KR20160144965A - 열교환기 및 그 제조 방법, 열교환 모듈, 열교환 장치, 및 열원 유닛 - Google Patents

열교환기 및 그 제조 방법, 열교환 모듈, 열교환 장치, 및 열원 유닛 Download PDF

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Abstract

공냉식 수냉각기 유닛 또는 상업용 옥상 기계를 위해 사용되는 열교환 장치의 열교환기(10), 열교환기(10)의 제조 방법, 열교환 모듈, 열교환 장치, 및 열원 유닛. 열교환기(10)는: 본체부(ab); 사다리꼴 단면을 가진 절곡부(cd)로, 절곡부(cd) 및 본체부(ab)는 서로 연결되며 대략 수직인 것인 절곡부(cd); 열교환기(10)의 두 반대편에 배치되는 2개의 매니폴드들(11, 12); 및 본체부(ab)와 절곡부(cd)를 통과함으로써 각각 2개의 매니폴드들(11, 12) 중 하나의 매니폴드(11)로부터 다른 매니폴드(12)로 연장되는 다수의 열교환 튜브들(13)을 포함하고, 열교환기(10)의 절곡부(cd)의 상부 가장자리 및 본체부(ab)의 상부 가장자리가 대략 동일한 높이 레벨에 위치한다.

Description

열교환기 및 그 제조 방법, 열교환 모듈, 열교환 장치, 및 열원 유닛{HEAT EXCHANGER AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR, HEAT EXCHANGE MODULE, HEAT EXCHANGE DEVICE AND HEAT SOURCE UNIT}
본 출원은 "열교환기 및 그 제조 방법, 열교환 모듈, 열교환 장치, 및 열원 유닛"이라는 발명의 명칭으로 2014년 4월 18일에 제출된 중국 특허출원번호 제201410158321.4호의 우선권을 주장하고, 그 전체 내용이 이에 참조로 포함된다.
본 발명은 난방, 환기, 및 공조 분야에 관한 것으로, 특히 상업용 공조 기술 분야에서 사용하기 위한 열교환기 및 그 제조 방법, 열교환 모듈, 열교환 장치, 및 열원 유닛에 관한 것이다.
종래 기술 문헌 WO2011013672는 열원 유닛을 개시하였다. 구체적으로, 열원 유닛은 공기 열교환기들을 구비하되, 각각의 공기 열교환기는 일정한 간격으로 배치되는 다수의 방열핀들(heat-dissipating fins), 방열핀들을 통과하는 열교환 튜브들, 양 측에서 연장되며 동일한 방향으로 절곡되는 절곡판 부분들, 및 열교환 모듈을 포함한다. 각각의 열교환 모듈은 2개의 공기 열교환기들을 포함하되, 각각의 공기 열교환기는 다른 공기 열교환기의 절곡부의 반대편에 배치되는 절곡부를 구비한다. 하부 가장자리들은 서로 인접하지만 상부 가장자리들은 이격되도록, 공기 열교환기는 경사져 있다; 그러므로, 열교환 모듈은 측면도에서 실질적으로 V자 형상이다.
그러나, 상기에 언급된 열원 유닛의 좌우측에 있는 열교환기들의 가장자리들은 V자형 구조의 상부에서 이격된다. 따라서, 2개의 열교환기들을 연결하기 위해 보호판(또는 금속판)이 여전히 필요하고, 그 결과 2개의 열교환기들 사이의 공간이 효과적으로 사용되지 않는다.
난방, 환기, 및 공조 시스템(HVAC 시스템)의 에너지 효율에 더 높은 요건이 부과되고, 그에 따라 더 높은 성능의 열교환기에 대한 필요성이 계속 증가하고 있다. 현 시점에서, 종래 기술의 유일한 옵션은 더 큰 열교환기 및 공조 시스템을 제조하는 것이며, 이는 제조 및 설치 비용을 증가시킨다.
상기 내용을 고려하면, 상기 문제점을 적어도 부분적으로 해결할 수 있는 신규의 열교환기 및 그 제조 방법, 열교환 모듈, 열교환 장치, 및 열원 유닛을 제공할 필요성이 분명히 존재한다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 상기에 언급된 문제점들 및 단점들 중 적어도 하나의 양태를 해결하는 데에 있다.
본 발명의 일 양태에서는, 공냉식 수냉각기 유닛 또는 상업용 옥상 기계 상의 열교환 장치를 위한 열교환기에 있어서,
본체부;
실질적으로 사다리꼴 단면을 가진 절곡부로, 절곡부 및 본체부는 서로 연결되며 실질적으로 동일 평면에 놓여있는 것인 절곡부;
본체부와 절곡부 사이에 연장되는 적어도 하나의 열교환 튜브로, 절곡부의 열교환 튜브들이 본체부의 열교환 튜브들에 대해 절곡되거나 경사지는 것인 적어도 하나의 열교환 튜브를 포함하는 열교환기를 제공한다.
바람직하게, 열교환 튜브는 본체부와 절곡부 사이에서 부분적으로 또는 전적으로 권선 방식에 의해 계속 연장되도록 권선된다.
바람직하게, 열교환기는 또한 열교환기의 두 반대편에 배치되는 2개의 매니폴드들을 포함하고,
다수의 열교환 튜브들이 있되, 각각의 열교환 튜브는 본체부 및 절곡부를 통해 2개의 매니폴드들 중 하나로부터 다른 매니폴드로 연장된다.
바람직하게, 절곡부는 열교환 장치의 실질적으로 사다리꼴 측면을 형성하기 위해 사용되고, 사다리꼴 단면의 상하부 베이스들이 사다리꼴 측면의 상부 가장자리 및 하부 가장자리와 실질적으로 평행하며, 열교환 튜브들의 일 측 또는 양 측이 폭 방향을 축으로 사용하여 각도(α)로 절곡되고, 열교환 튜브들의 절곡점들이 실질적으로 절곡 직선 상에 있으며, 각도(α)는 θ/2-5° 내지 θ/2+5°의 범위이고, θ는 사다리꼴 측면의 2개의 비평행 가장자리들 사이의 끼인각이다.
바람직하게, 사다리꼴 측면이 사다리꼴 단면을 가진 하나의 절곡부에 의해 형성될 때, 사다리꼴 단면 상의 매니폴드와 절곡 직선 사이의 끼인각(β)이 끼인각(θ)과 실질적으로 같으며, 각도(α)는 끼인각(θ)의 절반과 같고;
사다리꼴 측면이 사다리꼴 단면을 가진 2개의 절곡부들을 대칭적으로 연결함으로써 형성될 때, 사다리꼴 단면 상의 매니폴드와 절곡 직선 사이의 끼인각(β)이 끼인각(θ)의 절반과 실질적으로 같으며, 각도(α)는 끼인각(θ)의 절반과 같다.
본 발명의 다른 양태에서는, 공냉식 수냉각기 유닛 또는 상업용 옥상 기계 상의 열교환 장치를 위한 열교환기에 있어서,
본체부;
사다리꼴 단면을 가진 절곡부로, 절곡부 및 본체부는 서로 연결되며 실질적으로 수직인 것인 절곡부;
본체부와 절곡부 사이에 연장되는 적어도 하나의 열교환 튜브를 포함하고,
열교환기의 절곡부의 상부 가장자리 및 본체부의 상부 가장자리가 실질적으로 동일한 높이 레벨에 있는, 열교환기를 제공한다.
바람직하게, 열교환 튜브는 본체부와 절곡부 사이에서 부분적으로 또는 전적으로 권선 방식에 의해 계속 연장되도록 권선된다.
바람직하게, 열교환기는 열교환기의 두 반대편에 배치되는 2개의 매니폴드들을 포함하고,
적어도 하나의 열교환 튜브는 다수의 열교환 튜브들을 포함하되, 각각의 열교환 튜브는 본체부 및 절곡부를 통해 2개의 매니폴드들 중 하나로부터 다른 매니폴드로 연장된다.
바람직하게, 열교환 튜브들은 본체부 및 절곡부에서 소정의 간격으로 배치되며, 본체부 및 절곡부에서 실질적으로 서로 평행하게 연장된다.
바람직하게, 열교환 튜브들은 평판 튜브들이며 매니폴드들의 슬롯들에 의해 매니폴드들 상에 끼워 맞춰지고, 평판 튜브들은 열교환기의 양 측의 매니폴드들 사이에 연장되며, 바람직하게는, 핀들이 평판 튜브들 상에 제공된다.
