專利名稱：包括微通道熱交換器的制冷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微通道熱交換器技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及用于 集裝箱制冷應(yīng)用的微通道熱交換器。
背景技術(shù)：
構(gòu)造成通過軌道、公路和船舶運輸冷藏貨物的冷藏集裝箱正變得很 普遍。現(xiàn)有技術(shù)的冷藏集裝箱包括集裝箱本身和固定至集裝箱一個端 部的制冷裝置。制冷裝置通常固定在容器的與容器門相對的端部。這樣的冷藏集裝箱構(gòu)造成很容易通過船舶運輸，方式是將多個這樣 的容器一個放在另一個頂上地摞起來并將多摞這樣的容器彼此相鄰地排成行和列地放置在船舶上。在由船舶運輸之后，這些相同容器可以 由起重機移動，并裝到軌道車上用于經(jīng)由軌道運輸和/或安放到牽引拖 車上以便經(jīng)由公路運輸。這樣，集裝箱就暴露在能夠隨時間而損壞該 集裝箱的各種環(huán)境條件和運輸壓力下?，F(xiàn)有技術(shù)的制冷裝置已經(jīng)包括能夠用作冷凝器或蒸發(fā)器的標準圓 管板翅式熱交換器。在圓管板翅式熱交換器中，銅管被結(jié)合到銅翅片 上。讓管穿過翅片毛坯，并迫使心軸穿過該管。這使管膨脹，管就會 與翅片毛坯中的孔發(fā)生干涉，以建立壓配合連接。通過管和翅片之間 的直接金屬接觸實現(xiàn)高熱效率。有時采用翅片強化來提高翅片的空氣 側(cè)的熱傳遞容量。結(jié)果是通過該高效率盤管設(shè)計實現(xiàn)了很好的熱性能。由于圓管板翅式熱交換器的尺寸和重量所導(dǎo)致的制冷裝置的大尺 寸和重重量限制了能夠擺在船舶、軌道上和/或公路車輛上的集裝箱數(shù) 量。此外，由于銅材料的高成本，圓管板翅式熱交換器可能是極度昂 貴的。另外，這種圓管板翅式熱交換器的體積增加了對既昂貴又對環(huán) 境有害的制冷劑的需求。因此，已經(jīng)確定需要一種用于集裝箱的制冷裝置，該制冷裝置克服、 減輕和/或緩和了現(xiàn)有技術(shù)冷藏集裝箱的前述和其它不利效果中的一個 或更多。發(fā)明內(nèi)容一種制冷裝置，包括微通道熱交換器冷凝器。微通道熱交換器冷凝 器包括兩個集管、多個扁管和多個翅片，所述集管、扁管和翅片由鋁 制成且涂有丙烯酸成分。微通道熱交換器冷凝器與壓縮機、蒸發(fā)器和 恒溫膨脹閥結(jié)合使用且布置在外殼內(nèi)。


圖l是本發(fā)明的制冷裝置的示例性實施例的第 一透視圖； 圖2是本發(fā)明的制冷裝置的第二透視圖； 圖3是本發(fā)明的制冷裝置的第三透視圖； 圖4是本發(fā)明的熱交換器盤管的俯視圖；圖5是本發(fā)明的熱交換器盤管的俯視圖，其顯示了布置在盤管的管 之間的翅片；和圖6是本發(fā)明的熱交換器盤管和系統(tǒng)注料保持區(qū)域的前視圖。
具體實施方式
本發(fā)明已經(jīng)確定了一種解決標準容器制冷應(yīng)用的上述問題的技術(shù) 方案，該方案包括使用微通道熱交換器冷凝器。與標準圓管板翅式冷 凝器相比，微通道熱交換器冷凝器采用全鋁釬焊翅片結(jié)構(gòu)構(gòu)成。有利 地是本發(fā)明的微通道熱交換器冷凝器用丙烯酸成分涂覆，以允許在惡 劣的運輸應(yīng)用環(huán)境中使用微通道熱交換器冷凝器。相對于傳統(tǒng)系統(tǒng)， 該微通道熱交換器冷凝器在成本、制冷劑用量、盤管重量、和盤管體 積方面顯著減少。微通道熱交換器冷凝器包括扁微通道管、位于微通道管的交替層之 間的翅片和兩個制冷劑集管。例如使用充氮氣的釬坪爐，將集管、微 通道管和翅片結(jié)合在一起形成單個冷凝器。微通道熱交換器冷凝器的管基本是扁的，其內(nèi)部分成容納制冷劑的 一系列多個平行流動微通道。處在扁微通道管之間的是翅片，這些翅 片得到最優(yōu)化以增加熱傳遞。