一种换热器及其在系统中的应用的制作方法

本发明涉及热交换技术领域，具体涉及一种换热单元、包括该换热单元的换热器及其在系统中的应用。

背景技术：

传统的饮水机一般都有加热功能，可以提供开水或温水。随着生活水平的提高，人们又希望在夏天能够喝到冰水。热电制冷是现有饮水机制冷的主要方法，制冷量小、效率低、耗电多。

技术实现要素：

本发明正是为了解决上述问题而提出的，为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种换热器，包括：至少两个换热管:第一换热管与第二换热管，所述第一换热管具有至少一个内部通道，所述内部通道沿所述第一换热管的长度方向延伸，所述第二换热管具有至少一个内部通道，所述内部通道沿所述第二换热管的长度方向延伸；所述第一换热管的内部通道与第二换热管的内部通道之间不连通；所述第一换热管包括主体部，所述主体部的两端分别形成有用于外接的第一接口和第二接口，所述第一换热管的内部通道的一端与所述第一接口连通，另一端与所述第二接口连通；所述第二换热管包括主体部，所述主体部的两端分别形成有用于外接的第三接口和第四接口，所述第二换热管的内部通道的一端与所述第三接口连通，另一端与所述第四接口连通；所述第一换热管与第二换热管的主体部大致在同一平面并排同步延伸；所述第一换热管与第二换热管外设有将其包围的固结部，所述固结部围绕所述第一换热管与第二换热管部分的材料为导热材料，所述第一接口、第二接口、第三接口及第四接口均伸出固结部外。

所述第一换热管与第二换热管主体部延伸而成大致螺旋形或异形的盘 面，所述第一换热管的第一接口和第二接口伸出所述盘面外，所述第二换热管的第三接口和第四接口伸出所述盘面外。

所述第一换热管与第二换热管的主体部大致等距同步延伸，所述第一换热管的第一接口与第二换热管的第三接口大致并排设置，所述第一换热管的第二接口与第二换热管的第四接口大致并排设置。

所述第一换热管为扁管，其具有面积较大的两相对表面，所述第一换热管的两端分别连接第一转接管和第二转接管，第一转接管设有作为第一接口的第一接管，第二转接管设有作为第二接口的第二接管；所述第二换热管为扁管，其具有面积较大的两相对表面，所述第二换热管的两端分别连接第三转接管和第四转接管，第三转接管设有作为第三接口的第三接管，第四转接管设有作为第四接口的第四接管；所述第一换热管的其中一面积较大表面与第二换热管的其中一面积较大表面相对设置。

所述换热器还包括箱体，所述第一换热管与第二换热管设于所述箱体内，所述箱体内、固结部外的空间填充有蓄冷或蓄热材料，所述第一接口、第二接口、第三接口及第四接口均伸出箱体外。

本发明还提供另一种换热器，包括箱体，所述箱体内设有至少两个换热管：第一换热管与第二换热管，所述第一换热管具有至少一个内部通道，所述内部通道沿所述第一换热管的长度方向延伸，所述第二换热管具有至少一个内部通道，所述内部通道沿所述第二换热管的长度方向延伸；所述第一换热管的内部通道与第二换热管的内部通道之间不连通；所述第一换热管包括主体部，所述主体部的两端分别形成有用于外接的第一接口和第二接口，所述第一换热管的内部通道的一端与所述第一接口连通，另一端与所述第二接口连通；所述第二换热管包括主体部，所述主体部的两端分别形成有用于外接的第三接口和第四接口，所述第二换热管的内部通道的一端与所述第三接口连通，另一端与所述第四接口连通；所述第一换热管 与第二换热管的主体部大致在同一平面内并排同步延伸；所述第一换热管与第二换热管互相贴近设置，所述第一接口、第二接口、第三接口及第四接口均伸出箱体外。

