KR101946480B1 - 열 팽창 특징부를 갖는 열 교환기 엘리먼트 - Google Patents

열 팽창 특징부를 갖는 열 교환기 엘리먼트 Download PDF

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Abstract

컴비네이션 열 교환기는, 제 1 열 교환기 어셈블리 및 제 2 열 교환기 어셈블리를 포함한다. 제 1 열 교환기 어셈블리는, 제 1 단부 탱크, 제 2 단부 탱크, 및 제 1 방향에서 종방향으로 연장되는 복수의 제 1 열 교환기 튜브들을 포함하는 제 1 열 교환기 코어를 포함한다. 제 2 열 교환기 어셈블리는, 제 3 단부 탱크, 제 4 단부 탱크, 및 제 1 방향에서 종방향으로 연장되는 복수의 제 2 열 교환기 튜브들을 포함하는 제 2 열 교환기 코어를 포함한다. 제 1 커플링은, 제 1 단부 탱크에 견고하게 커플링되는 제 1 부착부, 제 3 단부 탱크에 견고하게 커플링되는 제 2 부착부, 및 제 1 부착부와 제 2 부착부 사이에서 연장되는 열 팽창부를 포함한다. 제 1 커플링은, 제 1 방향에서 제 1 단부 탱크와 제 3 단부 탱크 사이 상대적인 병진운동을 허용하도록 구성된다.

Description

열 팽창 특징부를 갖는 열 교환기 엘리먼트{HEAT EXCHANGER ELEMENT WITH THERMAL EXPANSION FEATURE}
본 개시는, 적어도 2개의 열 교환기 어셈블리들을 포함하는 컴비네이션 열 교환기에 대한 커플링에 관한 것이고, 더 구체적으로는, 적어도 2개의 열 교환기 어셈블리들 사이에 형성되는 다양한 정도의 열 팽창을 수용하기 위한 열 팽창 특징부를 갖는 커플링에 관한 것이다.
컴비네이션 타입 열 교환기를 형성하는 것은 공지되어 있고, 여기서 공통 유체가, 한 쌍의 열 교환기 코어들과 열 교환 관계로 배치되고, 열 교환기 코어 각각은 복수의 이격된 열 교환 튜브들을 포함한다. 일부 경우들에서, 단일 공통 입구 매니폴드 탱크 및 단일 공통 출구 매니폴드 탱크가 열 교환기 코어들 각각과 유체 소통하는 한편, 제 1 열 교환기 코어와 연관된 제 1 유체를 제 2 열 교환기 코어와 연관된 제 2 유체로부터 분리시키기 위해, 매니폴드 탱크들 각각 내에 배플(baffle) 또는 다른 분리 수단을 추가로 포함한다. 이러한 배열은 유리하게는, 각각의 개별적인 열 교환기 코어의 열 교환 튜브들 사이에서 공통 유체가 통과하도록 허용하면서, 제 1 유체 및 제 2 유체 각각과 동시에 열을 교환한다. 따라서, 컴비네이션 열 교환기의 패키징 크기가 최소화된다.
그러나, 제 1 유체 및 제 2 유체가 상이한 온도들을 가져서, 공통 매니폴드 탱크들 중 하나에 형성되는 각각의 챔버가 탱크의 인접 챔버와는 상이한 온도에 노출되게 되는 경우, 컴비네이션 타입 열 교환기의 이용과 연관된 하나의 문제가 발생한다. 이러한 온도 차이는, 분리된 챔버들 각각에서 발생하는 다양한 정도의 열 팽창을 초래한다. 이러한 다양한 정도의 열 팽창은, 매니폴드 탱크들 중 하나의 일부가 그와 동일한 매니폴드 탱크의 인접 부분에 비해 팽창 또는 수축하여, 고장을 초래할 수 있는 매니폴드 탱크의 국부화된 변형을 초래하는 경우, 고장을 초래할 수 있다.
따라서, 컴비네이션 타입 열 교환기 내에서 열 팽창의 문제에 대한 하나의 솔루션은, 각각의 매니폴드 탱크들의 각각의 챔버를, 각각의 열 교환기 코어들 중 오직 하나와만 연관된 별개의 매니폴드 탱크로 완전히 또는 부분적으로 분리시키는 것이다. 그 다음, 별개의 매니폴드 탱크들 각각은, 탱크들 사이의 원하는 관계를 유지하기 위해, 함께 커플링되어야 한다. 이러한 컴비네이션 열 교환기들은, 별개의 매니폴드 탱크들을 커플링시키기 위한 기계적 부착 구조들을 활용하지만, 기계적 부착 구조들을 불필요한 중량을 추가하고, 추가적이고 복잡한 제조 단계들을 요구하고, 커플링된 매니폴드 탱크들 사이에서 추가적인 고장 메커니즘들을 초래할 수 있다.
따라서, 컴비네이션 열 교환기의 한 쌍의 인접 열 교환기 코어들 사이의 열 팽창을 수용하기 위한 열 팽창 수용 특징부를 구비한 커플링을 갖는 컴비네이션 열 교환기를 제공하는 것이 바람직하고, 여기서, 커플링은, 컴비네이션 열 교환기의 제조의 용이성을 증진시키는 단순화된 구조를 갖는다.
본 개시에 따르면, 놀랍게도, 제 2 열 교환기 코어에 대한 제 1 열 교환기 코어의 열 팽창을 수용하도록 구성되는 적어도 하나의 커플링을 포함하는 컴비네이션 열 교환기가 발견되었다.
본 개시의 일 실시예에서, 컴비네이션 열 교환기는, 제 1 유체를 수용하기 위한 제 1 열 교환기 어셈블리, 제 2 유체를 수용하기 위한 제 2 열 교환기 어셈블리 및 제 1 커플링을 포함한다. 제 1 열 교환기 어셈블리는, 제 1 단부 탱크, 제 2 단부 탱크, 및 제 1 단부 탱크와 제 2 단부 탱크 사이에서 연장되고, 제 1 방향에서 종방향으로 연장되는 복수의 평행하게 연장되는 제 1 열 교환기 튜브들을 포함하는 제 1 열 교환기 코어를 포함한다. 제 2 열 교환기 어셈블리는, 제 3 단부 탱크, 제 4 단부 탱크, 및 제 3 단부 탱크와 제 4 단부 탱크 사이에서 연장되고, 제 1 방향에서 종방향으로 연장되는 복수의 평행하게 연장되는 제 2 열 교환기 튜브들을 포함하는 제 2 열 교환기 코어를 포함한다. 제 1 커플링은, 제 1 단부 탱크에 커플링되는 제 1 부착부, 제 3 단부 탱크에 커플링되는 제 2 부착부, 및 제 1 부착부와 제 2 부착부 사이의 열 팽창부를 포함한다. 열 팽창부는, 제 1 단부 탱크와 제 3 단부 탱크 사이에서 상대적인 이동을 허용하도록 구성된다.
컴비네이션 열 교환기를 제조하는 방법이 또한 개시된다. 방법은, 컴비네이션 열 교환기의 복수의 컴포넌트들을 제공하는 단계 ―복수의 컴포넌트들은, 제 1 단부 탱크, 제 2 단부 탱크, 제 3 단부 탱크, 제 4 단부 탱크, 복수의 제 1 열 교환기 튜브들, 복수의 제 2 열 교환기 튜브들, 및 제 1 커플링을 포함하고, 제 1 커플링은, 제 1 부착부, 제 2 부착부, 및 제 1 부착부와 제 2 부착부 사이의 열 팽창부를 포함함―; 복수의 컴포넌트들을 서로에 대해 위치시키는 단계 ―위치시키는 단계는, 복수의 제 1 열 교환기 튜브들을 제 1 단부 탱크와 제 2 단부 탱크 사이에 위치시키는 단계, 복수의 제 2 열 교환기 튜브들을 제 3 단부 탱크와 제 4 단부 탱크 사이에 위치시키는 단계, 제 1 부착부를 제 1 단부 탱크에 인접하게 위치시키는 단계, 및 제 2 부착부를 제 3 단부 탱크에 인접하게 위치시키는 단계를 포함함―; 및 위치시키는 단계에 후속하는 단일 제조 프로세스에서 복수의 컴포넌트들을 서로 커플링시키는 단계를 포함하고, 복수의 컴포넌트들을 커플링시키는 단계는, 복수의 제 1 열 교환기 튜브들을 제 1 단부 탱크 및 제 2 단부 탱크 각각에 커플링시키는 단계, 복수의 제 2 열 교환기 튜브들을 제 3 단부 탱크 및 제 4 단부 탱크 각각에 커플링시키는 단계, 제 1 부착부를 제 1 단부 탱크에 커플링시키는 단계, 및 제 2 부착부를 제 3 단부 탱크에 커플링시키는 단계를 포함한다.
본 개시의 상기 이점들 뿐만 아니라 다른 이점들은, 특히 이하 설명되는 도면들의 관점에서 고려되는 경우, 하기 상세한 설명으로부터 당업자들에게 쉽게 자명해질 것이다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 제 1 커플링 및 제 2 커플링을 갖는 컴비네이션 열 교환기의 측면도이다.
도 2는, 도 1의 제 1 커플링의 부분 측면도이다.
도 3은, 도 1 및 도 2의 제 1 커플링의 사시도이다.
도 4는, 도 1 내지 도 3의 제 1 커플링의 단면 상에 작용하는 제 1 벤딩(bending) 모멘트에 대한, 그 단면의 배열을 예시하는 개략도이다.
도 5는, 도 1 내지 도 3의 제 1 커플링의 단면 상에 작용하는 제 2 벤딩 모멘트에 대한, 그 단면의 배열을 예시하는 개략도이다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 아치형 부분들을 포함하는 커플링을 갖는 컴비네이션 열 교환기의 단부 탱크의 측면에 부착하기 위한 커플링의 부분 측면도이다.
도 7은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 아치형 부분들을 포함하는 컴비네이션 열 교환기의 단부 탱크의 단부면에 부착하기 위한 커플링의 부분 측면도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기계적 부착 특징부를 포함하는 커플링의 부분 측면도이다.
도 9는, 라인 9-9를 따라 취해진, 도 8의 커플링의 부분 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기계적 부착 특징부를 포함하는 커플링의 부분 측면도이다.
도 11은, 라인 11-11을 따라 취해진, 도 10의 커플링의 정면 단면도이다.
도 12는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제 1 커플링 및 제 2 커플링을 포함하는 컴비네이션 열 교환기의 측면도이다.
