CN106703970B - 一种散热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种散热器，包括上水室、散热芯体及下水室；上水室设置于散热芯体的上部且与散热芯体连通，下水室设置于散热芯体的下部且与散热芯体连通；上水室包括三个腔室，分别为第一腔室、第二腔室及第三腔室。本发明一方面通过一级物理吸收、隔离和二级、三级过滤时的化学作用。吸收冷却系统工作中产生的铁锈、水垢、气泡并反应处理钙镁离子、铁离子、酸性离子等潜在威胁，维持冷却液PH值恒定，为系统输出清洁、安全的冷却液，从而确保冷却系统安全持久高效运行；另一方面具有优秀的发动机水套、散热器除气、为发动机水套补水和冷却系统提供膨胀空间功能，让整车可以取消膨胀水壶，缩减复杂的水路，其技术大大降低整车故障率和用户用车成本。

Description

一种散热器

技术领域

本发明属于发动机冷却系统技术领域，特别是指一种发动机散热器。

背景技术

据调查，全球50％以上的汽车发动机故障来源于冷却系统。发动机在工作的时候会产生大量的热，当发动机温度过高之后，会导致它的效率降低，甚至是零件故障。汽车的冷却系统通过发动机中的管道和通路进行液体的循环。当液体流经高温发动机时会吸收热量，降低发动机的温度，提供适当的温度以保证发动机处于一个合适的运转温度。液体流过发动机后，转而流向热交换器(散热器)，液体中的热量通过热交换器散发到空气中。但汽车使用一段时间后，经常出现油耗增加，水温容易偏高，甚至报警“开锅”，膨胀水壶模糊不清，看不清液位等问题，严重时发动机拉缸，尤其是柴油机车辆。导致此故障原因为汽车冷却系统是闭式冷却水热交换工作系统，工作中不可避免产生的铁锈、水垢等危害物质无法及时排到系统外，堵塞管道，引起散热系统散热不良，造成发动机过热，热效率降低，油耗增大；冷却液主要成分为乙二醇，高温氧化会产生酸性物质，导致PH降低，腐蚀发动机，长时间运行势必影响发动机寿命和用户价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种发动机散热器，以解决现冷却系统在工作过程中产生的水垢等危害物质无法排出冷却系统外及冷却液腐蚀发动机的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种散热器，包括上水室、散热芯体及下水室；所述上水室设置于所述散热芯体的上部且与所述散热芯体连通，所述下水室设置于所述散热芯体的下部且与所述散热芯体连通；

所述上水室包括三个腔室，分别为第一腔室、第二腔室及第三腔室；所述第二腔室与所述第三腔室不连通；在所述第一腔室上设置有散热器加注口，所述散热器加注口通过压力盖封闭；

在所述上水室的侧面靠顶部设置有发动机排气水管接头，所述发动机排气水管接头与所述第一腔室连通，且通过散热器排气水管与所述第三腔室连通；所述散热器排气水管的一端与所述第一腔室连通，另一端与所述第三腔室连通；

在所述上水室还包括冷却系统排气导管及泄压导管，所述冷却系统排气导管的一端与所述散热器加注口连通，所述冷却系统排气管的另一端向下；所述泄压导管的一端与所述散热器加注口连通，另一端与所述第二腔室连通；

