KR101800311B1 - 다수의 냉각 회로를 구비한 열교환기 - Google Patents

다수의 냉각 회로를 구비한 열교환기 Download PDF

Info

Publication number
KR101800311B1
KR101800311B1 KR1020150186563A KR20150186563A KR101800311B1 KR 101800311 B1 KR101800311 B1 KR 101800311B1 KR 1020150186563 A KR1020150186563 A KR 1020150186563A KR 20150186563 A KR20150186563 A KR 20150186563A KR 101800311 B1 KR101800311 B1 KR 101800311B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
patterns
heat exchanger
cooling
region
cooling circuit
Prior art date
Application number
KR1020150186563A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170055388A (ko
Inventor
크리스티안 호프만
요세프 마달
다니엘 말로바니
Original Assignee
한온시스템 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한온시스템 주식회사 filed Critical 한온시스템 주식회사
Publication of KR20170055388A publication Critical patent/KR20170055388A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101800311B1 publication Critical patent/KR101800311B1/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/32Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/0408Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/0408Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids
    • F28D1/0426Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids with units having particular arrangement relative to the large body of fluid, e.g. with interleaved units or with adjacent heat exchange units in common air flow or with units extending at an angle to each other or with units arranged around a central element
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/0408Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids
    • F28D1/0426Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids with units having particular arrangement relative to the large body of fluid, e.g. with interleaved units or with adjacent heat exchange units in common air flow or with units extending at an angle to each other or with units arranged around a central element
    • F28D1/0435Combination of units extending one behind the other
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/14Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by endowing the walls of conduits with zones of different degrees of conduction of heat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/007Auxiliary supports for elements
    • F28F9/013Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0082Charged air coolers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0091Radiators
    • F28D2021/0094Radiators for recooling the engine coolant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2215/00Fins
    • F28F2215/04Assemblies of fins having different features, e.g. with different fin densities
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/10Particular pattern of flow of the heat exchange media

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)

Abstract

본 발명은 다수의 냉각 회로를 구비한 열교환기에 관한 것으로서, 본 발명의 과제는 열교환기의 다양한 냉각 회로들에 적합하게 상이한 출력 요건의 유연한 조정이 가능하고, 그리고 간단하면서도 저렴한 비용으로 제조할 수 있는 열교환기를 제공하는 것이다. 상기 과제는 라멜라들이 적어도 2개의 인접한 영역을 구비하고, 각각의 영역에 정해진 패턴 수가 배치되어 있음으로써 해결되며, 이 경우 제 1 영역은 제 1 튜브 열에 배치되어 있고, 제 2 영역은 제 2 튜브 열에 배치되어 있으며, 그리고 상기 패턴 수는 상응하는 영역에 대하여 미리 주어진 열 전달 성능 요건에 의해 결정된다.

