飛機(jī)應(yīng)用中的熱交換器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種熱交換器包括多個(gè)微通道管道。所述微通道管道延伸了在兩個(gè)歧管之間限定的軸向長(zhǎng)度。所述微通道管道包括多個(gè)大致矩形流動(dòng)通道。所述大致矩形流動(dòng)通道彼此相鄰對(duì)準(zhǔn)以限定橫向尺寸。所述大致矩形通道的第一橫向?qū)挾缺幌薅?，其中所述軸向長(zhǎng)度與所述第一橫向?qū)挾鹊谋壤橛?01.3和215.3之間。還公開(kāi)了一種飛機(jī)系統(tǒng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】飛機(jī)應(yīng)用中的熱交換器
[0001] 發(fā)明背景 本申請(qǐng)涉及一種具有微通道管道的熱交換器。
[0002] 熱交換器是已知的且用于許多應(yīng)用中。需要許多熱交換器的一種應(yīng)用是飛機(jī)。
[0003] 用于飛機(jī)應(yīng)用的一種已知的熱交換器包括兩個(gè)冷卻回路。第一冷卻回路包含熱流 體，其源于電力電子組件以用于冷卻組件。第二冷卻回路包含熱流體，其源于電力電子組件 以用于冷卻組件。第三回路采用冷空氣源，諸如排到艙外的衛(wèi)生間/廚房排氣。
[0004] 熱交換器可由被稱(chēng)為"微通道"的多個(gè)非常小的通道(其為第一回路流體移動(dòng)相對(duì) 端部之間的流體）形成。從第三回路供應(yīng)的空氣經(jīng)過(guò)微通道管道。 發(fā)明概要
[0005] 在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，一種熱交換器包括歧管，其用于容納要冷卻的流體并 將要冷卻的流體返回到要冷卻的系統(tǒng)。歧管與多個(gè)微通道管道中的通道連通。流體可通過(guò) 入口進(jìn)入歧管并軸向穿過(guò)第一層微通道管道。當(dāng)流體到達(dá)歧管時(shí)，其被軸向返回通過(guò)第二 層微通道管道到歧管的下一個(gè)通路，并最終與出口連通。每層包括多個(gè)微通道管道，其包括 在相對(duì)的歧管之間限定的軸向長(zhǎng)度。微通道管道包括多個(gè)大致矩形流動(dòng)通道。大致矩形流 動(dòng)通道彼此相鄰對(duì)準(zhǔn)以限定橫向尺寸。大致矩形通道的第一橫向?qū)挾缺幌薅ǎ渲休S向長(zhǎng) 度與第一橫向?qū)挾鹊谋壤橛?01. 3和215. 3之間。還公開(kāi)了一種飛機(jī)系統(tǒng)。
[0006] 通過(guò)下面的附圖和說(shuō)明書(shū)可以更好地理解這些和其它特征。
[0007] 附圖簡(jiǎn)述 圖1A示意地示出熱交換器。
[0008] 圖1B示出熱交換器的圖。
[0009] 圖1C示意地示出熱交換器的一部分。
[0010] 圖2是熱交換器的分解圖。
[0011] 圖3示出熱交換器管道。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 熱交換器20被結(jié)合到飛機(jī)中，并具有第一流體回路，所述第一流體回路具有出口 24,其將冷卻流體傳輸?shù)诫娏﹄娮咏M件21并容納已經(jīng)在入口 26處冷卻了電力電子組件的 流體。冷卻流體在電力電子組件21中來(lái)回循環(huán)并在熱交換器20之間冷卻。
[0013] 第二電力電子組件23容納來(lái)自熱交換器20中的出口 28的冷卻流體，且冷卻流體 通過(guò)入口 30返回到熱交換器20。沖壓空氣風(fēng)扇19從熱交換器20上方的第三回路驅(qū)動(dòng)冷 卻空氣以冷卻熱交換器20內(nèi)的兩個(gè)回路中的流體。沖壓空氣風(fēng)扇19可從洗手間或廚房17 抽取冷卻空氣。該空氣然后被傳輸?shù)斤w機(jī)外。雖然風(fēng)扇19被示出位于熱交換器20的下游， 但是它也可以位于上游。
[0014] 圖1B示出與熱交換器20的核芯相關(guān)聯(lián)的入口 26、出口 24、入口 30和出口 28。通 過(guò)兩個(gè)回路循環(huán)的冷卻液體可是合適的流體。在一個(gè)組件中，可使用丙二醇和水的60/40 混合物。
[0015] 圖1C示意地示出熱交換器20具有核芯，其包括在一個(gè)軸向端部處的歧管32和歧 管130之間延伸的多個(gè)微通道管道34。流體從入口 26軸向向下流到（如圖1C所示）歧管 32,且然后返回通過(guò)另一微通道管道34到歧管130并到出口 24外部。
