CN201697493U

CN201697493U - 一种适于热泵热水器的微通道换热器

Info

Publication number: CN201697493U
Application number: CN2010202240115U
Authority: CN
Inventors: 万华新; 陈凯驹; 张茂勇; 李娟�
Original assignee: AO Smith China Water Heater Co Ltd
Current assignee: AO Smith China Water Heater Co Ltd
Priority date: 2010-06-12
Filing date: 2010-06-12
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2020-06-12

Abstract

本实用新型涉及一种适于热泵热水器的微通道换热器，同时还涉及其制造方法，属于热水器技术领域。该换热器含有第一和第二集流管，第一和第二集流管之间连通有平行的扁平截面微通道管组；换热器成形为包容热水器内胆的形状；组装时，集流管分别通过进气管和出流管与热泵循环管路连通；第一和/或第二集流管内至少设有一个隔板，从而构成第一集流管经第一组微通道管至第二集流管、再由第二集流管经下一组微通道管至第一组集流管的迂回流道，直至最终与出流管连通。使用时，将本实用新型的换热器包覆在热泵热水器的内胆上即可有效提高换热器换热效率，其加工工艺简单，并且降低了制冷剂的充注量，其承压能力优于圆管换热器，在高压力下工作更加安全可靠。

Description

一种适于热泵热水器的微通道换热器

技术领域

本实用新型涉及一种换热器，尤其是一种适于热泵热水器的微通道换热器，属于热水器技术领域。

背景技术

热泵热水器由于利用了空气的热能，因此相对于传统的电热水器和燃气热水器，具有明显的节能优势。据申请人了解，现有热泵热水器的换热器均采用圆管缠绕到储水箱的内胆上，由于圆管与内胆的接触理论上是线接触，因此换热效率不够高。此外，由于需要制作绕管的专用设备，因此制造工艺较为复杂，生产效率不高，难以满足大规模生产需要。

检索发现，申请号为200920300520.9的中国专利申请公开了一种采用微通道扁管作为热泵热水器的换热器。然而，该技术方案仍存在以下有待改进之处：1)采用单绕或双绕扁管的方式，需要专用生产设备，且生产效率很低；2)扁管长度较长，容易造成较大的压力损失；3)需要手工铝焊，焊接可靠性难以得到保证。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对上述现有技术存在的缺点，提出一种可以压损小、换热效率高、并且制造工艺简单的适于热泵热水器的微通道换热器，同时给出其制造方法。

为了达到以上目的，本实用新型适于热泵热水器的微通道换热器，含有第一和第二集流管，所述第一和第二集流管之间连通有通常为平行的扁平截面微通道管组；所述换热器成形为包容热水器内胆的形状；组装时，所述第一和第二集流管分别通过进气管和出流管与热泵循环管路连通；所述第一和/或第二集流管内至少设有一个隔板，从而构成第一集流管经第一组微通道管至第二集流管、再由第二集流管经下一组微通道管至第一组集流管的迂回流道，直至最终与所述出流管连通。

本实用新型进一步的完善是，所述微通道管成形后与热水器内胆贴合的表面为微通道管组的扁平面。

本实用新型更进一步的完善是，所述扁平截面微通道管组中，前组微通道管的总流通截面积大于后组微通道管的总流通截面积。这样，不仅符合换热介质在换热过程中体积逐渐缩小的趋势，而且有助于使介质在流动过程中产生紊流，提高换热效率。

本实用新型的微通道换热器主要分为三种具体结构形式：偶数流程横排微通道换热器结构(例如流程为8-6-4-4形式)，此时换热器的进出口都在同一个集流管上；奇数流程横排微通道换热器结构(例如10-10-3形式)，此时换热器的进出口分布在左右两个集流管上；竖排微通道换热器结构，此时进出口都在两端的集流管上。此种微通道换热器结构有效的解决了热水温度分层的现象，能承受较大的压力。由于微通道换热器的换热面积较大，有效的减小了制冷剂的充注量，同时铝的价格相对比较便宜，节约成本。

制造时，按照以下步骤进行：

步骤一、将第一和第二集流管以及扁平截面微通道管组定长落料；

步骤二、在第一和第二集流管预定位置固定间隔分布的隔板；

步骤三、将第一和第二集流管对应位置冲出形状与所述扁平截面外廓相配的槽孔，尤其是内翻边槽孔；

步骤四、将微通道管的两端分别插入第一和第二集流管对应的内翻边槽孔内，并焊接固定；

步骤五、将换热器围成包容热水器内胆的形状。

使用时，只要将本实用新型的换热器包覆在热泵热水器的内胆上，并通过进气管和出流管与热泵循环管路连接，构成热泵热交换系统，由于微通道管表面扁平，因此可以与内胆表面以面接触的方式接触，并且可以按需由多路微通道管同时导流，从而有效提高换热器换热效率，其加工工艺简单，便于控制质量，显著缩短了制作工时，提高了生产效率，并且降低了制冷剂的充注量，其承压能力优于现有技术的圆管换热器，在高压力下工作更加安全可靠。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型实施例一的展开结构示意图。

