专利名称：热交换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及热交换器，用于在气体和热媒之间交换热量。
背景技术：
热交换器具有多种用途。热交换器设置有多个用于传输热媒的管道和多个分别从管道伸出的散热片。任何经受热交换的气体受压流过管道和散热片之间的空间，来与热媒进行热交换。为了提高热交换效率，管道和散热片的尺寸为研究的主题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种提高热交换效率的热交换器。
根据本发明的第一个方面，用于与在流动方向流动的气体进行热交换的热交换器设置有多个板，每一个所述板具有第一侧和第二侧；多个管道，用于传输热媒，该管道穿入所述板，并且彼此平行布置在垂直于流动方向的多个平面上，其中，在每一个平面上的所述管道布置成与位于任何相邻平面上的管道之间的间隙相邻，以在所述管道之间形成多个蜿蜒的流动线；和多个桥，在所述板的第一侧上突出，所述桥分别布置成与蜿蜒的流动线垂直。
根据本发明的第二方面，用于与在流动方向流动的气体进行热交换的热交换器设置有多个板，每一个板具有第一侧和第二侧；多个管道，用于传输热媒，该管道穿入所述板，在垂至于所述流动方向的多个平面上以均匀的间距平行布置，其中，每一个平面上的该管道各自在侧向相对于在任何相邻平面上的管道以所述管道间距的一半偏离，并且所述间距的一半不大于所述管道的直径；和多个桥，在所述板的第一侧上突出，所述桥分别布置成与蜿蜒的流动线垂直。
根据本发明的第三方面，用于与在流动方向流动的气体进行热交换的热交换器设置有多个板，每一个板具有第一侧和第二侧；多个开口，所述开口形成在所述板上，并且布置成垂直于流动方向的多排，其中，每排中的所述开口与任意相邻排中的开口之间的间隙相邻；多个桥组，所述桥组分别在所述板的第一侧上突出，并且布置在间隙处，每一个所述桥组包括多个桥，所述多个桥垂直于流动方向，并且沿流动方向成排设置，第一对子桥布置在该排相对于流动方向的上游端上，并且朝向流动方向从所述第一对子桥的中心向两侧倾斜，第二对子桥布置在该排相对于流动方向的下游端上，并且朝向流动方向从所述第二对子桥的中心向两侧倾斜；和多个管道，所述管道用于传输热媒，所述管道分别穿入所述开口。
图1是根据本发明一个实施例的热交换器的示意性剖视图；图2是所述热交换器的侧视图；图3是沿图1中的A-A线的所述热交换器的剖视图；图4是用于所述热交换器的板的立体视图；图5是所述板的平面视图；图6是沿图5中的B-B线的所述板的剖视图；图7是沿图5中的C-C线的所述板的剖视图。
具体实施例方式
下文将参考附图对本发明的实施例进行描述。
本实施例的热交换单元17用于如图1中所示的壳体中。该壳体设置有圆柱体14和固定在其两端用于气体密封的凸缘15，16。凸缘15，16的外部由壁进一步封闭，其分别形成流体室23，24。热交换单元17设置有多个管道18，沿圆柱体14的轴线延伸，其液体密封地穿入凸缘15，16，并且在两个端部都具有与流体室23，24连通的开口。
热交换单元17进一步设置有多个板21，管道18穿入板21。板21基本垂直于圆柱体14的轴线竖立，并且布置成其间具有均匀的间隔。
参考图2，流体室23流体密封地由隔板25分割成两个子室23a，23b。入口端口26与子室23a连接，出口端口27与子室23b连接，由此例如冷却水等热媒能够从流体室23流入和流出。经入口端口26流入子室23a的热媒进一步流经管道18的一部分，然后到达相对的流体室24。而且，流体室24中的热媒流经管道18的剩余部分，到达子室23b，然后从出口端口27排出。
圆柱体14中具有隔板28，其沿轴线延伸，将圆柱体14的内部分割成图3中所示的气体迁移室29和剩余部分。该内部的剩余部分进一步由设置在图1中所示的圆柱体14内部的轴向中部的隔板31分割为气体流入室32和气体流出室33。圆柱体14设置有气体流入端口33和气体流出端口35，来分别与气体流入室32和气体流出室33连通。
