CN105849494B - 圆锥形热交换器 - Google Patents

Abstract

本发明披露一种具有圆锥形内芯的热交换器。第一组流动通道形成在匹配的圆锥形内芯板之间，匹配板形成板对，板对彼此间距开而在它们之间形成第二组流动通道。设置有一对相对设置的流体开口，从而以同轴的方式将流体引入热交换器/将流体从热交换器排出，流体开口由形成在内芯外周界内的一对流体集管互连，第二组流动通道和流体集管形成为对中心地通过热交换器。形成在内芯周界内的第二组入口/出口集管通过第一组流动通道互连。通过第一组流动通道的流动是在围绕圆锥形内芯板周界的外围，而通过第二组流动通道的流动是沿着由所述圆锥形内芯板所限定的角度。

Description

圆锥形热交换器

相关申请的交互参照

本申请要求对2013年12月19日提交的美国临时专利申请No.61/918,188的优先权益；本文以参见方式引入其全部内容。

技术领域

本发明总的涉及具有圆锥形内芯的热交换器。

背景技术

气体对液体和液体对液体的热交换器具有许多种应用。例如，在车辆中，气体对液体热交换器可用来冷却涡轮增压的内燃机或燃料电池发动机中压缩的加压空气。气体对液体的热交换器还可用来冷却热的发动机废气。液体对液体的热交换器也可用于传动油冷却和/或发动机油冷却的应用。

人们已知气体对液体或液体对液体的热交换器的各种结构。例如，人们已知可构造由两个或多个同心管子组成的热交换器，让相邻管子之间的环形空间用作为流体流动通道。波纹翅片通常设置在流动通道内以提高传热效率，在某些情形中，用来将管子层连接在一起。人们还已知可构造包括内芯的热交换器，该内芯由堆叠的管形构件或板或板对构成，管形构件或板或板对提供交替的流体流动通道(例如，气体对液体或液体对液体)，以使流过交替通道的两种不同流体之间进行传热。在热交换器形成为多通道的热交换器的情形中，流过流体流动通道的流体回转通过90度的弯头，以便流过热交换器的各级或各通道。

每种特殊的应用不管它是气体对液体的还是液体对液体的应用，都具有其自身的热交换器要求以及空间约束和/或包装要求。业已发现，对某些应用提供圆锥形的热交换器可得到理想的热交换要求以及达到一定的空间/包装限制。

发明内容

根据本发明示范的实施例，提供一种包括热交换器内芯的热交换器，该热交换器内芯包括多个交替堆叠的圆锥形内芯板，这些内芯板限定板对中相邻板之间的第一组流动通道，以及形成热交换器内芯的相邻板对之间的第二组流动通道，第一和第二流动通道以交替的顺序通过热交换器内芯；一对第一入口集管与所述第二组流动通道流体地连通，该成对的入口集管大致彼此相对地布置在热交换器内芯的周界上；第一出口集管与所述第二组流动通道流体地连通，该出口集管形成为对中心地通过热交换器内芯；第二入口集管与所述第一流动通道流体地连通，所述第二入口集管形成在热交换器内芯的周界内；第二出口集管与所述第一流动通道流体地连通，所述第二出口集管形成在热交换器内芯的周界内；其中，通过第一组流动通道的流动是在围绕形成板对的内芯板周界的外围，而通过第二组流动通道的流动是沿着由所述板对之间的圆锥形内芯板所限定的角度。