图2为本实用新型实施例二的展开结构示意图。

图3为图1实施例的集流管冲压结构示意图。

图4为图3的A-A剖视图。

图5为图1实施例的集流管与微通道插装前结构示意图。

图6为图1实施例的集流管与微通道插装结构示意图。

图7为图1实施例的集流管与微通道焊接后结构示意图。

图8为本实用新型实施例三的展开结构示意图。

图9为本实用新型实施例四的展开结构示意图。

图10为本实用新型实施例五的展开结构示意图。

图11为图10实施例的成形组装结构示意图。

图12为图11的侧视图

具体实施方式

实施例一

本实施例适于热泵热水器的微通道换热器展开结构如图1所示，含有第一1和第二集流管2，第一和第二集流管之间连通有垂向平行的扁平截面微通道管组3(俗称微通道扁管，其中含多个并列的微通道)。成形时，换热器弯曲成包容立式热水器圆柱内胆的形状，微通道管成形后与热水器内胆贴合的表面为微通道管组的扁平面。组装时，第一和第二集流管1、2分别通过进气管5和出流管6与外部的热泵循环管路连通。由于第一和第二集流管内分别设有一个隔板4，将两集流管因此隔成前段和后段，因此构成第一集流管1的前段经第一组微通道管至第二集流管2的前段、再由第二集流管2的前段经下一组微通道管至第一组集流管1的后段、再由第一集流管1的后段经再下一组微通道管至第二集流管2的后段的迂回流道，最终与出流管6连通。图中7是接管，8是安装支架。

采用微通道扁管作为热泵热水器的换热器，根据设计结构可进熔炉进行焊接，有效保证的焊接质量，成品率大大提高。且微通道扁管换热器在同等换热量的情况下有效减少换热器材料用量，降低成本，并且降低了制冷剂的充注量，其承压能力优于圆管换热器，系统在高压力下工作更加安全可靠。

制造时，按照以下步骤进行：

第一步、将第一和第二集流管以及扁平截面微通道管组定长落料；并制作内孔形状与微通道扁管外廓相配(配合间隙控制在0.1±0.02mm为宜)的铝钎焊料焊接环。该焊料有适当的熔化温度和流动性，并与母材之间的电位差尽量小。

第二步、在第一和第二集流管预定位置焊接固定间隔分布的隔板；

第三步、使用专门冲压模具，在集流管2上沿轴向对应位置冲出形状与微通道扁平截面外廓相配的内翻边孔2-1或不带翻边的矩形孔(带翻边孔结构为优选，参见图3、图4)。

第四步、1)焊接母材用专门的清洗液清洗，保证母材焊接表面油脂、尘土、以及其余杂质的清除干净。如果焊接表面有氧化层，要先打磨然后再清洗干净。步骤三、将的两端分别插入第一和第二集流管对应的内翻边槽孔内，并焊接固定。

2)在集流管3内穿入一根截面为弓形的专用限位芯棒9(参见图5)，芯棒的长度根据集流管槽口数量定，芯棒的厚度根据扁管插入深度要求定，这样不但保证扁管插入槽内的深度，而且还保证集流管上所有微通道扁管高度的一致性。

3)集流管固定在工装夹具上，槽口朝上，微通道管扁管外面套上焊接环后两端分别插入第一和第二集流管槽内，直到接触限位芯棒为止(参见图6)。微通道扁管的另一端用辅助工装夹具固定，保证与集流管构成一个整体并可靠固定。

4)将装好微通道扁管和焊接环的集流管进入真空高温炉内焊接，炉温根据母材和焊料熔点调到合适的温度，可以将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度。根据毛细现象，焊环受热熔化并完全渗透到两个连接母材的间隙里面。扁管与集流管的焊接部位在真空高温炉内从两个方向180度同时加热，保证焊接部位受热均匀。第五步、将换热器弯曲围成包容立式热水器圆柱内胆的形状，并在焊接部位经过喷砂工艺处理后用环氧树脂密封，保护焊缝。

