热交换器和用于制造该热交换器的方法与流程

本发明涉及一种热交换器、尤其涉及用在家用制冷器具中的热交换器，并且涉及一种用于制造这样的热交换器的方法。

背景技术：

家用制冷器具中的蒸发器广泛使用管板式热交换器。在这种形式的热交换器中，由铝制成的、引导制冷剂的管被铺设在载体板上。载体板通常安装在制冷器具内部容器的后壁上，使得其平面侧大面积地导热地贴靠在后壁上，而制冷剂管在载体板的对置的侧上埋置到包围内部容器的隔热材料中。

制冷剂管大多从蒸发器的上边缘处的注入位置在右边缘和左边缘之间振荡地向下延伸，以便从那里沿着侧边缘直线地上升至吸取接头。这种布置导致在蒸发器上不均匀的温度分布。在此，最冷的区域位于注入位置附近；从那里向下，温度上升。从下边缘处升至吸取接头的管区段影响蒸发器的上部区域中最多在小宽度的带上的温度。

为了实现在蒸发器上的更均匀的温度分布，提出“嵌套的”管延伸部，其中，制冷剂管在其从注入位置到下边缘的路径上部分振荡地、部分直线地沿着载体板的侧边缘延伸，并且在制冷剂管直线地延伸的那些区段中，将从下边缘上升至吸取接头的管区段振荡地成型，以便均匀地填满载体板的表面。在这样的蒸发器中，制冷剂管的成型比常规的、非嵌套的蒸发器明显地更加费事，因为根据在管的哪个端部处开始铺设，必须将上升的管区段的振荡区段接入到下行的管区段的已经成型的振荡区段之间，或者反之亦然，因此，在临近成型过程结束时，制冷剂管已经成型的部分阻碍还未完成的部分的成型。

技术实现要素：

本发明的任务在于，实现一种具有均匀的温度分布然而简单和有效率地成型的热交换器，以及给出一种用于制造这样的热交换器的方法。

一方面，该任务通过下述方式解决：用于制冷器具的热交换器具有注入接头、吸取接头和在所述注入接头和所述吸取接头之间延伸的热交换器管，所述热交换器管成型为螺旋线，即成型为曲线，该曲线从起点出发，以不变的旋转方向和增大的间距绕所述起点延伸并且在此至少一次地完全环绕该起点。

如果热交换器管的一个端部位于螺旋线的起点上，并且另一个外端部位于其边缘上，则在最热的和最冷的位置之间的间距大致平分，这实现在两者之间明显更强烈的热交换。

然而特别有利的是一种双管螺旋线、即由两个在起点连接的子螺旋线组成的螺旋线。在这样的螺旋线中，在热交换器的面上分布地进行在子螺旋线之间的热交换并且因此又明显更强烈。

所述子螺旋线无交叉并且以相同的旋转方向相互嵌套。第一子螺旋线在其几乎整个长度上被置于第二子螺旋线两侧并且能够与其交换热。此外，无交叉性使在螺旋线成型之后制冷剂管的横截面的事后变形变得容易。

尤其能够通过由初始圆形的管成型的螺旋线的事后压平使得热交换器管的横截面尺寸在平行于该平面的方向上比垂直于该平面的方向上更大，并且能够以此方式改进内部容器和制冷剂管之间的热传递。

如果热交换器装配在制冷器具的内部容器上，螺旋线典型地在被内部容器的壁限定的平面内延伸。然而首先，如接下来还更准确地解释，能够更简单地制造在锥体或者棱锥体上延伸的螺旋线，所述锥体或者棱锥体的顶点为螺旋线的起点。

为了能够均匀地填满内部容器的矩形壁，优选螺旋线由串联地连接的直线管区段和90°管弧构成。

为了必要的形状稳定性，应将螺旋线固定在载体板上。该载体板能够是热交换器的集成组件；在这种情况下，优选该载体板由与制冷剂管相同的金属、尤其铝制成。但是，载体板也能够是制冷剂壳体的内部容器；制冷剂管也能够固定在其上，而位于其之间的加固的板不是绝对必需的。

