用于冷却电子模块的多个层的热交换器组件和热交换器模组的制作方法

本公开涉及用于布置在多个层中的发热电子部件的双面冷却的紧凑型热交换器。

背景技术：

电动车辆(“EV”)和混合动力电动车辆(“HEV”)采用了产生大量热能的电力电子装置。这种热能必须消散以避免这些装置的可能造成损坏或降低性能的过度加热。

汽车电力电子装置通常包括一个或多个发热电子部件，诸如晶体管、电阻、电容、场效应晶体管(FETS)、绝缘栅双极晶体管(IGBTs)、电力逆变器、直流-直流转换器和直流-交流转换器。这些部件可以安装在诸如印刷电路板的底板上。

尽管汽车电力电子装置的结构不同，但是在一些应用中电力电子装置设置有沿着其可以影响冷却的相对平坦面。IGBTs是可以具有这种结构的电力电子装置的示例。典型的EV或HEV可以包括许多IGBTs，所述许多IGBTs可以以三个一组的多组形式进行布置。IGBTs可以通过使每个IGBT的相对平坦面中的一个或两个与散热片接触来冷却。为了增强传热，诸如空气或液体冷却液的冷却流体可以沿着散热片循环或循环通过散热片。例如，如在2016年12月 14日提交的共同受让的美国临时申请号62/433,936中公开的，一种用于电子部件的双面冷却的热交换器可以包括与布置在单层中的一个或多个电子部件的相对平坦面接触的一对散热片。

由于空间限制和成本考虑，以紧凑型阵列的方式封装发热电子部件并且为冷却该阵列中的每个电子部件的两侧表面提供单个钎焊的热交换器可以是有利的。例如在于2016年8月26日提交的共同受让的国际申请号PCT/CA2016/051010中知晓这种类型的热交换器。然而，依然存在对用于以紧凑型阵列的方式封装的发热电子部件的双面冷却的简单有效的热交换器，所述热交换器提供与电子部件的有效热连通和沿着该封装中的所有电子部件的侧表面的冷却流体的均衡流动。

技术实现要素：

在一个方面中，提供了一种热交换器组件，包括：热交换器芯体，所述热交换器芯体包括多个扁平管，其中每个所述扁平管包围细长流体流动通道，所述细长流体流动通道具有顶壁、底壁和彼此横向间隔开的一对外边缘，其中所述流体流动通道的宽度限定在所述外边缘之间；

其中所述扁平管布置在叠层中，所述流体流动通道沿着所述叠层的高度成彼此平行间隔开的关系，使得用于接收发热电子部件的多个空间遍及所述叠层的高度限定在相邻的扁平管之间，其中所述扁平管限定传热表面，所述扁平管适合于沿着所述传热表面与所述发热部件热接触；其中所述扁平管接合在一起形成进口歧管和出口歧管，所述歧管中的每一个遍及所述叠层的所述高度延伸，其中所述进口歧管与每个所述流体流动通道的第一端直接流体连通，并且所述出口歧管与每个所述流体流动通道的第二端直接流体连通；其中每个所述扁平管的所述流体流动通道具有位于所述歧管之间的传热区域，其中湍流增强插入件设置在所述传热区域内部，并且其中每个所述流体流动通道中的所述传热区域与所述扁平管的外表面上的至少一个所述传热表面直接相对，其中所述流体流动通道在所述传热区域中的所述顶壁与底壁之间具有最大高度，其中所述湍流增强插入件与所述顶壁和底壁直接热接触；其中所述热交换器组件进一步包括布置在所述流体流动通道中的至少一些内的一个或多个流动限制肋，以通过沿着所述流体流动通道的所述宽度的至少一部分减小所述传热区域外部的所述流体流动通道的所述高度而部分地阻挡至少一个所述歧管与所述传热区域之间的流体流。

在一实施例中，所述扁平管中的每一个包括一对配合的细长芯板，所述细长芯板在其相对端处具有凸起的有孔凸台，其中相邻扁平管的所述凸起的凸台接合在一起以便限定所述进口歧管和所述出口歧管，并且其中一对配合的芯板的中心部分限定每个所述扁平管的所述顶壁和底壁。

在一实施例中，所述凸起的有孔凸台具有一高度，使得在所述发热电子部件插入到所述扁平管之间的所述空间之前，所述空间中的每一个的所述高度稍微大于所述发热部件中的一个的厚度，以允许所述发热电子部件插入在所述传热表面之间的所述空间内；其中所述凸台均具有可压缩侧壁区域，以允许所述扁平管之间的所述空间的所述高度通过沿着平行于所述歧管的所述高度的压缩轴线施加力来减小；其中所述芯板中的每一个进一步包括一个或多个支撑突出部，所述一个或多个支撑突出部中的每一个位于邻近所述凸起的凸台中的一个的基部的基本上平坦区域中；其中所述支撑突出部中的每一个从所述芯板的下侧沿与所述凸起的凸台从所述芯板延伸的方向相反的方向延伸；以及其中所述支撑突出部中的每一个的高度限定为其基部与顶部表面之间的距离，所述高度为使得所述支撑突出部的所述顶部表面与所述芯板的所述周边凸缘基本上共面；使得当所述芯板进行组装以形成所述扁平管时，每个所述扁平管的一个芯板的所述支撑突出部将会与形成所述扁平管的其它芯板的所述支撑突出部接触。

