KR20190098190A - 열 교환기용 헤더 및 열 교환기 - Google Patents

열 교환기용 헤더 및 열 교환기 Download PDF

Info

Publication number
KR20190098190A
KR20190098190A KR1020197020813A KR20197020813A KR20190098190A KR 20190098190 A KR20190098190 A KR 20190098190A KR 1020197020813 A KR1020197020813 A KR 1020197020813A KR 20197020813 A KR20197020813 A KR 20197020813A KR 20190098190 A KR20190098190 A KR 20190098190A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
header
fluid
heat exchanger
channel
channels
Prior art date
Application number
KR1020197020813A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102240574B1 (ko
Inventor
프레드릭 스트뢰머
크리스티안 발터
Original Assignee
알파 라발 코포레이트 에이비
알파 라발 코포레이트 에이비
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 알파 라발 코포레이트 에이비, 알파 라발 코포레이트 에이비 filed Critical 알파 라발 코포레이트 에이비
Publication of KR20190098190A publication Critical patent/KR20190098190A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102240574B1 publication Critical patent/KR102240574B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0202—Header boxes having their inner space divided by partitions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0008—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one medium being in heat conductive contact with the conduits for the other medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F7/00—Elements not covered by group F28F1/00, F28F3/00 or F28F5/00
    • F28F7/02—Blocks traversed by passages for heat-exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0202—Header boxes having their inner space divided by partitions
    • F28F9/0204—Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions
    • F28F9/0214—Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions having only longitudinal partitions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/0265—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by using guiding means or impingement means inside the header box
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/18—Heat-exchangers or parts thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2210/00—Heat exchange conduits
    • F28F2210/02—Heat exchange conduits with particular branching, e.g. fractal conduit arrangements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)

Abstract

본 개시내용은 열 교환기(1)에 연결되거나 그 일부로서 형성된 헤더(30)에 관한 것이다. 열 교환기(1)는 제1 유체용 복수의 개별 채널(Bij) 및 제2 유체용 복수의 개별 채널(Cij)을 구비하는 열 교환기 본체(10)를 갖는다. 헤더(30)는 둥근 구성을 구비한 제1 단부(31) 및 복수의 개별 채널(Bij)을 구비한 제2 단부(32)를 갖는다. 헤더(30)는 원형 배관의 하나 이상의 내부 채널을 제2 단부(32)에서 복수의 개별 채널(Bij)로 분할하는 복수의 분할기(33)를 구비한다. 분할기(33) 중 적어도 일부는 제2 단부(32)로부터 제1 단부(31)까지 연장되고 제1 단부(31)에서 복수의 채널 입구부(Aij)를 형성한다. 본 개시내용은 또한 열 교환기에 관한 것이다.

