CN104729142B - 热交换器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热交换器及其制造方法。公开了一种热交换器和一种制造热交换器的方法。热交换器可以包括多个三段式管、多个热电模块、多个冷却片、以及上箱体和下箱体，其中，所述多个三段式管的每一个都具有三层的截面并且都具有在中间部分处的液体通道和在液体通道的相对侧处的模块插入空间，所述多个热电模块插入到模块插入空间中，所述多个冷却片联接至三段式管的每一个的外表面，以及所述上箱体和所述下箱体联接至三段式管的上侧和下侧以与三段式管的液体通道流体地连通。三段式管和冷却片可以相对于彼此横向地堆叠。三段式管、冷却片、上箱体和下箱体可以通过包括金属的同一填充材料进行钎焊。

Description

热交换器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于交换两个流体之间的热量的热交换器，并且更具体地涉及用于通过使用热电模块主动地交换热量的热交换器及其制造方法。

背景技术

在根据相关技术的使用热电模块的热交换器中，由于热电模块中的球焊(bonding)通过高温焊接执行，因此如果大约200℃或以上的温度被施加至热电模块，则热电模块被损坏。因此，在热电模块的周边处的热压焊单元(诸如，引脚和管)应当在200℃或以下的温度下被焊接。

然而，通过低温焊接接合的部分充当用于将由热电模块产生的热量传递至外部的路径的热阻，该热阻是降低热交换器的性能的主要原因。

而且，由于热电模块应当在200℃或以下的温度下被焊接，因此用于固定热电模块的周边的夹具和单独的压焊工艺是必须的。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

因此，本发明已致力于解决上述问题和/或其他问题，并且本发明旨在提供一种热交换器及其制造方法，可以通过移除热传递路径上的热阻提高或最大化热交换器的热传递性能，该热交换器可以通过简单的制造过程进行制造，并且由于除了热电模块所插入的空间之外的形成热交换器的所有部件都通过基体金属压焊，因此可以在制造过程中防止热电模块的损坏。

根据本发明的各个方面，提供一种热交换器，其包括：多个三段式管、多个热电模块、多个冷却片以及上箱体和下箱体，其中，多个三段式管的每一个都具有三层的截面并且每一个都具有在中间部分处的液体通道和在液体通道的相对侧处的模块插入空间；多个热电模块插入到模块插入空间中；多个冷却片联接至三段式管的每一个的外表面；上箱体和下箱体联接至三段式管的上侧和下侧以与三段式管的液体通道流体地连通，其中三段式管和冷却片相对于彼此横向地堆叠，其中三段式管、冷却片、上箱体和下箱体通过包括金属的同一填充材料进行钎焊。

根据本发明的各个方面，提供一种制造热交换器的方法，该方法包括：管制造步骤、联接步骤、开口形成步骤、模块插入步骤以及前侧密封步骤，其中，管制造步骤生成多个三段式管，多个三段式管每一个都具有三层的截面并且每一个都具有在中间部分处的液体通道以及在液体通道的相对侧处的模块插入空间，以用于容纳一个或多个热电模块；联接步骤包括：将冷却片联接至三段式管的外表面，使得三段式管和冷却片相对于彼此横向地堆叠、在三段式管的上侧和下侧处分别设置上箱体和下箱体、以及使用包括金属的同一填充材料对三段式管、冷却片、上箱体和下箱体进行钎焊；开口形成步骤切割在联接步骤之后的三段式管中的一个或每一个的前侧和后侧以形成前开口和后开口；模块插入步骤将热电模块通过前开口或后开口插入到三段式管中的一个或每一个的模块插入空间中；前侧密封步骤堵塞前开口。

本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些其它特征和优点将从结合于此的附图和以下具体实施方式中显而易见，或在附图和具体实施方式中详细陈述，附图和具体实施方式共同用于解释本发明的某些原理。

附图说明

现将参照由所附附图显示的本发明的某些示例性实施方案来详细描述本发明的以上和其他特征，这些附图在下文中仅以显示的方式给出，因而对本发明是非限制性的，在这些附图中：

图1为示出了其中根据本发明的示例性热交换器通过钎焊联接以被制造的状态的视图；

图2为示出了当从沿着图1的线II-II所呈现的截面观看时，其中一个三段式管和冷却片彼此连接的状态的视图。

图3为参照图2的用于解释示例性热电模块的插入的视图。

图4为参照图2的用于解释示例性热交换器的密封的视图；以及

图5为示出根据本发明的制造热交换器的示例性方法的流程图。

应当理解，所附附图不一定按比例绘制，从而显示本文中所公开的本发明的说明性的各种优选特征的略微简化的画法，包括例如具体尺寸、方向、位置和外形的各种优选特征将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记引用本发明的同样的或等同的部分。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各个实施方案，其示例在附图中示出并在下文中描述。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明意图不仅覆盖示例性实施方案，而且覆盖可以包含在如所附权利要求所定义的本发明的精神和范围内的各种替代方案、修改、等效物以及其它实施方案。

