专利名称：由新型材料制成的热交换器设备和其管路的制作方法
由新型材料制成的热交换器设备和其管路
该发明是由新材料制成的热交换器设备和其管路。其实这里的新材料并不是材料
新，新指的是该材料以前从没有在热交换器和其管路中被作为热交换器主体采用过。热交
换器主要包括l发动机冷却水散热器(包括各种大中小型船舶、潜艇、火车、工程机械、发 电机组、货运车辆、公交车辆、农机农用车、轿车等)、2工程机械上的液压油散热器、3制冷 热设备上的热交换器(包括冰箱、冰柜、空调等)、管路指的是冰箱、冰柜、空调器等制冷热 设备的管路。该发明专利指出了国内外科技界对于热交换器行业材料认识的错误，该发明 将带领人们走出热交换器材料使用的误区，打破铜铝散热器一统天下的格局。最为人们熟 悉的是车用散热器，也就是水箱下面就以此为例对此加以说明。 —提到散热器，也就是水箱人们都认为车用散热器都是用导热系数极高的铜材制 成经过极其复杂的工艺制成的，造价相当高。其实车用散热器使用的铜俗称水箱铜，可分为 黄铜白铜两种，并没有使用紫铜作散热器的，(以下简称铜散热器)并且铜散热器的内壁上 有一层铅的保护膜而铅是热的不良导体，这就使得铜的散热器还不如铝散热器散导热系数 高。目前各种动力机械上使用的水箱多数采用节省材料的管带式结构，并且由于铜价的一 路攀升，使铜水箱价格越来越高，材料越来越薄，使其抗锈蚀能力越来越小，寿命越来越短。 有些新车车装散热器为节省材料降低成本，散热面积做得太小，导致车辆在夏季工作，水箱
开锅已成不争的事实。发明人曾走访多位司机朋友，由于铜价的上涨，在水箱的配件市场上 (如天津大发、夏利等)，有的水箱为节省成本已将原有的两排散热管减为一排，这就意味 着散热面积减少了 一半，但使用中却没有任何问题。 近一两年来市场上又出现了铝合金散热器(以下简称铝散热器)该产品比铜散热 器价格低。车用散热器是汽车产业链中不可缺少的一个重要环节，也是国家重点扶持的产 业之一。2008年汽车产业调查表明只有采用钎焊工艺生产的铝散热器的成本才低于铜散热 器。铝散热器虽然售价低于铜散热器百分之二十，其使用成本却远高于铜散热器数倍。原 因是铜散热器只有低于零下五度时才使用防冻防锈液，而其他时间只要使用水就可以了。 (环境温度在低于零度时防冻防锈液是不会消耗的，而随着环境温度的增加其消耗量自然 增加)铝散热器虽然采取了防腐处理但一年四季都要使用标准的防冻防锈液才能保证其 使用寿命。对于防冻防锈液的要求ph值为7. 5至9. 0以内，由于生产厂家规格牌号五花八 门难于统一，用户难于作出正确选择。科学检测表明防冻防锈液在车辆行驶两万公里内不 会产生腐蚀，三至五万公里开始腐蚀五万公里以上成百分比增加。也就是说车辆行驶五万 公里必须换一次防冻防锈液。这对于那些业务繁忙的长途运输车辆用户来说一两个月就要 换一次防冻防锈液。这一次换防冻防锈液的钱就要超过当初买铝散热器省下的那点钱，再 赶上水堵或水泵漏水损失就更大了而加水的铜散热器就没有这样的损失了 。被倒掉的防冻 防锈液既污染了环境又造成了能源的浪费，另外铝散热器不像铜散热器维修那样方便，必 须到生产家去维修原因是铝焊料容点为577至627度而基体材料的温度仅为643至654度 两者相差仅为46度，钎焊温度要求严格极易造成基体融化。目前汽车维修厂家都不具备维 修铝散热器的能力，难怪司机朋友们说铝散热器一漏水就报废了 ！铝水箱最致命的弱点是 使用寿命太短，学过化学的人都知道铝的化学性质比铜活跃的多，尤其在高温作用下，其自身氧化速度远高于铜的氧化速度，其耐腐蚀性能更比铜低的多，这样一来导致铝水箱使用
寿命极短。所以至今铝水箱仅在轿车乘用车这种工作时间短、负荷轻、的车上使用，在火车、
船舶、工程机械、运输车辆、公交车辆、农机农用车上极少被采用、根本无法扩展它的市场。
新车出厂时就按装的铝散热器尤其是在大型车辆上安装的是大多数消费者不认可的但也
是必须接受的，因为消费者没有选择的余地，而在零配件市场上由于消费者占有主动权，所
以极少人去选择购买铝散热器，这也是不争的事实。在调查中发现大多数用户都不知道使
