热交换器技术领域
本发明涉及一种热交换器、尤其是用于冷却电池和/或电子部件的热
交换器，其具有第一板元件和第二板元件，其中这两个板元件具有分别
沿着通过两个空间方向展开的平面的主延伸方向，并且沿着第三空间方
向的壁厚明显更小，其中这两个板元件对此堆叠并且在这两个板元件之
间构成至少一个流动通道。
背景技术
为了冷却电池和/或电子部件使用热交换器，所述热交换器具有由冷
却介质穿流的流动通道。待冷却的部件能够连接到对流动通道限界的外
面上。热量因此能够以简单的方式从电池或者电子部件导出。
EP1231447A2示出板结构的热交换器，其中在两个彼此相邻的板
元件之间构成流动通道，所述流动通道由冷却介质穿流。板元件中的一
个盆状地构成，而相应另一个板元件平坦地构成。平坦的板元件在其边
缘区域处构成C形的容纳区域，盆状的板元件的边缘区域容纳在所述C
形的容纳区域中。在这两个彼此相邻地设置的板元件之间的对接部位处
将板元件彼此焊接。
DE19750748A1示出一种板式热交换器，所述板式热交换器由大
量彼此堆叠的盆状的板元件形成。各个板元件的竖起的边缘区域在板堆
中彼此贴靠并且用焊料材料覆层。通过将板堆加热超出焊料的熔化温
度，产生持久连接的板堆。
US2011/0192576A1示出蒸汽室，所述蒸汽室通过两个板元件构成。
在此一个板元件盆状地构成并且借助竖起的边缘区域的平行于其底部
区域伸展的部段安置在平坦的板元件上。平坦的板元件的边缘向上弯
曲，并且C形地围绕安置在平坦的板元件上的部段。焊料材料施加到这
两个板元件之间的接触部位上，所述焊料材料通过热输送熔化，以便使
这两个板元件持久地彼此连接。在焊接过程之前将施力部件施加到C形
弯曲的区域上，所述施力部件引起这两个板元件彼此间更强地贴靠从而
进一步改进连接的质量。
现有技术中的设备的缺点是，为了在彼此相邻的板元件之间产生流
体密封的连接，除了焊接法外还必须进行附加的机械成形。在热交换器
具有盆状的板元件的堆的情况中不利的是，待冷却的部件直接连接到热
交换器的外面是不可行的。
发明内容
因此本发明的目的是，实现一种热交换器，所述热交换器具有简单
的结构并且具有在各个板元件之间的持久的焊接连接，其中待冷却的部
件能够连接到流动通道的外面上。
关于热交换器的目的通过一种热交换器实现，其具有第一板元件和
第二板元件，其中这两个板元件具有分别沿着通过两个空间方向展开的
平面的主延伸方向，并且沿着第三空间方向的壁厚明显更小，其中这两
个所述板元件彼此堆叠并且在两个所述板元件之间构成至少一个流动
通道，其特征在于，所述第一板元件在所述主延伸方向的平面中与所述
第二板元件相比具有更大的延伸，由此构成相对于所述第二板元件的超
出部，其中所述板元件沿着所述第二板元件的边缘区域彼此焊接并且焊
料不仅沿着朝向所述超出部的方向而且沿着朝向所述热交换器的中央
的方向延伸超出所述板元件之间的所述焊接面。
本发明的一个实施例涉及一种热交换器、尤其是用于冷却电池和/
或电子部件的热交换器，其具有第一板元件和第二板元件，其中这两个
板元件具有分别沿着通过两个空间方向展开的平面的主延伸方向并且
沿着第三空间方向的壁厚明显更小，其中这两个板元件彼此堆叠并且在
这两个板元件之间构成有至少一个流动通道，其中第一板元件在主延伸
方向的平面中与第二板元件相比具有更大的延伸，由此形成相对于第二
板元件的超出部，其中板元件沿着第二板元件的边缘区域彼此焊接并且
焊料不仅沿着朝向超出部的方向而且沿着朝向热交换器的中央的方向
延伸超出板元件之间的焊接面。
板元件优选通过金属体形成，所述金属体具有沿着一个平面的延伸，
所述延伸与在第三空间方向上相比是明显更大的，所述第三空间方向作
为法线立于展开的平面上。沿着该第三空间方向测量板元件的壁厚。
通过产生一个板元件相对于第二板元件的超出部能够实现：分布在
这两个板元件之间的接触面上的焊料也能够从焊接间隙流出并且能够
构成焊接弯月面，所述焊接弯月面围绕较小的板元件的窄侧从而产生板
元件相对于彼此的附加的固定。在这两个板元件齐平的情况下不提供这
