換熱器及其連接方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種換熱器，該換熱器包括：大致平行設(shè)置的多根換熱管；翅片，所述翅片連接至所述換熱管；其中，所述換熱器還包括設(shè)置在翅片的翻邊結(jié)構(gòu)和換熱管之間或在翅片的翻邊結(jié)構(gòu)外的中間部件；所述中間部件設(shè)置有延伸到所述翅片之間的空氣通道中的延伸段。另外，本發(fā)明還提供了一種連接換熱器的翅片與換熱管的連接方法。
【專利說明】換熱器及其連接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及暖通空調(diào)、汽車、制冷以及運輸領(lǐng)域，尤其涉及用于蒸發(fā)器、冷凝器、水箱、熱泵等的換熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)的管翅片換熱器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其包括多根換熱管I和安裝到其上的翅片2。通常，翅片2的結(jié)構(gòu)如圖2所示。如圖3所示，示出了翅片2和換熱管I的機械脹管連接方式或加工工藝。翅片2開孔的直徑稍大于換熱管I的直徑。翅片2穿入換熱管1，等全部翅片2安裝完成后，然后用脹管機的脹頭3伸入換熱管I內(nèi)進行脹管。脹管機的脹頭3直徑略大于翅片2開孔直徑，脹管后可以保證換熱管I與翅片2緊密貼合。
[0003]如圖4所示，示出了微通道/平行流換熱器的結(jié)構(gòu)。在該換熱器中所有部件的材料均為鋁材。換熱扁管21與翅片22如圖所示地捆扎緊后送入釬焊爐進行焊接。出爐后再將翅片22和換熱扁管21焊接在一起。釬焊過程包括釬劑噴涂、干燥、加熱、焊接、冷卻等。
[0004]眾所周知，相同的換熱器尺寸，換熱管的水力直徑越小，換熱性能會越高，材料成本越低。但是機械脹管技術(shù)受換熱管直徑的影響較大，目前只能應(yīng)用于直徑大于5mm的銅管，而且鋁管不適用該技術(shù)。對于目前空調(diào)行業(yè)性價比的無限追求是一個很大的局限。
[0005]釬焊技術(shù)可用于小水力直徑換熱管換熱器。微通道換熱器就采用該技術(shù)，具有非常好的換熱性能。但是釬焊工藝復(fù)雜，設(shè)備投資高，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問題大大限制了微通道換熱器的市場競爭力。
[0006]有鑒于此，確有需要提供一種能夠至少部分地解決上述問題的新型的換熱器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題和缺陷的至少一個方面。
[0008]在一個方面中，本發(fā)明提供了一種換熱器，該換熱器包括:大致平行設(shè)置的多根換熱管；翅片，所述翅片連接至所述換熱管；其中，所述換熱器還包括設(shè)置在翅片的翻邊結(jié)構(gòu)和換熱管之間或在翅片的翻邊結(jié)構(gòu)外的中間部件；，所述中間部件設(shè)置有延伸到所述翅片之間的空氣通道中的延伸段。
[0009]具體地，多個所述中間部件通過各自的所述延伸段彼此連接。
[0010]具體地，所述中間部件還包括設(shè)置在所述中間部件上的平臺，并且所述延伸段與所述平臺相連接。
[0011]優(yōu)選地，所述延伸段在所述換熱管的延伸方向上的高度為h，相鄰的所述翅片在所述換熱管的延伸方向上的間距為H，則h/H ( 0.5。
[0012]優(yōu)選地，所述延伸段在垂直于所述換熱管的延伸方向上的寬度為1，相鄰的所述翅片在垂直于所述換熱管的延伸方向上的寬度為L，則hl/HL ( 0.26。
[0013]具體地，所述中間部件在其圓周上設(shè)置有槽。
[0014]具體地，所述槽從所述中間部件的頂部延伸至其底部，或所述槽從所述中間部件的底部部分地向上延伸或從所述中間部件的頂部部分地向下延伸。
[0015]具體地，所述翅片的翻邊結(jié)構(gòu)用于連接所述換熱管或中間部件。
[0016]在本發(fā)明的一個實施例中，所述中間部件的橫截面為大致梯形，且所述中間部件沿其頂部至底部的方向設(shè)置有供所述換熱管穿過的孔，且所述翅片的翻邊結(jié)構(gòu)在所述中間部件的孔的軸向上帶有一傾角。
[0017]優(yōu)選地，所述中間部件上的外側(cè)傾角大于等于80。且小于等于90。。
[0018]優(yōu)選地，所述翅片的翻邊結(jié)構(gòu)的所述傾角略小于所述中間部件的外側(cè)傾角。
[0019]具體地，所述換熱管為圓形或者非圓形形狀。
[0020]具體地，所述中間部件由高導(dǎo)熱材料制成。
[0021]優(yōu)選地，所述中間部件由鋁合金或銅合金制成。
[0022]在本發(fā)明的另一方面中，還提供了一種連接換熱器中的翅片和換熱管的連接方法，其中所述換熱器為上述的換熱器，所述連接方法包括使用中間部件來連接所述翅片和換熱管。
