CN204100862U - 间壁式换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种间壁式换热器，其包括一个换热芯以及四个封盖，所述换热芯具有由导热材料制成的实体结构，所述换热芯上形成有多个第一通孔和多个不与所述第一通孔相连通的第二通孔，所述第一通孔贯通换热芯的前后相对两侧面，所述第二通孔贯通换热芯的左右相对两侧面；所述四个封盖与所述换热芯的前后左右四个侧面一一对应，每个封盖的四周与换热芯的相应侧面密封地连接，每个封盖上设有可供流体工质流入的连接口，每个连接口与相应侧面上的所有第一通孔或第二通孔相连通。本实用新型的换热芯既具备换热功能，又具备换热器本体特性，构造独特，结构简单紧凑，可实现小体积、低成本的生产制造，尤其适用于微电子行业中，可带来良好的经济效益。

Description

间壁式换热器

技术领域

本实用新型涉及换热器技术领域，更具体地涉及一种间壁式换热器。

背景技术

换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标的热量交换设备，又称热交换器。换热器作为传热设备被广泛用于工业制造的多个领域，随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多。

换热器按传热原理可分为表面式换热器、蓄热式换热器、流体连接间接式换热器及直接接触式换热器。其中，表面式换热器是指温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热，因此也被称为间壁式换热器。

已有的间壁式换热器种类较多，一般分为以下几种：

1、板式换热器：由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过半片进行热量交换。

2、沉浸式蛇管换热器：将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状，并沉浸在容器内的液体中。

3、套管式换热器：由直径不同的直管制成的同心套管，并由U形弯头连接而成。

4、喷淋式换热器：将换热管成排地固定在钢架上，热流体在管内流动，冷却水从上方喷淋装置均匀淋下。

5、管壳式(又称列管式)换热器：是最典型的间壁式换热器，其主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成，壳体多呈圆形，内部装有平行管束，管束两端固定于管板上。在管壳换热器内进行换热的两种流体，一种在管内流动，其行程称为管程；一种在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。

上述现有技术中的换热器均可提供较好的热量交换与传递功能，但其都需要由管件或板件等多种部件相互连接而成，结构较为复杂，体积较大，适合传统工业行业的应用。而随着现代芯片技术的发展，2.5D、3D封装技术的不断推出，芯片散热挑战日益严峻，若采用上述换热器的结构并将其设计为微型的换热器以应用到微电子行业中，则会因换能器中多种部件的小型化带来制造和组装的困难，导致效率低、成本高等问题。

因此，急需一种结构简单且可实现小体积、低成本的间壁式换热器以满足市场需求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单且可实现小体积、低成本的间壁式换热器。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种间壁式换热器，其包括一个换热芯以及四个封盖，所述换热芯具有由导热材料制成的实体结构，所述换热芯上形成有多个第一通孔和多个不与所述第一通孔相连通的第二通孔，所述第一通孔贯通换热芯的前后相对两侧面，所述第二通孔贯通换热芯的左右相对两侧面；所述四个封盖与所述换热芯的前后左右四个侧面一一对应，每个封盖的四周与换热芯的相应侧面密封地连接，每个封盖上设有可供流体工质流入的连接口，每个连接口与相应侧面上的所有第一通孔或第二通孔相连通。

优选地，所述换热芯从上到下分为至少三层区域，所述第一通孔设在奇数层区域内，所述第二通孔设在偶数层区域内，每个区域内的第一通孔数量或第二通孔数量至少为三个。

优选地，位于同一区域的所有第一通孔均匀地排列成一直线，位于同一区域的所有第二通孔也均匀地排列成一直线。

优选地，所述第一通孔和第二通孔的公称直径均小于3mm。

优选地，所述换热芯的前后左右四个侧面上均形成有一第一凹陷槽，所有第一通孔和第二通孔均位于相应的第一凹陷槽内，每个连接口通过所述第一凹陷槽与相应侧面上的所有第一通孔或第二通孔相连通。

