KR20050062544A - 고압 열 교환기 - Google Patents

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KR20050062544A
KR20050062544A KR1020057003534A KR20057003534A KR20050062544A KR 20050062544 A KR20050062544 A KR 20050062544A KR 1020057003534 A KR1020057003534 A KR 1020057003534A KR 20057003534 A KR20057003534 A KR 20057003534A KR 20050062544 A KR20050062544 A KR 20050062544A
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KR1020057003534A
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스티븐 비. 메모리
지안민 인
그레고리 지. 휴즈
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모다인 매뉴팩츄어링 컴파니
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Abstract

본 발명에 따른 열 교환기는 냉매(이산화탄소 등)용 입구 및 출구 헤더(72,76)부, 복수의 정렬된 튜브 런(64, 66)을 각각 구비한 지그재그형 멀티 포트 튜브(62), 및 적어도 3개의 플레이트 어셈블리(84, 86, 88, 90) 유체 통로를 포함한다. 상기 각 플레이트 어셈블리(84, 86, 88, 90) 유체 통로는 양쪽면에 유체 입구 및 유체 출구를 가지는 밀폐된 공간을 형성하도록 에지에서 함께 고정되는 한 쌍의 이격된 플레이트를 포함한다. 하나의 유체 통로(84)의 하나의 플레이트는 제1 정렬된 튜브 런(64, 66)에 기대어 위치되고, 상기 유체 통로(84, 86, 88, 90) 중 제2 유체 통로(90)의 하나의 플레이트는 제2 정렬된 튜브 런(64, 66)에 기대어 위치되고, 제3 유체 통로(86, 88)는 상기 제1 및 제2 정렬된 튜브 런(64, 66) 사이에 위치된다. 상기 플레이트는 실질적으로 서로 동일할 수 있다.

Description

고압 열 교환기 {HIGH PRESSURE HEAT EXCHANGER}
본 발명은 열 교환기에 관한 것으로, 특히 고압 열 교환기에 관한 것이다.
이미 알려져 있는 바와 같이, 대기로의 냉매의 배출이 오존층 파괴의 주요한 원인으로 여겨지고 있다. HFC(불화탄화수소)와 같은 냉매는 대체되는 CFC(염화불화탄소)와 같은 냉매보다 더 환경친화적이라는 점은 분명하지만, 그럼에도 불구하고 소위 온실 효과(greenhouse effect)에 기여할 수 있는 점에서 바람직하지 않다.
CFC나 HFC는 모두 무게 및 부피가 실질적으로 중요 사항인 차량에 주로 사용되었다. 자동차의 에어 컨디셔닝 시스템(air conditioning system)의 열 교환기가 너무 무거우면, 차량의 연료 사용이 증가된다. 마찬가지로, 열 교환기의 부피가 너무 크면, 무게의 핸디캡을 안게 될 뿐만 아니라, 그러한 열 교환기의 설계는 차량 디자이너로 하여금 연료 경제면에서 효과적이기도 한 공기역학적인 "매끄러운(slippery)" 디자인을 구현하는데 장애가 된다.
컴프레서(compressor)가 일반적으로 차량의 엔진으로부터 벨트 등을 통하여 회전 동력을 필요로 하는, 고정 시스템에서와 같이 밀폐 방식으로 밀봉될 수 없기 때문에, 대기로의 냉매 누출이 차량의 에어 컨티셔닝 시스템에서 발생된다. 따라서, 대기로 배출되는 냉매가 환경에 잠재적으로 피해를 주지 않고 시스템 구성요소가 연료 사용에 악영향을 주지 않도록 작고 가벼운 차량용 냉매 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
전술한 관점에서 차량용 트랜스크리티컬(transcritical) 이산화탄소(CO2) 시스템을 고려하기에 이르렀다. 한 예로서, 이러한 시스템에서 냉매로 이용되는 이산화탄소는, 이산화탄소가 사용되었던 시스템으로부터 누출되어 대기로 되돌아간다면, 대기의 이산화탄소 함유량이 순 증가되지는 않는다는 결과로 인해, 처음에는 대기로부터 요구될 수 있다. 또한, 이산화탄소가 온실 효과의 관점에서 바람직하지 않지만, 대기의 이산화탄소 함유량이 누출의 결과로서 순 증가되지는 않기 때문에, 오존층에 영향을 주지 않으며 온실 효과를 증가시키지 않을 것이다.
그러나, 트랜스크리티컬 시스템은 일반적으로 냉매측에 매우 고압이 걸리게 되며, 따라서 이러한 시스템에 사용되는 열 교환기는 바람직하기로는 크기 및 무게를 그다지 증가시키지 않은 채로, 상기 압력에 견딜 수 있어야만 한다.
본 발명의 목적은 상기에 설명된 하나 이상의 문제점을 해결하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 직교류(cross flow) 열 교환기의 일 단부 개략도이다.
도 2는 상부 플레이트 열 교환기가 제거된 도 1 실시예의 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 대향류 열 교환기의 일 단부 개략도이다.
도 4는 상부 플레이트 열 교환기가 제거된 도 3 실시예의 평면도이다.
도 5는 도 3 및 도 4에 따른 대향류 열 교환기의 사시도이다.
도 6은 직교류 열 교환기의 일부 절개 분해 사시도이다.
도 7은 도 6의 조립 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 열 교환기에 사용될 수 있는 바람직한 드로운 컵형 플레이트의 분해 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 냉매 입구 및 출구 헤더부, 적어도 하나의 지그재그형 멀티 포트 튜브, 유체 열 교환기 입구 및 유체 열 교환기 출구, 및 적어도 3개(제1, 제2, 제3)의 플레이트 어셈블리 유체 통로를 포함하는 열 교환기가 제공된다. 상기 지그재그형 튜브는 인접하는 튜브 런 사이에 튜브 만곡부를 갖는 복수의 튜브 런을 형성하며, 상기 냉매 입구 헤더부로부터의 냉매를 유입하기 위하여 하나의 튜브 런에 위치하는 입구 단부, 및 상기 냉매 출구 헤더부로 냉매를 배출하기 위하여 다른 튜브 런에 출구 단부를 구비한다. 상기 플레이트 어셈블리 유체 통로의 각각은 공간의 일 측에 유체 입구 및 다른 측으로부터 유체 출구를 가지는 밀폐된 공간을 형성하도록 에지에서 함께 고정되는 한 쌍의 이격된 플레이트를 포함한다. 제1 플레이트 어셈블리 유체 통로의 유체 입구는 상기 유체 열 교환기 입구로부터 유체를 유입하고, 상기 제1 플레이트 어셈블리 유체 통로의 하나의 플레이트는 상기 제1 튜브의 하나의 튜브 런에 기대어 위치된다. 제2 플레이트 어셈블리 유체 통로의 유체 출구는 유체를 상기 유체 열 교환기 출구로 배출하고, 상기 제2 플레이트 어셈블리 유체 통로의 하나의 플레이트는 상기 제1 튜브의 다른 튜브 런에 기대어 위치된다. 제3 플레이트 어셈블리 유체 통로는 상기 제1 튜브의 튜브 런 사이에 위치된다.
