專利名稱：換熱器及其生產方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于將燃燒氣體的熱量交換和傳遞給制冷劑的換熱器。
最近，使用燃氣或燃油的燃燒熱的制冷劑加熱式空調裝置已經付諸于實際使用。
下面參照附圖來描述傳統(tǒng)的制冷劑加熱式空調裝置的一個實例。
圖5是一傳統(tǒng)的制冷劑加熱換熱器的立體圖。圖6是圖5所示制冷劑加熱換熱器的剖視圖。圖7是圖5所示制冷劑加熱換熱器的銅管固定部分的放大的剖視圖。
如圖5所示，傳統(tǒng)的制冷劑加熱換熱器包括一換熱器組件1和一燃燒器部分2。換熱器組件1包括一鋁筒3和一固定于鋁筒3外表面的銅彎管4。另外，該換熱器的結構制成使得在換熱器組件1一端的燃燒器部分2中所產生的燃燒氣體流過鋁筒3的內部空間。諸如R22或水之類的制冷劑流經繞鋁筒3而設置的銅彎管3。
該制冷劑加熱換熱器的鋁筒3通過擠壓成形，鋁筒3的內部具有許多翅片3a，用于從燃燒器部分2所產生的燃燒氣體中吸收熱量。
如圖6和圖7所示，供熱交換用制冷劑流過的銅管4是通過對形成于鋁筒3外表面上的銅管保持件3b進行壓緊處理而保持定位，并固定于鋁筒3上。由于銅管4是通過對銅管保持件3b的壓緊處理而固定的，因此，從翅片3a和鋁筒3的內表面上吸收的熱量通過銅管保持件3b而傳遞到流經銅管4的制冷劑。
然而，在具有上述結構的傳統(tǒng)換熱器中，制冷劑交替地通過流經鋁筒3的燃燒氣體的上游側(高溫側)和下游側(低溫側)。這種結構造成許多熱損耗，降低了熱效率。
另外，傳統(tǒng)換熱器的銅管4具有直管部分和U形管部分，因而銅管的零件數(shù)量增多。而且，銅管4先插入鋁筒3的銅管保持件3b，然后再固定于銅管保持件3b上并與它們緊密接觸。因此，必須進行管膨脹處理，在銅管4縱向直管部分的整個長度上膨脹和固定銅管4。
如上所述，傳統(tǒng)的換熱器需要許多生產工序，諸如將直管部分連接于U形管部分的銅焊工序和管膨脹工序等，使得生產成本較高。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種生產成本較低、熱交換效率較高的換熱器。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的換熱器包括
基本呈圓筒形的一金屬筒，它一體地具有用于從燃燒氣體中接收熱量的翅片，并在兩端具有供燃燒氣體通過的開口，供制冷劑流過的一金屬管，所述金屬管螺旋地纏繞于金屬筒的外表面上，并與該外表面緊密接觸，固定于金屬筒上的、用于將金屬管兩端固定于金屬筒上的定位件。
本發(fā)明的換熱器的上述結構可增強熱交換效率，顯著降低生產成本。
另外，本發(fā)明的換熱器的生產方法包括如下工序將一第一定位件用螺釘連接于金屬筒的外表面，該金屬筒一體地具有用于從燃燒氣體中接收熱量的翅片，并在其兩端具有供燃燒氣體通過的開口，將供制冷劑流過的金屬管的一端固定于第一定位件，通過使金屬筒沿一預定方向旋轉，將金屬管纏繞于金屬筒的外表面上，并與該外表面緊密接觸，在將金屬管于金屬筒上纏繞預定的圈數(shù)后，將一第二定位件用螺釘連接于金屬筒外表面的另一端，將金屬管固定于第二定位件，將金屬管切成合適的長度。
本發(fā)明的換熱器的生產方法僅需要較少的加工工序，較為簡單，因而可顯著降低生產成本。
通過下面結合附圖的詳細描述，將更容易理解本發(fā)明的構造和內容以及其它的目的和特點，附圖中

