專(zhuān)利名稱(chēng)：一種微通道平行流換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以氟里昂為工質(zhì)的亞臨界和以CO2為工質(zhì)的跨臨界制冷、熱泵裝 置中的微通道平行流換熱器。它可以作為冷凝器也可作為蒸發(fā)器。
背景技術(shù)：
微通道換熱器通常是指通道水當(dāng)量直徑< Imm的換熱器。當(dāng)通道水當(dāng)量直徑小到 0. 5-lmm時(shí)，對(duì)流給熱系數(shù)可增大50%，在氣側(cè)設(shè)置翅片強(qiáng)化后，可顯著提高空調(diào)換熱器的 總傳熱系數(shù)，增加其能效比。近年來(lái)，這種換熱器已成功的應(yīng)用在汽車(chē)空調(diào)中，在中央空調(diào)和家用空調(diào)中剛剛 起步，也有極其廣闊的應(yīng)用前景。此外，更值得重視的，是CFCs制冷劑已被禁用，HCFCs制冷劑正在逐步被淘汰。因 此，采用新的環(huán)保型制冷劑勢(shì)在必行。近年來(lái)，CO2制冷劑由于其獨(dú)特的環(huán)保優(yōu)勢(shì)和優(yōu)良的 熱力學(xué)性質(zhì)，必將有亟廣闊的應(yīng)用前景。CO2制冷劑用于制冷系統(tǒng)中，存在兩個(gè)問(wèn)題，一是 若采用傳統(tǒng)的蒸汽壓縮循環(huán)，則系統(tǒng)的效率較低；二是系統(tǒng)的運(yùn)行壓力較高，高壓側(cè)會(huì)超過(guò) lOMPa，使換熱設(shè)備和管路存在安全問(wèn)題。第一個(gè)問(wèn)題，首先由前國(guó)際制冷學(xué)會(huì)主席Lorentzen教授提出的跨臨界CO2制冷 循環(huán)得到解決。CO2制冷劑的低臨界溫度和高臨界壓力給它在制冷機(jī)組上應(yīng)用帶來(lái)的最大 難題，是制冷系統(tǒng)的運(yùn)行壓力要高于傳統(tǒng)的制冷空調(diào)系統(tǒng)，因此，研制能耐高壓、高性?xún)r(jià)比 的兩器(冷凝器和蒸發(fā)器)，是一項(xiàng)緊迫任務(wù)。眾所周知，管子的直徑越小，其承壓能力越大。于是，微通通換熱元件的構(gòu)思應(yīng)運(yùn) 而生。微通道換熱器的確切定義，比較通行、直觀(guān)的分類(lèi)是由Mehendale. s. s提出的按其水 當(dāng)量直徑的尺寸來(lái)劃分。通常含有將水當(dāng)量直徑小于Imm換熱器稱(chēng)為微通道換熱器。微 通道換熱器在空調(diào)中的應(yīng)用具有以下優(yōu)點(diǎn)①傳熱效率高；②提高空調(diào)器的EER和SEER ③縮小空調(diào)器的體積，減輕空調(diào)器的質(zhì)量；④減少制冷劑的充注量；⑤微通道換熱器畑效率 高，性能優(yōu)于常規(guī)換熱器。中國(guó)專(zhuān)利200510012007. 6，公開(kāi)了“用于跨臨界CO2循環(huán)的微通道平行流換熱器及 制造方法”。其特征是1)將多筒結(jié)構(gòu)的集流管與換熱扁管分別擠壓成型，使所述的集流管 一個(gè)側(cè)面為平面結(jié)構(gòu)；2)在集流管的平面?zhèn)乳_(kāi)出若干平行的扁管槽；3)在每根換熱扁管上 包裹上釬焊料，分別插入集流管的扁管槽中，固定好換熱扁管束后，整體真空釬焊。擠壓法生產(chǎn)的微通道換熱元件-扁平管的缺點(diǎn)在于首先，只能使用延展性好和 硬度低的鋁制造，鋁制微通道換熱器不能用在一些有腐蝕性場(chǎng)合，而耐蝕性好的不銹鋼、 鈦、銅等，又不能采用擠壓法生產(chǎn)微通道扁平管。其次，擠壓法生產(chǎn)的扁平管長(zhǎng)度L有限，而 寬度B —般小于30mm，使得翅片寬也小干30mm，風(fēng)的通風(fēng)路徑過(guò)短，使風(fēng)的帶熱能力很低。中國(guó)專(zhuān)利200710038598. 3公開(kāi)了 “圓管平行流換熱器”。其特征在于將一根或多 根直徑在0. 2-5mm間的細(xì)圓管組成的圓管束，插入兩具有方槽的直徑在15_30mm間的集流 管中，管束間有翅片，經(jīng)固定后整體釬焊而成。該發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是克服了現(xiàn)有扁平管只能用鋁
