CN101788212B - 微通道换热器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微通道换热器，包括：包括两个集流管；设置在所述两个集流管之间的多个微通道扁管，所述微通道扁管分别与两个集流管流体连通；设置在所述微通道扁管上的翅片；所述微通道扁管的端部插入所述集流管中，其中，所述微通道扁管中的至少一部分微通道扁管的插入集流管内的插入段被弯折。采用本发明的技术方案，通过将微通道扁管的插入集流管内的插入段朝向所述集流管的内壁弯折，由此减小了插入段在集流管的横截面中所占的空间，并因此减小了制冷剂于集流管内的流通阻力，减小了制冷剂的压降。

Description

微通道换热器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种微通道换热器，该微通道换热器可应用于空调系统中；本发明还涉及一种微通道换热器的制造方法。
背景技术
微通道换热器是一种广泛用于制冷空调系统中的换热器。图1是一种类型的微通道换热器的结构示意图，为了清楚起见，图1中仅示出了位于上下两端处的微通道扁管1，位于中间的微通道扁管没有示出。图2是沿图1中的II-II线截取的剖面视图，用于说明微通道扁管与集流管的连接结构；图2A是图1中部分A的局部放大视图；而图2B是图1中部分B的局部放大视图。
如图1所示，微通道换热器包括两个集流管2以及设置在两个集流管之间的多个微通道扁管1，各微通道扁管1分别与两个集流管流体连通。该微通道换热器在工作时左右两端的集流管2沿铅直方向设置，而各微通道扁管1水平设置。图1中位于左端的集流管2通过一隔板60分隔为上下两段，如图2B详细所示，其中集流管的上段与制冷剂进口管5相连，而集流管的下段与制冷剂出口管6相连。微通道扁管上设置有进行热交换的翅片7，如图2A所示。在图1所示的微通道换热器中，微通道扁管分为两部分：位于上部的微通道扁管，这些位于上部的微通道扁管与位于左端的集流管的上段连通并进而与进口管5连通，为叙述方便起见，位于上部的微通道扁管下文称之为与进口管连通的微通道扁管；位于下部的微通道扁管，这些位于下部的微通道扁管与位于左端的集流管的下段连通并进而与出口管6连通，为叙述方便起见，位于下部的微通道扁管下文称之为与出口管连通的微通道扁管。
在操作过程中，制冷剂的流动路径如下：制冷剂经由进口管5流入左端集流管2的上段，而进入该集流管上段的制冷剂流入分别与进口管连通的微通道扁管1，并进而流入位于右端的集流管2；此后，制冷剂经由与出口管连通的微通道扁管流入左端集流管2的下段。在制冷剂流经微通道扁管1时，经由微通道扁管自身以及翅片7与周围环境进行热交换，其后经由出口管6排出。
在传统技术中，为了将微通道扁管1连接于集流管2，所采用的方式是：微通道扁管1的端部插入集流管2内，且插入集流管内的微通道扁管端部的切口形状为直线型切口，如图2所示。由于微通道扁管1的插入集流管2内的插入段3占的空间比较大，而集流管内部空间有限，微通道扁管的插入段3占据了本来就有限的集流管横截面空间的很大一部分，由此带来的问题是：一方面，由于进口管5和出口管6也是通过插入集流管来与集流管进行连接的，由此会导致微通道扁管的插入空间与进、出口管的插入空间发生干涉，或者导致两者之间游余空间余地很小；另一方面，较长的扁管插入段会导致集流管水力直径减小，由此增加了制冷剂于集流管内的流通阻力，而由此导致的制冷剂的较大压降则会对系统性能产生负面影响。
发明内容
因此，业内存在对微通道换热器的结构进一步改进、以提高其性能的需求。
为此，本发明的目的是提供一种微通道换热器，其能进一步提高其换热性能。
本发明的另一目的是提供一种微通道换热器，其能减小制冷剂于集流管内的流通阻力。
为实现上述目的，根据本发明，提供了一种微通道换热器，包括：
两个集流管；
设置在所述两个集流管之间的多个微通道扁管，所述微通道扁管分别与两个集流管流体连通；
设置在所述微通道扁管上的翅片；
所述微通道扁管的端部插入所述集流管中，其中，所述微通道扁管中的至少一部分微通道扁管的插入集流管内的端部被弯折。
优选地，所述微通道扁管的流体入口端的端部被弯折。
