【技术实现步骤摘要】
本说明书涉及扁平热交换器，该扁平热交换器具有使用连续循环通过一个或多个热传输管道的内部的单一工作流体用于冷却位于靠近至少一个热传输管道的外部部分的区域或与至少一个热传输管道的外部部分的区域接触的位置中的一个或多个电气或电子元件或部件等的类型。
技术介绍
1、近年来，本领域最密集发展的领域之一是电动车辆或混合动力车辆并且因此其不同部件的领域。
2、适合于安装在电动车辆或混合动力车辆中的不同类型的功率电子部件(诸如旨在用于开关、放大器、功率开关或dc-dc转换器、车载充电器等的半导体装置)需要用于冷却它们的系统。已知温度负面地影响部件的使用寿命，并且部件的温度必须被控制为使得它落入特定的温度范围内。考虑到电子元件或部件的日益小型化，这种类型的元件需要将热排出到非常小的区域中，然而，这导致产生大量热。这是用于为在具有高切换速率的逆变器中使用的电阻器或igtb供电的切换装置的情况。
3、半导体装置通常由外壳保护或嵌入塑料体中。热通常从外壳或保护体的外表面排出。
4、类似地，需要用于冷却电动车辆或混合动力车辆的电池的系统。已知电池温度是电池寿命、性能和安全性的关键因素。例如，锂离子电池的性能在很大程度上取决于其工作温度，并且当它们经受过高或过低的温度时，所述电池不能正确地工作。由于这种原因，电动车辆制造商和供应商寻求改进电池热管理系统，以便控制电池单元的温度，使得它落入在必要时冷却或加热所述单元的安全且有效建立的极限内，并且实现至少与电池安装在其中的车辆的使用寿命一样长的电池使用寿命。
5、
6、用于所述功率电子部件或电池的不同热管理系统在市场上是可获得的：主动和被动热管理系统，其进而可以通过不同的概念进行分类。
7、首先，根据热管理系统的目的对它们进行分类：加热、冷却或两者。其次，根据用于实现所述目的的装置(其可以是空气或液体)对它们进行分类。最后，根据用于热控制的源对它们进行分类。如果引入电池室的液体或空气进入所述室而没有预先额外的预处理，则该系统是被动热管理系统，并且如果预先安装了特定的温度控制部件，则该系统是主动热管理系统。
8、用于所述功率电子部件或电池的有源热管理系统通常基于特定物质(诸如水和空气)在电池或要与其进行热交换的外部部件周围的强制循环。
9、本专利技术集中于主动冷却系统，其中热交换流体通常是液体冷却剂，并且其中液体冷却剂可以是例如：诸如水的天然冷却剂，或水和基于有机物质的防冻剂(诸如乙二醇)的混合物。
10、通常，热交换器的概念是用于强制在至少两个不同温度的热源(通常是两种流体)之间以热的形式进行能量交换的装置。然而，本专利技术中提及的热交换器包括设计成在单一热传输流体与外部元件或部件之间建立热连通的结构，所述单一热传输流体以受限的方式连续地流过热交换器的至少一个导管的内部，所述外部元件或部件布置在热交换导管的外部但与热交换导管热接触。以这种方式，热传输通过将热传输流体与外部元件或部件分开的物理壁(即，通过(一个或多个)导管的一个或多个壁，这取决于部件是仅与一个导管接触还是插入在两个不同导管之间)发生。
11、在例如适于安装在电动车辆或混合动力车辆中的功率电子部件或电池的主动冷却领域中通常使用的热交换器之一是扁平热交换器。扁平热交换器通常由热传输流体连续地流过的一个或多个热交换导管组成，所述流体能够冷却一个或多个电气或电子元件或部件或类似的外部电气或电子元件或部件，其中所述电气或电子元件或部件位于靠近(一个或多个)热传输管道的外部部分或与(一个或多个)热传输管道的外部部分紧密热接触的位置中。
12、以这种方式，热传输流体通过导管的材料(通常是金属壁)传递或接收热，所述导管的材料(通常是金属壁)将热传输流体与(一个或多个)外部物理元件或部件分开，从而迫使通过热传输流体(其通常处于比(一个或多个)外部元件或部件更低的温度)的对流和通过导管壁的材料从(一个或多个)外部元件或部件(其通常处于比热传输流体更高的温度)的热传导。
13、然而，本专利技术的热交换器中的热交换不仅仅旨在冷却布置在热交换器的外部部分中的特定位置中的一个或多个外部电气或电子元件或部件，而且还可以用于冷却或甚至加热相对于(一个或多个)流动通过管道布置在特定外部位置中的物体或元件，该物体或元件不严格地是用于电动车辆或混合动力车辆的功率电子部件或电池。
14、用于这种目的的扁平热交换器的已知构造由用于在堆叠布置的多个导管之间插入一个或多个待冷却元件的一个或多个流动通过导管(其在本文中可互换地称为流动通过导管或热交换导管)形成。利用这种构造，导管的两侧都有助于热传递，从而增加散热。
