多通道熱交換器散熱片的制作方法

專利名稱：多通道熱交換器散熱片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及多通道熱交換器散熱片。本申請(qǐng)要求于2009年8月7日遞交的名稱為“多通道熱交換器散熱片”的美國(guó)臨 時(shí)申請(qǐng)第61/232，119號(hào)的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益。
背景技術(shù)：
熱交換器用于暖通空調(diào)以及制冷(HVAC&R)系統(tǒng)。多通道熱交換器通常包括用于 使制冷劑流過熱交換器的多通道管。每一多通道管可以包括多個(gè)獨(dú)立的流道。當(dāng)流體—— 諸如制冷劑——流過流道時(shí)，流體可以與在所述多通道管之間流動(dòng)的外部流體——諸如空 氣——進(jìn)行熱交換。多通道熱交換器可以用于小噸位(tonnage)系統(tǒng)——諸如住宅系統(tǒng)， 或用于大噸位系統(tǒng)——諸如工業(yè)冷凍器系統(tǒng)。散熱片被置于多通道管之間，以便于在所述管內(nèi)容納的制冷劑和掠過所述管的外 部空氣之間進(jìn)行熱傳遞。通常地，多通道熱交換器包括放置在相鄰的管之間并平行于這些 管的成套的波紋散熱片。所述散熱片的頂部可以被釬焊(brazed)或以其他方式接合至所 述相鄰管。但是，由于所述頂部之間的空隙相對(duì)較小，散熱片上可能易于積水，從而因封閉 空氣的流動(dòng)路徑而降低熱傳遞能力。這對(duì)于在戶外位置起蒸發(fā)器作用的熱交換器——諸如 熱泵——尤其存在問題。大體在管橫向延伸的板狀散熱片可以被用于代替波紋散熱片來抑制冷凝液的聚 積。一般通過將多個(gè)管插入穿過散熱片中的開口且接著使這些管向外擴(kuò)張來裝配板狀散熱 片熱交換器?？梢栽诠苤胁迦氩迦?bullet)或類似物體以使管在散熱片中擴(kuò)張。但是，多 通道管中的多個(gè)獨(dú)立流道可能使得這類裝配存在問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種熱交換器，其包括第一歧管，第二歧管，以及與第一和第二歧管流 體連通的多個(gè)多通道管，每個(gè)多通道管具有多個(gè)穿過多通道管的截面延伸的大體平行的流 動(dòng)路徑。所述熱交換器也包括多個(gè)散熱片和多個(gè)突起，所述多個(gè)散熱片聯(lián)接至所述多個(gè)多 通道管，所述散熱片具有圍繞所述截面布置的開口，以及所述多個(gè)突起伸入所述開口以接 觸開口內(nèi)的多通道管。本發(fā)明也涉及熱交換器散熱片，其包括導(dǎo)熱材料片；細(xì)長(zhǎng)開口，其形成在該片中 以用于接收多通道管；以及多個(gè)突起，其延伸進(jìn)入每個(gè)開口以用于一旦所述多通道管插入 穿過所述開口就接觸所述多通道管。本發(fā)明還涉及一種用于制造熱交換器的方法，該方法包括將覆有釬焊合金 (braze alloy)的多通道管插入穿過多個(gè)開口，其中每個(gè)開口布置在導(dǎo)熱材料片上，多個(gè)突 起延伸進(jìn)入所述開口以接觸所述多通道管；以及將所述多通道管和所述導(dǎo)熱材料片輸送通 過加熱爐，以通過將釬焊合金保持在所述多個(gè)突起之間而永久性地將所述多通道管接合至 所述導(dǎo)熱材料片。


圖1是使用具有帶凸塊(nubbed)散熱片的熱交換器的商業(yè)或工業(yè)HVAC&R系統(tǒng)的 示例性實(shí)施方案的圖示。圖2是使用具有帶凸塊散熱片的熱交換器的住宅HVAC&R系統(tǒng)的示例性實(shí)施方案 的圖示。圖3是圖2示出的戶外單元的分解圖。圖4是可以使用一個(gè)或多個(gè)具有帶凸塊散熱片的熱交換器的示例性空調(diào)系統(tǒng)的 概括性圖解。圖5是可以使用一個(gè)或多個(gè)具有帶凸塊散熱片的熱交換器的示例性熱泵系統(tǒng)的 概括性圖解。圖6是包括多通道管和帶凸塊散熱片的熱交換器的示例性實(shí)施方案的立體圖。圖7是圖6的熱交換器的一部分的局部分解圖。圖8是圖6中示出的其中一個(gè)散熱片的正視圖。圖9是圖8中示出的其中一個(gè)開口的詳細(xì)視圖。圖10是圖9中的開口具有插入該開口的管時(shí)的詳細(xì)視圖。圖11是另一具有凸塊的示例性散熱片的正視圖。圖12是使用凸塊型散熱片和彎管的多板熱交換器的一部分的立體圖。圖13是具有槽和凸塊的另一示例性散熱片的正視圖。圖14是具有插入所述開口的管的圖13的散熱片的正視圖。圖15是具有傾斜的槽和凸塊的另一示例性散熱片的正視圖。圖16是具有較大槽的另一示例性散熱片的正視圖。圖17是使用帶凸環(huán)的散熱片的熱交換器的一部分的局部分解圖。圖18是使用具有帶翼片的開口的散熱片的熱交換器的一部分的局部分解圖。圖19是圖18示出的其中一個(gè)散熱片的正視圖。圖20是具有帶翼開口的散熱片的另一實(shí)施方案的正視圖。圖21是用于制造熱交換器的方法的實(shí)施方案的流程圖。圖22是用于制造熱交換器的方法的另一實(shí)施方案的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1和圖2描述了熱交換器的示例性應(yīng)用，該熱交換器使用了帶有用于保持多通 道熱交換器管的凸塊或凸出部(tab)的板狀散熱片。所述板狀散熱片通?？梢园ㄩ_口， 其中突起——諸如凸塊或翼片——伸入這些開口。在裝配中，當(dāng)突起與所述管接觸時(shí)這些 突起可能變形。在特定實(shí)施方案中，這些突起可以與所述管交界以將管與散熱片隔開，從而 形成用于容納釬焊合金的開口，釬焊合金在加熱時(shí)可以將所述管固定至散熱片。此外，所述 突起可以在散熱片和管之間產(chǎn)生過盈配合?？傮w上，這樣的系統(tǒng)可以應(yīng)用于一系列場(chǎng)合，既可用于HVAC&R領(lǐng)域也可用于該領(lǐng) 域以外。但在當(dāng)前構(gòu)想的應(yīng)用中，熱交換器可以用于住宅、商業(yè)、輕工業(yè)、工業(yè)、以及任何其 他加熱或冷卻一定體積或封閉空間——諸如住宅、建筑、結(jié)構(gòu)等——的應(yīng)用。此外，熱交換器可以用于工業(yè)應(yīng)用，適當(dāng)時(shí)用于各種流體的基本制冷和加熱系統(tǒng)。所述配置可能尤其適 合作為戶外蒸發(fā)器單元的熱交換器，諸如用于熱泵中的熱交換器。圖1示出了一種示例性應(yīng)用，在這一情況下是用于構(gòu)建環(huán)境管理的HVAC&R系統(tǒng)， 其可使用熱交換器。建筑10通過包括冷卻器12和鍋爐14的系統(tǒng)被冷卻。如所示，冷卻器 12被布置在建筑10的房頂上，且鍋爐14位于地下室中；不過，冷卻器和鍋爐也可以位于鄰 近該建筑的其他設(shè)備房間或區(qū)域。冷卻器12是空氣冷卻或水冷卻裝置，其進(jìn)行制冷循環(huán)以 將水冷卻。冷卻器12可以是獨(dú)立單元或者也可以是包括其他設(shè)備——諸如鼓風(fēng)機(jī)和/或 集成空氣處理器——的單獨(dú)的整套裝置的一部分。鍋爐是一封閉容器，包括了用于加熱水 的爐具。來自冷卻器12和鍋爐14的水通過水管16穿過建筑10進(jìn)行循環(huán)。水管16被布 線至位于建筑10的部分內(nèi)的在各獨(dú)立樓層的空氣處理器18。空氣處理器18被聯(lián)接至適于在空氣處理器之間分配空氣的管道系統(tǒng)20。在特定 實(shí)施方案中，管道系統(tǒng)可以從外部入口(未示出)接收空氣。空氣處理器18包括使來自冷 卻器12的冷水和來自鍋爐14的熱水進(jìn)行循環(huán)的熱交換器，以提供加熱或冷卻的空氣。空氣 處理器18中的風(fēng)扇抽吸空氣穿過熱交換器，并將調(diào)節(jié)后的空氣引導(dǎo)至建筑10內(nèi)部的環(huán)境， 諸如房間、公寓、或辦公室，以將環(huán)境維持在指定溫度?？