專利名稱：例如壓縮空氣制冷干燥器的制冷干燥器、以及用于例如壓縮空氣制冷干燥器的制冷干燥 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求I用于例如壓縮空氣制冷干燥器的制冷干燥器的熱交換器，以及根據(jù)權(quán)利要求15例如壓縮空氣制冷干燥器的制冷干燥器。
背景技術(shù)：
當(dāng)使用例如壓縮空氣的(壓縮)氣體時，通常需要或者至少期望從氣體中去除可冷凝的部分?，F(xiàn)有技術(shù)中已知用于這個目的的方法是所謂的制冷干燥，即利用制冷循環(huán)將氣體冷卻到較低溫度并且凝結(jié)被冷凝的部分。在這種情況下，提供了附加逆流熱交換器，待干燥的進入氣體借由該附加逆流熱交換器可以由冷的排出氣體冷卻，以便一方面可以減少 需要的冷卻容量，另一方面可以減少排出氣體的相對濕度。由于外部條件，例如不同的使用溫度和/或不同的流入體積流量，冷卻需要的冷卻容量通常承受較強的波動。冷卻容量需要調(diào)節(jié)適應(yīng)于這種波動，因為太強的冷卻會導(dǎo)致冷凝部分的凝固，冷凝部分的凝固能夠?qū)е聼峤粨Q器堵塞和/或損壞。在控制技術(shù)方面，容量可以通過在較低溫度極限關(guān)閉制冷壓縮機并且在較高溫度極限和/或在確定的時間之后(0N/0FF控制)再次將它開啟來調(diào)節(jié)。然而，通過該方法，仍然將在冷卻空氣溫度曲線方面出現(xiàn)比較大的波動，并且因此在可實現(xiàn)壓力露點方面出現(xiàn)比較大的波動。具有比較低的壓力露點波動的ON(開啟)/0FF(關(guān)閉)控制描述在現(xiàn)有技術(shù)，即EP0405613B I中。在這種情況下，當(dāng)制冷循環(huán)時過量時生成的冷卻容量被有效地存儲，并且當(dāng)制冷循環(huán)停止時再出輸出到待冷卻的氣體?，F(xiàn)有技術(shù)已知的熱交換器包括石英砂作為在制冷流體與待干燥的氣流之間的熱質(zhì)量。已知的熱交換器使得能夠以比較低的壓力露點波動操作，但是需要可觀的結(jié)構(gòu)體積以便于實現(xiàn)需要的交換表面。與此相關(guān)的是比較昂貴的材料的高材料花費，以及高重量的熱交換器和累積器材料。由于此原因，干燥器是相對昂貴笨重的并且需要比標(biāo)準(zhǔn)干燥器更大的地面空間。DE 19943109C I推薦了關(guān)于壓力露點波動問題的另一個解決方案。根據(jù)DE19943109C1，推薦一種與循環(huán)制冷流體連同的“標(biāo)準(zhǔn)熱交換器”，循環(huán)制冷流體繼而通過制冷循環(huán)冷卻。制冷回路生成冰水混合物。在所述制冷流體中發(fā)生存儲。同樣，在本文中，由于需要第二熱交換器和用于泵出冰水混合物的泵，結(jié)構(gòu)花費是不可忽視的。此外，由于多次熱轉(zhuǎn)換和泵的使用降低了能量效率。一方面，泵需要電驅(qū)動功率，另一方面，輸入到制冷流體內(nèi)的熱量增加了需要的冷卻容量并且結(jié)果增加了制冷壓縮機的功率消耗。US 7134483B2推薦了一種待被提供在板中的潛伏(latent)熱存儲材料，所述板接觸制冷板和空氣板兩者。然而，在結(jié)構(gòu)方面，許多問題仍然沒有解決。US 7134483B2文獻(xiàn)不包含如何構(gòu)造所述板的具體描述?？傊?，根據(jù)US 7134483B2的結(jié)構(gòu)也似乎是比較無效的。DE 10311602A I推薦了一種提供在熱交換器的氣體-制冷區(qū)域的邊緣區(qū)域中的熱累積器。然而，在熱交換器的外側(cè)提供這種熱累積器是比較耗費空間的并且導(dǎo)致熱交換器以較低能量效率運行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明因此基于提供用于例如壓縮空氣制冷干燥器的制冷干燥器的熱交換器的任務(wù)，該熱交換器使得能夠以低的壓力露點波動運行并且與此同時具有比較低的結(jié)構(gòu)花費(尤其是關(guān)于占據(jù)的空間、重量和/或使用的材料)。另外，熱交換器意在使得比較高效地運行成為可能。該任務(wù)由根據(jù)權(quán)利要求I用于例如壓縮空氣制冷干燥器的制冷干燥器的熱交換器，以及根據(jù)權(quán)利要求15例如壓縮空氣制冷干燥器的制冷干燥器解決。該任務(wù)尤其由一種用于制冷干燥器的，優(yōu)選用于壓縮空氣制冷干燥器的熱交換器解決，該熱交換器包括至少一個第一流入表面元件，在所述熱交換器運行期間，待干燥的例如壓縮空氣的流體可以流動穿過所述至少一個第一流入表面元件，并且包括至少一個第二 流入表面元件，在所述熱交換器運行期間制冷流體可以流動穿過所述至少一個第二流入表面元件，其中所述第一和第二流入表面元件至少在一部分區(qū)域中聯(lián)接或者可以聯(lián)接到被提供用于填充冷卻加速介質(zhì)的至少一個冷存儲腔，并且其中所述第一和/或第二流入表面元件連接到至少一個熱傳遞元件，其延伸到所述冷存儲腔內(nèi)，例如穿透所述冷存儲腔。