15、为了改进热交换性能而在每个热交换导管的内部上具有中间平板状分隔元件的扁平热交换器是已知的，所述分隔元件形成中间流动路径，热交换流通过该中间流动路径在热交换管的厚度方向上以扁平横截面的形状流入两级包封热交换导管。
16、此外，内部翅片被布置在形成于两级中的每个流体流动路径中。在这种类型的交换器中使用内部翅片以在冷却剂流体的通道中在流动方向上产生湍流并且因此增加从通过壁的流体的热提取是已知的。在这种已知的构造中，包封热交换导管可以由两个覆盖件构造，所述两个覆盖件具有使得它们构成包封流动通路管的形状，内部翅片在两级中的每一级中布置在所述包封流动通路管内部。
17、构成热交换器的元件通常由具有高导热性的金属材料(诸如铝、铜或其合金)制造。此外，构成热交换器的构件通常通过钎焊连接，在热交换器制造过程中彼此组合之后在加热炉中加热。
18、内部翅片(也称为湍流器)通常被构造为沿着流动方向延伸的小厚度的紧凑元件。它具有比流动管道的宽度稍微更小的宽度和比流动管道的长度更小的长度，使得它可以装配在管道内部。出于增加从待冷却的外部元件到冷却剂流体的热传输的目的，湍流器可以具有不同的构造。一种可能的方式是设计沿着流动方向以波浪方式延伸的一个或多个通道，使得它形成一个或多个波浪形路径，其中热交换流体沿着所述分开的路径弯曲和流动。在湍流器中可以存在用于通过增加流体湍流来改变管道内的流动的其他交叉元件。
19、扁平热交换器所寻求的目的是尽可能地最小化冷却剂流体在其通过热传输导管的内部期间的压降，从而最大化与(一个或多个)外部元件或部件的热传递的效率。在现有技术中，认为在没有与待冷却的外部元件或部件的热交换的情况下，所寻求的是在热传输流体中没有压降。
20、管道或导管中的压降是由于流体颗粒彼此冲刷并且冲刷引导流体的导管的壁而在流体中发生的压降。因此，本领域技术人员知道，为了使沿着导管内部的传热流体中的压降最小化，需要避免插入可能以某种方式在流动方向上干扰或阻挡流体流动的任何类型的元件，例如，产生限制层的任何元件，该限制层产生引起压降的夹带效应。由于所述原因，在附近没有待冷却的外部元件或部件的湍流器的特定位置或节段中，没有提供可以与流动路径相本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种热交换器(1)，包括：
2.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(1)，其中在所述至少一个湍流器(1.2)中根据所述流动方向(DF)，在界定热足迹区域(H)的边界与界定具有非直翅片(1.2.1)的节段到具有直翅片(1.2.2)的相邻节段的附接或具有直翅片(1.2.2)的节段到具有非直翅片(1.2.1)的相邻节段的附接的边界之间存在由过渡区域(Tr)包括的距离(d)，其中所述边界界定具有非直翅片(1.2.1)的节段到具有直翅片(1.2.2)的相邻节段的附接或反之亦然的附接，所述边界：
3.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(1)，其中具有非直翅片(1.2.1)的至少一个节段是具有选自以下类型之一的翅片的节段：(a)具有三角形轮廓或圆形轮廓的波浪形翅片，或(b)在所述流动方向上偏移的翅片。
4.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(1)，其中所述至少一个导管包括对应于所述热交换壁的第一壁(1.1)、与所述第一壁间隔开的第二壁(1.3)、以及连接所述第一壁和所述第二壁的侧壁。
5.根据前述权利要求所述的热交换器(1)，其中
6.根据前述权利要求所述的热交换器(1)，其中所述至少一个导管的所述第一壁(1.1)和所述第二壁(1.3)的相应内表面之间的所述距离小于或等于40mm，优选地小于或等于30mm，并且更优选地小于或等于20mm。
7.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(1)，其中所述至少一个湍流器(1.2)包括沿着所述流动方向(DF)分布的具有直翅片(1.2.2)的k个节段，其中k包括在1和30之间。
8.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(1)，其中所述至少一个湍流器(1.2)包括具有沿着所述流动方向(DF)分布的非直翅片(1.2.1)的n个节段和具有沿着所述流动方向(DF)分布的直翅片(1.2.2)的k个节段，其中n为：
9.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(1)，其中所述湍流器(1.2)的所述具有非直翅片(1.2.1)的至少一个节段具有沿着所述流动方向的长度Lwn，所述长度Lwn包括在2mm至500mm之间，优选地从2mm到250mm，并且更优选地从2mm到100mm。
