CN105135924A - 一种用于循环冷却系统的换热装置及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于循环冷却系统的换热装置及制造方法，该换热装置包括：一体成型的换热装置本体，所述换热装置本体中空，所述换热装置本体包括两个端部；还包括端盖，所述端盖分别盖合所述换热装置本体的两个端部；所述端盖固定在所述换热装置本体上。该方法包括如下步骤：挤压形成中空的型材；切割型材形成换热装置本体；在所述换热装置本体两个端部固定盖盒端盖。本发明加工工序简单，换热装置具有结构简单，组装简便，原材料利用率高、成本低廉等优点；本换热装置且换热面积大，若需更大的换热面积，仅需增加少量的材料成本。

Description

一种用于循环冷却系统的换热装置及制造方法

技术领域

本发明涉及一种换热装置及制造方法，尤其涉及一种用于循环冷却系统的换热装置及制造方法，属于换热设备技术领域。

背景技术

现有技术中，用于循环冷却系统的半导体制冷器，一般包括：半导体制冷片、水换热器、金属散热器、轴流风机等。制冷器中间部分为换热器，换热器两面为半导体制冷片的吸热面，TEC制冷片的散热面为铝合金散热器。系统水箱中的冷却用水，经循环泵流经水换热器被降温冷却，半导体制冷片散热面的热量由铝合金散热器加轴流风机被散掉。

现有的换热器主要包括嵌入管式、组装式、焊接式等方法制作，而这些方法制作工序复杂，制作成本高。例如嵌入管式散热器采用铝合金热压铸工艺在铝合金中嵌入铜管，再经过铣、磨焊接等工序而成。组装式换热器一般采用铣、磨、钻、攻丝等加工工艺形成导热介质通道，再固定密封片、密封胶圈及密封结构组装而成。焊接式换热器(又称钎焊式、摩擦焊式)采用由铣、磨、钻、攻丝等加工，结合钎焊、摩擦焊等工艺加工而成。

上述方法生产制造换热器都存在以下问题：①需要铣加工、磨加工、焊接加工等，设备加工成本高；②原材料利用率低，浪费大，原材料成本高。③加工工艺相对复杂，费工费时，加工成本高；④越要保证较高的热交换面积，越要更复杂的加工工艺，越要付出更高的加工成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何简化换热装置的加工工艺，降低加工成本。

为实现上述的发明目的，本发明提供了一种用于循环冷却系统的换热装置及制造方法。

一方面，本发明提供一种用于循环冷却系统的换热装置，包括：一体成型的换热装置本体，所述换热装置本体中空，所述换热装置本体包括两个端部；

还包括端盖，所述端盖分别盖合所述换热装置本体的两个端部；

所述端盖固定在所述换热装置本体上。

其中较优地，所述端盖上设置有导热介质入口和/或导热介质出口。

其中较优地，所述导热介质入口与所述导热介质出口分别设置在所述换热装置的端两个部的端盖上。

其中较优地，所述导热介质入口与所述导热介质出口设置在所述换热装置的同一端的端盖上。

其中较优地，还包括防漏垫，所述防漏垫设置在所述端盖与所述热装置端部之间。

其中较优地，还包括压紧件，所述压紧件设置在所述端盖外侧，用于压紧所述端盖。

其中较优地，还包括螺栓，所述换热器本体上设置与所述螺栓配合的有螺孔；

所述端盖上设置有通孔，所述压紧件上设置有通孔；

所述螺栓穿过所述压紧件上设置的通孔、所述端盖上设置的通孔拧入所述螺孔压紧所述压紧件和端盖。

其中较优地，所述换热装置本体中设置有迷宫格，所述迷宫格形成导热介质热传导的循环通道。

另一方面，本发明还一种换热装置制造方法，用于形成上述的换热装置，包括如下步骤：

挤压形成中空的型材；

切割型材形成换热装置本体；

在所述换热装置本体两个端部固定盖盒端盖。

其中较优地，还包括在所述换热装置本体两端打孔、攻丝形成螺孔；

用螺栓穿过端盖拧入所述螺孔压紧所述端盖。

本发明提供的用于循环冷却系统的换热装置及制造方法，具有加工工序简单，原材料利用率高等优点。换热装置本体只需要简单的加工设备和工艺；端盖可以采用注塑形成，压紧件采用不锈钢压件冲压件，防漏垫采用冲压件胶垫。本换热装置具有结构简单，组装简便，成本低廉等特点；换热装置换热面积大，若需更大的换热面积，仅需增加少量的材料成本。