在所述第一腔室内设置有恒定芯体；

发动机补水管接头的一端与所述第二腔室连通，且所述发动机补水管接头的位置高于发动机水套的最高点；

散热器进水口布置于所述上水室下方，且与所述第三腔室连通；

在所述下水室上设置有散热器排水阀。

所述上水室的底部内腔呈锥形结构，自上而下，所述上水室的底部的内腔的宽度逐渐减小。

在所述第二腔室内设置有与所述发动机补水管接头连通的发动机补水管导槽，所述发动机补水管导槽与所述第三腔室隔离；

在所述第三腔室内设置有与所述散热器进水口相连通的散热器进水口导槽，所述散热器进水口导槽与所述第二腔室隔离。

所述发动机补水管导槽设置于所述第二腔室的最低位置；所述散热器进水口导槽设置于所述第三腔室的最高位置；所述第一腔室的最低位置高于所述第三腔室的最高位置；

所述散热器进水口导槽的左侧板与所述第三腔室的水平端面之间的夹角为30度；

所述散热器进水口导槽的右侧板与所述第三腔室的水平端面之间的夹角为60度。

所述第一腔室的容积与所述第二腔室的容积之和为冷却系统总容积的20％-28％。

所述恒定芯体为圆锥管结构，上端的外径小于下端的外径；

所述恒定芯体自外向内依次为M型高分子复合滤纸层、阴离子树脂层及阳离子树脂层；

所述阳离子树脂层的体积为所述冷却系统加注冷却液总容积的千分之三至千分之四；

所述阴离子树脂层的体积为所述阳离子树脂层的体积的2倍。

在所述泄压导管内设置有泄压阀。

在所述散热器上还设置有最高刻度点和最低刻度点，所述恒定芯体的上端面低于所述最高刻度点，所述恒定芯体的下端面低于所述最低刻度点；

在所述散热器上还包括左支撑板、右支撑板、左固定机构、右固定机构及下安装软垫；

所述左支撑板及所述右支撑板与所述散热器固定连接；所述左固定机构固定于所述左支撑板上，所述右固定机构固定于所述右支撑板上；所述下安装软垫设置于所述下水室的壳体上。

本发明的有益效果是：

本发明通过在上水室内置三个腔室及一个恒定芯体，并且通过散热芯体的作用，一方面通过一级物理吸收、隔离和二级、三级过滤时的化学作用。吸收冷却系统工作中产生的铁锈、水垢、气泡并反应处理钙镁离子、铁离子、酸性离子等潜在威胁，维持冷却液PH值恒定，为系统输出清洁、安全的冷却液，从而确保冷却系统安全持久高效运行；另一方面具有优秀的发动机水套、散热器除气、为发动机水套补水和冷却系统提供膨胀空间功能，让整车可以取消膨胀水壶，缩减复杂的水路，其技术大大降低整车故障率和用户用车成本。

本技术方案实现水泡分离，提升冷却系统散热性能和规避气蚀风险。

本技术方案通过在冷却系统的源头及冷却过程的双层管控，对外加注的和系统内的冷却液风险均得以处理，保证任何时候进入发动机的冷却液都是清洁、安全的，全面维护冷却系统和发动机。

本技术方案降低冷却系统的重量及成本，在散热器上水室的三个腔室设计，具有优秀的发动机水套、散热器除气、为发动机水套补水和冷却系统提供膨胀空间功能，整车原有的膨胀水壶可以取消、管路可以缩减，达到降低整车重量和制造成本的目的。

附图说明

图1为本发明散热器外观示意图；

图2为本发明散热器侧视图；

图3为本发明上水室分解图；

图4为本发明上水室内部示意图；

图5为本发明冷却液加注示意图；

图6为泄压阀关闭状态示意图；

图7为第一腔室放大图；

图8为散热器内腔水路工作示意图；

图9为泄压阀开启状态示意图；

图10为恒定芯体剖面示意图；

图11为恒定芯体一级处理示意图；

图12为恒定芯体二级处理示意图；

图13为恒定芯体三级处理示意图。

附图标记说明

1上水室，2发动机排气水管接头，3冷却系统排气导管，4左支撑板，5左固定机构，6散热芯体，7下水室，8散热器出水口，9下安装软垫，10散热器排水阀，11右支撑板，12右固定机构，13发动机补水管接头，14散热器进水口，15最低刻度，16最高刻度，17压力盖，18泄压导管，19恒定芯体，20散热器加注口，21泄压阀，101第一腔室，102第二腔室，103第三腔室，104发动机补水管导槽，105散热器排气水管，106散热器进水口导槽，107连通管，108引流板，109散热器进水口导槽左侧板，110散热器进水口导槽右侧板，111水平端面，112压力区，191M型高分子复合滤纸层，192阴离子树脂层，193阳离子树脂层，194第一支撑加强层，195第二支撑加强层，196第三支撑加强层。

具体实施方式

以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。

本申请散热器的作用：

除锈、除水垢：通过高分子复合滤纸层物理吸收冷却系统中产生的铁锈、水垢，避免发生堵塞管道现象，保证散热性能高效率发挥，同时降低油耗。

排除潜在风险：通过阴阳离子交换化学作用，在形成铁锈、水垢之前，去除冷却液中的钙镁离子和铁离子并形成系统所需的去离子水，避免后期形成铁锈、水垢的潜在风险，使系统工作一直处于安全高性能运行状态。