10.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(1)，其中所述湍流器(1.2)的所述具有直翅片(1.2.2)的至少一个节段具有沿着所述流动方向的长度Lsk，所述长度Lsk包括在2mm至500mm之间，优选地从2mm到250mm，并且更优选地从2mm到100mm。
11.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(1)，其中所述至少一个湍流器(1.2)的具有翅片(1.1.1)的一个或多个非直节段和具有翅片(1.2.2)的一个或多个直节段的布置为使得其相对于根据垂直于所述热交换壁(1.1)的轴线的180°旋转是不变的。
12.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(1)，其中所述至少一个湍流器(1.2)包括具有非直翅片(1.2.1)的3个节段和具有直翅片(1.2.2)的2个节段。
13.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(1)，其中在具有非直翅片(1.2.1)的节段是波浪类型的情况下，直翅片节段与相邻的非直翅片节段之间的所述附接发生在对应于所述波浪的最大值或最小值的点处。
14.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(1)，包括具有直翅片(1.2.2)的多个节段，并且其中所述具有非直翅片(1.2.1)的节段由波浪形翅片形成，所述波浪形翅片具有由以下形成的波浪：(a)形成方形波浪的直节段，优选地三个节段，或(b)具有弯曲波浪，优选地正弦波浪，并且其中：
15.一种热交换器模块，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种热交换器(1)，包括：
2.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(1)，其中在所述至少一个湍流器(1.2)中根据所述流动方向(df)，在界定热足迹区域(h)的边界与界定具有非直翅片(1.2.1)的节段到具有直翅片(1.2.2)的相邻节段的附接或具有直翅片(1.2.2)的节段到具有非直翅片(1.2.1)的相邻节段的附接的边界之间存在由过渡区域(tr)包括的距离(d)，其中所述边界界定具有非直翅片(1.2.1)的节段到具有直翅片(1.2.2)的相邻节段的附接或反之亦然的附接，所述边界：
3.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(1)，其中具有非直翅片(1.2.1)的至少一个节段是具有选自以下类型之一的翅片的节段：(a)具有三角形轮廓或圆形轮廓的波浪形翅片，或(b)在所述流动方向上偏移的翅片。
4.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(1)，其中所述至少一个导管包括对应于所述热交换壁的第一壁(1.1)、与所述第一壁间隔开的第二壁(1.3)、以及连接所述第一壁和所述第二壁的侧壁。
5.根据前述权利要求所述的热交换器(1)，其中所述至少一个导管的所述第一壁(1.1)和所述第二壁(1.3)彼此平行。
6.根据前述权利要求所述的热交换器(1)，其中所述至少一个导管的所述第一壁(1.1)和所述第二壁(1.3)的相应内表面之间的所述距离小于或等于40mm，优选地小于或等于30mm，并且更优选地小于或等于20mm。
7.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(1)，其中所述至少一个湍流器(1.2)包括沿着所述流动方向(df)分布的具有直翅片(1.2.2)的k个节段，其中k包括在1和30之间。
8.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器(1)，其中所述至少一个湍流器(1.2)包括具有沿着所述流动方向(df)分布的非直翅片(1.2.1...
【专利技术属性】
技术研发人员：X·赫米达，F·洛扎诺，D·拉戈，M·洛伦佐冈萨雷斯，O·阿贝莱拉斯，
申请(专利权)人：西班牙博格华纳排放系统公司，
类型：发明
国别省市：
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