하기 상세한 설명 및 첨부된 도면들은 본 발명의 다양한 예시적인 실시예들을 설명하고 예시한다. 설명 및 도면들은, 당업자가 본 발명을 실시 및 이용할 수 있게 하도록 기능하고, 본 개시, 적용 또는 이용들을 제한하려는 의도가 아니다.
도 1은, 제 1 열 교환기 어셈블리(20) 및 제 2 열 교환기 어셈블리(50)를 포함하는 컴비네이션 열 교환기(10)를 예시한다. 제 1 열 교환기 어셈블리(20)는, 어셈블리의 제 1 단부(27)에 배치되는 제 1 단부 탱크(26) 및 어셈블리의 제 2 단부(33)에 배치되는 제 2 단부 탱크(32)를 포함한다. 제 1 열 교환기 코어(40)는 제 1 단부 탱크(26)와 제 2 단부 탱크(32) 사이에서 연장된다. 제 2 열 교환기 어셈블리(50)는, 어셈블리의 제 1 단부(57)에 배치되는 제 3 단부 탱크(56) 및 어셈블리의 제 2 단부(63)에 배치되는 제 4 단부 탱크(62)를 포함한다. 제 2 열 교환기 코어(70)는 제 3 단부 탱크(56)와 제 4 단부 탱크(62) 사이에서 연장된다. 단부 탱크들(26, 32, 56, 62)은, 유체를 수용하거나, 제 1 열 교환기 코어(40) 또는 제 2 열 교환기 코어(70) 중 하나에 유체를 분배하기 위한 매니폴드 탱크들로 동작한다.
컴비네이션 열 교환기(10)는 자동차에서의 이용을 위해 구성될 수 있고, 여기서, 비제한적인 예로서, 자동차의 차 안 또는 자동차의 운전 시스템과 연관된 냉각 컴포넌트들에 공조 제어를 제공하는 것을 포함하는, 자동차의 다양한 기능들을 수행하기 위해 상이한 유체들이 이용되는 경우, 이러한 유체들은 가열 또는 냉각된다. 따라서, 제 1 열 교환기 어셈블리(20)는 제 1 유체를 수용할 수 있는 한편, 제 2 열 교환기 어셈블리(50)는 제 2 유체를 수용할 수 있다. 일부 애플리케이션들에서, 제 1 유체 및 제 2 유체는, 실질적으로 상이한 조성들 및 특성들을 갖는 완전히 독립적인 유체들이다. 제 1 유체 및 제 2 유체는, 자동차의 공통 시스템과 연관될 수 있거나, 또는 제 1 유체 및 제 2 유체는 자동차의 별개의 시스템들과 연관될 수 있다. 다른 애플리케이션들에서, 공통 유체는, 제 1 열 교환기 어셈블리(20) 및 제 2 열 교환기 어셈블리(50) 각각을 통해 순환될 수 있지만, 공통 유체는, 제 2 열 교환기 어셈블리(50)에 비해 제 1 열 교환기 어셈블리(20)에 직면하는 경우 상이한 물리적 특성들을 가질 수 있다. 예를 들어, 공통 유체는, 냉난방 환기(HVAC) 시스템의 나머지 부분에 대한 제 1 열 교환기 어셈블리(20) 및 제 2 열 교환기 어셈블리(50) 각각의 위치로 인해, 제 2 열 교환기 어셈블리(50)에 직면하는 경우에 비해 제 1 열 교환기 어셈블리(20)에 직면하는 경우 상이한 온도를 갖는, HVAC 시스템에서 이용하기 위한 냉매일 수 있다. 컴비네이션 열 교환기(10)는 또한, 원하는 대로, 유체들의 가열 또는 냉각을 요구하는 다른 시스템들에서 이용될 수 있다.
제 1 단부 탱크(26)는 제 1 포트(28)를 포함하고, 제 2 단부 탱크(32)는 제 2 포트(34)를 포함한다. 제 1 포트(28)는, 제 1 열 교환기 어셈블리(20)를 포함하는 시스템의 구성 및 동작 모드에 따라, 제 1 단부 탱크(26)의 입구, 출구 또는 컴비네이션 입구/출구로 동작할 수 있다. 유사하게, 제 2 포트(34)는, 제 1 열 교환기 어셈블리(20)를 포함하는 시스템의 구성 및 동작 모드에 따라, 제 2 단부 탱크(32)의 입구, 출구 또는 컴비네이션 입구/출구로 동작할 수 있다. 일부 실시예들에서,제 1 단부 탱크(26) 및 제 2 단부 탱크(32) 중 하나 또는 둘 모두는, 본 발명의 범주를 벗어남이 없이, 추가적인 포트들 또는 다른 유체 커플링들을 포함할 수 있다.
제 1 단부 탱크(26)는, 탱크의 제 1 단부(30)로부터 제 2 단부(31)로 종방향으로 연장된다. 일부 실시예들에서, 제 2 단부 탱크(32)와 대면하는 관계에 있는 제 1 단부 탱크(26)의 외측 표면의 일부는, 제 1 단부 탱크(26)의 종방향으로 연장되는 어레이에서 형성되는 복수의 이격된 개구부들(미도시)을 포함한다. 다른 실시예들에서, 제 2 단부 탱크(32)와 대면하는 관계에 있는 제 1 단부 탱크(26)의 측면은 헤더 플레이트(미도시)를 포함할 수 있다. 헤더 플레이트는 제 1 단부 탱크(26)의 나머지 부분에 커플링되는 별개의 컴포넌트일 수 있고, 제 1 단부 탱크(26)의 종방향으로 연장되는 어레이에서 형성되는 복수의 이격된 개구부들(미도시)을 포함할 수 있다. 헤더 플레이트가 이용되면, 헤더 플레이트는, 기계적 클림핑(crimping) 및 브레이징(brazing)을 포함하는 임의의 공지된 방법에 의해 제 1 단부 탱크(26)의 나머지 부분에 커플링될 수 있다. 제 1 단부 탱크(26)는, 탱크의 종방향에 수직인 방향에서 임의의 적절한 단면 형상을 가질 수 있다. 따라서, 제 1 단부 탱크(26)는, 원하는 대로, 실질적으로, 직사각형, 사다리꼴, 원형, 타원형 단면 형상, 또는 다른 형상을 가질 수 있다.
제 2 단부 탱크(32)는, 탱크의 제 1 단부(36)로부터 제 2 단부(37)로 종방향으로 연장된다. 일부 실시예들에서, 제 1 단부 탱크(26)와 대면하는 관계에 있는 제 2 단부 탱크(32)의 외측 표면의 일부는, 제 2 단부 탱크(32)의 종방향으로 연장되는 어레이에서 형성되는 복수의 이격된 개구부들(미도시)을 포함한다. 다른 실시예들에서, 제 1 단부 탱크(26)와 대면하는 관계에 있는 제 2 단부 탱크(32)의 측면은 헤더 플레이트(미도시)를 포함할 수 있다. 헤더 플레이트는 제 2 단부 탱크(32)의 나머지 부분에 커플링되는 별개의 컴포넌트일 수 있고, 제 2 단부 탱크(32)의 종방향으로 연장되는 어레이에서 형성되는 복수의 이격된 개구부들(미도시)을 포함할 수 있다. 헤더 플레이트가 이용되면, 헤더 플레이트는, 기계적 클림핑 및 브레이징을 포함하는 임의의 공지된 방법에 의해 제 2 단부 탱크(32)의 나머지 부분에 커플링될 수 있다. 제 2 단부 탱크(32)는, 탱크의 종방향에 수직인 방향에서 임의의 적절한 단면 형상을 가질 수 있다. 따라서, 제 2 단부 탱크(32)는, 원하는 대로, 실질적으로, 직사각형, 사다리꼴, 원형, 타원형 단면 형상, 또는 다른 형상을 가질 수 있다.
제 1 열 교환기 코어(40)는, 평행하게 배열되고 제 1 단부 탱크(26)로부터 제 2 단부 탱크(32)로 연장되는 복수의 이격된 제 1 열 교환기 튜브들(41)을 포함한다. 제 1 열 교환기 튜브들(41) 각각은, 제 1 단부 탱크(26)를 제 2 단부 탱크(32)에 유체 커플링시키기 위해, 제 1 단부 탱크(26)의 개구부들 중 하나 및 제 2 단부 탱크(32)의 개구부들 중 하나에서 수용될 수 있다. 따라서, 제 1 열 교환기 튜브들(41)은, 제 1 단부 탱크(26) 및 제 2 단부 탱크(32) 각각의 종방향들에 실질적으로 수직인 방향으로 연장된다.
제 3 단부 탱크(56)는 제 3 포트(58)를 포함하고, 제 4 단부 탱크(62)는 제 4 포트(64)를 포함한다. 제 3 포트(58)는, 제 3 단부 탱크(56)를 포함하는 시스템의 구성 및 동작 모드에 따라, 제 3 단부 탱크(56)의 입구, 출구 또는 컴비네이션 입구/출구로 동작할 수 있다. 유사하게, 제 4 포트(64)는, 제 4 단부 탱크(62)를 포함하는 시스템의 구성 및 동작 모드에 따라, 제 4 단부 탱크(62)의 입구, 출구 또는 컴비네이션 입구/출구로 동작할 수 있다. 일부 실시예들에서,제 3 단부 탱크(56) 및 제 4 단부 탱크(62) 중 하나 또는 둘 모두는, 본 발명의 범주를 벗어남이 없이, 추가적인 포트들 또는 다른 유체 커플링들을 포함할 수 있다.
제 3 단부 탱크(56)는, 탱크의 제 1 단부(60)로부터 제 2 단부(61)로 종방향으로 연장된다. 일부 실시예들에서, 제 4 단부 탱크(62)와 대면하는 관계에 있는 제 3 단부 탱크(56)의 외측 표면의 일부는, 제 3 단부 탱크(56)의 종방향으로 연장되는 어레이에서 형성되는 복수의 이격된 개구부들(미도시)을 포함한다. 다른 실시예들에서, 제 4 단부 탱크(62)와 대면하는 관계에 있는 제 3 단부 탱크(56)의 측면은 헤더 플레이트(미도시)를 포함할 수 있다. 헤더 플레이트는 제 3 단부 탱크(56)의 나머지 부분에 커플링되는 별개의 컴포넌트일 수 있고, 제 3 단부 탱크(56)의 종방향으로 연장되는 어레이에서 형성되는 복수의 이격된 개구부들(미도시)을 포함할 수 있다. 헤더 플레이트가 이용되면, 헤더 플레이트는, 기계적 클림핑 및 브레이징을 포함하는 임의의 공지된 방법에 의해 제 3 단부 탱크(56)의 나머지 부분에 커플링될 수 있다. 제 3 단부 탱크(56)는, 탱크의 종방향에 수직인 방향에서 임의의 적절한 단면 형상을 가질 수 있다. 따라서, 제 3 단부 탱크(56)는, 원하는 대로, 실질적으로, 직사각형, 사다리꼴, 원형, 타원형 단면 형상, 또는 다른 형상을 가질 수 있다.