在另一方面中，提供了一种热交换器模组，包括具有凸起的有孔凸台的热交换器组件，所述凸起的有孔凸台具有可压缩的侧壁区域，所述热交换器模组进一步包括多个所述发热部件和多个刚性压缩固定件，在所述热交换器模组组装期间、在沿着每个所述歧管的所述高度将圧缩力施加于所述热交换器以便使所述扁平管的所述传热表面与所述发热电子部件的侧表面热接触的步骤之前，所述多个刚性压缩固定件被应用于所述热交换器模组。每个所述压缩固定件为基本上U形的，具有与所述发热电子部件的厚度基本上相同的厚度；其中所述压缩固定件中的每一个可插入在相邻的扁平管之间，以便沿着其三个侧面环绕所述扁平管的所述凸起的凸台，并且防止所述芯板在施加圧缩力的步骤期间发生不想要的变形。

在一实施例中，所述热交换器具有U形流动构造，所述U形流动构造具有位于所述芯体的第一端处的进口和出口歧管；其中所述扁平管中的每一个第二扁平管仅与所述进口歧管流体连通并且限定进口流体流动通道，而所述其它扁平管中的每一个仅与所述出口歧管流体连通并且限定出口流体流动通道；以及其中连通通道设置在所述进口流体流动通道中的每一个与所述出口流体流动通道中的相邻一个之间，所述连通通道中的每一个位于所述芯体的在所述歧管远侧的第二端附近。根据该实施例，所述扁平管的形成所述歧管的部分位于所述扁平管的突出端部中。根据该实施例，所述扁平管的外边缘可以设置有间隔开的孔，拉杆经过所述间隔开的孔，所述拉杆具有设置有螺母并且适合于压缩扁平管的所述叠层与所述电子部件形成热接触的螺纹端。

在一实施例中，U形流动热交换器的所述扁平管通过管状管道形式的管状连接来接合，所述管状管道与所述芯体的所述扁平管一体形成或钎焊到所述芯体的所述扁平管；其中每个所述管状连通通道包括高度可调的滑动密封件，所述高度可调的滑动密封件包括第一管状部段和第二管状部段，所述第一管状部段和第二管状部段中的每一个固定到所述扁平管中的一个；其中所述第二管状部段的内径大于所述第一管状部段的外径，并且环形弹性密封构件设置在所述第一与第二管状部段的直径之间。在包括所述U 形流动热交换器的热交换器模组的组装期间，将所述弹性密封构件应用于所述第一和/或第二管状部段；通过将所述第一管状部段插入到所述第二管状部段内以便形成所述管状歧管和所述管状连通通道来组装所述热交换器组件；随后将一个或多个发热电子部件插入到相邻的扁平管之间的所述空间内；以及利用如在上面描述的拉杆沿着每个所述歧管的所述高度将圧缩力施加于所述热交换器，以便使所述扁平管的所述传热表面与所述发热电子部件的侧表面热接触。

在另一方面中，提供了一种热交换器模组，包括上面描述的U形流动热交换器，其中所述第一管状部段接收在所述第二管状部段中以便形成所述管状歧管和所述管状连通通道；其中所述发热电子部件中的一个或多个接收在相邻的扁平管之间的所述空间中；以及其中所述热交换器组件通过多个所述拉杆维持在压缩状态下，其中由所述拉杆施加的圧缩力沿着每个所述歧管的所述高度进行引导，使得所述传热表面与所述发热电子部件的侧表面热接触。

