KR20100084686A - 열 전달 장치, 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

열 전달 수단은 열원의 출구로부터 유체를 입수하기 위하여 접속용으로 구성된 유체 입구를 지닌 유체 공급 도관(41); 하나 이상의 열 교환기 소자가 상부에 배치된 열 교환기 관을 포함하는 열 교환기(40); 및 열원의 입구에 유체를 운반하기 위하여 접속용으로 구성된 유체 출구를 지닌 유체 운반 도관(42)을, 유동적으로 직렬로 포함한다. 상기 유체 공급 도관, 열 교환기 관 및 유체 운반 도관은 단일 재료로 제작된 공통 관 구조물로부터 일체적으로 형성되어 있다. 상기 열 전달 수단은, 예를 들어, 일체형 냉각 라인 및/또는 공간 난방기로서 역할하도록, 예를 들어, 차량 상의 열 전달 시스템 내에 내포시키기 위하여 적합하다.

Description

열 전달 장치, 시스템 및 방법{THERMAL TRANSFER APPARATUS, SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 일반적으로 열 전달 시스템, 특히 이것으로 제한되지 않지만, 냉각 시스템 등과 같은 유압식 열 전달 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 따라서 열 에너지가 열원으로부터 및/또는 열 전달 유체의 순환에 의해서 열 공급을 거쳐서 전달되는 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 열 전달 관(thermal transfer tube) 내의 유체로부터 해당 관 외부의 환경으로 열의 전달을 수행하는 열 전달 장치 및 그의 일부로서의 열 전달 관에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 열원, 예를 들어, 파워 스티어링 펌프(power steering pump)를 포함하는 PAS(power assisted steering) 시스템 등과 같은 자동차 시스템 내의 작동 유체로부터, 또는 이러한 자동차 시스템을 냉각시키는 냉각 시스템 내의 전용 냉각 유체로부터의 열의 전달에 관한 것이다. 본 발명은 또한 구체적으로는 이러한 시스템에서의 누설의 저감에 관한 것이다.

작동 유체, 예를 들어, 자동차 시스템에서 이용되는 유압식 유체를 냉각시키는 수단을 필요로 하거나, 또는 전용 냉각 유체를 필요로 하는 자동차 시스템의 예로는, 연료 전달 시스템, PAS 시스템, 유압식 현가 시스템, 공압 브레이크 시스템 및 엔진/변속기 오일 시스템을 들 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 이러한 시스템(10)은, 전형적으로, 적어도 열원(14), 예컨대, 파워 스티어링 펌프, 적절한 유체를 수용하는 저장기(reservoir)(12), 및 해당 저장기(12)와 열원(14)을 접속하여 연속된 폐루프 시스템(continuous closed loop system)(10)을 형성하는 배관(2, 4, 6)을 포함한다. 저장기(12)는 시스템(10) 내에서 직렬로 혹은 병렬로 접속되어 있을 수 있거나, 혹은 열원(14) 자체 내에 일체적인 유체 저장소 혹은 유체 용적의 형태를 취할 수 있다.

유체는 상기 배관을 통하여 또한 상기 시스템(10) 둘레로 흐르는 유압식 작동 유체일 수 있다. 해당 작동 유체의 온도는 시스템 작동 압력과 함께 증가하고, 일반적으로 열원(14)의 하류에서 더욱 높아진다. 유체는 대안적으로는 이러한 열원(14) 및/또는 작동 유체를 냉각시키는 전용 냉각 유체일 수도 있다. 예를 들어, 유체는 순환 엔진 냉각제일 수 있다.

"열원"이란 용어는 사용 동안 열을 발생하여 작동 유체에 열을 부여하고/하거나 특히 열 전달 목적을 위해 제공된, 예컨대, 냉각 유체에 의해 냉각될 유체에 열을 전달하는 시스템에서의 소정의 구성 요소, 소자 혹은 장치를 포함하는 것임을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 열원은 내연기관, PAS 펌프 혹은 조향 기어, 연료 혹은 오일 펌프, 또는 유압식 현가 혹은 공압 브레이크 시스템의 일부를 포함할 수 있다.

모든 경우에 있어서, 유체는 상승된 온도에서 열원을 떠나, 그것을 냉각 라인에서 냉각시키는 것이 바람직하다. 작동 유체의 경우, 일반적으로 시스템 내의 유체의 온도를 제어해서 소정 수준 이하로 유지하는 것을 확실하게 하는 것이 바람직하다. 냉각 유체 등과 같이 특히 열 전달 목적을 위해 제공된 유체의 경우, 해당 유체는 시스템으로부터 열의 이동 혹은 제거를 특정 기능으로서 지닌다. 이러한 모든 경우에, 유체는 순환되고, 이 순환에 의해, 열은 전달될 수 있다. 따라서, 이러한 모든 유체는 그것이 그들의 주된 목적이든 아니든지 간에 여기서는 일괄적으로 열 전달 유체로 지칭된다.

따라서, 대체로 열원의 하류에 열 전달 수단을 배치하여 유체로부터 열을 전달함으로써 해당 유체의 온도가 소정 수준 이하, 예를 들어, 원하는 최대치 이하로 유지되는 것을 확실하게 하는 것이 전형적이다. 추출된 열 에너지는 잉여물로서 처리될 수 있다. 그러나, 이것은, 예를 들어, 스페이스 히터, 즉, 공간 난방기(space heater)로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 차량 시스템(vehicle system)에서, 순환된 엔진 냉각제로부터 제거된 열을 이용해서 차량의 승객 구획부(즉, 승객실)를 가열하는 것은 공지되어 있다. 전형적으로, 이것은 열원의 하류이면서 승객실 내에 열 전달 수단을 위치시킴으로써 편리하게 수행될 수 있다. 이어서, 적절한 공기 임펠러(air impeller)를 이용해서 열 전달 수단에 대해서 혹은 해당 열 전달 수단을 통해서 (현재 가열된) 승객실 속으로 공기를 흘려보내는 데 이용될 수 있다.

적절한 열 전달 수단은 '관 및 핀'(tube and fin) 열교환기를 포함한다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 이 유형의 열 교환기(20)는 전형적으로 그의 외부 면에 고정된 금속 와이어(24)를 지닌 중공의 금속 관(22)을 포함한다. 상기 와이어(24)는 열 교환기 소자를 형성하기 위하여 일반적으로 그 자체가 상기 관(22)의 외부 둘레에 나선형으로 감긴 개별적인 루프(24)를 규정하는 연속 나선 형태이다. 열 교환기 소자의 개별적인 루프(24)는 접착, 연납땜(soldering) 혹은 경납땜(brazing)하거나, 또는 접착제와 함께 혹은 접착제 없이 결속 와이어(binding wire)를 이용함으로써 관(22)의 외부에 고정되어, 해당 관(22)에 각 루프(24)의 베이스부(26)를 고정한다.

일반적으로, 이러한 열 교환기는, 예를 들어, 해당 열 교환기 관의 입구에 열원의 출구를 접속하는 유체 공급 도관, 및 저장기의 입구에 해당 열 교환기 관의 출구를 접속하는 유체 운반 도관을 설비함으로써, 열원과 저장기 사이에 접속된다. 이러한 도관은 가요성의 고무 호스 혹은 그의 유사물일 수 있다.