제 4 단부 탱크(62)는, 탱크의 제 1 단부(66)로부터 제 2 단부(67)로 종방향으로 연장된다. 일부 실시예들에서, 제 3 단부 탱크(56)와 대면하는 관계에 있는 제 4 단부 탱크(62)의 외측 표면의 일부는, 제 4 단부 탱크(62)의 종방향으로 연장되는 어레이에서 형성되는 복수의 이격된 개구부들(미도시)을 포함한다. 다른 실시예들에서, 제 3 단부 탱크(56)와 대면하는 관계에 있는 제 4 단부 탱크(62)의 측면은 헤더 플레이트(미도시)를 포함할 수 있다. 헤더 플레이트는 제 4 단부 탱크(62)의 나머지 부분에 커플링되는 별개의 컴포넌트일 수 있고, 제 4 단부 탱크(62)의 종방향으로 연장되는 어레이에서 형성되는 복수의 이격된 개구부들(미도시)을 포함할 수 있다. 헤더 플레이트가 이용되면, 헤더 플레이트는, 기계적 클림핑 및 브레이징을 포함하는 임의의 공지된 방법에 의해 제 4 단부 탱크(62)의 나머지 부분에 커플링될 수 있다. 제 4 단부 탱크(62)는, 탱크의 종방향에 수직인 방향에서 임의의 적절한 단면 형상을 가질 수 있다. 따라서, 제 4 단부 탱크(62)는, 원하는 대로, 실질적으로, 직사각형, 사다리꼴, 원형, 타원형 단면 형상, 또는 다른 형상을 가질 수 있다.
제 2 열 교환기 코어(70)는, 평행하게 배열되고 제 3 단부 탱크(56)로부터 제 4 단부 탱크(62)로 연장되는 복수의 이격된 제 2 열 교환기 튜브들(71)을 포함한다. 제 2 열 교환기 튜브들(71) 각각은, 제 3 단부 탱크(56)를 제 4 단부 탱크(62)에 유체 커플링시키기 위해, 제 3 단부 탱크(56)의 개구부들 중 하나 및 제 4 단부 탱크(62)의 개구부들 중 하나에서 수용될 수 있다. 따라서, 제 2 열 교환기 튜브들(71)은, 제 3 단부 탱크(56) 및 제 4 단부 탱크(62) 각각의 종방향들에 실질적으로 수직인 방향으로 연장된다.
제 1 단부 탱크(26)는, 제 3 단부 탱크(56)에 실질적으로 평행하고 그와 실질적으로 정렬되도록 배열되는 한편, 제 2 단부 탱크(32)는, 제 4 단부 탱크(62)에 실질적으로 평행하고 그와 실질적으로 정렬되도록 배열된다. 제 1 단부 탱크(26) 및 제 2 단부 탱크(32)는 종방향에서 실질적으로 동일한 길이를 가질 수 있고, 제 3 단부 탱크(56) 및 제 4 단부 탱크(62)는 종방향에서 실질적으로 동일한 길이를 가질 수 있다. 제 1 단부 탱크(26) 및 제 2 단부 탱크(32)는, 원하는 대로, 제 3 단부 탱크(56) 및 제 4 단부 탱크(62)에 비해 상이한 길이 또는 그와 동일한 길이를 가질 수 있다. 원하는 대로, 제 1 단부 탱크(26)는, 제 3 단부 탱크(56)와 동일한 단면 형상 및 크기를 가질 수 있고, 제 2 단부 탱크(56)는, 제 4 단부 탱크(62)와 동일한 단면 형상 및 크기를 가질 수 있다. 대안적으로, 제 1 단부 탱크(26)는, 제 3 단부 탱크(56)와는 상이한 단면 형상 및 크기를 가질 수 있고, 제 2 단부 탱크(56)는, 제 4 단부 탱크(62)와는 상이한 단면 형상 및 크기를 가질 수 있다.
제 1 단부 탱크(26) 및 제 3 단부 탱크(32)는 공통 제조 프로세스에서 형성될 수 있고, 여기서, 제 1 단부 탱크(26) 및 제 3 단부 탱크(56)는, 추후 둘 이상의 별개의 탱크들로 분리되는 일체형 유닛으로 형성된다. 유사하게, 제 2 단부 탱크(32) 및 제 4 단부 탱크(62)는 공통 제조 프로세스에서 형성될 수 있고, 여기서, 제 2 단부 탱크(32) 및 제 4 단부 탱크(62)는, 추후 둘 이상의 별개의 탱크들로 분리되는 일체형 유닛으로 형성된다. 예를 들어, 단부 탱크들(26, 32, 56, 62) 각각은, 별개로 형성된 단부 탱크들 각각의 단부 조각들로 분할될 수 있는, 단부 탱크들(26, 32, 56, 62) 각각의 종방향에 수직인 방향으로 연장되는 하나 이상의 내벽들 또는 배플들을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 제 1 단부 탱크(26), 제 2 단부 탱크(32), 제 3 단부 탱크(56) 및 제 4 단부 탱크(62) 각각은, 원하는 대로, 별개의 제조 프로세스에서 형성된다.
도시된 실시예에서, 제 1 열 교환기 코어(40) 및 제 2 열 교환기 코어(70)는 서로 실질적으로 동일 평면에 배열되어, 제 1 열 교환기 튜브들(41) 및 제 2 열 교환기 튜브들(71)은 평행하게 배열되고 컬럼(columnar) 어레이로 형성되게 된다. 제 1 열 교환기 튜브들(41) 각각은 제 2 열 교환기 튜브들(71) 각각과 동일한 길이를 가져서, 제 1 단부 탱크(26)와 제 2 단부 탱크(32) 사이에 형성되는 간격이 제 3 단부 탱크(56)와 제 4 단부 탱크(62) 사이에 형성되는 간격과 실질적을 동일하게 될 수 있다. 핀(fin) 구조(78)와 같은 표면적 증가 특징부가 인접 제 1 열 교환기 튜브들(41)의 각각의 쌍 또는 인접 제 2 열 교환기 튜브들(71)의 각각의 쌍 사이에 배치될 수 있다. 일부 예들에서, 표면적 증가 특징부는 또한, 제 1 열 교환기 튜브들(41) 중 최외곽 튜브와 제 2 열 교환기 튜브들(71) 중 최외곽 튜브 사이에서 연장될 수 있다(미도시).
제 1 단부 탱크(26)는 제 1 커플링(81)에 의해 제 3 단부 탱크(56)에 커플링되고, 제 2 단부 탱크(32)는 제 2 커플링(82)에 의해 제 4 단부 탱크(62)에 커플링된다. 앞서 설명된 바와 같이, 제 1 열 교환기 코어(40)는 제 1 유체를 수용하고, 제 2 열 교환기 코어(70)는 제 2 유체를 수용한다. 제 1 유체 및 제 2 유체는, 컴비네이션 열 교환기(10)의 애플리케이션에 따라 동일한 유체 또는 상이한 유체들일 수 있다. 많은 예들에서, 컴비네이션 열 교환기(10)의 정상 동작 동안 제 1 유체와 제 2 유체 사이에 온도차가 존재한다. 따라서, 더 높은 온도를 갖는 유체를 전달하는 열 교환기 코어는, 더 낮은 온도를 갖는 유체를 전달하는 열 교환기 코어보다 더 큰 정도의 열 팽창을 겪을 것이다. 일부 실시예들에서, 제 1 열 교환기 코어(40) 및 제 2 열 교환기 코어(70)는 공통 재료로 형성된다. 예를 들어, 제 1 열 교환기 코어(40) 및 제 2 열 교환기 코어(70)는, 비제한적인 예로서, 알루미늄으로 각각 형성될 수 있다. 본 발명의 범주를 벗어남이 없이, 컴비네이션 열 교환기(10)를 형성하기 위한 다른 적절한 재료들이 원하는 대로 이용될 수 있다. 따라서, 제 1 커플링(81) 및 제 2 커플링(82)은, 제 2 열 교환기 코어(70)에 대한 제 1 열 교환기 코어(40)의 열 팽창, 및 더 구체적으로는, 복수의 제 2 열 교환기 튜브들(71)의 열 팽창에 대한 복수의 제 1 열 교환기 튜브들(41)의 열 팽창을 수용하도록 각각 구성된다. 다른 실시예들에서, 제 1 열 교환기 코어(40) 및 제 2 열 교환기 코어(70)는 상이한 재료들로 형성된다.
제 1 열 교환기 튜브들(41) 및 제 2 열 교환기 튜브들(71)은 제 1 방향 X에서 종방향으로 연장된다. 제 1 단부 탱크(26), 제 2 단부 탱크(32), 제 3 단부 탱크(56) 및 제 4 단부 탱크(62)는, 제 1 방향 X에 수직으로 배열되는 제 2 방향 Y에서 종방향으로 연장된다. 제 3 방향 Z는 제 1 방향 X 및 제 2 방향 Y 각각에 수직으로 연장된다.
제 2 열 교환기 코어(70)에 대한 제 1 열 교환기 코어(40)의 열 팽창은 특히, 팽창이 일반적으로 제 1 방향 X에서 발생하는 경우 문제가 된다. 예를 들어, 제 2 유체의 도입으로 인해, 제 2 열 교환기 코어(70)의 제 2 열 교환기 튜브들(71)이 제 1 열 교환기 코어(40)의 제 1 열 교환기 튜브들(41)에 비해 열 팽창되면, 제 1 방향 X에서 최대 정도의 팽창이 발생할 것인데, 이는, 이 방향이 제 2 열 교환기 튜브들(71) 각각의 종방향이기 때문이다. 제 1 방향 X에서의 팽창은, 제 1 단부 탱크(26)와 제 2 단부 탱크(32) 사이의 간격이, 제 3 단부 탱크(56)와 제 4 단부 탱크(62) 사이의 간격과 상이해 지게 한다. 따라서, 제 1 커플링(81) 및 제 2 커플링(82)은, 제 1 열 교환기 코어(40)와 제 2 열 교환기 코어(70) 사이에서 상이한 정도의 열 팽창을 수용해야 한다.