附图说明

现在将会参照附图仅以示例的方式描述本实用新型，其中：

图1是根据第一实施例的热交换器的顶部透视图；

图2是沿着图1的线2-2’的剖面图；

图3是图1的热交换器的芯板的顶部透视图；

图4是图1的热交换器的芯板的底部透视图；

图5是在与图2的横截面相同的平面中获取的、示出图1的热交换器的板对的左端的的放大局部剖面图；

图6是沿着图1的线6-6’的特写横向剖面图；

图7是示出在压缩之前的、包含权利要求1的热交换器的热交换器模组的一部分的放大纵向剖面图；

图8是类似于图7的剖面图，示出了在压缩之后的热交换器模组；

图9是压缩固定件的隔离透视图；

图10是示出根据第一实施例的、应用于热交换器的一端的多个压缩固定件的局部纵向剖面图；

图11是示出根据第一实施例的、应用于热交换器的一端的多个压缩固定件的局部纵向剖面图；

图12是图11的一部分的特写，示出了在压缩期间压缩固定件与芯板的突出部之间的协作；

图13是根据第二实施例的热交换器模组的顶部透视图；

图14是图13的热交换器模组的芯板的顶部透视图；

图15是图13的热交换器模组的芯板的底部透视图；

图16是通过图13的热交换器模组的板对的局部纵向剖面图；

图17是通过具有替代流动限制肋构造的热交换器模组的板对的局部纵向剖面图；

图18是通过具有替代流动限制肋构造的热交换器模组的板对的局部纵向剖面图；

图19是通过具有替代流动限制肋构造的热交换器模组的板对的局部纵向剖面图；

图20是通过具有替代流动限制肋构造的热交换器模组的板对的局部纵向剖面图；

图21是通过具有替代流动限制肋构造的热交换器模组的板对的局部纵向剖面图；

图22是具有替代流动限制肋构造的热交换器模组的芯板的顶部透视图；

图23是图23的芯板的底部透视图；

图24是通过图22和23的具有流动限制肋构造的板对的局部横向剖面图；

图25是根据第三示例实施例的热交换器的侧透视图；

图26是图25的热交换器的前透视图；

图27是添加有拉杆的图25的热交换器；以及

图28是用于可调地接合图25的热交换器的板对的滑动弹性密封件的剖面图。

具体实施方式

以下是根据某些示例实施例的热交换器的详细描述。本文中描述的热交换器是包括一堆芯板的紧凑型热交换器，并且有时在本文中称为“堆叠板式”热交换器。为了最小化成本，叠层中的大多数或所有芯板可以彼此相同。而且，热交换器可以具有钎焊的整体结构。由于热交换器的钎焊在高温下进行并且通常涉及在钎焊炉中加热整个热交换器组件，因此热交换器芯板必须在包括热交换器和发热电子部件的热交换器模组的组装之前就钎焊在一起。

组成热交换器的芯板提供间隔开的传热表面，所述间隔开的传热表面布置为与具有相对的平坦侧表面的多个发热电子部件热接触，其中每个发热电子部件相对的平坦侧表面中的每一个与热交换器的传热表面热接触，并且其中发热电子部件以紧凑型阵列、诸如多个间隔开的层的方式进行布置。

为了允许热交换器模组的组装，热交换器的芯板设置有允许钎焊后的热交换器压缩以产生热交换器的永久变形的特征，所述热交换器的永久变形使其传热表面与发热电子部件的相对侧表面紧密热接触而不会负面地影响热交换器的流体流动通道之间和之内的传热流体的流动分布。

为了最大化冷却效率，热交换器的芯板设置有为控制流体流动通道之间和之内的流体流动分布提供足够的流体背压并且还减少流体流动通道内的旁通流动的特征。

现在在下面参照图1至6描述根据第一示例实施例的热交换器组件10 和热交换器模组42，所述热交换器模组42包括热交换器组件10和多个发热电子部件44。

热交换器组件10包括芯体，所述芯体包括多个细长扁平管22，所述多个细长扁平管22中的每一个包围细长流体流动通道36。扁平管与流体流动通道一起沿着叠层的高度(沿着图1的轴线C)以彼此平行间隔开的关系布置在叠层中，使得用于接收发热电子部件44的多个空间遍及叠层的高度被限定在相邻的扁平管22之间，其中扁平管22限定传热表面40，扁平管22适合于沿着所述传热表面40与发热部件44热接触。扁平管22接合在一起形成进口歧管32和出口歧管34，歧管32、34中的每一个遍及叠层的高度延伸，其中进口歧管32与每个所述流体流动通道36的第一端直接流体连通，并且出口歧管34与每个所述流体流动通道36的第二端直接流体连通。流体流动通道的第一和第二端沿着轴线A纵向地间隔开。

在本实施例中，热交换器10由芯板构成，包括多个中间芯板12、在板叠层的顶部处的顶部芯板14、和在板叠层的底部处的底部芯板16。每个扁平管22包括一对芯板12、14、16，并且因此扁平管22在本文中称为“板对22”。在本实施例中，所有中间芯板12和顶板14都彼此相同，并且不同于底板16，如在下面进一步描述的。尽管进口配件18和出口配件20密封地固定到顶板14，但是进口配件和出口配件18、20的位置可变，如在下面进一步描述的。

在本实施例中，每个芯板12、14、16包括围绕凸起的中心部分26的平坦周边凸缘24。每个扁平管22的芯板12、14、16沿着其周边凸缘24 以面对面布置的方式密封地接合在一起。在图示的实施例中，由多对中间板12形成的扁平管22彼此相同，并且与由中间板12和顶板14形成的最上扁平管22相同。由于下面讨论的原因，由中间板12和下板16形成的最下扁平管不同于其它扁平管22，并且在图1和2中标记为22’。

芯板12、14、16大体为细长的，其中每个中间芯板12的相对端和顶板14的相对端设置有凸起的有孔凸台28。凸起的凸台28位于每个芯板12、14的凸起的中心部分26中。底板16缺少凸起的凸台28，代之以可具有基本上平坦且无穿孔以便密封热交换器10的底部的中心部分26，如在图2 中示出的。

扁平管22中的每一个具有从其两相对侧突出的一对凸起的凸台28，其中相邻扁平管22的凸起的凸台28接合在一起，以便在热交换器10的相对端处限定进口歧管32和出口歧管34。最下方扁平管22’具有仅从其上侧突出的一对凸起的凸台28，通过所述仅从其上侧突出的该对凸起的凸台28 接合到相邻扁平管的凸起的凸台28。进口歧管32从进口配件18延伸到闭合的底板16，并且出口歧管34从出口配件20延伸到闭合的底板16。

每个扁平管22、22’包围流体流动通道36，该流体流动通道36沿着纵向轴线A从进口歧管32延伸到出口歧管34，并且在每个扁平管22、22’的相对端处的凸起的凸台28之间延伸。流体流动通道36均具有顶壁和底壁，在本实施例中，所述流体流动通道36包括组成每个扁平管22的芯板 12、14、16的中心部分26。流体流动通道36均具有彼此横向地(沿着图1 的轴线B)间隔开的一对外边缘，其中流体流动通道36的宽度限定在外边缘之间。在本实施例中，流体流动通道36的外边缘例如位于周边凸缘24 的紧挨着的里面，如在图6中可以看见的。扁平管22的顶壁2、底壁4和外边缘6、8在图6中进行标记。应认识到，管22不一定由多对芯板12、 14、16形成。相反，管22可以均由挤压或折叠并沿着接缝密封的单件材料形成。