[0023]在本發(fā)明中，提供了一種新的換熱器及一種翅片與換熱管的新型的連接方式。因此，本發(fā)明可以在保證換熱性能和可靠性能的情況下，避免使用釬焊工藝和機械脹管工藝，從而解決了工藝不穩(wěn)定，制造成本高以及機械脹管工藝應(yīng)用局限性大的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]本發(fā)明的這些和/或其他方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對優(yōu)選實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0025]圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的管翅片換熱器的結(jié)構(gòu)視圖；
[0026]圖2是根據(jù)圖1的換熱器的翅片的正視圖和對應(yīng)的側(cè)視圖；
[0027]圖3是采用現(xiàn)有技術(shù)的機械脹管工藝連接換熱器的過程的示意圖；
[0028]圖4是采用現(xiàn)有技術(shù)的釬焊工藝制造的換熱器的視圖；
[0029]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的換熱器的正視圖和端視圖；
[0030]圖6是沿圖5的線A-A切割獲得的剖視圖；
[0031]圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的換熱器的中間部件的側(cè)視圖和俯視圖；
[0032]圖8a是圖7所示的中間部件的外側(cè)傾角的視圖；
[0033]圖8b是圖7所示的翅片的翻邊傾角的視圖；
[0034]圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的中間部件的視圖；
[0035]圖10是多個如圖7所示的中間部件彼此連接在一起的裝配視圖；
[0036]圖1la-1lb是帶有槽設(shè)置的中間部件的視圖；
[0037]圖12是根據(jù)圖6的換熱器的B-B視圖；
[0038]圖13是使用根據(jù)本發(fā)明所示的換熱器的關(guān)于空氣側(cè)壓降的軟件模擬結(jié)果視圖；和
[0039]圖14是使用本發(fā)明所示的換熱器的關(guān)于換熱量或能力的軟件模擬結(jié)果視圖?！揪唧w實施方式】
[0040]下面通過實施例，并結(jié)合附圖5-14，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。在說明書中，相同或相似的附圖標(biāo)號指示相同或相似的部件。下述參照附圖對本發(fā)明實施方式的說明旨在對本發(fā)明的總體發(fā)明構(gòu)思進行解釋，而不應(yīng)當(dāng)理解為對本發(fā)明的一種限制。
[0041]參見圖5，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例所述的換熱器10。結(jié)合圖6所示，換熱器10包括:大致平行設(shè)置的多根換熱管11、翅片12和中間部件13。翅片12通過中間部件13與換熱管11連接。
[0042]在本實施例中，中間部件13位于翅片12和換熱管11之間并且分別與翅片12和換熱管11連接。中間部件13是翅片12與換熱管11有效傳熱的橋梁。
[0043]另外，可以理解，中間部件還可以設(shè)置在翅片的翻邊結(jié)構(gòu)外，即翅片的翻邊結(jié)構(gòu)直接與換熱管連接，而中間部件通過焊接等方式連接至所述翻邊結(jié)構(gòu)的外表面上。
[0044]具體參見圖7，示出了本發(fā)明的一種形式的中間部件13。在中間部件13的底部的側(cè)邊緣上設(shè)置有延伸段131，例如在中間部件13的底部的兩個相對的側(cè)邊緣上分別設(shè)置有兩個延伸段131。結(jié)合圖6可知，通常，延伸段131延伸到相鄰的翅片12之間的空氣通道14處，起到擾動氣流的作用，加強空氣側(cè)的換熱?？梢岳斫?，可以在中間部件13的底部的邊緣或圓周的位置處設(shè)置I個或更多個延伸段，而不限于圖示的情形。
[0045]參見圖7，中間部件13上設(shè)置有供換熱管11穿過的通孔133，通孔133從中間部件13的頂部134貫穿至底部136。由于在本示例中換熱管11為圓形形狀，故通孔133也對應(yīng)地設(shè)置為圓形形狀。當(dāng)然，當(dāng)換熱管11為扁管或其他形狀的非圓管形式的管道時，可以根據(jù)需要對應(yīng)地設(shè)置通孔133的形狀。另外，在圖7中還示出了連接頂部134和底部136的側(cè)面135。
[0046]在本示例中，如圖6所示，在延伸段131上設(shè)置有翅片12，S卩翅片12通過中間部件13的延伸段131與換熱管11連接。另外，翅片12具有在其兩端設(shè)置的翻邊結(jié)構(gòu)121和連接翻邊結(jié)構(gòu)121的平直段122。通過翻邊結(jié)構(gòu)121固定于中間部件13的側(cè)面135上。當(dāng)然，翅片12還可以根據(jù)本領(lǐng)域的其他已知的技術(shù)連接至中間部件13。