열 전달은 열 교환기 관의 벽을 가로질러 해당 열 교환기 관 상에 배치된 열 교환기 소자로부터 일어난다. 이와 같이 해서 열은 열 교환기 관을 통해 흐르는 유체로부터, 전형적으로는, 열 교환기 관과 열 교환기 소자의 외부로 흐르는 공기에 전달된다. 열 교환기는 차량이 움직일 때 관에 대해서 실질적으로 수직인 방향(도 1a의 화살표(18)로 표시됨)으로 열 교환기에 대해서 공기가 흐르도록 차량의 엔진실 내에 배치될 수 있다. 이해할 수 있는 바와 같이, 차량 속도는 열 교환기에 대해 흐르는 공기의 속도에 영향을 미치며, 이에 따라 열 전달 속도에 영향을 미친다. 대안적으로는, 차량 승객실을 가열하는 데 과도한 열을 이용하는 것이 요망된다면, 열 교환기는, 열이 열 교환기 관을 통해 흐르는 유체로부터 열 교환기 관 및 열 교환기 소자의 외부에 대해 흐르는 공기로 그리고 승객실 내로 전달되도록, 해당 승객실 내에 위치되거나 혹은 다르게는 해당 승객실과 유동적으로 접속(fluidly connected)될 수 있다. 이해할 수 있는 바와 같이, 열 교환기를 형성하는 열 교환기 관 상에 배열된 열 교환기 소자는, 해당 열 교환기 소자가 존재하지 않았을 경우 열 전달이 일어나는 속도에 비해서, 유체와 공기 흐름 간의 열 전달 속도에 크게 영향을 미친다.

적어도 하나의 열 교환기 소자(16)가 "U"자 형상 열 교환기 관(15)의 아암부(arm) 상에 배열되어 있는 것(도 1b 참조)은 공지되어 있고, 해당 아암의 일단부는 관 유체 입구(17)를 포함하고 타단부는 관 유체 출구(19)를 포함한다. 대안적으로, 예를 들어, 고성능 용도 혹은 높은 시스템 작동 압력을 지닌 것 등과 같이 높은 열 전달 속도가 요구되는 경우, 열 교환기 소자는 "U"자 형상 열 교환기 관(15)의 각 아암부 상에 배열될 수 있다. 또, 예를 들어, 팬을 설치함으로써 기류의 속도를 증가시키거나 열 교환기 소자(16)에 대해서 추가의 공기를 강제로 불어넣는 것도 공지되어 있다.

냉각 시스템 내에서 적어도 하나의 열 교환기를 접속하는 것과 연관된 단점은, 전술한 바와 같이, 시스템 내의 접합 부분(joint)의 개수 및/또는 열 교환기 관에 대한 이들 접합 부분의 근접과 관련된다. 특히 관 상에 핀 부착 구조의 제조와 관련된 다양한 실제적인 이유 때문에, 열 교환기 관은 전형적으로 유체 공급 도관 및 유체 운반 도관의 접속용의 입구와 출구를 지닌 상태로 별도의 부품으로서 제작된다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 적절한 배관(2, 4, 6)은 전형적인 냉각 시스템의 구성 요소, 즉, 저장기(12) 대 열원(14) 대 열 교환기(16) 대 저장기(12)를 직렬로(in series) 유동적으로 접속하는 데 이용되고, 각 접속 지점에는 하나의 접합 부분이 존재한다. 특히, 유체 공급 도관(6)은 열원 출구(21)를 열 교환기 관 입구(17)와 접속시키고, 유체 운반 도관(2)은 열 교환기 관 출구(19)를 저장기 입구(23)와 접속시킨다. 이러한 접속 배관(2, 4, 6)은 단순한 암/수 접속부를 개재해서 직렬로 시스템 구성 요소들을 유동적으로 접속하는 가요성, 예를 들어, 고무제 호스의 형태일 수 있고, 해당 고무제 호스의 단부들은, 전술한 바와 같이, 예를 들어, 대응하는 구성 요소의 적절하게 적합화된 입구 및 출구에 대해서 미끄럼 이동한다.

따라서, 전술한 최소 개수의 구성 요소(12, 14, 16)를 포함하는 이러한 시스템(10)에 있어서, 시스템(10) 내에는 전형적으로 6개의 접합 부분(X)이 있다. 명백하게는, 열 교환기 관에 근접하여 열 교환기 관 입구 및 열 교환기 관 출구에 접합 부분들이 있다. 물론, 더 많은 구성 요소들이 존재할 경우에는, 더 많은 접합 부분이 필요할 것이다.

따라서, 냉각 시스템(10)의 유체 공급 도관(2)/열 교환기(16)/유체 운반 도관(6) 서브조립체(sub-assembly)는 3-부분 서브조립체를 형성한다. 종종 유체 공급 도관(2), 열 교환기 관(15) 및 유체 운반 도관(6)은 상이한 재료이고 전술한 바와 같이 접속 수단에 의해 함께 접속되며; 각 접속 지점에는 하나의 접합 부분이 존재한다.

이러한 시스템에서 접합 부분에 의해 초래되는 바람직하지 않은 영향은 해당 시스템으로부터의 유체, 예를 들어, 오일이나 공기의 누설이다. 누설은 접합 부분의 끼워맞춤 불량, 접합 부분 자체의 압력과 열 작용, 및 구성 부품들 간의 상대 이동에 의해 초래될 수 있다. 이러한 누설의 결과는 많은 방식으로, 예를 들어, 열 교환기의 효율에 불리하게 작용함으로써, 그리고 압력 손실이나 냉각 시스템 혹은 기타 열 전달 시스템 자체의 성능에 불리하게 작용함으로써, 시스템에 대해서 심각하게 유해할 수 있다. 열 교환기 관에 근접하여 열 교환기 관 입구와 열 교환기 관 출구에서 접속되는 공급 도관과 운반 도관 사이의 접합 부분의 누설은 특히 바람직하지 않을 수 있다. 일반적으로 시스템 내의 접합 부분의 개수를 저감시키고/시키거나 반드시 열 교환기 관에 근접하고 있는 접합 부분의 개수를 저감시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1측면에 따르면, 열 전달 수단이 제공되며, 해당 열 전달 수단은, 유동적으로 직렬로(fluidly in series),

- 열원의 출구로부터 유체를 입수하기 위하여 접속용으로 구성된 유체 입구를 지닌 유체 공급 도관;

- 하나 이상의 열 교환기 소자가 상부에 배치된 열 교환기 관을 포함하는 열 교환기; 및

- 열원, 그리고, 예를 들어, 그의 유체 저장기의 입구에 유체를 운반하기 위하여 접속용으로 구성된 유체 출구를 지닌 유체 운반 도관

을 포함하되,

상기 유체 공급 도관, 열 교환기 관 및 유체 운반 도관은 단일 재료로 제작된 공통 관 구조물(common tube formation)로부터 일체적으로 형성되어 있다.

상기 유체 공급 도관, 열 교환기 관 및 유체 운반 도관은 공통 관 구조물로부터 일체적으로 형성되어 있다. 이것은 임의의 적절한 관 형성 과정을 통해서 일체적인 모놀리식 통합체로서 형성되고 또한 이어서 관의 부분들이 유체 공급 도관, 열 교환기 관 및 유체 운반 도관으로서 역할하도록 적절한 형상으로 이루어진 관을 의미하는 것임을 이해할 필요가 있다.