도시된 실시예에서, 제 1 커플링(81) 및 제 2 커플링(82)은, 제 1 열 교환기 어셈블리(20) 및 제 2 열 교환기 어셈블리(50)에 대해 대칭적으로 배열되고, 실질적으로 동일한 구조를 갖는다. 따라서, 이하 제 1 커플링(81)의 구조 및 특징들의 설명은 또한 제 2 커플링(82)을 설명할 것이다.
도 2는, 제 1 커플링(81)의 실시예를 예시한다. 제 1 커플링(81)은, 제 1 부착부(83), 제 2 부착부(84) 및 열 팽창부(85)를 포함한다. 제 1 부착부(83)는 제 1 단부 탱크(26)에 견고하게 커플링되도록 구성된다. 제 2 부착부(84)는 제 3 단부 탱크(56)에 견고하게 커플링되도록 구성된다. 제 1 커플링(81)이 제 1 단부 탱크(26) 및 제 3 단부 탱크(56) 각각에 커플링되는 경우, 열 팽창부(85)는, 제 1 방향 X에서 제 1 부착부(83)와 제 2 부착부(84) 사이의 상대적 이동을 수용하는, 제 1 부착부(83)와 제 2 부착부(84) 사이의 연결부를 제공하도록 구성된다.
제 1 부착부(83)는, 비제한적인 예로서, 용접 및 브레이징을 포함하는 임의의 공지된 방법에 의해 제 1 단부 탱크(26)에 커플링될 수 있다. 유사하게, 제 2 부착부(84)는, 비제한적인 예로서, 용접 및 브레이징을 포함하는 임의의 공지된 방법에 의해 제 3 단부 탱크(56)에 커플링될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 커플링(81)은 제 1 단부 탱크(26) 및 제 3 단부 탱크(56) 각각의 측면에 커플링될 수 있다. 그러나, 이하 설명되는 바와 같이, 본 발명의 범주를 벗어남이 없이, 원하는 대로, 제 1 커플링(81)은 대안적으로, 제 1 단부 탱크(26) 및 제 3 단부 탱크(56) 중 적어도 하나의 단부면에 커플링될 수 있다.
도시된 실시예에서, 열 팽창부(85)는, 제 1 단부 탱크(26) 및 제 3 단부 탱크(56) 각각과 대면하는 관계에 있는 오목 표면(86) 및 오목 표면(86)에 대향하여 형성되는 볼록 표면(87)을 포함하는 실질적으로 아크형 형상이다. 그러나, 열 팽창부는, 원하는 대로, 다른 형상들을 가질 수 있다. 열 팽창부(85)의 두께는, 열 팽창부(85)의 길이를 따른 임의의 주어진 위치에 대해 열 팽창부에 수직으로 연장되는 방향에서 오목 표면(86)과 볼록 표면(87) 사이의 거리로서 측정된다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 열 팽창부(85)의 두께는, 열 팽창부(85)의 길이를 따른 임의의 주어진 위치에 대해 제 1 방향 X 및 제 3 방향 Y 중 적어도 하나에서 연장된다. 두께는 주로, 열 팽창부(85)의 중심 영역을 따라 제 1 방향 X에서 측정된다. 반대로, 두께는 주로, 열 팽창부(85)의 각각의 단부 영역을 따라 제 2 방향 Y에서 측정된다.
일부 실시예들에서, 열 팽창부(85)의 두께는 열 팽창부의 길이를 따라 실질적으로 일정하다. 다른 실시예들에서, 열 팽창부(85)의 두께는, 원하는 대로, 열 팽창부의 길이를 따라 변할 수 있다. 제 1 부착부(83) 및 제 2 부착부(84)는 열 팽창부(85)와 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다. 그러나, 일부 실시예들에서, 제 1 부착부(83) 및 제 2 부착부(84) 각각의 두께는, 원하는 대로, 열 팽창부(85)의 두께와는 상이할 수 있다.
열 팽창부(85)는, 두께에 수직으로 연장되고, 제 3 방향 Z에서 측정되는 폭을 더 포함한다. 열 팽창부(85)의 폭은, 제 1 부착부(83), 제 2 부착부(84) 및 열 팽창부(85)를 포함하는, 제 1 커플링(81)의 길이를 따라 실질적으로 일정할 수 있다. 다른 실시예들에서, 열 팽창부(85)의 폭은, 원하는 대로, 제 1 부착부(83) 및 제 2 부착부(84) 중 적어도 하나로부터 변할 수 있다.
제 1 커플링(81)이 제 1 단부 탱크(26) 및 제 3 단부 탱크(56) 각각에 견고하게 부착되는 경우, 제 1 열 교환기 코어(40) 및 제 2 열 교환기 코어(70) 중 하나 사이의 상대적 열 팽창은, 제 1 부착부(83) 및 제 2 부착부(84) 중 하나에 인가되는, 주로 제 1 방향 X에서 연장되는 힘을 초래할 것이다. 앞서 설명된 바와 같이, 제 1 열 교환기 코어(40) 및 제 2 열 교환기 코어(70) 중 하나의 서로에 대한 상대적 열 팽창은, 제 1 커플링(81) 및 제 2 커플링(82) 중 적어도 하나가 응력을 경험하게 하고, 잠재적으로 제 1 방향 X에서 적어도 부분적으로 변형하게 하여, 제 1 커플링(81) 및 제 2 커플링(82) 중 하나의 잠재적 고장을 회피하게 한다.
추가적으로, 컴비네이션 열 교환기(10)의 동작 동안, 제 3 방향 Z에서 컴비네이션 열 교환기(10)의 진동은, 제 1 커플링(81) 및 제 2 커플링(82)을 통해 제 1 열 교환기 어셈블리(20)와 제 2 열 교환기 어셈블리(50) 사이에서 전달된다. 따라서, 특히 제 1 커플링(81)을 참조하면, 제 1 부착부(83) 및 제 2 부착부(84) 중 적어도 하나는, 주로 제 3 방향 Z를 따라 작용하는 진동에 의해 초래되는 반복된 힘을 경험할 것이다. 제 3 방향 Z에서 작용하는 반복된 힘은, 그 반복된 힘의 인가가 제 1 커플링(81)의 적어도 일부의 제 3 방향 Z에서의 변형을 초래한다면, 제 1 커플링(81)의 고장을 초래할 수 있다. 따라서, 제 3 방향 Z에서 작용하는 힘 및 진동을 수용하는, 제 1 커플링(81)의 강성을 생성함으로써, 제 3 방향 Z에서 제 1 커플링(81)의 변형을 회피하는 것이 유리하다.
도 4 및 도 5는, 열 팽창부(85)의 중심 포인트에서 열 팽창부(85)의 단면 A를 예시하고, 여기서, 단면은 제 1 방향 X 및 제 3 방향 Z 각각에서 연장된다. 단면 A는, 전적으로 제 1 방향 X에서 연장되는 두께 및 전적으로 제 3 방향 Z에서 연장되는 폭을 포함한다. 도 4를 참조하면, 제 1 방향 X에서 제 1 부착부(83) 또는 제 2 부착부(84) 중 하나에의 힘의 인가는, 제 3 방향 Z에서 단면 A의 영역의 중심을 통해 연장되는 무게중심 축을 중심으로 단면 A에서 제 1 커플링(81) 내에 형성되는 벤딩 모멘트를 초래한다. 도 5를 참조하면, 제 3 방향 Z에서 작용하는 진동력의 인가는, 제 1 방향 X에서 단면 A의 영역의 중심을 통해 연장되는 무게중심 축을 중심으로 단면 A에서 제 1 커플링(81) 내에 형성되는 벤딩 모멘트를 초래한다. 주어진 단면에 대한 면적 관성 모멘트는, 주어진 단면에 대해, 기준 축에 대한 벤딩에 저항하는 용량을 설명한다. 주어진 단면에 대한 면적 관성 모멘트는, 해당 단면에 의해 점유되는 면적이 연관된 기준 축으로부터 증가된 거리에 배치되는 경우 증가된다. 도 4를 도 5와 비교함으로써 알 수 있는 바와 같이, 단면 A는, 제 3 방향 Z에서 연장되는 단면의 종방향으로 인해, 제 3 방향 Z(도 4)에서 연장되는 무게중심 축을 중심으로 모멘트를 겪는 경우보다, 제 1 방향 X(도 5)에서 연장되는 무게 중심 축을 중심으로 모멘트를 겪는 경우 더 큰 면적 관성 모멘트를 갖는다.
이러한 관계는 유리하게, 제 3 방향 Z에서의 힘을 겪는 경우 제 1 방향 X에서 연장되는 기준 축을 중심으로 형성되는 벤딩 모멘트에 응답하는 경우보다, 제 1 방향 X에서의 힘을 겪는 경우 제 3 방향 Z에서 연장되는 기준 축을 중심으로 형성되는 벤딩 모멘트에 대한 응답으로, 열 팽창부(85)가 더 쉽게 휘어지고 변형되게 한다.
따라서, 일반적 원리로서, 열 팽창부(85)의 길이를 따른 임의의 주어진 포인트에 대한 열 팽창부(85)의 폭은, 열 팽창부의 길이를 따른 임의의 주어진 포인트에 대한 열 팽창부의 두께보다 크다. 달리 말하면, 열 팽창부(85)의 최소 폭은 열 팽창부의 최대 두께보다 항상 더 크다. 대안적으로, 열 팽창부(85)의 폭 치수는, 배타적으로 제 1 방향 X에서 측정되는 경우, 오목 표면(86)과 볼록 표면(87) 사이에서 형성되는 거리보다 크다.
열 팽창부(85)의 아크형 형상은, 제 1 방향 X에서 제 1 부착부(83) 및 제 2 부착부(84) 중 하나 상에 작용하는 힘을 겪는 경우, 제 1 커플링(81)이 고장 없이 응력을 분산시키도록 허용한다. 그러나, 제 1 커플링(81)이 제 1 방향 X에서 제 1 커플링(81)의 벤딩 강성과 제 3 방향 Z에서 제 1 커플링(81)의 벤딩 강성 사이에 원하는 관계를 유지하는 한, 제 1 커플링(81)은 임의의 프로파일을 가질 수 있다.