为了使热交换器安装到制冷器具的制冷剂回路中变得容易，注入接头和吸取接头优选布置在矩形载体板的相同边沿上或者布置为邻近于其同一个角。

为了预先冷却通向蒸发器的路径上的制冷剂，延伸至注入接头的毛细管和从吸取接头发出的吸取管应相互接触。

制冷器具也是本发明的主题，其中，以上所说明的类型的热交换器布置在存放腔和包围存放腔的隔热材料层之间。

所述任务还通过一种用于制造热交换器、尤其制造如以上所说明的热交换器的方法解决，所述方法具有下述步骤：

a)使热交换器管弯曲成具有两个在弧的两侧长形拉伸的腿的发夹形状；

b)将所述弧固定在第一工件载体中，并且将两个腿的远端区段固定在第二工件载体中；

c)使第一腿的面向第二腿的侧部和第二腿的背离第一腿的侧部在第一工件载体的贴靠面上接触；和

d)将工件载体相对彼此绕转动轴线旋转，以便在所述贴靠面上模制腿。

这种方法允许高效率地、快速地制造，因为借助工件载体相对彼此的每次转动使制冷剂管的两个弧同时成型。

因为在两个腿中成型的弧在离转动轴线不同的间距处产生，两个腿中的至少一个腿在步骤d)期间应可纵向运动地保持在第二工具载体中。

替代地，也能够以下述方法制造热交换器，该方法具有下述步骤：

a)将热交换器管的中心区段放置在一平面内，该平面在第一工件载体的两个贴靠面之间的中间空间中延伸；

b)将热交换器管的外部区段固定在至少一个第二工件载体中；

c)将所述第一工件载体相对于第二工件载体绕一轴线旋转，所述轴线横向于所述中心区段并且平行于所述平面地延伸。

在这里，也能够借助工件载体相对彼此的每次转动使制冷剂管的两个弧同时成型。

为了用于热交换器的接近边缘的区域成型所需的贴靠面不妨碍所述贴靠面的中心区域成型，能够使第一工件载体的贴靠面朝转动轴线的方向排成梯队。

通过这样的排成梯队，也可行的是，首先使热交换器的接近边缘的区域成型并且接着使中心区域成型。因此，所述任务也在一种具有以下步骤的方法中解决：

a)将热交换器管的第一区段固定在第一工件载体上，并且将热交换器管的第二区段固定在第二工件载体上；

b)将工件载体相对彼此绕一转动轴线旋转，以便将热交换器管的在第一和第二区段之间延伸的第三区段逐渐地模制在第一工件载体的贴靠面上，

将第三区段贴靠在贴靠面的朝所述轴线的方向排成梯队的位置上。

附图说明

参照所附的附图由以下实施例的说明得出本发明的其它特征和优点。其示出了：

图1根据本发明的热交换器的俯视图；

图2图1的热交换器的部分截面；

图3具有根据本发明的热交换器的制冷器具的内部容器；

图4第一工件载体的立体视图，用于根据第一方法制造图1的热交换器；

图5图4的第一工件载体和互补的工件载体的侧视图；

图6第一工件载体的立体视图，用于根据第二方法制造图1的热交换器；

图7a-c在第三方法的进程中的第一工件载体的俯视图；

图8在第四方法中的第一工件载体的俯视图；

图9a-b在第五方法的进程中的第一工件载体的俯视图；和

图10a、b在第六方法中使用的工件载体的俯视图和侧视图。

具体实施方式

作为根据本发明的热交换器的实施例，图1示出用于冷却家用制冷器具中的通常冷藏格的冷壁式蒸发器的俯视图。一体的热交换器管1放置在呈双通流螺旋线形式的、矩形的载体板2上。从在载体板2中部的起点0发出相应地彼此相反的两个子螺旋线3、3’。

子螺旋线3、3’分别由90°管弧4和直线管区段5组成。管区段5的长度根据载体板2的边沿长度的关系是可变的。在这里示出的情况下，两个子螺旋线3、3’在起点0处以具有半径r的弧4a或者4a’开始，并且，另外的弧4b或者4b’直接衔接到上述弧上；长度2r的第一直线管区段5c(5c’)接着弧4b(4b’)；从那里开始，每个另外的弧4c、4d……分别接着一个以2r更长的管区段5b、5c……，直至子螺旋线3、3’的最后一个直线管区段最终与载体板2的边沿6相交。如果载体板2的高度明显大于宽度，则在最内部的管弧4a、4a’之间的起点处能够接入长度l1的竖直定向的直线管区段，并且包绕的竖直管区段延长l1。如果载体板2的宽度明显大于高度，则水平的管区段5能够分别延长长度l，并且，在两个子螺旋线3、3’的弧4a、4b之间接入具有总长度l2的附加的水平管区段。