이와 같이 해서, 열 교환기 관과 유체 공급 도관과 유체 운반 도관 사이에 해당 열 교환기 관에 근접한 접합 부분이 제거된다. 이 일체형 관은 열 교환기 관뿐만 아니라, 유체 공급 도관을 포함하는 관 길이의 선두부와 유체 운반 도관을 포함하는 관 길이의 꼬리부를 포함하며, 이들 선두부와 꼬리부는 모두 충분한 길이이다. 이것은, 주된 관 구조체가 주로 열 교환기 관을 포함하며, 접합 부분은 열 교환기 관의 입구와 출구에서 유체 공급 호스와 유체 운반 호스를 접속하도록 열 교환기 관의 입구와 출구에 반드시 밀접하여 위치되어 있는 종래의 구성과 대조를 이룰 수 있다.

이러한 단일의 공통 관 구조물은 복수개의 구멍을 지닐 수 있지만, 바람직하게는 단일의 구멍을 규정한다. 바람직하게는, 상기 공통 관 구조물은 압출에 의해 형성되고, 적합하게는 전술한 바와 같이, 얻어진 관 구조물에는 어떠한 기계적 접합 부분도 존재하지 않는 형상으로 되어 있다.

적합하게는, 열원은 해당 열원과는 분리된 열 전달 유체의 용적을 유지하기 위한 용기일 수 있고 해당 열원과 직렬로 유동적으로 접속될 수 있는 유체 저장기를 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 용기는 예를 들어 보조 회로를 개재해서 열원과 병렬로 유동적으로 접속될 수 있다. 다른 실시형태에서는, 저장기와 열원을 접속시키기 위해 적어도 추가의 도관이 필요할 수 있다. 이 추가의 도관은 가요성 호스일 수 있고, 또 일체형 열 전달 수단과는 다른 재료일 수 있다. 또한 대안적으로는, 유체 저장기는 열원 자체 내에 유체 저장기 혹은 유체 용적의 형태를 취할 수 있고, 그 경우, 추가의 도관은 필요하지 않을 것이다.

유리하게는, 유체 공급 도관과 유체 운반 도관은 열 교환기 관과 함께 일체로 형성됨으로써, 유체 회로 내의 유체 전달 라인으로서 내포될 수 있는 단일의 1-부분 일체형 열 전달 수단을 형성한다. 이와 같이 해서, 유체 공급 도관과 유체 운반 도관은 열 교환기 관과 일체형인 상당한 추가의 관 요소들을 포함한다.

상이한 접속성 선택사양은 열 교환기 관 자체의 어느 한쪽에 이러한 실질적인 관형상 선두부/꼬리부의 설치에 의해 부여된다. 예를 들어, 유리하게는, 본 발명에 따르면, 일체형 열 전달 수단의 유체 입구는 열원의 출구에 직접 접속될 수 있고, 일체형 열 전달 수단의 유체 출구는 열원의 입구, 그리고, 예를 들어 그 내부의 유체 저장기의 입구에 직접 접속될 수 있다. 완성된 시스템에서의 접합 부분의 개수는 저감될 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 종래의 냉각 시스템의 3-부분(공급 도관/열 교환기/운반 도관) 서브조립체에 있어서 유체 공급 출구와 열 교환기 관 입구와 열 교환기 관 출구와 유체 저장기 입구 간의 접합 부분이 제거된다. 따라서, 적어도 열 교환기 관에 국한된, 냉각 시스템 내의 잠재적인 누설 경로의 개수가 상당히 저감된다.

제조 및 조립 시간과 비용을 낮추기 위하여 본 발명에 따른 일체형 열 전달 수단이 또한 제공된다.

바람직하게는, 일체형 열 전달 수단의 공통의 단일 관 구조물을 형성하는 유체 공급 도관, 열 교환기 관 및 유체 운반 도관은 동일한 재료로 이루어진다. 바람직하게는, 상기 일체형 열 전달 수단의 공통 관 구조물은 실질적으로 강성 재료(rigid material)이다. 적절하게는, 일체형 열 전달 수단의 공통 관 구조물은 금속 재료로 이루어지고, 바람직하게는 알루미늄 혹은 적절한 알루미늄 합금, 강 및 특히 탄소강, 스테인레스 강 등, 구리 및 구리 합금이다. 알루미늄 및 알루미늄 합금이 특히 바람직하다. 유리하게는, 이것은 경량이면서 강성의 저렴한 1-부분 일체형 열 전달 수단을 제공한다. 또한, 알루미늄 혹은 알루미늄 합금 열 전달 수단은 유체 공급 도관 및 유체 운반 도관을 통해 흐르는 유체로부터뿐만 아니라 열 교환기의 열 교환기 관을 통해 흐르는 유체로부터의 효율적인 열 전달을 제공한다.

적절하게는, 열 교환기 관 상에 배치된 열 교환기 소자는, 그 자체로 열 교환기 관의 외부 둘레에 나선형으로 감겨 있는, 개별적인 루프를 규정하는 연속 나선의 형태로, 와이어로부터 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 이 형태의 열 교환기는 "관 및 핀" 열 교환기로서 공지되어 있다. 열 교환기 소자의 개별적인 루프는 열 교환기 관의 외부와 열 전도성 접촉하며, 예를 들어, 연납땜 혹은 경납땜에 의해, 혹은 예를 들어 결속 와이어 및 적절한 접착제를 이용하는 등의 기계적 수단에 의해 해당 열 교환기 관의 외부 상에 고정되어, 열 교환기 관의 각 개별적인 루프의 베이스부에 고정된다.

바람직하게는, 적어도 그의 열 교환기 관 부분 내의 일체형 열 전달 수단은 그의 길이를 따라 복수개의 흠을 포함한다. 바람직하게는, 해당 홈은 열 교환기 관의 외부 상에 배치되어, 열 교환기를 형성하는 관 둘레에 나선형으로 감겨 있는 와이어의 개별적인 루프에 대응한다. 외부 홈은 유리하게는 열 교환기 소자의 각 개별적인 루프의 베이스부와 관의 외부 면 간에 향상된 열 접촉을 제공함으로써, 열 교환기의 열 전달 효율을 향상시킨다. 상기 홈은 또한, 특히 결속 와이어가 이용되는 경우, 열 교환기 관의 외부에 나선형으로 감긴 와이어의 개별적인 루프를 단단히 부착시키는 위치 정착 수단을 제공한다.

바람직한 경우에 있어서, 열 교환기 소자의 개별적인 루프가, 이러한 홈에 각 개별적인 루프의 베이스부를 고정시키기 위해 예를 들어 결속 와이어와 적절한 접착제 등과 같은 기계적 수단에 의해 고정되는 경우, 해당 열 교환기 관은 상당한 제조 상의 이점이 있을 수 있다. 열 교환기는 관 제조 공정의 일부로서 부착될 수 있고, 그 이유는 이 관이 적절한 형상으로 형성되기 때문이다. 이것은 열 교환기 부분이 단지 일부를 형성하는 한편 적어도 열 교환기 부분 부근에서 그렇게 많은 접합 부분을 필요로 하지 않는 복잡한 형상의 일체형 관의 구조물을 만들어 더욱 실용적인 제안이다. 또한, 이것은 열 교환기 소자를 구비한 일체형 관이 형성된 후에 후속의 구멍 제작 처리에 대한 필요성을 피할 수도 있다. 종래 기술의 방법에 있어서, 상기 구조체는 구멍 내부에 여압 상태의 유체 혹은 공구의 도입에 의해 강화될 수 있고/있거나 열 교환기 소자의 부착 후 구멍 형상을 제어하도록 해당 구조체의 부가를 필요로 할 수 있다. 상기 바람직한 방법은, 이러한 필요성을 회피할 수 있어, 내부 구성요소 혹은 오염물이 탈착되는 일이 없어지므로 제작 후 내부 구멍 상태의 제어를 향상시킨다.