每个流体流动通道36具有位于歧管32、34之间的传热区域76，其中湍流增强插入件38可以设置在每个扁平管22的传热区域76中。湍流增强插入件38中的每一个可以包括翅片或湍流增强器。如本文中使用的，术语“翅片”和“湍流增强器”意指由侧壁连接的多个轴向延伸的脊状物或嵴状物的波状湍流增强插入件，其中脊状物是圆头或平坦的。如本文中限定的，“翅片”具有连续的脊状物，而“湍流增强器”具有沿着其长度中断的脊状物，使得通过湍流增强器的轴向流动是曲折的。湍流增强器有时称为偏移的或切开带(lanced strip)翅片，并且在美国专利号Re.35,890(So)和美国专利号6,273,183(So等人)中描述了这样的湍流增强器的示例。So和So等人的专利以引用方式完全并入本文。

在本文中图示的实施例中，湍流增强插入件38示为单个波状翅片，均包括沿着纵向轴线A延伸的多个平行皱折39。皱折39由以彼此平行间隔开的方式布置的基本上垂直侧壁41限定，其中相邻的侧壁41沿着波峰43 和波谷45接合在一起，其中波峰43和波谷45与流体流动通道36的顶壁和底壁2、4热接触，即流体流动通道36在传热区域76中的顶壁与底壁2、 4之间具有最大高度，其中湍流增强插入件38与顶壁和底壁2、4直接热接触。

在图示的实施例中，湍流增强插入件38具有无穿孔的基本上垂直侧壁 41以及圆头的波峰和波谷43、45。然而，应认识到，侧壁41可以相对于彼此倾斜，侧壁可以例如通过散热孔来形成穿孔，和/或波峰和波谷43、45 可以是有角的。

可以看出，每个湍流增强插入件38的相邻侧壁41之间的细长空间在插入件38的相对端处敞开，由此允许流体沿着轴线A通过插入件38流动。流过插入件38的流体与插入件38的表面热接触，使得热在流体与插入件 38之间传递。插入件38实质上增加了热量在热交换器芯体与流过其中的流体之间传递的表面积。

多个发热电子部件44位于限定在相邻的扁平管22、22’之间的空间中。平坦传热表面40沿着扁平管22的顶壁和底壁2、4的外表面进行限定，与限定在其中的流体流动通道36直接相对并且与传热区域76直接相对。扁平管22中的每一个具有顶部和底部平坦传热表面40，而最下方扁平管22’仅具有顶部平坦传热表面40。由相邻的扁平管22、22’限定的传热表面40 彼此间隔开与凸起的凸台28的两倍高度基本上相同的距离。凸台28的高度选择为使得相邻的扁平管22的传热表面40之间的间距稍微大于发热部件44的厚度，以允许在热交换器10通过钎焊进行组装之后并且在压缩之前通过将发热电子部件44滑入相邻的传热表面40之间的空间来组装热交换器模组42，如在下面讨论的。

在本实施例中，发热电子部件44示意地图示为具有一对相对侧表面 46的矩形棱柱，所述的一对相对侧表面46为矩形棱柱的主要表面并且具有大致正方形或矩形形状。发热电子部件44中的每一个可以包括夹在电绝缘材料层之间的一个或多个IGBTs和/或二极管。附图示出了在相邻的扁平管 22、22’的传热表面40之间间隔开并排布置的两个发热电子部件44，然而，发热电子部件44的每层也可以包括三个并排布置的单独发热电子部件44。

如上面讨论的，钎焊后的热交换器10的相邻的扁平管22的传热表面 40之间的间距最初必须足以允许发热电子部件44插入在其中，以便组装热交换器模组42。然而，必须实现传热表面40与发热电子部件44的侧表面 46之间的紧密热接触，以便提供发热电子部件44与循环通过热交换器10 的流体流动通道36的流体之间的有效热传递。因此，热交换器10可压缩并且可永久变形，以便允许相邻的扁平管22的传热表面40之间的间距通过沿着平行于歧管32、34的高度的压缩轴线C施加力而减小。

在本实施例中，凸起的凸台28形成为可为它们提供一定程度的可压缩性，允许它们通过沿着压缩轴线C施加足够的力而稍微变得扁平。如在图 5中示出的，凸起的凸台28中的每一个包括在芯板12、14的凸起的中心部分26上方从环形基部50上升至环形顶部表面52的侧壁48，侧壁48在所述环形基部50处接合到凸起的中心部分26，所述环形顶部表面52限定环绕中心孔56的平坦密封表面54。平坦密封表面54是芯板12、14、16的凸起的凸台28沿着其密封地接合到相邻芯板12、14、16的凸起的凸台的表面，并且顶部芯板14的凸起的凸台28沿着其密封地接合到配件18、20。