3制造的局限。選材自由度較大，可用碳鋼、不銹鋼、銅和鈦。該專(zhuān)利的缺點(diǎn)是生產(chǎn)工效低、成本高，翅片和管束間的接觸熱阻較大，故翅片效率 很低。雖然微通道換熱器技術(shù)性能優(yōu)良，但沒(méi)有得到大范圍的應(yīng)用，主要原因有其一， 微通道換熱器的價(jià)格很高，超過(guò)了對(duì)應(yīng)大小的銅管翅片換熱器的成本；其二，微通道換熱 器僅能夠在單冷機(jī)型上作為冷凝器使用，還不能用作熱泵機(jī)型的室外機(jī)蒸發(fā)器，限制了其 使用范圍；其三，鋁質(zhì)換熱器過(guò)去僅在冰箱和汽車(chē)空調(diào)上得到應(yīng)用，在家用空調(diào)領(lǐng)域沒(méi)有推 廣，人們對(duì)其承壓性、耐腐蝕性等可靠性指標(biāo)存在疑問(wèn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有微通道平行流換熱器的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了 一種微通道平行流 換熱器。它是由微通道換熱元件-口琴管，制冷劑集管，翅片，定距柱，封條，制冷劑進(jìn)出口 接管冷卻循環(huán)水進(jìn)出口接管，風(fēng)扇和必要的結(jié)構(gòu)件組成。其特征在于微通道換熱元件-口 琴管是由兩塊具有微型溝槽或波紋狀的型材疊合、在疊合面上敷設(shè)釬焊料，經(jīng)釬焊而成，當(dāng) 疊合的型材一側(cè)有溝槽而另一側(cè)為平面時(shí)，制成的微通道換熱元件外形呈扁平狀；當(dāng)疊合 的型是波紋狀時(shí)，制成的微通道換熱元件外形呈凹凸?fàn)?，為區(qū)別現(xiàn)有技術(shù)將外形呈扁平狀 的微通道換熱元件稱(chēng)為扁平管，本發(fā)明將外形呈扁平狀和外形呈凹凸?fàn)畹奈⑼ǖ罁Q熱元件 統(tǒng)稱(chēng)為口琴管。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。


圖1是微微通道換熱元件_ 口琴管的正視圖，圖2是其俯視圖，圖3是圖1的A部 放大圖，圖4是由三個(gè)微通道換熱元件-口琴管組裝而成的空冷冷凝器的正視圖，圖5是其 俯視圖，圖6是空冷螺旋微通道換熱器展開(kāi)的基管正視圖，圖7是圖6的俯視圖，圖8-a是 圖7的A-A剖面圖，圖8-b是圖8-a的A部放大圖，圖9是水冷螺旋微通道換熱器展開(kāi)的基 管正視圖，圖10是圖9的俯視圖，圖11-a是圖10的A-A剖面圖，圖11-b是圖ll_a的A部 放大圖，圖12是空冷螺旋微通道換熱器正視圖，圖13是圖12的A-A視圖，圖14是水冷螺 旋微通道換熱器正視圖，圖15是圖14的A-A視圖。圖中1微通道，2微通道換熱元件-口 琴管，3制冷劑集管，4翅片，5釬焊料，6-1波紋型板-1，6-2波紋型板-2，7風(fēng)扇，8定距柱， 9封條，10冷卻循環(huán)水進(jìn)口，11冷卻循環(huán)水出口，12彎頭，13-1溝槽板-1，13-2溝槽板-2， L換熱元件長(zhǎng)，B換熱元件寬，b換熱元件厚。