所述箱体内、第一换热管与第二换热管外的空间填充有蓄冷或蓄热材料。

所述换热器还包括支架，所述支架包括若干支撑部，所述支撑部用于支撑定位换热管。

本发明还提供一种换热器在系统中的应用，包括以上1-8任一项所述的换热器，所述换热器的第一接口和第二接口作为提供冷量或热量的流体的入口和出口，所述换热器的第三接口和第四接口作为被制冷或被加热的流体的入口和出口，所述提供冷量或热量的流体与被制冷或被加热的流体的流动方向相同或相反。

一种换热器在系统中的应用，包括制冷系统及被制冷流体系统，所述制冷系统包括压缩机、冷凝器、节流装置及所述换热器，所述换热器作为蒸发器使用，所述被制冷流体系统包括第三连接管及出口管，所述入口管与所述换热器的第四接口连通，所述出口管与所述换热器的第三接口连通。

本发明换热管通过缠绕形成盘状换热管管簇，换热面积大，换热效率高，且所占空间较小。

附图说明

下面以换热器为示例进行说明，附图只是进行了示意，而不能视作对发明实施例的限制。

图1为本发明实施例换热器的一种示意图。

图2为图8的透视示意图。

图3为换热器单元的一种实施方式的示意图。

图4为换热器单元的另一种实施方式的示意图。

图5为换热器单元的另一种实施方式的示意图。

图6为图5所示换热器的转接管的结构示意图。

图7为换热器单元的另一种实施方式的示意图。

图8为换热器单元的另一种实施方式的示意图。

图9为换热器单元的另一种实施方式的示意图。

图10为本发明实施例换热器的另一种实施方式的示意图。

图11为图10所示换热器的爆炸示意图。

图12为本发明实施例换热器的另一种结构的爆炸示意图。

图13为支架的一种结构示意图。

图14为应用图13所示支架的一种换热器的爆炸示意图。

图15为换热器在制冷系统或家电系统中的一种应用方式的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行具体说明，请参照图1-图15。

图1、2示出了一种换热器，包括换热器单元，换热器单元外设有将其包围的固结部2，固结部2采用导热性相对较好的材料，如导热系数在2W/mK以上的金属或合金材料，铝合金、铁、锡、铅或其合金等。换热器单元的第一进口112、第一出口113、第二进口122及第二出口123均伸出固结部2之外，从第一进口112到第一出口113为第一介质的流向或与图示反向，从第二进口122到第二出口123为第二介质的流向或与图示反向，第一介质的流向与第二介质的流向相反。当然第一介质的流向与第二介质的流向也可以相同，但流向相反的换热效果相对更好。固结部2形状不拘于图示中方形，其可以是任何根据实际应用需要而设计的结构，如为圆形结构也可，其只要将换热器单元1除接口以外的部分完整包围即可。固结部2可以是浇铸而成，先做出固结部2形状的铸模，把换热器单元1放入后进行浇铸即可，需要指出的是，如果是采用浇铸的方式，浇铸材料的熔点要比换热器单元1的换热管的熔点低。

如图3所示，图中箭头标示的是换热管内介质的流向的示意，换热器 单元1包括两个换热管，第一换热管11和第二换热管12，第一换热管11和第二换热管12大致在同一平面内并排同步延伸，第一换热管11和第二换热管12贴近设置，二者管壁之间的距离大致为0～5mm，更好的距离为0～3mm。第一换热管11和第二换热管12都包括多个环形，且第一换热管11和第二换热管12交替设置，使两者的环形结构之间可以较好地进行热交换，第一换热管11和第二换热管12内分别流通一种介质，如其中一种介质可以是饮用水，另外一种介质是制冷剂等，第一换热管11中第一介质的流向与第二换热管12中第二介质的流向相反，这样两种介质的换热效果更好。

第一换热管11的本体为圆管，其具有一个内部通道，内部通道沿第一换热管11的长度方向延伸。第一换热管11在长度方向上包括主体部111，主体部111的一端形成有第一入口112，另一端形成有第一出口113，第一换热管11的内部通道一端与第一入口112连通，另一端与第一出口113连通，从第一入口112到第一出口113为第一介质流向，当然，反向亦可。