바람직하게, 열교환기는:
먼저, 폭 방향을 축으로 사용하여 각각의 평판 튜브의 일 측 또는 양 측을 각도(α)로 절곡하고, 절곡된 평판 튜브들을 매니폴드들의 슬롯들에 순차적으로 삽입하고, 평판 튜브들의 절곡점들을 실질적으로 절곡 직선 상에 있게 하는 단계;
본체부가 절곡부에 수직이 되거나 실질적으로 수직이 되도록, 절곡 직선을 따라 절곡된 평판 튜브들을 추가로 절곡하는 단계에 의해 형성되고;
절곡부는 열교환 장치의 실질적으로 사다리꼴 측면을 형성하기 위해 사용되고, 사다리꼴 단면의 상하부 베이스들이 사다리꼴 측면의 상부 가장자리 및 하부 가장자리와 실질적으로 평행하며, 각도(α)는 θ/2-5° 내지 θ/2+5°의 범위이고, θ는 사다리꼴 측면의 2개의 비평행 가장자리들 사이의 끼인각이다.
바람직하게, 사다리꼴 측면이 사다리꼴 단면을 가진 하나의 절곡부에 의해 형성될 때, 사다리꼴 단면 상의 매니폴드와 절곡 직선 사이의 끼인각(β)이 끼인각(θ)과 실질적으로 같으며, 각도(α)는 끼인각(θ)의 절반과 같고;
사다리꼴 측면이 사다리꼴 단면을 가진 2개의 절곡부들을 대칭적으로 연결함으로써 형성될 때, 사다리꼴 단면 상의 매니폴드와 절곡 직선 사이의 끼인각(β)이 끼인각(θ)의 절반과 실질적으로 같으며, 각도(α)는 끼인각(θ)의 절반과 같다.
바람직하게, 절곡부가 본체부의 일 측에만 제공될 때, 절곡부의 평판 튜브들 사이의 간격은 L이고, 절곡부의 최하위 가장자리에 있는 평판 튜브가 가장 짧으며, 최상위 단부에 있는 평판 튜브가 가장 길고, 평판 튜브들의 길이는 바람직하게 아래에서 위로 2Ltgα만큼 점진적으로 증가한다.
바람직하게, 절곡부가 본체부의 양 측에 각각 제공될 때, 절곡부의 평판 튜브들 사이의 간격은 L이고, 절곡부의 최하위 가장자리에 있는 평판 튜브가 가장 짧으며, 최상위 단부에 있는 평판 튜브가 가장 길고, 평판 튜브들의 길이는 바람직하게 아래에서 위로 2Ltgα 또는 4Ltgα만큼 점진적으로 증가한다.
바람직하게, 실질적으로 핀들이 본체부와 절곡부 사이의 절곡점들에서 열교환 튜브들 상에 제공되지 않고; 바람직하게, 열교환 튜브가 수직으로 또는 실질적으로 수직으로 매니폴드의 슬롯에 삽입되도록, 절곡부의 각각의 열교환 튜브의 일 단부가 절곡되고; 바람직하게, 열교환기의 본체부는 실질적으로 직사각형, 정사각형, 사다리꼴, 또는 평행사변형 형상이다.
본 발명의 다른 양태에서는, 공냉식 수냉각기 유닛 또는 상업용 옥상 기계 상의 열교환 장치를 위한 열교환 모듈로, 열교환 장치는 적어도 하나의 열교환 모듈을 포함하고, 적어도 하나의 열교환 모듈은 적어도 하나의 사다리꼴 측면을 구비하는, 열교환 모듈에 있어서;
사다리꼴 측면은 열교환 측면이며, 하나의 열교환 모듈은 좌우측의 2개의 열교환 유닛들을 함께 끼움으로써 형성되고, 적어도 하나의 열교환 유닛은 전술한 바와 같은 열교환기이거나, 전술한 바와 같은 열교환기를 절곡함으로써 형성되는 열교환기인, 열교환 모듈을 제공한다.
바람직하게, 열교환 모듈은 2개의 열교환 유닛들을 포함하되, 2개의 열교환 유닛들은 실질적으로 동일하거나 대칭이고, 열교환 유닛은 일 측에만 사다리꼴 단면을 가진 절곡부를 구비한 열교환기이다.
바람직하게, 열교환 모듈은 2개의 열교환 유닛들을 포함하되, 2개의 열교환 유닛들 중 하나는 본체부만을 구비한 열교환기이며, 다른 열교환 유닛은 양 측에 사다리꼴 단면을 가진 절곡부를 구비한 열교환기이다.
본 발명의 다른 양태에서는, 공냉식 수냉각기 유닛 또는 상업용 옥상 기계 상의 열교환 장치로, 열교환 장치는 적어도 하나의 열교환 모듈을 포함하고, 적어도 하나의 열교환 모듈은 적어도 하나의 실질적으로 사다리꼴 측면을 구비하는, 열교환 장치에 있어서;
사다리꼴 측면은 열교환 측면이며, 매니폴드, 및 매니폴드 상에 배치되는 다수의 열교환 튜브들을 포함하는, 열교환 장치를 제공한다.
바람직하게, 하나의 열교환 모듈은 좌우측의 2개의 열교환 유닛들을 함께 끼움으로써 형성되고, 사다리꼴 측면은 좌우측의 2개의 열교환 유닛들 중 적어도 하나를 절곡함으로써 형성되거나;
하나의 열교환 모듈은 단일 열교환 유닛에 의해 형성되고, 사다리꼴 측면은 단일 열교환 유닛의 일부를 절곡함으로써 형성되거나;
하나의 각각의 열교환 모듈은 다수의 열교환 유닛들에 의해 형성되고, 사다리꼴 측면은 단일 열교환 유닛에 의해 형성되되, 사다리꼴 측면은 열교환 모듈 상에 끼워 맞춰지거나;
하나의 열교환 모듈은 서로 대향하여 함께 끼워 맞춰지는 하나의 열교환 유닛 및 하나의 지지 부재를 포함하되, 열교환 유닛은 사다리꼴 측면을 형성하도록 절곡되고, 사다리꼴 측면은 지지 부재 상에 끼워 맞춰진다.
바람직하게, 각각의 열교환 유닛은 단일 열교환기이며, 열교환기는 2개의 매니폴드들, 및 매니폴드들 사이에 소정의 간격으로 배치되는 다수의 열교환 튜브들을 포함하되, 핀들이 바람직하게 열교환 튜브들 상에 배치된다.
바람직하게, 사다리꼴 측면은 좌우측의 2개의 열교환 유닛들 중 적어도 하나를 절곡함으로써 형성되고, 열교환 유닛들 중 적어도 하나는 전술한 열교환기이다.
본 발명의 다른 양태에서는, 전술한 열교환기의 제조 방법에 있어서,
열교환기는:
먼저, 폭 방향을 축으로 사용하여 각각의 평판 튜브의 일 측 또는 양 측을 절곡하고, 절곡된 평판 튜브들을 2개의 매니폴드들의 슬롯들에 순차적으로 삽입하고, 평판 튜브들의 절곡점들을 실질적으로 절곡 직선 상에 있게 하는 단계;
본체부가 사다리꼴 단면을 가진 절곡부에 수직이 되거나 실질적으로 수직이 되도록, 절곡 직선을 축으로 사용하여 절곡 직선을 따라 절곡된 평판 튜브들을 추가로 절곡하는 단계에 의해 형성되는, 방법을 제공한다.
바람직하게, 각각의 평판 튜브의 일 측 또는 양측은 폭 방향을 축으로 사용하여 각도(α)로 절곡되며, 절곡부는 열교환 장치의 실질적으로 사다리꼴 측면을 형성하기 위해 사용되고, 사다리꼴 단면의 상하부 베이스들이 사다리꼴 측면의 상부 가장자리 및 하부 가장자리와 실질적으로 평행하며, 각도(α)는 θ/2-5° 내지 θ/2+5°의 범위이고, θ는 사다리꼴 측면의 2개의 비평행 가장자리들 사이의 끼인각이다.
