CN106556266A - 铝换热器、其制造方法以及包括此铝换热器的制冷系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种铝换热器，包括由铝圆管坯料通过热气体成型工艺形成的第一构件和第二构件，所述第一构件包括限定出第一内部空间的圆筒形壁和与圆筒形壁密封连接的两个端壁以及形成在所述两个端壁上的制冷剂入口和制冷剂出口，所述第二管件穿过所述第一构件的两个端壁以及穿过所述第一内部空间并且限定出与所述第一内部空间隔离开的第二内部空间。本申请还涉及这种铝换热器的制造方法以及包括这种铝换热器的制冷系统。

Description

铝换热器、其制造方法以及包括此铝换热器的制冷系统
技术领域
本发明涉及一种铝换热器，尤其是用于制冷空调系统中的铝换热器。根据本发明的铝换热器可提升制冷系统的循环效率。本发明还涉及这种铝换热器的制造方法以及包括这种铝换热器的制冷系统。
背景技术
常规的制冷空调系统多采用蒸汽压缩式制冷循环，一般包含四大部件：蒸发器，压缩机，冷凝器和膨胀阀。例如，图5a示出了包括蒸发器110，压缩机120，冷凝器130和膨胀阀140的现有制冷系统的循环示意图。系统的循环效率是指实际的制冷量(蒸发器的吸热量)和压缩机功耗的比值，在不改变现有四大部件的情况下，系统的循环效率与制冷剂的物性密切相关。有研究表明，当把制冷剂从R134a直接替换到环保制冷剂HFO1234-yf，其系统循环效率会下降10％左右。
另外，由于R134a等制冷剂具有很高的温室效应指数(GWP)，国际上很多禁止继续使用R134a等高GWP制冷剂的法令已经颁布或在制订中，可见，如何在替换制冷剂的过程中保证系统的能效不降低是一个迫切需要解决的难题。
JPA_2013217613和US_8596080_B2公开了一种内部换热器，即在常规系统中增加一个部件用于实现流出蒸发器的低温低压制冷剂和流出冷凝器的高温高压制冷剂之间的换热。其中JPA_2013217613设计较复杂，至少需要8个部件(内、外管，两侧端盖，进出口引出管两套)。而在US_8596080_B2的设计中，其端盖成形目前只能用铸造或者机加工实现，采用铸造工艺对材料的厚度和工艺精度有限制，采用机加工工艺制造则生产效率较低，而且加工后必须清洗油污。此外，上述两个发明均没有考虑内部的强化散热，换热性能难以保证。
希望能够提供一种克服了上述缺陷的铝换热器结构。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种新式全铝换热器结构，通过利用热气体成型加工方法形成本新式全铝换热器结构中的复杂管状部件。
具体地，根据本发明的第一方面，提供了一种铝换热器，包括由铝圆管坯料通过热气体成型工艺形成的第一构件和第二构件，所述第一构件包括限定出第一内部空间的圆筒形壁和与圆筒形壁密封连接的两个端壁以及形成在所述两个端壁上的制冷剂入口和制冷剂出口，所述第二管件穿过所述第一构件的两个端壁以及穿过所述第一内部空间并且限定出与所述第一内部空间隔离开的第二内部空间。
根据一个可行的实施例，所述第二构件包括当安装到所述第一构件上时位于所述第一内部空间内的带螺旋段。
根据一个可行的实施例，所述第一构件和第二构件由AA3xxx铝合金材料制成。
根据一个可行的实施例，所述第一构件包括从端壁中的每一个背离所述第一内部空间向外伸出的唇缘部，所述唇缘部具有适于所述第二构件穿过的尺寸。
根据本发明的第二方面，提供了一种制造上述铝换热器的方法，所述方法包括：1)成型制造第一构件和第二构件的铝圆管坯料的步骤；2)热气体成型第一构件和第二构件的步骤；3)将第二构件装配到第一构件内的步骤；以及4)将装配的第一构件和第二构件进行整体炉内钎焊的步骤。
根据一个可行的实施例，制成所述第一构件的铝圆管坯料由挤压设备挤出而成或者由铝板折弯焊接而成。
