背景技術(shù)：

本文所公開的主題涉及熱交換器，并且更具體地說，涉及用于向飛機(jī)的電力電子器件冷卻系統(tǒng)(pecs)提供充分冷卻能力的熱交換器。

通常，由電力電子器件冷卻系統(tǒng)(pecs)來冷卻飛機(jī)的電力電子器件。某些飛機(jī)配置可能無法提供合適的熱交換器位置或熱交換器能力來滿足電力電子器件冷卻需求。期望使用可以提供足夠冷卻能力的熱交換器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，在沖壓空氣流與液體流之間交換熱量的熱交換器包括引導(dǎo)空氣的多個(gè)沖壓空氣層，其中每個(gè)沖壓空氣層是單通道層，所述單通道層包括利用沖壓空氣流處于流體連通的多個(gè)沖壓空氣翅片；以及多個(gè)液體通道層，其中每個(gè)液體通道層是五通道層，所述五通道層包括利用液體流處于流體連通的多個(gè)液體通道翅片，并且所述多個(gè)液體通道層中的每個(gè)設(shè)置成鄰近多個(gè)沖壓空氣層中的至少一個(gè)沖壓空氣層。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，電力電子器件冷卻系統(tǒng)包括在沖壓空氣流與液體流之間交換熱量的熱交換器，所述熱交換器包括引導(dǎo)空氣的多個(gè)沖壓空氣層，其中每個(gè)沖壓空氣層是單通道層，所述單通道層包括利用沖壓空氣流處于流體連通的多個(gè)沖壓空氣翅片；以及多個(gè)液體通道層，其中每個(gè)液體通道層是五通道層，所述五通道層包括利用液體流處于流體連通的多個(gè)液體通道翅片，并且所述多個(gè)液體通道層中的每個(gè)設(shè)置成鄰近多個(gè)沖壓空氣層中的至少一個(gè)沖壓空氣層。

以上描述的實(shí)施方案的技術(shù)功能包括多個(gè)沖壓空氣層，其中每個(gè)沖壓空氣層是單通道層，所述單通道層包括利用沖壓空氣流處于流體連通的多個(gè)沖壓空氣翅片；以及多個(gè)液體通道層，其中每個(gè)液體通道層是五通道層，所述五通道層包括利用液體流處于流體連通的多個(gè)液體通道翅片，并且所述多個(gè)液體通道層中的每個(gè)設(shè)置成鄰近多個(gè)沖壓空氣層中的至少一個(gè)沖壓空氣層。

實(shí)施方案的其他方面、特征和技術(shù)將從以下結(jié)合附圖進(jìn)行的描述變得更加顯而易見。

附圖說明

本公開的主題在本說明書的結(jié)束處的權(quán)利要求書中特別指出并且明確要求保護(hù)。實(shí)施方案的上述和其他特征以及優(yōu)點(diǎn)自以下結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述顯而易見，在附圖中，相同元件在附圖中被相同地編號(hào)，在附圖中：

圖1是與電力電子器件冷卻系統(tǒng)一起使用的熱交換器的一個(gè)實(shí)施方案的等軸視圖；

圖2是與圖1的熱交換器一起使用的熱交換器芯的一個(gè)實(shí)施方案的等軸視圖；

圖3是圖2的熱交換器芯的局部分解視圖；

圖4a是圖2的熱交換器芯的液體通道層的正視圖；

圖4b是圖4a的液體通道層的局部等軸視圖；

圖5是通過圖4a的液體通道層的液體流動(dòng)路徑的圖示；

圖6a是圖2的熱交換器芯的沖壓空氣層的正視圖；并且

圖6b是圖6a的沖壓空氣層的局部等軸視圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參考附圖，圖1示出熱交換器100。在示出的實(shí)施方案中，熱交換器100包括芯110、液體入口122、液體出口120和凸緣130。熱交換器100可以與電力電子器件冷卻系統(tǒng)(pecs)一同使用，以向?qū)⒈焕鋮s的電力電子器件提供充分的冷卻能力。在某些實(shí)施方案中，熱交換器100可以設(shè)置在飛機(jī)的未加壓區(qū)中，并且進(jìn)一步地可以被旋轉(zhuǎn)以用于左手或右手安裝。有利地，熱交換器100可以替換其他熱交換器，諸如前艙室空氣調(diào)節(jié)熱交換器。在示出的實(shí)施方案中，熱交換器100可以利用五通道逆流液體(丙二醇)回路來提供充分的冷卻能力。另外，熱交換器100的尺寸可以被設(shè)計(jì)用于滿足期望位置內(nèi)的適當(dāng)安裝、結(jié)構(gòu)要求，并且向環(huán)境控制系統(tǒng)硬件提供結(jié)構(gòu)支撐。

