KR20200143720A - 유체 냉각기, 열 교환기, 밀봉 조립체 및 유체 냉각기 또는 열 교환기를 포함하는 시스템 및 관련 방법 - Google Patents

Abstract

열 교환기는 루프형 튜브의 다른 섹션으로부터 측방향으로 오프셋된 적어도 하나의 섹션을 갖는 적어도 하나의 루프형 튜브를 포함한다. 유체 냉각 시스템 및 밀봉 시스템에는 이러한 열 교환기가 포함될 수 있다.

Description

유체 냉각기, 열 교환기, 밀봉 조립체 및 유체 냉각기 또는 열 교환기를 포함하는 시스템 및 관련 방법

우선권 주장

본 출원은 미국 특허 가출원 번호 62/657,343, 출원일 2018년 4월 13일, "유체 냉각기, 열 교환기, 밀봉 조립체 및 유체 냉각기 또는 열 교환기를 포함하는 시스템 및 관련 방법" 의 출원일의 이익을 주장하고, 그 전체가 본원에 참조로서 포함된다.

기술 분야

본 발명의 실시예는 일반적으로 유체 냉각기 및/또는 열 교환기 및 관련 시스템 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시의 일부 실시예는 밀봉 조립체 및 시스템 및 관련 방법을 위한 공랭식 유체 냉각기 및 열 교환기에 관한 것이다.

배경

유체 열 교환기 또는 냉각기는 두 유체를 연결하는 금속과 같은 열전도성 물질로 서로 분리된 두 유체를 유지하는 일반적인 원리로 작동한다. 유체는 응용 분야에 따라 액체 또는 기체 형태일 수 있다. 그런 다음 열은 열 전도성 재료를 가로 질러 고온 유체에서 저온 유체로 전달되어, 고온 유체를 냉각시키고 저온 유체를 데운다.

열 교환기의 예가 미국 특허 6,076,597에 설명되는데, 액체 대 액체 열 교환기를 설명하며, 여기서 코일 내에 형성된 튜브는, 튜브를 통해 흐르는 작동 유체를 이용하여, 냉각 유체에 침지된다. 튜브는 열 전도성 재료로 형성되며 작동 유체에서 냉각 유체로 열을 전달한다. 열 교환기의 또 다른 예는 케이싱 내의 나선형 코일에 형성된 파이프를 설명하는 미국 특허 3,802,499에 설명되어 있다. 파이프에는 파이프 축에 수직으로 확장되는 외부 핀(fin)이 있다. 냉각 유체는 핀에 평행 한 방향으로 파이프를 통과한다. 핀은 두 유체 사이에 추가 열 전달을 제공하기 위해 열 전도성 재료의 추가 표면적을 제공한다.

열 교환기는 수많은 공정에서 열을 제거하는 데 사용할 수 있다. 열 교환기를 사용하는 일부 공정은 예를 들어 공조 시스템, 산업 공정, 내연 기관, 산업용 펌프, 냉동 시스템 등 이다. 일반적으로 이러한 시스템은 냉각 유체를 사용하여 공정에서 생성된 열을 열 교환기로 전달한다. 열 교환기는 열 교환기를 통해 냉각 유체에서 제2 유체로 열을 전달한다. 많은 경우에 제2 유체는 주변 공기이다. 일부 공정에서, 2차 유체에 열을 추가함으로써 흐름이 유도되는 자연 발생 바람 또는 자연 대류를 통해 제2 유체가 열 교환기를 가로 질러 수동적으로 이동하도록 할 수 있다. 다른 공정에서, 2차 유체는 예를 들어 팬 또는 펌프를 사용하여 열 교환기를 가로 질러 기계적으로 강제될 수 있다.

일부 실시예에서, 유체 열 교환기는 튜브 및 복수의 핀을 포함할 수 있다. 복수의 핀은 튜브의 외부 표면에 부착될 수 있다. 튜브는 실질적으로 원뿔형 코일 로 형성될 수 있다.

일부 실시예에서, 유체 열 교환기는 열 교환기의 길이 방향 축 주위로 연장되는 루프형 튜브를 포함할 수 있으며, 루프형 튜브는 루프형 튜브의 다른 섹션으로부터 길이 방향 축을 가로 지르는 방향으로 측방향으로 오프셋되는 적어도 하나의 섹션을 갖는다.

일부 실시예에서, 밀봉 시스템(예를 들어, 펌프 또는 기계적 밀봉)은 공랭식 유체 냉각기 및 밀봉 조립체를 포함할 수 있다. 공랭식 유체 냉각기는 원뿔형 코일과 복수의 핀을 포함할 수 있다. 원뿔형 코일은 적어도 하나의 파이프로 형성될 수 있다. 적어도 하나의 파이프는 직경이 감소하는 복수의 적층형 루프를 규정할 수 있다. 적어도 하나의 파이프는 파이프의 외부 표면으로부터 돌출하는 복수의 핀을 포함할 수 있다. 밀봉 조립체는 공랭식 유체 냉각기에 연결될 수 있다.

일부 실시예에서, 유체 냉각 시스템은 단일 튜브, 벤트, 드레인 및 적어도 두 개의 장착 플랜지를 포함할 수 있다. 단일 튜브는 직경이 감소하는 링을 규정할 수 있다. 링은 수직으로 배향된 원뿔형 나선을 규정할 수 있다. 벤트는 튜브의 최상부 부분으로부터 연장될 수 있고 드레인은 튜브의 최하부 부분으로부터 연장될 수 있다. 벤트는 벤트 밸브와 벤트 파이프를 포함할 수 있다. 드레인은 드레인 밸브와 드레인 파이프를 포함할 수 있다. 적어도 2 개의 장착 플랜지는 제1 장착 플랜지 및 제2 장착 플랜지를 포함할 수 있다. 제1 장착 플랜지는 원뿔형 나선의 상부 링과 프레임 사이에 연결될 수 있다. 제2 장착 플랜지는 원뿔형 나선의 바닥 링과 프레임 사이에 연결될 수 있다.

일부 실시예는 실질적으로 원뿔형 코일을 규정하는 튜브를 포함하는 유체 열 교환기를 포함할 수 있다. 튜브는 열 교환기의 길이 방향 축 주위로 연장되고 길이 방향 축을 가로 지르는 방향으로 튜브의 다른 아치형 섹션으로부터 측방향으로 오프셋되는 적어도 하나의 아치형 섹션을 갖는다. 교환기는 또한 튜브의 외부 표면에 부착된 복수의 핀 및 적어도 하나의 핀은 튜브 내의 유체와 튜브에 인접한 튜브 외부 및 복수의 핀 상의 다른 유체 사이에서 열 에너지를 전달하기 위하여 유체가 튜브로 유입 및 튜브에서 유출할 수 있도록 하기 위한 튜브 상의 적어도 하나의 피팅(fitting)을 더 포함한다.

