KR20170122663A - 열 교환기용 플랫 튜브 - Google Patents

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KR20170122663A
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헨첼 군터
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말레 인터내셔널 게엠베하
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Abstract

본 발명은 열 교환기(10)용 플랫 튜브(1)에 관한 것으로, 이러한 플랫 튜브(1)는 세로방향 단부 유입구(3) 및 세로방향(2)으로 이격된 세로방향 단부 배출구(4)를 포함한다. 여기에서 배출구(4) 및 유입구(3)는 각각이 오직 플랫 튜브(1)의 부분적인 단면 영역 상에서만 범위가 정해지고 서로 대각선으로 대향하게 배치되며, 플랫 튜브(1)는 유체가 세로방향(2)에 대해 직교하는 흐름 성분을 갖는 방식으로 둘레에서 흐르는, 플랫 튜브(1)를 통해 흐르는 유체를 가질 수 있는 흐름 요소(9)들을 구비하는 것이 본 발명에 있어서 필수적이다.
본 발명은 추가로 적어도 두 개의 이러한 플랫 튜브(1) 및 플랫 튜브(1)가 사이에서 이어지는 두 개의 수집기(22, 23)를 구비하는 열 교환기(10)에 관련된다.

Description

열 교환기용 플랫 튜브{FLAT TUBE FOR A HEAT EXCHANGER}
본 발명은 청구범위 제1항의 서문에 세로방향 단부 유입구 및 세로방향 단부 배출구를 구비한 열 교환기용 플랫 튜브에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 이러한 플랫 튜브를 구비한 열 교환기에 관한 것이다.
열 교환기는 두 유체 사이에서 열을 교환하도록 사용된다. 이러한 목적을 위해 열 교환기는 일반적으로 튜브, 특히 플랫 튜브를 구비하며, 유체들 중 하나가 이러한 튜브를 통과해 흐르고 다른 유체가 이러한 튜브 둘레에서 흐른다. 소위 직교류 열 교환기에서, 제1 유체 및 제2 유체는 서로 가로지르도록 흐르며 따라서 플랫 튜브를 통한 유체들 사이의 열 교환을 가능하게 한다.
이러한 열 교환기의 효율성을 증가시키기 위해서, 제1 유체가 통과해 흐르는 플랫 튜브와 제2 유체 사이의 열 교환도를 향상시키는 것이 요구된다. 이러한 목적을 위해서, 예를 들어 플랫 튜브들 사이에 배치되는 열 전달 구조, 특히 립(rib)이 예로서 사용된다.
열 교환도를 향상시키기 위해서, 특히 유체들 간의 더욱 균질한 열 교환을 위해서, DE 10 2007 035 581 A1은 제1 유체가 통과해 흐르는 부속물 수집기의 유입 또는 유출 영역 내의 열 교환기 내의 이러한 플랫 튜브의 유입구 또는 배출구를 부분적으로 차단하는 것을 제안한다. DE 10 2004 056 592 A1에서는 이러한 수집기 내에 플랫 튜브 및 이웃하는 플랫 튜브 사이의 수집기를 통해 흐르는 유체를 우회시키는 우회 장치를 제공하는 것이 제안되었다. DE 197 52 139 A1로부터는 각각 두 개의 유입구 및 두 개의 배출구를 갖는 플랫 튜브를 제공하는 것이 알려졌으며 이때 유입구 및 배출구는 세로방향으로 이어지는 비딩(beading)에 의해서 서로 분리된다.
그러나 이러한 방법들에는 부속 열 교환기의 효율성과 관련하여, 특히 플랫 튜브와 플랫 튜브 둘레에서 흐르는 제2 유체 사이의 열 교환 정도와 관련하여 바람직하지 않은 점들이 있다.
따라서 본 발명은 특히 향상된 열 교환 정도에 의해 특징지어지는 열 교환기용 플랫 튜브 및 이러한 열 교환기에 대한 향상된 그리고 적어도 대안적인 실시예들을 제공하는 문제와 관련된다.
이러한 문제는 독립 청구항들의 주제사항에 의해 본 발명에 따라 해결된다. 바람직한 실시예들은 종속 청구항들의 주제사항이다.
