專利名稱：熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開的實(shí)施例涉及一種空調(diào)的熱交換器，該熱交換器具有能夠?qū)崿F(xiàn)排水和熱傳遞性能提高的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)的一個(gè)部件的熱交換器用于諸如空調(diào)和冰箱的設(shè)備中。熱交換器包括多個(gè)翅片，被布置為彼此隔開；多個(gè)制冷劑管，被安裝為與所述多個(gè)翅片接觸，以引導(dǎo)制冷劑。在這樣的熱交換器中，從外部流入熱交換器中的空氣在穿過翅片的同時(shí)經(jīng)歷熱交換，從而實(shí)現(xiàn)冷卻操作或加熱操作。根據(jù)翅片和管的形狀以及翅片與管之間的結(jié)合關(guān)系將熱交換器分成翅片&管式熱交換器和平行流式熱交換器。通常，翅片&管式熱交換器具有這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，壓力加工的翅片層疊，然后通過壓配合(press-fit)工藝將多個(gè)圓形管安裝在層疊的翅片中相鄰的翅片之間。另一方面，平行流式熱交換器具有這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，通過釬焊工藝(brazing process)將具有波紋形狀的翅片接合在平直的橢圓管之間。一般來說，就熱交換效率而言，平行流式熱交換器與翅片&管式熱交換器相比更優(yōu)。然而，從平行流式熱交換器排放冷凝水可能會(huì)麻煩。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本公開的一方面在于提供一種具有能夠?qū)崿F(xiàn)排水和熱傳遞性能提高的結(jié)構(gòu)的翅片微通道熱交換器(FMC)。本公開的另一方面在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)FMC的最優(yōu)設(shè)計(jì)的模型。本公開的其他方面一部分將在下面的描述中進(jìn)行闡述，一部分部分將通過描述而清楚，或者可通過本公開的實(shí)踐而了解。根據(jù)本公開的一方面，一種熱交換器包括第一集管，豎直地延伸，并與流入管和流出管連接；第二集管，與第一集管隔開限定的距離，且被布置為平行于第一集管；多個(gè)微通道管，水平地布置，同時(shí)在豎直方向上彼此隔開限定的間隙，且在第一集管和第二集管之間按照前排和后排布置，所述多個(gè)微通道管中的每個(gè)包括多個(gè)微通道。前排微通道管和后排微通道管可按照Z字形形式交替地布置。前排微通道管和后排微通道管可被布置成彼此水平地對(duì)齊。微通道管可具有間距Tp，間距Tp滿足大約7mm彡Tp彡Ilmm的范圍。各個(gè)微通道管的厚度Tt可滿足大約2mm < Tt < 3. 5mm的范圍。各個(gè)微通道管的壁厚Tow可滿足大約0. Imm ( Tow ( 0. 35mm的范圍。各個(gè)微通道的寬度Wc可滿足大約0. 5mm彡Wc彡1. 5mm的范圍。流入管可連接到第一集管的下側(cè)，而流出管可連接到第一集管的上側(cè)。第一集管和第二集管可包括各自的前箱和各自的后箱。
根據(jù)本公開的另一方面，一種用于熱交換器的微通道管組件包括多個(gè)微通道管， 其中，所述多個(gè)微通道管水平地布置，同時(shí)在豎直方向上彼此隔開期望的間隙，且在豎直地延伸的第一集管和第二集管之間按照前排和后排布置，各個(gè)微通道管的厚度Tt滿足大約 2mm ^ Tt ^ 3. 5mm 的范圍。根據(jù)本公開的另一方面，一種用于熱交換器的微通道管組件包括多個(gè)微通道管， 其中，所述多個(gè)微通道管水平地布置，同時(shí)在豎直方向上彼此隔開期望的間隙，且在豎直地延伸的第一集管和第二集管之間按照前排和后排布置，各個(gè)微通道管的壁厚度Tow滿足大約0. Imm彡Tow彡0. 35mm的范圍。根據(jù)本公開的另一方面，一種用于熱交換器的微通道管組件包括多個(gè)微通道管， 其中，所述多個(gè)微通道管水平地布置，同時(shí)在豎直方向上彼此隔開期望的間隙，且在豎直地延伸的第一集管和第二集管之間按照前排和后排布置，各個(gè)微通道的寬度Wc滿足大約 0. 5mm ^ Wc ^ 1. 5mm 的范圍。 前排微通道管和后排微通道管可按照Z字形形式交替地布置。前排微通道管和后排微通道管可被布置成彼此水平地對(duì)齊。