일부 실시예는 직경이 감소하는 적층 루프를 규정하는 적어도 하나의 파이프 및 적어도 하나의 파이프의 외부 표면으로부터 돌출된 핀을 포함하는 원뿔형 코일을 포함하는 유체 냉각기를 포함하는 밀봉 시스템을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 유체 냉각기는 위에서 논의된 열 교환기를 포함할 수 있다. 밀봉 시스템은 유체 냉각기에 연결된 밀봉 조립체를 더 포함한다. 유체 냉각기는 원뿔형 코일 내의 유체와 원뿔형 코일에 인접한 원뿔형 코일의 외부 및 핀의 다른 유체 사이에서 열 에너지를 전달하기 위하여 유체가 밀봉 조립체의 일부로부터의 유체를 수용하도록 구성된다.

일부 실시예는 하나 이상의 유체 밀봉을 포함하는 유체 조립체로부터 열 교환기로 유체를 전달하는 단계; 원뿔형 나선 구조의 제1 단부와 원뿔형 나선 구조의 제2 단부 사이에서 열 교환기의 원뿔형 나선 구조를 규정하는 하나 이상의 핀형 튜브를 통해 유체를 통과시키는 단계 - 원뿔형 나선 구조의 제1 부분은 직경이 원뿔형 나선 구조의 인접한 제2 부분보다 더 큼 - ; 및 적어도 하나의 핀형 튜브 내의 유체와 적어도 하나의 핀형 튜브의 외부상의 다른 유체 사이에서의 열 에너지 전달을 위해서 유체가 원뿔형 나선 구조를 통과하는 동안 유체를 냉각하는 단계를 포함하는 유체 냉각 방법을 포함할 수 있다.

본 명세서는 특히 본 개시의 실시예로서 간주되는 것을 지적하고 명백하게 주장하는 청구 범위로 결론을 내리지만, 본 개시의 실시예의 다양한 특징 및 이점은 첨부된 도면과 함께 읽을 때 본 개시의 예시적인 실시예에 대한 다음 설명으로부터 보다 쉽게 확인될 수 있다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 냉각기의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 냉각기의 온도 프로파일을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 냉각기의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 냉각기 시스템의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 냉각기 시스템의 개략도이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 핀 구성의 확대도이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 핀 구성의 확대도이다.
도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 핀 구성의 확대도이다.
도 7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 핀 구성의 확대도이다.
도 7e는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 핀 구성의 확대도이다.

본 명세서에 제시된 예시는 임의의 특정 유체 냉각기, 열 교환기 또는 그 구성 요소의 실제 외관을 의미하는 것이 아니라 단지 예시적인 실시예를 설명하기 위해 사용되는 이상화된 표현일 뿐이다. 도면이 반드시 축척에 맞는 것은 아니다. 도면간에 공통적인 요소는 동일한 숫자 지정을 유지할 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, 관계 용어의 이러한 "제1", "제2", "상부", "바닥" 등과 같은, 본 명세서 및 첨부 도면을 이해하고 명확성 및 편의를 위해 일반적으로 사용되고, 문맥상 다른 것을 명백히 나타내지 않는한, 임의의 특정 선호, 지향, 또는 순서를 함축하거나 의존하지 않는다.

본 명세서에서 사용되는 용어 "및/또는"은 하나 이상의 연관된 나열된 항목의 임의의 및 모든 조합을 의미하고 포함한다.

본원에서 사용되는 용어 "수직", "측방향", "상단", 및 "하단"은 도면에서 도시된 배향을 의미할 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, 주어진 파리미터와 관련하여 용어 "실질적으로" 또는 "약"은 주어진 파라미터, 특성 또는 조건이 예를 들어 허용 가능한 제조 공차 이내와 같은 작은 정도의 변동으로 충족된다는 것을 당업자가 이해할 정도를 의미하고 포함한다. 예를 들어, 실질적으로 충족되는 파라미터는 적어도 약 90 % 충족, 적어도 약 95 % 충족, 적어도 약 99 % 충족 또는 심지어 100 % 충족될 수 있다.

본원에서 사용되는 용어 "유체"는 임의의 유형 및 조성의 유체를 의미하고 포함할 수 있다. 유체는 액체 형태, 기체 형태 또는 이들의 조합을 취할 수 있고 또한 일부 예에서는 고체 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 유체는 본원에 기술된 바와 같이 냉각 또는 가열 공정 동안 액체 형태와 기체 형태 사이에서 전환될 수 있다.

본 개시 내용의 실시예는 예를 들어 2 개의 유체를 혼합하지 않고 하나의 유체를 다른 유체로 냉각 또는 가열하는데 사용하기 위한 열 교환기에 관한 것일 수 있다. 일부 실시예들, 예컨대 열 교환기 또는 유체 냉각기는 그러한 조립체 및 시스템으로부터 열 에너지를 발산시키는 것을 돕도록 예를 들면, 밀봉 조립체, 밸브 조립체, 펌프 등과 같은 유체 관리 조립체 및 시스템으로 구현될 수 있다

본 발명의 실시예들은 하나의 유체로부터 다른 유체로 열 전도성 물질을 통해 열을 전달함에 의해 동작하는 유체 대 유체 열 교환기(예를 들면, 유체 냉각기, 폐열 회수 유닛, 라디에이터, 증발기 등)를 포함할 수 있다. 이러한 교환기에서의 열 전달은 각 유체와 접촉하는 열 전도성 재료의 표면적을 증가시킴으로써 향상될 수 있다. 표면적의 증가는 여러 가지 방법으로 달성될 수 있다. 그러한 열교환기는 유체가 통과하는 튜브(예를 들면, 파이프, 통로, 채널 등)의 길이 또는 개수를 증가시킴에 의해 표면적의 증가를 완성할 수 있다. 예를 들면, 쉘 튜브 열 교환기에는 다중 튜브가 하나의 쉘 네에서 제공되어, 각각의 유체와 접촉하는 실질적으로 더 많은 표면을 제공한다. 핀이 튜브로 또는 튜브로부터 열을 전달하고, 차례로 열을 튜브 내의 유체에 또는 유체로부터 전달한다. 핀은 튜브 외부에 존재하는 유체와 접촉하는 표면적을 증가시킨다.