附图说明

现将借助于实例，参照附图，附图示出了本发明应用的示例的实施例，附图中：

图1是根据本发明第一示范实施例的热交换器的立体图；

图1A是根据本发明第一实施例的热交换器的剖切的立体图；

图2是图1热交换器的前立面图；

图3是图1热交换器的侧视立面图；

图4是图2所示热交换器的俯视图；

图5是图2所示热交换器的仰视图；

图6是沿图4中的线6-6剖切的纵向剖视图；

图7是沿图4中的线7-7剖切的纵向剖视图；

图8是图6中画圈部分8的详图；

图9是图7中画圈部分9的详图；

图10是形成图1的热交换器的内芯板之一的前立面图；

图11是图10内芯板的右侧视图；

图12是形成图1的热交换器的另一内芯板的前立面图；

图13是图12内芯板的右侧视图；

图14可用于图1热交换器中的传热加强装置的立体图；

图15是图1A的热交换器一部分的部分剖切图；

图16是图15的热交换器的俯视图，其中，上部端板已移去；

图17是根据本发明另一示范实施例的图1A的热交换器的一部分的局部剖切图；

图18是图17的热交换器一部分的局部剖切图，该图是相对于图17中所示视图转过90度的剖切图；

图19是图17的热交换器的俯视图，其中，上部端板已移去；

图20A和20B分别示出通过图15和17中所示热交换器的热交换器内芯的总压降；

图21A和21B分别示出通过图15和17中所示热交换器的热交换器内芯的流速；

图22是根据本发明另一示范实施例的热交换器的示意剖切图；

图23是图22中所示热交换器的一部分的详细示意剖切图；

图24是根据本发明另一替代示范实施例的热交换器的一部分的示意剖切图，显示纳入到热交换器内的旁路功能；

图25是根据本发明一替代示范实施例的热交换器的立体剖切图；以及

图26是根据本发明一替代示范实施例的热交换器的立体剖切图。

相同的附图标记可用于不同的图中以表示相同的部件。

具体实施方式

现将详细地参照本技术的示范的实施方式。提供示例的实施例仅是为了解释该技术，不是对该技术加以限制。本技术领域内技术人员将会明白，在本技术中尚可作出各种修改和变化。因此，本技术意欲涵盖落入本技术范围之内的如此的修改和变化。

下面，现将参照图1至21来描述根据本发明的第一示范实施例的热交换器10。

根据第一示范实施例的热交换器10可在汽车或机动车辆中用作增压空气冷却器(CAC)。因此，热交换器10包括入口、出口和用于空气和液体冷却剂(例如，诸如水)的流动通道。然而，将会理解到，热交换器10并不要局限于如此的应用(例如，CAC)，且将热交换器10参照为增压空气冷却器的任何做法旨在作示范。例如，热交换器10的进一步示范实施例将结合传动油或发动机油的冷却来进行描述，在该情形中，热交换器可以是液体对液体的热交换器。热交换器10还可适于水冷式增压空气冷却器(WCAC)的应用以及废气余热回收(EGHR)的应用。

现参照图1和1A，热交换器10具有包括多个圆锥形内芯板14、16的内芯12，多个圆锥形内芯板14、16以彼此嵌套的关系交替地堆叠在一起而形成板对17，多个板对17堆叠在一起而形成热交换器内芯12。端板18密封或封闭热交换器内芯12的第一端并形成流体开口20，在该示例的实施例中，该流体开口20是用来接纳第一流体(诸如空气)的入口开口，例如，当热交换器10呈增压空气冷却器(CAC)的形式时，流体开口就是该情形。端板19可以呈内芯板14之一的形式，该端板19布置在热交换器10的相对端处，并包围热交换器内芯12的第二端。流体开口22在本示例的实施例中用作为出口开口22，其呈流体配件的形式，并布置在热交换器10的相对端处，用来从其中排出第一流体(例如，如果呈CAC的形式，那么第一流体便是空气)。尽管参照到的入口开口20是形成在端板18内，参照到的出口开口22是布置在热交换器10相对端处的端板19内，但将会理解到，入口和开口20、22的定位只是为了作示范而已，在某些应用中，布置在端板19内的流体开口22可用作入口开口，而端板18内的流体开口20可用作出口开口，依据热交换器10的特定应用而定。