이와 같이 해서, 열 전달 수단은 열 전달 유체 회로 내에서 사용하기 위한 일체형의 세장형(elongate) 열 전달 유체 전달 라인으로서 구성될 수 있고, 그 중 열 교환기 관이 단지 하나의 부분이다. 예를 들어, 열 전달 수단은 냉각 유체 회로에 이용하기 위한 일체형의 세장형 냉각 라인으로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 열 교환기 소자가 상부에 배치되어 있는 열 교환기 관은 일체형 열 전달 수단/라인의 길이의 부수적인 부분(minor portion)을 형성한다. "부수적인 부분"이란 열 교환기 관이 일체형 열 전달 수단/라인의 길이의 50% 미만을 형성하는 것을 의미하는 것임을 이해할 필요가 있다. 바람직하게는, 열 교환기 관은 열 전달 수단/라인을 구성하는 일체형의 공통 관 구조물의 길이의 30% 이하를 형성한다. 바람직하게는, 유체 공급 도관 및 유체 운반 도관의 각각은 열 교환기 관보다 일체형 공통 관 구조물의 총 길이의 보다 큰 비율을 구성한다. 바람직하게는, 일체형 열 전달 수단/라인의 열 교환기 관 부분은 일체형의 공통 관 구조물의 유체 공급 도관과 유체 운반 도관 부분의 양쪽 모두보다 실질적으로 짧다.

바람직하게는, 열 교환기 관은 일체형의 공통 관 구조물의 열 교환기 부분의 제조를 덜 복잡하게 하는 실질적으로 직선으로 똑바로 펴져 있다(uncoiled). 일체형의 공통 관 구조물이 자동차 냉각 시스템의 일부를 형성하는 열 전달 수단/라인을 포함할 경우, 열 교환기는 또한 엔진실을 통해 흐르는 공기가 실질적으로 수직 방향으로 열 교환기에 대해서 흐르도록 엔진실 내에 배열될 수도 있다. 이것은 열 교환기의 최대 열 전달 효율을 제공한다.

"부수적인 부분" 및 "똑바로 펴져 있는"이란 용어는, 전술한 바와 같이, 병렬 아암부들을 지닌 종래의 "U"자형상 열 교환기 및 해당 아암부들 중 하나 상에 배치된 적어도 하나의 열 교환기 소자와 본 발명을 구별하기 위해 이용된 것이다. 본 발명의 이들 특성은 엔진실을 통해 흐르는 공기에 열 전달 수단의 일체형의 공통 관 구조물의 대부분을 노출시킨다. 따라서, 일체형 공통 관 구조물의 주된 부분, 즉, 유체 공급 도관과 유체 운반 도관은 일체형 공통 관 구조물의 부수적인 부분, 즉, 열 교환기 관 상에 배치된 열 교환기에 부가해서 열 전달 목적을 위해 이용된다.

적합하게는, 일체형 열 전달 수단은 하나 이상의 열 교환기를 포함할 수 있다. 하나 이상의 열 교환기는 높은 시스템 작동 압력을 지니는 용도나 높은 성능 용도에 적합할 수 있다.

전술한 바와 같이, 일체형 열 전달 수단은, 해당 일체형 열 전달 수단이 열원의 출구에 접속되고 해당 일체형 열 전달 수단의 유체 출구가 저장기의 입구에 접속되어 있는 경우 열원과 별도의 저장기 사이에 접속될 수 있다. 상기 저장기가 열원 자체 내의 유체 저장소 혹은 용적의 형태를 취할 경우, 일체형 열 전달 수단의 유체 입구와 유체 출구는 각각 열원 출구와 열원 입구에 직접 접속될 수 있다.

열원은, 예를 들어, 적절한 냉각 유체에 의한 냉각을 필요로 하고/하거나 적절한 작동 유체에 의해 공급되어 사용 동안 가열되는 점에서, 적절한 열 전달 유체에 열을 전달하도록 구성된 열 발생 소자 혹은 장치이면 어느 것이라도 포함할 수 있다. 유체의 온도는 전형적으로 열원에 의해 증가되는 한편, 열원을 통해 흐른다. 이러한 열원은 내연기관(열을 그의 냉각 시스템 내로 순환되는 전용 냉각제 유체 속으로 전달하든지 혹은 윤활제 유체 속으로 전달하든지 간에), PAS 펌프 혹은 조향 기어, 연료 펌프, 오일 펌프, 또는 유압식 현가 혹은 공압 브레이크 시스템의 일부를 포함할 수 있다.

물론, 일체형 열 전달 수단은 전용 냉각 시스템을 필요로 하고/하거나 열의 전달을 필요로 하는 공압 시스템을 비롯한 기타 용도에 적합하다.

적합하게는, 일체형 열 전달 수단은 차량 본체 혹은 그의 부품에 열 전달 수단을 부착하는 부착 수단을 포함할 수 있다. 적절한 부착 수단은, 예를 들어, 적절하게 채택된 클립이나 브래킷(bracket)을 포함할 수 있다.

본 발명의 제1의 주된 실시형태에 따르면, 열 전달 수단은 냉각 라인을 포함하고, 이로써, 본 발명은 냉각 시스템에 이용하기 위한 냉각 라인을 제공하며, 해당 냉각 라인은, 유동적으로 직렬로,

- 열원의 출구에 대한 접속용으로 구성된 유체 입구를 지닌 냉각 유체 공급 도관;

- 하나 이상의 열 교환기 소자가 상부에 배치된 열 교환기 관을 포함하는 열 교환기; 및

- 열원 및 예를 들어 그의 유체 저장기의 입구에 대한 접속용으로 구성된 유체 출구를 지닌 냉각 유체 운반 도관을 포함하되;

상기 유체 공급 도관, 열 교환기 관 및 유체 운반 도관은 단일 재료로 제작된 공통 관 구조물로부터 일체적으로 형성되어 있다.

본 발명의 일체형 냉각 라인이 이용될 수 있는 냉각 시스템의 예로는 자동차 시스템을 들 수 있다. 이들은 시스템 내에 이용되는 유압식 유체 혹은 윤활 유체 등과 같은 작동 유체를 냉각시키는 수단을 필요로 하거나, 또는 전용의 순환 냉각제가 공급되는 자동차 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 시스템은 일반적으로 친숙할 것이다. 전형적인 종래 기술의 시스템에 있어서, 열 교환기 유닛은 별도의 냉각 유체 공급 도관과 냉각 유체 운반 도관에 의해, 예를 들어 가요성 고무제 호스의 형태로, 관 자체에 근접하여 관 입구와 관 출구에 접합 부분을 개재해서 접속된 열 교환기 관을 필수적으로 포함한다. 그와 대조적으로, 본 발명에 따르면, 충분한 길이의 관이, 적어도 부분적으로 그러한 공급 도관과 그러한 운반 도관을 단일의 모놀리식 통합체인, 단일 재료로 제작된 일체형 냉각 라인으로 일체적으로 포함한다. 이러한 일체형 냉각 라인이 종래의 냉각 시스템에 직접 내포되면, 접속부의 개수를 저감하고/저감하거나 열 교환기 관 자체에 근접하여 접속부의 개수를 줄이고/줄이는 것이 가능해진다.