[0047]參見圖8a，在本實施例中，中間部件13設(shè)置為圓臺狀，其橫截面形狀大致為梯形(未示出)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要設(shè)置其中間部件13的形狀，例如可以將中間部件設(shè)置為圓柱體、正方體或長方體等形狀。如圖8a所示，中間部件13的側(cè)面135相對于其底部136的外側(cè)傾角為角度e。優(yōu)選地，采用外側(cè)的傾角e大于等于80。，且小于等于90小。
[0048]參見圖8b，翅片12的翻邊結(jié)構(gòu)121在中間部件13的通孔133的軸向上設(shè)置有一傾角d，優(yōu)選地，傾角d略小于中間部件13的外側(cè)傾角e。這樣使得翅片12與中間部件13可以通過翻邊結(jié)構(gòu)121彼此更好地固定連接。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要采用其它已知的替代方式來固定連接翅片與中間部件，其方式不限于此。
[0049]如圖9所示，在另一可替代的示例中，中間部件13的底部還設(shè)置有平臺132，例如設(shè)置在中間部件13的側(cè)面135上，通常，平臺132設(shè)置成如圖所示的與底部136平齊。相應(yīng)地，延伸段132則設(shè)置在平臺132的側(cè)面上。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要選擇是否設(shè)置平臺，也可以根據(jù)需要來設(shè)置延伸段的數(shù)目和/或位置，例如延伸段131可以設(shè)置為一個或任意幾個?？梢詫⒀由於?31設(shè)置在平臺132的其它位置。另外，也可以在沒有設(shè)置平臺132時，將延伸段131設(shè)置在中間部件13的例如中部的其他位置上等。
[0050]參見圖10，示出了多個彼此連接的上述的多個中間部件13。多個中間部件13通過上述的延伸段131和/或翻邊結(jié)構(gòu)121在垂直于換熱管11的延伸方向的方向上彼此連接。上述的多個中間部件13裝配在一起的構(gòu)造，可以是一次加工成形，也可以是將單個中間部件13通過焊接等方式彼此連接。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要采取其它已知的連接方式進行所述連接。例如，中間部件13還可以在換熱管11的延伸方向上彼此連接，中間部件的連接方式和連接形狀并不限于此。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以根據(jù)需要來選擇中間部件彼此連接的數(shù)目，例如中間部件可以設(shè)置為兩個、三個或任意幾個。
[0051]在本發(fā)明中，中間部件13的材料由導(dǎo)熱材料或高導(dǎo)熱材料制成，優(yōu)選鋁合金或者銅合金。中間部件13與換熱管11可以通過焊接等方式固定連接。例如中間部件13可以直接焊接在換熱管11上，也可以在中間部件13上設(shè)置可以供換熱管穿過的通道等，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要用其它已知的替代方式連接中間部件13和換熱管11。
[0052]可以理解，還可以以上述相同的連接方式連接圖9所示的帶有平臺132的中間部件13。參見圖lla-llb，為了安裝和/或構(gòu)造需要，在中間部件13上設(shè)置了為其在收縮時提供空間的槽139 (通常設(shè)置在其圓周上)。槽139從中間部件13的頂部134貫穿地延伸至其底部135。另外還可以設(shè)置從中間部件13的底部135部分地向上延伸的槽137或從中間部件13的頂部134部分地向下延伸的槽138。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要來設(shè)置槽，其設(shè)置方式不限于此。
[0053]參見圖12，示出了沿圖6所示的線B-B切割獲得的剖視圖。在換熱器10中，相鄰的翅片12在換熱管11的延伸方向上的間距設(shè)置為H。單排翅片12在垂直于換熱管11的延伸方向的方向上的寬度設(shè)置為L，中間部件13的延伸段131在換熱管11的延伸方向上的高度設(shè)置為h，在垂直于換熱管11的延伸方向的方向上的寬度設(shè)置為I。結(jié)合圖13所示的關(guān)于使用本發(fā)明圖6所示的換熱器10的空氣側(cè)壓降的軟件模擬結(jié)果視圖可知，當(dāng)h/H>0.5時，空氣側(cè)壓降會增加50%以上，因此需要使h/H≤0.5。參見圖12和圖14所示的關(guān)于使用本發(fā)明圖6所示的換熱器10的換熱量或能力的軟件模擬結(jié)果視圖可知，中間部件13的延伸段131可以增加空氣擾動，增強空氣側(cè)換熱。但是如果該延伸段131的體積太大，會影響空氣的流動，增加空氣的風(fēng)阻，從而會減少空氣通過量，反而會減小換熱器10的換熱量。當(dāng)hl/HL>0.26時，換熱量會降低到最高點的85%以下。因此，需要使hl/HL ( 0.26。
[0054]需要說明的是，圖13和14所示的模擬結(jié)果均可以本領(lǐng)域所公知的相關(guān)的模擬軟件獲得，故在此不再對其詳細描述。
