KR20210120997A - 다수의 유체를 냉각시키기 위한 열교환기 - Google Patents

Abstract

베이스 플레이트에 결합되는 중첩형 쉘들의 스택을 구비한 열교환기는 스택을 통해 연장되는 2개의 냉매 매니폴드 및 4개의 유체 매니폴드를 포함한다. 냉매 매니폴드들은 적층 방향으로 스택의 전체 길이를 통해 연장된다. 2개의 유체 매니폴드는 적층 방향을 따라 스택의 일 단부로부터 중간 위치로 연장되고, 다른 2개의 유체 매니폴드는 스택의 타 단부로부터 중간 위치로 연장된다. 유체 전달 도관들이 스택의 반대편에 있는 베이스 플레이트의 면으로부터 베이스 플레이트의 반대편에 있는 스택의 단부의 유체 매니폴드들로 스택을 통해 연장되어, 스택의 단부의 유체 매니폴드들 사이에 연장되는 유체 유동 경로들로/로부터 유체를 전달한다.

Description

다수의 유체를 냉각시키기 위한 열교환기

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2018년 11월 27일에 출원된 미국 가출원 번호 62/771,769의 우선권을 주장하며, 이의 내용은 전체가 본원에 참조로 포함된다.

본 발명은 액체-액체 열교환기, 특히 1개의 액체 냉매 유동과 2개 이상의 액체 유동 사이에 열을 전달하는 열교환기에 관한 것이다. 이러한 유형의 열교환기는 오일 쿨러를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

유체의 온도를 최소 임계치 위로, 최대 임계치 아래로, 또는 최소 및 최대 임계치에 의해 경계지어지는 바람직한 범위 내로 조절하는 열교환 시스템이 알려져 있다. 이와 같은 열교환 시스템은 통상적으로 1개 이상의 열교환기를 포함한다. 차량 동력 전달 장치는 특히 냉매, 엔진 오일, 변속기 오일 등과 같은 작동 유체의 온도를 적절히 조절하기 위해 이와 같은 열교환 시스템을 필요로 한다.

예를 들어 자동차 응용을 위한 액냉 오일 쿨러와 같이 중첩형(nested) 플레이트들의 스택으로 구성되는 열교환기가 알려져 있다. 이와 같은 오일 쿨러는 종종 비교적 강성의 장착 플레이트로 구성되고, 적어도 1개의 유체(통상적으로, 오일)의 유입구 및/또는 토출구가 베이스 플레이트를 관통하는 것이 유리할 수 있다.

경우에 따라, 2개 이상의 유체 유동, 예를 들어 2개 이상의 상이한 및/또는 유압 분리된 오일 유동을 냉각시키기 위해 단일 열교환기를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 이와 같은 경우, 열교환기 내의 유동 경로들과 각각의 유체 유동을 위한 요망된 유입구 및 토출구 위치들 사이에 다수의 유체 유동을 라우팅하는 것이 복잡해져서, 증가된 비용 및/또는 감소된 열전달 효율을 초래할 수 있다.

본 발명의 적어도 하나의 목적은, 열교환기 내의 유체 유동 경로들과 유체 유입구 및 토출구 사이의 유체들의 라우팅을 개선하는, 1개의 액체 냉매 유동과 2개 이상의 유체 사이에 열을 전달할 수 있는 열교환기를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 적어도 일부 구현예에 따르면, 베이스 플레이트에 결합되는 중첩형 쉘들의 스택을 구비한 열교환기는 스택을 통해 연장되는 2개의 냉매 매니폴드 및 4개의 유체 매니폴드를 포함한다. 냉매 매니폴드들은 베이스 플레이트가 장착되는 제1 단부에서 캡 플레이트가 스택에 결합되는 제2 단부까지 적층 방향으로 스택의 전체 길이를 통해 연장된다. 2개의 유체 매니폴드는 적층 방향을 따라 제1 단부로부터 중간 위치로 연장되고, 다른 2개의 유체 매니폴드는 제2 단부로부터 중간 위치로 연장된다.

