KR101720813B1

KR101720813B1 - 열전달유닛

Info

Publication number: KR101720813B1
Application number: KR1020117031006A
Authority: KR
Inventors: 레인하드 스톨; 알프레도 기디니; 스테판 뮬러-루프트; 스테판 라욱스
Original assignee: 모다인 매뉴팩츄어링 컴파니
Priority date: 2009-05-27
Filing date: 2010-05-03
Publication date: 2017-03-29
Also published as: WO2010136108A2; KR20120030108A; US20120061060A1; US9383144B2; EP2376861A2; WO2010136108A3; CN102449422B; DE102009050016A1; BRPI1011174A2; EP2376861B1; CN102449422A

Abstract

본 발명은 쿨런트 흐름(K) 및 냉각되고 또는 온도 제어되기 위한 흐름(S)을 위해, 플레이트(1n)에 의하여 형성된, 열 교환기 덕트들(10, 11)을 구비하고, 상기 흐름을 위해 상응하는 유입구 및 유출구(2, 3, 4, 5)가 제공되는 열교환기 유닛에 관련된 것이다.
본 발명에 따르면, 작고 저렴한 유닛이 쿨런트 유입구 챔버(6)를 제공하는 열교환기 유닛으로 제공되고, 상기 쿨런트 유입구 챔버로부터 쿨런트 흐름(KT)이 분기될 수 있으며, 관련된 열교환기 덕트(10)를 통해 유도될 수 있고, 쿨런트 흐름(K)의 유출구에 재순환될 수 있다.

Description

열전달유닛{Heat transfer unit}

본 발명은 쿨런트 흐름을 위한 및 냉각되거나 또는 온도 제어되어야 하는 흐름을 위한, 플레이트에 의하여 형성된, 열 교환기 덕트를 구비하고, 상기 흐름을 위해 상응하는 유입구(inlet) 및 유출구(outlet)가 제공되는 열교환기 유닛에 관련된 것이다.

상기 타입의 열교환기 유닛은 예를 들어 EP 916 816 B1에서 공지되었다. 상기 열교환기 유닛은 모터 차량에서 오일 쿨러로서 사용되었다. 쿨런트는 모터 차량 엔진의 전통적인 냉각 액체이다. 엔진을 냉각하는 쿨런트 흐름에서 부분 흐름은 분기되어 오일 쿨링용으로 사용되는데, 상기 부분 흐름은 다시 라디에이터내에서 재냉각되기 전에 오일과 함께 열의 교환이 발생된 후 다시 쿨런트 흐름에 부가된다. 부분 흐름의 분기는 해당 밸브 또는 그 밖에 유사한 것에 의해 통상 실현된다. 분기된 부분 흐름은 종종 열교환기로 이송되고 라인들에 의해 되돌아간다.

EP 653 043B는 플레이트부터 구성되고 어댑터 플레이트를 구비한 또다른 소형이고 하우징이 없는 열교환기 유닛이 개시되어 있다. 이전에 분기되었던 쿨런트 흐름이 상기 열교환기 유닛을 통해 흐른다.

또한 최적의 결과로 오일온도를 항상 제공할 수 있도록 하기 위해 다른 온도의 쿨런트 흐름이 혼합되거나 열교환기를 통해 통과한다는 것은 공지되었다. (EP 787929 B1, US 2070092).

본 발명의 목적은 매우 큰 부피의 흐름이 유도될 수 있는 소형이고 저렴한 열교환기 유닛을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 솔루션은 청구항 1의 특징을 구비한 열교환기 유닛에 의해 실현될 수 있다. 본 발명에 따른 유닛은 하우징을 구비하거나 현재의 바람직한 변형체인 하우징이 없는 구조일 수도 있다.

인식된 문제에 대한 본 발명에 따른 솔루션은, 하나의 중요한 측면에 따라, 열교환기 유닛이 제 1 흐름용 유입구 챔버와 함께 제공된다는 점이며, 상기 유입구 챔버로부터 부분 흐름은 분기할 수 있고, 관련된 열교환기 덕트를 통해서 유도될 수 있으며 유출구의 제 1 흐름 상류(upstream)에 재순환될 수 있으며, 이것은 그 유닛내에서 말하는 것이다. 해당 열교환기 액션을 얻기 위해서는 부분 흐름이 쿨런트 흐름의 대략 20~80%에 이르러야만 한다는 것이 드러났다. 자세한 특징에 따르면, 상기 유입구 챔버는 플레이트의 측면 또는 상기 플레이트들로부터 형성된 열교환기 덕트들의 측면에 배치된다. 그러나 이것은 바람직하게는 반드시 상기 유출구 챔버에 적용되는 것은 아니다.

상기 설명된 구성은 메인 쿨런트 라인에 직접적으로 연결될 수 있고 예를 들어 복잡한 순환 장치 없이도 메인 쿨런트 흐름으로부터 필요한 쿨런트 흐름을 분기할 수 있기 때문에 소형, 저렴한 유닛을 구성한다. 열교환이 발생된 후의 부분 흐름은 예를 들어 냉각용 라디에이터가 공급되기 전에 열교환기 유닛내에서 여전히 메인 쿨런트 흐름으로 재순환된다.