如同样在图5中示出的，凸起的凸台28的侧壁48设置为包括在基部 50与顶部表面52之间的多个部段。在这方面，侧壁48包括直立壁部分60，所述直立壁部分60从基部50向上延伸并且相对于轴线A和芯板12、14、 16的平坦周边凸缘24以大约60-90度倾斜，并且所述直立壁部分60可以相对于轴线A垂直或基本上垂直。

在直立壁部分60与顶部表面52之间的是可压缩区域58，组装后的热交换器模组42的凸起的凸台28可以沿着所述可压缩区域58进行压缩。可压缩区域58中的每一个包括向内倾斜的壁部分62，所述向内倾斜的壁部分 62相对于轴线A以大约0-30度倾斜。直立壁部分60的上端在倾斜边缘64 处接合到倾斜壁部分62的下端，使得大于大约90度且小于150度的钝角α (参见图7-8)形成在壁部分60、62之间。凸起的凸台28的结构为使得预定量的力沿着轴线C的施加将会优先地导致向内倾斜的壁部分62永久变平，永久地减小角度α而不显著地引起凸起的凸台28的其它区域中的变形。

如在图7和8中图示的，凸起的凸台28的高度可以减小足够量，以使传热表面40与发热电子部件44的侧表面46紧密热接触。图7示出相邻的扁平管22的传热表面40之间的初始(钎焊后的)高度稍微大于发热电子部件44的厚度或高度，使得发热部件44的传热表面40与侧表面46之间存在间隙。这允许发热部件44滑入钎焊的热交换器10的扁平管22之间的空间。

图8示出了在凸台28被垂直压缩之后的热交换器模组42。可以看出，发热电子部件44的两个侧表面46与相邻扁平管22的传热表面40接触。此外，可以看出在凸台28的可压缩区域58以外没有发生变形。在这方面，压缩已经引起向内倾斜的壁部分62的少量变平，稍微减小角度α。

热交换器10的传热表面40与发热电子部件44的侧表面46之间的热接触可以通过在传热表面40与侧表面46之间的界面处设置薄层的热界面材料(TIM)来增强。TIM可以包括热传导油脂、石蜡或金属材料。

尽管圧缩力位于凸起的凸台28的区域中，但是芯板12、14、16可以包括阻止芯板12、14、16在环绕凸起的凸台28的区域中、特别是在基本上平坦(即基本上平行于轴线A)的未支撑区域中变形的额外特征。例如，在本实施例中，芯板12、14、16设置有在邻近凸起的凸台28的平坦区域中并且从芯板12、14、16的下侧、即沿与凸起的凸台28从芯板12、14、 16的顶部延伸的方向相反的方向延伸的一个或多个突出部66。两个这样的圆形凹窝形式的突出部66设置在芯板12、14、16的每一端处，一个突出部66在凸起的凸台28中的一个的任一侧。

突出部66中的每一个可以具有限定为其基部68与顶部表面70之间的距离的高度，所述高度足以使得顶部表面70与芯板12、14、16的周边凸缘24基本上共面。因此，当把芯板12、14、16组装到扁平管22内时，一个芯板12、14、16的突出部66可以与形成扁平管22的其它芯板12、14、 16的突出部66接触，并且可以钎焊到形成扁平管22的其它芯板12、14、 16的突出部66。以此方式，突出部66可防止芯板12、14的环绕凸起的凸台28的部分的不想要的且不受控的变形，所述不想要的且不受控的变形会对热交换器10的变形有不利影响。例如，图7和8示出了扁平管22的相对板12的相对突出部66，所述相对突出部66沿着其顶部表面70接触，由此防止板12的围绕凸台28的凸起部分26中的不想要的变形。

为了进一步防止芯板12、14、16在歧管32、34区域中的不想要的变形，一系列刚性压缩固定件30可以在压缩步骤期间应用于热交换器模组42 的每一端，如在图9至12中示出的。每个压缩固定件30是包括附接到端部33的一对腿部29、31并且具有与发热电子部件44(未在图15中示出) 的厚度基本上相同的厚度(沿着轴线C)的基本上U形块。腿部29、31和端部33限定了成形为形成围绕一对接合的凸台28的侧壁48的紧密配合的 U形切口35。

如在图10-12中示出的，压缩固定件30沿着三个侧面环绕凸起的凸台 28，并且防止芯板12、14在压缩步骤期间的不想要的变形。图10是沿着中心平面的纵向剖面图，示出了处于其安装位置的固定件30，其中腿部29 沿着凸台28的侧面纵向地延伸，并且其中端部33横向地跨过热交换器的末端。图11是沿着经过芯板12的突出部66的平面的横向剖面图。图11 示出了热交换器模组42的压缩后的构造，其中发热电子部件44的边缘通过虚线来示出。从图11可以看出固定件30的厚度与发热电子部件44的厚度基本上相同，并且每个固定件30和部件44与一对相邻的扁平管22的凸起部分26接触。可以进一步看出，固定件30沿着U形切口35的内周边边缘与凸起部分26以及与凸台28的基座50支撑接合。

图12示出了具有与发热部件44相同的高度并且在芯体沿箭头的方向压缩之前插入在钎焊的热交换器芯体的两个扁平管22的边缘之间的压缩固定件30。如在图7中，可以看出在压缩固定件30和发热部件44的上表面与上扁平管22的凸起部分26之间存在小间隙。如在上面参照图8讨论的热交换器10的压缩使扁平管22的传热表面40与发热部件44的侧表面46 接触。因为图12中的发热部件44和压缩固定件30具有相同的高度，压缩固定件30所允许的最大变形量将会使传热表面40与发热部件44的侧表面 46的接触，并且进一步的变形和/或压缩通过压缩固定件30的存在来防止。一旦压缩操作完成，固定件30就被移除。