바람직하게, 사다리꼴 측면이 사다리꼴 단면을 가진 하나의 절곡부에 의해 형성될 때, 사다리꼴 단면 상의 매니폴드와 절곡 직선 사이의 끼인각(β)이 끼인각(θ)과 실질적으로 같으며, 각도(α)는 끼인각(θ)의 절반과 같고;
사다리꼴 측면이 사다리꼴 단면을 가진 2개의 절곡부들을 대칭적으로 연결함으로써 형성될 때, 사다리꼴 단면 상의 매니폴드와 절곡 직선 사이의 끼인각(β)이 끼인각(θ)의 절반과 실질적으로 같으며, 각도(α)는 끼인각(θ)의 절반과 같다.
바람직하게, 평판 튜브가 수직으로 또는 실질적으로 수직으로 매니폴드의 슬롯에 삽입되도록, 열교환기의 사다리꼴 단면 상의 평판 튜브들의 일 단부가 절곡된다.
본 발명의 다른 양태에서는, 서로 협력하여, 열교환 장치, 송풍기, 열교환 장치와 소통되는 배수판, 및 열교환 장치 외의 냉각 사이클 구성부들을 수용하는 기계실을 또한 포함하는 열원 유닛에 있어서, 열교환 장치는 전술한 바와 같은 열교환 장치이거나, 전술한 방법에 의해 제조되는 열교환기를 이용한 열교환 장치인, 열원 유닛을 제공한다.
본 발명에 따른 열교환 장치는 좌/우측 열교환기들을 연결하는 추가 판금부를 필요로 하지 않는다. 좌/우측 열교환기들 중 적어도 하나가 절곡되고, 좌/우측 열교환기들은 열교환 면적을 증가시키기 위해 서로 연결된다.
본 발명의 이러한 및/또는 다른 양태들 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 바람직한 구현예들의 하기 설명을 통해 명백해지며 이해하기 쉬워질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 열교환 장치의 개략도이다.
도 2는 열교환 유닛 또는 열교환기 외의 모든 부분을 제외한 본 발명의 제1 구현예에 따른 열교환 모듈의 개략도이다.
도 3은 평판 튜브들이 처음으로 절곡된 후에 도 2의 열교환기의 개략도이다.
도 4는 마지막으로 절곡된 후에 도 2의 열교환기의 개략도이다.
도 5는 매니폴드에 수직으로 삽입되는 도 2에 도시된 열교환기의 평판 튜브들의 구조적인 개략도이다.
도 6은 열교환 유닛 또는 열교환기 외의 모든 부분을 제외한 본 발명의 제2 구현예에 따른 열교환 모듈의 개략도이다.
도 7은 평판 튜브들이 처음으로 절곡된 후에 도 6의 열교환기의 개략도이다.
도 8은 마지막으로 절곡된 후에 도 6의 열교환기의 개략도이다.
도 9는 열교환 유닛 또는 열교환기 외의 모든 부분을 제외한 본 발명의 제3 구현예에 따른 열교환 모듈의 개략도이다.
도 10은 평판 튜브들이 처음으로 절곡된 후에 도 9의 열교환기의 개략도이다.
도 11은 마지막으로 절곡된 후에 도 9의 열교환기의 개략도이다.
본 발명의 기술적인 해결방안을 도 1 내지 도 11을 참조하여 구현예들에 의해 이하에 보다 상세히 설명한다. 본 설명에서, 동일하거나 유사한 도면 표시들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다. 첨부 도면을 참조한 본 발명의 구현예들의 하기 설명은 본 발명의 전체 발명의 개념을 설명하도록 의도된 것이며, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
본 발명의 배경기술에서 이해되는 바와 같이, 본 발명의 핵심 설계점은 문헌 WO 2011013672의 열원 유닛에서 사용되는 열교환 모듈의 개선에 놓여있다. 구체적으로, 이 문헌의 한 쌍의 열교환기는 측면도에서 실질적으로 V자 형태로 배치되기 때문에, 대향하는 공기 열교환기들의 절곡부들 사이에 실질적으로 V자형 공간이 형성될 것이다. 분명하게, 상기 문헌에서는, 함께 끼워 맞춰진 한 쌍의 열교환기의 본체부들 사이의 공간, 및 이들의 인접한 절곡부들 사이의 공간이 모두 실질적으로 동일한 V자 형상을 형성한다. 다시 말하면, 이들 사이의 끼인각이 동일하며, 일반적으로 30 내지 90°의 범위이다. 최종 결과에 의하면, 한 쌍의 열교환기 사이의 V자형 공간은 효과적으로 사용되지 않는다. 이들 사이의 끼인각이 크기 때문에, 공기 또는 바람이 V자형 공간을 통과하여 열교환 효과에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해, V자형 공간은 실질적으로 V자 형태로 절삭된 판체, 즉 보호판에 의해 폐쇄되어야 한다.
본 발명에서는, 적어도 부분적으로 상기 문헌에 언급된 단점들을 성공적으로 해결하는 열교환기 및 그 제조 방법, 열교환 모듈, 열교환 장치, 및 열원 유닛을 제공한다. 따라서, 이하의 설명은 본 발명이 열교환기 및 그 제조 방법, 열교환 모듈, 열교환 장치, 및 열원 유닛을 개선하는 방식을 집중적으로 다룰 것이다. (송풍기, 열교환 장치와 소통되는 배수판, 및 열교환 장치 외의 냉각 사이클 구성부들을 수용하는 기계실과 같은) 상기 문헌에 언급된 열원 유닛의 부품들의 배치가 또한 본 발명에서 적용될 수 있고, 그에 따라 전술한 문헌이 이러한 부품들의 구체적인 설명을 위해 참조될 수 있고, 이는 여기서 다시 상세히 설명되지 않는다.
종래의 열교환기가 일반적으로 직사각형이며, V자형 측면을 폐쇄하기 위해 판금 요소를 필요로 한다는 것이 상기에 언급된 문헌에서 분명하다. 이는 상기에 언급된 문헌에서 V자형 측면으로 지칭되지만, 실제 제조 공정에서는, 상기에 언급된 문헌 및 본 발명의 첨부 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 실질적으로 사다리꼴 형상을 갖도록 일반적으로 제조된다는 것이 여기에 설명되어야 한다. 그러므로, 본 발명에서, 이는 실제 상황에 더 잘 부합되도록 사다리꼴 측면으로 지칭된다. 본 발명의 목적은 상이한 응용 및 설치 요건들을 충족시키기 위해 열교환 면적을 증가시키는 데에 있다. 본 발명에서, 판금 요소에 의해 폐쇄되는 사다리꼴 측면을 대신하기 위해, 열교환기는 일 측면이 사다리꼴 형상 또는 실질적으로 사다리꼴 형상을 형성하도록 절곡된다는 것을 하기 내용에서 알 수 있다.
본 발명의 구현예에 따른 열교환기 및 그 제조 방법, 열교환 모듈, 열교환 장치, 및 열원 유닛은 구체적으로 열원 유닛, 공냉식 수냉각기 유닛, 또는 상업용 옥상 기계에서 사용되는 상업용 공조 시스템에 적용될 수 있다. 일반적으로, 열교환 장치는 좌우측에 수직인 실질적으로 사다리꼴 단면을 가진 적어도 하나의 측면(이하에 사다리꼴 측면으로 약칭됨)을 구비한 적어도 하나의 열교환 모듈을 포함하고, 사다리꼴 측면은 열교환 측면, 즉 매니폴드 및 열교환 튜브들 및/또는 그 위의 핀들에 의해 형성되는 측면이다. 이하에서는, 간결함을 위해, 하나의 열교환 모듈 내의 일 측의 열교환 유닛만을, 즉 하나의 열교환기의 구조만을 일례로 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 열교환 모듈을 이용한 열교환 장치의 도면이 도시되어 있다. 중요한 점들을 설명하는 데에 집중하기 위해, 도면은 이와 연관되는 수냉각기 유닛 또는 열원 유닛의 관련 부품들을 생략한다. 본 발명의 주요 설계가 열교환 장치와 관련된다는 점을 고려하면, 이와 같은 생략은 당업자들에 의한 본 발명의 이해에 영향을 미치지 않을 것이며, 본 발명의 개시된 내용이 불완전해지는 결과를 가져오지 않을 것이다.