根据一个可行的实施例，制成所述第二构件的铝圆管坯料由铝板折弯并高频焊接而成。
根据一个可行的实施例，所述铝板对应于之后形成的铝圆管外侧的表面被包覆铝-铝钎焊焊料。
根据一个可行的实施例，所述第二构件由轧制铝材形成。
根据本发明的新式全铝换热器只包含两个部件，所以构成部件数量少。这两个部件材料均为AA3xxx铝合金，均以圆管坯料通过热气体成型技术加工而成，装配好之后进行整体炉内钎焊，所以，一方面，结构的设计、制造和装配都较简单，另一方面，新式全铝换热器可在预装配两个构成部件后整体钎焊，适合大批量生产。新式全铝换热器的第二构件的外表面在原材料上可以包覆焊料，使得装配好的换热器可以免清洗。此外，第二构件具有螺纹状的强化散热区域，能够强化散热效果，换热性能优异。
根据本发明的第三方面，提供了一种制冷系统，其包括利用上述方法制成的上述铝换热器作为内部换热器。
附图说明
本发明的上述优势和其它特征在下面关于结合附图给出的特殊实施例的描述中变得显而易见。但是，本领域内的技术人员应了解附图中给出的实施例仅仅是示例性和说明性的，不意于限制本发明的保护范围。附图中：
图1是根据本发明的原理构造的新式全铝换热器的立体图；
图2是图1中示出的新式全铝换热器的纵向剖视图；
图3是图1中示出的新式全铝换热器中的第二构件的外观立体图，示出了第二构件的强化散热区域；
图4是图1中示出的新式全铝换热器中的第一构件的外观立体图；和
图5a和5b分别示出了常规的制冷系统和采用根据本发明的新式全铝换热器作为内部换热器的制冷系统的示意图。
具体实施方式
根据本发明的新式全铝换热器可广泛应用于车用及家用制冷空调系统中，特别适合在循环效率较低的系统中使用用于提升系统能效。
下面参考图1-4详细描述根据本发明的新式全铝换热器的优选实施例。
从图中可以看出，根据本发明的新式全铝换热器100只包括两个构成部件，第一构件20和第二构件40。第一构件20和第二构件40均可以铝圆管作为坯料经由热气体成型加工而制成。
制成新式全铝换热器100的第一构件20的铝圆管坯料可由挤压设备挤出，也可由铝板折弯焊接而成。制成新式全铝换热器100的第二构件40的铝圆管坯料应由铝板折弯并高频焊接而成，其中铝板对应于圆管外侧的表面应包覆铝-铝钎焊焊料，因此，第二构件40优先选用轧制铝材实现。
第一构件20包括限定出第一内部空间25(图2)的圆筒形壁22以及在圆筒形壁22的纵向两端与圆筒形壁22密封连接的端壁24和26，所述纵向为沿着圆筒形壁22的纵向轴线的方向。所述第一内部空间25适于容纳流出蒸发器的低温低压制冷剂，并且因而在端壁24和26之一上具有制冷剂入口并且在端壁24和26中的另一个上具有制冷剂出口。图中示出在端壁24和26上分别具有与相应端壁一体的管24a和26a，分别作为制冷剂入口管和制冷剂出口管。
第二构件40延伸穿过端壁24和26以及两者之间内部空间，大致在与圆筒形壁22的纵向平行的方向上延伸。作为圆管件的第二构件40限定出与所述第一内部空间25隔离的第二内部空间45，用于容纳流出冷凝器的高温高压制冷剂。在本实例中，由第二构件40限定的第二内部空间45被由第一构件20的圆筒形壁22限定的第一内部空间25包围。如此，实现了流出蒸发器的低温低压制冷剂与流出冷凝器的高温高压制冷剂之间的换热。
优选地，根据本发明的优选实施例，第二构件40包括位于所述第一内部空间25内的强化散热区域，以起到强化散热效果的作用。例如，该强化散热区域可被构造为如图所示的带螺纹段44或本领域内技术人员能够想到的任何其它适当结构。
如图2和4中示出的，第一构件20包括从端壁24和26背离所述第一内部空间25向外伸出的唇缘部30，用于随后与第二构件40进行焊接使用，以便更好地密封焊接第二构件40。所述唇缘部30的内径约等于第二构件40的外径。
如上，根据本发明的新式全铝换热器100只包括组装到一起的两个构件，结构简单、装配方便。
