CN112524986A - 热交换器、热交换器模组和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热交换器、热交换器模组和车辆，热交换器包括：进口集流管和出口集流管；换热芯体，换热芯体包括间隔设置的多个换热管，每个换热管分为第一段、中间段和第二段，每个换热管的第一段与进口集流管相连且第二段与出口集流管相连，相邻换热管的第一段之间限定出第一电子模块容纳空间，相邻换热管的第二段之间限定出第二电子模块容纳空间；其中，位于最外侧的两个换热管为单面换热管，位于两个单面换热管之间的换热管为双面换热管，双面换热管的第一段内和第二段内均构造有双层流道，双面换热管的中间段内构造有均温混合流道。根据本发明实施例的热交换器具有换热效率高、冷却均温性好、能够提高电子模块的使用寿命等优点。

Description

热交换器、热交换器模组和车辆

技术领域

本发明涉及换热技术领域，尤其是涉及一种热交换器、具有所述热交换器的热交换器模组和具有所述热交换器模组的车辆。

背景技术

随着乘用车空间和成本的压缩，电子模块趋于高度集成化，导致热源高度集中，电子芯片出现过热风险越来越大，设计结构紧凑且对电子模块快速冷却的热交换器很有必要。

为此，相关技术中提出了双面热交换器，该双面热交换器同时对多个电子模块进行冷却以提高换热效率，其中每个电子模块分别与两侧的换热管接触进行换热，但该热交换器的冷却均温性较差，导致电子模块之间的温差较大，影响电子模块的使用寿命。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种热交换器，该热交换器具有换热效率高、冷却均温性好、能够提高电子模块的使用寿命等优点。

本发明还提出一种具有所述热交换器的热交换器模组。

本发明还提出一种具有所述热交换器模组的车辆。

根据本发明的第一方面的实施例提出一种热交换器，所述热交换器包括：进口集流管和出口集流管；换热芯体，所述换热芯体包括间隔设置的多个换热管，每个所述换热管沿其长度方向分为第一段、中间段和第二段，每个所述换热管的第一段与所述进口集流管相连且第二段与所述出口集流管相连，相邻所述换热管的第一段之间限定出第一电子模块容纳空间，相邻所述换热管的第二段之间限定出第二电子模块容纳空间；其中，位于最外侧的两个换热管为单面换热管，位于两个单面换热管之间的换热管为双面换热管，所述双面换热管的第一段内和第二段内均构造有双层流道，所述双面换热管的中间段内构造有均温混合流道。

根据本发明实施例的热交换器，通过在多个换热管的第一段之间限定出第一电子模块容纳腔，且在多个换热管的第二段之间限定出第二电子模块容纳腔，可以对电子模块进行双面冷却，以提高换热效率。并且，对于双面换热管，在其第一段和第二段分别设置了双层流道，且在其中间段设置了均温混合流道，由此能够提高冷却均温性，减小电子模块之间的温差，进而提高电子模块的使用寿命。