使经受热交换的气体，如将要冷却的空气，通过任何例如旋转风扇或泵等气体供给装置流入气体流入端口34。气体经气体流入端口34流入气体流入室32，如图3中由从顶部向右的箭头所示。气体进一步流经热交换单元17，如图3中从右向左的箭头所示，并且进入气体迁移室29。气体在气体迁移室29中从图1的左边向右边迁移，然后流经热交换单元17到达气体流出室33。气体流出室33中的气体从气体流出端口35流出。
在前述的气体流动过程中，热媒与气体交换热量。如果冷却水被用作热媒，并且所述气体是空气，则作为热交换的结果，空气被冷却水冷却。冷却的空气从气体流出端口35提取出。
热交换单元17的详细情况将在下文中参考图4-7进行描述。
板21配置成来增加关于流动气体的接触面积，并且用作冷却(或加热)散热片。如上所述，板21周围流动的气体整体上以从每一个板21的一个端部到另一个端部的方向被导向。该方向为如图3中所示的从右向左的方向和如图5中所示的从顶部到底部的方向。整个说明书和权利要求书中，关于每一个板21的“流动方向”定义为使气体流动所沿的方向，对应于从每一个板21的一个端部流到另一个端部的方向。
每一个板21设置有多个开口36，其固定地支撑管道18。开口36以多排布置，所述排垂直于流动方向，并且以均匀间隔布置。每一排中的开口36的位置与相邻排中的开口36的位置侧向偏离，由此每一排中的开口36与相临排中的开口36之间的间隙相邻布置。开口36之间的间距的一半不大于开口36的直径。
套圈37分别环绕开口36竖立。套圈37用作隔板，用来保持朝向相邻板21的间隙。套圈37还用于在板21和管道18之间传送热量。
开口36之间的各个间距被切割或冲压成从板21的一侧突出，如图4和7所示。这些突出部分在每一个间距中形成组，并且每一个突出部分以桥的形状形成，所述桥在两端具有支腿，并且具有横越所述支腿的平的顶部，如图6中所示。位于每一组中部的桥39，40，41垂至于流动方向取向，并且布置在沿流动方向的排中。相对于流动方向在桥39，40，41的上游，恰好是一个开口18的下游，形成有子桥对38，包括子桥38a，38b。子桥38a，38b布置成相对于所述对的中心对称，并且朝向流动方向从子桥对38的中心向两侧倾斜。类似地，在桥39，40，41的下游，恰好是另一个开口18的上游，形成有子桥对42，包括子桥42a，42b，但是与前述的子桥38a，38b相反，子桥42a，42b朝向流动方向从子桥对42的两侧向中心倾斜。
管道36分别插入开口36中的布置在管道36之间形成多个蜿蜒的流动线44，如图5中蜿蜒的箭头所示。桥39，40，41和子桥38a，38b，42a，42b沿蜿蜒的流动线44布置，并且与之垂直。而且，桥39，40，41和子桥38a，38b，42a，42b的支腿基本平行于蜿蜒的流动线44。
板21设置有肋43，在与桥相同的侧上突出，如图7中所示。肋43的形状可以是但是不限于三角形截面形状。肋43在开口18的排的各个中部处延伸。
在装配板21和管道18时，对一个板21进行操作，以使管道18插入其各个开口36中。板21一个接一个放在将与管道18组合的装配下面。当一个板21通过插入的套圈37邻接另一个板21时，其之间的间隙由用作隔板的套圈37调节。在所有的板21与管道18装配在一起后，将管道18扩宽，使管道18与板21固定。
由此，管道18和板21组合形成热交换单元17。装配的热交换单元17组合在圆周体14中。
热交换单元17按照以下方式交换热量。
使经热交换的气体，例如将要冷却的空气，从图5中的顶部流向底部。当气体遍布管道36的任意部分时，气体倾向于避开其上游表面的周围。由于上游中那里竖立有子桥42a和42b，由此来引导流动，气体流动平滑地分支为左支流和右支流。然后右支流由位于右边和下游的另一组桥的子桥38a引导，并且左支流由位于左边和下游的另一组桥的子桥38b引导。所述支流分别与相邻的其它支流汇合。这些汇合的气体流接着又由当前的该桥组的最下面的子桥42a和42b分支。因此，气体流分别沿蜿蜒的流动线44整流。
通常，如管道18等圆柱体之间的气体流动倾向于在圆柱体下游表面的周围形成停滞，但是所述桥的整流效应显著地降低了停滞。而且，由于管道18的下游的气体流接收由肋43施加的侧向力，停滞被进一步降低。停滞的降低提高了热交换单元17的热交换效率。
