專利名稱：一種三維熱管熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳熱技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于“空氣一空氣”系統(tǒng)，利用工質(zhì)相變過程中吸收或釋放熱量的原理，不需輸入額外的能量即可傳輸非常高的熱流量的三維熱管熱交換器。
技術(shù)背景所謂的熱管，通常包括一個冷凝端和一個蒸發(fā)端，冷凝端和蒸發(fā)端相互連接，形成一個封閉的系統(tǒng)。參考圖1，典型的熱管6由一個封閉的管道8組成，管道8的其中一端構(gòu)成蒸發(fā)端10，而溫度和壓力較低的另一端，構(gòu)成冷凝端12。吸液芯14從蒸發(fā)端10開始，到冷凝端12，貫穿整個熱管。通過翅片15的輔助散熱，可以將熱量從蒸發(fā)端周圍的環(huán)境中，傳遞到冷凝端周圍的環(huán)境中去。在熱管的工作過程中，液體工質(zhì)11在蒸發(fā)端10中吸收環(huán)境熱量后蒸發(fā)，蒸發(fā)變成汽態(tài)上升到冷凝端12，在冷凝端12又被環(huán)境冷卻變?yōu)橐后w并釋放出熱量，液體最后又在毛細(xì)芯14的作用下回流到蒸發(fā)端10。這個循環(huán)不斷地重復(fù)，從而將蒸發(fā)端環(huán)境中的熱量，源源不斷地傳遞到冷凝端環(huán)境中去。如圖2所示，現(xiàn)有的技術(shù)中，通過將多個單獨(dú)的熱管20組裝成一個整體熱交換器21，來增加熱交換器的傳熱能力。每個單獨(dú)的熱管構(gòu)造和運(yùn)行都如圖I中所示，這樣組裝的熱管在傳熱能力上相對單根的熱管要大的多。但是，由于每根管道都必須單獨(dú)地填充適當(dāng)數(shù)量的冷媒，因而它的生產(chǎn)工藝會非常繁瑣。如圖3A和6A，為了降低熱管的制造和安裝成本，可利用U型管，將單根熱管連接成蛇形熱管。通過U型管的連接，可以降低部分生產(chǎn)成本。但是，此類熱管的每一根管道，很難保證都能得到足夠的工作冷媒，這樣的蛇形盤管結(jié)構(gòu)，還有可能會妨礙整個熱管內(nèi)部液體的流動，進(jìn)而降低其整體的傳熱效率。只有當(dāng)蛇形熱管豎直方向放置時(shí)，也就是將上面部分的蛇形盤管作為冷凝端，下面部分的蛇形盤管作為蒸發(fā)端，這樣蛇形熱管才能正常工作。為了保證每根管道都能得到足夠量的工作冷媒，需要將每個盤管通過一個匯集管匯集到一起。如圖3A所示，熱管中每個U型管30A的末端都按照這種方式匯集到一起，這樣液體工質(zhì)才可以在管與管間自由流動，從而保證所有管道中的液位34A都能相同。而更為特殊的是，U型管30A的底部35A是開孔的，并且在孔眼處用細(xì)小的銅管36A將他們相互連接。相鄰的U型管的開口端，則通過一根直管37A，將他們匯集到一起。這樣的連接，可以使相鄰管道的末端能相互貫通，并且保證所有管道中的液位都能相同。在每根管道30A的內(nèi)壁，做成微溝槽33，并且在管道外部套上鋁翅片32，這樣就構(gòu)成了熱管熱交換器。在另一個利用蛇形熱交換器的配置中，可以將兩個水平放置的熱交換器相互連接，其中處于較低位置的部分作為蒸發(fā)端，而另一較高位置的部分作為冷凝端。如圖6A所示，通過一根銅管63A，將處于較低位置的U型管60A匯集到一起。采取同樣的方式，用另一根銅管64A，將處于較高位置的U型管61A匯集到一起。匯集管的上方，用一根銅管62A相連，作為蒸發(fā)管，匯集管的下方，用一根銅管65A相連，作為回流管。[0007]如圖3A和6A中所示，每個設(shè)備都運(yùn)行良好。但是，二者在生產(chǎn)和安裝上都比較困難，從而導(dǎo)致其應(yīng)用受到許多限制。此外，上述設(shè)備的工作都基于重力作用這個基本原理。冷媒在冷凝端冷凝成液體后，在重力的作用下回流到蒸發(fā)端，而系統(tǒng)中產(chǎn)生重力作用的原因，則是因?yàn)槔淠骱驼舭l(fā)器所處位置的高度不同。為了保證這些設(shè)備能夠有效運(yùn)行，冷凝端的高度必須要高于蒸發(fā)端的高度。因此，如果沒有按照上述要求布置的話，這些設(shè)備將不能正常運(yùn)行。另外，熱管可用來增加空調(diào)系統(tǒng)的除濕量或效率。