Description

다수의 냉각 회로를 구비한 열교환기 {HEAT EXCHANGER WITH SEVERAL COOLING CIRCUITS}
본 발명은 다수의 냉각 회로를 구비한 열교환기에 관한 것으로서, 상기 열교환기는 서로 평행하게 배치된 적어도 하나의 제 1 및 제 2 튜브 열(tube row)을 포함하며, 이 경우 상기 제 1 및 제 2 튜브 열에는 각각 다수의 냉각 튜브(cooling tube)가 배치되어 있고, 상기 냉각 튜브들은 개별 냉각 회로에 속하는, 냉각될 유체에 의해 관류되며, 그리고 이 경우 상기 냉각 튜브들 사이에는 라멜라(lamella)들이 배치되어 있으며, 상기 라멜라들은 공기에 의해 관류되고, 적어도 2개의 인접한 튜브 열의 냉각 튜브들에 걸쳐 연장된다.
예컨대 자동차에 사용되는 내연 기관들의 냉각을 위해서는, 자동차의 엔진룸에 열교환기를 배치하는 방법이 공지되어 있다. 이와 같은 제 1 냉각 회로에서 냉각제는 내연 기관을 관류하여 가열되며, 그리고 후속하는 열교환기 관류 시 다시 냉각된다.
또한, 예를 들면 인터쿨러(intercooler) 또는 배기가스 냉각기 냉각과 관련해서는 자동차의 엔진룸에 제 2 열교환기를 구비한 제 2 냉각 회로를 배치하는 방법이 공지되어 있다.
상기와 같은 열교환기들은 대개 입구측에 배치된 유입 탱크와 출구측에 배치된 배출 탱크로 이루어져 있으며, 이 경우 상기 유입 탱크 내로는 냉각될 냉각제가 유입되고, 그리고 상기 배출 탱크로부터는 열교환기 관류 후 냉각된 냉각제가 배출된다. 통상적으로 상기 유입 탱크와 배출 탱크 사이에는 서로 평행하게 배치되는 다수의 튜브가 배치될 수 있으며, 상기 튜브들은 냉각을 위해 냉각제에 의해 관류된다. 플랫 튜브(flat tube)로도 형성될 수 있는 상기 튜브들 사이에는 열 방출을 향상시키기 위해 소위 라멜라들이 설치되며, 이러한 라멜라들은 공기에 의해 관류될 수 있다. 상기 라멜라들은 멘더링 형상(meandering shape) 또는 기타 이와 유사한 형상을 가질 수 있으며, 예를 들면 그들의 곡선 영역에서 경납땜(hard soldering) 방법으로 하나 또는 2개의 인접한 튜브와 납땜되어 있다. 열교환기의 튜브들과 라멜라들은 이러한 방식에 의해 기계적으로 견고하고 그리고 열전도 방식으로 연결된다.
상이한 성능 요건 또는 열전달률을 갖는 2개의 열교환기의 배치는 복잡한데, 왜냐하면 분리된 2개의 시스템이 엔진룸에 집적되어야 하고 뿐만 아니라 이러한 2개의 시스템이 자동차의 엔진룸에서 사용 가능한 설치 공간을 상당히 감소시키기 때문이다.
상기와 같이 2개의 열교환기에 필요한 설치 공간 및 제조비용을 감소시키기 위해, 선행 기술에는 또한 2개의 열교환기를 하나의 구조 유닛에 집적하는 방식으로 형성하는 것이 공지되어 있다. 상기와 같은 배치는 다중 회로형의 다열 열교환기로(multi-circuit, multi-row heat exchanger)도 표기되는데, 그 이유는 상기와 같은 열교환기들은 다수의 냉각 회로를 포함하고, 그리고 적어도 2열로 배치되어 있기 때문이다.
대체로 2개의 열교환기의 튜브 열들은 공기 유동 방향으로 연이어 배치되며, 그 결과 공기 흐름이 상기 열교환기의 2개의 튜브 열을 차례로 관류한다.
US 2014/0360705 A1호에는, 내연 기관용 제 1 냉각액을 냉각하기 위한 제 1 냉각 회로와 인터쿨러의 제 2 냉각액을 냉각하기 위한 제 2 냉각 회로를 구비하는 열교환기가 공지되어 있다. 냉각 과정들은 2개의 분리된, 그리고 서로 이격되어 배치된 냉각 장치들에서 진행되며, 상기 냉각 장치들은 라멜라들을 갖고 그리고 그 내부에 개별 냉각제가 흐르는 다수의 튜브를 각각 구비하며, 이 경우 상기 라멜라들은 상기 튜브들 사이에 배치되어 있다. 이와 같은 냉각 장치들이 포함되어 있는 자동차의 진행 방향으로 볼 때, 냉각 장치들은, 2개의 냉각 장치의 라멜라들이 공기에 의해 차례로 관류되도록 연이어 배치되어 있다.