热交换器10还包括第二流体入口24和第二流体出口26，第二流体入口24用来让第二流体(诸如水或任何其他合适的液体冷却剂)流入热交换器10，而第二流体出口26用来从中排出第二流体。第二流体入口和出口24、26靠近热交换器10的第二端布置，在本实施例中，它们通常彼此邻近地布置，使得流过由匹配的内芯板14、16形成的流体通道的流动呈逆流布置或排列。然而，将会理解到，在其他的实施例中，第二流体入口和出口24、26可周向地彼此间距开，或大致彼此相对地布置，依据流体配件24、26的特殊应用和/或要求的定位而定。

在本示范实施例中，热交换器内芯12是自封闭的，这意味着流体入口和出口集管以及流体流动通道都是完全封闭在由匹配的内芯板14、16组成的圆锥形板对17的堆叠内。因此，在本示范实施例中，热交换器10不需要包围堆叠的板对17的外壳。

如图所示，热交换器内芯12是由板对17组成，板对17各由匹配的内芯板14、16组成，内芯板14、16各具有大致圆锥形的侧壁28，例如，如图10-13中所示，圆锥形的侧壁28在第一开口端30至较小的第二开口端32之间呈锥形。向上延伸的法兰34包围内芯板14、16的第一开口端30，第二开口端32由大致平行于圆锥形侧壁28的角度延伸的外围法兰36形成。

内芯板14、16的大致圆锥形侧壁28的形状或轮廓各这样形成：当内芯板14、16交替地堆叠在一起而形成板对17时，它们均具有与邻近板14、16间距开的中心部分29，由此，当板14、16布置成它们互相匹配的关系时，在板14、16的间距开的中心部分29之间形成一组内部流动通道40。另一组流动通道42形成在匹配内芯板14、16或板对17的相邻组之间。在增压空气冷却器的情形中，流动通道42是“空气侧”的流动通道，而流动通道40是“液体”或“冷却剂”的流动通道。

每个板14、16形成有一对突台或突起部分43、44，它们从板14、16的中心部分29表面升起。如图1A所示，形成在内芯板14内的突起部分43、44与形成在匹配的内芯板16内的突起部分43、44相对地设置(例如，参见图11-13)。因此，当内芯板14、16交替地堆叠在一起而形成板对17时，板对17的内芯板14上的突起部分43、44与相邻板对17的相邻内芯板16上的对应突起部分43、44对齐和匹配，由此，使成组的内芯板14、16或板对17彼此间距开，从而在它们之间形成第二组流动通道42。

现参照图10-13，流体开口46、48形成在各个内芯板14、16的相应突起部分43、44内。每个突起部分43、44包括包围每个流体开口46、48的平表面45，它们起作密封表面的作用，一个内芯板14、16的突起部分43、44邻接该平表面，并与相邻内芯板14、16的对应突起部分43、44相密封。因此，当内芯板14、16交替地堆叠在一起时，对齐的流体开口46、48便在热交换器内芯12内形成相应的入口和出口集管(图1A中示意地用流动箭头47、49表示)，这些集管与第一组流动通道40流体地连通，而流体入口24和流体出口26与集管47、49流体地连通。

内芯板14、16还包括流体屏障50，其形成为内芯板14、16的大致中心部分29的轮廓。流体屏障50这样形成：第一部分布置在成对的突起部分43、44之间，流体屏障50从成对的突起部分43、44之间延伸并围绕内芯板14、16的中心部分29的中间段的一部分。形成在内芯板14上的流体屏障50与形成在邻近内芯板16上的流体屏障50相对地设置，这样，当内芯板14、16交替地堆叠在一起时，内芯板14上的流体屏障50与邻近内芯板16上形成的流体屏障50对齐，并与邻近内芯板16上形成的流体屏障50密封地相匹配，这有效地使通过入口24的入口流与出口流26分离开，并在流动通道40内形成U形的或两通路的流体通道。因此，流体(例如，水或任何其他合适的液体冷却剂)通过流体入口24进入热交换器10，并通过流动通道40的第一分支40(1)进行分布，该第一分支40(1)围绕板对17的上部延伸。在流体流过流动通道40的第二分支40(2)之前，流体流过U形弯头51，在流体通过出口集管49和流体出口26从热交换器10中排出之前(例如，参见图11-13)，第一分支40(1)借助于流体屏障50与第二分支40(2)分离开。