如圖13所示，這種類型的空調(diào)系統(tǒng)Iio包括了一個表冷器124和一個用于增加空調(diào)系統(tǒng)除濕量的熱管熱交換器126。該熱管由圖6A中所示的一對匯集管熱交換器組成。第一個熱交換器128是作為蒸發(fā)端，安裝在空調(diào)進(jìn)風(fēng)口和表冷器124之間。而第二個熱交換器130，則安裝在表冷器124和機(jī)組出風(fēng)口之間，作為熱管的冷凝端使用。熱交換器128和130通過蒸發(fā)管134和回流管140相互連接。熱管熱交換器126工作過程如下溫度較高的空氣通過進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入空調(diào)機(jī)組，在經(jīng)過蒸發(fā)端128時(shí)，使得蒸發(fā)端中的冷媒汽化蒸發(fā)，吸收進(jìn)風(fēng)氣流中的熱量，使之冷卻后再經(jīng)過表冷器124得到進(jìn)一步制冷，從而增加表冷器的除濕量。同時(shí)，汽化蒸發(fā)后的冷媒上升到蒸發(fā)端128的頂部，通過蒸發(fā)管134并進(jìn)入冷凝端130。冷凝端130中的冷媒被經(jīng)過表冷器124處理后的空氣冷卻，汽態(tài)冷媒被冷卻液化后釋放出熱量，對空氣進(jìn)行再加熱。液化后的冷媒通過管道140向下回流到蒸發(fā)端128的入口處，隨后該過程被不斷重復(fù)。以上所述的熱管可以顯著改善空調(diào)的運(yùn)行效率，增加表冷器的除濕量。但是這種匯集式的熱管結(jié)構(gòu)形式比較固定，所用的蛇形盤管需要額外的機(jī)械加工，并且需要將匯集管與每根U型管的末端相連。因此，這種熱管的生產(chǎn)制造相對來說比較困難，使得它們在許多方面的應(yīng)用，包括很多常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用變得不切實(shí)際。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)工藝簡單，應(yīng)用形式靈活，能夠克服現(xiàn)有熱管依靠重力進(jìn)行回流的弊端，并且傳熱效率更高的三維熱管熱交換器。根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，其目的的實(shí)現(xiàn)是通過提供一根蛇形熱管，該熱管具有多個U型管，U型管具有相鄰的開口，用U型彎頭連接相鄰的開口端，構(gòu)成一個簡單的蛇形熱管。在這些管道內(nèi)都充有適量的冷媒，并在U型管上套上翅片，從而構(gòu)成一個蛇形熱管熱交換器。該蛇形熱管熱交換器可以在中間做一個絕熱段，將蒸發(fā)端和冷凝端隔開，構(gòu)成一個整體式的熱管熱交換器；或者通過蒸發(fā)管和回流管，將兩個分開放置的蒸發(fā)端盤管和冷凝端盤管相連，構(gòu)成一個分體式的熱管熱交換器。本發(fā)明的另一個目的就是提供一種工藝簡單，且相對經(jīng)濟(jì)的蛇形熱管生產(chǎn)方法。該方法包括將多根U型管相互連接，構(gòu)成一個簡單的蛇形熱管，其中一個管道有開口端，只要向其中一次性注入足夠的冷媒，就可以使所有的管道都可作為單獨(dú)的熱管而進(jìn)行工作。本發(fā)明的另一個目的是提供一個方法，可以使空調(diào)表冷器的除濕量得到顯著性增強(qiáng)。該方法通過一個蛇形熱管熱交換器的蒸發(fā)端，將空氣先預(yù)冷后，再通過表冷器除濕，除濕后的空氣再經(jīng)過冷凝端再熱。本發(fā)明更進(jìn)一步的目的是提供一個不依靠重力，又能像熱管一樣工作的設(shè)備。通過提供一個連續(xù)的封閉回路管道，其中第一段作為蒸發(fā)端，第二段作為冷凝端，該連續(xù)的封閉回路中注入一種冷媒，使之構(gòu)成一個熱管。該連續(xù)的封閉回路中的第一段和第二段，可以是連續(xù)封閉回路中蛇形管道的一部分，也可以是單獨(dú)的蛇形管道部件本身。本發(fā)明的另一個目的是提供一個方法，使熱管能夠克服重力作用，在不同的方向布置時(shí)均可使用。該方法包括提供一個連續(xù)的封閉回路，該回路包含兩個部分，在該連續(xù)的封閉回路中注入一種冷媒，這樣第一段作為熱管的蒸發(fā)端，第二段作為熱管的冷凝端。通過熱管兩端表面的溫差和熱管內(nèi)部的壓差產(chǎn)生的抽吸作用，使冷媒在連續(xù)封閉回路內(nèi)部，保持循環(huán)流動。為了更好的理解本發(fā)明，以下將結(jié)合附圖對其最佳實(shí)施例進(jìn)行說明。需要指出的是，以下所涉及的圖例，只是本發(fā)明的一個最佳實(shí)施例的體現(xiàn)方式，這種體現(xiàn)方式還可以有其他的形式。任何根據(jù)本發(fā)明的基本原理，所作的類似的修改都屬于本發(fā)明的范疇。

