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CN1890518A - 热传递增强的蒸发器设备及方法 - Google Patents

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CN1890518A
CN1890518A CNA2004800357920A CN200480035792A CN1890518A CN 1890518 A CN1890518 A CN 1890518A CN A2004800357920 A CNA2004800357920 A CN A2004800357920A CN 200480035792 A CN200480035792 A CN 200480035792A CN 1890518 A CN1890518 A CN 1890518A
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CNA2004800357920A
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M·W·阿莉森
M·贝克尔
C·索娃
M·安德烈森
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Scotsman Ice Systems mile High Equipment Co & Sco
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Scotsman Ice Systems mile High Equipment Co & Sco
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Abstract

本发明涉及热传递增强的蒸发器设备及方法。一种蒸发器设备以及制造该设备的方法。该蒸发器设备包括其中嵌有制冷剂管(36)的优选地由铝或合金制成的单件式金属体部(22)。该金属体部还包括从至少一个表面突出的限定冰形成单元的阵列的水平翅片(54，56)和垂直隔板(28)。该单件式金属体部通过模铸造工艺来形成，该工艺消除了传统的对分离的蒸发器盘、制冷剂管件、垂直隔板、水平翅片以及其它部件进行组装的步骤。

Description

热传递增强的蒸发器设备及方法
发明领域
本发明涉及一种用于制冰机的蒸发器设备，该设备具有少量部件，并且在循环的制冷剂和冰形成表面之间的热传递增强。本发明还涉及一种用于制造该蒸发器设备的方法。
背景技术
蒸发器设备通常包括以一定的型式布置的制冰单元的阵列以及靠近该型式设置的制冷剂管，该制冷剂管用于在制冰时进行冷却而在解冻和收获时用于加热。例如，所述型式可以是多个平行的行或由水平行和垂直列组成的栅格。
已知采用导热金属如铜或铝来构造制冰单元阵列。在美国专利No.4,459,824中示出铜制蒸发器设备的一个例子。该蒸发器设备-当由铜制成时-镀有合适的金属如锡或镍。国家卫生基金条例要求进行电镀，该条例禁止使用铜部件与食品接触。电镀工艺会产生需要用在环境方面可接受的方法来处理的废品。此外，在构造单元阵列或在将单元连接到其它部件中使用的焊点处可能产生电镀脱落，在制冰工艺中使用的水可能流过该焊点处。这样可能导致会污染冰的铜氧化物的形成。
在美国专利No.3,430,452、No.5,129,237以及No.5,193,357中示出利用铝部件构造制冰单元阵列的蒸发器设备的例子。例如，美国专利No.5,193,357公开了多个并排布置以形成制冰单元栅格的水平的整体铝制件。但是，各制冰单元的背部包括一全部或部分地填充有钎焊材料的间隙。硬钎焊材料或软钎焊材料可能随着时间推移而劣化，从而产生不可靠性。此外，该蒸发器设备构造局限于单侧制冰单元阵列。