种可能性，因为从焊接间隙中排出的焊料不能够沿着超出部流动。
尤其优选的是，超出部沿着板元件的整个边缘区域构成，使得相应
较小的板元件在主延伸方向的平面的所有四个方向上能够由焊接弯月
面从后方接合。
通过从后方接合窄侧产生材料配合和形状配合的固定。沿着朝向热
交换器的中央的方向延伸的焊料同样构成焊接弯月面，所述焊接弯月面
沿着第三空间方向与接触面处的焊料相比具有更大的延伸，使得在焊接
连接的该侧上也产生板元件相对于彼此的形状配合且材料配合的固定。
以焊接弯月面来表示焊料的在边缘侧从焊接间隙中排出的且形成如
下区域的份额，所述区域尤其是沿着第三空间方向与在焊接间隙内部分
布的焊料相比具有更大的延伸。
此外能够优选的是，焊料在超出部的一侧上沿着第二板元件的形成
壁厚的窄侧从后方接合第二板元件。通过焊料从焊接间隙中朝超出部的
一侧流出来产生从后方接合窄侧而有利于提高焊接连接的稳定性。特别
地，由此有效地避免板元件彼此间的相对移动或者有效地使其变得困
难。
尤其有利的是，在热交换器的中央的一侧上延伸超出焊接面的焊料
延伸直至所构成的流动通道中，其中焊料沿着第三空间方向的扩展沿着
朝向热交换器的中央的方向增加。
通过在朝向热交换器的中央的一侧上构成焊接弯月面能够尤其是在
焊接连接的可持久性方面明显提高焊接连接的质量。因为这两个板元件
通过流动通道的构成至少部分地彼此突出，所以从焊接面起构成漏斗状
的横截面，焊料能够流入所述焊接面中从而能够构成有利的焊接弯月
面。
除此之外有利的是，第二板元件通过超出部的一侧上的焊料和热交
换器的中央的一侧上的焊料沿着主延伸方向的平面形状配合地并且材
料配合地相对于第一板元件被固定。
在朝向超出部的一侧上并且在焊接面的朝向热交换器的中央的一侧
上分别构成至少一个焊接弯月面尤其是能够避免板元件彼此间沿着空
间方向的方向和相反于该空间方向的相对运动或者将其最小化，所述空
间方向构成板元件的主延伸方向的平面。
也有利的是，板元件中的一个具有留空部，所述留空部由相应另一
个板元件遮盖，其中这两个板元件之间的接触面缩小的面积为留空部的
横截面面积。
留空部有利于有针对性地使这两个板元件之间的接触面缩小。这尤
其有利于获得其它横向于焊接面伸展的边棱或者凸肩，所述边棱或者凸
肩能够通过焊料至少部分地从后方接合。在闭合的、不通过留空部中断
的接触面中，相应地仅在焊接面的向外定向的边缘处构成焊接弯月面。
通过设置留空部能够附加地构成定向到留空部的中央中的焊接弯月面，
所述焊接弯月面实现板元件相对于彼此的附加的固定。因此，因留空部
引起的接触面或者焊接面的减小通过附加的焊接弯月面的正面作用而
抵消。尤其有利的是，将留空部的尺寸确定为，使得焊接连接因接触面
减小而引起的稳定性损失小于通过附加的焊接弯月面而得到的稳定性
获益。
也能够优选的是，接触面的在这两个板元件之间在不设有留空部的
情况下产生的较短的长度至少大于较厚的板元件的两倍壁厚，其中沿着
主延伸方向的平面测量接触面的较短的长度。
尤其有利的是，当接触面的或者在连接中形成的焊接面的较短的长
度至少大于较厚的板元件的两倍壁厚时，设有用于中断接触面的留空
部。接触面的或者焊接面的必要长度沿着如下平面来测量，板元件的主
延伸方向沿着所述平面。板元件的相应的壁厚沿着作为法线立于平面上
的空间方向来测量。这样的比例尤其有利于不因接触面的缩小而产生对
焊接连接的持久性不利的作用。
此外尤其适宜的是，相应较厚的板元件具有留空部。这尤其有利于
不因设置留空部而显著地对热交换器的稳定性产生负面的影响。
也能够优选的是，具有留空部的板元件沿着留空部的边缘与相应另
一个板元件焊接，其中沿着第三空间方向延伸的窄侧由焊料区域从后方
接合并且另一个焊料区域沿着流动通道的方向延伸超出焊接面，其中焊
料区域沿着第三空间方向具有比焊接面更大的延伸。
通过沿着留空部的边缘的焊接能够实现：焊料在接触面的区域中沿
着相应不通过留空部中断的板元件延伸到留空部中从而至少部分地从
后方接合窄侧或者沿着径向方向对留空部限界的壁部，以便因此产生板
