CN101995115B - 多通道热交换器散热片 - Google Patents

Abstract

提供了暖通空调和制冷(HVAC&R)系统以及热交换器，其包括带凸块、凸环和/或翼片的散热片。在特定实施方案中，所述散热片包括开口或槽，所述开口或槽具有用于将多通道管与所述散热片隔开的突起。在装配中，所述突起可以被所述管变形。钎焊合金可以被布置在由所述突起形成的缝隙中，以将多通道管固定至散热片。在其他实施方案中，所述散热片包括被设计为与多通道管交界的翼片或凸环。在这些实施方案中，所述管可以被膨胀入所述散热片中。

Description

多通道热交换器散热片

技术领域

本发明总体涉及多通道热交换器散热片。

本申请要求于2009年8月7日递交的名称为“多通道热交换器散热片”的美国临时申请第61/232,119号的优先权和权益。

背景技术

热交换器用于暖通空调以及制冷（HVAC&R）系统。多通道热交换器通常包括用于使制冷剂流过热交换器的多通道管。每一多通道管可以包括多个独立的流道。当流体——诸如制冷剂——流过流道时，流体可以与在所述多通道管之间流动的外部流体——诸如空气——进行热交换。多通道热交换器可以用于小吨位（tonnage）系统——诸如住宅系统，或用于大吨位系统——诸如工业冷冻器系统。

散热片被置于多通道管之间，以便于在所述管内容纳的制冷剂和掠过所述管的外部空气之间进行热传递。通常地，多通道热交换器包括放置在相邻的管之间并平行于这些管的成套的波纹散热片。所述散热片的顶部可以被钎焊（brazed）或以其他方式接合至所述相邻管。但是，由于所述顶部之间的空隙相对较小，散热片上可能易于积水，从而因封闭空气的流动路径而降低热传递能力。这对于在户外位置起蒸发器作用的热交换器——诸如热泵——尤其存在问题。

大体在管横向延伸的板状散热片可以被用于代替波纹散热片来抑制冷凝液的聚积。一般通过将多个管插入穿过散热片中的开口且接着使这些管向外扩张来装配板状散热片热交换器。可以在管中插入插塞（bullet）或类似物体以使管在散热片中扩张。但是，多通道管中的多个独立流道可能使得这类装配存在问题。

发明内容

本发明涉及一种热交换器，其包括第一歧管，第二歧管，以及与第一和第二歧管流体连通的多个多通道管，每个多通道管具有多个穿过多通道管的截面延伸的大体平行的流动路径。所述热交换器也包括多个散热片和多个突起，所述多个散热片联接至所述多个多通道管，所述散热片具有围绕所述截面布置的开口，其中所述开口环绕所述多通道管的截面，以及所述多个突起从所述开口的相应周界伸入所述开口以接触开口内的多通道管，其中所述突起包括翼片或凸块，所述翼片或凸块从所述开口的相对侧延伸进入所述开口，以在所述多通道管和所述散热片之间产生过盈配合。

在本发明的热交换器的一个实施方案中，所述多个多通道管覆有钎焊合金，并且其中所述多个突起构造为在相邻突出之间的区域内、在管和散热片之间产生缝隙或间隙，以通过毛细效应从所述管吸引所述钎焊合金到所述缝隙或间隙中。

本发明也涉及热交换器散热片，其包括：导热材料片；细长开口，其形成在该片中以用于接收多通道管，其中每个所述开口被所述导热材料片完全包围；以及多个突起，其延伸进入每个开口以用于一旦所述多通道管插入穿过所述开口就接触所述多通道管，其中所述多个突起包括多个凸块或翼片，所述凸块或翼片延伸进入每个所述开口，用于一旦将所述多通道管插入穿过所述开口就接触所述多通道管。

本发明还涉及一种用于制造热交换器的方法，该方法包括：将覆有钎焊合金（braze alloy）的多通道管插入穿过多个开口，其中每个开口布置在导热材料片上，多个突起延伸进入所述开口以接触所述多通道管，其中插入多通道管包括借助于所述多通道管使至少一个突起变形；以及将所述多通道管和所述导热材料片输送通过加热炉，以通过将钎焊合金保持在所述多个突起之间而永久性地将所述多通道管接合至所述导热材料片。

附图说明

图1是使用具有带凸块（nubbed）散热片的热交换器的商业或工业HVAC&R系统的示例性实施方案的图示。

图2是使用具有带凸块散热片的热交换器的住宅HVAC&R系统的示例性实施方案的图示。

图3是图2示出的户外单元的分解图。

图4是可以使用一个或多个具有带凸块散热片的热交换器的示例性空调系统的概括性图解。

图5是可以使用一个或多个具有带凸块散热片的热交换器的示例性热泵系统的概括性图解。

图6是包括多通道管和带凸块散热片的热交换器的示例性实施方案的立体图。

图7是图6的热交换器的一部分的局部分解图。

图8是图6中示出的其中一个散热片的正视图。

图9是图8中示出的其中一个开口的详细视图。

图10是图9中的开口具有插入该开口的管时的详细视图。

图11是另一具有凸块的示例性散热片的正视图。

图12是使用凸块型散热片和弯管的多板热交换器的一部分的立体图。

图13是具有槽和凸块的另一示例性散热片的正视图。

图14是具有插入所述开口的管的图13的散热片的正视图。

图15是具有倾斜的槽和凸块的另一示例性散热片的正视图。

图16是具有较大槽的另一示例性散热片的正视图。

图17是使用带凸环的散热片的热交换器的一部分的局部分解图。

图18是使用具有带翼片的开口的散热片的热交换器的一部分的局部分解图。

图19是图18示出的其中一个散热片的正视图。

图20是具有带翼开口的散热片的另一实施方案的正视图。

图21是用于制造热交换器的方法的实施方案的流程图。

图22是用于制造热交换器的方法的另一实施方案的流程图。

具体实施方式

图1和图2描述了热交换器的示例性应用，该热交换器使用了带有用于保持多通道热交换器管的凸块或凸出部（tab）的板状散热片。所述板状散热片通常可以包括开口，其中突起——诸如凸块或翼片——伸入这些开口。在装配中，当突起与所述管接触时这些突起可能变形。在特定实施方案中，这些突起可以与所述管交界以将管与散热片隔开，从而形成用于容纳钎焊合金的开口，钎焊合金在加热时可以将所述管固定至散热片。此外，所述突起可以在散热片和管之间产生过盈配合。