본 발명은 플랫 튜브가 세로방향으로 그리고 또한 세로방향을 적어도 부분적으로 가로지르거나 직교하는 방향으로 플랫 튜브를 통해 흐르는 부속 유체를 가질 수 있으며 따라서 세로방향에 직교하는 흐름 방향 성분을 가지는 방식으로 열 교환기용 플랫 튜브를 구성하는 일반적인 아이디어에 기초한다. 이러한 수단에 의해서, 유체학적으로 분리된 방식으로 열 교환 중인 유체들이 교차하는 직교류 원리에 따라 구성된 열 교환기에서, 열 교환 정도를 증가시키는 것이 가능하다. 특히, 플랫 튜브를 통해 흐르는, 아래에서 제1 유체로 지칭되는 유체와 플랫 튜브의 세로방향 및 세로방향을 가로지르거나 직교하며 그에 따라 플랫 튜브의 가로방향인 방향 모두로 플랫 튜브 둘레에서 흐르는, 아래에서 제2 유체로 지칭되는 유체 사이에서 열 교환이 발생한다. 이러한 경우에 플랫 튜브 또는 부속물 열 교환기는 바람직하게는 가로방향으로 흐르는 제1 유체가 제2 유체의 흐름 방향에 반하여 흐르며 결과적으로 유체들 사이의 특히 바람직한 정도의 열 교환을 발생시키는 제2 유체에 대한 대향류가 획득되는 방식으로 구성된다. 본 발명에 따른 플랫 튜브에 의해서, 그에 따라 제2 유체에 대한 제1 유체의 직교류 및 대향류 모두가 획득된다. 플랫 튜브가 세로방향에서 또는 세로방향 단부측에서 플랫 튜브의 대향하는 단부들에 배치된 플랫 튜브로부터 제1 유체를 밖으로 배출하기 위한 배출구 및 플랫 튜브 내로 제1 유체를 유입시키기 위한 유입구를 구비하는 발명적인 아이디어와 일치한다. 본 발명에 따르면, 각각 플랫 튜브의 부분적인 단면 영역 상에서만 범위가 정해지고 서로 대각선으로 대향하게 배치되는 배출구 및 유입구가 제공된다. 유입구 및 배출구의 대각선 배치의 결과로, 이것은 세로방향에 따라 이어지는 제1 유체의 흐름, 즉 제1 유체의 직교류를 발생시킬 뿐만 아니라 세로방향을 가로지르거나 직교하여 이어지는 흐름 성분을 발생시키고 따라서 가로방향에서 이어지는 제1 유체의 흐름, 즉 제2 유체에 대한 제1 유체의 대향류를 또한 발생시킨다. 본 발명에 따르면, 흐름 요소가 플랫 튜브 내에 추가로 제공되며, 여기에서 흐름 요소는 제1 유체가 세로방향을 가로지르거나 또는 직교하는 흐름 방향 성분을 갖는 방식으로 플랫 튜브 둘레에서 흐르는 제1 유체를 가질 수 있다. 따라서 제1 유체의 흐름이 흐름 요소들에 의해 강화되거나 또는 세로방향에 대해 직교하는 흐름 방향 성분이 확대된다.
세로방향에 직교하는 흐름 방향 성분의 강화는 여기에서 흐름 요소들의 형성으로 인한 것일 수 있으며 또한 흐름 요소들의 배치로 인한 것일 수 있다. 흐름 요소는 바람직하게는 제1 유체가 가로방향으로 흐르는 방식으로 가로방향에서 압력 구배를 구축하고 따라서 세로방향에 직교하는 흐름 방향 성분을 갖는 방식으로 구성된다. 이러한 경우에, 흐름 요소는 바람직하게는 플랫 튜브 내에 또는 플랫 튜브 안쪽에 배치된다.
플랫 튜브는 세로방향을 가로지르며 가로방향을 가로지르게 이어지는 두께보다 더 큰 가로방향 치수를 가진다. 특히 가로방향에서의 플랫 튜브의 연장은 두께의 적어도 2배일 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 플랫 튜브는 가로방향으로 이어지는 유입 섹션, 가로방향으로 이어지고 특히 유입 섹션으로부터 이격된 배출 섹션 및 흐름 요소들이 배치되는 유입 섹션과 배출 섹션 사이에서 가로방향으로 배치되는 열 교환 섹션을 구비한다. 이러한 경우, 유입 섹션은 유입구를 포함하는 반면 배출 섹션은 배출구를 포함한다. 흐름 요소들은 열 교환 섹션 내에 배치된다. 특히 흐름 요소들로부터 자유로운 유입 섹션 및 배출 섹션이 제공된다. 이러한 수단에 의해서 유입구와 배출구 및 흐름 요소들의 대각선 배치의 장점이 바람직하게 결합된다.
이러한 장점은 유입 섹션의 단면이 배출구를 향하는 세로방향에서 감소하고/하거나 배출 섹션의 단면이 유입구를 향하는 세로방향에서 감소함에 따라 증가될 수 있다. 특히, 유입 섹션 및/또는 배출 섹션은 세로방향에서 웨지 형태로 이어질 수 있다.
세로방향으로 균일하게 이어지는 열 교환 섹션이 고안될 수 있다. 바람직하게는 열 교환 섹션이 세로방향에서 비스듬하게 이어진다. 이것은 세로방향에 직교하는 제1 유체의 흐름 방향 성분을 강화한다.
