CN111306970A - 热交换器 - Google Patents

Abstract

一种热交换器，涉及热交换技术领域，包括从下至上依次堆叠的多个芯片；相邻两个所述芯片之间设置有介质空腔；奇数层的所述介质空腔相连通并形成第一介质通道，偶数层的所述介质空腔相连通并形成第二介质通道；奇数层的所述介质空腔和/或偶数层的所述介质空腔内设置有散热片；所述散热片包括多排散热部；所述散热部为梯形波结构；每个所述散热片中的一排或者多排所述散热部具有缺口；沿垂直于所述散热部的延伸方向，所述缺口贯穿所述散热部。本发明的目的在于提供一种热交换器，以在一定程度上解决现有技术中存在的热交换器内的流体流动阻力较大，流体流经热交换器后压降较大的技术问题。

Description

热交换器

技术领域

本发明涉及热交换技术领域，具体而言，涉及一种热交换器。

背景技术

热交换器，英语翻译：heat exchanger，亦称为换热器或热交换设备，是用来使热量从热流体传递到冷流体，也即将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，以满足规定的工艺要求的装置，是对流传热及热传导的一种工业应用。

热交换器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。在工业生产中，热交换器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。

然而，现有的热交换器内的流体流动阻力较大，流体流经热交换器后压降较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热交换器，以在一定程度上解决现有技术中存在的热交换器内的流体流动阻力较大，流体流经热交换器后压降较大的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种热交换器，包括从下至上依次堆叠的多个芯片；

相邻两个所述芯片之间设置有介质空腔；奇数层的所述介质空腔相连通并形成第一介质通道，偶数层的所述介质空腔相连通并形成第二介质通道；

奇数层的所述介质空腔和/或偶数层的所述介质空腔内设置有散热片；

所述散热片包括多排散热部；所述散热部为梯形波结构；

每个所述散热片中的一排或者多排所述散热部具有缺口；沿垂直于所述散热部的延伸方向，所述缺口贯穿所述散热部。

在上述任一技术方案中，可选地，所述芯片至少具有一对芯片凸台和至少一对芯片结合部；每个所述芯片凸台和每个所述芯片结合部均具有介质通道孔；

相邻两个所述芯片中，位于低层所述芯片上的芯片凸台与位于高层所述芯片上的相对应芯片结合部密封连接，以及低层所述芯片上的芯片凸台的介质通道孔与位于高层所述芯片上的相对应芯片结合部的介质通道孔连通，以使所述热交换器的第一介质通道与第二介质通道从下至上依次间隔设置。

在上述任一技术方案中，可选地，沿所述散热部的延伸方向，呈对设置的所述芯片凸台设置在所述芯片的两端，呈对设置的所述芯片结合部设置在所述芯片的两端；

所述散热片具有与所述芯片凸台相配合的散热凸台通孔，所述散热片还具有与所述芯片结合部相对应的散热结合通孔；

同一所述芯片的所述芯片凸台与相对应的所述芯片结合部之间的所述散热部均具有缺口，以使介质从散热凸台通孔流向或者流入散热结合通孔。

在上述任一技术方案中，可选地，每排所述散热部具有多个缺口。

在上述任一技术方案中，可选地，所述介质通道孔与所述芯片的边缘之间的距离不小于所述梯形波结构的宽度的一半；其中，沿垂直于所述散热部的延伸方向，所述梯形波结构的尺寸为所述梯形波结构的宽度。

在上述任一技术方案中，可选地，相邻所述散热部之间的距离大于所述梯形波结构的宽度。

在上述任一技术方案中，可选地，所述芯片拉伸而形成所述芯片凸台；

所述芯片凸台呈圆台形；

所述芯片凸台与相对应所述芯片结合部通过焊接密封连接。

在上述任一技术方案中，可选地，沿所述散热部的延伸方向，所述散热部与所述芯片的边缘具有间隙。

在上述任一技术方案中，可选地，所述散热部包括一排或者多排所述梯形波结构；

所述散热部包括多排所述梯形波结构时，多排所述梯形波结构沿垂直于所述散热部的延伸方向连接；相邻两排所述梯形波结构的顶面的一部分相连接，相邻两排所述梯形波结构的底面的一部分相连接。