圖1是本發(fā)明第一實施例的換熱器的正視圖；圖2是圖1所示換熱器的側視圖；圖3是該第一實施例的換熱器的銅管固定部分的細節(jié)放大剖視圖；圖4是表示本發(fā)明的換熱器中銅管纏繞方法的側視圖；圖5是傳統(tǒng)的換熱器的立體圖；圖6是圖5所示的傳統(tǒng)換熱器的剖視圖；圖7是傳統(tǒng)換熱器中的銅管固定部分的細節(jié)放大剖視圖。
顯然，某些或是所有的附圖均是用作說明的示意性圖例，沒有必要表示出所示諸部件的相對尺寸或位置。
下面參照附圖來描述本發(fā)明的換熱器的第一實施例。
圖1是本發(fā)明第一實施例的換熱器的正視圖，圖2是圖1所示換熱器的側視圖。圖1中所示的換熱器是在空調裝置中用作制冷劑加熱用的。這種制冷劑加熱換熱器在致熱操作中用來使制冷劑加熱。
如圖1所示，該第一實施例的制冷劑加熱換熱器包括一換熱單元10和一設置在換熱單元10右端的燃燒器部分11。換熱單元10包括一供熱氣體流過的金屬筒12和一供制冷劑通過的金屬管13。金屬管13繞著金屬筒12的外表面而固定。在該第一實施例中，金屬筒12是一個用鋁擠壓成形的鋁筒，金屬管13由銅制成。以下，金屬筒12稱作“鋁筒12”，金屬管稱作“銅管13”。
如圖1和圖2所示，銅管13沿基本垂直于鋁筒12外表面的母線的方向纏繞于鋁筒12的外表面上。銅管13在鋁筒12上纏繞多圈，銅管13的相鄰的管部彼此緊密接觸。也就是說，銅管13是以螺旋的方式大致沿由基本垂直于鋁筒12中心軸線的一個平面與鋁筒12的外表面相交而成的圓周纏繞于鋁筒12的外表面上。一種諸如R22或水之類的制冷劑流過銅管13。
設置在換熱單元10一端的燃燒器部分11被構造成使燃燒氣體流入鋁筒12的內部空間。
制冷劑加熱換熱器的鋁筒12用擠壓成形。在鋁筒12的內側具有許多翅片12a、12b，用來與燃燒器部分11所產生的燃燒氣體進行高效地熱交換。如圖2所示，翅片12a成形為具有較大的形狀，翅片12b成形為具有較小的形狀，這些大、小翅片交替地設置，用于增強從燃燒氣體中吸收熱量的效果。翅片12a、12b是許多帶狀的凸起，它們延伸于基本平行于燃燒氣體流動方向的方向上。
圖3是該第一實施例的換熱器的銅管固定部分的細節(jié)放大剖視圖。
如圖2和圖3所示，銅管3螺旋地纏繞于鋁筒12的外表面上，并與該外表面緊密接觸，銅管13的相鄰的管部彼此緊密接觸。銅管13的制冷劑入口端和制冷劑出口端用兩個定位件，也就是銅定位件15、15固定于鋁筒12上。
如圖3所示，銅定位件15用一螺釘14固定于鋁筒12的外表面。另外，銅管13是利用銀合金釬焊法焊接于銅定位件15，因而銅管13牢固地固定于鋁筒12。
供熱交換制冷劑流過的銅管13固定于鋁筒12的外表面上，并與該外表面緊密接觸。因此，從鋁筒12的內表面以及從形成于鋁筒12內表面上的大、小翅片12a、12b吸收的燃燒氣體的熱量通過銅管13傳遞到流經銅管13的制冷劑。
在具有上述結構的第一實施例的制冷劑加熱換熱器中，燃燒器部分11所產生的燃燒氣體流入換熱單元10的鋁筒12，燃燒氣體的熱量通過翅片12a、12b傳遞到鋁筒12。
在銅管13中，制冷劑進入設置在鋁筒12高溫部分處(圖1中鋁筒12的右側)的銅管13的一端，也就是燃燒氣體的上游側。然后，制冷劑流到設置在鋁筒12低溫部分處(圖1中鋁筒12的左側)的銅管13的另一端，也就是燃燒氣體的下游側，同時吸收熱量。
如上所述，本發(fā)明第一實施例的制冷劑加熱換熱器被構造成使得制冷劑逐漸地從換熱單元10的高溫部分流到低溫部分。因此，與上述傳統(tǒng)的換熱器相比，該換熱器的熱損失要小得多，而熱交換效率卻要高得多。