优选地，每个封盖上形成有第二凹陷槽，每个封盖的第二凹陷槽与相应侧面的第一凹陷槽一起构成一空腔，每个连接口通过所述空腔与相应侧面上的所有第一通孔或第二通孔相连通。

优选地，每个封盖通过紧固件与相应侧面固定在一起且封盖与相应侧面之间设有密封圈以进行密封连接；或是，每个封盖通过焊接方式与相应侧面密封连接在一起。

优选地，每个封盖上设有一连接头以连接输送流体工质的管道，所述连接口形成于连接头上。

优选地，所述换热芯为采用铝、铜或石墨合金制成的一体结构。

优选地，所述第一通孔和第二通孔均采用精密加工或激光加工方式形成在换热芯上。

与现有技术相比，本实用新型所提供的间壁式换热器具有导热实体结构的换热芯，在换热芯上设有贯通前后两侧面的多个第一通孔而形成可供同一种流体工质例如冷流体流通的通道，同时设有贯通左右两侧面的多个第二通孔而形成可供另一种流体工质例如热流体流通的通道，从而构造出了交错分布的冷热通道，冷热流体工质在换热芯内相互隔开且交错流动，通过自然形成的换热芯间壁进行叉流式换热，实现良好的换热效果；本实用新型通过在实体结构上钻孔等方式而形成具有冷热通道的换热器本体(换热芯)，换热芯既具备换热功能，又具备换热器本体特性，构造独特，结构紧凑，相比现有的管壳式、板式、套管式等间壁式换热器，其结构简单、可实现小体积、低成本的生产制造，尤其适用于微电子行业中，可带来良好的经济效益。

通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。

附图说明

图1为本实用新型间壁式换热器一实施例的立体结构示意图。

图2为图1所示间壁式换热器中换热芯的立体结构示意图。

图3展示了图1所示换热芯的分层结构。

图4展示了本实用新型间壁式换热器中换热芯与封盖以焊接方式连接的结构。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

图1至图3展示了本实用新型间壁式换热器的一实施例。参照图1至图3，本实用新型间壁式换热器100包括一个换热芯110及四个封盖120。其中，所述换热芯110具有一体成型的实体结构，其由导热系数较高的导热材料例如铝、铜或石墨合金等制成。本实用新型的换热芯110上形成有多个第一通孔111和多个不与所述第一通孔111相连通的第二通孔112，所述第一通孔111贯通换热芯110的前后相对两侧面，所述第二通孔112贯通换热芯110的左右相对两侧面。而所述四个封盖120与所述换热芯110的前后左右四个侧面一一对应，每个封盖120的四周与换热芯110的相应侧面密封地连接。优选地，每个封盖120上设有一连接头121以连接输送流体工质的管道，连接头121上形成有连接口122以供流体工质流入，每个连接口122与相应侧面上的所有第一通孔111或第二通孔112相连通。从而，贯通前后两侧面的多个第一通孔111形成可供同一种流体工质例如冷流体流通的通道，而贯通左右两侧面的多个第二通孔112形成可供另一种流体工质例如热流体流通的通道，从而形成了交错分布的冷热通道。

优选地，所述换热芯110从上到下分为至少三层区域，所述第一通孔111设在奇数层区域A内，所述第二通孔112设在偶数层区域B内，每个区域内的第一通孔111数量或第二通孔112数量至少为三个。在某些实施例，例如本实施例中，换热芯110从上到下分为七层区域，贯通前后侧面的第一通孔111位于第一、第三、第五及第七层区域A1、A3、A5及A7，每一层设有八个第一通孔111；而贯通左右侧面的第二通孔112位于第二、第四及第六层B2、B4及B6，每一层设有八个第二通孔112；基于该结构设计，可构造出上下分层的多级冷热通道，有利于冷热流体充分进行换热。

优选地，位于同一区域的所有第一通孔111均匀地排列成一直线，位于同一区域的所有第二通孔112也均匀地排列成一直线。例如本实施例中，贯通前后侧面的第一通孔111排列成上下相间隔的四排，多排第一通孔111相互平行；而贯通左右侧面的第二通孔112排列成上下相间隔的三排，多排第二通孔112相互平行且每排第二通孔112位于每两排第一通孔111之间。该均匀设计可方便加工且有利于均匀导热，降低生产成本且提高换热效率。

优选地，第一通孔111和第二通孔112可采用精密加工或激光加工等方式来形成在换热芯110上，第一通孔111和第二通孔112的截面形状可为圆形、矩形或其它多边形，在某些实施例，例如本实施例中，第一通孔111和第二通孔112具有一样的结构，均被设计为圆形截面的长条形通孔以便于加工和流体工质的流动。在本实施例中，第一通孔111和第二通孔112具有一样的孔深和一样的公称直径。优选地，所述第一通孔111和第二通孔112的公称直径均小于3mm，例如2mm、1mm或是0.5mm等等，甚至是达到微米级，具体尺寸可根据实际的精度要求进行选择。