通過以下的詳細(xì)描述，可以更容易的理解本發(fā)明，本發(fā)明的目的也會變得更清晰。圖I是現(xiàn)有熱管的側(cè)向剖面圖；圖2是包含多個單根熱管的現(xiàn)有熱管熱交換器的側(cè)向剖面圖；圖3A是現(xiàn)有蛇形熱管的正向剖面圖；圖3B是根據(jù)本發(fā)明制作的注有冷媒的蛇形熱管的正向剖面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明所制作的整體式蛇形熱管熱交換器的側(cè)向剖面圖；圖5是由幾組蛇形熱管組成的整體式蛇形熱管熱交換器的透視圖；圖6A是現(xiàn)有分體式熱管熱交換器的透視圖；圖6B是根據(jù)本發(fā)明制作的分體式蛇形熱管熱交換器的透視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明制作的由多組分體式熱管組合而成的分體式熱管熱交換器的透視圖；圖8描述了蛇形熱管熱交換器在空調(diào)系統(tǒng)中的一種安裝方式；圖9描述了圖8中的熱管熱交換器和空調(diào)系統(tǒng)結(jié)合后的運(yùn)行方式；圖10描述了熱管熱交換器在空調(diào)系統(tǒng)中的另一種安裝方式；圖11仍然描述了熱管熱交換器在空調(diào)系統(tǒng)中的一種安裝方式；圖12依舊描述了熱管熱交換器在空調(diào)系統(tǒng)中的一種安裝方式；圖13描述了現(xiàn)有的熱管熱交換器在空調(diào)系統(tǒng)中的安裝方式；圖14是根據(jù)本發(fā)明中的連續(xù)封閉回路，制作的整體式熱管熱交換器的側(cè)向剖面圖；圖15是圖14中所示整體式蛇形熱管熱交換器的俯視圖；圖16是圖14和圖15中所示的整體式熱管熱交換器的另一個制作形式；圖16A是圖14和圖15中所示的整體式熱管熱交換器的其它制作形式；圖16B是圖14和圖15中所示的整體式熱管熱交換器的其它制作形式；圖17是根據(jù)本發(fā)明中的連續(xù)封閉回路，用多個回路組成的整體式熱管熱交換器；圖18是根據(jù)本發(fā)明中的三維連續(xù)封閉回路，制作的整體式的三維熱管熱交換器；圖18A是圖18中所示三維熱管熱交換器的左側(cè)視圖；圖18B是圖18中所示三維熱管熱交換器的右側(cè)視圖；圖19是圖18中所示三維熱管熱交換器的俯視圖；圖20是根據(jù)發(fā)明所制作的，由多排三維連續(xù)封閉回路組成的整體式三維熱管熱交換器的透視圖；圖21圖14、圖18以及圖20中所示的整體式熱管熱交換器在空調(diào)風(fēng)管中的其中一種安裝形式；圖22圖14、圖18以及圖20中所示的整體式熱管熱交換器在空調(diào)風(fēng)管中的其中另 一種安裝形式；圖23圖14、圖18以及圖20中所示的整體式熱管熱交換器在空調(diào)風(fēng)管中的其中第三種安裝形式。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。根據(jù)本發(fā)明，熱管熱交換器表現(xiàn)形式為蛇形熱管，通過U型管的連接，熱管可形成充分連續(xù)的盤管。如圖3B所示，根據(jù)本發(fā)明所制作的熱管熱交換器38，通過U型彎頭31將相鄰的U型管30的開口端相互連接，從而構(gòu)成蛇形熱管36。在熱管外部套上導(dǎo)熱翅片32，最好是鋁質(zhì)翅片，構(gòu)成蛇形熱管熱交換器38。每根U型管30不使用吸液芯，而是在管道的內(nèi)壁上做成微溝槽33，即可進(jìn)行更多熱量的傳輸。圖3B中所示熱管熱交換器38在使用前，應(yīng)將預(yù)定數(shù)量的冷媒34注入蛇形熱管36的邊緣管道35的開口端。