CN114234698A - 多通道折叠扁管和热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多通道折叠扁管以及热交换器。根据本发明的多通道折叠扁管包括：第一壁构件和第二壁构件，第一壁构件具有第一平坦段和与第一平坦段的两端相连的第一连接段，第二壁构件具有第二平坦段和与第二平坦段的两端相连的第二连接段；以及内翅片，内翅片包括曲折段和与曲折段的两端相连的第三连接段。第一连接段和第二连接段彼此连接，内翅片设置在第一壁构件与第二壁构件之间，使得：第三连接段形状配合地夹设于第一连接段的内壁与第二连接段的外壁之间和/或第一连接段的外壁与第二连接段的内壁之间。根据本发明的热交换器包括前述的多通道折叠扁管。根据本发明的多通道折叠扁管和热交换器具有优异的耐腐蚀性能以及机械性能。

Description

多通道折叠扁管和热交换器
技术领域
本发明总体涉及热交换器技术领域，具体地涉及多通道折叠扁管和包括这种多通道折叠扁管的热交换器。
背景技术
扁管是热交换器、特别是平行流热交换器的最重要部件之一。平行流热交换器通常包括集流管、扁管和外翅片，扁管以一定间距钎焊到集流管上并且大致垂直于集流管，外翅片则钎焊到扁管的外部并位于相邻两扁管之间。
目前，最常见的扁管是铝制的多孔挤压扁管。受限于挤压工艺的工艺控制和材料选择，实际使用中，多孔挤压扁管经常会发生腐蚀失效，难以满足使用需求。而且，多孔挤压扁管的生产工艺必须设计达到一定的产品报废率，若报废率不够，扁管本身容易有夹杂气孔等缺陷，后期发生腐蚀则容易导致扁管中流体泄露。
通常，多孔挤压扁管采用预涂覆的Zn、含Zn钎剂或者含SiZn共合钎剂，使其在高温钎焊后在扁管外侧形成从扁管表面向内的Zn元素扩散层，从而起到牺牲阳极保护阴极扁管芯部的作用。然而，这种扁管无论搭配怎样的外翅片，都会出现扁管与外翅片的焊接接头处Zn元素富集，导致焊接接头处电位远低于扁管芯部的电位甚至低于扁管表面和外翅片本身的电位，进而导致在苛刻环境中特别是酸性高湿的环境中焊接接头处容易发生腐蚀引起外翅片脱落，使得热交换器的换热功能丧失。实际上，家用空调和车载空调上的传统喷锌扁管冷凝器都出现过外翅片脱落和扁管过早腐蚀泄漏的问题，这在使用融冰盐和空气质量较差的地区尤其明显。附图7给出了常规的采用喷锌多孔挤压扁管的热交换器的缺陷实例，可以看到大部分外翅片F已从喷锌扁管T脱落。
有些喷锌扁管冷凝器会进一步采用表面处理的工艺来提高抗腐蚀性能，然而，表面处理工艺需要工艺控制具有高度稳定性、产品在表面处理前需要保证完全清洁和表面无缺陷，否则将影响表面处理质量，这在整件全钎焊式的产品上是一大难题。
此外，受到外界振动等因素的影响，扁管的缺乏外翅片支撑的两端容易发生疲劳失效，导致扁管中流体泄露。
目前研究人员已尝试采用其他的工艺和材料来制造多通道扁管。例如，CN106949767A公开了一种由铜制成的S型折叠扁管，以提高扁管的耐腐蚀性。
尽管如此，开发具有良好耐腐蚀性能和机械性能的扁管仍具有挑战。
发明内容
本发明的目的就在于解决上述现有技术中存在的问题，提出一种具有良好耐腐蚀性能和机械性能的扁管。
根据本发明的第一方面，提供了一种多通道折叠扁管。所述多通道折叠扁管包括：第一壁构件和第二壁构件，所述第一壁构件具有第一平坦段和分别与所述第一平坦段的两端相连且相对的第一连接段，所述第二壁构件具有第二平坦段和分别与所述第二平坦段的两端相连且相对的第二连接段；以及内翅片，所述内翅片包括曲折段和分别与所述曲折段的两端相连且相对的第三连接段；其中，所述第一壁构件的第一连接段和所述第二壁构件的第二连接段彼此连接，使得所述第一壁构件和所述第二壁构件共同限定所述多通道折叠扁管的流体腔室，并且所述内翅片设置在所述第一壁构件与所述第二壁构件之间，使得：所述曲折段定位在所述第一平坦段和所述第二平坦段的内壁之间以与所述第一壁构件和所述第二壁构件共同限定多个流体通道，所述第三连接段形状配合地夹设于所述第一连接段的内壁与第二连接段的外壁之间和/或所述第一连接段的外壁与所述第二连接段的内壁之间。根据本发明的多通道折叠扁管具有由第一连接段、第二连接段和第三连接段构成的三层式连接端，连接端处不易发生疲劳失效，而且能够通过仅调整内翅片的化学成分来同时调整第一壁构件和第二壁构件与内翅片的焊接接头处的电位，从而保证其具有良好的耐腐蚀性能。
