專利名稱：熱交換器的制作方法
技術領域：
本申請公開一種熱交換器。
背景技術：
熱交換器是公知的。但是，它們存在各種缺點。
發明內容
本公開文本提供了一種熱交換器，其能通過增加使第一流體和第二流體彼此接觸 并進行熱交換的傳熱面積來提高熱交換性能。本公開文本的技術目的不限于上述技術目的，顯然本領域普通技術人員當可通過 下文的描述而知道未提及的其它技術目的。根據本發明的一個方案，提供一種熱交換器，包括第一熱交換筒，呈管形，包括 引入第一流體的第一流體入口以及排放該第一流體的第一流體出口 ；第二熱交換筒，穿過 所述第一熱交換筒，包括引入第二流體的第二流體入口以及排放該第二流體的第二流體出 口 ；以及第三熱交換筒，包括第三流體入口和第三流體出口，已通過所述第二流體出口排放 的所述第二流體被引入該第三流體入口，通過該第三流體出口排放所述第二流體，所述第 三熱交換筒圍繞所述第一熱交換筒的外部表面。根據本發明的另一方案，提供一種熱交換器，包括高溫熱交換筒，包括引入第一 流體的第一流體入口以及排放該第一流體的第一流體出口 ；以及低溫熱交換筒，包括第一 低溫熱交換筒部與第二低溫熱交換筒部，該第一低溫熱交換筒部具有引入第二流體的第二 流體入口并穿過所述高溫熱交換筒，該第二低溫熱交換筒部與該第一低溫熱交換筒部相連 通，圍繞所述高溫熱交換筒的外部表面并具有排放所述第二流體的第二流體出口。根據本發明的再一方案，提供一種熱交換器，包括第一熱交換筒，包括引入第一 流體的第一流體入口以及排放該第一流體的第一流體出口 ；第二熱交換筒，穿過所述第一 熱交換筒并引入第二流體，該第二熱交換筒包括排放該第二流體的第二流體出口 ；第三熱 交換筒，引入所述第二流體，且圍繞所述第一熱交換筒的外部表面并與所述第二熱交換筒 相連通，包括排放所述第二流體的第三流體出口 ；以及第二流體入口筒，其連接到連接所述 第二熱交換筒與所述第三熱交換筒的連接件，以向所述第二熱交換筒與所述第三熱交換筒 提供所述第二流體。此外，本發明還提供包括如上所述的熱交換器的加熱器、冷卻器、蒸發器及冷凝。
參照下列附圖詳細描述各實施例，在附圖中相同的標號表示相同的元件，其中圖1為根據實施例的熱交換器的透視圖；圖2為圖1中的熱交換器沿II-II線的橫向剖視圖3為圖1中的熱交換器沿圖1的III-III線的縱向剖視圖；圖4為根據另一實施例的熱交換器的剖視圖；圖5為根據又一實施例的熱交換器的剖視圖；圖6為根據再一實施例的熱交換器的透視圖；圖7為圖6中的熱交換器的剖視圖；以及圖8為根據另一個實施例的熱交換器的剖視圖。
具體實施例方式下面將要參照附圖描述實施例。在本公開文本中，為了清楚和便利的目的，可夸大 附圖中示出的部件的尺寸和形狀。進一步地，根據操作者的意圖或習慣，可改變考慮到所公 開實施例的構成和操作而具體限定的術語。應基于本公開文本的整個內容來對這些術語做 出限定。熱交換器是這樣一種設備，其通過將熱能從高溫流體傳遞到較低溫度流體，而降 低了高溫流體的溫度并提高了低溫流體的溫度。這種熱交換器例如可用于加熱器、冷卻器、 蒸發器或冷凝器。在這樣一種熱交換器中，用于把熱量傳給要被加熱的流體的傳熱介質(heat transfer medium)可被稱為熱媒Qieat medium)，用于從流體獲取熱量的傳熱介質可被稱 為制冷劑。熱媒或制冷劑例如可為空氣或液體。雙管熱交換器(double-pipe heat exchanger)為熱交換器的一種，其包括內 筒(internal tube)，第一流體可經由該內筒被引入或者穿過該內筒；以及外筒(external tube)，其圍繞內筒，第二流體可經由該外筒被引入或者穿過該外筒。通過將內筒的側壁用 作傳熱壁，可在不同流體之間進行熱交換。由于內筒的外壁與第二流體彼此接觸的傳熱面積會較小，因此雙管熱交換器會具 有低的熱交換效率。