Description

열 교환기용 헤더 및 열 교환기
본 발명은 제1 유체용 복수의 개별 채널 및 제2 유체용 복수의 개별 채널을 갖는 열 교환기 본체를 갖는 열 교환기용 헤더에 관한 것이다.
본 발명은 또한 제1 유체용 복수의 개별 채널 및 제2 유체용 복수의 개별 채널을 갖는 중앙 열 교환기 본체와 헤더를 포함하는 열 교환기에 관한 것이다.
열 교환기를 설계할 때 일반적으로 고려해야 할 다수의 문제가 있다. 상대적 고온 및 저온 유체 사이의 열 접촉을 최대화하기 위해 2개의 유체 사이의 벽의 표면적을 가능한 크게 하는 것이 일반적으로 바람직하다. 또한, 일반적으로 유동 저항 또는 압력 손실을 최소화하거나 적어도 과도한 유동 저항 또는 압력 손실을 피하는 것이 바람직하다. 또한, 열 교환기의 크기를 가능한 작게 유지하는 것이 일반적으로 바람직하다. 또한, 열 교환에 사용되는 재료의 중량, 비용 및/또는 양을 최소로 유지하는 것이 일반적으로 바람직하다. 때로는 하나의 문제에 대한 해결책이 하나 이상의 다른 문제와 관련하여 또한 유익하며 때로는 해결책들이 상충되고 각각의 문제에 대한 해결책이 균형을 이룰 필요가 있다.
미국 특허 제7,285,153 B2호는 2개의 가스를 다중 채널 단일체 구조 내외로 공급하기 위한 장비를 개시하고 있다. 이 장비에서, 가스는 복수의 직립 층상 판으로 형성된 매니폴드에 의해 단일체 구조의 출구 및 입구에서 분리된다. 층상 판 사이의 각각의 세장형 체적은 단일체 구조의 채널 라인과 정렬된다. 라인 구성의 단일체 구조를 사용하는 경우, 즉, 상이한 가스를 위한 채널이 서로 나란히 연장하여 교번적 라인을 형성하는 경우, 층상 판으로 형성된 매니폴드는 단일체 구조에 직접 연결된다. 체크 무늬 구성의 단일체 구조를 사용할 때, 즉 상이한 가스를 위한 채널이 체크 무늬 패턴으로 서로 나란히 연장되는 경우, 매니폴드와 단일체 구조 사이에 분배기 판이 존재한다. 분배기 판은 매니폴드 내의 각각의 체적이 의도된 채널 세트와 연통할 수 있게 하는 구멍 패턴을 갖는다.
US 8,196,647 B2는 채널 개구가 단일체 구조의 전체 단면적에 걸쳐 펼쳐지는 다중 채널 단일체 구조의 채널 내외로 2개의 유체의 분배를 위한 장비를 개시한다. 장비는 매니폴드 헤드와 하나 이상의 단일체 구조로 구성된다. 매니폴드 헤드는 복수의 직립 층상 판으로 형성된다. 층상 판 사이의 각각의 세장형 체적은 입구/출구가 형성되는 중앙부를 갖는다. 층상 판의 매니폴드와 단일체 구조 사이에는 각각 상이한 구멍 패턴을 갖는 4개의 판이 제공된다. 구멍 패턴은 원형 구멍과 긴 구멍 모두로 형성된다. 구멍 패턴은 매니폴드의 유체를 단일체 구조로 분배하기 위한 것이다.
WO2013/163398A1은 외부 및 내부 격자 구조와 같은 증대된 열 교환 특징부를 생산하기 위한 부가식 제조에 의해 생산된 열 교환 튜브를 개시한다. 그러나 이는 튜브의 열 소산 표면적을 최대화하는 것과 관련이 있다.
예를 들어, 미국 특허 제7,285,153 B2호 및 미국 특허 제8,196,647 B2호에서와 같이 단일체 구조에서 많은 수의 채널을 구비하는 것의 한 가지 이점은 고압 유체를 사용할 수 있다는 것이다. 채널이 매우 작기 때문에, 압력은 채널 벽의 작은 면적으로 인해 단지 제한된 힘만을 채널 벽에 가할 것이고, 이는 차례로, 제한된 벽 두께를 사용하여 벽을 제조할 수 있게 한다. 그러나, 종래 기술 문헌 중 어느 것도 수용 불가하게 높은 압력 손실 없이 배관 시스템으로부터 단일체 구조로의 전이를 제공하는 방법에 관한 해결책을 제공하지 못한다.
본 발명의 목적은 제1 유체용 복수의 개별 채널 및 제2 유체용 복수의 개별 채널을 갖는 열 교환기 본체를 갖는 열 교환기로의 배관 시스템으로부터의 전이를 제공하는 것이다.
이 목적은 열 교환기에 연결되고 그 일부를 형성하도록 구성되거나 그 일부로서 일체로 형성되는 헤더에 의해 달성되며, 열 교환기는 제1 유체용 복수의 개별 채널 및 제2 유체용 복수의 개별 채널을 갖는 열 교환기 본체를 구비하고, 헤더는:
원형 배관에 연결되고 열 교환기로의 입구 또는 열 교환기로부터의 출구를 형성하도록 구성되는 둥근 구성을 갖는 제1 단부; 및
열 교환기 본체에 연결되거나 그와 일체로 형성되도록 구성되고 열 교환기 본체의 제1 유체용 복수의 개별 채널에 대응하는 복수의 개별 채널이 제공되는 제2 단부를 갖고;
헤더는 원형 배관의 하나 이상의 내부 채널을 제2 단부에서 복수의 개별 채널로 분할하는 복수의 분할기를 구비하고,
분할기는 제2 단부로부터 제1 단부까지 또는 제1 단부를 향해 연장되며,
분할기 중 적어도 일부는 제2 단부로부터 제1 단부까지 연장되고 제1 단부에서 복수의 채널 입구부를 형성하며, 채널 입구부는 함께 제1 단부의 둥근 구성을 형성한다.
이 목적은 또한 열 교환기에 연결되고 그 일부를 형성하도록 구성되거나 그 일부로서 일체로 형성되는 헤더에 의해 달성되며, 열 교환기는 제1 유체용 복수의 개별 채널 및 제2 유체용 복수의 개별 채널을 갖는 열 교환기 본체를 구비하고, 헤더는:
원형 배관에 연결되고 열 교환기로의 입구 또는 열 교환기로부터의 출구를 형성하도록 구성되는 둥근 구성을 갖는 제1 단부; 및
열 교환기 본체에 연결되거나 그와 일체로 형성되도록 구성되고 복수의 개별 채널이 제공되는 제2 단부를 갖고; 헤더의 제2 단부에서 각각의 개별 채널은 열 교환기 본체 내의 제1 유체용 복수의 개별 채널 중 하나의 개별 채널에 개별적으로 연결되거나 그와 일체로 형성되도록 구성되며,
헤더는 원형 배관의 하나 이상의 내부 채널을 제2 단부에서 복수의 개별 채널로 분할하는 복수의 분할기를 구비하고,
분할기는 제2 단부로부터 제1 단부까지 또는 제1 단부를 향해 연장되며,
분할기 중 적어도 일부는 제2 단부로부터 제1 단부까지 연장되고 제1 단부에서 복수의 채널 입구부를 형성하며, 채널 입구부는 함께 제1 단부의 둥근 구성을 형성한다.
하나의 개별 채널과 다른 개별 채널 사이에 유체의 기능적 유동이 없다는 점에서, 채널이 이웃 채널과 분리된 경우, 개별 채널로 고려되는 것이 바람직하다.
이러한 종류의 헤더에서, 원형 배관으로부터 유동하는 유체의 유동은 최소의 유동 저항으로 열 교환기 본체의 개별 채널 중 각각의 하나에 전용인 복수의 병렬 유동으로 변형되거나 그 반대가 될 것이다. 이는 예를 들어 원형 배관이 개별 채널이 채널의 직사각형 그리드로 배열되는 열 교환기에 연결되도록 구성되는 상황에서 유용하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
분할기는 제2 단부로부터 제1 단부로 또는 제1 단부를 향해 연장된다. 반드시 전부는 아니지만 일부 분할기는 제2 단부로부터 제1 단부까지 연장된다. 제1 단부까지 연장된 분할기는 제1 단부에서 복수의 채널 입구부를 형성하고, 채널 입구부는 함께 제1 단부의 둥근 구성을 형성한다.
바람직한 실시예는 종속항 및 상세한 설명에서 나타난다.
적어도 분할기의 하위-세트는 채널 입구부를 가로지르는 단면에서, 제1 단부의 둥근 구성을 가로지르는 곡선을 따라 연장될 수 있다. 이러한 방식으로 많은 수의 채널 입구부를 제공할 수 있고 여전히 각각의 채널 입구부의 본질적으로 동일한 단면적을 여전히 가질 수 있다. 본질적으로 동일한 각각의 채널 입구부의 단면적을 가짐으로써, 유동은 복수의 본질적으로 동등한 유동으로 분할될 것이다. 이는 일반적으로 열 교환기에서 균일한 압력과 열 교환을 달성하는 것에 관하여 유익하다.