通過下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行的描述，本公開的這些和/或其他方面將會(huì)變得清楚且更加易于理解，附圖中圖1是示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的熱交換器的外觀的立體圖；圖2是示意性地示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的熱交換器的翅片結(jié)構(gòu)的視圖；圖3是沿著圖2的I-I線截取的截面圖；圖4是示意性地示出根據(jù)本公開的另一示例性實(shí)施例的熱交換器的翅片結(jié)構(gòu)的視圖；圖5是示意性地示出根據(jù)本公開的另一示例性實(shí)施例的熱交換器的翅片結(jié)構(gòu)的視圖；圖6是沿著圖5的II-II線截取的截面圖；圖7是示意性地示出根據(jù)本公開的另一示例性實(shí)施例的熱交換器的翅片結(jié)構(gòu)的視圖；圖8是示意性地示出根據(jù)本公開的另一示例性實(shí)施例的熱交換器的翅片結(jié)構(gòu)的視圖；圖9是沿著圖8的III-III線截取的截面圖；圖10是示意性地示出根據(jù)本公開的另一示例性實(shí)施例的熱交換器的翅片結(jié)構(gòu)的視圖；圖11是示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的在熱交換器中所包括的微通道管的截面的截面圖；圖12是示出熱量根據(jù)各個(gè)微通道管的厚度變化的曲線圖；圖13是示出熱量根據(jù)相鄰的微通道管的間距變化的曲線圖；圖14是示出熱量根據(jù)各個(gè)微通道管的壁厚變化的曲線圖；圖15是示出熱量根據(jù)各個(gè)微通道的寬度變化的曲線圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)描述本公開的實(shí)施例，其示例在附圖中示出，其中，相同的標(biāo)號(hào)始終指示相同的元件。在下文中，將參照附圖描述本公開的示例性實(shí)施例。圖1是示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的熱交換器的外觀的立體圖。參照?qǐng)D1，根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的熱交換器1包括第一集管10、第二集管 20、微通道管30以及翅片40。第一集管10和第二集管20豎直地延伸，同時(shí)彼此隔開期望的距離。管結(jié)合部分 (未示出)形成在第一集管10的外壁和第二集管20的互相面對(duì)的壁(facing wall)處。 通過切割對(duì)應(yīng)的集管壁(切割的尺寸取決于對(duì)應(yīng)的微通道管30的截面)來形成各個(gè)管結(jié)合部分，以將微通道管30結(jié)合到管結(jié)合部分。第一集管10包括前箱11和后箱12，第二集管20包括前箱21和后箱22。通過分隔壁將前箱11和后箱12隔開，通過分隔壁將前箱21和后箱22隔開。前箱11和21以及后箱12和22中的每個(gè)在豎直方向上還可被隔板13隔開。微通道管30安裝在第一集管10和第二集管20之間，以通過將第一集管10與第二集管20連通來引導(dǎo)制冷劑。微通道管30中的每個(gè)是制冷劑通過的路徑。制冷劑在空調(diào)(未示出)中循環(huán)的同時(shí)被壓縮或膨脹，從而可實(shí)現(xiàn)冷卻和加熱。在豎直方向上彼此隔開期望的間隙的微通道管30被布置成兩排(即，前排和后排)。即，微通道管30包括前排微通道管31和后排微通道管32。這里，前排微通道管31 和后排微通道管32按照Z字形形式被交替地布置。然而，如圖4所示，前排微通道管31和后排微通道管32可被布置成彼此水平地對(duì)齊。同時(shí)，流入管14和流出管15連接到第一集管10，制冷劑流入流入管14中，在通過微通道管30的同時(shí)進(jìn)行了熱交換的制冷劑從流出管15排放。為了防止即使流入第一集管10中的制冷劑既具有氣相又具有液相時(shí)制冷劑液滴由于重力而積聚，流入管14和流出管15可分別連接到第一集管10的下側(cè)和上側(cè)。圖2是示意性地示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的熱交換器的翅片結(jié)構(gòu)的視圖。 圖3是沿著圖2的I-I線截取的截面圖。參照?qǐng)D2和圖3，各個(gè)翅片40中的翅片主體43形成為具有一定的寬度和高度(或者長度)的板形。翅片主體43可以是矩形薄板。各個(gè)翅片40被安裝為與對(duì)應(yīng)的微通道管30接觸，且可以盡可能寬地形成，以使翅片40的用于輻射熱或吸收熱的截面變得更寬。通過微通道管30和翅片40將在微通道管30內(nèi)流動(dòng)的制冷劑的熱傳遞到圍繞翅片40流動(dòng)的空氣，從而容易地將熱輻射到外部。相反，即使當(dāng)通過翅片40和微通道管30將圍繞翅片40流動(dòng)的空氣的熱傳遞到制冷劑時(shí)，熱也是按照與上述方式相同的方式輻射到外部。同時(shí)，前排切口 44和后排切口 45形成在各個(gè)翅片40處，以使前排微通道管31和后排微通道管32分別安裝在前排切口 44和后排切口 45中。在各個(gè)翅片40中，垂直于翅