第二对流体开口54、56形成在各个内芯板14、16内，流体开口54、56彼此周向地分隔开，大约为180度间距开，于是，在内芯板18的侧壁18内彼此大致相对。流体开口54、56还相对于形成集管47、49的流体开口46、48错列开。流体开口54、56呈大致细长形并可大致占据热交换器10的周界的50％至75％。内芯板14内的流体开口54、56与邻近内芯板16内的流体开口54、56对齐，对齐的流体开口54、56提供第二组流动通道42与热交换器10的流体入口20和流体出口22之间的流体连通。因此，流体(例如，CAC情形中的空气)通过流体入口20进入热交换器10，并借助于在内芯12外周界处对齐的流体开口54、56，通过第二组流动通道42进行分布，流体呈漏斗形地朝向中心的出口集管通过流动通道42，如流动箭头21(如图1A中所示)所示，流体通过流体出口22从热交换器10中排出。因此，对齐的流体开口54、56形成用来分配通过流动通道42流入的空气的分开的入口集管(如流动箭头57所示)，由于内芯板14、16的圆锥形形状，该流入的流体是朝向热交换器10的中心呈漏斗形的，而后通过由热交换器10的对齐的较小的中心的第二开口端32形成的中心出口集管21和流体出口22排出流体。在流体入口20和流体出口22位置反过来的其他实施例中，流体进入热交换器10的底部或较小的端部，并在通过分开的集管开口54、56之前，流体通过中心集管21分配到各个流动通道42，因此，在通过流体开口20将流体引导出热交换器10之前，流体从中心集管21到开口54、64向外分叉开。

尽管未在图中示出，但内芯12内的第一和第二组的中的某些或全部流动通道40、42可设置有传热加强装置60，传热加强装置诸如是波纹翅片或湍流增强器，它们可通过钎焊固定到内芯板14、16。空气侧型的传热加强装置60的示范实施例显示在图14中。如图所示，空气侧型的湍流加强装置60呈波纹翅片的形式，波纹翅片具有大致圆锥形的形状，其带有通过侧壁64连接的多个突脊或峰62，突脊或峰62沿着某一轴线纵向地延伸，所述轴线平行于由圆锥形内芯板14、16的倾斜侧壁28形成的轴线，突脊62是倒圆的或平的，当由内芯板14、16组成的板对17堆叠在一起时，突脊62通常与形成内芯板14、16的侧壁28相接触，该传热加强装置60插入在邻近板对17之间的流动通道41内。突脊62和互连的侧壁64形成介于两者之间的纵向开口或通道66，该通道从传热加强装置60的一端延伸到其相对端。当传热加强装置60呈波纹翅片的形式时，其布置成让开口与流过流体开口54、56的流入流体大致对齐。空气侧型的湍流加强装置60的大致圆锥形形状，导致波纹翅片或突脊62在第一开口端处彼此大致分离开较大的第一距离65，该间距朝向湍流加强装置60的较小的第二端逐渐地减小，在那里，突脊62仅间距开较小的第二距离67。因此，形成在突脊或峰62之间的开口通道66朝向较小的第二端汇聚，这通常具有加速效应，其加速空气流过从入口端20到内芯12出口端22的这些区域。