用铝水箱一年四季都要使用防冻防锈液，因为买水箱时根本不带使用说明书，如果带了说
明书也说明了那人们就更不买了尤其是乘用车以外的用户。以NQ490型菜油机为例，买一
个铜制水箱要五百元，而使用超过两年就开始漏水，一般水箱只要有一处漏水就说明别处
不漏的地方也都锈得差不多了，因为水箱的厚度是一致的，所以你就得三天两头的修水箱，
既误时又误事所以不如买个新的换上。买一个铝水箱要四百元与铜水箱放在一起你很难看
出哪一个是铜的哪一个是铝的因其颜色、形状、面积、结构都是相同的并且两种水箱在使用
中效果都很好，只是使用寿命、使用条件、使用成本不同。 以上两段内容为科技界对于铜铝散热器的部分评价和看法，有说铜散热器效果好 的，有说铝散热器效果好的。而我们把铜铝散热器放在一起你会发现其大小、颜色、结构、散 热面积完全相同，从视觉上根本无法分辨，并且两散热器在风洞实验台上检测都是合格的。 两种不同导热系数的材料在使用中却取得了相同的散热效果，这就证明了我们在热交换器 领域以材料导热系数的高低来判定散热效果的说法是错误的。为此发明人将在下面提出对 于解释以上现象更为合理的理论观点。大多数车用铜铝散热器表面都有一层黑色的膜，发
明人认为该膜的导热系数应该小于所有常见金属的导热系数，而该涂层不仅不会使散热效 率下降相反还可能对散热有帮助，在保证散热器能提供的热量大于空气单位时间带走的热 量时深色的膜向外辐射热的能力更强。对于材料与散热效果之间的争论没有一个统一的说 法，科技界对此解释为原因复杂。 采用比铜导热系数低的材料能行吗？当然可以，之所以这样肯定的回答，是因为 人们在散热器的设计上走入了一个误区。物体的导热系数指得是端面积为一平米厚一米两 端面间的温差为一度的某种物质在一小时内传导的热量，(单位为千卡)银429，金317，铜 为401，黄铜为70至183，铝为237，铁为80，铅34. 8，水垢为2不流动的空气为0. 023，流动 的空气导热系数可乘以几十倍的增加，不锈钢为10至30该材料在传热领域常被作为绝热 结构材料使用。由有数字大小看铜与铸铁、铁、不锈铁、不锈钢等材料却实相差数倍，看来用 作散热器肯定不行。但导热系数指的是厚度为一米的物质，而我们生产散热器所用的材料 厚度仅为万分之一米左右即O. l毫米左右，容器内的热量穿过这O. lmm的厚度，向空气这种 热的不良导体传热，而不是穿过一米厚的材料向空气传热，在这种情况下铜铝热交换器相 对于空气的热交换能力与铁、不锈铁、不锈钢等材料的热交换器相对于空气的热交换能力 就相差无几了，导热系数定义的是一米厚的材料两端面间的导热情况，而热交换器是万分 之一米厚的材料与空气这种热的不良导体间的导热情况。用一米厚材料的导热系数高低去 评价万分之一米厚散热器的散热效果很显然是错误的，就像我们用的保温材料越厚保温效 果越好，反之越薄散热效果越好，相对于金属材料也是一样的道理。请看下面的实验"实验 环境室内10度铁铝溶器均为等圆柱状等散热面积容器，铝容器厚0. 09毫米，铁容器厚0. 2 毫米(铁的较厚更能说明问题铁容器内外均带有较厚涂层，铝容器仅外部带有很薄的广告涂层)容积均为355毫升。容器口均用塑料盖封严，在塑料盖上打孔并插入温度计。为减 小误差铝铁容器分次实验并使用同一塑料盖同一温度计。加入热水后等水温降至65度开 始计时至45度停止。铝罐用时26分19秒80，铁罐用时26分5秒88，以上实验采用自然 冷却的方法，下面采用机械风冷的方式室内14度从76度开始记时至56度停止铁罐用时6 分27秒11铝罐用时6分25妙83以上两实验均用时相等，并不是根据导热系数推理出的相 差数倍的结果，因此只有材料为一米厚的散热器的散热效果才是材料导热系数的倍数。由 此可见对于在在空气中使用的热交换器而言，空气这种热的不良导体能带走多少热量才是 决定需要多大散热面积的根本所在。由实验结果可知铝铁铜都能满足实际使用需要。也就 是说铝铁铜单位时间能传输的热量都大于空气在单位时间带走的热量。