이 제안은 우회흐름을 가지는 열교환기를 보여주고 있고 설명하는 DE 19654365 A1에 따른 오일 쿨러와 다르다. 제안된 열교환기는 열교환기 자체의 덕트를 통해 궁극적으로 흐를 수 있는 부분 흐름보다 상당히 큰 흐름(예를 들어 쿨런트 흐름, 특히 바람직하게는 예를 들어 내부 연소 엔진을 통해 흐르는 전체 쿨런트 흐름)이 추가되는 유닛을 형성한다. 인용된 참조에서, 전체 흐름이 열교환기내로 추가되고, 여기서 우회흐름을 포함하는 쿨런트 부분 흐름이 덕트를 통해 흐른다.

하우징이 없는 구성에 관한 유리한 개선은 플레이트 스택이 챔버내에 배치되고 제 1 흐름이 주위를 흐르고 또는 적어도 부분적으로 주위를 흐르고 또는 제 1 흐름이 챔버에 있는 플레이트 스택 주위를 세척하며 관련된 열교환기 덕트를 통해 흐르는 부분 흐름을 다시 통합하는 것을 제공한다. 상기 챔버는 바람직하게는 열교환기 유닛의 플레이트 스택에 삽입되는 엔진 케이싱 챔버이다. 여기서, 엔진 케이싱 챔버는 오리피스 플레이트 및/또는 마운팅 플레이트 또는 플레이트 스택에 고정된 어댑터 플레이트에 의해 폐쇄된다. 열역학적 장점은 제 1 흐름이 상기 챔버내에 있는 플레이트 스택 주위를 흐르거나 또는 주위를 세척한다는 사실의 결과로부터 또한 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예는, 제1흐름과 제2흐름사이에서 열을 교환하기 위한 열교환기 유닛에 있어서, 제1흐름 유출구를 갖는 엔진챔버 ; 상기 제1흐름을 전체적으로 받아들이는 제1흐름 유입구와 제1흐름 유입구 챔버를 갖는 어댑터 플레이트 ; 제1오리피스 개구와 제2오리피스 개구를 갖는 오리피스 플레이트 ; 상기 엔진챔버 내에 배치되도록 상기 오리피스 플레이트에 부착되는 플레이트 스택 ;을 포함하고, 서로 인접하는 복수개의 플레이트는 복수개의 제1열교환기 덕트와 복수개의 제2열교환기 덕트를 형성하도록 주변부를 따라 결합되고, 상기 복수개의 제1열교환기 덕트는 상기 플레이트에 형성되는 제1콜렉팅덕트와 제1디스트리뷰터 덕트에 의해서 연결되는 복수개의 플레이트에 의해서 형성되고, 상기 제1디스트리뷰터 덕트는 상기 제2오리피스 개구와 부합되고 상기 제1콜렉팅 덕트는 제1디스트리뷰터 콜렉팅 덕트 개구를 포함하고, 복수개의 제2열교환기 덕트는 복수개의 플레이트로 형성되고, 플레이트로 형성되는 제2콜렉팅 덕트와 제2디스트리뷰터 덕트에 의해서 연결되며, 상기 제1흐름 유입구 챔버는 상기 제1흐름 유입구로부터 제1흐름을 전체적으로 받아들이고 상기 엔진챔버를 향하여 상기 제1오리피스 개구로 상기 제1흐름을 부분적으로 분기하고, 상기 제1흐름의 일부가 상기 플레이트 스택에서 복수개의 제1열교환기 덕트를 통하여 통과하는 동안, 상기 제1흐름의 다른 일부는 상기 엔진챔버내에서 상기 플레이트 스택의 외부면과 접하도록 상기 플레이트 스택을 향하여 제2오리피스 개구로 부분적으로 분기하며, 상기 제1흐름은 상기 제1흐름 유출구의 상향류와 합쳐지고 상기 제1흐름 유출구는 제1흐름 전체를 받아들이는 것을 특징으로 하는 열교환기 유닛을 제공한다.
이때, 상기 제1흐름 유입구와 제1흐름 유입구 챔버는 동일방향으로 제1흐름의 적어도 일부를 안내할 수 있다.
이때, 상기 제1흐름 유입구 챔버는 상기 플레이트 스택 방향으로 제1흐름을 안내할수 있다.
이때, 상기 제1디스트리뷰터 콜렉팅 덕트는 상기 플레이트 스택의 외측공간을 개방하고, 상기 플레이트 스택의 주변과 유체적으로 연결될 수 있다.
이때, 상기 제1콜렉팅 덕트 개구는 상기 제1흐름 유입구 챔버와 유체적으로 연결될 수 있다.
이때, 상기 제1흐름 유입구 챔버는 상기 제1흐름 유입구로부터 상기 제1디스트리뷰터 덕트측으로 연장하고, 상기 제1흐름 유입구와 인접하는 제1흐름 유입구 챔버의 일부는 상기 제1디스트리뷰터 덕트에 인접하는 제1흐름 유입구 챔버의 일부보다 클 수 있다.
이때, 상기 제1흐름 유입구 챔버는 상기 제1디스트리뷰터 덕트와 일치하며, 상기 제1흐름 유입구와 일치할 수 있다.
이때, 상기 플레이트 스택의 주변은 복수개의 플레이트 가장자리에 의해서 경계가 정해지고, 서로 인접하는 플레이트들은 연결될 수 있다.