根据上述技术构思，本发明的第一方面可进一步包括任何一个或多个如下的可选形式。
在一些可选形式中，所述第一壁构件和所述第二壁构件相同，所述第三连接段分别形状配合地夹设于所述第一连接段的内壁与所述第二连接段的外壁之间和所述第一连接段的外壁与所述第二连接段的内壁之间。第一壁构件与第二壁构件相同可以简化制造工艺，降低制造成本。
在一些可选形式中，所述第一连接段、第二连接段、第三连接段均呈弧形、V形、方框形或U形。
在一些可选形式中，所述曲折段呈波浪形，并且具有波峰和波谷；其中，所述曲折段的波谷和波峰分别定位在所述第一平坦段和所述第二平坦段的内壁上。
在一些可选形式中，所述内翅片的第三连接段分别钎焊至所述第一连接段的内壁与所述第二连接段的外壁和/或所述第一连接段的外壁与所述第二连接段的内壁。
在一些可选形式中，所述第一壁构件和所述第二壁构件由同种复合铝材制成，所述复合铝材包括芯材层和设置在所述芯材层的一侧或两侧的至少一个钎料层。
在一些可选形式中，所述芯材层的材料为铝合金，其包含：0～1.0wt％的Si，0.5～2.0wt％的Mn，0～1.5wt％的Cu，0～0.8wt％的Fe，0～0.5wt％的Mg，0～0.5wt％的Ti，0～0.5wt％的Cr，以及0～0.5wt％的Zr。多通道折叠扁管的壁构件可以通过例如轧制工艺制成，因而可以采用更高强度的芯材层材料，比常规的多孔挤压扁管具有更高的强度以及更好的成形性。
在一些可选形式中，所述钎料层的材料为铝合金，其包含：4～15wt％的Si，0.5～2.0wt％的Mn，0～1.5wt％的Cu，0～0.8wt％的Fe，0～0.5wt％的Ti，0～0.5wt％的Cr，以及0～0.5wt％的Zr。
多通道折叠扁管的壁构件由复合铝材制成，具有优异的抗腐蚀性能，而且没有常规多孔挤压扁管所具有的喷锌层，多通道折叠扁管与外翅片的焊接接头以及多通道折叠扁管与集流管的焊接接头处不会出现Zn元素的富集，电位匹配上更容易达到平衡，在酸性中性腐蚀试验中以及实际应用环境中不会出现外翅片脱落，解决了喷锌扁管体系所不能避免的外翅片脱落问题，同时也解决了喷锌扁管体系经常出现的集流管与扁管间焊接接头腐蚀导致穿孔失效的问题。
在一些可选形式中，所述复合铝材包括芯材层和分别设置在所述芯材层两侧的两个钎料层。
在一些可选形式中，所述内翅片由非复合铝材制成。
在一些可选形式中，所述内翅片的非复合铝材包含：0～1.0wt％的Si，0.5～2.0wt％的Mn，0～1.5wt％的Cu，0～0.8wt％的Fe，0～0.5wt％的Ti，0～0.5wt％的Cr，0～0.5wt％的Zr以及0～2.0wt％的Zn。在第一壁构件和第二壁构件的复合铝材两侧均具有钎料层的情况下，内翅片可以由不含钎料层的非复合铝材制成，并且可以通过适当提高内翅片的Cu含量来提高与第一壁构件和第二壁构件的焊接接头处电位，提高耐腐蚀性，避免在腐蚀环境中焊接接头处发生电偶腐蚀，导致穿孔失效。
在一些可选形式中，所述复合铝材还包括设置在所述芯材层与所述钎料层之间的至少一个中间层。
在一些可选形式中，所述中间层的材料为铝合金，其包含：0～1.0wt％的Si，0～2.0wt％的Mn，0～1.0wt％的Cu，0～0.8wt％的Fe，0～0.5wt％的Ti，0～0.5wt％的Cr，以及0～0.5wt％的Zr。通过设置中间层，可以避免钎料层的Si向芯材层扩散导致芯材层发生熔蚀；也可以阻止芯材层的Cu和/或Mg向钎料层扩散，从而避免对钎料层的钎焊性能和耐腐蚀性能造成不利影响。
在一些可选形式中，所述复合铝材包括芯材层和分别设置在所述芯材层两侧的两个钎料层，各个钎料层与所述芯材层之间设置有至少一个中间层。
根据本发明的第二方面，提供了一种热交换器，所述热交换器包括根据本发明的第一方面所述的多通道折叠扁管。