刂蒲b置——這里示出的包括恒溫 器22——可以用于指定調(diào)節(jié)后空氣的溫度。控制裝置22也可以用于控制流經(jīng)或來自空氣 處理器18的空氣流。這一系統(tǒng)當(dāng)然也可以包括其他裝置，諸如調(diào)節(jié)水流和壓強(qiáng)的控制閥， 和/或檢測(cè)水、空氣等的溫度和壓強(qiáng)的溫度換能器(transducer)或開關(guān)。此外，控制裝置 可以包括與其他建筑控制或監(jiān)控系統(tǒng)集成或分立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，甚至遠(yuǎn)離該建筑的系統(tǒng)。圖2圖解了住宅加熱和冷卻系統(tǒng)。大體上，住宅24包括制冷劑導(dǎo)管26，其有效地 將室內(nèi)單元28聯(lián)接至戶外單元30。室內(nèi)單元28可以被放置在雜物間、閣樓、地下室等。戶 外單元30通常的位置鄰近住宅24的一側(cè)，并被外罩覆蓋以保護(hù)系統(tǒng)部件，以及防止落葉或 其他污染物進(jìn)入該單元。制冷劑導(dǎo)管26在室內(nèi)單元28和戶外單元30之間傳輸制冷劑，通 常主要在一個(gè)方向上傳輸液體制冷劑，并主要在相反方向上傳輸被蒸發(fā)的制冷劑。當(dāng)圖2中示出的系統(tǒng)作為空調(diào)運(yùn)行時(shí)，戶外單元30的熱交換器充當(dāng)了冷凝器，其 用于重新冷凝經(jīng)由冷卻劑導(dǎo)管26之一從室內(nèi)單元28流至戶外單元30的被蒸發(fā)的制冷劑。 在這些應(yīng)用中，室內(nèi)單元的熱交換器(標(biāo)記為參考數(shù)字32)充當(dāng)蒸發(fā)器。蒸發(fā)器32接收液 體制冷劑(其可以通過一膨脹裝置進(jìn)行膨脹，未示出)并在將其返回至戶外單元30之前蒸 發(fā)該制冷劑。戶外單元30抽吸環(huán)境空氣穿過它的側(cè)面(如指向該單元的側(cè)面的箭頭所示)，通 過風(fēng)扇(未示出)迫使空氣穿過該戶外單元的熱交換器，并排出所述空氣(如在該戶外單 元上方的箭頭所示)。當(dāng)作為空調(diào)運(yùn)行時(shí)，空氣被室內(nèi)單元的冷凝器熱交換器加熱，且在排 出該單元頂部時(shí)，溫度高于其進(jìn)入所述側(cè)面之時(shí)?？諝獗淮颠^室內(nèi)熱交換器32，并接著通過 管道系統(tǒng)20，穿過住宅24進(jìn)行循環(huán)，如出入管道系統(tǒng)20的箭頭所示。整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行維持 了由恒溫器22設(shè)置的所需溫度。當(dāng)在住宅內(nèi)檢測(cè)到的溫度高于恒溫器的設(shè)定點(diǎn)(超過一 較小量)時(shí)，空調(diào)將開始運(yùn)行，制冷用于循環(huán)穿過該住宅的額外的空氣。當(dāng)溫度到達(dá)設(shè)定點(diǎn) (減去一較小量)時(shí)，所述單元將暫時(shí)停止該制冷循環(huán)。當(dāng)圖2中的單元作為熱泵運(yùn)行時(shí)，熱交換器的作用是相反的。也即，戶外單元30 的熱交換器將充當(dāng)蒸發(fā)器，以蒸發(fā)制冷劑，因此冷空氣進(jìn)入戶外單元30，且空氣通過該戶外
6單元熱交換器。室內(nèi)熱交換器32將接收吹過它的空氣流，并將通過冷凝制冷劑而加熱該空氣。圖3圖示了圖2中示出的其中一個(gè)單元——在這一情形下是戶外單元30——的局 部分解圖。單元30包括圍繞單元30的側(cè)面的外罩34，以保護(hù)系統(tǒng)部件。鄰近外罩34的是 熱交換器36。蓋子38封住熱交換器36的頂部。在蓋子38和熱交換器36之間布置了泡沫 材料40。風(fēng)扇42位于蓋子38的開口內(nèi)，并由電動(dòng)機(jī)44供電。電線通路(wire way)46可 以用于將電動(dòng)機(jī)44連接至電源。風(fēng)扇罩48配合在蓋子38內(nèi)，并布置在風(fēng)扇上方，以防止 物體進(jìn)入該風(fēng)扇。熱交換器36安裝在基座50上?；?0為單元30的內(nèi)部部件提供了安裝表面和 結(jié)構(gòu)。壓縮機(jī)52布置在單元30的中央，并通過連接至在HVAC&R系統(tǒng)中循環(huán)制冷劑的導(dǎo)管 的接頭54和56，連接至HVAC&R系統(tǒng)中的另一單元——例如室內(nèi)單元?？刂坪?8容納了用 于戶外單元30的控制電路系統(tǒng)，并被外殼60保護(hù)。面板62可以用于將控制盒58安裝至 單元30。制冷劑通過蒸汽接頭54進(jìn)入單元30，并通過導(dǎo)管64流入壓縮機(jī)52?？梢詮乃?室內(nèi)單元(未示出)接收蒸汽。在經(jīng)過壓縮機(jī)52內(nèi)的壓縮后，制冷劑通過導(dǎo)管66流出壓 縮機(jī)，并經(jīng)由入口 68進(jìn)入熱交換器36。入口 68將制冷劑導(dǎo)入歧管或集管70。制冷劑從集 管70流過熱交換器36，流至歧管或集管72。制冷劑從集管72流回?zé)峤粨Q器36，并流出布 置在集管70上的出口 74。在流出熱交換器36后，制冷劑流過導(dǎo)管76到達(dá)液體接頭56，以 返回室內(nèi)單元，在室內(nèi)單元，所述步驟可以重新開始。圖4圖示了空調(diào)系統(tǒng)78，其可以使用具有帶凸塊的板狀散熱片的多通道管熱交換 器。制冷劑在封閉的制冷回路80內(nèi)流經(jīng)系統(tǒng)78。制冷劑可以是任何吸放熱量的流體。例如， 制冷劑可以是氫氯烴(HFC)基R-410A、R-407或R-134a，或者它可以是二氧化碳(R-744A) 或氨水(R-717)?？照{(diào)系統(tǒng)78包括控制裝置82，所述控制裝置使得該系統(tǒng)將環(huán)境冷卻至規(guī) 定的溫度。系統(tǒng)78通過使封閉的制冷回路80中的制冷劑循環(huán)通過冷凝器84、壓縮機(jī)86、膨 脹裝置88、以及蒸發(fā)器90而冷卻環(huán)境。制冷劑作為高溫高壓蒸汽進(jìn)入冷凝器84，并流過冷 凝器的多通道管。由電動(dòng)機(jī)94驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇92抽吸空氣穿過所述多通道管。該風(fēng)扇可以將 空氣推送或抽吸通過所述管。當(dāng)空氣流過所述管時(shí)，熱量從制冷劑蒸汽傳遞到所述空氣，產(chǎn) 生了加熱的空氣96并使得制冷劑蒸汽冷凝為液體。液體制冷劑接著流入膨脹裝置88，在該 裝置中，制冷劑膨脹為低溫低壓液體。通常，膨脹裝置88將會(huì)是熱膨脹閥(TXV)；不過，根 據(jù)其他示例性實(shí)施方案，該膨脹裝置也可以是節(jié)流孔或毛細(xì)管。在制冷劑流出該膨脹裝置 后，除液體制冷劑以外可能還存在一些蒸汽制冷劑。制冷劑從膨脹裝置88進(jìn)入蒸發(fā)器90并流過蒸發(fā)器多通道管。由電動(dòng)機(jī)100驅(qū)動(dòng) 的風(fēng)扇98抽吸空氣穿過多通道管。當(dāng)空氣流過所述管時(shí)，熱量從所述空氣傳遞到制冷劑液 體，產(chǎn)生了冷卻空氣102，并使得制冷劑液體被沸騰成為蒸汽。根據(jù)特定實(shí)施方案，所述風(fēng)扇 可以由抽吸流體穿過多通道管的泵代替。制冷劑接著作為低溫低壓蒸汽流入壓縮機(jī)86。壓縮機(jī)86減少了制冷劑蒸汽能 夠占據(jù)的體積，從而增加了蒸汽制冷劑的壓強(qiáng)和溫度。所述壓縮機(jī)可以是任何適合的壓縮 機(jī)，諸如螺桿式壓縮機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)、旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)、擺桿式壓縮機(jī)、渦旋式壓縮機(jī)或渦輪