具體實(shí)施例方式圖1是微通道換熱元件-口琴管的正視圖，圖2是其俯視圖，圖3是圖1的A部放 大圖。微通道換熱元件_ 口琴管是由寬度為B、長(zhǎng)度為L(zhǎng)、厚度b是由為兩塊厚度為l/2b的 具有微型溝槽的型材疊合、釬焊而成。常用的微型溝槽截面為半個(gè)圓形(兩塊型材疊合、釬 焊后即成為圓形的微通道)、半個(gè)三角形、半個(gè)方形、半個(gè)六角形等多種形狀。微型溝槽型材 的成形方法有機(jī)械加工和軋制兩種工藝，機(jī)械加工可使用通用機(jī)床，但費(fèi)工費(fèi)時(shí)，成本高； 軋制法適宜于批量生產(chǎn)，成本低，但需要專(zhuān)門(mén)軋機(jī)。由圖1-2可見(jiàn)，本發(fā)明的微通道換熱元件-口琴管的長(zhǎng)度L和寬度B，克服了現(xiàn)有的擠壓法的尺度限制，可以在很大范圍內(nèi)波動(dòng)。 圖3給出了在兩塊具有微型溝槽的型材疊合后之間有釬焊料5的放大結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。實(shí)施例1用作空調(diào)機(jī)組中的兩器(冷凝器和蒸發(fā)器)和氣源熱泵的平板式結(jié)構(gòu)圖4是由三個(gè)微通道換熱元件_ 口琴管組裝而成的空冷冷凝器的正視圖，圖5是 其俯視圖。在微通道換熱元件-口琴管之間設(shè)置有翅片4。在集流管3上銑一尺寸稍大于 微通道換熱元件-口琴管2的長(zhǎng)槽，在每根口琴管2待插入長(zhǎng)槽的部位包裹上釬焊料，在待 焊翅片4的平面上也敷設(shè)釬焊料，將上述口琴管2、集流管3、翅片4和彎頭12，固定后釬焊 在一起，成為一個(gè)微通道平行流換熱器。汽態(tài)制冷劑由左側(cè)進(jìn)入，經(jīng)制冷劑集管3進(jìn)入第一層的平行的多條微通道內(nèi)，由 左向右，在右端經(jīng)彎頭12進(jìn)入第二層的平行的多條微通道內(nèi)，由右向左，在左端經(jīng)彎頭12 進(jìn)入第三層的平行的多條微通道內(nèi)，由左向右，在流動(dòng)過(guò)程中被橫掠翅片的空氣冷凝逐步 變成液態(tài)，最后由第三層的右端制冷劑出口外排。這時(shí)，這臺(tái)換熱器是一臺(tái)制冷劑的冷凝
ο這臺(tái)換熱器也可用作制冷劑的蒸發(fā)器。這時(shí)，制冷劑的流動(dòng)方向與上述用作冷凝 器的方向正相反液態(tài)制冷劑由第三層的右側(cè)進(jìn)入，依次流經(jīng)第二層和第一層，在流動(dòng)過(guò)程 中制冷劑吸收橫掠翅片的空氣的熱量，使空氣降溫，本身干度逐步增大，最后變成汽態(tài)由第 一層的左側(cè)制冷劑出口外排。實(shí)施例2用作空調(diào)機(jī)組中的兩器(冷凝器和蒸發(fā)器)和氣源熱泵換熱器的螺旋式 結(jié)構(gòu)圖6是空冷螺旋微通道換熱器展開(kāi)的基管正視圖，圖7是圖6的俯視圖，圖8-a是 圖7的A-A剖面圖，圖8-b是圖8-a的A部放大圖。將微通道換熱元件-口琴管2的兩端 安裝好制冷劑集管3和翅片4，同時(shí)在微通道換熱元件-口琴管2和集管3以及翅片4間的 接縫處，敷設(shè)釬焊料后，在專(zhuān)用的卷床上卷制成如圖13所示的螺旋狀，送往真空釬焊爐中， 釬焊成一個(gè)整體_螺旋換熱芯。將螺旋換熱芯配上風(fēng)扇7，外殼和結(jié)構(gòu)件就成為一臺(tái)螺旋式微通道平行流換熱器。 這臺(tái)換熱器作為冷凝器時(shí)，汽態(tài)制冷劑由中心的集流管3進(jìn)入，由內(nèi)向外走螺旋道，被風(fēng)扇 7驅(qū)動(dòng)的空氣逐步冷凝、冷卻，最后呈液態(tài)制冷劑經(jīng)外側(cè)的集流管3外排。這臺(tái)換熱器作為 蒸發(fā)器時(shí)，液態(tài)制冷劑由外側(cè)的集流管3進(jìn)入，由外向內(nèi)走螺旋道，制冷劑吸收將被風(fēng)扇7 驅(qū)動(dòng)空氣的熱量而蒸發(fā)，空氣則被冷卻，送往空調(diào)受益區(qū)。制冷劑最后呈汽態(tài)經(jīng)中心的集流 管3外排。實(shí)施例3用作空調(diào)機(jī)組中的水冷冷凝器和水源熱泵換熱器的螺旋式結(jié)構(gòu)圖9是水冷螺旋微通道換熱器展開(kāi)的基管正視圖，圖10是圖9的俯視圖，圖11-a 是圖10的A-A剖面圖，圖11-b是圖ll-a的A部放大圖，由圖ll_a和ll_b可見(jiàn)，水冷螺旋 微通道換熱器展開(kāi)的基管是由兩塊波紋狀型材6-1和6-2疊合，形成多條互相平行的微通 道，其外側(cè)不是平面而是波紋面，故不能叫扁平管，而另名為口琴管。