較好地進行熱交換，第一換熱管11和第二換熱管12內分別流通一種介質，如其中一種介質可以是飲用水，另外一種介質是制冷劑等，第一換熱管11中第一介質的流向與第二換熱管12中第二介質的流向相反，這樣兩種介質的換熱效果更好。

第一換熱管11的本體為圓管，其具有一個內部通道，內部通道沿第一換熱管11的長度方向延伸。第一換熱管11在長度方向上包括主體部111，主體部111的一端形成有第一入口112，另一端形成有第一出口113，第一換熱管11的內部通道一端與第一入口112連通，另一端與第一出口113連通，從第一入口112到第一出口113為第一介質流向，當然，反向亦可。

第二換熱管12的本體為圓管，其具有一個內部通道，內部通道沿第二換熱管12的長度方向延伸。第二換熱管12在長度方向上包括主體部121，主體部121的一端形成有第二入口122，另一端形成有第二出口123，第二換熱管12的內部通道一端與第二入口122連通，另一端與第二出口123連通，從第二入口122到第二出口123為第二介質流向，當然，反向亦可。第二介質流向與第一介質流向相反。

第一換熱管11與第二換熱管12大致以同一點為中心并排螺旋延伸，整體大致呈螺旋形盤面，第一換熱管11與第二換熱管12從螺旋中心向外交替設置，且大致等距設置。第一換熱管11的第一入口112和第一出口113均伸出主體部111所在盤面外，大致與盤面垂直。第一入口112和第一出口113均通過弧段114與主體部111連接。第二換熱管12的第二入口122和第二出口123均伸出主體部121所在盤面外，大致與盤面垂直。第二入口122和第二出口123均通過弧段124與主體部121連接。第一換熱 管11的第一入口112與第二換熱管12的第二出口123大致并排設置。第一換熱管11的第一出口113與第二換熱管12的第二入口122大致并排設置。

第一換熱管11與第二換熱管12還可以其他形狀延伸，如圖4所示，圖中箭頭示意的是換熱管內介質的流向，換熱器單元1a包括兩個換熱管，第一換熱管和第二換熱管，第一換熱管與第二換熱管大致以同一點為中心向外逐圈環繞并排延伸，第一換熱管與第二換熱管從中心向外交替設置，且大致等距設置。第一換熱管的第一入口112a與第一出口113a均伸出主體部111a所在盤面外，大致與盤面垂直。第一換熱管的主體部111a包括若干個曲線段1111及用于連接曲線段1111的直段1112，第一入口112a與第一出口113a均通過弧段114a與主體部111a連接。第二換熱管的第二入口122a與第二出口123a均伸出主體部121a所在盤面外，大致與盤面垂直。第二換熱管的主體部121a包括若干個曲線段1211及用于連接曲線段1211的直段1212，第二入口122a與第二出口123a均通過弧段124a與主體部121a連接。第一入口112a與第二出口123a大致并排設置，第一換熱管的第一出口113a與第二換熱管的第二入口122a大致并排設置。相鄰換熱管之間的直段之間的距離與曲線段之間的距離大致相等。

換熱管的本體除了以上介紹的圓管之外，還可以是扁管，如圖5所示，圖中箭頭示意的是換熱管內介質的流向，換熱器單元1b包括兩個換熱管，第一換熱管11b和第二換熱管12b，第一換熱管11b為扁管，其具有面積較大的兩相對表面，第一換熱管11b的兩端分別連接轉接管13。如圖6所示，轉接管13包括中空的管體131，其兩端分別連接端蓋132，從而轉接管13內形成封閉的中空腔體，端蓋132開有通孔，通孔中插接有接管134，管體131的側壁上開有孔133，孔的長度方向與管體131的中心軸平行，孔133沿管體131的徑向開通，第一換熱管11b的兩端分別插入兩個轉接管13的孔133中適配連接；另外管體也可以是一端封閉的結構，另一端采用端蓋封閉。第二換熱管12b也為扁管，其具有面積較大的兩相對表面， 第二換熱管12b的兩端也分別插入兩個轉接管13的孔133中適配連接。與第一換熱管11b兩端連通的兩個接管134其中一個作為第一介質進口，另一個作為第一介質出口，與第二換熱管12b兩端連通的兩個接管134其中一個作為第二介質進口，另一個作為第二介質出口，第一介質的進口與第二介質的出口并排設置，第一介質的出口與第二介質的進口并排設置。第一換熱管11b與第二換熱管12b大致以同一點為中心并排螺旋同向延伸，其彎曲方向為朝向其中一面積較大表面方向，第一換熱管11b的其中一面積較大表面與第二換熱管12b的其中一面積較大表面相對設置，整體大致呈螺旋形盤面，第一換熱管11b與第二換熱管12b從螺旋中心向外交替設置，且大致等距設置。第二換熱管12b面積較大的相對表面與第二換熱管12b面積較大的相對表面相鄰或相貼近設置，使兩者之間熱交換相對較好。