제1 단부로부터 제2 단부까지 연장되는 주 방향에서 볼 때 임의의 상류 채널은 주 방향으로 하나 이상의 하류 채널에 고유하게 연결될 수 있다.
이러한 제한은 분할기가 제2 단부에서 제1 단부로 연장되는 경우 및 분할기 중 일부가 제1 단부로 연장되고 일부 분할기가 제1 단부와 제2 단부 사이의 하나 이상의 위치로 연장되는 경우 모두에 관하여 적용 가능하다. 고유한 연결은 적어도 제2 단부에서 개별 채널을 제공하기 때문에 유리하다.
주 방향이라는 용어는 주로 헤더의 제1 단부로부터 제2 단부까지 연장되는 방향에 대한 표시로서 이해되어야 한다. 주 방향은 직선일 수 있거나, 복수의 서로 경사진 직선 부분으로 형성될 수 있거나, 곡선일 수 있다. 주 방향은 실제로 헤더를 통과하는 유동이 주로 지향되는 선을 따른 선 또는 그에 반대되는 선으로 고려될 수 있다.
분할기는 제2 단부에서 제1 단부까지 연장될 수 있다. 이는 모든 또는 적어도 본질적으로 모든 분할기가 제2 단부에서 제1 단부까지 연장되는 것으로 표현될 수 있다. 또한, 분할기의 적어도 80 %, 바람직하게는 적어도 90 % 및 보다 바람직하게는 100 %가 제2 단부로부터 제1 단부까지 연장되는 것으로 표현될 수 있다. 이는 개별 채널로의 유동의 제어된 분할을 허용한다. 또한, 이는 헤더의 전체 길이가 구성을 제1 단부의 둥근 구성으로부터 원하는 구성 및 제2 단부로 변경하는 데 사용될 수 있는 소형 설계를 허용한다.
제1 단부에 형성된 채널 입구부 각각은 헤더를 통해 연장되는 개별 채널과 고유하게 연관될 수 있다. 따라서, 각각의 채널의 형상과 크기를 설계하여 각 채널의 유동을 고유하게 제어하는 것이 가능하다.
헤더를 통해 연장되는 개별 채널은 헤더의 제2 단부에서 복수의 개별 채널을 형성할 수 있다. 이에 따라, 헤더로부터 열 교환기로 각각의 채널을 통해 유동이 안전하고 고유하게 전달될 것이다.
일 실시예에서, 일부 분할기는 제2 단부로부터 제1 단부까지 연장되고, 일부 분할기는 제2 단부로부터 제2 단부와 제1 단부 사이의 하나 이상의 위치로 연장된다. 이에 따라, 필수적이지는 않지만, 제1 단부에서 채널 입구부와 관련된 채널이 제1 단부로부터 제2 단부까지 연장되는 주 방향에서 볼 때, 헤더의 제2 단부에서 복수의 개별 채널을 형성하는 더 많은 수의 채널로 연속적으로 분할되도록 헤더를 설계하는 것이 가능하다. 일부 분할기가 제2 단부로부터 제1 단부까지 연장되고 일부 분할기가 제2 단부로부터 제2 단부와 제1 단부 사이의 하나 이상의 위치로 연장됨으로써, 개별 채널로 더 분리되기 전에 유체의 유동이 압력 또는 유동의 차이가 균등화되게 하는 것이 가능하다.
헤더의 제2 단부에서의 복수의 채널은 복수의 채널을 가로지르는 단면에서, 복수의 채널이 복수의 그룹으로 세분되는 라인 구성으로 구성될 수 있고, 각각의 그룹은 제2 단부의 단면을 가로질러 제1 방향을 따라 연장되는 라인을 따라 배열된 복수의 채널을 포함한다. 채널을 이러한 라인 구성으로 세분함으로써, 다음의 전이 부분에서 라인 구성을 열 교환기의 주 본체 내부에서 체크 무늬 구성으로 변경하는 것이 가능하다.
인접한 라인은 제1 방향을 가로지르는 제2 방향을 따라, 제2 유체용 라인 구성 복수의 채널과 제1 유체용 라인 구성 복수의 채널의 얽힘을 위한 공간을 제공하도록 구성된 거리로 분리될 수 있다. 제2 유체의 이들 라인 구성 복수의 채널은 다른 헤더에 의해 라인 구성되는 것이 바람직하다. 이 다른 헤더는 상이한 물리적인 부품일 수도 있고 또는 제1 헤더와 함께 일체로 형성될 수도 있음을 유의하여야 한다. 제2 단부에서 인접한 라인 사이에 거리를 가짐으로써, 헤더의 제2 단부에서 직접적으로 2개의 유동의 상호 얽힘을 시작하는 것이 가능한 소형 설계를 제공할 수 있다.
복수의 개별 채널은 제2 단부에서 직사각형 구성을 갖는 그리드로 제공될 수 있다. 이러한 직사각형 구성은 예를 들어 복수의 개별 채널을 가로지르는 직사각형 단면을 갖는 중앙 열 교환기 본체를 갖는 열 교환기에 연결되도록 구성될 수 있다. 이러한 열 교환기 본체에서, 제1 유체용 복수의 개별 채널 및 제2 유체용 복수의 개별 채널은 체크 무늬 패턴으로 배열될 수 있다.
하나 이상의 분할기는 제1 단부로부터 제2 단부까지 연장되는 주 방향을 따라 길이방향 연장부를 가질 수 있으며, 이는 제2 단부에서 복수의 채널 중 각각의 하나의 최소 단면 치수의 적어도 2배이다. 이러한 방식으로, 유동 방향을 따라 충분한 길이가 있어, 제1 단부에서의 둥근 구성이 구성의 변화로 인한 헤더에서의 어떠한 불필요한 압력 손실도 없이 제2 단부에서 직사각형 구성과 같은 원하는 형상으로 원활하게 변형될 수 있게 한다.
또한, 전술한 목적은 열 교환기에 의해 달성되며, 이 열 교환기는
제1 유체용 복수의 개별 채널 및 제2 유체용 복수의 개별 채널을 갖는 중앙 열 교환기 본체, 및
앞서 일반적으로 설명되고 상세한 설명에서 상세히 설명된 바와 같은 헤더를 포함한다.
열 교환기에 헤더를 제공하는 것과 관련된 이점은 헤더 그 자체의 설명과 관련하여 앞서 설명되었고, 이들 이점은 열 교환기에 동일하게 적용될 수 있다.
열 교환기의 바람직한 실시예는 종속항 및 상세한 설명에서 나타난다. 또한, 헤더의 바람직한 실시예가 또한 열 교환기의 바람직한 실시예로서 적용 가능하다는 것을 유의하여야 한다.
제1 유체용 복수의 개별 채널 및 제2 유체용 복수의 개별 채널은 중앙 열 교환기 본체에서, 중앙 열 교환기 본체의 복수의 개별 채널을 가로질러 연장하는 단면에서 보았을 때 체크 무늬 패턴으로 배열될 수 있다. 체크 무늬 패턴은 중앙 열 교환기 본체의 단면 전반에서 진정한 체크 무늬일 수 있다는 것을 유의하여야 한다. 체크 무늬 패턴은 또한 중앙부에서 체크 무늬일 수 있고 그 둘레를 따라 진정한 체크 무늬와 약간 다른 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 하나의 둘레를 따라 패턴은 차단된 채널 공간과 교번하는 제1 유체 채널로 형성될 수 있고 대향하는 둘레를 따라 패턴은 차단된 채널 공간과 교번하는 제2 유체 채널로 형성될 수 있다. 진정한 체크 무늬 패턴은 중앙 열 교환기 본체의 유체 사이에 더 큰 열 교환을 제공할 수 있는 이론적인 가능성이 있지만 헤더의 제2 단부에서 채널의 보다 복잡한 라인 구성을 필요로 하므로 잠재적으로 헤더에서 더 큰 압력 손실을 초래한다. 단지 제1 유체 채널 및 제2 유체 채널 각각으로 각각 형성된 2개의 대향하는 둘레를 갖는 체크 무늬 패턴은 약간 더 낮은 이론적 열 교환 능력을 갖지만, 잠재적으로 헤더의 불필요한 압력 손실을 피하면서 제2 단부에서 채널의 라인 구성을 제공하도록 단면적을 최대한 활용하는 헤더를 설계하는 것이 더 쉽다.