在示出的實(shí)施方案中，熱交換器100的元件可以通過釬焊、焊接或任何其他合適的附接方法來附接。熱交換器100的元件可以由鋁形成。在示出的實(shí)施方案中，液體入口122將液體冷卻劑流提供到芯110的液體層。在液體流的熱量利用通過芯110的沖壓空氣層的沖壓空氣流被傳遞之后，液體出口120將液體冷卻劑流引導(dǎo)到pecs系統(tǒng)的其余部分。在示出的實(shí)施方案中，凸緣130通過焊接或釬焊附接到芯110，并且可以將沖壓空氣流引導(dǎo)到芯110并且進(jìn)一步地向芯110提供保護(hù)和結(jié)構(gòu)支撐以及提供附接點(diǎn)。

參考圖2和圖3，示出了芯110。在示出的實(shí)施方案中，芯110包括端板112、分隔板113、沖壓層114和液體層116。在示出的實(shí)施方案中，穿過液體層116的液體的熱量被移除到穿過沖壓層114的空氣流。在示出的實(shí)施方案中，芯110提供在沖壓層114中的空氣流與液體層116中的液體流之間的交錯(cuò)流。在示出的實(shí)施方案中，從外部沖壓空氣接收的空氣流被引導(dǎo)到芯110。在示出的實(shí)施方案中，端板112向芯110提供結(jié)構(gòu)支撐并且進(jìn)一步地向芯110提供保護(hù)。在示出的實(shí)施方案中，分隔板113有助于或以其他方式允許沖壓層114與液體層116之間的熱連通和熱傳遞。另外，分隔板113保護(hù)沖壓層114和液體層116的翅片。此外，分隔板113可向芯110提供結(jié)構(gòu)支撐。

參考圖4a、圖4b和圖5，示出了液體層116。在示出的實(shí)施方案中，液體層116包括入口141、出口140、封閉條142、塞條翅片(tentfin)144和翅片149。在示出的實(shí)施方案中，每個(gè)液體層116提供五通道液體流動(dòng)路徑。在示出的實(shí)施方案中，芯110包括54個(gè)液體層116，所述液體層116各自與沖壓空氣層116鄰近地設(shè)置。在某些實(shí)施方案中，芯110可以包括52個(gè)至56個(gè)液體層116。

在示出的實(shí)施方案中，從流體入口122接收冷卻劑進(jìn)而被接收在流體層入口141內(nèi)。冷卻劑可以是任何合適的冷卻劑，包括但不限于丙二醇。隨著流體流被接收，流體流動(dòng)通過翅片149并且由翅片149引導(dǎo)。

在示出的實(shí)施方案中，翅片149可以引導(dǎo)流動(dòng)并且傳遞來自液體層116內(nèi)的液體的熱量。在示出的實(shí)施方案中，翅片149的翅片高度是0.058英寸，而在其他實(shí)施方案中，翅片高度可以在0.048英寸至0.068英寸的范圍內(nèi)。在示出的實(shí)施方案中，翅片149的翅片密度為每英寸12個(gè)翅片，而在其他實(shí)施方案中，翅片密度可以在每英寸10個(gè)翅片至每英寸14個(gè)翅片的范圍內(nèi)。在示出的實(shí)施方案中，翅片149的翅片厚度為0.003英寸，而在其他實(shí)施方案中，翅片厚度可以在0.002英寸至0.004英寸的范圍內(nèi)。在示出的實(shí)施方案中，翅片149是褶皺型翅片。

如圖5最佳所示，翅片149可以引導(dǎo)五個(gè)通道中的液體流通過液體層116從液體入口141到液體出口140。為了引導(dǎo)液體層116內(nèi)的液體流，封閉條142可以被用來引導(dǎo)流體流并且向液體層116提供結(jié)構(gòu)剛度。在示出的實(shí)施方案中，塞條翅片144可以引導(dǎo)流體流從一個(gè)方向到另一個(gè)方向以開始下一個(gè)通道。有利地，液體層116的五通道回路允許增強(qiáng)的熱傳遞。流體流可以是與沖壓空氣層114的沖壓空氣流的交錯(cuò)流。在示出的實(shí)施方案中，總的流動(dòng)長度為14.7英寸，而在其他實(shí)施方案中，流動(dòng)長度可以在13.7英寸至15.7英寸的范圍內(nèi)。在示出的實(shí)施方案中，流體從出口140流出到出口120。

在操作期間，液體層116可在以下操作條件內(nèi)操作。在正常操作期間，最大的正常壓力(psig)是70℉時(shí)的200.46psig。最大溫度(℉)是182.70psig時(shí)的185℉。最大流速(ppm)是177.4psig和185℉時(shí)的285.1lbm/min。

在最多單個(gè)故障狀況期間，最大壓力(psig)是150℉時(shí)的254psig。最大溫度是233psig時(shí)的185℉。最大流速(ppm)是228psig和185℉時(shí)的285.1lbm/min。環(huán)境溫度范圍(℉，最小和最大)是-40℉至185℉。

參考圖6a和圖6b，示出了沖壓空氣層114。在示出的實(shí)施方案中，沖壓空氣層114包括封閉條150、防護(hù)翅片151和沖壓空氣翅片152。在示出的實(shí)施方案中，每個(gè)沖壓空氣層114提供單通道沖壓空氣流動(dòng)路徑。在示出的實(shí)施方案中，芯110包括在液體層116之間交替的55個(gè)沖壓空氣層114。在某些實(shí)施方案中，芯110可以包括53個(gè)至57個(gè)沖壓空氣層114。

