CN103097847A - 热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热交换器，其使用多重管来进行热交换，且可高效地进行热交换。在构成使用了具有外管42与内管41的传热管4的热交换器1的情况下，设有集管单元21，其使内管41的两端自外管42延伸且使第一流体流通至延伸出的内管41的外周部与外管42的间隙。并且，该集管单元21夹持间隙形成构件8等而以规定的间隙部W在上下方向上层叠。另外，从两外侧覆盖使第二流体流通至自各集管单元21延伸出的内管的集管盖3b而使第二流体流入。由此，使自集管盖3b流入的第二流体通过内管41的内侧且也使自集管盖3b流入的第二流体经由间隙部W而沿着轴方向通过外管42的外侧表面，从而可自外管42的内侧与外侧来进行热交换。

Description

热交换器
技术领域
本发明是有关于一种具有左右的集管(header)、及设置于所述集管之间的传热管的热交换器，更详细而言，本发明是有关于一种利用使流体在传热管的外周方向的外侧沿着轴方向流动而提高热交换的效率的热交换器。
背景技术
以往，提出有各种使用了多重管的热交换器。图8表示具有普通的多重管的热交换器的构造。图8中，标号83为同轴管，该同轴管将内管85以同轴状而设置在外管84的内侧。关于该多重管，例如有在内管的外周部设置多个沿着轴方向的散热片(fin)的多重管、在内管的外周部设置螺旋状的散热片的多重管等(专利文献1～专利文献3)。在使用此种同轴管来对加热流体进行冷却的情况下，被加热的流体通过内管85的内部，并且冷的流体通过外管84与内管85的间隙，由此使内管85内的流体冷却。
而且，关于使用了多重管的另一热交换器，还已知有如图9所示的构造的热交换器(专利文献4)。图9中，标号210L、210R为设置于左右的集管，标号210为跨在该左右的集管210L、210R之间而设置的同轴的传热管。该传热管210由同轴状的内管211与外管212所构成，使内管211自外管212延伸且使成为热交换的对象的流体自被集管壁面213隔开的集管210L流入。另一方面，外管212的两端附近被划分板214所密封，使冷的流体流入至由集管壁面213及划分板214所包围的空间内，并自此流入至与内管211之间所包围的间隙区域内。
专利文献1：日本专利特开2005-083667号公报
专利文献2：日本专利特开2007-163092号公报
专利文献3：日本专利特开2008-69993号公报
专利文献4：日本专利特开平07-133993号公报
发明内容
然而，在使用此种多重管来进行热交换的情况下，会发生如下的问题。即，在如图8、图9所示的热交换器中，使成为热交换的对象的流体通过细的内管，因而若欲确保大的流量，则必需使该内管***。然而，若使此种内管***，则仅能够在内管的外侧表面进行热交换，从而会发生热交换的效率变差的问题。
对此，本发明为了解决上述课题，其目的在于提供一种在使用多重管来进行热交换的热交换器中即便在确保大流量的情况下也可高效地进行热交换。
即，本发明为了解决上述课题，提供一种热交换器，其使用具有外管与内管的传热管，在流经外管与内管的间隙的第一流体与流经内管内的第二流体之间进行热交换，该热交换器中设置有：集管单元，使上述内管的两端自外管延伸，且使上述第一流体流通至该延伸出的内管的外周部与外管的间隙；第二集管，使第二流体流通至自该集管单元延伸出的内管；以及间隙部，用以使来自上述第二集管的第二流体流通至所层叠的集管单元之间，且使来自上述第二集管的第二流体通过内管的内部，并且也使来自上述第二集管的第二流体经由上述间隙部而沿着轴方向通过外管的外侧表面。
更具体而言，该热交换器中设置有：集管单元，该集管单元由第一壁面来保持外管的端部附近，并且在与该第一壁面相对的第二壁面使自外管延伸出的内管延伸，在由该第一壁面与第二壁面包围的空间内使上述第一流体流通至内管与外管的间隙；第二集管，使第二流体流通至自该集管单元的第二壁面延伸出的内管；以及间隙部，使来自上述第二集管的第二流体流通至所层叠的各个集管单元之间，且使来自上述第二集管的第二流体通过内管的内部，并且也使来自上述第二集管的第二流体经由上述间隙部而沿着轴方向通过外管的外侧表面。
如此，因能够从内侧与外侧利用第二流体对流经外管与内管的间隙的第一流体进行冷却或者加热，故可提高热交换的效率。
而且，在这样的发明中，在所层叠的集管单元与集管单元之间夹持间隙形成构件而形成间隙部。
