本發(fā)明總體涉及流體系統(tǒng)中的換熱器。特別是，本發(fā)明涉及一種鋁釬焊微通道換熱器的改進結構，該換熱器被構造作為空調系統(tǒng)或者制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器。

背景技術：

在一些應用中，換熱器被用來冷卻或者加熱某些流體，例如空調和/或制冷應用中的冷卻流體或者制冷劑。在汽車工業(yè)中，換熱器可以用于冷卻或加熱例如機油和傳動液等流體。在各種這樣的應用中，換熱器典型地從熱流體源接收熱流體。然后換熱器將流體冷卻并將冷卻流體輸送回流體系統(tǒng)中。

在常規(guī)的空調和/或制冷系統(tǒng)中，管翅式換熱器接收來自于常規(guī)的膨脹裝置的相對低壓的制冷劑液體。例如，相對高壓的制冷劑液體從冷凝器流到膨脹裝置，例如混合式滑閥，其被構造為限制流體從中流動。由于流體流過膨脹裝置，相對高壓的制冷劑液體變成相對低壓的制冷劑液體。隨后相對低壓的制冷劑液體被引入到換熱器或者蒸發(fā)器。

空調和/或制冷系統(tǒng)的用戶目前期望的是微通道換熱器。然而，這樣的微通道換熱器要求比常規(guī)的膨脹裝置或者閥所能達到的要更精確地控制空調和/或制冷系統(tǒng)中制冷劑的流動。

此外，膨脹裝置的最佳位置是盡可能靠近換熱器設置。然而，已知的微通道換熱器卻不期望出現(xiàn)這樣的生產(chǎn)工藝。例如在生產(chǎn)的過程中，微通道換熱器的組件，例如微通道管、入口集箱和出口集箱典型地由鋁形成，并通過釬焊附接。這種釬焊方式需要將組裝后的微通道換熱器暴露在1100°f或者更高的溫度下。在焊接操作中，如果閥體置于或靠近于微通道換熱器上，這樣極高的釬焊溫度會使常規(guī)的膨脹閥的閥體中的任何加工孔出現(xiàn)不期望的變形。

因此，如果在釬焊之前，將常規(guī)的膨脹閥的閥體附接至換熱器，只能在釬焊后才能實現(xiàn)確保膨脹閥閥體所需孔徑所必需最后加工步驟。這樣的次序是必要的，因為在閥體中加工出的孔會由于用在釬焊操作中所用的熱量而變形大約30μm那么多。常規(guī)膨脹閥體上的典型的加工孔具有大約+/-5μm的直徑公差，而且如果釬焊操作是在孔加工后進行的，則釬焊的操作會導致加工孔超出公差。因此，在常規(guī)膨脹閥的生產(chǎn)中，任何必須的釬焊操作都是在孔加工前進行。這樣的工藝妨礙了釬焊之前常規(guī)膨脹閥體向換熱器的形成或附接。

因此，理想的是提供一種用于鋁釬焊微通道換熱器的改進結構，其包括形成在其中或附接在其中的膨脹裝置、換熱器的入口，該改進結構提供了制冷劑流過空調和/或制冷系統(tǒng)的精確控制。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種用于鋁釬焊微通道換熱器的改進結構，其被構造用作空調或制冷系統(tǒng)中的蒸發(fā)器。在一個實施例中，被構造用作流體冷卻系統(tǒng)中的蒸發(fā)器的微通道換熱器包括入口集箱、出口集箱、以及在入口集箱與出口集箱之間延伸并與入口集箱和出口集箱流體連通的多個微通道管。微型閥驅動的混合式滑閥附接至入口集箱并與入口集箱流體連通。

在第二實施例中，一種組裝鋁釬焊微通道換熱器的方法，所述鋁釬焊微通道換熱器被構造用作流體冷卻冷系統(tǒng)中的蒸發(fā)器，所述方法包括將入口集箱、出口集箱以及多個微通道管組裝在一起以限定換熱器子組件，其中微通道管在入口集箱和出口集箱之間延伸并與入口集箱和出口集箱流體連通。閥塊被組裝到換熱器子組件的入口集箱，在釬焊過程中，換熱器子組件和閥塊釬焊在一起。