根据本发明的一些具体实施例，所述双面换热管的中间段构造成整体中空结构以形成所述均温混合流道。

根据本发明的一些具体实施例，所述单面换热管构造成整体中空结构。

根据本发明的一些具体实施例，所述换热管为扁管，多个所述换热管沿所述扁管的厚度方向间隔设置，所述双层流道沿所在扁管的厚度方向分布。

进一步地，所述双层流道中的每层流道被分隔出沿所述扁管的宽度方向分布的多个微通道。

进一步地，所述换热芯体绕折弯轴线在所述中间段处折弯，所述折弯轴线平行于所述扁管的宽度方向且正交于所述扁管的长度方向和厚度方向。

进一步地，多个所述换热管的第一段和第二段彼此平行地设置。

进一步地，所述进口集流管的中心轴线与所述出口集流管的中心轴线重合。

进一步地，所述进口集流管的远离所述出口集流管的一端构造成进口，所述出口集流管的远离所述进口集流管的一端构造成出口。

根据本发明的一些具体示例，所述中间段呈圆弧形折弯。

根据本发明的一些具体示例，所述中间段通过两处直角折弯，相邻所述换热管的中间段之间限定出第三电子模块容纳空间。

根据本发明的一些具体实施例，所述热交换器还包括：固定支撑座，所述固定支撑座与最外侧的单面换热管的中间段相连。

根据本发明的一些具体实施例，每个所述换热管的第一段的朝向所述第一电子模块容纳空间的表面设有沿所述第一段的长度方向间隔开的两个第一定位筋；每个所述换热管的第二段的朝向所述第二电子模块容纳空间的表面设有沿所述第二段的长度方向间隔开的两个第二定位筋。

根据本发明的第二方面的实施例提出一种热交换器模组，所述热交换器模组包括：根据本发明的第一方面的实施例所述的热交换器；电子模块，所述电子模块设置于所述第一电子模块容纳空间和所述第二电子模块容纳空间内。

根据本发明实施例的热交换器模组，通过利用根据本发明的第一方面的实施例所述的热交换器，具有换热效率高、冷却均温性好、能够提高电子模块的使用寿命等优点。

根据本发明的第三方面的实施例提出一种车辆，所述车辆包括根据本发明的第二方面的实施例所述的热交换器模组。

根据本发明实施例的车辆，通过利用根据本发明的第二方面的实施例所述的热交换器模组，具有冷却效果好、使用寿命长、性能可靠稳定等优点。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的热交换器模组的结构示意图。

图2是根据本发明实施例的热交换器模组的***图。

图3是根据本发明实施例的热交换器模组的冷却液流向示意图。

图4是根据本发明实施例的热交换器模组的换热芯体的俯视图。

图5是根据本发明实施例的热交换器的双面换热管的结构示意图。

图6是图5中A区域的放大图。

图7是根据本发明实施例的热交换器模组的电子模块的限位结构示意图。

图8是根据本发明另一个实施例的热交换器模组的结构示意图。

图9是根据本发明再一个实施例的热交换器模组的结构示意图。

附图标记：

热交换器模组1、

热交换器10、电子模块20、

进口集流管100、进口110、

出口集流管200、出口210、

换热芯体300、换热管301、第一段302、中间段303、第二段304、第一电子模块容纳腔305、第二电子模块容纳腔306、单面换热管310、双面换热管320、第一层流道331、第二层流道332、均温混合流道333、微通道334、第一定位筋340、

固定支撑座400、

折弯轴线L。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“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，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。

在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征，“多个”的含义是两个或两个以上，“若干”的含义是一个或多个。

下面参考附图描述根据本发明实施例的热交换器模组1。

如图1、图2、图8和图9所示，根据本发明实施例的热交换器模组1包括热交换器10和电子模块20。

首先参考附图描述根据本发明实施例的热交换器10。

根据本发明实施例的热交换器10包括进口集流管100、出口集流管200和换热芯体300。

换热芯体300包括间隔设置的多个换热管301，每个换热管301沿其长度方向分为第一段302、中间段303和第二段304，每个换热管301的第一段302与进口集流管100相连，每个换热管301的第二段304与出口集流管200相连，例如，每个换热管301的两端分别与进口集流管100和出口集流管200焊接相连，以形成冷却回路。

相邻换热管301的第一段302之间限定出第一电子模块容纳腔305，相邻换热管301的第二段304之间限定出第二电子模块容纳腔306。

其中，多个间隔设置的换热管301中，位于最外侧的两个换热管301为单面换热管310，位于两个单面换热管310之间的换热管301为双面换热管320。换言之，双面换热管320的第一段302的两侧均邻近第一电子模块容纳腔305，双面换热管320的第二段304的两侧均邻近第二电子模块容纳腔306，即双面换热管320的两侧均能够进行热交换；单面换热管310的第一段302仅一侧邻近第一电子模块容纳腔305，单面换热管310的第二段304仅一侧邻近第二电子模块容纳腔306，即单面换热管310仅一侧进行热交换。