在一些可选形式中，所述热交换器还包括钎焊到所述多通道折叠扁管外侧的外翅片，所述外翅片由非复合铝材制成。由于多通道折叠扁管的壁构件可以由包括钎料层的复合铝材制成，多通道折叠扁管可以与非复合铝材制成的外翅片搭配，外翅片可以设计得更薄强度更高，使热交换器具备更灵活的选材和设计空间以适应各种应用要求和环境，同时非复合外翅片还避免了具有含Si钎料层的复合外翅片容易发生自腐蚀(晶间腐蚀)的问题，具有更好的抗自腐蚀性能。
在一些可选形式中，所述外翅片的非复合铝材包含0～1.0wt％的Si，0.5～2.0wt％的Mn，0～0.5wt％的Cu，0～0.8wt％的Fe，0～0.5wt％的Ti，0～0.5wt％的Cr，0～0.5wt％的Zr以及0～5.0wt％的Zn。非复合外翅片可以含有适当质量分数的Zn元素，使得外翅片给予多通道折叠扁管充分的牺牲保护作用，进一步提高热交换器的抗腐蚀性能。
综上，根据本发明的多通道折叠扁管和热交换器的前述若干优势的叠加使得多通道折叠扁管和热交换器具有优异的耐腐蚀性以及机械性能。
附图说明
本发明的其他特征以及优点将通过以下结合附图详细描述的可选实施例更好地理解，附图中相同的标记标识相同或相似的部件，其中：
图1是根据本发明的示例性实施例的热交换器的示意性局部图；
图2A和图2B是根据本发明的示例性实施例的不同结构的多通道折叠扁管的示意性剖面图；
图3A至图3C是根据本发明的示例性实施例的用于多通道折叠扁管的不同复合铝材的示意性剖面图；
图4A是常规采用喷锌多孔挤压扁管的热交换器的外翅片、扁管及两者焊接接头处的元素分布图；
图4B是根据本发明的示例性实施例的热交换器的外翅片、多通道折叠扁管及两者焊接接头处的元素分布图；
图5A是常规采用喷锌多孔挤压扁管的热交换器的集流管、扁管及两者焊接接头处的元素分布图；
图5B是根据本发明的示例性实施例的热交换器的集流管、多通道折叠扁管及两者焊接接头处的元素分布图；
图6A是常规采用喷锌多孔挤压扁管的热交换器经20天酸性腐蚀试验后外翅片与扁管的焊接区域的光学显微镜图；
图6B是根据本发明的示例性实施例的热交换器经60天酸性腐蚀试验后外翅片与多通道折叠扁管的焊接区域的光学显微镜图；
图6C是常规采用喷锌多孔挤压扁管的热交换器经20天酸性腐蚀试验后集流管与扁管的焊接区域的光学显微镜图；
图6D是根据本发明的示例性实施例的热交换器经60天酸性腐蚀试验后集流管与多通道折叠扁管的焊接区域的光学显微镜图；以及
图7是常规采用喷锌多孔挤压扁管的热交换器的缺陷实例。
具体实施方式
下面详细讨论实施例的实施和使用。然而，应当理解，所讨论的具体实施例仅仅示范性地说明实施和使用本发明的特定方式，而非限制本发明的范围。在描述时各个部件的结构位置例如上、下、顶部、底部等方向的表述不是绝对的，而是相对的。当各个部件如图中所示布置时，这些方向表述是恰当的，但图中各个部件的位置改变时，这些方向表述也相应改变。
在本文中，部件的纵向方向指的是其长度方向，部件的横向方向指的是其宽度方向；多通道折叠扁管的组成部件的外壁指的是其面向多通道折叠扁管外部的一面，多通道折叠扁管的组成部件的内壁指的是其面向多通道折叠扁管内部的一面。
图1示出了根据本发明的示例性实施例的热交换器1的示意性局部图。
热交换器1可以包括集流管10、多个多通道折叠扁管20以及多个外翅片30。热交换器1可以包括两个平行设置的集流管10(图1中仅示出了一个集流管10)。多个多通道折叠扁管20以垂直于集流管10的方式设置在两个集流管10之间，并且沿集流管10的纵向方向以一定间距间隔开。多通道折叠扁管20可以通过钎焊固定至集流管10。外翅片30可以设置在相邻两个多通道折叠扁管20之间，并且可以通过钎焊固定到多通道折叠扁管20。
制冷剂等流体可以从一个集流管10进入各个多通道折叠扁管20，并且通过多通道折叠扁管20和外翅片30与空气进行热交换，之后重新汇流到另一个集流管10中。
根据本发明的热交换器1可以为冷凝器、加热器等，并且可以用于，但不仅限于，空调、电子设备、电力设备或者电动汽车的热管理系统。
如图2A所示，多通道折叠扁管20可以包括第一壁构件210、第二壁构件220以及内翅片230。第一壁构件210、第二壁构件220以及内翅片230可以各自单独成型，彼此组装后通过钎焊固定在一起，从而形成多通道折叠扁管20。