도 1은 단지 4개의 열교환 모듈들을 구비한 열교환 장치를 도시한다. 본 발명에 따른 열교환 장치는 하나 이상(예컨대, 2개, 3개, 5개)의 열교환 모듈(100) 및 대응하는 개수의 송풍기 모듈 또는 송풍기 유닛을 포함할 수 있고, 다수의 송풍기 모듈들 또는 송풍기 유닛들이 하나의 송풍기 장치 또는 송풍기 시스템을 형성한다는 것을 이해할 수 있다. 물론, 각각의 송풍기 유닛 또는 모듈은 하나의 송풍기 또는 더 많은 송풍기일 수도 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 각각의 열교환 모듈(100)은 열교환 유닛(10) 및 열교환 유닛(20)을 포함한다. 열교환 모듈(100)에서, 사다리꼴 측면은 열교환 유닛(10) 및/또는 열교환 유닛(20)의 적어도 하나의 절곡부에 의해 형성된다. 물론, 당업자들은 열교환 모듈(100)을 형성하는 방식이 전술한 유형에 제한되지 않음을 이해할 것이다; 열교환 모듈(100)은 다음과 같은 방식으로 형성될 수도 있다: 열교환 모듈(100)은 단일 열교환 유닛을 포함할 수 있되, 그 사다리꼴 측면들은 단일 열교환 유닛의 일부를 절곡함으로써(예컨대, 단일 평판 열교환기의 양 단부를 절곡함으로써) 형성된다. 대안적으로, 열교환 모듈(100)은 다수의 열교환 유닛들에 의해 형성될 수도 있고, 사다리꼴 측면이 단일 열교환 유닛에 의해 형성되되, 사다리꼴 측면은 열교환 모듈의 다른 부분(예컨대, 이에 인접한 다른 열교환기) 상에 끼워 맞춰진다. 대안적으로, 열교환 모듈(100)은 서로 대향하여 함께 끼워 맞춰지는 하나의 열교환 유닛 및 하나의 지지 부재(예컨대, 금속판 지지 부재)를 포함할 수도 있되, 열교환 유닛은 사다리꼴 측면을 형성하기 위해 절곡되고, 사다리꼴 측면은 지지 부재 상에 끼워 맞춰진다. 원칙적으로, 각각의 열교환 유닛은 종래의 의미에서 단일 열교환기이다. 즉, 2개의 매니폴드들, 및 이들 사이에 소정의 간격으로 평행하게 연장되는 다수의 열교환 튜브들(예컨대, 가능하다면 다수의 핀들이 배치될 수 있는 평판 튜브들)을 구비한다. 물론, 다수의 열교환기들이 포함될 수도 있다. 설명의 간결함을 위해, 단일 열교환 유닛은 이하에서 열교환기로 약칭된다.
당업자들은 열교환 장치가 다수의 열교환 모듈들(100)을 구비할 때, 열교환 장치가 동일한 유형의 다수의 열교환 모듈들(100)로 형성될 수 있거나, 필요 시, 전술한 상이한 유형의 열교환 모듈(100)의 임의의 조합을 채용할 수 있음을 이해할 것이다.
도 1을 참조하면, 열교환 모듈(100)의 상단부가 상판(50)을 구비하고, 송풍기 모듈 또는 유닛(30)이 열교환기들(10, 20)에 대응하는 위치에서 상판 상에 제공된다. 일 구현예에서, 원통형 바람 토출구(31)가 상판(50)으로부터 상부 돌출 방향으로 제공되고, 팬 슈라우드(32)가 바람 토출구(31)의 돌출 단부면을 덮는다. 송풍기(30)는: 바람 토출구(31) 내에 수용되는 프로펠러형 팬; 팬 슈라우드(32)의 반대편에 장착되는 샤프트 코어; 및 프로펠러형 팬이 회전 샤프트 상에 장착되어 있는 팬 모터를 포함한다.
물론, 열교환 모듈(100)을 제자리에 더 잘 고정하기 위해, 열교환 모듈(100)의 하부는 이를 제자리에 고정하는 지지 요소 또는 지지 프레임(미도시)을 구비할 수도 있다. 실제로, 도 1은 열교환 모듈(100)의 좌우측이 엄밀한 의미에서 V자형 측면이 아니라, 실제 응용에서 사다리꼴 측면이라는 것을 보여준다. 도면에 도시된 바와 같이, 각각의 열교환 모듈(100)은 2개의 비평행 가장자리들 사이에 끼인각(θ)을 가진 사다리꼴 측면을, 페이지의 평면에서 좌우측 모두에, 구비한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 구현예의 열교환 모듈(100)이 도시되어 있다. 간략함을 위해, 그 안에 포함되는 열교환부 또는 열교환기/열교환 유닛만이 여기에 도시된다. 열교환 모듈(100)은 절곡된 열교환 유닛(10) 및 열교환 유닛(20)을 포함한다. 본 발명에서 열교환 유닛(10) 및 열교환 유닛(20)이 각각 단일 열교환기로 형성된다는 점을 고려하여, 이들은 열교환기(10 또는 20)로 약칭된다. 물론, 열교환 유닛들(10, 20)은 2개 이상의 열교환기들로 형성될 수도 있다(이 열교환기들은 종래 기술에 알려져 있다. 즉, 각각의 열교환기는 2개의 매니폴드들 및 그 사이에 배치되는 열교환 튜브들과 핀들을 구비한다). 구체적으로 도 3을 참조하면, 열교환기(10)는 매니폴드(11), 매니폴드(12), 열교환 튜브들(13), 및 핀들(14)을 포함하고, 이들은 (예컨대 도 3의 페이지의 평면에서) 실질적으로 동일 평면에 놓여있다. 도 3의 페이지의 평면에서 좌우 방향으로 수평 연장되는 다수의 열교환 튜브들(및 제공된다면, 핀들)은 열교환기(10)의 본체부(ab)를 형성하는 반면, 도 3의 페이지의 평면에서 좌우 방향에 대해 각도(α)로 배치되는 다수의 열교환 튜브들 및 핀들은 절곡부(cd)를 형성한다. 절곡부(cd)는 (이하에 설명될) 열교환 모듈의 사다리꼴 측면을 형성하기 위한 실질적으로 사다리꼴 단면을 가진다. 본체부(ab) 및 절곡부(cd)는 절곡 직선(Y)으로 지칭되는 직선(Y)에서 연결되는데, 이는 후술하는 바와 같이 절곡부(cd)가 절곡 직선(Y)을 축으로 사용하여 도 3의 페이지의 평면에 대해 외향 절곡될 것이기 때문이다.
도 3에 도시된 열교환기(10)에서, 매니폴드들(11, 12)은 열교환기(10)의 최외측, 즉 본체부(ab)의 좌측 및 절곡부(cd)의 우측에 각각 배치된다. 매니폴드(11) 및 매니폴드(12)의 길이는 같거나 거의 같지만, 도면에 도시된 바와 같이, 소정의 각도를 형성하거나 서로에 대해 경사진다. 다수의 열교환 튜브들(13)이 매니폴드(11)와 매니폴드(12) 사이에 서로 평행하게 소정의 간격으로 배치된다. 열교환 튜브들(13)을 끼우기 위한 다수의 슬롯들이 매니폴드들(11, 12)에 각각 제공된다. 핀들(14)은 인접한 열교환 튜브들(13) 사이에 배치된다. 이 예에서, 열교환 튜브들(13)은 평판 튜브들이다.
열교환 튜브들(13)의 일 측 또는 양 측은 폭 방향을 축으로 사용하여 예컨대 각도(α)로 절곡되고, 열교환 튜브들의 절곡점들은 실질적으로 절곡 직선(Y) 상에 있으며, 각도(α)는 θ/2-5° 내지 θ/2+5°의 범위이고, θ는 사다리꼴 단면의 끼인각이다. 열교환 튜브(13)의 일 측이 전술한 바와 같이 절곡될 때, 사다리꼴 단면을 가진 절곡부는 그 일 측에서만 형성될 수 있음을 이해할 것이다. 열교환기의 양 측에 사다리꼴 단면을 가진 절곡부를 형성하는 것이 필요하면, 열교환 튜브들의 양 측이 전술한 바와 같이 각각 절곡되어야 한다.
동일한 원리에 의해, 열교환기(20)는 열교환기(10)와 동일한 방식으로 배치될 수 있고, 여기에 설명되지 않는다.