附图说明

图1是本发明换热装置结构示意图；

图2是本发明换热装置的端盖结构示意图之一；

图3是本发明换热装置的端盖导热介质流动示意图之一；

图4是本发明换热装置的端盖导热介质流动示意图之二；

图5是本发明换热装置导热介质流动示意图之一；

图6是本发明换热装置剖面图之一；

图7是本发明换热装置的端盖结构示意图之二；

图8是本发明换热装置的端盖导热介质流动示意图之三；

图9是本发明换热装置的端盖结构示意图之三；

图10是图9所示换热装置的端盖剖面结构示意图；

图11是本发明换热装置导热介质流动示意图之二；

图12a是本发明换热装置剖面图之二；

图12b是本发明换热装置剖面图之三；

图13是本发明换热装置的端盖导热介质流动示意图之四；

图14是本发明换热装置的端盖导热介质流动示意图之五；

图15是本发明换热装置剖面图之四；

图16是本发明换热装置的防漏垫结构示意图；

图17是本发明换热装置的压紧件结构示意图；

图18是本发明换热装置结构分解示意图；

图19是本发明换热装置整体结构示意图；

图20是半导体制冷装置结构示意图；

图21是半导体换热单元结构示意图之一；

图22是半导体换热单元结构示意图之二；

图23是本发明采用图21所示吸热循环装置与散热循环装置的半导体制冷装置结构示意图；

图24是本发明采用图22所示吸热循环装置与散热循环装置的半导体制冷装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明提供一种用于循环冷却系统的换热装置，该换热装置包括：一体成型的换热装置本体1，换热装置本体1中空，换热装置本体1包括两个端部11、12；还包括端盖2，端盖2分别盖合换热装置本体1的两个端部11、12；端盖2固定在换热装置本体1上。下面对本发明提供的用于循环冷却系统的换热装置展开详细的说明。

如图2至图15所示，本换热装置的导热介质出入口21可以设置在端盖2上，导热介质出入口21是设置在端盖上的突起管。如图2至如6所示，端盖2上设置有一个导热介质出入口21，这个出入口21既可以做出口用也可以做入口用。两个相同的端盖2分别盖合换热装置本体1的两个端部11、12，如图3所示，其中一个端盖2作导热介质入口用，如图4所示，另一个端盖用作导热介质出口用。如图5、图6所示，两个相同的端盖2分别盖合换热装置本体1的两个端部11、12，与换热装置本体1共同形成导热介质通道112。如图5、图6所示，导热介质从入口进入，经过中空的盖合换热装置本体1，在盖合换热装置本体1内的导热介质通道112中完成冷热交换，导热介质由出口排出。

如图7、图8、图11至图15所示，端盖2上可以设置有两个导热介质出入口21。如图8所示，端盖2上的两个导热介质出入口21中的其中一个作导热介质入口用，另一个作导热介质出口用。端盖2盖合换热装置本体1的其中一个端部，如图9所示，换热装置本体1的另一个端部需要盖合没有导热介质出入口的端盖20。如图9、图10所示，没有导热介质出入口的端盖20内表面设置有凹陷201，该凹陷与换热装置本体1中的导热介质连通，设置有两个导热介质出入口21的端盖23盖合换热装置本体1的其中一个端部，没有导热介质出入口的端盖20盖合换热装置本体1的另一个端部，设置有两个导热介质出入口21的端盖2、没有导热介质出入口的端盖20与换热装置本体1共同形成导热介质通道112。如图10至图12a所示，导热介质从入口进入，经过中空的盖合换热装置本体1一侧的导热介质通道112，进入凹陷201，在凹陷201中改变流向，经过中空的盖合换热装置本体1另一侧的导热介质通道112，在盖合换热装置本体1两侧的通道112内完成冷热交换，导热介质由出口排出。

如图12b所示，本实施方案与上述实施方案基本相同，区别在于端盖2上的两个导热介质出入口21中的其中一个作导热介质入口用，另一个作导热介质出口用。端盖2盖合换热装置本体1的其中一个端部。换热装置本体1的另一个端部需要盖合没有导热介质出入口的端盖20。没有导热介质出入口的端盖20内表面无凹陷201，具与换热装置端部平行的平面。而换热装置设置有凹陷202，该凹陷202与换热装置本体1中的导热介质连通，设置有两个导热介质出入口21的端盖23盖合换热装置本体1的其中一个端部，没有导热介质出入口的端盖20盖合换热装置本体1的另一个端部，设置有两个导热介质出入口21的端盖2、没有导热介质出入口的端盖20与换热装置本体1共同形成导热介质通道112。如图10至图12a所示，导热介质从入口进入，经过中空的盖合换热装置本体1一侧的导热介质通道112，进入凹陷202，在凹陷202中改变流向，经过中空的盖合换热装置本体1另一侧的导热介质通道112，在盖合换热装置本体1两侧的通道112内完成冷热交换，导热介质由出口排出。

