CN115540655A - 换热器的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种换热器的制备方法，包括形成微结构片，所述微结构片包括具有微结构的换热区、具有进口区和出口区的边缘区；形成微结构片的垫片，所述微结构片的垫片上具有分别与所述进口区、出口区对应的流入口、流出口；将所述微结构片的垫片与所述微结构片的垫片交替堆叠并结合形成换热器。通过将所述微结构片和所述微结构片的垫片分成两部分分别成型，扩大了可选择的成型工艺，例如可以采用冲压工艺形成微结构片和微结构片的垫片，相较于传统的蚀刻工艺，适合批量生产，对于生产成本的量产效果明显、生产效率高且环境污染小。

Description

换热器的制备方法

技术领域

本发明涉及换热设备技术领域，具体涉及一种换热器的制备方法。

背景技术

换热器(heat exchanger)，是将热的工作流体的部分热量传递给冷的工作流体的设备，又称热交换器。微通道板式换热器是一种新型的换热器，通过将设置有制冷剂流体通道的工作流体通道片、设置有其他工作流体通道的工作流体通道片交替堆叠形成。

然而，制冷剂流体通道、其他工作流体通道都是通过物理蚀刻或化学蚀刻形成，耗材大、制造成本高，生产效率低，且对环境有一定的污染。

有鉴于此，有必要提供一种改进的换热器的制备方法，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种换热器的制备方法。

为解决上述技术问题之一，本发明采用如下技术方案：

一种换热器的制备方法，包括：形成微结构片，所述微结构片包括具有微结构的换热区、具有进口区和出口区的边缘区；形成微结构片的垫片，所述微结构片的垫片上具有分别与所述进口区、出口区对应的流入口、流出口；将所述微结构片的垫片与所述微结构片的垫片交替堆叠并结合形成换热器。

进一步地，通过冲压工艺形成所述微结构片和所述微结构片的垫片。

进一步地，冲压工艺采用一次冲压的方式形成。

进一步地，所述微结构包括若干凸起。

进一步地，所述凸起的高度不小于所述微结构片的厚度；

和/或，所述凸起的直径不大于0.7mm；

和/或，相邻的两个凸起的中心间距介于0.5mm-2.5mm之间。

进一步地，将所述微结构片的垫片与所述边缘区交替堆叠时，相邻两片微结构片上的凸起偏心设置。

进一步地，相邻两片微结构片上的凸起的偏心距离为凸起直径的1/3-2/3之间。

进一步地，所述微结构片的垫片的厚度与所述微结构的高度一致；

和/或，所述微结构片的垫片的宽度介于2.5mm～5mm之间。

进一步地，将所述微结构片通过原子扩散结合工艺将所述微结构片的垫片与所述边缘区相结合形成工作流体通道片。

进一步地，原子扩散结合工艺包括如下步骤：步骤：清洗；叠片；工装夹具加压；使用真空炉进行原子扩散结合，真空压力4×10^-3Pa，施加压力面压5MPa，温度1100℃附近。

本发明的有益效果是：通过将所述微结构片和所述微结构片的垫片分成两部分分别成型，扩大了可选择的成型工艺，例如可以采用冲压工艺形成微结构片和微结构片的垫片，相较于传统的蚀刻工艺，适合批量生产，对于生产成本的量产效果明显、生产效率高且环境污染小。

附图说明

图1是本发明紧凑型换热器的立体示意图；

图2是本发明紧凑型换热器的立体分解图；

图3是部分工作流体通道片且第二工作流体通道片位于上侧的立体示意图；

图4是图3的俯视图；

图5是图3的部分分解图；

图6是部分工作流体通道片且第一工作流体通道片位于上侧的立体示意图；

图7是图6的俯视图；

图8是图6的部分分解图；

图9是图4沿AA方向的剖视图；

图10是图9的截面图；

图11是图9中工作流体通道片端部设置导引部的截面图；

图12是工作流体通道片端面错位的第二实施例的截面图；

图13是工作流体通道片端面错位的第三实施例的截面图；

图14是工作流体通道片端面错位的第四实施例的截面图；

图15是工作流体通道片端面错位的第五实施例的截面图；

图16是若干微结构片与若干微结构片的垫片交替堆叠示意图；

图17是辅助限位板的结构示意图；

图18是本发明另一换热器制备方法示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

在本发明的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本发明的主题的基本结构。

为方便描述，按照本发明的换热器的制备方法在实际应用过程的方位，定义上方和下方。文中描述的“连接”，可以为直接连接，也可以为通过另一快速接头/转接头间接连接；而“直接连接”指的是两者之间无其他结构或快速接头。

请参阅图1～图18所示，本发明是基于“热阻平衡理论”、冲压工艺和原子扩散结合工艺，设计紧凑型的换热器及其制备方法，旨在设计出制造成本低、生产良率高、结构紧凑且换热性能好的换热器。

所述换热器包括沿第一方向堆叠的多个工作流体通道片、形成于相邻两工作流体通道片之间的工作流体通道，相邻的两个通道中的一个用以流通第一流体、另一个用以流通第二流体，第一流体和第二流体具有温度差时两者进行热传递。

