[發明專利]微通道換熱器

有效

• 申請號: 201110315878.0
• 申請日: 2011-10-18
• 公開（公告）號: CN102313401A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 王凱建;石景禎
• 申請（專利權）人: 杭州沈氏換熱器有限公司
• 主分類號: F25B39/00
• 分類號: F25B39/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 彭秀麗

技術領域

本發明涉及兩種流體之間以熱交換為目的的換熱部件；具體可以作為水和制冷工質之間進行熱能的傳遞的微通道換熱器。

背景技術

目前，換熱器領域里，微通道換熱器由于體積、重量相對較小，能夠滿足緊湊式換熱器的要求，是當今換熱器研究開發的新方向。

但是現存的用于熱泵系統的微通道換熱器，幾乎都是用扁平鋁管型材加上制冷工質和工作流體的進出口來實現，僅限于制冷工質和空氣之間的熱交換用的岔流型換熱器。如專利申請號200510012007.6，200810115272.0以及200510079932.0中闡述的用于熱泵的微通道換熱器，均在扁平鋁管型材的基礎上加上發明人的想法或者構成實物的發明。但上述三個發明存在著以下幾個問題：1.?換熱扁平管為鋁管型材，型材的尺寸為定值。對于微通道的水力學直徑選擇有限制，很難選到結構優化設計以后的鋁管型材。還有，目前受生產鋁管型材技術的限制，微通道之間的壁厚不能做到傳熱要求的尺寸（很薄），這樣使用扁平管為鋁管型材設計的微通道換熱器就不能成為微通道換熱器技術的方向。2.?制冷工質通過的微通道和空氣通過的翅片之間由于采用的是釬焊，由此產生的熱阻問題沒有解決。3.上述三個申請僅限于制冷工質和空氣之間熱交換用的岔流型換熱器。空氣和其它工作流體（比如水，不凍液，納米流體等），由于強制對流換熱系數的不同，所需要的傳熱面積就不同，換熱器的結構就完全不一樣。空氣的強制對流換熱系數比制冷工質要小2個數量級，所以制冷工質和空氣之間的熱交換用的岔流型換熱器需要把空氣側的傳熱面積設計得很大，因而換熱器的體積也就比較大。而水的強制對流換熱系數和制冷工質相比小一個數量級左右，所以換熱器就可以設計得緊湊，提高換熱效率，節省材料。

為解決上述問題，中國專利申請CN102116545A公開了一種微通道換熱器，其可以用于制冷工質和工作流體（比如水，不凍液，納米流體等）之間的熱交換，可以用于熱泵熱水器，熱泵鍋爐（ATW（Air?to?Water）），地源·水源熱泵等熱泵系統以及廢熱熱源熱泵系統。同時，其制冷工質通道與流體通道以及兩者之間的隔層通過原子擴散的方法結合，其沒有焊接產生的熱阻，單位體積中的傳熱面積大于七百。但是，該申請中，工作流體和制冷工質微通道的結構需要3層光蝕刻的金屬板片構成，由于生產過程中的加工零件數增加，不利于低成本大批量進行微通道換熱器的生產。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于現有微通道換熱器生產成本高的問題，提供一種實現低成本的微通道換熱器。

為解決上述技術問題，本發明的微通道換熱器，包括流體通道，所述流體通道的一端成型有工作流體入口和制冷工質出口；另一端成型有工作流體流出口和制冷工質入口，所述流體通道內設有換熱段，所述換熱段由多個相互平行的制冷工質通道與工作流體通道交替設置實現換熱，所述制冷工質通道與工作流體通道成型于疊置結合連接的金屬板之間，相鄰金屬板的至少一個側面上交替成型有制冷工質凹槽以及工作流體凹槽，所述金屬板經過連接后，制冷工質凹槽以及工作流體凹槽形成所述制冷工質通道與工作流體通道。

所述金屬板的一個側面交替成型有制冷工質凹槽以及工作流體凹槽，所述金屬板疊置結合連接。

所述金屬板的一個側面交替成型有制冷工質凹槽以及工作流體凹槽，另一個側面上成型有制冷工質凹槽，所述金屬板具有工作流體凹槽的側面疊置結合連接形成換熱單元，多個換熱單元疊置結合連接形成所述換熱段。

所述制冷工質通道與工作流體通道的水力學直徑之比為1：0.25-15。

所述制冷工質通道的水力學直徑為0.0675-0.5mm；所述工作流體微通道的水力學直徑為0.125-1mm。

所述制冷工質通道與工作流體通道的截面為根據加工條件可以為任意幾何形狀；優選的，截面形狀為矩形，所述金屬板的厚度Δ為所述制冷工質通道與工作流體通道之間的分隔壁厚度δ的0.5-2.5倍。

所述金屬板厚度Δ為0.19-0.7mm。

所述制冷工質通道與工作流體通道之間的分隔壁厚度δ為0.125-0.5mm。

所述金屬板的材質相同，并通過固體原子擴散方法將多層金屬板結合為整體。

所述金屬板的材質為不銹鋼、銅和鋁中的一種。