本发明还提供了一种制造新式全铝换热器100的方法，本方法包括：成型制造第一构件20和第二构件40的坯料的步骤、热气体成型第一构件20和第二构件40的步骤、将第二构件40装配到第一构件20内的步骤、以及将装配的第一构件20和第二构件40进行整体炉内钎焊的步骤。
图5b示出了采用根据本发明的新式全铝换热器100作为内部换热器的制冷系统的示意图。本制冷系统包括蒸发器110，压缩机120，冷凝器130，膨胀阀140以及用作内部换热器的、根据本发明的原理构造的新式全铝换热器100。
如图5b中箭头所示，流出蒸发器110中的低温低压制冷剂流向新式全铝换热器100的第一内部空间25。流出冷凝器130的高温高压制冷剂流向新式全铝换热器100的第二内部空间45，两者流向相反从而实现高效的热交换。来自蒸发器110的、在新式全铝换热器100内经过热交换后的制冷剂依次流经压缩机120、冷凝器130与来自冷凝器130的、在新式全铝换热器100内经过热交换后的制冷剂相汇合，在经过膨胀阀140后再进入蒸发器110。与常规的制冷系统相比，包含根据本发明的新式全铝换热器100的制冷系统具有更好的制冷性能。
根据本发明的新式全铝换热器只包含两个部件，所以构成部件数量少。这两个部件材料均为AA3xxx铝合金，均以圆管坯料通过热气体成型技术加工而成，装配好之后进行整体炉内钎焊，所以，一方面，结构的设计、制造和装配都较简单，另一方面，新式全铝换热器可在预装配两个构成部件后整体钎焊，适合大批量生产。新式全铝换热器的第二构件的外表面在原材料上可以包覆焊料，使得装配好的换热器可以免清洗。此外，第二构件具有螺纹状的强化散热区域，能够强化散热效果，换热性能优异。
虽然为了说明的目的已经基于当前被认为最优选的实施例对本发明进行了详细说明，但是要理解的是，这些细节只是用于举例说明，并且本发明不仅限于所披露的实施例，而是旨在涵盖落入所附权利要求的实质和范围内的所有变型和等同实施方式。在不偏离发明的实质的情况下，本领域内的技术人员可以对这里描述的细节进行各种修改、省略或替换。

Claims (10)

1.一种铝换热器，包括由铝圆管坯料通过热气体成型工艺形成的第一构件和第二构件，所述第一构件包括限定出第一内部空间的圆筒形壁和与圆筒形壁密封连接的两个端壁以及形成在所述两个端壁上的制冷剂入口和制冷剂出口，所述第二管件穿过所述第一构件的两个端壁以及穿过所述第一内部空间并且限定出与所述第一内部空间隔离开的第二内部空间。
2.根据权利要求1所述的铝换热器，其中，所述第二构件包括当安装到所述第一构件上时位于所述第一内部空间内的带螺旋段。
3.根据权利要求2所述的铝换热器，其中，所述第一构件和第二构件由AA3xxx铝合金材料制成。
4.根据权利要求3所述的铝换热器，其中，所述第一构件包括从端壁中的每一个背离所述第一内部空间向外伸出的唇缘部，所述唇缘部具有适于所述第二构件穿过的尺寸。
5.一种制造根据权利要求1-4中任一所述的铝换热器的方法，所述方法包括：
1)成型制造第一构件和第二构件的铝圆管坯料的步骤；
2)热气体成型第一构件和第二构件的步骤；
3)将第二构件装配到第一构件内的步骤；以及
4)将装配的第一构件和第二构件进行整体炉内钎焊的步骤。
6.根据权利要求5所述的铝换热器，其中，制成所述第一构件的铝圆管坯料由挤压设备挤出而成或者由铝板折弯焊接而成。
7.根据权利要求6所述的铝换热器，其中，制成所述第二构件的铝圆管坯料由铝板折弯并高频焊接而成。
8.根据权利要求7所述的铝换热器，其中，所述铝板对应于之后形成的铝圆管外侧的表面被包覆铝-铝钎焊焊料。
9.根据权利要求8所述的铝换热器，其中，所述第二构件由轧制铝材形成。
10.一种制冷系统，包括利用根据5-9中任一所述的方法制成的、根据权利要求1-4中任一所述的铝换热器作为内部换热器。
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