第一壁构件210具有第一平坦段211和两个第一连接段212。第一平坦段211基本上沿多通道折叠扁管20的横向方向延伸。两个第一连接段212分别与第一平坦段211的在横向方向上的两端相连，并且彼此相对。两个第一连接段212大致呈U形。第二壁构件220具有第二平坦段221和两个第二连接段222。第二平坦段221基本上沿多通道折叠扁管20的横向方向延伸。两个第二连接段222分别与第二平坦段221的在横向方向上的两端相连，并且彼此相对。两个第二连接段222大致呈U形。在图2A所示的实施例中，第一壁构件210和第二壁构件220相同，能够彼此互换。
第一壁构件210的第一连接段212和第二壁构件220的第二连接段222可以彼此连接，使得：第一壁构件210和第二壁构件220共同限定多通道折叠扁管20的流体腔室240，并且第一壁构件210的第一平坦段211和第二壁构件220的第二平坦段221分别构成多通道折叠扁管20的主要下壁和上壁。
内翅片230包括曲折段231和两个第三连接段232。曲折段231可以呈波浪形，并且具有波峰233和波谷234。两个第三连接段232分别与曲折段231的在横向方向上的两端相连且彼此相对。在图2A所示的实施例中，两个第三连接段232分别位于曲折段231的左右两侧，并且两个第三连接段232大致呈U形。
第一壁构件210、第二壁构件220和内翅片230可以彼此扣合，使得：内翅片230夹设在第一壁构件210与第二壁构件220之间；内翅片230的曲折段231定位在第一平坦段211和第二平坦段221的内壁之间以与第一壁构件210和第二壁构件220共同限定多个流体通道241，具体地，曲折段231的波谷234和波峰233分别定位在第一平坦段211和第二平坦段221的内壁上；内翅片230的两个第三连接段232分别形状配合地夹设于第一连接段212的内壁与第二连接段222的外壁之间和第一连接段212的外壁与第二连接段222的内壁之间，具体地，图2A中，左侧的第三连接段232形状配合地夹设于第一连接段212的内壁与第二连接段222的外壁之间，右侧的第三连接段232形状配合的夹设于第一连接段212的外壁与第二连接段222的内壁之间。
内翅片230的两个第三连接段232可以通过钎焊固定至第一连接段212的内壁与第二连接段222的外壁和第一连接段212的外壁与第二连接段222的内壁。具体地，图2A中，左侧的第三连接段232的外壁和内壁分别钎焊至第一连接段212的内壁和第二连接段222的外壁；右侧的第三连接段232的内壁和外壁分别钎焊至第一连接段212的外壁与第二连接段222的内壁，使得第一壁构件210的第一连接段212通过内翅片230的第三连接段232与第二壁构件220的第二连接段222连接，并且第一连接段212、第二连接段222和第三连接段232共同构成多通道折叠扁管20的三层式连接端。
图2B示出了另一多通道折叠扁管20。图2B所示的多通道折叠扁管20与图2A所示的多通道折叠扁管相似，下面将主要对两者的不同之处进行描述，相同之处将不再赘述。
多通道折叠扁管20包括第一壁构件210、第二壁构件220以及内翅片230。
第一壁构件210具有第一平坦段211和分别与第一平坦段211的两端相连且相对的两个第一连接段212。第二壁构件220具有第二平坦段221和分别与第二平坦段221的两端相连且相对的两个第二连接段222。内翅片230包括曲折段231和分别与曲折段231的两端相连且相对的两个第三连接段232。
在图2B所示的实施例中，第一壁构件210和第二壁构件220构造基本相同，第一壁构件210的尺寸比第二壁构件220的尺寸大。
在第一壁构件210、第二壁构件220和内翅片230彼此扣合时，第一壁构件210的两个第一连接段212分别包裹第二壁构件220的两个第二连接段222，具体地，第一壁构件210的两个第一连接段212分别包裹内翅片230的两个第三连接段232，内翅片230的两个第三连接段232分别包裹第二壁构件220的两个第二连接段222，换言之，内翅片230的两个第三连接段232形状配合地夹设于第一连接段212的内壁与第二连接段222的外壁之间。