냉매 매니폴드들은 스택의 중첩형 쉘들 사이에 형성되는 냉매 유동 경로들에 의해 스택 내에서 유체 연결된다. 유체 유동 경로들은 또한 스택의 중첩형 쉘들 사이에 형성되며 냉매 유동 경로들과 상호 배치된다(interleaved). 제1 단부로부터 중간 위치로 연장되는 2개의 유체 매니폴드는 제1 단부와 중간 위치 사이에 배치되는 유체 유동 경로들 중 하나에 의해 유체 연결된다. 제2 단부로부터 중간 위치로 연장되는 2개의 유체 매니폴드는 제2 단부와 중간 위치 사이에 배치되는 유체 유동 경로들 중 하나에 의해 유체 연결된다.

적어도 1개의 유체 연결 도관이 중첩형 쉘들의 스택의 반대편에 있는 베이스 플레이트의 면으로부터 스택의 제2 단부와 중간 위치 사이에 배치되는 유체 매니폴드들 중 하나로 연장된다. 일부 구현예에서, 유체 연결 도관은 제1 구역 및 제2 구역을 포함한다. 제1 구역은 중첩형 쉘들의 스택의 적층 방향으로 연장된다. 일부 구현예에서, 제2 구역은 캡 플레이트에 형성된다. 이와 같은 일부 구현예에서, 제2 구역은 캡 플레이트의 세장형 벌지(elongated bulge)에 의해 적어도 부분적으로 획정된다. 이와 같은 일부 구현예에서, 세장형 벌지는 아치형 단면을 갖는다.

일부 구현예에서, 스택의 제1 단부와 중간 위치 사이에 배치되는 유체 매니폴드들 중 하나 또는 둘 다는 베이스 플레이트를 통해 연장된다.

일부 구현예에서, 2개의 유체 전달 도관은 중첩형 쉘들의 스택의 반대편에 있는 베이스 플레이트의 면으로부터 연장된다. 각각의 유체 전달 도관은 베이스 플레이트의 면으로부터 스택의 제2 단부와 중간 위치 사이에 배치되는 2개의 유체 매니폴드 중 하나로 연장된다.

일부 구현예에서, 스택의 제1 단부와 중간 위치 사이에 배치되는 유체 매니폴드들 중 하나는 스택의 제2 단부와 중간 위치 사이에 배치되는 유체 매니폴드들 중 하나와 정렬된다. 이와 같은 일부 구현예에서, 각각의 유체 매니폴드는 다른 유체 매니폴드와 정렬된다.

일부 구현예에서, 서로 정렬되는 유체 매니폴드들 중 하나는 유동 배리어에 의해 분리된다. 적어도 일부 구현예에서, 유동 배리어는 1개 이상의 중첩형 쉘에 형성된다. 일부 특정 구현예에서, 유동 배리어는 스택의 2개의 연속 쉘에 의해 형성된다.

적어도 일부 구현예에서, 냉매 매니폴드들 및 유체 매니폴드들은 중첩형 쉘들의 정렬된 개구들에 의해 형성된다. 일부 구현예에서, 개구들은 쉘들의 코너들에 배치된다.

일부 구현예에서, 쉘들은 장방향 및 단방향을 갖는 직사각형 형상을 갖는다. 이와 같은 적어도 일부 구현예에서, 유체 전달 도관은 장방향으로 스택의 대향 단부들에 배치된다.

본 발명의 일부 구현예에 따르면, 중첩형 쉘들의 스택을 통해 연장되는 유체 전달 도관은 쉘들의 정렬된 개구들에 의해 적어도 부분적으로 획정된다. 각각의 정렬된 개구는 상향식 플랜지에 의해 둘러싸이고, 이는 인접한 쉘들의 상향식 플랜지들과 중첩된다.