第二换热管12的本体为圆管，其具有一个内部通道，内部通道沿第二换热管12的长度方向延伸。第二换热管12在长度方向上包括主体部121，主体部121的一端形成有第二入口122，另一端形成有第二出口123，第二换热管12的内部通道一端与第二入口122连通，另一端与第二出口123连通，从第二入口122到第二出口123为第二介质流向，当然，反向亦可。第二介质流向与第一介质流向相反。

第一换热管11与第二换热管12大致以同一点为中心并排螺旋延伸，整体大致呈螺旋形盘面，第一换热管11与第二换热管12从螺旋中心向外交替设置，且大致等距设置。第一换热管11的第一入口112和第一出口113均伸出主体部111所在盘面外，大致与盘面垂直。第一入口112和第一出口113均通过弧段114与主体部111连接。第二换热管12的第二入口122和第二出口123均伸出主体部121所在盘面外，大致与盘面垂直。第二入口122和第二出口123均通过弧段124与主体部121连接。第一换热 管11的第一入口112与第二换热管12的第二出口123大致并排设置。第一换热管11的第一出口113与第二换热管12的第二入口122大致并排设置。

第一换热管11与第二换热管12还可以其他形状延伸，如图4所示，图中箭头示意的是换热管内介质的流向，换热器单元1a包括两个换热管，第一换热管和第二换热管，第一换热管与第二换热管大致以同一点为中心向外逐圈环绕并排延伸，第一换热管与第二换热管从中心向外交替设置，且大致等距设置。第一换热管的第一入口112a与第一出口113a均伸出主体部111a所在盘面外，大致与盘面垂直。第一换热管的主体部111a包括若干个曲线段1111及用于连接曲线段1111的直段1112，第一入口112a与第一出口113a均通过弧段114a与主体部111a连接。第二换热管的第二入口122a与第二出口123a均伸出主体部121a所在盘面外，大致与盘面垂直。第二换热管的主体部121a包括若干个曲线段1211及用于连接曲线段1211的直段1212，第二入口122a与第二出口123a均通过弧段124a与主体部121a连接。第一入口112a与第二出口123a大致并排设置，第一换热管的第一出口113a与第二换热管的第二入口122a大致并排设置。相邻换热管之间的直段之间的距离与曲线段之间的距离大致相等。

换热管的本体除了以上介绍的圆管之外，还可以是扁管，如图5所示，图中箭头示意的是换热管内介质的流向，换热器单元1b包括两个换热管，第一换热管11b和第二换热管12b，第一换热管11b为扁管，其具有面积较大的两相对表面，第一换热管11b的两端分别连接转接管13。如图6所示，转接管13包括中空的管体131，其两端分别连接端盖132，从而转接管13内形成封闭的中空腔体，端盖132开有通孔，通孔中插接有接管134，管体131的侧壁上开有孔133，孔的长度方向与管体131的中心轴平行，孔133沿管体131的径向开通，第一换热管11b的两端分别插入两个转接管13的孔133中适配连接；另外管体也可以是一端封闭的结构，另一端采用端盖封闭。第二换热管12b也为扁管，其具有面积较大的两相对表面， 第二换热管12b的两端也分别插入两个转接管13的孔133中适配连接。与第一换热管11b两端连通的两个接管134其中一个作为第一介质进口，另一个作为第一介质出口，与第二换热管12b两端连通的两个接管134其中一个作为第二介质进口，另一个作为第二介质出口，第一介质的进口与第二介质的出口并排设置，第一介质的出口与第二介质的进口并排设置。第一换热管11b与第二换热管12b大致以同一点为中心并排螺旋同向延伸，其弯曲方向为朝向其中一面积较大表面方向，第一换热管11b的其中一面积较大表面与第二换热管12b的其中一面积较大表面相对设置，整体大致呈螺旋形盘面，第一换热管11b与第二换热管12b从螺旋中心向外交替设置，且大致等距设置。第二换热管12b面积较大的相对表面与第二换热管12b面积较大的相对表面相邻或相贴近设置，使两者之间热交换相对较好。