도 1은 열 교환기의 튜브(102)(예를 들어, 파이프, 호스, 도관, 통로 등)의 실시예를 도시한다. 일부 실시예에서, 상기 튜브(102)는 튜브(102)로부터 돌출하는 핀(104)(예를 들어, 플레이트)을 가질 수 있다. 핀(104)은 튜브(102)의 길이를 따라 실질적으로 균일하게(예를 들면, 실질적으로 공통의 간격으로) 이격될 수 있다. 일부 실시예에서, 핀(104)은 약 1 mm 와 약 8 mm 사이의 간격으로 이격될 수 있으며, 여기서 간격은 각각의 핀(104)의 중심으로부터 측정된다. 예를 들면, 핀(104)은 약 3mm와 약 6mm 사이, 또는 약 4mm와 약 5mm 사이에서 이격될 수 있다. 일부 실시예에서, 핀(104)은 더 많은 표면적을 생성하기 위해 작은 간격으로 이격될 수 있다. 다른 실시예에서, 핀(104)은 더 높은 점도를 갖는 유체가 핀(104) 사이를 이동할 수 있도록 더 큰 간격으로 이격될 수 있다. 일부 실시예에서, 자연적 기류(예를 들어, 바람, 스택 효과 등)의 존재는 핀 사이에서 더 작은 간격을 허용할 수 있다.

일부 실시예에서, 핀(104)은 튜브(102) 주위로 연장되는 와선형 구성(spiral configuration)을 가질 수 있으며, 여기서 2 개의 인접한 핀(104) 사이의 중간 섹션은 튜브(102)의 외부 표면과 직접 접촉할 수 있다(예를 들어, 열 전달을 돕기 위해). 도시된 바와 같이, 핀(104)은 실질적으로 환형(예를 들어, 원형) 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 핀(104)은 와선형 구성에서 실질적으로 환형 형상을 형성하기 위해 튜브(102) 주위에 권취된 재료의 긴 스트립으로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 핀(104)은 다른 형상 및 구성(예를 들어, 사각형 형상, 다각형 형상, 비 권선 형상, 아래에서 논의되는 형상 및 구성, 이들의 조합 등)을 가질 수 있다.

제1 유체(106)(예를 들면, 작동 유체, 처리된 유체, 폐루프 유체, 냉각 유체, 등)는 튜브 내에서 유동하고, 제2 유체(108)(예를 들면, 2차 냉각 유체, 주변 유체, 재생 유체, 공기, 개루프 유체 등)은 튜브(102) 및/또는 핀(104)의 외부를 따라 흐르거나 존재할 수 있다. 제2 유체(108)는 수동 및/또는 능동 방식으로 제공될 수 있다.

일부 실시예에서, 튜브(102)에 흐르는 제1 유체(106)는 예를 들어 냉매 공정, 연소 공정, 밀봉 윤활 시스템, 산업 공정 등과 같은 공정으로부터 잔류 열을 운반할 수 있다. 제1 유체(106)는 제1 유체(106)가 튜브(102)를 통해 이동함에 따라 열(예를 들면, 열 에너지)을 튜브(102)에 전달한다. 튜브(102)는 차례로 열을 제1 유체(106)로부터 튜브(102)의 외부 표면 및 핀(104)을 통해 제2 유체(108)로 전달한다. 튜브(102)의 길이가 증가함에 따라, 제1 유체(106)에서 제2 유체(108) 로 전달될 수 있는 열 에너지의 양도 공정 조건에 따라 증가할 것이다.

일부 실시예에서, 필요한 양의 열을 방출하는 데 필요한 길이는 엄청날 수 있다. 일부 시스템은 1 미터와 10 미터 사이의 길이를 필요로 한다. 직선 파이프에서의 이러한 길이는 많은 응용 분야에서 주어진 공간과 유지 관리 요구 사항을 고려할 때 금지될 수 있다. 예를 들어, 산업 응용 분야에서는 장비를 위한 공간은 장비의 양과 장비가 위치되는 영역에서의 제한된 공간으로 인해 종종 제한된다. 일부 예에서, 파이프는 바닥 공간을 줄이기 위해 수직으로 배치될 수 있다; 그러나 이로 인해 사다리, 비계 또는 기타 접근성 도구 없이는 도달할 수 없는 계측 및 제어가 발생할 수 있다.

튜브(102)는 추가 길이를 유지하면서 열 교환기에 의해 소비되는 공간의 양을 줄이기 위해 비-선형 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 튜브(102)는 핀 플레이트 열 교환기(예를 들어, 자동차 라디에이터, 온수 가열 코일, 냉수 냉각 코일 등)의 튜브와 같이 앞뒤로 직조할 수 있다. 튜브(102)가 앞뒤로 직조될 때 추가 요인이 열 교환기의 효율에 영향을 미치기 시작한다. 예를 들어, 튜브(102)가 앞뒤로 직조될 때 날카로운 굴곡(sharp bend)은 시스템에서 추가적인 배압(back pressure)을 생성한다. 일부 응용에서, 추가 배압은 유동을 감소시키고 유체가 열 교환기 내에서 소비하는 시간을 연장하기 위해 바람직할 수 있다. 저압 시스템과 같은 다른 응용 분야에서는 추가 배압으로 인해 추가 문제가 발생할 수 있다. 추가적으로, 핀(104)은 종종 서로 직접 접촉하거나 또는 복수의 위치에서 튜브(102)와 접촉하는 단일 핀(104)일 수 있고, 따라서 튜브(102)의 상이한 부분들 사이에서 열을 전달한다. 위의 관점에서 볼 때, 핀 플레이트 교환기는 종종 제1 유체(106)로부터 제2 유체(108)로 열을 효율적으로 전달하기 위해 핀 플레이트 교환기를 통한 제2 유체(108)의 강제 흐름을 필요로 한다.