发明人在研究中发现，在所述工作流体通道片上设置若干微结构将工作流体通道划分为若干并行或交叉连通的微通道，可以提高换热器的换热性能。传统的结构中，所述工作流体通道片包括换热区和边缘区，所述微结构设置于换热区，所述边缘区需要向所述微结构所在侧凸伸以形成所述换热区的围坝防止流体向外流动，又要与另一侧的工作流体通道片实现结合，也即所述换热器的厚度需要大于所述换热区的厚度。若采用冲压工艺形成所述工作流体通道片可以降低制备成本，但是冲压形成微结构、围坝后，工作流体通道片的另一侧形成与微结构、围坝对应的凹腔，无法与相邻的工作流体通道片相结合，致使工作流体通道片无法采用冲压工艺形成。

发明人进一步研究后，将工作流体通道片设计为：所述工作流体通道片包括沿第一方向堆叠的微结构片的垫片和微结构片，从垂直于所述工作流体通道片的方向的视角来看，所述微结构片的形状与所述工作流体通道片的形状相同，且所述微结构片也具有与所述工作流体通道片相对应的换热区和边缘区；所述微结构片的垫片与所述围坝的形状相同，且所述微结构片的垫片位于所述微结构片设置有所述微结构的一侧。

本发明通过将所述工作流体通道片沿第一方向分割为两部分，可以采用冲压工艺分别形成所述微结构片的垫片、所述微结构片，然后再通过原子扩散结合将两者堆叠结合在一起。相较于传统的蚀刻工艺形成所述工作流体通道片的方法，本发明适合批量生产，对于生产成本的量产效果明显、生产效率高且环境污染小。

发明人在研究中发现，所述微结构片的垫片和所述微结构片的厚度越小，最终形成的换热器的重量越轻、热阻越小、换热性能越好。但是基于目前的板材及其性能、冲压工艺的局限性等，选择所述微结构片的垫片和所述微结构片的厚度不大于0.1mm，例如0.1mm、0.09mm、0.08mm、0.07mm、0.075mm。

通过冲压工艺形成所述微结构片时，在片材上形成微结构构成换热区即完成了微结构片的基本功能。所述微结构为中空的凸起，若干凸起之间的间隙连通形成所述微通道，将流体分流为若干细小分流进行换热，提高了换热性能。

本发明研究发现所述微结构片的厚度、所述凸起的大小及其间距共同决定了第一流体与第二流体之间的耐压性。具体地，所述微结构片的厚度越大，所述凸起直径越大，所述凸起的间距越小，第一流体与第二流体之间的耐压性越强。因此根据板材的性能、冲压工艺的极限、相邻微结构片之间的耐压性、工作流体通道的水力直径、流动损失等设计和优化所述凸起的高度、所述凸起的直径、相邻的所述凸起之间的间隙。

优选地，所述微通道的宽度与所述微结构片的厚度的比值不大于3。所述微通道的宽度即相邻两个凸起之间的间隙宽度。

具体地，所述凸起的高度不小于所述微结构片的厚度，优选地所述凸起的高度与所述微结构片的高度一致。所述凸起的直径不大于0.7mm，优选不小于0.5mm，这是兼顾冲压模具与微结构片性能的最佳设计。相邻的两个凸起的中间间距介于0.5mm～2.5mm之间，优选为1mm～1.5mm之间。

优选地，相邻两排凸起错位设置，进一步增加了对流体的扰动，提高了换热性能。一实施例中，每一所述凸起在相邻排凸起上的投影位于相邻两个凸起的正中间，凸起的设置较为均匀，相邻两个微结构片之间的支撑点均匀。

所述微结构片的垫片的厚度与所述凸起的高度一致，在堆叠形成换热器时，所述凸起和所述微结构片的垫片均与另一所述微结构片结合，所述凸起将工作流体通道分割为微通道，所述微结构片的垫片与所述边缘区结合形成围坝。

所述微结构片的垫片的宽度与若干工作流体通道片两侧的顶板、底板共同决定了换热器的耐压性。本发明根据换热器的耐压性和原子扩散结合工艺选择所述微结构片的垫片的宽度，例如介于2.5mm～5mm之间。

另，所述微结构片设有与所述工作流体通道连通供流体流入所述换热区的进口区、出口区，所述微结构片的垫片上具有分别与所述进口区、出口区对应的流入口、流出口。根据所述流入口、流出口的设置，所述微结构片的垫片可以为一片式也可以为多片式。

优选地，所述进口区、所述出口区均设有导流微结构，一方面对流体进行引流，另一方面与相邻层的微结构片结合形成支撑点，增强两者的结合及抗压承受力。一具体实施例中，所述导流微结构的设置密度小于换热区的微结构的设置密度，作为流体进入的缓冲区，流动阻力小；并且，所述导流微结构比所述微结构的面积大，对相邻微结构片的支撑力度大。

所有微结构片的结构、所有微结构片的垫片的结构可以相同，堆叠放置时，相邻两个微结构片的进口区～出口区所在方向交叉，即第一流体、第二流体在不同的方向上进入到所述换热器内的第一工作流体通道、第二工作流体通道内。