如此，在变更间隙部的尺寸的情况下，可通过改变间隙形成构件的厚度来应对，从而能够容易地设定为最适当的大小的间隙。
或者，与集管单元一体地形成凸状部或凹状部，并利用该凸状部、凹状部之间来形成间隙部。
如此，仅层叠具有凸状部、凹状部的集管单元便可形成间隙部，从而不需要组装工序中的间隙形成构件的粘接等。
此外，在所层叠的集管单元的上层与下层的传热管之间设置有沿着传热管的轴方向的分支构件。
如此，能够使经间隙部而流入的第二流体经由分支构件而向传热管的表面侧分支，从而能够进一步使第二流体流经传热管的表面附近而提高热交换的效率。
而且，使该分支构件与所层叠的集管单元的传热管接触，且使自上述间隙部流入的第二流体向传热管侧分支。
若如此而构成，则通过将分支构件夹持于集管单元的传热管之间便可形成间隙部，并且通过使该分支构件与传热管接触而能够进行热扩散。
根据本发明，提供一种热交换器，使用具有外管与内管的传热管，在流经外管与内管的间隙的第一流体与流经内管内的第二流体之间进行热交换，该热交换器中设置有：集管单元，使上述内管的两端自外管延伸，且使上述第一流体流通至该延伸出的内管的外周部与外管的间隙；第二集管，使第二流体流通至自该集管单元延伸的内管；及间隙部，用以使来自上述第二集管的第二流体流通至所层叠的集管单元之间，且使来自上述第二集管的第二流体通过内管的内部，并且也使来自上述第二集管的第二流体经由上述间隙部而沿着轴方向通过外管的外侧表面，因此能够从内侧与外侧利用第二流体来对流入至外管与内管的间隙的第一流体进行冷却或者加热，从而可提高热交换的效率。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的热交换器的概略图。
图2是图1中的A-A剖面概略图。
图3是图1中的B-B剖面概略图。
图4是表示第一实施方式的集管的附近的立体图。
图5是表示本发明的第二实施方式的集管单元的凸状部的图。
图6是表示本发明的第二实施方式的集管单元的另一凸状部的图。
图7是表示本发明的第三实施方式的热交换器的概略图。
图8是表示以往的使用多重管的热交换器的图。
图9是表示以往的使用多重管的热交换器的图。
具体实施方式
<第一实施方式>
以下，参照附图来对本发明的一实施方式进行说明。本实施方式中的热交换器1如图1所示，包括如下各部件而构成：第一集管2a，用以使成为热交换的对象的流体(第一流体)通过内管41与外管42的间隙；以及第二集管2b，设置在该第一集管2a的两外侧，且用以使第二流体通过内管41的内部。而且，本发明的热交换器1的特征在于：使该第一集管2a以在多个集管单元21的上下具有间隙部W的方式进行层叠，并使第二流体自该间隙部W通过，以从外管42的外侧与内侧沿着传热管4的轴方向来进行冷却或者加热。以下，对本实施方式的热交换器1的构成进行详细说明。
若对构成该热交换器1的第一集管2a的构造进行说明，则该第一集管2a是将对具有内管41与外管42的传热管4加以保持的集管单元21进行层叠而构成。该集管单元21如图4所示，使上下一对的单元分离体22上下相对而构成，在用来安装该外管42的端部附近的一侧即第一壁面23，形成有将该外管42的外形分割一半而成的第一凹部28a，并且，在与该第一壁面23在轴方向上相对的第二壁面(后面26)，也形成有将内管41的外形分割一半而成的第二凹部28b，以夹持着外管42、内管41。这些第一壁面23、第二壁面26的分割面20被与排成一排的传热管4的轴面平行的面分割，使第一凹部28a、第二凹部28b的开放部分面向该分割面20。而且，自该第一壁面23、第二壁面26起设置连续的侧面、底面，在一侧面侧形成开口部27，且使第一流体自该开口部27流入。在使用如此构成的单元分离体22来形成集管单元21的情况下，使单元分离体22上下相对，由第一凹部28a来夹持外管42的端部附近，并由第二凹部28b来夹持自此延伸的内管41的端部附近，从而使第一流体流入至外管42与内管41之间。在对如此夹持着传热管4的集管单元21进行层叠的情况下，使用间隙形成构件8在上下方向上形成规定的间隙部W，并在此状态下，安装覆盖各集管单元21的开口部27的集管盖3a，使第一流体自该流入口31a流入。在使用该间隙形成构件8来形成间隙部W的情况下，准备与该间隙部W的间隙宽度相对应的厚度尺寸的间隙形成构件8，并将该间隙形成构件8安装在集管单元21的上表面或者下表面侧而形成间隙。