공개된 바에 따르면, 라멜라들은 하나의 냉각 장치의 튜브들 사이에서 연장되거나 또는 2개 냉각 장치의 튜브들 사이에서 각각 연장된다.
소위 다열 열교환기 내부에서 2개의 냉각 장치를 결합함으로써, 자동차 엔진룸 내부에서 더 나은 공간 이용이 달성된다. 뿐만 아니라 튜브들 또는 라멜라들을 평행하게 배치함으로써, 2개의 냉각 장치의 관류가 향상되고 외기의 통기 저항이 감소하며, 그에 따라 상기 냉각 장치들의 전체 방열 기능이 향상된다.
US 2010/0044013 A1호의 과제는 더 쉽고 간단하면서도 더 저렴한 비용으로 제조할 수 있는 다수의 냉각 회로용 열교환기를 제공하는 것이다. 이를 위해 열교환기 부품 그룹 내에 2개의 서로 분리된 소위 코어 영역(core area)이 제공되며, 상기 코어 영역들은 각각 다수의 튜브 및 라멜라(냉각 핀(cooling rib))를 갖는다. 상기 코어 영역들은 공기가 라멜라들을 잘 관류할 수 있는 방식으로 내연 기관의 엔진룸 내에 평행하게 그리고 서로 이격된 상태로 설치되어 있다.
설계 및 제조 프로세스로 인해, 열교환기들은 일체형 라멜라들로 구성되며, 이는 상기 열교환기들의 형태 및 길이뿐만 아니라 상호 간격과도 관련된다.
공기와 같은 유체에 의한 열교환기 관류 시 이러한 공기 흐름은 저항을 겪게 된다. 그러므로 열교환기 전후로 유압 차이가 발생한다. 이러한 유압 차이는 압력 강하 또는 공기측 압력 손실로도 표기된다.
선행 기술에 따른 상기와 같은 다중 회로형의 다열 열교환기들의 경우, 미리 주어진 공기측 최대 허용 압력 손실을 준수하면서 정해진 성능 요건에 적합하게 서로 독립적으로 작동하는 열교환기들을 조정할 수 있는 가능성이 제한적이다는 단점이 있다.
본 발명의 과제는 열교환기의 다양한 냉각 회로들에 적합하게 상이한 성능 요건의 유연한 조정이 가능하고, 그리고 간단하면서도 저렴한 비용으로 제조할 수 있는 열교환기를 제공하는 것이다.
상기 과제는 독립 청구항 1에 따른 특징들을 갖는 대상에 의해서 해결된다. 개선예들은 종속 청구항들에 기재되어 있다.
본 발명에서는 열교환기의 개별 영역들 또는 회로들에서 미리 주어진 열 전달 성능 요건에 따라 라멜라들에 삽입되는 패턴을 변경하는 방법이 제안된다. 예를 들어 상기와 같은 열 전달 성능 요건의 수준이 높을 경우에는, 다량의 열을 냉각 회로로부터 열교환기를 통해 방출하거나 혹은 반대로 다량의 열을 열교환기를 통해 냉각 회로로 유입시키는 과정이 필수적이다.
본 발명에서는 열교환기의 2개 또는 다수의 튜브 열의 냉각 튜브에 걸쳐 라멜라를 배치하는 선행 기술에 공지된 배치 방법이 사용되며, 이 경우에는 각각의 튜브 열이 다른 냉각 회로에 할당될 수 있다.
상기와 같은 라멜라들에는 열교환기의 기능성을 향상시키는 패턴들이 삽입된다. 상기와 같은 패턴들은 대개 라멜라 내에 천공되거나 압연된다. 적어도 부분적인 재료 분출 또는 에어 슬롯(air slot)으로 인해 공기가 라멜라의 제 1 측면에서 제 2 측면으로 흐를 수 있다. 상기 패턴들은 예컨대 개방된 상태로 있는 창문(window) 또는 플랩(flap) 형태로 설계될 수 있으며, 그리고 라멜라에 걸쳐 규칙적인 간격으로 반복될 수 있다.
상이한 열 전달 성능 요건을 달성하기 위해 선행 기술에 공지된 라멜라 밀도 변경, 즉 서로 인접한 2개의 라멜라의 간격 변경 대신 본 발명에서는, 라멜라(라멜라 잴루지(lamella jalousie))의 여러 영역들에서 패턴을 변경 배치하여 라멜라들의 열 전달을 조정하는 방법이 제안된다.