进一步地，适应于不同的两种流体，所述工作流体通道片包括交替设置的第一工作流体通道片1和第二工作流体通道片2，所述第一工作流体通道片1、所述第二工作流体通道片2分别设有不同的微结构，使得所述工作流体通道包括由第一工作流体通道片1的微结构和第二工作流体通道片1限定的第一工作流体通道、由第二工作流体通道片2的微结构和第一工作流体通道片1限定形成的第二工作流体通道。具体地，所述第一工作流体通道片1包括沿第一方向堆叠的第一微结构片的垫片11和第一微结构片12，所述第二工作流体通道片2包括沿第一方向堆叠的第二微结构片的垫片21和第二微结构片22。

其中，“交替设置”参考如下说明：所述第一工作流体通道片1包括第一A面和第一B面，所述第二工作流体通道片2包括第二A面和第二B面，例如第一A面、第一B面分别为第一工作流体通道片1的上表面、下表面，第二A面、第二B面分别为第二工作流体通道片2的下表面、上表面。所述第一工作流体通道片1与所述第二工作流体通道片2以第一A面与第二A面面对面地方式交替堆叠，且所述第一A面和第二A面之间形成供第一流体流动的第一工作流体通道13；所述第一B面和第二B面之间形成供第二流体流动的第二工作流体通道23。

或称，所述微结构片的垫片包括第一微结构片的垫片11和第二微结构片的垫片21，第一微结构片的垫片11和第二微结构片的垫片21具有不同的微结构，以适应不同的流体；所述微结构片包括第一微结构片12和第二微结构片22。第一微结构片的垫片11叠放至第一微结构片12上设有微结构的一侧形成所述第一工作流体通道片1，第二微结构片的垫片21叠放至第二微结构片22上设有微结构的一侧形成所述第二工作流体通道片2，从而第一工作流体通道片1和第二工作流体通道片2依次交替堆叠形成所述紧凑型换热器。

本发明中，第一流体代表低压流体，第二流体代表高压流体，例如第一流体为水，第二流体为冷媒，当然在其他实施例中，也并不局限于水和冷媒热交换，也可以为其他两种流体进行热交换。

如图6至图8所示，所述第一微结构片12的进口区、出口区分别设置于其相对的两侧，所述第一微结构片的垫片11包括分体式的两部分，分别于第一微结构片12非进口区、非出口区的两侧形成所述围坝，位于所述第一微结构片的垫片11的两部分之间的进水区处形成供水流入的第一流体进口、出口区处形成供水流出的第一流体出口，为了方便描述，定义第一微结构片的垫片11设置于前后两侧，第一流体进口和第一流体出口位于左右两侧。

所述第二微结构片的垫片21为设置于第二微结构片22四周的环形结构，所述第二微结构片22的进口区、出口区均位于所述第二微结构片的垫片21内侧。

其他实施例中，所述第二微结构片的垫片21也可以与第一微结构片的垫片11类似，具有两片且设置于第二微结构片22的相对两侧，且第二流体进口、第二流体出口可以分别与第一流体进口、第一流体出口同侧设置，从而与第一流体层形成同向流或逆向流设置；第二流体进口、第二流体出口也可以设置于左右两侧，从而与第一流体层形成直交流设置。或者，第一微结构片的垫片11也可以与第二微结构片的垫片21相类似，且第二流体进口、第二流体出口可以分别与第一流体进口、第一流体出口同侧设置，或第二流体进口、第二流体出口的排布方向与第一流体进口、第一流体出口的排布方向相垂直。

所述第一工作流体通道片1及第二工作流体通道片2于所述第一工作流体通道片1的进口区、出口区所在侧均设置有第一凹陷部14、与第一凹陷部14相连通的第二凹陷部15，也即苏搜第一凹陷部14、所述第二凹陷部15位于所述第一工作流体通道片1及第二工作流体通道片2的左右侧，所述第二凹陷部15自第一凹陷部14前后相对设置的两内壁进一步凹陷形成。

一具体实施例中，所述第一微结构片12、第二微结构片的垫片21及第二微结构片22的左右两侧均设置有所述第一凹陷部14和第二凹陷部15，由于第一微结构片的垫片11设置于前后两侧，因此，所述第一微结构片的垫片11并不具有所述第一凹陷部14，但具有所述第二凹陷部15。

其中，所述第二凹陷部15位于外侧且第二凹陷部15沿前后方向的宽度大于第一凹陷部14的宽度，所述第二凹陷部15沿左右方向的凹陷深度小于第一凹陷部14的深度。并且其中一侧的第一凹陷部14和第二凹陷部15的宽度大于另一侧的第一凹陷部14和第二凹陷部15的宽度。

如图1和图2所示，所述紧凑型换热器还包括设置于第一流体进口、第一流体出口侧的连接板3、与连接板3相连的第一流体管4，所述连接板3具有与所述第一流体管4相配合的连接孔31，所述连接板3通过焊接与所述第二凹陷部15的内壁相固定，当然连接板3和第二凹陷部15的内壁也可以通过胶粘或螺钉的方式固定。在本实施例中，所述第一流体管4包括第一流体进管和第一流体出管，所述第一流体管4即供水流动的连接管，并且，所述连接板3和第一工作流体通道进口、连接板3和第一工作流体通道出口之间形成流体分配腔28。其中，所述连接管的端部位于连接孔31内并与连接孔31内壁相固定，和/或，所述连接管穿设于连接孔31内且所述连接管的端部与连接板3朝向所述工作流体通道片的一侧相固定。