본 발명의 이 실시예의 한 형태에서, 제2 지그재그형 멀티 포트 튜브는 상기 제1 튜브의 후방에서 상기 제1 튜브와 대략 정렬되고, 제1 플레이트 어셈블리 유체 통로의 하나의 플레이트는 제2 튜브의 입구 튜브 런에 기대어 위치되며, 제2 플레이트 어셈블리 유체 통로의 하나의 플레이트는 제2 튜브의 출구 튜브 런에 기대어 위치되고, 제3 플레이트 어셈블리 유체 통로는 제2 튜브의 튜브 런 사이에 위치된다.
본 발명의 이 실시예의 다른 형태에서, 유체 통로는, 냉매가 인접하는 튜브 런 사이로 흐르는 방향과 실질적으로 동일한 방향, 또는 실질적으로 반대 방향으로, 튜브 런을 가로질러 흐를 수 있다.
또 다른 형태에서, 유체 입구와 유체 출구 사이에 밀폐된 공간 내에 난류발생 부재가 제공될 수 있다. 또한, 냉매는 이산화탄소(CO2)일 수 있다.
또 다른 형태에서, 열 교환기는 트랜스크리티컬 냉각 시스템에서 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 제1 및 제2 유체용 제1 및 제2 유체 통로를 포함하는 열 교환기가 제공된다. 상기 제1 유체 통로는 인접하는 이격된 튜브 런 사이에 대략 180도의 튜브 만곡부를 갖는 복수의 튜브 런을 형성하는 멀티 포트 지그재그형 튜브를 포함한다. 상기 제2 유체 통로는 복수의 플레이트형 열 교환기 세트를 포함하며, 상기 각 플레이트형 열 교환기 세트는 밀폐된 공간을 형성하도록 에지에서 함께 고정된 한 쌍의 이격된 플레이트에 의하여 각각 형성되는 2개의 플레이트형 열 교환기를 포함한다. 상기 제1 및 제2 유체 통로는 튜브 런의 양쪽면에 기대어 배치되는 플레이트형 열 교환기 세트 중 하나의 세트의 플레이트 열 교환기를 포함하는 각 튜브 런 사이에 개재되어 있다.
본 발명의 이 실시예의 한 형태에서, 튜브 런 중 하나의 튜브 런은 입구 헤더부로부터 제1 유체를 유입하는 입구를 구비하고, 상기 튜브 런 중 다른 하나의 튜브 런은 제1 유체를 출구 헤더부로 배출하는 출구를 구비하며, 플레이트형 열 교환기 세트 중 하나의 세트는 유체 열 교환기 입구로부터 제2 유체를 유입하는 입구를 구비하고, 플레이트형 열 교환기 세트 중 다른 하나의 세트는 상기 제2 유체를 유체 열 교환기 출구로 배출하는 출구를 구비한다. 이 형태에서, 플레이트형 열 교환기 세트 중 하나의 세트는 상기 제2 유체를 상기 플레이트형 열 교환기 세트 중 다른 하나의 세트의 입구로 배출하는 출구를 구비한다. 또한, 하나의 플레이트형 열 교환기 세트는 다른 튜브 런의 일 측에 기대어 배치될 수 있고, 다른 하나의 플레이트형 열 교환기 세트는 상기 하나의 튜브 런의 일 측에 기대어 배치될 수 있다.
또 다른 형태에서, 유체 입구와 유체 출구 사이에 밀폐된 공간에 난류발생 부재가 제공될 수 있으며, 플레이트형 열 교환기는 드로운 컵(drawn cup)형 열 교환기일 수 있고, 및/또는 제1 유체는 이산화탄소를 포함하는 냉매일 수 있다.
본 발명의 이 실시예의 또 다른 형태에서, 상기 플레이트형 열 교환기는, 제1 유체가 인접한 튜브 런에 흐르는 방향과 실질적으로 동일한 방향, 또는 실질적으로 반대 방향으로, 상기 제2 유체가 튜브 런을 가로질러 플레이트형 열 교환기를 통하여 흐르도록 배치된 입구 및 출구를 구비할 수 있다.
본 발명의 이 실시예의 다른 형태에서, 열 교환기는 트랜스크리티컬 냉각 시스템에 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 냉매 입구 및 출구 헤더부, 제1 및 제2 지그재그형 멀티 포트 튜브, 유체 열 교환기 입구, 유체 열 교환기 출구, 및 제1, 제2, 제3 및 제4 플레이트형 열 교환기를 포함하는 열 교환기가 제공된다. 각각의 멀티 포트 튜브는 인접하는 튜브 런 사이에 튜브 만곡부를 갖는 복수의 튜브 런을 형성하며 제2 튜브의 튜브 런은 제1 튜브의 튜브 런과 실질적으로 정렬되어 있다. 또한 각 튜브는 냉매 입구 헤더부로부터 냉매를 유입하기 위하여 하나의 튜브 런에 위치되는 입구 단부, 및 상기 냉매를 상기 냉매 출구 헤더부로 배출하기 위하여 다른 튜브 런에 위치되는 출구를 구비한다. 각각의 플레이트형 열 교환기는 일측에 유체 입구를 가지며 다른 측에 유체 출구를 가지는 밀폐된 공간을 형성하도록 에지에서 함께 고정되는 한 쌍의 이격된 플레이트를 포함한다. 상기 제1 및 제2 플레이트형 열 교환기의 유체 입구는 상기 유체 열 교환기 입구로부터 유체를 유입하고, 상기 제3 및 제4 플레이트형 열 교환기의 유체 출구는 유체를 상기 유체 열 교환기 출구로 배출한다. 상기 제1 플레이트형 열 교환기의 하나의 플레이트는 상기 제1 및 제2 튜브의 하나의 튜브 런의 일 측에 기대어 위치되며, 상기 제2 플레이트형 열 교환기의 하나의 플레이트는 상기 제1 및 제2 튜브의 하나의 튜브 런의 다른 측에 기대어 위치된다. 상기 제3 플레이트형 열 교환기의 하나의 플레이트는 상기 제1 및 제2 튜브의 다른 튜브 런의 일 측에 기대어 위치되며, 상기 제4 플레이트형 열 교환기의 하나의 플레이트는 상기 제1 및 제2 튜브의 다른 튜브 런의 다른 측에 기대어 위치된다.
본 발명의 이 실시예의 한 형태에서, 제1 및 제2 플레이트형 열 교환기용 유체 출구는 상기 제1 및 제2 플레이트형 열 교환기 유체 입구로부터 하나의 튜브 런의 반대쪽 단부에 대략 배치되고, 상기 제3 및 제4 플레이트형 열 교환기로의 유체 입구는 상기 제3 및 제4 플레이트형 열 교환기 유체 출구로부터 다른 튜브 런의 반대쪽 단부에 대략 배치된다. 이 형태에서, 상기 플레이트형 열 교환기의 유체 흐름은, 냉매가 플레이트형 열 교환기 사이에서 튜브 런에 흐르는 방향과 실질적으로 동일한 방향, 또는 실질적으로 반대 방향일 수 있다. 또한, 양 튜브의 튜브 런은 관련된 플레이트형 열 교환기의 유체 입구와 출구 사이에 있을 수 있으며, 그 때문에 플레이트형 열 교환기에서 유체는 튜브 런의 냉매의 흐름 방향을 실질적으로 가로지르는 방향으로 흐른다.