대체로 상기와 같은 패턴들은, 최소 재료 소비에서 최대로 가능한 열 전달이 보장되도록 설계된다. 이러한 것은 열교환기를 통한 공기측 최대 압력 손실과 결부되어 있다. 본 발명에 따르면, 수요에 상응하게 한 영역에 최대로 배치할 수 있는 패턴 수가 감소되며, 이 경우 패턴 수 감소에 따라 공기측 압력 손실도 감소된다. 이러한 방식에 의해 일정한 라멜라 밀도에서, 라멜라의 개별 영역들 또는 부분 영역들 그리고 그와 더불어 개별 냉각 회로들의 출력이 변할 수 있다. 네트 깊이(net depth)는 낮게 그리고 시리즈 내 실행 가능성(feasibility)에 대한 부정적인 영향 없이 유지된다.
라멜라들 상호 간의 간격을 묘사하는 라멜라 밀도가 일정할 경우, 다수의 인접한 튜브 열에 걸쳐 연장되는 라멜라들에서 패턴들이 변경된다. 가능한 패턴 변경으로는 크기 및 형태뿐만 아니라 패턴들 상호 간의 간격 그리고 하나의 라멜라 상의 또는 상기 라멜라의 부분 영역 상의 패턴 수도 언급된다.
그러므로 예를 들면, 열 전달 성능 요건의 수준이 높은 라멜라의 제 1 부분 영역에는 상기 라멜라 상에 다수의 또는 가능한 최대 패턴 수가 배치될 수 있다.
열 전달 성능 요건의 수준이 낮은 제 2 부분 영역에서는 단지 소수의 또는 서로 더 멀리 이격되어 배치된 패턴들이 배치된다.
따라서 상이한 성능 요건을 갖는 다수의 튜브 열에 걸쳐 연장되는 라멜라의 여러 부분 영역들이 상이한 열전달률을 가질 수 있다.
하나의 라멜라의 부분 영역 수는 2개로 제한되지 않는다. 예컨대 서로 평행하게 배치된 3개의 튜브 열을 갖는 열교환기의 경우, 라멜라가 3개의 부분 영역으로 세분된다.
바람직하게 하나의 라멜라 상의 부분 영역 수는 열교환기의 서로 평행하게 배치된 튜브 열 수에 상응한다.
라멜라의 한 부분 영역에 배치되는 패턴들은 상호 동일한 간격으로 서로 나란히 배치될 수 있다. 대안적으로 하나의 부분 영역에서 패턴들 상호 간의 간격은 상응하는 부분 영역에 있는 패턴 수에 의해서도 좌우될 수 있다. 그러므로 한 부분 영역에 소수의 패턴이 배치될 경우 간격이 더 넓게 선택될 수 있으며, 따라서 이용 가능한 전체 영역에 걸쳐 패턴의 균등 분포가 이루어질 수 있다.
대안적으로는 제조로 인해 미리 주어진 패턴들 상호 간의 최소 간격이 유지될 수 있으며, 이 경우 패턴들은 부분 영역의 한 섹션에만 삽입되고, 나머지 부분 영역은 패턴을 갖지 않는다. 상기와 같은 패턴 그룹은 또 다른 분포 유형에서 2개 또는 다수의 하위 그룹으로 분할될 수 있다. 이러한 방식으로 예를 들면 상기 패턴들의 3개의 그룹이 하나의 라멜라 부분 영역에 배치될 수 있으며, 이 경우 그룹들 사이 영역은 패턴을 갖지 않는다.
바람직하게는 2개의 인접 배치된 라멜라의 부분 영역들이 동일한 라멜라 패턴 또는 동일한 패턴 수를 갖는다. 그러므로 예를 들면 라멜라의 제 1 부분 영역들이 최대로 가능한 패턴 수로 구성되며, 반면에 라멜라의 제 2 및 제 3 부분 영역에서는 감소된 수의 패턴이 제공된다. 뿐만 아니라 상기 제 2 및 제 3 부분 영역의 패턴들은 2개의 그룹으로 분할될 수 있다.
제 1 튜브 열과 상기 제 1 튜브 열에 인접 배치된 제 2 튜브 열은 제 1 냉각 회로의 구성 요소이다. 다중 회로형의 다열 열교환기들의 경우, 예를 들면 인접한 2개 또는 다수의 튜브 열이 하나의 공동 냉각 회로로 결합될 수 있다. 다수의 튜브 열이 예를 들면 내연 기관의 하나의 냉각 회로로 통합됨으로써, 높은 수준의 열 전달 성능 요건이 충족될 수 있으며, 이 경우 열교환기는 공간 절약적인 콤팩트한 유닛으로 지속된다.
그러므로 예를 들면 3개의 튜브 열을 갖는 열교환기에서 제 1 및 제 2 튜브 열은 내연 기관의 냉각 회로의 구성 요소일 수 있고, 반면에 제 3 튜브 열은 인터쿨러의 냉각 회로에 할당된다. 특정 냉각 회로들에 대한 정해진 튜브 열의 고정 할당 또는 튜브 열 수 제한은 본 발명에 의해서는 나타나지 않는다.