본 발명의 이 실시형태에 따른 냉각 라인은 냉각 유체로부터 추출된 열을 예를 들어 주위에 폐기하거나 그것을 사용할 수 있는 다른 장소로 열을 전달하도록 구성될 수 있다. 이것은 일체형 냉각 라인의 구성 요소, 특히 열 교환기의 적절한 배치에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 냉각 라인은 이하에 설명하는 제2의 주된 실시형태에 따른 공간 난방기용의 열원으로서도 부가적으로 역할할 수 있다.

본 발명의 제2의 주된 실시형태에 따르면, 열 전달 수단은 공간 난방기를 포함하고, 해당 공간 난방기는, 유동적으로 직렬로,

- 열원의 출구로부터 유체를 입수하기 위하여 접속용으로 구성된 유체 입구를 지닌 유체 공급 도관;

- 하나 이상의 열 교환기 소자가 상부에 배치된 열 교환기 관을 포함하는 열 교환기; 및

- 열원의 유체 입구에, 그리고, 예를 들어, 그의 유체 저장기의 입구에 유체를 운반하기 위하여 접속용으로 구성된 유체 출구를 지닌 유체 운반 도관을 포함하되;

상기 유체 공급 도관, 열 교환기 관 및 유체 운반 도관은 단일 재료로 제작된 공통 관 구조물로부터 일체적으로 형성되고,

적어도 열 교환기는 가열될 공간 내에 위치되거나 혹은 다르게는 해당 가열될 공간과 유동적으로 접속되도록 구성되어 있다.

본 발명의 제2의 주된 실시형태에 따른 공간 난방기는, 특히, 예를 들어, 차량, 예컨대, 자동차의 승객실을 가열하기 위한 차량의 공간 난방기이다. 유리하게는, 공간 난방기는 본 명세서의 위에서 논의된 시스템 등과 같은 자동차 시스템으로부터 추출된 열, 특히 잉여분을 이용한다.

본 발명의 제2의 주된 실시형태에 따른 공간 난방기는, 일체형 유체 공급 도관, 열 교환기 관 및 유체 운반 도관이 적어도 열 교환기 관 근방에서 필요로 하던 접속부의 개수를 저감하는 방식으로, 위에서 규정된 바와 같은 열원을 포함하는 회로 내에 접속을 위해 구성되어 있다. 예를 들어, 가열될 공간 내에 필요로 하던 접속부의 개수는 저감될 것이다.

본 발명의 추가의 측면에 따르면, 위에서 규정된 바와 같은 일체형 열 전달 수단 및 적어도 시스템 내의 유체의 재순환을 위해 연속 회로 내에 유동적으로 접속된 열원과 유체 저장기를 포함하는 열 전달 시스템이 제공된다.

예를 들어, 위에서 규정된 바와 같은 열 전달 수단의 형태의 일체형 냉각 라인, 및 적어도 시스템 내의 냉각 유체의 재순환을 위해 연속 회로 내에 유동적으로 접속된 열원과 유체 저장기를 포함하는 냉각 시스템이 제공된다.

특히 바람직한 실시형태에 있어서, 냉각 시스템은 유체를 냉각시키는 수단을 필요로 하는 자동차 시스템 등과 같은 차량 시스템용의 냉각 시스템을 포함한다. 이러한 차량 시스템은 위에서 설명된 냉각 시스템의 열원을 포함한다. 예를 들어, 이러한 차량 시스템은 해당 시스템에 이용되는 유압식 유체 혹은 윤활 유체 등과 같은 작동 유체를 냉각시키는 수단을 필요로 하고 또한 차량 시스템의 동작 동안 가열되게 되는 시스템을 포함한다. 대안적으로, 상기 차량 시스템은 해당 시스템의 온도를 저감시키도록 전용의 냉각 유체가 그를 통해서 순환되는 시스템을 포함한다. 이 경우의 작동 유체 혹은 전용의 냉각 유체는 전술한 바와 같은 냉각 유체를 포함할 수 있다.

예를 들어, 부가적으로 혹은 대안적으로, 전술한 바와 같은 일체형 열 전달 수단, 및 시스템 내의 열 전달 유체의 재순환용의 연속 회로에 유동적으로 접속된 유체 저장기를 포함하는 공간 난방기가 제공되며, 이때, 적어도 일체형 열 전달 수단의 열 교환기 부분은 가열될 공간 내에 위치되거나 혹은 해당 공간과 유동적으로 접속되어 있다.

공간 난방기는 바람직하게는 적어도 공간 난방기의 열 교환기가 승객실 등과 같은 차량 내의 공간에 위치되거나 해당 공간에 유동적으로 접속되는 점에서, 차량 내의 승객실 등과 같은 차량 내의 공간을 가열하기 위하여 차량에 내장된 공간 난방기이다. 이러한 경우에, 열원은 바람직하게는 차량 시스템, 특히 바람직하게는 해당 시스템으로부터 여분 혹은 잉여 열을 추출하는 것이 바람직한 차량 시스템이다. 특히 종래의 실시형태에서, 열원은 차량 엔진, 특히 내연기관이며, 해당 시스템 내에서 순환하는 열 전달 유체는 엔진 냉각제를 포함한다.

엔진 냉각제를 이용하는 차량 공간 난방기 또는 열원으로서의 기타 자동차 시스템은 친숙할 것이다. 엔진 냉각제 혹은 기타 유체는 엔진실 내의 관련 자동차 시스템 내에 혹은 그 둘레에 순환에 의해 가열되며 차량 승객실 내에 위치된 열 교환기를 통하여 적절한 구성의 도관을 개재해서 전달된다. 이러한 엔진 냉각/차량 가열 시스템은 냉각제의 순환을 위해 작동하는 다수의 회로를 구비할 수 있고, 또한 복잡한 도관 및 접합 부분 구조를 필요로 할 수 있다. 특히, 차량 캡(vehicle cab) 자체 내에 복잡한 접속부를 필요로 하는 해당 차량 캡의 용적 내에 위치된 소정의 열 교환기에 대해서 유용하다. 전술한 바와 같이, 다수의 접속부는 잠재적인 누설 경로를 제공한다. 이것은 특히 승객실 자체 내에서 바람직하지 못하며, 그 이유는 승객실 내로 유체가 누설되는 것이 특히 바람직하지 못하기 때문이다.

유리하게는, 본 발명에 따르면, 일체형 열 전달 수단은 시스템 내의 접속부의 개수 및/또는 열 교환기에 근접한 접속부의 개수를 저감시킬 수 있다. 공간 난방기 시스템의 바람직한 실시형태에 있어서, 본 발명에 따른 일체형 열 전달 수단만이 가열될 공간 내에 위치되고, 유체 공급 도관의 입구와 유체 운반 도관의 출구는 해당 가열될 공간의 외부에 위치하므로, 모든 유체 접속부는 가열될 공간의 외부에 있다. 이것은 어떠한 누설도 가열될 공간의 외부에서, 예를 들어, 차량의 승객실 내가 아니라 엔진실에서 일어나는 것을 확실하게 한다.

편리하게는, 공간 난방기는, 가열될 공간 내에 위치되는, 열 전달 수단의 일부, 예컨대, 열 교환기를 실질적으로 둘러싸는 하우징을 포함한다. 이러한 하우징은 열 전달 수단에 의해 가열된 공기를 가열될 공간 내로 순환시키는 개구부를 포함한다.

바람직하게는, 임펠러는, 적어도 열 교환기를 가로질러 혹은 해당 열 교환기를 통해서 공기를 강제로 불어넣음으로써, 가열된 공기의 가열될 공간을 통한 순환을 촉진시키기 위해 제공된다.

