飞机应用中的热交换器的制造方法
【专利摘要】一种热交换器包括多个微通道管道。所述微通道管道延伸了在两个歧管之间限定的轴向长度。所述微通道管道包括多个大致矩形流动通道。所述大致矩形流动通道彼此相邻对准以限定横向尺寸。所述大致矩形通道的第一横向宽度被限定，其中所述轴向长度与所述第一横向宽度的比例介于201.3和215.3之间。还公开了一种飞机系统。
【专利说明】飞机应用中的热交换器
[0001] 发明背景 本申请涉及一种具有微通道管道的热交换器。
[0002] 热交换器是已知的且用于许多应用中。需要许多热交换器的一种应用是飞机。
[0003] 用于飞机应用的一种已知的热交换器包括两个冷却回路。第一冷却回路包含热流 体，其源于电力电子组件以用于冷却组件。第二冷却回路包含热流体，其源于电力电子组件 以用于冷却组件。第三回路采用冷空气源，诸如排到舱外的卫生间/厨房排气。
[0004] 热交换器可由被称为"微通道"的多个非常小的通道(其为第一回路流体移动相对 端部之间的流体）形成。从第三回路供应的空气经过微通道管道。 发明概要
[0005] 在一个示例性实施方案中，一种热交换器包括歧管，其用于容纳要冷却的流体并 将要冷却的流体返回到要冷却的系统。歧管与多个微通道管道中的通道连通。流体可通过 入口进入歧管并轴向穿过第一层微通道管道。当流体到达歧管时，其被轴向返回通过第二 层微通道管道到歧管的下一个通路，并最终与出口连通。每层包括多个微通道管道，其包括 在相对的歧管之间限定的轴向长度。微通道管道包括多个大致矩形流动通道。大致矩形流 动通道彼此相邻对准以限定横向尺寸。大致矩形通道的第一横向宽度被限定，其中轴向长 度与第一横向宽度的比例介于201. 3和215. 3之间。还公开了一种飞机系统。
[0006] 通过下面的附图和说明书可以更好地理解这些和其它特征。
[0007] 附图简述 图1A示意地示出热交换器。
[0008] 图1B示出热交换器的图。
[0009] 图1C示意地示出热交换器的一部分。
[0010] 图2是热交换器的分解图。
[0011] 图3示出热交换器管道。
【具体实施方式】
[0012] 热交换器20被结合到飞机中，并具有第一流体回路，所述第一流体回路具有出口 24,其将冷却流体传输到电力电子组件21并容纳已经在入口 26处冷却了电力电子组件的 流体。冷却流体在电力电子组件21中来回循环并在热交换器20之间冷却。
[0013] 第二电力电子组件23容纳来自热交换器20中的出口 28的冷却流体，且冷却流体 通过入口 30返回到热交换器20。冲压空气风扇19从热交换器20上方的第三回路驱动冷 却空气以冷却热交换器20内的两个回路中的流体。冲压空气风扇19可从洗手间或厨房17 抽取冷却空气。该空气然后被传输到飞机外。虽然风扇19被示出位于热交换器20的下游， 但是它也可以位于上游。
[0014] 图1B示出与热交换器20的核芯相关联的入口 26、出口 24、入口 30和出口 28。通 过两个回路循环的冷却液体可是合适的流体。在一个组件中，可使用丙二醇和水的60/40 混合物。
[0015] 图1C示意地示出热交换器20具有核芯，其包括在一个轴向端部处的歧管32和歧 管130之间延伸的多个微通道管道34。流体从入口 26轴向向下流到（如图1C所示）歧管 32,且然后返回通过另一微通道管道34到歧管130并到出口 24外部。
[0016] 微通道管道34延伸了轴向长度屯。在一个实施方案中，轴向长度屯是9.0英寸 (22. 9厘米)。在所公开的实施方案中，有四个微通道管道34,其沿热交换器的宽度间隔开、 通过微通道管道34与流动方向垂直地限定。
[0017] 如图2所示，热交换器20包括歧管32,其具有隔板分割器42,其用以在两个通道 之间分割以冷却电力电子组件21和23。歧管32内的流体通道引导流体，如可从图1C中理 解的。如图所示，核芯134包括多组（四个)微通道管道34。多组（四个)微通道管道可被称 为一层。在一个实施方案中，在每个流体回路中有十四层。端板40被定位在核芯134的每 个端部。所有提及的组件通常由铝形成且都钎焊在一起以形成最终的热交换器20。
[0018] 如图3所示，微通道管道34包括多个通道52 (其是大致矩形)，和端部通道53 (其 具有弯曲外横向壁50)。应理解，通道52不一定是真正的矩形，而仅仅比端部通道53更 接近矩形形状。每个通道52的横向宽度由d 2限定。在一个实施方案中，（12是.0433英寸 (.109982厘米)。在一个实施方案中，相同实施方案中的壁厚度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之间。
[0019] 在一个实施方案中，微通道管道34的高度(15是.082英寸（.20828厘米)。高度被 限定为垂直于横向尺寸。在相同实施方案中，整体横向长度d 4是1. 00英寸（2. 54厘米)。 在一个实施方案中，具有十六个矩形通道52且然后有具有弯曲横向外壁50的两个外通道 53〇
[0020] 在一些实施方案中，屯与d2的比例介于201. 3和215. 3之间；d2与d3的比例介于 3. 896和4. 918之间；屯与d4的比例介于8. 993和9. 027之间；d4与d5的比例介于12. 01 和12. 39之间；且d5与d3的比例介于7. 261和9. 471之间。