在图1A所示的示范实施例中，热交换器12包括最上部的热交换器板15，其也是圆锥形的板，该板在结构上类似于热交换器板14、16。然而，不是形成如热交换器版14、16那样较小的开口端32，最上部的热交换器板15不提供中心的开口，相反，具有封闭的底部，该封闭底部用来密封由形成热交换器内芯12的板对17的对齐开口端32形成的中心集管通道。为了确保合适地分布通过入口20朝向流动通道42的进入热交换器10的流体，并为了防止通过入口20进入热交换器10的流体简单地撞击和/或停滞在最上部热交换器板15的封闭底部端上，或防止一起旁通过流动通道42并直接通过流体出口22退出热交换器外，在不设置有封闭的最上部热交换器板15的实施例中，将扩散板70布置在形成热交换器内芯12的堆叠中的最上部内芯板15的顶上。扩散板70的第一示范实施例显示在图1A、1B和15-16中。如图所示，该示范实施例的扩散板70(1)呈带有外围法兰72的倒置圆锥的形式，该外围法兰72以一定角度向上延伸远离中心倒置的圆锥形区域，所述角度对应于内芯板14、16的侧壁部分28的角度，于是，外围法兰72邻接和密封住一部分侧壁28，这有效地密封或封闭扩散板70(1)和最上部热交换器板15之间的中心内部空间或空腔73。扩散板70(1)的外表面用来引导从入口20流入的流体朝向形成集管区域57的流体开口54、56。

现参照图17-19，图中示出扩散板70的另一示范实施例。在该主题示范实施例中，扩散板70(2)具有向下或向内延伸的外围法兰72。扩散板70(2)的上表面的形状和/或轮廓应做到这样：重新引导流入流体远离“堵塞”的流动区域并朝向流体开口54、56，流体开口54、56与第一流体集管或总管区域对齐或相连，以便促进流入流朝向集管57或流体开口54、56。因此，在该实施例中，扩散板70(2)具有上部表面，该上部表面带有两个相对设置的向下斜坡区域76，它们用来引导流入流体通过入口20流向流体开口54、56，流体开口54、56形成入口总管区域或用于流入流体的集管57，扩散板70(2)还具有两个相对设置的升起的或突起的区域78，它们用于堵塞流入流体偏转到最上部内芯板15的闭合区域。扩散板70(2)的总尺寸和形状应是这样：它基本填充或封闭敞开的内部空间，否则会有内部空间形成在端板18和最上部内芯板15之间，使得流入流直接被引导朝向流体开口54、56。已经发现，扩散板70(2)的形状减小了角度或弯头的数量，这些角度或弯头是对流过入口20的流入流体进行导航所需的，由此，降低了通常在某些传统的或已知的热交换器或增压空气冷却器内所经历的压降。扩散板70(1)、70(2)与最上部内芯板15之间形成封闭的内部空腔73在某些情形中也是有用的，即，可通过内部空腔73容纳附加部件，或可利用该空间73而不必增加热交换器10的总体尺寸或占地面积，由此可将附加的功能纳入到热交换器10内。在某些实施例中，入口和出口20、22的位置反过来，通过热交换器较小端部进入热交换器的流体流过流体开口22，并通过流体开口20退出热交换器10，扩散板70(1)、70(2)提供相同的的功能，即帮助引导流体从流体开口54、56流到出口开口20。

图20和21示出对采用各种类型扩散板70(1)、70(2)的热交换器10进行流动速度和压力分析的结果。如图20A和21A的测试数据所示，扩散板70(1)趋于证明通过入口20进入热交换器10的流体具有通过热交换器10的较高压降，这是因为流动必须导航在扩散板70(1)和上部内芯板14相交处形成的较陡的向上坡度，这会导致流动分离以及流体中的再循环区域，而后流体才通过流体开口54、56和对应的流体通道42进入集管区域57。如图20B和21B的测试数据所示，扩散板70(2)提供流动通过热交换器10的改进的或更加均匀的流动速度，这改进了通过内芯12的压降并减少入口处的再循环区域，后者也改进了压降，进而改进了总的传热特性。

