专利名称：包括微通道热交换器的制冷装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及微通道热交换器技术领域。更具体地，本发明涉及用于 集装箱制冷应用的微通道热交换器。
背景技术：
构造成通过轨道、公路和船舶运输冷藏货物的冷藏集装箱正变得很 普遍。现有技术的冷藏集装箱包括集装箱本身和固定至集装箱一个端 部的制冷装置。制冷装置通常固定在容器的与容器门相对的端部。这样的冷藏集装箱构造成很容易通过船舶运输，方式是将多个这样 的容器一个放在另一个顶上地摞起来并将多摞这样的容器彼此相邻地排成行和列地放置在船舶上。在由船舶运输之后，这些相同容器可以 由起重机移动，并装到轨道车上用于经由轨道运输和/或安放到牵引拖 车上以便经由公路运输。这样，集装箱就暴露在能够随时间而损坏该 集装箱的各种环境条件和运输压力下。现有技术的制冷装置已经包括能够用作冷凝器或蒸发器的标准圆 管板翅式热交换器。在圆管板翅式热交换器中，铜管被结合到铜翅片 上。让管穿过翅片毛坯，并迫使心轴穿过该管。这使管膨胀，管就会 与翅片毛坯中的孔发生干涉，以建立压配合连接。通过管和翅片之间 的直接金属接触实现高热效率。有时采用翅片强化来提高翅片的空气 侧的热传递容量。结果是通过该高效率盘管设计实现了很好的热性能。由于圆管板翅式热交换器的尺寸和重量所导致的制冷装置的大尺 寸和重重量限制了能够摆在船舶、轨道上和/或公路车辆上的集装箱数 量。此外，由于铜材料的高成本，圆管板翅式热交换器可能是极度昂 贵的。另外，这种圓管板翅式热交换器的体积增加了对既昂贵又对环 境有害的制冷剂的需求。因此，已经确定需要一种用于集装箱的制冷装置，该制冷装置克服、 减轻和/或緩和了现有技术冷藏集装箱的前述和其它不利效果中的一个 或更多。发明内容一种制冷装置，包括微通道热交换器冷凝器。微通道热交换器冷凝 器包括两个集管、多个扁管和多个翅片，所述集管、扁管和翅片由铝 制成且涂有丙烯酸成分。微通道热交换器冷凝器与压缩机、蒸发器和 恒温膨胀阀结合使用且布置在外壳内。
图l是本发明的制冷装置的示例性实施例的第 一透视图； 图2是本发明的制冷装置的第二透视图； 图3是本发明的制冷装置的第三透视图； 图4是本发明的热交换器盘管的俯视图；图5是本发明的热交换器盘管的俯视图，其显示了布置在盘管的管 之间的翅片；和图6是本发明的热交换器盘管和系统注料保持区域的前视图。
具体实施方式
本发明已经确定了一种解决标准容器制冷应用的上述问题的技术 方案，该方案包括使用微通道热交换器冷凝器。与标准圆管板翅式冷 凝器相比，微通道热交换器冷凝器采用全铝钎焊翅片结构构成。有利 地是本发明的微通道热交换器冷凝器用丙烯酸成分涂覆，以允许在恶 劣的运输应用环境中使用微通道热交换器冷凝器。相对于传统系统， 该微通道热交换器冷凝器在成本、制冷剂用量、盘管重量、和盘管体 积方面显著减少。微通道热交换器冷凝器包括扁微通道管、位于微通道管的交替层之 间的翅片和两个制冷剂集管。例如使用充氮气的钎坪炉，将集管、微 通道管和翅片结合在一起形成单个冷凝器。微通道热交换器冷凝器的管基本是扁的，其内部分成容纳制冷剂的 一系列多个平行流动微通道。处在扁微通道管之间的是翅片，这些翅 片得到最优化以增加热传递。扁微通道管平行地分层且连接至两个制 冷剂分配集管 微通道热交换器冷凝器可以是单通路或多通路。例如 在一些系统中盘管设计可以具有三个或四个通路，只要系统能够承受 通过盘管的制冷剂的压降。微通道热交换器冷凝器的益处可以包括提高的热传递和热性能、冷 凝器和整个装置增加的效率、制冷剂注料的显著减少、更紧凑和减小 的冷凝器尺寸、重量的明显减少和成本的显著减少。参考图l-3，它们显示了本发明的制冷装置10的透视图。制冷装置 10具有压缩机20、冷凝器30、恒温膨胀阀(TXV) 40和蒸发器50。冷 凝器30是微通道热交换器，在下文中将会对它进行更详细地讨论。系 统注料(未示出)可以流动通过制冷装置10以执行冷却操作。可以使 用适于制冷装置10使用的任何系统注料。在一个实施例中，系统注料 可以是由Dupont制造的HFC-134a。压缩机20、冷凝器30、恒温膨胀阀40和蒸发器50均可操作地彼此连 接，例如用管连接。因此，制冷装置10能够以本领域技术人员已知的 方式操作。例如，压缩机20能够压缩系统注料，该系统注料然后流过 冷凝器30。当在冷凝器30内时，系统注料能够借助于冷凝器风扇(未 示出)和与外部空气的相互作用得到冷却。冷却的系统注料然后能够 通过恒温膨胀阀40经历膨胀，并进入蒸发器50。就这样，集装箱内的 环境空气借助于与蒸发器50的相互作用得到冷却。