扁微通道管平行地分層且連接至兩個制 冷劑分配集管 微通道熱交換器冷凝器可以是單通路或多通路。例如 在一些系統(tǒng)中盤管設(shè)計可以具有三個或四個通路，只要系統(tǒng)能夠承受 通過盤管的制冷劑的壓降。微通道熱交換器冷凝器的益處可以包括提高的熱傳遞和熱性能、冷 凝器和整個裝置增加的效率、制冷劑注料的顯著減少、更緊湊和減小 的冷凝器尺寸、重量的明顯減少和成本的顯著減少。參考圖l-3，它們顯示了本發(fā)明的制冷裝置10的透視圖。制冷裝置 10具有壓縮機20、冷凝器30、恒溫膨脹閥(TXV) 40和蒸發(fā)器50。冷 凝器30是微通道熱交換器，在下文中將會對它進行更詳細地討論。系 統(tǒng)注料(未示出)可以流動通過制冷裝置10以執(zhí)行冷卻操作。可以使 用適于制冷裝置10使用的任何系統(tǒng)注料。在一個實施例中，系統(tǒng)注料 可以是由Dupont制造的HFC-134a。壓縮機20、冷凝器30、恒溫膨脹閥40和蒸發(fā)器50均可操作地彼此連 接，例如用管連接。因此，制冷裝置10能夠以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的 方式操作。例如，壓縮機20能夠壓縮系統(tǒng)注料，該系統(tǒng)注料然后流過 冷凝器30。當在冷凝器30內(nèi)時，系統(tǒng)注料能夠借助于冷凝器風(fēng)扇(未 示出)和與外部空氣的相互作用得到冷卻。冷卻的系統(tǒng)注料然后能夠 通過恒溫膨脹閥40經(jīng)歷膨脹，并進入蒸發(fā)器50。就這樣，集裝箱內(nèi)的 環(huán)境空氣借助于與蒸發(fā)器50的相互作用得到冷卻。冷凝器30優(yōu)選為單 通路微通道熱交換器冷凝器，但是如前文討論的那樣，在其它實施例 中冷凝器30可以是多通路微通道熱交換器冷凝器。制冷裝置10可以連接至外殼50，外殼50繼而連接至用于運輸?shù)募b 箱或存儲裝置的側(cè)部。當在運輸船上時，制冷裝置可以從船上的電源 獲取動力。對于陸上應(yīng)用場合，可以使用外部動力源，如用于軌道運 輸?shù)?鉗形"發(fā)電機或用于車輛運輸?shù)?底部安裝式"發(fā)電機。這樣 動力源是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。冷凝器30可以相對于外殼50以從0到90度的任何角度安裝。然而， 優(yōu)選安裝角度是二十度，如圖1和2所示。本發(fā)明已確定這是增加熱傳 遞表面面積和最優(yōu)化通過制冷裝置10的空氣循環(huán)的理想角度。參考圖4和5，它們顯示了冷凝器30的更詳細的視圖。冷凝器30具有 一對集管32和多個扁管34。每個扁管34內(nèi)具有多個微通道(未示出)， 多個翅片35連接至這些管34。冷凝器30還具有進口管道36和出口管道 38。因此，在制冷劑裝置10操作期間，系統(tǒng)注料流入進口管道36，穿 過第一集管32，穿過扁管34和置于該扁管中的微通道，流入第二集管 32再流出出口管道38。冷凝器30內(nèi)的系統(tǒng)注料通過與冷凝器30周圍的5環(huán)境空氣的相互作用而被冷卻。參考圖6，冷凝器30還可以連接到密封的系統(tǒng)注料保持區(qū)域70。該 系統(tǒng)注料保持區(qū)域是單獨的同在審查中的申請的主題，該申請于2006 年10月13日提交，題為"制冷回路，，，代理巻號為No.0002832WOU， 該申請的全部內(nèi)容作為參考引入本文。為了抵擋海洋環(huán)境的惡劣條件，本發(fā)明的冷凝器30必須涂有合適的 保護材料。包圍冷凝器30的材料優(yōu)選地進行預(yù)處理，以除去材料表面 上的任何殘余氧化鋁層。除去氧化物的方法都是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知 的。