从图11和12应注意，压缩固定件30的腿部29、31与芯板12、14中的突出部66垂直地(沿着轴线C)对齐。突出部66支撑凸起部分26的壁以防止扁平管22在围绕凸台28的区域中的变形。如在图12中示出的，顶部扁平管22中的突出部66具有在热交换器10压缩之前稍微间隔开的其顶部表面。可以预期到，将会使突出部66在压缩期间与另一突出部66接触。相比之下，如可以从图12中的下扁平管22看出的，突出部66可以在压缩之前就已经彼此接触，并且可以通过钎焊接合在一起。

芯板12、14、16还包括一个或多个特征，用以优化热交换器10的多个流体流动通道36中的流动分布，并且还优化个别流体流动通道36内的流动分布同时最小化旁通流动。应认识到，热交换器10的流体流动通道36 平行地布置，使得对每个通道36的流体流动分布将会取决于歧管32、34 与个别流体流动通道36的相对压降。由于发热电子部件44的相对正方形或矩形的几何形状和每层中的有限数量的发热电子部件44，本文中所描述类型的热交换器的流体流动通道具有相对短的长度尺寸(沿着轴线A)。例如，在热交换器10中，流体流动通道36的长度通常将会是其宽度的大约1-4倍。由于流体流动通道36的几何形状，发明人已经发现，相对于歧管32、34的压降的流体流动通道36的压降可能不足以使冷却流体遍及热交换器10的流体流动通道36均匀分布。由于该原因，热交换器10还包括控制每个流体流动通道36内的压降并且由此优化流体流动通道36的流体流动分布的一个或多个流动分布特征。

发明人还已经发现，增加流体流动通道36内的压降可以导致更高的旁通流动，例如通过狭窄旁通通道72的旁通流动，所述狭窄旁通通道72从进口歧管32延伸到出口歧管34，并且位于湍流增强插入件38的纵向边缘 (沿着轴线A)与流体流动通道36的外边缘6、8之间。这种增加的通过通道72的旁通流动对热交换器10的效率有负面影响。因此，本文中描述的流动分布特征配置为还能使在流体流动通道36的外边缘6、8处流过通道72的旁通流量最小化，导致发热部件44更有效地冷却。

在本实施例中，热交换器组件10进一步包括流动分布特征，所述流动分布特征包括布置在流体流动通道36中的至少一些内的一个或多个流动限制肋74，以通过沿着流体流动通道36的宽度的至少一部分来减小传热区域 76外部的流体流动通道36的高度而部分地阻挡歧管32、34中的至少一个与传热区域76之间的流体流动。一个或多个流动限制肋74中的每一个从扁平管22的顶壁2或底壁4延伸。例如，在流体流动通道36中的任一个内，一个或多个流动限制肋74沿着歧管32、34中的至少一个与传热区域 76之间的流体流动通道36的宽度的至少一部分来减小流体流动通道36的高度。

如上面提到的，热交换器10的芯板12、14彼此相同，并且因此都具有相同构造的流动限制肋74。尽管底板16缺少凸起的有孔凸台28，但是它也可以具有与芯板12、14相同构造的流动限制肋74。流动限制肋74形成在芯板12、14、16的凸起部分26中，并且从芯板12、14、16的下侧、即沿着与凸起的凸台28从芯板12、14、16的顶部延伸的方向相反的方向延伸。每个流动限制肋74的高度限定为其基部78与顶部表面80之间的距离。

在本实施例中，芯板12、14、16中的每一个设置有在进口歧管32与传热区域76之间的第一流动限制肋74，以及设置在出口歧管34与传热区域76之间的第二流动限制肋74。在一些实施例中，流动限制肋74可以仅设置在进口歧管32与传热区域76之间，或仅在出口歧管34与传热区域76 之间。换言之，在所有实施例中，流动限制肋74设置在传热区域76的两端处不是必须的。这在某种程度上取决于流体流动通道36的尺寸、要由肋 74提供的期望背压量、和由此产生的通过旁通通道72的旁通流量。

尽管芯板12、14、16的流动限制肋74示为沿着横向于纵向轴线A的横向轴线B延伸，但是在所有实施例中这不是必须的。在本实施例中，流动限制肋74的横向布置允许传热表面40的面积得以最大化。在一些实施例中，流动限制肋74可以基本上或近似横向于纵向轴线A，和/或可以相对于纵向轴线A倾斜。

在本实施例中，流动限制肋74是沿着其整个长度的“高度减小的”肋，意味着肋74的顶部表面80低于周边凸缘26。因此，当芯板12、14、16 组装到扁平管22内时，每个扁平管22的相对芯板12、14、16中的肋74 的顶部表面80彼此间隔开以便提供流体流动间隙81，如可以在图2、5、7 和8看出的。

图13-16图示了包括根据第二示例实施例的热交换器10’的热交换器模组42’。热交换器10’与热交换器10不同在于它缺少突出部66，并且在于肋74具有与热交换器10的肋不同的构造。热交换器10’的所有其它元件与热交换器10的那些相同。这些元件通过相同的参考数字来识别，并且这些相同元件结合热交换器10的以上描述同样适合于热交换器10’。