内翅片230的每个第三连接段232的外壁和内壁可以分别钎焊至第一壁构件210的第一连接段212的内壁和第二壁构件220的第二连接段222的外壁，使得第一壁构件210的第一连接段212通过内翅片230的第三连接段232与第二壁构件220的第二连接段222连接。第一连接段212、第二连接段222和第三连接段232共同构成多通道折叠扁管20的三层式连接端。
在图2A和图2B所示的实施例中，第一连接段212、第二连接段222和第三连接段232均大致呈U形，可以理解的是，它们也可以呈弧形、V形或方框形等任何合适的形状。在图2A和图2B所示的实施例中，曲折段231的波谷234和波峰233与第一平坦段211和第二平坦段221的内壁形成线接触，因而曲折段231与第一平坦段211和第二平坦段221所形成的流体通道241具有大致三角形横截面，可以理解的是，曲折段231也可以设置成使得：曲折段231的波谷234和波峰233与第一平坦段211和第二平坦段221的内壁形成面接触，以形成具有大致梯形、方形或矩形横截面的流体通道241。此外，根据实际需要，内翅片230可以设置成与第一壁构件210和第二壁构件220共同限定8～20个流体通道241。
根据本发明的多通道折叠扁管20的第一壁构件210、第二壁构件220和内翅片230可以通过形状配合可靠地组装在一起，不易分离，有利于提升后续的钎焊质量。而且，通过将内翅片230的第三连接段232形状配合地夹设在第一壁构件210的第一连接段212和第二壁构件220的第二连接段222之间，一方面使得多通道折叠扁管20具有三层式连接端，连接端处不易发生疲劳断裂，另一方面可以通过仅调整内翅片230的化学成分来同时调整内翅片230与第一壁构件210和第二壁构件220的焊接接头的电位以改善抗腐蚀性能。
根据本发明的多通道折叠扁管20、外翅片30以及集流管10可以均由铝材制成。下面分别对多通道折叠扁管20、外翅片30以及集流管10的选材进行具体说明。需要说明的是，在本文中，复合铝材指的是包括至少两层成分不同的铝合金的铝材，非复合铝材指的是单层铝材。
多通道折叠扁管
第一壁构件和第二壁构件
参照图3A至图3C，第一壁构件210和第二壁构件220可以由同种复合铝材250通过轧制工艺制成。
复合铝材250的厚度可以为150μm～400μm。复合铝材250可以包括芯材层251和设置在芯材层251的一侧或两侧的至少一个钎料层252。复合铝材250还可以包括设置在芯材层251与钎料层252之间的至少一个中间层253。
图3A所示的复合铝材250包括一个芯材层251和分别设置在芯材层251两侧的两个钎料层252。图3B所示的复合铝材250包括一个芯材层251和分别设置在芯材层251两侧的两个钎料层252，在芯材层251和一个钎料层252之间还设置有一个中间层253。图3C所示的复合铝材250包括一个芯材层251和分别设置在芯材层251两侧的两个钎料层252，在芯材层251和每个钎料层252之间均设置有一个中间层253。
芯材层251、钎料层252以及中间层253的材料均为铝合金。表1示例性地给出了芯材层251、钎料层252以及中间层253的化学成分。
表1复合铝材的化学成分
化学成分(wt％) Si Mn Cu Fe Mg Ti Cr Zr
芯材层 0～1.0 0.5～2.0 0～1.5 0～0.8 0～0.5 0～0.5 0～0.5 0～0.5
中间层 0～1.0 0～2.0 0～1.0 0～0.8 0 0～0.5 0～0.5 0～0.5
钎料层 4～15 0.5～2.0 0～1.5 0～0.8 0 0～0.5 0～0.5 0～0.5
由于第一壁构件210和第二壁构件220可以通过轧制成型，相比于通过挤压工艺，制成第一壁构件210和第二壁构件220的复合铝材250的芯材层251可以采用更高强度的铝合金，仍能保证具有较好的成形性。芯材层251的铝合金可以是Al-Mn合金，并含有适当量的Cu和Mg，以提高芯材层251的强度。