本發(fā)明的本質(zhì)的思想在于提供延伸到所述冷存儲腔內(nèi)的熱傳遞元件。通過提供用于填充冷累積器介質(zhì)的冷存儲腔，可以預(yù)料到僅比較低的壓力露點波動，其中所述熱傳遞元件導(dǎo)致比較短的熱傳導(dǎo)路徑以便于能夠比較快速地填充和釋放冷累積器介質(zhì)。在這種情況下結(jié)構(gòu)花費是比較低的。us 7134483B2文獻(xiàn)提出一堆的成型金屬板，在所述成型金屬板中從一個板到另一個板的熱接觸，并且因此從一個間隙到下一個間隙，僅一個間隙的熱接觸，是較低的。相比之下，根據(jù)本發(fā)明的熱接觸被增大。尤其與US7134483B2比較，當(dāng)使用潛伏累積器材料時，快速的熱量發(fā)射也是可能的，舉例而言例如經(jīng)由制冷側(cè)的凝固熱量，并且隨后的快速的熱吸收也是可能的，舉例而言例如來自相對的空氣側(cè)的熔化熱量。特別地，例如石蠟的潛伏累積器材料呈現(xiàn)出比較低的熱傳導(dǎo)值，以致于這里根據(jù)本發(fā)明的制冷干燥器是特別有利的。本文提出的創(chuàng)造性的制冷干燥器也減少了例如在DE10311602A1文獻(xiàn)中的熱累積器的外部安裝的問題。與DE10311602A1相比，所述傳遞表面比較大并且熱傳導(dǎo)路徑比較短，其導(dǎo)致制冷干燥器作為一個整體高效運行。術(shù)語“聯(lián)接”分別涉及所述冷存儲腔的由所述第一第二流入表面元件各自特別的直接邊界或接觸。還能夠想到在所述流入表面元件與所述冷存儲腔之間提供另一個熱傳遞元件或者另一個熱傳遞裝置。來自(分別地送往)所述冷累積器介質(zhì)的熱傳遞尤其經(jīng)由所述熱傳遞元件繼起?？梢园ǘ鄠€熱傳遞元件。熱傳遞能夠例如從所述冷累積器介質(zhì)經(jīng)過所述熱傳遞元件、第一板、制冷劑熱傳遞元件、第二板、以及空氣熱傳遞元件到待待干燥的空氣。所述制冷劑可以在所述制冷劑熱傳遞元件內(nèi)流動。所述制冷劑熱傳遞元件能夠像所述熱傳遞元件那樣實現(xiàn)。同樣適用于所述空氣熱傳遞元件。在此和下文中，術(shù)語“熱傳遞元件”(沒有任何附加)總是表示延伸到所述冷存儲腔內(nèi)的熱傳遞元件。
所述制冷劑熱傳遞元件和所述空氣熱傳遞元件優(yōu)選地為相應(yīng)的流入元件的集成部分。所述制冷劑熱傳遞元件和所述空氣熱傳遞元件進一步改進了熱工聯(lián)接。所述冷存儲腔能夠優(yōu)選地填充相應(yīng)冷累積器介質(zhì)，例如潛伏熱累積器介質(zhì)(PCM，“相變材料”)。熱傳遞元件的導(dǎo)熱系數(shù)優(yōu)選地為所述冷累積器介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)至少10倍，更優(yōu)選地為至少30倍，仍然更優(yōu)選地為至少100倍導(dǎo)熱系數(shù)一樣高。所述熱傳遞元件的導(dǎo)熱系數(shù)可以例如為至少50W/(mK)，優(yōu)選地為至少IOOW/(mK)，更優(yōu)選地為至少130W/(mK)。所述冷累積器介質(zhì)的具體熱容量可以例如為至少lkJ/(kgK)，優(yōu)選地為至少I. 5kJ/(kgK)，仍然更優(yōu)選地為至少2kJ/(kgK)。所述冷累積器介質(zhì)的相變熱含量(enthalpy)可以例如為至少50kJ/kg,優(yōu)選地為至少100kJ/kg,仍然更優(yōu)選地為至少150kJ/kg。水和/或石臘和/或液晶潛伏熱累積器和/或鹽或基于石蠟的潛伏熱存儲材料可以優(yōu)選地用作為所述潛伏熱累積器介質(zhì)。總之，與所述熱傳遞元件相比，所述冷累積器介質(zhì)的熱量吸收容量(當(dāng)潛伏熱累積器在所述相變溫度范圍內(nèi)使用時)尤其是比較高的。此外，與所述冷累積器介質(zhì)相t匕，所述熱傳遞元件的導(dǎo)熱系數(shù)尤其是比較高的。