注入的冷媒的量必須充足，這樣熱管在運(yùn)行穩(wěn)定后，每根管道30中才會有足夠的冷媒，使得每根管道都能像蛇形熱管一樣進(jìn)行充分運(yùn)行。在這之前，通常認(rèn)為只有通過如圖3A和6A中所述的連接，將每根管道匯集在一起才能達(dá)到這樣的效果。但是，事實(shí)證明完全沒有必要采用這樣的方式，如果冷媒34被注入到如圖3B中所示的蛇形熱管的邊緣管道35內(nèi)，只要經(jīng)過幾分鐘的正常運(yùn)行后，冷媒將會均勻分布到如圖3B中所述的各個管道中。如圖4，以上述及的蛇形熱管加上翅片和框架后可以做成整體式熱管熱交換器40，并且在熱管熱交換器40的中央，做一個絕熱段41，將熱管44分成上下兩部分，上面部分43作為冷凝端，下面部分42作為蒸發(fā)端。當(dāng)溫度較高的空氣經(jīng)過熱管熱交換器40下面部分42的時(shí)候，管內(nèi)冷媒受熱蒸發(fā)，蒸汽上升到熱管熱交換器40的上面部分43，當(dāng)溫度較低的空氣經(jīng)過時(shí)，管內(nèi)冷媒冷凝并放出熱量。冷凝后的冷媒液體通過管道內(nèi)壁的微溝槽又回流到熱交換器的下面部分42，之后該過程不斷重復(fù)循環(huán)。如圖5所不,可以將若干個如圖3和圖4中所述的蛇形熱管50,布置成多排51的形式，構(gòu)成一個整體式熱管熱交換器52，從而可以增強(qiáng)熱管熱交換器的傳熱能力。如圖6B，蛇形熱管64也可分成兩個單獨(dú)的部分。該熱管包括一組蛇形盤管60，組成位置較低的蛇形部件65，作為熱管的蒸發(fā)端；一組蛇形盤管61，組成位置較高的蛇形部件66，作為熱管的冷凝端。與之前所述一樣，蛇形盤管60、61都由多個U型管組成，這些U型管有著相鄰的開口端并通過U型彎頭67而不是一根直銅管，將其連接到一起。事實(shí)證明，這個配置同圖6A中所述及的匯集管式的熱管熱交換器效果相同，但是在生產(chǎn)裝配時(shí)，卻要簡單和經(jīng)濟(jì)得多。蛇形部件65和66，通過蒸發(fā)管62和回流管63相互連接，從而構(gòu)成一個分體式的熱管64。如圖7所示，可以將若干個分體式熱管70組合起來，并通過蒸發(fā)管71和回流管73將蛇形部件相連，構(gòu)成一個包含蒸發(fā)端74和冷凝端76的熱管熱交換器72，該熱交換器的蒸發(fā)端和冷凝端都包括若干個蛇形盤管。與圖3到圖5的形式一樣，熱管熱交換器的蒸發(fā)端和冷凝端，都套有鋁質(zhì)翅片78來增強(qiáng)熱管的傳熱能力。熱管和熱管熱交換器可以用來增加現(xiàn)有空調(diào)機(jī)組的除濕量。將蛇形熱管熱交換器的蒸發(fā)端放在空調(diào)表冷器的進(jìn)風(fēng)處，用于對進(jìn)入系統(tǒng)的空氣進(jìn)行預(yù)冷和除濕；而冷凝端則放置在表冷器的出風(fēng)處，對過冷后的空氣進(jìn)行再熱。如圖8所示，將蛇形熱管熱交換器89安裝在現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)中，其中蒸發(fā)端80安裝在空調(diào)表冷器85之前的回風(fēng)氣流82中，而冷凝端81則被安裝在空調(diào)表冷器85后面的送風(fēng)氣流88中。這樣的布置，可以使冷媒在蒸發(fā)端80中蒸發(fā)并上升到冷凝端81。被表冷器·85冷卻后的空氣，經(jīng)過冷凝端81時(shí)被再熱，然后通過風(fēng)機(jī)84送入室內(nèi)。位于蒸發(fā)端80中的冷媒，通過蒸發(fā)吸收回風(fēng)氣流82中的熱量，并對還未進(jìn)入表冷器85的空氣進(jìn)行預(yù)冷。該預(yù)冷的作用是使表冷器85能夠析出更多的冷凝水87。蛇形熱管熱交換器89中的冷媒在蒸發(fā)后上升到冷凝端81，隨后冷凝并向送風(fēng)氣流88中釋放出熱量。這樣處理后，空調(diào)送風(fēng)的相對濕度會比較低，特別適合一些氣候潮濕的地區(qū)和某些工業(yè)以及商業(yè)環(huán)境中使用。對空調(diào)系統(tǒng)中的空氣做預(yù)冷和再熱處理有很多好處，同時(shí)還可節(jié)省大量的能源。例如，對空調(diào)回風(fēng)82進(jìn)行預(yù)冷，蛇形熱管熱交換器89可以減少空調(diào)壓縮機(jī)的制冷負(fù)荷。