5片主體43的套環(huán)47分別形成在前排切口 44的外周區(qū)域和后排切口 45的外周區(qū)域，以將前排微通道管31和后排微通道管32分別容易地安裝在對(duì)應(yīng)的前排切口 44和后排切口 45 中，從而確保期望的接合力。翅片40被布置為與空氣的流動(dòng)方向平行地均勻分開。因此，空氣可在沿著翅片40 的表面自然地流動(dòng)時(shí)進(jìn)行熱交換，而不會(huì)極大地受到由翅片40造成的阻力。當(dāng)前排微通道管31和后排微通道管32按照Z字形形式布置時(shí)，各個(gè)翅片40的前排切口 44和后排切口 45也按照Z字形形式布置。然而，如圖4所示，當(dāng)前排微通道管31 和后排微通道管32被布置為彼此水平地對(duì)齊時(shí)，各個(gè)翅片40的前排切口 44和后排切口 45 當(dāng)然也被布置為彼此水平地對(duì)齊。在各個(gè)翅片40中，前排百葉窗41和后排百葉窗42或者前排狹縫46a和后排狹縫 46b分別形成于在豎直方向上相鄰的切口 44之間和在豎直方向上相鄰的切口 45之間，以通過增加與空氣的接觸面積來提高熱傳遞效率。當(dāng)然，前排百葉窗41和后排百葉窗42與狹縫46a和46b可一起形成。百葉窗41 和狹縫46a中的每個(gè)形成于在豎直方向上相鄰的前排切口 44之間，百葉窗42和狹縫46b 中的每個(gè)形成于在豎直方向上相鄰的后排切口 45之間。在各個(gè)翅片40中，前排百葉窗41和后排百葉窗42沿著翅片40的寬度方向?qū)ΨQ地布置，前排百葉窗41和后排百葉窗42中的每個(gè)按照使翅片主體43的一部分從翅片40 的平面沿著向上或向下的方向稍微彎曲以傾斜期望的角度的方式形成。因此，沿著翅片40 流動(dòng)的空氣被百葉窗41和42分散，且限制邊界層的增長，從而可提高熱交換效率。圖5是示意性地示出根據(jù)本公開的另一示例性實(shí)施例的熱交換器的翅片結(jié)構(gòu)的視圖。圖6是沿著圖5的II-II線截取的截面圖。圖7是示意性地示出根據(jù)本公開的另一示例性實(shí)施例的熱交換器的翅片結(jié)構(gòu)的視圖。 如上所述，在用于熱交換器的各個(gè)翅片40中，狹槽46a可形成于在豎直方向上相鄰的切口 44之間，類似地，狹槽46b可形成于在豎直方向上相鄰的切口 45之間。空氣在流入狹槽46a和46b的開口中時(shí)變成紊流空氣，所述紊流空氣圍繞微通道管30循環(huán)，從而可提高熱交換效率。在本實(shí)施例中，各個(gè)翅片40的前排切口 44和后排切口 45可按照Z字形形式布置或者被布置為彼此水平地對(duì)齊。圖8是示意性地示出根據(jù)本公開的另一示例性實(shí)施例的熱交換器的翅片結(jié)構(gòu)的視圖。圖9是沿著圖8的III-III線截取的截面圖。圖10是示意性地示出根據(jù)本公開的另一示例性實(shí)施例的熱交換器的翅片結(jié)構(gòu)的視圖。如圖8至圖10所示，各個(gè)翅片40中的百葉窗41和42以及狹槽46a和46b還可以一起形成，各個(gè)翅片40中的前排切口 44和后排切口 45可按照Z字形形式布置或者被布置為彼此水平地對(duì)齊。由于其余部件與根據(jù)本公開的另一示例性實(shí)施例的部件相同，所以將不給出描述。同時(shí)，如圖11所示，各個(gè)微通道管30具有平直的形狀，多個(gè)微通道33形成在微通道管30中，以引導(dǎo)微通道管30中的制冷劑。雖然各個(gè)微通道管30可具有截面呈圓形的形狀，但是微通道管30可具有平直的形狀，以擴(kuò)大熱傳遞面積。
圖12至圖15分別是示出熱量根據(jù)各個(gè)微通道管的厚度變化的曲線圖、熱量根據(jù)相鄰的微通道管的間距變化的曲線圖、熱量根據(jù)各個(gè)微通道管的壁厚變化的曲線圖以及熱量根據(jù)各個(gè)微通道的寬度變化的曲線圖。在具有上述結(jié)構(gòu)的熱交換器中，熱交換器的性能可根據(jù)各個(gè)微通道管30的厚度 Tt、相鄰的微通道管30的間距Tp、各個(gè)微通道管30的壁厚Tow以及各個(gè)微通道33的寬度 Wc變化。如圖12所示，可發(fā)現(xiàn)隨著各個(gè)微通道管30的厚度Tt增加，熱量Q增加。然而，考慮到微通道管30的制造成本增加，各個(gè)微通道管30的厚度Tt可被確定為在 2mm ^ Tt ^ 3. 5mm 范圍內(nèi)。類似地，如圖13所示，相鄰的微通道管30的間距Tp可被確定為位于 7mm ^ Tp ^ Ilmm范圍內(nèi)?？偟膩碚f，雖然隨著相鄰的微通道管30的間距Tp減小，熱量Q 具有增加的趨勢，但是如果相鄰的微通道管30的間距Tp大致接近7mm，則熱量Q可在最大值處時(shí)收斂。如圖14所示，雖然隨著各個(gè)微通道管30的壁厚Tow減小，熱量Q增加，但是如果各個(gè)微通道管30的壁厚Tow大致接近0. Imm,則熱量Q在最大值處收斂。如圖15所示，隨著各個(gè)微通道33的寬度Wc增加，熱量Q增加，接下來，當(dāng)寬度Wc 大約位于0. 5mm彡Wc彡1. 5mm范圍內(nèi)時(shí)，熱量Q具有最大值，然后，熱量Q再次減小。