도 3을 예로 들어, 일 측에만 절곡부를 구비한 열교환기(10)의 절곡 방법을 다음과 같이 설명한다: 먼저 평판 튜브들(13)을 절곡한 후, 열교환기(10)의 몸체를 절곡한다. 특정 절곡 단계들은 다음과 같다: 먼저, 평판 튜브의 폭 방향(즉, 페이지의 평면에서 전후 방향)을 축으로 사용하여 (도면의 평판 튜브의 우측과 같은) 각각의 평판 튜브(13)의 일 측을 각도(α)로 절곡한 후, 절곡된 평판 튜브들(13)을 매니폴드들(11, 12)의 슬롯들(미도시)에 순서대로 삽입한다. 다음으로, 평판 튜브들의 위치를 조정함으로써, 모든 평판 튜브들(13)의 절곡점들이 실질적으로 하나의 선, 즉 도 3에 도시된 절곡 직선(Y) 상에 있도록 보장한다. 따라서, 열교환기(10)는 본체부(ab) 및 절곡부(cd)를 형성한다. 핀들을 인접한 평판 튜브들 사이에 삽입하고, 이어서 이를 브레이징 로에 넣어 단일 몸체를 형성하도록 브레이징한다. 최종적으로, 본체부(ab) 및 절곡부(cd)가 수직이 되거나 실질적으로 수직이 되도록, 절곡된 열교환기의 절곡부(cd)를, 절곡 직선(Y)을 절곡 직선으로 사용하여 본체부(ab)에 실질적으로 수직인 방향을 따라 절곡한다(즉, 열교환기의 몸체를 절곡한다)(도 4).
도 2 및 도 4를 참조하면, 열교환기(10)가 절곡될 때, 그 형상은 실질적으로 6개의 가장자리들을 구비한 3차원 구조가 된다; 본체부(ab)는 열교환 모듈(100)의 직사각형 측면인 반면, 절곡부(cd)는 열교환 모듈(100)의 사다리꼴 측면이다. 그러나, 본체부(ab)가 직사각형 형상으로 이루어지는 경우는 일례에 불과하다는 것을 이해할 수 있다; 이는 필요 시 임의의 적절한 형상, 예컨대 실질적으로 정사각형, 사다리꼴, 또는 평행사변형 형상을 가질 수 있다.
절곡부(cd)에서, 최하위 평판 튜브는 최단 길이를 가지며, 최상위 평판 튜브는 최장 길이를 가지고, 평판 튜브들 사이의 간격은 L이다. 아울러, 바람직하게, 절곡부의 평판 튜브들의 길이는 아래에서 위로 2Ltgα만큼 점진적으로 증가한다. 가공의 편리함을 위해, 각각의 평판 튜브의 길이는 약간 조정될 수 있다.
절곡 중에, 바람직하게, 평판 튜브들의 절곡각(α)은 사다리꼴 측면(즉, 절곡부(cd))의 2개의 비평행 가장자리들 사이의 끼인각(θ)의 실질적으로 절반이지만, 일반적으로 θ/2-5° 내지 θ/2+5°의 범위이면 된다. 절곡 직선(Y)과 매니폴드(12) 사이의 끼인각(β)은 바람직하게 꼭지각(θ)과 실질적으로 같다. 물론, 전술한 절곡 방식은 본 발명의 일례에 불과하다; 물론 당업자들은 필요 시 다른 절곡 방식을 선정할 수 있다(예컨대, 상이한 각도로 절곡을 수행할 수 있다).
도 5를 참조하면, 조립의 편리함을 위해, 평판 튜브(13)가 수직으로 또는 실질적으로 수직으로 매니폴드(12)의 슬롯에 삽입되도록, 매니폴드(12)측에 위치하는 평판 튜브(13)의 단부가 절곡될 수 있다. 물론, 당업자들은 실질적으로 또는 본질적으로 핀들이 평판 튜브(13)의 절곡점(즉, 실질적으로 절곡 직선(Y)의 위치)에 제공되지 않도록 배치할 수 있고, 그에 따라 열교환기(10)를 절곡하기가 더 용이하며, 절곡 반경은 가능한 한 작아질 수 있다.
당업자들은, 이 구현예에서, 열교환 모듈(100)의 우측 열교환기(10) 및 좌측 열교환기(20)가 실질적으로 동일하거나 대칭이기 때문에, 열교환기(20)의 구조 및 절곡 원리가 열교환기(10)의 구조 및 원리와 실질적으로 동일하고, 그에 따라 여기에 다시 설명되지 않음을 이해할 것이다.
도 2를 다시 참조하면, 열교환기(10) 및 열교환기(20)는 열교환 모듈(100)을 형성하기 위해 각각의 매니폴드들에 의해 서로 연결된다. 즉, 열교환기(10)의 매니폴드(11)는 열교환기(20)의 매니폴드(22)에 연결되고, 열교환기(10)의 매니폴드(12)는 열교환기(20)의 매니폴드(21)에 연결되어, 열교환기(10) 및 열교환기(20)의 절곡부들은 각각 열교환 모듈(100)의 2개의 사다리꼴 측면들로서 사용되고, 그에 따라 열교환 면적이 증가한다.
물론, 당업자들은 열교환기(20)가 끼움 방식으로 열교환기(10)에 연결되는 지지 부재 또는 평판 열교환기일 수 있음을 이해할 것이다. 즉, 평판 열교환기 또는 지지 부재가 열교환 모듈(100)을 형성하기 위해 끼움 방식으로 열교환기(10)에 연결되도록 절곡될 수 있다. 물론, 열교환기(10)도 마찬가지로 끼움 방식으로 열교환기(20)에 연결되는 지지 부재 또는 평판 열교환기일 수 있다; 당업자들은 필요 시 선택할 수 있다. 상기 예들은 단지 예시적인 설명을 제공하기 위해 주어진 것이며, 본 발명을 제한하는 것으로 해석될 수 없다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 구현예에 따른 열교환 모듈(200)이 도시되어 있다. 열교환 모듈(200)은 도 2에 도시된 열교환 모듈(100)의 변형예이며, 그에 따라 열교환 모듈(200)은 도 2에 도시된 열교환 모듈(100)과 실질적으로 동일한 구조 및 원리를 가지되, 열교환 모듈(200)의 열교환기(210)는 2개의 절곡부들을 구비한다는 차이점이 있다. 차이점이 이하에 상세히 설명되지만, 동일한 특징은 여기에 반복되지 않는다.
열교환 모듈(200)은 우측의 열교환기(210) 및 좌측의 열교환기(220)를 포함한다. 열교환기들(210, 220)은 각각 2개의 절곡부들을 구비한다. 열교환기들(210, 220) 중 하나를 예로 들어 절곡 공정을 이하에 설명한다. 이 예에서, 열교환 튜브들은 평판 튜브들이다.
도 7을 참조하면, 열교환기(210)는 다음 단계들에 의해 절곡된다: 먼저, 폭 방향을 축으로 사용하여 각각의 평판 튜브(213)의 양 측(즉, 페이지의 평면에서 평판 튜브의 좌우측)을 각도(α)로 각각 절곡한 후, 다수의 절곡된 평판 튜브들(213)을 매니폴드들(211, 212)의 슬롯들에 순차적으로 삽입한다. 다음으로, 평판 튜브들의 절곡점들의 위치를 조정함으로써, 다수의 평판 튜브들(213)의 절곡점들이 실질적으로 하나의 선, 즉 도 7에 도시된 절곡 직선(Y) 상에 있도록 보장한다. 따라서, 열교환기(210)는 본체부(a1b), 절곡부(c1d), 및 절곡부(e1f)를 형성한다(분명히, 본체부 및 절곡부들은 이때 실질적으로 동일 평면, 즉 도면의 페이지의 평면에 놓여있다). 최종적으로, (도 8에 도시된 바와 같이) 절곡부(c1d)가 본체부(a1b)에 실질적으로 수직이 되고 절곡부(e1f)가 본체부(a1b)에 실질적으로 수직이 되도록, 평판 튜브(213)의 좌측 및 평판 튜브(213)의 우측을 각각 양 측에서 절곡 직선(Y)을 따라 본체부(a1b)에 수직인 방향으로 절곡한다(즉, 열교환기(210)의 몸체를 절곡한다).