在另一實施例中，一種鋁釬焊微通道換熱器，其構造用作流體冷卻系統(tǒng)中的蒸發(fā)器，所述鋁釬焊微通道換熱器包括入口集箱、出口集箱、以及在入口集箱以及出口集箱之間延伸并與入口集箱和出口集箱流體連通的多個微通道管。閥塊附接至入口集箱的入口，并與入口集箱流體連通，并且構造成在其中容放微型閥驅動的混合式滑閥。閥塊包括微型閥組件孔和形成在其中的滑閥組件孔。微型閥組件安裝在微型閥組件孔內(nèi)，滑閥組件安裝在滑閥組件孔內(nèi)。封閉件附接在滑閥組件孔內(nèi)，并構造成將滑閥組件保持在滑閥組件孔內(nèi)。閥導管構造成提供微型閥組件孔和滑閥組件孔之間的流體連通。微型閥組件包括構造為塞子的微型閥安裝體，采用該微型閥安裝體可以封閉微型閥組件孔，微型閥安裝體進一步通過在微型閥安裝體和形成在微型閥組件孔中的肩部之間限定的金屬對金屬干涉密封而以防漏方式安裝在微型閥組件孔內(nèi)。封閉件也通過在封閉件和形成在滑閥組件孔中的肩部之間限定的金屬對金屬干涉密封而以防漏方式安裝在滑閥組件孔內(nèi)。

結合附圖，通過下文的優(yōu)選實施例的詳細說明，本領域技術人員會對本發(fā)明的各個方面更加清楚。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的微通道換熱器的正視圖。

圖2是圖1所示的閥塊的放大正視圖，為了清楚，示出了第一級微型閥和第二級滑閥組件。

圖3是圖1和圖2所示的閥塊的備選的放大正視圖，示出了其中的微型閥組件孔和滑閥組件孔。

圖4是圖1至圖3所示的閥塊的仰視圖。

圖5是沿圖4的線5-5截取的截面圖。

圖6是圖1至圖4所示的閥塊的仰視圖，為了清楚，去掉了第一級微型閥和第二級滑閥組件。

圖7是沿圖6的線7-7截取的截面圖。

圖8是沿圖6的線8-8截取的截面圖。

圖9是圖2和圖5所示的第一級微型閥組件的端面視圖。

圖10是沿圖9的線10-10截取的截面圖。

圖11是圖2和圖5所示的第二級滑閥組件的端面視圖。

圖12是沿圖11的線12-12截取的截面圖。

具體實施方式

現(xiàn)在參見附圖，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的改進的換熱器10。所示出的換熱器為鋁釬焊微通道換熱器，其構造成用作空調系統(tǒng)或者制冷系統(tǒng)(未示出)中的蒸發(fā)器。在此所述的改進也可用于其它應用中的換熱器，例如機動車的流體系統(tǒng)中。

換熱器10包括：入口集箱12，其構造成用于接收來自于空調系統(tǒng)或者制冷系統(tǒng)(例如來自以5示意性所示的冷凝器)的冷卻流體；以及出口集箱14，構造成用于排出冷卻流體。入口集箱12包括限定入口12的第一遠端以及封閉的第二近端12b。多個常規(guī)的微通道管16在入口集箱12與出口集箱14之間延伸，并與入口集箱12和出口集箱14流體連通。入口供給管18向入口集箱12提供冷卻流體，并在入口集箱12與空調系統(tǒng)和/或制冷系統(tǒng)的一部分(例如冷凝器5)之間流體連通。出口供給管20連接到出口集箱14，并在出口集箱14與空調系統(tǒng)和/或制冷系統(tǒng)的一部分(例如以7示意性所示的壓縮機)之間流體連通。

入口集箱12、出口集箱14以及微通道管16通常由鋁形成，并通過釬焊附接?；蛘撸肟诩?2、出口集箱14以及微通道管16可以由其他金屬和非金屬材料形成，例如銅。

如圖2至5最佳所示的，改進的膨脹裝置構造為微型閥驅動的混合式滑閥22。該混合式滑閥22為具有第一級微型閥56和第二級滑閥組件32的雙級比例控制閥。在圖2、7和8中，為了清楚，去掉了第一級微型閥56和第二級滑閥組件32。

混合式滑閥22包括閥體或閥塊24，其限定了構造成用于接收微型閥組件28的第一或微型閥組件孔26，以及構造成用于接收滑閥組件32的第二或滑閥組件孔30。周向延伸的肩部27形成在微型閥組件孔26的表面中，并且限定了密封表面。

