CN103148718A

CN103148718A - 微通道换热器

Info

Publication number: CN103148718A
Application number: CN2013100821776A
Authority: CN
Inventors: 陈江平; 刘鹿鸣; 徐博
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2013-06-12

Abstract

一种热交换器领域的微通道换热器，包括：集流管、与集流管固定连接的若干扁管以及经过表面处理且与扁管固定的翅片，其中：翅片与扁管采用过盈配合并由导热结构胶粘接。本发明中翅片和扁管的连接是采用过盈配合和导热结构胶而不是焊接来实现，使得对翅片进行表面处理有了可能，解决了对微通道换热器进行整体表面处理的问题。

Description

微通道换热器

技术领域

本发明涉及的是一种热交换器领域的装置，具体是一种微通道换热器。

背景技术

微通道换热器是一种采用全铝材料制成的高效换热器，其扁管采用微通道结构，可以强化凝结与沸腾传热，显著提高制冷剂侧换热效率；其翅片采用高效换热翅片如百叶窗型式，开窗结构可使空气流动边界层周期性中断，同时对空气流起导向作用，实现空气侧强化换热。微通道换热器具有重量轻，结构紧凑，换热效率高的优点，替代铜材料（国家战略储备资源）有成本优势；同时，其内部容积小的特点，有利于大大减少制冷剂充注量，符合节能环保的趋势。

微通道换热器的推广应用面临许多挑战，热泵工况下排水能力差就是其中非常重要的问题。在管片式换热器中，铜管与翅片通过胀管连接，翅片大多使用表面处理过的铝箔轧制而成，其排水及防腐特性得到改善。现有微通道换热器均基于整体钎焊工艺，钎料在炉中熔化来连接扁管和翅片，使得翅片表面不能存在涂层材料。在微通道换热器广泛应用的汽车空调行业里，一些厂家使用后涂法对换热器进行表面处理。把微通道换热器浸入表面处理溶液，取出后经离心机把残留液体甩匀，由烘干设备烘干。这种方法的局限性很多：首先，整体浸涂不能保证表面处理到达换热器所有区域，尤其是翅片开窗处等细微的地方，而这些区域正是凝水集中地；其次，家用和商用领域的微通道换热器尺寸大大超过汽车空调领域，这使得后涂工艺需要的离心机、烘干机、浸涂设备尺寸也相应的增加，设备成本大大增加。

微通道换热器面临的另一个挑战就是空气侧积灰现象。在家用/商用空调领域，由于换热器迎面风速较低（1.5m/s～2.5m/s），微通道换热器与传统铜管铝片式换热器相比，更易产生灰堵，尤其是百叶窗开缝处更容易堵塞而造成换热能力急剧下降，实验结果表明，在我国通常的使用环境下，两个月后，积灰导致系统能效比下降10%；半年后，系统能效比衰减可达30%，系统能耗大幅上升，而同样情况的管片式换热器能效比仅下降1.5%。先进的涂层材料能有效的减少灰尘颗粒在翅片表面的附着，大大改善换热器积灰性能。传统空调换热器是使用铜管和铝片装配而成，装配使用常温下的胀管，所以铝箔可以先进行表面处理，但传统换热器使用铜材料，成本高、体积大、重量大，而微通道换热器是全铝的，成本低，换热效率也比传统换热器高，是换热器替代的方向。

现有微通道换热器均基于整体钎焊工艺，钎料在炉中熔化来连接扁管和翅片，如果翅片表面存在涂层，则钎焊不能进行，所以无法对铝箔翅片进行表面处理。现有微通道换热器广泛应用在汽车空调行业，其尺寸较小，可以使用把整个换热器浸泡如表面处理试剂，然后取出离心甩干，再烘干的方法进行整体表面处理。但是这种方法要求换热器的尺寸很小，而家用商用微通道换热器大小可达3m*1.5m或者更大，针对如此尺寸的换热器，浸涂非常浪费试剂，而离心甩干机尺寸也势必要求很大，成本非常高。