因此，為了提高傳熱效率，必須放大雙管熱交換器的尺寸或拉長雙管的 長度。但是，由于雙管熱交換器的體積增加，從而難以拉長雙管熱交換器的長度或放大雙管 熱交換器的尺寸。圖1為根據實施例的熱交換器的透視圖。圖2為圖1的熱交換器沿圖1中的II-II 線的橫向剖視圖。圖3為圖1的熱交換器沿圖1中的III-III線的縱向剖視圖。參見圖1至圖3，熱交換器800可包括第一熱交換筒100、第二熱交換筒200以及 第三熱交換筒300。此外，熱交換器800還可包括連接筒400，其連接了第二熱交換筒200 與第三熱交換筒300。第一熱交換筒100是引入并流動第一流體的筒。第一熱交換筒100可包括上壁 103、下壁104以及布置在上壁與下壁之間并連接它們的側壁108。此外，第一熱交換筒100 可形成為管形。第一熱交換筒100的側壁108的上部連接到引入并流動第一流體的第一流體入口 102 ；第一熱交換筒100中的面對側壁上部的側壁108的下部連接到排放第一流體的第一流 體出口 105。第一流體通過第一熱交換筒100的第一流體入口 102而被引入，并通過第一流體 出口 105而被排放。在本實施例中，第一流體可具有第一溫度。
向第二熱交換筒200提供溫度與第一流體的溫度不同的第二流體。第二熱交換筒 200的直徑形成為小于第一熱交換筒100的直徑，并且第二熱交換筒200沿縱向方向穿過第 一熱交換筒100。參見圖3，第二熱交換筒200布置在第一熱交換筒100的中心處，以使它 們的軸同心。在第二熱交換筒200的一端形成引入并流動第二流體的第二流體入口 202，并在 第二熱交換筒200的另一端形成第二流體出口 205，第二流體出口 205將第二流體排放到下 文中將描述的連接筒400。通過第二流體入口 202引入第二熱交換筒200的第二流體可具
有第二溫度，該第二溫度低于第一流體的第一溫度。第二熱交換筒200可為直筒(straight tube)，即，在第一熱交換筒100中形成為 直線形。第一熱交換筒100和第二熱交換筒200的側壁108、208被用作傳熱壁，通過所述 傳熱壁可在第一流體和第二流體之間進行熱交換。流過第二熱交換筒200和連接筒400的第二流體流入第三熱交換筒300。第三熱 交換筒300的直徑大于第一熱交換筒100的直徑，并布置在第一熱交換筒100的外部以圍 繞第一熱交換筒100的側壁108。參見圖3，可將第三熱交換筒300布置為使得第一熱交換筒100和第三熱交換筒 300的軸同心。第三熱交換筒300具有上壁303、下壁304、以及布置在上壁303與下壁304 之間并連接它們的側壁308。側壁308可形成為圓筒形(cylindrical shape) 0已穿過第 二熱交換筒200的第二流體所流入的第三流體入口 302可形成在第三熱交換筒300的下壁 304上，并且排放第二流體的第三流體出口 305可從第三熱交換筒300的上部上的側壁308 凸出。上壁303和下壁304的中心是開口的(open)，從而使第一熱交換筒100可經其插 入。此外，在第三熱交換筒300中形成直徑大于第一熱交換筒100的直徑的空的空間(empty space)ο由于流入第三熱交換筒300時的第二流體處于其熱量在第二熱交換筒200中時初 步(primarily)與第一流體的熱量進行交換的狀態，從而該第二流體的溫度略高于流入第 二熱交換筒200時的第二流體的溫度。第二熱交換筒200和第三熱交換筒300可形成為一體。或者，第二熱交換筒200 和第三熱交換筒300可通過連接筒400彼此相連通。連接筒400可連接第二熱交換筒200與第三熱交換筒300，以使穿過第二熱交換筒 200的第二流體流入第三熱交換筒300。S卩，連接筒400的一端與第二熱交換筒200的第二 流體出口 205相連通，并且連接筒400的另一端與第三熱交換筒300的第三流體入口 302 相連通。