美国专利No.6,247,318公开了一种包括多个并排组装的垂直隔板的蒸发器设备，该蒸发器设备具有镗孔，由铜管制成的管道拧在镗孔中并以机械的方式膨胀。然后，外部管弯头通过钎焊连接到管道以形成(与管道)相邻的弯曲部。该蒸发器设备包括多种必须组装的部件以及位于由垂直隔板形成的蒸发器体部外侧的管弯头。
美国专利No.5,129,237公开了一种由其上延伸出成行宽翅片的基板构造成的蒸发器设备。该蒸发器设备为包括多个水平镗孔的模制体，该水平镗孔通过模制体外部的多个管弯头相互连接。该布置具有要求将管弯头组装到体部的镗孔以及组装多种部件的缺点。
因此，需要一种不用硬钎焊材料或软钎焊材料形成的蒸发器设备。
还需要一种具有少量部件的蒸发器设备。
发明内容
本发明的蒸发器设备包括一金属体部，该金属体部具有嵌入其中的弯曲型式的金属制冷剂管，并且该金属体部的形状制成具有从其表面突出的多个平行翅片。该金属体部优选地由选自下列材料的金属制成：铝和铝合金。
在本发明的蒸发器的一实施例中，弯曲型式(的金属制冷剂管)全部嵌入在体部中。弯曲型式优选地为包括多个管道的蛇形型式，该多个管道至少部分地与翅片之间的空间对齐。制冷剂管具有位于体部外侧的第一端部和第二端部。制冷剂管优选地由选自下列材料的金属制成：铜和不锈钢。
翅片优选地向下倾斜一微小的角度，以利用重力移走冰。
在本发明的蒸发器设备的另一实施例中，金属体部包括多个从其表面突出的垂直隔板。垂直隔板、翅片以及(金属体部)表面限定冰形成单元的阵列。弯曲布置(的金属制冷剂管)至少部分与一个或多个冰形成单元对齐。
在本发明的蒸发器设备的另一实施例中，金属体部具有多个第一翅片从其上突出的第一表面和多个第二平行的翅片从其上突出的第二表面。弯曲型式包括多个至少部分地与各多个翅片之间的空间对齐的管道。
在本发明的蒸发器设备的另一实施例中，金属体部还包括从第一表面突出的多个第一垂直隔板和从第二表面突出的多个第二垂直隔板。第一垂直隔板、第一翅片以及第一表面限定冰形成单元的第一阵列。第二隔板、第二翅片以及第二表面限定冰形成单元的第二阵列。
本发明的方法按照下列步骤制造用于制冰机的蒸发器设备：将具有弯曲型式的金属制冷剂管放置在铸模中，并将熔化的金属浇铸在铸模中，从而熔化的金属形成嵌入有弯曲型式(的金属制冷剂管)的体部。该铸模的形状制成能形成多个从体部的表面突出的翅片。所述金属优选地选自下列材料：铝和铝合金。制冷剂管优选地由选自下列材料的金属制成：铜和不锈钢。
弯曲型式优选地为蛇形型式，该蛇形型式包括多个至少部分地与翅片间的空间对齐的管道。
在本发明的方法的另一实施例中，制冷剂管具有位于体部外侧的第一端部和第二端部。
在本发明的方法的另一实施例中，翅片向下倾斜一微小角度，以利用重力来移走冰。
在本发明的方法的另一实施例中，多个垂直隔板从(金属体部)表面突出。垂直隔板、翅片以及(金属体部)表面限定冰形成单元的阵列。弯曲布置(的金属制冷剂管)至少部分地与一个或多个冰形成单元对齐。
在本发明的方法的另一实施例中，金属体部具有多个第一平行翅片从其上突出的第一表面和多个第二平行翅片从其上突出的第二表面。弯曲型式包括多个至少部分地与各多个翅片间的空间对齐的管道。
在本发明的方法的另一实施例中，多个第一垂直隔板从第一表面突出，多个第二垂直隔板从第二表面突出。第一垂直隔板、第一翅片以及第一表面限定冰形成单元的第一阵列。第二垂直隔板、第二翅片以及第二表面限定冰形成单元的第二阵列。
附图说明
结合附图参照下列说明可以了解本发明的其它和进一步目的、优点和特点，其中，相同的参考标号表示相同的结构元件：
图1是本发明的蒸发器设备的平面图；
图2是图1的蒸发器设备的侧视图；
图3是图1的沿线3截取的剖视图；以及
图4是图3的细部4的视图。
具体实施方式
参照图1-4，本发明的蒸发器设备包括单件式或一体的体部22，该体部22为其中嵌有制冷剂管36的单件式一体的金属结构。制冷剂管36具有延伸到体部22外侧的管端部38和40。
体部22具有优选地基本平行的并彼此相对的第一表面44和第二表面46。体部22还包括多个从第一表面44向外突出的翅片54。沿第一表面44水平延伸的翅片54相互间隔开并基本平行。体部22还包括多个从第二表面46向外突出的翅片56。沿第二表面46水平延伸的翅片56相互间隔开并基本平行。翅片54和56基本彼此相对地布置。