所述散热片采用板料冲压而成。

在上述任一技术方案中，可选地，所述芯片的四周具有一定角度的翻边，多个所述芯片的翻边从下至上依次密封连接。

本发明的有益效果主要在于：

本发明提供的热交换器，通过散热片包括多排散热部，以使具有该散热片的介质空腔内的介质可以沿着散热部的延伸方向流动；通过散热片的散热部为梯形波结构，以及一排或者多排散热部具有贯穿散热部的缺口，以使具有该散热片的介质空腔内的介质在垂直于散热部的延伸方向上流动，在一定程度上减少了介质在垂直于散热部的延伸方向上的流动阻力，以使具有该散热片的介质空腔可以获得比较好的流场分布，从而在一定程度上降低了具有该散热片的介质空腔内流体介质的流动阻力，可以使具有该散热片的介质空腔获得比较低的压降，还在一定程度上使得具有该散热片的介质空腔内的介质整体的流场分布比较均匀，进而获得更好的散热效果。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的热交换器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的热交换器的另一角度结构示意图(图中未显示顶芯片)；

图3为图2所示的热交换器的主视图；

图4为本发明实施例提供的散热片的结构示意图；

图5为图4所示散热片的散热部的A-A向剖视图；

图6为本发明实施例提供的散热片和芯片的组装图；

图7为图6所示散热片和芯片的短边方向的剖视图；

图8为图6所示散热片和芯片的长边方向的半剖图；

图9为本发明实施例提供的芯片的结构示意图。

图标：100-芯片；110-芯片凸台；120-芯片结合部；130-介质通道孔；140-翻边；200-散热片；210-散热部；211-缺口；220-散热结合通孔；230-散热凸台通孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例

请参照图1-图9，本实施例提供一种热交换器，图1和图2为本实施例提供的热交换器的两个角度的结构示意图；图3为图2所示的热交换器的主视图；图4为散热片的结构示意图，图5为图4所示散热片的散热部的A-A向剖视图；图6为散热片和芯片组装的立体图；图7为图6所示散热片和芯片的短边方向的剖视图，图8为图6所示散热片和芯片的长边方向的半剖图；图9为芯片的结构示意图。其中，图3所示的箭头为介质流动方向。

本实施例提供的热交换器，用于发动机的冷却系统或者汽车的其他冷却系统，或者用于其他设备、产品的冷却系统，尤其用于要求比较低的压降的冷却系统中。例如，该热交换器的散热片用于发动机的冷却系统的冷侧通道内。

参见图1-图9所示，该热交换器，包括从下至上依次堆叠的多个芯片100。可选地，该热交换器包括底芯片和/或顶芯片，以使底芯片、顶芯片和多个芯片100形成热交换器。

相邻两个芯片100之间设置有介质空腔；奇数层的介质空腔相连通并形成第一介质通道，偶数层的介质空腔相连通并形成第二介质通道；也即第一介质通道与第二介质通道从下至上依次间隔设置。

奇数层的介质空腔和/或偶数层的介质空腔内设置有散热片200；可选地，奇数层的介质空腔内设置有散热片200；可选地，偶数层的介质空腔内设置有散热片200；可选地，奇数层的介质空腔和偶数层的介质空腔内均设置有散热片200。

散热片200包括多排散热部210，散热部210为梯形波结构，以使具有该散热片200的介质空腔内的介质可以沿着散热部210的延伸方向流动。

每个散热片200中的一排或者多排散热部210具有缺口211；沿垂直于散热部210的延伸方向，缺口211贯穿散热部210，以使散热部210两侧的介质可以通过缺口211流通，便于介质在垂直于散热部210的延伸方向上流动，在一定程度上减少了介质在垂直于散热部210的延伸方向上的流动阻力。

可选地，缺口211呈矩形或者类似于矩形。

本实施例中所述热交换器，通过散热片200包括多排散热部210，以使具有该散热片200的介质空腔内的介质可以沿着散热部210的延伸方向流动；通过散热片200的散热部210为梯形波结构，以及一排或者多排散热部210具有贯穿散热部210的缺口211，以使具有该散热片200的介质空腔内的介质在垂直于散热部210的延伸方向上流动，在一定程度上减少了介质在垂直于散热部210的延伸方向上的流动阻力，以使具有该散热片200的介质空腔可以获得比较好的流场分布，从而在一定程度上降低了具有该散热片200的介质空腔内流体介质的流动阻力，可以使具有该散热片200的介质空腔获得比较低的压降，还在一定程度上使得具有该散热片200的介质空腔内的介质整体的流场分布比较均匀，进而获得更好的散热效果。