圖4為根據另一實施例的熱交換器的剖視圖。圖4中示出的熱交換器800A與圖3 中示出的熱交換器除了第二熱交換筒之外基本上具有相同的結構。因此，用相同的標號來 指示相同的元件，并省略重復描述。參見圖4，在熱交換器800A中，布置在第一熱交換筒100中的第二熱交換筒220包 括折筒(bent tube)，該折筒在第一熱交換筒100中至少曲折一次。圖5為根據又一實施例的熱交換器的剖視圖。圖5中示出的熱交換器800B與圖3 中示出的熱交換器除了第二熱交換筒之外基本上具有相同的結構。因此，用相同的標號來指示相同的元件，并省略重復描述。參見圖5，在熱交換器800B中，布置在第一熱交換筒100中的第二熱交換筒230包 括彎筒(curved tube)，該彎筒在第一熱交換筒100中具有以預定曲率彎曲的至少一個彎 曲(curve)ο圖6為根據再一實施例的熱交換器的透視圖。圖7為圖6中示出的熱交換器的剖 視圖。參見圖6和圖7，熱交換器800C包括高溫熱交換筒500和低溫熱交換筒600。高溫熱交換筒500是引入并流動作為目標流體的第一流體的筒。高溫熱交換筒 500包括上壁503、下壁504、以及布置在上壁503與下壁504之間并連接它們的側壁508。 高溫熱交換筒500可形成為圓筒形。引入并流動第一流體的第一流體入口 502從高溫熱交 換筒500的上部的側壁508凸出，并且排放第一流體的第一流體出口 505從高溫熱交換筒 500的下部上的側壁508(其可為傳熱壁)凸出。此外，在高溫熱交換筒500中形成與高溫熱交換筒500具有相同形狀的空的空間， 并且第一流體入口 502和第一流體出口 505與該空的空間相連通。因此，通過第一流體入 口 502引入高溫熱交換筒500的第一流體可經過該空的空間流向第一流體出口 505。低溫熱交換筒600包括低溫熱交換筒部610、連接部620以及第二低溫熱交換筒部 630。第一低溫熱交換筒部610、第二低溫熱交換筒部630以及連接部620可形成為一體。 向低溫熱交換筒600提供溫度低于第一流體的溫度的第二流體。第一低溫熱交換筒部610具有小于高溫熱交換筒500的直徑的直徑，并可沿縱向 方向穿過高溫熱交換筒500并布置在高溫熱交換筒500中。第一低溫熱交換筒部610布置在高溫熱交換筒500的中心處，以使第一低溫熱交 換筒部610和高溫熱交換筒500的軸同心。在第一低溫熱交換筒部610的一端形成引入并 流動第二流體的第二流體入口 612。第一低溫熱交換筒部610的形狀可為在高溫熱交換筒500中形成為直線形的直 筒、在高溫熱交換筒500中至少曲折一次的折筒、或者在高溫熱交換筒500中以預定曲率至 少彎曲一次的彎筒。連接部620可為“U”形的筒，其連接第一低溫熱交換筒部610與第二低溫熱交換 筒部630。此外，連接部620可從第一低溫熱交換筒部610與第二流體入口 612相對的另一 端延伸到第二低溫熱交換筒部630的底部。穿過第一低溫熱交換筒部610和連接部620的第二流體流入第二低溫熱交換筒部 630。第二低溫熱交換筒部630具有大于高溫熱交換筒500的直徑的一直徑，并布置在高溫 熱交換筒500外部以圍繞高溫熱交換筒500的側壁508 (傳熱表面)。第二低溫熱交換筒部 630與高溫熱交換筒500的軸可為同心的。第二低溫熱交換筒部630具有上壁603、下壁604、以及形成在上壁603與下壁604 之間并連接它們的側壁608。第二低溫熱交換筒部630可形成為圓筒形。第二流體出口 635 從第二低溫熱交換筒部630的上部凸出，從該第二流體出口 635排放穿過第一低溫熱交換 筒部610、連接部620以及第二低溫熱交換筒部630的第二流體。第二低溫熱交換筒部630的上壁603和下壁604的中心是開口的，從而使高溫熱 交換筒500經其插入，并在第二低溫熱交換筒部630中形成空的空間，該空的空間的直徑大 于高溫熱交換筒500的直徑。該空的空間與第二流體出口 635相連通。