你采用的材料导热 系数高散热面积一点也不能少，他采用得材料导热系数低散热面积一点也无需增加两者其 散热效果是完全相同的。只不过是采用导热系数高者白白增加成本而已。综上所诉可得出 结论在散热面积和散热结构一定时热交换器所用材料厚度为铝、铁、铜及不锈材料热交换 能力无差别厚度(其实只要上下水室、上下水管、散热管使用不锈材料制作就已经解决了 防腐的问题，至于散热片可由多种选择)。也可理解为在铜、铝、铁、不锈材料中对散热效果 起着关键性的作用的是散热面积和散热结构，而材料本身对散热效果影响甚微。本发明将 带领人们走出热交换器设计的误区，采用不锈铁、不锈钢、不锈耐酸钢、铁材料制作热交换 器的整体或部分。因铜与这些材料价格相差数倍，使得其成本大幅度降低，而其防腐性能更 强使用寿命更长。 以不锈铁或不锈钢(民间把400系列的不锈钢叫不锈铁)为例力它将比铜材做成 的水箱更薄更轻使用寿命也会比铜铝散热器长的多而成本却远低于铜铝散热器。道理不用 多讲任何人都知道不锈制品比铜铝耐腐蚀抗氧化的性能都强得多，这也是人们日常生活中 不锈制品大受欢迎的根本所在。本发明应用于冰箱、冰柜、空调器制冷管路可由不材料制 成。由不锈材料制成的冰箱、冰柜、空调器管路将与黄铜管路一样柔软易于按装，将比铜铝 管路更耐腐蚀成本更低。应用于冰箱冰柜内的蒸发器外板，即箱体内壁可由不锈系列材料 构成，这样的冰箱冰柜更显得高贵典雅整洁美观，使用日久后也不像铝板那样会出现锈蚀 现象。我国某品牌冰箱空调为降低成本将其冰箱空调的管路改为铝管，致使其销量大减。由 此可见人们对什么物质更防腐防锈是具有高度统一认知的，不锈制品将比铜铝更耐腐蚀成 本更低更受大众欢迎。本发明应用于发动机冷却水散热器(水箱)和液压油散热器其具体 结构、形状、尺寸可与现有发动机冷却水散热器和液压油散热器完全相同(以便适合更换) 只是材料不同而已，(结构可制成管带式也可制成管片式散热片可为翅片式或非翅片式) 具体实施方案有多种l.散热管、散热片、进出水管、上下水室全由不锈材料制成。2.与水接 触部分用不锈材料制成而与水不接触的又用量巨大的散热片由熟铁经防腐处理制成。3.与 水接触部分由不锈材料制成与水不接触部分又用量巨大的散热片由铝材制成，让铝材继续 发挥其质轻的优点。应用于液压油散热器其各部分均可由熟铁经防腐处理制成。本发明将 带领人们走出热交换器设计的误区——踏出国门走向世界。由此可见该热交换器具有物美 价廉、坚固耐用、永不锈蚀的特点。
权利要求
一种由新型材料制成的热交换器设备和其管路其特征是应用于冰箱、冰柜、空调器管路和管路与热交换器之间的连接件(结头)均可由不锈材料制成；应用于冰箱冰柜内的蒸发器外板，即箱体内壁可由不锈材料构成；本发明应用于发动机冷却水散热器和液压油散热器具体实施方案；A.散热管、散热片、进出水管、上下水室全由不锈材料制成；B.与水或油接触部分用不锈材料制成而与水或油不接触的又用量巨大的散热片由熟铁经防腐处理制成；C.与水或油接触部分由不锈材料制成与水或油不接触部分又用量巨大的散热片由铝材制成，让铝材继续发挥其质轻的优点；应用于液压油散热器其各部分也可由熟铁经防腐处理制成；本发明之散热器(热交换器)可制成管带式也可制成管片式其散热片可制成翅片式和非翅片式。
全文摘要
该发明是由新材料制成的热交换器设备和其管路主要包括1发动机冷却水散热器(包括各种大中小型船舶、潜艇、火车、工程机械、发电机组、货运车辆、公交车辆、农机农用车、轿车等)、2工程机械上的液压油散热器、3制冷热设备上的热交换器(包括冰箱、冰柜、空调等)、管路指的是冰箱、冰柜、空调器等制冷热设备的管路。该发明专利指出了国内外科技界对于热交换器行业材料认识的错误，采用不锈材料制造热交换设备和其管路比铜铝材料的更耐腐蚀成本更低却取得了与铜铝散热器完全相同散热的效果，该发明将带领人们走出热交换器材料使用的误区。
文档编号F28D1/04GK101709924SQ200910206018
公开日2010年5月19日 申请日期2009年10月9日 优先权日2009年10月9日
发明者孟令松 申请人:孟令松