일부 실시예에서, 튜브(102)는 예를 들어 곡선, 와선형, 루프형, 동심원 또는 나선형 코일과 같은 적층형 링으로 형성될 수 있다. 나선형 코일은 핀 플레이트에 있는 날카로운 굴곡을 제거한다. 그러나 추가 요인은 핀 플레이트 열 교환기와 나선형 코일 모두에서 열 교환기의 효율성에 여전히 영향을 미칠 수 있다. 예를 들면, 상기 튜브(102)의 일부로부터 제2 유체(108)로 열을 발산함에 따라, 이는 튜브(102)의 인접 부분으로부터의 열 전달에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 나선형 코일에서, 링은 하나 위에 그 다음 하나가 적층될 수 있다. 일부 실시예에서, 하부 링의 튜브(102)로부터 제2 유체(108)로 열을 방출함에 따라, 열은 제2 유체(108)를 통해 스택 내의 다음 또는 인접 링을 향하여 위로 방출할 수 있고, 따라서 인접 링을 가열하고, 링을 규정하는 튜브(102)의 부분으로부터 발산될 수 있는 열의 양을 감소시킨다. 열이 제2 유체를 통해 위로 전달됨에 따라, 결국 제2 유체와 제1 유체 사이의 온도 차이가 두 유체 사이의 효율적인 열 전달을 유지하기에 충분하지 않은 지점에 도달된다.

도 2는 유체 열 교환기(200)의 실시예를 도시한다. 일부 실시예에서, 유체 열 교환기는 여기에서 논의된 하나 이상의 파이프 또는 튜브의, 핀 구성과 같은 유사한 특징부를 포함할 수 있는, 파이프(202)의 표면으로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 핀(204)을 갖는 파이프(202)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 파이프(202)는 유체 냉각 시스템(도 5 및 6 참조)으로의 연결을 위하여 파이프의 끝단에 파이프 연결부(216)(예를 들어, 커플링, 유니온, 유전체 유니온, 니플, 부싱, 이중 탭 부싱, 플랜지 연결, 압축 피팅 등)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 파이프 연결부(216)는 유체 열 교환기(200)의 양단에 대향 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 파이프 연결부(216)는 유체 열 교환기(200)의 일 단부, 측면 또는 심지어 중간 부분에 위치될 수 있으며, 여기서 파이프(202)의 적어도 일부분은 제1 파이프 연결부(216)로부터 연장하고 제1 파이프 연결부(216)에 인접하게(예를 들면, 이웃하게) 위치된 제2 파이프 연결부(216)로 되돌아갈 수 있다(예를 들면, 실질적으로 평행한 방식으로 실질적으로 동일한 경로를 가로질러 복귀함).

일부 실시예에서, 파이프(202)는 복수의 적층된 링(210)(예를 들어, 루프, 후프 등)을 규정할 수 있다. 복수의 적층된 링(210)은 인접 적층 링(210)과는 상이한 치수를 보이는 하나 이상의 링을 포함할 수 있다(예를 들면, 적층된 링(210)의 적어도 일부는 인접 적층된 링(210)으로부터 오프셋됨). 예를 들면, 적어도 일부의 적층된 링(210)은 인접 적층된 링(210)으로부터 (예를 들면, 유체 열 교환기(200)의 길이방향 축 또는 중심선에 가로지르는 측방향으로, 여기서 적층된 링(210)은 길이 방향 축 주위로 연장됨) 오프셋될 수 있다. 도시된 것처럼, 복수개의 적층된 링(210)은 점차 직경이 증가 또는 감소하는 곡선 또는 환형(예를 들면, 원형) 형상으로 형성될 수 있으며, 복수개의 적층된 링(210)은 원뿔 형상을 규정한다(예를 들면, 원뿔형 코일, 원뿔형 나선,원뿔형 와선 등). 복수의 적층된 링(210)의 직경을 감소시키는 것은 열 에너지가 주변 환경으로 전달되기 보다는 인접한 적층된 링(210) 사이에서 의도하지 않거나 바람직하지 않은 방식으로 전달될 가능성을 감소시킴으로써 열 교환기의 효율을 증가시킬 수 있다.

일부 실시예에서, 적층된 링(210)은 상이한 형상(예를 들어, 환형, 타원형, 직사각형, 다각형, 사변형, 정사각형, 삼각형, 육각형 등)을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 상이한 치수는 예를 들어 측면의 길이, 고도, 대각선, 변심거리(apothem), 반경 등일 수 있다.

일부 실시예에서, 적층된 링(210)은 인접한 링이 여전히 서로로부터 적어도 부분적으로 오프셋되는 다른 형상을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 링(예를 들어, 링(212, 213, 214))의 직경은 각각의 인접한 적층 링(210) 사이에서 증가 및 감소 하여 정상적인 원뿔 형상이 아닌 물결 형상을 규정할 수 있다.

일부 실시예에서, 적층된 링(210)은 제한된 공간에서 상당히 더 긴 파이프가 사용될 수 있도록 할 수 있다. 예를 들어, 파이프(202)는 예를 들어 약 6 미터와 12 미터 사이와 같이 약 4 미터와 15 미터 사이의 길이일 수 있다. 파이프(202)가 적층된 링(210)에 형성될 때, 유체 열 교환기(200)의 치수는 예를 들면 높이가 1m 미만, 직경이 0.5 m 미만일 수 있다.

일부 실시예에서, 적층형 링(210)은 약 15°와 약 50°사이 또는 약 20°와 약 30°사이와 같은, 약 10°내지 약 90°사이의 정점 각도(예를 들어, 적층형 링(210)에 접하는 2 개의 라인 사이의 각도가 원뿔형 스택의 중심 축상에서 수렴 함)를 갖는 원뿔 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 적층된 링(210) 내의 개별 링들 사이의 간격과 링(210)의 직경 변화의 비율은, 예컨대 약 5:1과 약 10:1 사이 또는 약 7:1 과 같은, 약 1:1과 약 12:1 사이일 수 있으며, 여기서 첫 번째 숫자는 간격이고 두 번째 숫자는 직경의 변화이다.

일부 실시예에서, 파이프(202)는 약 15mm와 약 25mm 사이, 또는 약 19mm 와 같이 약 8mm와 약 84mm 사이의 직경을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 파이프(202)의 두께는 2.5 mm와 약 4 mm 사이와 같은 약 1mm와 약 5mm 사이일 수 있다. 일부 실시예에서, 핀(204)은 파이프(202)로부터의 파이프(202)의 직경보다 작은 높이로 확장할 수 있다. 예를 들어, 핀은 약 7mm와 약 12mm 사이, 또는 약 10mm와 같이 약 2mm와 약 20mm 사이의 높이로 연장될 수 있다.