7式壓縮機(jī)。壓縮機(jī)86通過由變速驅(qū)動(dòng)器(VSD)或直接由AC或DC電源提供動(dòng)力的電動(dòng)機(jī) 104驅(qū)動(dòng)。根據(jù)示例性實(shí)施方案，電動(dòng)機(jī)104從AC電源接收固定線電壓和頻率，雖然在特 定應(yīng)用中，電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)可以由可變電壓或頻率驅(qū)動(dòng)器完成。所述電動(dòng)機(jī)可以是開關(guān)磁阻 (SR)電動(dòng)機(jī)、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、電子整流永磁電動(dòng)機(jī)(electronically commutated permanent magnetmotor, ECM)、或任何其他適合的電動(dòng)機(jī)類型。制冷劑作為高溫高壓蒸汽排出壓縮機(jī) 86，并為進(jìn)入冷凝器以及再次開始該制冷循環(huán)做好準(zhǔn)備?？刂蒲b置82控制該冷卻循環(huán)的運(yùn)行，該裝置包括控制電路系統(tǒng)106、輸入裝置 108、以及溫度傳感器110?？刂齐娐废到y(tǒng)106被聯(lián)接至分別驅(qū)動(dòng)冷凝器風(fēng)扇92、蒸發(fā)器風(fēng) 扇98以及壓縮機(jī)86的電動(dòng)機(jī)94、100以及104?？刂齐娐废到y(tǒng)106使用從輸入裝置108和 傳感器110接收的信息，以確定在何時(shí)運(yùn)行驅(qū)動(dòng)該空調(diào)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)94、100和104。在特 定應(yīng)用中，輸入裝置可以是常規(guī)恒溫器。但是，輸入裝置并不限于恒溫器，更通常地，固定的 或可變的設(shè)定點(diǎn)的任意來源均可以使用?？梢园ū镜鼗蜻h(yuǎn)程的指令裝置、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和 處理器、以及手動(dòng)或自動(dòng)地設(shè)定由上述系統(tǒng)接收的溫度相關(guān)的信號(hào)的機(jī)械、電氣以及機(jī)電 裝置。例如，在住宅空調(diào)系統(tǒng)中，輸入裝置可以是向控制電路系統(tǒng)提供溫度設(shè)定點(diǎn)的可編程 24伏恒溫器。傳感器110確定環(huán)境空氣溫度，并將該溫度提供給控制電路系統(tǒng)106?？刂齐娐?系統(tǒng)106接著將從傳感器中接收的該溫度與從輸入裝置接收的溫度設(shè)定點(diǎn)相比較。如果所 述溫度較設(shè)定點(diǎn)高，控制電路系統(tǒng)106可以開啟電動(dòng)機(jī)94、100和104以運(yùn)行空調(diào)系統(tǒng)78。 控制電路系統(tǒng)可以執(zhí)行硬件或軟件控制算法以調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)。根據(jù)示例性實(shí)施方案，控制 電路系統(tǒng)可以包括模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器、微處理器、非易失存儲(chǔ)器、以及接口板。該系統(tǒng)中也 可以包括其他裝置，諸如檢測(cè)制冷劑、熱交換器、入口和出口空氣等的溫度和壓強(qiáng)的額外的 壓強(qiáng)和/或溫度換能器或開關(guān)。圖5圖示了熱泵系統(tǒng)112，其可以使用具有帶凸塊的板狀散熱片的多通道管熱交 換器。因?yàn)闊岜眉瓤捎糜诩訜嵋部梢杂糜诶鋮s，所以制冷劑流經(jīng)可逆的冷卻/加熱回路 114。制冷劑可以是任何吸放熱量的流體。所述加熱和冷卻的運(yùn)行由控制裝置116調(diào)節(jié)。熱泵系統(tǒng)112包括外部熱交換器118和內(nèi)部熱交換器120，其皆作為熱交換器而 運(yùn)行。根據(jù)熱泵運(yùn)行模式，每一熱交換器的功能可以是蒸發(fā)器或冷凝器。例如，當(dāng)熱泵系統(tǒng) 112運(yùn)行在冷卻(或“AC”)模式時(shí)，外部熱交換器118的功能是冷凝器，將熱量釋放至外部 空氣，而內(nèi)部熱交換器120的功能是蒸發(fā)器，從內(nèi)部空氣吸收熱量。當(dāng)熱泵系統(tǒng)112運(yùn)行 在加熱模式時(shí)，外部熱交換器118的功能是蒸發(fā)器，從外部空氣吸收熱量，而內(nèi)部熱交換器 120的功能是冷凝器，將熱量釋放至內(nèi)部空氣。換向閥122被置于熱交換器之間的可逆回路 114上，以控制制冷劑流的方向，從而在加熱模式和制冷模式之間切換熱泵。熱泵系統(tǒng)112還包括兩個(gè)計(jì)量裝置124和126，以在制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器之前減小 制冷劑的壓力和溫度。該計(jì)量裝置也調(diào)節(jié)流入蒸發(fā)器的制冷劑，以使進(jìn)入蒸發(fā)的制冷劑量 等于或約等于流入蒸發(fā)器的制冷劑量。所使用的計(jì)量裝置取決于熱泵的運(yùn)行模式。例如， 當(dāng)熱泵系統(tǒng)112運(yùn)行在冷卻模式下時(shí)，制冷劑繞過計(jì)量裝置124并在進(jìn)入充當(dāng)蒸發(fā)器的內(nèi) 部熱交換器120前流經(jīng)計(jì)量裝置126。在另一實(shí)施例中，當(dāng)熱泵系統(tǒng)112運(yùn)行在加熱模式 下時(shí)，制冷劑繞過計(jì)量裝置126并在進(jìn)入充當(dāng)蒸發(fā)器的外部熱交換器118前流經(jīng)計(jì)量裝置 124。根據(jù)其他的示例性實(shí)施方案，加熱和冷卻模式也可以使用同一計(jì)量裝置。所述計(jì)量裝
8置通常是熱膨脹閥(TXV)，但也可以是節(jié)流管或毛細(xì)管。制冷劑作為低溫低壓液體進(jìn)入蒸發(fā)器——在加熱模式中，其是外部熱交換器118， 冷卻模式中，其是內(nèi)部熱交換器120。一些蒸汽制冷劑也可以作為發(fā)生在計(jì)量裝置124或 126中的膨脹過程的結(jié)果而存在。制冷劑流過蒸發(fā)器中的多通道管，并從空氣吸收熱量，從 而將制冷劑變成蒸汽。在冷卻模式，流過多通道管的室內(nèi)空氣也可以被除濕。空氣中的濕 氣可以在多通道管的外表面上冷凝，從而從空氣中去除。在流出蒸發(fā)器后，冷卻劑通過換向閥122，并進(jìn)入壓縮機(jī)128。壓縮機(jī)128減小了 制冷劑蒸汽的體積，從而增加了蒸汽的壓強(qiáng)和溫度。所述壓縮機(jī)可以是任何適合的壓縮機(jī)， 諸如螺桿式壓縮機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)、旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)、擺桿式壓縮機(jī)、渦旋式壓縮機(jī)或渦輪式 壓縮機(jī)。加溫加壓的蒸汽制冷劑從壓縮機(jī)128流入冷凝器，冷凝器的位置由熱泵模式確 定。在冷卻模式，制冷劑流入外部熱交換器118 (充當(dāng)冷凝器)。由電動(dòng)機(jī)132供能的風(fēng)扇 130抽吸空氣掠過容納制冷劑蒸汽的多通道管。根據(jù)特定示例性實(shí)施方案，該風(fēng)扇可以由 將流體抽吸掠過多通道管的泵代替。