换热器及其连接方法
【专利摘要】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；其中，所述换热器还包括设置在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；所述中间部件设置有延伸到所述翅片之间的空气通道中的延伸段。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。
【专利说明】换热器及其连接方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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I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I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I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I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I与翅片2紧密贴合。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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】
[0007]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。
[0008]在一个方面中，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；其中，所述换热器还包括设置在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；，所述中间部件设置有延伸到所述翅片之间的空气通道中的延伸段。
[0009]具体地，多个所述中间部件通过各自的所述延伸段彼此连接。
[0010]具体地，所述中间部件还包括设置在所述中间部件上的平台，并且所述延伸段与所述平台相连接。
[0011]优选地，所述延伸段在所述换热管的延伸方向上的高度为h，相邻的所述翅片在所述换热管的延伸方向上的间距为H，则h/H ( 0.5。
[0012]优选地，所述延伸段在垂直于所述换热管的延伸方向上的宽度为1，相邻的所述翅片在垂直于所述换热管的延伸方向上的宽度为L，则hl/HL ( 0.26。
[0013]具体地，所述中间部件在其圆周上设置有槽。
[0014]具体地，所述槽从所述中间部件的顶部延伸至其底部，或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。
[0015]具体地，所述翅片的翻边结构用于连接所述换热管或中间部件。
[0016]在本发明的一个实施例中，所述中间部件的横截面为大致梯形，且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孔，且所述翅片的翻边结构在所述中间部件的孔的轴向上带有一倾角。
[0017]优选地，所述中间部件上的外侧倾角大于等于80。且小于等于90。。
[0018]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。
[0019]具体地，所述换热管为圆形或者非圆形形状。
[0020]具体地，所述中间部件由高导热材料制成。
[0021]优选地，所述中间部件由铝合金或铜合金制成。
[0022]在本发明的另一方面中，还提供了一种连接换热器中的翅片和换热管的连接方法，其中所述换热器为上述的换热器，所述连接方法包括使用中间部件来连接所述翅片和换热管。
[0023]在本发明中，提供了一种新的换热器及一种翅片与换热管的新型的连接方式。因此，本发明可以在保证换热性能和可靠性能的情况下，避免使用钎焊工艺和机械胀管工艺，从而解决了工艺不稳定，制造成本高以及机械胀管工艺应用局限性大的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]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:
[0025]图1是根据现有技术的管翅片换热器的结构视图；
[0026]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；
[0027]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；
[0028]图4是采用现有技术的钎焊工艺制造的换热器的视图；
[0029]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；
[0030]图6是沿图5的线A-A切割获得的剖视图；
[0031]图7是根据本发明的一个实施例的换热器的中间部件的侧视图和俯视图；
[0032]图8a是图7所示的中间部件的外侧倾角的视图；
[0033]图8b是图7所示的翅片的翻边倾角的视图；
[0034]图9是根据本发明的另一个实施例的中间部件的视图；
[0035]图10是多个如图7所示的中间部件彼此连接在一起的装配视图；
[0036]图1la-1lb是带有槽设置的中间部件的视图；
[0037]图12是根据图6的换热器的B-B视图；
[0038]图13是使用根据本发明所示的换热器的关于空气侧压降的软件模拟结果视图；和
[0039]图14是使用本发明所示的换热器的关于换热量或能力的软件模拟结果视图。【具体实施方式】
[0040]下面通过实施例，并结合附图5-14，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。
[0041]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。
[0042]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。
[0043]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。
[0044]具体参见图7，示出了本发明的一种形式的中间部件13。在中间部件13的底部的侧边缘上设置有延伸段131，例如在中间部件13的底部的两个相对的侧边缘上分别设置有两个延伸段131。结合图6可知，通常，延伸段131延伸到相邻的翅片12之间的空气通道14处，起到扰动气流的作用，加强空气侧的换热。可以理解，可以在中间部件13的底部的边缘或圆周的位置处设置I个或更多个延伸段，而不限于图示的情形。
[0045]参见图7，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。另外，在图7中还示出了连接顶部134和底部136的侧面135。