도 1은 본 발명의 일부 구현예에 따른 열교환기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 열교환기의 다른 사시도이다.
도 3은 특정 내부 세부사항을 도시하기 위해 잘라낸 도 1의 열교환기의 사시도이다.
도 4는 다른 내부 세부사항을 도시하기 위해 잘라낸 도 1의 열교환기의 부분 사시도이다.
도 5는 도 4의 부분(V-V)의 세부도이다.
도 6은 도 1의 열교환기의 분해도이다.

본 발명의 임의의 구현예들이 상세히 설명되기 전에, 본 발명은 응용에 있어서 하기 설명에 기술되거나 첨부 도면에 도시되는 부품들의 배치 및 구성의 세부사항에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 발명은 다른 구현예들이 가능하며 다양한 방식으로 실시되거나 수행될 수 있다. 또한, 본원에 사용된 술어들 및 용어들은 설명을 위한 것이며 제한으로서 간주되지 않아야 한다는 것을 이해해야 한다. 본원에 사용된 "포함하는", "구비하는", 또는 "가지는" 및 이들의 변형은 열거된 항목들 및 이들의 등가물들뿐만 아니라 추가 항목들을 포괄하도록 의도된다. 달리 명시되거나 제한되지 않는 한, "장착되는", "연결되는", "지지되는", 및 "결합되는"과 같은 용어들 및 이들의 변형이 광범위하게 사용되며 직접 및 간접 장착, 연결, 지지, 및 결합 모두를 포괄한다. 게다가, "연결되는" 및 "결합되는"은 물리적 또는 기계적 연결 또는 결합에 국한되지 않는다.

도 1 내지 도 6에 도시된 열교환기(1)는 1개의 액체 냉매 유동과 2개의 개별 오일 유동 사이에 열을 교환하도록 구성되는 오일 쿨러이다. 2개의 개별 오일 유동 중 하나 또는 둘 다는 엔진 오일 유동일 수 있다. 대안적으로, 2개의 개별 오일 유동 중 하나 또는 둘 다는 변속기 오일 유동일 수 있다. 일부 응용에서, 2개의 개별 오일 유동 중 하나 또는 둘 다는 전기 또는 하이브리드 전기 차량의 부품들을 냉각시키는 데에 사용되는 유전성 오일일 수 있다. 그러나, 열교환기(1)는 1개의 액체 냉매 유동과 2개의 다른 유체 유동 사이에 열을 전달하는 데에 사용될 수 있고, 냉각될 유체들은 오일 유동일 필요가 없다는 것을 이해해야 한다.

열교환기(1)는 알루미늄, 구리, 강 등과 같은 얇은 열전도성 재료 시트로부터 스탬핑되는 중첩형 쉘들(3)을 사용하여 구성된다. 쉘들(3)은 적층 방향(30)으로 연장되는 스택(2)을 형성하기 위해 서로 중첩된다. 쉘들(3)은 각각 요망된 중첩 배치를 달성하기 위해 상향식 외주 플랜지(25)를 구비한다. 플랜지들(25)은 소정의 각도로 배치되고, 그에 따라 스택(2)이 조립될 때 유체 유동을 위한 공간들이 인접한 쉘들(3) 사이에 제공된다. 이러한 공간들은 열교환기(1)를 통해 냉매 유동 경로들(8) 및 유체 유동 경로들(9)을 교번적으로 획정한다. 냉매 유동 경로들(8) 및 유체 유동 경로들(9)은 적층 방향(30)을 따라 서로 상호 배치되고, 그에 따라 열이 얇은 전도성 쉘들을 통해 유체들 사이에 효과적으로 전달될 수 있다.