第一换热管11b与第二换热管12b内均具有至少一个或多个内部通道，如有多个内部通道时，多个内部通道在换热管的横向上依次排列，且在换热管的横向大致均匀分布，以使流体能够较为均匀地进出各内部通道，以达到最佳的换热效果。当然，为了取得更好的换热效果，也可以把接管134设置在转接管13的其他部位，如管体131的中部，这里不再详述。

以上介绍的第一、二换热管的进出口可以两两并排设置，也可以分开设置，如图7中换热器单元1c所示，这里不再详述。

以上介绍的换热器单元中换热管为逐圈环绕延伸，除此之外，还可以是往返式结构，如图8所示，换热器单元1d包括两个换热管，第一换热管11d和第二换热管12d，第一换热管11d与第二换热管12d主体部大致在同一平面内并排延伸。第一换热管11d的第一入口114d与第一出口115d均伸出主体部所在盘面外，大致与盘面垂直。第一换热管11d包括若干个直线段111d及用于连接直线段111d的曲线段112d，若干个直线段111d大致并排平行设置，前一个直线段的一端与后一个相邻的直线段同侧端通过曲线段相连，所述后一个直线段的另外一端与下一个相邻的直线段同侧端通过曲线段相连，如此依次连接所有直线段，第一入口114d与第一出口115d 均通过弧段113d与直线段111d连接。第二换热管12d的第二入口124d与第二出口125d均伸出主体部所在盘面外，大致与盘面垂直。第二换热管12d包括若干个直线段121d及用于连接直线段121d的曲线段122d，若干个直线段121d大致并排平行设置，前一个直线段的一端与后一个相邻的直线段同侧端通过曲线段相连，所述后一个直线段的另外一端与下一个相邻的直线段同侧端通过曲线段相连，如此依次连接所有直线段，第二入口124d与第二出口125d均通过弧段123d与直线段121d连接。第一换热管11d与第二换热管12d的直线段并排设置，第一换热管11d与第二换热管12d的曲线段并排设置，第一入口114d与第二出口125d并排设置，第一出口115d与第二入口124d并排设置。相邻换热管之间的直段之间的距离与曲线段之间的距离大致相等。

除了以上介绍的实施方式之外，换热器单元还可以是不规则的各种结构，只要使换热管的主体部分大致在同一平面内延伸，形成或圆或方或不规则的形状均可，并使需要热交换的两组换热管相邻设置，或者使需要热交换的两组换热管通过其他导热材料连接而有利于热交换，而换热管的进出口也可以位于平面内，也可以伸出平面之外，多数情况下，为了便于外接，进出口设置成伸出平面之外。

以上介绍的换热器单元包括两个换热管，还可以包括更多个换热管，图9中示出了一种包括三个换热管的换热器单元1e，图中箭头示意的是换热管内介质的流向，第一换热管11e、第二换热管12e与第三换热管13e大致在同一平面内以同一点为中心并排螺旋延伸，整体大致呈螺旋形盘面，第一换热管11e、第二换热管12e与第三换热管13e依次设置，且大致等距设置。第一换热管11e、第二换热管12e与第三换热管13e的进出口接管均伸出盘面外，大致与盘面垂直。第一、三换热管内介质的流向相同，第二换热管内介质的流向与第一、三换热管内介质的流向相反。各换热管中介质的流向与图9所示相同或相反。这种换热器可以用于一些需要不同用途的场合，如饮用水的设备，中间的换热管可以用于饮用水的流通，而 其旁边的两根分别用于加热的介质或制冷的介质的流通，这样可以适用于不同的应用场合。还可以中间的换热管用于制冷剂的流通，而其旁边的两根换热管分别用于不同的饮料或饮用水的流通。