이때, 상기 제1오리피스 개구의 가장자리를 덮는 가장자리 보강재를 포함하고, 상기 제1흐름 유입구 챔버는 상기 제1흐름 유입구와 상기 제1오리피스 개구사이에서 연장할 수 있다.
이때, 상기 가장자리 보강재는 플라스틱 코팅재, 러버칼라, 플라스틱 칼라 또는 메탈 칼라 중 어느 하나 일 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예는 엔진챔버로 연장하여 제1쿨란트흐름과 냉각하고자 하는 제2흐름사이에서 열을 교환하도록 엔진챔버에 배치되는 판형 열교환기에 있어서,
제1흐름 유출구를 갖는 엔진챔버의 개구를 둘러싸면서 연장하여 배열되고, 제1흐름 유입구와 제1흐름 유입구 챔버를 갖는 어댑터 플레이트 ; 제1오리피스 개구와 제2오리피스 개구를 갖는 오리피스 플레이트 및 상기 엔진챔버내에 배치되도록 상기 오리피스 플레이트에 부착되는 플레이트 스택 ; 을 포함하고, 서로 인접하는 복수개의 플레이트는 복수개의 제1열교환기 덕트와 복수개의 제2열교환기 덕트를 형성하도록 주변부를 따라 결합되고, 상기 제1흐름 유입구 챔버는 상기 제1흐름 유입구로부터 제1쿨런트 흐름을 전체적으로 받아들이고, 상기 엔진챔버측으로 상기 제1쿨런트 흐름의 제1부분을 상기 제1오리피스 개구로 향하도록 하고, 상기 플레이트 스택내에서 복수개의 제1열교환기 덕트로 상기 제1쿨런트 흐름의 제2부분이 상기 제2오리피스 개구를 향하도록 하며, 상기 제1쿨런트 흐름의 제1부분은 상기 제1쿨런트 흐름의 제2부분이 상기 플레이트 스택내 복수개의 제1열교환기 덕트를 통하여 통과하는 동안 상기 엔진챔버에서 플레이트 스택의 외부면과 접촉하고, 상기 제1쿨런트 흐름은 상기 제1흐름 유출구의 상향류와 합쳐지고 상기 제1흐름 유출구는 제1흐름 전체를 받아들이는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기를 제공한다.
이때, 상기 복수개의 플레이트는 함께 적층되어 가장자리를 갖는 구유통형(trough-shaped) 플레이트를 갖추고, 상기 구유통형 플레이트의 가장자리는 엔진챔버를 향할 수 있다.
이때, 상기 제1오리피스 개구의 가장자리를 덮는 가장자리 보강재를 포함할 수 있다
이때, 상기 가장자리 보강재는 플라스틱 코팅재, 러버칼라(collar), 플라스틱 칼라(collar) 또는 고급 강철 중 어느 하나 일 수 있다.
이때, 상기 제1오리피스 개구는 상기 제1흐름 유입구와 일치할 수 있다.
이때, 상기 제1오리피스 개구는 상기 제1흐름 유입구 챔버와 상기 엔진챔버사이에 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예는, 쿨런트흐름과 냉각하고자 하는 제2유체사이에서 열을 교환하기 위한 열교환기 시스템에 있어서, 쿨런트흐름 유출구를 포함하는 엔진챔버 ; 클런트흐름 유입구와 쿨런트흐름 유입구 챔버를 갖는 어댑터 플레이트 ; 제1오리피스 개구와 제2오리피스 개구를 갖는 오리피스 플레이트 ; 상기 엔진챔버내에 배치되도록 상기 오리피스 플레이트에 부착되는 플레이트 스택을 포함하고, 서로 인접하는 복수개의 플레이트는 복수개의 제1열교환기 덕트와 복수개의 제2열교환기 덕트를 형성하도록 주변부를 따라 결합되고, 상기 쿨런트흐름 유입구 챔버는 상기 쿨런트흐름 유입구로부터 쿨런트흐름 전체를 받아들이고, 상기 엔진챔버를 향하여 상기 제1오리피스 개구로 쿨런트흐름을 부분적으로 분기하고, 상기 쿨런트흐름의 일부가 상기 플레이트 스택에서 복수개의 제1열교환기 덕트를 통하여 통과하는 동안 상기 쿨런트흐름의 다른 일부는 상기 엔진챔버에서 상기 플레이트 스택의 외부면과 접하도록 상기 플레이트 스택을 향하여 제2오리피스 개구로 부분적으로 분기하며, 부분적인 쿨런트흐름은 상기 쿨런트흐름 유출구의 상향류와 합쳐지고 상기 쿨런트흐름 유출구는 클런트 흐름전체를 받아들이는 것을 특징으로 하는 열교환기 시스템을 제공한다.
이때, 상기 복수개의 제1열교환기 덕트는 출구를 갖는 제1콜렉팅 덕트에 유체적으로 연결되고, 상기 제1콜렉팅 덕트의 출구는 플레이트 스택의 외측에서 상기 쿨런트흐름 유입구 챔버와 상기 쿨런트흐름 유출구 양측에 유체적으로 연결되고, 상기 플레이트 스택의 외측은 상기 제1콜렉팅 덕트의 출구에 의해서 상기 제1열교환기 덕트로부터 유체적으로 분리될 수 있다.