또한, 본 발명의 다른 실시예의 전술한 형태는, 예를 들면, 드로운 컵형 플레이트 열 교환기, 플레이트형 열 교환기의 밀폐된 공간의 난류발생 부재, 이산화탄소 냉매, 및 트랜스크리티컬 냉각 시스템에서의 사용을 포함하는 본 발명의 이 실시예와 함께 사용될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 그 사이에 튜브 만곡부를 갖는 복수의 튜브 런을 형성하는 멀티 포트 지그재그형 튜브를 포함하는 냉매 통로, 및 복수의 플레이트형 열 교환기를 포함하는 유체 통로를 포함하는 열 교환기가 제공된다. 각각의 플레이트형 열 교환기는 그 둘레에 림(rim)을 각각 구비하는 한 쌍의 플레이트 부재를 포함하며, 상기 림은 플레이트 부재 사이의 공간을 밀폐하도록 함께 고정되고, 상기 플레이트 부재는 상기 플레이트 부재 중 하나의 플레이트 부재를 통하는 입구 및 상기 플레이트 부재의 적어도 하나의 플레이트 부재를 통하는 출구를 가지고 있다. 상기 플레이트 부재는 상기 플레이트 부재 중 선택된 하나의 플레이트 부재가 입구 및 출구 양자 모두를 구비하는 이외에는 실질적으로 동일하고, 상기 플레이트 부재는 플레이트형 열 교환기 사이에 개재되는 지그재그형 튜브의 튜브 런과 함께 선택된 유체 통로를 형성하도록 적층되고, 플레이트형 열 교환기의 적어도 하나의 플레이트 부재는 튜브 런의 각 측에 기대어 배치되어 있다.
본 발명의 이 실시예의 한 형태에서, 상기 플레이트 부재의 입구 및 출구는 선택적인 유체 통로를 제공하도록 선택적으로 정렬된다.
본 발명의 이 실시예의 다른 형태에서, 각 입구 및 출구에 플랜지가 구비되며, 상기 플랜지는 결합된 플레이트 부재로부터 실질적으로 튜브의 두께 반쯤 돌출된다.
도 1 및 도 2는 본 발명을 통합한 열 교환기(10)의 일 실시예를 개략적으로 도시한다. 도시된 열 교환기(10)에는, 3개의 적당한 지그재그형 멀티 포트 튜브(serpentine multiport tubes)(12, 14, 16)가 포함되며, 상기 튜브 각각은 소스(source)[예를 들면, 입구 헤더 튜브(22)]로부터 고압 냉매를 수용하는 입구 단부(20), 및 고압 냉매를 리시버(receiver)[예를 들면, 출구 헤더 튜브(26)]로 배출하는 배출 단부(24)를 가지고 있다.
멀티 포트 튜브(12, 14, 16)는 이 기술분야에서 이미 잘 알려져 있으며, 내압에 대하여 강도를 제공하고 튜브 벽으로 냉매의 열 전달을 더 보조하기 위하여 튜브 벽(12, 14, 16)의 측 사이로 뻗어 있는 웨브 부재(web member)를 포함한다. 상기 튜브(12, 14, 16)는 그 유압 직경이 설계 조건에 따라 변경될 수 있는 마이크로채널 튜브(microchannel tubes)일 수 있다. 필요한 열 교환 용량에 따라, 3개 이상 또는 이하의 상기 튜브가 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있으며, 다 많은 수의 튜브(및 포트)가 더 낮은 압력 강하를 일으킬 뿐만 아니라 열 교환기의 크기, 무게 및 비용을 바람직하지 않게 증가시킬 수 있다는 것이 또한 인식되어야 한다.
지그재그형 튜브(12, 14, 16)는 각각 6개의 분리 이격되고 평행한 튜브 런(tube runs)(30) 사이에 5개의 180도 만곡부(bends)를 포함하며, 3개의 튜브(12, 14, 16)의 튜브 런(30)은 대략 서로 정렬되어 있다. 그러나, 상기 지그재그형 튜브는 도시된 6개 이상 또는 이하의 튜브 런(30)을 가질 수 있다는 것이 인식되어야 한다.
복수의 플레이트형 열 교환기(40, 41, 42, 43, 44, 45, 46)가 상기 튜브 런(30) 사이에 개재되어 있거나 또는 층을 이루고 있으며, 7개의 상기 열 교환기(40~46)가 도 1 및 도 2 실시예에 도시되어 있다. 이후 더 자세하게 설명되는 바와 같이, 상기 플레이트형 열 교환기(40~46)는 그 사이에 밀폐된 공간을 형성하도록 그 에지 주위에 고정되는 한 쌍의 플레이트로 각각 형성되는데, 각 플레이트형 열 교환기(40~46)는, 냉매와 유체 사이의 열 교환이 요구되는, 그에 운송되는 유체(예를 들면, 물 또는 엔진 냉각수)용 입구는 물론 출구를 가지고 있다. 바람직한 형태에서, 적당한 난류발생 부재(turbulating elements)(이하에서 더 상세하게 설명됨)가 그것을 통하여 유체의 흐름 특성을 향상시키며, 또한 플레이트형 열 교환기에 강도를 부가하도록 밀폐된 공간에 제공될 수 있다. 상기 난류발생 부재는 단독의 난류발생기(turbulator)[예를 들면, 오프셋 스트립 핀(offset strip fin)]으로 구성될 수 있거나, 또는 플레이트로 타출된 리브(ribs)와 같은, 열 교환기의 플레이트의 일체형 부품일 수 있다. 상기 플레이트형 열 교환기가 예를 들면, 브레이징(brazing)을 이용하여 제조되는 곳에, 상기 난류발생 부재는 대향 플레이트를 그 에지 이외의 다른 지점에서 함께 고정함으로써 강도를 제공할 수 있다.
상기 플레이트형 열 교환기(40~46)의 플레이트는 상기 지그재그형 튜브(12, 14, 16)의 인접하는 튜브 런(30)의 양쪽면의 벽에 기대어 적절하게 배치되어 있으며, 그 때문에 그들 사이에 효과적인 열 전달 접촉이 존재한다.
열 교환기 유체 입구(50)가 도시된 플레이트형 열 교환기(40)의 밑바닥의 한 코너에 제공되고, 열 교환기 유체 출구(52)가 도시된 플레이트형 열 교환기(46)의 최상측의 한 코너에 제공된다. 도 1 및 도 2에 도시되지 않았지만, (a) 플레이트형 열 교환기(41, 43, 45)로부터의 출구는 열 교환기 유체 입구(50)와 정렬하여, 각각 플레이트형 열 교환기(42, 44, 46)용 입구에 고정될 수 있고, (b) 플레이트형 열 교환기(40, 42, 44)로부터의 출구는 열 교환기 유체 출구(52)와 정렬하여, 각각 플레이트형 열 교환기(41, 43, 45)용 입구에 고정될 수 있다는 것을 인식해야 한다.
상기한 구성과 함께, 유체의 흐름이 각 플레이트형 열 교환기(40~46)(즉, 대략 도 2의 바닥 우측에서 상부 좌측으로나 또는 상부 좌측에서 바닥 우측으로)에서 3개의 지그재그형 튜브(12, 14, 16)를 따라 발생된다는 것을 인식할 수 있다. 또한, 열 교환기 유체 입구(50)와 열 교환기 유체 출구(52) 사이의 흐름은 도 1의 바닥에서 상부로 대략 지그재그형이 될 것이다[즉, 도 2의 상부와 바닥 사이의 대향류(counterflow)에 더하여, 흐름은 또한 플레이트형 열 교환기(40)의 우측으로부터 좌측으로, 그 다음 플레이트형 열 교환기(41)까지, 그 다음 플레이트형 열 교환기(41)의 좌측으로부터 우측으로, 그 다음 플레이트형 열 교환기(42)까지, 등, 플레이트형 열 교환기(46)의 우측으로부터 좌측으로 열 교환기 유체 출구(52)까지 흐르게 될 때까지(도 1에 도시된 바와 같이) 있을 것이다.]