以上第一步如果预先在集流管表面覆盖一层焊料，焊接环可以取消，但成本会有所上升。

第五步如果微通道焊接部位被水箱表面的聚氨脂发泡层覆盖，并且不与空气接触，则可以不用环氧树脂密封，有利于降低成本。

上述工艺制造出来的微通道换热器，其焊接接头少，焊缝宽度均匀，焊缝强度高，承受系统压力高，能满足目前热泵热水器上冷凝换热器的使用要求。而且容易通过自动生产线实现大批量生产，质量有保证，生产效率可以得到大大提高。

实施例二

本实施例适于热泵热水器的微通道换热器展开结构如图2所示，与实施例一不同之处在于，前者的第一集流管1内只有一个隔板4，因此构成奇数迂回流道，进气管5和出流管6位于换热器两端；而本实施例的第一集流管1内有两个隔板4，因此构成偶数迂回流道，进气管5和出流管6位于换热器同一端。

实施例三

本实施例适于热泵热水器的微通道换热器展开结构如图8所示，基本结构与实施例二类似，不同之处在于，第一和第二集流管之间连通有水平平行的扁平截面微通道管组3。进气管5和出流管6位于换热器一侧。成形时，换热器弯曲成包容卧式热水器圆柱内胆的形状。尤其是，扁平截面微通道管组中，构成迂回流道的微通道数量呈4-3-2-1变化，因此前组微通道管的总流通截面积大于后组微通道管的总流通截面积，借助集流管隔板，形成了微通道管组自进气管到出流管流道截面逐渐减小的迂回流道。这样，不仅符合换热介质在换热过程中体积逐渐缩小的趋势，而且有助于使介质在流动过程中产生紊流，提高换热效率。

实施例四

本实施例适于热泵热水器的微通道换热器展开结构如图9所示，基本结构与实施例三相同，不同之处在于，迂回流道为奇数，因此进气管5和出流管6分别位于换热器两侧。

实施例五

本实施例适于热泵热水器的微通道换热器展开结构如图10所示，与实施例三相比，其独特之处是，换热器成形为半圆弧形，由下至上半包在热水器13内胆上(参见图11、12)。由于该微通道换热器以半圆弧的形式紧箍在水箱表面中下方位置，因此使得水箱内的水受热均匀，加强了逆流换热，热水不产生分层现象。

总之，本实施例采用铝质集流管和微通道扁管。其中换热器的进出口管装在集流管上，集流管中间加有隔板，使制冷剂分为几个流程，采用制冷剂流程变化的方式，解决了制冷剂分配不均的问题；同时此微通道换热器安装在内胆的下半部分，并用紧固装置将微通道换热器紧紧贴在内胆壁面上，因为冷水从内胆下部进入的原因，相对于单一的从上到下缠绕式的单流程换热器有效的加强了逆流换热，这些使得热水受热很均匀，不会发生温度分层现象。

综上所述，实施例一、二的第一集流管通过垂直排列的微通道管组与第二集流管连通，微通道管组成形为包容立式热水器内胆的形状。实施例三、四、五第一集流管通过水平排列的微通道管组与第二集流管连通，微通道管组成形为全包容或半包容卧式热水器内胆的形状。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。例如，所述换热器成形为圆弧形，由下至上构成对热水器内胆的局部包覆即可。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims

1.一种适于热泵热水器的微通道换热器，含有第一和第二集流管，其特征在于：所述第一和第二集流管之间连通有扁平截面微通道管组；所述换热器成形为包容热水器内胆的形状；所述第一和第二集流管分别通过进气管和出流管与热泵循环管路连通；所述第一和/或第二集流管内至少设有一个隔板，从而构成第一集流管经第一组微通道管至第二集流管、再由第二集流管经下一组微通道管至第一组集流管的迂回流道，直至最终与所述出流管连通。

2.根据权利要求1所述适于热泵热水器的微通道换热器，其特征在于：所述微通道管成形后与热水器内胆贴合的表面为微通道管组的扁平面。

3.根据权利要求2所述适于热泵热水器的微通道换热器，其特征在于：借助所述集流管的隔板，形成微通道管组自进气管到出流管流道截面逐渐减小的迂回流道。

4.根据权利要求1、2或3所述适于热泵热水器的微通道换热器，其特征在于：所述热水器内胆为横卧式圆柱体，所述换热器成形为圆弧形，由下至上构成对所述热水器内胆的局部包覆。

5.根据权利要求1、2或3所述适于热泵热水器的微通道换热器，其特征在于：所述迂回流道为奇数，所述进气管和出流管位于换热器两端或两侧。

6.根据权利要求1、2或3所述适于热泵热水器的微通道换热器，其特征在于：所述迂回流道为偶数，所述进气管和出流管位于换热器同一端或同一侧。