热交换器10’的芯板12、14、16也包括位于传热区域76的相对端处的一对流动限制肋74。热交换器10’的肋74是“全高”肋，意味着它们具有限定为其基部78与顶部表面80之间的距离的最大高度，使得顶部表面80与芯板12、14、16的周边凸缘24基本上共面。因此，当芯板12、14、16组装成扁平管22时，一个芯板12、14、16中的肋74的顶部表面80将会与形成该扁平管22的其它芯板12、14、16的肋74接触，并且可以钎焊到形成该扁平管22的其它芯板12、14、16的肋74，如可以从图12看出的。

每个肋74可以在芯板12、14、16的相对侧处的周边凸缘24之间连续延伸，如在热交换器10中，或肋74可以由一个或多个间隙82中断，在所述一个或多个间隙82中肋74的高度小于其全高，或在所述一个或多个间隙82中肋74的高度减小至零。在热交换器10’中，每个肋74具有肋74的高度为零的两个间隙82，即肋不形成在间隙82的区域中，并且间隙82因此与凸起部分26的下侧共面。在本实施例中，两个间隙82从周边凸缘24 向内间隔开基本上相等量，留下中心肋部段74a以及两个边缘部段74b和 74c。

如在图15中示出的，由此产生的流体流动的分布集中在芯板12、14、 16和扁平管22的中心部分中，其中更高流动的区域显示为更轻的区域。从图15可以看出，冷却流体的流动转向远离流体流动通道36的存在旁通通道72的边缘，并且流过传热区域76中的湍流增强插入件38，导致发热电子部件44与传热流体之间的最佳传热。此外，嵌入在发热电子部件44中的一个内的IGBTs和/或二极管90的近似位置在图14中通过传热区域76 内的不同大小的正方形来指示。应认识到，这些正方形指示“热点”、即更高发热的区域，并且因此当将冷却流体的流动集中到这些热点时，由热交换器10’的肋构造提供的流动分布是有利的。

存在可以用来在特定应用中改变流动分布的许多其它构造的流动限制肋74。例如，图17和18示出了由两个相同芯板12组成的扁平管22，其中每个芯板12的相对端处的流动限制肋74的高度不同。在这方面，图17 和18中的每个芯板12在传热区域76的两端处设置有“高度减小的”肋74，其中传热区域76的一端处的肋74(识别为74-1)具有第一高度，并且传热区域76的另一端处的肋74(识别为74-2)具有第二高度，所述第一高度大于所述第二高度。

在图17中示出的构造中，扁平管22在一个芯板12中的更高肋74-1 与面对的芯板12中的更高肋74-1相对的情况下进行组装，使得小间隙84 位于传热区域76的一端处。而且，一个芯板12、14、16中的更低肋74-2 与面对的芯板12、14、16中的更低肋74-2相对，使得大间隙86位于传热区域76的相对端处。不论是位于进口还是出口歧管32、34附近，小间隙 84都会导致在一些应用中期望的相对高的背压。

图18图示了每个芯板12、14、16中的更高肋74-1与面对的芯板12、 14、16中的更低肋74-2相对的替代构造，这样使得中间间隙88(即大于间隙84且小于间隙86)设置在传热区域76的两端处。相比于图17中的扁平管构造，这提供了相对低的压降。应认识到，传热区域76的相对端处的不同高度的流动限制肋74的使用将会允许热交换器10的不同流体流动通道36中的背压的一些可变性，同时允许所有芯板12、14、16都相同和/或都具有相同构造的肋74。在这方面，可以简单地通过使芯板12中的一个围绕垂直轴线转动来选择图17或18中的构造。

应认识到，以其它方式将可变背压引入热交换器10的流体流动通道 36是可能的。例如，高度减小的或全高的肋74可以设置在每个芯板12、 14、16的传热区域76的一端处，而没有肋74设置在相对端处。图19-20 示出了每个芯板12在一端处包括高度减小的流动限制肋74-1(与图17-18 中的肋74-1相同)并且在相对端处没有流动限制肋74的构造。在这种构造中，图17-18的更低肋74-2完全消除，使得每个芯板12仅具有可以定位在芯板12的进口或出口端处的单个流动限制肋74-1。消除更低肋74-2的效果是大间隙86(图20)将会是流体流动通道36的全高，而中间间隙88 (图19)将会更高，这个高出的量等于消失的更低肋74-2的高度。

图21图示了与图19的扁平管构造相同的扁平管构造，只是肋74-1是具有与突出部66的顶部表面70共面的顶部表面80的全高肋，所述突出部 66的顶部表面70与周边凸缘24的密封表面(未在图21中示出)共面。图 21中的流体流动间隙88的高度等于流体流动通道36的最大高度的一半。