另外，通過降低送風(fēng)的相對濕度，空調(diào)的設(shè)定運(yùn)行溫度可以提高一些，也能達(dá)到相同的舒適效果。此外，通過熱管提供免費(fèi)的再熱，可取代當(dāng)前濕度控制系統(tǒng)中所用到的再熱措施，從而可以節(jié)省再熱系統(tǒng)所消耗的能源。如圖9所示，可以更清楚地理解空調(diào)系統(tǒng)中用于除濕的蛇形熱管熱交換器的工作原理。假定空調(diào)回風(fēng)溫度為35°C，經(jīng)過蛇形熱管熱交換器99的蒸發(fā)端92，將熱量傳輸?shù)綗峁艿睦涿街校沟美涿秸舭l(fā)。該熱量的傳遞，使經(jīng)過蒸發(fā)端92的空氣冷卻，假設(shè)空氣溫度下降到33°C。預(yù)冷后的空氣隨后經(jīng)過表冷器94冷卻并除濕，假設(shè)表冷器94后的出風(fēng)溫度為13°C?？諝庵械乃纸?jīng)過表冷器94凝結(jié)后作為冷凝水95被排出。過冷后的空氣96再經(jīng)過熱管的冷凝端97，吸收冷凝端97從蒸發(fā)端92中傳遞的熱量，被加熱到一個舒適溫度如15°C。冷凝端將熱量釋放到空氣中以后，熱管中的冷媒在冷凝端97凝結(jié)并回流到蒸發(fā)區(qū)域92。再熱后的空氣98從空調(diào)系統(tǒng)中被送出。這種通過利用蛇形熱管對空調(diào)系統(tǒng)中的回風(fēng)進(jìn)行預(yù)冷，并對送風(fēng)進(jìn)行再熱處理的方法，既可應(yīng)用于如圖3到圖5所示的整體式熱管熱交換器中，也可應(yīng)用到如圖6和圖7所示的分體式熱管熱交換器中。此外，蛇形熱管熱交換器在空調(diào)中的布置型式有很多種。比較實(shí)用的方式如圖8到圖12所示，其中圖8、圖9及圖10是整體式熱管熱交換器的布置型式，圖11和圖12則是分體式熱管熱交換器的布置型式。整體式熱交換器在空調(diào)系統(tǒng)中的安裝方式，可以是圖8、圖9中的豎直安裝，也可以是圖10中的水平安裝。如圖10所示，整體式熱交換器102就是水平安裝的形式。不過熱交換器中的蛇形熱管，更傾向于將位置較低的蒸發(fā)端104放在回風(fēng)氣流106中，而將位置較高的冷凝端105放在送風(fēng)氣流107中。翅片103用來增強(qiáng)熱管熱交換器102的傳熱能力。其工作原理與前面圖8和圖9所述的原理相同。如圖11所示，分體式蛇形熱管熱交換器110也可以傾斜地安裝在空調(diào)系統(tǒng)中。通過風(fēng)機(jī)117將回風(fēng)氣流115引入系統(tǒng)。熱交換器110中處于位置較低的蒸發(fā)端112，安裝在回風(fēng)氣流115入口與空調(diào)表冷器111之間；位置較高 的冷凝端113則安裝在空調(diào)表冷器111和送風(fēng)氣流116出口之間。蒸發(fā)端112和冷凝端113，可以用圖6和圖7所示的方式，將若干排蛇形盤管組合在一起。每個分體式熱管的下方蒸發(fā)盤管和上方冷凝盤管之間，都由相應(yīng)的蒸發(fā)管和回流管組成的連接管114相互連接。如圖12中所示，當(dāng)空調(diào)表冷器121豎直放置時(shí)，也可以使用分體式熱管熱交換器120，形式同圖6和圖7類似。熱交換器120中位置較低的蒸發(fā)端127布置在回風(fēng)氣流125中位于表冷器121進(jìn)風(fēng)之前的位置，蒸發(fā)端127由兩個分體式的蛇形熱管122堆疊組成，其中一個安裝在另一個的上方；熱交換器120中位置較高的冷凝端128布置在送風(fēng)氣流126中，冷凝端128由兩個分體式的蛇形熱管123堆疊組成。每個熱管的高、低兩部分由蛇形盤管組成，并通過連接管道124相互連接。與之前的描述一樣，空調(diào)回風(fēng)被蒸發(fā)端127預(yù)冷，通過表冷器后又被冷凝端128再加熱，從而可以增強(qiáng)了空調(diào)機(jī)組的除濕能力。當(dāng)然，本發(fā)明中的蛇形熱管熱交換器并不一定需要完全按照以上所述的方式安裝在空調(diào)系統(tǒng)里面。只需將系統(tǒng)按如下方式設(shè)計(jì)即可將一個或多個蛇形熱管中的蒸發(fā)端，放在空調(diào)系統(tǒng)的表冷器之前，先對回風(fēng)進(jìn)行預(yù)冷；冷凝端放在表冷器后面是送風(fēng)部位，對從表冷器出來的冷風(fēng)進(jìn)行再加熱。