气体流还接收垂直于板21(垂直于图5的纸面)的方向的力，所述方向从桥38-42和肋43到三维波动。因此，气体与板21的接触长度增加，这样热交换效率进一步增加。
肋43可形成不是上面所述的连续的，而是中断的。例如，只在管道18的下游部分形成并且突出，而桥38-42的下游部分不突出。而且，肋43可形成为平行肋的形状，或以半圆截面的形状形成，或任何其它改进都可应用。
而且，所述桥可以其它形状形成，例如拱形。子桥38，42之间的任何桥也可分成如同子桥38，42的一对子桥。
虽然本发明已经通过参考本发明的某些实施例在上面进行了描述，但是本发明不限于上述的实施例。在上述描述的启发下，本领域的技术人员将会对上述实施例做出改进和改变。
权利要求
1.一种热交换器，用于与在流动方向流动的气体交换热量，所述热交换器包括多个板，每一个所述板具有第一侧和第二侧；多个管道，用于传输热媒，所述管道穿入所述板，并且彼此平行布置在垂直于流动方向的多个平面上，其中，各平面上的所述管道布置成与位于任何相邻平面上的管道之间的间隙相邻，以在所述管道之间形成多个蜿蜒的流动线；和多个桥，在所述板的第一侧上突出，所述桥分别布置成与蜿蜒的流动线垂直。
2.根据权利要求1的热交换器，其中，每一个桥在两个端部包括一对支腿，沿蜿蜒的流动线布置。
3.根据权利要求1的热交换器，进一步包括肋，所述肋从所述板的第一侧上突出，并且在所述各平面的中部延伸。
4.一种热交换器，用于与在流动方向流动的气体交换热量，所述热交换器包括多个板，每一个所述板具有第一侧和第二侧；多个管道，用于传输热媒，所述管道穿入所述板，在垂至于所述流动方向的多个平面上以均匀的间距平行布置，其中，每一个平面上的所述管道各自在侧向相对于在任何相邻平面上的管道以所述管道间距的一半偏离，并且所述间距的一半不大于所述管道的直径；和多个桥，在所述板的第一侧上突出，所述桥分别布置成与蜿蜒的流动线垂直。
5.根据权利要求4所述的热交换器，其中，每一个所述桥在两个端部包括一对支腿，沿所述蜿蜒的流动线布置。
6.根据权利要求4所述的热交换器，进一步包括肋，所述肋从所述板的第一侧上突出，并且在所述各平面的中部延伸。
7.一种热交换器，用于与在流动方向流动的气体交换热量，所述热交换器包括多个板，每一个所述板具有第一侧和第二侧；多个开口，所述开口形成在所述板上，并且布置成垂直于流动方向的多排，其中，每排中的所述开口与任意相邻排中的开口之间的间隙相邻；多个桥组，所述桥组分别在所述板的第一侧上突出，并且布置在间隙处，每一个所述桥组包括多个桥，所述多个桥垂直于流动方向，并且沿流动方向成排设置，第一对子桥布置在该排相对于流动方向的上游端上，并且朝向流动方向从所述第一对子桥的中心向两侧倾斜，第二对子桥布置在该排相对于流动方向的下游端上，并且朝向流动方向从所述第二对子桥的中心向两侧倾斜；和多个管道，所述管道用于传输热媒，所述管道分别穿入所述开口。
8.根据权利要求7所述的热交换器，其中，所述开口以均匀的间距布置在每一排中，并且所述间距的一半不大于所述管道的直径。
9.根据权利要求7所述的热交换器，其中，所述桥和所述子桥中的每一个在两个端部包括一对支腿，沿由所述管道导向的所述气体的流动线布置。
10.根据权利要求7所述的热交换器，进一步包括肋，所述肋在所述板的第一侧上突出，并且分别在所述开口的排的中部延伸。
全文摘要
一种热交换器，用于与在流动方向流动的气体交换热量。该热交换器设置有多个板，每一个板具有第一侧和第二侧；多个管道，用于传输热媒，该管道穿入所述板，并且彼此平行布置在垂直于流动方向的多个平面上，其中，在每一个平面上的所述管道布置成与位于任何相邻平面上的管道之间的间隙相邻，以在所述管道之间形成多个蜿蜒的流动线；和多个桥，在所述板的第一侧上突出，所述桥分别布置成与蜿蜒的流动线垂直。
文档编号F28D1/04GK101042282SQ20061014705
公开日2007年9月26日 申请日期2006年11月14日 优先权日2006年3月20日
发明者梅津朋文, 藤间宪治 申请人:石川岛播磨重工业株式会社