中国专利文献号CN102305573，公开日2012-01-04，记载了一种钛金空调器,由室内机和室外机构成,室外机内设置有室外换热器,室内机上设有室内换热器,室外换热器包括换热管和散热翅片,所述散热翅片的表面有一层含TiO₂的钛金涂层,所述钛金涂层含有CuO和Ag_2O。但是该现有技术只是涉及翅片表面涂层，现有微通道换热器均基于整体钎焊工艺，无法对铝箔翅片进行表面处理。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种微通道换热器，解决现有微通道换热器由于基于整体钎焊工艺而无法对铝箔翅片进行表面处理，从而引起排水、积灰、防腐抑菌等问题。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明涉及一种微通道换热器，包括：集流管、与集流管固定连接的若干扁管以及经过表面处理且与扁管固定的翅片，其中：翅片与扁管采用过盈配合并由导热结构胶粘接。

所述的过盈配合通过由扩张装置增大各扁管之间的间隙，其次将翅片置于各扁管的间隙中，取出扩张装置使得翅片与扁管实现过盈。

所述的集流管与扁管之间的固定连接是由冷挤压实现，冷挤压具体是：首先将扁管的端部插入集流管的插入槽中固定深度，其次，将集流管和扁管置于冷挤压模具的模腔中，通过冷挤压模具的压力机上固定的凸模，向集流管的插入槽处施加压力，使得扁管与集流管结合部的铝屑产生塑性流动变形，填满扁管和集流管的插入槽之间的间隙，使得扁管和集流管形成密闭的腔体。

所述的扩张装置设置于与集流管固定的各个扁管的端部位置，该扩张装置包括：带有夹具的装配机架以及活动设置于机架上的涂胶头，其中：涂胶头内置与控制器相连的电机，通过活动设置于纵横结构的装配机架上实现自动化二维涂胶，由限位块及梳齿组成的夹具固定设置于装配机架的底部。

所述的限位块的数量为6个，其内侧分别与微通道换热器框架的四个外侧面相接触并实现框架限位；所述的梳齿设置于限位块的内部区域并与翅片相接触，实现翅片限位。

所述的梳齿的宽度为5mm。

所述的扁管的两端用于设置扩张装置的位置形成无翅片区，该无翅片区填充有海绵或塑料以防止翅片与集流管接触形成的电化学腐蚀。

所述的翅片宽度比各个扁管之间的间距大0.01－0.03mm。

有益效果

本发明中翅片和扁管的连接是采用过盈配合和导热结构胶而不是焊接来实现，使得对翅片进行表面处理有了可能，解决了对微通道换热器进行整体表面处理的问题。而经过表面处理的翅片可以改善换热器排水、结霜、防腐以及积灰性能。同时，通过冷挤压工艺连接集流管和扁管，相比钎焊工艺，冷挤压不需要加热金属材料，可以节约大量的能源，省去了钎焊炉等大型设备，提高了生产效率降低了成本。

附图说明

图1为本发明集流管与扁管的结构图；

图2为图1设置有翅片的结构图；

图3为扩张装置轴测图；

图4为扩张装置俯视图；

图5为扩张装置正视图；

图6为带换热器的扩张装置轴测图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例包括：集流管1、与集流管1固定连接的若干扁管2以及经过表面处理且与扁管2固定的翅片3，其中：翅片3与扁管2采用过盈配合并由导热结构胶粘接。

所述的过盈配合通过由扩张装置20增大各扁管2之间的间隙，其次将翅片3置于各扁管2的间隙中，取出扩张装置20使得翅片3与扁管2实现过盈。

所述的表面处理是指采用涂层材料对铝箔进行涂覆。涂覆的方式可以为滚涂、喷涂、浸涂或者其它涂覆方式。只需要将液态的涂层材料均匀的覆盖在铝箔表面，再进行烘干，使其形成稳定均匀并且厚度很小的膜层即可。

所述的集流管1与扁管2之间的固定连接是由冷挤压实现，冷挤压具体是：首先将扁管2的端部插入集流管1的插入槽5中固定深度，其次，将集流管1和扁管2置于冷挤压模具的模腔中，通过冷挤压模具的压力机上固定的凸模，向集流管1的插入槽5处施加压力，使得扁管2与集流管1结合部的铝屑产生塑性流动变形，填满扁管2和集流管1的插入槽5之间的间隙，使得扁管2和集流管1形成密闭的腔体。

