[發(fā)明專利]一種全鋁管翅式平行流換熱器及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110143293.5
• 申請日: 2011-05-23
• 公開（公告）號: CN102798253A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 翟昱民
• 申請（專利權(quán)）人: 王康平;翟昱民;姬衛(wèi)
• 主分類號: F25B39/00
• 分類號: F25B39/00;F28F1/40;F28F21/08;B23K1/00;B23K35/28
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種平行流換熱器，尤其涉及一種全鋁管翅式平行流換熱器。

背景技術(shù)

平行流熱交換器易于優(yōu)化分配冷媒流動和傳熱特性，具有較高的換熱效率。現(xiàn)有平行流換熱器多采用板翅式結(jié)構(gòu)，其換熱單元如圖1所示，這些換熱單元組成的換熱器如圖2所示，這種板翅式換熱單元組成的換熱器因?yàn)椤鞍濉?通常為微通道扁管的平側(cè)面)的存在，導(dǎo)致空氣側(cè)的冷凝水無法順利下行排除，影響換熱效率，如果將換熱器在空調(diào)中用于室外側(cè)熱交換器，在低溫制熱工況下，極易發(fā)生冰堵，甚至導(dǎo)致空調(diào)無法運(yùn)行。與此相對，傳統(tǒng)型管翅式換熱器，由于冷凝排水機(jī)理較佳，基本不存在此類問題，而得以大量使用，熱泵型空調(diào)機(jī)室外側(cè)換熱器中，銅管鋁翅式換熱器占有絕對主導(dǎo)地位。

近年來，首先在汽車空調(diào)中廣泛使用的平行流全鋁換熱器不使用銅材，如CN201706910U公開了一種車用全鋁管片式換熱器，在復(fù)合鋁翅片與鋁合金管之間加入低熔點(diǎn)鋁合金，采用釬焊工藝將其融化，使鋁合金翅片與鋁合金管連接成一體，具有成本低，換熱效率高、體積較小、制冷劑充注量少的顯著優(yōu)點(diǎn)。如果全鋁換熱器在產(chǎn)量巨大的家用、商用空調(diào)器上得以應(yīng)用，必將產(chǎn)生明顯的社會效益。然而，由于傳統(tǒng)平行流換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得其在用作蒸發(fā)器時，對冷凝水的排出非常不利。尤其是用于室外換熱器時，在空調(diào)制熱運(yùn)行過程中，室外換熱器表面將會逐漸結(jié)霜，進(jìn)而結(jié)冰，堵塞空氣通道，最終使得換熱器能力急劇下降而導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)工作非正常，甚至在巨大的系統(tǒng)壓差工作下的空調(diào)系統(tǒng)有可能致使壓縮機(jī)被迫關(guān)機(jī)，甚至使壓縮機(jī)失效而導(dǎo)致整個空調(diào)機(jī)的無效甚至完全損壞。

目前的銅管鋁翅式換熱器的機(jī)械加工方式效率較低，數(shù)十個管間連接彎頭機(jī)械化焊接技術(shù)復(fù)雜，設(shè)備成本高，目前尚不成熟，必須手工焊接；漲管效率較低，尤其是對小管徑內(nèi)螺紋鋁管的漲管沒有成熟工藝，漲管帶來日后長期使用由于張力不均勻產(chǎn)生松動接觸熱阻增大帶來整機(jī)性能下降，能耗增加，且銅鋁之間存在固有的電位差，鋁片與銅管交織在一起后，因銅管和翅片之間存在接觸面，不可避免地產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)(即電化學(xué)腐蝕)，很容易生成氧化合物即三氧化二鋁，像一層鎧甲牢牢地包裹在銅管表面，導(dǎo)致熱交換效率大大降低，空調(diào)在使用半年后，其能效比要下降10％左右，在使用4～5年時，其能效比要下降40％左右，同樣制冷量的耗電量接近新空調(diào)的兩倍。

隨著銅在地球上的儲存量日漸減少，現(xiàn)有銅礦僅可使用約45年，這就決定了銅價(jià)必然持續(xù)走高，使得空調(diào)器成本不斷增高。而且，在同等體積用量的情況下，銅的重量是鋁的3倍以上，也使空調(diào)器的制造成本居高不下。現(xiàn)有探明的鋁的存量可用270年，價(jià)格較低，江蘇興榮的科技工作者在2005年發(fā)明了銅鋁復(fù)合管替代純銅管用于空調(diào)“兩器”的連接，獲得了令人意想不到的效果，不但空調(diào)的能效比提高3％～5％，而且還不會形成電化學(xué)腐蝕，使得空調(diào)使用壽命大大延長，因此可以節(jié)銅85％，空調(diào)生產(chǎn)成本也得以降低，如果采用全鋁制造換熱器，其成本將進(jìn)一步下降。

US5632329A公開了一種空氣冷卻式冷凝器，其說明書附圖顯示該冷凝器為拼裝式大型結(jié)構(gòu)的管翅式平行流換熱器，由于該冷凝器用于大型化工設(shè)備分餾器的蒸氣冷卻，無需解決冷凝水下行和冰堵問題，其用途不同于熱泵空調(diào)器系統(tǒng)。CN101029808公開了一種圓管平行流換熱器，該換熱器只是用圓管代替扁管，仍采用折疊式翅片，冷凝水因翅片阻擋仍然難以下行排除。CN102032718A公開了一種平行流翅片式換熱器，僅僅提供了一種總體技術(shù)方案，并未對平行流翅片式換熱器的結(jié)構(gòu)方案給以充分公開。

平行流換熱器可實(shí)現(xiàn)全鋁制造且換熱效率高，易于優(yōu)化分配冷媒流動和傳熱特性，我國的主要家用空調(diào)器生產(chǎn)廠家近年來不約而同開展了平行流換熱器的研究，格力電器于2006年申請了中國專利，海信科龍和廣東美的分別于2008年和2009年開始了相關(guān)專利的申請工作，但他們的研究都采用板翅式平行流換熱器，由于難以解決冰堵問題，多用于空調(diào)室內(nèi)蒸發(fā)器，迄今為止，尚未見全鋁管翅式平行流換熱器的公開文獻(xiàn)及產(chǎn)品實(shí)物。

隨著我國對家用電器節(jié)能水平的要求越來越高，以及空調(diào)廠家面臨的生產(chǎn)成本壓力越來越大，為具有較高換熱效率的全鋁平行流換熱器帶來了廣闊的應(yīng)用前景。同時，隨著電動汽車的發(fā)展，未來全電動汽車極有可能采用熱泵式空調(diào)制熱，無論是家用空調(diào)還是汽車空調(diào)或其它用途的熱泵式空調(diào)，都必須解決冷凝水排放和除霜問題，制約了板翅式平行流換熱器的使用，全鋁管翅式平行流換熱器的研究和開發(fā)就尤為必要。

發(fā)明內(nèi)容