열 교환기는 전이 부분을 더 포함할 수 있다. 전이 부분은 제1 유체용 제1 유체 헤더를 형성하는 앞서 설명한 종류의 헤더와 관련한 제1 외부 부분을 가질 수 있고, 제2 유체용 제2 유체 헤더를 형성하는 앞서 설명한 종류의 다른 헤더와 관련한 제2 외부 부분을 가질 수 있다. 전이 부분은 중앙 열 교환기 본체와 관련하여 내부 부분을 더 가질 수 있다. 제1 외부 부분은 라인 구성으로 배열된 제1 유체 채널을 형성하는 제1 유체용 복수의 채널을 구비할 수 있다. 제2 외부 부분은 라인 구성으로 배열된 제2 유체 채널을 형성하는 제2 유체용 복수의 채널을 구비할 수 있다. 내부 부분은 체크 무늬 패턴으로 배열된 제1 유체 채널 및 제2 유체 채널을 구비할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 이 체크 무늬 패턴은 진정한 체크 무늬 패턴 또는 대향하는 2개의 둘레가 단지 각각 제1 유체 채널 및 제2 유체 채널로만 형성되는 체크 무늬 패턴일 수 있다.
전이 부분은 제1 외부 부분과 내부 부분 사이에서, 라인 구성의 라인을 가로지르는 변위 방향으로 각각의 라인에서 매(every) 다른 제1 유체 채널에 대해 각각의 라인의 매 2번째 제1 유체 채널을 점진적으로 변위시킴으로서 제1 유체 채널의 라인 구성을 변형할 수 있고, 제2 외부 부분과 내부 부분 사이에서, 변위 방향으로 각각의 라인의 매 다른 제2 유체 채널에 대해 각각의 라인의 매 2번째 제2 유체 채널을 점진적으로 변위시킴으로서 제2 유체 채널의 라인 구성을 변형할 수 있으며, 그에 의해, 상기 매 2번째 제1 유체 채널 및 상기 매 2번째 제2 유체 채널은 상기 매 다른 제1 유체 채널 및 상기 매 다른 제2 유체 채널로 형성된 라인과 교번하는 변위 방향을 가로지른 라인을 형성한다. 이 방식으로 헤더와 전이 부분 사이의 인터페이스에서 라인 구성이 체크 무늬 패턴으로 변형된다.
전이 부분은 헤더 및/또는 중앙 본체와 일체로 형성될 수 있고, 바람직하게는 헤더와 일체로 형성되고, 보다 바람직하게는 헤더 및 중앙 본체 모두와 일체로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 전이 부분은 2개의 헤더와 일체로 형성된다. 일 실시예에서, 전이 부분은 하나의 헤더와 일체로 형성되고 다른 헤더는 별도로 제조되고 후속적으로 전이 부분에 연결된다. 일 실시예에서, 중앙 열 교환기 본체는 전이 부분 중 하나와 일체로 형성되고, 다른 전이 부분은 별도로 제조되고 후속적으로 중앙 열 교환기 본체에 연결된다. 2개의 전이 부분 각각은 독립적으로, 헤더들로부터 분리되어 있거나, 헤더 중 하나로부터 분리되거나 양 헤더와 일체로 형성되는 앞서 언급된 종류 중 임의의 것일 수 있다. 일 실시예에서, 중앙 열 교환기 본체는 양 전이 부분과 일체로 형성된다. 2개의 전이 부분 각각은 독립적으로, 헤더들로부터 분리되어 있거나, 헤더 중 하나로부터 분리되거나 양 헤더와 일체로 형성되는 앞서 언급된 종류 중 임의의 것일 수 있다. 일 실시예에서, 열 교환기는 단일체로 일체로 형성되는, 중앙 열 교환기 본체, 중앙 열 교환기 본체의 양 단부에 하나씩 2개의 전이 부분, 및 전이 부분의 각각의 외부 부분에 있는 4개의 헤더를 포함한다.
본 발명은 예로서, 본 발명의 현재 바람직한 실시예를 도시하는 첨부된 개략도를 참조하여 보다 구체적으로 설명될 것이다.
도 1은 열 교환기의 측면도이다.
도 2는 도 1의 열 교환기의 다른 측면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 열 교환기의 단부도이다.
도 4는 헤더의 측면도이다.
도 5는 도 4의 선 A-A를 따라 본 헤더의 단부도이다.
도 6은 도 4의 선 B-B를 따라 본, 헤더의 단면도이다.
도 7은 도 4의 선 C-C를 따라 본, 헤더의 단부도이다.
도 8은 그 일 단부에서의 그 둥근 구성을 보여주는 헤더의 단부도이다.
도 9는 도 8의 헤더의 다른 단부를 개략적으로 도시한다.
도 10은 다른 헤더로부터의 채널의 위치를 또한 나타내는 도 9의 단부를 개략적으로 도시한다.
도 11은 도 2의 XI-XI 선을 따른 단면을 개략적으로 도시하며, 도 8 및 도 9의 헤더의 채널의 구성으로부터 형성된 체크 무늬 패턴을 도시한다.
도 12는 그 일 단부에서의 그 둥근 구성을 나타내는 헤더의 단부도이다.
도 13은 도 12의 헤더의 다른 단부를 개략적으로 도시한다.
도 14는 도 13의 단부를 개략적으로 도시하고, 다른 헤더로부터의 채널의 위치를 또한 나타낸다.
도 15는 도 2의 선 XI-XI를 따른 단면을 개략적으로 도시하고, 도 12 및 도 13의 헤더의 채널의 구성으로부터 형성된 체크 무늬 패턴을 도시한다.
도 1 내지 도 3은 중앙 열 교환기 본체(10), 중앙 열 교환기 본체(10)의 양 단부에 하나씩 2개의 전이 부분(20a-b), 및 전이 부분의 각각의 외부 부분에 4개의 헤더(30a-d)를 포함하는 열 교환기(1)를 개시한다. 개시된 실시예에서, 중앙 열 교환기 본체(10), 2개의 전이 부분(20a-b) 및 4개의 헤더(30a-d)는 단일체로 일체로 형성된다. 도 1에서, 제1 유체에 대한 유동 방향(F1) 및 제2 유체에 대한 유동 방향(F2)이 표시되어 있다. 제1 유체는 헤더(30b)를 거쳐 열 교환기로 들어가고, 전이 부분(20a)을 통해 중앙 열 교환기 본체(10)로 들어가고, 전이 부분(20b)을 통해 중앙 열 교환기 본체로부터 벗어나 헤더(30d)를 거쳐 빠져나온다. 제2 유체는 헤더(30c)를 거쳐 열 교환기로 들어가고, 전이 부분(20b)을 통해 중앙 열 교환기 본체(10)로 들어가고, 전이 부분(20a)을 통해 중앙 열 교환기 본체로부터 벗어나 헤더(30a)를 거쳐 빠져나온다. 중앙 열 교환기 본체(10)는 제1 유체용 복수의 개별 채널(Bij) 및 제2 유체용 복수의 개별 채널(Cij)을 포함한다. 일반적으로 유체의 유동은 도 1에 도시된 바와 같이 중앙 열 교환기 본체(10)에서 서로 대향한다. 그러나, 유체의 유동이 중앙 열 교환기 본체(10)에서 동일한 방향을 따르는 것도 고려할 수 있다. 도 1 내지 도 3에서, 제1 유체는 열 교환기의 양 단부에서 직선을 따라 유동하고, 제2 유체는 열 교환기의 양 단부에서 방향을 변경(도면에서 90°)한다. 제2 유체가 단부 중 하나에서 직선을 따라 유동하고 제1 유체가 열 교환기의 해당 단부에서 방향을 변경하는 것도 고려할 수 있다. 중앙 열 교환기 본체에 대한 헤더의, 수많은 다른 고려할 수 있는 구성 및 배향이 존재한다. 일 실시예에서, 헤더(30a 및 30b)는 모두 중앙 열 교환기 본체에서 유동 방향(F1)에 대해 45°와 같은 각도를 형성한다. 헤더(30c 및 30d)는 이러한 경우 바람직하게는 45°와 같은 대응하는 각도를 형성할 수 있다.