另外，由于該第一實施例的制冷劑加熱換熱器的銅管13包括一單個的銅管，因此，其零件數(shù)量遠比傳統(tǒng)換熱器的要少。而且，用于固定該第一實施例的銅管13的生產加工工序的數(shù)量遠少于傳統(tǒng)生產方法所采用的。因此，可顯著降低生產成本。
而且，即使流過銅管的制冷劑是采用不結凍的液體或類似物，而不是采用R22或水，也可獲得與上述第一實施例所得到的效果相似的效果。
下面參照附圖來描述本發(fā)明第二實施例的換熱器。圖4是表示本發(fā)明第二實施例的換熱器的生產方法的側視的剖視圖。按照該第二實施例，與第一實施例相應的零件和構件用相同的標號表示，在第一實施例中對它們所作的描述在這里同樣適用。第二實施例的換熱器基本上與第一實施例的制冷劑加熱換熱器相同。該第二實施例涉及第一實施例的制冷劑加熱換熱器的一種生產方法。
下面參照圖4來描述按照第二實施例的換熱器生產方法。
如圖4所示，在由鋁擠壓成形的鋁筒12的內表面上交替地形成有許多大、小翅片12a、12b，用來增強熱交換效率。如圖4所示，在設置于鋁筒12上部的內表面上的凸起部120上形成有大翅片12a’和小翅片12b’。凸起部120是內壁的一部分，它厚于鋁筒12的其它部分。用來固定纏繞于鋁筒12外表面的銅管13的銅定位件15通過螺釘14固定于底座部分120。如上所述，通過形成底座部分120，作螺紋固定之用，可防止螺釘14松脫，并防止它因暴露于鋁筒12的高熱而造成損壞。
當銅管13纏繞于鋁筒12的外表面上時，先用螺釘14將銅定位件15固定于鋁筒12外表面一端的一預定位置。
接下來，將銅管13插入鋁筒12與銅定位件15之間的空間。而后，用銀合金釬焊將銅管13的一端焊接固定于銅定位件15。圖4表示銅管13一端已固定于銅定位件15上的狀態(tài)。
參照圖4，鋁筒12繞其中心軸線沿箭頭A所示方向旋轉，同時在銅管13上施加一張力。結果，銅管13被螺旋地纏繞成與鋁筒12的外表面緊密接觸。同時，銅管13纏繞預定的圈數(shù)，使得相鄰的管部彼此緊密接觸。
在銅管13于鋁筒12上纏繞預定的圈數(shù)后，用另一個銅定位件15將銅管13纏繞部分的后端固定于鋁筒12上。用螺釘將銅定位件15的后端固定于鋁筒12，使銅管13壓靠于鋁筒12上，正如銅管13纏繞部分的前端那樣固定(圖3)。然后，用釬焊將銅管13的后端固定于銅定位件15。在銅管13的后端固定于鋁筒12上后，將銅管13在合適的位置切斷。
本發(fā)明第二實施例的換熱器是如以上所描述的那樣生產的。
如上述第二實施例的描述中所清楚揭示的，直接將一單根的銅管即銅管13纏繞于鋁筒12上而生產本發(fā)明的換熱器。因此，與圖5到圖7所示的傳統(tǒng)換熱器不同，本發(fā)明的換熱器不需要用來使銅管與金屬筒緊密接觸的管膨脹處理或用來將傳統(tǒng)銅管的直管部分連接于U形管部分的焊接處理。因此，本發(fā)明的換熱器的生產方法能減少生產工序的數(shù)量和顯著降低生產成本。
如上所述，在本發(fā)明的換熱器中，用作使制冷劑繞鋁筒外表面流動用的金屬管的銅管緊貼纏繞于鋁筒上，其中鋁筒是用作具有從燃燒氣體吸收熱量用的翅片的金屬筒。金屬管的兩端均焊接于銅定位件，并且定位件用螺釘固定。利用本發(fā)明的換熱器的上述結構，制冷劑按順序從金屬筒的高溫部分流到低溫部分。因此，本發(fā)明的換熱器的熱交換效率得以顯著提高。而且，由于本發(fā)明的換熱器的金屬管包括一單根管，因此，其金屬管零件的數(shù)量遠少于傳統(tǒng)實例中的數(shù)量，因而可顯著降低生產成本。