第一換熱管11b與第二換熱管12b內均具有至少一個或多個內部通道，如有多個內部通道時，多個內部通道在換熱管的橫向上依次排列，且在換熱管的橫向大致均勻分布，以使流體能夠較為均勻地進出各內部通道，以達到最佳的換熱效果。當然，為了取得更好的換熱效果，也可以把接管134設置在轉接管13的其他部位，如管體131的中部，這里不再詳述。

以上介紹的第一、二換熱管的進出口可以兩兩并排設置，也可以分開設置，如圖7中換熱器單元1c所示，這里不再詳述。

以上介紹的換熱器單元中換熱管為逐圈環繞延伸，除此之外，還可以是往返式結構，如圖8所示，換熱器單元1d包括兩個換熱管，第一換熱管11d和第二換熱管12d，第一換熱管11d與第二換熱管12d主體部大致在同一平面內并排延伸。第一換熱管11d的第一入口114d與第一出口115d均伸出主體部所在盤面外，大致與盤面垂直。第一換熱管11d包括若干個直線段111d及用于連接直線段111d的曲線段112d，若干個直線段111d大致并排平行設置，前一個直線段的一端與后一個相鄰的直線段同側端通過曲線段相連，所述后一個直線段的另外一端與下一個相鄰的直線段同側端通過曲線段相連，如此依次連接所有直線段，第一入口114d與第一出口115d 均通過弧段113d與直線段111d連接。第二換熱管12d的第二入口124d與第二出口125d均伸出主體部所在盤面外，大致與盤面垂直。第二換熱管12d包括若干個直線段121d及用于連接直線段121d的曲線段122d，若干個直線段121d大致并排平行設置，前一個直線段的一端與后一個相鄰的直線段同側端通過曲線段相連，所述后一個直線段的另外一端與下一個相鄰的直線段同側端通過曲線段相連，如此依次連接所有直線段，第二入口124d與第二出口125d均通過弧段123d與直線段121d連接。第一換熱管11d與第二換熱管12d的直線段并排設置，第一換熱管11d與第二換熱管12d的曲線段并排設置，第一入口114d與第二出口125d并排設置，第一出口115d與第二入口124d并排設置。相鄰換熱管之間的直段之間的距離與曲線段之間的距離大致相等。

除了以上介紹的實施方式之外，換熱器單元還可以是不規則的各種結構，只要使換熱管的主體部分大致在同一平面內延伸，形成或圓或方或不規則的形狀均可，并使需要熱交換的兩組換熱管相鄰設置，或者使需要熱交換的兩組換熱管通過其他導熱材料連接而有利于熱交換，而換熱管的進出口也可以位于平面內，也可以伸出平面之外，多數情況下，為了便于外接，進出口設置成伸出平面之外。

以上介紹的換熱器單元包括兩個換熱管，還可以包括更多個換熱管，圖9中示出了一種包括三個換熱管的換熱器單元1e，圖中箭頭示意的是換熱管內介質的流向，第一換熱管11e、第二換熱管12e與第三換熱管13e大致在同一平面內以同一點為中心并排螺旋延伸，整體大致呈螺旋形盤面，第一換熱管11e、第二換熱管12e與第三換熱管13e依次設置，且大致等距設置。第一換熱管11e、第二換熱管12e與第三換熱管13e的進出口接管均伸出盤面外，大致與盤面垂直。第一、三換熱管內介質的流向相同，第二換熱管內介質的流向與第一、三換熱管內介質的流向相反。各換熱管中介質的流向與圖9所示相同或相反。這種換熱器可以用于一些需要不同用途的場合，如飲用水的設備，中間的換熱管可以用于飲用水的流通，而 其旁邊的兩根分別用于加熱的介質或制冷的介質的流通，這樣可以適用于不同的應用場合。還可以中間的換熱管用于制冷劑的流通，而其旁邊的兩根換熱管分別用于不同的飲料或飲用水的流通。