중첩형 쉘들(3)은 브레이징에 의해 스택(2) 내의 인접한 쉘들에 결합된다. 브레이징을 달성하기 위해, 쉘들(3)을 형성하는 재료는 바람직하게는 시트의 일 측 또는 양측에 브레이징 합금의 클래딩 층을 구비한다. 브레이징 작업 중에, 조립된 열교환기(1)는 브레이징 합금이 액체가 되는 온도까지 가열된 후 냉각되어, 브레이징 합금이 응고되고 상기 부분들 사이에 유밀 조인트가 형성된다. 그에 따라, 쉘들(3) 사이의 조인트가 외주 플랜지들(27)을 따라 형성될 수 있다. 쉘들(3)은 또한 인접한 쉘들 사이에 추가 브레이징 조인트를 제공하기 위해 쉘들의 편평한 표면 상에 딤플들(28)을 구비할 수 있다. 이러한 딤플들(28)은 또한 냉매 및/또는 유체 유동의 유리한 난류 발생을 제공함으로써 열전달 속도를 향상시킬 수 있다.

조립된 스택(2)은 제1 단부(21)에서 제2 단부(22)까지 적층 방향으로 연장된다. 베이스 플레이트(4)가 단부(21)에 배치되고, 베이스 플레이트(4)의 상면(25)은 바람직하게는 쉘들(3)을 서로 결합시키는 브레이징 작업과 동일한 브레이징 작업 중에 스택(2)의 단부(21)에 결합된다. 마찬가지로, 캡 플레이트(5)가 단부(22)에 제공되며 이 단부에서 스택(2)에 결합된다.

쉘들(3)은 장방향(31) 및 단방향(32)을 갖는 대략 직사각형의 형상으로 형성된다. 방향들(31, 32)은 도면에 도시된 예시적인 열교환기(1)의 설명의 용이함을 위해 "장" 및 "단"으로 지칭된다는 것을 이해해야 한다. 쉘들이 양 방향으로 같은 치수를 갖는 것도 마찬가지로 실현가능하다. 냉매 및 유체 매니폴드들이 냉매 및 유체 유동 경로들(8, 9)에 유체 연통을 제공하기 위해 스택(2)의 4개의 코너에 제공된다. 이러한 매니폴드들은 쉘들(3)의 코너들에 배치되는 개구들(17)의 사용을 통해 형성된다. 개구들(17)은 쉘들(3)의 국부적으로 변형된 영역들 내에 위치하고, 그에 따라 인접한 쉘들(3)의 변형된 영역들은 인접한 쉘들 사이의 교번적인 유체 공간과 매니폴드 사이에 유체 연통을 제공하기 위해 개구들(17)의 외주를 따라 서로 결합된다.

스택의 2개의 코너에서, 개구들(17)은 제1 단부(21)로부터 제2 단부(22)로 연장되는 냉매 매니폴드들(10)을 획정한다. 냉매 매니폴드들(10)은 냉매 유동 경로들(8)에 의해 유체 연결된다. 2개의 냉매 포트(6)가 캡 플레이트(5) 상에 배치되는데, 이들 각각은 하나의 냉매 매니폴드(10)와 유체 연통한다. 열교환기(1)는 이러한 포트들(6)을 통해 냉매 루프(미도시)에 연결될 수 있고, 그에 따라 열교환기(1)의 작동 중에 냉매 유동이 열교환기의 냉매 유동 경로들(8)을 통해 안내될 수 있다. 그에 따라, 하나의 냉매 매니폴드(10)는 냉매 유입 매니폴드의 역할을 할 것이며, 대응하는 냉매 포트(6)는 냉매 유입 포트가 될 것이다. 다른 하나의 냉매 매니폴드(10)는 냉매 토출 매니폴드의 역할을 할 것이며, 대응하는 냉매 포트(6)는 냉매 토출 포트가 될 것이다.