헤더(30a-d)는 도 4 내지 도 7을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이며, 집합적으로 헤더(30)로 지칭될 것이다. 헤더(30)는 열 교환기(1)에 연결되어 그 일부를 형성하도록 구성되거나 열 교환기(1)의 일부로서 일체로 형성된다. 아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 열 교환기(1)는 제1 유체용 복수의 개별 채널 및 제2 유체용 복수의 개별 채널을 갖는 열 교환기 본체(10)를 갖는다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 헤더(30)는 둥근 구성을 갖는 제1 단부(31)를 갖는다. 제1 단부(31)는 원형 배관에 연결되고 열 교환기(1)로의 입구 또는 그로부터의 출구를 형성하도록 구성된다. 도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이, 헤더(30)는 제2 단부(32)를 갖는다. 제2 단부(32)는 열 교환기 본체(10)에 연결되거나 그와 일체로 형성되도록 구성된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 단부(32)는 열 교환기 본체(10) 내의 제1 유체용 복수의 개별 채널에 대응하는 복수의 개별 채널(Bij)을 구비한다. 복수의 개별 채널(Bij)은 제2 단부(32)에서 직사각형 구성을 갖는 그리드로 제공된다. 헤더(30)의 제2 단부(32)에 있는 각각의 개별 채널(Bij)은 열 교환기 본체(10) 내의 제1 유체용 하나의(단일) 개별 채널(Bij)에 개별적으로 연결되거나 그와 일체로 형성된다. 대응적으로, 열 교환기 본체(10) 내의 제1 유체용 각각의 개별 채널(Bij)은 헤더(30)의 제2 단부(32)에서 하나의(단일) 개별 채널(Bij)에 개별적으로 연결되거나 그와 일체로 형성된다. 헤더(30)의 제2 단부(32)에서 개별 채널(Bij)의 수는 열 교환기 본체(10)의 제1 유체용 개별 채널(Bij)의 수와 동일하다. 헤더(30)의 제2 단부(32)에 있는 각각의 개별 채널(Bij)은 전이 부분(20)의 하나의(단일) 개별 채널(Bij)을 거쳐 열 교환기 본체(10) 내의 제1 유체용 하나의 개별 채널(Bij)에 개별적으로 연결되거나 그와 일체로 형성된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 헤더(30)에는 원형 배관의 내부 채널(또는 채널들)을 제2 단부의 복수의 개별 채널(Bij)로 분할하는 복수의 분할기(33)가 제공된다. 분할기(33)는 또한 내부 벽으로도 지칭될 수 있다. 분할기(33) 또는 벽은 헤더(30)의 제1 단부(31)에 걸쳐 격자 또는 웨브를 형성한다는 것을 유의하여야 한다. 도 4에 도시되고 도 6의 단면 B-B로부터 명백해지는 바와 같이, 모든 분할기(33)는 제2 단부(32)로부터 제1 단부(31)까지 연장된다. 그러나, 일반적인 개념에서 분할기(33)는 제1 단부(31)까지 내내 연장될 필요는 없다는 것에 유의하여야 한다. 분할기(33)는 제2 단부(32)로부터 제1 단부(31)를 향해 연장되는 것으로 충분하다. 그러나, 헤더(30)의 길이를 최대로 사용하기 위해, 분할기(33) 중 적어도 일부는 제2 단부로부터 제1 단부(31)까지 연장되고, 제1 단부(31)에서 복수의 채널 입구부(Aij)를 형성한다. 도 5에서, 채널 입구부(Aij) 중 하나는 채널 입구부 영역의 음영으로 표시된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 채널 입구부(Aij)는 함께 제1 단부(31)의 둥근 구성을 형성한다. 개시된 실시예에서, 분할기(33) 또는 벽(33)은 어떠한 유체도 제1 채널 입구부(Aij)와 관련된 하나의 채널로부터 임의의 다른 채널 입구부(Aij)와 관련된 임의의 채널로 유동하지 못하게 하는 밀폐 벽이다. 이에 의해, 헤더(30)는 유동을 개별 채널로 분할할 수 있다. 도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이, 분할기(33)는 주 방향(MD)을 따른 길이방향 연장부(L)를 가지며, 이는 제2 단부(32)의 복수의 채널(Bij) 중 각각의 하나의 최소 단면 치수(w)의 적어도 2배이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 적어도 분할기(33)의 하위-세트는 채널 입구부를 가로지르는 단면(도 5)에서, 제1 단부(31)의 둥근 구성을 가로지르는 곡선(점선(36)으로 도시됨)을 따라 연장한다.
도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 단부(31)로부터 제2 단부(32)로 연장되는 주 방향(MD)에서 볼 때 임의의 상류 채널은 주 방향(MD)의 하나의 하류 채널에 고유하게 연결된다. 이는 또한, 제1 단부에서 형성된 채널 입구부(Aij) 각각이 헤더를 통해 연장되는 개별 채널(Bij)과 고유하게 연관된다는 것으로 표현될 수 있다.
이 제한은 분할기 중 일부가 제1 단부까지 연장되고 일부 분할기가 제1 단부와 제2 단부 사이의 하나 이상의 위치로 연장되는 경우에 관하여, 제1 단부(31)로부터 제2 단부(32)로 연장하는 주 방향(MD)에서 볼 때 임의의 상류 채널은 주 방향(MD)의 하나 이상의 하류 채널에 고유하게 연결된다고 해석될 것이다. 이 경우, 채널 입구부(Aij) 중 각각의 하나의 채널의 일부 또는 전부는 하나 이상의 추가 단계에서, 제2 단부(32)에서 복수의 채널(Bij)로 분할되도록 지정되어 있다. 따라서, 헤더의 제2 단부(32)에서의 채널의 수(Bij)는 제1 단부(31)에서의 채널 입구부의 수(Aij)보다 클 수 있다. 주 방향은 헤더를 통한 유체 유동의 방향과 반드시 일치할 필요는 없으며, 그 이유는 헤더를 통한 유체 유동이 주 방향의 방향이거나 주 방향의 반대 방향일 수 있기 때문이다. 주 방향은 상대 위치를 정의하는 방식이다. 상류 채널은 하류 채널보다 제1 단부(31)에 더 가깝게 위치되고, 하류 채널은 상류 채널보다 제2 단부(32)에 더 가깝게 위치된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 헤더(30)의 제2 단부(32)에서의 복수의 채널(Bij)은 라인 구성으로 구성된다. 라인 구성은 복수의 채널(Bij)에 걸친 단면(도 7)에서, 복수의 채널은 복수의 그룹으로 세분되고, 각 그룹은 제2 단부(32)의 단면을 가로지르는 제1 방향(D1)을 따라 연장되는 선을 따라 배열된 복수의 채널(B1j, B2j 등)을 포함하는 것으로서 정의될 수 있다. 이러한 라인 구성으로 채널(Bij)을 세분함으로써, 후속 전이 부분(20)에서 열 교환기(1)의 중앙 열 교환기 본체(10) 내부에서 라인 구성을 체크 무늬 구성으로 변경할 준비가 된다.
도 8 내지 도 11에서, 단일 유체에 대한 채널의 둥근 구성으로부터 2개의 유체를 위한 체크 무늬 구성으로의 변형이 개략적으로 개시되어 있다. 헤더(30)는 복수의 분할기(33)에 의해 분리된 복수의 채널 입구부(Aij)를 구비한 제1 단부(31)를 갖는다. 이러한 각각의 채널 입구부(Aij)는 제2 단부(32)에서 채널(Bij)과 고유하게 연관된다. A11는 B11과 연관되고; A21은 B21과 연관되는 등등이다.
도 9에 도시된 바와 같이, B1j 및 B2j와 같은 인접한 라인은 제1 방향(D1)을 가로지르는 제2 방향(D2)에서 측정된 거리(d)만큼 분리된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 이 거리(d)는 제1 유체를 위한 라인 구성 복수의 채널(Bij)의 제2 유체를 위한 라인 구성 복수의 채널(Cij)과의 얽힘을 위한 간격을 제공하도록 구성된다.