以上介紹的換熱器單元可以作為組件用于各種換熱器，如圖10、圖11所示的換熱器，該換熱器包括箱體3，箱體3包括底盒31及與之配合的上蓋32，箱體3中固定設置換熱器單元，圖中以換熱器單元1c為例，上蓋32上開有多個孔，孔的數量和位置與換熱器單元1c的進出口數量和位置相對應，在換熱器單元1c的每一個進出口對應位置均設置有對應的孔，換熱器單元1c的進出口從上蓋32的孔中伸出，用于外接。箱體3內、換熱器單元1c外的空間可以填充有蓄冷或蓄熱材料4，如冰、乙二醇水溶液、鹽水、石蠟等，其余設置可參照上面的描述。蓄冷或蓄熱材料4可以把換熱管的冷量或熱量儲存起來有效利用，從而減少了頻繁開機次數，節約了能源，另外也有利于換熱管之間的熱傳導。

以上介紹的換熱器單元還可以作為組件用于圖12所示的換熱器，該換熱器包括箱體，箱體包括底盒31a及與之配合的上蓋32a，箱體中固定設置固結部2a，固結部2a內部設置有換熱器單元1c，上蓋32a上開有多個孔，孔的數量和位置與換熱器單元1c的進出口數量和位置一一對應，換熱器單元1c的進出口從上蓋32a的孔中伸出，用于外接；固結部2a可以采用導熱性能相對較好的材料經固化而成，使換熱管間能進行較好的熱交換。箱體內、換熱器單元1c外的空間可以填充蓄冷或蓄熱材料4，其余設置可參照上面的描述

以上介紹的換熱器中，還可以設置支架，支架5包括若干支撐部51及分隔部52，支撐部51用于支撐換熱管，分隔部52設置于相鄰換熱管之間，以分隔開第一換熱管和第二換熱管，并使換熱管能較好地定位，也可避免二者管壁直接接觸。如圖13示出了一種具體的支架結構，其包括十字形支撐部，即四支腳的支撐部51，四支腳在周向均布，每支腳的上表面均設置有若干分隔部52，分隔部52為矩形立柱結構，每支腳上的分隔部均 勻布置，其間隔大于換熱管外徑，分隔部52的厚度小于相鄰換熱管之間的距離，以使分隔部52能夠設置在相鄰換熱管之間，圖14展示了支架的應用示意圖，通過支架的設置，換熱器圓周的四個方向由支撐部51支撐，四個方向上的換熱管部分設置于相鄰的分隔部52之間，或者說分隔部52設置于相鄰的換熱管之間。另外支架可以只具有旁邊的限位結構，而不設置換熱管間的分隔部，使換熱器單元在后續的加工過程如澆鑄時能獲得定位。當然，支撐部還可以是兩支腳、三支腳的結構，這里不再贅述。

以上介紹的換熱器可以應用到系統中，此時換熱器的第一入口作為提供冷量或熱量的流體的入口，第一出口作為提供冷量或熱量的流體的出口，第二入口作為被制冷或被加熱的流體的入口，第二出口作為被制冷或被加熱的流體的出口。圖15示出了一種應用以上換熱器的制冷系統或家電系統示例，系統包括制冷劑系統及飲用系統，系統包括換熱器6、壓縮機91、冷凝器92、風機93及節流裝置(圖中未示出)，換熱器6在制冷劑系統中作為蒸發器使用，第一連接管71一端與換熱器6的第一入口連通，第一連接管71另一端直接或間接連接節流裝置出口；第二連接管72一端與換熱器6的第一出口連通，第二連接管72另一端直接或間接連接壓縮機進口；需要冷卻的流體通過第三連接管81與換熱器6的第二入口連通，第四連接管82與換熱器6的第二出口連通，冷卻后的流體從換熱器6的第二出口流出，經第四連接管82流到系統所需的地方，從第一連接管71到第二連接管72為制冷劑流向，從第三連接管81到第四連接管82為需冷卻的流體流向。需冷卻流體可以是水、果汁、飲料等，比如，當需要冷水時，打開系統開關，常溫的飲用水和制冷劑在換熱器6中換熱，制冷劑吸走水的熱量，從而制備出所需冷水。

需要說明的是：以上實施例僅用于說明本發明而并非限制本發明所描述的技術方案，例如對“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等方向性的界定，盡管本說明書參照上述的實施例進行了詳細的說明，但是，本領域的普通技術人員應當理解，所屬技術領域的技術人員仍然可以對上述實 施例進行相互組合、修改或者等同替換，而一切不脫離本發明的精神和范圍的技術方案及其改進，均應涵蓋在本發明的權利要求范圍內。