如上所述，在包括微通道管30的熱交換器中(微通道管30水平地布置，同時(shí)在豎直方向上彼此隔開期望的間隙，并且在豎直地延伸的第一集管和第二集管之間按照前排和后排布置)，當(dāng)各個(gè)微通道管30的厚度Tt、相鄰的微通道管30的間距Tp、各個(gè)微通道管30 的壁厚Tow以及各個(gè)微通道33的寬度Wc分別滿足上述范圍時(shí)，熱交換器可在確保排水性能的同時(shí)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)性能。從以上描述清楚的是，根據(jù)本公開的各方面，提供具有能夠?qū)崿F(xiàn)排水和熱傳遞性能提高的結(jié)構(gòu)的翅片微通道熱交換器成為可能。雖然已經(jīng)示出并描述了本公開的一些實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到， 在不脫離由權(quán)利要求及其等同物限定其范圍的本發(fā)明的原理和精神的情況下，可對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行改變。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器，包括第一集管，豎直地延伸，并與流入管和流出管連接；第二集管，與第一集管隔開限定的距離，且被布置為平行于第一集管；多個(gè)微通道管，水平地布置，同時(shí)在豎直方向上彼此隔開限定的間隙，且在第一集管和第二集管之間按照前排和后排布置，所述多個(gè)微通道管中的每個(gè)包括多個(gè)微通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，前排微通道管和后排微通道管按照Z字形形式交替地布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，前排微通道管和后排微通道管被布置成彼此水平地對(duì)齊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，微通道管具有間距Tp，間距Tp滿足 7mm ^ Tp ^ Ilmm 的范圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，各個(gè)微通道管的厚度Tt滿足 2mm ^ Tt ^ 3. 5mm 的范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，各個(gè)微通道管的壁厚Tow滿足 0. Imm彡Tow彡0. 35mm的范圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，各個(gè)微通道的寬度Wc滿足 0. 5mm ^ Wc ^ 1. 5mm 的范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，流入管連接到第一集管的下側(cè)，而流出管連接到第一集管的上側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中，第一集管和第二集管包括各自的前箱和各自的后箱。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，還包括對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)微通道管的多個(gè)翅片，每個(gè)翅片包括矩形板。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的熱交換器，其中，每個(gè)翅片包括前排切口和后排切口，以使前排微通道管和后排微通道管分別安裝在前排切口和后排切口中；套環(huán)，垂直于翅片主體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱交換器，該熱交換器具有這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，微通道管分別安裝在用于熱交換器的相應(yīng)的平直翅片的兩側(cè)，從而實(shí)現(xiàn)排水和熱傳遞性能提高。該熱交換器包括第一集管，豎直地延伸，并與流入管和流出管連接；第二集管，與第一集管隔開限定的距離，且被布置為平行于第一集管；多個(gè)微通道管，水平地布置，同時(shí)在豎直方向上彼此隔開限定的間隙，且在第一集管和第二集管之間按照前排和后排布置，所述多個(gè)微通道管中的每個(gè)包括多個(gè)微通道。
文檔編號(hào)F25B39/00GK102563980SQ20111034172
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者早瀨岳, 金東炫, 金榮珉 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社