바람직한 실시예에서 세로방향으로 이격된 적어도 두 개의 이러한 흐름 요소들의 두 라인이 제공되고, 이때 개별 라인은 가로방향에서 이격된 적어도 두 개의 흐름 요소들을 가진다. 이것은 배출구가 배치된 플랫 튜브의 제2 가로방향 단부의 방향으로 유입구가 배치되는 제1 가로방향 단부로부터의 제1 유체의 우회를 발생시킨다. 따라서, 세로방향에 직교하는 흐름 방향 성분 또는 가로방향으로의 제1 유체의 흐름의 부분이 증가되고 따라서 열 교환 정도가 향상된다.
바람직하게는 개별 흐름 요소는 플랫 튜브의 가로방향에서 자신의 세로방향으로 연장한다. 즉, 흐름 요소는 가로방향에서 자신의 세로방향 길이로 연장하며 개별 라인에서 서로 이격된다.
세로방향에서 서로 이격된 라인들의 흐름 요소들이 러닝 본드(running bond) 방식으로 서로에 대해 배치되는 실시예가 여기에서 특히 바람직하다. 즉 세로방향에서 이웃하는 라인들, 특히 세로방향에서 가장 가까운 이웃 라인들의 흐름 요소들은 가로방향으로 오프셋 배치된다.
플랫 튜브에 이러한 흐름 요소들의 적어도 두 개의 열(column)을 제공하는 것 또한 고안될 수 있으며, 여기에서 개별 열은 세로방향으로 이격된 적어도 두 개의 흐름 요소를 가지며 열들은 가로방향에서 서로 이격된다.
흐름 요소들이 세로방향을 따라서 자신의 세로방향 길이로 연장하는 것이 여기에서 바람직하다. 가로방향으로 이웃하는 열들의 흐름 요소들, 특히 가로방향으로 가장 가까운 이웃 라인들의 흐름 요소들이 길이방향으로 오프셋 배치되고, 특히 러닝 본드를 형성하는 것이 추가로 바람직하다.
바람직한 실시예들에서, 흐름 요소들은 플랫 튜브에서 유체의 대각선의 구불구불한 형태의 흐름이 획득되는 방식으로 배치된다. 이것은 특히 이러한 흐름 요소들의 열들에 의해 획득된다.
본 발명은 개별 흐름 요소는 원칙적으로 적어도 추가의 흐름 요소가 제공되어 임의로 구성될 수 있으며, 이것은 세로방향을 가로지르는 또는 직교하는 제1 유체의 흐름 방향 성분을 발생시킨다. 예를 들어 와류발생기(turbulator), 딤플(dimple), 내부 립(inner rib), 엠보싱 등과 같은 개별 흐름 요소를 구성하는 것이 고안될 수 있다. 적어도 하나의 이러한 흐름 요소를 다공성 구조로서 구성하는 것 또한 고안될 수 있다. 적어도 하나의 이러한 흐름 요소가 다공성 재료, 특히 발포금속을 포함하거나, 또는 특히 발포금속과 같은 이러한 재료로서 구성되는 변형예 또한 고안될 수 있다.
원칙적으로, 플랫 튜브의 흐름 요소는 서로 다른 형태 및/또는 크기를 가질 수 있다. 플랫 튜브의 흐름 요소가 동일한 형태 및/또는 크기를 갖는 것 또한 고안될 수 있다.
흐름 요소가 플랫 튜브에 분리식으로 형성되는 난류 인서트(turbulence insert) 내에 결합되는 실시예들 또한 구현가능하다. 즉, 흐름 요소가 플랫 튜브로부터 분리식으로 형성될 수 있으며 플랫 튜브 내에 삽입될 수 있고, 특히 플랫 튜브에 접속될 수 있다. 그 결과로, 종래기술로부터 단순화된 방식으로 본 발명에 따른 플랫 튜브로 플랫 튜브를 형성하는 것이 가능하다.
제조를 뚜렷하게 단순화하는 플랫 튜브의 일체형 구성요소로서 흐름 요소가 형성되는 것 또한 고안될 수 있다.
흐름 요소들이 플랫 튜브의 안쪽으로 향하는 변형으로서, 특히 엠보싱으로서, 예를 들어 딤플로서 구성되는 것이 바람직하다. 이것은 플랫 튜브의 구성요소의 수를 감소시키며 이것을 수반하는 것은 조립 비용을 감소시킨다. 또한, 증가된 흐름 요소의 수 및/또는 더욱 큰 형태의 가변성 및 흐름 요소의 크기가 획득될 수 있다. 따라서 플랫 튜브에는 단순한 방식으로 흐름 요소들이 제공될 수 있다.