元件彼此间附加的固定。还有在沿着这两个板元件的边缘区域焊接时，
焊料也以远离留空部定向的方式流出焊接面并且在该处沿着这两个板
元件流动，由此同样构成焊接弯月面，所述焊接弯月面用于板元件彼此
紧挨的固定。
也适宜的是，在这两个板元件之间构成单一的或者多个流动通道，
其中每个流动通道通过至少一个板元件的出自主延伸方向的平面的盆
状地形成的区域形成。盆状地形成的区域优选能够通过冲压法冲压到在
其余部分平坦地构成的板元件中。通过这两个板元件彼此紧挨的接触分
别对相应的流动通道限界。
在有利的设计方案中也能够提出：这两个板元件分别具有盆状地形
成的区域，所述区域分别共同构成流动通道或者交替地构成伸入到板元
件中的流动通道和伸入到相应另一个板元件中的流动通道。流动通道能
够彼此有利地通过溢流路段彼此连接或者通过流体接口与输入管路和/
或输出管路连接。
此外能够优选的是，在具有盆状地形成的区域的板元件的背离流动
通道的一侧上设置有第三平坦的板元件，其中第三板元件在主延伸方向
的平面中与具有盆状地形成的区域的板元件相比具有更大的延伸，由此
第三板元件构成相对于该具有盆状地形成的区域的板元件的超出部。
附加的第三板元件尤其有利于实现用于待冷却的部件的平坦的连接
面。特别地，具有盆状地形成的区域的板元件朝外不具有平坦的连接面，
由此一方面使得连接变得困难并且另一方面使得热传递变差。在一个有
利的设计方案中，当例如这两个初始的板元件都不具有平坦的外面时，
附加的平坦的板元件也能够连接到这两个板元件上。
此外适宜的是，第三板元件与具有盆状地形成的区域的板元件焊接，
其中焊料沿着朝向第三板元件的边缘区域的方向延伸超出这两个板元
件之间的接触面并且沿着第三空间方向从后方接合具有盆状地形成的
区域的板元件。
在第三板元件和第三板元件连接到其上的板元件之间有利地构成有
超出部，以便实现焊料从接触区域或者焊接面中流出并且实现从后方接
合相应的窄侧。这提高了焊接连接的稳定性和持久性。
本发明的有利的改进方案在从属权利要求中和接下来的附图描述中
描述。
附图说明
在下文中，根据实施例参考附图详细阐述本发明。在附图中示出：
图1示出贯穿如在现有技术中已知的热交换器的横截面，其中这两
个形成热交换器的板元件彼此隔开地示出，
图2示出贯穿根据图1的热交换器的横截面，其中这两个板元件彼
此相叠地布设，
图3示出贯穿根据图1和2的热交换器的横截面，其中示出在这两
个板元件之间的焊接层，
图4示出贯穿热交换器的两个板元件的横截面，其中板元件在边缘
侧上突出于另一个板元件并且构成超出部，
图5示出贯穿根据图4的热交换器的横截面，其中在这两个板元件
之间示出焊接层，所述焊接层在焊接层的这两个端部区域上分别构成焊
接弯月面，
图6示出贯穿具有至少两个如在现有技术中已知的流动通道的热交
换器的横截面，其中这两个板元件沿着接触面彼此焊接，
图7示出贯穿热交换器的横截面，其中板元件中的一个在接触面的
区域中具有留空部，
图8示出贯穿热交换器的横截面，其中在流动通道中构成有栓钉状
的元件，并且附加的平坦的板元件连接到具有盆状地成形的区域的板元
件上，以及
图9示出贯穿根据图8的热交换器的横截面，其中示出在各个板元
件之间的焊料。
具体实施方式
图1至3分别示出热交换器12或者两个板元件1、2，热交换器12
由所述板元件形成。热交换器12是从现有技术中已经已知的热交换器。
接下来的图1至9分别基于在图1中示出的具有三个空间方向6、7、
8的坐标系。两个空间方向6和7形成如下平面，所示出的板元件沿着
所述平面分别具有主延伸部。沿着坐标系的第三空间方向8分别测量各
个板元件的壁厚。
图1示出贯穿平坦的板元件1和设置在其下的板元件2的剖视图，
所述设置在其下的板元件具有盆状地成形的区域3。盆状地成形的区域
3从平坦的区域4通过冲压法或者类似的方法朝向下成形。通过盆状地
成形的区域3产生空腔5，所述空腔能够通过朝向流动通道5安置上部
的板元件1来封闭。待冷却的部件、例如电池或者电子部件能够连接到