复合铝材250的钎料层252可以采用Al-Si为基体的铝合金。其中，Si和其他元素可以进行成分及水平调整以满足客户的生产制度和产品设计。钎料层252可以含有较高含量的Si，以提高钎料层252在钎焊温度下的流动性，保证钎焊质量。此外，由于Mg会使钎焊用的钎剂功能降低，进而使钎焊性显著降低，因此钎料层252不含Mg。
复合铝材250的中间层253设置在芯材层251与钎料层252之间，可以起到阻隔作用，比如，可以避免钎料层252中Si扩散到芯材层251导致芯材层251发生熔蚀，以及避免芯材层251中的Mg扩散到钎料层252导致钎料层252的焊接性能劣化。中间层253与芯材层251通过元素调整可以具有不同的再结晶温度，使材料焊后获得更好的抗熔蚀性能和更理想的元素扩散。
第一壁构件210和第二壁构件220的材料选用复合铝材，会得到优异的抗腐蚀性能。此外，第一壁构件210和第二壁构件220没有常规挤压扁管所具有的喷锌层，从而解决了喷锌扁管体系所不能避免的外翅片易脱落的问题。
表2非复合铝材的化学成分
化学成分(wt％) Si Mn Cu Fe Ti Cr Zr Zn
外翅片 0～1.0 0.5～2.0 0～0.5 0～0.8 0～0.5 0～0.5 0～0.5 0～5.0
内翅片 0～1.0 0.5～2.0 0～1.5 0～0.8 0～0.5 0～0.5 0～0.5 0～2.0
内翅片
在制成第一壁构件210和第二壁构件220的复合铝材250的两侧均具有钎料层252的情况下，内翅片230可以由非复合铝材制成。表2示例性地给出了内翅片230的非复合铝材的化学成分。
可以理解的是，在第一壁构件210和第二壁构件220仅在一侧具有钎料层252的情况下，内翅片230也可以由包括钎料层的复合铝材制成以保证内翅片230的第三连接段232分别钎焊至第一连接段212的内壁与第二连接段222的外壁和/或第一连接段212的外壁与第二连接段222的内壁。
内翅片230优选地为含Cu的非复合内翅片，这样在焊接后可以使内翅片230与第一连接段212和第二连接段222的焊接接头处具备较高的电位，从而避免在腐蚀环境中会过早地在焊接接头位置发生电偶腐蚀而穿孔失效。
外翅片
由于制成多通道折叠扁管20的第一壁构件210和第二壁构件220的复合铝材250具有至少一个钎料层252，钎焊至多通道折叠扁管20外部的外翅片30可以由非复合铝材制成。非复合的外翅片30不具有钎料层，避免了常规具有含Si钎料层的复合外翅片带来的Si料熔蚀问题，具有更好的抗自腐蚀性能。
表2示例性地给出了外翅片230的非复合铝材的化学成分。外翅片30可以根据多通道折叠扁管20的材料(具体地，根据与外翅片30焊接的第一壁构件210和第二壁构件220的材料)选择Zn的质量分数为0～5％的铝合金，以起到电偶保护作用，从而给予多通道折叠扁管20充分的牺牲保护作用，进一步提高热交换器1的抗腐蚀性能，从而避免外翅片脱落。
集流管
集流管10可以由非复合铝材制成，也可以由包含芯材层和钎料层的复合铝材制成。在集流管10由复合铝材制成的情况下，制成集流管10的复合铝材的芯材层和钎料层的化学成分可以分别与制成第一壁构件210和第二壁构件220的复合铝材250的芯材层251和钎料层252的化学成分相同。
图4A至图6D示出了常规采用喷锌多孔挤压扁管的热交换器和根据本发明的示例性实施例的热交换器1的各焊接区域的元素分布以及两者的酸性腐蚀试验(ASTMG85)的结果。
如图4A和图5A所示，常规采用喷锌多孔挤压扁管(可简称为喷锌扁管)的热交换器在外翅片与喷锌扁管的焊接接头处以及集流管与喷锌扁管的焊接接头处均出现了Zn元素的富集，使得焊接接头处电位较低，容易发生腐蚀。具体地，如图6A和图6C示出的，常规采用喷锌多孔挤压扁管的热交换器在经过20天酸性腐蚀试验后，大部分外翅片F均从喷锌扁管T脱落，而且集流管M与喷锌扁管T焊接接头处的钎料也遭到腐蚀。
相比之下，如图4B和图5B所示，根据本发明的示例性实施例的热交换器1的外翅片30与多通道折叠扁管20的焊接接头处未出现Zn元素的富集，而且由于集流管10和多通道折叠扁管20的钎料层均不含Zn，因此也不存在焊接接头处Zn元素富集而易腐蚀的问题。而且如图6B和图6D所示，根据本发明的示例性实施例的热交换器1在经过60天酸性腐蚀试验后外翅片30与多通道折叠扁管20仍牢固焊接并未发生脱落，而且集流管10与多通道折叠扁管20的焊接接头处的钎料相对完好。根据本发明的示例性实施例的热交换器1表现出了优异的抗腐蚀性能。