现参照图24，图中示出热交换器10的替代的实施例。在该示范的实施例中，对于引导朝向流体入口开口54、56的流入流体来说，不是让扩散板70布置在热交换器10的入口端处，在某些情形中，将阀机构92布置在热交换器10入口端处的中心流体通道21内，以便控制通过热交换器10的流动，这样做可能是有利的。具体来说，阀机构92可以呈具有阀盘或阀舌的蝶阀的形式，该阀机构92可布置在由最上部板对17的法兰端36形成的最上部开口32内，阀机构92具有第一关闭位置和第二打开位置，在第一关闭位置中，阀盘或阀舌覆盖或堵塞中心流体通道21，有效地防止流体通过入口20进入热交换器10，这是因为关闭的阀机构92可形成增大的流体阻力，而在第二打开位置中，阀舌布置成与热交换器10的中心轴线对齐，允许流体自由地通过热交换器10。阀机构92可以通过控制系统电气地进行控制，或阀机构92可以是机械式阀，其根据温度、压力等进行操作以保证运行条件，此时，流体旁通过热交换器10并被引导到总系统内的任何地方，或被引导到热交换器10，根据不同的运行条件用于加热/冷却。因此，通过将阀机构92纳入到热交换器10的中心流动通道21内，热交换器10可适于在不同的系统内运行，且可对各种运行条件具体地进行微调。尽管已经主要采用阀机构92进行了描述，其布置在由靠近流体入口20的热交换器板14、16的敞开边缘36形成的中心流动通道21内，但将会理解到，在流体入口和出口20、21反过来的情形中，阀机构92也可在热交换器10的相对端处将阀机构92纳入到热交换器10内。

现参照图25和26，图中示出根据本发明的热交换器10的另一实施例。根据热交换器10的特殊应用，在某些情形中，也可理想地预热流入流体中的一种流体，尤其是当热交换器10用于冷起动条件下发动机和/或车厢的加温应用中时。因此，在某些实施例中，电加热器94可纳入到扩散板70和最上部热交换器板15之间形成的内部空间或空腔73内。因此，当流体通过入口20进入热交换器时，可借助于电加热器94在热交换器10入口端内产生的热量来预热或加温流入的流体。电加热器94可布置在扩散板70下方形成的内部空腔73内，在热交换器10的扩散板70和端板18内设置有合适的开口和/或布线管道，以确保根据现有技术中公知的原理来合适地运行该装置。

在其他的情形中，可理想地增大热交换器10的传热或冷却效果，这通过进一步降低流入流体的温度来实现。在如此的应用中，内部空腔73可用相变材料96填充(在图26中用阴影线示意地图示)。因此，当流入的流体撞击在扩散板70上和/或对着扩散板70时，可将多余的热量从流入流体中提走，因为这些热量通过扩散板70非常薄的壁进行传导，并被相变材料吸收，确保对流入流体进行附加的局部冷却。因此，将会理解到，在热交换器10纳入扩散板70的实施例中，形成在扩散板70和最上部热交换器板15之间的内部空腔73可用于各种用途，以使热交换器10进一步适合于特殊的应用。

尽管热交换器10已经被描述为自封闭式热交换器，这是由于内芯板14、16的结构都具有向上延伸的外围法兰34，当板14、16交替地堆叠在一起而形成内芯12时，外围法兰34以密封关系嵌套在一起，但应该理解到，内芯板14、16可进行修改，以便形成可容纳在分开的外部壳体或外壳内的热交换器内芯12。

现参照图22和23，图中示出本发明还有另一个示范的实施例，其中，热交换器内芯封闭在外部壳体内，其中，将采用相同的附图标记来表示类似的特征。如图所示，热交换器100由热交换器内芯12组成，热交换器内芯12被封闭在分开的外部壳体80内。外部壳体80具有呈流体入口20形式的第一端82和呈流体出口22形式的第二端84。修改的内芯板14、16交替地堆叠在一起以形成内芯12，在一个内芯板14上，内芯12具有突起部分43、44(未示出)，与形成在邻近板16上的突起部分43、44(未示出)相对齐和匹配，由此，使板14、16彼此间距开，并形成交替的流动通道40、42。然而，在该实施例中，不是具有远离板14、16的第一敞开端30延伸的向上延伸法兰34，外围法兰86以一定的角度延伸，所述角度大致平行于圆锥形侧壁18的角度，类似于在板14、16的第二敞开端处形成的外围法兰36，该外围法兰86包围板14、16的第一敞开端。外围法兰36、38用来密封内部空间，该空间形成在形成流动通道40的邻近板14、16的间距开的侧壁区域29之间。尽管未在图中示出，但对应的入口和出口配件24、26延伸通过外部壳体80，以建立起热交换器内芯12中的流体源和流动通道40之间的流体连通。