总体上，这样的系统可以应用于一系列场合，既可用于HVAC&R领域也可用于该领域以外。但在当前构想的应用中，热交换器可以用于住宅、商业、轻工业、工业、以及任何其他加热或冷却一定体积或封闭空间——诸如住宅、建筑、结构等——的应用。此外，热交换器可以用于工业应用，适当时用于各种流体的基本制冷和加热系统。所述配置可能尤其适合作为户外蒸发器单元的热交换器，诸如用于热泵中的热交换器。

图1示出了一种示例性应用，在这一情况下是用于构建环境管理的HVAC&R系统，其可使用热交换器。建筑10通过包括冷却器12和锅炉14的系统被冷却。如所示，冷却器12被布置在建筑10的房顶上，且锅炉14位于地下室中；不过，冷却器和锅炉也可以位于邻近该建筑的其他设备房间或区域。冷却器12是空气冷却或水冷却装置，其进行制冷循环以将水冷却。冷却器12可以是独立单元或者也可以是包括其他设备——诸如鼓风机和/或集成空气处理器——的单独的整套装置的一部分。锅炉是一封闭容器，包括了用于加热水的炉具。来自冷却器12和锅炉14的水通过水管16穿过建筑10进行循环。水管16被布线至位于建筑10的部分内的在各独立楼层的空气处理器18。

空气处理器18被联接至适于在空气处理器之间分配空气的管道系统20。在特定实施方案中，管道系统可以从外部入口（未示出）接收空气。空气处理器18包括使来自冷却器12的冷水和来自锅炉14的热水进行循环的热交换器，以提供加热或冷却的空气。空气处理器18中的风扇抽吸空气穿过热交换器，并将调节后的空气引导至建筑10内部的环境，诸如房间、公寓、或办公室，以将环境维持在指定温度。控制装置——这里示出的包括恒温器22——可以用于指定调节后空气的温度。控制装置22也可以用于控制流经或来自空气处理器18的空气流。这一系统当然也可以包括其他装置，诸如调节水流和压强的控制阀，和/或检测水、空气等的温度和压强的温度换能器（transducer）或开关。此外，控制装置可以包括与其他建筑控制或监控系统集成或分立的计算机系统，甚至远离该建筑的系统。

图2图解了住宅加热和冷却系统。大体上，住宅24包括制冷剂导管26，其有效地将室内单元28联接至户外单元30。室内单元28可以被放置在杂物间、阁楼、地下室等。户外单元30通常的位置邻近住宅24的一侧，并被外罩覆盖以保护系统部件，以及防止落叶或其他污染物进入该单元。制冷剂导管26在室内单元28和户外单元30之间传输制冷剂，通常主要在一个方向上传输液体制冷剂，并主要在相反方向上传输被蒸发的制冷剂。

当图2中示出的系统作为空调运行时，户外单元30的热交换器充当了冷凝器，其用于重新冷凝经由冷却剂导管26之一从室内单元28流至户外单元30的被蒸发的制冷剂。在这些应用中，室内单元的热交换器（标记为参考数字32）充当蒸发器。蒸发器32接收液体制冷剂（其可以通过一膨胀装置进行膨胀，未示出）并在将其返回至户外单元30之前蒸发该制冷剂。

户外单元30抽吸环境空气穿过它的侧面（如指向该单元的侧面的箭头所示），通过风扇（未示出）迫使空气穿过该户外单元的热交换器，并排出所述空气（如在该户外单元上方的箭头所示）。当作为空调运行时，空气被室内单元的冷凝器热交换器加热，且在排出该单元顶部时，温度高于其进入所述侧面之时。空气被吹过室内热交换器32，并接着通过管道系统20，穿过住宅24进行循环，如出入管道系统20的箭头所示。整个系统的运行维持了由恒温器22设置的所需温度。当在住宅内检测到的温度高于恒温器的设定点（超过一较小量）时，空调将开始运行，制冷用于循环穿过该住宅的额外的空气。当温度到达设定点（减去一较小量）时，所述单元将暂时停止该制冷循环。

当图2中的单元作为热泵运行时，热交换器的作用是相反的。也即，户外单元30的热交换器将充当蒸发器，以蒸发制冷剂，因此冷空气进入户外单元30，且空气通过该户外单元热交换器。室内热交换器32将接收吹过它的空气流，并将通过冷凝制冷剂而加热该空气。

图3图示了图2中示出的其中一个单元——在这一情形下是户外单元30——的局部分解图。单元30包括围绕单元30的侧面的外罩34，以保护系统部件。邻近外罩34的是热交换器36。盖子38封住热交换器36的顶部。在盖子38和热交换器36之间布置了泡沫材料40。风扇42位于盖子38的开口内，并由电动机44供电。电线通路（wire way）46可以用于将电动机44连接至电源。风扇罩48配合在盖子38内，并布置在风扇上方，以防止物体进入该风扇。

热交换器36安装在基座50上。基座50为单元30的内部部件提供了安装表面和结构。压缩机52布置在单元30的中央，并通过连接至在HVAC&R系统中循环制冷剂的导管的接头54和56，连接至HVAC&R系统中的另一单元——例如室内单元。控制盒58容纳了用于户外单元30的控制电路系统，并被外壳60保护。面板62可以用于将控制盒58安装至单元30。

制冷剂通过蒸汽接头54进入单元30，并通过导管64流入压缩机52。可以从所述室内单元（未示出）接收蒸汽。在经过压缩机52内的压缩后，制冷剂通过导管66流出压缩机，并经由入口68进入热交换器36。入口68将制冷剂导入歧管或集管70。制冷剂从集管70流过热交换器36，流至歧管或集管72。制冷剂从集管72流回热交换器36，并流出布置在集管70上的出口74。在流出热交换器36后，制冷剂流过导管76到达液体接头56，以返回室内单元，在室内单元，所述步骤可以重新开始。