以上介绍的换热器单元可以作为组件用于各种换热器，如图10、图11所示的换热器，该换热器包括箱体3，箱体3包括底盒31及与之配合的上盖32，箱体3中固定设置换热器单元，图中以换热器单元1c为例，上盖32上开有多个孔，孔的数量和位置与换热器单元1c的进出口数量和位置相对应，在换热器单元1c的每一个进出口对应位置均设置有对应的孔，换热器单元1c的进出口从上盖32的孔中伸出，用于外接。箱体3内、换热器单元1c外的空间可以填充有蓄冷或蓄热材料4，如冰、乙二醇水溶液、盐水、石蜡等，其余设置可参照上面的描述。蓄冷或蓄热材料4可以把换热管的冷量或热量储存起来有效利用，从而减少了频繁开机次数，节约了能源，另外也有利于换热管之间的热传导。

以上介绍的换热器单元还可以作为组件用于图12所示的换热器，该换热器包括箱体，箱体包括底盒31a及与之配合的上盖32a，箱体中固定设置固结部2a，固结部2a内部设置有换热器单元1c，上盖32a上开有多个孔，孔的数量和位置与换热器单元1c的进出口数量和位置一一对应，换热器单元1c的进出口从上盖32a的孔中伸出，用于外接；固结部2a可以采用导热性能相对较好的材料经固化而成，使换热管间能进行较好的热交换。箱体内、换热器单元1c外的空间可以填充蓄冷或蓄热材料4，其余设置可参照上面的描述

以上介绍的换热器中，还可以设置支架，支架5包括若干支撑部51及分隔部52，支撑部51用于支撑换热管，分隔部52设置于相邻换热管之间，以分隔开第一换热管和第二换热管，并使换热管能较好地定位，也可避免二者管壁直接接触。如图13示出了一种具体的支架结构，其包括十字形支撑部，即四支脚的支撑部51，四支脚在周向均布，每支脚的上表面均设置有若干分隔部52，分隔部52为矩形立柱结构，每支脚上的分隔部均 匀布置，其间隔大于换热管外径，分隔部52的厚度小于相邻换热管之间的距离，以使分隔部52能够设置在相邻换热管之间，图14展示了支架的应用示意图，通过支架的设置，换热器圆周的四个方向由支撑部51支撑，四个方向上的换热管部分设置于相邻的分隔部52之间，或者说分隔部52设置于相邻的换热管之间。另外支架可以只具有旁边的限位结构，而不设置换热管间的分隔部，使换热器单元在后续的加工过程如浇铸时能获得定位。当然，支撑部还可以是两支脚、三支脚的结构，这里不再赘述。

以上介绍的换热器可以应用到系统中，此时换热器的第一入口作为提供冷量或热量的流体的入口，第一出口作为提供冷量或热量的流体的出口，第二入口作为被制冷或被加热的流体的入口，第二出口作为被制冷或被加热的流体的出口。图15示出了一种应用以上换热器的制冷系统或家电系统示例，系统包括制冷剂系统及饮用系统，系统包括换热器6、压缩机91、冷凝器92、风机93及节流装置(图中未示出)，换热器6在制冷剂系统中作为蒸发器使用，第一连接管71一端与换热器6的第一入口连通，第一连接管71另一端直接或间接连接节流装置出口；第二连接管72一端与换热器6的第一出口连通，第二连接管72另一端直接或间接连接压缩机进口；需要冷却的流体通过第三连接管81与换热器6的第二入口连通，第四连接管82与换热器6的第二出口连通，冷却后的流体从换热器6的第二出口流出，经第四连接管82流到系统所需的地方，从第一连接管71到第二连接管72为制冷剂流向，从第三连接管81到第四连接管82为需冷却的流体流向。需冷却流体可以是水、果汁、饮料等，比如，当需要冷水时，打开系统开关，常温的饮用水和制冷剂在换热器6中换热，制冷剂吸走水的热量，从而制备出所需冷水。

需要说明的是：以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，例如对“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等方向性的界定，尽管本说明书参照上述的实施例进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对上述实 施例进行相互组合、修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。