라멜라 제조 프로세스에 있어서는 라멜라들 내 패턴을 규칙적인 형태와 크기로 설계하고 그리고 동일한 패턴 간격으로 설계하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나 기본적으로 라멜라의 2개의 인접한 패턴이 상이한 형태 또는 크기를 가질 수도 있으며, 예를 들면 이와 같은 설계 경우는 이러한 설계에 의해 공기에 의한 열교환기의 관류가 개선되는 경우이다.
2개의 인접한 그룹의 개별 패턴들은 패턴의 형태 및 치수가 동일하거나 상이한 방식 모두로 설계될 수 있다.
라멜라 내에 삽입된 패턴들은 쉽게 개방되는 플랩 또는 도어(door) 형태를 갖는다. 예를 들면 반원형, 삼각형, 정사각형, 직사각형 및 기타 이와 유사한 다른 형태도 패턴으로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들의 또 다른 세부 사항들, 특징들 및 장점들은 관련 도면을 참조하는 실시예들에 대한 하기의 상세한 설명으로부터 드러난다. 도면에 대한 설명:
도 1은 선행 기술에 따른 다중 회로형의 다열 열교환기를 발췌하여 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 라멜라 패턴에 대한 다수의 예이며, 그리고
도 3은 다수의 라멜라 상에 삽입된 다양한 패턴을 도시한 사시도이다.
도 1은 선행 기술에 따른 열교환기(1)의 발췌 단면도를 도시한다. 상기 실례는 웨브(web)에 의해 서로 분리된 2개의 유입 탱크(2a 및 2b)를 도시하며, 이 경우 상기 유입 탱크들 내에는 제 1 및 제 2 냉각제 순환계의 각각 냉각될 냉각제가 유입된다. 도시된 예에서 열교환기(1)의 제 1 냉각제 순환계는 내연 기관을 냉각하기 위한 냉각 회로이고, 제 2 냉각제 순환계는 인터쿨러용 회로일 수 있다.
제 1 유입 탱크(2a)를 통해 유입되는 제 1 냉각 회로의 냉각제는 제 1 냉각제 순환계의 도시된 2개의 튜브 열(3a 및 3b)로 분할되어 상기 2개의 튜브 열을 관류하며, 이러한 경우 상기 냉각제는 냉각된다. 상기 튜브 열(3a 및 3b)들 다음에 후속하는 제 1 배출 탱크는 도면에 도시되진 않았지만, 제 1 냉각제 순환계의 냉각된 냉각제는 상기 제 1 배출 탱크를 통해 열교환기(1)를 벗어난다.
제 2 유입 탱크(2b)를 통해 유입되는 제 2 냉각 회로의 냉각제는 제 2 냉각제 순환계의 도시된 튜브 열(3c)을 통해 전달되고, 상기 튜브 열을 관류하여 냉각된다. 이 경우에도 마찬가지로 상기 튜브 열(3c) 다음에 후속하는 제 2 배출 탱크가 도면에 도시되진 않았지만, 제 2 냉각제 순환계의 냉각된 냉각제는 상기 제 2 배출 탱크를 통해 열교환기(1)를 벗어난다.
대체로 냉각 튜브들 사이에 배치된 라멜라(4)들(도 1에는 상기 라멜라(4)들 중 단 하나의 라멜라만 예시적으로 점선 표시로 도시됨)은, 이러한 라멜라(4)가 3개의 모든 튜브 열(3a, 3b 및 3c)에 걸쳐 연장되는 방식으로 설계될 수 있다. 예컨대 2개의 튜브 열에 걸쳐 연장되는 상기와 같은 라멜라 구조는 US 2014/0360705 A1호에 공지되어 있다.
상기와 같은 라멜라(4)들에는 열교환 기능을 향상시키기 위해 소위 패턴(5)들이 삽입된다. 상기 패턴(5)들은 라멜라 잴루지(영문 약칭: Fin louvre patter) 또는 에어 슬롯으로도 표기되며, 부분적인 재료 분출 또는 소위 천공 또는 압연된 창문 형태로 구현될 수 있다.
상기 패턴(5)들은 대체로 라멜라(4)의 길이에 걸쳐 동일한 크기 및 동일한 상호 간격으로 삽입된다. 본 발명에 따르면, 미리 주어진 성능 요건을 토대로 하나의 라멜라(4) 상에 있는 패턴(5)들이 상기 라멜라(4)의 여러 부분 영역(6)들에서의 열 전달에 적합하게 조정된다.