이용 시에, 제 1 열 교환기 어셈블리(20)는 제 1 유체를 제 1 단부 탱크(26), 제 2 단부 탱크(32) 및 제 1 열 교환기 코어(40)를 통해 순환시키는 한편, 제 2 열 교환기 어셈블리(50)는 제 2 유체를 제 3 단부 탱크(56), 제 4 단부 탱크(62) 및 제 2 열 교환기 코어(70)를 통해 순환시킨다. 제 1 유체 및 제 2 유체 각각과 열을 교환하기 위해 제 1 열 교환기 코어(40) 및 제 2 열 교환기 코어(70) 각각을 통해 제 3 유체가 흐르게 된다. 예를 들어, 제 2 유체가 제 1 유체보다 높은 온도를 가지면, 제 2 열 교환기 코어(70)는 제 1 열 교환기 코어(40)에 대해 제 1 방향 X에서 열 팽창할 것이다. 제 2 열 교환기 코어(70)의 팽창은, 바깥으로 연장되는 힘이 제 1 방향 X에 평행한 방향에서 제 1 커플링(81) 및 제 2 커플링(82) 각각에 인가되게 한다. 제 1 커플링(81) 및 제 2 커플링(82) 각각의 두께 치수, 폭 치수 및 기하구조 사이의 정의된 관계는, 제 1 커플링(81) 및 제 2 커플링(82)이 응력을 겪도록, 그리고 필요하다면, 제 1 커플링(81) 또는 제 2 커플링(82) 중 어느 하나가 고장남이 없이 제한된 정도의 변형을 겪도록 허용한다.
일부 환경들에서, 제 1 열 교환기 코어(40)에 대한 제 2 열 교환기 코어(70)의 열 팽창이 충분히 크면, 제 1 커플링(81) 및 제 2 커플링(82) 각각은 적어도 약간의 변형을 겪어서, 제 1 단부 탱크(26)가 제 2 단부 탱크(32)로부터 이격되는 것보다 더 큰 거리만큼 제 3 단부 탱크(56)가 제 4 단부 탱크(62)로부터 이격되도록 허용할 것이다. 제 1 커플링(81) 및 제 2 커플링(82) 각각의 아크형 형상은, 커플링들의 변형 동안 발생하는 응력들이 제 1 커플링(81) 및 제 2 커플링(82) 각각에 걸쳐 더 동등하게 분산되도록 하여, 고장의 위험 없이 적절한 양의 변형을 허용한다.
추가적으로, 제 1 커플링(81) 및 제 2 커플링(82)의 두께 치수, 폭 치수 및 기하구조의 정의된 관계는 또한, 제 1 커플링(81) 및 제 2 커플링(82)이 제 3 방향 Z에서의 증가된 벤딩 강성으로 인해 그 방향에서 작용하는 진동을 겪을 때 변형에 저항하도록 허용하여, 제 3 방향 Z에서 진동의 반복된 순환들로 인한 고장을 방지한다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제 1 커플링(181)을 예시한다. 제 1 커플링(181)은, 제 1 방향 X 및 제 3 방향 Z 각각에서 원하는 정도의 벤딩 강성을 제공하기 위해, 제 1 커플링(81)과 유사한 방식으로 커플링의 두께와 폭 사이의 정의된 관계를 포함한다. 제 1 커플링(181)이 제 1 커플링(81)에 비해 상이한 프로파일을 갖는 것을 제외하면, 제 1 커플링(181)은, 도 2 및 도 3에 예시된 제 1 커플링(81)과 실질적으로 유사한 구조이다. 제 1 커플링(181)은, 제 1 단부 탱크(26)의 측면에 견고하게 커플링되도록 구성되는 제 1 부착부(183), 제 3 단부 탱크(56)의 측면에 견고하게 커플링되도록 구성되는 제 2 부착부(184), 및 제 1 부착부(183)와 제 2 부착부(184) 사이에서 연장되는 열 팽창부(185)를 포함한다. 열 팽창부(185)는, 열 팽창부의 일 측면을 형성하는 제 1 오목 표면(186) 및 제 1 볼록 표면(187), 및 열 팽창부의 대향 측면을 형성하는 제 2 오목 표면(188) 및 제 2 볼록 표면(189) 둘 모두를 포함한다. 따라서, 열 팽창부(185)는 제 1 아크형 부분(195) 및 대향하여 배열되는 제 2 아크형 부분(196)을 포함한다. 오직 2개의 아크형 부분들(195, 196)이 예시되어 있지만, 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 추가적인 아크형 부분들(미도시)이 대안적인 패턴으로 활용될 수 있음을 이해해야 한다. 아크형 부분들(195, 196)은 유리하게, 열 팽창부(185)의 변형 동안 열 팽창부의 고장을 방지하기 위해, 열 팽창부(185)에 형성되는 응력이 아크형 부분들(195, 196) 사이에 분산되게 한다.
제 1 커플링(181)은 바람직하게는, 제 2 단부 탱크(32) 및 제 4 단부 탱크(62)를 커플링시키기 위해 제 2 커플링(미도시)과 함께 활용되며, 제 2 커플링은 대칭적 배열로 제 1 커플링(181)과 동일한 구조를 가짐을 이해해야 한다. 제 2 커플링은 유사하게, 비제한적인 예로서, 용접 및 브레이징을 포함하는 임의의 공지된 방법에 의해 제 2 단부 탱크(32)에 견고하게 커플링될 수 있는 제 1 부착부(미도시) 뿐만 아니라 비제한적인 예로서, 용접 및 브레이징을 포함하는 임의의 공지된 방법에 의해 제 4 단부 탱크(62)에 견고하게 커플링될 수 있는 제 2 부착부(미도시)를 포함한다.
도 7은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제 1 커플링(281)을 예시한다. 제 1 커플링(281)은, 제 1 방향 X 및 제 3 방향 Z 각각에서 원하는 정도의 벤딩 강성을 제공하기 위해, 제 1 커플링(81)과 유사한 방식으로 커플링의 두께와 폭 사이의 정의된 관계를 포함한다. 제 1 커플링(281)이 제 1 커플링(181)에 비해 상이한 프로파일을 갖는 것을 제외하면, 제 1 커플링(281)은, 도 6에 예시된 제 1 커플링(181)과 실질적으로 유사한 구조이다. 제 1 커플링(281)은, 제 1 단부 탱크(26)에 견고하게 커플링되도록 구성되는 제 1 부착부(283), 제 3 단부 탱크(56)에 견고하게 커플링되도록 구성되는 제 2 부착부(284), 및 제 1 부착부(283)와 제 2 부착부(284) 사이에서 연장되는 열 팽창부(285)를 포함한다. 도 6에 예시된 제 1 커플링(181)의 배열과는 반대로, 제 1 커플링(281)은, 제 1 부착부(283) 및 제 2 부착부(284) 각각을 실질적으로 가로질러 배열되는 열 팽창부(285)를 포함한다. 이러한 배열은, 제 1 부착부(283)가 제 1 단부 탱크(26)의 제 2 단부(31)에 직접 커플링되게 하고, 제 2 부착부(284)가 제 3 단부 탱크(56)의 제 1 단부(60)에 직접 커플링되게 한다.
열 팽창부(285)는, 열 팽창부의 일 측면을 형성하는 제 1 오목 표면(286) 및 제 1 볼록 표면(287), 및 열 팽창부의 대향 측면을 형성하는 제 2 오목 표면(288) 및 제 2 볼록 표면(289) 둘 모두를 포함한다. 따라서, 열 팽창부(285)는 제 1 아크형 부분(295) 및 대향하여 배열되는 제 2 아크형 부분(296)을 포함한다. 오직 2개의 아크형 부분들(295, 296)이 예시되어 있지만, 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 추가적인 아크형 부분들(미도시)이 대안적인 패턴으로 활용될 수 있음을 이해해야 한다. 아크형 부분들(295, 296)은 유리하게, 열 팽창부(285)의 변형 동안 열 팽창부의 고장을 방지하기 위해, 열 팽창부(285)에 형성되는 응력이 아크형 부분들(295, 296) 사이에 분산되게 한다.
도 7에는 단일의 제 1 커플링(281)이 도시되지만, 다른 실시예들에서는, 복수의 제 1 커플링들(281)이 제 1 단부 탱크(26)의 제 2 단부(31)와 제 3 단부 탱크(56)의 제 1 단부(60) 사이에서 연장된다. 제 1 커플링들(281)의 수는, 제 1 방향 X 및 제 3 방향 Z 각각에서 복수의 제 1 커플링들(281)의 원하는 강성에 기초하여 선택될 수 있다.
제 1 커플링(281)은 바람직하게는, 제 2 단부 탱크(32) 및 제 4 단부 탱크(62)를 커플링시키기 위해 제 2 커플링(미도시)과 함께 활용되며, 제 2 커플링은 대칭적 배열로 제 1 커플링(281)과 동일한 구조를 가짐을 이해해야 한다. 제 2 커플링은 유사하게, 비제한적인 예로서, 용접 및 브레이징을 포함하는 임의의 공지된 방법에 의해 제 2 단부 탱크(32)에 견고하게 커플링될 수 있는 제 1 부착부(미도시) 뿐만 아니라 비제한적인 예로서, 용접 및 브레이징을 포함하는 임의의 공지된 방법에 의해 제 4 단부 탱크(62)에 견고하게 커플링될 수 있는 제 2 부착부(미도시)를 포함한다. 추가적으로, 제 2 단부 탱크(32) 및 제 4 단부 탱크(62)는, 원하는 대로, 복수의 제 2 커플링들에 의해 서로 커플링될 수 있다.
도 8 및 도 9는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제 1 커플링(381)을 예시한다. 제 1 커플링(381)은, 제 1 커플링(381)이 병진운동 가능한 기계적 연결을 활용한다는 점에서 도 2, 도 6 및 도 7에 도시된 제 1 커플링들(81, 181, 281)과는 상이하다. 제 1 커플링(381)은, 제 1 단부 탱크(26)에 견고하게 커플링되도록 구성되는 제 1 부착부(383), 제 3 단부 탱크(56)에 견고하게 커플링되도록 구성되는 제 2 부착부(384), 및 제 1 부착부(383)를 제 2 부착부(384)에 슬라이딩가능하게 커플링시키기 위한 열 팽창부(385)를 포함한다.
제 1 부착부(383) 및 제 2 부착부(384)는, 원하는 대로, 용접 및 브레이징을 포함하는 임의의 공지된 방법에 의해 각각의 개별적인 단부 탱크들(26, 56)에 커플링될 수 있다. 다른 실시예들에서, 제 1 부착부(383) 및 제 2 부착부(384) 각각은, 각각의 단부 탱크(26, 56)의 단부의 외측 표면에 실질적으로 대응하는 형상인 내측 표면을 갖는, 부착부들의 단부에 형성되는 개구부(미도시)를 포함하여, 제 1 부착부(383) 및 제 2 부착부(384) 각각이 단부 탱크들(26, 56) 중 하나의 단부 위에서 수용되는 슬리브(sleeve)로 동작하게 할 수 있다. 제 1 부착부(383) 및 제 2 부착부(384)는 추가적으로, 원하는 대로, 추가적인 기계적 연결에 의해 단부 탱크들(26, 56) 중 하나에 추가로 고정될 수 있다.