由于流入第二低溫熱交換筒部630的第二流體處于其熱量在第一低溫熱交換筒 部610中初步與第一流體的熱量進行交換的狀態，從而該第二流體的溫度略高于被引入第 一低溫熱交換筒部610時的第二流體的溫度。圖8為根據另一個實施例的熱交換器的剖視圖。參見圖8，熱交換器800D包括第 一熱交換筒100，作為對象流體或目標的第一流體引入其中并流動；第二熱交換筒200，布 置在第一熱交換筒100中且第二流體流入其中；第三熱交換筒300，溫度與引入第一熱交換 筒100的流體的溫度基本相同的第二流體流入其中，且其圍繞第一熱交換筒100的外部表 面；以及連接筒700，其連接第二熱交換筒200與第三熱交換筒300，并向第二熱交換筒200 與第三熱交換筒300提供具有相同溫度的第二流體。圖8中示出的熱交換器800D的第一熱交換筒100與根據前述實施例的熱交換器 的第一熱交換筒基本上具有相同的形狀和結構。因此，用相同的標號來指示相同的元件，并 省略對第一熱交換筒100的重復描述。參見圖8，第二熱交換筒200沿縱向方向穿過第一熱交換筒100并布置在第一熱交 換筒100中。第二熱交換筒200布置在第一熱交換筒100的中心，以使第一熱交換筒100 和第二熱交換筒200的軸同心。在第二熱交換筒200的一端上或在一端處形成第二流體出口 207，從第二流體出 口 207排放流入第二熱交換筒200的第二流體。第二熱交換筒200可包括具有在第一熱交換筒100中形成為直線形的直筒、在第 一熱交換筒100中曲折至少一次的折筒、或在第一熱交換筒100中以預定曲率彎曲至少一 次的彎筒。第三熱交換筒300布置在第一熱交換筒100外部以圍繞第一熱交換筒100的側壁 108。也可將第三熱交換筒300布置為與第一熱交換筒100具有同心軸。第三熱交換筒300包括上壁303、下壁304、以及形成在上壁與下壁之間并連接它 們的側壁308。第三熱交換筒300可形成為圓筒形。排放第二流體的第三流體出口 307從 第三熱交換筒300的上部的側壁308凸出。此外，第三熱交換筒300的上壁303和下壁304 的中心是開口的，從而使第一熱交換筒100插入到其中，并在第三熱交換筒300中形成直徑 大于第一熱交換筒100的直徑的空的空間。第三流體出口 307與該空的空間相連通。第二流體流入第二熱交換筒200和第三熱交換筒300，從而筒200和筒300這兩個 筒都充有溫度相同的流體，并且本實施例的熱交換器800D與現有技術的熱交換器相比具 有高得多的熱交換效率。根據本實施例，第二熱交換筒200和第三熱交換筒300可形成為一體。或者，第二 熱交換筒200和第三熱交換筒300可通過連接筒700彼此相連通。連接筒700連接第二熱 交換筒200和第三熱交換筒300，以向第二熱交換筒200和第三熱交換筒300提供第二流 體，從而使筒200和筒300這兩個筒都充有溫度相同的流體。S卩，連接筒700的一端連接到 第二熱交換筒200與第二流體出口 207相對的一端，并且連接筒700的另一端連接到第三 熱交換筒300的下壁304。第二流體入口 702與連接筒700的中部相連通，從而使溫度高于第一流體溫度的 第二流體可流入連接筒700。根據上文的詳細描述，這里公開的根據實施例的熱交換器具有布置在第一熱交換筒內部和外部的第二與第三熱交換筒，其中作為對象或目標流體的第一流體流入該第一熱 交換筒，第二流體的熱量與第一流體的熱量進行交換，第二流體流入第二與第三熱交換筒， 從而使第一流體和第二流體彼此接觸的傳熱壁的傳熱面積變大。因而，與具有相同體積和 長度的現有技術雙管熱交換器相比，可提高熱交換性能。