도 2에는 하나의 라멜라 상에 삽입되는 본 발명에 따른 패턴에 대한 다수의 예가 도시되어 있다. 적층식으로 배치된 7개의 라멜라(4)가 도시되어 있으며, 이 경우 숫자 1 내지 7은 패턴 예의 번호를 의미한다. 상기 라멜라(4) 각각은 다중 회로형의 다열 열교환기(1)의 3개의 튜브 열(3a, 3b 및 3c)에 걸쳐 연장되며, 따라서 예에서 3개의 상이한 부분 영역(6a, 6b 및 6c)을 갖는다. 그러므로 상기 부분 영역(6a 및 6b)들은 내연 기관의 제 1 냉각제 순환계에 속할 수 있고, 반면에 상기 부분 영역(6c)은 인터쿨러의 냉각 회로에 속한다. 상기와 같은 배열 또는 할당으로 제한되지는 않는다.
맨 위에 도시된 라멜라(4)의 패턴 예 1의 경우, 부분 영역(6a, 6b 및 6c)들에서의 열 전달 성능 요건이 동일하다. 이 때문에 3개의 모든 부분 영역에 동일한 크기의 패턴(5) 수가 삽입되어 최대 열전달률이 달성된다.
패턴 예 2의 경우, 3개의 모든 부분 영역(6a, 6b 및 6c)에서 열 전달 성능 요건의 수준이 제 1 패턴 예보다 더 낮다. 이러한 이유로 각각의 부분 영역(6a, 6b 및 6c)에서 필요한 패턴(5) 수가 감소된다. 따라서 필요한 열전달률 달성이 보장된다. 뿐만 아니라 패턴(5) 수 감소에 의해 공기측 압력 손실이 감소된다.
패턴 예 1의 경우보다 필요한 패턴(5) 수가 더 적기 때문에 상기 패턴(5)은 더 적은 부분 영역(6a, 6b 또는 6c)의 표면적을 점유한다. 그러므로 예를 들면, 부분 영역(6a, 6b 및 6c)마다 2개의 그룹(7)으로 분할할 수 있는, 도 2의 패턴 예 2에 도시된 패턴(5) 분할 가능성이 주어진다. 이 경우 패턴 수를 도시된 2개의 그룹(7)으로 균등 분할할 필요는 없다.
패턴 예 2와 비교하여 추가된 성능 요건 감소와 관련된 패턴(5) 수의 추가 감소 방법은 패턴 예 3에 도시되어 있다.
패턴 예 4 내지 7에서는 부분 영역(6a, 6b 및 6c)들 사이 열 전달 성능 요건이 적어도 부분적으로 상이하다. 예컨대 패턴 예 4에서는 상기와 같은 성능 요건이 부분 영역(6c)으로부터 출발하여 부분 영역(6a)을 거쳐 부분 영역(6b)으로 갈수록 감소되며, 그리고 각각 배치된 패턴(5)의 수도 감소한다.
패턴 예 6에서는 패턴 예 5에 비해 부분 영역(6a 및 6c)에서의 성능 요건이 감소하고, 반면에 부분 영역(6b)에서 성능 요건이 증가한다. 그에 상응하게 부분 영역(6a 및 6c)들에는 더 적은 수의 패턴(5)이 배치되어 있다. 부분 영역(6b)은 더 많은 수의 패턴(5)을 갖는다.
패턴 예 7의 경우 부분 영역(6a 및 6c)들의 성능 요건 그리고 또한 패턴(5)의 수가 패턴 예 6의 성능 요건과 패턴 수에 상응하며, 이 경우 부분 영역(6b)의 성능 요건과 패턴(5) 수는 패턴 예 5와 동일하다.
모든 냉각 회로에서 동일하게 높은 수준의 성능 요건을 갖는 열교환기(1)의 경우, 예를 들면 패턴 예 1에 도시된 다수의 라멜라(4)가 튜브 열들 사이에 서로 평행하게 배치된다. 이와 같은 라멜라(4)들의 평행 배치는 라멜라(4) 상호 간의 통상적인 밀도로 이루어진다.
냉각 회로들에서 성능 요건이 상이하게 미리 주어지는 열교환기(1)의 경우, 예를 들면 패턴 예 4에 도시된 라멜라(4)들이 삽입될 수 있다.
더 나은 도시를 위해, 도 2에 도시된 라멜라(4)들의 패턴 예 1 내지 7은 사시도로 도시되어 있다.
본 발명은 더 적은 설치 공간과 중량을 갖는 열교환기(1)를 제공한다. 뿐만 아니라, 추가 부품들이 필요하지 않기 때문에 열교환기(1)의 제조 및 조립 비용이 낮게 유지된다.
1: 열교환기
2: 유입 탱크
3: 튜브 열
4: 라멜라
5: 패턴/에어 슬롯
6: 부분 영역
7: 그룹