在示出的實(shí)施方案中，沖壓空氣流可以從一個(gè)防護(hù)翅片151側(cè)面進(jìn)入、通過具有翅片主體159的規(guī)律的沖壓空氣翅片152并且通過相對(duì)的防護(hù)翅片151離開。在某些實(shí)施方案中，空氣可以由凸緣130引導(dǎo)。

在示出的實(shí)施方案中，防護(hù)翅片151和沖壓空氣翅片152可共同作用，以引導(dǎo)流動(dòng)并且將熱量傳遞到?jīng)_壓空氣層114內(nèi)的空氣流。在示出的實(shí)施方案中，防護(hù)翅片151用來保護(hù)沖壓空氣層114的邊緣，同時(shí)提供結(jié)構(gòu)支撐。在示出的實(shí)施方案中，防護(hù)翅片151具有直的形狀。在示出的實(shí)施方案中，防護(hù)翅片151的翅片高度為0.500英寸，而在其他實(shí)施方案中，翅片高度可以在0.400英寸至0.600英寸的范圍內(nèi)。在示出的實(shí)施方案中，防護(hù)翅片151的翅片密度為每英寸9個(gè)翅片，而在其他實(shí)施方案中，翅片密度可以在每英寸7個(gè)翅片至每英寸11個(gè)翅片的范圍內(nèi)。在示出的實(shí)施方案中，防護(hù)翅片151的翅片厚度為0.012英寸，而在其他實(shí)施方案中，翅片厚度可以在0.011英寸至0.013英寸的范圍內(nèi)。在示出的實(shí)施方案中，防護(hù)翅片151的每個(gè)部分的流動(dòng)長度為每側(cè)0.25英寸或總長0.50英寸。

在示出的實(shí)施方案中，沖壓空氣翅片152是褶皺型翅片，具有翅片主體159。在示出的實(shí)施方案中，沖壓空氣翅片152的翅片高度為0.500英寸，而在其他實(shí)施方案中，翅片高度可以在0.400英寸至0.600英寸的范圍內(nèi)。在示出的實(shí)施方案中，沖壓空氣翅片152的翅片密度為每英寸24個(gè)翅片，而在其他實(shí)施方案中，翅片密度可以在每英寸22個(gè)翅片至每英寸26個(gè)翅片的范圍內(nèi)。在示出的實(shí)施方案中，沖壓空氣翅片152的翅片厚度為0.003英寸，而在其他實(shí)施方案中，翅片厚度可以在0.002英寸至0.004英寸的范圍內(nèi)。在示出的實(shí)施方案中，沖壓空氣翅片152內(nèi)的流動(dòng)長度為6.8英寸，而在其他實(shí)施方案中，流動(dòng)長度可以在5.8英寸至7.8英寸的范圍內(nèi)。在某些實(shí)施方案中，總的沖壓空氣流長度為7.3英寸。

在示出的實(shí)施方案中，沖壓空氣層114可以接收所指示方向的空氣流。為了引導(dǎo)沖壓空氣層114內(nèi)的流動(dòng)，封閉條150引導(dǎo)空氣流并且向沖壓空氣層114提供結(jié)構(gòu)剛度。有利地，沖壓空氣層114可被取向成使得空氣流是與液體層116的液體流的交錯(cuò)流。

在操作期間，沖壓空氣層114可在以下操作條件內(nèi)操作。在正常操作期間，最大的正常壓力(psig)是140.1℉時(shí)的2.35psig。最大溫度(℉)是2.35psig時(shí)的140.1℉。最大流速(ppm)是2.35psig和140.1℉時(shí)的750.6lbm/min。

在最多單個(gè)故障狀況期間，最大壓力(psig)是144.3℉時(shí)的2.86psig。最大溫度(℉)是2.86psig時(shí)的144.3℉。最大流速(ppm)是2.86psig和132.6℉時(shí)的800.3lbm/min。環(huán)境溫度范圍(℉，最小和最大)為-40℉至185℉。

有利地，液體層116和空氣層114的交錯(cuò)流配置和布置允許液體與空氣之間的熱傳遞。液體冷卻劑的熱量可以有效地被從液體移除并且傳遞到空氣以允許有效的pecs操作。

本文所使用的術(shù)語僅用于描述特定實(shí)施方案的目的，并且不意圖為對(duì)實(shí)施方案的限制。雖然對(duì)本實(shí)施方案的描述已出于例示和描述目的被呈現(xiàn)，但并不意圖為詳盡的或限于所公開形式的實(shí)施方案。在不脫離實(shí)施方案的范圍和精神的情況下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將明白未在此描述的許多修改、變化、改變、置換或等效布置。另外，雖然已描述了各種實(shí)施方案，但應(yīng)理解，方面可包括所描述實(shí)施方案中的僅一些。因此，實(shí)施方案不應(yīng)被視為受先前描述限制，而是僅受所附權(quán)利要求書的范圍限制。