일부 실시예에서, 파이프(202)는 열 전도성 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 파이프(202)는 구리, 알루미늄, 스테인리스 강, 탄소강, 청동, 황동, 티타늄 또는 기타 금속 합금으로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 파이프(202)는 예를 들어 스테인리스 강, 크롬, 니켈, 철, 구리, 텅스텐 및 티타늄과 같은 열전도성이기도 한 내식성 재료로 형성될 수 있다.

일부 실시예에서, 핀(204)은 열 전도성 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 핀(204)은 구리, 알루미늄, 스테인리스 강, 탄소강, 청동, 황동, 티타늄 또는 기타 금속 합금으로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 핀(204)은 파이프(202)와 동일한 재료로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 핀(204)은 파이프(202)와 다른 재료로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 핀(204)은 압출, 몰딩, 롤링 등에 의해 파이프(202)의 일부로서 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 핀(204)은 파이프(202)와 별도로 형성되고 거기에 부착될 수 있다. 핀(204)은 예를 들어 납땜, 용접(예를 들어, 아크 용접, 레이저 용접, 전기 저항 용접, 산소 연료 용접 등), 브레이징, 접착제 등의 공정을 통해 부착될 수 있다.

도 7a 내지 7e는 본 개시의 일부 실시예에 따른 파이프 및 핀 구성을 도시한다. 예를 들어, 핀(204)은 도 7a에 도시된 것처럼 핀들(204) 사이의 간격을 규정할 수 있는 인터페이스 표면(704)(예를 들면, 플랜지)을 포함할 수 있다. 인터페이스 표면(704)은 파이프(202)의 표면과 인터페이싱하기 위해 실질적으로 평탄한 면을 형성하는 핀(204)로부터 실질적으로 수직으로 연장될 수 있다.

일부 실시예에서, 인터페이스 표면(704)은 도 7b에 도시된 바와 같이 n 개의 인터로킹 선반(interlocking shelf; 706)을 포함할 수 있다. 인터로킹 선반(706)은 핀(204)을 인접 핀(204)에 고정할 수 있다. 도시된 바와 같이, 인터로킹 선반(706)은 핀(204)이 다른 인접한 핀(204)을 지지 및/또는 고정하도록 할 수 있다.

일부 실시예에서, 파이프는 도 7c에 도시된 바와 같이 불연속적인 특징부(예를 들어, 널링 표면(knurled surface; 708))를 포함할 수 있다. 널링 표면(708)은 핀(204)의 인터페이스 표면(704)과 인터페이스할 수 있다. 일부 실시예에서, 널링 표면(708)은 파이프의 표면을 따라 측면 운동을 실질적으로 제한하거나 방지하는 인터페이스 표면(704)을 고정할 수 있다.

일부 실시예에서, 핀(204)과 파이프(202) 사이의 인터페이스는 도 7d에 도시된 바와 같이 텅 및 그루브 인터페이스(예를 들어, 하프 랩 조인트, 도브테일 조인트)일 수 있다. 도시된 바와 같이, 파이프(202)는 그루브(710)를 포함할 수 있다. 핀(204)은 그루브(710) 내에 끼워질 수 있는 상보적인 베이스(712)(예를 들어, 장부촉(tongue), 장부(tenon))를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상보적인 베이스(712)는 억지 끼워 맞춤(interference fit)(예 : 압축 맞춤, 프레스 맞춤, 마찰 맞춤)에 의해 그루브(710) 내에 고정될 수 있다. 일부 실시예에서, 상보적인 베이스(712) 및 그루브(710)는 느슨한 끼워 맞춤(loose fit)될 수 있고, 여기서 그루브(710)는 열 팽창을 용이하게 하고 상이한 팽창율 등을 수용하기 위해 그루브 (710) 내에서 (예를 들어, 따라) 운동을 허용하면서 파이프(202)의 표면을 따른 횡방향 이동을 실질적으로 방지할 수 있다.

일부 실시예에서, 핀(204)은 파이프(202)로부터 압출되거나 롤링될 수 있다.

일부 실시예에서, 핀(204)은 도 7e에 도시된 바와 같이 파이프가 삽입될 수 있는 별도의 슬리브 재료(714)(예를 들어, 연속 재료)로부터 압출되거나 롤링될 수 있다. 파이프(202)와 슬리브(714) 재료 간의 인터페이스는 억지 끼워맞춤될 수 있다. 일부 실시예들에서, 파이프(202)와 슬리브 재료(714) 사이의 인터페이스(202)는 파이프(202)의 표면 상에 또는 슬리브 재료(714)의 표면 중 적어도 하나 상에 널링된 표면을 포함할 수 있다.

도 3은 유체 열 교환기(200)의 온도 프로파일을 도시한다. 도시된 바와 같이, 제1 유체(206)는 파이프(202) 내에서 흐를 수 있다. 제2 유체(208)는 파이프(202)의 외부에 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 유체(208)는 주변 공기일 수 있다. 다른 실시예에서, 제2 유체(208)는 예를 들어 물, 오일 또는 다른 냉각제와 같은 다른 유체일 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 적층된 링(210)은 원뿔 형상이 실질적으로 수직이 되도록 배열될 수 있다. 일부 실시예에서, 가장 큰 링(212)은 바닥에 위치할 수 있고, 가장 작은 링(214)은 원뿔 형상의 상부에 위치할 수 있다(예를 들어, 도 3에 도시된 수직 방향으로). 다른 실시예에서, 원뿔 형상은 원뿔 형상의 상부에 가장 큰 링(212)이 있고 원뿔 형상의 바닥에 가장 작은 링(214)이 있는 것으로 반전될 수 있다. 다른 실시예에서, 원뿔 형상은 적층 방식으로 상기 구성을 반복하는 것을 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 제1 유체(206)는 다른 프로세스로부터 열 에너지를 운반할 수 있다. 제1 유체(206)의 열 에너지는 자연 대류 또는 수동 대류를 통해 제2 유체(208) 상의 흐름을 유도할 수 있다. 제2 유체(208)는 차가운 유체(208a)로서 원뿔 형상의 바닥에 들어갈 수 있다. 열이 차가운 유체(208a)로 전달됨에 따라, 차가운 유체(208a)는 차가운 유체(208a) 보다 낮은 밀도를 가지고 차가운 유체(208a)에 대해 상부 방향으로 일반적으로 이동하려는 따뜻한 유체(208b)(예를 들면, 차가운 유체(208a) 이상의 온도를 갖는 따뜻한 유체(208b))로 전환될 수 있다. 따뜻한 유체(208b)의 상향 이동은 원뿔 형상을 통한 자연스러운 흐름을 생성할 수 있다. 따뜻한 유체(208b)는 원뿔 형상의 내부에서 원뿔 형상의 외부로 자연스럽게 이동하고 위쪽으로 계속 이동할 것이다. 이 움직임은 원뿔 형상 내부에 저압 용적을 생성할 수 있고, 이는 차례로 원뿔 형상의 바닥을 통해 차가운 유체(208a)를 끌어당겨, 따뜻한 유체(208b)로 전환된 유체를 교체한다.