在本实施例中，所述连接管的端部位于连接孔31内并与连接孔31内壁相固定，即所述连接管并不会伸入所述流体分配腔28内，从而保证在进水端和出水端留有足够的空间，保证水顺利进入第一工作流体通道内。同样的，在出水端也留有足够的空间，保证水顺利流出所述紧凑型换热器，且由于连接管位于连接孔31内，因此，连接管不会成为水在流体分配腔28内流动的阻力。所述连接管还具有与连接板3背向所述工作流体通道片的壁面相配合以防止连接管过度安装的挡止部41，从而有效避免了在安装连接管时，连接管伸入流体分配腔28内。

其中，所述连接管和连接孔31的内壁通过焊接相互固定，一方面，该焊接位置位于所述紧凑型换热器内部，保证了紧凑型换热器的一体性，提高美观度。另一方面，节约了连接板3背向工作流体通道片的外侧壁面上连接管和连接孔31的空间。因此，可以在紧凑型换热器外侧具有更多空间用以设计安装更多的元件，当元件满足需求时，可以使整体结构进一步缩小，实现紧凑型设计，即有利于换热器与其他结构形成小型化组件。并且，由于第二凹陷部15的凹陷深度小于第一凹陷部14的深度，因此，所述连接板3的厚度较小，即连接板3的质量也相对较小，对紧凑型换热器的整体质量影响不大，有利于换热器的轻量化设计。

当然在其他实施例中，所述连接管也可以突出于连接板3朝向工作流体通道片的内侧壁面，即所述连接管突出于连接板3朝向工作流体通道片的壁面的部分位于所述流体分配腔28内。因此，可将连接管和连接板3内侧壁面也进行焊接，从而提高连接板3和连接管的固定效果，且由于第一凹陷部14的深度较大，即流体分配腔28的空间也较大，也可保证水流顺利流动。

在本实施例中，由于第一工作流体通道片1的第一流体进口和第一流体出口分别设置于左右两侧，从而使得水在第一工作流体通道内整体是沿一个方向流动，不存在变向或转弯，因此，可以保证水在第一工作流体通道内稳定流动，从而保证整体换热的稳定性。

在本实施例中，围设形成所述工作流体通道的两层工作流体通道片分别具有围设形成所述工作流体通道的进口的第一端部16、第二端部24，所述第一端部16的至少一部分和所述第二端部24的至少一部分沿所述工作流体通道的延伸方向错位设置。

如图9和图10所示，具体的，所述第一端部16为第一微结构片12的端部，所述第二端部24可以为第二微结构片的垫片21和/或第二微结构片22的端部。在本实施例中，所述第一微结构片12沿第一工作流体通道方向突出于第二微结构片的垫片21和第二微结构片22，并且相邻两第一微结构片12之间具有第二微结构片的垫片21和第二微结构片22。因此，以第一微结构片12、第二微结构片的垫片21、第二微结构片22、第一微结构片的垫片11及第一微结构片12五层结构为一组观察时，第一工作流体通道进口处的大小为相邻两第一微结构片12之间的高度，而第一工作流体通道的高度为第二微结构片22和第一微结构片12之间的高度，显然，前者的高度大于后者高度，从而有利于水进入第一工作流体通道内，提高换热器的稳定性，进而提高换热效率。

如图9和10所示，为保证水能够更加持续稳定地进入第一工作流体通道，所述第二微结构片22沿第一工作流体通道延伸方向突出于第二微结构片的垫片21，且所述第二微结构片22具有向远离第一微结构片12方向凸伸的定位部26，所述定位部26为第二微结构片22冲压一体成型。因此，堆叠后，第一微结构片12和第二微结构片22之间呈台阶状，且第一工作流体通道自进口向内逐渐变小，从而保证水顺利流动。

如图12所示，本发明还提供工作流体通道片端面错位的第二实施例，具体的，也可以让所述第二微结构片的垫片21沿第一工作流体通道方向突出于第二微结构片22，而第二微结构片22无需设置定位部26，如此也可以形成上述台阶结构。

如图13所示，本发明还提供工作流体通道片端面错位的第三实施例，所述第二微结构片的垫片21和第二微结构片22的端部也可以沿上下方向相齐平。或者所述第二微结构片22沿第一工作流体通道方向突出于第二微结构片的垫片21，但不具有所述定位部26。

如图14所示，除上述实施例外，本发明还提供工作流体通道片端面错位的第四实施例，具体的，所述第二微结构片的垫片21也可以沿第一工作流体通道方向突出于第一微结构片12，其中，包括第二微结构片的垫片21突出于第二微结构片22和第二微结构片22突出于第二微结构片的垫片21两种情况。以第二微结构片的垫片21、第二微结构片22、第一微结构片的垫片11、第一微结构片12、第二微结构片的垫片21五层结构为一组观察时，第一种情况时，相邻两第二微结构片的垫片21之间具有第二微结构片22、第一微结构片的垫片11和第一微结构片12，因此，堆叠后，第一工作流体通道进口呈喇叭状，可以保证水顺利流通。