總的來說，可以實現(xiàn)所述冷存儲腔的比較低的填充和釋放次數(shù)(分別為“裝載和釋放次數(shù)”)以及比較高的存儲容量。所述冷存儲腔優(yōu)選地至少在一些區(qū)域中由第一和/或第二，例如平面板限界。所述第一和/或第二流入表面元件可以至少局部地由所述第一或第二，例如平面板形成。相反地，所述第一和/或第二，例如平面板可以至少局部地由所述第一或第二流入表面元件形成。通過這種板可以進一步分別改進填充、釋放，這提高了熱交換器的效率。所述第一和/或第二流入表面元件可以至少局部地由例如管壁段的導(dǎo)管壁段形成。管段優(yōu)選地可以是矩形的，例如方形的，或者具有圓形剖面。這種結(jié)構(gòu)形狀減少結(jié)構(gòu)花費，尤其是空間需求。在具體實施例中，所述熱傳遞元件焊接到所述第一和/或第二流入表面元件，分別為第一和/或第二，例如平面板。因此提高了熱傳遞并且因此提高了熱交換器的效率。優(yōu)選地，在所述冷存儲腔內(nèi)的任何點比最大距離靠近下一個熱傳遞元件，其中所述最大距離小于在所述板之間的板距離，其中所述板距離與所述最大距離之比優(yōu)選地為至少4，更優(yōu)選地為6，仍然更優(yōu)選地為10。最大距離可以優(yōu)選地為從O. 5mm到2. Omm,例如大約O. 75mm到I. 25mm。所述冷存儲腔和所述至少一個熱傳遞元件因此優(yōu)選地構(gòu)造為，在所述冷存儲腔內(nèi)沒有點比預(yù)定最大距離遠(yuǎn)。這樣允許在所述冷存儲腔內(nèi)，在所述冷累積器介質(zhì)內(nèi)分別實現(xiàn)比較短的熱傳導(dǎo)路徑，以便即使在對于所述冷累積器介質(zhì)的比較低的熱傳導(dǎo)容量情況下，在短時間內(nèi)可以分別吸收、消散大量的熱量。這允許以低的空間需求實現(xiàn)相對高的效率。所述最大距離為在所述冷累積器介質(zhì)內(nèi)的一個點到各自的下一個熱傳遞元件之間給出的最大距離。在優(yōu)選實施例中，至少一個熱傳遞元件呈現(xiàn)為例如以熱傳遞距離互相間隔開的平行延伸的至少兩個段，其中所述段優(yōu)選地(基本上)垂直于所述例如平面板的至少一個延伸，其中所述熱傳遞距離優(yōu)選地比所述板的板距離小，其中所述板距離與所述熱傳遞距離之比進一步優(yōu)選至少為2，仍然更優(yōu)選地至少為3，仍然更優(yōu)選地至少為5，仍然更優(yōu)選地至少為10。這樣允許以結(jié)構(gòu)簡單的方式提高熱交換器的效率。
所述板距離可以優(yōu)選地為至少5mm，更優(yōu)選地為至少10mm。所述熱傳遞距離可優(yōu)選地為1_到4mm,例如I. 5mm到2. 5_。優(yōu)選地，在一方面所述第一和/或第二流入表面元件和/或所述第一和/或第二板與在另一方面所述至少一個熱傳遞元件之間的連接表面，例如焊接連接表面，構(gòu)成沿著所述第一 /第二流入表面元件、各自所述第一 /第二(平面)板的冷存儲腔的方向朝向的表面的至少10%，優(yōu)選地至少20%，更優(yōu)選地至少30%，仍然更優(yōu)選地至少50%。這樣允許效率與熱傳遞一起被提高。所述連接可以(大體上)甚至通過焊接或粘接構(gòu)成。 所述熱交換器，例如至少一個流入表面元件和/或至少一個(平面)板和/或至少一個熱傳遞元件優(yōu)選地至少局部由例如鋁的金屬制成。這樣也允許提高的效率。在所述熱交換器內(nèi)的氣體-氣體區(qū)域優(yōu)選地構(gòu)造為，可以在待待干燥的流體與已干燥流體之間發(fā)生熱交換。這樣允許增強所述熱交換器的效率。更優(yōu)選地，用于待干燥的氣體的引導(dǎo)部件至少局部地由至少一個，例如至少兩個特別平坦的板限定，其中所述引導(dǎo)部件仍然更優(yōu)選地至少局部地延伸通過用于在待干燥的流體與制冷劑之間熱交換的氣體-氣體區(qū)域和氣體-制冷劑區(qū)域。這樣減少結(jié)構(gòu)花費并且尤其在待干燥的流體側(cè)實現(xiàn)低的壓力損失。在優(yōu)選實施例中，彎曲為彎曲形狀的管提供用于引導(dǎo)制冷劑，其中所述管優(yōu)選地焊接在兩個所述(平面)板之間，并且更優(yōu)選地在兩個管通道中的每個之間至少提供有一個冷存儲腔。從而使節(jié)省空間的結(jié)構(gòu)成為可能。在優(yōu)選實施例中，至少一個制冷劑引導(dǎo)部件實現(xiàn)為在至少兩個(平面)板之間的空間，所述板優(yōu)選地焊接(大體上固定連接)到至少一個熱傳遞元件。在結(jié)構(gòu)方面的花費因此是低的。分隔板優(yōu)選地在所述制冷劑與所述累積器介質(zhì)之間延伸，至少在一些區(qū)域中還跨過所述氣體-氣體區(qū)域。因此，因此使元件容差能夠較均勻并且能夠?qū)崿F(xiàn)不能滲透的焊接。至少兩個冷存儲腔優(yōu)選地由根據(jù)需要安裝到外側(cè)的至少一個例如焊接的收集裝置流體地互連。因此，使得填充容易并且尤其是能夠僅經(jīng)由一個填充點填充。此外，上述任務(wù)由包括根據(jù)上述類型的熱交換器的例如壓縮空氣制冷干燥器的制冷干燥器解決。關(guān)于優(yōu)點參考了已經(jīng)描述的熱交換器。其他實施例將從從屬權(quán)利要求產(chǎn)生。