냉매와 열을 교환하는 2개의 유체 유동 중 하나를 위한 유체 매니폴드(12) 및 냉매와 열을 교환하는 2개의 유체 유동 중 다른 하나를 위한 유체 매니폴드(14)는 제3 코너에 배치된다. 유체 매니폴드들(12, 14)은 적층 방향(30)을 따라 서로 정렬되며, 이 코너에서 개구(17)가 제거된 한 쌍의 중첩형 쉘(3)에 의해 유압 분리된다. 그 자리에는, 배리어(18)가 2개의 유체 유동의 요망된 유압 격리를 유지하기 위해 형성된다. 배리어(18)를 포함하는 한 쌍의 중첩형 쉘(3)은 적층 방향(30)을 따라 제1 단부(21)와 제2 단부(22) 사이의 중간 위치에 배치된다. 유체 매니폴드(12)는 제1 단부(21)로부터 중간 위치로 연장되고, 유체 매니폴드(14)는 제2 단부(22)로부터 중간 위치로 연장된다.

유사한 방식으로, 유체 매니폴드(13) 및 유체 매니폴드(15)가 제4 코너에 배치된다. 유체 매니폴드(13)는 제1 단부(21)로부터 중간 위치로 연장되고, 유체 매니폴드(15)는 제2 단부(22)로부터 중간 위치로 연장된다. 매니폴드들(13, 15)은 또한 중간 위치에 위치하는 한 쌍의 쉘(3)의 해당 코너에 배치되는 배리어(18)에 의해 분리된다.

도 5에 가장 잘 나타낸 바와 같이, 배리어(18)는 한 쌍의 쉘에 속하는 양 쉘(3)에 의해 형성된다. 그러나, 일부 구현예에서, 배리어(18)는 대안적으로 단지 단일 셀(3)에 의해 형성될 수 있고, 다른 쉘(3)은 이 코너에서 개구(17)를 구비할 수 있다.

유체 매니폴드(12) 및 유체 매니폴드(13)는 쉘들(3) 사이에 획정되는 유체 유동 경로들(9)의 제1 서브세트에 의해 연결되는데, 제1 서브세트는 스택(2)의 제1 단부(21)와 중간 위치 사이에 위치하는 유체 유동 경로들(9)의 서브세트이다. 유체 매니폴드(14) 및 유체 매니폴드(15)도 마찬가지로 쉘들(3) 사이에 획정되는 유체 유동 경로들(9)의 제2 서브세트에 의해 연결되는데, 제2 서브세트는 스택(2)의 제2 단부(22)와 중간 위치 사이에 위치하는 유체 유동 경로들(9)의 서브세트이다. 냉매 유동 경로들(8) 중 하나가 배리어(18)를 포함하는 한 쌍의 쉘 중 2개의 쉘 사이에 획정되고, 상기 냉매 유동 경로(8)는 제1 서브세트의 유체 유동 경로들(9) 중 하나 및 제2 서브세트의 유체 유동 경로들(9) 중 하나와 열을 교환한다.

적층 방향(30)을 따른 배리어(18)의 위치는 특정 응용을 위해 요구된 대로 조절될 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 서브세트의 유체 유동 경로들(9)의 양이 제2 서브세트의 유체 유동 경로들(9)의 양과 같아지도록 배리어(18)가 양 단부(21, 22) 사이의 중간에 배치되는 것이 바람직할 수 있다. 다른 구현예에서, 열전달 속도 증가의 필요성 및/또는 더 높은 유속을 수용하기 위해, 유동 경로들(9)의 하나의 서브세트가 다른 서브세트보다 더 많은 유동 경로를 가지는 것이 바람직할 수 있다.

유체 매니폴드들(12, 13) 중 어느 하나는 제1 유체 유동을 위한 유입 매니폴드의 역할을 할 수 있고, 유체 매니폴드들(12, 13) 중 다른 하나는 토출 매니폴드의 역할을 할 수 있다. 마찬가지로, 유체 매니폴드들(14, 15) 중 어느 하나는 제2 유체 유동을 위한 유입 매니폴드의 역할을 할 수 있고, 유체 매니폴드들(12, 13) 중 다른 하나는 토출 매니폴드의 역할을 할 수 있다. 유체 유동들 중 하나 또는 둘 다는 냉매 유동 경로들(8)을 통한 냉매 유동 방향과 반대 방향으로 유체 유동 경로들(9)의 대응하는 서브세트를 통해 흐를 수 있다. 대안적으로, 두 유체 유동은 냉매 유동과 공통된 방향으로 흐를 수 있다.