일부 실시예에서, 원뿔형 또는 다른 오프셋 형상은 복수의 적층된 링(210)의 상부 링에 대한 복수의 적층된 링(210)의 하부 링의 효과를 감소시킬 수 있다(예를 들어, 하나 이상의 하부 링에 인접한 상부 링에 대한 하부 링의 가열 효과를 감소). 예를 들어, 자연 대류는 하부 링의 상부면으로부터 상부 링의 하부면까지 대신에 원뿔 형상 내부로부터 원뿔 형상 외부로 복수의 링(210) 사이의 공간을 통해 제2 유체(208)의 흐름(예를 들어, 적어도 부분적 측면 흐름)을 유도할 수 있다. 차가운 유체(208a)가 원뿔 형상의 내부 부분 전체를 통해 실질적으로 균일한 온도일 수 있고 차가운 유체(208a)가 실질적으로 균일한 속도로 복수의 링(210) 사이의 공간을 통해 끌어 당겨질 수 있으므로, 유도된 흐름은 상부 링 및 하부 링 모두로부터 실질적으로 유사한 속도로 열을 제거할 수 있다.

도 4는 열 교환기(300)의 실시예를 도시한다. 도시된 것처럼, 열 교환기(300)는 복수의 튜브(302)를 포함할 수 있다(예를 들면, 여기에서 논의되는 하나 이상의 파이프 또는 튜브의 핀 구성과 같은 유사한 특징을 포함할 수 있는 2, 3, 4, 5 또는 그 이상의 튜브(302)). 예를 들면, 열 교환기(300)는 제1 튜브(302a) 및 제2 튜브(302b)를 포함할 수 있다. 튜브(302)는 복수의 링(310)을 규정할 수 있다. 일부 실시예에서, 링(310)은 제1 튜브(302a)로 규정된 하나의 링과 제2 튜브(302b)로 규정된 다음 링이 교호할 수 있다. 제1 및 제2 튜브(302a, 302b)는 코일형 경로를 따라 실질적으로 평행한 방식으로 나란히 연장함으로써 원뿔형 구조를 규정할 수 있다.

일부 실시예에서, 제1 튜브(302a)로 규정된 제1 링(312)은 복수의 링(310) 중 가장 큰 직경을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 튜브(302b)로 규정된 제2 링(313)은 제1 링(312)과 동일한 직경일 수 있다. 다른 실시예에서, 제2 링(313)은 제1 링(312)보다 작은 직경을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 튜브(302a)로 규정된 제3 링(314)은 제1 링(312) 및 제2 링(313) 모두보다 작은 직경을 가질 수 있다. 이러한 오프셋 링(310)의 패턴은 열 교환기(300)의 길이 또는 길이 방향 축을 따라 연장할 수 있다.

도시된 바와 같이, 복수의 튜브(302)는 제1 매니폴드(320) 및 제2 매니폴드(322)에서 연결될 수 있다. 제1 매니폴드(320) 및 제2 매니폴드(322)는 복수의 튜브(302)가 병렬로 작동할 수 있게 하는 튜브(302) 사이의 공통 통로를 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 병렬 작동은 만곡된 튜브(302)의 실제 길이를 감소시킴으로써 열 교환기(300)에 의해 야기되는 배압(back pressure)을 감소시킬 수 있다. 배압의 감소는 증가된 열 전달을 위해 더 작은 직경을 갖는 튜브(302)의 사용을 가능하게 할 수 있다. 일부 실시예에서, 병렬 작동은 튜브(302a, 302b)의 실제 길이가 더 짧은 복수의 튜브(302)의 긴 유효 길이를 초래할 수 있다. 예를 들어, 개별 튜브(302a, 302b)가 각각 길이 6m인 경우, 열 교환기의 유효 길이는 약 12m일 수 있다.

튜브(302a, 302b)가 공통 파이프 연결부(316)와 실질적으로 평행한 구성을 나타내지만, 다른 실시예에서, 튜브(302a, 302b)는 그렇지 않으면 서로 얽혀있을 수 있다(예를 들어, 겹치는 구성으로 꼬인 별도 파이프 연결부, 대칭 와선형 구성, 기타).

일부 실시예에서, 개별 튜브(302a, 302b)는 서로 분리될 수 있다. 예를 들어, 제1 튜브(302a)는 제1 유체 소스에 연결될 수 있고, 제2 튜브(302b)는 제2 유체 소스에 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 유체 소스 및 제2 유체 소스는 동일한 유체 저장소 또는 열 소스에 연결될 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 유체 소스 및 제2 유체 소스는 동일한 시스템의 별도의 유체 저장소 또는 열원에 연결될 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 유체 소스 및 제2 유체 소스는 환경 조건 또는 공간 고려 사항을 이유로 (예를 들면, 열 교환기(300)로 진입하거나 나오는 동안) 열 교환기(300)의 공통 위치로 라우팅되는 상이한 시스템에 연결될 수 있다.

도 5는 액체 냉각 시스템(450)의 일부로서의 열 교환기(400)의 실시예를 도시한다.

열 교환기(400)의 튜브(402)는 실질적으로 튜브(402)의 전체 길이를 따르는 핀(404)을 포함하며, 이는 본 명세서에서 논의되는 하나 이상의 파이프 또는 튜브의 핀 구성과 같은 유사한 특징을 포함할 수 있다. 튜브(402)는 감소/증가하는 직경의 일련의 루프(410)를 규정할 수 있다. 일부 실시예에서, 유체 냉각 시스템(450)은 프레임(452)을 포함할 수 있다. 유체 냉각 시스템(450)은 열 교환기(400)의 상단 루프(414)에 연결될 수 있는 상단 연결 지점(454)(예를 들어, 플랜지, 브래킷, 지지대 등)을 포함할 수 있다. 유체 냉각 시스템(450)은 열교환기의 바닥 루프(412)에 연결될 수 있는 바닥 연결 지점(456)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 일련의 루프(410)는 장비 이동 및 작동으로 인한 일부 진동 및 충격을 이동하고 흡수하도록 구성(예를 들어, 프레임(452)에 장착됨)될 수 있다. 예를 들어, 추가 연결 지점은 열 교환기의 피로 파괴를 방지하기 위해 일련의 루프의 이동을 제한하기 위해 일련의 루프(410) 내의 추가 루프에서 열 교환기에 프레임을 연결할 수 있다.