제1 유체용 복수의 개별 채널(Bij) 및 제2 유체용 복수의 개별 채널(Cij)은 중앙 열 교환기 본체 내의 복수의 개별 채널을 가로질러 연장하는 단면(도 11 및 도 15)에서 볼 때, 체크 무늬 패턴으로 중앙 열 교환기 본체(10) 내에서 배열된다. 체크 무늬 패턴은 중앙 열 교환기 본체의 단면 전반에서 진정한 체크 무늬일 수 있다는 것에 유의하여야 한다(도 15에 도시된 바와 같음). 체크 무늬 패턴은 또한 중앙부에서 체크 무늬일 수 있고 그 둘레를 따라 진정한 체크 무늬와 약간 다른 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 하나의 둘레를 따라 패턴은 차단된 채널 공간과 교번하는 제1 유체 채널로 형성될 수 있고 대향하는 둘레를 따라 패턴은 차단된 채널 공간과 교번하는 제2 유체 채널로 형성될 수 있다(도 11에 도시된 바와 같음).
실제로 채널 수는 도면에 표시된 채널 수보다 현저히 더 많은 경우가 많다는 점에 유의해야 한다. 일부 양태에서, 채널은 0.5 mm 내지 2 mm의 측면을 갖는 정사각형 단면을 가질 수 있다. 일부 양태에서, 채널 사이의 벽 두께는 약 0.05 mm 내지 0.4 mm일 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 열 교환기(1)는 집합적으로 20으로 표시된 전이 부분(20a-b)을 더 포함한다. 전이 부분(20)은 제1 유체용 제1 유체 헤더를 형성하는 앞서 설명한 종류의 헤더(30)와 연결된 제1 외부 부분(22)과, 제2 유체용 제2 유체 헤더를 형성하는 앞서 설명한 종류의 다른 헤더(30)와 연결된 제2 외부 부분(23)을 갖는다. 전이 부분은 중앙 열 교환기 본체(10)와 연결되는 내부 부분(21)을 갖는다. 제1 외부 부분(22)은 라인 구성으로 배열된 제1 유체 채널 형성하는 제1 유체용 복수의 채널을 구비한다. 제2 외부 부분(23)은 라인 구성으로 배열된 제2 유체 채널을 형성하는 제2 유체용 복수의 채널을 구비한다. 내부 부분(21)은 체크 무늬 패턴으로 배열된 제1 유체 채널 및 제2 유체 채널을 구비한다. 앞서 설명한 바와 같이, 이 체크 무늬 패턴은 진정한 체크 무늬 패턴 또는 대향하는 2개의 둘레가 단지 각각 제1 유체 채널 및 제2 유체 채널로만 형성되는 체크 무늬 패턴일 수 있다.
전이 부분은 제1 외부 부분과 내부 부분 사이에서, 라인 구성의 라인을 가로지르는 변위 방향(D2)으로 각각의 라인에서 매 다른 제1 유체 채널에 대해 각각의 라인의 매 2번째 제1 유체 채널을 점진적으로 변위시킴으로서 제1 유체 채널(Bij)의 라인 구성을 변형하도록 구성되고, 제2 외부 부분과 내부 부분 사이에서, 변위 방향(D2)으로 각각의 라인의 매 다른 제2 유체 채널에 대해 각각의 라인의 매 2번째 제2 유체 채널을 점진적으로 변위시킴으로서 제2 유체 채널(Cij)의 라인 구성을 변형할 수 있다.
이 변위는 도 10 내지 도 11 및 도 14 내지 도 15에 도시되어 있다.
도 11 및 도 15에서 볼 수 있는 바와 같이, 이는 매 2번째 제1 유체 채널(Bij) 및 상기 매 2번째 제2 유체 채널(Cij)이 상기 매 다른 제1 유체 채널 및 상기 매 다른 제2 유체 채널로 형성된 변위 방향(D2)을 가로지른 라인과 변위 방향(D2)을 따라 교번하는 변위 방향(D2)을 가로지른 라인을 형성하는 패턴을 야기한다. 이 방식으로 헤더와 전이 부분 사이의 인터페이스에서 라인 구성이 체크 무늬 패턴으로 변형된다.
헤더(30)는 그 제1 단부(31)에서 도 12에 도시된 구성을 갖는 채널(Aij)의 입구부(Aij)의 구성을 가질 수 있고, 여기서 영역(35) 중 매 2번째 것은 2개의 대향하는 둘레 라인에서 차단된다는 것에 유의하여야 한다. 이는 헤더의 제2 단부(32)에서 도 13에 도시된 구성을 달성하기 위한 적절한 준비이다. 이는 차례로 도 15에 도시된 진정한 체크 무늬 패턴을 달성하기 위한 준비로서 적절한 구성이다.
대안적으로, 헤더(30)는 도 8에 도시된 바와 같이 개방된 모든 잠재적인 입구부(Aij)를 가질 수 있다. 이는 헤더의 제2 단부(32)에서 도 9에 도시된 구성을 달성하기 위한 적절한 준비이다. 이는 차례로 도 11에 도시된 체크 무늬 패턴을 달성하기 위한 준비로서 적절한 구성이다.
헤더(30)는 바람직하게는 티타늄 또는 티타늄 기반 합금, 탄탈 또는 탄탈 기반 합금, 강철 또는 강철 기반 합금, 스테인리스 강 또는 스테인리스 강 기반 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 금속 재료와 같은 재료의 부가식 퇴적에 의해 형성될 수 있다. 재료는 금속 재료의 부가식 퇴적 중에 레이저 또는 전자 소결되거나, 또는 부가식 퇴적 후에 오븐에서 소결될 수 있다.
전이 부분(20)은 바람직하게는 티타늄 또는 티타늄 기반 합금, 탄탈 또는 탄탈 기반 합금, 강철 또는 강철 기반 합금, 스테인리스 강 또는 스테인리스 강 기반 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 금속 재료와 같은 재료의 부가식 퇴적에 의해 형성될 수 있다.
중앙 열 교환기 본체(10)는 바람직하게는 티타늄 또는 티타늄 기반 합금, 탄탈 또는 탄탈 기반 합금, 강철 또는 강철 기반 합금, 스테인리스 강 또는 스테인리스 강 기반 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 금속 재료와 같은 재료의 부가식 퇴적에 의해 형성될 수 있다. 재료는 금속 재료의 부가식 퇴적 중에 레이저 또는 전자 소결되거나, 또는 부가식 퇴적 후에 오븐에서 소결될 수 있다.
바람직하게는 헤더(30) 및 전이 부분(20)은 바람직하게는 티타늄 또는 티타늄 기반 합금, 탄탈 또는 탄탈 기반 합금, 강철 또는 강철 기반 합금, 스테인리스 강 또는 스테인리스 강 기반 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 금속 재료와 같은 재료의 부가식 퇴적에 의해 일체로 형성될 수 있다.
바람직하게는 중앙 열 교환기 본체(10), 전이 부분(20) 및 헤더(30)는 바람직하게는 티타늄 또는 티타늄 기반 합금, 탄탈 또는 탄탈 기반 합금, 강철 또는 강철 기반 합금, 스테인리스 강 또는 스테인리스 강 기반 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 금속 재료와 같은 재료의 부가식 퇴적에 의해 일체로 형성될 수 있다.
재료는 금속 재료의 부가식 퇴적 중에 레이저 또는 전자 소결되거나, 또는 부가식 퇴적 후에 오븐에서 소결될 수 있다.
본원에 설명된 실시예에 대한 많은 수정이 존재할 것으로 고려되며, 이들은 첨부된 청구범위에 의해 한정된 바와 같은 본 발명의 범위 내에 여전히 포함된다.
채널은 예를 들어 도면에 도시된 직사각형 및 정사각형 형상 이외의 다른 단면 형상을 가질 수 있다. 제1 유체 채널은 예를 들어 원형 형상을 가질 수 있고 제2 유체 채널은 4개의 이웃하는 원형 제1 유체 채널의 교차부에 형성된 영역에 맞도록 내향 융기된 변을 가지는 4변형 다각형의 형상을 가질 수 있다. 타원, 삼각형 등과 같은 다른 형상도 고려할 수 있다.