예시적인 열교환기(1)에서, 냉매 매니폴드들(10)은 장방향(31)으로 연장되는 각각의 쉘(3)의 제1 공통 에지를 따라 배치되고, 유체 매니폴드들(12~15)은 장방향(31)으로 연장되는 각각의 쉘(3)의 제2 공통 에지를 따라 배치된다. 다른 구현예에서, 대신에, 냉매 매니폴드들(10)이 대각선으로 대향하는 코너들에 배치되고, 유체 매니폴드들(12~15)도 대각선으로 대향하는 코너들에 배치되는 것이 바람직할 수 있다.

제1 및 제2 유체 유동이 각각 통과하는 오리피스들(23, 24)이 베이스 플레이트(4)의 하면(26) 상에 제공된다. 하면(26)은 제1 (상)면(25)의 반대편에 있는 베이스 플레이트(4)의 제2 면이며, 그에 따라 스택(2)의 반대편에 대향한다. 이러한 하면(26) 상에 오리피스들(23, 24)을 배치함으로써, 유체 유동을 위한 유체 연결이 베이스 플레이트(4)를 통한 열교환기(1)의 구조적 장착을 통해 달성될 수 있다. 이를 위해, 베이스 플레이트(4)는 기계적 체결구들이 삽입될 수 있는 장착 구멍들을 구비할 수 있다. 이러한 장착 배치는 열교환기(1)가 차량 응용에서 2개의 개별 오일 유동을 냉각시키려는 목적으로 제공될 때 특히 유리할 수 있다. 이와 같은 응용에서, 열교환기(1)는 엔진, 변속기, 또는 차량의 다른 부분에 고정되며, 이로부터 직접 오일 유동을 공급받고 이에 직접 오일 유동을 복귀시킬 수 있다. 도시되지 않지만, 개스킷 또는 다른 유체 밀봉구가 오리피스들(23, 24) 주위에 제공될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 유체 유동을 위한 오리피스들(23)은 유체 매니폴드들(12, 13)과 직접 연통하도록 배치될 수 있다. 이는 하나의 오리피스(23)를 통해 하나의 매니폴드(12, 13)로, 및 다시 다른 하나의 오리피스(23)를 통해 다른 하나의 매니폴드(12, 13)로부터 유체를 용이하게 라우팅하는 것을 가능하게 한다.

제2 유체 유동을 위한 매니폴드들(14, 15)은 베이스 플레이트(4)로부터 이격되며 그로부터 매니폴드들(12, 13)에 의해 분리되기 때문에, 한 쌍의 유체 전달 도관(16)이 매니폴드들(14, 15)과 오리피스들(24) 사이에 유체를 라우팅하기 위해 제공된다. 하나의 오리피스(24)와 매니폴드(15) 사이에 유체 유동을 제공하는 제1 유체 전달 도관(16)이 도 4의 단면도에 도시되어 있다. 다른 하나의 오리피스(24)와 매니폴드(14) 사이에 유체 유동을 제공하는 제2 유체 전달 도관이 유사하게 설계되어 열교환기(1)의 반대편 단부에 배치되는 것을 이해해야 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 유체 전달 도관(16)은 적층 방향(30)으로 스택(2)을 통해 연장되는 제1 구역을 포함한다. 제1 구역은 쉘들(3)의 정렬된 개구들(19)에 의해 적어도 부분적으로 획정된다. 각각의 개구(19)는 외주 플랜지(25)와 유사한 상향식 플랜지(20)에 의해 둘러싸이고, 그에 따라 쉘들(3)이 서로 적층될 때, 인접한 쉘들의 플랜지들(20)은 유동 경로들(8)과 유동 경로들(9) 모두로부터 유압 밀봉되는 스택(2)을 통한 유체 도관을 형성하기 위해 중첩된다.