图4图示了空调系统78，其可以使用具有带凸块的板状散热片的多通道管热交换器。制冷剂在封闭的制冷回路80内流经系统78。制冷剂可以是任何吸放热量的流体。例如，制冷剂可以是氢氯烃（HFC）基R-410A、R-407或R-134a，或者它可以是二氧化碳（R-744A）或氨水（R-717）。空调系统78包括控制装置82，所述控制装置使得该系统将环境冷却至规定的温度。

系统78通过使封闭的制冷回路80中的制冷剂循环通过冷凝器84、压缩机86、膨胀装置88、以及蒸发器90而冷却环境。制冷剂作为高温高压蒸汽进入冷凝器84，并流过冷凝器的多通道管。由电动机94驱动的风扇92抽吸空气穿过所述多通道管。该风扇可以将空气推送或抽吸通过所述管。当空气流过所述管时，热量从制冷剂蒸汽传递到所述空气，产生了加热的空气96并使得制冷剂蒸汽冷凝为液体。液体制冷剂接着流入膨胀装置88，在该装置中，制冷剂膨胀为低温低压液体。通常，膨胀装置88将会是热膨胀阀（TXV）；不过，根据其他示例性实施方案，该膨胀装置也可以是节流孔或毛细管。在制冷剂流出该膨胀装置后，除液体制冷剂以外可能还存在一些蒸汽制冷剂。

制冷剂从膨胀装置88进入蒸发器90并流过蒸发器多通道管。由电动机100驱动的风扇98抽吸空气穿过多通道管。当空气流过所述管时，热量从所述空气传递到制冷剂液体，产生了冷却空气102，并使得制冷剂液体被沸腾成为蒸汽。根据特定实施方案，所述风扇可以由抽吸流体穿过多通道管的泵代替。

制冷剂接着作为低温低压蒸汽流入压缩机86。压缩机86减少了制冷剂蒸汽能够占据的体积，从而增加了蒸汽制冷剂的压强和温度。所述压缩机可以是任何适合的压缩机，诸如螺杆式压缩机、往复式压缩机、旋转式压缩机、摆杆式压缩机、涡旋式压缩机或涡轮式压缩机。压缩机86通过由变速驱动器（VSD）或直接由AC或DC电源提供动力的电动机104驱动。根据示例性实施方案，电动机104从AC电源接收固定线电压和频率，虽然在特定应用中，电动机的驱动可以由可变电压或频率驱动器完成。所述电动机可以是开关磁阻（SR）电动机、感应电动机、电子整流永磁电动机（electronically commutated permanent magnetmotor,ECM）、或任何其他适合的电动机类型。制冷剂作为高温高压蒸汽排出压缩机86，并为进入冷凝器以及再次开始该制冷循环做好准备。

控制装置82控制该冷却循环的运行，该装置包括：控制电路系统106、输入装置108、以及温度传感器110。控制电路系统106被联接至分别驱动冷凝器风扇92、蒸发器风扇98以及压缩机86的电动机94、100以及104。控制电路系统106使用从输入装置108和传感器110接收的信息，以确定在何时运行驱动该空调系统的电动机94、100和104。在特定应用中，输入装置可以是常规恒温器。但是，输入装置并不限于恒温器，更通常地，固定的或可变的设定点的任意来源均可以使用。可以包括本地或远程的指令装置、计算机系统和处理器、以及手动或自动地设定由上述系统接收的温度相关的信号的机械、电气以及机电装置。例如，在住宅空调系统中，输入装置可以是向控制电路系统提供温度设定点的可编程24伏恒温器。

传感器110确定环境空气温度，并将该温度提供给控制电路系统106。控制电路系统106接着将从传感器中接收的该温度与从输入装置接收的温度设定点相比较。如果所述温度较设定点高，控制电路系统106可以开启电动机94、100和104以运行空调系统78。控制电路系统可以执行硬件或软件控制算法以调节空调系统。根据示例性实施方案，控制电路系统可以包括模数（A/D）转换器、微处理器、非易失存储器、以及接口板。该系统中也可以包括其他装置，诸如检测制冷剂、热交换器、入口和出口空气等的温度和压强的额外的压强和/或温度换能器或开关。

图5图示了热泵系统112，其可以使用具有带凸块的板状散热片的多通道管热交换器。因为热泵既可用于加热也可以用于冷却，所以制冷剂流经可逆的冷却/加热回路114。制冷剂可以是任何吸放热量的流体。所述加热和冷却的运行由控制装置116调节。

热泵系统112包括外部热交换器118和内部热交换器120，其皆作为热交换器而运行。根据热泵运行模式，每一热交换器的功能可以是蒸发器或冷凝器。例如，当热泵系统112运行在冷却（或“AC”）模式时，外部热交换器118的功能是冷凝器，将热量释放至外部空气，而内部热交换器120的功能是蒸发器，从内部空气吸收热量。当热泵系统112运行在加热模式时，外部热交换器118的功能是蒸发器，从外部空气吸收热量，而内部热交换器120的功能是冷凝器，将热量释放至内部空气。换向阀122被置于热交换器之间的可逆回路114上，以控制制冷剂流的方向，从而在加热模式和制冷模式之间切换热泵。

热泵系统112还包括两个计量装置124和126，以在制冷剂进入蒸发器之前减小制冷剂的压力和温度。该计量装置也调节流入蒸发器的制冷剂，以使进入蒸发的制冷剂量等于或约等于流入蒸发器的制冷剂量。所使用的计量装置取决于热泵的运行模式。例如，当热泵系统112运行在冷却模式下时，制冷剂绕过计量装置124并在进入充当蒸发器的内部热交换器120前流经计量装置126。在另一实施例中，当热泵系统112运行在加热模式下时，制冷剂绕过计量装置126并在进入充当蒸发器的外部热交换器118前流经计量装置124。根据其他的示例性实施方案，加热和冷却模式也可以使用同一计量装置。所述计量装置通常是热膨胀阀（TXV），但也可以是节流管或毛细管。

制冷剂作为低温低压液体进入蒸发器——在加热模式中，其是外部热交换器118，冷却模式中，其是内部热交换器120。一些蒸汽制冷剂也可以作为发生在计量装置124或126中的膨胀过程的结果而存在。制冷剂流过蒸发器中的多通道管，并从空气吸收热量，从而将制冷剂变成蒸汽。在冷却模式，流过多通道管的室内空气也可以被除湿。空气中的湿气可以在多通道管的外表面上冷凝，从而从空气中去除。