所述的扩张装置20设置于与集流管1固定的各个扁管2的端部位置。

如图3至图6所示，所述的扩张装置20包括：底板21、支架22、导轨23、24、涂胶头25、梳齿26、27和定位夹具28，其中：底板21可固定在桌子表面或其它平面上，导轨23可在导轨24上滑动并实现定位，涂胶头25可在导轨23上滑动并实现定位，梳齿26、27可以伸出收入底板21，定位夹具28可根据需要移动并固定待装配换热器。

如图6所示，微通道换热器框架10在扩张装置20上进行装配。把微通道换热器框架10置于扩张装置20上，用定位夹具28夹紧固定。升起一侧两根扁管之间的两对梳齿27，使得扁管2间距稍微增加，然后放入翅片3，收起梳齿27。按照顺序，依次实现每两根扁管2之间翅片3的装配；由于翅片3宽度比扁管2间距大，两者能形成比较稳定的配合。完成全部翅片3和扁管2的装配后，由涂胶头25向翅片3与扁管2的接触处涂胶。具体的方法为。涂胶头25由程序控制，在扁管2与翅片3接触的一条线上涂布导热黏胶。按照扁管2的顺序，完成所有扁管2和翅片3的胶连。

所述的扁管2的两端用于设置扩张装置20的位置形成无翅片区4，该无翅片区4填充有海绵或塑料以防止翅片3与集流管1接触形成的电化学腐蚀。

本实施例的集流管1可以是D型、O型或B型，但不限于这些型式。

本实施例的扁管2内部含有多个微通道结构，可以是挤压扁管2也可以是折叠扁管2，但不限于这些型式。

本实施例的翅片3由经过表面处理的铝箔轧制而成，其排水、积灰、防腐等性能得到改善，其结构可以是百叶窗形式也可以是其它翅片形式。翅片3宽度要求比扁管2间距大0.01-0.03mm。

Claims

1.一种微通道换热器，其特征在于，包括：集流管、与集流管固定连接的若干扁管以及经过表面处理且与扁管固定的翅片，其中：翅片与扁管采用过盈配合并由导热结构胶粘接。

2.根据权利要求1所述的微通道换热器，其特征是，所述的过盈配合通过由扩张装置增大各扁管之间的间隙，其次将翅片置于各扁管的间隙中，取出扩张装置使得翅片与扁管实现过盈。

3.根据权利要求1所述的微通道换热器，其特征是，所述的集流管与扁管之间的固定连接是由冷挤压实现，冷挤压具体是：首先将扁管的端部插入集流管的插入槽中固定深度，其次，将集流管和扁管置于冷挤压模具的模腔中，通过冷挤压模具的压力机上固定的凸模，向集流管的插入槽处施加压力，使得扁管与集流管结合部的铝屑产生塑性流动变形，填满扁管和集流管的插入槽之间的间隙，使得扁管和集流管形成密闭的腔体。

4.根据权利要求2所述的微通道换热器，其特征是，所述的扩张装置设置于与集流管固定的各个扁管的端部位置，该扩张装置包括：带有夹具的装配机架以及活动设置于机架上的涂胶头，其中：涂胶头内置与控制器相连的电机，通过活动设置于纵横结构的装配机架上实现自动化二维涂胶，由限位块及梳齿组成的夹具固定设置于装配机架的底部。

5.根据权利要求4所述的微通道换热器，其特征是，所述的限位块的数量为6个，其内侧分别与微通道换热器框架的四个外侧面相接触并实现框架限位；所述的梳齿设置于限位块的内部区域并与翅片相接触，实现翅片限位。

6.根据权利要求4所述的微通道换热器，其特征是，所述的梳齿的宽度为5mm。

7.根据权利要求1-6任一项所述的微通道换热器，其特征是，所述的扁管的两端用于设置扩张装置的位置形成无翅片区，该无翅片区填充有海绵或塑料以防止翅片与集流管接触形成的电化学腐蚀。

8.根据权利要求7所述的微通道换热器，其特征是，所述的翅片宽度比各个扁管之间的间距大0.01－0.03mm。