유체 전달 도관(16)의 제2 구역은 유체 전달 도관(16)의 제1 구역과 유체 매니폴드(14 또는 15) 사이에 유체 연통을 제공하기 위해 캡 플레이트(5)를 따라 연장된다. 세장형 벌지(7)가 제2 구역을 적어도 부분적으로 획정하기 위해 캡 플레이트(5)에 형성된다. 세장형 벌지(7)는 최소 압력 강하로 유체 유동을 촉진하고 증가된 압력 저항을 제공하기 위해 아치형 단면을 갖는다. 제2 유체는 유체 전달 도관(16)의 제1 구역 및 최상위 쉘의 개구(17)로/로부터 흐를 때 벌지(7)와 최상위 쉘(3)의 상면 사이를 통과한다.

유체 유동 경로들(9) 내의 유체 유동에 대한 방해를 최소화하기 위해, 유체 전달 도관(16)의 제1 구역을 획정하는 개구들(19)은 단방향(32)으로 연장되는 에지들을 따라 쉘들(3)의 개구들(17) 사이에 배치될 수 있다.

오리피스들(24)은 개구들(19)과 일치하도록 배치된다. 경우에 따라, 오리피스들(24)이 하면(26)을 따른 다른 위치에 배치되는 것이 바람직하거나 필요할 수 있다. 예로서, 경계부 상의 유체 유동 포트들의 위치는 특정 위치의 배치를 지시할 수도 있다. 이와 같은 상황에서, 유체 전달 도관들(16)은 비선형 방식으로 베이스 플레이트(4)를 통해 연장되는 추가 구역을 포함할 수 있다. 이와 같은 유동 라우팅을 제공하기 위해 다수의 플레이트 부분으로 베이스 플레이트(4)를 구성하는 것이 특히 유리할 수 있다.

원형 개구들(19)이 도시되지만, 일부 구현예에서, 개구들(19)(및 관련 플랜지들(20))이 다른 형상을 가지는 것이 더 바람직할 수 있다. 예를 들어, 형상은 유동 도관(16)의 제1 구역을 통한 유동 단면적을 최대화하는 형상일 수 있다.

본원에서 열교환기(1)의 용도는 냉매에 열을 전달함으로써 제1 및 제2 유체를 냉각시키는 것에 주로 집중되었지만, 열교환기(1)는 또한 냉매로부터 유체들 중 하나 또는 둘 다에 열을 전달하는 데에 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

본 발명의 소정의 특징들 및 요소들에 대한 다양한 대안이 본 발명의 특정 구현예들을 참조하여 설명된다. 상기 설명된 각각의 구현예와 일치하지 않거나 상호 배타적인 특징들, 요소들, 및 작동 방식들을 제외하고, 하나의 특정 구현예를 참조하여 설명된 대안적인 특징들, 요소들, 및 작동 방식들은 다른 구현예들에 적용가능하다는 것을 주목해야 한다.

상기에 설명되고 도면에 도시된 구현예들은 단지 예시의 차원에서 제시된 것으로, 본 발명의 개념 및 원리를 제한하려는 의도가 아니다. 그에 따라, 당업자는 본 발명의 정신 및 범주를 벗어남 없이 요소들 및 이들의 구성과 배치에 다양한 변경이 가능함을 이해할 것이다.