在流出蒸发器后，冷却剂通过换向阀122，并进入压缩机128。压缩机128减小了制冷剂蒸汽的体积，从而增加了蒸汽的压强和温度。所述压缩机可以是任何适合的压缩机，诸如螺杆式压缩机、往复式压缩机、旋转式压缩机、摆杆式压缩机、涡旋式压缩机或涡轮式压缩机。

加温加压的蒸汽制冷剂从压缩机128流入冷凝器，冷凝器的位置由热泵模式确定。在冷却模式，制冷剂流入外部热交换器118（充当冷凝器）。由电动机132供能的风扇130抽吸空气掠过容纳制冷剂蒸汽的多通道管。根据特定示例性实施方案，该风扇可以由将流体抽吸掠过多通道管的泵代替。来自制冷剂的热量被传递至外部空气，使得制冷剂冷凝为液体。在加热模式，制冷剂流入内部热交换器120（充当冷凝器）。由电动机136供能的风扇134抽吸空气掠过容纳制冷剂蒸汽的多通道管。来自制冷剂的热量被传递至内部空气，使得制冷剂冷凝为液体。

在流出冷凝器后，制冷剂流过计量装置（加热模式时为124，冷却模式时为126），并返回蒸发器（加热模式时为外部热交换器118，冷却模式时为内部热交换器120），在蒸发器中，所述过程再次开始。

在加热和冷却模式中，电动机138驱动压缩机128并将制冷剂循环通过可逆的制冷/加热回路114。电动机可以直接由AC或DC电源供电或由变速驱动器（VSD）供能。电动机可以是开关磁阻（SR）电动机、感应电动机、电子整流永磁电动机（ECM）、或任何其他适合的电动机类型。

控制电路系统140控制电动机138的运行。控制电路系统140从输入装置142和传感器144、146和148接收信息，并使用该信息在冷却模式和加热模式中控制热泵系统112的运行。例如，在冷却模式下，输入装置142向控制电路系统140提供了温度设定点。传感器148测量了环境中的室内空气温度，并将其提供给控制电路系统140。控制电路系统140接着将空气温度与温度设定点相较，如果空气温度高于温度设定点，则启动压缩机电动机138和风扇电动机132和136以运转冷却系统。在加热模式下，控制电路系统140将来自传感器148的空气温度与来自输入装置142的温度设定点相较，如果空气温度低于温度设定点，则启动电动机132、136和138以运转加热系统。

控制系统140也使用从输入装置142接收的信息以在加热模式和冷却模式之间切换热泵系统112。例如，如果输入装置142被设置为冷却模式，则控制电路系统140将传送一信号至螺线管150以将换向阀122置于空调位置152。因此，制冷剂将以如下形式流过可逆回路144：制冷剂流出压缩机128，在外部热交换器118中冷凝，被计量装置126膨胀，并被内部热交换器120蒸发。如果输入装置被设置为加热模式，则控制电路系统140将传送一信号至螺线管150以将换向阀122放置在热泵位置154。因此，制冷剂将以如下形式流过可逆回路144：制冷剂流出压缩机128，在内部热交换器120中冷凝，被计量装置124膨胀，并被外部热交换器118蒸发。

控制电路系统可以执行硬件或软件控制算法以调节热泵系统112。根据示例性实施方案，控制电路系统可以包括模数（A/D）转换器、微处理器、非易失存储器、以及接口板。

当系统运行在加热模式时，控制电路系统也可以开始一除霜循环。当户外温度接近冰点时，被导引掠过外部热交换器118的外部空气中的湿气可能在热交换器上冷凝和结冰。传感器144测量外部空气温度，传感器146测量外部热交换器118的温度。这些传感器向确定何时开始除霜循环的控制电路系统提供温度信息。例如，如果传感器144或146之一向控制电路系统提供了低于冰点的温度，系统112可以被置于除霜模式。在除霜模式中，螺线管150被致动以将换向阀122置于空调位置152，且电动机132被关闭以停止掠过多通道管的空气流。系统112接着运行在冷却模式直到流过外部热交换器80的加温加压的制冷剂完成了对该热交换器的除霜。一旦传感器146检测到热交换器118除霜完毕，控制电路系统140将换向阀122返回至热泵位置154。如本领域普通技术人员应认识到的，除霜循环可以被设置为发生在许多不同的时间和温度的联合条件下。

图6是可能用于图4示出的空调系统78或图5示出的热泵系统112的示例性热交换器的立体图。该示例性热交换器可以是冷凝器84、蒸发器90、外部热交换器118或内部热交换器120，如图4或5所示。应注意到的是，在类似的或其他的系统中，热交换器可以用作冷却器的一部分或用在任何其他热交换应用中。热交换器包括由多通道管164连接的歧管70和72。虽然图6中示出了30个管，但管的数量是可变的。歧管和管可以由铝或任何其他促进良好的热传递的材料构成。制冷剂从歧管70流过一系列第一管166流至歧管72。所述冷却剂接着通过一系列第二管168从相反方向返回歧管70。第一管可以与第二管具有相同结构，或着第一管可以在诸如构成材料、形状、内部流动路径、尺寸等性质上与第二管不同。根据特定示例性实施方案，热交换器可以旋转约90度，以使多通道管在顶部歧管和底部歧管之间竖直延伸。此外，热交换器可以相对于竖直方向倾斜一角度。虽然多通道管被描述为具有细长和长方形的形状，但该管也可以是任何形状，诸如横截面为以下形式的管：矩形、正方形、圆形、卵形、椭圆形、三角形、梯形或平行四边形。根据示例性实施方案，所述管可以具有0.5mm到3mm的直径范围，以及约0.25mm的壁厚度及内蹼厚度。还应注意到的是，热交换器可以被提供在单个平面或平板中，或可以包括弯曲、拐角、曲线（contours）等。此外，虽然所描述的是两通路（two-pass）热交换器，所述带凸块的散热片也可以用于单个或多个通路的热交换器。