Claims (8)

  1. 다수의 냉각 회로를 구비한 열교환기(1)로서,
    상기 열교환기가 서로 평행하게 배치된 적어도 하나의 제 1 및 제 2 튜브 열(tube row)(3a, 3b)을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 튜브 열(3a, 3b)에는 각각 다수의 냉각 튜브(cooling tube)가 배치되어 있으며, 상기 냉각 튜브들은 개별 냉각 회로에 속하는, 냉각될 유체에 의해 관류되며, 그리고 상기 냉각 튜브들 사이에는 라멜라(lamella)(4)들이 배치되어 있고, 상기 라멜라들은 공기에 의해 관류되며, 적어도 2개의 인접한 튜브 열(3a, 3b)의 냉각 튜브들에 걸쳐 연장되는, 열교환기(1)에 있어서,
    제 3 튜브 열(3c)이 상기 제 1 또는 제 2 튜브 열(3a, 3b)에 대해 평행하게 배치되어 있고,
    상기 라멜라(4)들이 복수의 인접한 영역(6a, 6b, 6c)을 갖고, 각각의 영역(6a, 6b, 6c)에 정해진 수의 패턴(5)이 배치되어 있으며, 이 경우 제 1 영역(6a)은 제 1 튜브 열(3a)에 배치되어 있고, 제 2 영역(6b)은 제 2 튜브 열(3b)에 배치되어 있으며, 그리고 패턴 수는 상응하는 영역(6a, 6b, 6c)에 대하여 미리 주어진 열 전달 성능 요건에 의해 결정되고,
    상기 라멜라(4)의 2개의 인접한 패턴(5)이 상이한 형태 및 크기를 가지고,
    인접 배치된 상기 제 1 및 제 2 튜브 열(3a, 3b)이 제 1 냉각 회로와 연결되며,
    상기 제 1 냉각 회로는 제 3 튜브 열(3c)에 대응하는 제 2 냉각 회로보다 고온의 냉각 회로이고,
    제 3 영역(6c)으로부터 출발하여 제 1 영역(6a)을 거쳐 제 2 영역(6b)으로 갈수록 각 부분 영역에 배치된 패턴(5)의 수가 감소하여, 제 3 영역(6c)의 패턴의 밀도가 제 1 영역(6a) 및 제 2 영역(6b) 전체의 패턴의 밀도보다 높은 것을 특징으로 하는, 열교환기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 튜브 열(3c)은 제 2 냉각 회로와 연결된 것을 특징으로 하는, 열교환기.
  6. 삭제
  7. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 라멜라(4)와 패턴(5)들의 2개의 인접한 그룹이 상이한 형태 및 크기를 갖는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
  8. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 패턴(5)들이 플랩(flap) 또는 도어(door) 형태로 배치된 것을 특징으로 하는, 열교환기.