现将详细地描述上述热交换器100用作为液体对液体式油冷却器的使用。在该示范实施例中，由堆叠的板对17组成的热交换器内芯12布置在外部壳体80内，而板对17由交替布置的圆锥形内芯板14、16形成。扩散板70(1)、70(2)布置在大致与外部壳体80第一端82处的流体入口20对齐的堆叠的一端处。因此，任何合适的冷却剂(例如，水)通过外部壳体80的入口20进入热交换器100，并通过形成在间距开的板对17之间的流动通道42在包围外部壳体80内的热交换器内芯12的空间内进行分配，在冷却剂通过外部壳体80的第二端84处的出口22退出外部壳体80之前，冷却剂被引导通过板14、16的对齐的中心开口32。第二流体(例如，发动机油或传动油)或任何其他合适的流体，通过流体入口24(图中未示出)进入热交换器外部壳体80，在通过流体出口26(未示出)从热交换器排出之前，流体入口24引导第二流体通过流动通道40。传热加强装置60(诸如是以上结合图14所描述的波纹翅片)可以定位在板对17之间的流动通道42中。波纹翅片的表面60的圆锥形状致使波纹间距在流动通道的第一入口端处较大，而在流动通道42的直径较小的第二开口端处该间距较小或更加靠近在一起。传热表面或波纹翅片的形式之内的紧缩趋于加速流体通过流动通道42的流动，这能有效地减小边界层的成长/形成，并增大通过内芯12的总传热性能。形成内芯板14、16的侧壁28的中心区域29还可包括浅凹、肋状物或其他形式的突出物90，它们要延伸到流动通道内，以增大流动通道40内的流体流动中的湍流，从而进一步加强总的传热特性。

不管热交换器10、100是如图1-21中所示的自封闭式的热交换器10，还是如图22-23中所示的带有外部壳体80的热交换器100，对于进入热交换器10、100的一种流体来说，入口和出口20、22的对齐结构布置允许热交换器10、100与流体管道对齐布置，这可降低对弯头和其他附加流体配件的需求，否则有可能需要流体配件来建立所要求的流体连接，所有这些趋于促进总系统内的压降。此外，热交换器内芯12的大致圆锥形状还降低了流体流过热交换器要作多个90度弯头的需求，多个90度弯头在其他热交换器结构中是常见的布置，这再一次改善了通过热交换器10、100的总压降。

尽管已经描述了各种示范的实施例，但将会理解到，还可对所述实施例作出某种改适和修改。因此，认为以上讨论的实施例只是说明性的并不意图是限制性的。

Claims (20)

1.一种热交换器包括：

热交换器内芯，该热交换器内芯包括多个交替堆叠的圆锥形内芯板，这些内芯板限定板对中相邻板之间的第一组流动通道，以及形成热交换器内芯的相邻板对之间的第二组流动通道，第一组流动通道和第二组流动通道以交替的顺序通过热交换器内芯；

一对第一入口集管，它们与所述第二组流动通道流体地连通，该成对的第一入口集管大致彼此相对地布置在所述热交换器内芯的周界上；

第一出口集管，其与所述第二组流动通道流体地连通，该第一出口集管形成为对中心地通过热交换器内芯；

第二入口集管，其与所述第一组流动通道流体地连通，所述第二入口集管形成在所述热交换器内芯的周界内；

第二出口集管，其与所述第一组流动通道流体地连通，所述第二出口集管形成在所述热交换器内芯的周界内；

其中，通过第一组流动通道的流动是在围绕形成板对的圆锥形内芯板周界的外围，而通过第二组流动通道的流动是沿着由所述板对之间的圆锥形内芯板所限定的角度。

2.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，成对的第一入口集管形成在热交换器内芯的周界内，使得热交换器内芯是自封闭的。

3.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述热交换器内芯布置在外部壳体内，成对的第一入口集管形成在热交换器内芯和外部壳体的内表面之间。