制冷剂通过入口68进入热交换器36，并通过出口74流出热交换器36。虽然图6将入口描述在歧管的顶部，将出口描述在歧管的底部，所述入口和出口的位置可以互换，以使流体在底部进入以及在顶部流出。流体也可以从位于歧管的底面、侧面或顶面的多个入口和出口进入或流出歧管。挡板170隔开了歧管70的入口和出口部分。虽然图示的是双挡板170，但任何数量的一个或多个挡板都可以被用于建立入口和出口部分的分隔。还应注意到的是，根据其他示例性实施方案，入口和出口可以被包含在分立的歧管中，从而不需要挡板。

散热片172位于多通道管164的周围，以促进管和环境之间的热传递。根据示例性实施方案，散热片是由铝构成的板状散热片，以过盈配合或其他方式接合至所述管，并大体垂直于制冷剂的流动而布置。但是，根据另一示例性实施方案，散热片可以由利于热传递的其他材料制成，并可以关于制冷剂的流动延伸成不同角度。所述散热片可以包括如下表面特征和结构：诸如，百叶窗、凸矛（raised lances）、波纹、肋、及其结合。此外，在特定实施方案中，散热片可以包括垫圈和/或凸环以隔开散热片。

当外部流体——诸如空气——流过多通道管164时——诸如大体由箭头174所示——在管164内流动的制冷剂和外部流体之间发生热传递。虽然外部流体这里示为空气，也可以使用其他的流体。当外部流体流过管时，热量从外部流体传递至管或从管传递至外部流体。例如，在冷凝器中，外部流体通常比在多通道管中流动的流体更冷。当外部流体接触多通道管时，热量从多通道管内的制冷剂传递至外部流体。因此，外部流体在通过多通道管时被加热，且在多通道管中流动的制冷剂被冷却。在蒸发器中，外部流体通常具有高于在多通道管内部流动的制冷剂的温度。因此，当外部流体接触多通道管的前缘时，热量从外部流体传递至在管内流动的制冷剂，以加热制冷剂。接着离开多通道管的外部流体被冷却，因为热量被传递至制冷剂。在特定实施方案中，部分外部流体可以冷凝并聚集在管和/或散热片上。

图7以更详细的分解图示出了图6的热交换器的特定部件。每一歧管（在图7中示出歧管70）是管状结构，其具有被帽178封闭的开口端。在歧管中形成开口或孔180，诸如通过常规的穿孔或机械加工操作。多通道管164可以接着以大体平行的方式被插入开口180。管的端部182被插入开口180，以使流体可以从歧管流入管内的流动路径176。

在插入歧管70之前或之后，管164可以插入散热片172内的开口184，以促进外部流体——诸如空气或水——和管内流动的制冷剂之间的热传递。开口184环绕管164的截面，并被布置为关于管的纵轴大体横向布置。散热片172可以由铝、铝合金、铜等构成。在特定实施方案中，散热片172可以包括具有由冲压（stamp）、冲孔或其他适合制造方法形成的开口184的金属板。开口184包括诸如凸出部或凸块186的突起，这些突起伸入开口以接触管166。当管166插入开口184时，凸块186可以被弯曲、倾斜或以其他方式变形，以将管和散热片保持定位。在特定实施方案中，一些凸块186可以与散热片172分立。此外，润滑材料——诸如导热油脂——可以被应用于管和/或散热片以便于装配。润滑材料可以与钎焊材料兼容。

热交换器可以以钎焊或其他方式联接以将部件保持在一起。根据特定实施方案，管166可以涂覆钎焊合金，该钎焊合金可以在管166被插入开口184之前或之后应用至管166。但是，在其他实施方案中，钎焊合金、覆层材料、和/或焊剂可以在管166被插入开口184之后被应用于热交换器。在管166被插入开口184之后，凸块186接触管166以在在相邻凸块186之间的区域内、在管166和散热片172之间产生相对较小缝隙或间隔。钎焊合金可以填充所述小缝隙以将管和散热片彼此接合。在管覆盖有钎焊合金的特定实施方案中，当热交换器在钎焊过程中被加热时，来自于管的钎焊合金可以通过毛细效应被吸入较小缝隙中。此外，一些或所有凸块可以被钎焊至所述管以将管固定至散热片。

图8是图7示出的其中一个散热片172的部分的正视图。管166（图7）可以被插入开口184以在热交换器中装配散热片和管。每一开口包括伸入每一开口184的一组凸出部或凸块186。当管插入开口184时，凸块186可以被弯曲或变形，以在装配中将管166保持在散热片172中。散热片172的开口184之间可以存在表面特征——诸如百叶窗。此外，额外的表面结构——诸如凸矛、波纹、肋、垫圈等——均可以被包含在散热片172中。在装配中，每组散热片172可以被堆叠和对准，以接收穿过开口184的管166。

图9是图8中示出的其中一个开口184的详细视图。如所示，开口184包括四个凸块186，每对的凸块彼此相对地布置。不过，在其他实施方案中，所述凸块的相对尺寸、形状和位置可以是不同的。例如，所述凸块可以具有三角形的形状，尖锐的形状、成角的形状、矩形的形状或弯曲的形状。此外，以各种形状和尺寸的任何数量的凸块都可以被包括。例如，在另一实施方案，凸块可以是交错地或交替贯穿于开口184的。在另一实施方案中，凸块可以位于开口184的侧面或转角。此外，在特定实施方案中，在同一开口中可以包括不同尺寸和/或形状的凸块。开口184可以具有宽度A和高度B的大体椭圆形状（类似于管的形状）。不过，在其他实施方案中，开口的形状可以改变，以容纳各种横截面形状的管，诸如圆形、长方形等。凸块186可以延伸进入开口184以将内部尺寸减少至小于总高度B的内部高度C。凸块186可以延伸进入开口的部分，或者凸块186可以延伸穿过整个开口184。在特定实施方案中，凸块186可以与散热片172整体形成。不过，在另一些实施方案中，凸块可以被焊接或以其他方式附接至开口。