바람직하게는, 제어 수단은 이러한 임펠러를 통한 공기의 흐름 속도를 제어하도록 제공되고/되거나 배플 수단(baffle means)은 가열된 공기가 가열된 공간 속에서 순환되는 속도를 제어하도록 열 교환기에 대해서 혹은 해당 열 교환기를 통해서 기류를 제한하기 위해 제공된다. 예를 들어, 임펠러 제어 수단 및/또는 배플 수단은 가열된 공간 내에서 소망의 온도를 유지하도록 적절한 서모스탯(thermostat)에 의해 제어된다.

예를 들어, 일체형 냉각 라인 및/또는 공간 난방기로서 일체형 열 전달 수단을 포함하는 전술한 바와 같은 시스템을 내포하는 차량도 본 발명에 따라서 제공된다.

본 발명의 추가의 측면은 전술한 바와 같은 일체형 열 전달 수단을 열 전달 시스템 내에 설치하는 방법에 관한 것으로, 해당 방법은

- 유체 공급 도관의 유체 입구를 열원의 유체 출구에 접속시키는 단계; 및

- 상기 유체 운반 도관의 유체 출구를 열원의 유체 입구에, 그리고, 예를 들어 그의 저장기의 유체 입구에 접속시키는 단계를 포함한다.

상기 방법은 위에서 설명된 바와 같은 일체형 열 전달 수단을 유동적으로 연속적인 열 전달 회로 속에 접속한다. 이것은 열 교환기 관 자체의 어느 한쪽에서 실질적인 관형상 선두부/꼬리부의 설치를 가능하게 한다. 완성된 시스템 내의 접합 부분의 개수 및/또는 열 교환기 관에 근접한 접합 부분의 필요성이 저감되어, 결과적으로 누설 경로를 저감시킨다. 상기 방법은 일체형 열 전달 수단의 유체 입구를 열원의 출구에 직접 및/또는 일체형 열 전달 수단의 유체 출구를 열원의 입구, 예를 들어, 그 내부의 유체 저장기의 입구에 직접 접속하는 단계를 포함할 수 있다. 종래의 냉각 시스템의 3-부분(공급 도관/열 교환기/운반 도관) 서브 조립체 내의 유체 공급 출구와 열 교환기 관 입구와 열 교환기 관 출구와 유체 저장기 입구 간의 접합 부분의 개수가 저감될 수 있다.

예시적인 하나의 실시형태에 있어서, 열 전달 수단은 일체형 냉각 라인이고, 상기 방법은 냉각 시스템, 예를 들어, 차량 작동 시스템을 냉각시키기 위한 시스템 속으로의 상기 라인의 설비를 포함한다.

다른 예시적인 실시형태에 있어서, 열 전달 수단은 공간 난방기이고, 상기 방법은 적어도 열 교환기가 가열될 공간, 예를 들어, 차량의 승객실 내에 위치되거나 혹은 다르게는 해당 공간과 유동적으로 접촉되어, 열이 열 교환기 관을 통해 흐르는 유체로부터 열 교환기 관 및 열 교환기 소자의 외부에 대해 흐르는 공기로 그리고 가열될 공간 속으로 전달되도록 상기 난방기의 설비를 포함한다.

본 발명에 대해서는 단지 예로서 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

도 1a는 전형적인 자동차 냉각 시스템의 개략도;
도 1b는 "U"자 형상의 열 교환기를 포함하는 도 1a의 냉각 시스템의 개략도;
도 2a는 공지의 "관 및 핀" 열 교환기를 도시한 도면;
도 2b는 도 2a의 열 교환기의 단부도;
도 3은 예를 들어 자동차 시스템용의 일체형 냉각 라인으로서 내포된 본 발명의 열 전달 수단의 일 실시형태를 나타낸 도면;
도 4는 도 3의 일체형 냉각 라인을 포함하는 열 전달 수단의 열 교환기 부분을 통한 단면도;
도 5는 차량 캡 히터(vehicle cab heater)로서 내장된 본 발명의 열 전달 수단의 일 실시형태를 나타낸 도면.

도 3을 참조하면, 일체형 냉각 라인(40, 41, 42)은 열원(14)의 유체 출구에 접속용으로 적합화된 유체 입구(54)를 지닌 유체 공급 도관 부분(41), 적어도 하나의 열 교환기 소자가 상부에 배치되어 있는 열 교환기 관을 포함하는 열 교환기 부분(40), 및 저장기(12)의 입구에 접속되어 열원(14)으로 도로 유체를 되돌리도록 적합화된 유체 출구(52)를 지닌 유체 운반 도관 부분(42)을, 유동적으로 직렬로 포함한다. 따라서, 상기 유체 공급 도관 부분(41), 열 교환기 관 및 유체 운반 도관 부분(42)은, 예를 들어, 단일 압출물로서 단일 재료로 제작된 공통 관 구조물(40, 41, 42)을 형성하도록 일체적으로 형성된다.

얻어진 일체형 냉각 라인(40, 41, 42)은 열원(14)과 별도의 저장기(12) 사이를 접속할 수 있고, 이때 일체형 냉각 라인(40, 41, 42)의 유체 입구(54)는 열원(14)의 출구에 접속되고, 일체형 냉각 라인(40, 41, 42)의 유체 출구(52)는 저장기(12)의 입구에 접속된다. 저장기(12)가 열원(14) 자체 내의 유체 저장소 혹은 용적의 형태를 취할 경우, 일체형 냉각 라인(40, 41, 42)의 유체 입구(54)와 유체 출구(52)는 각각 열원 출구 및 열원 입구에 직접 접속될 수 있다.

열 교환기 부분(40)의 열 교환기 관은 유체 공급 도관 부분(41) 및 유체 운반 도관 부분(42)과 일체적으로 형성되어 일체형 냉각 라인(40, 41, 42)을 형성한다. 이것은 1-부분 일체형 냉각 라인(40, 41, 42)을 제공하고, 이에 따라, 전술한 바와 같이, 종래의 냉각 시스템의 3-부분 서브조립체에 존재하는 바와 같은 고무제 배관과 열 교환기 사이에 접합 부분을 제거한다. 따라서, 냉각 시스템(60) 내의 잠재적인 누설 경로의 수가 상당히 저감된다.

1-부분 일체형 냉각 라인(40, 41, 42)은 또한 제조시간과 비용도 저감한다.

일체형 냉각 라인(40, 41, 42)은 일체로 함께 형성된 열 교환기 부분(40)과 유체 공급 도관 부분(41)과 유체 운반 도관 부분(42)에 의해 냉각 라인(40, 41, 42)을 통해 흐르는 유체로부터 경량의 구성 및 효율적인 열 전달을 제공하는 알루미늄으로 이루어져 있다.

유체 공급 도관 부분(41), 열 교환기 관 및 유체 운반 도관 부분(42)은 시스템(60) 둘레에 흐르는 적절한 냉각 유체 혹은 작동 유체로부터 열 교환기(40), 유체 공급 부분과 유체 운반 도관 부분(41, 42)에 흐르는 공기로 열을 전달하는 수단으로서 작용한다. 일체형 냉각 라인(40, 41, 42)은 열원(14)의 하류에 위치됨으로써, 열원(14)에 되돌아오는 유체의 온도가 열원(14)을 떠나는 유체보다 낮아 최대의 허용가능한 수준 이하로 유지되는 것을 확실하게 할 수 있다.