도시된 바와 같이, 상기 열 교환기(10)는 또한 대향류를 이용하는데, 상기 열 교환기 유체 입구(50)는 출구 단부(24)를 가지는 튜브 런(30)에 인접한 플레이트형 열 교환기(40)를 구비하고, 상기 열 교환기 유체 출구(52)는 입구 단부(20)를 가지는 튜브 런(30)에 인접한 플레이트형 열 교환기(46)를 구비한다. 그러나, 입구와 출구는 장치의 편의를 위하여 서로 전환될 수 있고, 열 교환기 유체 입구는 입구 단부를 가지는 튜브 런에 인접한 플레이트형 열 교환기를 구비하고, 열 교환기 유체 출구는 출구 단부를 가지는 튜브 런에 인접한 플레이트형 열 교환기를 구비할 수 있다는 것을 인식해야 한다.
도 3 및 도 4는 본 발명을 통합한 열 교환기(60)의 다른 실시예를 개략적으로 도시한다. 도시된 열 교환기(60)에서는, 하나의 적당한 지그재그형 멀티 포트 튜브(62)가 180도 만곡부에 의하여 연결되는 2개의 평행 튜브 런(64, 66)을 가지고 있다. 하나의 튜브 런(66)은 소스[예를 들면, 입구 헤더 튜브(72)]로부터 고압 냉매를 유입하는 입구 단부(70)를 가지고, 다른 튜브 런은 고압 냉매를 리시버[예를 들면, 출구 헤더 튜브(76)]에 배출하는 출구 단부(74)를 가지고 있다.
상기한 제1 실시예에서 알 수 있는 바와 같이, 대상 장치의 요구조건에 따라, 하나 이상의 튜브(62)가 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있다는 것을 인식할 수 있다. 또한 상기 지그재그형 튜브(62)는 도시된 2개 이상의 튜브 런(64, 66)을 가질 수 있다는 것을 인식해야 한다.
플레이트형 열 교환기의 2세트(80, 82)가 각각, 튜브 런(64, 66)의 각각에 대하여 하나 제공된다. 각각의 플레이트형 열 교환기 세트(80, 82)는 각각, 관련된 튜브 런(64, 66)의 양쪽면에 배치되는 2개의 플레이트형 열 교환기(84, 86 및 88, 90)을 포함한다. 바람직하게, 내측 2개의 플레이트형 열 교환기(86, 88)의 대향 플레이트 면 사이에 간극이 형성된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 열 교환기 유체 입구(94)가 플레이트형 열 교환기(80)의 상부 세트의 한 코너에 제공되고, 열 교환기 유체 출구(96)가 플레이트형 열 교환기(82)의 다른 세트의 한 코너에 제공된다. 상기 입구(94) 및 출구(96)는 도 4에 도시된 바와 같이 정렬될 수 있으며, 상기 입구(94) 및 출구(96)는 모두 동일한 헤더(header)에 있지만, 이 기술에서 알 수 있는 바와 같이 헤더의 배플(baffle)에 의하여 적절하게 분리되어 있다. 턴어라운드 헤더(turnaround header)(98)가 상기 입구(94) 및 출구(96)로부터 반대쪽 단부에 제공되며, 상기 턴어러운드 헤더(98)는 유체가 하나의 세트(80)로부터 다른 세트(82)로 흐르도록 플레이트형 열 교환기의 2세트(80, 82)의 플레이트형 열 교환기(84, 86, 88, 90)에 적절하게 연결되어 있다.
따라서 유체의 대향류가 플레이트형 열 교환기에서 발생되며, 그 때문에(도 3에 도시된 바와 같은 방향에서):
1. 유체는 (냉매가 우측에서 좌측으로 흐르고 있는)튜브 런(64)의 양쪽면에 배치된 플레이트형 열 교환기(84, 86)의 좌측으로부터 우측으로 흐르고;
2. 유체는 플레이트형 열 교환기(84, 86)의 외부로 흐른 후 플레이트형 열 교환기(88, 90) 내부로 턴어라운드 헤더(98) 아래로 흐르고;
3. 유체는 (냉매가 좌측에서 우측으로 흐르고 있는)튜브 런(66)의 양쪽면에 배치된 플레이트형 열 교환기(88, 90)의 우측으로부터 좌측으로 흐른다
는 것을 인식해야 한다.
그러나, 상기에서 설명된 실시예에서 알 수 있는 바와 같이, 입구 단부를 갖는 튜브 런에 인접하는 플레이트형 열 교환기의 세트를 구비하는 열 교환기 유체 입구, 출구 단부를 갖는 튜브 런에 인접한 플레이트형 열 교환기의 세트를 구비하는 열 교환기 유체 출구를 선택적으로 제공하는 것이 본 발명의 범위 내인 것도 또한 인식해야 한다.
도 5는 도 3 및 도 4의 개략적인 도시에 따른 대향류 열 교환기를 도시한다.
도 6 및 도 7은 모든 플레이트형 열 교환기(112, 114, 116, 118, 120, 122, 124)가 동일한 방향으로 함께 흐르며, 각 열 교환기는 각각 유체 열 교환기 입구(130) 및 유체 열 교환기 출구(132)에 접속된 양쪽 코너에 정렬된 입구 및 출구를 가지고 있다는 점 이외에는 도 1 및 도 2의 실시예와 유사한 본 발명에 따른 열 교환기(110)의 또 다른 실시예를 도시한다.
특히, 상기 열 교환기(110)는 출구 헤더(140)와 입구 헤더(142) 사이에 뻗어 있는 3개의 지그재그형 튜브(134, 136, 138)를 포함한다(일반적으로, 특정 입구 및 출구가 여기에서 설명되고 있을지라도, 입구인 포트와 출구인 포트가 장치에 따라 전환될 수 있다는 것을 알 수 있다). 도 1에 도시된 실시예와 같이, 튜브(134-138)는 7개의 플레이트형 열 교환기(112-124) 사이에 개재되어 있는 6개의 튜브 런을 가지고 있다.
배플(146, 148)[도 6에서 헤더(140, 142)의 절개된 부분에서 부분적으로 보임]이 튜브(134-138)를 통하여 연속적인 흐름을 제공하도록 출구 헤더(140) 및 입구 헤더(142)에 제공될 수 있다. 특히, 입구 헤더(142)(도 6-도 7에서 바닥 좌측에서)로 들어가는 유체는 제1 지그재그형 튜브(134)로 모두 향하도록 배플(146)에 의하여 차단된다. 유체는 제1 지그재그형 튜브(134)로부터 출구 헤더(140)로 배출되고, 그 다음 제2 지그재그형 튜브(136)[배플(148)이 제3 지그재그형 튜브(138)로의 흐름의 차단함]로 배출된다. 그 다음 상기 유체는 제2 지그재그형 튜브(136)로부터 입구 헤더(142)로 배출된 후 제3 지그재그형 튜브(138)로 배출된다. 마지막으로, 유체는 제3 지그재그형 튜브(138)로부터 출구 헤더(140)(도 6-도 7에서 상부 전방 우측에서)로 배출되고, 상기 출구 헤더는 열 교환기(110)로부터의 출구이다.