[0016] 微通道管道34延伸了軸向長(zhǎng)度屯。在一個(gè)實(shí)施方案中，軸向長(zhǎng)度屯是9.0英寸 (22. 9厘米)。在所公開(kāi)的實(shí)施方案中，有四個(gè)微通道管道34,其沿?zé)峤粨Q器的寬度間隔開(kāi)、 通過(guò)微通道管道34與流動(dòng)方向垂直地限定。
[0017] 如圖2所示，熱交換器20包括歧管32,其具有隔板分割器42,其用以在兩個(gè)通道 之間分割以冷卻電力電子組件21和23。歧管32內(nèi)的流體通道引導(dǎo)流體，如可從圖1C中理 解的。如圖所示，核芯134包括多組（四個(gè))微通道管道34。多組（四個(gè))微通道管道可被稱(chēng) 為一層。在一個(gè)實(shí)施方案中，在每個(gè)流體回路中有十四層。端板40被定位在核芯134的每 個(gè)端部。所有提及的組件通常由鋁形成且都釬焊在一起以形成最終的熱交換器20。
[0018] 如圖3所示，微通道管道34包括多個(gè)通道52 (其是大致矩形)，和端部通道53 (其 具有彎曲外橫向壁50)。應(yīng)理解，通道52不一定是真正的矩形，而僅僅比端部通道53更 接近矩形形狀。每個(gè)通道52的橫向?qū)挾扔蒬 2限定。在一個(gè)實(shí)施方案中，（12是.0433英寸 (.109982厘米)。在一個(gè)實(shí)施方案中，相同實(shí)施方案中的壁厚度d 3是.010英寸（.0254厘 米)。壁厚度被限定在大致矩形通道52的外表面和外壁200之間。
[0019] 在一個(gè)實(shí)施方案中，微通道管道34的高度(15是.082英寸（.20828厘米)。高度被 限定為垂直于橫向尺寸。在相同實(shí)施方案中，整體橫向長(zhǎng)度d 4是1. 00英寸（2. 54厘米)。 在一個(gè)實(shí)施方案中，具有十六個(gè)矩形通道52且然后有具有彎曲橫向外壁50的兩個(gè)外通道 53〇
[0020] 在一些實(shí)施方案中，屯與d2的比例介于201. 3和215. 3之間；d2與d3的比例介于 3. 896和4. 918之間；屯與d4的比例介于8. 993和9. 027之間；d4與d5的比例介于12. 01 和12. 39之間；且d5與d3的比例介于7. 261和9. 471之間。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有限定尺寸的由多個(gè)微通道管道34形成的熱交換器20可提 供非常有效的熱傳遞。
[〇〇22] 雖然已經(jīng)公開(kāi)了本發(fā)明的實(shí)施方案，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到某些修 改將落在本公開(kāi)的范圍內(nèi)。出于這個(gè)原因，上面的權(quán)利要求應(yīng)被研究以確定本公開(kāi)的真實(shí) 范圍和內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1. 一種熱交換器，其包括： 歧管，其用于容納要冷卻的流體并將所述要冷卻的流體返回到要冷卻的系統(tǒng)； 所述歧管與多個(gè)微通道管道中的通道連通，且歧管處于所述微通道管道的相對(duì)端部， 使得流體可通過(guò)入口進(jìn)入所述歧管、軸向穿過(guò)由每層平行的兩個(gè)管道組成的所述微通道管 道的第一路徑，到達(dá)所述歧管，并被軸向返回通過(guò)所述微通道管道的第二路徑到所述歧 管，并與出口連通；和 所述多個(gè)微通道管道，其包括在所述歧管和所述歧管之間限定的軸向長(zhǎng)度；和所述微 通道管道，其包括多個(gè)大致矩形流動(dòng)通道，所述大致矩形流動(dòng)通道彼此相鄰對(duì)準(zhǔn)以限定橫 向尺寸且所述大致矩形通道的第一橫向?qū)挾缺幌薅?，其中所述軸向長(zhǎng)度與所述第一橫向?qū)?度的比例介于201. 3和215. 3之間。
2. 如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中有橫向向外通道，其在所述多個(gè)大致矩形流動(dòng) 通道的每個(gè)橫向端部具有大致彎曲的橫向外壁。
3. 如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中所述微通道管道還具有垂直于所述橫向方向而 限定的高度，和被限定的所述大致矩形通道的外表面和所述微通道管道的外壁之間的所述 微通道管道的壁的厚度，其中所述高度與所述壁的所述厚度的比例介于7. 261和9. 471之 間。
4. 如權(quán)利要求3所述的熱交換器，其中所述微通道管道的橫向外尺寸被限定，且所述 軸向長(zhǎng)度與所述橫向外尺寸的比例介于8. 993和9. 027之間。