参见图9所示，本实施例的可选方案中，芯片100的四周具有一定角度的翻边140，使得芯片100形成一个槽形结构，多个芯片100的翻边140从下至上依次密封连接。也可以理解，在芯片100堆叠后，相邻的上下两个芯片100四周翻边140可以紧贴在一起。

可选地，多个芯片100的翻边140从下至上依次通过钎焊密封。

可选地，芯片100包括平面基板，平面基板的四周具有一定角度的翻边140。

参见图9所示，本实施例的可选方案中，芯片100至少具有一对芯片凸台110和至少一对芯片结合部120；每个芯片凸台110和每个芯片结合部120均具有介质通道孔130；也即每个芯片100至少具有四个介质通道孔130，分别用于不同介质的进出。可选地，芯片结合部120可以为芯片100的平面基板的一部分，图9采用虚线分割出芯片结合部120。

相邻两个芯片100中，位于低层芯片100上的芯片凸台110与位于高层芯片100上的相对应芯片结合部120密封连接，以及低层芯片100上的芯片凸台110的介质通道孔130与位于高层芯片100上的相对应芯片结合部120的介质通道孔130连通，以使热交换器的第一介质通道与第二介质通道从下至上依次间隔设置。例如，第二层芯片100上的芯片凸台110与第三层芯片100上的相对应的芯片结合部120密封连接，则第二层芯片100上的介质通道与第三层芯片100上的介质通道断开；第二层芯片100上的芯片凸台110的介质通道孔130与第三层芯片100上的相对应的芯片结合部120的介质通道孔130连通，则第一层芯片100上的介质通道与第三层芯片100上的介质通道连通。又如，第三层芯片100上的芯片凸台110与第四层芯片100上的相对应的芯片结合部120密封连接，则第三层芯片100上的介质通道与第四层芯片100上的介质通道断开；第三层芯片100上的芯片凸台110的介质通道孔130与第四层芯片100上的相对应的芯片结合部120的介质通道孔130连通，则第二层芯片100上的介质通道与第四层芯片100上的介质通道连通，依次类推；也就是说，奇数层芯片100的介质通道依次相连通，偶数层芯片100的介质通道依次相连通。

可选地，相邻两个芯片100中，位于低层芯片100上的芯片凸台110与位于高层芯片100上的相对应芯片结合部120通过焊接密封连接。也即，芯片凸台110与相对应芯片结合部120通过焊接密封连接。

参见图9所示，可选地，芯片100拉伸而形成芯片凸台110；以简化芯片100加工工艺，降低芯片100加工成本。

参见图4所示，可选地，芯片凸台110呈圆台形；圆台形的芯片凸台110便于加工，可以在一定程度上降低芯片100加工成本。

参见图1-图8所示，本实施例的可选方案中，沿散热部210的延伸方向，呈对设置的芯片凸台110设置在芯片100的两端，呈对设置的芯片结合部120设置在芯片100的两端；可选地，散热部210的延伸方向为散热片200的长度方向，也为热交换器的长度方向。可选地，呈对设置的芯片凸台110和呈对设置的芯片结合部120分别设置在芯片100的四个角落。

散热片200具有与芯片凸台110相配合的散热凸台通孔230，以使散热片200通过散热凸台通孔230套设在芯片凸台110上。

散热片200还具有与芯片结合部120相对应的散热结合通孔220；也即散热结合通孔220与芯片结合部120上的介质通道孔130连通。

同一芯片100的芯片凸台110与相对应的芯片结合部120之间的一个或者多个散热部210均具有缺口211，以使介质快速的从散热凸台通孔230流向或者流入散热结合通孔220，以使介质从芯片凸台侧流向或者流入芯片结合部侧，提高了具有该散热片200的介质空腔内的介质在垂直于散热部210的延伸方向上流动，在一定程度上减少了介质在垂直于散热部210的延伸方向上的流动阻力，从而在一定程度上降低了具有该散热片200的介质空腔内流体介质的流动阻力，可以使具有该散热片200的介质空腔获得比较低的压降。

参见图2-图8所示，本实施例的可选方案中，每排散热部210具有多个缺口211。通过多个缺口211，进一步提高介质从散热凸台通孔230流向或者流入散热结合通孔220的速度，进一步提高了具有散热片200的介质空腔内的介质在垂直于散热部210的延伸方向上流动，进一步减少了介质在垂直于散热部210的延伸方向上的流动阻力，从而进一步降低了具有该散热片200的介质空腔内流体介质的流动阻力，可以进一步使具有该散热片200的介质空腔获得比较低的压降。