图10描述了管164插入开口的情况下图9示出的开口184。管164具有小于开口184的总高度B的高度D。管164也具有宽度E，其小于开口184的宽度A。较小的管尺寸在管164和散热片172之间产生缝隙192。根据示例性实施方案，缝隙可以在管164和散热片172之间延伸约0.0001英寸至0.01英寸的距离，以及其之间的所有子范围。不过，在其他实施方案中，散热片和管之间的距离可以更小或更大。管高度D虽然小于总高度B，但大于由凸块186产生的内部高度C。相应地，当管164插入开口时，一些或所有的凸块186可以被弯曲或变形。在装配中，凸块186可以大体将管164保持定位。凸块186也可以隔断缝隙192以便利于在开口192中放置覆层材料。根据示例性实施方案，在管164被插入开口184后，覆层或涂层材料——其使得表面在低于基础材料的熔化温度熔化——可以被应用至散热片172、管164或上述二者。覆层材料可以通过毛细作用吸入、流入或沉积入开口192，当被加热时，该覆层材料可以将管164接合至散热片172。在特定实施方案中，仅有部分开口192接收覆层材料。此外，可以将一些、所有或不将凸块186钎焊至管184。

图11描述了带有倾斜开口196的带凸块散热片194的实施方案。开口196关于垂直方向以角度F倾斜。角度F的范围可以是从零到180度，以及其间的所有子范围。在特定实施方案中，倾斜的开口196可以相对于竖直方向以某一角度倾斜所述管，以促使冷凝液从管中排出。开口196包括伸入开口196的凸块198。如上关于图8到10所述，凸块198可以在装配时将管保持在散热片内，且可以产生用于钎焊合金的缝隙。如所示，凸块198具有三角形和尖锐的形状，不过，每一开口的凸块的尺寸形状和数量可以是不同的。

图12描述了另一带凸块散热片200，其可以用于多板（multislab）热交换器。散热片200被钎焊或以其他方式被接合至两排（column）曲管202。管202被插入直径稍微大于该管的弯曲横截面的开口204。凸块206延伸进入开口204以保持管以及便于钎焊。在其他实施方案中，带凸块散热片可以用于带有任何数量的板的热交换器。此外，带凸块散热片可以包括各种截面的开口，诸如椭圆形、圆形等，以用于接收对应截面形状的管。

图13至16阐释了具有开槽式开口的带凸块散热片。在特定实施方案中，在热交换器的装配中，槽可以便于将管插入散热片中。此外，在特定实施方案中，空气可以从槽的封闭端被导引至槽的开放端，以便于冷凝液排出。

图13图示了具有开槽式开口210的带凸块散热片208。槽210延伸完全穿过散热片208的一侧211。根据示例性实施方案，管可以通过散热片208的侧面211插入槽210。凸块212伸入槽210以在插入管之后保持管，并便于钎焊。槽210具有高度G和宽度H，具有与管的截面类似的截面。

图14描述了管164插入槽210时的散热片208。槽高度G通常大于管高度D，以使散热片208和管164之间形成缝隙214。凸块212延伸进入槽210以在管164和散热片208之间产生缝隙214，并在装配中将管164保持在散热片208内。如上文结合图9所述，钎焊合金可以流入或沉积入一些或所有的缝隙214，以在钎焊时将管164接合至散热片208。槽210的长度H可以小于管164的宽度E，以使管略微凸出超过散热片208的侧面211。

图15描述了带有倾斜的槽218的带凸块散热片216的另一实施方案。槽218布置为关于垂直方向成角度J。角度J可以在0至180度的范围内，以及其间的所有子范围内。根据示例性实施方案，倾斜的槽218可以将管164保持在角度J，因而可以促进可能在热交换器运行的过程中形成的冷凝液220的排出。例如，在运行中，冷凝液220可以从管164的边缘和/或散热片216的边缘流下。凸块212伸入槽218以在装配过程中保持管164，并产生用于容纳钎焊合金的缝隙212。如上文结合图9所述，凸块可以在插入管时变形。

图16描述了带有略长的槽224的另一带凸块散热片222。槽224可以具有略长于管164的宽度E的长度K。增加的槽长度K可以允许管164被完全保持在槽224内。在特定实施方案中，凸块226可以位于槽224的端部以将管164保持在槽224内。不过，在其他实施方案中，凸块的位置、尺寸和形状可以是不同的。如上文结合图14所述，凸块226延伸进入槽以在装配中保持管164，并产生用于钎焊合金的缝隙224。

如上文结合图7至16所述，凸块（例如，186、198以及206、212以及226）可以减小开口（例如，124、196、204和214）的尺寸，以为管164在开口中提供过盈配合。不过，在其他实施方案中，可使用较大的凸块或翼片以形成完整或部分的凸环从而容纳管164。在这些实施方案中，管164可以与这些凸环过盈配合。此外，在特定实施方案中，管164可以例如使用液压代替或辅助过盈配合，从而膨胀至散热片。在特定实施方案中，液压膨胀可以用于将管膨胀至散热片。此外，在一些实施方案中，散热片可以被钎焊至管164。

图17描述了带有围绕用于容纳管166的开口231的凸环230的散热片228。开口231和凸环230可以由冲压、冲孔、辊压成型、以及其他适合的制造方法形成。管166可以以前述结合图7描述的方式被插入开口231。此外，润滑材料——诸如导热油脂——可以被应用于管和/或散热片，以便于装配，和/或降低散热片和管之间的热阻，尤其是当管和散热片的界面未使用钎焊时。此外，在特定实施方案中，润滑材料可以与钎焊材料兼容。当管166被插入开口231时，凸环230可以提供一过盈配合以将管166固定和/或支撑在散热片228内。此外，在特定实施方案中，凸环230可以将相邻的散热片228彼此隔开。

大体而言，凸环230的内径可以略小于管166的外径，以提供一过盈配合。不过，在其他实施方案中，凸环230可以具有大于或等于管166的外径的直径。在这些实施方案中，凸环230可以为管166提供支撑，管可以被钎焊或以其他方式接合至凸环230和/或散热片228。例如，在特定实施方案中，作为钎焊的代替或辅助，液压可以用于将管166膨胀至凸环230。在管166插入开口231后，热交换器可以被钎焊或者以其他方式接合，以将歧管70固定至管166。在特定实施方案中，不是钎焊整个热交换器，而是使用局部焊枪型铜焊方法以加热热交换器的歧管到管的交叉处。不过，在其他实施方案中，钎焊材料可以被应用至热交换器。例如，部件（例如，管、散热片以及歧管）可以覆层有在低于基础材料的熔化温度熔化的合金。在另一实施例中，硅颗粒可以被粘附至所述部件，该颗粒在加热时将熔化并与基础材料的一部分形成合金。热交换器可以接着被传送通过钎焊炉，以在管和歧管之间和/或管和散热片之间建立连接。