흐름 요소를 형성하기 위한 안쪽으로 향하는 변형은 적어도 플랫 튜브의 두께의 일부분에 걸쳐 연장하며, 그에 따라 플랫 튜브의 두께는 세로방향을 가로지르며 가로방향을 가로지르게 이어진다.
또한 안쪽으로 향하는 변형으로서 구성된 흐름 요소가 플랫 튜브의 대향하는 벽에 접촉하는 실시예 또한 바람직하다. 즉, 특히 이러한 흐름 요소를 통해서 플랫 튜브의 두께를 따라 플랫 튜브의 대향하는 벽들이 서로 접촉한다. 결과로서, 세로방향에 직교하는 제1 유체의 흐름 방향 성분을 특히 효율적으로 획득하는 것이 가능하다.
흐름 요소들을 전체 플랫 튜브 위에 균일하게, 특히 열 교환 섹션 내에서 균일하게 배분하는 것이 고안될 수 있다. 또한 플랫 튜브가 유입 영역 내에서 및/또는 배출 영역 내에서 세로방향으로 이러한 흐름 요소를 갖지 않는, 즉 이러한 흐름 요소들로부터 자유로운 실시예가 또한 실현될 수 있다.
본 발명에 따른 플랫 튜브는 바람직하게는 플랫 튜브 내의 또는 플랫 튜브로부터의 제1 유체를 수집 및/또는 분산시키기 위한 두 개의 대향하는 수집기를 추가로 구비하는 열 교환기에서 사용된다. 수집기들 중 하나는 제1 유체를 플랫 튜브 내로 유입시키기 위한 유입 수집기로서 구성될 수 있으며 다른 수집기는 제1 유체를 플랫 튜브 밖으로 배출시키기 위한 배출 수집기로서 구성된다. 개별 수집기가 서로 다른 플랫 튜브들 사이에서 유체를 분산시키는 것, 즉 유입 수집기로서 그리도 또한 배출 수집기 또는 우회기로서 모두 기능하는 것 또한 고안될 수 있다. 제1 유체는 따라서 수집기 및 플랫 튜브 내에서 흐른다. 여기에서 제2 유체는 플랫 튜브 둘레에서 흐른다. 여기에서 제2 유체가 가로방향에 반하여 플랫 튜브 둘레에서 흐르는 방식으로 플랫 튜브의 세로방향에 대해 직교하는 제1 유체의 흐름 방향 성분에 반하여 또는 가로방향에 반하여 열 교환기를 통해 흐르는 것이 특히 바람직하다. 세로방향으로의 제1 유체의 흐름에 추가로, 이것은 가로방향에 반하며 세로방향을 가로지르는 플랫 튜브 둘레의 흐름을 발생시키고 따라서 직교대향류를 발생시킨다. 이러한 직교대향류는 제1 유체와 제2 유체 사이의 특히 높은 정도의 열 교환 효율성을 가능하게 하며 따라서 열 교환기의 특히 높은 효율성을 가능하게 한다.
개별 수집기는 플랫 튜브들이 세로방향 단부에서 수용되는 통로를 갖는 베이스를 구비할 수 있다. 따라서, 플랫 튜브의 유입구 및 배출구는 각각 부속물 수집기와 유체 연통한다.
두 개의 이러한 유입 수집기 및 공통의 이러한 배출 수집기를 가지는 열 교환기를 제공하는 것 또한 고안 가능하며 여기에서 적어도 하나의 이러한 플랫 튜브는 배출 수집기와 개별 유입 수집기 사이에 배치된다. 즉 열 교환기는 제1 유입 수집기 및 제2 유입 수집기뿐 아니라 이러한 배출 수집기를 구비하며, 이때 적어도 제1 플랫 튜브가 제1 유입 수집기와 배출 수집기 사이에서 이어지며 적어도 제2 플랫 튜브가 제2 유입 수집기와 배출 수집기 사이에서 이어진다.
제1 플랫 튜브 및 제2 플랫 튜브가 서로에 대해 경사지게, 특히 서로 가로지르게 이어지는 실시예들은 또한 여기에서 실현가능하다. 결과로서, 특히 열 교환기의 특별히 공간 절약적인 구성이 가능하다.
자연적으로 둘 이상의 이러한 플랫 튜브는 개별 유입 수집기 및 개별 배출 수집기 사이에서 이어질 수 있으며, 이때 적어도 하나의 이러한 플랫 튜브가 본 발명에 따라 구성된다.
열 교환기는 두 유체 사이의 열 교환을 위한 임의의 응용에서 사용될 수 있다. 열 교환기는 특히 자동차에서 사용될 수 있다. 플랫 튜브를 통해 흐르는 제1 유체와 같은 냉각수를 냉각시키기 위해 열 교환기를 사용하는 것이 실현 가능할 수 있다. 냉각수를 냉각시키기 위한 제2 유체는 이 경우에서 공기일 수 있으며, 특히 플랫 튜브 둘레에서 흐르는 자동차의 기류일 수 있다. 냉각수는 자동차의 구동 장치, 특히 자동차의 내연기관을 냉각시키도록 사용될 수 있다.