优选地，所述换热芯110的前后左右四个侧面上均形成有一第一凹陷槽113，所有第一通孔111和第二通孔112均位于相应的第一凹陷槽113内。同样优选地，每个封盖120上形成有第二凹陷槽，每个封盖120的第二凹陷槽(图未示)与相应侧面的第一凹陷槽113一起构成一空腔，每个连接口通过所述空腔与相应侧面上的所有第一通孔111或第二通孔112相连通，以便流体工质均匀通过每个通孔。封盖120与换热芯110相应侧面的密封连接方式有多种，在本实施例中，每个封盖120通过紧固件123例如螺钉或铆钉等与换热芯110的相应侧面固定在一起且封盖120与相应侧面之间设有密封圈124以实现密封连接。在其它实施例中，封盖120可通过焊接方式与换热芯110的相应侧面密封固定在一起，如图4所示。

如上所述，本实用新型所提供的间壁式换热器具有导热实体结构的换热芯，在换热芯上设有贯通前后两侧面的多个第一通孔而形成可供同一种流体工质例如冷流体流通的通道，同时设有贯通左右两侧面的多个第二通孔而形成可供另一种流体工质例如热流体流通的通道，从而构造出了交错分布的冷热通道，冷热流体工质在换热芯内相互隔开且交错流动，通过自然形成的换热芯间壁进行叉流式换热，实现良好的换热效果；本实用新型通过在实体结构上钻孔等方式而形成具有冷热通道的换热器本体(换热芯)，换热芯既具备换热功能，又具备换热器本体特性，构造独特，结构紧凑，相比现有的管壳式、板式、套管式等间壁式换热器，其结构简单、可实现小体积、低成本的生产制造，尤其适用于微电子行业中，可带来良好的经济效益。

以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。

Claims (10)

1.一种间壁式换热器，其特征在于，包括：

一个换热芯，所述换热芯具有由导热材料制成的实体结构，所述换热芯上形成有多个第一通孔和多个不与所述第一通孔相连通的第二通孔，所述第一通孔贯通换热芯的前后相对两侧面，所述第二通孔贯通换热芯的左右相对两侧面；以及

四个封盖，所述四个封盖与所述换热芯的前后左右四个侧面一一对应，每个封盖的四周与换热芯的相应侧面密封地连接，每个封盖上设有可供流体工质流入的连接口，每个连接口与相应侧面上的所有第一通孔或第二通孔相连通。

2.如权利要求1所述的间壁式换热器，其特征在于：所述换热芯从上到下分为至少三层区域，所述第一通孔设在奇数层区域内，所述第二通孔设在偶数层区域内，每个区域内的第一通孔数量或第二通孔数量至少为三个。

3.如权利要求2所述的间壁式换热器，其特征在于：位于同一区域的所有第一通孔均匀地排列成一直线，位于同一区域的所有第二通孔也均匀地排列成一直线。

4.如权利要求1所述的间壁式换热器，其特征在于：所述第一通孔和第二通孔的公称直径均小于3mm。

5.如权利要求1所述的间壁式换热器，其特征在于：所述换热芯的前后左右四个侧面上均形成有一第一凹陷槽，所有第一通孔和第二通孔均位于相应的第一凹陷槽内，每个连接口通过所述第一凹陷槽与相应侧面上的所有第一通孔或第二通孔相连通。

6.如权利要求5所述的间壁式换热器，其特征在于：每个封盖上形成有第二凹陷槽，每个封盖的第二凹陷槽与相应侧面的第一凹陷槽一起构成一空腔，每个连接口通过所述空腔与相应侧面上的所有第一通孔或第二通孔相连通。

7.如权利要求1所述的间壁式换热器，其特征在于：每个封盖通过紧固件与相应侧面固定在一起且封盖与相应侧面之间设有密封圈以进行密封连接；或是，每个封盖通过焊接方式与相应侧面密封连接在一起。

8.如权利要求1-7任一项所述的间壁式换热器，其特征在于：每个封盖上设有一连接头以连接输送流体工质的管道，所述连接口形成于连接头上。

9.如权利要求1-7任一项所述的间壁式换热器，其特征在于：所述换热芯为采用铝、铜或石墨合金制成的一体结构。

10.如权利要求1-7任一项所述的间壁式换热器，其特征在于：所述第一通孔和第二通孔均采用精密加工或激光加工方式形成在换热芯上。