在下面，關(guān)于進一步特征和優(yōu)點，還將借由在附圖的基礎(chǔ)上更詳細(xì)解釋的示例性實施例限定本發(fā)明。示出圖I為在示意截視圖中布置在兩個板之間的熱傳遞元件；圖2為在示意側(cè)視圖中根據(jù)本發(fā)明的熱交換器的第一實施例；圖3為按照圖2沿著圖2的剖開線III-III截取的實施例；圖4為在示意側(cè)視圖中熱交換器的第二實施例；圖5為在斜視圖中按照圖4的實施例的一部分；圖6為圖5的放大部分；
圖7為布置在兩個板之間的熱傳遞元件的另一個示意截視圖；圖8為沿著圖7的線VIII-VIII的切面；圖9為在斜視圖中的熱傳遞元件；以及圖10為圖9的部分J的放大圖。參考標(biāo)記列表10 熱傳遞元件11 第一平面板12 第二平面板·
13 連接段14 傳遞段15 第一平面板的外側(cè)16 第二平面板的外側(cè)17 氣體-氣體區(qū)域18 氣體-制冷劑區(qū)域19 冷存儲腔20 制冷劑管21 間隙22 縱向段23 冷累積器子空間24 收集裝置25 第一通道26 偏轉(zhuǎn)區(qū)域27 冷凝排出口28 入口29 第二通道30 出口31 供應(yīng)管線32 制冷劑管線33 分隔板34 分隔桿35 金屬片36 平面板37 金屬片38 翼板39 填充裝置40 熱傳遞元件排
具體實施例方式在下面描述中，相同參考標(biāo)記將使用于相同動作的相同部件。
圖I表示熱傳遞元件10，其焊接在第一平面板11和第二平面板12之間。熱傳遞元件10在本情況中包括斷斷續(xù)續(xù)地彎曲各自為90度的金屬片。金屬片優(yōu)選地設(shè)置有狹縫。彎曲點在一些區(qū)域中可以以預(yù)定量偏移。熱傳遞元件10包括優(yōu)選地平行于平面板11、12延伸的連接段13，以及優(yōu)選地分別垂直豎立在連接段13或平面板11、12上的傳遞段14。金屬片類型的熱傳遞元件10整體上(基本上)平行于限界平面板11、12延伸(其中部分段也平行于平面板延伸)。大約平行延伸的每兩個傳遞段14之間的距離在本情況中選擇為比較窄以便短熱傳導(dǎo)路徑在冷累積器介質(zhì)中產(chǎn)生，所述冷累積器介質(zhì)可以引入在平面板
11、12之間。傳遞段14的平行延伸使得良好的熱量傳輸能夠經(jīng)由平面板11、12到達(dá)連接段
13。這種類型的熱傳遞元件原則上也可以設(shè)置在氣體-氣體區(qū)域內(nèi)，流體流過各自所有板間隙。熱傳遞元件10的連接段13焊接到平面板11、12，但是也可以以其他方式膠接或固定連接到所述平面板上。制冷流體(一般為制冷劑)可以例如流過第一平面板11的外側(cè)15。待干燥的氣體可以例如流過第二平面板12的外側(cè)16。在這種構(gòu)造中，第二平面板12用作為第一流入表面元件，待干燥的流體，尤其是壓縮空氣，在熱交換器運行期間流過所述第一流入表面元件。在這種構(gòu)造中第一平面板11用作第二流入表面元件，根據(jù)需要所述制冷劑能夠在所述熱交換器運行期間流過第二流入表面元件。熱交換器的第一實施例可以在圖2的示意側(cè)視圖中見到。所述熱交換器細(xì)分為第一(上)區(qū)域，即氣體-氣體區(qū)域17，和第二(下)區(qū)域，即氣體-制冷劑區(qū)域18。在待干燥的氣體與至少已部分干燥氣體之間的熱交換可以發(fā)生在氣體-氣體區(qū)域17中。在所述氣體-制冷劑區(qū)域中，在待干燥的氣體與制冷劑之間的熱交換可以經(jīng)由在制冷劑管20與用于待干燥的氣體的第一通道25之間的板來進行。彎曲為呈現(xiàn)矩形(優(yōu)選地為正方形)剖面的彎曲形狀的制冷劑管20設(shè)置在氣體-制冷劑區(qū)域18內(nèi)。可替代地，制冷劑管20還可以具有圓形或者甚至另一種不同的剖面。用于接納冷累積器介質(zhì)的冷累積器子空間23設(shè)置在制冷劑管20的相對平行延伸縱向段22之間的間隙21中。冷累積器子空間23經(jīng)由在熱交換器的外側(cè)處的收集裝置24 (收集器箱)互連并且構(gòu)成冷存儲腔19。使得能夠比較快速填充和釋放冷累積器子空間23的熱傳遞元件10分別設(shè)置在冷累積器子空間23內(nèi)。 收集裝置24優(yōu)選地延伸跨過所述熱交換器的兩個相對外側(cè)。可替代地，互補構(gòu)造的兩個收集裝置24可以設(shè)置在所述外側(cè)。在運行期間，待干燥的氣體首先流過氣體-氣體區(qū)域17，流過第一通道25并且然后流過氣體-制冷劑區(qū)域18。在氣體-制冷劑區(qū)域18中，待干燥的氣體流過彎曲形狀的制冷劑管20和冷累積器局部空間23兩者。在流過氣體-制冷劑區(qū)域18之后，待干燥的氣體流過偏轉(zhuǎn)區(qū)域26，在偏轉(zhuǎn)區(qū)域26中可以通過冷凝排出口 27分離和釋放沉淀的冷凝物。