微通道的截面有圓形 和其它形狀，其形狀取決于波紋的形狀。在疊合面上敷設(shè)釬焊料。圖14是水冷螺旋微通道 換熱器正視圖，圖15是圖14的A-A視圖。將微通道換熱元件-口琴管2的兩端安裝好制冷 劑集管3，根據(jù)需要在基管上放置一定數(shù)量的定距柱8，以及封條9。在微通道換熱元件-口 琴管2和集管3以及封條9間的接縫處，敷設(shè)釬焊料，然后在專(zhuān)用的卷床上卷制成如圖15所示的螺旋狀，送往真空釬焊爐中，釬焊成一個(gè)整體_螺旋換熱芯。將螺旋換熱芯配上結(jié)構(gòu) 件就成為一臺(tái)螺旋式水冷微通道平行流冷凝器。也可用作水源熱泵換熱器。有益效果本發(fā)明的有益效果是，在保留現(xiàn)有微通道平行流換熱器在承壓水平、傳熱效能和 低流阻的所有技術(shù)優(yōu)勢(shì)的前提下，可大幅度地降低制造成本，同時(shí)又克服了擠壓法只能使 用鋁材和長(zhǎng)度L、寬度B的限制。為現(xiàn)有的以氟里昂為制冷劑，和進(jìn)一步推廣跨臨界CO2制 冷系統(tǒng)提供高性?xún)r(jià)比兩器(冷凝器和蒸發(fā)器)提供技術(shù)支撐。
權(quán)利要求
一種微通道平行流換熱器，涉及一種以氟里昂為工質(zhì)的亞臨界和以CO2為工質(zhì)的跨臨界制冷、熱泵裝置中的微通道平行流換熱器。它可以作為冷凝器也可作為蒸發(fā)器。它是由微通道換熱元件 口琴管2，制冷劑集管3，翅片4，定距柱8，封條9，制冷劑進(jìn)出口接管冷卻循環(huán)水進(jìn)出口接管，風(fēng)扇7和必要的結(jié)構(gòu)件組成。其特征在于微通道換熱元件 口琴管是由兩塊具有微型溝槽11 1和11 2或波紋狀6 1和6 2的型材疊合、在疊合面上以及各結(jié)構(gòu)部件間的接縫處敷設(shè)或包裹釬焊料，經(jīng)釬焊而成。
2.一種如權(quán)利要求1所述的微通道平行流換熱器，其特征在于微型溝槽型材的成形 方法有機(jī)械加工和軋制兩種工藝，機(jī)械加工可使用通用機(jī)床，但費(fèi)工費(fèi)時(shí)，成本高；軋制法 適宜于批量生產(chǎn)，成本低，但需要專(zhuān)門(mén)軋機(jī)。
3.—種如權(quán)利要求1所述的微通道平行流換熱器，其特征在于其結(jié)構(gòu)形式有平板式 結(jié)構(gòu)和螺旋式結(jié)構(gòu)。
4.一種如權(quán)利要求1和3所述的微通道平行流螺旋式換熱器，其特征在于有空冷和 水冷兩種冷卻方式。
5.一種如權(quán)利要求1、3和4所述的微通道平行流換熱器，其特征在于可用作單冷機(jī) 組的兩器(冷凝器和蒸發(fā)器)，亦可用作熱泵機(jī)組的兩器(冷凝器和蒸發(fā)器)。
6.一種如權(quán)利要求1所述的微通道平行流換熱器，其特征在于制作微型溝槽型材的 材料有鋁、碳鋼、不銹鋼、銅和鈦。全文摘要
一種微通道平行流換熱器，可用作冷凝器或蒸發(fā)器。其優(yōu)點(diǎn)①傳熱效率高；②空調(diào)器的EER和SEER高；③空調(diào)器的體積小、質(zhì)量輕；④制冷劑的充注量少；⑤效率高?，F(xiàn)有的擠壓法，只能使用鋁材生產(chǎn)，且長(zhǎng)度和寬度有限；細(xì)管束焊接法，工藝復(fù)雜。成本高，制約了微通道平行流換熱器的推廣應(yīng)用。本發(fā)明提供了一種微通道平行流換熱器。其特征在于微通道換熱元件是由兩塊具有微型溝槽或波紋狀的型材疊合、在疊合面上以及各結(jié)構(gòu)部件間的接縫處敷設(shè)或包裹釬焊料，經(jīng)釬焊而成。其有益效果是，在保留微通道平行流換熱器優(yōu)點(diǎn)的前提下，換熱器的長(zhǎng)度L、寬度B不受限制，制造成本低。為微通道平行流換熱器的推廣應(yīng)用提供技術(shù)支撐。
文檔編號(hào)F25B39/00GK101900459SQ20101021005
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者吳植仁 申請(qǐng)人:吳植仁