图18描述了散热片232的另一实施方案，其带有突起——诸如形成部分凸环的延伸的凸块或翼片234。翼片234可以大体横切于散热片232延伸，并可以平行于管166的纵轴线延伸。在特定实施方案中，翼片234可以在散热片232中形成开口231时形成。例如，为产生开口231而去除的一些或所有的散热片材料可以用作翼片234。翼片234可以通过冲压、冲孔、辊压成型、以及其他适合的制造方法形成，并可以在插入管166之前或之时朝外弯曲。在管166被插入开口231后，管166可以紧抵翼片234膨胀和/或被钎焊至翼片234和/或散热片232。例如，可以使用液压膨胀以膨胀管166。

图19是图18示出的其中一个散热片232的正视图，其描述了在弯曲之前的翼片232。翼片234延伸进入开口231，并大体平行于散热片232的表面。如所示，每一翼片234延伸进入开口231的大约一半。在特定实施方案中，每一开口231可以具有高度L，以及每一翼片234可以在约为高度L的一半的距离延伸进入开口231。但是，在其他实施方案中，翼片234可以以任何距离延伸进入开口231。例如，翼片234可以以高度L的约10%、20%、30%或40%的距离延伸进入开口231。

翼片234可以在插入管166之前或之时从散热片232朝外弯曲。在弯曲时，翼片234可以基本垂直于散热片232延伸。但是，在其他实施方案中，翼片236可以以各种角度从散热片232向外延伸。在特定实施方案中，散热片234可以包括划线（scoring）236，其被布置以便于翼片234的弯曲。此外，开口231可以包括在翼片234和散热片232之间的间隔238，该间隔可以提供用于弯曲翼片234的空隙。不过，在其他实施方案中，翼片234可以具有基本与开口231的周长一致的曲率，以填充所有或部分间隔238。

图20描述了散热片240的另一实施方案，其包括延伸的凸块或翼片242。在这一实施方案中，翼片242以约等于高度L的高度延伸进入开口231。每一翼片242延伸自开口231的相对侧，使得在与图19示出的翼片234相比较时，每一翼片242能够具有增加的高度。在特定实施方案中，翼片234的增加的高度可以便于散热片240被翼片242隔开。例如，散热片240的翼片242可以抵靠在相邻的散热片上，以将散热片240彼此隔开。此外，在特定实施方案中，翼片242可以包括几何特征——诸如弯曲截面或突起，以及其它特征，该特征可以接触相邻的散热片240。根据特定实施方案，翼片242可以具有约1.3mm的高度，这可以使得散热片240能够以约1.3mm的间隔彼此隔开，以在每英寸提供约19.5个散热片。

如可以认识到的，在图18至20示出的翼片234和242仅作为实施例提供，且并不意在起限制作用。在其他实施方案中，翼片234和242的方向和尺寸可以改变。例如，翼片234和242的形状、尺寸和/或数量可以是不同的。此外，在其他实施方案中，可以使用交替或任意结构的任何数量的翼片。例如四个交替翼片242可以被包括在开口231中，其中两个翼片布置在开口231的上部，两个翼片布置在开口231的下部。此外，在特定实施方案中，翼片234和242可以延伸进入开口231的弯曲部分，并可以围绕开口231的周界仅彼此分离一较小缝隙。此外，图18至20示出的散热片可以包括表面特征，诸如百叶窗、凸矛、波纹、肋、垫圈等。

图21描述了用于制造使用图17至20示出的散热片的热交换器的方法244。如可以认识到的，本方法也可以用于制造包括图7至16示出的散热片的热交换器。方法244可以通过在散热片上形成（框246）开口来开始。例如，（图17至20）可以通过冲压、逐级冲压、辊压成型或逐级辊压成型，而在所述散热片中形成开口231。该形成方法可以包括形成图17示出的凸环230，或形成图18至20示出的翼片234和242。

可以接着插入管穿过开口（框248）。在特定实施方案中，管可以滑行穿过开口并将所述突起——诸如凸环、凸块和/或翼片——弯曲远离散热片。不过，在其他实施方案中，凸环和/或翼片可以在管插入之前被弯曲，例如，在成型过程中弯曲。在特定实施方案中，在将管插入开口之时或之后，例如可以使用梳状物（comb）将散热片彼此隔开。不过，在其他实施方案中，翼片和/或凸环可以将散热片彼此隔开。

在管被插入散热片后，集管可以被钎焊或以其他方式接合至管。例如，如图17所示，管166可以被插入集管70的开口180，并被钎焊至集管70。在特定实施方案中，使用焊枪型钎焊方法，以提供钎焊材料和加热集管和管的界面。

在特定实施方案中，方法244可以在钎焊之后完成。例如，管和散热片之间的过盈配合将在管和散热片之间提供充足的热接触。此外，在特定实施方案中，散热片和管可以在钎焊过程中被彼此接合。不过，在其他实施方案中，管可以被膨胀（框252）以将管固定在散热片内。例如，液压流体——诸如制冷剂油——可以被注入集管70以流过管166。该流体可以接着被加压以膨胀所述管。在管的膨胀后，液压流体可以从热交换器中排出或去除。在特定实施方案中，该流体可以与设计为用于热交换器的制冷剂是兼容的，以使在液压膨胀过程之后保留的任何流体可以与制冷剂混合。在其他实施方案中，可以使用气体作为液压流体。

可以使用各种压力以膨胀多通道管，其取决于热交换器的具体设计，以及热交换器中决定使用的制冷剂。例如，在特定实施方案中，热交换器可以被设计为在约50psi的运行压强下使用乙二醇制冷剂。在这些实施方案中，液压流体可以被加压至约300psi以膨胀所述管。在另一实施方案中，热交换器被设计为在约1400psi的运行压强下使用二氧化碳作为制冷剂，液压膨胀过程可以使用约2500-3000psi的压强以膨胀所述管。不过，在其他实施方案中，压强可以不同。总体而言，液压压强可以大于热交换器的运行压强，但小于管的耐破强度，该强度在特定实施方案中，可以是约三倍于运行压强。