본 발명의 추가의 중요한 특성들 및 장점들이 하위청구항, 도면 및 도면을 참조하는 부분들에 대한 관련 설명으로부터 획득된다.
앞서 언급된 특성들 및 아래에서 설명될 특성들은 언급된 각각의 조합으로 사용될 수 있을 뿐 아니라 본 발명의 범주에서 벗어나지 않고 특성들의 다른 조합으로 또는 특성들 자체로 사용될 수 있음이 이해될 것이다.
본 발명의 바람직한 예시적인 실시예들은 도면에 도시되었으며 아래의 설명에서 더욱 상세하게 설명되고, 여기에서 동일한 참조번호는 동일하거나 유사한 또는 기능적으로 동일한 구성요소들과 관련된다.
도면에는 각각의 경우에 개략적으로 다음과 같이 도시되었다:
도 1은 플랫 튜브의 부분적인 모습을 도시한 도면,
도 2는 플랫 튜브의 다른 예시적인 실시예에서 플랫 튜브의 영역 내의 열 교환기를 통과하는 단면으로, 플랫 튜브가 부분적으로 잘려진 모습을 도시한 도면,
도 3은 플랫 튜브의 다른 예시적인 실시예에서의 도 2로부터의 모습을 도시한 도면,
도 4 내지 6은 각각의 서로 다른 예시적인 실시예들에서 열 교환기를 통과하는 세로방향 단면을 각각 도시한 도면.
도 1에 따르면, 플랫 튜브(1)는 세로방향(2)을 따르는 두 개의 세로방향 단부면(8)을 가지고, 유입구(3)는 세로방향 단부면(8) 중 하나의 단부면 상에 배치되고 배출구(4)는 반대편 세로방향 단부면(8) 상에 배치된다. 유입구(3) 및 배출구(4)는 플랫 튜브(1) 안으로 제1 유체를 유입시키거나 또는 플랫 튜브(1) 밖으로 제1 유체를 배출하도록 사용된다. 유입구(3) 및 배출구(4)는 이러한 경우에 플랫 튜브(1)의 부분적인 단면 영역으로 범위가 정해지며 세로방향(2)을 가로지르는 가로방향(5)으로 서로에 대해 오프셋 배치된다. 유입구(3)는 가로방향(5)에 반대로 이어지는 제1 가로방향 단부(6) 상에 배치되는 반면 배출구(4)는 가로방향(5)에서 플랫 튜브(1)의 제2 가로방향 단부(7)에 배치된다. 유입구(3) 및 배출구(4)는 따라서 서로 대각선으로 대향하게 배치된다. 또한, 플랫 튜브(1)의 세로방향 단부면(8)은 폐쇄되며 따라서 제1 유체는 이를 통해서 흐를 수 없다. 흐르는 제1 유체가 세로방향(2)에 직교하는 또는 가로방향(5)인 흐름 방향 성분을 갖는 방식으로 제1 유체가 둘레에서 흐를 수 있는 복수의 흐름 요소(9)가 플랫 튜브(1) 내에 제공된다.