优选地，至少一部分微通道扁管的流体入口端的端部的弯折方向与在集流管内流动的流体的流动方向相对。
优选地，所述微通道扁管的流体出口端的端部被弯折。
优选地，至少一部分微通道扁管的流体出口端的端部的弯折方向与在集流管内流动的流体的流动方向相同。
优选地，所有微通道扁管的插入集流管内的端部被弯折。
优选地，所述微通道扁管的弯折端部呈向一侧凸起的弧形，在沿集流管的轴向看时，弯折端部的中间部分更为远离所述集流管的中心线。
优选地，所述集流管为组合式集流管，包括独立的两个部分，两个部分通过拼接在一起而形成所述集流管。
优选地，所述两个部分之一呈板状，而所述两个部分中的另一个为在一侧敞开的横截面呈U型的结构。
优选地，所述微通道扁管的插入段在与扁管的扁平方向相垂直的方向上剖分为两部分，剖分开的两部分沿相反的方向彼此相背离地进行弯折。
优选地，剖分开的两部分沿相反的方向彼此相背离地弯折至集流管内壁。
根据本发明另一方面，提供了一种制造微通道换热器的方法，包括下述步骤：
提供两个集流管；
提供多个微通道扁管，多个微通道扁管设置在所述两个集流管之间并分别与两个集流管流体连通；
提供翅片，翅片设置在所述微通道扁管上；
将所述微通道扁管的端部插入所述集流管中，
将与集流管截面形状相适配的型材插入集流管中，对所述微通道扁管的插入集流管内的端部进行弯折。
根据本发明另一方面，提供了一种制造微通道换热器的方法，包括下述步骤：
提供两个组合式集流管；
提供多个微通道扁管，多个微通道扁管设置在所述两个组合式集流管之间并分别与两个组合式集流管流体连通；
提供翅片，翅片设置在所述微通道扁管上；
将所述微通道扁管的端部插入所述组合式集流管的两个部分之一；
将所述微通道扁管的插入端部沿预定的方向进行弯折；
将所述组合式集流管的两个部分拼接在一起。
根据本发明另一方面，提供了一种制造微通道换热器的方法，包括下述步骤：
提供两个组合式集流管；
提供多个微通道扁管，多个微通道扁管设置在所述两个组合式集流管之间并分别与两个组合式集流管流体连通；
提供翅片，翅片设置在所述微通道扁管上；
将所述微通道扁管的端部插入所述组合式集流管的两个部分之一；
将所述微通道扁管的插入端部在与扁管的扁平方向相垂直的方向上剖分为两部分，并将剖分开的两部分沿相反的方向彼此相背离地进行弯折；
将所述组合式集流管的两个部分拼接在一起。
根据本发明另一方面，提供了一种制造微通道换热器的方法，包括下述步骤：
提供两个组合式集流管；
提供多个微通道扁管，多个微通道扁管设置在所述两个组合式集流管之间并分别与两个组合式集流管流体连通；
提供翅片，翅片设置在所述微通道扁管上；
将所述微通道扁管的有待插入集流管的端部在与微通道扁管的扁平方向相垂直的方向上剖分为两部分；，
将所述微通道扁管的端部插入所述组合式集流的两个部分之一；
将剖分开的两部分沿相反的方向彼此相背离地进行弯折；
将所述组合式集流管的两个部分拼接在一起。
采用本发明的技术方案，通过将微通道扁管的插入集流管内的插入段朝向所述集流管的内壁弯折，由此减小了插入段在集流管的横截面中所占的空间，并因此减小了制冷剂于集流管内的流通阻力，减小了制冷剂的压降。
采用本发明第一实施例的技术方案，由于微通道扁管的插入段的弯折方向与在集流管内流体的流动方向相反，使制冷剂能更方便的进入微通道扁管入口，从促进了制冷剂的流动。
采用本发明第二实施例的技术方案，由于微通道扁管的剖分开的两部分沿相反的方向弯折至集流管内壁，在实现微通道扁管与集流管的可靠连接的同时，将插入段在集流管的横截面中所占的空间减至最小，由此使集流管的可供制冷剂流动的横截面空间最大化，减小了制冷剂于集流管内的流通阻力，减小了制冷剂的压降；此外，如此弯折的插入段使得微通道扁管的入口更为开放，从而制冷剂能更方便地进入微通道扁管入口，从促进了制冷剂的流动。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，其中
图1是一种类型的微通道换热器的结构示意图；
图2沿图1中的II-II线截取的剖面视图，用于说明传统技术中微通道扁管与集流管的连接结构；
图2A是图1中部分A的局部放大视图；