体部22还包括多个沿第一表面44设置的垂直隔板28。垂直隔板28间隔开并彼此平行。垂直隔板28与水平翅片54一起形成以行、列布置的冰形成单元的阵列。蒸发器设备20还包括多个沿第二表面46设置的垂直隔板32。垂直隔板32间隔开并彼此平行。垂直隔板32与水平翅片56一起形成以行、列布置的冰形成单元的阵列。
体部22还包括基本平行于垂直隔板28和32的垂直侧边24和26。
第一表面44上的冰形成单元与第二表面46上的冰形成单元基本对齐。制冷剂管36具有蛇形的弯曲布置，该布置具有沿冰形成单元的水平行延伸的管道50。弯头42与管道50一起形成蛇形型式。
各冰形成单元是基本相同的。下面将作为示例对图1、3和4中所示的冰形成单元30进行详细说明。翅片54A和54B、体部22的第一表面44以及垂直隔板28A和28B限定冰形成单元30。冰形成单元30具有位于第二表面46上基本相对的镜像冰形成单元34。制冷剂管36的最顶部的管50至少部分地与冰形成单元30和34对齐。因为制冷剂管36嵌在体部22中，所以从制冷剂管36中的制冷剂流到冰形成单元30和34的热传递非常有效。
参照图3和4，翅片54和56的横截面通常从第一和第二表面向翅片的端部逐渐变窄。例如，翅片54B的表面60具有微小的约30°的倾角，以便在收获循环期间释放方形冰块。翅片54B的表面62具有一微小的约15°的倾角，以确保水渗透到冰形成单元30的后部。
此外，方形单元的侧边即垂直隔板28和32从第一表面44和第二表面46向外逐渐变窄。优选地，锥角约为5°。这样做既利于铸造工艺，又利于在冰块开始滑离体部22时让空气进入到冰块的后面。锥角可以是任何大于约1°的角。当锥角增大时，用于铸造的材料也会增加。锥角越小，其对收获的作用越小，因为可以进入到冰块后面的空气越少。
体部22是这样形成的：将蛇形弯曲布置的制冷剂管36放置在铸模中，然后向铸模中浇铸熔化的金属，从而熔化的金属包住制冷剂管36或将制冷剂管36嵌入其中。铸模的形状允许制冷剂管端部38和40位于熔化金属的外部。铸模的形状还允许通过铸造工艺步骤来形成垂直隔板28和32以及侧边24和26。因此，体部22形成为单件式一体结构，弯曲布置的制冷剂管36嵌入或包在该结构中。
体部22优选地由铝或铝合金制成，并且制冷剂管36优选地由铜或不锈钢制成。
蒸发器设备20的所有表面涂有防腐蚀的涂层。涂层例如可以为镍或锡镀层。
本发明的蒸发器设备具有以下优点：
1.热传递增强。因为铝包住了制冷剂管，所以允许通过制冷剂管的整个周面进行热传递，而不是通过制冷剂管的与保持制冰翅片的盘接触的一部分表面来传递热量。
2.由于两个制冰表面仅使用一根铜制制冷剂管，所以热传递增强。
3.部件数量减少。只有嵌有制冷剂管36的单件式结构的金属体部22，而传统的设计具有制冷剂管、盘以及多个条。
4.不用依靠敏感的接合工艺如钎焊。因此，蒸发器组件不会裂开。
5.重量更轻。(铝比铜轻。)
6.更容易制造。
尽管蒸发器设备20示出为在体部22的两侧有冰形成单元，但是可以想到体部22可以只在一侧具有冰形成单元。在此情况下，一侧的翅片可以省略或简单地不使用。此外，在不要求方形冰块的情况下，垂直隔板可以省略。在此情况下，冰可以沿相邻翅片间的空间的长度形成。
因此，已参照本发明的具体优选形式对本发明进行了说明，显然，可以对本发明进行各种改变和修改，而不会脱离所附权利要求中限定的本发明的精神和范围。

Claims (22)

1.一种用于制冰机的蒸发器设备，该设备包括一金属体部，该金属体部具有嵌入其中的弯曲型式的金属制冷剂管，并且该金属体部的形状制成具有从其表面突出的多个平行翅片。
2.根据权利要求1所述的蒸发器设备，其特征在于，所述体部由选自下列材料的金属制成：铝和铝合金。
3.根据权利要求1所述的蒸发器设备，其特征在于，所述弯曲型式的金属制冷剂管全部嵌入所述体部；所述弯曲型式是包括多个管道的蛇形型式，该多个管道至少部分地与所述翅片间的空间对齐。