열 팽창부(385)는, 제 2 부착부(384)로부터 연장되는 돌출부(392)와 협력하는, 제 1 부착부(383)에 형성되는 개구부(390)를 포함한다. 개구부(390)는, 제 1 방향 X에서 연장되는 길이, 제 2 방향 Y에서 연장되는 깊이, 및 제 3 방향 Z에서 연장되는 폭을 갖는다. 돌출부(392)는, 제 2 부착부(384)로부터 제 2 방향 Y에서 제 1 부착부(383)를 향해 연장된다. 돌출부(392)는, 제 3 방향 Z에서 연장되는 폭 및 제 1 방향 X에서 연장되는 길이를 포함한다. 돌출부(392)는, 원하는 대로, 실질적으로 원통형 형상일 수 있지만, 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다른 형상들이 이용될 수 있다.
개구부(390)는, 돌출부(392)를 수용하여, 제 1 부착부(383)를 제 2 부착부(384)에 슬라이딩가능하게 커플링시키도록 구성된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 제 1 열 교환기 코어(40)와 제 2 열 교환기 코어(70) 사이의 상대적 열 팽창을 수용하기 위해, 개구부(390)의 길이는 돌출부(392)의 길이보다 더 커서, 제 2 부착부(384)가 제 1 방향 X에서 제 1 부착부(383)에 대해 병진운동하게 한다. 추가적으로, 돌출부(392)의 폭은 개구부(390)의 폭과 실질적으로 동일하다. 추가적으로, 돌출부(392)가 개구부(390)에 수용되는 경우, 제 1 부착부(383)는 제 3 방향 Z에서 제 2 부착부(384)에 대해 한정되어, 컴비네이션 열 교환기(10)에 형성되는 진동들을 제 1 단부 탱크(26) 및 제 2 단부 탱크(56) 사이에 적절히 전달하는 것을 돕는다.
돌출부(392)는, 돌출부(392)가 개구부(390)에 압입(press-fit)되도록 치수화될 수 있다. 압입 연결은, 개구부(390)를 정의하는 제 1 부착부(383)의 내측 표면과 돌출부(392) 사이에 형성되는 마찰력들로 인해 돌출부(392)가 개구부(390) 내에 유지되게 한다. 그러나, 개구부(390)와 돌출부(392) 사이에 형성되는 마찰은, 제 1 방향 X에서 부하를 겪는 경우 개구부(390)와 돌출부(392) 사이에 적절한 상대적 이동을 허용할만큼 충분히 낮아야 한다. 다른 실시예들에서, 돌출부(392)는, 원하는 대로, 추가적인 구조적 특징에 의해 개구부(390)에서 유지된다. 예를 들어, 돌출부(392)의 대응하는 특징부와 협력하도록 구성되는 트랙형 특징부가 개구부(390) 내에 형성되어, 제 2 방향 Y에서 개구부(390)에 대한 돌출부(392)의 모션을 한정하는 것과 같이, 돌출부(392)의 이동을 개구부(390) 내로 추가로 한정할 수 있다.
제 1 커플링(381)은, 제 1 방향 X에서 동일한 폭들을 갖는 제 1 단부 탱크(26) 및 제 3 단부 탱크(56)를 커플링시키는 것으로 도시되지만, 제 1 부착부(383) 및 제 2 부착부(384) 각각이 각각의 개별적인 단부 탱크(26, 56)와 협력하도록 형상화되고 치수화되는 한, 제 1 커플링(381)은, 상이한 단면 형상들 및 크기들을 갖는 2개의 인접 단부 탱크들을 커플링시키도록 이용될 수 있음을 이해해야 한다.
제 1 커플링(381)은 바람직하게는, 제 2 단부 탱크(32) 및 제 4 단부 탱크(62)를 커플링시키기 위해 제 2 커플링(미도시)과 함께 활용되며, 제 2 커플링은 제 1 커플링(381)과 동일한 구조를 가짐을 이해해야 한다. 제 2 커플링은 유사하게, 비제한적인 예로서, 용접 및 브레이징을 포함하는 임의의 공지된 방법에 의해 제 2 단부 탱크(32)에 견고하게 커플링될 수 있는 제 1 부착부(미도시) 뿐만 아니라 비제한적인 예로서, 용접 및 브레이징을 포함하는 임의의 공지된 방법에 의해 제 4 단부 탱크(62)에 견고하게 커플링될 수 있는 제 2 부착부(미도시)를 포함한다. 추가적으로, 제 2 단부 탱크(32) 및 제 4 단부 탱크(62)는, 원하는 대로, 복수의 제 2 커플링들에 의해 서로 커플링될 수 있다.
도 10 및 도 11은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제 1 커플링(481)을 예시한다. 제 1 커플링(481)은, 제 1 단부 탱크(26)에 견고하게 커플링되도록 구성되는 제 1 부착부(483), 제 3 단부 탱크(56)에 견고하게 커플링되도록 구성되는 제 2 부착부(484)를 포함한다. 제 1 부착부(483)는, 그에 형성된 개구부(490) 및 슬롯(491)을 포함한다. 개구부(490)는 제 2 부착부(484)의 적어도 일부를 수용하도록 치수화된다. 슬롯(491)은 개구부(490)로부터 연장되고, 제 1 방향 X에서 세장형이다. 제 2 부착부(484)는, 슬롯(491)의 종방향에 수직인 방향으로 연장되는 돌출부(492)를 포함한다. 제 2 부착 특징부(484)의 적어도 일부가 제 1 부착 특징부(483)의 개구부(490)에 수용되는 경우, 돌출부(492)는 슬롯(491)으로 연장된다. 슬롯(491) 및 돌출부(492)는 제 1 커플링(481)의 열 팽창부(485)를 형성하도록 협력한다. 예를 들어, 제 1 열 교환기 코어(40) 및 제 2 열 교환기 코어(70)가 상이한 정도의 열 팽창을 겪는 경우와 같이, 제 3 단부 탱크(56)에 대한 제 1 단부 탱크(26)의 이동이 제 1 방향 X에서 발생하는 경우, 돌출부(492)는 슬롯(491)에서 슬라이딩가능하게 배치되고, 제 1 방향 X에서 병진운동 가능하다. 일부 예들에서, 돌출부(492)가 슬롯(491)을 따라 병진운동하는 경우 감소된 마찰력들을 허용하기 위해, 돌출부(492)는 돌출부의 중심 축에 대해 회전하도록 구성되는 베어링 또는 다른 컴포넌트일 수 있다. 다른 예들에서, 돌출부(492)는 슬롯(491)에 클로즈 피팅되고, 슬롯(491) 내에서 슬라이딩 접촉을 갖는다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제 2 부착부(484)에 대한 제 1 부착부(483)의 이동은, 제 2 부착부(484)의 적어도 일부와 제 1 부착부(483)의 개구부(490) 및 슬롯(491) 사이의 클로즈 피팅 관계로 인해 제 2 방향 Y 및 제 3 방향 Z 중 적어도 하나로 제한될 수 있다. 이러한 클로즈 피팅 관계는, 제 2 방향 Y 및 제 3 방향 Z 중 하나에서 작용하는 진동력들로 인한 제 1 커플링(481)의 고장을 방지하는 것을 돕는다.
제 1 커플링(481)은 제 1 단부 탱크(26) 및 제 3 단부 탱크(56) 각각의 측면에 커플링되는 것으로 도 10에 예시되지만, 본 발명의 범주를 벗어남이 없이, 제 1 커플링은 제 1 단부 탱크(26)의 제 2 단부(31) 및 제 3 단부 탱크(56)의 제 1 단부(60) 각각에 커플링될 수 있음을 이해해야 한다.
제 1 커플링(481)은 바람직하게는, 제 2 단부 탱크(32) 및 제 4 단부 탱크(62)를 커플링시키기 위해 제 2 커플링(미도시)과 함께 활용되며, 제 2 커플링은 제 1 커플링(481)과 동일한 구조를 가짐을 이해해야 한다. 제 2 커플링은 유사하게, 비제한적인 예로서, 용접 및 브레이징을 포함하는 임의의 공지된 방법에 의해 제 2 단부 탱크(32)에 견고하게 커플링될 수 있는 제 1 부착부(미도시) 뿐만 아니라 비제한적인 예로서, 용접 및 브레이징을 포함하는 임의의 공지된 방법에 의해 제 4 단부 탱크(62)에 견고하게 커플링될 수 있는 제 2 부착부(미도시)를 포함한다.
앞서 설명된 제 1 커플링들(81, 181, 281, 381, 481) 각각 (및 연관된 대칭적으로 배열되는 제 2 커플링들 각각)은, 용접 또는 브레이징과 같은 방법에 의해 연관된 단부 탱크에 각각 견고하게 직접 커플링되는 제 1 부착부 및 제 2 부착부를 포함하는 것으로 설명되었다. 그러나, 커플링들(81, 181, 281, 381, 481) 각각은 대안적으로, 기계적 부착 특징부에 의해 연관된 단부 탱크에 커플링될 수 있다.
도 12는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제 1 커플링(581) 및 제 2 커플링(582)을 포함하는 컴비네이션 열 교환기(10)를 예시한다. 제 1 커플링(581)은, 제 1 단부 탱크(26)에 커플링되고 제 1 부착부로 동작하는 제 1 기계적 부착 엘리먼트(591), 제 3 단부 탱크(56)에 커플링되고 제 2 부착부로 동작하는 제 2 기계적 부착 엘리먼트(592), 및 제 1 기계적 부착 엘리먼트(591)와 제 2 기계적 부착 엘리먼트(592) 사이에서 연장되는 제 1 열 팽창부(585)를 포함한다. 제 2 커플링(582)은, 제 2 단부 탱크(32)에 커플링되고 제 1 부착부로 동작하는 제 3 기계적 부착 엘리먼트(593), 제 4 단부 탱크(62)에 커플링되고 제 2 부착부로 동작하는 제 4 기계적 부착부(594), 및 제 3 기계적 부착 엘리먼트(593)와 제 4 기계적 부착 엘리먼트(594) 사이에서 연장되는 제 2 열 팽창부(586)를 포함한다. 기계적 부착 엘리먼트들(591, 592, 593, 594) 각각은, 단부 탱크들(26, 32, 56, 62) 중 하나의 외측 표면의 형상에 실질적으로 대응하는 형상을 갖는 내측 표면을 포함하는 슬리브를 형성한다.
