CN103940284A - 换热器及其连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种换热器。该换热器包括：大致平行设置的多根换热管；翅片，所述翅片连接至所述换热管。所述换热器还包括设置翅片的翻边结构和换热管之间或在翅片的翻边结构外的中间部件，其中，多个所述中间部件在每一换热管上沿其延伸方向排布，通过中间部件的高度控制相邻翅片在换热管的延伸方向上的间距，在所述换热管的延伸方向上，每一换热管上的所述翅片与所述中间部件的高度的比值大于等于0.2且小于等于5。另外，本发明还提供了一种连接换热器的翅片与换热管的连接方法。

Description

换热器及其连接方法

技术领域

本发明涉及暖通空调、汽车、制冷以及运输领域，尤其涉及用于蒸发器、冷凝器、水箱、热泵等的换热器。

背景技术

常规的管翅片换热器的结构如图1所示，其包括多根换热管1和安装到其上的翅片2。通常，翅片2的结构如图2所示。如图3所示，示出了翅片2和换热管1的机械胀管连接方式或加工工艺。翅片2开孔的直径稍大于换热管1的直径。翅片2穿入换热管1，等全部翅片2安装完成后，然后用胀管机的胀头3伸入换热管1内进行胀管。胀管机的胀头3直径略大于翅片2开孔直径，胀管后可以保证换热管1与翅片2紧密贴合。

如图4所示，示出了微通道/平行流换热器的结构。在该换热器中所有部件的材料均为铝材。换热扁管21与翅片22如图所示地捆扎紧后送入钎焊炉进行焊接。出炉后再将翅片22和换热扁管21焊接在一起。钎焊过程包括钎剂喷涂、干燥、加热、焊接、冷却等。

众所周知，相同的换热器尺寸，换热管的水力直径越小，换热性能会越高，材料成本越低。但是机械胀管技术受换热管直径的影响较大，目前只能应用于直径大于5mm的铜管，而且铝管不适用该技术。对于目前空调行业性价比的无限追求是一个很大的局限。

钎焊技术可用于小水力直径换热管换热器。微通道换热器就采用该技术，具有非常好的换热性能。但是钎焊工艺复杂，设备投资高，产品质量不稳定等问题大大限制了微通道换热器的市场竞争力。

有鉴于此，确有需要提供一种能够至少部分地解决上述问题的新型的换热器。

发明内容

本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。

在本发明的一个方面中，提供了一种换热器，其包括：

大致平行设置的多根换热管；

翅片，所述翅片连接至所述换热管；

所述换热器还包括设置翅片的翻边结构和换热管之间或在翅片的翻边结构外的中间部件，其中，多个所述中间部件在每一换热管上沿其延伸方向排布，通过中间部件控制相邻翅片在换热管的延伸方向上的间距；在所述换热管的延伸方向上，每一换热管上的所述翅片与所述中间部件的高度的比值大于等于0.2且小于等于5。

优选地，所述中间部件在每一换热管上排布成彼此相连接。

优选地，多个沿着所述延伸方向装配在一起的所述中间部件中的至少一个连接有翅片。

优选地，所述中间部件在其圆周上设置有槽。

优选地，所述槽从所述中间部件的顶部贯穿地延伸至其底部、所述槽从所述中间部件的底部部分地向上延伸或从所述中间部件的顶部部分地向下延伸。

优选地，所述翅片的翻边结构用于连接所述换热管或中间部件。

优选地，所述中间部件的横截面为大致梯形，所述中间部件沿其顶部至底部的方向设置有供所述换热管穿过的通孔，且所述翅片的翻边结构在所述中间部件的通孔的轴向上带有一外侧倾角。

优选地，所述中间部件的外侧倾角大于等于80°且小于等于90°。

优选地，所述翅片的翻边结构的所述倾角略小于所述中间部件的外侧倾角。

优选地，所述换热管为圆形或者非圆形形状。

优选地，所述中间部件由高导热材料制成。

优选地，所述中间部件由铝合金或铜合金制成。

根据本发明的另一方面提供了一种连接换热器中的翅片与换热管的连接方法，其中所述换热器为根据上述的换热器，所述连接方法包括：通过中间部件连接翅片与换热管。

在本发明中，在保证换热性能和可靠性的情况下，本发明所述的换热器和翅片的连接结构或连接方式，可以避免钎焊工艺和机械胀管工艺，从而解决了工艺不稳定，制造成本高和机械胀管工艺应用局限性大的问题。

附图说明

本发明的这些和/或其他方面和优点从下面结合附图对优选实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据现有技术的管翅片换热器的结构视图；