除酸：通过阴离子交换化学作用，置换掉乙二醇高温氧化产生的酸性离子，使冷却液PH值一直维持在理想范围，避免冷却液酸化腐蚀发动机水套，排除发动机拉缸的风险。

水泡分离，降噪并提升散热性能：吸收排空气过程中的高温高压气泡，输出平稳的水流，杜绝气泡爆破，降低噪音，提升冷却系统可靠性和系统散热性能，同时规避气蚀风险。

风险最小：源头管控，最初加注冷却液，首先经过散热器上水室内部的恒定芯体三级处理后再进入发动机工作，为发动机输入清洁冷却液，问题从源头得以控制，将冷却系统工作中的风险控制在最小范围。

降重、降成本，提升用户满意度：散热器上水室内置三个腔室，具有优秀的发动机水套、散热器除气、为发动机水套补水和冷却系统提供膨胀空间功能，整车原有的膨胀水壶可以取消、管路可以缩减，达到降低整车重量和制造成本的目的。

本申请提供一种散热器如图1至图13所示；一种新型的散热器，如图1所示，上水室内置三个腔室，通过一级物理吸收、隔离和二级、三级化学作用，吸收冷却系统工作中产生的铁锈、水垢、气泡并反应处理钙镁离子、铁离子、酸性离子等潜在威胁，使冷却液PH值维持在合适的恒定范围，为系统输出清洁、安全的冷却液，以保证冷却系统安全高效持久工作，并兼备膨胀水壶所有功能。

发动机排气水管接头2布置在散热器的上水室1左侧靠边顶部位置，用于发动机系统除气，内部连通散热器上水室的第一腔室101；冷却系统排气导管3方向垂直向下，固定在上水室1卡槽内；冷却液的最高刻度16和最低刻度15用于显示整车冷却液高度，提醒用户注意加注量；泄压导管18内置泄压阀21，连通上水室第二腔室102和散热器加注口20；发动机补水管接头13布置在散热器上水室中部区域，内部连通上水室的第二腔室102，与第三腔室103不能连通，其在整车的位置高度要高于发动机水套最高点；散热器进水口14布置在上水室1右下方，与压力盖17分别布置在上水室两端，内部与上水室的第三腔室103连通，不能与上水室的第二腔室102不能连通。

发动机补水管接头13在整车的位置高度要高于发动机水套最高点。

在散热器上还包括左支撑板4、右支撑板11、左固定机构5、右固定机构12及下安装软垫9；在下水室上还设置有排热器排水阀10。

所述左支撑板及所述右支撑板与所述散热器固定连接；所述左固定机构固定于所述左支撑板上，所述右固定机构固定于所述右支撑板上；所述下安装软垫设置于所述下水室的壳体上。

如图2所示，上水室1的内腔的底部呈锥形结构，上肥下瘦，目的提升散热芯体内水流量，进而提升散热器性能。上水室材料采用PP5聚丙烯复合材料，耐高温且可以清晰看到内部冷却液水位高度。

上水室的内部结构如图3所示，散热器上水室内有三个腔室，第一腔室101内置恒定芯体19；第二腔室102内的发动机补水管导槽104与上水室外部的发动机补水管接头13相连相通，且与第三腔室103隔离；第三腔室103内的散热器进水口导槽106与上水室外部的散热器进水口14相连相通，与第二腔室102隔离。

在本申请中，恒定芯体19的上端面水平高度要低于冷却液的最高刻度F，恒定芯体的下端面水平高度要低于冷却液的最低刻度L。

如图4所示，第一腔室101与发动机排气水管接头2、散热器加注口20、散热器排气水管105连通；冷却液经过第一腔室内的恒定芯体三级处理后，通过连通管107进入第二腔室102；功用是处理新加注的冷却液和冷却系统工作循环的冷却液中危害物质，以及隔离气泡不进入第二腔室和第三腔室参与冷却循环，并为冷却系统除气，确保冷却系统安全高效运行。