[0021] 与现有技术相比，具有限定尺寸的由多个微通道管道34形成的热交换器20可提 供非常有效的热传递。
[〇〇22] 虽然已经公开了本发明的实施方案，但是本领域的普通技术人员将认识到某些修 改将落在本公开的范围内。出于这个原因，上面的权利要求应被研究以确定本公开的真实 范围和内容。
【权利要求】
1. 一种热交换器，其包括： 歧管，其用于容纳要冷却的流体并将所述要冷却的流体返回到要冷却的系统； 所述歧管与多个微通道管道中的通道连通，且歧管处于所述微通道管道的相对端部， 使得流体可通过入口进入所述歧管、轴向穿过由每层平行的两个管道组成的所述微通道管 道的第一路径，到达所述歧管，并被轴向返回通过所述微通道管道的第二路径到所述歧 管，并与出口连通；和 所述多个微通道管道，其包括在所述歧管和所述歧管之间限定的轴向长度；和所述微 通道管道，其包括多个大致矩形流动通道，所述大致矩形流动通道彼此相邻对准以限定横 向尺寸且所述大致矩形通道的第一横向宽度被限定，其中所述轴向长度与所述第一横向宽 度的比例介于201. 3和215. 3之间。
2. 如权利要求1所述的热交换器，其中有横向向外通道，其在所述多个大致矩形流动 通道的每个横向端部具有大致弯曲的横向外壁。
3. 如权利要求1所述的热交换器，其中所述微通道管道还具有垂直于所述横向方向而 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间的所述 微通道管道的壁的厚度，其中所述高度与所述壁的所述厚度的比例介于7. 261和9. 471之 间。
4. 如权利要求3所述的热交换器，其中所述微通道管道的横向外尺寸被限定，且所述 轴向长度与所述横向外尺寸的比例介于8. 993和9. 027之间。
5. 如权利要求4所述的热交换器，其中所述第一横向宽度与所述壁厚度的比例介于 3. 896 和 4. 918 之间。
6. 如权利要求5所述的热交换器，其中所述微通道管道的所述横向外尺寸与所述高度 的比例介于12. 01和12. 39之间。
7. 如权利要求6所述的热交换器，其中所述微通道管道以四个为组被布置在每个所述 层中。
8. 如权利要求7所述的热交换器，其中有12层所述组（四个）微通道管道。
9. 如权利要求1所述的热交换器，其中所述微通道管道以四个为组被布置在每个所述 层中。
10. 如权利要求1所述的热交换器，其中在所述热交换器中有两个流体回路，且在所述 歧管内有隔板分割器壁，其将所述热交换器分隔为所述两个流体流路。
11. 一种飞机系统，其包括： 第一电力电子组件回路； 第二电力电子组件回路； 空气回路； 热交换器，其用于将冷却流体循环到两个所述电力电子组件并包括歧管，其用于容纳 要冷却的流体并将所述流体返回到所述电力电子组件； 所述歧管与多个微通道管道中的通道连通，且歧管处于所述微通道管道的相对端部， 使得流体可通过一对入口进入所述歧管中的一个、轴向穿过一层所述微通道管道、到达另 一个所述歧管，并被轴向返回通过一层所述微通道管道到所述歧管中的所述一个，并与一 对出口连通； 所述多个微通道管道，其包括在所述歧管之间限定的轴向长度；和所述微通道管道，其 包括多个大致矩形流动通道，所述大致矩形流动通道彼此相邻对准以限定横向尺寸且所述 大致矩形通道的第一横向宽度被限定，其中所述轴向长度与所述第一横向宽度的比例介于 201. 3和215. 3之间；和 风扇，其用于在所述热交换器上方输送空气源，其中所述空气源是飞机上的洗手间或 厨房中的至少一个。
12. 如权利要求11所述的飞机系统，其中有横向向外通道，其在所述多个大致矩形流 动通道的每个横向端部具有大致弯曲的横向外壁。
13. 如权利要求11所述的飞机系统，其中所述微通道管道还具有垂直于所述横向方向 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间的所 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与所述壁的所述厚度的比例 介于7. 261和9. 471之间。
14. 如权利要求13所述的飞机系统，其中所述微通道管道的横向外尺寸被限定，且所 述轴向长度与所述横向外尺寸的比例介于8. 993和9. 027之间。
15. 如权利要求14所述的飞机系统，其中所述第一横向宽度与所述壁厚度的比例介于 3. 896 和 4. 918 之间。
16. 如权利要求15所述的飞机系统，其中所述微通道管道的所述横向外尺寸与所述高 度的比例介于12. 01和12. 39之间。
17. 如权利要求16所述的飞机系统，其中所述微通道管道以四个为组被布置在每个所 述层中。
18. 如权利要求17所述的飞机系统，其中有12层所述组（四个）微通道管道。
19. 如权利要求11所述的飞机系统，其中所述微通道管道以四个为组被布置在每个所 述层中。
20. 如权利要求11所述的飞机系统，其中在所述另一个歧管中有隔板分割器，其将流 体分隔为与冷却每个所述电力电子组件相关联的分隔流体回路。
【文档编号】F28D15/00GK104101238SQ201410130058
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月2日 优先权日:2013年4月2日
【发明者】M.德, B.R.希, K.L.斯蒂芬斯, M.W.米勒, M.扎格尔, I.C.奥斯特兰德 申请人:哈米尔顿森德斯特兰德公司