일부 실시예에서, 벤트(458)가 열 교환기(400) 상의 높은 지점(예를 들어, 최고점, 상부 등)에 위치될 수 있다. 벤트(458)는 벤트 밸브(460) 및 벤트 파이프(462)를 포함할 수 있다. 벤트 밸브(460)는 벤트 파이프(462)를 통해 유체 냉각 시스템(450)으로부터 공기를 배출하도록 개방될 수 있다.

일부 실시예에서, 드레인(464)은 열교환기(400)의 낮은 지점(예를 들어, 최하부 지점, 바닥 등)에 위치할 수 있다. 드레인(464)은 드레인 밸브(466) 및 드레인 파이프(468)를 포함할 수 있다. 드레인 밸브(466)는 유지, 수리 또는 제거를 위해 유체 냉각 시스템(450)으로부터 유체를 제거하기 위해 개방될 수 있다.

도시된 바와 같이, 유체 냉각 시스템(450)은 냉각 유체의 온도가 변화함에 따라 냉각 유체의 용적 변화를 수용하기 위해 팽창 탱크(406)(예를 들어, 블래더, 다이어프램 등)를 포함할 수 있다.

다시 도 4를 참조하여, 일부 실시예는 복수의 튜브(302) 및 복수의 튜브(302)를 연결하는 매니폴드(320, 322)를 포함할 수 있다. 벤트(360)는 상부 매니폴드(322)에 포함될 수 있고/있거나 드레인(364)이 하부 매니폴드(320)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 벤트(360)는 스프링 밸브, 블리드 스크류, 블리드 포트, 플러그 또는 벤트 파이프 및 밸브 조합일 수 있다. 일부 실시예에서, 드레인(364)은 바닥 매니폴드(320)에 포함될 수 있다. 드레인(364)은 스프링 밸브, 블리드 스크류, 블리드 포트, 플러그 또는 드레인 파이프 및 밸브 조합일 수 있다.

도 6은 유체 냉각 시스템(600)의 개략도를 도시한다. 일부 실시예에서, 유체 냉각 시스템은 기계적 또는 펌프 밀봉(602)(예를 들어, 샤프트 밀봉, 이중 밀봉, 이중 가압 밀봉 등)에 연결될 수 있다. 펌프 시일(602)은 펌프가 작동 중일 때 상당한 양의 열을 발생시킨다. 일부 실시예에서, 펌프 시일(602)은 펌프 시일(602)의 유체 플러시(fluid flush)를 위해 펌프 시일(602)을 통해 냉각 유체를 이동시키기 위한 펌프 링(604)(예를 들어, 반경 흐름 펌핑 링 또는 축 흐름 펌핑 링)을 포함할 수 있다. 펌프 시일(602)의 유체 플러시는 펌프 시일(602)로부터 열을 제거할 수 있고 또한 펌프 시일(602)을 윤활할 수 있다.

일부 실시예에서, 유체 냉각 시스템(600)은 폐루프 시스템일 수 있다. 예를 들어, 냉각 유체가 위험하거나 또는 독성이 있거나, 고 증기압을 가지거나, 특수 첨가제(예를 들어, 글리콜, 스케일 방지제 등)를 가지거나 및/또는 펌핑된 유체가 냉각 및/또는 윤활 시일에 좋지 않은(예를 들면, 더럽고, 연마성 또는 중합성 유체) 경우에 폐루프 시스템이 필요하다. 냉각 유체는 펌핑된 유체로부터 완전히 분리될 수 있다. 폐루프 시스템은 냉각 유체의 온도가 변함에 따라 냉각 유체의 용적 변화를 수용하기 위해 팽창 탱크(606)(예를 들어, 블래더, 다이어프램 등)를 포함할 수 있다. 유체 냉각 시스템(600)은 시스템(예를 들어, 원뿔형 코일(608)을 통과할 때 냉각 유체로부터)으로부터 열을 제거하기 위한 원뿔형 코일(608)(예를 들어, 여기에서 논의된 것과 유사함)을 포함할 수 있다. 유체 냉각 시스템(600)은 또한 유지 보수, 수리 또는 교체 프로세스를 위해 시스템에 유체를 제거하고 추가하기 위한 벤트(610) 및 드레인(612)을 포함할 수 있다.

본 개시의 실시예는 구현되는 경우보다 효율적인 패시브 열교환기 시스템을 제공할 수 있다. 실시예는 열을 보다 효율적으로 제거하기 위해 2차 냉각 매체에서 자연 대류를 유도할 수 있다. 패시브 열교환기는 필요한 하드웨어의 양이 줄어들고 유지 보수가 필요한 움직이는 부품의 양이 줄어들기 때문에 추가적인 비용 절감 이점을 제공할 수 있다.

일부 실시예는 열 교환기의 상단 및 하단에 존재할 수 있는 모든 기기 및 제어 장치에 쉽게 접근할 수 있도록 유지하면서 열교환기의 유효 길이를 늘릴 수 있다. 증가된 유효 길이는 열교환기의 효율성을 증가시킬 수 있으며, 컴팩트한 디자인은 바닥 공간이 프리미엄 상품인 산업에서 공간 절약 이점을 제공할 수 있다.

본 개시가 특정 예시된 실시예들과 관련하여 본 명세서에서 설명되었지만, 당업자는 그것이 그렇게 제한되지 않음을 인식하고 이해할 것이다. 오히려, 예시된 실시예에 대한 많은 추가, 삭제 및 수정이 법적 등가물을 포함하여 이후 청구되는 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 또한, 일 실시예의 특징은 다른 실시예의 특징과 결합될 수 있지만, 본 발명자들에 의해 고려되는 바와 같이 본 개시의 범위 내에 여전히 포함된다.