在本发明中，术语“相连接”、“连接”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“连接”可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
应当理解的是，图1至图3C所示实施例仅显示了根据本发明的多通道折叠扁管和热交换器的各个可选部件的形状、尺寸和布置方式，然而其仅为示意而非限制，在不背离本发明的思想和范围的情况下，亦可采取其他形状、尺寸和布置方式。
以上已揭示本发明的技术内容及技术特点，然而可以理解的是，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述公开的构思作各种变化和改进，但都属于本发明的保护范围。上述实施例的描述是例示性的而不是限制性的，本发明的保护范围由权利要求所确定。

Claims (17)

1.一种多通道折叠扁管，其特征在于，所述多通道折叠扁管包括：
第一壁构件和第二壁构件，所述第一壁构件具有第一平坦段和分别与所述第一平坦段的两端相连且相对的第一连接段，所述第二壁构件具有第二平坦段和分别与所述第二平坦段的两端相连且相对的第二连接段；以及
内翅片，所述内翅片包括曲折段和分别与所述曲折段的两端相连且相对的第三连接段；
其中，所述第一壁构件的第一连接段和所述第二壁构件的第二连接段彼此连接，使得所述第一壁构件和所述第二壁构件共同限定所述多通道折叠扁管的流体腔室，并且所述内翅片设置在所述第一壁构件与所述第二壁构件之间，使得：所述曲折段定位在所述第一平坦段和所述第二平坦段的内壁之间以与所述第一壁构件和所述第二壁构件共同限定多个流体通道，所述第三连接段形状配合地夹设于所述第一连接段的内壁与第二连接段的外壁之间和/或所述第一连接段的外壁与所述第二连接段的内壁之间。
2.根据权利要求1所述的多通道折叠扁管，其特征在于，所述第一壁构件和所述第二壁构件相同，所述第三连接段分别形状配合地夹设于所述第一连接段的内壁与所述第二连接段的外壁之间和所述第一连接段的外壁与所述第二连接段的内壁之间。
3.根据权利要求1所述的多通道折叠扁管，其特征在于，所述第一连接段、第二连接段、第三连接段均呈弧形、V形、方框形或U形。
4.根据权利要求1所述的多通道折叠扁管，其特征在于，所述曲折段呈波浪形，并且具有波峰和波谷；
其中，所述曲折段的波谷和波峰分别定位在所述第一平坦段和所述第二平坦段的内壁上。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的多通道折叠扁管，其特征在于，所述内翅片的第三连接段分别钎焊至所述第一连接段的内壁与所述第二连接段的外壁和/或所述第一连接段的外壁与所述第二连接段的内壁。
6.根据权利要求5所述的多通道折叠扁管，其特征在于，所述第一壁构件和所述第二壁构件由同种复合铝材制成，所述复合铝材包括芯材层和设置在所述芯材层的一侧或两侧的至少一个钎料层。
7.根据权利要求6所述的多通道折叠扁管，其特征在于，所述芯材层的材料为铝合金，其包含：0～1.0wt％的Si，0.5～2.0wt％的Mn，0～1.5wt％的Cu，0～0.8wt％的Fe，0～0.5wt％的Mg，0～0.5wt％的Ti，0～0.5wt％的Cr，以及0～0.5wt％的Zr。
8.根据权利要求6所述的多通道折叠扁管，其特征在于，所述钎料层的材料为铝合金，其包含：4～15wt％的Si，0.5～2.0wt％的Mn，0～1.5wt％的Cu，0～0.8wt％的Fe，0～0.5wt％的Ti，0～0.5wt％的Cr，以及0～0.5wt％的Zr。
9.根据权利要求6所述的多通道折叠扁管，其特征在于，所述复合铝材包括芯材层和分别设置在所述芯材层两侧的两个钎料层。
10.根据权利要求9所述的多通道折叠扁管，其特征在于，所述内翅片由非复合铝材制成。