來自制冷劑的熱量被傳遞至外部空氣，使得制冷劑冷 凝為液體。在加熱模式，制冷劑流入內(nèi)部熱交換器120 (充當(dāng)冷凝器)。由電動(dòng)機(jī)136供能 的風(fēng)扇134抽吸空氣掠過容納制冷劑蒸汽的多通道管。來自制冷劑的熱量被傳遞至內(nèi)部空 氣，使得制冷劑冷凝為液體。在流出冷凝器后，制冷劑流過計(jì)量裝置(加熱模式時(shí)為124，冷卻模式時(shí)為126)， 并返回蒸發(fā)器(加熱模式時(shí)為外部熱交換器118，冷卻模式時(shí)為內(nèi)部熱交換器120)，在蒸發(fā) 器中，所述過程再次開始。在加熱和冷卻模式中，電動(dòng)機(jī)138驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)128并將制冷劑循環(huán)通過可逆的制 冷/加熱回路114。電動(dòng)機(jī)可以直接由AC或DC電源供電或由變速驅(qū)動(dòng)器(VSD)供能。電 動(dòng)機(jī)可以是開關(guān)磁阻(SR)電動(dòng)機(jī)、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、電子整流永磁電動(dòng)機(jī)(ECM)、或任何其他適 合的電動(dòng)機(jī)類型?？刂齐娐废到y(tǒng)140控制電動(dòng)機(jī)138的運(yùn)行?？刂齐娐废到y(tǒng)140從輸入裝置142和 傳感器144、146和148接收信息，并使用該信息在冷卻模式和加熱模式中控制熱泵系統(tǒng)112 的運(yùn)行。例如，在冷卻模式下，輸入裝置142向控制電路系統(tǒng)140提供了溫度設(shè)定點(diǎn)。傳感 器148測(cè)量了環(huán)境中的室內(nèi)空氣溫度，并將其提供給控制電路系統(tǒng)140。控制電路系統(tǒng)140 接著將空氣溫度與溫度設(shè)定點(diǎn)相較，如果空氣溫度高于溫度設(shè)定點(diǎn)，則啟動(dòng)壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī) 138和風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)132和136以運(yùn)轉(zhuǎn)冷卻系統(tǒng)。在加熱模式下，控制電路系統(tǒng)140將來自傳 感器148的空氣溫度與來自輸入裝置142的溫度設(shè)定點(diǎn)相較，如果空氣溫度低于溫度設(shè)定 點(diǎn)，則啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)132、136和138以運(yùn)轉(zhuǎn)加熱系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)140也使用從輸入裝置142接收的信息以在加熱模式和冷卻模式之間切 換熱泵系統(tǒng)112。例如，如果輸入裝置142被設(shè)置為冷卻模式，則控制電路系統(tǒng)140將傳送 一信號(hào)至螺線管150以將換向閥122置于空調(diào)位置152。因此，制冷劑將以如下形式流過可 逆回路144 制冷劑流出壓縮機(jī)128，在外部熱交換器118中冷凝，被計(jì)量裝置126膨脹，并 被內(nèi)部熱交換器120蒸發(fā)。如果輸入裝置被設(shè)置為加熱模式，則控制電路系統(tǒng)140將傳送 一信號(hào)至螺線管150以將換向閥122放置在熱泵位置154。因此，制冷劑將以如下形式流過 可逆回路144 制冷劑流出壓縮機(jī)128，在內(nèi)部熱交換器120中冷凝，被計(jì)量裝置124膨脹，并被外部熱交換器118蒸發(fā)。控制電路系統(tǒng)可以執(zhí)行硬件或軟件控制算法以調(diào)節(jié)熱泵系統(tǒng)112。根據(jù)示例性實(shí) 施方案，控制電路系統(tǒng)可以包括模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器、微處理器、非易失存儲(chǔ)器、以及接口板。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行在加熱模式時(shí)，控制電路系統(tǒng)也可以開始一除霜循環(huán)。當(dāng)戶外溫度接 近冰點(diǎn)時(shí)，被導(dǎo)引掠過外部熱交換器118的外部空氣中的濕氣可能在熱交換器上冷凝和結(jié) 冰。傳感器144測(cè)量外部空氣溫度，傳感器146測(cè)量外部熱交換器118的溫度。這些傳感 器向確定何時(shí)開始除霜循環(huán)的控制電路系統(tǒng)提供溫度信息。例如，如果傳感器144或146 之一向控制電路系統(tǒng)提供了低于冰點(diǎn)的溫度，系統(tǒng)112可以被置于除霜模式。在除霜模式 中，螺線管150被致動(dòng)以將換向閥122置于空調(diào)位置152，且電動(dòng)機(jī)132被關(guān)閉以停止掠過 多通道管的空氣流。系統(tǒng)112接著運(yùn)行在冷卻模式直到流過外部熱交換器80的加溫加壓 的制冷劑完成了對(duì)該熱交換器的除霜。一旦傳感器146檢測(cè)到熱交換器118除霜完畢，控 制電路系統(tǒng)140將換向閥122返回至熱泵位置154。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到的，除 霜循環(huán)可以被設(shè)置為發(fā)生在許多不同的時(shí)間和溫度的聯(lián)合條件下。圖6是可能用于圖4示出的空調(diào)系統(tǒng)78或圖5示出的熱泵系統(tǒng)112的示例性熱交 換器的立體圖。該示例性熱交換器可以是冷凝器84、蒸發(fā)器90、外部熱交換器118或內(nèi)部 熱交換器120，如圖4或5所示。應(yīng)注意到的是，在類似的或其他的系統(tǒng)中，熱交換器可以用 作冷卻器的一部分或用在任何其他熱交換應(yīng)用中。熱交換器包括由多通道管164連接的歧 管70和72。雖然圖6中示出了 30個(gè)管，但管的數(shù)量是可變的。歧管和管可以由鋁或任何 其他促進(jìn)良好的熱傳遞的材料構(gòu)成。制冷劑從歧管70流過一系列第一管166流至歧管72。 所述冷卻劑接著通過一系列第二管168從相反方向返回歧管70。第一管可以與第二管具有 相同結(jié)構(gòu)，或著第一管可以在諸如構(gòu)成材料、形狀、內(nèi)部流動(dòng)路徑、尺寸等性質(zhì)上與第二管 不同。根據(jù)特定示例性實(shí)施方案，熱交換器可以旋轉(zhuǎn)約90度，以使多通道管在頂部歧管和 底部歧管之間豎直延伸。此外，熱交換器可以相對(duì)于豎直方向傾斜一角度。雖然多通道管 被描述為具有細(xì)長(zhǎng)和長(zhǎng)方形的形狀，但該管也可以是任何形狀，諸如橫截面為以下形式的 管矩形、正方形、圓形、卵形、橢圓形、三角形、梯形或平行四邊形。根據(jù)示例性實(shí)施方案，所 述管可以具有0. 5mm到3mm的直徑范圍，以及約0. 25mm的壁厚度及內(nèi)蹼厚度。還應(yīng)注意到 的是，熱交換器可以被提供在單個(gè)平面或平板中，或可以包括彎曲、拐角、曲線(contours) 等。此外，雖然所描述的是兩通路(two-pass)熱交換器，所述帶凸塊的散熱片也可以用于 單個(gè)或多個(gè)通路的熱交換器。制冷劑通過入口 68進(jìn)入熱交換器36，并通過出口 74流出熱交換器36。雖然圖6 將入口描述在歧管的頂部，將出口描述在歧管的底部，所述入口和出口的位置可以互換，以 使流體在底部進(jìn)入以及在頂部流出。流體也可以從位于歧管的底面、側(cè)面或頂面的多個(gè)入 口和出口進(jìn)入或流出歧管。擋板170隔開了歧管70的入口和出口部分。雖然圖示的是雙 擋板170，但任何數(shù)量的一個(gè)或多個(gè)擋板都可以被用于建立入口和出口部分的分隔。還應(yīng)注 意到的是，根據(jù)其他示例性實(shí)施方案，入口和出口可以被包含在分立的歧管中，從而不需要 擋板。散熱片172位于多通道管164的周圍，以促進(jìn)管和環(huán)境之間的熱傳遞。根據(jù)示例 性實(shí)施方案，散熱片是由鋁構(gòu)成的板狀散熱片，以過盈配合或其他方式接合至所述管，并大 體垂直于制冷劑的流動(dòng)而布置。但是，根據(jù)另一示例性實(shí)施方案，散熱片可以由利于熱傳遞