两个交点中的一个在边沿6处构成吸取接头7；热交换器管1能够成一件地超过该交点地延伸，以构成吸取管8，在热交换器安装在制冷器具中的情况下，所述吸取管衔接到压缩机上。在另一交点处，热交换器管1在注入位置9处变窄，毛细管10通入到所述注入位置中。吸取接头7和注入位置9在热交换器的边缘上挨紧地相邻布置，以便与吸取管8紧密热接触地简化毛细管10的导向。为此目的，吸取接头7和注入位置9能够如所示出的那样布置在载体板2的相同竖直边沿6上；替代地，吸取接头7和注入位置9也能够被放置在相邻于载体板的同一个角的不同边沿上。

图2示出沿着在图1中以ii-ii标出的平面穿过图1的热交换器的部分截面。初始柱形的热交换器管1在子螺旋线3、3’成型之后被压紧到载体板2上并且在此被压扁，从而其平行于载体板2的尺寸w大于垂直于载体板2的尺寸h。热交换器1和载体板2由例如铜或者优选铝这样的良好导热金属制成。热交换器管1和载体板2在线11处接触，楔12在该线两侧延伸，所述楔用例如金属的焊料、设有导热的添加物的胶粘剂或者诸如此类的良好导热材料填满，以便增大下述面积：在所述面积上能够发生在热交换器管1和载体板2之间的有效率的热交换。

图3示出具有图1中所示出类型的热交换器14的制冷器具的内部容器13的示意性视图。内部容器13能够以已知的方式通过拉深由热塑性塑料制成的板成型。如由虚线示出的，金属载体板2盖住内部容器13的后壁15的大部分。

替代地，载体板2的功能(加固热交换器并且促进子螺旋线3、3’之间的热交换)甚至能够由内部容器3承担。尤其当内部容器13自身由良好导热材料制成时，例如当其由板材接合时，这是有意义的。为了将热交换器管1固定在内部容器13上，能够在两者之间施加胶粘剂层，例如图3的虚线在这种情况下能够示出两侧的粘合薄膜的边缘，所述粘合薄膜被施加到后壁15上，并且螺旋线状地成型的热交换器管1被压紧在所述粘合薄膜上，以便将其固定。

接下来要解释用于制造以上所说明的类型的热交换器的不同方法。

图4以立体视图示出工件载体16，热交换器管1的自由端部17固定在所述工件载体上。工件载体16具有基板18，所述基板的边沿长度大致相当于要制造的热交换器的边沿长度。在基板18上成型有斜坡19，所述斜坡螺旋线状地上升至顶点20。斜坡19的侧部构成贴靠面，在所述贴靠面上成型热交换器管1，所述侧部交替地由直线区段21和四分之一圆形区段22组成。将热交换器管1夹紧在离基板18的边缘最近的区段21a上。

第二工件载体23包括止挡件24和夹子25，热交换器管1的超过工件载体16突出的区段贴靠在所述止挡件上。

在紧接着图4中所示出的阶段的弯曲步骤中，将工件载体16绕轴线26转动90°，所述轴线垂直于基板18穿过四分之一圆形区段22a的中点延伸。通过热交换器管1贴靠在四分之一圆形区段22a和衔接其上的直线区段21b上的方式，产生热交换器的第一弧4和第二直线区段5。绕着穿过四分之一圆形区段22b、c……的中点的进一步的弯曲步骤产生其它弧4和直线区段5，直到热交换器管1最终达到顶点20。由此制成第一子螺旋线3。

图5以侧视图示出具有绕着斜坡19盘绕至顶点20的热交换器管1的工件载体16。在该阶段中，使用另外的工件载体27，所述另外的工件载体的斜坡19与工件载体16的斜坡形状相同。图5示出在轴线26的方向上彼此偏移的两个工件载体16、27，以便能够通过虚线示出热交换器管1从工件载体16到工件载体27的过渡部；实际上，工件载体16、27的斜坡19在顶点20两侧接触，从而热交换器管1固定在两个斜坡19的侧部之间的顶点20上。现在，两个工件载体16、27的布置绕着穿过工件载体27的四分之一圆形区段22的中点延伸的轴线在相反的方向上转动，以便成型第二子螺旋线3’。