플랫 튜브(1)는 열 교환기(10) 내에서 도 2에 도시된 바와 같이 사용되며, 이때 플랫 튜브(1)는 도 2에서 부분적으로 절단되어 도시되었다. 플랫 튜브(1)는 가로방향(5)에서 세 개의 하위 섹션들(11, 12, 13)로 분할될 수 있다. 유입구(3)는 제1 가로방향 단부(6)의 영역 내에 배치된 유입 섹션(11) 내에 배치된다. 흐름 요소(9)들은 열 교환 섹션(12) 내에 배치되는 반면 배출구(4)는 제2 가로방향 단부(7)의 영역 내에 배치된 배출 섹션(13) 내에 배치된다. 열 교환 섹션(12)은 유입 섹션(11)과 배출 섹션(13) 사이에 배치되며, 이때 유입 섹션(11) 및 배출 섹션(13)은 흐름 요소(9)들로부터 자유롭다. 유입 섹션(11) 및 배출 섹션(13) 뿐 아니라 유입구(3) 및 배출구(4)는 실질적으로 동일한 크기인 반면 열 교환 섹션(12)은 가로방향(5)에서 유입 섹션(11) 및 배출 섹션(13)보다 수 배 더 크며, 도시된 예에서는 예를 들어 유입 섹션(11) 또는 배출 섹션(13)보다 5배 더 크다. 만약 제1 점선(14)으로 표시된 것과 같이 제1 유체가 유입구(3)를 통해 플랫 튜브(1) 내로 흐른다면, 이것은 처음에 유입 섹션 내의 플랫 튜브(1) 내로 진입한다. 배출구(4) 및 흐름 요소(9)들의 오프셋 구성의 결과로, 플랫 튜브(1) 내의 제1 유체는 세로방향(2)에 직교한 흐름 방향 성분을 가지며, 따라서 배출 섹션(13)의 방향에서 가로방향(5)으로 우회되고 그에 따라 열 교환 섹션(12)을 통과한다. 그 다음 제1 유체는 플랫 튜브(1)로부터 배출 섹션(13) 내의 배출구(4)를 통과하여 지나간다. 따라서 제1 유체는 세로방향(2) 및 가로방향(5) 모두로 흐른다. 열 교환기(10)에서 제1 유체는 제2 유체와 열을 교환하며 이때 제2 화살표(15)에 의해 표시된 것과 같이 제2 유체는 열 교환기(10)를 통해 가로방향(5)에 반하여 흐르고 플랫 튜브(1) 둘레에서 흐른다. 결과적으로, 제1 유체는 제2 유체로의 직교류(cross-flow) 내의 세로방향(2)으로의 흐름을 통해 그리고 제2 유체의 흐름 방향에 반하는 가로방향(5)으로 또는 대향류(counter-flow) 방향으로의 흐름을 통해 흐른다. 제2 유체로의 제1 유체의 직교대향류는 따라서 플랫 튜브(1)에 의해 획득된다. 제1 유체 및 제2 유체는 그에 따라 유체학적으로 분리된 방식으로 열 교환기를 통해서 흐른다.
도 1 및 2에 도시된 플랫 튜브(1)의 예시적인 실시예들에서, 흐름 요소(9)들은 선(16)으로 그룹화된다. 선(16)은 세로방향(2)으로 이격되며 각각이 적어도 두 개의 이러한 흐름 요소(9)를 갖고, 이때 각각의 선(16)의 흐름 요소(9)들은 가로방향(5)에서 이격된다. 또한, 각각의 흐름 요소(9)의 길이 연장은 가로방향(5)으로 이어진다. 이웃하는 선(16)들의 흐름 요소(9)들이 서로에 대해 러닝 본드 방식으로 배치된다는 사실이 도 1 및 2로부터 추가로 추론될 수 있다. 즉 세로방향(2)에서 이웃하는 선(16)들의 흐름 요소(9)들은 가로방향(5)에서 서로에 대해 오프셋 배치되며, 이때 도시된 예에서는 가로방향(5)에서의 각각의 흐름 요소(9)가 세로방향(2)에서 이웃하는 선(16)들의 가로방향(5)에서 이웃하는 흐름 요소(9)들 사이에 실질적으로 중심에 배치된다.
도 2에 도시된 예시적인 실시예에서, 흐름 요소(9)들은 각각이 안쪽으로 향하는 변형(17)으로서, 특히 플랫 튜브(1)의 엠보싱(17') 또는 딤플(17")로서 구성된다. 흐름 요소(9)는 따라서 플랫 튜브(1)의 일체식 구성요소이다.
대안적으로 도 1에 도시된 바와 같이, 흐름 요소(9)들은 플랫 튜브(1)에 대해 분리되어 구성된 난류 인서트(18) 내에 결합될 수 있다. 난류 인서트(18)은 플랫 튜브(1) 내에 배치되며 플랫 튜브(1)에 접속된다.
도 3은 열 교환기(10) 내의 플랫 튜브(1)의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 이러한 예시적인 실시예에서 흐름 요소(9)는 가로방향(5)에서 서로 이격된 열(column)(19) 내에 결합된다. 개별 열(19)은 세로방향(2)에서 서로 이격된 흐름 요소(9)들을 구비한다. 열(19)의 흐름 요소(9)들은 세로방향(2)에서 자신의 길이 연장으로 연장한다. 가로방향(5)에서 이웃하는 열(19)들의 흐름 요소(9)들은 가로방향(5)에서 이웃하는 열(19)들의 흐름 요소(9)들이 세로방향(2)에서 서로에 대해 오프셋 배치되는 방식으로 러닝 본드로 서로에 대해 배치된다. 이것은 점선인 제1 화살표(14)에 의해 표시된 바와 같이 플랫 튜브(1) 내의 제1 유체의 대각선의 구불구불한 형태의 흐름을 발생시킨다.