튜브(134-138)를 통한 상기한 연속 흐름이 필요하지 않는 곳에는, 배플(146, 148)이 제거될 수 있다.
상기한 실시예에서, 플레이트형 열 교환기(112-124)는 각각 밀폐형 측벽(152)에 적절하게 고정된 2개의 이격된 플레이트(150)로 형성되어 있다. 난류발생기(156)는 이격된 플레이트(150) 사이에 고정된다. 입구 개구(162) 및 출구 개구(164)가 상기 플레이트(150)의 양쪽 코너에 구비된다. 상기한 실시예가 양쪽 코너에서 상기 개구를 가지고 있을지라도, 그것은 입구 및 출구가 예를 들면, 플레이트형 열 교환기 단부의 중간부를 포함하는 어느 장소에 위치되어 있다면 상기 실시예 중의 어느 실시예의 범위 내에 있다는 것을 알아야 한다.
스페이서 인서트(spacer inserts)(166)가 플레이트형 열 교환기(112-124) 사이에 제공되는데, 상기 인서트(166)는 플레이트 개구(162, 164)와 정렬되고 관통하는 개구(168)를 가지고 있다. 바람직하게는, 상기 인서트(166)는 지그재그형 튜브(134-138)의 두께와 실질적으로 동일한 두께를 가지고 있어, [인접하는 플레이트형 열 교환기(112-124)의 개구 사이의 누설 없는 유체 통로를 제공하는]그 양쪽면에 접촉하는 플레이트형 열 교환기에 상기 인서트(166)를 확실하게 밀봉시키며, 또한 플레이트형 열 교환기(112-124)를 그들 사이에 필요한 열 전달을 위하여 튜브(134-138)에 확실하게 접촉시킬 수 있다. 상기 지그재그형 튜브(134-138)의 두께와 실질적으로 동일한 두께를 또한 가지는 부가적인 중간 인서트(170)가 또한 상기 튜브(134-138) 사이에 지지를 위하여 제공될 수도 있다.
따라서 본 발명에 따라 제조된 열 교환기는 바람직하게 모듈 패션(modular fashion)으로 제조될 수 있다는 것을 도 6 및 도 7 실시예로부터 특히 인식해야 한다. 각 플레이트형 열 교환기(112-124)는 다른 열 교환기와 동일하며, 상기 플레이트형 열 교환기(112-124)의 모든 플레이트(150)는 다른 플레이트(150)와 동일하다. 또한 상기 인서트(166)도 동일하다. 따라서, 튜브는 임의의 원하는 크기(즉, 선택된 개수의 튜브 런과 함께)로 만곡될 수 있고, 필요한 개수의 동일한 플레이트형 열 교환기(112-124)가 튜브 런의 선택된 개수(예를 들면, 도 6 및 도 7에서와 같이 직교류 구조에서, 플레이트형 열 교환기의 개수는 튜브 런의 개수보다 하나 더 많다)에 따라 필요에 따라 사용될 수 있다.
또한 대향류도 마찬가지로 모듈 패션으로 쉽게 제공될 수 있다는 것도 인식해야 한다. 예를 들면, 각 플레이트는 관통하는 하나의 개구만을 구비할 수 있고, 상기 플레이트는 양쪽 코너에서 입구 및 출구를 제공하도록 교대로 방향 전환될 수 있다. 대안으로, 도 6에 도시된 바와 같이 2개의 개구를 갖는 플레이트가 관통하는 개구없이 제공되는 다수의 인서트와 함께 사용될 수 있으며, 상기 인서트는 관통하는 유체 흐름이 필요하지 않는 곳에서 플레이트(150) 중 하나의 플레이트에서 개구를 밀폐하는데 사용된다.
도 8은 림(rim)(184)이 플레이트형 열 교환기 내부에 밀폐 공간을 형성하도록 그 길이를 따라 함께 적절하게 고정되는 곳에서 플레이트 부재(186) 둘레에 일체로 형성된 림(184)을 가지고, 본 발명에 이용가능한 플레이트형 열 교환기를 제조하는데 사용될 수 있는 플레이트(180, 182)의 또 다른 구성을 도시한다.
측면 플랜지(lateral flanges)(190, 192)가 상기 플레이트(180, 182)에 제공될 수 있고, 각 플랜지(190, 192)는 관통하는 개구(194) 및, 상기 플레이트 부재(186)로부터 림(184)으로 반대 방향으로 뻗어 있는 보스(boss)(196, 198)를 구비한다. 상기 플레이트(180, 182)는 도시된 바와 같이 적층될 수 있고, 대향하는 보스(196, 198)는 플레이트형 열 교환기 사이에 유체 통로를 형성하도록 서로 접속되어 있다[그리고 상기 보스(196, 198)는 바람직하게 플레이트 부재(186)가 인접하는 튜브의 벽에 배치되는 적당한 공간을 제공하도록 그것과 함께 사용되는 지그재그형 튜브의 두께와 동일한 대응 크기로 돌출된다].
스탬핑 작동(stamping operation)에서 형성되면, 상기 작동에 사용되는 블랭크(blanks)는 다른 플레이트(180, 182)와 동일할 수 있고, 스탬핑의 방향만이 2개의 다른 플레이트(180, 182)를 형성하는데 다를 수 있다는 것을 인식해야 한다.
다른 상기한 실시예와 같이, 도 8에 도시된 실시예의 개념을 구체화하는 플레이트는 다른 구조로 용이하게 변경될 수 있다는 것을 인식해야 한다. 예를 들면, 도 8에 도시된 플레이트(180, 182)는 모두 양 플랜지(190, 192)를 관통하는 개구를 가질 수 있다. 상기한 구조에서는, 유체가 도 6 및 도 7 실시예의 유체 흐름과 실질적으로 동일한 방식으로 모든 플레이트형 열 교환기에서 평행하게(즉, 지그재그형의 앞뒤 방식이 아닌) 흐르도록, 일단부에서 정렬된 유체 유입과 타단부에서 정렬된 유체 배출을 갖는, 순수한 직교류가 된다. 대안으로, 선택된 지그재그형 타입의 유체 흐름이 제공될 수 있는 경우에, 유체 흐름이 인접하는 플레이트형 열 교환기로 관통하지 않도록, 개구없이 일부의 보스(196, 198)가 제공될 수 있다. 이것은 원하는 흐름을 제공하도록 선택된 개구(194)를 차단함으로서, 예를 들면, 개구 위에 차단부재를 부가함으로써, 또는 개구가 스탬핑 작동에 형성되는 곳에 플레이트(180, 182) 중 선택된 하나의 플레이트에 개구를 스탬핑하지 않음으로써, 달성될 수 있다. 전술한 바와 같은 모듈 제조의 실질적인 장점을 여전히 유지하면서 또 다른 변경이 본 발명의 범위 내에서 용이하게 사용될 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같은 타입의 플레이트는 도 5에 도시된 바와 같은 대향류 흐름 타입 구조와 함께 사용하기 위하여 용이하게 개조될 수 있다는 것도 인식해야 한다. 특히, 도 8의 좌측에 4개의 플레이트(180, 182)가 하나의 튜브 런의 양쪽면에 2개의 플레이트형 열 교환기를 제조하는데 사용될 수 있고, 다른 4개의 플레이트(도 8의 우측에)가 다른 튜브 런의 양쪽면에 2개의 플레이트형 열 교환기를 제조하는데 사용될 수 있다. 2개의 중간 플레이트 부재 사이에 함께 다른 상태로 고정되는 보스(도 8에서 196' 및 198'로 표시됨)는 도 5의 실시예에서 발생되는 바와 같은 흐름을 제공하도록 그들 사이에 흐름을 방해하기 위하여 적당하게 단지 차단되어 있다(차단된 보스는 도 8에서 숨어 있다). 중간 플레이트 부재(도 8에서 186'로 표시됨)의 양 단부에서 보스는 그 높이를 조절할 수 있거나 및/또는 그 플레이트형 열 교환기 사이의 중간 간극이 튜브 런의 플레이트형 열 교환기 사이에 제공되는 다른 간극과 다르게 되는 것을 원한다면 하나 이상의 적당한 스페이서가 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 열 교환기는 다른 개수의 튜브 및/또는 튜브 런이 요구될 수 있는, 다른 장치용 열 교환기의 용이하고 비교적 값싼 제조를 가능하게 하는 모듈 타입 제조에 특히 적합하다는 것을 인식해야 한다. 또한, 상기한 소형이고 경량의 구조는 브레이징 작동 동안 전체 열 교환기에 걸쳐서 위치되는 일정한 압력을 하나의 브레이징 작동에 제공할 수 있다.