这样获得的子螺旋线3、3’分别由其斜坡19的形状预先给定地基本上在两个扁平棱锥体上延伸，所述两个扁平棱锥体在它们的与工件载体16、27的顶点20或者螺旋线的起点0相应的顶端上接触。

接着两个子螺旋线3、3’的成型是下述步骤：其中，棱锥体被压平，并且热交换器管1在其整个长度上通过粘合、焊接或者诸如此类地粘附在例如载体板2或者内部容器13的后壁14这样的平的底座上。

图6示出参照图4和5所解释的方法的变型。在这种方法中所使用的工件载体28如工件载体16那样具有螺旋线状地延伸的斜坡19。在图6示出的阶段中，在该斜坡19的侧部上已经模制热交换器管1直至顶点20，从而子螺旋线3已经制成。

在制成子螺旋线3之后，逐渐地将弯曲螺栓29放置在斜坡18上，例如通过从工件载体28中自动地出来或者通过手动地插入到工件载体28的为此所预备的孔中实现。弯曲螺栓29分别具有槽30，所述槽设置用于以离斜坡19的表面限定的间距接收热交换器管1，并且弯曲螺栓29离顶点20越远，则所述槽离斜坡19的表面的间距越大。热交换器管1已经绕着图6所示出的弯曲螺栓29中的三个弯曲螺栓弯曲；子螺旋线3’的弧4a-d和直线区段5a-c已经制成。在下一个弯曲步骤中，使工件载体28绕着穿过弯曲螺栓29e延伸的轴线转动，直到热交换器管1碰到下一个弯曲螺栓29f。孔31还是空着的，其不久将被装上另外的弯曲螺栓。如果该孔31已经在先前的时间点被装上，则在绕着弯曲螺栓29c弯曲时在其中的弯曲螺栓可能会有阻碍。

热交换器管1的借助工件载体28获得的形状是与在之前所看到的方法相同的形状；子螺旋线3、3’分别在面式的、在顶点20处接触的棱锥体上延伸。

根据另一变型，斜坡19的四分之一圆形区段22能够被在平的基板上的、具有朝顶点20逐步地增大的长度的弯曲螺栓替代。

图7示出下述方法的步骤，借助所述方法能够以明显减少数量的弯曲步骤使两个子螺旋线3、3’成型。热交换器管1从右侧起在板状的、装有弯曲螺栓29a-c、29’的工件载体32上移动，直至在弯曲螺栓的(在图7a中示为虚线轮廓的)那边超过为了成型子螺旋线3、3’中的一个子螺旋线所需的长度的管区段。该区段首先绕着弯曲螺栓29a、29b弯曲，以便获得具有两个在180°弧34两侧的长形伸展的腿33、33’的发夹形状。在图7a的立体图中，腿33、33’水平地延伸并且分别具有上方的和下方的侧部；两个腿33、33’的上方的侧部37、37’接触弯曲螺栓29c或者29a’。

在工件载体32的边沿那边，使两个腿33、33’保持在另外的工件载体35的腔36、36’中。腔36’使腿33’保持完全不可运动；腔36允许腿33在其纵方向上滑动运动，但是不允许横向运动。

图7b示出工件载体32绕着与弯曲螺栓29a’相邻的轴线26转动90°的结果。通过这种转动产生两个90°弧4c、4a’，并且剩余的腿33、33’直接在两个孔31下方延伸。在所述两个孔装上弯曲螺栓29b’、29d之后，接着绕着与弯曲螺栓29b’相邻的轴线26继续转动90°，由此获得热交换器管1的在图7c中所示出的延伸，所述热交换器管具有模制到弯曲螺栓29d、29b’上的另外的弧4d、4b’。通过这样的方式制成热交换器：以类似的方式从工件载体32的中部至边沿给其它孔31装上弯曲螺栓，并且使工件载体32逐步地继续转动。

在图8中示出的工件载体16是与图4相同的工件载体；然而，其如何安装的方式是不同的。热交换器管1在斜坡19的最邻近顶点20的四分之一圆形区段22h、g处发夹状地弯曲；产生的具有180°弧34和衔接其上的腿33、33’的形状为图7a相同的形状。在最邻近顶点20的孔中接入弯曲螺栓29a’。腿33’的侧部37’贴靠在弯曲螺栓29a’上。腿33的侧部37贴靠在斜坡19的侧部的直线区段21g上。当工件载体16绕着垂直于图像平面的轴线在逆时针方向转动90°时，腿33紧靠到侧部的四分之一圆形区段22f上，并且腿33’紧靠到弯曲螺栓29a’上，并且，产生与图7b的弧4c、4a’相应的两个90°弧。因为孔31e还不包括弯曲螺栓，腿33无阻碍地贴靠在直线区段21e上。