如图15所示，第二种情况，即本发明还提供工作流体通道片端面错位的第五实施例，具体的，以第二微结构片22、第一微结构片的垫片11、第一微结构片12、第二微结构片的垫片21为一组观察时，堆叠后类似于上述第一微结构片12沿第一工作流体通道方向突出于第二微结构片的垫片21和第二微结构片22的结构。

如图11所示，为进一步减小流动阻力，所述第一端部16和第二端部24还具有导引部17，所述导引部17上侧和/或下侧具有导引斜面18，所述导引斜面18呈平面或弧面设置。即所述第一微结构片12、冷媒微结构片的垫片、第二微结构片12还具有设置于其端部的导引部17，其中，当导引斜面18呈弧面设置时，包括内凹和外凸两种弧面。因此，结合错位叠片和导引部17，可极大地降低流动阻力。当然，错位叠片和导引部17也可以根据实际情况二选一设置。

在本实施例中，所述第一微结构片12、第二微结构片的垫片21、第二微结构片22三者两两之间的错位距离范围为0.2～0.7mm内，优选为0.5mm，因此，错位距离较小，不仅可以保证紧凑型换热器的体积较小，同时也可以减小流动阻力，便于水进入第一流体层流道。

在本实施例中，所述第一微结构片12、第二微结构片22、第一微结构片的垫片11、第二微结构片的垫片21还具有沿上下方向贯穿的通孔25，其中，所述第一微结构片12、第二微结构片22、第一微结构片的垫片11、第二微结构片的垫片21的通孔25设置于前后两侧，且呈对角设置。也可以理解为：第一流体进口和第一流体出口设置于左右两侧，那通孔25则设置于前后两侧，且前侧的通孔25设置于左边后侧的通孔25则设置于右边，或前侧的通孔25设置于右边后侧的通孔25则设置于左边。而每一第一微结构片的垫片11仅设有一个所述通孔25，且当第一工作流体通道片1和第二工作流体通道片2堆叠后，所述通孔25形成通道以供冷媒进出。当然第一流体进口和第一流体出口设置于前后两侧时，那通孔25则设置于左右两侧。

所述紧凑型换热器上下两侧分别与第二流体管5相连接，所述第二流体管5包括第二流体进管和第二流体出管。在本实施例中，所述第二流体管5即冷媒管，因此，冷媒管和冷媒通道的进口处呈交叉设置，即冷媒在紧凑型换热器内的流通是先沿上下方向流动进入冷媒通道，再沿冷媒通道水平方向流动，最后在沿上下方向流动流出紧凑型换热器。在本实施例中，所述第二流体管5垂直于第二工作流体通道23。因此，冷媒在进入第二工作流体通道片时，经过了一次折弯，从而增加冷媒扰动，使得冷媒气液两相充分混合，避免冷媒在第二流体层通道内分离成气液两相，保证冷媒温度均匀，提高换热稳定性。

不仅如此，由于连接管设置于水平方向的相对两侧，冷媒管设置于上下两侧，充分利用了紧凑型换热器四周的空间，避免局部管路密度较大，且易于设计和安装维修管路。而且，第一流体进口和第一流体出口位置与第二流体进口和第二流体出口的位置相反，例如，在本实施例中，假设第一流体进口位于左侧，第一流体出口位于右侧，则第二流体进口设置于右侧，第二流体出口设置于左侧，那么水的流向为自左向右，而冷媒的整体流向为自右向左，因此，水和冷媒形成了对向流设计，最大化提高了换热效率。当然在其他实施例中，连第一流体进口和第一流体出口位于前侧和后侧，那么冷媒的进口和出口则位于后侧和前侧。或者，第一流体进口和第二流体进口、第一流体出口和第二流体出口同侧设置。

在本实施例中，位于对角设置的两个通孔25的外径不相同，当所述紧凑型换热器用作冷凝器时，较大的通孔25作为第二流体进口，当所述紧凑型换热器用作蒸发器时，较小的通孔25作为第二流体进口。以冷凝器为例：对冷凝器来说，进口走气态高压高温冷媒，出口走液态高压冷媒，气态和液态冷媒的密度差别很大，而要确保一定的冷媒流量，还要控冷媒流速在一定范围内，就需要设计高压气管的时候选择较粗的管路，同时选择较细的液管，也就是冷凝器的出口管路。

同一侧的通孔25中，第一微结构片12的通孔25内径与第二微结构片22的通孔25内径相同。

在本实施例中，所述第一微结构片的垫片11、第一微结构片12、第二微结构片的垫片21和第二微结构片22厚度一致，且不大于0.1mm，因此，第一工作流体通道和第二工作流体通道的高度也不大于0.1mm，且优选为0.1mm，不仅保证可稳定冲压制造，而且能显著提高换热性能。第一微结构片12和第二微结构片22之间的间隙越小时，水和冷媒的分流越小，换热性能越好。

其中，所述第一微结构片的垫片11和第二微结构片的垫片21不仅可以起到增加结构强度的作用，更重要的是，第一微结构片的垫片11和第二微结构片的垫片21形成第一工作流体通道片1和第二工作流体通道片2的围坝，从而阻止水和冷媒泄露，保证水和冷媒的正常流动。