10的其他材料制成，并可以關(guān)于制冷劑的流動(dòng)延伸成不同角度。所述散熱片可以包括如下表 面特征和結(jié)構(gòu)諸如，百葉窗、凸矛(raised lances)、波紋、肋、及其結(jié)合。此外，在特定實(shí) 施方案中，散熱片可以包括墊圈和/或凸環(huán)以隔開散熱片。當(dāng)外部流體——諸如空氣——流過多通道管164時(shí)——諸如大體由箭頭174所 示——在管164內(nèi)流動(dòng)的制冷劑和外部流體之間發(fā)生熱傳遞。雖然外部流體這里示為空氣， 也可以使用其他的流體。當(dāng)外部流體流過管時(shí)，熱量從外部流體傳遞至管或從管傳遞至外 部流體。例如，在冷凝器中，外部流體通常比在多通道管中流動(dòng)的流體更冷。當(dāng)外部流體接 觸多通道管時(shí)，熱量從多通道管內(nèi)的制冷劑傳遞至外部流體。因此，外部流體在通過多通道 管時(shí)被加熱，且在多通道管中流動(dòng)的制冷劑被冷卻。在蒸發(fā)器中，外部流體通常具有高于在 多通道管內(nèi)部流動(dòng)的制冷劑的溫度。因此，當(dāng)外部流體接觸多通道管的前緣時(shí)，熱量從外部 流體傳遞至在管內(nèi)流動(dòng)的制冷劑，以加熱制冷劑。接著離開多通道管的外部流體被冷卻，因 為熱量被傳遞至制冷劑。在特定實(shí)施方案中，部分外部流體可以冷凝并聚集在管和/或散 熱片上。圖7以更詳細(xì)的分解圖示出了圖6的熱交換器的特定部件。每一歧管(在圖7中 示出歧管70)是管狀結(jié)構(gòu)，其具有被帽178封閉的開口端。在歧管中形成開口或孔180，諸 如通過常規(guī)的穿孔或機(jī)械加工操作。多通道管164可以接著以大體平行的方式被插入開口 180。管的端部182被插入開口 180，以使流體可以從歧管流入管內(nèi)的流動(dòng)路徑176。在插入歧管70之前或之后，管164可以插入散熱片172內(nèi)的開口 184，以促進(jìn)外部 流體一諸如空氣或水一和管內(nèi)流動(dòng)的制冷劑之間的熱傳遞。開口 184環(huán)繞管164的截 面，并被布置為關(guān)于管的縱軸大體橫向布置。散熱片172可以由鋁、鋁合金、銅等構(gòu)成。在 特定實(shí)施方案中，散熱片172可以包括具有由沖壓(stamp)、沖孔或其他適合制造方法形成 的開口 184的金屬板。開口 184包括諸如凸出部或凸塊186的突起，這些突起伸入開口以 接觸管166。當(dāng)管166插入開口 184時(shí)，凸塊186可以被彎曲、傾斜或以其他方式變形，以將 管和散熱片保持定位。在特定實(shí)施方案中，一些凸塊186可以與散熱片172分立。此外，潤(rùn) 滑材料——諸如導(dǎo)熱油脂——可以被應(yīng)用于管和/或散熱片以便于裝配。潤(rùn)滑材料可以與 釬焊材料兼容。熱交換器可以以釬焊或其他方式聯(lián)接以將部件保持在一起。根據(jù)特定實(shí)施方案， 管166可以涂覆釬焊合金，該釬焊合金可以在管166被插入開口 184之前或之后應(yīng)用至管 166。但是，在其他實(shí)施方案中，釬焊合金、覆層材料、和/或焊劑可以在管166被插入開口 184之后被應(yīng)用于熱交換器。在管166被插入開口 184之后，凸塊186接觸管166以在在相 鄰?fù)箟K186之間的區(qū)域內(nèi)、在管166和散熱片172之間產(chǎn)生相對(duì)較小縫隙或間隔。釬焊合金 可以填充所述小縫隙以將管和散熱片彼此接合。在管覆蓋有釬焊合金的特定實(shí)施方案中， 當(dāng)熱交換器在釬焊過程中被加熱時(shí)，來自于管的釬焊合金可以通過毛細(xì)效應(yīng)被吸入較小縫 隙中。此外，一些或所有凸塊可以被釬焊至所述管以將管固定至散熱片。圖8是圖7示出的其中一個(gè)散熱片172的部分的正視圖。管166 (圖7)可以被插 入開口 184以在熱交換器中裝配散熱片和管。每一開口包括伸入每一開口 184的一組凸出 部或凸塊186。當(dāng)管插入開口 184時(shí)，凸塊186可以被彎曲或變形，以在裝配中將管166保 持在散熱片172中。散熱片172的開口 184之間可以存在表面特征——諸如百葉窗。此外， 額外的表面結(jié)構(gòu)——諸如凸矛、波紋、肋、墊圈等——均可以被包含在散熱片172中。在裝配中，每組散熱片172可以被堆疊和對(duì)準(zhǔn)，以接收穿過開口 184的管166。圖9是圖8中示出的其中一個(gè)開口 184的詳細(xì)視圖。如所示，開口 184包括四個(gè) 凸塊186，每對(duì)的凸塊彼此相對(duì)地布置。不過，在其他實(shí)施方案中，所述凸塊的相對(duì)尺寸、形 狀和位置可以是不同的。例如，所述凸塊可以具有三角形的形狀，尖銳的形狀、成角的形狀、 矩形的形狀或彎曲的形狀。此外，以各種形狀和尺寸的任何數(shù)量的凸塊都可以被包括。例 如，在另一實(shí)施方案，凸塊可以是交錯(cuò)地或交替貫穿于開口 184的。在另一實(shí)施方案中，凸 塊可以位于開口 184的側(cè)面或轉(zhuǎn)角。此外，在特定實(shí)施方案中，在同一開口中可以包括不同 尺寸和/或形狀的凸塊。開口 184可以具有寬度A和高度B的大體橢圓形狀(類似于管的 形狀)。不過，在其他實(shí)施方案中，開口的形狀可以改變，以容納各種橫截面形狀的管，諸如 圓形、長(zhǎng)方形等。凸塊186可以延伸進(jìn)入開口 184以將內(nèi)部尺寸減少至小于總高度B的內(nèi) 部高度C。凸塊186可以延伸進(jìn)入開口的部分，或者凸塊186可以延伸穿過整個(gè)開口 184。 在特定實(shí)施方案中，凸塊186可以與散熱片172整體形成。不過，在另一些實(shí)施方案中，凸 塊可以被焊接或以其他方式附接至開口。圖10描述了管164插入開口的情況下圖9示出的開口 184。管164具有小于開口 184的總高度B的高度D。管164也具有寬度E，其小于開口 184的寬度A。較小的管尺寸 在管164和散熱片172之間產(chǎn)生縫隙192。根據(jù)示例性實(shí)施方案，縫隙可以在管164和散熱 片172之間延伸約0. 0001英寸至0. 01英寸的距離，以及其之間的所有子范圍。不過，在其 他實(shí)施方案中，散熱片和管之間的距離可以更小或更大。管高度D雖然小于總高度B，但大 于由凸塊186產(chǎn)生的內(nèi)部高度C。相應(yīng)地，當(dāng)管164插入開口時(shí)，一些或所有的凸塊186可 以被彎曲或變形。在裝配中，凸塊186可以大體將管164保持定位。凸塊186也可以隔斷 縫隙192以便利于在開口 192中放置覆層材料。根據(jù)示例性實(shí)施方案，在管164被插入開 口 184后，覆層或涂層材料——其使得表面在低于基礎(chǔ)材料的熔化溫度熔化——可以被應(yīng) 用至散熱片172、管164或上述二者。覆層材料可以通過毛細(xì)作用吸入、流入或沉積入開口 192，當(dāng)被加熱時(shí)，該覆層材料可以將管164接合至散熱片172。在特定實(shí)施方案中，僅有部 分開口 192接收覆層材料。此外，可以將一些、所有或不將凸塊186釬焊至管184。