应认识到，图17-21中的肋74可以是沿着其长度的多个部分的全高和沿着其长度的其它部分的减小的高度。

图22至24示出了可以在热交换器10’中使用的替代肋型式和由此产生的流动分布。在这方面，热交换器10’的三件式流动限制肋74(包括部段 74a、74b、74c)可以由如在图22-24中示出的全高两件式流动限制肋74 代替，包括由中心定位的间隙82分开的全高部段74a和74b。间隙82遍及流体流动通道38的全高延伸，肋部段74a、74b从板12、14、16的外边缘向内延伸，并且肋部段74a、74b的顶部80例如通过钎焊密封地接合在一起。因此，图22的肋结构使得所有流体转向通过中心定位的间隙82，导致如在图23中以虚线示出的流动分布，其中使流体流过板12、14、16的中间区域、即将会包含湍流增强插入件38的区域，同时避免经过板12、14、 16的边缘、即旁通通道72的区域。应认识到，在图22-24的实施例中，可以从传热区域中的任一端消除肋74中的一个。

现在参照图25至28描述根据第三实施例的热交换器110。热交换器 110与上面描述的热交换器10和10’共享多个共同特征，并且相同的参考数字用来图示相同的元件。热交换器的10和10’的相同元件的以上高描述同样适合于热交换器110，除非在下面另外陈述。

如可以从附图看出的，热交换器110具有带有位于扁平管22的同一端处的进口和出口配件18、20以及歧管32、34的U形流动构造。热交换器 110的扁平管22在附图中示意地示出，但是应认识到，扁平管22可以具有与热交换器10、10’的结构类似的结构，包括沿着其周边凸缘以面对面的关系钎焊在一起的一对芯板，具有限定扁平管22的传热区域的湍流增强插入件。

用于接收发热电子部件44的空间(未示出)限定在热交换器110的相邻扁平管22之间。可以看出，热交换器110中的每一个第二扁平管(标记为22a)仅与进口歧管32连通，而其它扁平管(标记为22b)中的每一个仅与出口歧管34连通。因此，每个扁平管22a(在本文中也称为“进口扁平管”)限定进口流体流动通道36a，而每个扁平管22b(在本文中也称为“出口扁平管”)限定出口流体流动通道36b。

可以看出，管状连通通道112设置在每个进口扁平管22a与相邻出口扁平管22b之间，所述连通通道112位于扁平管22a、22b的在歧管32、34 远侧的末端处。

为了允许遍及热交换器110的高度的直线型歧管连接，扁平管22a、22b 的形成歧管32、34的部分位于扁平管22a、22b的突出端部中。特别地，进口扁平管22a具有从出口扁平管22b的边缘向外突出的突出端部114，以便允许进口歧管32遍及热交换器110的高度垂直地延伸。类似地，出口扁平管22b具有从进口扁平管22a的边缘向外突出的突出端部116，以便允许出口歧管34遍及热交换器110的高度垂直地延伸。在附图中，进口和出口扁平管22a、22b示意地图示为是平坦的，并且通过管状进口和出口连通通道118、120来接合。然而，应认识到，扁平管22a、22b代之可以由与上面描述的那些类似的冲压芯板形成，具有如在上面参照热交换器10讨论的接合在一起形成歧管32、34的凸起的有孔凸台。类似地，管状连通通道112 可以由凸起的有孔凸台来代替。

如在上面描述的热交换器10和10’中一样，热交换器110可以沿高度尺寸进行压缩，以便产生扁平管22与要插入在相邻扁平管22之间的空间中的发热电子部件44之间的紧密热接触，以形成热交换器模组42。如在图 27中示出的，扁平管22的边缘可以设置有间隔开的孔，可以通过所述间隔开的孔设置拉杆122。拉杆122可以具有设置有螺母等的螺纹端以便压缩扁平管22的叠层与电子部件44热接触。例如，在热交换器110由如在上面描述的具有周边凸缘24的扁平管构成的情况下，间隔开的孔可以设置在周边凸缘24中。

热交换器110的歧管32、34也可以设置有致使它们可压缩以便增强与发热电子部件44的热接触的特征。例如，在扁平管22由如在上面描述的具有凸起的有孔凸台28而非管状连通通道112、118、120的芯板构成的情况下，凸台28可以如在上面参照热交换器10描述的那样进行构建，以使它们可压缩。替代地，在热交换器110利用与热交换器110的扁平管22一体形成或钎焊到热交换器110的扁平管22的管状管道形式的连通通道112、 118、120来进行构建的情况下，管状连通通道112、118、120可以利用如在图28中示出的高度可调滑动密封件来进行构建。

如在图28中示出的，相邻扁平管22之间的管状连通通道112、118、 120由第一和第二管状部段124、126构成，所述第一和第二管状部段124、 126中的每一个固定到扁平管22中的一个。第二管状部段126的内径大于第一管状部段124的外径，并且环形弹性密封构件128设置在第一与第二管状部段124、126的直径之间。弹性密封构件128可以被捕获在第一管状部段124的外表面上或第二管状部段的内表面上的凹槽中。

在管状连通通道112、118、120按照图28的滑动密封件布置进行构建的情况向下，应认识到，每个扁平管22以及其相关联的管状部段124、126 将会首先通过钎焊来进行组装。弹性密封构件128然后将会被应用于管状部段124和/或126，然后将这样来组装热交换器110，即，将第一管状部段 124插入到第二管状部段126内以便形成管状连通通道112、118、120，将发热电子部件44插入在扁平管22之间，并且最后例如如在图27中示出的那样利用拉杆122压缩扁平管22与电子部件44成热接触。

尽管本实用新型已经结合某些实施例进行描述，但它不局限于此。相反，本实用新型包括可以落在以下权利要求的范围内的所有实施例。