Claims (15)

  1. 열 교환기(1)에 연결되고 그 일부를 형성하도록 구성되거나 그 일부로서 일체로 형성되도록 구성된 헤더(30)이며,
    열 교환기(1)는 제1 유체용 복수의 개별 채널(Bij) 및 제2 유체용 복수의 개별 채널(Cij)을 갖는 열 교환기 본체(10)를 구비하고, 헤더(30)는:
    원형 배관에 연결되고 열 교환기(1)로의 입구 또는 열 교환기로부터의 출구를 형성하도록 구성되는 둥근 구성을 갖는 제1 단부(31); 및
    열 교환기 본체(10)에 연결되거나 그와 일체로 형성되도록 구성되고 복수의 개별 채널(Bij)이 제공되는 제2 단부(32)를 갖고,
    헤더의 제2 단부(32)에서 각각의 개별 채널(Bij)은 열 교환기 본체(10) 내의 제1 유체용 복수의 개별 채널(Bij) 중 하나의 개별 채널(Bij)에 개별적으로 연결되거나 그와 일체로 형성되도록 구성되며,
    헤더(30)는 원형 배관의 하나 이상의 내부 채널을 제2 단부(32)에서 복수의 개별 채널(Bij)로 분할하는 복수의 분할기(33)를 구비하고,
    분할기(33)는 제2 단부(32)로부터 제1 단부(31)까지 또는 제1 단부를 향해 연장되며,
    분할기(33) 중 적어도 일부는 제2 단부(32)로부터 제1 단부(31)까지 연장되고 제1 단부(31)에서 복수의 채널 입구부(Aij)를 형성하며, 채널 입구부(Aij)는 함께 제1 단부(31)의 둥근 구성을 형성하는, 헤더.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 분할기의 하위-세트는 채널 입구부(Aij)를 가로지르는 단면에서, 제1 단부(31)의 둥근 구성을 가로지르는 곡선(36)을 따라 연장하는, 헤더.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 단부(31)로부터 제2 단부(32)까지 연장되는 주 방향(MD)에서 볼 때, 임의의 상류 채널(Aij)은 주 방향(MD)으로 하나 이상의 하류 채널(Bij)에 고유하게 연결되는, 헤더.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 분할기(33)는 제2 단부(32)로부터 제1 단부(31)까지 연장되며, 제1 단부(31)에 형성된 채널 입구부(Aij) 각각은 바람직하게는 헤더를 통해 연장되는 개별 채널(Aij)과 고유하게 연관되고, 헤더(31)를 통해 연장되는 개별 채널(Aij)은 헤더(30)의 제2 단부(32)에서 복수의 개별 채널(Bij)을 형성하는, 헤더.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 일부 분할기(33)는 제2 단부(32)로부터 제1 단부(31)까지 연장되고, 일부 분할기(33)는 제2 단부(32)로부터 제2 단부(32)와 제1 단부(31) 사이의 하나 이상의 위치로 연장되고, 제1 단부(31)에서 채널 입구부(Aij)와 관련된 채널(Aij)이 제1 단부(31)로부터 제2 단부(32)까지 연장되는 주 방향(MD)에서 볼 때, 헤더(30)의 제2 단부(32)에서 복수의 개별 채널(Bij)을 형성하는 더 많은 수의 채널(Bij)로 바람직하게는 연속적으로 분할되는, 헤더.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 헤더(30)의 제2 단부(32)에서의 복수의 채널(Bij)은 복수의 채널(Bij)을 가로지르는 단면에서, 복수의 채널(Bij)이 복수의 그룹으로 세분되는 라인 구성으로 구성될 수 있고, 각각의 그룹은 제2 단부(32)의 단면을 가로질러 제1 방향(D1)을 따라 연장되는 라인을 따라 배열된 복수의 채널(Bij)을 포함하는, 헤더.
  7. 제6항에 있어서, 인접한 라인은 제1 방향(D1)을 가로지르는 제2 방향(D2)을 따라, 제2 유체용 라인 구성 복수의 채널(Cij)과 제1 유체용 라인 구성 복수의 채널(Bij)의 얽힘을 위한 공간을 제공하도록 구성된 거리(d)로 분리되는, 헤더.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 개별 채널(Bij)은 제2 단부(32)에서 직사각형 구성을 갖는 그리드로 제공되는, 헤더.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 분할기(33)는 제1 단부(31)로부터 제2 단부(32)까지 연장되는 주 방향(MD)을 따라 길이방향 연장부(L)를 가질 수 있으며, 이는 제2 단부(32)에서 복수의 채널(Bij) 중 각각의 하나의 최소 단면 치수(w)의 적어도 2배인, 헤더.
  10. 열 교환기(1)이며,
    제1 유체용 복수의 개별 채널(Bij) 및 제2 유체용 복수의 개별 채널(Cij)을 포함하는 중앙 열 교환기 본체(10), 및
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 헤더(30)를 포함하는, 열 교환기.
  11. 제10항에 있어서, 제1 유체용 복수의 개별 채널(Bij) 및 제2 유체용 복수의 개별 채널(Cij)은 중앙 열 교환기 본체(10) 내의 복수의 개별 채널 (Bij, Cij)을 가로질러 연장하는 단면에서 볼 때, 체크 무늬 패턴으로 중앙 열 교환기 본체(10) 내에서 배열되는, 열 교환기.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 전이 부분(20a)을 더 포함하고, 전이 부분은
    제1 유체용 제1 유체 헤더를 형성하는 헤더(30b)와 연결되는 제1 외부 부분(22a),
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 추가적인 헤더(30a)와 연결되고, 제2 유체용 제2 유체 헤더를 형성하는, 제2 외부 부분(23a), 및
    중앙 열 교환기 본체(10)와 연결되는 내부 부분(21a)을 포함하고,
    제1 외부 부분(22a)은 라인 구성으로 배열된 제1 유체 채널 형성하는 제1 유체용 복수의 채널(Bij)을 구비하고,
    제2 외부 부분(23a)은 라인 구성으로 배열된 제2 유체 채널을 형성하는 제2 유체용 복수의 채널(Cij)을 구비하며,
    내부 부분(21a)은 체크 무늬 패턴으로 배열된 제1 유체 채널(Bij) 및 제2 유체 채널(Cij)을 구비하는, 열 교환기.
  13. 제12항에 있어서, 전이 부분(20)은,
    제1 외부 부분(22a)과 내부 부분(21) 사이에서, 라인 구성의 라인을 가로지르는 변위 방향(D2)으로 각각의 라인에서 매 다른 제1 유체 채널에 대해 각각의 라인의 매 2번째 제1 유체 채널(Bij)을 점진적으로 변위시킴으로서 제1 유체 채널(Bij)의 라인 구성을 변형하고,
    제2 외부 부분(23a)과 내부 부분(21) 사이에서, 변위 방향(D2)으로 각각의 라인의 매 다른 제2 유체 채널에 대해 각각의 라인의 매 2번째 제2 유체 채널(Cij)을 점진적으로 변위시킴으로서 제2 유체 채널(Cij)의 라인 구성을 변형하고,
    그에 의해, 상기 매 2번째 제1 유체 채널 및 상기 매 2번째 제2 유체 채널은 상기 매 다른 제1 유체 채널 및 상기 매 다른 제2 유체 채널로 형성된 라인과 교번하는 변위 방향(D2)을 가로지른 라인을 형성하는, 열 교환기.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 전이 부분(20)은 헤더 및/또는 중앙 열 교환기 본체(10)와 일체로 형성되고, 바람직하게는 헤더(30)와 일체로 형성되고, 더욱 바람직하게는 헤더(30) 및 중앙 열 교환기 본체(10) 모두와 일체로 형성되는, 열 교환기.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 열 교환기는
    중앙 열 교환기 본체(10),
    중앙 열 교환기 본체(10)의 양 단부에 하나씩, 2개의 전이 부분(20a, 20b), 및
    전이 부분(20a-b)의 각각의 외부 부분(22, 23)에 있는, 4개의 헤더(30a-d)를 포함하고,
    이들은 단일체로 일체로 형성되는, 열 교환기.
KR1020197020813A 2016-12-20 2017-11-28 열 교환기용 헤더 및 열 교환기 KR102240574B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16205249.2A EP3339792B1 (en) 2016-12-20 2016-12-20 Header for a heat exchanger and a heat exchanger
EP16205249.2 2016-12-20
PCT/EP2017/080615 WO2018114237A1 (en) 2016-12-20 2017-11-28 Header for a heat exchanger and a heat exchanger