双面换热管320的第一段302内和第二段304内均构造有双层流道，双面换热管320的中间段303内构造有均温混合流道333。

具体而言，如图3-图6所示，双面换热管320的第一段302内构造有双层流道(即第一层流道331和第二层流道332)，该第一层流道331和第二层流道332分别邻近双面换热管320的第一段302两侧的第一电子模块容纳腔305。

双面换热管320的第二段304内构造有双层流道(即第一层流道331和第二层流道332)，该第一层流道331和第二层流道332分别邻近双面换热管320的第二段304两侧的第二电子模块容纳腔306。

在本发明实施例的热交换器模组1中，电子模块20可以为半导体模块，电子模块20设置在第一电子模块容纳腔305和第二电子模块容纳腔306内，即电子模块20设置在相邻第一段302之间以及相邻第二段304之间，电子模块20上可以涂覆导热硅胶，以使电子模块20紧贴在换热管301的表面。

下面参考图3举例描述根据本发明实施例的热交换器模组1的冷却过程。

首先，冷却液通过水泵进入进口集流管100，通过进口集流管100进行流量分配后进入多个换热管301的第一段302，通过双面换热管320的双层流道可同时对两侧的电子模块20进行冷却，即每个电子模块20均进行双面冷却，冷却液与第一电子模块容纳腔305内的电子模块20换热后，冷却液温度变得不均匀，温度不均匀的冷却液进入中间段303的均温混合流道333，由于均温混合流道333的对流和辐射能力较强，使冷却液在均温混合流道333内充分混合均温，不仅冷却液温度分布均匀，并且进入第二段304的冷却液温度较刚出第一段302时低，均温的冷却液进入第二段304后，对第二电子模块容纳腔306内的电子模块20进行双面冷却，最后从出口集流管200流出。

根据本发明实施例的热交换器模组1及热交换器10，通过在多个换热管301的第一段302之间限定出第一电子模块容纳腔305，且在多个换热管301的第二段304之间限定出第二电子模块容纳腔306，由此可以对电子模块20进行双面冷却，以提高换热效率，且电子模块20的接线端子可以从两面与外部连接。

并且，对于双面换热管320，在其第一段302和第二段304分别设置了双层流道，且在其中间段303设置了均温混合流道333，冷却液在第一段302内进行双面冷却后，进入均温混合流道333进行混合均温，然后在第二段304内再进行双面冷却，由此能够提高冷却均温性，减小同一换热管301上位于第一电子模块容纳腔305内的电子模块20和位于第二电子模块容纳腔306内的电子模块20之间的温差，进而提高电子模块20的使用寿命。

此外，热交换器10的整体结构简单、加工方便、便于安装。

因此，根据本发明实施例的热交换器模组1及热交换器10，具有换热效率高、冷却均温性好、能够提高电子模块的使用寿命等优点。

在本发明的一些具体实施例中，如图3和图4所示，双面换热管320的中间段303构造成整体中空结构以形成均温混合流道333，单面换热管310构造成整体中空结构，本领域的技术人员可以理解地是，“整体中空结构”是指，内部构造一个整体空间，该整体空间不被其它结构所分隔。

举例而言，单面换热管310和双面换热管320均可以为铝管，其中，双面换热管320的第一段302和第二段304内构造有双层流道，双面换热管320的中间段303构造成整体中空结构，以便于冷却液在均温混合流道333内充分混合换热；单面换热管310构造成整体中空结构，即单面换热管310的第一段302、中间段303和第二段304共同构造出一个整体的空间。

由于最外两侧的单面换热管310为单面冷却，将其构造成整体中空结构，能够进一步起到均温提效的作用，此外，由于中间段303与空气接触面积较大，对流和辐射散热一定程度上可以加快换热速率，增大换热量。