본 발명의 정제 특징에 관련된 종속항 2 내지 10 항, 종속항 30 내지 34항 및 36항은 이 참조에 의해 교차점에 세부사항에 지정된 것으로 간주되어야 한다.

게다가, 환경에 의존하여 중요할 수 있는 여러가지 특징과 상기 특징의 효과는 첨부된 도면을 기초로 하여 대표적 구현의 다음 설명에서 나타날 것이다.

상기 설명된 구성은 메인 쿨런트 라인에 직접적으로 연결될 수 있고 예를 들어 복잡한 순환 장치 없이도 메인 쿨런트 흐름으로부터 필요한 쿨런트 흐름을 분기할 수 있기 때문에 소형, 저렴한 유닛을 구성한다.

도 1a와 1b는 부분적으로 분해로, 본 발명의 선례를 나타낸다.
도 2a와 2b는 선례의 열교환기 유닛을 통해 섹션을 나타낸다.
도 3은 열교환기 유닛을 통해 다른 섹션을 나타낸다.
도 4a와 4b는 도 2a와 유사한 섹션을 나타낸다.
도 5a와 5b는 또 다른 AB 섹션을 나타낸다.
도 6a와 6b는 본 발명의 두번째 실시예에 따른 열교환기 유닛을 나타낸다.
도 7a, 7b와 7c는 세번째 실시예를 나타낸다.
도 8은 추가적인 실시예에 따른 열교환기 유닛을 통해 섹션을 나타낸다.
도 9는 도 8로부터 열교환기 유닛의 분해도를 나타낸다.
도 10은 도 8로부터 열교환기 유닛을 통해 또 다른 섹션을 나타낸다.
도 11 및 12는 또 다른 실시예를 나타내며, 여기서 도 11은 단면도이고 도 12는 분해도이다.

도 1a, 1b 및 6a. 6b는 쿨런트 흐름(K)을 위한 및 냉각되거나 또는 온도-제어되기 위한 흐름(S)을 위한, 플레이트(1n)에 의해 형성된 열 교환기 덕트(10, 11)를 구비하고, 상기 흐름을 위해 상응하는 유입구 및 유출구(2, 3, 4, 5)가 제공되는 열교환기 유닛을 나타낸다. 열교환기 유닛은 쿨런트 흐름의 대략 20~80%를 포함하는 쿨런트 부분 흐름(KT)으로부터 분기될 수 있고, 관련된 열교환기 덕트(10)를 통해 유도되고 유출구의 쿨런트 흐름(K) 상류(upstream)로 재순환될 수 있는 쿨런트 유입구 챔버(6)를 구비한다. 대표적인 실시예에서, 쿨런트 부분 흐름은 쿨런트 흐름의 평균 대략 60%에 달한다.

나타난 모범 실시예에서, 열교환기 유닛은 오일 쿨러로서 사용된다. 오일이 통과해서 흐르는 오일 필터(나타나지 않음)가 열교환기 유닛 위에 위치된다. 가장 윗단에 있는 커버링 플레이트는 오일 필터를 위해 원형 밀봉 서페이스(50)를 제공한다.

쿨런트 부분 흐름(KT)의 분기는 바람직하게는 유입구 챔버(6)와 유출구 챔버(13)사이에 배치되는 오리피스 플레이트(8)에 의해 실현된다. 이것은 열교환기가 간단하게 오리피스 플레이트(8)가 더 크거나 더 작은 개구를 가지는 또 다른 오리피스 플레이트로 대체함으로써 특이한 사용 조건에 특정한 크기로 맞춰질 수 있는 장점을 가지고 있다. 열교환기 유닛의 나머지는 변화없이 지속될 수 있다. 언급된 것처럼, 상기 오리피스 플레이트(8)는 그것의 개구 가장자리가 보강된 적어도 하나의 오리피스 개구(80)를 구비한다. 상기 개구 가장자리는 플라스틱 코팅 또는 고급 강철 라이닝에 의해 제공된다. 이와 같은 목적을 위해, 고무 또는 플라스틱 이음고리(collar)(82)는 개구 가장자리에 고정될 수 있다. 대안으로, 고급 강철로 구성된 이음고리(82)는 역시 개구 가장자리위에 눌러지거나 주조된다. 몇몇 출원에서 나타난 것으로, 대략 2m/s보다 높은 유동 속도의 경우에, 바람직하게는 편의상 납땜 코팅 알루미늄 플레이트로 만들어지는 모든 다른 플레이트(1n) 또는 개별적 부재와 같은 오리피스 플레이트(8)는 설명된 방법(도 1, 2, 4 또는 8에 나타남)내에서 대응되어야만 하는 매우 높은 침식력의 대상이 된다.

쿨런트 유입구 챔버(6)는 예를 들어 액체 냉각된 내부 연소 기관(도시안됨)의 전체 쿨런트 흐름을 받아들인다.

유출구 챔버(13) 또는 쿨런트의 유출구(3)는 전달(conveying) 덕트가 요구되지 않는 결과로서 쿨런트의 유입구(2)에 대략 서로 마주보고 배치된다. 상기 유입구 챔버(6), 상기 유출구 챔버(13) 및 상기 오리피스 플레이트(8)의 오리피스 개구(80)는 플레이트 스택(1) 또는 플레이트 쌍의 스택의 측면에 위치되는데, 이것은 바꾸어 말하면 상대적으로 밀접하게 인접한다는 것이다.