如图8、图13至15所示，在本发明的另一个实施例中，端盖2上可以设置有两个导热介质出入口21。如图13、图14所示，端盖2上的两个导热介质出入口21全部作导热介质入口用，或全部作导热介质出口用。两个相同的端盖2分别盖合换热装置本体1的两个端部，如图13所示，其中一个端盖2作导热介质入口用，如图14所示，另一个端盖2用作导热介质出口用。如图15所示，两个相同的端盖2分别盖合换热装置本体1的两个端部11、12，与换热装置本体1共同形成导热介质通道112。如图15所示，导热介质从入口进入，经过中空的盖合换热装置本体1，在盖合换热装置本体1内的导热介质通道112中完成冷热交换，导热介质由出口排出。通过这种方式设置可以增加导热介质的流量，明显比上述的实施方案热交换效率高。

如图16所示，为了进一步保证在端盖2固定盖合换热装置本体1的两个端部11、12后不发生导热介质泄露，在端盖2与换热装置本体1的端部之间还设置有防漏垫3。在端盖2盖盒换热装置本体1后，端盖2压紧防漏垫3，使端盖2、防漏垫3与换热装置本体1形成密封的腔室。导热介质在盖密封的腔室内完成冷热交换。如图16所示，为了适应不同的端盖2，保证在换热装置本体1的导热介质流量不受防漏垫3的影响，在防漏垫上还设置有通孔30，该通孔30的位置与换热装置本体1中的导热介质通道112对应，使导热介质穿过端盖的同时顺利穿过通孔30，保证换热装置的热交换效率。

如图1所示，端盖2分别盖合并固定在换热装置本体1的两个端部11、12上时，可以通过压紧方式与换热装置本体1固定，还可以通过粘接方式固定在换热装置本体1上。当然也可以理解，如果换热装置本体1与端盖采用相同材料的话，端盖2还可以通过粘接方式固定在换热装置本体1上。为了尽可能降低换热装置的加工难度，降低加工成本，端盖2优选采用压紧方式固定在换热装置本体1的端部。例如，该换热装置还包括压紧件4，压紧件4设置在端盖2外侧，用于压紧端盖2。如图17，为进一步保证导热介质顺利通过端盖2，该压紧件4上还设置有通孔40，该通孔用于穿过凸起的导热介质出口或入口。为了使压紧件安装时方便顺利，该压紧件两侧还设置有定位凸起41，该定位凸起41的间距与换热装置本体1的厚度相同。安装压紧件4时，定位凸起41夹紧换热装置本体1，对定位凸起41准确定位，使压紧件41准确压紧端盖2。为进一步简化加工工艺，降低生产成本，压紧件4通过螺栓压紧端盖2，换热器本体上设置与螺栓配合的有螺孔15；如图7、图9所示，端盖2上设置有通孔25，如图17所示，压紧件上设置有通孔45；如图16所示，如果设置有防漏垫3，则防漏垫3上也设置有通孔35。通孔35、通孔25、通孔45、螺孔15的位置和孔径均与螺栓相匹配。如图18所示，螺栓穿过压紧件4上设置的通孔45、端盖2上设置的通孔25、防漏垫3上设置的通孔35拧入螺孔15压紧压紧件4和端盖2，最终形成如图19所示的换热装置。

如图6、图12a、12b、图15所示，为了加大换热装置本体1中导热介质的接触面积尽可能提高热交换效率，在换热装置本体1内部还设置有迷宫格111，相邻的迷宫111之间形成导热介质流过的循环通道112。导热介质可以是有机导热介质，也可以是无机导热介质。导热介质优选是导热油或水。

为进一步体现本发明提供的换热装置的优越性，本发明还提供一种制造上述换热装置的方法，该方法包括如下步骤：挤压形成中空的型材；切割型材形成换热装置本体；在换热装置本体两个端部11、12固定盖盒端盖。下面对本发明提供的换热装置的制造方法展开详细的说明。