待干燥的氣體繼續(xù)經(jīng)由入口 28從偏轉(zhuǎn)區(qū)域26流過在氣體-氣體區(qū)域17中(在流入氣體的逆流中)的第二通道29流到出口 30。待干燥的氣體可以經(jīng)由供應(yīng)管線31供應(yīng)。按照圖2和3的熱交換器整體上是夾層結(jié)構(gòu)的，其中一個第二通道28在氣體-氣體區(qū)域17內(nèi)的兩個板每個之間的第一、第三和第五層中延伸，并且在各種情況下其中一個彎曲形狀制冷劑管20設(shè)置在氣體-制冷劑區(qū)域18內(nèi)，冷累積器子空間23設(shè)置在制冷劑管20的縱向段22之間。用于待干燥的流入氣體的一個第一通道25在第二和第四層每個中延伸。所述設(shè)置基本上可以是任何其他結(jié)構(gòu)的，例如可以提供至少三層的第一通道和至少兩層的第二通道。一般地，第一和第二通道交替布置是優(yōu)選的。圖4表示在示意截視圖中的熱交換器的第二實施例。按照圖4的熱交換器同樣劃分為氣體-氣體區(qū)域17和氣體-制冷劑區(qū)域18。在運行期間，氣體首先流經(jīng)未示出的供應(yīng)管線，流過氣體-氣體區(qū)域17，流過第一通道25并且隨后流過氣體-制冷劑區(qū)域18。用于冷累積器介質(zhì)的制冷劑管線32和冷累積器子空間23提供在氣體-制冷劑區(qū)域18中的兩個平面板11、12每個之間。冷累積器子空間23與制冷劑管線32由(平面)分隔板33分隔。平面板11、12以及分隔板33 (基本上)平行于第一通道25延伸。熱傳遞元件10提供在冷累積器子空間23中。另外的熱傳遞元件也可以位于第一通道25和/或制冷劑管線32和/或第二通道29中。各個熱傳遞元件的形狀和尺寸可以互相不同。分隔板33延伸通過氣體-制冷劑區(qū)域18和氣體-氣體區(qū)域17兩者。因此，在氣體-氣體區(qū)域17中分別形成用于排出已部分干燥的氣體的相互平行延伸的兩個相鄰第二通道29。與圖 2和3類似，可以提供具有冷凝排出口的偏轉(zhuǎn)和分隔腔(在圖4中未示出)。按照圖4的熱交換器也是五層結(jié)構(gòu)的，其中第一通道25分別在第二和第四層中延伸。兩個第二通道29在氣體-氣體區(qū)域17內(nèi)的每個第一、第三和第五層中延伸，并且冷累積器子空間23以及制冷劑管線32在氣體-制冷劑區(qū)域18中延伸。然而類似地也可以給附圖示出的結(jié)構(gòu)提供多于或者少于五層，例如僅三層(同樣也適用于按照圖2和3的實施例)。不同類型的介質(zhì)能夠被使用作為累積器介質(zhì)。當(dāng)使用潛伏熱累積器介質(zhì)時，相變溫度優(yōu)選地位于熱交換器的預(yù)定運行范圍內(nèi)。作為累積器介質(zhì)，可以使用舉例而言例如石蠟、羧酸、脂肪醇、酯、胺、和/或鹵代烴的材料，以及這些物質(zhì)的混合物或者例如水合鹽的其他無機材料。具有在(基本上)稍微高于水的結(jié)冰點的轉(zhuǎn)變范圍的材料尤其適合于干燥壓縮空氣因此例如在0°c到5°C攝氏度之間，優(yōu)選地在I. 5°C到2. 5°C之間。可以在圖I中認(rèn)識到的彎曲點的偏移布置有助于累積器介質(zhì)以結(jié)構(gòu)簡單方式的填充，分別提高了當(dāng)待干燥的氣體或者制冷劑流過時的熱轉(zhuǎn)移(heat transition)。圖5在斜視圖中示出按照圖4的實施例的一部分。然而，按照圖5和6的結(jié)構(gòu)也可以認(rèn)為是完整的熱交換器。與圖4類似，由分隔板33互相分隔的兩個第二通道29提供在氣體-氣體區(qū)域17中的第一和第二平面板11、12之間。每個第二通道29由分隔桿34相對于氣體-制冷劑區(qū)域18隔離，分別密封。斷斷續(xù)續(xù)地彎曲的金屬片35布置在第二通道29中，部分干燥的流體可以沿著第二通道29流動。金屬片35彎曲以便在剖面處形成大約梯形的凹部。待干燥的流體在其中流過的第一通道25位于平面板12與平面板36之間。以參考標(biāo)記37識別的斷斷續(xù)續(xù)地彎曲的金屬片也位于第一通道25中。金屬片37在剖面處呈現(xiàn)出大約梯形結(jié)構(gòu)斷斷續(xù)續(xù)地重復(fù)的凹部。包括翼板38的制冷劑管線32位于氣體-制冷劑區(qū)域18中的分隔板33與第二平面板12之間。翼板38呈現(xiàn)出斷斷續(xù)續(xù)地重復(fù)翼部以形成用于制冷劑的多個單個流體導(dǎo)管。類似地，金屬片35和金屬片37也形成多個流體導(dǎo)管。在圖5和6中，金屬片35、金屬片37以及肋板38的流體導(dǎo)管分別獨立地以供應(yīng)管線31到冷凝排出口 27的朝向從頂部延伸到底部。冷存儲腔19、多個冷累積器子空間23，分別提供在氣體-制冷劑區(qū)域18的第一平面板11與分隔板33之間。