板元件1的向上定向的外面上以及板元件2的向下定向的外面上并且在
此尤其是连接到盆状地成形的区域3上。在图1中尚未完全构成的流动
通道5能够由冷却介质或者致冷介质穿流，由此能够实现在外部连接的
部件的冷却。
图2示出贯穿热交换器12的剖视图，其中上部的板元件1安置在下
部的板元件2的平坦的区域4上。在平坦的区域4的范围中，在第一板
元件1和第二板元件2之间构成接触面9。
接触面9有利地完全环绕地沿着板元件1的边缘区域伸展，由此在
板元件1、2之间产生封闭的流动通道5。
图3示出贯穿热交换器12的另一个剖面，其中在第一板元件1和第
二板元件2之间构成有焊接面10。焊接面尤其在平坦的区域4和第一板
元件1之间构成在如下区域中，所述区域通过图2中的接触面9描述。
在焊接面10的右侧的端部区域处示出焊料区域11，所述焊料区域具有
沿着第三空间方向8的增加的扩展。焊料区域11的扩展尤其是通过盆
状地成形的区域3的起始从而通过板元件2距板元件1的下部的面的距
离限界。
图1至3的热交换器12的板元件1和2尤其是在其向左侧定向的边
缘区域中彼此齐平。这就是说：尤其是不产生板元件1、2中的一个相
对于另一个的超出区域。这引起：设置在板元件1、2之间的焊料尤其
仅在在板元件1、2之间分布在向左定向的端部区域处并且在端侧不围
绕板元件1、2中的任何一个，使得产生沿着空间方向6或者空间方向7
的固定。在图1至3的实施例中，仅构成通过焊料区域11表示的焊接
弯月面。
图4示出根据本发明的热交换器31。热交换器31具有平坦的板元
件20和第二板元件21，所述第二板元件具有向下盆状地成形的区域23，
所述区域在第一板元件20和第二板元件21之间构成流动通道22。
与之前的图1至3不同，上部的板元件20构成为，使得其与下部的
板元件21相比在通过主延伸方向6和7形成的平面中具有更大的延伸。
由此产生超出部26，所述超出部尤其是沿着空间方向6突出于下部的板
元件21的边缘区域。在板元件20和板元件21之间构成接触面25、尤
其是沿着平坦的区域24的接触面。
超出部26在如在图4中示出的热交换器31中优选完全环绕地沿着
热交换器的整个边缘区域构成。这就是说：上部的板元件20沿着整个
通过空间方向6和7展开的平面与下部的板元件21相比具有更大的延
伸。替选地，盆状的板元件也能够具有相对于平坦的板元件的超出部。
图5示出根据图4的热交换器31的视图，其中在上部的板元件20
和下部的板元件21之间示出焊接面27，所述焊接面尤其在焊接面27
的边缘处构成焊料区域28和焊料区域30。
形成附加的焊接弯月面的焊料区域28在此构成为，使得其沿着超出
部26突出于板元件21的边缘并且在板元件21的沿着第三空间方向8
延伸的窄侧29上从后方接合所述板元件21。附加地，焊料区域30构成
类似于在图3中示出的焊料区域11的焊接弯月面。通过这两个焊料区
域28、30，板元件21不仅沿着空间方向6而且相反于空间方向6形状
配合地且材料配合地被固定。这提高了在板元件20和21之间的连接质
量。
焊料区域28尤其能够基于超出部26构成，因为在板元件20的向下
定向的面处进行加工期间出自焊接面27的焊料能够从板元件20、21之
间的间隙中排出从而能够构成焊接弯月面28，所述焊接弯月面从后方接
合下部的板元件21的窄侧29。
因为焊接面27完全环绕地沿着板元件20和21的边缘区域构成，所
以通过焊料区域30并且尤其是焊料区域28沿着空间方向6和7以及相
反于空间方向6和7产生板元件20、21的固定。这尤其是关于板元件
20、21之间的可持久的焊接连接是尤其有利的并且相对于在图1至3
中示出的现有技术提供了明显更好的质量。
图6示出贯穿热交换器41的剖视图。在上部的平坦的板元件40和
下部的板元件42之间，在图6的部分中分别通过下部的板元件42中的
盆状地成形的区域44构成两个流动通道43。沿着平坦的区域48在板元
件40和42之间构成焊接面45。图6的绘图示出现有技术。在焊接面
45的端部区域的左侧和右侧分别构成有焊料区域46，所述焊料区域分