在本发明的一些具体示例中，如图1-图3所示，换热管301为扁管，多个换热管301沿所述扁管的厚度方向间隔设置，所述双层流道沿所在扁管的厚度方向分布，即第一层流道331和第二层流道332沿扁管的厚度方向排列，由此可以减小热交换器10的整体体积，且提高热交换器10与电子模块20的换热面积。

进一步地，如图4和图5所示，所述双层流道中的每层流道被分隔出沿所述扁管的宽度方向分布的多个微通道334。具体地，第一层流道331被分隔成沿扁管的宽度方向排列的多个微通道334，第二层流道332被分隔成沿扁管的宽度方向排列的多个微通道334。这样可以进一步利于冷却液的分配，从而提高冷却液和电子模块20的换热面积和换热效率，使冷却液对电子模块20进行充分冷却。

在本发明的一些具体实施例中，如图1和图8所示，换热芯体300绕折弯轴线L在中间段303处折弯，折弯轴线L平行于所述扁管的宽度方向且正交于所述扁管的长度方向和厚度方向，多个换热管301的第一段302和第二段304彼此平行地设置，换热芯体300折弯成大体U形的结构，由此在保证换热效率的情况下，减小热交换器10的占用空间，利于热交换器10的布置，尤其在车辆上的布置。

可选地，中间段303可以呈圆弧形折弯(如图1所示)；中间段303也可以通过两处直角折弯(如图8所示)，由此，相邻换热管301的中间段303之间限定出第三电子模块容纳空间，该第三电子模块容纳空间可以设置电子模块20，从而同时冷却更多的电子模块20。

当然，根据本发明实施例的热交换器10，其换热芯体300也可以不折弯(如图9所示)，换热芯体300是否折弯、以何种形状折弯，可以根据实际应用环境需要而设置。

在本发明的一些具体示例中，如图1-图3和图8所示，进口集流管100的中心轴线与出口集流管200的中心轴线重合，这样进口集流管100和出口集流管200位于同一流动方向，便于在整车中的布置。

进一步地，进口集流管100的远离出口集流管200的一端构造成进口110，出口集流管200的远离进口集流管100的一端构造成出口210，冷却液从进口110从进口集流管100，且出口集流管200内的冷却液从出口210流出。

换热芯体300折弯后，两个单面换热管310中的一个位于最外侧，且另一个位于最内侧，多个换热管301的长度，沿从最外侧单面换热管310至最内侧单面换热管310的方向依次减小，也就是说，多个换热管301的冷却路径的长短，沿从最外侧单面换热管310至最内侧单面换热管310的方向依次减小。通过在进口集流管100和出口集流管200的相背两端分别构造进口110和出口210，能够利于冷却液的均匀分配，即冷却路径越长的换热管301离进口110越近，而冷却路径越短的换热管301离进口110越远。

对于长度相同的多个换热管，通常离进口越近，分配的冷却液越多。但在本发明的实施例中，多个换热管301的长度依次减小，而由于长度越长的换热管301，其沿程压阻越大，长度越短的换热管301，其沿程压阻越小。基于此，将长度较长的换热管301邻近进口110设置，而将长度较短的换热管301远离进口110设置，能够使进口集流管100将冷却液均匀分配到多个换热管301，即多个换热管301被分配的冷却液的量趋于相等。

由此，结合换热管301的流程及与进口110的距离，能够达到均流的效果，保证每个换热管301的冷却液流量相差在10％以内，从而减小不同换热管301的同一冷却段(第一段302、中间段303、第二段304)间电子模块20的温差。

当然，通过设置进口110和出口210的位置结合换热管301的流程，也可以根据各电子模块20的发热功率大小进行流量再分配。

在本发明的一些具体示例中，如图1-图3和图8所示，热交换器10还包括固定支撑座400，固定支撑座400与最外侧的单面换热管310的中间段303相连(例如焊接)，利用固定支撑座400支撑整个热交换器10，热交换器10的安装固定也可通过固定支撑座400进行，