제 1 열 팽창부(585)는, 팽창부의 두께와 폭 사이의 정의된 관계를 포함하여, 도 2 및 도 3에 예시된 열 팽창부(85)와 실질적으로 동일한 구조를 갖는다. 제 2 열 팽창부(586)는 제 1 열 팽창부(585)와 실질적으로 동일한 구조 및 효과를 갖지만, 제 2 열 팽창부(586)는 제 1 열 팽창부에 대해 대향하여 그리고 대칭적으로 배열된다.
도 12에 도시된 바와 같이, 제 1 열 팽창부(585)는, 제 1 기계적 부착 엘리먼트(591) 및 제 2 기계적 부착 엘리먼트(592)와 일체형으로 형성될 수 있고, 제 2 열 팽창부(586)는, 제 3 기계적 부착 엘리먼트(593) 및 제 4 기계적 부착 엘리먼트(594)와 일체형으로 형성될 수 있다. 대안적으로, 제 1 열 팽창부(585) 및 제 2 열 팽창부(586) 각각은, 원하는 대로, 용접, 브레이징 또는 추가적인 형태의 기계적 부착을 포함하는 임의의 공지된 방법에 의해 추후 기계적 부착 엘리먼트들에 견고하게 커플링되기 전에, 기계적 부착 엘리먼트들(591, 592, 593, 594) 각각에 대해 별개로 형성될 수 있다.
기계적 부착 엘리먼트들(591, 592, 593, 594)은, 도 2 및 도 3에 예시된 열 팽창부(85)와 유사한 아크형 열 팽창부들과 함께 배타적으로 도시되지만, 연관된 기계적 부착부를, 도 12에 도시된 기계적 부착 엘리먼트들(591, 592, 593, 594) 중 하나로 대체함으로써, 앞서 설명된 커플링들(181, 281, 381, 481) 중 임의의 커플링이 기계적 부착 엘리먼트들(591, 592, 593, 594) 중 임의의 기계적 부착 엘리먼트와 함께 이용되도록 적응될 수 있음을 이해해야 한다.
제 1 커플링들(81, 181, 281, 381, 481, 581) 각각은, 동일한 구조를 갖는 대칭적으로 배열된 제 2 커플링과 함께 이용하기에 적합한 것으로 설명되지만, 제 1 커플링들(81, 181, 281, 381, 481, 581) 각각은 또한, 본 발명의 범주를 벗어남이 없이, 제 3 단부 탱크(32)와 제 4 단부 탱크(62) 사이에 형성되는 실질적으로 견고한 연결에 대향하여 활용될 수 있음을 또한 이해해야 한다. 그러나, 단일의 제 1 커플링(81, 181, 281, 381, 481, 581)의 이용은, 단일의 제 1 커플링(81, 181, 281, 381, 481, 581)에 의해 경험되는 응력이, 연관된 제 2 커플링과 협력하는 제 1 커플링(81, 181, 281, 381, 481, 581)에 비해 증가되게 할 수 있고, 따라서 이러한 배열은, 제 1 열 교환기 코어(40)와 제 2 열 교환기 코어(70) 사이에서 경험되는 상대적 열 팽창이, 열 교환기 코어의 변형 동안 그에 생성되는 응력의 결과로 제 1 커플링(81, 181, 281, 381, 481, 581)이 고장날 만큼 충분히 크지 않은 환경들에 대해서만 적합하다.
커플링들은, 임의의 공지된 방법에 의해 연관된 단부 탱크들에 견고하게 커플링되는 것으로 설명되었다. 그러나, 컴비네이션 열 교환기들이, 브레이징 방법을 이용하여 서로 커플링되는 단부 탱크들 및 열 교환기 코어들을 활용하는 것은 점점 더 통상적이 되고 있다. 따라서, 컴비네이션 열 교환기를 형성하기 위한 제조 프로세스는, 유사한 브레이징 기술에 의해 연관된 단부 탱크들에 견고하게 커플링되는 커플링들 각각을 포함하여, 관련 컴포넌트들 각각이 단일 브레이징 및 경화 프로세스에서 결합되도록 하는 것이 유리할 수 있다.
예를 들어, 도 1의 실시예를 참조하면, 컴비네이션 열 교환기(10)를 제조하는 방법은, 제 1 단부 탱크(26), 제 2 단부 탱크(32), 제 3 단부 탱크(56), 제 4 단부 탱크(62), 복수의 제 1 열 교환기 튜브들(41), 복수의 제 2 열 교환기 튜브들(71), 제 1 커플링(81) 및 제 2 커플링(82)을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 컴비네이션 열 교환기(10)를 형성하는 컴포넌트들 각각은 알루미늄과 같은 공통 재료로 형성될 수 있다. 다음으로, 방법은, 복수의 제 1 열 교환기 튜브들(41)을 제 1 단부 탱크(26)와 제 2 단부 탱크(32) 각각에 형성되는 개구부들에 인접하게 위치시키는 단계, 복수의 제 2 열 교환기 튜브들(71)을 제 3 단부 탱크(56)와 제 4 단부 탱크(62) 각각에 형성되는 개구부들에 인접하게 위치시키는 단계, 제 1 커플링(81)의 제 1 부착부(83)를 제 1 단부 탱크(26)에 인접하게 위치시키는 단계, 제 1 커플링(81)의 제 2 부착부(84)를 제 3 단부 탱크(56)에 인접하게 위치시키는 단계, 제 2 커플링(82)의 제 1 부착부를 제 2 단부 탱크(32)에 인접하게 위치시키는 단계, 및 제 2 커플링(82)의 제 2 부착부를 제 4 단부 탱크(62)에 인접하게 위치시키는 단계를 포함한다.
모든 컴포넌트들이 적절하게 위치되면, 방법은, 복수의 제 1 열 교환기 튜브들(41)을 제 1 단부 탱크(26) 및 제 2 단부 탱크(32) 각각에 커플링시키는 단계, 복수의 제 2 열 교환기 튜브들(71)을 제 3 단부 탱크(56) 및 제 4 단부 탱크(62) 각각에 커플링시키는 단계, 제 1 커플링(81)을 제 1 단부 탱크(26) 및 제 3 단부 탱크(56) 각각에 커플링시키는 단계, 및 제 2 커플링(82)을 제 2 단부 탱크(32) 및 제 4 단부 탱크(62) 각각에 커플링시키는 단계의 추가적인 단계를 포함한다. 커플링 단계는 임의의 공지된 브레이징 방법을 이용하여 수행될 수 있고, 위치시키는 단계의 완료에 후속하는 단일 제조 프로세스에서 발생할 수 있다. 비제한적인 예로, 브레이징 방법은 노내 용접(furnace brazing) 방법일 수 있고, 여기서, 어셈블리가 노 또는 다른 유사한 디바이스에 의해 경화되기 전에, 커플링의 필요한 컴포넌트들 사이에 형성되는 각각의 결합부에 필러(filler) 재료가 위치된다. 대안적으로, 본 발명의 범주를 벗어남이 없이, 다른 형태들의 브레이징이 이용될 수 있다.
대안적으로, 컴비네이션 열 교환기(10)를 제조하는 방법은, 제 1 내부 분리기 또는 배플(미도시)을 갖는 공통 제 1 단부 탱크(미도시) 및 제 2 내부 분리기 또는 배플(미도시)을 갖는 공통 제 2 단부 탱크(미도시)를 제공하는 단계를 포함할 수 있고, 여기서 각각의 분리기 또는 배플은, 각각의 개별적인 단부 탱크를, 개별적인 단부 탱크들로 동작하는 별개의 챔버들로 분리시키는 것을 표현한다. 예를 들어, 공통 제 1 단부 탱크는, 제 1 단부 탱크(26)가 되는 탱크의 일부를, 제 3 단부 탱크(56)가 되는 탱크의 일부로부터 분리시키는 분리기 또는 배플을 포함할 수 있고, 공통 제 2 단부 탱크는, 제 2 단부 탱크(32)가 되는 탱크의 일부를, 제 4 단부 탱크(62)가 되는 탱크의 일부로부터 분리시키는 분리기 또는 배플을 포함할 수 있다. 다음으로, 복수의 제 1 열 교환기 튜브들(41) 및 복수의 제 2 열 교환기 튜브들(71)은, 공통 제 1 단부 탱크 및 공통 제 2 단부 탱크의 각각의 개별적인 부분에 대해 위치된다. 다음으로, 제 1 커플링(81)은, 제 1 단부 탱크(26)가 되는 부분과 제 3 단부 탱크(56)가 되는 부분 사이에 형성되는 분리기 또는 배플을 브릿지하도록 위치되는 한편, 제 2 커플링(82)은, 제 2 단부 탱크(32)가 되는 부분과 제 4 단부 탱크(62)가 되는 부분 사이에 형성되는 분리기 또는 배플을 브릿지하도록 위치된다.
모든 컴포넌트들이 적절히 위치되면, 컴포넌트들은, 브레이징과 같은 공지된 방법을 이용하여 단일 제조 프로세스에서 서로에 대해 결합될 수 있다. 브레이징 방법은, 원하는 대로, 노내 브레이징 방법일 수 있다. 모든 컴포넌트들이 서로에 대해 커플링되면, 공통 제 1 단부 탱크는, 제 1 단부 탱크(26)를 제 3 단부 탱크(56)로부터 분리시키기 위해 공통 제 1 단부 탱크에 형성된 분리기 또는 배플에서 절단 또는 그렇지 않으면 분리되고, 공통 제 2 단부 탱크는, 제 2 단부 탱크(32)를 제 4 단부 탱크(62)로부터 분리시키기 위해 공통 제 2 단부 탱크에 형성된 분리기 또는 배플에서 절단 또는 그렇지 않으면 분리된다. 컴비네이션 열 교환기(10)를 제조하는 이러한 방법은 유리하게, 공통 제 1 단부 탱크 및 공통 제 2 단부 탱크 각각이 단일의 제조 프로세스에서 형성되고 추후 분리되도록 허용한다.
대안적으로, 열 교환기 코어들 및 커플링들은, 원하는 대로, 별개의 제조 프로세스들에서 단부 탱크들에 커플링될 수 있다. 예를 들어, 기계적 부착 방법이 이용되면, 연관된 단부 탱크들로의 커플링들의 기계적 부착은, 원하는 대로, 컴비네이션 열 교환기(10)의 나머지 부분의 제조에 후속하여 수행될 수 있다.