冷存儲腔19包括形成為斷斷續(xù)續(xù)地彎曲的金屬片的熱傳遞元件10。冷累積器介質(zhì)分別引入到冷存儲腔19，金屬片狀熱傳遞元件10的凹部內(nèi)。冷累積器介質(zhì)提供為優(yōu)選地在冷存儲腔19內(nèi)靜止的(同樣適用于其他實施例)，并且可以更優(yōu)選地經(jīng)由填充裝置39引入，填充裝置39優(yōu)選地對應(yīng)于收集裝置24。水平或豎直延伸到金屬片39和翼板38的流體導(dǎo)管的多個流體導(dǎo)管提供在熱傳遞元件10內(nèi)。因此以簡單方式提聞了熱傳遞，這提聞了效率。優(yōu)選地在布置多個，尤其是所有部件(根據(jù)需要，板、熱傳遞元件、桿和/或?qū)Ч?之后，熱交換器可以在惰性氣體環(huán)境下在連續(xù)加熱爐(continuousfurnace)中或者在真空爐中或者在熔劑槽中焊接。熱傳遞元件可以例如插入到所謂的鋁塊熱交換器內(nèi)以便于在流動期間實現(xiàn)比較高的熱傳遞容量。熱傳遞元件尤其是適于與靜止累積器介質(zhì)一起使用。熱傳遞元件可以例如根據(jù)需要為包含狹縫、孔和/或其他凹部的折疊薄金屬片。尤其在狹縫金屬片中的折疊也可以實現(xiàn)為在一些段中偏移。 熱傳遞元件也可以替代地實現(xiàn)為擠出或者連續(xù)鑄造輪廓。所提出的熱交換器(累積器熱交換器)一方面在與限界板的焊接連接部中提供比較大的表面，并且另一方面提供與尤其距離熱傳導(dǎo)段較短距離的累積器介質(zhì)之間的較大接觸表面。優(yōu)選地，該結(jié)構(gòu)可以完全填充累積器介質(zhì)。從而實現(xiàn)較少填充次數(shù)(釋放次數(shù))以及比較高的存儲容量。通過對熱傳遞元件的相應(yīng)設(shè)計，可以獲得在累積器介質(zhì)(潛伏累積器介質(zhì))中的較短熱傳導(dǎo)路徑。這樣允許將待吸收的大量的熱在較短時間內(nèi)輸出，盡管通常累積器介質(zhì)的比較低的導(dǎo)熱系數(shù)。熱傳遞元件優(yōu)選地呈現(xiàn)出較窄凹部(例如I. 5mm到2. 5mm的寬度)，其更優(yōu)選地(基本上)垂直于平面板或以與平面板成大于60度的角度延伸以便實現(xiàn)從在累積器介質(zhì)內(nèi)的任何任意點，到熱傳遞元件-至少平行于所述板-的較短熱傳導(dǎo)路徑。由于熱傳遞元件的比較高導(dǎo)熱系數(shù)，分隔板的間距可以實現(xiàn)為明顯大于熱傳遞元件的凹部的寬度(例如8_到12_，尤其是IOmm)，以便實現(xiàn)用于累積器介質(zhì)的較大體積。通過由具有高導(dǎo)熱系數(shù)的材料，例如鋁制造熱傳遞元件和/或?qū)醾鬟f元件區(qū)域地焊接到平面板，可以以較低的溫度差實現(xiàn)從制冷劑到累積器介質(zhì)以及從累積器介質(zhì)到待干燥的氣體兩者的快速熱傳輸。在按照圖2的實施例中，實現(xiàn)從冷累積器介質(zhì)到各個板并且因此到在朝向板側(cè)上的第一通道25和到制冷劑管20兩者的比較良好熱傳導(dǎo)連接。制冷劑管20優(yōu)選地焊接到至少其中一個板?？傮w上，提供了需要很少接管的緊湊、輕便成本較低的熱交換器結(jié)構(gòu)，與此同時能夠?qū)崿F(xiàn)借由(簡單的)開啟/關(guān)閉(0N/0FF)控制同時以較低壓力露點波動的高能量效率運行。尤其用潛伏累積器材料可以實現(xiàn)高存儲密度，這在甚至比較小的累積器體積下用提出的較大傳遞表面導(dǎo)致足夠的存儲容量。當(dāng)冷累積器介質(zhì)引入在彎曲形狀制冷劑管20之間的間隙時，用于整合冷累積器介質(zhì)的附加花費是比較低的，以便于與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的累積器制冷干燥器相比，能夠?qū)崿F(xiàn)明顯更小、更輕、并且成本更低的具有相同功能的制冷干燥器。熱交換器優(yōu)選地實現(xiàn)為具有氣體-氣體區(qū)域和氣體-制冷劑區(qū)域(氣體-制冷劑-累積器區(qū)域)的組合熱交換器，更優(yōu)選地具有穿過兩個熱交換器區(qū)域的入射氣體通道。然而，可替代地，也可以在分離的氣體-制冷劑熱交換器(氣體-制冷劑-累積器熱交換器)中實現(xiàn)一個累積器區(qū)域。
在按照圖4至6的實施例中，分隔板在熱交換器的整個高度(縱向延伸部)上在冷累積器介質(zhì)與制冷劑之間延伸，以便用于排出至少已部分干燥的氣體的通道每個劃分為兩個相鄰平行通道。這個結(jié)構(gòu)以結(jié)構(gòu)簡單方式提供用于實現(xiàn)低公差，所述低公差是不可滲透焊接所需要的。這樣允許實現(xiàn)比較緊湊的組合熱交換器。圖7示出布置在兩個板之間的熱傳遞元件的另一個示意截視圖。傳遞段14的剖面面積總量優(yōu)選地占板表面的至少5%，更優(yōu)選地至少10%，仍然更優(yōu)選地(大約)15% (其由圖8進一步解釋)。圖9示出在斜視圖中的熱傳遞元件10。熱傳遞元件10整體上由一個金屬片形成， 通過形成狹縫并且折彎該金屬片。熱傳遞元件10包括多個熱傳遞元件排40，每個相應(yīng)于斷斷續(xù)續(xù)地彎曲的金屬薄片條。兩個相鄰熱傳遞元件排40每個有相同的結(jié)構(gòu)，然而沿著與熱傳遞元件排的優(yōu)選方向以預(yù)定量平行偏移。所述預(yù)定量可以例如是(大約)斷斷續(xù)續(xù)的彎曲的四分之一周期?？傮w上，因此創(chuàng)造出了一方面相對穩(wěn)定另一方面使得能夠比較簡單地填充冷累積器介質(zhì)的熱傳遞元件10。鋁或鋁合金，例如AlMg3尤其可以作為用于熱傳遞元件和/或板和/或制冷劑的材料被使用。該材料優(yōu)選地呈現(xiàn)出超過IOOW/(HI2K)的導(dǎo)熱系數(shù)，更優(yōu)選地超過130W/(HI2K)，并且因此明顯位于一般潛伏累積器材料的導(dǎo)熱系數(shù)之上，在潛伏累積器材料中導(dǎo)熱系數(shù)值為至少2W/(m2K)或者甚至IW/(m2K)以下。在根據(jù)圖4-8的具有用于制冷劑、冷累積器介質(zhì)(PCM)和待干燥的氣體的平行導(dǎo)管的實施例中，在各自的導(dǎo)管的每側(cè)上提供壁，該壁可以是與各自的其他導(dǎo)管的分隔壁。每個導(dǎo)管沒有與其他導(dǎo)管的公共壁。由于熱傳遞元件10的高導(dǎo)熱系數(shù)，甚至在相鄰導(dǎo)管之間仍然產(chǎn)生高的熱傳輸。通過根據(jù)圖8的比較大剖面也實現(xiàn)了良好的熱傳輸。為了在較短時間內(nèi)以較低溫差供應(yīng)大量熱量到冷累積器介質(zhì)(潛伏累積器材料)，分別從所述介質(zhì)消散熱量，并且因此盡可能高效地利用存儲體積，優(yōu)選地提供相對于冷存儲腔19的存儲體積比較大的熱傳遞元件10的特定表面，其中該特定表面更優(yōu)選地為至少500m2/m3，仍然更優(yōu)選地為至少1000m2/m3，仍然更優(yōu)選地為(大約)1200m2/m3。應(yīng)該注意這一點，所有上述部件，不管單獨或任何組合，對本發(fā)明來說都是基本的，尤其是在附圖中描述的細(xì)節(jié)。其中的變形是本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟悉的。
權(quán)利要求
1.一種用于例如壓縮空氣制冷干燥器的制冷干燥器的熱交換器，包括至少一個第一流入表面元件，在所述熱交換器運行期間，待干燥的例如壓縮空氣的流體能夠流動穿過所述至少一個第一流入表面元件，并且包括至少一個第二流入表面元件，在所述熱交換器運行期間，制冷流體能夠如所需要的流動穿過所述至少一個第二流入表面元件， 其中所述第一和第二流入表面元件至少在一部分區(qū)域中聯(lián)接或者能夠聯(lián)接到被提供用于填充冷累積器介質(zhì)的至少一個冷存儲腔(19)，以及 其中所述第一和/或第二流入表面元件連接到至少一個熱傳遞元件(10)，所述至少一個熱傳遞元件(10)延伸到所述冷存儲腔內(nèi)，例如穿透所述冷存儲腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱交換器，其特征在于 所述冷存儲腔(19)至少在一些區(qū)域中由第一(11)和/或第二(12)板限界，例如平面 板限界。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱交換器，其特征在于 所述第一和/或第二流入表面元件至少局部地由所述第一第二板(11，12)各自形成或者相反所述第一和/或第二板(11，12)至少局部地由所述第一第二流入表面元件各自形成。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項所述的熱交換器，其特征在于 所述第一和/或第二流入表面元件至少局部地由例如管壁段的導(dǎo)管壁段形成。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項所述的熱交換器，其特征在于 所述熱傳遞元件(10)焊接到所述第一和/或第二流入表面元件，各自所述第一和/或第二板(11，12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5任意一項所述的熱交換器，其特征在于 在所述冷存儲腔(19)內(nèi)的任一任意點比最大距離更靠近下一個熱傳遞元件(10)，其中所述最大距離比在所述板之間的平均板距離小，其中所述板距離與所述最大距離之比優(yōu)選地至少為四，更優(yōu)選地至少為六，仍然更優(yōu)選地至少為十。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項所述的熱交換器，其特征在于 至少一個熱傳遞元件(10)呈現(xiàn)為例如以熱傳遞距離互相間隔開的平行延伸的至少兩個段，其中所述段優(yōu)選地基本上垂直于所述板(11，12)的至少一個延伸，其中所述熱傳遞距離更優(yōu)選地比所述板(11，12)的板距離小，其中所述板距離與所述熱傳遞距離之比至少為2，更優(yōu)選地至少為3，仍然更優(yōu)選地至少為5。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項所述的熱交換器，其特征在于 在一方面所述第一和/或第二流入表面元件和/或所述第一和/或第二板(11，12)與在另一方面所述至少一個熱傳遞元件(10)之間的連接表面，例如焊接連接表面，構(gòu)成沿著所述第一 /第二流入表面元件、各自所述第一 /第二(平面)板的冷存儲腔(19)的方向朝向的表面的至少10 %，優(yōu)選地至少20 %，更優(yōu)選地至少30 %，仍然更優(yōu)選地至少50 %。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項所述的熱交換器，其特征在于 構(gòu)造氣體-氣體區(qū)域(17)，以便在待干燥的流體與至少局部干燥的流體之間能夠發(fā)生熱交換。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱交換器，其特征在于 用于待干燥的氣體的引導(dǎo)部件至少局部地由至少一個，例如至少兩個板(11，12)限定，其中所述引導(dǎo)部件至少局部地延伸通過用于在待干燥的流體與制冷劑之間熱交換的氣體-氣體區(qū)域(17)和氣體-制冷劑區(qū)域(18)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項所述的熱交換器，其特征在于 彎曲為彎曲形狀的制冷劑管(20)提供用于引導(dǎo)制冷劑，其中所述制冷劑管(20)優(yōu)選地焊接在兩個所述板(11，12)之間，并且至少一個冷存儲腔(19)，各自冷累積器子空間(23)，更優(yōu)選地提供在兩個管通道每個之間。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項所述的熱交換器，其特征在于 至少一個制冷劑引導(dǎo)部件實現(xiàn)為在至少兩個板(11，12)之間的空間，其中所述板(11，12)優(yōu)選地焊接到至少一個熱傳遞元件(10)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項所述的熱交換器，尤其是根據(jù)權(quán)利要求12，其特征在于 分隔板(33)在所述制冷劑與所述冷累積器介質(zhì)之間延伸，至少在一些段中還跨過所述氣體-氣體區(qū)域(17)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項所述的熱交換器，其特征在于 至少兩個冷存儲腔(19，23)優(yōu)選地由根據(jù)需要安裝到外側(cè)的至少一個例如焊接的收集裝置(24)流體地互連。
15.例如壓縮空氣干燥器的制冷干燥器，包括根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項所述的熱交換器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于例如壓縮空氣制冷干燥器的制冷干燥器的熱交換器，包括至少一個第一流入表面元件，在所述熱交換器運行期間待干燥的例如壓縮空氣的流體能夠流動穿過所述至少一個第一流入表面元件，并且包括至少一個第二流入表面元件，在所述熱交換器運行期間制冷流體能夠流動穿過所述至少一個第二流入表面元件，其中所述第一和第二流入表面元件至少在一部分區(qū)域中聯(lián)接或者可以聯(lián)接到被提供用于填充冷累積器介質(zhì)的至少一個冷存儲腔，并且其中所述第一和/或第二流入表面元件連接到至少一個熱傳遞元件，所述至少一個熱傳遞元件延伸到所述冷存儲腔內(nèi)，例如穿透所述冷存儲腔。
文檔編號B01D53/26GK102971064SQ201180019149
公開日2013年3月13日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日
發(fā)明者安德烈亞斯·福爾斯特, 安德烈亞斯·福瑞丹哈根, 邁克爾·菲斯特豪爾, 安德烈亞斯·沃爾特, 克里斯蒂安·德林 申請人:凱撒空壓機股份有限公司