閥塊24為基本矩形的棱柱形狀，具有第一端24a和第二端24b。閥導管34附接在閥塊24的側壁上，并提供在微型閥組件孔26中的微型閥組件28與滑閥組件孔30中的滑閥組件32之間的流體連通。

環(huán)形流體入口配件36從閥塊24向外延伸并且構造成具有安裝于其中的入口供給管18。環(huán)形流體出口配件38與流體入口配件36相反地從閥塊24向外延伸，并且構造成具有安裝于其中的入口集箱12。

流體流動通道40和42形成在閥塊24中，分別提供在入口供給管18與滑閥組件孔30以及微型閥組件孔26之間的各自的流體連通。流體流動通道44和46也形成在閥塊24上，分別提供入口集箱12和滑閥組件孔30之間、以及滑閥組件孔30和微型閥組件孔26之間的流體連通。

如圖5和10所示，微型閥組件28包括微型閥安裝體48，該微型閥安裝體48構造成塞子，利用該塞子可以封閉微型閥組件孔26。安裝體48可通過任何合適的方式密封地固定在微型閥組件孔26中，所述任何合適的方式例如焊接、壓配合、軋制、立樁，或者如所示的，通過螺紋連接保持就位，并且通過在微型閥組件孔26內(nèi)的肩部27和安裝體48之間形成金屬對金屬干涉密封s1而防漏。此外，一個或多個密封件或o形環(huán)50和52可以分別設置在形成于安裝體48外表面上的周向延伸的密封溝槽49a和49b內(nèi)。

電連接器54從安裝體48的第一軸向端48a向外延伸。微型閥56可以通過任何合適的方法例如焊接安裝到安裝體48的第二軸向端48b。

電連接器(例如柱或銷58)延伸穿過在安裝體48的第一端48a中形成的腔59與安裝體48的第二端48b之間的通道51(參見圖10)?？梢栽诎惭b體48的第二端48b處在通道51和銷58之間設置玻璃密封53，以使通道51相對于流體腔66密封，如下文描述。第一電連接器(例如金屬絲60)經(jīng)由電連接器54將銷58電連接至電源(未示出)。第二連接器(例如金屬絲62)在微型閥安裝體48的第二端48b將微型閥56電連接至銷58。

大致杯狀的蓋64在安裝體48的第二端48b附接至安裝體48的外表面。蓋64具有大致圓柱形的外表面，并在其端壁中包括開口65，該開口限定流體在微型閥56與滑閥組件孔30之間經(jīng)由流體導管34的流動路徑。蓋64的內(nèi)部限定腔66，在該腔66內(nèi)安裝微型閥56。所示出的蓋64優(yōu)選由玻璃纖維尼龍形成。或者，蓋64可以由任何理想的聚合物或者其他材料形成。

流體流動管道48和70(參見圖10)形成在安裝體48中。流體流動管道68提供入口供給管18與微型閥56之間的流體連通。流體流動管道70提供微型閥56與流體流動通道46之間的流體連通。

參見圖5和圖7，滑閥組件孔30包括第一直徑部分30a、第二直徑部分30b和第三直徑部分30c。第二直徑部分30b大于第一直徑部分30a，但小于第三直徑部分30c。此外，周向延伸的肩部31形成在滑閥組件孔30的表面中，并限定密封表面。

參見圖5和圖12，示出了根據(jù)本發(fā)明的改進的滑閥組件32的第一實施例。滑閥組件32包括滑動安裝在套筒78內(nèi)的大致圓柱形的閥芯76。第一周向延伸的流體流動溝槽72限定在套筒78和滑閥組件孔30的第二直徑部分30b的內(nèi)表面之間，第二周向延伸的流體流動溝槽74限定在套筒78與滑閥組件孔30的第三直徑部分30c的內(nèi)表面之間。

閥芯76包括形成在其中的軸向延伸的孔80，該軸向延伸的孔80從開放的第一端76a延伸到閥芯76的封閉的第二端76b。閥芯76的第一端76a包括限定肩部84的直徑縮小部分82。大致杯狀的插件81在閥芯76的開放的第一端76a處附接于孔80內(nèi)。反饋壓力室83可限定在該插件81的內(nèi)部。該插件81具有大致圓柱形的外表面并在其端壁中包括開口85，該開口限定流體在反饋壓力室83與閥芯孔80之間的流動路徑。