第二腔室102与发动机补水管接头13、第二腔室102的泄压导管18连通；功用是为发动机补水和冷却系统提供膨胀空间。

第三腔室103与散热器进水口14、散热器排气水管105连通，散热器排气水管105一端连向散热器进水口导槽106最高点，另一端沿着上水室的第二腔室102内壁连通第一腔室101最高点；功用是为散热器除气和提供充足的水流量。

发动机排气水管接头2和散热器排气水管连通第一腔室的位置要布置在第一腔室内最高处，且对角线布置，前者保证发动机和散热器除气效率，后者避免冷却系统工作中发动机排气水管接头和散热器排气水管射出的带气泡高温高压水流直接冲击恒定芯体，提升恒定芯体可靠性。

发动机补水管导槽104要布置在二腔室内最低位置，确保补水效率。

散热器排气水管内部与第二腔室不连通，一端与第三腔室连通，布置在散热器进水口导槽最高点，另一端连通第一腔室最高点，保证优秀的除气效果。

第一腔室和第二腔室内部容积之和必须控制在冷却系统总容积的20％-28％以内；第一腔室最低位置要高于第三腔室最高位置。

散热器进水口导槽左侧板109与水平端面111夹角30°，散热器进水口导槽右侧板110与水平端面111夹角60°，目的优化第三腔室内冷却液进入散热器芯体的水流分布，提升散热性能。

如图5所示，日常加注，只需打开压力盖，进行加注，冷却液首先到达第一腔室区域(引流板为保护恒定芯体设计，避免加注时冷却液直接强力冲击恒定芯体)，经过恒定芯体三级作用处理后到达第二腔室，再通过发动机补水管导槽到达发动机水套、第三腔室和整个散热器，为冷却系统输送清洁又安全的冷却液；泄压导管内的泄压阀在没有达到设定压力前处于关闭状态(如图6所示)，当加注的冷却液高过水位线时，在第二腔室的上方便会形成一个密封的压力区112，空气学原理设计，是为了保证第一腔室的冷却液位一直高于恒定芯体上端面，使芯体的功效最大化；恒定芯体为类似圆锥结构设计，上小下大，目的也是提升芯体的表面积和功效，双重保障；加注之后冷却液高度要控制在散热器上水室外壁的冷却液的最高刻度F和最低刻度L之间。

如图7所示为第一腔室放大图所示，冷却系统工作时，由散热器第三腔室和发动机水套产生的带气泡高温高压冷却液通过散热器排气水管接头、发动机排气水管接头进入第一腔室区域后，首先经过M型高分子复合滤纸层191，完成铁锈、水垢吸收和气泡隔离(阻止气泡参与冷却水循环，提高散热性能)，再经过阴离子树脂层192，离子交换处理掉酸性离子，最后通过阳离子树脂层193，离子交换处理掉冷却液中的钙离子、镁离子、铁离子等危害离子。经过阴离子树脂层、阳离子树脂层两步化学作用形成的氢氧离子和氢离子通过再反应形成对冷却系统安全无害的去离子水，从而确保冷却系统能安全持久高效运行；经过第一腔室处理后的清洁又安全的冷却液通过散热器排气水管进入第二腔室。

如图8所示，泄压导管泄压阀在没有达到设定压力前处于关闭状态(如图6所示)，在第二腔室的上方会形成一个密封的压力区，保证第一腔室的冷却液位一直高于芯体上端面，使芯体的功效最大化。第二腔室内清洁又安全的冷却液通过发动机补水管导槽输入给发动机水套，充满后再通过散热器进水口导槽进入第三腔室、散热芯体进行循环热交换，冷却系统工作中散热器第三腔室和发动机水套产生的带气泡高温高压冷却液再进入第一腔室循环，确保冷却系统安全高效持久工作。

为了保证散热器上水室的第一腔室恒定芯体达到有效持久的处理效果，并使冷却液PH值维持在恒定范围内，阳离子树脂层的体积为冷却系统加注冷却液总容积的千分之三到千分之四，阴离子树脂层必须为阳离子树脂层体积的2倍。

泄压导管内的泄压阀位置需低于压力盖17，当冷却系统压力达到设定值时，泄压导管内的泄压阀和压力盖会依次开启，第二腔室完成排气泄压工作。系统压力降低后，泄压导管内的泄压阀会再次关闭。