除了以上所述的蛇形熱管熱交換器外，本發(fā)明還包括所有應(yīng)用圖6B所示的連續(xù)封閉回路管道的熱管熱交換器。連續(xù)封閉回路管道包括兩個部分，第一部分可作為熱管的蒸發(fā)端，第二部分可作為熱管的冷凝端進(jìn)行工作。連續(xù)封閉回路管道中的“連續(xù)”表示該管道只有一個不可分割的單個回路。而“封閉回路”表示該管道本身包含有一個通道，這樣冷媒可以在整個管道內(nèi)移動，并可回到它最初所在的位置。在這個定義中，管道還包括有一個位于中間部位的絕熱段。但是該管道并不包括如圖6A所示的現(xiàn)有的技術(shù)部分。如上所述，在圖6B中，展示了一個根據(jù)本發(fā)明所制作的分體式熱管熱交換器，它有若干個U型管組成。分體式熱管64同時(shí)也是一個連續(xù)封閉回路管道。特別是圖6B中所示的熱管64，實(shí)際上就是一根長長的連續(xù)封閉回路管道。該封閉回路管道包括一個第一部分，即位置較低處的蛇形部分65，作為熱管的蒸發(fā)端；還包括一個第二部分，即位置較高處的蛇形部分66，作為熱管的冷凝端。由于圖6B中所示的熱管實(shí)際上是一跟長長的連續(xù)管道，當(dāng)熱管被安裝在一個空氣流中時(shí)，不同的蛇形區(qū)域65和66之間的壓差，將會推動冷媒在整個管道內(nèi)移動。根據(jù)上面所述，圖7中所示的分體式熱管74被安裝在熱管熱交換器72中。由于分體式熱管74不需位置的高差即可工作，因此熱管熱交換器72可以卡在表冷器前后進(jìn)行水平式的安裝。分體式熱管64在使用時(shí)，由于氣流在經(jīng)過熱管時(shí)對熱管中不同部位加熱的量都不同，從而在熱管內(nèi)部形成壓差。該壓差使得冷媒能夠以滲透的方式通過整個管道。由于分體式熱管64的連續(xù)封閉回路管道的特性，當(dāng)它水平安裝時(shí)，蛇形部分65和66中的所有的蛇形盤管60和61都可正常運(yùn)行。所有述及到熱管水平安裝時(shí)，都表示蛇形區(qū)域65和66所在的平面應(yīng)與地面垂直。因此，對于U型管的利用，已實(shí)現(xiàn)了如上所述的發(fā)明的一個目的。熱管在不利用高度差的條件下也能正常工作，可作為本發(fā)明的一個額外的目的。以下是兩個其他的連續(xù)封閉回路熱管形式。如圖14所示，用一個連續(xù)的封閉回路管道200，做在整體式熱管熱交換器205中作為熱管使用。該連續(xù)封閉回路管道200包括了一個蛇形區(qū)域203和一個非蛇形區(qū)域204。在本最佳實(shí)施例中，非蛇形區(qū)域是直線形式的。不過，在圖17中所表現(xiàn)的非蛇形區(qū)域204則是曲線形式的。連續(xù)封閉回路管道200被分為第一部分201和第二部分202。第一部分201既可 作為蒸發(fā)端，也可以作為冷凝端。而第二部分202將被作為對應(yīng)的冷凝端或蒸發(fā)端。整體式熱管熱交換器205的中間，有一個絕熱段，用來將連續(xù)封閉回路管道分成第一部分201和第二部分202。按照本最佳實(shí)施例所述，第一部分201僅構(gòu)成連續(xù)封閉回路200中的蛇形區(qū)域203的第一部分。連續(xù)封閉回路管道200的第二部分，則由蛇形區(qū)域203的第二部分，以及非蛇形區(qū)域(即直管)204組成。非蛇形區(qū)域204將蛇形區(qū)域連接成一個整體。盡管該最佳實(shí)施例所體現(xiàn)的連續(xù)封閉回路管道，是一個蛇形部件的形式。但我們要明白，只要管道能被分隔成兩部分，并能分別作為蒸發(fā)端和冷凝端使用，那么管道不論做成什么形式都是可以的。例如，該連續(xù)封閉回路管道，可以是一個簡單的圓形、橢圓形，也可以是一個方形。如圖15所示，連續(xù)封閉回路管道200位于一個平面210上，整體式熱管熱交換器205由一根管道200和翅片206組成。圖16是圖14和圖15中所示的整體式熱管熱交換器的另一個配置形式。如圖16所示，整體式熱管熱交換器圍繞著中間的絕熱段207彎曲，該連續(xù)封閉回路管道的形式為U型布置211。