进一步地，如图7所示，每个换热管301的第一段302的朝向第一电子模块容纳腔305的表面设有两个第一定位筋340，每个第一定位筋340沿第一段302的宽度方向延伸，两个第一定位筋340沿第一段302的长度方向间隔开，第一电子模块容纳腔305内的电子模块20设置在两个第一定位筋340之间，从而位置被保持。

相应地，每个换热管301的第二段304的朝向第二电子模块容纳腔306的表面设有两个第二定位筋(图中未示出，其具体结构和设置可参照图7中两个第一定位筋340的设置)，每个第二定位筋沿第二段304的宽度方向延伸，两个第二定位筋沿第二段304的长度方向间隔开，第二电子模块容纳腔306内的电子模块20设置在两个第二定位筋之间，从而位置被保持。

本领域的技术人员可以理解地是，在图8示出的实施例中，每个换热管301的中间段303的朝向第三电子模块容纳空间的表面也可以设置两个第三定位筋，用于对第三电子模块容纳空间内的电子模块20进行限定。

下面描述根据本发明实施例的车辆。

根据本发明实施例的车辆包括根据本发明上述实施例的热交换器模组1。

根据本发明实施例的车辆，通过利用根据本发明上述实施例的热交换器模组1，具有冷却效果好、使用寿命长、性能可靠稳定等优点。

根据本发明实施例的车辆的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“具体实施例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (15)

1.一种热交换器，其特征在于，包括：

进口集流管和出口集流管；

换热芯体，所述换热芯体包括间隔设置的多个换热管，每个所述换热管沿其长度方向分为第一段、中间段和第二段，每个所述换热管的第一段与所述进口集流管相连且第二段与所述出口集流管相连，相邻所述换热管的第一段之间限定出第一电子模块容纳空间，相邻所述换热管的第二段之间限定出第二电子模块容纳空间；

其中，位于最外侧的两个换热管为单面换热管，位于两个单面换热管之间的换热管为双面换热管，所述双面换热管的第一段内和第二段内均构造有双层流道，所述双面换热管的中间段内构造有均温混合流道。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述双面换热管的中间段构造成整体中空结构以形成所述均温混合流道。

3.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述单面换热管构造成整体中空结构。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述换热管为扁管，多个所述换热管沿所述扁管的厚度方向间隔设置，所述双层流道沿所在扁管的厚度方向分布。

5.根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于，所述双层流道中的每层流道被分隔出沿所述扁管的宽度方向分布的多个微通道。

6.根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于，所述换热芯体绕折弯轴线在所述中间段处折弯，所述折弯轴线平行于所述扁管的宽度方向且正交于所述扁管的长度方向和厚度方向。

7.根据权利要求6所述的热交换器，其特征在于，多个所述换热管的第一段和第二段彼此平行地设置。

8.根据权利要求6所述的热交换器，其特征在于，所述进口集流管的中心轴线与所述出口集流管的中心轴线重合。

9.根据权利要求8所述的热交换器，其特征在于，所述进口集流管的远离所述出口集流管的一端构造成进口，所述出口集流管的远离所述进口集流管的一端构造成出口。

10.根据权利要求6所述的热交换器，其特征在于，所述中间段呈圆弧形折弯。

11.根据权利要求6所述的热交换器，其特征在于，所述中间段通过两处直角折弯，相邻所述换热管的中间段之间限定出第三电子模块容纳空间。

12.根据权利要求6所述的热交换器，其特征在于，还包括：

固定支撑座，所述固定支撑座与最外侧的单面换热管的中间段相连。

13.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，每个所述换热管的第一段的朝向所述第一电子模块容纳空间的表面设有沿所述第一段的长度方向间隔开的两个第一定位筋；

每个所述换热管的第二段的朝向所述第二电子模块容纳空间的表面设有沿所述第二段的长度方向间隔开的两个第二定位筋。

14.一种热交换器模组，其特征在于，包括：

根据权利要求1-13中任一项所述的热交换器；

电子模块，所述电子模块设置于所述第一电子模块容纳空间和所述第二电子模块容纳空间内。

15.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求14所述的热交换器模组。

Images