冷凝器30优选为单 通路微通道热交换器冷凝器，但是如前文讨论的那样，在其它实施例 中冷凝器30可以是多通路微通道热交换器冷凝器。制冷装置10可以连接至外壳50，外壳50继而连接至用于运输的集装 箱或存储装置的侧部。当在运输船上时，制冷装置可以从船上的电源 获取动力。对于陆上应用场合，可以使用外部动力源，如用于轨道运 输的"钳形"发电机或用于车辆运输的"底部安装式"发电机。这样 动力源是本领域技术人员熟知的。冷凝器30可以相对于外壳50以从0到90度的任何角度安装。然而， 优选安装角度是二十度，如图1和2所示。本发明已确定这是增加热传 递表面面积和最优化通过制冷装置10的空气循环的理想角度。参考图4和5，它们显示了冷凝器30的更详细的视图。冷凝器30具有 一对集管32和多个扁管34。每个扁管34内具有多个微通道(未示出)， 多个翅片35连接至这些管34。冷凝器30还具有进口管道36和出口管道 38。因此，在制冷剂装置10操作期间，系统注料流入进口管道36，穿 过第一集管32，穿过扁管34和置于该扁管中的微通道，流入第二集管 32再流出出口管道38。冷凝器30内的系统注料通过与冷凝器30周围的5环境空气的相互作用而被冷却。参考图6，冷凝器30还可以连接到密封的系统注料保持区域70。该 系统注料保持区域是单独的同在审查中的申请的主题，该申请于2006 年10月13日提交，题为"制冷回路，，，代理巻号为No.0002832WOU， 该申请的全部内容作为参考引入本文。为了抵挡海洋环境的恶劣条件，本发明的冷凝器30必须涂有合适的 保护材料。包围冷凝器30的材料优选地进行预处理，以除去材料表面 上的任何残余氧化铝层。除去氧化物的方法都是本领域技术人员熟知 的。例如，在一种方法中，可以静电地将熔剂敷到铝上，以除去氧化 铝层并允许已经敷到管上的覆盖材料流入洁净接合区域以形成良好的 冶金接合部。冷凝器30然后被蚀刻。该蚀刻是本领域熟知的工艺，意 图在形成铬化涂层之前除去可能已经形成的任何氧化物。例如，可以 用包括氟化氢的化学成分蚀刻冷凝器30。微通道热交换器冷凝器30然后通过浸在磷酸铬溶液中而形成铬化 涂层。用去离子水冲洗除去过多的铬。然后利用电涂工艺将微通道热 交换器冷凝器30镀上丙烯酸溶液层31。在该工艺中，冷凝器30被静电 地充电，且浸在丙烯酸溶液中，丙烯酸溶液已经被充电成具有与冷凝 器相反的极性。充电电压和沉浸时间能够确定涂覆厚度。在固化之前 用空气吹掉过多的溶液。期望的最大涂覆厚度是50微米。优选丙烯酸 成分是包括由PPG公司出售的Resin CR830和CP 504 Paste的双组分成 分。虽然已经参考一个或更多示例性实施例对本发明进行了描述，但是 本领域技术人员应当理解的是，在不偏离本发明的范围的情况下，可 以作出各种改变以及可以用等同物替代本发明的零部件。此外，在不 偏离本发明的范围的情况下，根据本发明的教导可以作出许多变型以 适合特定情况或材料。因而，本发明并不限于作为预期最佳实施方式 所公开的特定实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求范围内的 所有实施例。
权利要求
1.一种制冷装置，包括压缩机；微通道热交换器冷凝器，所述热交换器冷凝器包括两个集管、多个扁管和多个翅片，所述歧管、扁管和翅片由铝制成且具有包含丙烯酸成分的涂层；恒温膨胀阀；蒸发器；和外壳，所述热交换器盘管、所述蒸发器和所述压缩机放置在外壳内。
2. 根据权利要求l所述的制冷装置，其中所述涂层具有50微米或 更小的厚度。
3. 根据权利要求l所述的制冷装置，进一步包括置于所述丙烯酸成 分涂层下面的磷酸铬涂层。
4. 根据权利要求l所述的制冷装置，其中所述热交换器盘管以二 十度的角度安装至所述外壳。
5. 根据权利要求l所述的制冷装置，进一步包括可操作地连接至所 述热交换器盘管的系统注料保持区域。
6. —种涂覆微通道热交换器的方法，包括 静电地向所述热交换器的表面敷熔剂； 蚀刻所述热交换器的所述表面； 将所述热交换器浸在磷酸铬溶液中；和静电地充电所述热交换器并将所述热交换器浸在丙烯酸溶液中，所 述丙烯酸溶液已经充电为具有与所述热交换器相反的极性。
全文摘要
本发明提供一种能够用于运输冷却应用中的制冷装置。该制冷装置包括微通道热交换器(MCHX)、压缩机、蒸发器和恒温膨胀阀。微通道热交换器涂有丙烯酸成分。
文档编号F25B41/04GK101631996SQ200680056533
公开日2010年1月20日 申请日期2006年10月13日 优先权日2006年10月13日
发明者J·斯卡塞拉, T·A·安德森 申请人:开利公司