유체 입구 및 유체 출구(52, 54)는 냉각 시스템에 일체형 냉각 라인(40, 42)을 접속하는 데 적합하게 구성되어 있다. 상기 입구 및 출구(52, 54)는 열원(14) 및 저장기(12)에 직접 접속된다. 냉각 시스템(60) 내의 접합 부분의 개수 및 해당 시스템(60)으로부터 일어나는 누설량은 이와 같이 해서 저감된다. 이러한 접속은 기계적일 수 있다.

유체 공급 도관 부분(41)과 유체 운반 도관 부분(42)은 양쪽 모두 열 교환기 부분(40)의 열 교환기 관보다 실질적으로 길다. 즉, 열 교환기 소자는 냉각 라인(40, 41, 42)의 길이의 실질적으로 부수적인 부분을 따라 배치된다. 따라서, 냉각 라인(41, 42)의 길이의 주된 부분은 엔진실을 통해 흐르는 공기에 노출되므로, 열 전달 목적을 위해서, 열 교환기 부분(40)에 부가해서 이용될 수 있다.

도 4를 참조하면, 냉각 라인 및 적어도 열 교환기 관(47)은 복수개의 홈(43)을 포함한다. 상기 홈(43)은 상기 관(47)의 외부 상에 배치되어 있다. 상기 홈(43)은 열 교환기(40)의 열 교환기 소자를 형성하는 상기 관(47) 둘레에 나선형으로 감겨 있는 와이어(44)의 개별적인 루프에 대응한다. 상기 홈(43)은 유리하게는 개별적인 루프(44)의 각각의 베이스부(48)와 상기 관(47)의 외부 면 사이의 향상된 열 접촉을 제공하고, 이에 따라 열 교환기 부분(40)의 열 전달 효율을 향상시킨다. 상기 홈(43)은 또한, 특히 결속 와이어(46)가 이용될 경우, 열 교환기 관(47)의 외부에 나선형으로 감긴 와이어의 개별적인 루프(44)를 단단히 부착시키기 위한 위치 정착 수단을 제공한다.

상기 열 교환기 관(47)은 또한 해당 관(47)의 내부면 상에 배치된 복수개의 돌출부(45)를 포함한다. 이 돌출부(45)는 편리하게는 상기 관(47)의 외부 면 상에 있는 홈(43)에 대응한다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 일체형 냉각 라인(40, 41, 42)은, 이러한 시스템(60) 내의 접합 부분의 개수의 저감 및/또는 열 교환기 부분(40)에 근접한 접합 부분의 개수의 저감을 비롯하여, 공지의 냉각 시스템보다 유의한 이점을 다수 제공한다.

도 5는 차량 캡 용의 히터로서 본 발명의 일 실시형태에 따른 열 전달 수단의 가능한 이용을 예시하고 있다. 차량(80)은 엔진실(82)과 승객실(84)을 구비한다. 엔진실(82)은, 예를 들어, 종래의 방식으로, 적절한 첨가제와 함께 물을 주로 포함하는 엔진 냉각제의 순환에 의해 냉각되는 내연기관(도시 생략)을 포함한다.

본 발명의 원리에 대해 변형된 실시형태에 따르면, 일체형의 열 교환기 라인(90, 91, 92)은 엔진실(82)로부터 승객실(84)로 열을 전달하기 위해 제공된다. 이것은 본 발명의 일반적인 원리에 따라서, 예를 들어 상기 실시형태의 냉각 라인과 마찬가지 방식으로, 예를 들어, 도 4에 예시된 설계에 따라서, 일체형의 통합체로서 제작된 유체 공급 도관(91), 열 교환기(90) 및 유체 운반 도관(92)의 형태를 취한다.

일체형의 열 교환기 유닛(90, 91, 92)은, 상기 실시형태에서 엔진으로부터 냉각제인 열 전달 유체를 순환시킨다. 유체 공급 도관(91)은 엔진 냉각제의 공급원과 접속되고, 유체 운반 도관(92)은 엔진실로 도로 엔진 냉각제를 전달함으로써 회로를 완성한다. 적어도 열 교환기 부분(90)은 승객실(84) 내에 전체적으로 위치되어 있다. 유리하게는, 유체 공급 도관 부분(91)의 입구와 시스템의 나머지 부분 간의 어떠한 접속 및 유체 운반 도관(92)의 출구와 시스템의 나머지 부분 간의 어떠한 접속도 승객실의 외부에, 예를 들어 엔진실 내에 위치되어, 누설이 덜 해롭게 될 수 있는 위치에 위치될 수 있다. 본 발명에 따른 일체형 시스템은 이와 같이 해서 시스템 내의 접합 부분의 총 개수를 저감시키고/시키거나 승객에게 냉각제가 누설될 수도 있는 승객실 내에 존재하는 접합 부분을 제거하기 쉽다.

친숙한 방식에 있어서, 열 교환기 부분(90)은, 예를 들어, 차량 계기반의 일부 뒤에 혹은 이를 포함하는 하우징(86) 내에 위치된다. 개구부(87)는 열 교환기 부분(90)에 대해서 차량 승객실(84)로부터의 공기의 순환을 제공한다. 열은 엔진 냉각제로부터 순환 공기 속으로 전달되고, 이에 의해, 공간(84)을 가열한다. 펌프(88)는 열 교환기 부분(90)을 가로질러 캡 내로의 공기의 순환을 촉진시키도록 제공된다. 배플(도시 생략)은 친숙한 방식으로 원하는 바와 같이 가열된 공기의 양 및/또는 방향을 제어하기 위하여 개구부(87)를 선택적으로 폐쇄하도록 제공될 수 있다.

이와 같이 해서, 도 5의 실시형태는, 주로 종래 방식으로 기능하는 차량 캡 히터로서 차량 내에 본 발명의 일 실시형태에 따라 열 전달 수단을 내포하는 것을 예시하고 있지만, 이것은 본 발명의 일체형 열 전달 수단의 이점을 이용해서 예를 들어 특히 캡 영역 내의 접합 부분의 개수를 저감시켜 누설의 문제에 대처하고 있다.

도 5의 실시형태는 엔진실로부터의 잉여 열(이 잉여 열은, 그렇지 않을 경우, 폐기되어 버릴 수도 있었던 것임)을 이용하는 것이다. 따라서, 이것은 도 3에 대체로 개략적으로 예시된 냉각 라인의 원리를 구현하지만, 냉각제로부터 추출된 열이 단지 주위로 전달되기보다는 오히려 유용한 목적을 위해서 전달되도록 열 교환기(90)를 위치결정시킨다.