這里公開的實施例提供一種熱交換器，其能通過增加使第一流體和第二流體彼此 接觸并進行熱交換的傳熱面積來提高熱交換性能。這里公開的實施例還提供一種熱交換器，該熱交換器包括第一熱交換筒，呈管 形，包括流入第一流體的第一流體入口以及排放該第一流體的第一流體出口 ；第二熱交換 筒，穿過所述第一熱交換筒，包括流入第二流體的第二流體入口以及排放該第二流體的第 二流體出口 ；以及第三熱交換筒，包括第三流體入口和第三流體出口，通過所述第二流體出 口排放的第二流體又流入該第三流體入口，通過該第三流體出口排放所述第二流體，所述 第三流體出口圍繞所述第一熱交換筒的外部表面。這里公開的實施例提供一種熱交換器，該熱交換器可包括高溫熱交換筒，包括流 入第一流體的第一流體入口以及排放該第一流體的第一流體出口 ；以及低溫熱交換筒，包 括第一低溫熱交換筒與第二低溫熱交換筒，該第一低溫熱交換筒具有流入第二流體的第二 流體入口并穿過所述高溫熱交換筒，該第二低溫熱交換筒與該第一低溫熱交換筒相連通， 圍繞所述高溫熱交換筒的外部表面并具有排放所述第二流體的第二流體出口。這里公開的實施例還提供一種熱交換器，該熱交換器包括第一熱交換筒，包括流 入第一流體的第一流體入口以及排放該第一流體的第一流體出口 ；第二熱交換筒，穿過所 述第一熱交換筒并流入第二流體，包括排放該第二流體的第二流體出口 ；以及第三熱交換 筒，流入所述第二流體，且其圍繞所述第一熱交換筒的外部表面并與所述第二熱交換筒相 連通，包括排放所述第二流體的第三流體出口，其中包括第二流體入口筒，其連接到連接件 以連接所述第二熱交換筒與所述第三熱交換筒，從而向所述第二熱交換筒與所述第三熱交 換筒提供所述第二流體。本說明書中引用的任何“ 一個實施例”、“實施例”、“實例實施例，，等指的是結合實 施例描述的特定特征、結構或特性被包含在本發明的至少一個實施例中。在說明書中不同 位置出現的這些詞語并不必然都涉及相同的實施例。進而，當結合任意實施例描述特定特 征、結構或特性時，認為其處于本領域技術人員結合其它實施例能實現這些特征、結構或特 性的范圍內。盡管參照多個示意性實施例描述了實施例，但應該理解，本領域技術人員能夠設 計許多其它修改和實施例，這都落在本公開的原理的精神和范圍內。更具體地，在本公開、 附圖及隨附的權利要求的范圍內，對主體組合排列的組件部分和/或排列作出各種變動和 修改是可能的。除了組件部分和/或排列的變動和修改外，可選的使用對本領域技術人員 來說也將是明顯的。
權利要求
1.一種熱交換器，包括第一熱交換筒，呈管形，包括引入第一流體的第一流體入口以及排放該第一流體的第 一流體出口 ；第二熱交換筒，穿過所述第一熱交換筒，包括引入第二流體的第二流體入口以及排放 該第二流體的第二流體出口 ；以及第三熱交換筒，包括第三流體入口和第三流體出口，已通過所述第二流體出口排放的 所述第二流體被引入該第三流體入口，通過該第三流體出口排放所述第二流體，所述第三 流體筒圍繞所述第一熱交換筒的外部表面。
2.根據權利要求1所述的熱交換器，其中所述第一熱交換筒和所述第三熱交換筒具有 同心軸且彼此具有不同的直徑。
3.根據權利要求2所述的熱交換器，其中所述第一熱交換筒和所述第二熱交換筒具有 同心軸且彼此具有不同的直徑。
4.根據權利要求1所述的熱交換器，其中所述第二熱交換筒包括布置在所述第一熱交 換筒中的直筒。
5.根據權利要求1所述的熱交換器，其中所述第二熱交換筒包括布置在所述第一熱交 換筒中的折筒，該折筒具有至少曲折一次的形狀。
6.根據權利要求1所述的熱交換器，其中所述第二熱交換筒包括布置在所述第一熱交 換筒中的彎筒，該彎筒的形狀包括預定曲率的至少一個彎曲。
7.根據權利要求1所述的熱交換器，其中所述第一流體具有第一溫度，所述第二流體 具有低于所述第一溫度的第二溫度。