5. 如權(quán)利要求4所述的熱交換器，其中所述第一橫向?qū)挾扰c所述壁厚度的比例介于 3. 896 和 4. 918 之間。
6. 如權(quán)利要求5所述的熱交換器，其中所述微通道管道的所述橫向外尺寸與所述高度 的比例介于12. 01和12. 39之間。
7. 如權(quán)利要求6所述的熱交換器，其中所述微通道管道以四個(gè)為組被布置在每個(gè)所述 層中。
8. 如權(quán)利要求7所述的熱交換器，其中有12層所述組（四個(gè)）微通道管道。
9. 如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中所述微通道管道以四個(gè)為組被布置在每個(gè)所述 層中。
10. 如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其中在所述熱交換器中有兩個(gè)流體回路，且在所述 歧管內(nèi)有隔板分割器壁，其將所述熱交換器分隔為所述兩個(gè)流體流路。
11. 一種飛機(jī)系統(tǒng)，其包括： 第一電力電子組件回路； 第二電力電子組件回路； 空氣回路； 熱交換器，其用于將冷卻流體循環(huán)到兩個(gè)所述電力電子組件并包括歧管，其用于容納 要冷卻的流體并將所述流體返回到所述電力電子組件； 所述歧管與多個(gè)微通道管道中的通道連通，且歧管處于所述微通道管道的相對(duì)端部， 使得流體可通過(guò)一對(duì)入口進(jìn)入所述歧管中的一個(gè)、軸向穿過(guò)一層所述微通道管道、到達(dá)另 一個(gè)所述歧管，并被軸向返回通過(guò)一層所述微通道管道到所述歧管中的所述一個(gè)，并與一 對(duì)出口連通； 所述多個(gè)微通道管道，其包括在所述歧管之間限定的軸向長(zhǎng)度；和所述微通道管道，其 包括多個(gè)大致矩形流動(dòng)通道，所述大致矩形流動(dòng)通道彼此相鄰對(duì)準(zhǔn)以限定橫向尺寸且所述 大致矩形通道的第一橫向?qū)挾缺幌薅?，其中所述軸向長(zhǎng)度與所述第一橫向?qū)挾鹊谋壤橛?201. 3和215. 3之間；和 風(fēng)扇，其用于在所述熱交換器上方輸送空氣源，其中所述空氣源是飛機(jī)上的洗手間或 廚房中的至少一個(gè)。
12. 如權(quán)利要求11所述的飛機(jī)系統(tǒng)，其中有橫向向外通道，其在所述多個(gè)大致矩形流 動(dòng)通道的每個(gè)橫向端部具有大致彎曲的橫向外壁。
13. 如權(quán)利要求11所述的飛機(jī)系統(tǒng)，其中所述微通道管道還具有垂直于所述橫向方向 而限定的高度，和被限定的所述大致矩形通道的外表面和所述微通道管道的外壁之間的所 述微通道管道的壁的厚度，其中所述大致矩形通道的所述高度與所述壁的所述厚度的比例 介于7. 261和9. 471之間。
14. 如權(quán)利要求13所述的飛機(jī)系統(tǒng)，其中所述微通道管道的橫向外尺寸被限定，且所 述軸向長(zhǎng)度與所述橫向外尺寸的比例介于8. 993和9. 027之間。
15. 如權(quán)利要求14所述的飛機(jī)系統(tǒng)，其中所述第一橫向?qū)挾扰c所述壁厚度的比例介于 3. 896 和 4. 918 之間。
16. 如權(quán)利要求15所述的飛機(jī)系統(tǒng)，其中所述微通道管道的所述橫向外尺寸與所述高 度的比例介于12. 01和12. 39之間。
17. 如權(quán)利要求16所述的飛機(jī)系統(tǒng)，其中所述微通道管道以四個(gè)為組被布置在每個(gè)所 述層中。
18. 如權(quán)利要求17所述的飛機(jī)系統(tǒng)，其中有12層所述組（四個(gè)）微通道管道。
19. 如權(quán)利要求11所述的飛機(jī)系統(tǒng)，其中所述微通道管道以四個(gè)為組被布置在每個(gè)所 述層中。
20. 如權(quán)利要求11所述的飛機(jī)系統(tǒng)，其中在所述另一個(gè)歧管中有隔板分割器，其將流 體分隔為與冷卻每個(gè)所述電力電子組件相關(guān)聯(lián)的分隔流體回路。
【文檔編號(hào)】F28D15/00GK104101238SQ201410130058
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月2日
【發(fā)明者】M.德, B.R.希, K.L.斯蒂芬斯, M.W.米勒, M.扎格爾, I.C.奧斯特蘭德 申請(qǐng)人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司