在本发明中，换热装置本体采用易导热材料制作，优选是易导热金属材料(例如，铝合金、铝、铜)。为了便于加工制作型材，换热装置本体1优选为铝或铝合金制作。例如采用铝挤压制作中空的铝型材，然后根据实际需要将铝型材切割成对应长度的换热装置本体。在换热装置两端固定盖盒端盖时，优选在换热装置本体两端打孔、攻丝形成螺孔；如图18所示，用螺栓穿过端盖拧入螺孔压紧端盖，如图19所示最终形成换热装置。通过上述方式可以降低加工难度，节约加工成本。

本发明提供的换热装置可以与半导体制冷片配合制造半导体制冷装置。如图20所示该半导体制冷装置，包括：多个正反交替叠摞的换热单元9；其中，如图21、图22所示，换热单元9包括半导体制冷层90、贴合在半导体制冷层90的散热面的散热循环装置101和贴合在半导体制冷层90的吸热面的吸热循环装置102；吸热循环装置102连接热源92，散热循环装置101连接散热装置93。其中散热循环装置101与吸热循环装置102均可以采用本发明提供的换热装置。

如图20、图23、图24所示，本发明提供的用于循环冷却系统的半导体制冷装置采用多个换热单元9正反交替叠摞，可以在有限的空间内多增加半导体制冷片的数量，从而提高半导体制冷装置的制冷功率，提高能效比。采用本发明提供的用于循环冷却系统的半导体制冷装置可以根据实际需要纵向扩展换热单元9，以增加半导体制冷装置的制冷功率(例如可以在现有的换热单元9的上下增设换热单元9)。另外如图23、图24所示，为进一步节约半导体制冷装置在纵向方向上的高度，相邻的换热单元9共用散热循环装置101或吸热循环装置102。通过这种方式节约的空间还可以进一步增加换热单元9，从而提高半导体制冷装置的制冷功率，提高能效比。另外如图23、图24所示，多个换热单元9正反交替叠摞时，多个热单元9的散热装置101或吸热循环装置102可以通过管路串联。

综上所述，本发明提供的用于循环冷却系统的换热装置及制造方法，具有加工工序简单，原材料利用率高等优点。换热装置本体只需要简单的加工设备和工艺；端盖可以采用注塑形成，压紧件采用不锈钢压件冲压件，防漏垫采用冲压件胶垫。本换热装置具有结构简单，组装简便，成本低廉等特点；本换热装置换热面积大，若需更大的换热面积，仅需增加少量的材料成本延长型材的长度。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种用于循环冷却系统的换热装置，其特征在于，包括：

一体成型的换热装置本体，所述换热装置本体中空，所述换热装置本体包括两个端部；

还包括端盖，所述端盖分别盖合所述换热装置本体的两个端部；

所述端盖固定在所述换热装置本体上。

2.如权利要求1所述的换热装置，其特征在于，所述端盖上设置有导热介质入口和/或导热介质出口。

3.如权利要求2所述的换热装置，其特征在于，所述导热介质入口与所述导热介质出口分别设置在所述换热装置的两个端部的端盖上。

4.如权利要求2所述的换热装置，其特征在于，所述导热介质入口与所述导热介质出口设置在所述换热装置的同一端的端盖上。

5.如权利要求1所述的换热装置，其特征在于，还包括防漏垫，所述防漏垫设置在所述端盖与所述热装置端部之间。

6.如权利要求1所述的换热装置，其特征在于，还包括压紧件，所述压紧件设置在所述端盖外侧，用于压紧所述端盖。

7.如权利要求6所述的换热装置，其特征在于，还包括螺栓，所述换热器本体上设置与所述螺栓配合的有螺孔；

所述端盖上设置有通孔，所述压紧件上设置有通孔；

所述螺栓穿过所述压紧件上设置的通孔、所述端盖上设置的通孔拧入所述螺孔压紧所述压紧件和端盖。

8.如权利要求1-7所述的换热装置，其特征在于，所述换热装置本体中设置有迷宫格，所述迷宫格形成导热介质热传导的循环通道。

9.一种换热装置制造方法，用于形成权利要求1-8任意一项所述的换热装置，其特征在于，包括如下步骤：

挤压形成中空的型材；

切割型材形成换热装置本体；

在所述换热装置本体两个端部固定盖盒端盖。

10.如权利要求9所述的换热装置制造方法，其特征在于，还包括在所述换热装置本体两端打孔、攻丝形成螺孔；

用螺栓穿过端盖拧入所述螺孔压紧所述端盖。