圖11描述了帶有傾斜開口 196的帶凸塊散熱片194的實(shí)施方案。開口 196關(guān)于垂 直方向以角度F傾斜。角度F的范圍可以是從零到180度，以及其間的所有子范圍。在特定 實(shí)施方案中，傾斜的開口 196可以相對(duì)于豎直方向以某一角度傾斜所述管，以促使冷凝液 從管中排出。開口 196包括伸入開口 196的凸塊198。如上關(guān)于圖8到10所述，凸塊198 可以在裝配時(shí)將管保持在散熱片內(nèi)，且可以產(chǎn)生用于釬焊合金的縫隙。如所示，凸塊198具 有三角形和尖銳的形狀，不過，每一開口的凸塊的尺寸形狀和數(shù)量可以是不同的。圖12描述了另一帶凸塊散熱片200，其可以用于多板(multislab)熱交換器。散 熱片200被釬焊或以其他方式被接合至兩排(column)曲管202。管202被插入直徑稍微大 于該管的彎曲橫截面的開口 204。凸塊206延伸進(jìn)入開口 204以保持管以及便于釬焊。在 其他實(shí)施方案中，帶凸塊散熱片可以用于帶有任何數(shù)量的板的熱交換器。此外，帶凸塊散熱 片可以包括各種截面的開口，諸如橢圓形、圓形等，以用于接收對(duì)應(yīng)截面形狀的管。圖13至16闡釋了具有開槽式開口的帶凸塊散熱片。在特定實(shí)施方案中，在熱交 換器的裝配中，槽可以便于將管插入散熱片中。此外，在特定實(shí)施方案中，空氣可以從槽的 封閉端被導(dǎo)引至槽的開放端，以便于冷凝液排出。
圖13圖示了具有開槽式開口 210的帶凸塊散熱片208。槽210延伸完全穿過散熱 片208的一側(cè)211。根據(jù)示例性實(shí)施方案，管可以通過散熱片208的側(cè)面211插入槽210。 凸塊212伸入槽210以在插入管之后保持管，并便于釬焊。槽210具有高度G和寬度H，具 有與管的截面類似的截面。圖14描述了管164插入槽210時(shí)的散熱片208。槽高度G通常大于管高度D，以 使散熱片208和管164之間形成縫隙214。凸塊212延伸進(jìn)入槽210以在管164和散熱片 208之間產(chǎn)生縫隙214，并在裝配中將管164保持在散熱片208內(nèi)。如上文結(jié)合圖9所述，釬 焊合金可以流入或沉積入一些或所有的縫隙214，以在釬焊時(shí)將管164接合至散熱片208。 槽210的長(zhǎng)度H可以小于管164的寬度E，以使管略微凸出超過散熱片208的側(cè)面211。圖15描述了帶有傾斜的槽218的帶凸塊散熱片216的另一實(shí)施方案。槽218布置 為關(guān)于垂直方向成角度J。角度J可以在0至180度的范圍內(nèi)，以及其間的所有子范圍內(nèi)。 根據(jù)示例性實(shí)施方案，傾斜的槽218可以將管164保持在角度J，因而可以促進(jìn)可能在熱交 換器運(yùn)行的過程中形成的冷凝液220的排出。例如，在運(yùn)行中，冷凝液220可以從管164的 邊緣和/或散熱片216的邊緣流下。凸塊212伸入槽218以在裝配過程中保持管164，并產(chǎn) 生用于容納釬焊合金的縫隙212。如上文結(jié)合圖9所述，凸塊可以在插入管時(shí)變形。圖16描述了帶有略長(zhǎng)的槽224的另一帶凸塊散熱片222。槽224可以具有略長(zhǎng)于 管164的寬度E的長(zhǎng)度K。增加的槽長(zhǎng)度K可以允許管164被完全保持在槽224內(nèi)。在特 定實(shí)施方案中，凸塊226可以位于槽224的端部以將管164保持在槽224內(nèi)。不過，在其他 實(shí)施方案中，凸塊的位置、尺寸和形狀可以是不同的。如上文結(jié)合圖14所述，凸塊226延伸 進(jìn)入槽以在裝配中保持管164，并產(chǎn)生用于釬焊合金的縫隙224。如上文結(jié)合圖7至16所述，凸塊(例如，186、198以及206、212以及226)可以減 小開口(例如，124、196、204和214)的尺寸，以為管164在開口中提供過盈配合。不過，在 其他實(shí)施方案中，可使用較大的凸塊或翼片以形成完整或部分的凸環(huán)從而容納管164。在這 些實(shí)施方案中，管164可以與這些凸環(huán)過盈配合。此外，在特定實(shí)施方案中，管164可以例 如使用液壓代替或輔助過盈配合，從而膨脹至散熱片。在特定實(shí)施方案中，液壓膨脹可以用 于將管膨脹至散熱片。此外，在一些實(shí)施方案中，散熱片可以被釬焊至管164。圖17描述了帶有圍繞用于容納管166的開口 231的凸環(huán)230的散熱片228。開 口 231和凸環(huán)230可以由沖壓、沖孔、輥壓成型、以及其他適合的制造方法形成。管166可 以以前述結(jié)合圖7描述的方式被插入開口 231。此外，潤(rùn)滑材料——諸如導(dǎo)熱油脂——可以 被應(yīng)用于管和/或散熱片，以便于裝配，和/或降低散熱片和管之間的熱阻，尤其是當(dāng)管和 散熱片的界面未使用釬焊時(shí)。此外，在特定實(shí)施方案中，潤(rùn)滑材料可以與釬焊材料兼容。當(dāng) 管166被插入開口 231時(shí)，凸環(huán)230可以提供一過盈配合以將管166固定和/或支撐在散 熱片228內(nèi)。此外，在特定實(shí)施方案中，凸環(huán)230可以將相鄰的散熱片228彼此隔開。大體而言，凸環(huán)230的內(nèi)徑可以略小于管166的外徑，以提供一過盈配合。不過， 在其他實(shí)施方案中，凸環(huán)230可以具有大于或等于管166的外徑的直徑。在這些實(shí)施方案 中，凸環(huán)230可以為管166提供支撐，管可以被釬焊或以其他方式接合至凸環(huán)230和/或散 熱片228。例如，在特定實(shí)施方案中，作為釬焊的代替或輔助，液壓可以用于將管166膨脹至 凸環(huán)230。在管166插入開口 231后，熱交換器可以被釬焊或者以其他方式接合，以將歧管 70固定至管166。在特定實(shí)施方案中，不是釬焊整個(gè)熱交換器，而是使用局部焊槍型銅焊方
13法以加熱熱交換器的歧管到管的交叉處。不過，在其他實(shí)施方案中，釬焊材料可以被應(yīng)用至 熱交換器。例如，部件(例如，管、散熱片以及歧管)可以覆層有在低于基礎(chǔ)材料的熔化溫 度熔化的合金。在另一實(shí)施例中，硅顆粒可以被粘附至所述部件，該顆粒在加熱時(shí)將熔化并 與基礎(chǔ)材料的一部分形成合金。熱交換器可以接著被傳送通過釬焊爐，以在管和歧管之間 和/或管和散熱片之間建立連接。圖18描述了散熱片232的另一實(shí)施方案，其帶有突起——諸如形成部分凸環(huán)的延 伸的凸塊或翼片234。翼片234可以大體橫切于散熱片232延伸，并可以平行于管166的縱 軸線延伸。在特定實(shí)施方案中，翼片234可以在散熱片232中形成開口 231時(shí)形成。例如， 為產(chǎn)生開口 231而去除的一些或所有的散熱片材料可以用作翼片234。翼片234可以通過 沖壓、沖孔、輥壓成型、以及其他適合的制造方法形成，并可以在插入管166之前或之時(shí)朝 外彎曲。在管166被插入開口 231后，管166可以緊抵翼片234膨脹和/或被釬焊至翼片 234和/或散熱片232。例如，可以使用液壓膨脹以膨脹管166。圖19是圖18示出的其中一個(gè)散熱片232的正視圖，其描述了在彎曲之前的翼片 232。翼片234延伸進(jìn)入開口 231，并大體平行于散熱片232的表面。如所示，每一翼片234 延伸進(jìn)入開口 231的大約一半。在特定實(shí)施方案中，每一開口 231可以具有高度L，以及每 一翼片234可以在約為高度L的一半的距離延伸進(jìn)入開口 231。但是，在其他實(shí)施方案中， 翼片234可以以任何距離延伸進(jìn)入開口 231。例如，翼片234可以以高度L的約10%、20%、 30%或40%的距離延伸進(jìn)入開口 231。翼片234可以在插入管166之前或之時(shí)從散熱片232朝外彎曲。