图2B是图1中部分B的局部放大视图；
图3是沿集流管的轴向剖面视图，示出了根据本发明第一优选实施例的微通道扁管与集流管的连接结构；
图4沿图3中的IV-IV线截取的剖面视图；
图5是透视图，示出了微通道扁管的插入段弯折后的情形；
图6是沿集流管的轴向剖面视图，示出了根据本发明第二优选实施例的微通道扁管与集流管的连接结构；以及
图7沿图6中的VII-VII线截取的剖面视图。
具体实施方式
首先参照图3-5说明本发明的微通道扁管与集流管的连接结构的第一优选实施例。在下面的描述中，与现有技术相同或相类似的结构部件将赋予相同的附图标记。
如图3-5特别是图3和5所示，为了进行微通道扁管1与集流管2的连接，微通道扁管1的端部插入集流管2内。与现有技术不同，微通道扁管1的插入集流2管内的插入段不是沿着集流管2的径向径直延伸的，而是相对于径向弯折一定角度，从而形成一弯折部3，如图3和5清楚所示。由于微通道扁管1的插入集流管2内的插入段相对于径向予以弯折并从而形成一弯折部3，由此减小了微通道扁管1的插入集流2管内的插入段在集流管2的横截面中所占的空间，并因此减小了制冷剂于集流管内的流通阻力，由此减小了制冷剂的压降并提高了系统的性能。
对于与进口管连通的微通道扁管而言，优选的是，在微通道扁管的入口端，微通道扁管1的弯折部3的弯折方向与由图中箭头所示的、在集流管内流体的流动方向相反，使得微通道扁管的开口4与流动的流体相迎；而在微通道扁管的出口端，微通道扁管2的弯折部3的弯折方向与在集流管内流体的流动方向相同。类似地，对于与出口管连通的微通道扁管而言，优选的是，在微通道扁管的入口端，微通道扁管1的弯折部3的弯折方向与在集流管内流体的流动方向相反，使得微通道扁管的开口与流动的流体相迎；而在微通道扁管的出口端，微通道扁管1的弯折部3的弯折方向与在集流管内流体的流动方向相同。
关于弯折部3的弯折角度并没有特别的限制，在确保微通道扁管内孔不堵塞的前提下，弯折角取较大的值是优选的，因为一方面，这可减小弯折部3在集流管2的横截面中所占的空间，另一方面，这使得微通道扁管入口端的开口4的朝向进一步与流动的流体相对，从而便于流体流入微通道扁管1。
作为一种优选的方案，如图3和5所述，微通道扁管的于集流管内的弯折部3不是平直的，而是呈向一侧凸起的弧形，从而使得在沿集流管2的轴向看时，弯折部3两端更为靠近集流管的中心线，换句话说，弯折部3的中心部分更为远离集流管的中心线。由此，如可从图4的剖面视图所看到的，可进一步减小弯折部在集流管的横截面中所占的空间，换句话说，可进一步增加集流管2的水力直径，并因此减小制冷剂于集流管内的流通阻力。
下面以圆形集流管为例说明如何进行微通道扁管1的插入段的弯折。在微通道扁管1以预定长度插入集流管2后，将直径略小于集流管内径的圆棒沿轴向插入集流管并对微通道扁管的插入段施压，进而对插入段沿施压方向进行弯折，为了保证扁管内孔不堵塞，优选地是弯折角度不大于45°。
采用本发明第一实施例的连接结构，可以实现诸多优点。首先，由于微通道扁管的插入集流管内的插入段弯折一定角度，由此减小了插入段在集流管的横截面中所占的空间，并因此减小了制冷剂于集流管内的流通阻力，减小了制冷剂的压降；其次，由于微通道扁管入口端的插入段的弯折方向与在集流管内流体的流动方向相反，使制冷剂能更方便地进入微通道扁管入口，从促进了制冷剂的流通。
在前面的描述中，以圆形集流管为例对本发明连接结构进行了说明。但对业内人士显而易见的是，本发明的连接结构不只适用于圆形集流管，其同样适用于具有非圆形截面的其他集流管。在采用具有非圆形截面的集流管的情况下，可以采用与集流管截面形状配合的型材对扁管进行弯折。
下面结合附图6-7说明符合本发明第二实施例的微通道扁管与集流管的连接结构。
如图6和7所示，类似于第一实施例，为了进行微通道扁管与集流管的连接，首先微通道扁管的端部插入集流管内，然后对微通道扁管的插入集流管内的插入段进行弯折。
与第一实施例不同的是，微通道扁管1的于集流管2内的插入段不是一体地朝向一侧弯折，取而代之的是，微通道扁管1的插入段在与扁管的扁平方向相垂直的方向上剖分为两部分31和32，剖分开的两部分沿相反的方向彼此相背离地进行弯折。优选地，剖分开的两部分弯折至集流管内壁，借此，在实现微通道扁管1与集流管2的可靠连接的同时，将插入段在集流管的横截面中所占的空间减至最小，由此使集流管的可供制冷剂流动的横截面空间最大化，减小了制冷剂于集流管内的流通阻力，进而减小了制冷剂的压降；此外，如此弯折的插入段使得微通道扁管的入口更为开放，从而制冷剂能更方便地进入微通道扁管入口或从微通道扁管出口排出，从而促进了制冷剂的流通。
根据本发明第二实施例的连接方法适用于组合式集流管。具体而言，集流管包括独立的两个部分21和22，两个部分通过诸如焊接等方式拼接在一起而形成组合式集流管。
图7示出了组合式集流管的一项实施例，其包括呈板状的第一部分21以及在一侧敞开的、横截面大致呈U型的第二部分22。在进行微通道扁管1与集流管2的连接时，首先将微通道扁管插装于第一部分21，而后将扁管的插入段剖开，然后将剖分开的两部分沿相反的方向彼此相背离地弯折至第一部分21的内壁，从而将微通道扁管1固定。然后，将配装有微通道扁管1的第一部分21与第二部分22通过焊接等连接方式进行连接。
在上面描述的配装过程中，工艺过程首先是将微通道扁管插装于第一部分，而后将扁管的插入段剖开。但对业内人士显而易见的是，也可以先将扁管的插入段剖开，而后将微通道扁管插装于第一部分。
此外，对于组合式集流管而言，组成组合式集流管的第一部分和第二部分的形状或结构形式也不限于所描述的特定形式，而是可以依具体应用场合而加以改变。
在以上所述的第一实施利中，作为一种优选的方案，微通道扁管入口端的弯折部的弯折方向与在集流管内流体的流动方向相反，但这不是实现发明目的所必须的。以图1所示的微通道换热器为例，与进口管连通的、分别位于进口管两侧的微通道扁管的入口端可以或是均向上弯折或者均向下弯折也是可行的，且采用这样的方案就制造工艺而言更为可取；类似地，与出口管连通的、分别位于出口管两侧的微通道扁管的出口端可以或是均向上弯折或者均向下弯折也是可行的；同样的规则也适用于右端集流管与微通道扁管端部的连接。此外，除了一体式集流管之外，第一实施例的集流管也可采用结合第二实施例所述的组合式集流管，在采用组合式集流管的情况下，微通道扁管与集流管的组装工艺与第二实施例所述的基本相同，只是微通道扁管的端部作为整体进行弯折。
在上面的实施例中，以图1所示类型的换热器对本发明进行了说明，但对业内人士显而易见的是，本发明同样适用于其他类型的换热器，比如：图1所示换热器的一种变型，其中微通道扁管沿铅直方向设置，而与进、出口管连通的集流管沿水平方向设置并位于上方或下方，而另一集流管沿水平方向设置并位于下方或上下方；以及这样一种换热器，其中，微通道扁管沿铅直方向设置，而两个集流管沿水平方向设置并分别位于上方和下方，而进口管与集流管之一相连而出口管与另一集流管相连，等等。因此，本发明不在于换热器的具体结构形式，其本质体现在集流管与微通道扁管的连接形式。
此外，在上面的实施例中，优选的是，所有微通道扁管的位于集流管内的端部均予以弯折，但作为一种可供选择的方案，也可以仅只是部分微通道扁管的位于集流管内的端部予以弯折，比如仅只是与进口管连通的微通道扁管的入口端以及/或者与出口管连通的微通道扁管的入口端予以弯折等等。
以上结合附图和实施例对本发明进行了说明，但本领域技术人员应当理解，上述实施例仅是例示性的而非限制性的，在不背离本发明的精神和范围的条件下，可对上述实施例做出种种改进。

Claims (15)

1.一种微通道换热器，包括：
两个集流管；
设置在所述两个集流管之间的多个微通道扁管，所述微通道扁管分别与两个集流管流体连通；
设置在所述微通道扁管上的翅片；
所述多个微通道扁管的端部插入所述集流管中，其中，所述多个微通道扁管的插入集流管内的至少一部分端部被弯折。
2.如权利要求1所述的微通道换热器，其特征在于，所述微通道扁管的流体入口端的端部被弯折。
3.如权利要求2所述的微通道换热器，其特征在于，所述微通道扁管的流体入口端的至少一部分端部的弯折方向与在集流管内流动的流体的流动方向相对。
4.如权利要求1所述的微通道换热器，其特征在于，所述微通道扁管的流体出口端的端部被弯折。
5.如权利要求4所述的微通道换热器，其特征在于，所述微通道扁管的流体出口端的至少一部分端部的弯折方向与在集流管内流动的流体的流动方向相同。
6.如权利要求1所述的微通道换热器，其特征在于，所述微通道扁管的插入集流管内的所有端部被弯折。
7.如权利要求1-6中任一项所述的微通道换热器，其特征在于，所述微通道扁管的弯折端部呈向一侧凸起的弧形，在沿集流管的轴向看时，弯折端部的中间部分更为远离所述集流管的中心线。
8.如权利要求1-6中任一项所述的微通道换热器，其特征在于，所述集流管为组合式集流管，包括独立的两个部分，两个部分通过拼接在一起而形成所述集流管。
9.如权利要求8所述的微通道换热器，其特征在于，所述两个部分之一呈板状，而所述两个部分中的另一个为在一侧敞开的横截面呈U型的结构。
10.如权利要求9所述的微通道换热器，其特征在于，所述微通道扁管的插入段在与扁管的扁平方向相垂直的方向上剖分为两部分，剖分开的两部分沿相反的方向彼此相背离地进行弯折。
11.如权利要求10所述的微通道换热器，其特征在于，剖分开的两部分沿相反的方向彼此相背离地弯折至集流管内壁。
12.一种制造如权利要求1所述的微通道换热器的方法，包括下述步骤：
提供两个集流管；
提供多个微通道扁管，多个微通道扁管设置在所述两个集流管之间并分别与两个集流管流体连通；
提供翅片，翅片设置在所述微通道扁管上；
将所述微通道扁管的端部插入所述集流管中，
将与集流管截面形状相适配的型材插入集流管中，对所述微通道扁管的插入集流管内的端部进行弯折。
13.一种制造如权利要求8或9所述的微通道换热器的方法，包括下述步骤：
提供两个组合式集流管；
提供多个微通道扁管，多个微通道扁管设置在所述两个组合式集流管之间并分别与两个组合式集流管流体连通；
提供翅片，翅片设置在所述微通道扁管上；
将所述微通道扁管的端部插入所述组合式集流管的两个部分之一；
将所述微通道扁管的插入端部沿预定的方向进行弯折；
将所述组合式集流管的两个部分拼接在一起。
14.一种制造如权利要求10或11所述的微通道换热器的方法，包括下述步骤：
提供两个组合式集流管；
提供多个微通道扁管，多个微通道扁管设置在所述两个组合式集流管之间并分别与两个组合式集流管流体连通；
提供翅片，翅片设置在所述微通道扁管上；
将所述微通道扁管的端部插入所述组合式集流管的两个部分之一；
将所述微通道扁管的插入端部在与扁管的扁平方向相垂直的方向上剖分为两部分，并将剖分开的两部分沿相反的方向彼此相背离地进行弯折；
将所述组合式集流管的两个部分拼接在一起。
15.一种制造如权利要求10或11所述的微通道换热器的方法，包括下述步骤：
提供两个组合式集流管；
提供多个微通道扁管，多个微通道扁管设置在所述两个组合式集流管之间并分别与两个组合式集流管流体连通；
提供翅片，翅片设置在所述微通道扁管上；
将所述微通道扁管的有待插入集流管的端部在与微通道扁管的扁平方向相垂直的方向上剖分为两部分；
将所述微通道扁管的端部插入所述组合式集流的两个部分之一；
将剖分开的两部分沿相反的方向彼此相背离地进行弯折；
将所述组合式集流管的两个部分拼接在一起。
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Assignee: SANHUA (HANGZHOU) MICRO CHANNEL HEAT EXCHANGER Co.,Ltd.

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Denomination of invention: Microchannel heat exchanger suitable for heat pump water heater and manufacturing method thereof

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License type: Common License

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