参见图8所示，本实施例的可选方案中，介质通道孔130与芯片100的边缘之间的距离不小于梯形波结构的宽度的一半；其中，沿垂直于散热部210的延伸方向，梯形波结构的尺寸为梯形波结构的宽度。也即在介质通道孔130与芯片100的翻边140之间，至少保证有半个梯形波结构的宽度。通过介质通道孔130与芯片100的边缘之间的距离不小于梯形波结构的宽度的一半，以便于相邻两个芯片100的芯片凸台110和芯片结合部120密封连接。

参见图8所示，本实施例的可选方案中，相邻散热部210之间的距离大于梯形波结构的宽度，以使具有散热片200的介质空腔内的介质沿着散热部210的延伸方向流动的阻力更小，进而减少具有散热片200的介质空腔内的介质流动压降。

参见图7所示，本实施例的可选方案中，沿散热部210的延伸方向，散热部210与芯片100的边缘具有间隙，该间隙有助于介质快速通过，进而减少介质流动的压降。图7中用s表示间隙。其中，芯片100的边缘也即芯片100的翻边140。

参见图2-图8所示，本实施例的可选方案中，散热部210包括一排或者多排梯形波结构。

散热部210包括多排梯形波结构时，多排梯形波结构沿垂直于散热部210的延伸方向连接；相邻两排梯形波结构的顶面的一部分相连接，相邻两排梯形波结构的底面的一部分相连接，以使散热部210具有凹凸相间的开窗。

可选地，散热片200采用板料冲压而成；以简化散热片200加工工艺，降低散热片200加工成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热交换器，其特征在于，包括从下至上依次堆叠的多个芯片；

相邻两个所述芯片之间设置有介质空腔；奇数层的所述介质空腔相连通并形成第一介质通道，偶数层的所述介质空腔相连通并形成第二介质通道；

奇数层的所述介质空腔和/或偶数层的所述介质空腔内设置有散热片；

所述散热片包括多排散热部；所述散热部为梯形波结构；

每个所述散热片中的一排或者多排所述散热部具有缺口；沿垂直于所述散热部的延伸方向，所述缺口贯穿所述散热部。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述芯片至少具有一对芯片凸台和至少一对芯片结合部；每个所述芯片凸台和每个所述芯片结合部均具有介质通道孔；

相邻两个所述芯片中，位于低层所述芯片上的芯片凸台与位于高层所述芯片上的相对应芯片结合部密封连接，以及低层所述芯片上的芯片凸台的介质通道孔与位于高层所述芯片上的相对应芯片结合部的介质通道孔连通，以使所述热交换器的第一介质通道与第二介质通道从下至上依次间隔设置。

3.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，沿所述散热部的延伸方向，呈对设置的所述芯片凸台设置在所述芯片的两端，呈对设置的所述芯片结合部设置在所述芯片的两端；

所述散热片具有与所述芯片凸台相配合的散热凸台通孔，所述散热片还具有与所述芯片结合部相对应的散热结合通孔；

同一所述芯片的所述芯片凸台与相对应的所述芯片结合部之间的所述散热部均具有缺口，以使介质从散热凸台通孔流向或者流入散热结合通孔。

4.根据权利要求3所述的热交换器，其特征在于，每排所述散热部具有多个缺口。

5.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，所述介质通道孔与所述芯片的边缘之间的距离不小于所述梯形波结构的宽度的一半；其中，沿垂直于所述散热部的延伸方向，所述梯形波结构的尺寸为所述梯形波结构的宽度。

6.根据权利要求5所述的热交换器，其特征在于，相邻所述散热部之间的距离大于所述梯形波结构的宽度。

7.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，所述芯片拉伸而形成所述芯片凸台；

所述芯片凸台呈圆台形；

所述芯片凸台与相对应所述芯片结合部通过焊接密封连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的热交换器，其特征在于，沿所述散热部的延伸方向，所述散热部与所述芯片的边缘具有间隙。

9.根据权利要求1-7任一项所述的热交换器，其特征在于，所述散热部包括一排或者多排所述梯形波结构；

所述散热部包括多排所述梯形波结构时，多排所述梯形波结构沿垂直于所述散热部的延伸方向连接；相邻两排所述梯形波结构的顶面的一部分相连接，相邻两排所述梯形波结构的底面的一部分相连接；

所述散热片采用板料冲压而成。

10.根据权利要求1-7任一项所述的热交换器，其特征在于，所述芯片的四周具有一定角度的翻边，多个所述芯片的翻边从下至上依次密封连接。

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