在特定实施方案中，管可以在将集管70装配至管166之前被膨胀。图22描述了方法254，其中管在被插入集管之前膨胀。方法254可以通过在散热片上形成开口来开始（框256），接着将管插入穿过所述开口（框258）。例如，可以如关于图21的上文所述，形成所述开口并将管插入开口。

管可以接着被膨胀（框260），例如使用关于图21的上文描述的液压膨胀方法。在特定实施方案中，每一管可以在插入散热片之后被单独膨胀。不过，在其他实施方案中，成组的管可以使用膨胀工具或其他适合的方法被一起膨胀。在管膨胀之后，热交换器可以接着被钎焊（框262）。例如，管可以被插入集管并使用焊枪型钎焊方法被钎焊至集管。不过，在其他实施方案中，整个热交换器组件可以被传送通过钎焊炉。此外，在特定实施方案中，管和散热片可以在钎焊过程中被钎焊在一起。

应注意到的是，本讨论使用术语“多通道”管和/或“多通道热交换器”以代指如下装置：其中热传递管包括歧管之间的多个流动路径，所述歧管从所述管中分流和聚流。多个其他术语可以用于本领域中表示类似装置。这样的可替代术语可以包括“微通道”或“微端口”。术语“微通道”有时意味着具有微米级或更小的流体通道的管的含义。不过，在当前的上下文中这样的术语并不意为具有任何特别的更高或更低的尺寸阈。相反，这里用于实施方案的说明和权利要求的术语“多通道”意在覆盖所有的这样的尺寸。本领域有时使用的其他术语包括“平行流（parallel flow）”和“钎焊铝（brazed aluminum）”。不过，所有这些装置和结构意在被包括在术语“多通道”的范围内。大体而言，这样的“多通道”管将包括沿一基本平坦、平面管的宽度布置，或布置在其平面上的流动路径。尽管如此，本发明并不意在被限制为任何特定的几何结构。

虽然本发明仅有某些特征和实施方案被阐释和描述，本领域普通技术人员可以进行许多修改和改变（例如，大小、尺寸、结构、形状和各元素的比例、参数值（例如，温度、压强等）、安装布置、材料使用、方向等的变化），而不实质地背离权利要求中所述主题的新颖性教导和优势。任何过程或方法步骤的顺序或序列可以根据可替代实施方案改变或重排。此外，为了提供示例性实施方案的简洁描述，可能并未描述实际实施方案中的一些特征（即，与实现本发明的当前构想的最佳模式不相关联的那些特征，或与实现权利要求的发明无关的部分）。应认识到的是，在任何这样的实际实施的开发中，诸如在任何电气或设计项目中，可以进行多种实施方式的具体抉择。这样的开发努力可能是复杂和费时的，但仍然属于从本公开文本中受益的本领域普通技术人员通过合理的试验而能够实施设计、制造、生产的常规途径。

Claims (14)

1.一种热交换器，其包括：

第一歧管；

第二歧管；

多个多通道管，其与所述第一和第二歧管流体连通，每个多通道管具有多个穿过所述多通道管的截面延伸的大体平行的流动路径；

多个散热片，其联接至所述多个多通道管，所述散热片具有围绕所述截面布置的开口，其中所述开口环绕所述多通道管的截面；以及

多个突起从所述开口的相应周界伸入所述开口以接触所述开口内的所述多通道管，其中所述突起包括翼片或凸块，所述翼片或凸块从所述开口的相对侧延伸进入所述开口，以在所述多通道管和所述散热片之间产生过盈配合。

2.根据权利要求1所述的热交换器，包括钎焊合金，其布置在所述突起之间以将所述多通道管固定至所述散热片。

3.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述多个多通道管覆有钎焊合金，并且其中所述多个突起构造为在相邻突出之间的区域内、在管和散热片之间产生缝隙或间隙，以通过毛细效应从所述管吸引所述钎焊合金到所述缝隙或间隙中。

4.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述突起构造为一旦接触其中一个所述多通道管就变形。

5.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述突起包括凸块，其将所述开口的内部高度限定为小于所述多通道管的截面高度。

6.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述多个多通道管被膨胀入所述散热片中。

7.一种热交换器散热片，其包括：

导热材料片；

细长开口，其在所述片中形成，用于容纳多通道管，其中每个所述开口被所述导热材料片完全包围；以及

多个突起延伸进入每个所述开口，用于一旦将所述多通道管插入穿过所述开口就接触所述多通道管，其中所述多个突起包括多个凸块或翼片，所述凸块或翼片延伸进入每个所述开口，用于一旦将所述多通道管插入穿过所述开口就接触所述多通道管。

8.根据权利要求7所述的热交换器散热片，其中所述多个突起整体形成在所述导热材料片中。

9.根据权利要求7所述的热交换器散热片，其中所述凸块成对对齐，其中凸块对中的每一个从所述开口的相对侧朝向该凸块对中的另一个延伸。

10.一种用于制造热交换器的方法，其包括：

将覆有钎焊合金的多通道管插入穿过多个开口，其中每个开口布置在导热材料片上，多个突起延伸进入所述开口以接触所述多通道管，其中插入多通道管包括借助于所述多通道管使至少一个突起变形；以及

将所述多通道管和所述导热材料片传送通过一加热炉，通过将所述钎焊合金保持在所述多个突起之间而永久性地将所述多通道管接合至所述导热材料片。

11.根据权利要求10所述的方法，其中将所述多通道管和所述导热材料片传送通过加热炉包括将钎焊合金从所述多通道管抽吸至所述多个突起之间的间隔中。

12.根据权利要求10所述的方法，包括在所述导热材料片内形成所述多个开口，其中形成所述多个开口包括形成延伸进入所述多个开口的翼片，其中该翼片被设计为与所述多通道管交界。

13.根据权利要求10所述的方法，包括在所述导热材料片内形成所述多个开口，其中形成所述多个开口包括形成延伸进入所述多个开口的凸块，以在所述凸块之间形成用于容纳所述钎焊合金的间隔。

14.根据权利要求10所述的方法，包括将所述多通道管的端部插入集管，以及永久性地接合所述多通道管和所述集管。