컴비네이션 열 교환기(10)는, 제 2 열 교환기 어셈블리(50)에 커플링되는 제 1 열 교환기 어셈블리(20)를 포함하는 것으로 도시되고 설명되지만, 컴비네이션 열 교환기(10)는 또한 그에 커플링되는 추가적인 열 교환기 어셈블리들을 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 각각의 추가적인 열 교환기 어셈블리는, 본 발명의 범주를 벗어남이 없이, 전술된 커플링들(81, 181, 281, 381, 481, 581) 중 임의의 커플링을 이용하여 컴비네이션 열 교환기(10)에 커플링될 수 있다.
본 발명을 예시하기 위한 목적으로 특정한 예시적인 실시예들 및 세부사항들이 도시되었지만, 하기 첨부된 청구항들에서 추가로 설명되는 본 개시의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변화들이 행해질 수 있음은 당업자들에게 자명할 것이다.

Claims (20)

  1. 컴비네이션 열 교환기로서,
    제 1 유체를 수용하는 제 1 열 교환기 어셈블리 ―상기 제 1 열 교환기 어셈블리는, 제 1 단부 탱크, 제 2 단부 탱크, 및 상기 제 1 단부 탱크와 상기 제 2 단부 탱크 사이에서 연장되고, 상기 제 1 단부 탱크와 상기 제 2 단부 탱크 사이에서 제 1 방향에서 종방향으로 연장되는 복수의 제 1 열 교환기 튜브들을 포함하는 제 1 열 교환기 코어를 포함함―;
    제 2 유체를 수용하는 제 2 열 교환기 어셈블리 ―상기 제 2 열 교환기 어셈블리는, 제 3 단부 탱크, 제 4 단부 탱크, 및 상기 제 3 단부 탱크와 상기 제 4 단부 탱크 사이에서 연장되고, 상기 제 3 단부 탱크와 상기 제 4 단부 탱크 사이에서 상기 제 1 방향에서 종방향으로 연장되는 복수의 제 2 열 교환기 튜브들을 포함하는 제 2 열 교환기 코어를 포함함―; 및
    상기 제 1 단부 탱크에 커플링되는 제 1 부착부, 상기 제 3 단부 탱크에 커플링되는 제 2 부착부, 및 상기 제 1 부착부와 상기 제 2 부착부 사이의 열 팽창부를 포함하는 제 1 커플링을 포함하고,
    상기 복수의 제 1 열 교환기 튜브들과 상기 복수의 제 2 열 교환기 튜브들이 연장되는 방향을 제 1 방향(X)이라 하고, 상기 제 1 방향(X)에 수직되는 방향을 제 2 방향(Y)이라 하고, 상기 제 1 방향(X) 및 상기 제 2 방향(Y)에 수직되는 방향을 제 3 방향(Z)이라 하면,
    상기 제 1 단부 탱크와 상기 제 3 단부 탱크는 상기 제 2 방향(Y)으로 정렬되고,
    상기 제 2 단부 탱크와 상기 제 4 단부 탱크는 상기 제 2 방향(Y)으로 정렬되고,
    상기 열 팽창부는 곡률중심이 상기 제 3 방향(Z)에서 연장되는 축 상에 형성되는 오목 표면(86, 186, 188, 286, 288) 및 곡률중심이 상기 제 3 방향(Z)에서 연장되는 축 상에 형성되고 상기 오목 표면의 배면을 이루는 볼록 표면(87, 187, 189, 287, 289)을 포함하는 아크형으로 형성되어,
    상기 열 팽창부는, 상기 컴비네이션 열 교환기의 동작 동안 상기 제 1 단부 탱크와 상기 제 3 단부 탱크 사이의 상기 제 1 방향(X)에서 발생하는 상대적 이동 및 상기 제 2 방향(Y)에서 발생하는 상대적 이동을 허용하는,
    컴비네이션 열 교환기.
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  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 커플링의 상기 열 팽창부는, 상기 제 1 방향에서 상기 제 1 부착부 또는 상기 제 2 부착부 중 하나 상에 작용하는 힘을 겪는 경우보다 상기 제 3 방향에서 상기 제 1 부착부 또는 상기 제 2 부착부 중 하나 상에 작용하는 힘을 겪는 경우에 변형에 대한 더 큰 저항을 갖는,
    컴비네이션 열 교환기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 커플링의 상기 열 팽창부는, 상기 제 3 방향에서 폭을 갖고, 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향 중 적어도 하나에서 두께를 갖고, 상기 열 팽창부의 폭은, 상기 열 팽창부의 길이를 따른 상기 열 팽창부의 두께보다 큰,
    컴비네이션 열 교환기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 커플링의 상기 열 팽창부는 상기 제 3 방향에서 폭을 갖고, 상기 열 팽창부의 폭은, 상기 열 팽창부의 2개의 대향 측면들 사이의 거리보다 항상 더 크고, 상기 거리는 제 1 방향에서 측정되는,
    컴비네이션 열 교환기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 커플링의 상기 열 팽창부는, 상기 제 3 방향에서 연장되는 축을 중심으로 형성되는 벤딩 모멘트(bending moment)로 인한 변형에 대해 제 1 저항을 갖고, 상기 제 1 방향에서 연장되는 축을 중심으로 형성되는 벤딩 모멘트로 인한 변형에 대해 제 2 저항을 갖고, 변형에 대한 상기 제 2 저항은 변형에 대한 상기 제 1 저항보다 큰,
    컴비네이션 열 교환기.
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  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 커플링의 상기 열 팽창부는, 복수의 교번하고 대향하여 배열되는 아크형 부분들을 포함하는,
    컴비네이션 열 교환기.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 단부 탱크를 상기 제 4 단부 탱크에 커플링시키기 위한 제 2 커플링을 더 포함하는,
    컴비네이션 열 교환기.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 커플링은, 상기 제 2 단부 탱크에 커플링되는 제 1 부착부, 상기 제 4 단부 탱크에 커플링되는 제 2 부착부, 및 상기 제 2 커플링의 상기 제 1 부착부와 상기 제 2 커플링의 상기 제 2 부착부 사이의 열 팽창부를 포함하고, 상기 제 2 커플링은 상기 제 2 단부 탱크와 상기 제 4 단부 탱크 사이의 상대적 이동을 허용하는,
    컴비네이션 열 교환기.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 커플링의 상기 제 1 부착부는 브레이징에 의해 상기 제 1 단부 탱크에 견고하게 커플링되고, 상기 제 1 커플링의 상기 제 2 부착부는 브레이징에 의해 상기 제 3 단부 탱크에 견고하게 커플링되는,
    컴비네이션 열 교환기.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 부착부는, 상기 제 1 부착부를 상기 제 1 단부 탱크에 견고하게 커플링시키기 위해, 상기 제 1 단부 탱크의 외측 표면의 형상에 실질적으로 대응하는 형상을 갖는 내측 표면을 포함하는 슬리브(sleeve)인,
    컴비네이션 열 교환기.
  19. 컴비네이션 열 교환기를 제조하는 방법으로서,
    컴비네이션 열 교환기의 복수의 컴포넌트들을 제공하는 단계 ―상기 복수의 컴포넌트들은, 제 1 단부 탱크, 제 2 단부 탱크, 제 3 단부 탱크, 제 4 단부 탱크, 복수의 제 1 열 교환기 튜브들, 복수의 제 2 열 교환기 튜브들, 및 제 1 커플링을 포함하고, 상기 제 1 커플링은, 제 1 부착부, 제 2 부착부, 및 상기 제 1 부착부와 상기 제 2 부착부 사이의 열 팽창부를 포함함―;
    상기 복수의 컴포넌트들을 서로에 대해 위치시키는 단계 ―상기 위치시키는 단계는, 상기 복수의 제 1 열 교환기 튜브들을 상기 제 1 단부 탱크와 상기 제 2 단부 탱크 사이에 위치시키는 단계, 상기 복수의 제 2 열 교환기 튜브들을 상기 제 3 단부 탱크와 상기 제 4 단부 탱크 사이에 위치시키는 단계, 상기 제 1 부착부를 상기 제 1 단부 탱크에 인접하게 위치시키는 단계, 및 상기 제 2 부착부를 상기 제 3 단부 탱크에 인접하게 위치시키는 단계를 포함함―; 및
    상기 위치시키는 단계에 후속하는 단일 제조 프로세스에서 상기 복수의 컴포넌트들을 서로 커플링시키는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 컴포넌트들을 커플링시키는 단계는, 상기 복수의 제 1 열 교환기 튜브들을 상기 제 1 단부 탱크 및 상기 제 2 단부 탱크 각각에 커플링시키는 단계, 상기 복수의 제 2 열 교환기 튜브들을 상기 제 3 단부 탱크 및 상기 제 4 단부 탱크 각각에 커플링시키는 단계, 상기 제 1 부착부를 상기 제 1 단부 탱크에 커플링시키는 단계, 및 상기 제 2 부착부를 상기 제 3 단부 탱크에 커플링시키는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 제 1 열 교환기 튜브들과 상기 복수의 제 2 열 교환기 튜브들이 연장되는 방향을 제 1 방향(X)이라 하고, 상기 제 1 방향(X)에 수직되는 방향을 제 2 방향(Y)이라 하고, 상기 제 1 방향(X) 및 상기 제 2 방향(Y)에 수직되는 방향을 제 3 방향(Z)이라 하면,
    상기 제 1 단부 탱크와 상기 제 3 단부 탱크는 상기 제 2 방향(Y)으로 정렬되고,
    상기 제 2 단부 탱크와 상기 제 4 단부 탱크는 상기 제 2 방향(Y)으로 정렬되고,
    상기 열 팽창부는 곡률중심이 상기 제 3 방향(Z)에서 연장되는 축 상에 형성되는 오목 표면(86, 186, 188, 286, 288) 및 곡률중심이 상기 제 3 방향(Z)에서 연장되는 축 상에 형성되고 상기 오목 표면의 배면을 이루는 볼록 표면(87, 187, 189, 287, 289)을 포함하는 아크형으로 형성되어,
    상기 열 팽창부는, 상기 컴비네이션 열 교환기의 동작 동안 상기 제 1 단부 탱크와 상기 제 3 단부 탱크 사이의 상기 제 1 방향(X)에서 발생하는 상대적 이동 및 상기 제 2 방향(Y)에서 발생하는 상대적 이동을 허용하는,
    컴비네이션 열 교환기를 제조하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 단일 제조 프로세스는 브레이징 프로세스인,
    컴비네이션 열 교환기를 제조하는 방법.
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