4.根据权利要求1所述的蒸发器设备，其特征在于，所述制冷剂管具有位于所述体部外侧的第一端部和第二端部。
5.根据权利要求1所述的蒸发器设备，其特征在于，所述翅片向下倾斜一微小的角度，以利用重力移走冰。
6.根据权利要求1所述的蒸发器设备，其特征在于，所述制冷剂管由选自下列材料的金属制成：铜和不锈钢。
7.根据权利要求1所述的蒸发器设备，其特征在于，所述金属体部包括多个从所述表面突出的垂直隔板，所述垂直隔板、所述翅片以及所述表面限定冰形成单元的阵列。
8.根据权利要求7所述的蒸发器设备，其特征在于，所述弯曲布置的金属制冷剂管至少部分地与一个或多个所述冰形成单元对齐。
9.根据权利要求1所述的蒸发器设备，其特征在于，所述表面是第一表面，所述多个翅片为多个第一翅片；所述体部的形状制成具有第二表面，多个平行的第二翅片从该第二表面上突出。
10.根据权利要求9所述的蒸发器设备，其特征在于，所述弯曲型式包括多个至少部分地与各多个所述翅片间的空间对齐的管道。
11.根据权利要求9所述的蒸发器设备，其特征在于，所述金属体部还包括从所述第一表面突出的多个第一垂直隔板以及从所述第二表面突出的多个第二垂直隔板；所述第一垂直隔板、所述第一翅片以及所述第一表面限定冰形成单元的第一阵列；所述第二隔板、所述第二翅片以及所述第二表面限定冰形成单元的第二阵列。
12.一种制造用于制冰机的蒸发器设备的方法，该方法包括：
将具有弯曲型式的金属制冷剂管放置在铸模中；以及
将熔化的金属浇铸在所述铸模中，从而所述熔化金属形成嵌入有所述弯曲型式的金属制冷剂管的体部；所述铸模的形状制成能形成多个从所述体部突出的翅片。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述金属选自下列材料：铝和铝合金。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述弯曲型式为蛇形型式，该蛇形型式包括多个至少部分地与所述翅片间的空间对齐的管道。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述制冷剂管具有位于所述体部外侧的第一端部和第二端部。
16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述翅片向下倾斜一微小角度，以利用重力来移走冰。
17.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述制冷剂管由选自下列材料的金属制成：铜和不锈钢。
18.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括多个从所述表面突出的垂直隔板，所述垂直隔板、所述翅片以及所述表面限定冰形成单元的阵列。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述弯曲布置的金属制冷剂管至少部分地与一个或多个所述冰形成单元对齐。
20.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述表面是第一表面，所述多个翅片是多个第一翅片；所述体部的形状制成具有第二表面，多个平行的第二翅片从该第二表面上突出。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述弯曲型式包括多个至少部分地与各多个所述翅片间的空间对齐的管道。
22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，还包括从所述第一表面突出的多个第一垂直隔板以及从所述第二表面突出的多个第二垂直隔板；所述第一垂直隔板、所述第一翅片以及所述第一表面限定冰形成单元的第一阵列；所述第二隔板、所述第二翅片以及所述第二表面限定冰形成单元的第二阵列。
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