상기 유닛은 또한 개구의 가장자리에 접속 피스(21)가 내장되어 형성된 개구를 가지는 하부 포트 플레이트(20a)로서 플레이트를 포함한다. 이것은 도 2a 및 2b에서 예를 들며 나타낸다. 상기 접속 피스(21)의 일체 형성은 개별적 부재의 수를 감소시킨다. 상기 접속 피스(21)는 씰링 링(22)이 위치된 실링 그루브를 제공하기 위한 개구 가장자리내에서 드로잉 및 롤링에 의해 만들어진다. 그것은 시스템-측면 흐름 개구에 밀봉처리로 연결되는 것이 접속 피스(21)를 위해 가능하게 된다. 나타난 대표적 실시예에서, 상기 접속 피스(21)에 의해 쿨런트 흐름(K)은 쿨런트 회로(도시 안됨)안으로 쿨런트 부분 흐름(KT)과 함께 재순환된다. 다른 도에서, 상기 접속 피스(21)는 포트 플레이트(20a)의 개구안으로 남땜된 각각의 부분으로서 삽입되었다. 유입구 접속 피스(2)를 구비한 상부 포트 플레이트(20b)로서의 추가적 플레이트가 또한 제공된다. 상기 설명은 마찬가지로 상기 상위 포트 플레이트의 디자인에 관해서 적용할 수 있고, 도면에서 접속 피스(2)는 각각의 부분으로서 나타난다.

도 6a 및 6b에 따른 열교환기 유닛은 쿨런트 유입구(2)와 쿨런트 유출구(3)가 배치된 하우징(30)을 구비한다. 이경우에, 관련된 열교환기 덕트(10)는 두개의 플레이트 쌍 사이에 각각 경우로 확장하며, 여기에서 냉각되거나 또는 온도 제어되어야 하는 흐름이 개별 플레이트 쌍(11)에서 흐른다. 개구(80)를 가지는 오리피스 플레이트(8)는 쿨런트용 유입구 챔버(6)와 유출구 챔버(13) 사이에 위치된다. 도 6a에서 나타난 바와 같이, 이 실시예의 오리피스 플레이트(8)는 플레이트처럼 완전히 평면이지 않지만, 챔버(6)에 상응하게 고정될 수 있도록 오히려 벤트 포션과 일치된다. 상응하는 화살표, 쿨런트의 흐름을 위한 점선 화살표와 오일을 위한 솔리드화살표가 또한 여기에서 표시되었고 상기에 설명을 묘사한다. 쿨런트 부분 흐름(KT)은 이 대표적 실시예에서 각각 두개의 플레이트 쌍 사이에 측면으로 열린 덕트로서 설명되고 있는 관련된 열교환기 덕트(10)안으로 들어가고, 유출구(3)를 통해 쿨런트 흐름(K)에서 열교환기 유닛을 떠나기 전에 상기 덕트를 통해서 흐르고, 오리피스 플레이트(8) 아래에 있는 유출구 챔버(13)안으로 들어간다. 또한, 이 실시예에서, 유입구 및 유출구는 플레이트(1n)에 인접한 측면으로 위치된다.

나머지 도면에서 나타난 것처럼, 유닛은 바람직하게는 하우징(30)이 없이 형성된다. 여기에서, 쿨런트 부분 흐름(KT)을 위한 관련된 열교환기 덕트(10)와 냉각되거나 또는 온도 제어되어야 하는 흐름을 위한 열교환기 덕트(11)는, 그 자체로 알려진 것처럼, 플레이트(1n)는 서로 서로 어느 것에 대하여 지탱하고 납땜에 의해 연결될 수 있는 것에서 비스딤히 돌출된 가장자리를 가지고 쌓인 구유통형 플레이트(1n)로부터 형성된다. 상기 플레이트 스택(1)은 또한 적어도 하나의 오리피스 플레이트(8)와 어댑터 플레이트(90)를 구비한다. 또한, 쿨런트 유입구 챔버(6)에서 비롯될 때, 쿨런트 부분 흐름(KT)용 디스트리뷰터 챔버에 적어도 하나의 공급 덕트(91)가 배치되고, 상기 디스트리뷰터 챔버는 플레이트내에 있는 개구로부터 형성되고 플레이트 스택을 통해 확장된다. 디스트리뷰터 챔버는 관련된 열교환기 덕트(1)에 그리고 동일한 방법으로 형성된 콜렉팅 챔버에 유동-연결(flow-connected)된다. 이와 관련해서,“동일한 방법으로”는 상기 플레이트(1n)가 플레이트 스택(1)에서 상기 콜렉팅 챔버를 제공한 추가적 개구를 구비한다는 것을 의미한다. 게다가 콜렉팅 챔버에서 비롯될 때, 유출구 챔버(13)로 이어진 적어도 하나의 배출 덕트(92)를 제공 받는다. 유출구 챔버(13)는 또한 어댑터 플레이트(90)내에 형성된다. 유입구 챔버(6), 유출구 챔버(3) 및 유입과 유출 덕트(91, 92)의 사이즈는 다수의 어댑터 플레이트들(90a, 90b, 90c 및 90d)을 계층화함으로써 채택될 수 있다. 어댑터 플레이트는 도면에서 나타난 바와 같이(예를 들어 도 5a), 전체 유닛에 적용된 플레이트 스택에 용접된다. 대표적인 실시예에서, 오리피스 플레이트(8)는 각각의 경우에 두개의 어댑터 플레이트들 사이에 위치된다.

도 1a, 2a 및 4는 또한 그 가운데에 안전하게 잡히고 열교환기 유닛이 작동에 대한 준비가 되게 하기 위해, 유닛의 아래쪽에, 상응하는 개구 안으로 투영으로 접속할 수 있는 환형(annular) 씰(25)을 나타낸다.

도 7a, 7b 및 7c에 나타난 본 발명의 추가적 실시예에서, 어댑터 플레이트(90)는 예를 들어 캐스트 이고 설명된 기능이 통합된 포트 어댑터(90)와 교체된다. 그와 같은 실시예에서, 포트 어댑터(90)는 그리고 나서 씰의 삽입을 통해 기계적으로 결합된 플레이트 스택에 고정된다. 또한, 이 실시예에서, 배출 덕트(92)는 오리피스 개구(80)아래에 위치되지만, 상기 배출 덕트(92)가 도면내에 나타나지 않는다. 이 실시예에서, 열교환기 플레이트(1n)는 도 1에 따르면 바람직한 실시예에 동일한 설계를 가지고 있을 수 있다.