在彎曲時(shí)，翼片 234可以基本垂直于散熱片232延伸。但是，在其他實(shí)施方案中，翼片236可以以各種角度 從散熱片232向外延伸。在特定實(shí)施方案中，散熱片234可以包括劃線(scoring) 236，其被 布置以便于翼片234的彎曲。此外，開口 231可以包括在翼片234和散熱片232之間的間 隔238，該間隔可以提供用于彎曲翼片234的空隙。不過，在其他實(shí)施方案中，翼片234可以 具有基本與開口 231的周長(zhǎng)一致的曲率，以填充所有或部分間隔238。圖20描述了散熱片240的另一實(shí)施方案，其包括延伸的凸塊或翼片242。在這一 實(shí)施方案中，翼片242以約等于高度L的高度延伸進(jìn)入開口 231。每一翼片242延伸自開口 231的相對(duì)側(cè)，使得在與圖19示出的翼片234相比較時(shí)，每一翼片242能夠具有增加的高 度。在特定實(shí)施方案中，翼片234的增加的高度可以便于散熱片240被翼片242隔開。例 如，散熱片240的翼片242可以抵靠在相鄰的散熱片上，以將散熱片240彼此隔開。此外， 在特定實(shí)施方案中，翼片242可以包括幾何特征——諸如彎曲截面或突起，以及其它特征， 該特征可以接觸相鄰的散熱片240。根據(jù)特定實(shí)施方案，翼片242可以具有約1. 3mm的高 度，這可以使得散熱片240能夠以約1. 3mm的間隔彼此隔開，以在每英寸提供約19. 5個(gè)散 熱片。如可以認(rèn)識(shí)到的，在圖18至20示出的翼片234和242僅作為實(shí)施例提供，且并不 意在起限制作用。在其他實(shí)施方案中，翼片234和242的方向和尺寸可以改變。例如，翼片 234和242的形狀、尺寸和/或數(shù)量可以是不同的。此外，在其他實(shí)施方案中，可以使用交 替或任意結(jié)構(gòu)的任何數(shù)量的翼片。例如四個(gè)交替翼片242可以被包括在開口 231中，其中 兩個(gè)翼片布置在開口 231的上部，兩個(gè)翼片布置在開口 231的下部。此外，在特定實(shí)施方案 中，翼片234和242可以延伸進(jìn)入開口 231的彎曲部分，并可以圍繞開口 231的周界僅彼此分離一較小縫隙。此外，圖18至20示出的散熱片可以包括表面特征，諸如百葉窗、凸矛、波 紋、肋、墊圈等。圖21描述了用于制造使用圖17至20示出的散熱片的熱交換器的方法244。如可 以認(rèn)識(shí)到的，本方法也可以用于制造包括圖7至16示出的散熱片的熱交換器。方法244可 以通過在散熱片上形成(框246)開口來開始。例如，(圖17至20)可以通過沖壓、逐級(jí)沖 壓、輥壓成型或逐級(jí)輥壓成型，而在所述散熱片中形成開口 231。該形成方法可以包括形成 圖17示出的凸環(huán)230，或形成圖18至20示出的翼片234和242?？梢越又迦牍艽┻^開口(框248)。在特定實(shí)施方案中，管可以滑行穿過開口并 將所述突起——諸如凸環(huán)、凸塊和/或翼片——彎曲遠(yuǎn)離散熱片。不過，在其他實(shí)施方案中， 凸環(huán)和/或翼片可以在管插入之前被彎曲，例如，在成型過程中彎曲。在特定實(shí)施方案中， 在將管插入開口之時(shí)或之后，例如可以使用梳狀物(comb)將散熱片彼此隔開。不過，在其 他實(shí)施方案中，翼片和/或凸環(huán)可以將散熱片彼此隔開。在管被插入散熱片后，集管可以被釬焊或以其他方式接合至管。例如，如圖17所 示，管166可以被插入集管70的開口 180，并被釬焊至集管70。在特定實(shí)施方案中，使用焊 槍型釬焊方法，以提供釬焊材料和加熱集管和管的界面。在特定實(shí)施方案中，方法244可以在釬焊之后完成。例如，管和散熱片之間的過盈 配合將在管和散熱片之間提供充足的熱接觸。此外，在特定實(shí)施方案中，散熱片和管可以在 釬焊過程中被彼此接合。不過，在其他實(shí)施方案中，管可以被膨脹(框252)以將管固定在 散熱片內(nèi)。例如，液壓流體——諸如制冷劑油——可以被注入集管70以流過管166。該流 體可以接著被加壓以膨脹所述管。在管的膨脹后，液壓流體可以從熱交換器中排出或去除。 在特定實(shí)施方案中，該流體可以與設(shè)計(jì)為用于熱交換器的制冷劑是兼容的，以使在液壓膨 脹過程之后保留的任何流體可以與制冷劑混合。在其他實(shí)施方案中，可以使用氣體作為液 壓流體。可以使用各種壓力以膨脹多通道管，其取決于熱交換器的具體設(shè)計(jì)，以及熱交換 器中決定使用的制冷劑。例如，在特定實(shí)施方案中，熱交換器可以被設(shè)計(jì)為在約50psi的運(yùn) 行壓強(qiáng)下使用乙二醇制冷劑。在這些實(shí)施方案中，液壓流體可以被加壓至約300psi以膨脹 所述管。在另一實(shí)施方案中，熱交換器被設(shè)計(jì)為在約HOOpsi的運(yùn)行壓強(qiáng)下使用二氧化碳 作為制冷劑，液壓膨脹過程可以使用約2500-3000psi的壓強(qiáng)以膨脹所述管。不過，在其他 實(shí)施方案中，壓強(qiáng)可以不同?？傮w而言，液壓壓強(qiáng)可以大于熱交換器的運(yùn)行壓強(qiáng)，但小于管 的耐破強(qiáng)度，該強(qiáng)度在特定實(shí)施方案中，可以是約三倍于運(yùn)行壓強(qiáng)。在特定實(shí)施方案中，管可以在將集管70裝配至管166之前被膨脹。圖22描述了 方法254，其中管在被插入集管之前膨脹。方法254可以通過在散熱片上形成開口來開始 (框256)，接著將管插入穿過所述開口(框258)。例如，可以如關(guān)于圖21的上文所述，形成 所述開口并將管插入開口。管可以接著被膨脹(框260)，例如使用關(guān)于圖21的上文描述的液壓膨脹方法。在 特定實(shí)施方案中，每一管可以在插入散熱片之后被單獨(dú)膨脹。不過，在其他實(shí)施方案中，成 組的管可以使用膨脹工具或其他適合的方法被一起膨脹。在管膨脹之后，熱交換器可以接 著被釬焊(框262)。例如，管可以被插入集管并使用焊槍型釬焊方法被釬焊至集管。不過， 在其他實(shí)施方案中，整個(gè)熱交換器組件可以被傳送通過釬焊爐。此外，在特定實(shí)施方案中，管和散熱片可以在釬焊過程中被釬焊在一起。應(yīng)注意到的是，本討論使用術(shù)語(yǔ)“多通道”管和/或“多通道熱交換器”以代指如 下裝置其中熱傳遞管包括歧管之間的多個(gè)流動(dòng)路徑，所述歧管從所述管中分流和聚流。多 個(gè)其他術(shù)語(yǔ)可以用于本領(lǐng)域中表示類似裝置。這樣的可替代術(shù)語(yǔ)可以包括“微通道”或“微 端口”。術(shù)語(yǔ)“微通道”有時(shí)意味著具有微米級(jí)或更小的流體通道的管的含義。不過，在當(dāng) 前的上下文中這樣的術(shù)語(yǔ)并不意為具有任何特別的更高或更低的尺寸閾。相反，這里用于 實(shí)施方案的說明和權(quán)利要求的術(shù)語(yǔ)“多通道”意在覆蓋所有的這樣的尺寸。本領(lǐng)域有時(shí)使 用的其他術(shù)語(yǔ)包括“平行流(parallel flow)”和“釬焊鋁(brazed aluminum)”。不過，所 有這些裝置和結(jié)構(gòu)意在被包括在術(shù)語(yǔ)“多通道”的范圍內(nèi)。大體而言，這樣的“多通道”管 將包括沿一基本平坦、平面管的寬度布置，或布置在其平面上的流動(dòng)路徑。盡管如此，本發(fā) 明并不意在被限制為任何特定的幾何結(jié)構(gòu)。雖然本發(fā)明僅有某些特征和實(shí)施方案被闡釋和描述，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以進(jìn) 行許多修改和改變(例如，大小、尺寸、結(jié)構(gòu)、形狀和各元素的比例、參數(shù)值(例如，溫度、壓 強(qiáng)等)、安裝布置、材料使用、方向等的變化)，而不實(shí)質(zhì)地背離權(quán)利要求中所述主題的新 穎性教導(dǎo)和優(yōu)勢(shì)。