또한, 상기 열 교환기에 사용되는 유체는 둘러싸는 셸(shell)의 필요없이 용이하게 담겨질 수 있는데, 상기 유체는 예를 들면, 상기한 열 교환기에 대하여 가능한 짧은 헤더 길이 때문에 양호한 열 전달을 위하여 바람직하게 분배된다. 또한, 냉매는 고압 냉매[예를 들면, 트랜스크리티컬 이산화탄소 시스템에서, 일반적인 폭발 압력은 열 소스(heat source)로서 사용된다면 4000psi 그리고 열 싱크(heat sink)로서 사용된다면 6000psi까기 될 수 있다]를 취급할 수도 있는 구조에서 바람직하게 분배될 수 있다.
또한, 난류발생기가 사용되는 곳에서, 그 높이는 열 교환기가 사용되는 특정 장치에 필요한 유체측 표면적을 제공하도록 용이하게 변경될 수 있다.
또한 상기 설명은 대략 트랜스크리티컬 냉매 시스템의 환경에서 이루어졌지만, 본 발명은 또한 광범위한 열 교환기 장치에 바람직하게 사용될 수 있다는 것을 인식해야 한다.
본 발명의 도 다른 실시예, 목적 및 장점은 명세서, 도면 및 부가된 청구항의 연구로부터 얻어질 수 있다. 그러나, 본 발명은 상기에서 설명된 바람직한 실시예 및 본 발명의 모든 목적 및 장점이 얻어지는 다른 형태에서 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다.
본 발명은 열 교환기, 특히 고압 열 교환기에 이용될 수 있다.

Claims (36)

  1. 열 교환기로서,
    냉매 입구 및 출구 헤더부(header portions),
    인접하는 튜브 런(tube runs) 사이에 튜브 만곡부를 갖는 복수의 튜브 런을 형성하는 적어도 제1 지그재그형 멀티 포트 튜브(serpentine multiport tube),
    유체 열 교환기 입구 및 유체 열교환기 출구, 및
    일측면에 유체 입구, 및 타측면에 유체 출구를 가지는 밀폐된 공간을 형성하도록 에지에서 함께 고정되는 한 쌍의 이격된 플레이트를 각각 포함하는 적어도 3개(제1, 제2, 제3)의 플레이트 어셈블리 유체 통로
    를 포함하고,
    상기 제1 튜브는 상기 냉매 입구 헤더부로부터 냉매를 유입하기 위하여 하나의 튜브 런에 위치하는 입구 단부, 및 상기 냉매 출구 헤더부로 냉매를 배출하기 위하여 다른 튜브 런에 위치하는 출구 단부를 구비하며,
    상기 제1 플레이트 어셈블리 유체 통로의 유체 입구는 상기 유체 열 교환기 입구로부터 유체를 유입하고, 상기 제1 플레이트 어셈블리 유체 통로의 하나의 플레이트는 상기 제1 튜브의 상기 하나의 튜브 런에 기대어 위치되며,
    상기 제2 플레이트 어셈블리 유체 통로의 유체 출구는 유체를 상기 유체 열 교환기 출구로 배출하고, 상기 제2 플레이트 어셈블리 유체 통로의 하나의 플레이트는 상기 제1 튜브의 다른 튜브 런에 기대어 위치되며,
    상기 제3 플레이트 어셈블리 유체 통로는 상기 제1 튜브의 상기 튜브 런 사이에 위치되는
    것을 특징으로 하는 열 교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    인접하는 튜브 런 사이에 튜브 만곡부를 갖는 제2 복수의 튜브 런을 형성하는 제2 지그재그형 멀티 포트 튜브를 추가로 포함하며,
    상기 제2 튜브는 상기 제1 튜브의 후방에서 상기 제1 튜브와 정렬되어 있고,
    상기 제2 튜브는 상기 냉매 입구 헤더부로부터 냉매를 유입하기 위하여 하나의 튜브 런에 위치하는 입구 단부, 및 상기 냉매 출구 헤더부로 냉매를 배출하기 위하여 다른 튜브 런에 위치하는 출구 단부를 구비하며,
    상기 제1 플레이트 어셈블리 유체 통로의 상기 하나의 플레이트는 상기 제2 튜브의 상기 하나의 튜브 런에 기대어 위치되고, 상기 제2 플레이트 어셈블리 유체 통로의 상기 하나의 플레이트는 상기 제2 튜브의 상기 다른 튜브 런에 기대어 위치되며, 상기 제3 플레이트 어셈블리 유체 통로는 상기 제2 튜브의 상기 튜브 런 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 지그재그형 멀티 포트 튜브의 상기 입구 단부 및 상기 제2 지그재그형 멀티 포트 튜브의 상기 출구 단부에 연결되는 제1 헤더, 및
    상기 제1 지그재그형 멀티 포트 튜브의 상기 연결된 입구 단부를 상기 제2 지그재그형 멀티 포트 튜브의 상기 연결된 출구 단부와 분리시키는 배플(baffle)
    을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트 어셈블리 유체 통로들은 상기 튜브 런을 가로질러 유체를 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트 어셈블리 유체 통로 각각에 있어서, 상기 유체의 흐름 방향은, 상기 냉매가 유체 통로의 상기 하나의 플레이트에 기대어 위치되는 상기 튜브 내에서 흐르는 방향과 실질적으로 동일한 방향인 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트 어셈블리 유체 통로 각각에 있어서, 상기 유체의 흐름 방향은, 상기 냉매가 상기 유체 통로의 상기 하나의 플레이트에 기대어 위치되는 상기 튜브 내에서 흐르는 방향과 실질적으로 반대 방향인 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유체 입구 및 상기 유체 출구 사이의 상기 밀폐 공간에 난류발생 부재(turbulating elements)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 냉매는 이산화탄소(CO2)인 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트 어셈블리 유체 통로의 각각은 상기 튜브 런의 양쪽 단부에 실질적으로 배치되는 유체 입구 및 유체 출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트 어셈블리 유체 통로의 각각은 상기 튜브 런의 양쪽면에 실질적으로 배치되는 유체 입구 및 유체 출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  11. 제1항의 열 교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스크리티컬(transcritical) 냉각 시스템.