布构成焊接弯月面。
图7示出贯穿根据本发明的热交换器51的剖视图，其中上部的平坦
的板元件50具有留空部52。留空部52在此尤其是在下部的板元件53
的平坦的区域55的区域中构成。下部的板元件53具有两个盆状地向下
成形的区域54，所述区域在板元件50和板元件53之间构成流动通道
56。
板元件50在平坦的区域55的这两个朝向流动通道56的边缘区域处
与平坦的区域55接触。在该接触区域处构成有焊接面57。每个焊接面
57分别具有朝向留空部52定向的焊料区域58以及朝向流动通道56定
向的焊料区域59。每个焊料区域58和59分别构成焊接弯月面，其中焊
接弯月面58分别沿着空间方向8从后方接合上部的板元件50并且焊接
弯月面59分别沿着空间方向8从后方接合下部的板元件53。
以这种方式，不仅以形状配合的方式而且以材料配合的方式提供上
部的板元件50相对于下部的板元件53的支撑。更确切地说，如在图7
中所示出的那样，焊接面57整体上小于在图6中示出的焊接面45，然
而反之通过附加地构成焊接弯月面58在板元件50、53之间产生可持久
的焊接连接。在图7中示出的留空部52例如能够通过孔或者钻孔产生。
当板元件50和53之间的焊接面具有至少一个沿着空间方向6和7
的平面的延伸时，设置如在图7中示出的留空部52于是是尤其有利的，
所述延伸至少是这两个板元件50或53中的一个的沿着空间方向8测量
的壁厚的至少两倍大。
图8示出热交换器70的剖视图。热交换器70如已经在上文中所描
述的那样通过平坦的板元件71和第二板元件72形成，所述第二板元件
具有盆状地向下成形的区域84。在板元件71和板元件72之间构成有流
动通道76。此外，板元件72在其盆状地向下成形的区域84处具有栓钉
状的结构75，所述栓钉状的结构例如通过冲压法能够从板元件72中成
形。栓钉状的元件75伸入到流动通道76中并且与上部的板元件71的
朝向下的面贴靠。通过栓钉状的元件75能够在流动通道76内部产生湍
流并且此外影响尤其是沿着其流动方向的流动。
通过由板元件72形成栓钉状的元件75，尤其中断板元件72的向下
定向的面，由此使待冷却的部件连接到下部的板元件72上变得困难。
因此在图8的热交换器70中设有第三板元件73，所述第三板元件同样
如板元件71那样平坦地构成并且连接到板元件72的向下定向的面上。
优选地，在板元件72和下部的板元件73之间同样产生焊接连接。
如在之前的图4至7中那样，上部的板元件71相对于中间的板元件
72具有超出部78。附加地，下部的板元件73相对于向下定向的面具有
沿着空间方向6和7构成的超出部77，所述向下定向的面通过板元件
72的盆状地成形的区域84形成。
图9示出热交换器70的另一个视图，其中在图9中示出焊接面81
和焊接面82与其所属的焊料区域79和80。
焊接面81在上部的板元件71和中间的板元件72之间构成。在此，
焊接面尤其类似于图5构成。在图9中尤其示出焊料区域79，所述焊料
区域示出向外朝向超出部78形成的焊接弯月面，所述焊接弯月面在板
元件72的窄侧83从后方接合所述板元件。
附加地，示出板元件72和板元件73之间的焊接面82，所述焊接面
基于超出部77构成焊料区域80或者焊接弯月面80，所述焊料区域或者
焊接弯月面尤其沿着第三空间方向8的方向至少部分地从后方接合中间
的板元件72。
通过附加的板元件73，尤其也能够朝下以简单的方式将电池单元或
者整个电池或者电子部件连接到热交换器70上。板元件73的超出部77
尤其有利于通过焊料区域80产生附加地从后方接合中间的板元件72。
之前的图4、5和7至9的各个特征也能够彼此组合。它们尤其关于
各个元件的几何的设计方案、材料选择和尺寸确定不具有受限的特征。
特别地，平坦的板元件20、40、50和71与具有盆状地成形的区域24、
44、54和82的板元件21、42、53和72相比能够具有更大的壁厚。在
图8和9中位于下部地设置的第三板元件73优选同样能够具有更大的
壁厚，所述壁厚优选对应于上部的板元件20、40、50和71的壁厚。