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190098190A true KR20190098190A (ko) 2019-08-21
KR102240574B1 KR102240574B1 (ko) 2021-04-15

Family

ID=57570784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197020813A KR102240574B1 (ko) 2016-12-20 2017-11-28 열 교환기용 헤더 및 열 교환기

Country Status (9)

Country Link
US (1) US11530883B2 (ko)
EP (2) EP3339792B1 (ko)
JP (1) JP6806908B2 (ko)
KR (1) KR102240574B1 (ko)
CN (1) CN110073166B (ko)
CA (1) CA3043665C (ko)
DK (2) DK3339792T3 (ko)
SI (2) SI3339792T1 (ko)
WO (1) WO2018114237A1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10684080B2 (en) 2017-07-19 2020-06-16 General Electric Company Additively manufactured heat exchanger
IT201800010006A1 (it) * 2018-11-02 2020-05-02 Sumitomo Riko Co Ltd Scambiatore di calore interno
US20200318913A1 (en) * 2019-04-08 2020-10-08 Hamilton Sundstrand Corporation Variable geometry heat exchanger
FR3099562B1 (fr) * 2019-08-02 2021-07-30 Naval Group Echangeur de chaleur entre au moins un fluide primaire et un fluide secondaire et procede de fabrication d'un tel echangeur
FR3142797A1 (fr) * 2022-12-06 2024-06-07 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Echangeur de chaleur à structure alvéolaire
CN115942598B (zh) * 2023-01-09 2023-05-16 西安交通大学 一种模块化的方圆复合通道印刷电路板换热器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040261379A1 (en) * 2001-10-19 2004-12-30 Tor Bruun Method and equipment for feeding two gases into and out of a multi-channel monolithic structure
WO2007122685A1 (ja) * 2006-04-14 2007-11-01 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha 熱交換器及び冷凍空調装置
JP2014016083A (ja) * 2012-07-09 2014-01-30 Sumitomo Precision Prod Co Ltd 熱交換器

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2099186A (en) * 1935-12-24 1937-11-16 Reuben H Anderegg Evaporator coil
DE854363C (de) * 1951-03-20 1952-11-04 Porsche Konstruktionen G M B H Waermeaustauscher
GB1413473A (en) * 1971-10-21 1975-11-12 Svenska Rotor Maskiner Ab Regenerative heat exchangers
DE3311579C2 (de) * 1983-03-30 1985-10-03 Süddeutsche Kühlerfabrik Julius Fr. Behr GmbH & Co. KG, 7000 Stuttgart Wärmetauscher
DE4212721A1 (de) * 1992-04-16 1993-10-21 Behr Gmbh & Co Wärmetauscher, insbesondere Verdampfer
DE19512351C1 (de) 1995-04-01 1996-11-14 Poehlmann Klaus Ernst Wabenblock aus wärmebeständigem Speichermaterial für Wärmetauscher
DE19719252C2 (de) * 1997-05-07 2002-10-31 Valeo Klimatech Gmbh & Co Kg Zweiflutiger und in Luftrichtung einreihiger hartverlöteter Flachrohrverdampfer für eine Kraftfahrzeugklimaanlage
DE19719257C2 (de) * 1997-05-07 2002-09-19 Valeo Klimatech Gmbh & Co Kg Sammelkasten eines Verdampfers in Flachrohr- oder Plattenbauweise für eine Kraftfahrzeugklimaanlage und Herstellungsverfahren
NO321668B1 (no) 2003-04-11 2006-06-19 Norsk Hydro As Enhet for a fordele to fluider inn og ut av kanalene i en monolittisk struktur samt fremgangsmate og utstyr for a overfore masse og/eller varme mellom to fluider
US20050217837A1 (en) 2004-04-02 2005-10-06 Kudija Charles T Jr Compact counterflow heat exchanger
KR101088081B1 (ko) 2004-10-29 2011-11-30 한라공조주식회사 열교환기
DE102006059504A1 (de) * 2005-12-14 2007-06-28 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmepumpe
WO2007068481A1 (de) 2005-12-14 2007-06-21 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmepumpe
DE102008023662A1 (de) * 2007-06-14 2008-12-18 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmepumpe
US8381804B2 (en) * 2007-10-05 2013-02-26 The Boeing Company Twist vane counter-parallel flow heat exchanger apparatus and method
WO2013163398A1 (en) 2012-04-25 2013-10-31 Flowserve Management Company Additive manufactured lattice heat exchanger
US20140000841A1 (en) * 2012-06-29 2014-01-02 Robert L. Baker Compressed gas cooling apparatus
US20140231057A1 (en) * 2013-02-21 2014-08-21 Vacuum Process Engineering, Inc. Heat exchanger incorporating integral flow directors
LT3234489T (lt) * 2014-12-18 2020-09-25 Zehnder Group International Ag Šilumokaitis ir oro kondicionavimo aparatai
US20170146305A1 (en) * 2015-11-24 2017-05-25 Hamilton Sundstrand Corporation Header for heat exchanger

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040261379A1 (en) * 2001-10-19 2004-12-30 Tor Bruun Method and equipment for feeding two gases into and out of a multi-channel monolithic structure
WO2007122685A1 (ja) * 2006-04-14 2007-11-01 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha 熱交換器及び冷凍空調装置
JP2014016083A (ja) * 2012-07-09 2014-01-30 Sumitomo Precision Prod Co Ltd 熱交換器

Also Published As

Publication number Publication date
KR102240574B1 (ko) 2021-04-15
CN110073166B (zh) 2021-07-16
EP3339792B1 (en) 2020-03-18
CN110073166A (zh) 2019-07-30
SI3339792T1 (sl) 2020-08-31
EP3339792A1 (en) 2018-06-27
SI3559583T1 (sl) 2022-04-29
US11530883B2 (en) 2022-12-20
US20190383565A1 (en) 2019-12-19
JP6806908B2 (ja) 2021-01-06
EP3559583B1 (en) 2021-07-14
CA3043665A1 (en) 2018-06-28
DK3339792T3 (da) 2020-05-18
JP2020502468A (ja) 2020-01-23
WO2018114237A1 (en) 2018-06-28
CA3043665C (en) 2021-05-18
EP3559583A1 (en) 2019-10-30
DK3559583T3 (da) 2021-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102240574B1 (ko) 열 교환기용 헤더 및 열 교환기
JP6936246B2 (ja) 熱交換器
EP3193123B1 (en) Heat exchangers
US9528778B2 (en) Refrigerant guiding pipe and heat exchanger having refrigerant guiding pipe
US10215497B2 (en) Heat exchanger and production method for heat exchanger
EP3760962B1 (en) Heat exchanger
EP3800417A1 (en) Heat exchanger with interleaved manifolds and layered core
EP2618091A1 (en) Refrigerant guiding pipe and heat exchanger having it
US20240159471A1 (en) Heat exchanger including furcating unit cells
JP5818397B2 (ja) プレート式熱交換器
US20210190441A1 (en) Additively manufactured spiral diamond heat exchanger
JP5918904B2 (ja) プレート式熱交換器
KR101812010B1 (ko) 난류 증가 피처들을 갖는 열 교환기
JP5818396B2 (ja) プレート式熱交換器

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right