为保证第一微结构片的垫片11、第一微结构片12、第二微结构片的垫片21、第二微结构片22可以高效有序的堆叠至一起，上述四者均设有穿孔，所述紧凑型换热器还分别具有位于上下两端的基板6、设置于底层基板6上的定位柱。在本实施例中，所述穿孔设置于四角处，组装时，将上述四者依次插装至底层基板6上，当叠片完成后，再将上层基板6插装至定位柱上，最终进行原子扩散结合即可完成所述紧凑型换热器的制作。所述基板6具有与连接板3靠近工作流体通道片一侧的壁面相配合以密封连接板3与工作流体通道片之间的密封部61，从而降低流体从连接板3和基板6之间泄露的风险。

然而，为便于插装，所述定位柱的外径必然要小于穿孔的内径，因此，上述四者容易出现对位不准的情况。为保证第一微结构片的垫片11与第一微结构片12、第二微结构片的垫片21与第二微结构片22精准对位，所述第一微结构片12和第二微结构片22上还设有上述凸伸的定位部26，所述第一微结构片的垫片11和第二微结构片的垫片21分别具有与所述定位部26相配合的限位部27。

通过设置定位部26和限位部27，保证精准定位，同时，由于精准定位避免微结构片的垫片向外偏移，充分保证原子扩散结合时，微结构片的垫片与微结构片的焊接面积，提高焊接效果，而且也避免微结构片的垫片向内偏移，避免第一工作流体通道和冷媒通道的宽度缩小，保证换热性能。

在本实施例中，所述第一微结构片12上的定位部26设置于所述通孔25的周围，且自通孔25的内壁周围冲压凸伸形成，所述第一微结构片的垫片11的限位部27则为自所述通孔25向外继续凹陷设置的凹口，所述凹口与所述通孔25相连通，因此，第一微结构片的垫片11的通孔25和凹口的内径从整体上看略大于第一微结构片12的通孔25内径，从而实现第一微结构片的垫片11凹口套设于定位部26外侧实现定位。

由于所述通孔25为圆形，第一微结构片12的定位部26是自通孔25的内壁周围冲压形成，因此，所述通孔25和定位部26整体非圆形，通孔25和凹口整体也非圆形，当第一微结构片的垫片11安装于第一微结构片12时，凹口与通孔25的连接处形成挡止结构，从而防止第一微结构片的垫片11旋转，进而实现第一微结构片的垫片11与第一微结构片12的精准定位。

利用所述通孔25设置定位部26和限位部27，一方面充分利用通孔25自身结构，模具设计改动较小，便于冲压成型，制造简单，另一方面，尽可能地提高了第一微结构片12的换热区9域，从而提高换热性能。

所述第二微结构片22上的定位部26自其相对两侧凸伸形成，且为冲压一体成型，在本实施例中，所述定位部26位于第二微结构片22的边缘，且自所述第一凹陷部14的内壁周围冲压凸伸形成，所述第二微结构片的垫片21的限位部27则为其自身的相对两侧，也就是所述第二微结构片的垫片21卡持于两侧的定位部26之间即可，不仅可以保证第二微结构片的垫片21的精准定位，而且只需对第二微结构片的垫片21两侧的尺寸设计的稍小一些即可，无需做结构上的设计，极大的降低了生产成本。当然在其他实施例中，上述两种定位部26结构也可以互换，也可以通过设置凹槽和凸点的配合方式实现定位。

所述紧凑型换热器还具有保证第一微结构片的垫片11、第一微结构片12、第二微结构片的垫片21、第二微结构片22有序堆叠的顺序识别结构7，在本实施例中，所述顺序识别结构7为设置于所述第二微结构片12上和第二微结构片的垫片21的缺口，所述缺口自第二微结构片12上和第二微结构片的垫片21的两侧凹陷形成，而第一微结构片12微结构片的垫片和第一微结构片的垫片11不设置所述缺口，从而在堆叠时，形成了冷媒工作流体通道片具有缺口，第一工作流体通道片1不具有缺口的特征，进而便于识别是否堆叠错误。

所述第一微结构片12沿第一流体进口至第一流体出口的工作流体通道方向上具有供水流动的过渡区8(对应进口区或出口区)和换热区9，在本实施例中，所述第一微结构片12具有分别设置于所述换热区9左右两侧的两过渡区8。所述第一微结构片12具有形成所述过渡区8的多个第一凸起81、形成所述换热区9的多个第二凸起91，其中，所述第一凸起81的排布密度小于第二凸起91的排布密度，从而使得过渡区8便于水流进和流出，换热区9可充分扰动水，不仅可增大换热面积，还可提高换热时间，从而提高换热性能。在本实施例中，为进一步加强换热性能，所述过渡区8也设有多个所述第二凸起91。

相同的，所述第二微结构片22沿第二流体进口至出口方向上也具有供冷媒流动的过渡区8和换热区9，只是第二微结构片12由于第二流体进口和出口呈对角设置，因此，过渡区8也呈对角设置。同样的，第二微结构片22也具有形成过渡区8的多个第一凸起81、形成换热区9的多个第二凸起91。

在本实施例中，所述第一凸起81和第二凸起91均为冲压形成的单向凸起，所述第一凸起81与第二凸起91的凸起高度不大于0.1mm，优选为0.1mm，即第一凸起81与第二凸起91的凸起高度与第一微结构片的垫片11、第一微结构片12、第二微结构片的垫片21和第二微结构片22的厚度一致，也就是说工作流体通道的高度就是凸起高度；并且，微结构片的垫片与凸起相同高度，便于原子扩散结合时，相邻两层之间稳定连接固定。