任何過程或方法步驟的順序或序列可以根據(jù)可替代實(shí)施方案改變或重 排。此外，為了提供示例性實(shí)施方案的簡(jiǎn)潔描述，可能并未描述實(shí)際實(shí)施方案中的一些特征 (即，與實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的當(dāng)前構(gòu)想的最佳模式不相關(guān)聯(lián)的那些特征，或與實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求的發(fā)明 無關(guān)的部分)。應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是，在任何這樣的實(shí)際實(shí)施的開發(fā)中，諸如在任何電氣或設(shè)計(jì)項(xiàng) 目中，可以進(jìn)行多種實(shí)施方式的具體抉擇。這樣的開發(fā)努力可能是復(fù)雜和費(fèi)時(shí)的，但仍然屬 于從本公開文本中受益的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過合理的試驗(yàn)而能夠?qū)嵤┰O(shè)計(jì)、制造、生 產(chǎn)的常規(guī)途徑。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器，其包括第一歧管； 第二歧管；多個(gè)多通道管，其與所述第一和第二歧管流體連通，每個(gè)多通道管具有多個(gè)穿過所述 多通道管的截面延伸的大體平行的流動(dòng)路徑；多個(gè)散熱片，其聯(lián)接至所述多個(gè)多通道管，所述散熱片具有圍繞所述截面布置的開口 ；以及多個(gè)突起，其伸入所述開口以接觸所述開口內(nèi)的所述多通道管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，包括釬焊合金，其布置在所述突起之間以將所述 多通道管固定至所述散熱片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中所述多個(gè)多通道管覆有釬焊合金，并且其中 所述多個(gè)突起構(gòu)造為通過毛細(xì)效應(yīng)從所述管吸引所述釬焊合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中所述突起構(gòu)造為一旦接觸其中一個(gè)所述多通 道管就變形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中所述開口圍繞所述多通道管的截面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中所述突起包括凸塊，其將所述開口的內(nèi)部高 度限定為小于所述多通道管的截面高度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中所述突起包括翼片，其從所述開口的相對(duì)側(cè) 延伸進(jìn)入所述開口，以在所述多通道管和所述散熱片之間產(chǎn)生過盈配合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中所述多個(gè)多通道管被膨脹入所述散熱片中。
9.一種熱交換器散熱片，其包括 導(dǎo)熱材料片；細(xì)長(zhǎng)開口，其在所述片中形成，用于容納多通道管；以及多個(gè)突起，其延伸進(jìn)入每個(gè)所述開口，用于一旦將所述多通道管插入穿過所述開口就 接觸所述多通道管。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱交換器散熱片，其中每個(gè)所述開口被所述導(dǎo)熱材料片完全包圍。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱交換器散熱片，其中所述多個(gè)突起整體形成在所述導(dǎo)熱 材料片中。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱交換器散熱片，其中所述多個(gè)突起包括多個(gè)凸塊，其延伸 進(jìn)入每個(gè)所述開口，用于一旦將所述多通道管插入穿過所述開口就接觸所述多通道管。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的熱交換器散熱片，其中所述凸塊成對(duì)對(duì)齊，其中凸塊對(duì)中 的每一個(gè)從所述開口的相對(duì)側(cè)朝向該凸塊對(duì)中的另一個(gè)延伸。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱交換器散熱片，其中所述多個(gè)突起包括翼片，其從所述片 延伸進(jìn)入所述開口，并圍繞所述開口的周界彼此分立。
15.一種用于制造熱交換器的方法，其包括將覆有釬焊合金的多通道管插入穿過多個(gè)開口，其中每個(gè)開口布置在導(dǎo)熱材料片上， 多個(gè)突起延伸進(jìn)入所述開口以接觸所述多通道管；以及將所述多通道管和所述導(dǎo)熱材料片傳送通過一加熱爐，通過將所述釬焊合金保持在所述多個(gè)突起之間而永久性地將所述多通道管接合至所述導(dǎo)熱材料片。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中插入多通道管包括借助于所述多通道管使至少 一個(gè)突起變形。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中將所述多通道管和所述導(dǎo)熱材料片傳送通過加 熱爐包括將釬焊合金從所述多通道管抽吸至所述多個(gè)突起之間的間隔中。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，包括在所述導(dǎo)熱材料片內(nèi)形成所述多個(gè)開口，其中 形成所述多個(gè)開口包括形成延伸進(jìn)入所述多個(gè)開口的翼片，其中該翼片被設(shè)計(jì)為與所述多 通道管交界。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，包括在所述導(dǎo)熱材料片內(nèi)形成所述多個(gè)開口，其中 形成所述多個(gè)開口包括形成延伸進(jìn)入所述多個(gè)開口的凸塊，以在所述圖塊之間形成用于容 納所述釬焊合金的間隔。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，包括將所述多通道管的端部插入集管，以及永久性 地接合所述多通道管和所述集管。
全文摘要
提供了暖通空調(diào)和制冷(HVAC&R)系統(tǒng)以及熱交換器，其包括帶凸塊、凸環(huán)和/或翼片的散熱片。在特定實(shí)施方案中，所述散熱片包括開口或槽，所述開口或槽具有用于將多通道管與所述散熱片隔開的突起。在裝配中，所述突起可以被所述管變形。釬焊合金可以被布置在由所述突起形成的縫隙中，以將多通道管固定至散熱片。在其他實(shí)施方案中，所述散熱片包括被設(shè)計(jì)為與多通道管交界的翼片或凸環(huán)。在這些實(shí)施方案中，所述管可以被膨脹入所述散熱片中。
文檔編號(hào)F25B39/00GK101995115SQ20101025040
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
發(fā)明者C·B·奧博蘇, J·A·馬特三世, J·L·塔克, J·N·尼克爾斯, P·J·布瑞丁 申請(qǐng)人:江森自控科技公司