第一周向延伸溝槽86形成在閥芯76的外表面上介于第一端76a與第二端76b中間。第二周向延伸溝槽88在閥芯76的第一端76a附近形成在閥芯76的外表面上，第三周向延伸溝槽90在閥芯76的第二端76b附近形成在閥芯76的外表面上。周向延伸壓力溝槽92也在第二軸向端76b和第三周向延伸溝槽90之間形成在閥芯76的外表面上。

第一橫向流體通道94在孔80和第二周向延伸溝槽88之間穿過閥芯76的側壁形成，第二橫向流體通道96在孔80和第三周向延伸溝槽90之間穿過閥芯76的側壁形成。第三橫向流體通道98在孔80和周向延伸壓力溝槽92之間穿過閥芯76的側壁形成。

套筒78大致為圓柱形并包括形成在其中的軸向延伸的閥芯孔100，該閥芯孔100從套筒78的開放的第一端78a延伸至開放的第二端78b。

第一周向延伸的密封部分102形成在套筒78的外表面上，并限定第一周向延伸的密封溝槽102a。第二周向延伸的密封部分104也形成在套筒78的外表面上，并限定第二周向延伸的密封溝槽104a。此外，第三周向延伸的密封部106形成在套筒78的外表面上，并限定第三周向延伸的密封溝槽106a。

第一環(huán)形密封108a(例如o形環(huán))可以設置在第一周向延伸的密封溝槽102a內(nèi)。同樣，第二和第三環(huán)形密封108b和108c(例如o形環(huán))可分別設置在第二和第三周向延伸的密封溝槽104a和106a內(nèi)。

周向延伸的入口流體流動溝槽110限定在第二和第三密封部分104和106之間的套筒78的外表面中。同樣，周向延伸的出口流體流動溝槽112限定在第一和第二密封部分102和104之間的套筒78的外表面上。

至少一個主流體流動入口通道114在孔100和入口流體流動溝槽110之間穿過套筒78的側壁形成；至少一個主流體流動出口通道116在孔100和出口流體流動溝槽112之間穿過套筒78的側壁形成。另外，至少一個反饋流動入口通道118在孔100與入口流體流動溝槽110之間穿過套筒78的側壁形成；以及至少一個反饋流動出口通道120在孔100和出口流體流動溝槽112之間穿過套筒78的側壁形成。

第一帽腔122形成在套筒78的第一端78a，第二帽腔124形成在套筒78的第二端78b。封閉件或帽126安裝在第一和第二帽腔122和124的每一個內(nèi)，并且可以通過任何期望的方式附接在其中，例如通過螺紋連接、立樁或通過焊接。帽126可以包括一個或多個穿過其中形成的流體通道127(參見圖5)。

滑閥組件32通過封閉件或塞子128保持于滑閥組件孔30內(nèi)。塞子128包括構造成螺紋附接于滑閥組件孔30內(nèi)的螺紋部分128a?；蛘撸?28可以通過任何合適的方式密封地固定在滑閥組件孔30內(nèi)，例如通過焊接、壓配合、軋制或立樁，并且通過在滑閥組件孔30內(nèi)的肩部31和塞子128之間形成金屬對金屬干涉密封s2而防漏(參見圖5)。

彈簧130在套筒78的第一端78a的帽126與閥芯76的肩部84之間延伸。彈簧130將閥芯76的第二端76b推向套筒78的第二端78b，由此迫使閥芯76進入到非驅動或關閉的位置，如圖5和圖12所示。在關閉位置，主流體流動出口通道116被閥芯76關閉，從而阻止流體流過滑閥組件32。在關閉位置，反饋流動入口通道118也被閥芯76關閉，但是反饋流動出口通道120打開并與出口流體流動溝槽112、第二周向延伸溝槽88和第一橫向流體通道94流體連通?？刂剖?66可以限定在閥芯76的第二端76b的軸向端面與相鄰的第二帽128之間。

在操作時，當需要操作滑閥組件32并使流體通過其中時，可以驅動微型閥56。從微型閥56排出的流體在閥芯76的第二端76b上控制指令壓力。作用在閥芯76的第二端76b上的指令壓力抵抗彈簧130的力推動閥芯76(當參見圖12時是向右的)。