且所述第一微结构片12与第二微结构片22的第一凸起81和第二凸起91同向设置，需注意的是，由于第一凸起81和第二凸起91是由冲压产生的，因此，相较于传统蚀刻形成的凸起，本申请的第一凸起81和第二凸起91内部为中空结构，而传统蚀刻为实心结构，因此，本申请的紧凑型换热器所需生产材料更少，成本更低，且重量更轻，便于安装拆卸，应用场景更广。

在本实施例中，第一凸起81呈凸透镜截面形或胶囊形，所述第一凸起81具有位于两侧的引流部，所述引流部朝向第一工作流体通道进口和第一工作流体通道出口设置，从而便于减小流动阻力，使得水更容易流入或流出换热区9，保证进水和出水顺畅。当然所述第一凸起81也可以为水滴形、椭圆形等其他图形。所述第二凸起91为圆形。

因此，第二凸起91也可以有效减小流动阻力。多个所述第一凸起81和多个所述第二凸起91在左右方向上呈多列设置，并且相邻两列第一凸起81呈错位设置，同样的，相邻两列第二凸起91也呈错位设置，因此，后一列的第一凸起81和第二凸起91可以将前一列流过的水或冷媒进一步分散，从而加强水和冷媒在流道内的扰动，提高换热面积，增加换热性能。

并且，所述第一微结构片12的第一凸起81的排布呈放射状设置，即喇叭状。以左侧第一凸起81为例说明：后半部分的第一凸起81自左向右呈逐渐向后倾斜设置，前半部分的第一凸起81自左向右呈逐渐呈向前倾斜设置，因此，整体呈喇叭状排布，从而使得进水时，可以将水导向前后两端，避免集中于中间位置，充分利用第一工作流体通道内的空间，使得换热更加均匀，从而提高换热性能。同样的，第二微结构片22的第一凸起81排布也呈放射状设置。

在本实施例中，第一凸起81和第二凸起91均为单向凸起且同向突伸设置，同时第一微结构片12的第二凸起91和第二微结构片12的第二凸起91呈偏心设置，即第一微结构片12的第二凸起91和第二微结构片12第二凸起91两者的圆心在上下方向上位置不同，但两者在上下方向具有相交的共同部分，因此，下侧第二微结构片22的第二凸起91一部分抵接于上侧第一微结构片12的底面，另一部分对着第一微结构片12第二凸起91的空腔，从而使得在进行原子扩散结合时，相邻第一微结构片12和第二微结构片22之间的第二凸起91共同支撑，极大地降低了第一微结构片12和第二微结构片22之间挤压变形的风险。

在本实施例中，在所述换热区9内沿左右方向上每排第二凸起91中，相邻两第二凸起91之间的距离范围为0.5mm～1.5mm，优选为1mm。沿前后方向上每列第二凸起91中，相邻两第二凸起91之间的距离范围也为0.5mm～1.5mm，优选为1mm。且所述第二凸起91的直径不大于0.5mm，优选为0.5mm。且相邻两排第二凸起91或相邻两列第二凸起91均是错位距离为1mm。

因此，通过上述第二凸起91合理排布，可以保证具有足够多的第二凸起91，不仅可以有效降低冲压时损伤微结构片的风险，而且可以保证水或冷媒在流道内充分扰动，提高换热效率。同时，在有限的换热区9内可以设置更多的第二凸起91数量，同时也便于冲压成型，从而增大换热面积，提高换热性能。

以下将详细描述紧凑型换热器的制备方法。

一换热器的制备方法，包括如下步骤：形成微结构片，所述微结构片包括具有微结构的换热区、具有进口区和出口区的边缘区；形成微结构片的垫片，所述微结构片的垫片上具有分别与所述进口区、出口区对应的流入口、流出口；将所述微结构片的垫片与所述边缘区交替堆叠并结合形成换热器。

该方法中，通过将所述微结构片和所述微结构片的垫片分成两部分分别成型，扩大了可选择的成型工艺，例如可以采用冲压工艺形成微结构片和微结构片的垫片，相较于传统的蚀刻工艺，适合批量生产，对于生产成本的量产效果明显、生产效率高且环境污染小。

具体地，通过冲压工艺形成换热器和微结构片的垫片，冲压工艺具体采用一级冲压形成。

将微结构片的垫片、微结构片交替堆叠，然后通过原子扩散结合使他们结合为一个整体。

通过冲压工艺形成所述凸起后，在所述微结构片的另一侧形成与所述凸起对应的凹腔，也即所述凸起为中空的结构。将微结构片的垫片、微结构片交替堆叠时，将相邻两片微结构片上的凸起偏心设置，也即一片微结构片的凸起与相邻的微结构片的凸起的中轴线不重合，也即一片微结构片的凸起的至少一部分与相邻的微结构片上未设置凸起的部分相对应，两者实现原子扩散结合。