도 7을 참조하면, 이때, 열교환기(210)의 매니폴드들(211, 212) 및 평판 튜브들(213)은 실질적으로 동일 평면(예컨대, 도면의 페이지의 평면)에 놓여있고, 열교환기는 8개의 가장자리들을 구비한 8각형으로, 본체부(a1b)는 실질적으로 직사각형인 반면, 절곡부들(c1d, e1f)은 각각 실질적으로 사다리꼴이다. 절곡부들(c1d, e1f)에서, 최하위 가장자리에 있는 평판 튜브는 최단 길이를 가지는 반면, 최상위 단부에 있는 평판 튜브는 최장 길이를 가진다. 평판 튜브들 사이의 간격은 L이며, 평판 튜브들의 길이는 아래에서 위로 2Ltgα만큼 점진적으로 증가한다. 가공의 편리함을 위해, 각각의 평판 튜브의 길이는 약간 조정될 수 있다.
절곡 중에, 바람직하게, 평판 튜브들의 절곡각(α)은 열교환 모듈(200)의 사다리꼴 측면의 2개의 비평행 가장자리들 사이의 끼인각(α)의 실질적으로 절반이다(도 6 참조). 각각의 절곡 직선(Y)과 매니폴드들(212, 213) 사이에 각각 형성되는 끼인각(β)은 바람직하게 절곡각(α)이 끼인각(β)과 실질적으로 같게 하고 끼인각(θ)의 절반과 실질적으로 같게 한다.
당업자들은, 이 구현예에서, 열교환 모듈(200)의 우측 열교환기(210) 및 좌측 열교환기(220)가 실질적으로 동일하거나 대칭이기 때문에, 열교환기(220)의 구조 및 절곡 원리가 열교환기(210)의 구조 및 절곡 원리와 실질적으로 동일하고, 그에 따라 여기에 다시 설명되지 않음을 이해할 것이다.
도 6을 다시 참조하면, 열교환기(220)는 매니폴드들(221, 222) 및 다수의 평판 튜브들(223)을 포함한다. 절곡된 후에, 열교환기(220)는 본체부(a2b), 절곡부(c2d), 및 절곡부(e2f)를 형성한다.
열교환기(210) 및 열교환기(220)는 열교환 모듈(200)을 형성하기 위해 각각의 매니폴드들에 의해 서로 연결된다. 즉, 열교환기(210)의 매니폴드(211)는 열교환기(220)의 매니폴드(221)에 연결되고, 열교환기(210)의 매니폴드(212)는 열교환기(220)의 매니폴드(222)에 연결되어, 열교환기(210)의 본체부(a1b) 및 열교환기(220)의 본체부(a2b)는 페이지의 평면에서 열교환 모듈(200)의 전방부 및 후방부를 각각 형성한다. 열교환기(210)의 절곡부(c1d) 및 열교환기(220)의 절곡부(c2d)는 매니폴드들(211, 221)의 연결을 통해 페이지의 평면에서 열교환 모듈(200)의 좌측에 사다리꼴 측면을 형성한다(즉, 2개의 절곡부들은 사다리꼴 측면을 형성하기 위해 서로에 대해 대칭 연결된다). 열교환기(210)의 절곡부(e1f) 및 열교환기(220)의 절곡부(e2f)는 매니폴드들(212, 222)의 연결을 통해 페이지의 평면에서 열교환 모듈(200)의 우측에 사다리꼴 측면을 형성한다(즉, 2개의 절곡부들은 사다리꼴 측면을 형성하기 위해 서로에 대해 대칭 연결된다).
물론, 당업자들은 열교환기(220)가 끼움 방식으로 열교환기(210)에 연결되는 지지 부재 또는 평판 열교환기일 수 있음을 이해할 것이다. 즉, 평판 열교환기 또는 지지 부재가 열교환 모듈(200)을 형성하기 위해 끼움 방식으로 열교환기(210)에 연결되도록 절곡될 수 있다. 물론, 평판 열교환기 또는 지지 부재가 또한 열교환 모듈(200)을 형성하기 위해 열교환기(210)의 매니폴드들(211, 212)에 직접 연결될 수 있다. 물론, 열교환기(210)도 마찬가지로 끼움 방식으로 열교환기(220)에 연결되는 지지 부재 또는 평판 열교환기일 수 있다; 당업자들은 필요 시 선택할 수 있다. 상기 예들은 단지 예시적인 설명을 제공하기 위해 주어진 것이며, 본 발명을 제한하는 것으로 해석될 수 없다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제3 구현예에 따른 열교환 모듈(300)이 도시되어 있다. 열교환 모듈(300)은 도 6에 도시된 열교환 모듈(200)의 변형예이며, 그에 따라 열교환 모듈(300)의 구조 및 원리는 도 6에 도시된 열교환 모듈(200)의 구조 및 원리와 실질적으로 동일하되, 열교환 모듈(300)의 좌측의 열교환기(310)가 절곡된 반면, 열교환 모듈(300)의 우측의 열교환기(320)는 절곡되지 않은 평판 열교환기라는 차이점이 있다. 차이점이 이하에 상세히 설명되지만, 동일한 특징은 여기에 반복되지 않는다.
열교환 모듈(300)은 좌측의 열교환기(310) 및 우측의 열교환기(320)를 포함한다. 열교환기(320)의 2개의 최외각 가장자리들은 매니폴드들(311, 312)을 각각 구비하되, 다수의 열교환 튜브들(313)이 매니폴드(311)와 매니폴드(312) 사이에 서로 평행하게 배치된다; 이 예에서, 열교환 튜브들은 평판 튜브들이다.
열교환기(310)를 절곡하는 단계는 도 6에 도시된 열교환기(210)를 절곡하는 단계와 동일하므로, 여기에 반복되지 않는다.
도 11을 참조하면, 열교환기(310)가 절곡된 후에, 그 형상은 8개의 가장자리들을 구비한 3차원 구조이다; 그 본체부(a1b1)는 실질적으로 직사각형이며, 도 9에 도시된 열교환 모듈(300)의 후방부를 형성한다. 절곡부들(cd', ef')은 각각 본체부(a1b1)에 수직이며, 도 9에 도시된 열교환 모듈(300)의 좌우측에 사다리꼴 측면들을 형성하여, 열교환 모듈의 열교환 면적을 증가시킨다.
구체적으로, 도 10을 참조하면, 절곡부들(cd', ef')에서, 최하위 가장자리에 있는 평판 튜브는 최단 길이를 가지는 반면, 최상위 단부에 있는 평판 튜브는 최장 길이를 가진다. 바람직하게, 평판 튜브들 사이의 간격은 L이며, 평판 튜브들의 길이는 아래에서 위로 4Ltgα만큼 점진적으로 증가한다. 가공의 편리함을 위해, 각각의 평판 튜브의 길이는 약간 조정될 수 있다.
절곡 중에, 바람직하게, 평판 튜브들의 절곡각(α)은 열교환 모듈(300)의 사다리꼴 측면의 끼인각(θ)의 실질적으로 절반이다. 각각의 절곡 직선(Y)과 매니폴드들(312, 313) 사이에 각각 형성되는 끼인각은 β이며, 바람직하게 절곡각(α)은 끼인각(β)의 절반과 실질적으로 같다.
당업자들은, 이 구현예에서, 열교환 모듈(300)의 우측 열교환기(320)가 평판 열교환기이기 때문에, 열교환기(320)는 열교환 모듈(300)을 형성하기 위해 매니폴드들(311, 312)에 의해 열교환기(310)에 연결되되, 열교환기(320)의 평판측이 도 9에 도시된 열교환 모듈(300)의 전방부를 형성함을 이해할 것이다.
물론, 당업자들은 열교환기(320)가 끼움 방식으로 열교환기(310)에 연결되는 통상의 직사각형 열교환기 또는 지지 부재(예컨대, 금속판)일 수 있음을 이해할 것이다.