例如，在一種方法中，可以靜電地將熔劑敷到鋁上，以除去氧化 鋁層并允許已經(jīng)敷到管上的覆蓋材料流入潔凈接合區(qū)域以形成良好的 冶金接合部。冷凝器30然后被蝕刻。該蝕刻是本領(lǐng)域熟知的工藝，意 圖在形成鉻化涂層之前除去可能已經(jīng)形成的任何氧化物。例如，可以 用包括氟化氫的化學(xué)成分蝕刻冷凝器30。微通道熱交換器冷凝器30然后通過浸在磷酸鉻溶液中而形成鉻化 涂層。用去離子水沖洗除去過多的鉻。然后利用電涂工藝將微通道熱 交換器冷凝器30鍍上丙烯酸溶液層31。在該工藝中，冷凝器30被靜電 地充電，且浸在丙烯酸溶液中，丙烯酸溶液已經(jīng)被充電成具有與冷凝 器相反的極性。充電電壓和沉浸時間能夠確定涂覆厚度。在固化之前 用空氣吹掉過多的溶液。期望的最大涂覆厚度是50微米。優(yōu)選丙烯酸 成分是包括由PPG公司出售的Resin CR830和CP 504 Paste的雙組分成 分。雖然已經(jīng)參考一個或更多示例性實施例對本發(fā)明進行了描述，但是 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解的是，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可 以作出各種改變以及可以用等同物替代本發(fā)明的零部件。此外，在不 偏離本發(fā)明的范圍的情況下，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)可以作出許多變型以 適合特定情況或材料。因而，本發(fā)明并不限于作為預(yù)期最佳實施方式 所公開的特定實施例，而是本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的 所有實施例。
權(quán)利要求
1.一種制冷裝置，包括壓縮機；微通道熱交換器冷凝器，所述熱交換器冷凝器包括兩個集管、多個扁管和多個翅片，所述歧管、扁管和翅片由鋁制成且具有包含丙烯酸成分的涂層；恒溫膨脹閥；蒸發(fā)器；和外殼，所述熱交換器盤管、所述蒸發(fā)器和所述壓縮機放置在外殼內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制冷裝置，其中所述涂層具有50微米或 更小的厚度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制冷裝置，進一步包括置于所述丙烯酸成 分涂層下面的磷酸鉻涂層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制冷裝置，其中所述熱交換器盤管以二 十度的角度安裝至所述外殼。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制冷裝置，進一步包括可操作地連接至所 述熱交換器盤管的系統(tǒng)注料保持區(qū)域。
6. —種涂覆微通道熱交換器的方法，包括 靜電地向所述熱交換器的表面敷熔劑； 蝕刻所述熱交換器的所述表面； 將所述熱交換器浸在磷酸鉻溶液中；和靜電地充電所述熱交換器并將所述熱交換器浸在丙烯酸溶液中，所 述丙烯酸溶液已經(jīng)充電為具有與所述熱交換器相反的極性。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠用于運輸冷卻應(yīng)用中的制冷裝置。該制冷裝置包括微通道熱交換器(MCHX)、壓縮機、蒸發(fā)器和恒溫膨脹閥。微通道熱交換器涂有丙烯酸成分。
文檔編號F25B41/04GK101631996SQ200680056533
公開日2010年1月20日 申請日期2006年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月13日
發(fā)明者J·斯卡塞拉, T·A·安德森 申請人:開利公司