[0046]在本示例中，如图6所示，在延伸段131上设置有翅片12，S卩翅片12通过中间部件13的延伸段131与换热管11连接。另外，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。
[0047]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8a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。
[0048]参见图8b，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。
[0049]如图9所示，在另一可替代的示例中，中间部件13的底部还设置有平台132，例如设置在中间部件13的侧面135上，通常，平台132设置成如图所示的与底部136平齐。相应地，延伸段132则设置在平台132的侧面上。当然，本领域技术人员可以根据需要选择是否设置平台，也可以根据需要来设置延伸段的数目和/或位置，例如延伸段131可以设置为一个或任意几个。可以将延伸段131设置在平台132的其它位置。另外，也可以在没有设置平台132时，将延伸段131设置在中间部件13的例如中部的其他位置上等。
[0050]参见图10，示出了多个彼此连接的上述的多个中间部件13。多个中间部件13通过上述的延伸段131和/或翻边结构121在垂直于换热管11的延伸方向的方向上彼此连接。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。
[0051]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。
[0052]可以理解，还可以以上述相同的连接方式连接图9所示的带有平台132的中间部件13。参见图lla-llb，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)。槽139从中间部件13的顶部134贯穿地延伸至其底部135。另外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。
[0053]参见图12，示出了沿图6所示的线B-B切割获得的剖视图。在换热器10中，相邻的翅片12在换热管11的延伸方向上的间距设置为H。单排翅片12在垂直于换热管11的延伸方向的方向上的宽度设置为L，中间部件13的延伸段131在换热管11的延伸方向上的高度设置为h，在垂直于换热管11的延伸方向的方向上的宽度设置为I。结合图13所示的关于使用本发明图6所示的换热器10的空气侧压降的软件模拟结果视图可知，当h/H>0.5时，空气侧压降会增加50%以上，因此需要使h/H≤0.5。参见图12和图14所示的关于使用本发明图6所示的换热器10的换热量或能力的软件模拟结果视图可知，中间部件13的延伸段131可以增加空气扰动，增强空气侧换热。但是如果该延伸段131的体积太大，会影响空气的流动，增加空气的风阻，从而会减少空气通过量，反而会减小换热器10的换热量。当hl/HL>0.26时，换热量会降低到最高点的85%以下。因此，需要使hl/HL ( 0.26。
[0054]需要说明的是，图13和14所示的模拟结果均可以本领域所公知的相关的模拟软件获得，故在此不再对其详细描述。
[0055]综上所述可知，本发明提供了一种新的换热器以及一种翅片与换热管的新型连接方式。这样，可以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。
[0056]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。
[0057]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。
【权利要求】
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在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，所述中间部件设置有延伸到所述翅片之间的空气通道中的延伸段。
2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于， 多个所述中间部件在垂直于换热管的延伸方向的方向上通过各自的所述延伸段彼此连接。
3.根据权利要求1或2所述的换热器，其特征在于， 所述中间部件还包括设置在所述中间部件上的平台，并且所述延伸段与所述平台相连接。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的换热器，其特征在于， 所述延伸段在所述换热管的延伸方向上的高度为h，相邻的所述翅片在所述换热管的延伸方向上的间距为H，且h/H≤0.5。
5.根据权利要求4所述的换热器，其特征在于， 所述延伸段在垂直于所述换热管的延伸方向的方向上的宽度为1，单排所述翅片在垂直于所述换热管的延伸方向的方向上的宽度为L，且hl/HL ≤ 0.26。
6.根据权利要求1-5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。
7.根据权利要求6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。
8.根据权利要求1-7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。
9.根据权利要求8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倾角。
10.根据权利要求9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°。
11.根据权利要求10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。
12.根据权利要求1-11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。
13.根据权利要求1-12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。
14.根据权利要求13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。
15.—种连接换热器中的翅片和换热管的连接方法，其中所述换热器为根据权利要求1-14中任一 项所述的换热器，所述连接方法包括使用中间部件来连接所述翅片和换热管。
【文档编号】F28F1/26GK103837014SQ201410108162
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月21日 优先权日:2014年3月21日
【发明者】蒋建龙, 陈红兵, 徐阳, 李开泉 申请人:丹佛斯微通道换热器（嘉兴）有限公司