其次，对第二集管2b的构造进行说明。第二集管2b使第二流体从自第二凹部28b延伸的内管41流入，本实施方式中，由覆盖第一集管2a、集管盖3a的一个集管盖3b构成。该集管盖3b在本实施方式中，成为全部覆盖左右的第一集管2a、其中央部分的传热管4的框体构造，以使第二流体自设置于两端侧的流入口31b、排出口32b(参照图1)流入及排出。而且，若使第二流体经由如此构成的第二集管2b的流入口31b流入，则该第二流体自内管41的端部流入，而且，该第二流体也自集管单元21的间隙部W沿着外管42的外周部流动。
此种传热管4使两根内管41内接于外管42并使各自的轴面一致，由此，即便在内管41因高压而发生膨胀的情况下，也能够将该内管41内接于外管42而防止内管41的膨胀。在构成此种传热管4的情况下，为了提高热交换的效率，例如，将外管42的外径尺寸设定为0.8mm～2.0mm，优选设定为0.9mm～1.5mm，将内径尺寸设定为0.7mm～1.9mm，优选设定为0.8mm～1.4mm左右。
而且，对于如此排列成层状的集管单元21与集管单元21中的上下的传热管4安装着分支构件9。该分支构件9以与传热管4的外周部接触的方式而设置，并且使经由间隙部W而流入的第二流体向传热管4的外周部分形成分支。即，若不存在该分支构件9，则经由间隙部W而流入的第二流体会流经不存在传热管4的间隙空间，从而热交换的效率变差。对此，在无需进行该热交换的间隙空间中安装分支构件9而使第二流体接近传热管4侧，并且使来自该传热管4的热量扩散而提高热交换的效率。在如此安装分支构件9的情况下，如图2、图3所示，在自传热管4的轴方向观察的情况下，以与形成层状的集管单元21平行的状态而安装在与间隙部W重叠的位置处。
其次，对使用如此构成的热交换器1的情况的作用进行说明。
首先，若使第一流体自第一集管2a的流入口31a流入，则该第一流体经由集管盖3a而流入至各集管单元21中，并自此分支而沿着外管42与内管41之间流动。
而且，与此同时，使第二流体自第二集管2b的流入口31b流入。于是，该第二流体从由集管盖3b包围的空间流入至内管41内，且沿着该内管41的轴方向流动。而且，未流入至该内管41的第二流体经由集管单元21的间隙部W而在传热管4的轴方向上流动。并且，该第二流体利用设置于传热管4的间隙的分支构件9，而使该第二流体向上下的传热管4侧分支，并与传热管4的外侧接触而对第一流体进行冷却或者加热。
如此，根据上述实施方式，具有规定的间隙部W地层叠集管单元21，也从该间隙部W沿着传热管4的轴方向通过第二流体，因此能够遍及整个传热管4来进行热交换。
而且，本实施方式中，将与传热管4的表面接触的分支构件9沿着轴方向而设置，因此使从间隙部W流入的第二流体接近传热管4的表面侧，从而能够进一步提高热交换的效率。
<第二实施方式>
其次，对本发明的第二实施方式进行说明。上述第一实施方式中，使用间隙形成构件8来形成间隙部W，而在本第二实施方式中，如图5、图6所示，在集管单元21的上表面或下表面形成凸状部25a或凹状部25b，并使第二流体从该间隙通过。另外，本实施方式中，附加了与第一实施方式相同的标号的构件具有与第一实施方式相同的构成。
构成本实施方式中的集管单元21的单元分离体22，自底面的下侧起以具有一定的厚度的方式使凸状部25a立起，在该凸状部25a与凸状部25a之间形成凹状部25b，从而形成间隙部W。此处，该凸状部25a在制造单元分离体22时一体地形成。关于该凸状部25a，当使集管单元21上下层叠时，如图5所示，因会与上层及下层的凸状部25a发生干涉，故在将间隙部W的宽度设定为“d”的情况下，将该凸状部25a的高度设定为“d/2”，由此能够在与上层及下层的凸状部25a发生干涉时将间隙宽度设为“d”。
或者，关于该凸状部25a，也可以如图6所示，由沿着传热管4的轴方向的薄的板状体而构成，使上层或者下层的凸状部25a分别重叠。在如此构成的情况下，上层的集管单元21与下层的集管单元21的开口部27仅以相当于该板厚的量错开，但当在该开口部27安装集管盖3a时，也可以利用焊料材料来填埋该间隙。
如此，根据第二实施方式，与集管单元21一体地形成凸状部25a(或凹状部25b)，因此当对集管单元21进行层叠时，无需安装间隙形成构件8，从而可简化层叠工序时的作业。
另外，本实施方式中，通过形成凸状部25a，而在该间隙形成凹状部25b，相反地，也可以通过削去该单元分离体22的底面部分来形成凹状部25b，而在该凹状部25b与凹状部25b之间形成凸状部25a。