도 8 내지 12는 하우징이 없는 구성의 추가적 열교환기 유닛을 나타내고, 상기 열교환기 유닛이 쿨런트 흐름(K)을 위한(솔리드 화살표) 및 냉각되거나 온도-조절되어야 하는 흐름(S)을 위한(점 화살표), 플레이트 스택(1)에서 플레이트(1n)에 의해 형성되는 열교환기 덕트(10, 11)를 가지고 있으며, 상기 열교환기 유닛은 상응하는 흐름용 유입구 및 유출구(2, 3, 4, 5)를 제공한다. 열교환기 유닛은 쿨런트 흐름의 대략 50%를 포함하는 쿨런트 부분 흐름(KT)이 분기되고, 관련된 열교환기 덕트를 통해 유도되고 쿨런트 흐름(K)로 재순환될 수 있는 쿨런트 유입구 챔버(6)가 제공된다. 쿨런트 부분 흐름(KT)은 플레이트(1n)에서(또한 도12에서 나타남), 콜렉팅 덕트(17)를 형성한 개구를 통해 유입구(2) 반대편의 측면상에 있는 플레이트 스택(1)을 나간다. 거기, 쿨런트 부분 흐름(KT)은 챔버(100)안으로 들어가고, 챔버(100)를 통해 흐르는 쿨런트 흐름(K)을 포함하는 챔버(100)내에서 그리고 플레이트 스택(1) 주위에 바람직하게는 이미 합쳐진다. 전체 쿨런트 흐름(K)은 예를 들어 재-냉각을 위한(도시 안됨) 라디에이터에 공급되기 전에, 엔진 케이싱에 있는 유출구(3)을 통해 챔버(100)를 떠난다.

또한, 이 모범 실시예에서는, 설명된 장점을 가지고 있는 오리피스 플레이트(8)가 이용된다. 여기에서, 또한, 쿨런트 유입구 챔버(6)는 예를 들면 액체-냉각 내부 연소 기관(설명되지 않음)의 전체 쿨런트 흐름을 받아들인다.

플레이트 스택(1)은 플레이트(1n)의 비스듬히 돌출 가장자리가 챔버(100)를 향하게 하도록 챔버(100)에 배치된다. 챔버(100)를 닫은 오리피스 플레이트(8)와 어댑터 플레이트(90)는 비스듬한 가장자리가 저쪽으로 가리킨 플레이트 스택(1)의 측면에 따라서 배치된다. 게다가, 이 대표적 실시예에서, 또한, 플레이트(1n)는, 스택(1)에서, 두가지 매체 흐름을 위한 네개의 상응하는 콜렉팅 및 디스트리뷰터 챔버를 형성한 네개의 개구를 구비하고 있다. 도 9에서, 플레이트 개구에 의해 형성된 콜렉팅 및 디스트리뷰터 덕트는 부분적으로 보여지고, 참조번호 14~17로 제공되어 진다. 만일 제 3 매체 플로우가 열교환에 참가하는 것이라며, 6개의 개구는 상응하는 플레이트(1n)에 제공될 것이다.

바람직하게는 납땜된 플레이트 스택(1)은 또한 본 발명의 오리피스 플레이트(8)와, 도시상태에서, 두개의 어댑터플레이트(90a. 90b)를 구비한다.

게다가, 쿨런트 유입구 챔버(6)에서 비롯되고, 거기에는 쿨런트 부분 흐름(KT)를 위한 플레이트 스택(1)을 통해 확장되는 상기 디스트리뷰터 챔버에 적어도 하나의 공급 덕트(91)가 배치된다. 디스트리뷰터 챔버는 관련된 열교환기 덕트(11) 및 동일한 방법으로 형성된 콜렉팅 챔버에 유동-연결된다.

오일은 유입구(4)를 통해서 엔진 케이싱에서 밖으로 통과하고, 플레이트 스택(1)안으로 그것의 제공된 위치(디스트리뷰터 챔버)에 어뎁터 플레이트(90)내에 있는 덕트를 통해 흐르고, 그리고 결합된 콜렉팅 챔버를 그 후에 통과하기 전에 플레이트 스택(1)내에 있는 상기 열교환기 덕트(10)를 통해 흐르고, 그리고 유출구(5)에서 어댑터 플레이트(90)내에 있는 추가적 덕트를 통하여 흐르며, 이것은 엔진 하우징(도9)안으로 되돌아 가는 것을 말한다. 보이는 것과 같이, 오일은 플레이트 스택(1)의 동일 측면에서 들어오고 나간다.