图2是根据图1的换热器的翅片的正视图和对应的侧视图；

图3是采用现有技术的机械胀管工艺连接换热器的过程的示意图；

图4是采用现有技术的钎焊工艺制造的换热器的视图；

图5是根据本发明的一个实施例的换热器的正视图和端视图；

图6是沿图5的线A-A切割获得的剖视图；

图7是图6所示的配置的变形例的示意剖视图；

图8a是图7所示的带有槽的中间部件的正视图和俯视图；

图8b是沿图7所示的线B-B切割获得的剖视图，其示出了中间部件的外侧倾角；

图9是图7所示的翅片的翻边倾角的视图；

图10a和10b是带有两个槽的中间部件的正视图和俯视图；

图11是具有非圆形通孔的中间部件的侧视图和俯视图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图5-11，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

参见图5，示出了根据本发明的一个实施例所述的换热器10。结合图6所示，换热器10包括：大致平行设置的多根换热管11、翅片12和中间部件13。翅片12通过中间部件13与换热管11连接。

在本实施例中，中间部件13位于翅片12和换热管11之间并且分别与翅片12和换热管11连接。中间部件13是翅片12与换热管11有效传热的桥梁。

另外，可以理解，中间部件还可以设置在翅片的翻边结构外，即翅片的翻边结构直接与换热管连接，而中间部件通过焊接等方式连接至所述翻边结构的外表面上。

参见图6，每一中间部件13分别与翅片12和换热管11接触。如图所示，中间部件13位于所述翅片12和换热管11之间，多个中间部件13在每一换热管11上沿换热管11的延伸方向排布(例如相互接触)。在本发明中，可以通过中间部件13的高度控制在换热管11的延伸方向上相邻的两个翅片12的间距。可以理解，在特定的情况下，可以间隔地沿着换热管11的延伸方向排布中间部件13。

由于翅片的翻边高度受到工艺的限制，如果采用翅片高度来控制换热器的中相邻翅片的间距，翅片翻边受压容易变形，定位不准确，而且不能做大翅片间距的换热器。因此，如果采用中间部件的高度定位，可以使得定位准确，还可以做大翅片间距的换热器。

如图6所示，每一中间部件13连接有翅片12，且中间部件3在换热管的延伸方向上的高度Hr通常设置成比翅片12在该延伸方向上的高度Hf大。显然，这仅是一个示例，本发明不必限于该图示。

结合图8a，中间部件13上设置有供换热管11穿过的通孔133，通孔133从中间部件13的顶部134贯穿至底部136。由于在本示例中换热管11为圆形形状，故通孔133也对应地设置为圆形形状。当然，当换热管11为扁管或其他形状的非圆管形式的管道时，可以根据需要对应地设置通孔133的形状(例如参见图11)。另外，在图8a中还示出了连接顶部134和底部136的侧面135。另外，结合图6，翅片12具有在其两端设置的翻边结构121和连接翻边结构121的平直段122。通过翻边结构121固定于中间部件13的侧面135上。当然，翅片12还可以根据本领域的其他已知的技术连接至中间部件13。

在使用中，可以采用下述方式中的多种方式来控制翅片12之间的间距：

1)可以通过翅片12上的翻边结构121在中间部件13上的定位来控制翅片12之间的间距，如图6所示；

2)可以采用不同高度的中间部件13来控制相邻的翅片12之间的间距，中间部件越高，则翅片的间距越大；

3)也可以通过翅片12和多个中间部件13相连接的方式来控制相邻的翅片12之间的间距，例如，彼此连接的多个中间部件13中的每一个都连接一个翅片12，或者多个中间部件13装配在一起之后，每隔一个中间部件13，连接一个翅片12，或者每隔任意几个中间部件13连接一个翅片12，如图7所示，在其上部示出了可以大约间隔两个中间部件13设置翅片12的翻边结构123。

通常，将翅片12在换热管11的延伸方向上的高度设置为Hf，中间部件13在换热管11的延伸方向的高度设置为Hr，使0.2≤Hf/Hr≤5。当然，本领域技术人员可以根据需要来设置中间部件彼此连接的数量，例如中间部件可以设置为两个、三个或任意几个，也可以根据需要来设置相邻的翅片之间的距离。显然，上述的控制翅片12之间的间距的方式仅是为了说明的目的，本领域技术人员可以根据已知技术采用其他方式借助于中间部件13来控制翅片12之间的间距，这应当包含在本发明的保护范围内。

可以理解，可以采用本发明所述的结构布置和连接方式根据需要设置任何两个相邻的翅片12之间的间距。

在本示例中，多个装配在一起的中间部件13，可以通过一次性加工成形，也可以是在使用过程中将单个中间部件13通过焊接等方式彼此连接。当然，本领域技术人员可以根据需要采取其它已知的连接方式，例如，中间部件13还可以在垂直于换热管11的延伸方向上彼此连接，中间部件的连接方式并不限于此。