這樣，當驅動時，微型閥56使閥芯76從關閉位置向完全驅動或者完全打開位置(未示出)以及在關閉位置與完全打開位置之間的多個部分打開位置(未示出)移動。在完全打開位置，主流體流動入口通道114以及主流體流動出口通道116打開，由此允許流體主要流過滑閥組件32，即，流過主流體流動入口通道114、閥芯76的第一周向延伸溝槽86、以及主流體流動出口通道116。在完全打開位置，反饋流動出口通道120被閥芯76關閉，但是反饋流動入口通道118打開并與入口流體流動溝槽110、第三周向延伸溝槽90和第二橫向流體通道96流體連通。

周向延伸的壓力溝槽92和流體通道98與孔80流體流通，并且構造成將控制室166與閥芯76周圍(即，當參見圖12時從壓力溝槽92的右側)可能泄露的流體隔離，并且可抵抗由微型閥56引發(fā)的流體壓力。由此，任何可能泄露至控制室166中的流體均會在孔114和反饋壓力室83內(nèi)進行壓力反饋。

有利的是，在組裝和釬焊換熱器10的過程中，即，在裝配和釬焊入口集箱12、出口集箱14、微通道管16、以及換熱器10需要的其他部件(未示出)時，閥導管34可以組裝和釬焊至閥塊24，且閥塊24可以組裝和釬焊至入口集箱12和入口供給管18。因此，改進的混合式滑閥22最好位于入口集箱12的入口12a處，以控制冷卻流體(例如制冷劑)流動到換熱器10中。此外，此處所述的微型閥組件28和滑閥組件32可在分別被組裝至微型閥組件孔26和滑閥組件孔30中之前被組裝和測試。

微通道換熱器例如微通道換熱器10可以達到與相似的常規(guī)管翅換熱器相同的冷卻能力，但是優(yōu)點是制冷劑充注量較低。進一步已知的是，微通道換熱器例如微通道換熱器10對制冷劑充注量的微小變化敏感，當制冷劑充注量有這種變化時，會導致無效率的操作。由最佳位于入口集箱12的入口12a處的微型閥驅動的混合式滑閥22提供的制冷劑流動的精確控制，以及由此制冷劑的充注量的精確控制，顯著地降低或者消除了微通道換熱器10的制冷劑充注量的不希望的波動。

在制造混合式滑閥22期間，在閥塊24釬焊到微通道換熱器10之前，可以在閥塊24中機加工微型閥26和滑閥組件孔30。

每個微型閥組件28和滑閥組件32可以獨立于閥塊24而形成和組裝。微型閥組件孔26和滑閥組件孔30由此可被加工的直徑公差大約是+/-5μm，而不受到來自微通道換熱器10上的釬焊操作的熱量的不利影響。一旦組裝好，微型閥組件28和滑閥組件32可分別安裝在微型閥組件孔26和滑閥組件孔30內(nèi)。

閥塊24中的滑閥組件孔30被構造成接收并固定安裝于其中的套筒78，而不是如常規(guī)膨脹閥中的滑動閥芯76。由于滑閥組件32可以通過金屬對金屬的干涉密封s1以及通過o形環(huán)108a、108b和108c而密封在滑閥組件孔30內(nèi)，滑閥組件孔30的直徑公差可相對大于常規(guī)膨脹閥中滑閥芯的公差，例如大約+/-50μm。

類似地，由于微型閥組件28可通過金屬對金屬的干涉密封s2以及通過o形環(huán)50、52而密封在微型閥組件孔26內(nèi)，微型閥組件孔26的直徑公差也可相對大于常規(guī)膨脹閥中的芯的公差，例如大約+/-50μm。

因此，滑閥組件孔30和微型閥組件孔26可以在釬焊前機加工，而不會引起滑閥組件孔30和微型閥組件孔26超出公差。在閥芯76與滑閥組件32中的套筒78之間可實現(xiàn)大約+/-5μm的相對小的公差，并且在生產(chǎn)過程中，獨立于生產(chǎn)和組裝閥塊24和閥塊24所附接的微通道換熱器10所要求的機加工、組裝和釬焊步驟或在與所述步驟分立的位置而保持。

由于閥芯76在套筒78內(nèi)由帽126封閉，滑閥組件32可以容易地并安全地移動，并且易于獨立于閥塊24和與閥塊24分立地測試，從而節(jié)省時間并降低成本。

已經(jīng)在優(yōu)選的實施方式中解釋和說明了本發(fā)明的原理和操作方式。但是，必須理解，在不脫離其精神或范圍的前提下，本發(fā)明可以用所具體解釋和說明的方式之外的其它方式進行實踐。