도 3으로부터 흐름 요소(9)들이 이렇게 안쪽으로 향하는 변형(17)으로서, 특히 플랫 튜브(1)의 엠보싱(17') 또는 딤플(17")로서 구성됨이 추론된다. 추가로 도 3에서 개별 변형(17)이 세로방향(2)을 가로지르게 그리고 가로방향(5)을 가로지르게 이어지는 플랫 튜브(1)의 두께(20)의 적어도 일부분에 걸쳐 연장함이 식별될 수 있다. 도 3에 도시된 예시적인 실시예에서, 두께(20)를 따르는 플랫 튜브(1)의 대향하는 벽들(21)은 접촉하며 그에 따라 서로 닿는다. 이러한 방식으로, 가로방향(15) 및 그에 따른 세로방향(2)에 직교하는 제1 유체의 큰 흐름 방향 성분 또는 가로방향(5)에서의 제1 유체의 특히 효율적인 우회가 가능하다.
열 교환기(10)는 자연적으로 또한 각각 플랫 튜브(1) 둘레에서 흐르는 제2 유체를 갖는 복수의 이러한 플랫 튜브(1)들을 구비할 수 있다.
도 4는 다른 예시적인 실시예의 열 교환기(10)를 통한 세로방향 단면을 나타낸다. 여기에서 열 교환 섹션(12)이 세로방향(2)으로 비스듬하게 이어지는 반면 유입 섹션(11)의 단면이 세로방향(5)에서 배출구를 향해 감소하며 배출구(4)의 세로방향 단부(8)에서 소멸하거나 0으로 떨어짐을 볼 수 있다. 배출 섹션(13)은 유입구를 향해서 세로방향(2)으로 감소하고 유입구(3)의 세로방향 단부(8)에서 0까지 감소한다. 열 교환기(10)는 추가로 세로방향(2)에서 두 개의 대향하는 수집기(22, 23), 즉 적어도 하나의 플랫 튜브(1) 내로 제1 유체를 유입시키기 위한 유입 수집기(22) 및 적어도 하나의 플랫 튜브(1) 밖으로 제1 유체를 배출하기 위한 배출 수집기(23)를 구비하며, 이들 수집기는 세로방향(2)에서 서로 이격되어 배치된다. 플랫 튜브(1)와 개별 수집기(22, 23) 사이의 유체 연통이, 예를 들어 개별 수집기(22, 23)의 도시되지 않은 베이스 내에 형성된 보이지 않는 통로를 통해서 획득될 수 있다.
열 교환기(10)의 추가의 예시적인 실시예는 도 5에 도시되었다. 이러한 예시적인 실시예에서, 열 교환기(10)는 두 개의 이러한 유입 수집기(22), 즉 제1 유입 수집기(22') 및 제2 유입 수집기(22")를 구비한다. 일반적인 배출 수집기(23)는 유입 수집기들(22) 사이에 배치되고, 이때 개별 유입 수집기(22)는 적어도 하나의 이러한 플랫 튜브(1')가 제1 유입 수집기(22')와 배출 수집기(23) 사이에서 이어지고 적어도 하나의 이러한 제2 플랫 튜브(1")가 제2 유입 수집기(22')와 배출 수집기(23) 사이에서 이어지는 방식으로 적어도 하나의 이러한 플랫 튜브(1)에 의해서 배출 수집기(23)에 유체학적으로 접속된다. 제1 플랫 튜브(1') 및 제2 플랫 튜브(1")는 공통의 세로방향(2)을 갖거나 또는 평행하게 배치된다. 플랫 튜브(1', 1")는 여기에서 각각 도 4로부터의 플랫 튜브(1)에 해당한다.
열 교환기(10)의 추가의 예시적인 실시예가 도 6에 도시되었다. 이 예시적인 실시예는 특히 제1 플랫 튜브(1') 및 제2 플랫 튜브(1")가 경사를 가지고, 특히 서로에 대해 가로로 이어진다는 점에서 도 5에 도시된 예시적인 실시예와 상이하다. 이것은 열 교환기(10)의 각이 진, 특히 L형인 구성을 발생시킨다. 이러한 예시적인 실시예에서, 따라서 제1 플랫 튜브(1') 및 제2 플랫 튜브(1")의 세로방향(2)은 경사를 가지고, 특히 서로 가로지르도록 이어진다. 여기에서 배출 수집기(23)는 도 4 및 5의 배출 수집기(23)와 상이한 형태를 가진다.