  12. 열 교환기로서,
    인접하는 이격된 튜브 런 사이에 180도의 튜브 만곡부를 갖는 복수의 튜브 런을 형성하는 멀티 포트 지그재그형 튜브를 포함하는 제1 유체 통로, 및
    복수의 플레이트형 열 교환기 세트를 포함하는 제2 유체 통로
    를 포함하고,
    상기 각 플레이트형 열 교환기 세트는 밀폐된 공간을 형성하도록 그 에지에서 함께 고정되는 한 쌍의 이격된 플레이트에 의하여 각각 형성되는 2개의 플레이트형 열 교환기를 포함하며,
    상기 제1 유체 통로 및 상기 제2 유체 통로의 사이에는 튜브 런이 삽입되어 있으며, 각각의 튜브 런은 상기 튜브 런의 양쪽면에 기대어 배치된 상기 플레이트형 열 교환기 중 하나의 상기 플레이트형 열 교환기를 포함하는
    것을 특징으로 하는 열 교환기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 튜브 런 중 하나의 튜브 런은 입구 헤더부로부터 제1 유체를 유입하는 입구를 가지고 있고, 상기 튜브 런 중 다른 하나의 튜브 런은 상기 출구 헤더부에 상기 제1 유체를 배출하는 출구를 가지고 있으며,
    상기 플레이트형 열 교환기 세트 중 하나의 세트는 유체 열 교환기 입구로부터 제2 유체를 유입하는 입구를 가지고 있고, 상기 플레이트형 열 교환기 세트 중 다른 하나의 세트는 유체 열 교환기 출구에 상기 제2 유체를 배출하는 출구를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 플레이트형 열 교환기 세트 중 상기 하나의 세트는 상기 튜브 런 중 상기 다른 하나의 튜브 런의 일 측에 기대어 배치되고, 상기 플레이트형 열 교환기 세트 중 다른 하나의 세트는 상기 튜브 런 중 상기 하나의 세트의 일 측에 기대어 배치되는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 플레이트형 열 교환기 세트 중 상기 하나의 세트는 상기 플레이트형 열 교환기 세트 중 상기 다른 하나의 세트의 입구에 상기 제2 유체를 배출하는 출구를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 플레이트형 열 교환기는 드로운 컵(drawn cup)형 열 교환기인 특징으로 하는 열 교환기.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 플레이트형 열 교환기의 상기 밀폐된 공간에 난류발생 부재를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 제1 유체는 냉매인 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 냉매는 이산화탄소인 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 플레이트형 열 교환기 세트 각각은 유체 입구 및 상기 튜브 런의 양쪽 단부에 실질적으로 배치된 유체 출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 플레이트형 열 교환기 세트 각각에 있어서, 상기 제2 유체의 흐름 방향은, 상기 냉매가 상기 플레이트형 열 교환기 세트의 상기 플레이트형 열 교환기 사이에 배치된 상기 튜브에서 흐르는 방향과 실질적으로 동일한 방향인 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 플레이트형 열 교환기 세트 각각에 있어서, 상기 제2 유체의 흐름 방향은, 상기 제1 유체가 상기 플레이트형 열 교환기 세트의 상기 플레이트형 열 교환기 사이에 배치된 상기 튜브에 흐르는 방향과 실질적으로 반대 방향인 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  23. 제12항에 있어서,
    상기 플레이트형 열 교환기 세트 각각은 유체 입구 및 상기 튜브 런의 양쪽면에 실질적으로 배치된 유체 출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  24. 제12항의 열 교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스크리티컬 냉각 시스템.
  25. 열 교환기로서,
    냉매 입구 및 출구 헤더부,
    인접하는 튜브 런 사이에 튜브 만곡부를 갖는 복수의 튜브 런을 각각 형성하는 제1 및 제2 지그재그형 멀티 포트 튜브,
    유체 열 교환기 입구 및 유체 열 교환기 출구, 및
    일 측면에 유체 입구를 가지며 다른 측면에 유체 출구를 가지는 밀폐된 공간을 형성하도록 에지에서 함께 고정된 한 쌍의 이격된 플레이트를 각각 포함하는 제1, 제2, 제3 및 제4 플레이트형 열 교환기
    를 포함하고,
    상기 제2 튜브의 상기 튜브 런은 상기 제1 튜브의 상기 튜브 런과 실질적으로 정렬되어 있으며,
    상기 제1 및 제2 튜브는 각각 상기 냉매 입구 헤더부로부터 냉매를 유입하기 위하여 하나의 튜브 런에 위치하는 하나의 입구 단부, 및 상기 냉매 출구 헤더부로 냉매를 배출하기 위하여 다른 튜브 런에 위치하는 출구 단부를 구비하고,
    상기 제1 및 제2 플레이트형 열 교환기의 유체 입구는 상기 유체 열 교환기 입구로부터 유체를 유입하고,
    상기 제1 플레이트형 열 교환기의 하나의 플레이트는 상기 제1 및 제2 튜브의 상기 하나의 튜브 런의 일 측에 기대어 위치되고, 상기 제2 플레이트형 열 교환기의 하나의 플레이트는 상기 제1 및 제2 튜브의 상기 하나의 튜브 런의 다른 측에 기대어 위치되며,
    상기 제3 및 제4 플레이트형 열 교환기의 유체 출구는 유체를 상기 유체 열 교환기 출구로 배출하고,
    상기 제3 플레이트형 열 교환기의 하나의 플레이트는 상기 제1 및 제2 튜브의 상기 다른 튜브 런의 일측에 기대어 위치되고, 상기 제4 플레이트형 열 교환기의 하나의 플레이트는 상기 제1 및 제2 튜브의 상기 다른 튜브 런의 다른 측에 기대어 위치되는
    것을 특징으로 하는 열 교환기.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 플레이트형 열 교환기는 유체를 상기 제3 및 제4 플레이트형 열 교환기의 입구로 배출하는 출구를 구비하는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 플레이트형 열 교환기는 드로운 컵형 열 교환기인 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  28. 제25항에 있어서,
    상기 플레이트형 열 교환기의 상기 밀폐된 공간에 난류발생 부재를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  29. 제25항에 있어서,
    상기 냉매는 이산화탄소인 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  30. 제25항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 플레이트형 열 교환기의 유체 출구는 상기 제1 및 제2 플레이트형 열 교환기 유체 입구로부터 상기 하나의 튜브 런의 반대쪽 단부에 배치되고,
    상기 제3 및 제4 플레이트형 열 교환기의 유체 입구는 상기 제3 및 제4 플레이트형 열 교환기 유체 출구로부터 상기 다른 튜브 런의 반대쪽 단부에 배치되는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 플레이트형 열 교환기에서 상기 유체는, 상기 냉매가 상기 제1 및 제2 튜브의 상기 하나의 튜브 런에서 흐르는 방향과 실질적으로 동일한 방향으로 흐르며,
    상기 제3 및 제4 플레이트형 열 교환기에서 상기 유체는, 상기 냉매가 상기 제1 및 제2 튜브의 상기 다른 튜브 런에서 흐르는 방향과 실질적으로 동일한 방향으로 흐르는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 플레이트형 열 교환기에서 상기 유체는, 상기 냉매가 상기 제1 및 제2 튜브의 상기 하나의 튜브 런에서 흐르는 방향과 실질적으로 반대 방향으로 흐르며,
    상기 제3 및 제4 플레이트형 열 교환기에서 상기 유체는, 상기 냉매가 상기 제1 및 제2 튜브의 상기 다른 튜브 런에서 흐르는 방향과 실질적으로 반대 방향으로 흐르는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  33. 제25항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 플레이트형 열 교환기로부터의 유체 출구, 및
    상기 제3 및 제4 플레이트형 열 교환기로의 유체 입구
    를 추가로 포함하고,
    상기 제1 및 제2 플레이트형 열 교환기의 상기 유체 출구 및 유체 입구는 그 사이에 상기 제1 및 제2 튜브의 상기 하나의 튜브 런을 가지도록 배치되어 있고,
    상기 제3 및 제4 플레이트형 열 교환기의 상기 유체 출구 및 유체 입구는 그 사이에 상기 제1 및 제2 튜브의 상기 다른 튜브 런을 가지도록 배치되어 있으며,
    상기 플레이트형 열 교환기의 상기 유체는 상기 튜브 런에서의 냉매의 흐름 방향을 실질적으로 가로지르는 방향으로 흐르는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  34. 제25항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 지그재그형 멀티 포트 튜브의 제1 단부에 연결된 제1 헤더, 및 상기 제1 및 제2 지그재그형 멀티 포트 튜브의 제2 단부에 연결된 제2 헤더를 추가로 포함하고,
    상기 제1 헤더는 상기 냉매 입구 헤더부 및, 상기 제1 지그재그형 멀티 포트의 상기 연결된 제1 단부를 상기 제2 지그재그형 멀티 포트 튜브의 상기 연결된 제1 단부로부터 분리시키는 배플을 포함하는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  35. 제25항의 열 교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스크리티컬 냉각 시스템.