12: 저장기 14: 열원
40: 열 교환기 부분 41: 유체 공급 도관 부분
42: 유체 운반 도관 부분 43: 홈
44: 와이어(혹은 루프) 45: 돌출부
47: 열 교환기 관 48: 베이스부
52: 유체 출구 54: 유체 입구

Claims (28)

1. 열원의 출구로부터 유체를 입수하기 위하여 접속용으로 구성된 유체 입구를 지닌 유체 공급 도관;
   하나 이상의 열 교환기 소자가 상부에 배치된 열 교환기 관을 포함하는 열 교환기; 및
   열원의 입구에 유체를 운반하기 위하여 접속용으로 구성된 유체 출구를 지닌 유체 운반 도관
   을 유동적으로 직렬로 포함하되,
   상기 유체 공급 도관, 열 교환기 관 및 유체 운반 도관은 단일 재료로 제작된 공통 관 구조물(common tube formation)로부터 일체적으로 형성된 것인 열 전달 수단.
2. 제1항에 있어서, 상기 공통 관 구조물은 압출에 의해 형성된 것인 열 전달 수단.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 일체형 열 전달 수단의 유체 입구가 상기 열원의 출구에 직접 접속되도록 구성되고, 해당 일체형 열 전달 수단의 유체 출구는 상기 열원의 입구에 직접 접속되도록 구성된 것인 열 전달 수단.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공통 관 구조물은 실질적으로 강성 재료(rigid material)로 형성된 것인 열 전달 수단.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공통 관 구조물은 금속 재료로 형성된 것인 열 전달 수단.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공통 관 구조물은 알루미늄 혹은 알루미늄 합금인 것인 열 전달 수단.
7. 제6항에 있어서, 상기 열 교환기 관 상에 배치된 상기 열 교환기 소자는 개별적인 루프를 규정하는 연속 나선 형태로 와이어로 형성되고, 해당 와이어는 그 자체가 상기 열 교환기 관의 외부 둘레에 나선형으로 감겨 있는 것인 열 전달 수단.
8. 제7항에 있어서, 상기 열 교환기 소자의 개별적인 루프는 상기 열 교환기 관의 외부와 열 전도성 접촉하고, 해당 상기 열 교환기 관의 외부 위에 연납땜(soldering), 경납땜(brazing) 및 결속 와이어(binding wire) 및/또는 적절한 접착제를 이용하는 기계적 수단으로부터 선택된 접속 방법에 의해 고정되는 것인 열 전달 수단.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 열 교환기 관은 해당 열 교환기 관의 외부 상에 배치된 그의 길이를 따라 상기 열 교환기를 형성하는 해당 관 둘레에 나선형으로 감긴 와이어의 개별적인 루프에 대응하는 홈이 파진 구성물(grooved formations)을 포함하는 것인 열 전달 수단.
10. 제9항에 있어서, 상기 열 교환기 관은 해당 열 교환기 관의 외부 상의 상기 홈에 대응하는 해당 관의 내부면 상에 배치된 돌출부를 추가로 포함하는 열 전달 수단.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 교환기 소자가 상부에 배치된 상기 열 교환기 관은 일체형 관 구조물의 길이의 부수적인 부분(minor portion)을 형성하는 것인 열 전달 수단.
12. 제11항에 있어서, 상기 열 교환기 관은 상기 일체형 관 구조물의 총 길이의 30% 이하를 형성하는 것인 열 전달 수단.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 유체 공급 도관 및 유체 운반 도관의 각각은 상기 열 교환기 관보다 큰 상기 관 구조물의 총 길이의 비율을 구성하는 것인 열 전달 수단.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 냉각 라인을 포함하되, 해당 냉각 라인은
    열원의 출구에 대한 접속용으로 구성된 유체 입구를 지닌 냉각 유체 공급 도관;
    하나 이상의 열 교환기 소자가 상부에 배치된 열 교환기 관을 포함하는 열 교환기; 및
    열원 및 예를 들어 그의 유체 저장기의 입구에 대한 접속용으로 구성된 유체 출구를 지닌 냉각 유체 운반 도관을 유동적으로 직렬로 포함하며,
    상기 유체 공급 도관, 열 교환기 관 및 유체 운반 도관은 단일 재료로 제작된 공통 관 구조물로부터 일체적으로 형성된 것인 열 전달 수단.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 공간 난방기(space heater)를 포함하되, 해당 공간 난방기는
    열원의 출구로부터 유체를 입수하기 위하여 접속용으로 구성된 유체 입구를 지닌 유체 공급 도관;
    하나 이상의 열 교환기 소자가 상부에 배치된 열 교환기 관을 포함하는 열 교환기; 및
    열원의 유체 입구, 그리고, 예를 들어, 그의 유체 저장기의 입구에 유체를 운반하기 위하여 접속용으로 구성된 유체 출구를 지닌 유체 운반 도관
    을 유동적으로 직렬로 포함하되,
    상기 유체 공급 도관, 열 교환기 관 및 유체 운반 도관은 단일 재료로 제작된 공통 관 구조물로부터 일체적으로 형성되고,
    적어도 열 교환기는 가열될 공간 내에 위치되거나 혹은 다르게는 해당 공간에 유동적으로 접속되도록 구성된 것인 열 전달 수단.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 일체형 열 전달 수단; 및
    열 전달 시스템 내에서 유체의 재순환을 위한 연속 회로 내에 유동적으로 접속된 적어도 열원과 유체 저장기를 포함하는 열 전달 시스템.
17. 제16항에 있어서, 유체를 냉각시키는 수단을 필요로 하는 자동차 시스템과 같은 차량 시스템용의 냉각 시스템을 포함하되, 상기 차량 시스템은 열원을 포함하며, 상기 열 전달 시스템은 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 열 전달 수단 형태의 일체형 냉각 라인과 상기 시스템 내의 냉각 유체의 재순환을 위하여 연속 회로 내에 유동적으로 접속된 적어도 하나의 상기 열원을 포함하는 것인 열 전달 시스템.
18. 제17항에 있어서, 상기 냉각 유체는 작동 유체인 것인 열 전달 시스템.
19. 제17항에 있어서, 상기 냉각 유체는 상기 시스템의 온도를 저감시키도록 순환되는 전용 냉각 유체인 것인 열 전달 시스템.
20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 일체형 열 전달 수단과 적어도 상기 시스템 내의 열 전달 유체의 재순환을 위하여 연속 회로 내에 유동적으로 접속된 열원을 포함하는 공간 난방기를 포함하되, 적어도 상기 일체형 열 전달 수단의 열 교환기는 가열될 차량 내의 공간에 위치되거나 해당 공간에 유동적으로 접속된 것인 열 전달 시스템.
21. 차량 내의 공간을 가열하기 위하여 차량에 내포되어 있는 제20항에 의한 공간 난방기로서, 적어도 상기 공기 난방기의 열 교환기는 가열될 차량 내의 공간 내에 위치되거나 해당 공간에 유동적으로 접속된 것인 공간 난방기.
22. 제21항에 있어서, 상기 열원은 차량 시스템인 것인 공간 난방기.
23. 제22항에 있어서, 상기 열원은 차량 엔진이며, 상기 시스템 내에서 순환되는 상기 열 전달 유체는 엔진 냉각제를 포함하는 것인 공간 난방기.
24. 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 교환기와 같은 열 전달 수단의 일부를 실질적으로 둘러싸는 하우징을 포함하되, 해당 하우징은 가열될 공간 내에 위치되는 것인 공간 난방기.
25. 제24항에 있어서, 상기 하우징은 상기 열 전달 수단에 의해 가열된 공기가 가열될 공간 내에서 순환되도록 허용하는 개구부를 포함하는 것인 공간 난방기.
26. 제20항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 열 교환기를 가로질러 혹은 해당 열 교환기를 통해서 공기를 강제로 통과시킴으로써 상기 가열될 공간을 통해 가열된 공기의 순환을 촉진시키는 임펠러가 설치되어 있는 것인 공간 난방기.
27. 제16항 내지 제26항 중 어느 한 항에 따른 시스템을 내포하는 차량.
28. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 일체형 열 전달 수단을 열 전달 시스템에 설치하는 방법으로서,
    a. 유체 공급 도관의 유체 입구를 열원의 유체 출구에 접속시키는 단계; 및
    b. 상기 유체 운반 도관의 유체 출구를 열원의 유체 입구에, 그리고, 예를 들어 그의 저장기의 유체 입구에 접속시키는 단계를 포함하는, 열 전달 수단의 열 전달 시스템에의 설치 방법.

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