另外，在本發(fā)明的換熱器中，定位件用螺釘連接于金屬筒外表面的一端，使制冷劑流動用的金屬管的一端(入口側)焊接于該定位件。轉動上述固定有金屬管的金屬筒，使金屬管纏繞在上面，同時使金屬管與金屬筒外表面緊密接觸。在金屬管纏繞到其另一端(出口側)后，將金屬管用一定位件固定，該定位件再用螺釘連接于金屬筒的外表面。用焊接將金屬管的出口側固定于定位件，然后將金屬管切成具有合適的長度用于連接。這樣就完成了本發(fā)明的換熱器的生產過程。
如上所述，本發(fā)明的換熱器的生產方法不需要象上述傳統(tǒng)生產方法那樣，將金屬管置于縱向的保持件中，并將該縱向保持件壓緊而夾持住金屬管這種復雜而麻煩的加工工藝。因此，該生產方法能減少生產工序的數(shù)量和顯著降低生產成本。
除了上述將金屬管用銀合金釬焊法焊接于定位件的實施例，還可以有另一種經變化的實施例，其中金屬管是用另一種連接結構來焊接，例如用磷銅合金釬焊法。
盡管以上通過目前較佳的實施例描述了本發(fā)明，但應予理解的是，這種揭示不應認為是限制性的。在閱讀了以上的技術內容后，各種變化和修改無疑對于本發(fā)明所屬技術領域的技術人員來說都是顯而易見的。因此，應將所附權利要求看作能覆蓋落在本發(fā)明真正的精神和范圍內的所有變化和修改。
權利要求
1.一種換熱器，包括基本呈圓筒形的一金屬筒，它一體地具有用于從燃燒氣體中接收熱量的翅片，并在兩端具有供燃燒氣體通過的開口，供制冷劑流過的一金屬管，所述金屬管螺旋地纏繞于所述金屬筒的外表面上，并與該外表面緊密接觸，固定于所述金屬筒上的、用于將所述金屬管兩端固定于所述金屬筒上的定位件。
2.如權利要求1所述的換熱器，其特征在于，供制冷劑流過的所述金屬管沿基本垂直于所述金屬筒外表面的母線的方向纏繞，所述金屬管的相鄰管部設置成彼此緊密接觸。
3.如權利要求1所述的換熱器，其特征在于，所述翅片形成為許多帶狀的凸起，它們延伸于基本平行于燃燒氣體流動方向的方向上，所述翅片在所述凸起從所述金屬筒內表面開始的高度上基本形成兩種尺寸，即高型的和非高型的，這兩種類型的所述凸起交替地設置。
4.如權利要求1所述的換熱器，其特征在于，有一凸起部是所述金屬筒壁的一部分，所述凸起部厚于所述金屬筒的其它部分，用于固定所述定位件。
5.如權利要求1所述的換熱器，其特征在于，所述金屬筒由鋁擠壓成形，所述金屬管和所述定位件由銅制成。
6.一種換熱器的生產方法，包括如下工序將一第一定位件用螺釘連接于所述金屬筒的外表面，所述金屬筒一體地具有用于從燃燒氣體中接收熱量的翅片，并在其兩端具有供燃燒氣體通過的開口，將供制冷劑流過的所述金屬管的一端固定于所述第一定位件，通過使所述金屬筒沿一預定方向旋轉，將所述金屬管纏繞于所述金屬筒的外表面上，并與所述外表面緊密接觸，在將所述金屬管于所述金屬筒上纏繞預定的圈數(shù)后，將一第二定位件用螺釘連接于所述金屬筒外表面的另一端，將所述金屬管固定于所述第二定位件，將所述金屬管切成合適的長度。
全文摘要
為增強將燃燒氣體的熱量傳遞到制冷劑的換熱器的熱交換效率,本發(fā)明揭示了一種換熱器,其中,使制冷劑繞金屬筒外表面流動的金屬管在金屬筒外表面上纏繞成與該外表面緊密接觸,其中金屬筒一體地具有從燃燒氣體接收熱量用的翅片,金屬管的兩端焊接于定位件,這些定位件用螺釘連接于金屬筒。
文檔編號F28D7/08GK1182201SQ97121288
公開日1998年5月20日 申請日期1997年10月30日 優(yōu)先權日1996年11月8日
發(fā)明者藤川正博, 松本清, 栗須谷廣治 申請人:松下電器產業(yè)株式會社