본 발명의 각각의 상기에 언급된 3가지 구현예들에서, 먼저, 평판 튜브들을 예컨대 각도(α)로 절곡한 후, 절곡된 평판 튜브들을 열교환기의 본체부에 수직이 되도록 본체부에 대해 절곡하여, 최종적으로 열교환 장치의 사다리꼴 측면들을 형성한다; 그러나, 상이한 방식으로 유사한 구조를 가진 열교환기를 제조하는 것 역시 가능하다. 예컨대, 열교환 튜브들이 상기에 언급된 열교환기의 본체부와 절곡부들 사이에서 부분적으로 또는 전적으로 권선 방식에 의해 계속 연장되도록 열교환 튜브들을 권선함으로써, 본 발명의 열교환기의 구조와 동일하거나 유사한 구조를 획득한다. 다시 말하면, 실질적으로 U자형 또는 권선 구조를 형성하도록 하나 이상의 열교환 튜브를 권선함으로써 본 발명과 유사한 열교환기를 획득할 수 있다. 실현 가능한 상황에서, 이와 같은 권선 방법은 매니폴드들의 필요성을 제거할 수 있다.
본 발명의 이점은 HVAC 시스템의 크기를 증가시키지 않으면서 열교환 장치의 열교환 면적을 증가시킬 수 있다는 것이다. 열교환기의 열교환 성능을 증가시킴으로써 HVAC 시스템의 에너지 효율을 증가시킬 수 있다(소비 전력을 감소시킬 수 있다). HVAC가 더 높은 에너지 효율 및 더 큰 열교환 성능을 요구하지 않는다면, 본 발명은 또한 시스템 내의 열교환기들의 개수를 감소시키기 위해 사용될 수 있고, 그에 따라 전체 HVAC 시스템은 더 컴팩트하고, 제조 및 설치 비용이 더 낮다.
전술한 내용은 본 발명의 일부 구현예들에 불과하다. 당업자들은 전체 발명의 개념의 원리 및 정신을 벗어남 없이 이 구현예들에 대한 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.
본 발명의 범주는 청구범위 및 그 균등물들에 의해 정의된다.

Claims (27)

  1. 공냉식 수냉각기 유닛 또는 상업용 옥상 기계 상의 열교환 장치를 위한 열교환기에 있어서,
    본체부;
    실질적으로 사다리꼴 단면을 가진 절곡부로, 상기 절곡부 및 상기 본체부는 서로 연결되며 실질적으로 동일 평면에 놓여있는 것인 절곡부;
    상기 본체부와 상기 절곡부 사이에 연장되는 적어도 하나의 열교환 튜브로, 상기 절곡부의 열교환 튜브들이 상기 본체부의 열교환 튜브들에 대해 절곡되거나 경사지는 것인 적어도 하나의 열교환 튜브를 포함하는, 열교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열교환 튜브는 상기 본체부와 상기 절곡부 사이에서 부분적으로 또는 전적으로 권선 방식에 의해 계속 연장되도록 권선되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기의 두 반대편에 배치되는 2개의 매니폴드들을 또한 포함하고,
    다수의 열교환 튜브들이 있되, 각각의 상기 열교환 튜브는 상기 본체부 및 상기 절곡부를 통해 상기 2개의 매니폴드들 중 하나로부터 다른 매니폴드로 연장되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 절곡부는 상기 열교환 장치의 실질적으로 사다리꼴 측면을 형성하기 위해 사용되고, 상기 사다리꼴 단면의 상하부 베이스들이 상기 사다리꼴 측면의 상부 가장자리 및 하부 가장자리와 실질적으로 평행하며, 상기 열교환 튜브들의 일 측 또는 양 측이 폭 방향을 축으로 사용하여 각도(α)로 절곡되고, 상기 열교환 튜브들의 절곡점들이 실질적으로 절곡 직선 상에 있으며, 상기 각도(α)는 바람직하게 θ/2-5° 내지 θ/2+5°의 범위이고, θ는 상기 사다리꼴 측면의 2개의 비평행 가장자리들 사이의 끼인각인 것을 특징으로 하는 열교환기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 사다리꼴 측면이 사다리꼴 단면을 가진 하나의 절곡부에 의해 형성될 때, 상기 사다리꼴 단면 상의 상기 매니폴드와 상기 절곡 직선 사이의 끼인각(β)이 상기 끼인각(θ)과 실질적으로 같으며, 상기 각도(α)는 바람직하게 상기 끼인각(θ)의 절반과 실질적으로 같고;
    상기 사다리꼴 측면이 사다리꼴 단면을 가진 2개의 절곡부들을 대칭적으로 연결함으로써 형성될 때, 상기 사다리꼴 단면 상의 상기 매니폴드와 상기 절곡 직선 사이의 끼인각(β)이 상기 끼인각(θ)의 절반과 실질적으로 같으며, 상기 각도(α)는 바람직하게 상기 끼인각(θ)의 절반과 실질적으로 같은 것을 특징으로 하는 열교환기.
  6. 공냉식 수냉각기 유닛 또는 상업용 옥상 기계 상의 열교환 장치를 위한 열교환기에 있어서,
    본체부;
    사다리꼴 단면을 가진 절곡부로, 상기 절곡부 및 상기 본체부는 서로 연결되며 실질적으로 수직인 것인 절곡부;
    상기 본체부와 상기 절곡부 사이에 연장되는 적어도 하나의 열교환 튜브를 포함하고,
    상기 열교환기의 상기 절곡부의 상부 가장자리 및 상기 본체부의 상부 가장자리가 실질적으로 동일한 높이 레벨에 있는, 열교환기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 열교환 튜브는 상기 본체부와 상기 절곡부 사이에서 부분적으로 또는 전적으로 권선 방식에 의해 계속 연장되도록 권선되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 열교환기는 상기 열교환기의 두 반대편에 배치되는 2개의 매니폴드들을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 열교환 튜브는 다수의 열교환 튜브들을 포함하되, 각각의 상기 열교환 튜브는 상기 본체부 및 상기 절곡부를 통해 상기 2개의 매니폴드들 중 하나로부터 다른 매니폴드로 연장되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  9. 제3항 또는 제8항에 있어서,
    상기 열교환 튜브들은 상기 본체부 및 상기 절곡부에서 소정의 간격으로 배치되며, 상기 본체부 및 상기 절곡부에서 실질적으로 서로 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 열교환 튜브들은 평판 튜브들이며 상기 매니폴드들의 슬롯들에 의해 상기 매니폴드들 상에 끼워 맞춰지고, 상기 평판 튜브들은 상기 열교환기의 양 측의 상기 매니폴드들 사이에 연장되며, 바람직하게는, 핀들이 상기 평판 튜브들 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 열교환기는:
    먼저, 폭 방향을 축으로 사용하여 각각의 평판 튜브의 일 측 또는 양 측을 각도(α)로 절곡하고, 상기 절곡된 평판 튜브들을 상기 매니폴드들의 상기 슬롯들에 순차적으로 삽입하고, 상기 평판 튜브들의 절곡점들을 실질적으로 절곡 직선 상에 있게 하는 단계;
    상기 본체부가 상기 절곡부에 수직이 되거나 실질적으로 수직이 되도록, 상기 절곡 직선을 따라 상기 절곡된 평판 튜브들을 추가로 절곡하는 단계에 의해 형성되고;
    상기 절곡부는 상기 열교환 장치의 실질적으로 사다리꼴 측면을 형성하기 위해 사용되고, 상기 사다리꼴 단면의 상하부 베이스들이 상기 사다리꼴 측면의 상부 가장자리 및 하부 가장자리와 실질적으로 평행하며, 상기 각도(α)는 θ/2-5° 내지 θ/2+5°의 범위이고, θ는 상기 사다리꼴 측면의 2개의 비평행 가장자리들 사이의 끼인각인 것을 특징으로 하는 열교환기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 사다리꼴 측면이 사다리꼴 단면을 가진 하나의 절곡부에 의해 형성될 때, 상기 사다리꼴 단면 상의 상기 매니폴드와 상기 절곡 직선 사이의 끼인각(β)이 상기 끼인각(θ)과 실질적으로 같으며, 상기 각도(α)는 바람직하게 상기 끼인각(θ)의 절반과 실질적으로 같고;
    상기 사다리꼴 측면이 상기 사다리꼴 단면을 가진 2개의 절곡부들을 대칭적으로 연결함으로써 형성될 때, 상기 사다리꼴 단면 상의 상기 매니폴드와 상기 절곡 직선 사이의 끼인각(β)이 상기 끼인각(θ)의 절반과 실질적으로 같으며, 상기 각도(α)는 바람직하게 상기 끼인각(θ)의 절반과 실질적으로 같은 것을 특징으로 하는 열교환기.