参照图1至图4，根据本发明的各个实施方案的热交换器包括：多个三段式管7，其每一个都具有三层的截面，三段式管7的每一个都具有液体通道1和模块插入空间5，液体通道1在每个三段式管7的中央或中间部分处，热电模块3在液体通道1的相对侧处插入模块插入空间5；多个热电模块3，多个热电模块3被插入到模块插入空间中；多个冷却片9，多个冷却片9联接至三段式管7的每一个的外表面；以及上箱体11和下箱体13，上箱体11和下箱体13联接至三段式管7的上侧和下侧以便以三段式管7和冷却片9相对于彼此水平地或横向地堆叠的状态与三段式管的液体通道1连通。通过同一物质的填充金属对三段式管7、冷却片9、上箱体11和下箱体13进行钎焊。

也就是说，在根据本发明的热交换器中，在如图2中形成的三段式管7和冷却片9被堆叠之后，如图1所示，上箱体11设置在三段式管7的上侧处，并且下箱体13设置在三段式管7的下侧处。此后，同时在200℃或以上的高温下通过同一物质的填充金属对上箱体11和下箱体13进行钎焊以待被联接，并且在钎焊后，将热电模块3插入到三段式管7的模块插入空间5中。

因此，在热交换器中，同时通过相同的填充金属对三段式管7、冷却片9、上箱体11和下箱体13进行钎焊以待被联接，但不插入热电模块3。因此，由于热量在构成元件之间平稳地传递而不在热传递路径中产生热阻，因此进一步提高了热交换器的性能。而且，由于在钎焊之后热电模块3被插入，从而防止热电模块3在制造过程中变差，并且实现相对简单的制造过程。

此处，在一些实施方案中，三段式管7和冷却片9优选由相同的材料(诸如，铝)形成，并且通过热熔进行热集成以最小化热阻，这在改进热交换器的性能中是更优选的。

三段式管7的模块插入空间的每一个被配置成使得通过切割模块插入空间的前端和切割模块插入空间的后端形成前开口15和后开口17，模块插入空间的前端对应于使空气向冷却片9导入的方向并且模块插入空间的后端对应于相反方向，热电模块3通过前开口15或后开口17插入，并且在热电模块3被插入之后，将绝热材料形成的密封构件19安装至前开口15。

为了说明的目的，通过图3中的虚线表示用于形成前开口15和后开口17的切割线，示出了其中热电模块3被插入到模块插入空间5的一个中的状态和热电模块3没有被插入到模块插入空间5的另一个中的状态以相互比较。

密封构件19通过连接在三段式管7的液体通道1的相对侧上的两个前开口15而包住液体通道1，使得液体通道1可以与外部和冷却片9有效绝热。

在热电模块3被插入到模块插入空间之后，将后开口17填实以固定热电模块3。

在三段式管7的模块插入空间3中围绕后开口17整体地或一体地形成用于防止热电模块3向后开口17偏离和指定热电模块3的位置的挡块突出部21。

因此，当如上所述形成挡块突出部21时，热电模块3通过前开口15插入，并且甚至可以仅通过用密封构件19堵塞前开口15来完成热电模块3的安装，但可以进一步执行填实。

然后，即使将后开口17填实，后开口17的相对侧也不彼此接触使得后开口17的部分如图4所示打开，使得热电模块3的发热侧和冷却侧之间的热量的传递可以被中断。在一些实施方案中，后开口17被优选地用作连接至热电模块3的导线的通道。

如图5所例示的，制造热交换器的方法包括：管制造步骤S10、联接步骤S20、开口形成步骤S30、模块插入步骤S40和前侧密封步骤S50；管制造步骤S10生成多个三段式管7，多个三段式管7的每一个都具有三层的截面，三段式管7的每一个都具有液体通道1和模块插入空间5，液体通道1在每个三段式管7的中央或中间部分处，热电模块3在液体通道1的相对侧处插入模块插入空间5；联接步骤S20在三段式管7的上侧和下侧处设置上箱体11和下箱体13，使得上箱体11和下箱体13与三段式管7的液体通道1连通，同时三段式管7和冷却片9以冷却片9联接至三段式管7的外表面的状态水平地堆叠，并且同时采用同一物质的填充金属对上箱体11和下箱体13进行钎焊以联接上箱体11和下箱体13；开口形成步骤S30对已经过联接步骤的三段式管7的前侧和后侧进行切割以形成前开口15和后开口17；模块插入步骤S40通过前开口15或后开口17插入热电模块3；前侧密封步骤S50堵塞前开口15。

在管制造步骤S10中，在一些实施方案中，优选地，将三段式管7挤压成具有预先确定的截面形状，在预先确定的截面形状中液体通道1和模块插入空间5形成三层。

在模块插入步骤S40中，在一些实施方案中，优选地，热电模块3采用导热材料涂覆并且被插入到热电模块中以用于热电模块3和模块插入空间5之间的热传递，并且导热材料可以是导热油脂或导热压焊剂。