优选地，相邻两片微结构片上的凸起的偏心距离为凸起直径的1/3～2/3之间，优选1/2以上，以保证相邻两片之间形成有效的结合。

在叠合微结构片和微结构片的垫片时，通过上述顺序识别结构实现有序堆叠，并通过上述的定位部、穿孔和定位柱实现各片沿第一方向的对齐；然后进行原子扩散结合。

原子扩散结合工艺包括如下步骤：步骤：清洗；叠片；工装夹具加压；使用真空炉进行原子扩散结合，真空压力4×10^-3Pa，施加压力面压5MPa，温度1100℃附近。

另一换热器的制备方法中，请参阅图17和图18所示，通过一板材弯折形成辅助限位板M，所述辅助限位板M包括平行设置的若干限位片M1、连接相邻的限位片M1的连接片M2。优选地，限位片M1、所述连接片M2呈蛇形排布。

相邻两个限位片M1之间的距离被设定为能够容纳一定数量的微结构片和微结构片的垫片。叠合时，将预若干微结构片和若干微结构片的垫片交替地插装于相邻限位片M1之间，通过限位片M1将若干微结构片和若干微结构片的垫片限定于固定的空间内，防止在原子扩散结合时微结构片、微结构片的垫片因受热膨胀而发生变形或偏移。

优选地，所述限位片M1与微结构片的结构一致，作为换热器的一个微结构片使用。并且，在微结构片包括微结构不同的第一微结构片和第二微结构片时，所述限位片M1可以为第一微结构片也可以为第二微结构片。制作工艺为：先在板材上冲压形成微结构，再弯折形成所述辅助限位板M。

优选地，所述限位片M1与所述微结构片的垫片的厚度一致，相邻两限位片M1之间的距离为限位片M1的厚度的单数倍。一实施例中，限位片M1上设有微结构或不设有微结构，但作为其中一个微结构片使用，按照微结构片的垫片、微结构片、微结构片的垫片、微结构片……微结构片的垫片的方式交替插入n个微结构片的垫片及n～1个微结构片。另一实施例中，所述限位片M1仅起到限位作用，按照微结构片、微结构片的垫片、微结构片、微结构片的垫片……微结构片的方式交替插入m个微结构片及m～1个微结构片的垫片。

另，所述限位片M1不大于6片，弯折次数在板材的承受范围内。一具体实施例中，为6片，此时所述连接片M2为5片，将整个换热器分为5个单元进行结合。

微结构片和微结构片的垫片的形成工艺、相邻两限位片M1之间的微结构片和微结构片的垫片的设置方式、原子扩散结合工艺均参考上述描述，于此不再赘述。

另一所述换热器的制备方法，包括：形成辅助限位板M，所述辅助限位板M与上述实施例相同，包括平行设置的若干限位片M1、连接相邻的限位片M1的连接片M2；将若干第一工作流体通道片与若干第二工作流体通道片交替堆叠于相邻两个限位片M1之间；将辅助限位板M、第一工作流体通道片和第二工作流体通道片结合形成换热器。

所述第一工作流体通道片和所述第二工作流体通道片具有不同的微结构。

进一步地，所述限位片M1与所述第一工作流体通道片结构相同，或，所述限位片M1与所述第二工作流体通道片结构相同。

当然，上述方法也适用于由上述微结构片和微结构片的垫片结合形成的工作流体通道片。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种换热器的制备方法，其特征在于，包括：

形成微结构片，所述微结构片包括具有微结构的换热区、具有进口区和出口区的边缘区；

形成微结构片的垫片，所述微结构片的垫片上具有分别与所述进口区、出口区对应的流入口、流出口；

将所述微结构片的垫片与所述微结构片的垫片交替堆叠并结合形成换热器。

2.根据权利要求1所述的换热器的制备方法，其特征在于，

通过冲压工艺形成所述微结构片和所述微结构片的垫片。

3.根据权利要求2所述的换热器的制备方法，其特征在于：冲压工艺采用一次冲压的方式形成。

4.根据权利要求1所述的换热器的制备方法，其特征在于：所述微结构包括若干凸起。

5.根据权利要求4所述的换热器的制备方法，其特征在于：所述凸起的高度不小于所述微结构片的厚度；

和/或，所述凸起的直径不大于0.7mm；

和/或，相邻的两个凸起的中心间距介于0.5mm-2.5mm之间。

6.根据权利要求4所述的换热器的制备方法，其特征在于：将所述微结构片的垫片与所述边缘区交替堆叠时，相邻两片微结构片上的凸起偏心设置。

7.根据权利要求6所述的换热器的制备方法，其特征在于：相邻两片微结构片上的凸起的偏心距离为凸起直径的1/3-2/3之间。

8.根据权利要求1所述的换热器的制备方法，其特征在于：所述微结构片的垫片的厚度与所述微结构的高度一致；

和/或，所述微结构片的垫片的宽度介于2.5mm~5mm之间。

9.根据权利要求1所述的换热器的制备方法，其特征在于：将所述微结构片通过原子扩散结合工艺将所述微结构片的垫片与所述边缘区相结合形成工作流体通道片。

10.根据权利要求9所述的换热器的制备方法，其特征在于：原子扩散结合工艺包括如下步骤：步骤：清洗；叠片；工装夹具加压；使用真空炉进行原子扩散结合，真空压力4×10^{- 3}Pa，施加压力面压5MPa，温度1100℃附近。

Images