盡管在圖16中將圖14和圖15中所示的整體式熱管熱交換器彎曲成成U型布置，整體式熱交換器還可以圍繞中間的絕熱段207，向任何方向彎曲。如圖16A和圖16B中所示，整體式熱管熱交換器可以彎曲成L型，或是將201和202兩個部分向不同的方向延伸，形成一個曲線的形式。圖17也是一個整體式熱管熱交換器，由若干個與圖14中所示的管道200類似的連續(xù)封閉回路管道組成。在整體式熱管熱交換器205’中，連續(xù)封閉回路管道200’中的非蛇形部件，可以是一個直管204’的形式，也可以是一個彎管204”的形式。該整體式熱管熱交換器同時(shí)也包括一個中間的絕熱段以及能夠增強(qiáng)傳熱能力的翅片。圖18是對圖14所示的連續(xù)封閉回路管道進(jìn)行修改后的形式。圖18中所示的連續(xù)封閉回路管道300是三維形式的，所有的管道并不是像圖15和圖16中那樣布置在一個平面上的。圖18中的連續(xù)封閉環(huán)管300包括一個第一部分301和第二部分302。根據(jù)整體式三維熱管熱交換器305在風(fēng)道中的不同布置方式，第一部分301和第二部分302，可分別作為蒸發(fā)端或是冷凝端使用。同上述的其他整體式熱管熱交換器一樣，圖18中的三維熱管熱交換器也包括一個中間的絕熱段307以及能夠增強(qiáng)傳熱能力的翅片306。圖18A和18B是圖18中所示三維連續(xù)封閉回路管道的側(cè)視圖，圖19是俯視圖。圖20所示是用若干個，與圖18中三維連續(xù)封閉回路管道300類似的管道，組成的整體式三維熱管熱交換器。和管道200、200’以及管道300 —樣，圖20中的管道300’可以使冷媒在整個管道內(nèi)連續(xù)地移動。冷媒在管道內(nèi)的移動，是靠管道內(nèi)部的壓力以及管道外部的溫差進(jìn)行的。由于每個管道200、200’、300、300’都是一個連續(xù)封閉的回路管道，在運(yùn)行過程中
都有一部分冷媒，在整個管道內(nèi)部進(jìn)行完整的循環(huán)。實(shí)際上，冷媒能夠在整個管道內(nèi)部移動，是靠抽吸作用以滲透的方式進(jìn)行的。當(dāng)整體式熱管熱交換器開始工作，部分冷媒在整個 連續(xù)封閉回路管道內(nèi)部移動時(shí)，蛇形盤管中的每一根直管，比如圖20中的管道320，都可以以圖I中所示的現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)熱管的運(yùn)行方式進(jìn)行運(yùn)行。本發(fā)明中的連續(xù)封閉回路熱管，在使用時(shí)可以克服傳統(tǒng)熱管對重力的依賴，因?yàn)闊峁芾淠说母叨炔恍枰日舭l(fā)端高。因此，該連續(xù)封閉回路熱管可以很容易地安裝在表冷器的前后，或是安裝在現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)管中，從而增強(qiáng)表冷器的除濕能力。此外，通過利用重力作用，和連續(xù)封閉回路熱管形成的冷媒的抽吸作用，本發(fā)明中的熱管熱交換器比傳統(tǒng)的熱管熱交換器的傳熱能力要大得多。圖21到圖23是整體式熱管熱交換器405以不同的方向，安裝在空調(diào)回風(fēng)管路Dl和送風(fēng)管路D2之間的幾種方式。因?yàn)槭沁B續(xù)封閉回路的熱管，整體式熱管熱交換器405在風(fēng)管中的安裝方式，對熱管的實(shí)際運(yùn)行是無關(guān)緊要的，這是因?yàn)楸景l(fā)明的熱管在工作時(shí)并不需要重力。無論以哪種方式布置，整體式熱管熱交換器405可以使用圖14中所示的連續(xù)封閉回路管道200，也可以使用圖18中所示的三維連續(xù)封閉回路管道300。無論是上述的哪種方式，連續(xù)封閉回路管道都包含一個第一部分401和第二部分402。如圖21中所示，第一部分401安裝在回風(fēng)管Dl中，作為整體式熱管熱交換器405的蒸發(fā)端；第二部分402安裝在送風(fēng)管D2中，作為整體式熱管熱交換器405冷凝端。圖21是風(fēng)管上下布置的結(jié)構(gòu)形式，圖22是熱管熱交換器405在垂直并排風(fēng)管中的安裝形式。圖23是熱管熱交換器405在水平并排風(fēng)管中的安裝形式。