在前侧密封步骤S50中，通过连接三段式管7的液体通道1的相对侧上的两个前开口15而使密封构件19包住液体通道1。

在将热电模块3插入后开口17之后，将后开口17进行填实以防止热电模块3偏离。

在如以上所述配置和制造的热交换器中，由于所有三段式管7、冷却片9、上箱体11和下箱体13同时通过钎焊进行联接，因此热交换器可以被方便地制造。而且，由于在热交换器中不存在热阻抗部分，因此可以提高热导率。此外，在钎焊过程中可以减少变形部分并且三段式管7可以受到限制并且防止在热电模块3变形时被变形。

根据本发明，可以通过去除热传递路径上的热阻使热交换器的热传递性能最大化，热交换器可以通过简单的制造过程进行制造，并且由于除了热电模块所插入的空间之外形成热交换器的所有部件都通过基体金属进行压焊，因此可以在制造过程中防止热电模块的损坏。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”或“下”、“前”或“后”等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

本发明的特定示例性实施方案的上述描述是为了说明和描述而给出。它们不旨在穷举或将本发明限制于所描述的精确形式，而且鉴于以上教导，许多修改和变化显然是可能的。选择和描述示例性实施方案以说明本发明的某些原理和它们的实际应用，由此使本领域普通技术人员能作出和利用本发明的各个示例性实施方案及其替代方案或修改。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等价技术方案限定。

Claims (7)

1.一种热交换器，其包括：

多个三段式管，所述多个三段式管的每一个都具有三层的截面并且各具有在中间部分处的液体通道和在所述液体通道的相对侧处的模块插入空间；

多个热电模块，所述多个热电模块插入到所述模块插入空间中；

多个冷却片，所述多个冷却片联接至三段式管的每一个的外表面；以及

上箱体和下箱体，所述上箱体和所述下箱体联接至所述三段式管的上侧和下侧以与所述三段式管的液体通道流体地连通，其中所述三段式管和所述冷却片相对于彼此横向地堆叠，

其中所述三段式管、冷却片、所述上箱体和所述下箱体通过包括金属的同一填充材料进行钎焊；

其中在多个三段式管中的三段式管的每一个的所述模块插入空间被配置成使得通过切割模块插入空间的前端并切割模块插入空间的后端形成前开口和后开口，模块插入空间的前端对应于通过其使空气向所述冷却片导入的侧面并且模块插入空间的后端对应于相反的侧面；在多个热电模块中的热电模块通过所述前开口或所述后开口插入一个模块插入空间中；以及在所述热电模块被插入之后，绝热材料形成的密封构件被安装至所述前开口；

其中在所述热电模块被插入到所述模块插入空间中之后，所述后开口被填实以固定所述热电模块，所述后开口的相对侧不彼此接触使得后开口的部分打开，使得热电模块的发热侧和冷却侧之间的热量的传递可以被中断，后开口被用作连接至热电模块的导线的通道。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述密封构件通过连接所述三段式管的液体通道的相对侧上的两个前开口而包住所述液体通道。

3.根据权利要求1所述的热交换器，其中，在毗邻所述后开口的所述三段式管的模块插入空间中整体地形成用于防止所述热电模块向所述后开口偏离并指定所述热电模块的位置的挡块突出部。

4.一种用于制造热交换器的方法，所述方法包括：

管制造步骤，所述管制造步骤生成多个三段式管，多个三段式管的每一个都具有三层的截面并且每一个都具有在中间部分处的液体通道以及在所述液体通道的相对侧处的模块插入空间，以用于容纳一个或多个热电模块；

联接步骤，其包括：

将冷却片联接至所述三段式管的外表面，使得所述三段式管和所述冷却片相对于彼此横向地堆叠；

在所述三段式管的上侧和下侧处分别设置上箱体和下箱体；以及

使用包括金属的同一填充材料对所述三段式管、所述冷却片、所述上箱体和所述下箱体进行钎焊；

开口形成步骤，所述开口形成步骤切割在联接步骤之后的三段式管中的一个或每一个的前侧和后侧以形成前开口和后开口；

模块插入步骤，所述模块插入步骤将热电模块通过所述前开口或所述后开口插入到所述三段式管中的一个或每一个的模块插入空间中；以及

前侧密封步骤，所述前侧密封步骤堵塞所述前开口；

其中在将所述热电模块插入所述模块插入空间之后，将所述后开口填实以防止所述热电模块向所述后开口偏离，所述后开口的相对侧不彼此接触使得后开口的部分打开，使得热电模块的发热侧和冷却侧之间的热量的传递可以被中断，后开口被用作连接至热电模块的导线的通道。

5.根据权利要求4所述的用于制造热交换器的方法，其中，在所述管制造步骤中，将所述三段式管挤压成具有预先确定的截面形状，在所述预先确定的截面形状中所述液体通道和所述模块插入空间形成三层。

6.根据权利要求4所述的用于制造热交换器的方法，其中，在所述模块插入步骤中，采用导热材料涂覆所述热电模块以增强所述热电模块和所述模块插入空间之间的热传递。

7.根据权利要求4所述的用于制造热交换器的方法，其中，在所述前侧密封步骤中，通过连接所述三段式管中的一个或每一个的液体通道的相对侧上的两个前开口而使密封构件包住所述液体通道。