Claims (16)

  1. 열 교환기(10)용 플랫 튜브(1)로서,
    유체를 상기 플랫 튜브(1) 내로 유입시키기 위한 세로방향 단부 유입구(3),
    상기 유체를 상기 플랫 튜브(1) 밖으로 배출하기 위한, 세로방향(2)에서 상기 유입구(3)로부터 이격된 세로방향 단부 배출구(4)를 포함하되,
    상기 배출구(4) 및 상기 유입구(3)는 각각이 오직 상기 플랫 튜브(1)의 부분적인 단면 영역 상에서만 범위가 정해지고 서로 대각선으로 대향하게 배치되며,
    상기 플랫 튜브(1)는 흐르는 유체가 상기 플랫 튜브(1)의 세로방향(2)에 대해 직교하는 흐름 방향 성분을 갖는 방식으로 둘레에서 흐르는 유체를 가질 수 있는 흐름 요소(9)들을 적어도 일부 영역에 구비하는 것으로 특징지어지는, 플랫 튜브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세로방향(2)을 가로지르는 가로방향(5)으로 이어지며 상기 유입구(3)를 포함하는 유입 섹션(11),
    상기 가로방향(5)으로 이어지며 상기 배출구(4)를 포함하는 배출 섹션(13),
    상기 유입 섹션(11)과 상기 배출 섹션(13) 사이에서 가로방향(5)으로 배치되며 상기 흐름 요소(9)들이 배치되는 열 교환 섹션(12)에 의해 특징지어지는, 플랫 튜브.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유입 섹션(11)의 단면이 세로방향(2)으로 상기 배출구(4)를 향해서 감소하고/하거나,
    상기 배출 섹션(13)의 단면이 세로방향(2)으로 상기 유입구(3)를 향해서 감소하는 것으로 특징지어지는, 플랫 튜브.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유입 섹션(11) 및/또는 상기 배출 섹션(13)은 세로방향(2)에서 웨지(wedge) 형태로 이어지는 것으로 특징지어지는, 플랫 튜브.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 교환 섹션(12)은 세로방향(2)에서 사선으로 이어지는 것으로 특징지어지는, 플랫 튜브.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    세로방향(2)으로 이격된 흐름 요소(9)들의 적어도 두 개의 선(16)이 제공되고, 각각의 선(16)은 가로방향(5)으로 이격된 적어도 두 개의 흐름 요소(9)들을 갖는 것으로 특징지어지는, 플랫 튜브.
  7. 제 6 항에 있어서,
    세로방향(2)에서 서로로부터 이격된 상기 선(16)들의 상기 흐름 요소(9)들은 러닝 본드(running bond) 방식으로 서로에 대해 배치되는 것으로 특징지어지는, 플랫 튜브.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흐름 요소(9)들은 상기 플랫 튜브(1)에 대해 분리되어 형성된 난류 인서트(turbulence insert)(18) 내에 적어도 부분적으로 결합되는 것으로 특징지어지는, 플랫 튜브.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 이러한 흐름 요소(9)는 상기 플랫 튜브(1)의 안쪽으로 향하는 변형(17)으로서, 특히 엠보싱(17') 또는 딤플(dimple)(17")로서 형성되고 따라서 상기 플랫 튜브(1)와 일체식으로 형성되는 것으로 특징지어지는, 플랫 튜브.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 안쪽으로 향하는 변형(17)으로서 구성된 적어도 하나의 이러한 흐름 요소(9)는 상기 플랫 튜브(1)의 반대편 벽(21)에 접촉하는 것으로 특징지어지는, 플랫 튜브.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 이러한 흐름 요소(9)는 다공성 재료, 특히 발포금속을 포함하는 것으로 특징지어지는, 플랫 튜브.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흐름 요소(9)들은 유체의 대각선의 구불구불한 형태의 흐름이 상기 플랫 튜브(1)에서 획득되는 방식으로 배치되는 것으로 특징지어지는, 플랫 튜브.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 두 개의 플랫 튜브(1)가 사이에서 이어지는 두 개의 대향하는 수집기(22, 23)를 구비하는 열 교환기(10)로서, 제1 유체는 상기 플랫 튜브(1) 및 상기 수집기(22, 23) 내에서 흐르고 제2 유체는 상기 플랫 튜브(1) 둘레에서 흐르는, 열 교환기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 열 교환기(10)를 통과하는 흐름이 직교대향류(cross-counter-flow)로 발생하는 것으로 특징지어지는, 열 교환기.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    제1 유입 수집기(22, 22') 및 제2 유입 수집기(22, 22")가 제공되고, 배출 수집기(23)가 상기 유입 수집기들(22) 사이에 배치되며 적어도 하나의 이러한 플랫 튜브(1)는 상기 개별 유입 수집기(22)와 상기 배출 수집기(23) 사이에 배치되는 것으로 특징지어지는, 열 교환기.
  16. 제 15 항에 있어서,
    적어도 하나의 플랫 튜브(1, 1')는 상기 제1 유입 수집기(22, 22')와 상기 배출 수집기(23) 사이에서 이어지고 적어도 하나의 플랫 튜브(1, 1")는 상기 제2 유입 수집기(22, 22")와 상기 배출 수집기(23) 사이에서 이어지며, 이들은 서로에 대해 경사지고, 특히 가로방향으로 경사지는 것으로 특징지어지는, 열 교환기.
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