도 11 및 12에 나타난 본 발명의 추가적 실시예에서, 어댑터 플레이트(90a, 90b)는 예를 들어 캐스트되고 설명된 기능이 통합되어 있는 포트 어댑터(90)에 의해서 대체된다. 그와 같은 실시예에서, 포트 어댑터(90)는 그리고 나서 환형 씰(70)의 삽입을 가진 납땜된 플레이트 스택(1)에 기계적으로 고정된다. 씰은 자명하게 또한 엔진 하우징에서 리세스의 방향으로 제공되어야 한다. 상기 설명된 실시예에 관련된 추가적 차이로서, 이경우에 오리피스 개구(80)는 오리피스 플레이트를 통해 통로 홀로서 형성되지 않고, 오히려, 소위, 오리피스 플레이트(8)상에 컷-어웨이 포션으로서 형성된다. 엔진 하우징(챔버(100))내에 있는 리세스와 오리피스 플레이트(8) 사이에 사이즈에서 상응하는 차이가 있기 때문에, 상기 컷-어웨이 포션은 오리피스 개구(80)를 제공한다. 도 8 및 9에서는 씰(70)이 오리피스 플레이트(8) 아래에 배치되는 것이 보일 수 있지만, 결과적으로, 도 11에서는, 씰(70)은 오리피스 플레이트(8) 위에 위치된다. 도 11에서 사용되지 않은 약간의 참조 표시때문에, 참조는 도8로 나타나게 된다.

도 12에서, 사실 존재하고 있을지라도, 엔진 케이싱 챔버(100)는 생략되었다.

이러한 실시예에서, 챔버(100)에 있는 플레이트-타입 열교환기(1)를 고정시키기 위해, 어댑터 플레이트(90)와 오리피스 플레이트(8)을 통해 상응하는 구멍을 포함하고, 스크류 또는 기타 등등의 모양으로 상응하는 고정 수단은 제공되고 개략적으로 묘사된다.

2: 유입구 3: 유출구
6: 유입구 챔버 8: 오리피스 플레이트
10: 열교환기 덕트 13: 유출구 챔버
21: 커넥팅 피스 30: 하우징
81: 개구 90: 어댑터 플레이트
91: 공급 덕트 92: 배출 덕트

