[發明專利]緊湊型換熱器用微通道及其原子擴散結合制造方法

無效

• 申請號: 200910025811.6
• 申請日: 2009-03-10
• 公開（公告）號: CN101509744A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 王凱建;環宇平;丁國良;諸小薇
• 申請（專利權）人: 江蘇三江電器集團有限公司
• 主分類號: F28F3/12
• 分類號: F28F3/12;F28F21/08;B23P15/26
• 代理公司: 淮安市科翔專利商標事務所
• 代理人: 韓曉斌

技術領域：

本發明涉及一種緊湊型微通道換熱器的制造方法，具體涉及用擴散結合技術制造用于熱泵熱水器，熱泵鍋爐以及地熱熱泵中使用的冷凝器，氣體冷卻器或者蒸發器的緊湊型微通道換熱器，屬于生產技術領域。

背景技術：

熱泵熱水器，熱泵鍋爐以及地熱熱泵使用的換熱器中，目前普遍用銅管來制造(套管式，外纏式，鑲嵌式等)。用銅管制造的換熱器，存在有體積大，使用銅管量多，單位體積中換熱面積少等問題，直接造成了資源消耗量大，建筑面積和空間的利用率小，使用制冷工質多等問題。為了解決銅管制造的換熱器所帶來的問題，板式換熱器被看好，現在開始逐漸在一些熱泵熱水器，熱泵鍋爐以及地熱熱泵中使用。板式換熱器，一般用不銹鋼來制造，在同樣換熱能力的條件下，和用銅管來制造的換熱器比較，重量和體積都大約可以減少一半以上，成為目前研究開發的一個方向。盡管板式換熱器克服了用銅管制換熱器的一些問題，可是依然沒有達到緊湊式換熱器的要求，即每一立方米中的換熱面積要達到七百以上。同時，板式換熱器的強制對流換熱系數小，通道中增強傳熱用翅片和通道材料之間的熱阻大，各個流道中流體分布不均勻等問題亟待解決。

研究開發微通道換熱器，作為今后板式換熱器替代物，已成為換熱器研究開發中的一個新的方向。在同樣換熱能力的條件下，微通道換熱器相對于板式換熱器具有體積更小，重量更輕(體積和重量對于板式換熱器，可以再減少一半以上)，能夠達到緊湊式換熱器的要求。但是，如何實現換熱器微通道的尺寸滿足傳熱，換熱的設計要求，如何消除傳熱，換熱過程中的熱阻，這對微通道換熱器的制造方法提出了新的要求。

微通道的制造方法，在專利申請號200510012007.6中有提及，可是能夠制造的微通道換熱器，使用目的是制冷工質和氣體之間的換熱，不能用于如熱泵熱水器，熱泵鍋爐以及地熱熱泵中使用的制冷工質和液體之間的換熱。專利申請號為200510011254.4的發明專利申請公開說明書中，陳述了一種微通道板翹式換熱器，其主體采用了板翹式換熱器的板束體結構，各層開有水力學直徑小于3mm溝槽的溝槽板分開加工好后再焊接成一個整體。板束體采用真空釬焊，板束體與封頭等采用手工氬弧焊。上述的微通道板翹式換熱器對于微米級水力學直徑的微通道換熱器能否適用，沒有明確。此明顯存在構成微通道換熱器的板束體之間由于釬焊產生的熱阻。

發明內容：

本發明的目的在于針對現有技術的不足，采用原子擴散結合的方法來制造微通道換熱器，用于熱泵熱水器，熱泵鍋爐以及地熱熱泵中使用的冷凝器，氣體冷卻器或者蒸發器。用原子擴散結合的方法來制造的微通道換熱器，消除了構成微通道換熱器金屬層間的熱阻，能夠根據傳熱，換熱以及流動性能設計的結果，耐壓強度，剛度的設計結果來決定微通道的水力學直徑，極大地提高單位體積換熱器的換熱能力，節省換熱器使用材料。

本發明是這樣實現的：緊湊型換熱器用微通道由若干個單元層相互疊加而成，每個單元層依次為制冷工質層、隔板層、工作流體層和隔板層。在所述的制冷工質層和工作流體層上均勻分布有若干個通道。

緊湊型換熱器用微通道原子擴散結合制造方法：首先對制冷工質層和工作流體層加工通道，然后將構成微通道的所有單元層疊加放入處于真空狀態的腔體內加溫加壓；最后制冷工質層、工作流體層和隔板層的表面產生原子擴散，相互結合為和金屬微細結構一樣的整體。

本發明與現有換熱器用微通道制造方法相比，具有以下顯著的優點和突出的效果：

1.完全消除了微通道中由于焊接產生的熱阻。

2.完全滿足任何微通道的設計的水力學直徑要求。

3.完全能夠承受任何熱流體換熱在高溫和高壓條件下的條件。

正是因為采用原子擴散結合的方法來制造微通道換熱器有如上所述的特點，因此，在同樣換熱能力的條件下，和正在使用中的套管式換熱器相比，體積可以減小一百倍以上。重量可以減小到八分之一以下，單位體積中的傳熱面積大于七百，達到了緊湊型換熱器定義的指標。實現了沒有熱阻，工作流體和制冷工質兩側都是微米級通道的液體和制冷工質換熱的微通道換熱器。使用上述微通道的熱泵產品，可以做得緊湊，減小建筑物的占有面積或者空間，提高性能，減少制冷工質的使用量。

附圖說明：

圖1為金屬原子擴散結合過程的示意圖

圖中，A和B分別是原子擴散結合前的獨立金屬

(a)表示了兩片疊放以后的情形

(b)表示了加溫，加壓以后，在金屬之間的原子擴散過程

(c)表示了原子擴散兩片獨立金屬結合的結果

圖2為制冷工質層，隔板層，工作流體層的結構示意圖。