参见图8a，在本实施例中，中间部件13设置为圆台状，其横截面形状大致为梯形(未示出)。本领域技术人员可以根据需要设置其中间部件13的形状，例如可以将中间部件设置为圆柱体、正方体或长方体等形状。如图8b所示，中间部件13的侧面135相对于其底部136的外侧倾角为角度e。优选地，采用外侧的倾角e大于等于80°，且小于等于90小。

参见图9，翅片12的翻边结构121在中间部件13的通孔133的轴向上设置有一倾角d，优选地，倾角d略小于中间部件13的外侧倾角e。这样使得翅片12与中间部件13可以通过翻边结构121彼此更好地固定连接。当然，本领域技术人员可以根据需要采用其它已知的替代方式来固定连接翅片与中间部件，其方式不限于此。

上述的多个中间部件13装配在一起的构造，可以是一次加工成形，也可以是将单个中间部件13通过焊接等方式彼此连接。当然，本领域技术人员可以根据需要采取其它已知的连接方式进行所述连接。例如，中间部件13还可以在换热管11的延伸方向上彼此连接，中间部件的连接方式和连接形状并不限于此。当然，本领域技术人员还可以根据需要来选择中间部件彼此连接的数目，例如中间部件可以设置为两个、三个或任意几个。

在本发明中，中间部件13的材料由导热材料或高导热材料制成，优选铝合金或者铜合金。中间部件13与换热管11可以通过焊接等方式固定连接。例如中间部件13可以直接焊接在换热管11上，也可以在中间部件13上设置可以供换热管穿过的通道等，本领域技术人员可以根据需要用其它已知的替代方式连接中间部件13和换热管11。

为了安装和/或构造需要，在中间部件13上设置了为其在收缩时提供空间的槽139(通常设置在其圆周上)，如图8a和9所示。槽139从中间部件13的顶部134贯穿地延伸至其底部135。另外，如图10a和10b所示，还可以设置从中间部件13的底部135部分地向上延伸的槽137或从中间部件13的顶部134部分地向下延伸的槽138。当然，本领域技术人员可以根据需要来设置槽，其设置方式不限于此。

如图11所示，示出了具有非圆形的通孔133’，其可以用于容纳例如扁管等非圆形的换热管。

本发明将公开一种新的换热器及一种翅片与换热管的新的连接方式，该连接方式在保证换热性能的同时既可以用于小直径的换热管，也同样可以用于微通道换热器，该技术可以取代钎焊和机械胀管技术。而且，换热管的直径越小，换热效果越好，材料成本越低。当换热管直径较小，换热管与翅片的连接无法用机械胀管技术时，采用该方案还可以回避复杂的钎焊工艺，并提高产品质量，降低产品制造成本和设备投资。

以上仅为本发明的一些实施例，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (13)

1.一种换热器，其包括：

大致平行设置的多根换热管；

翅片，所述翅片连接至所述换热管；

其特征在于，

所述换热器还包括设置翅片的翻边结构和换热管之间或在翅片的翻边结构外的中间部件，其中，多个所述中间部件在每一换热管上沿其延伸方向排布，通过中间部件控制相邻翅片在换热管的延伸方向上的间距；在所述换热管的延伸方向上，每一换热管上的所述翅片与所述中间部件的高度的比值大于等于0.2且小于等于5。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，

所述中间部件在每一换热管上排布成彼此相连接。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的换热器，其特征在于，

多个沿着所述延伸方向装配在一起的所述中间部件中的至少一个连接有翅片。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的换热器，其特征在于，

所述中间部件在其圆周上设置有槽。

5.根据权利要求4所述的换热器，其特征在于，

所述槽从所述中间部件的顶部贯穿地延伸至其底部、所述槽从所述中间部件的底部部分地向上延伸或从所述中间部件的顶部部分地向下延伸。

6.根据权利要求1-5中的任一项所述的换热器，其特征在于，

所述翅片的翻边结构用于连接所述换热管或中间部件。

7.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，

所述中间部件的横截面为大致梯形，所述中间部件沿其顶部至底部的方向设置有供所述换热管穿过的通孔，且所述翅片的翻边结构在所述中间部件的通孔的轴向上带有一外侧倾角。

8.根据权利要求7所述的换热器，其特征在于，

所述中间部件的外侧倾角大于等于80°且小于等于90°。

9.根据权利要求8所述的换热器，其特征在于，

所述翅片的翻边结构的所述倾角略小于所述中间部件的外侧倾角。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的换热器，其特征在于，

所述换热管为圆形或者非圆形形状。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的换热器，其特征在于，

所述中间部件由高导热材料制成。

12.根据权利要求11所述的换热器，其特征在于，

所述中间部件由铝合金或铜合金制成。

13.一种连接换热器中的翅片与换热管的连接方法，其中所述换热器为根据权利要求1-12中任一项所述的换热器，所述连接方法包括：通过中间部件连接翅片与换热管。