4.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，还包括入口端和出口端，入口端限定与成对的第一入口集管流体地连通的第一流体入口，而出口端限定与所述第一出口集管流体地连通的第一流体出口，其中，所述入口端和所述出口端彼此纵向地相对，所述第一流体入口和所述第一流体出口彼此轴向地对齐。

5.如权利要求4所述的热交换器，其特征在于，还包括第二流体入口和第二流体出口，第二流体入口与所述第二入口集管流体地连通，而第二流体出口与所述第二出口集管流体地连通，其中，所述第二流体入口和出口靠近所述热交换器的所述出口端布置。

6.如权利要求4所述的热交换器，其特征在于，还包括布置在热交换器的所述入口端处的扩散板，其与所述热交换器内芯密封地接触，所述扩散板将流入的流体引导到所述成对的第一入口集管。

7.如权利要求6所述的热交换器，其特征在于，所述扩散板呈倒置圆锥的形式。

8.如权利要求6所述的热交换器，其特征在于，所述扩散板具有上部穹顶形的表面，该表面形成有一对斜坡区域和一对突出区域，该斜坡区域用来将流入流体引入到所述成对的第一入口集管，突出区域用来引导流入流体远离与所述第二入口集管和所述第二出口集管相关的区域。

9.如权利要求2所述的热交换器，其特征在于，形成在所述圆锥形内芯板内的一对周向上相对布置的流体开口，形成了所述成对的第一入口集管，一个内芯板内的流体开口与形成所述成对的第一入口集管的邻近内芯板中的流体开口对齐。

10.如权利要求9所述的热交换器，其特征在于，所述周向上相对布置的流体开口是细长形的，并占据圆锥形热交换器内芯周长的50％-75％。

11.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，还包括布置在所述第二组流动通道内的传热加强装置，其中，所述传热加强装置呈圆锥形波纹翅片的形式，该波纹翅片由一系列被侧壁互连的间距开的突脊组成，所述侧壁从具有第一直径的第一端延伸到具有第二直径的第二端，其中，所述第二直径小于所述第一直径，所述间距开的突脊在所述第一和第二端之间朝向彼此汇聚。

12.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述第一组流动通道由各邻近内芯板的间距开的壁形成，所述间距开的壁形成有延伸到所述第一组流动通道内的流动加强特征。

13.如权利要求12所述的热交换器，其特征在于，所述流动加强特征呈浅凹的形式。

14.如权利要求5所述的热交换器，其特征在于，所述第一组流动通道限定双通路的流体路径，所述第二流体入口和所述第二流体出口大致彼此邻近地布置，并通过在形成所述第一组流动通道的所述内芯板内所形成的流体屏障，使所述第二流体入口和所述第二流体出口彼此分离开。

15.如权利要求3所述的热交换器，其特征在于，所述热交换器是液体对液体式的热交换器，其中，所述第一组流动通道将第一流体传递通过所述热交换器，而所述第二组流动通道将第二流体传递通过所述热交换器；其中，所述第一流体是液体冷却剂，所述第二流体是以下中的一个：发动机油或传动油。

16.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，还包括布置在所述第一出口集管内的阀机构，所述阀机构具有关闭位置和打开位置，该关闭位置用来密封所述第一出口集管和引导流入流体远离所述第一入口集管，而打开位置允许流体自由地流过所述第一入口和出口集管。

17.如权利要求6所述的热交换器，其特征在于，有内部空腔限定在所述扩散板和所述热交换器内芯之间。

18.如权利要求17所述的热交换器，其特征在于，所述内部空腔适于容纳用来预热流入流体的电加热器。

19.如权利要求18所述的热交换器，其特征在于，所述内部空腔适于容纳相变材料，所述相变材料与流入流体呈传热的关系。

20.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，其中，所述第一组流动通道将第一流体传递通过所述热交换器，而所述第二组流动通道将第二流体传递通过所述热交换器；所述第一流体是空气，而所述第二流体是液体。