Claims

제1흐름과 제2흐름사이에서 열을 교환하기 위한 열교환기 유닛에 있어서,
제1흐름 유출구를 갖는 엔진챔버 ;
상기 제1흐름을 전체적으로 받아들이는 제1흐름 유입구와 제1흐름 유입구 챔버를 갖는 어댑터 플레이트 ;
제1오리피스 개구와 제2오리피스 개구를 갖는 오리피스 플레이트 ;
상기 엔진챔버 내에 배치되도록 상기 오리피스 플레이트에 부착되는 플레이트 스택 ;을 포함하고,
서로 인접하는 복수개의 플레이트는 복수개의 제1열교환기 덕트와 복수개의 제2열교환기 덕트를 형성하도록 주변부를 따라 결합되고,
상기 복수개의 제1열교환기 덕트는 상기 플레이트에 형성되는 제1콜렉팅덕트와 제1디스트리뷰터 덕트에 의해서 연결되는 복수개의 플레이트에 의해서 형성되고, 상기 제1디스트리뷰터 덕트는 상기 제2오리피스 개구와 부합되고 상기 제1콜렉팅 덕트는 제1디스트리뷰터 콜렉팅 덕트 개구를 포함하고,
복수개의 제2열교환기 덕트는 복수개의 플레이트로 형성되고, 플레이트로 형성되는 제2콜렉팅 덕트와 제2디스트리뷰터 덕트에 의해서 연결되며,
상기 제1흐름 유입구 챔버는 상기 제1흐름 유입구로부터 제1흐름을 전체적으로 받아들이고 상기 엔진챔버를 향하여 상기 제1오리피스 개구로 상기 제1흐름을 부분적으로 분기하고, 상기 제1흐름의 일부가 상기 플레이트 스택에서 복수개의 제1열교환기 덕트를 통하여 통과하는 동안, 상기 제1흐름의 다른 일부는 상기 엔진챔버내에서 상기 플레이트 스택의 외부면과 접하도록 상기 플레이트 스택을 향하여 제2오리피스 개구로 부분적으로 분기하며,
상기 제1흐름은 상기 제1흐름 유출구의 상향류와 합쳐지고 상기 제1흐름 유출구는 제1흐름 전체를 받아들이는 것을 특징으로 하는 열교환기 유닛.
제1항에 있어서,
상기 제1흐름 유입구와 제1흐름 유입구 챔버는 동일방향으로 제1흐름의 적어도 일부를 안내하는 것을 특징으로 하는 열교환기 유닛.
제1항에 있어서,
상기 제1흐름 유입구 챔버는 상기 플레이트 스택 방향으로 제1흐름을 안내하는 것을 특징으로 하는 열교환기 유닛.
제1항에 있어서,
상기 제1디스트리뷰터 콜렉팅 덕트는 상기 플레이트 스택의 외측공간을 개방하고, 상기 플레이트 스택의 주변과 유체적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 열교환기 유닛.
제1항에 있어서,
상기 제1콜렉팅 덕트 개구는 상기 제1흐름 유입구 챔버와 유체적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 열교환기 유닛.
제1항에 있어서,
상기 제1흐름 유입구 챔버는 상기 제1흐름 유입구로부터 상기 제1디스트리뷰터 덕트측으로 연장하고, 상기 제1흐름 유입구와 인접하는 제1흐름 유입구 챔버의 일부는 상기 제1디스트리뷰터 덕트에 인접하는 제1흐름 유입구 챔버의 일부보다 큰 것을 특징으로 하는 열교환기 유닛.
제1항에 있어서,
상기 제1흐름 유입구 챔버는 상기 제1디스트리뷰터 덕트와 일치하며, 상기 제1흐름 유입구와 일치하는 것을 특징으로 하는 열교환기 유닛.
제1항에 있어서,
상기 플레이트 스택의 주변은 복수개의 플레이트 가장자리에 의해서 경계가 정해지고, 서로 인접하는 플레이트들은 연결되는 것을 특징으로 하는 열교환기 유닛.
제1항에 있어서,
상기 제1오리피스 개구의 가장자리를 덮는 가장자리 보강재를 포함하고, 상기 제1흐름 유입구 챔버는 상기 제1흐름 유입구와 상기 제1오리피스 개구사이에서 연장하는 것을 특징으로 하는 열교환기 유닛.
제9항에 있어서,
상기 가장자리 보강재는 플라스틱 코팅재, 러버칼라, 플라스틱 칼라 또는 메탈 칼라 중 어느 하나 인것을 특징으로 하는 열교환기 유닛.
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엔진챔버로 연장하여 제1쿨란트흐름과 냉각하고자 하는 제2흐름사이에서 열을 교환하도록 엔진챔버에 배치되는 판형 열교환기에 있어서,
제1흐름 유출구를 갖는 엔진챔버의 개구를 둘러싸면서 연장하여 배열되고, 제1흐름 유입구와 제1흐름 유입구 챔버를 갖는 어댑터 플레이트 ;
제1오리피스 개구와 제2오리피스 개구를 갖는 오리피스 플레이트 및
상기 엔진챔버내에 배치되도록 상기 오리피스 플레이트에 부착되는 플레이트 스택 ; 을 포함하고,
서로 인접하는 복수개의 플레이트는 복수개의 제1열교환기 덕트와 복수개의 제2열교환기 덕트를 형성하도록 주변부를 따라 결합되고,
상기 제1흐름 유입구 챔버는 상기 제1흐름 유입구로부터 제1쿨런트 흐름을 전체적으로 받아들이고, 상기 엔진챔버측으로 상기 제1쿨런트 흐름의 제1부분을 상기 제1오리피스 개구로 향하도록 하고, 상기 플레이트 스택내에서 복수개의 제1열교환기 덕트로 상기 제1쿨런트 흐름의 제2부분이 상기 제2오리피스 개구를 향하도록 하며,
상기 제1쿨런트 흐름의 제1부분은 상기 제1쿨런트 흐름의 제2부분이 상기 플레이트 스택내 복수개의 제1열교환기 덕트를 통하여 통과하는 동안 상기 엔진챔버에서 플레이트 스택의 외부면과 접촉하고,
상기 제1쿨런트 흐름은 상기 제1흐름 유출구의 상향류와 합쳐지고 상기 제1흐름 유출구는 제1흐름 전체를 받아들이는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
제29항에 있어서,
상기 복수개의 플레이트는 함께 적층되어 가장자리를 갖는 구유통형(trough-shaped) 플레이트를 갖추고, 상기 구유통형 플레이트의 가장자리는 엔진챔버를 향하는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
제29항에 있어서,
상기 제1오리피스 개구의 가장자리를 덮는 가장자리 보강재를 포함하는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
제31항에 있어서,
상기 가장자리 보강재는 플라스틱 코팅재, 러버칼라(collar), 플라스틱 칼라(collar) 또는 고급 강철 중 어느 하나 인것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
제29항에 있어서,
상기 제1오리피스 개구는 상기 제1흐름 유입구와 일치하는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
제29항에 있어서,
상기 제1오리피스 개구는 상기 제1흐름 유입구 챔버와 상기 엔진챔버사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
쿨런트흐름과 냉각하고자 하는 제2유체사이에서 열을 교환하기 위한 열교환기 시스템에 있어서,
쿨런트흐름 유출구를 포함하는 엔진챔버 ;
클런트흐름 유입구와 쿨런트흐름 유입구 챔버를 갖는 어댑터 플레이트 ;
제1오리피스 개구와 제2오리피스 개구를 갖는 오리피스 플레이트 ;
상기 엔진챔버내에 배치되도록 상기 오리피스 플레이트에 부착되는 플레이트 스택을 포함하고,
서로 인접하는 복수개의 플레이트는 복수개의 제1열교환기 덕트와 복수개의 제2열교환기 덕트를 형성하도록 주변부를 따라 결합되고,
상기 쿨런트흐름 유입구 챔버는 상기 쿨런트흐름 유입구로부터 쿨런트흐름 전체를 받아들이고, 상기 엔진챔버를 향하여 상기 제1오리피스 개구로 쿨런트흐름을 부분적으로 분기하고, 상기 쿨런트흐름의 일부가 상기 플레이트 스택에서 복수개의 제1열교환기 덕트를 통하여 통과하는 동안 상기 쿨런트흐름의 다른 일부는 상기 엔진챔버에서 상기 플레이트 스택의 외부면과 접하도록 상기 플레이트 스택을 향하여 제2오리피스 개구로 부분적으로 분기하며,
부분적인 쿨런트흐름은 상기 쿨런트흐름 유출구의 상향류와 합쳐지고 상기 쿨런트흐름 유출구는 클런트 흐름전체를 받아들이는 것을 특징으로 하는 열교환기 시스템.
제35항에 있어서,
상기 복수개의 제1열교환기 덕트는 출구를 갖는 제1콜렉팅 덕트에 유체적으로 연결되고, 상기 제1콜렉팅 덕트의 출구는 플레이트 스택의 외측에서 상기 쿨런트흐름 유입구 챔버와 상기 쿨런트흐름 유출구 양측에 유체적으로 연결되고, 상기 플레이트 스택의 외측은 상기 제1콜렉팅 덕트의 출구에 의해서 상기 제1열교환기 덕트로부터 유체적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 열교환기 시스템.