  36. 열 교환기로서,
    인접하는 이격된 튜브 런 사이에 실질적으로 180도의 튜브 만곡부를 갖는 복수의 튜브 런을 형성하는 멀티 포트 지그재그형 튜브를 포함하는 냉매 통로, 및
    복수의 플레이트형 열 교환기를 포함하는 유체 통로
    를 포함하고,
    상기 복수의 플레이트형 열 교환기 각각은, 그 둘레에 림을 각각 구비하는 한 쌍의 플레이트 부재, 상기 플레이트 부재 중 적어도 하나의 플레이트 부재를 통하는 입구, 및 상기 플레이트 부재 중 적어도 하나의 플레이트 부재를 통하는 출구를 구비하며,
    상기 림들은 상기 플레이트 부재 사이의 공간을 밀폐하도록 함께 고정될 수 있고,
    상기 플레이트 부재 중 하나의 플레이트 부재는 입구 및 출구 양자 모두를 가지고 있으며,
    상기 플레이트 부재는 선택된 유체 통로를 형성하도록 적층되며, 상기 지그재그형 튜브의 튜브 런은 상기 플레이트형 열 교환기의 사이에 개재되며, 상기 플레이트형 열 교환기의 적어도 하나의 플레이트 부재는 상기 튜브 런의 각 측에 기대어 배치되는
    것을 특징으로 하는 열 교환기.
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4166591B2 (ja) * 2003-02-13 2008-10-15 カルソニックカンセイ株式会社 熱交換器
ITBL20030007A1 (it) * 2003-05-30 2004-11-30 Rold Adelio Da Sistema di riscaldamento con fluido vettore distribuito in listoni finiti di pavimentazione.
US7104314B2 (en) * 2004-06-29 2006-09-12 Modine Manufacturing Company Multi-pass heat exchanger
DE102005039672A1 (de) * 2005-08-22 2007-03-01 Webasto Ag Speicher für Kälte oder Wärme
JP2007113801A (ja) * 2005-10-18 2007-05-10 Denso Corp 熱交換器
US7766075B2 (en) * 2005-12-09 2010-08-03 The Boeing Company Microchannel heat exchanger
JP4830131B2 (ja) * 2006-03-28 2011-12-07 国立大学法人 東京大学 マイクロ熱交換器およびその製造方法
EP2021721B1 (de) * 2006-05-29 2010-10-06 Webasto AG Kälte- und/oder wärmespeicher
DE102006032205A1 (de) * 2006-07-12 2008-01-17 Modine Manufacturing Co., Racine Wärmetauscher mit Kupplungsanschluss und Kupplungsanschluss
DE102009029629A1 (de) * 2008-12-15 2010-06-17 Visteon Global Technologies, Inc., Van Buren Township Wärmeübertrager zur Temperierung von Fahrzeugbatterien
CN101865573B (zh) * 2010-06-28 2011-09-14 吴植仁 用于跨临界co2制冷系统的内部换热器及制造方法
FR2962199B1 (fr) * 2010-06-30 2012-09-21 Valeo Systemes Thermiques Condenseur, notamment pour systeme de climatisation d'un vehicule automobile.
CA3065598C (en) * 2011-07-28 2022-06-07 Societe Des Produits Nestle S.A. Methods and devices for heating or cooling viscous materials
US9232814B2 (en) 2011-07-28 2016-01-12 Nestec Sa Methods and devices for heating or cooling viscous materials
DE102012221925A1 (de) * 2012-11-29 2014-06-05 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmeübertrager
DE102012224353A1 (de) * 2012-12-21 2014-06-26 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmeübertrager
USD736361S1 (en) * 2013-02-22 2015-08-11 The Abell Foundation, Inc. Evaporator heat exchanger plate
USD735842S1 (en) * 2013-02-22 2015-08-04 The Abell Foundation, Inc. Condenser heat exchanger plate
CN208254300U (zh) * 2014-08-21 2018-12-18 特灵国际有限公司 带有错位翅片的换热器盘管
WO2019183312A1 (en) 2018-03-23 2019-09-26 Modine Manufacturing Company High pressure capable liquid to refrigerant heat exchanger
US20230251042A1 (en) * 2020-06-24 2023-08-10 Watergen Ltd. Compact heat exchanger

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1720768A (en) * 1927-09-08 1929-07-16 Kelvinator Corp Cooling unit for refrigerating mechanism
SE467321B (sv) * 1982-02-08 1992-06-29 Elge Ab Spiralvaermevaexlare daer roeren har aatminstone delvis plana sidoytor
JPS6038663U (ja) 1983-08-25 1985-03-18 サンデン株式会社 熱交換器組立体
JPH06101524B2 (ja) * 1985-09-18 1994-12-12 株式会社東芝 半導体素子用冷却体
US4942654A (en) * 1989-05-24 1990-07-24 General Motors Corporation Method for assembly of serpentine heat exchanger
US5036909A (en) * 1989-06-22 1991-08-06 General Motors Corporation Multiple serpentine tube heat exchanger
DE69519445T2 (de) * 1994-07-22 2001-06-07 Mitsubishi Electric Corp Wärmetauscher
US5704123A (en) * 1995-11-13 1998-01-06 Peerless Of America, Incorporated Method of making folded, bent and re-expanded heat exchanger tube and assemblies
US6212764B1 (en) * 1997-12-17 2001-04-10 Visteon Global Technologies, Inc. Link bending machine
US5875837A (en) * 1998-01-15 1999-03-02 Modine Manufacturing Company Liquid cooled two phase heat exchanger
DE19836889A1 (de) 1998-08-14 2000-02-17 Modine Mfg Co Abgaswärmetauscher
DE10045175A1 (de) * 1999-09-16 2001-05-17 Denso Corp Wärmetauscher und Verfahren zur Herstellung desselben
JP2001174083A (ja) 1999-12-16 2001-06-29 Zexel Valeo Climate Control Corp 熱交換器

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