[0055]綜上所述可知，本發(fā)明提供了一種新的換熱器以及一種翅片與換熱管的新型連接方式。這樣，可以在保證換熱性能的同時既可以用于小直徑的換熱管，也同樣可以用于微通道換熱器。該技術(shù)可以取代釬焊和機械脹管技術(shù)。
[0056]而且，換熱管的直徑越小，換熱效果越好，材料成本越低。當(dāng)換熱管直徑較小，換熱管與翅片的連接無法用機械脹管技術(shù)時，采用該方案還可以回避復(fù)雜的釬焊工藝，并提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品制造 成本和設(shè)備投資。
[0057]以上僅為本發(fā)明的一些實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在不背離本總體發(fā)明構(gòu)思的原則和精神的情況下，可對這些實施例做出改變，本發(fā)明的范圍以權(quán)利要求和它們的等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種換熱器,其包括: 大致平行設(shè)置的多根換熱管； 翅片，所述翅片連接至所述換熱管； 其特征在于， 所述換熱器還包括設(shè)置在翅片的翻邊結(jié)構(gòu)和換熱管之間或在翅片的翻邊結(jié)構(gòu)外的中間部件； 其中，所述中間部件設(shè)置有延伸到所述翅片之間的空氣通道中的延伸段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器，其特征在于， 多個所述中間部件在垂直于換熱管的延伸方向的方向上通過各自的所述延伸段彼此連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的換熱器，其特征在于， 所述中間部件還包括設(shè)置在所述中間部件上的平臺，并且所述延伸段與所述平臺相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的換熱器，其特征在于， 所述延伸段在所述換熱管的延伸方向上的高度為h，相鄰的所述翅片在所述換熱管的延伸方向上的間距為H，且h/H≤0.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的換熱器，其特征在于， 所述延伸段在垂直于所述換熱管的延伸方向的方向上的寬度為1，單排所述翅片在垂直于所述換熱管的延伸方向的方向上的寬度為L，且hl/HL ≤ 0.26。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的換熱器，其特征在于， 所述中間部件在其圓周上設(shè)置有槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的換熱器，其特征在于， 所述槽從所述中間部件的頂部貫穿地延伸至其底部、所述槽從所述中間部件的底部部分地向上延伸或從所述中間部件的頂部部分地向下延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中的任一項所述的換熱器，其特征在于， 所述翅片的翻邊結(jié)構(gòu)用于連接所述換熱管或中間部件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的換熱器，其特征在于， 所述中間部件的橫截面為大致梯形，所述中間部件沿其頂部至底部的方向設(shè)置有供所述換熱管穿過的通孔，且所述翅片的翻邊結(jié)構(gòu)在所述中間部件的通孔的軸向上帶有一傾角。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的換熱器，其特征在于， 所述中間部件的外側(cè)傾角大于等于80°且小于等于90°。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的換熱器，其特征在于， 所述翅片的翻邊結(jié)構(gòu)的所述傾角略小于所述中間部件的外側(cè)傾角。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項所述的換熱器，其特征在于， 所述換熱管為圓形或者非圓形形狀。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項所述的換熱器，其特征在于， 所述中間部件由高導(dǎo)熱材料制成。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的換熱器，其特征在于，所述中間部件由鋁合金或銅合金制成。
15.—種連接換熱器中的翅片和換熱管的連接方法，其中所述換熱器為根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一 項所述的換熱器，所述連接方法包括使用中間部件來連接所述翅片和換熱管。
【文檔編號】F28F1/26GK103837014SQ201410108162
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】蔣建龍, 陳紅兵, 徐陽, 李開泉 申請人:丹佛斯微通道換熱器（嘉興）有限公司