所述恒定芯体19为圆锥管结构，上端的外径小于下端的外径。

所述恒定芯体自外向内依次为M型高分子复合滤纸层、阴离子树脂层及阳离子树脂层；在M型高分子复合滤纸层与所述阴离子树脂层之间设置有第一支撑加强层194；在阴离子树脂层与阳离子树脂层之间设置有第二支撑加强层195；在阳离子树脂层的内表面设置有第三支撑加强层196。

恒定芯体的作用是：

一级作用，通过M型高分子复合滤纸层吸收铁锈、水垢，并隔离气泡。

二级作用，通过阴离子交换树脂处理掉酸性离子等危害离子，并产生氢氧离子。

三级作用，通过阳离子交换树脂处理掉钙离子、镁离子、铁离子等危害离子，并产生氢离子。

OH^-+H⁺＝H₂O

冷却液通过以上三级过后，危害物质已经全部处理完，二级和三级作用中产生的氢氧离子和氢离子化学反应后会形成对冷却系统安全无害的去离子水，确保冷却系统能安全持久高效运行。

以上仅是本发明的优选实施方式的描述，应当指出，由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种散热器，包括上水室、散热芯体及下水室；所述上水室设置于所述散热芯体的上部且与所述散热芯体连通，所述下水室设置于所述散热芯体的下部且与所述散热芯体连通；其特征在于：

所述上水室包括三个腔室，分别为第一腔室、第二腔室及第三腔室；所述第二腔室与所述第三腔室不连通；在所述第一腔室上设置有散热器加注口，所述散热器加注口通过压力盖封闭；

在所述上水室的侧面靠顶部设置有发动机排气水管接头，所述发动机排气水管接头与所述第一腔室连通，且通过散热器排气水管与所述第三腔室连通；所述散热器排气水管的一端与所述第一腔室连通，另一端与所述第三腔室连通；

在所述上水室还包括冷却系统排气导管及泄压导管，所述冷却系统排气导管的一端与所述散热器加注口连通，所述冷却系统排气管的另一端向下；所述泄压导管的一端与所述散热器加注口连通，另一端与所述第二腔室连通；

在所述第一腔室内设置有恒定芯体；

发动机补水管接头的一端与所述第二腔室连通，且所述发动机补水管接头的位置高于发动机水套的最高点；

散热器进水口布置于所述上水室下方，且与所述第三腔室连通；

在所述下水室上设置有散热器排水阀；

所述恒定芯体为圆锥管结构，上端的外径小于下端的外径；

所述恒定芯体自外向内依次为M型高分子复合滤纸层、阴离子树脂层及阳离子树脂层；

所述阳离子树脂层的体积为所述冷却系统加注冷却液总容积的千分之三至千分之四；

所述阴离子树脂层的体积为所述阳离子树脂层的体积的2倍。

2.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于：所述上水室的底部内腔呈锥形结构，自上而下，所述上水室的底部的内腔的宽度逐渐减小。

3.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于：在所述第二腔室内设置有与所述发动机补水管接头连通的发动机补水管导槽，所述发动机补水管导槽与所述第三腔室隔离；

在所述第三腔室内设置有与所述散热器进水口相连通的散热器进水口导槽，所述散热器进水口导槽与所述第二腔室隔离。

4.根据权利要求3所述的散热器，其特征在于：所述发动机补水管导槽设置于所述第二腔室的最低位置；所述散热器进水口导槽设置于所述第三腔室的最高位置；所述第一腔室的最低位置高于所述第三腔室的最高位置；

所述散热器进水口导槽的左侧板与所述第三腔室的水平端面之间的夹角为30度；

所述散热器进水口导槽的右侧板与所述第三腔室的水平端面之间的夹角为60度。

5.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于：所述第一腔室的容积与所述第二腔室的容积之和为冷却系统总容积的20％-28％。

6.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于：在所述泄压导管内设置有泄压阀。

7.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于：在所述散热器上还设置有最高刻度点和最低刻度点，所述恒定芯体的上端面低于所述最高刻度点，所述恒定芯体的下端面低于所述最低刻度点；

在所述散热器上还包括左支撑板、右支撑板、左固定机构、右固定机构及下安装软垫；

所述左支撑板及所述右支撑板与所述散热器固定连接；所述左固定机构固定于所述左支撑板上，所述右固定机构固定于所述右支撑板上；所述下安装软垫设置于所述下水室的壳体上。