Claims (20)

1. 유체 열 교환기로서:
   실질적으로 원뿔형 코일을 규정하는 튜브 - 상기 튜브는 상기 유체 열 교환기의 길이 방향 축 주위로 연장하고, 상기 튜브는 길이 방향 축을 가로 지르는 방향으로 튜브의 다른 아치형 섹션으로부터 측방향으로 오프셋되는 적어도 하나의 아치형 섹션을 가짐 - ; 및
   상기 튜브의 외부 표면에 부착된 복수의 핀; 및
   튜브 내의 유체와 튜브에 인접한 튜브 외부 및 복수의 핀 상의 다른 유체 사이에서 열 에너지를 전달하기 위하여 유체가 상기 튜브로 유입하고 또한 상기 튜브에서 유출할 수 있도록 튜브에 결합된 적어도 하나의 피팅(fitting)
   을 포함하는 유체 열 교환기.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 원뿔형 코일은 제1 루프 및 제2 루프를 포함하고, 상기 제1 루프는 제2 루프의 대응하는 치수보다 큰 치수를 갖는, 유체 열 교환기.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 제1 루프 및 상기 제2 루프는 원형 형상을 갖는, 유체 열 교환기.
4. 청구항 2에 있어서, 상기 제2 루프의 대응하는 치수 및 상기 제1 루프의 치수 보다도 작은 치수를 갖는 제3 루프를 더 포함하는, 유체 열 교환기.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 핀은 상기 튜브 주위에 와선형(spiral) 구성으로 존재하는, 유체 열 교환기.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 핀은 튜브의 길이를 따라 균일하게 이격되는, 유체 열 교환기.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 핀은 상기 튜브의 외부 표면으로부터 상기 튜브의 직경보다 작은 거리로 연장되는, 유체 열 교환기.
8. 청구항 1에 있어서, 상기 튜브의 제1 단부는 원뿔형 코일의 제1 길이 방향 단부에 위치되고, 상기 튜브의 제2 단부는 원뿔형 코일의 대향하는 제2 길이 방향 단부에 위치되고, 여기서 적어도 하나의 피팅 중 제1 피팅은 제1 단부에 위치되고, 적어도 하나의 피팅 중 제2 피팅은 제2 단부에 위치되는, 유체 열 교환기.
9. 청구항 1에 있어서, 실질적으로 원뿔형 코일을 규정하는 다른 튜브를 더 포함하고, 상기 튜브 및 상기 다른 튜브는 서로 인접한 유사한 경로를 따라 연장되는, 유체 열 교환기.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 튜브 및 상기 다른 튜브는 원뿔형 코일의 제1 길이 방향 단부에 있는 제1 공통 피팅 및 원뿔형 코일의 대향하는 제2 길이 방향 단부에 있는 제2 공통 피팅에 연결되는, 유체 열 교환기.
11. 밀봉 시스템으로서:
    감소하는 직경의 적층된 루프를 규정하는 적어도 하나의 파이프를 포함하는 원뿔형 코일; 및
    적어도 하나의 파이프의 외부 표면으로부터 돌출된 핀
    을 포함하는 유체 냉각기; 및
    상기 유체 냉각기에 연결된 밀봉 조립체 - 상기 유체 냉각기는 원뿔형 코일 내의 유체와 원뿔형 코일에 인접한 원뿔형 코일의 외부 및 핀 상의 다른 유체 사이에서 열 에너지를 전달하기 위하여 밀봉 조립체의 일부분으로부터 유체를 수용하도록 구성됨 -
    을 포함하는 밀봉 시스템.
12. 청구항 11에 있어서, 상기 밀봉 조립체는 펌프를 포함하는, 밀봉 시스템.
13. 청구항 11에 있어서, 적어도 하나의 파이프는 적층된 루프를 규정하는 적어도 2개의 파이프를 포함하는, 밀봉 시스템.
14. 청구항 13에 있어서, 적어도 2개의 파이프의 적어도 하나의 단부 상에 적어도 하나의 매니폴드 연결부를 더 포함하는, 밀봉 시스템.
15. 청구항 11에 있어서, 상기 유체 냉각기는:
    벤트 밸브 및 벤트 파이프를 포함하는 원뿔형 코일의 최상부 부분에 있는 벤트;
    드레인 밸브 및 드레인 파이프를 포함하는 원뿔형 코일의 최하부 부분에 있는 드레인; 및
    적어도 2개의 장착 플랜지 - 제1 장착 플랜지는 원뿔형 코일의 상부 링을 프레임에 연결하고, 제2 장착 플랜지는 원뿔형 코일의 하부 링을 프레임에 연결함 -
    를 더 포함하는, 밀봉 시스템.
16. 청구항 15에 있어서, 상기 벤트 밸브와 상기 드레인 밸브 사이의 거리는 1 미터보다 적은, 밀봉 시스템.
17. 청구항 16에 있어서, 원뿔형 코일은 약 6 미터와 약 15 미터 사이의 길이를 갖는 단일 튜브를 포함하는, 밀봉 시스템.
18. 청구항 11에 있어서, 적어도 하나의 파이프와 핀 사이의 인터페이스는 인접한 핀들 사이에서 연장되는 플랜지, 핀들 사이의 인터로킹 인터페이스, 인접한 핀들 사이의 널링 인터페이스(knurled interface), 텅(tongue) 및 그루브 인터페이스, 또는 인접한 핀들 사이의 연속 인터페이스 중 적어도 하나를 포함하는, 밀봉 시스템.
19. 유체 냉각 방법에 있어서, 상기 방법은:
    하나 이상의 유체 밀봉을 포함하는 유체 조립체로부터 열 교환기로 유체를 전달하는 단계;
    원뿔형 나선 구조의 제1 단부와 원뿔형 나선 구조의 제2 단부 사이에서 열 교환기의 원뿔형 나선 구조를 규정하는 적어도 하나의 핀형 튜브를 통해 상기 유체를 통과시키는 단계 - 원뿔형 나선 구조의 제1 부분은 원뿔형 나선 구조의 인접한 제2 부분 보다 큰 직경을 가짐 - ; 및
    적어도 하나의 핀형 튜브 내의 유체로부터 적어도 하나의 핀형 튜브의 외부 상의 다른 유체로의 열 에너지 전달을 위해서 유체가 원뿔형 나선 구조를 통과하는 동안 유체를 냉각하는 단계를 포함하는, 방법.
20. 청구항 19에 있어서, 상대적으로 더 따뜻한 유체의 상기 열 교환기를 통한 상기 열 교환기의 상부 부분에 있는 상대적으로 더 차가운 유체로의 흐름을 위로 유도하기 위해 상기 열 교환기의 바닥 부분에 상대적으로 따뜻한 유체를 공급함으로써 상기 열 교환기를 통해 유체를 수동적으로 대류시키는 단계를 더 포함하는 방법.

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