<第三实施方式>
其次，对第三实施方式进行说明。在上述第一实施方式及第二实施方式中，利用间隙形成构件8、凸状部25a等来形成间隙部W，但本实施方式中，如图7所示，可利用夹持于上层与下层的传热管4之间的分支构件9来形成间隙部W。另外，本实施方式中，也是附加了与第一实施方式相同的标号的构件具有与第一实施方式相同的构成。
本实施方式的热交换器1以不存在图4中的间隙形成构件8的状态而构成，因此在左右的集管单元21之间的传热管4之间安装具有厚度的分支构件9，并使该分支构件9与传热管4接触，从而可在上下的集管单元21形成间隙部W。
该分支构件9由导热率高的金属性构件构成，通过与各传热管4的表面接触而使传热管4的热量扩散，并且使从间隙部W流入的第二流体朝向传热管4侧分支从而进行热交换。
另外，若此种分支构件9由金属制刚性构件构成，则上下的集管单元21的间隙由该分支构件9的厚度来决定，在传热管4的挠曲、分支构件9的厚度有误差的情况下，集管单元21的间隙宽度发生改变。而且，根据该间隙宽度的变动，集管单元21的开口部27的位置发生改变，从而有可能难以安装集管盖3a。对此，关于该分支构件9，例如，使用金属制弹性构造体，或者，也可以仅上层与下层的两面由金属制构件来构成且关于中间层则由聚氨酯(urethane)等的比较有弹力的弹性材料来构成。如此，能够利用该弹性来吸收传热管4的挠曲等，在安装集管盖3a时，能够容易地进行与开口部27的对位。
另外，本发明并不限定于上述各实施方式，能够以各种形态来实施。
例如，上述各实施方式中，与成为层状的集管单元21平行地构成分支构件9，使其夹持于传热管4之间，但在即便不存在该分支构件9也可确保高的热交换率的情况下，也可以不安装该分支构件9。
而且，上述实施方式中，在成为圆形的外管42的内侧设置二根内管41，但关于该外管的形状、内管的根数则可采用各种形式。即，只要构成为使第一流体自内侧与外侧进行热交换，则可以为任何的形状、根数。
【标号说明】
1  热交换器
2  集管（2a：第一集管、2b：第二集管）
3a、3b  集管盖
4  传热管（41：内管、42：外管）
8  间隙形成构件
9  分支构件
21  集管单元
22  单元分离体
23  第一壁面
25a  凸状部
25b  凹状部
26  第二壁面(后面)
41  内管
42  外管
W  间隙部

Claims (6)

1.一种热交换器，使用具有外管与内管的传热管，在流经外管与内管的间隙的第一流体与流经内管内的第二流体之间进行热交换，该热交换器的特征在于，设置有：集管单元，使上述内管的两端自外管延伸，且使上述第一流体流通至该延伸出的内管的外周部与外管的间隙；第二集管，使第二流体流通至自该集管单元延伸出的内管；以及间隙部，用以使来自上述第二集管的第二流体流通至所层叠的集管单元之间，且使来自上述第二集管的第二流体通过内管的内部，并且也使来自上述第二集管的第二流体经由上述间隙部而沿着轴方向通过外管的外侧表面。
2.一种热交换器，使用具有外管与内管的传热管，在流经外管与内管的间隙的第一流体与流经内管内的第二流体之间进行热交换，该热交换器的特征在于，设置有：集管单元，该集管单元由第一壁面来保持外管的端部附近，并且在与该第一壁面相对的第二壁面使自外管延伸出的内管延伸，在由该第一壁面与第二壁面包围的空间内使上述第一流体流通至内管与外管的间隙；第二集管，使第二流体流通至自该集管单元的第二壁面延伸出的内管；及间隙部，使来自上述第二集管的第二流体流通至所层叠的各个集管单元之间，且使来自上述第二集管的第二流体通过内管的内部，并且也使来自上述第二集管的第二流体经由上述间隙部而沿着轴方向通过外管的外侧表面。
3.如权利要求1或2所述的热交换器，其中，上述间隙部是在所层叠的集管单元与集管单元之间夹持间隙形成构件而形成。
4.如权利要求1或2所述的热交换器，其中，上述间隙部是利用与集管单元一体地形成的凸状部或凹状部而形成。
5.如权利要求1或2所述的热交换器，其中，在上述集管单元与集管单元的传热管之间，设置有用以使从上述间隙部流入的第二流体向传热管侧分支的分支构件。
6.如权利要求1或2所述的热交换器，其中，在上述集管单元与集管单元中的传热管之间，设置有与该传热管接触且用以使从上述间隙部流入的第二流体向传热管侧分支的分支构件。
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