8.根據權利要求1所述的熱交換器，還包括連接筒，該連接筒將所述第二熱交換筒和所述第三熱交換筒彼此連接。
9.一種加熱器，包括根據權利要求1所述的熱交換器。
10.一種冷卻器，包括根據權利要求1所述的熱交換器。
11.一種蒸發器，包括根據權利要求1所述的熱交換器。
12.—種冷凝器，包括根據權利要求1所述的熱交換器。
13.一種熱交換器，包括高溫熱交換筒，包括引入第一流體的第一流體入口以及排放該第一流體的第一流體出 口 ；以及低溫熱交換筒，包括第一低溫熱交換筒部與第二低溫熱交換筒部，該第一低溫熱交換 筒部具有引入第二流體的第二流體入口并穿過所述高溫熱交換筒，該第二低溫熱交換筒部 與該第一低溫熱交換筒部相連通，圍繞所述高溫熱交換筒的外部表面并具有排放所述第二 流體的第二流體出口。
14.根據權利要求13所述的熱交換器，其中所述第一低溫熱交換筒部包括下列的至少 其中之一布置在所述高溫熱交換筒中的直筒；布置在所述高溫熱交換筒中的折筒，該折 筒具有至少曲折一次的形狀；或者布置在所述高溫熱交換筒中的彎筒，該彎筒的形狀包括 以預定曲率彎曲的至少一個彎曲。
15.根據權利要求13所述的熱交換器，其中所述第一流體具有第一溫度，所述第二流 體具有低于所述第一溫度的第二溫度。
16.根據權利要求13所述的熱交換器，還包括連接件部，該連接件部連接所述第一低溫熱交換筒部與所述第二低溫熱交換筒部。
17.根據權利要求13所述的熱交換器，其中所述第一、第二和第三低溫熱交換筒部是 整體形成的。
18.一種加熱器，包括根據權利要求13所述的熱交換器。
19.一種冷卻器，包括根據權利要求13所述的熱交換器。
20.一種蒸發器，包括根據權利要求13所述的熱交換器。
21.—種冷凝器，包括根據權利要求13所述的熱交換器。
22.一種熱交換器，包括第一熱交換筒，包括引入第一流體的第一流體入口以及排放該第一流體的第一流體出Π ；第二熱交換筒，穿過所述第一熱交換筒并引入第二流體，該第二熱交換筒包括排放該 第二流體的第二流體出口 ；第三熱交換筒，引入所述第二流體，且圍繞所述第一熱交換筒的外部表面并與所述第 二熱交換筒相連通，包括排放所述第二流體的第三流體出口 ；以及第二流體入口筒，其連接到連接所述第二熱交換筒與所述第三熱交換筒的連接件，以 向所述第二熱交換筒與所述第三熱交換筒提供所述第二流體。
23.根據權利要求22所述的熱交換器，其中所述第二熱交換筒包括下列的其中之一 布置在所述第一熱交換筒中的直筒，布置在所述第一熱交換筒中至少曲折一次的折筒，或 者布置在所述第一熱交換筒中以預定曲率至少彎曲一次的彎筒。
24.根據權利要求22所述的熱交換器，其中所述第一流體具有第一溫度，所述第二流 體具有低于所述第一溫度的第二溫度。
25.一種加熱器，包括根據權利要求22所述的熱交換器。
26.—種冷卻器，包括根據權利要求22所述的熱交換器。
27.一種蒸發器，包括根據權利要求22所述的熱交換器。
28.—種冷凝器，包括根據權利要求22所述的熱交換器。
全文摘要
本發明提供了一種熱交換器，包括第一熱交換筒，呈管形，包括引入并流動第一流體的第一流體入口以及排放該第一流體的第一流體出口；第二熱交換筒，穿過所述第一熱交換筒，包括引入并流動第二流體的第二流體入口以及排放該第二流體的第二流體出口；以及第三熱交換筒，包括引入并流動經所述第二流體出口排放的第二流體的第三流體入口，和排放所述第二流體的第三流體出口，所述第三流體出口圍繞所述第一熱交換筒的外部表面。
文檔編號F28D7/00GK102128550SQ20111002074
公開日2011年7月20日 申請日期2011年1月12日 優先權日2010年1月12日
發明者史容澈, 李尚烈, 李漢春, 金洪成 申請人:Lg電子株式會社