KR1020150186563A 2015-11-11 2015-12-24 다수의 냉각 회로를 구비한 열교환기 KR101800311B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015119408.2A DE102015119408A1 (de) 2015-11-11 2015-11-11 Wärmetauscher mit mehreren Kühlkreisen
DE102015119408.2 2015-11-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170055388A KR20170055388A (ko) 2017-05-19
KR101800311B1 true KR101800311B1 (ko) 2017-12-20

Family

ID=58584458

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150186563A KR101800311B1 (ko) 2015-11-11 2015-12-24 다수의 냉각 회로를 구비한 열교환기

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10222136B2 (ko)
KR (1) KR101800311B1 (ko)
DE (1) DE102015119408A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018103412A1 (de) 2018-02-15 2019-08-22 Volkswagen Aktiengesellschaft Wärmetauscher

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001330387A (ja) * 2000-03-16 2001-11-30 Denso Corp 複式熱交換器

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2123195B1 (ko) * 1971-01-28 1973-12-07 Chausson Usines Sa
US4693307A (en) * 1985-09-16 1987-09-15 General Motors Corporation Tube and fin heat exchanger with hybrid heat transfer fin arrangement
JPS62107273U (ko) 1985-12-20 1987-07-09
JP2786702B2 (ja) * 1989-12-07 1998-08-13 昭和アルミニウム株式会社 複式一体型熱交換器
US5992514A (en) * 1995-11-13 1999-11-30 Denso Corporation Heat exchanger having several exchanging portions
EP0881450B1 (en) * 1996-12-04 2003-03-05 Zexel Valeo Climate Control Corporation Heat exchanger
US6209628B1 (en) * 1997-03-17 2001-04-03 Denso Corporation Heat exchanger having several heat exchanging portions
JPH11294984A (ja) * 1998-04-09 1999-10-29 Zexel:Kk 並設一体型熱交換器
JP4379967B2 (ja) * 1999-03-30 2009-12-09 株式会社デンソー 複式熱交換器
JP4482991B2 (ja) * 1999-12-14 2010-06-16 株式会社デンソー 複式熱交換器
DE102004051205A1 (de) * 2004-10-20 2006-05-04 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmetauscheranordnung
KR100812500B1 (ko) 2006-06-19 2008-03-11 주식회사 두원공조 복합 열교환기의 일체형 핀
US20100200195A1 (en) * 2007-04-12 2010-08-12 Automotivethermotech Gmbh High-performance heat exchanger for automotive vehicles, and heating/air-conditioning device including a high-performance heat exchanger
KR20100023600A (ko) 2008-08-22 2010-03-04 현대자동차주식회사 자동차의 라디에이터
DE102013114872B4 (de) 2013-06-07 2023-09-21 Halla Visteon Climate Control Corp. Kühler für Fahrzeug

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001330387A (ja) * 2000-03-16 2001-11-30 Denso Corp 複式熱交換器

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015119408A1 (de) 2017-05-11
US20170131038A1 (en) 2017-05-11
KR20170055388A (ko) 2017-05-19
US10222136B2 (en) 2019-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101260765B1 (ko) 증발기
KR20000077372A (ko) 열교환기
US20080078537A1 (en) Multi-zone heat exchangers with separated manifolds
US20030188857A1 (en) Heat exchanger for exchanging heat between internal fluid and external fluid and manufacturing method thereof
JP2010175241A (ja) 2種類の流体のための熱交換器、特に空調装置のための蓄積蒸発器
US20140374072A1 (en) Kit for a heat exchanger, a heat exchanger core, and heat exchanger
KR101800311B1 (ko) 다수의 냉각 회로를 구비한 열교환기
EP3138710A1 (en) Integrated module of evaporator-core and heater-core for air conditioner
JP2018105593A (ja) エバポレータ
JP2014526415A (ja) 自動車の空調回路用の多層蒸発器
KR102609386B1 (ko) 열교환기 및 이를 포함하는 차량용 공조장치
US20170114710A1 (en) Variable air fin geometry in a charge air cooler
KR101075164B1 (ko) 열교환기
EP3332204B1 (en) Heat exchanger and vehicle air-conditioning system
KR20080076223A (ko) 성능 개선형 멀티코어 타입의 열교환기
WO2020245836A1 (en) Ccf heater core assembly
JP2019190685A (ja) 冷却ユニット
KR20080019953A (ko) 2열 열교환기
KR101186552B1 (ko) 열교환기
KR102644177B1 (ko) 일체형 열교환기
US20240167773A1 (en) Corrugated fin for heat exchanger
US20220196334A1 (en) A heat exchanger
KR20180035346A (ko) 차량 공조장치의 다단 코어 컨덴서
KR101082475B1 (ko) 열교환기
KR20240084182A (ko) 열교환기

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant