热交换器以及医学成像系统的制作方法

本申请涉及热交换技术领域，尤其涉及一种热交换器，还涉及一种医学成像系统。

背景技术：

我们知道，不管在生活还是生产中，热交换的存在是非常普遍的。生活中，如北方室内一般安装有暖气，而暖气的工作过程就是室内空气与热水的热交换过程。生产中，企业通常采用循环水对生产设备进行冷却，这里对生产设备冷却的过程也是热交换过程。再比如，一些功率较大的医疗器械等，如磁共振系统的功率器件，由于其功率很大，导致工作过程中产热很多。如果这些热量不能被及时从功率器件上散发出去，会影响设备的正常工作。同时，如果只通过功率器件与空气接触进行散热，效率非常低，不能满足散热需求。

目前，人们多采用将医学成像系统(例如磁共振系统、计算机断层成像系统)的功率器件安装在水冷板的两侧，水冷板内设置有循环管，循环管内注有冷却水，循环管与循环泵等水循环设备连通，使循环管内的冷却水能循环流动。冷却水能将功率器件产生的大部分热量带走，以加快磁共振系统的功率器件散热。但是，由于功率器件产生的热量非常多，只设置一组循环管不能满足散热需求。所以这种热交换装置的水冷板内，通常沿其长度或宽度方向布置多组循环管，以保证散热效率。而这种设置有多组循环管的热交换装置，其进出水回路是分开的，相应需要配备多组水循环设备。这使热交换装置的整体结构较复杂、组装过程较繁琐。

技术实现要素：

本申请提供了一种热交换器，以解决背景技术中所述目前的热交换装置结构复杂、组装过程繁琐的问题。

本申请的第一方面提供了一种热交换器，包括基板、分液装置、集液装置和若干个循环管；其中：

所述循环管与所述基板固定在一起；各所述循环管均具有第一端口和第二端口；

所述分液装置具有多个第一出液口和一个第一进液口，多个所述第一出液口与若干个述循环管的第一端口一一连通，所述第一进液口与多个所述第一出液口均连通，且所述第一进液口用于与冷却液循环装置连通；

所述集液装置具有一个第二出液口和多个第二进液口，多个所述第二进液口与多个所述循环管的第二端口一一连通，所述第二出液口与多个所述第二进液口均连通，且所述第二出液口用于与所述冷却液循环装置连通。

所述分液装置包括第一主管道、第一进液管道和多个第一出液管道；所述集液装置包括第二主管道、第二出液管道和多个第二进液管道；其中：

所述第一进液管道和多个所述第一出液管道均与所述第一主管道连通；所述第一进液管道具有所述第一进液口；所述第一出液管道具有所述第一出液口；

所述第二出液管道和多个所述第二进液管道均与所述第二主管道连通；所述第二出液管道具有所述第二出液口；所述第二进液管道具有所述第二进液口。

所述基板上沿其厚度方向分布有两个所述循环管，两个循环管形成管组，且所述基板上分布有至少一个所述管组；

多个所述第一出液管道均具有两个所述第一出液口，且所述两个第一出液口沿所述第一出液管道的长度方向分布；

多个所述第二进液管道均具有两个所述第二进液口，且所述两个第二进液口沿所述第二进液管道的长度方向分布。

所述管组为两个，所述分液装置包括一个所述第一进液管道和两个所述第一出液管道，且所述第一进液管道位于两个所述第一出液管道之间；

所述集液装置包括一个所述第二出液管道和两个所述第二进液管道，且所述第二出液管道位于两个所述第二进液管道之间。

所述两个第一出液管道位于两个所述第二进液管道之间；

或所述两个第二进液管道位于两个所述第一出液管道之间；

或一个所述第一出液管道位于两个所述第二进液管道之间，且一个所述第二进液管道位于两个所述第一出液管道之间。

所述循环管与所述基板通过焊接、粘结、压接的一种或多种方式组合在一起，或者所述循环管与所述基板通过一体成型的方式相结合。

基于上述提供的热交换器，本申请第二方面还提供一种医学成像系统，包括一个或数个电子元件、热交换器及电路板，所述热交换器包括基板和若干循环管，所述若干循环管布置于基板的正面和反面，所述循环管具有第一端口和第二端口，所述循环管的第一端口与第一主管道连通，所述循环管的第二端口与第二主管道连通，所述第一主管道、第二主管道邻近于基板的同一端部或者相对的端部，电子元件与基板的正面或反面接触，电路板与基板的反面或正面接触。

所述循环管被折弯成一个或数个顺次连接的U形结构，且与所述基板的正面或反面平行。

所述基板的正面和反面设有长槽，所述循环管被布置于所述长槽内；所述基板为铝或铜材料制成，所述循环管为铝或铜材料制成。

所述基板设有纵长的开槽，所述开槽贯穿所述基板的上面和下面，所述循环管位于所述开槽的两侧。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请提供一种热交换器，多个循环管的第一端口与多个第一出液口一一连通，第二端口与多个第二进液口一一连通。分液装置中，第一进液口与多个第一出液口均连通；集液装置中，第二出液口与多个第二进液口均连通。第一进液口与第二出液口均用于与冷却液循环装置连通。本申请中，通过增加分液装置和集液装置，使冷却液循环装置仅需配备一条冷却液进出管路，即可实现冷却液同时在多组循环管内循环，以进行冷却工作。这使热交换器的整体结构和组装过程更简单；热交换器的正面和反面同时设置循环管，可对位于热交换器正、反两面的电子元件或者电路板同时散热，对于医学成像设备具有较好的散热效果。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请所提供的热交换器的一种具体实施例的结构示意图；

图2为图1所示的热交换器在另一方向上的视图；

图3是图1所示的热交换器中部分结构的示意图；

图4为图1所示的热交换器的侧视图；

图5为图1所示的热交换器的剖面图；

图6为本申请所提供的热交换器的另一种具体实施例的结构示意图；

图7为图6所示的热交换器在另一方向上的视图；

图8为本申请所提供的热交换器的再一种具体实施例的结构示意图；

图9为图8所示的热交换器在另一方向上的视图；

图10为本申请所提供的热交换器的又一种实施例的结构示意图；

图11为图10所示的热交换器的主视图；

图12为本申请一实施例的医学成像系统(电子功率组件)结构原理示意图；

图13为本申请另一实施例的医学成像系统(电子功率组件)结构原理示意图。

附图标记：

1-基板；

2-分液装置；

20-第一主管道；

21-第一进液管道；

211-第一进液口；

22-第一出液管道；

221-第一出液口；

3-集液装置；

30-第二主管道；

31-第二进液管道；

311-第二进液口；

32-第二出液管道；

321-第二出液口；

4-循环管；

40-第一端口；

41-第二端口；

100-热交换器；

200-电子元件；

300-电路板；

400-连接线。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

下面通过示例性的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

如图1-5所示，本申请一实施例提供了一种用于磁共振系统的热交换器，以解决背景技术中所述目前的热交换装置结构复杂、组装过程繁琐的问题。所提供的热交换器可以对待冷却装置进行冷却，包括基板1、分液装置2、集液装置3和一个或多个循环管4。需要指出的是，本申请的“热交换器”也可称之为“冷板”、“水冷板”、“冷却板”、“散热板”或者“散热器”等，可用于磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)设备、电子计算机断层扫描(Computed Tomography，CT)设备、正电子发射型计算机断层成像(Positron Emission Computed Tomography，PET)设备等大型医学成像设备或者其他设备中电子器件的散热。进一步地，电子器件可指执行特定功能的集成电路(Integrated Circuit，IC)、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)、逆变器(变换器)、驱动器等。

示例性地，循环管4可以与基板1一体成型或者循环管4与基板1可以均为单独部件，再结合在一起。基板1可沿第一方向(图3中Y轴所指方向)和第二方向(图3中X轴所指方向)延伸，且基板1的正面和反面可分别设置循环管4，循环管沿第一方向(图3中Y轴所指方向)延伸，且各循环管4均具有第一端口40和第二端口41。循环管4的第一端口40可设置成相连通，循环管4的第二端口41也可设置成相连通。

分液装置2具有一个第一进液口211和多个第一出液口221，多个第一出液口221可以与多个循环管4的第一端口40一一连通，第一进液口211与多个第一出液口221均连通，且第一进液口211可以用于与冷却液循环装置连通。集液装置3具有一个第二出液口321和多个第二进液口311，多个第二进液口311可以与多个循环管4的第二端口41一一连通，第二出液口321与多个第二进液口311均连通，且第二出液口321可以用于与冷却液循环装置连通。

在一个实施例中，基板1可以为金属板或硬质塑料，分液装置2可以为分水器，集液装置3可以为集水器，多个循环管4可以均为蛇形金属管。(蛇形可以为多个顺次连接的U形结构)金属板的材料可以选择铜、铝或铁等。可以在基板1上加工长槽，且通过压接(硬干涉)的方式将循环管4设置在基板1内。当然也可以采用其他加工方式使基板1和循环管4结合、固定或组合在一起，还可采用一体成型的方式相结合。例如，可以采用焊接、粘接等一种或者多种组合方式将将循环管4设置在基板1内。可选地，可用机床或者冲床在基板1上加工出循环管4形状的沟槽或长槽，随后镶入循环管4。可选地，在循环管4嵌入基板1后，可在基板1的沟槽内填充微量的高导热性环氧树脂或采用锡膏焊接进行加固，以实现循环管4与基板1的牢固接触。进一步地，在循环管4与基板1固定前，可以对循环管4进行压扁处理，并做铣面加工，使得循环表面与基体处于同一平面，利于发热电气元件与循环管4直接接触，将热量迅速直接导走。当然，在循环管4与基板1固定后，也可以对循环管4进行压扁处理，并做铣面加工。

可以通过焊接的方式将多个循环管4的第一端口40与分液装置2的多个第一出液口221一一连通，且第一进液口211可以通过套接、卡接或者焊接等方式与冷却液循环装置连通。同样的，集液装置3的多个第二进液口311也可以通过焊接的方式与多个循环管4的第二端口41连通，且第二出液口321也可以通过套接、卡接或焊接等方式与冷却液循环装置连通。冷却液循环装置能使冷却液同时在多个循环管4内循环流动。需要说明的是，本申请中出现的多个为至少两个的意思。

综合成本因素考虑，铜和铝这两种材料较其他材料来说，铜和铝的吸、散热效果较好。同时由于铜较铝来说，铜的吸热效果更好但散热效果更差，同时由于基板1的散热面积较大，分液装置2、集液装置3和循环管4均可以与冷却液接触，冷却液能将前述三个部件上的大部分热量带走，所以一种示例性的优选方案是，基板1的材质可以为金属铝或铝合金，分液装置2、集液装置3和循环管4的材质可以均为金属铜或铜合金。

本申请提供的这种热交换器中，多个循环管4的第一端口40与分液装置2的多个第一出液口221一一连通，第二端口41与多个第二进液口311一一连通。其中，分液装置2的第一进液口211与多个第一出液口221均连通；集液装置3的第二出液口321与多个第二进液口311均连通。第一进液口211与第二出液口321均用于与冷却液循环装置连通。相比于目前的热交换装置来说，本申请提供的这种热交换器通过增加分液装置2和集液装置3，使冷却液循环装置仅需配备一条冷却液进出管路，即可实现冷却液可以同时在多组循环管4内循环，以进行冷却工作。显然的，本申请提供的这种热交换器，其整体结构和组装过程更简单。

在一个实施例中，基板1可包括第一部分基板和第二部分基板。第一部分基板和第二部分基板可共面设置也可非共面设置。可选的，第一部分基板的正面或反面可并排分布一个或多个循环管，第二部分基板的正面或反面也可并排分布一个或多个循环管。在实际与电子器件的配合过程中，第一部分基板11和第二部分基板可设置成相同大小或非相同大小，且结合循环管4的数量也可相同或非相同。在一个实施例中，第一部分基板可设置奇数个循环管4，在相邻循环管4的间隙便于布置电子器件，第二部分基板的正面可设置偶数个循环管，以利于对接触电路板或者电子器件的充分散热。

基板1上还可设有纵长的开槽，该开槽贯穿基板1的上面和下面，循环管4位于开槽的两侧。基板1的正面和反面可设置电气元件，采用连接装置穿过开槽，可实现正面和反面电气元件的物理连接或者电气连接。

进一步的，分液装置可以包括第一主管道20、第一进液管道21和多个第一出液管道22；集液装置3可以包括第二主管道30、第二出液管道32和多个第二进液管道31；其中：第一进液管道21和多个第一出液管道22均可以与第一主管道20连通；第一进液管道21具有第一进液口211，多个第一出液管道22均具有第一出液口221。第二出液管道32和多个第二进液管道31均可以与第二主管道30连通；第二出液管道32具有第二出液口321，多个第二进液管道31均具有第二进液口311。

示例性的，第一主管道20、第二主管道30、第一进液管道21、第二进液管道31、第一出液管道22和第二出液管道32可以为相同材质且均具有孔的圆管。分液装置2和集液装置3中的各个部件可以为独立部件，再通过焊接等方式实现各个部件间连通的目的；分液装置2和集液装置3也可以为一体构件。第一进液管道21具有的孔可以为第一进液口211，第二出液管道32具有的孔可以为第二出液口321。第一出液管道22可以具有一个或多个孔，前述一个或多个孔均可以为第一出液口221，多个孔可以沿第一出液管道22的长度方向分布，也可以沿其他方向分布；同样的，第二进液管道31上的一个或多个孔均可以为第二进液口311。其中，第一出液管道22的直径可以小于第一主管道20的直径，使冷却液从第一主管道20进入第一出液管道22时，冷却液的压力降幅较小；甚至当多个第一出液管道22的截面面积之和小于第一主管道20的截面面积时，冷却液从第一主管道20流入多个第一出液管道22时，冷却液的压力还可以增大，进而使冷却液在循环管4内的流动速度加快，进而可以提高热交换效率。第一进液管道21的直径可以与第二出液管道32的直径相同，使在冷却液循环装置正常工作的情况下，单位时间内进入和流出循环管4内的冷却液的总量相等，进而使冷却液作用于循环管4内壁上的压力不会变化，如此设计，可以延长循环管4的使用寿命。

更进一步的，由于基板1的两侧可以均安装有待冷却装置，而如果基板1内只设置一层循环管4，会使冷却效率降低，所以在加工难度不会提升太大的情况下，为了提高热交换器的热交换效率，基板1上沿其厚度方向可以仅分布有两个循环管4，前述两个循环管4可以形成管组，且基板1上可以分布有至少一个管组。另外，多个第一出液管道22可以均具有两个第一出液口221，且前述两个第一出液口221可以沿第一出液管道22的长度方向分布；多个第二进液管道31可以均具有两个第二进液口311，且前述两个第二进液口311可以沿第二进液管道31的长度方向分布。

示例性的，可以在基板1的两个侧面上均加工长槽，再通过压接的方式在基板1两个侧面分别设置一个循环管4，前述基板两侧的循环管4可以形成一个管组，且基板1上分布有至少一个管组，即基板1上沿其厚度方向可以分布有两层循环管4，基板1两侧的循环管4可以分别对其所在侧的待冷却装置进行冷却，这明显可以提高冷却效率。上述可知，沿基板1的厚度方向上分布有两个循环管4，每个循环管4均具有第一端口40和第二端口41，与此对应的，可以沿第一出液管道22的长度方向加工出前述两个第一出液口221；可以沿第二进液管道31的长度方向加工出前述两个第二进液口311。同时，可以设置第一出液管道22、第二进液管道31的长度方向均与基板1的厚度方向为同一方向。如此设计，可以使每个第一出液管道22上的两个第一出液口221，与沿基板1厚度方向分布的两个第一端口40一一对应连通，同样的，也可以使第二进液管道31上的两个第二进液口311，与沿基板1厚度方向分布的两个第二端口41一一对应连通。这种设计可以使本申请提供的这种热交换器的组装过程更简单。

我们知道，冷却液在循环管4内流动的过程中可以吸收并带走热量，但多数物质的比热容是固定值，如果冷却液在循环管4内的行程过长，可能出现冷却液在循环管4内流动时还未完成全部行程时，冷却液吸收的热量已经饱和，而在后续流动过程中不能继续吸热的情况。由于待冷却装置的体积一定，所以基板1的大小相对来说可以是固定的，而在同样大小的基板1上布置多个管组相对于仅布置一个管组来说，多个管组中的每个循环管4更小，也可以说冷却液在前述循环管4内流动的行程较短。冷却液从多个行程较短的循环管4中流过，相对于冷却液从一个行程较长的循环管4中流过，前者所述的冷却液显然能吸收且带走更多的热量，进而可以提高热交换效率。所以管组的数量可以设置为多个，多个管组分布在基板1上。

一种优选的具体方案是，分液装置2和集液装置3可以均位于循环管4的同一侧(同一端)。如此设计，可以使本申请提供的这种热交换器的组装工作，在循环管4的一侧完成。同时，由于分液装置2和集液装置3均位于循环管4的同一侧，可以使热交换器的整体结构更紧凑，可以为其他部件的安装预留更多的空间。当然，考虑到热交换器所在的应用环境，分液装置2和集液装置3也可以均位于循环管4的相对侧)。综合热交换效率和加工难度两方面考虑，一种示例性的实施例是，管组可以为两个，即四个循环管4。这样可以在保证较高热交换效率的同时，加工难度不会过大。相应的，分液装置2可以包括一个第一进液管道21和两个第一出液管道22，为了保证从第一进液管道21中流到两个第一出液管道22中的冷却液的压力基本相等，第一进液管道21可以位于两个第一出液管道22之间，即第一进液管道21与第一主管道20的中部连通，且两个第一出液管道22分别与第一主管道20两端的端部连通。同理，集液装置3包括一个第二出液管道32和两个第二进液管道31，且第二出液管道32可以位于两个第二进液管道31之间，即第二出液管道32可以与第二主管道30的中部连通，两个第二进液管道31分别与第二主管道30两端的端部连通。

上述可知，循环管4具有两个端口，即第一端口40和第二端口41。其中循环管4的两个端口中必然有一个起进液作用，而另一个起出液作用，所以循环管4的进、回液方式存在多种组合。同时，上述可知，第一出液管道22的作用是为循环管4供冷却液，第二进液管道31的作用是回收在循环管4内流过的冷却液。

如图1，一种示例性的进、回液组合方式是，两个第一出液管道22可以位于两个第二进液管道31之间。四个第一出液口221可以通过焊接的方式与四个第一端口40连通，同样的，四个第二进液口311可以与四个第二端口41连通。由于循环管4分布在基板1上，所以也可以认为冷却液在基板1内流动。上述这种进、回液组合方式产生的结果也可以等效认为是，冷却液从基板1的中间部分流入，两侧部分流出。

如图6和图7所示，另一种示例性的进、回液组合方式是，两个第二进液管道31可以位于两个第一出液管道22之间。同样的，四个第二进液口311可以通过焊接的方式与四个第二端口41连通，四个第一出液口221可以与四个第一端口40连通。简单来说，可以等效认为：冷却液从基板1的两侧部分流入，从中间部分流出。

如图8和图9所示，再一种示例性的进、回液组合方式是，一个第一出液管道22位于两个第二进液管道31之间，且一个第二进液管道31位于两个第一出液管道22之间。同样的，这种进、回液组合方式可以等效认为：冷却液从多个循环管4的同一侧流入，从另一侧流出。

需要注意的是，以上附图中每个循环管4在沿X轴方向上回旋三次，仅为描述方便，并不能把本申请限制在所举实施例范围之内。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解本申请后，可能在不背离这一原理的情况下，对实施上述方法和系统的应用领域形式和细节上进行各种修正和改变，但这些修正和改变仍在以上描述的范围内。例如循环管4在沿X轴方向上的回旋次数可以是两次、四次或者其他任意次数。循环管4的回旋次数越多，其散热性能也越好。

如图10、11所示为本申请所提供的热交换器的又一种实施例的结构示意图和主视图。热交换器包括基板1和四个循环管4，基板1沿第一方向(图11中Y方向)和第二方向(图11中X方向)延伸，在基板1的正面和反面分别分布两个循环管4，循环管4沿第一方向延伸。进一步地，循环管为U形管，并与基板1的正面(上表面)或反面(下表面)平行且具有第一端口和第二端口，循环管4的第一端口40可通过第一主管道连通(图中未示出)，循环管4的第二端口41通过第二主管道连通。多个U形管的并列设置，可降低U形管内冷却液的压降或者供应冷却液的压力值，减小冷却液流动的阻力。

基于上述提供的这种热交换器，本申请还提供一种医学成像系统，包括一个或多个电子功率器件，和如上任一实施例所述的热交换器，其中热交换器的两侧均可以通过连接件安装有功率器件，热交换器可以散去功率器件工作时产生的热量。需要解释的是，电子功率器件包括电子元件或电路板等。

示例性的，前述医学成像系统(或电子功率组件)包括一个或多个电子元件200、热交换器100及电路板300。电路板300可接收外部控制器发送的控制命令或者控制信号，从而产生驱动信号；电子元件200可接收电路板300产生的驱动信号，并在驱动信号作用下被激发或者产生电流、电压等。电子元件200可以是绝缘栅双极型晶体管或者二极管等开关器件、电流器件、电压器件等。电路板300可以是母排、驱动电路等。医疗成像系统可以是MRI、CT、PET，电子功率组件可以是，MRI设备中的梯度模块，CT系统中的球管，PET系统中的探测器。如图12为本申请一实施例的医学成像系统结构框图，该医学成像系统包括热交换器100，热交换器100的上表面设置若干个电子元件200，热交换器100的下表面设置电路板300。

示例性的，可以弯折循环管4，使循环管4可以具有一个或多个顺次连接的U形结构，且可以设置前述循环管4与基板1的正面或反面平行。这使循环管能具有更长的冷却液循环行程，从而使冷却液可以吸收更多的热量，以提高散热效率。

进一步的，可以在基板1的正面和反面均设置长槽，可以将循环管4设置在前述长槽内。长槽的设计可以使循环管4与基板1结合时较为简便。基板1和循环管4可以均为铝材或铜材制成，以提高散热效率。

更进一步的，基板1可以具有纵开的长槽，且长槽可以贯穿基板1的上下两面，循环管4可以设置于前述长槽内。这使循环管4与基板1结合时更简便。

可多选，热交换器100还可设置通孔，通过该通孔可实现电子元件200与电路板300的电气连接。如图13为本申请另一实施例的医学成像系统结构框图，热交换器100的基板1上设有纵长的开槽，连接线400穿过该开槽，实现电子元件200与电路板300的电气连接。

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