在工件载体16再次转动90°之前，给孔31b装入弯曲螺栓；能够在四分之一圆形区段22e和孔31h的弯曲螺栓处将与图7c的弧4d、4b’相应的另外的90°弧成型。

继续转动和接入弯曲螺栓，直到所有的孔31被装入并且腿33贴靠在斜坡的侧部上直至区段21a。

如在图7的情况下并且不同于图6地，在这里，弯曲螺栓29应分别布置为使得其槽与斜坡19的表面齐平而置，并且腿33’(如果该腿在工件载体16转动时在斜坡19的表面上掠过)直接地进入到弯曲螺栓29的槽中。

图9示出另一制造方法。工件载体32是与在图7中相同的工件载体；如在那里那样，热交换器管1以需要的长度横向地在工件载体32上移动，使得其在最邻近起点0的两个弯曲螺栓29a、29a’之间穿过。在工件载体32两侧，使热交换器管1保持在第二工件载体35的腔36、36’中；在腔36、36’的纵方向上，热交换器管1能够抵抗摩擦阻力运动；其不能横向于该纵方向运动。

当工件载体32在逆时针方向上绕着穿过起点0延伸的轴线26转动时，热交换器管1首先碰向弯曲螺栓29a、29a’。热交换器管1在接触到弯曲螺栓29a、29a’的点上标记热交换器管1的中心直线区段5a的边界。在转动的过程中，弧4a、4a’模制到弯曲螺栓29a、29a’上；同时，另一对弯曲螺栓29b、29b’从工件载体32中出来，从而当弧4a、4a’完全地成型并且延伸超过90°时，热交换器管1如图9b中示出的那样碰到弯曲螺栓29b、29b’上。因此，在继续转动的过程中，在弯曲螺栓29b、29b’上产生弧4b、4b’，并且使另一对弯曲螺栓29c、29c’出来，以便使下一对弧成型。重复该过程，直到弯曲螺栓29从工件载体32的所有孔31中出来并且被热交换器管1缠绕。如果这发生，则所有弯曲螺栓29被拉回到工件载体32中，并且制成的热交换器管1自由地位于工件载体32上。

图10a示出另一种制造方法的开始阶段。在该方法中，使用两个工件载体38，所述两个工件载体的两个部分分别为图4中示出的类型的工件载体16、16’。两者类似于图5的示图并且如图10b的侧视图中示出地相互靠紧地放置，使得它们的贴靠面的分别最邻近于顶点20的直线区段21h以下述间距对置，该间距刚好足够将热交换器管1的区段5a放置在其之间。

后来将分别构成子螺旋线的区段40、40’在区段5a和区段39、39’(所述区段如已经说明的那样保持在第二工件载体35的腔36、36’中)之间延伸。为了使子螺旋线成型，使工件载体38绕着轴线26转动，该轴线在直线区段21h之间垂直于图10a的平面延伸。同时，腔36、36’在轴线26的方向上彼此分离地运动，从而区段40、40’逐渐地紧靠到工件载体16、16’的在轴线26的方向上相互分离的区段21g-a上。

如在图4-6的方法中那样，在这里省去成型子螺旋线期间手操作弯曲螺栓的必要性，并且，如在那里那样获得子螺旋线，所述子螺旋线在转动轴线26的方向上延展并且在两个面向彼此的棱锥体表面上延伸。在安装在载体板上或者内部容器壁上时，沿着轴线26的方向压平所述子螺旋线。

附图标记列表

0起点

1热交换器管

2载体板

3、3’子螺旋线

4a、b……弧

5a、b……直线管区段

6边沿

7吸取接头

8吸取管

9注入位置

10毛细管

11线

12楔

13内部容器

14热交换器

15后壁

16工件载体

17自由端部

18基板

19斜坡

20顶点

21a、b……直线区段

22a、b……四分之一圆形区段

23工件载体

24止挡件

25夹子

26轴线

27工件载体

28工件载体

29a、b……弯曲螺栓

30槽

31孔

32工件载体

33、33’腿

34180°弧

35工件载体

36、36’腔

37腿

38工件载体

39热交换器管的区段

40热交换器管的区段