  13. 제5항 또는 제12항에 있어서,
    절곡부가 상기 본체부의 일 측에만 제공될 때, 상기 절곡부의 평판 튜브들 사이의 간격은 L이고, 상기 절곡부의 최하위 가장자리에 있는 평판 튜브가 가장 짧으며, 최상위 단부에 있는 평판 튜브가 가장 길고, 상기 평판 튜브들의 길이는 바람직하게 아래에서 위로 2Ltgα만큼 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  14. 제5항 또는 제12항에 있어서,
    절곡부가 상기 본체부의 양 측에 각각 제공될 때, 상기 절곡부의 평판 튜브들 사이의 간격은 L이고, 상기 절곡부의 최하위 가장자리에 있는 평판 튜브가 가장 짧으며, 최상위 단부에 있는 평판 튜브가 가장 길고, 상기 평판 튜브들의 길이는 바람직하게 아래에서 위로 2Ltgα 또는 4Ltgα만큼 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  15. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    실질적으로 핀들이 상기 본체부와 상기 절곡부 사이의 상기 절곡점들에서 상기 열교환 튜브들 상에 제공되지 않고; 바람직하게, 상기 열교환 튜브가 수직으로 또는 실질적으로 수직으로 상기 매니폴드의 상기 슬롯에 삽입되도록, 상기 절곡부의 각각의 열교환 튜브의 일 단부가 절곡되고; 바람직하게, 상기 열교환기의 상기 본체부는 실질적으로 직사각형, 정사각형, 사다리꼴, 또는 평행사변형 형상인 것을 특징으로 하는 열교환기.
  16. 공냉식 수냉각기 유닛 또는 상업용 옥상 기계 상의 열교환 장치를 위한 열교환 모듈로, 상기 열교환 장치는 적어도 하나의 열교환 모듈을 포함하고, 상기 적어도 하나의 열교환 모듈은 적어도 하나의 사다리꼴 측면을 구비하는, 열교환 모듈에 있어서,
    상기 사다리꼴 측면은 열교환 측면이며, 하나의 열교환 모듈은 좌우측의 2개의 열교환 유닛들을 함께 끼움으로써 형성되고, 적어도 하나의 열교환 유닛은 제6항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 열교환기이거나, 제1항 내지 제5항 및 제1항 내지 제5항의 종속항들인 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 열교환기를 절곡함으로써 형성되는 열교환기인 것을 특징으로 하는 열교환 모듈.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 열교환 모듈은 2개의 열교환 유닛들을 포함하되, 상기 2개의 열교환 유닛들은 실질적으로 동일하거나 대칭이고, 상기 열교환 유닛은 일 측에만 사다리꼴 단면을 가진 절곡부를 구비한 열교환기인 것을 특징으로 하는 열교환 모듈.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 열교환 모듈은 2개의 열교환 유닛들을 포함하되, 상기 2개의 열교환 유닛들 중 하나는 본체부만을 구비한 열교환기이며, 다른 열교환 유닛은 양 측에 사다리꼴 단면을 가진 절곡부를 구비한 열교환기인 것을 특징으로 하는 열교환 모듈.
  19. 공냉식 수냉각기 유닛 또는 상업용 옥상 기계 상의 열교환 장치로, 상기 열교환 장치는 적어도 하나의 열교환 모듈을 포함하고, 상기 적어도 하나의 열교환 모듈은 적어도 하나의 실질적으로 사다리꼴 측면을 구비하는, 열교환 장치에 있어서,
    상기 사다리꼴 측면은 열교환 측면이며, 매니폴드, 및 상기 매니폴드 상에 배치되는 다수의 열교환 튜브들을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    하나의 열교환 모듈은 좌우측의 2개의 열교환 유닛들을 함께 끼움으로써 형성되고, 상기 사다리꼴 측면은 좌우측의 상기 2개의 열교환 유닛들 중 적어도 하나를 절곡함으로써 형성되거나;
    하나의 열교환 모듈은 단일 열교환 유닛에 의해 형성되고, 상기 사다리꼴 측면은 상기 단일 열교환 유닛의 일부를 절곡함으로써 형성되거나;
    하나의 각각의 열교환 모듈은 다수의 열교환 유닛들에 의해 형성되고, 사다리꼴 측면은 상기 단일 열교환 유닛에 의해 형성되되, 상기 사다리꼴 측면은 상기 열교환 모듈 상에 끼워 맞춰지거나;
    하나의 열교환 모듈은 서로 대향하여 함께 끼워 맞춰지는 하나의 열교환 유닛 및 하나의 지지 부재를 포함하되, 상기 열교환 유닛은 상기 사다리꼴 측면을 형성하도록 절곡되고, 상기 사다리꼴 측면은 상기 지지 부재 상에 끼워 맞춰지는 것을 특징으로 하는 열교환 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    각각의 열교환 유닛은 단일 열교환기이며, 상기 열교환기는 2개의 매니폴드들, 및 상기 매니폴드들 사이에 소정의 간격으로 배치되는 다수의 열교환 튜브들을 포함하되, 핀들이 바람직하게 상기 열교환 튜브들 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환 장치.
  22. 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사다리꼴 측면은 좌우측의 2개의 열교환 유닛들 중 적어도 하나를 절곡함으로써 형성되고, 상기 열교환 유닛들 중 적어도 하나는 제6항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 열교환기인 것을 특징으로 하는 열교환 장치.
  23. 제6항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 열교환기의 제조 방법에 있어서,
    상기 열교환기는:
    먼저, 폭 방향을 축으로 사용하여 각각의 평판 튜브의 일 측 또는 양 측을 절곡하고, 상기 절곡된 평판 튜브들을 상기 2개의 매니폴드들의 상기 슬롯들에 순차적으로 삽입하고, 상기 평판 튜브들의 절곡점들을 실질적으로 절곡 직선 상에 있게 하는 단계;
    상기 본체부가 상기 사다리꼴 단면을 가진 상기 절곡부에 수직이 되거나 실질적으로 수직이 되도록, 상기 절곡 직선을 축으로 사용하여 상기 절곡 직선을 따라 상기 절곡된 평판 튜브들을 추가로 절곡하는 단계에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    각각의 평판 튜브의 일 측 또는 양측은 폭 방향을 축으로 사용하여 각도(α)로 절곡되며, 상기 절곡부는 상기 열교환 장치의 실질적으로 사다리꼴 측면을 형성하기 위해 사용되고, 상기 사다리꼴 단면의 상하부 베이스들이 상기 사다리꼴 측면의 상부 가장자리 및 하부 가장자리와 실질적으로 평행하며, 상기 각도(α)는 θ/2-5° 내지 θ/2+5°의 범위이고, θ는 사다리꼴 측면의 2개의 비평행 가장자리들 사이의 끼인각인 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 사다리꼴 측면이 사다리꼴 단면을 가진 하나의 절곡부에 의해 형성될 때, 상기 사다리꼴 단면 상의 상기 매니폴드와 상기 절곡 직선 사이의 끼인각(β)이 상기 끼인각(θ)과 실질적으로 같으며, 상기 각도(α)는 바람직하게 상기 끼인각(θ)의 절반과 실질적으로 같고;
    상기 사다리꼴 측면이 사다리꼴 단면을 가진 2개의 절곡부들을 대칭적으로 연결함으로써 형성될 때, 상기 사다리꼴 단면 상의 상기 매니폴드와 상기 절곡 직선 사이의 끼인각(β)이 상기 끼인각(θ)의 절반과 실질적으로 같으며, 상기 각도(α)는 바람직하게 상기 끼인각(θ)의 절반과 실질적으로 같은 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평판 튜브가 수직으로 또는 실질적으로 수직으로 상기 매니폴드의 상기 슬롯에 삽입되도록, 상기 열교환기의 상기 사다리꼴 단면 상의 상기 평판 튜브들의 일 단부가 절곡되는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 서로 협력하여, 열교환 장치, 송풍기, 상기 열교환 장치와 소통되는 배수판, 및 상기 열교환 장치 외의 냉각 사이클 구성부들을 수용하는 기계실을 또한 포함하는 열원 유닛에 있어서,
    상기 열교환 장치는 제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 따른 열교환 장치이거나, 제23항 내지 제26항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조되는 열교환기를 이용한 열교환 장치인 것을 특징으로 하는 열원 유닛.
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