11.根据权利要求10所述的多通道折叠扁管，其特征在于，所述内翅片的非复合铝材包含：0～1.0wt％的Si，0.5～2.0wt％的Mn，0～1.5wt％的Cu，0～0.8wt％的Fe，0～0.5wt％的Ti，0～0.5wt％的Cr，0～0.5wt％的Zr以及0～2.0wt％的Zn。
12.根据权利要求6所述的多通道折叠扁管，其特征在于，所述复合铝材还包括设置在所述芯材层与所述钎料层之间的至少一个中间层。
13.根据权利要求12所述的多通道折叠扁管，其特征在于，所述中间层的材料为铝合金，其包含：0～1.0wt％的Si，0～2.0wt％的Mn，0～1.0wt％的Cu，0～0.8wt％的Fe，0～0.5wt％的Ti，0～0.5wt％的Cr，以及0～0.5wt％的Zr。
14.根据权利要求12所述的多通道折叠扁管，其特征在于，所述复合铝材包括芯材层和分别设置在所述芯材层两侧的两个钎料层，各个钎料层与所述芯材层之间设置有至少一个中间层。
15.一种热交换器，其特征在于，所述热交换器包括根据权利要求1-14中的任一项所述的多通道折叠扁管。
16.根据权利要求15所述的热交换器，其特征在于，所述热交换器还包括钎焊到所述多通道折叠扁管外侧的外翅片，所述外翅片由非复合铝材制成。
17.根据权利要求16所述的热交换器，其特征在于，所述外翅片的非复合铝材包含0～1.0wt％的Si，0.5～2.0wt％的Mn，0～0.5wt％的Cu，0～0.8wt％的Fe，0～0.5wt％的Ti，0～0.5wt％的Cr，0～0.5wt％的Zr以及0～5.0wt％的Zn。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11118375A (ja) * 1997-10-14 1999-04-30 Calsonic Corp 熱交換器用チューブ
DE102008052785A1 (de) * 2008-10-22 2010-04-29 Modine Manufacturing Co., Racine Flachrohr und Herstellungsverfahren
CN104596340A (zh) * 2013-10-30 2015-05-06 萨帕铝热传输(上海)有限公司 散热用多通道折叠扁管
CN205718614U (zh) * 2016-07-01 2016-11-23 安徽金三环金属科技有限公司 一种用于汽车冷凝器的折叠式多通道扁管
CN110997958A (zh) * 2017-08-03 2020-04-10 株式会社Uacj 换热器用铝合金硬钎焊片材
CN111065753A (zh) * 2017-08-17 2020-04-24 株式会社Uacj 换热器用铝合金硬钎焊片材

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11118375A (ja) * 1997-10-14 1999-04-30 Calsonic Corp 熱交換器用チューブ
DE102008052785A1 (de) * 2008-10-22 2010-04-29 Modine Manufacturing Co., Racine Flachrohr und Herstellungsverfahren
CN104596340A (zh) * 2013-10-30 2015-05-06 萨帕铝热传输(上海)有限公司 散热用多通道折叠扁管
CN205718614U (zh) * 2016-07-01 2016-11-23 安徽金三环金属科技有限公司 一种用于汽车冷凝器的折叠式多通道扁管
CN110997958A (zh) * 2017-08-03 2020-04-10 株式会社Uacj 换热器用铝合金硬钎焊片材
CN111065753A (zh) * 2017-08-17 2020-04-24 株式会社Uacj 换热器用铝合金硬钎焊片材

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