因?yàn)樵跓峤粨Q器405中使用了連續(xù)封閉回路管道，熱管熱交換器在工作時(shí)不再依賴兩端的高差，那么熱管熱交換器就可以如圖23中所示那樣，安裝在水平并排的風(fēng)管中。熱管熱交換器405中的連續(xù)封閉回路管道的布置，類似與圖14和圖18中的方式。由于使用了連續(xù)封閉回路管道，熱管熱交換器既可安裝在垂直并排的風(fēng)管中，也有安裝在水平并排的風(fēng)管中。圖14到圖23所描述的用于整體式熱管熱交換器的連續(xù)封閉回路熱管，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明所要達(dá)到的其中一個目的。該實(shí)現(xiàn)方法中用到了連續(xù)封閉回路管道和冷媒。當(dāng)該管道被用作熱管使用時(shí)，管道內(nèi)部壓差產(chǎn)生的抽吸作用，將使冷媒在整個連續(xù)封閉回路管道內(nèi)部進(jìn)行流動。事實(shí)上冷媒是以滲透的方式，被強(qiáng)制通過整個管道的。因?yàn)槔涿绞潜粡?qiáng)制通過整個管道的，所以熱管的管徑，與傳統(tǒng)熱管的管徑相比，可以做的更小。由此可見，使用了連續(xù)封閉回路管道的熱管熱交換器，生產(chǎn)起來會變得很簡單，并且在安裝形式上，也不在依賴重力的作用。通過本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)性能更好，安裝更方便的熱管熱交換器。[0092]需要說明的是，本發(fā)明中使用了連續(xù)封閉回路管道的熱管，其應(yīng)用領(lǐng)域并不限制在最佳實(shí)施例中所描述的那些方面，需要用到熱管的其他領(lǐng)域都可以。如附件中的權(quán)利要求，在不違背本發(fā)明的主旨和范圍的前提下，可對發(fā)明最佳實(shí)施例的表現(xiàn)形式，進(jìn)行各種修
改和改進(jìn)。
權(quán)利要求1.一種三維熱管熱交換器，其特征在于該熱交換器包含一根蛇形熱管，該熱管具有多個U型管，U型管具有相鄰的開口，再用U型彎頭連接相鄰的開口端，并形成一個簡單的蛇形熱管，在這些管道內(nèi)都充有適量的冷媒，在U型管上套上翅片，構(gòu)成一個蛇形熱管熱交換器，該蛇形熱管熱交換器可以在中間做一個絕熱段，將蒸發(fā)端和冷凝端隔開，構(gòu)成一個整體式的熱管熱交換器；或者通過蒸發(fā)管和回流管，將兩個分開放置的蒸發(fā)端盤管和冷凝端盤管相連，構(gòu)成一個分體式的熱管熱交換器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種三維熱管熱交換器，其特征在于所述交換器還包含一個連續(xù)的封閉回路管道，其中第一段作為蒸發(fā)端，第二段作為冷凝端，該連續(xù)的封閉回路中注入一種冷媒，使之構(gòu)成一個熱管，該連續(xù)的封閉回路中的第一段和第二段，可以是連續(xù)封閉回路中蛇形管道的一部分，也可以是單獨(dú)的蛇形管道部件本身。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種三維熱管熱交換器，利用U形彎頭，將多根管道連接組合成蛇形熱管的形式，通過U形彎頭連接的熱管熱交換器可形成充分連續(xù)的盤管。蛇形熱管，熱交換器可以做成一個整體式的熱交換器，冷凝端和蒸發(fā)端之間，通過一個絕熱段隔開；或者做成分體式的熱交換器，通過蒸發(fā)管和回流管，將蒸發(fā)端和冷凝端相連。三維熱管熱交換器可以形成一個連續(xù)的閉環(huán)回路，這樣，不管有沒有重力進(jìn)行輔助回流，熱交換器都可以工作。生產(chǎn)蛇形熱管需要將多個U形管相互連接，構(gòu)成一個蛇形熱管回路，其中的一個管道有開口端，只需在開口端一次性注入足夠的冷媒，即可使得所有的管道都可以作為一個單獨(dú)的熱管進(jìn)行工作。三維熱管熱交換器可用于增強(qiáng)空調(diào)除濕效果、能量回收以及局部空間的散熱等方面。
文檔編號F28D15/02GK202719909SQ201220444070
公開日2013年2月6日 申請日期2012年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月3日
發(fā)明者李躍 申請人:蘇州浩佳節(jié)能科技有限公司