Claims (12)

1. 제1 단부에서 제2 단부까지 적층 방향으로 연장되는 중첩형 쉘들의 스택;
   상기 제1 단부에 배치되는 베이스 플레이트로, 상기 중첩형 쉘들의 스택이 상기 베이스 플레이트의 제1 면에 장착되는 베이스 플레이트;
   상기 제2 단부에 배치되며 상기 중첩형 쉘들의 스택에 결합되는 캡 플레이트;
   상기 제1 단부로부터 상기 제2 단부로 상기 중첩형 쉘들의 스택을 통해 연장되는 제1 및 제2 냉매 매니폴드;
   상기 제1 및 제2 냉매 매니폴드를 유체 연결하기 위해 상기 스택의 중첩형 쉘들 사이에 형성되는 복수의 냉매 유동 경로;
   상기 스택의 중첩형 쉘들 사이에 형성되며 상기 복수의 냉매 유동 경로와 상호 배치되는 복수의 유체 유동 경로;
   상기 적층 방향을 따라 상기 제1 단부로부터 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이의 중간 위치로 상기 중첩형 쉘들의 스택을 통해 연장되며, 상기 제1 단부와 상기 중간 위치 사이에 위치하는 상기 유체 유동 경로들 중 하나에 의해 유체 연결되고, 상기 제1 면으로부터 상기 제1 면의 반대편에 있는 상기 베이스 플레이트의 제2 면으로 상기 베이스 플레이트를 통해 추가로 연장되는 제1 및 제2 유체 매니폴드;
   상기 제2 단부로부터 상기 중간 위치로 상기 중첩형 쉘들의 스택을 통해 연장되며, 상기 제2 단부와 상기 중간 위치 사이에 위치하는 상기 유체 유동 경로들 중 하나에 의해 유체 연결되는 제3 및 제4 유체 매니폴드; 및
   각각 상기 제2 면으로부터 상기 제3 및 제4 유체 매니폴드로 연장되며, 각각 상기 중첩형 쉘들의 스택을 통해 상기 적층 방향으로 연장되는 제1 구역 및 상기 캡 플레이트에 형성되는 제2 구역을 포함하는 제1 및 제2 유체 전달 도관을 포함하는, 열교환기.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 유체 전달 도관의 상기 제2 구역 및 상기 제2 유체 전달 도관의 상기 제2 구역은 각각 상기 캡 플레이트에 형성되는 세장형 벌지에 의해 적어도 부분적으로 획정되는, 열교환기.
3. 제2항에 있어서, 상기 세장형 벌지는 아치형 단면을 가지는, 열교환기.
4. 제1항에 있어서, 상기 제3 유체 매니폴드는 상기 제1 유체 매니폴드와 정렬되고, 상기 제4 유체 매니폴드는 상기 제2 유체 매니폴드와 정렬되는, 열교환기.
5. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제3 유체 매니폴드는 제1 유동 배리어에 의해 분리되고, 상기 제2 및 제4 유체 매니폴드는 제2 유동 배리어에 의해 분리되며, 상기 제1 및 제2 유동 배리어는 각각 상기 중첩형 쉘들 중 적어도 하나에 형성되는, 열교환기.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 냉매 매니폴드 및 상기 제1, 제2, 제3, 및 제4 유체 매니폴드는 각각 상기 중첩형 쉘들의 정렬된 개구들에 의해 획정되는, 열교환기.
7. 제6항에 있어서, 상기 중첩형 쉘들은 직사각형 형상을 가지며, 상기 개구들은 상기 중첩형 쉘들의 코너들에 배치되는, 열교환기.
8. 제7항에 있어서, 상기 중첩형 쉘들은 각각 장방향 및 단방향을 가지며, 상기 제1 유체 전달 도관의 상기 제1 구역 및 상기 제2 유체 전달 도관의 상기 제1 구역은 장방향으로 상기 스택의 대향 단부들에 배치되는, 열교환기.
9. 제8항에 있어서, 상기 제1 유체 전달 도관의 상기 제1 구역은 상기 제1 냉매 매니폴드와 상기 제1 및 제3 유체 매니폴드 사이에 배치되고, 상기 제2 유체 전달 도관의 상기 제1 구역은 상기 제2 냉매 매니폴드와 상기 제2 및 제4 유체 매니폴드 사이에 배치되는, 열교환기.
10. 제1항에 있어서, 상기 제1 유체 전달 도관의 상기 제1 구역 및 상기 제2 유체 전달 도관의 상기 제1 구역은 각각 상기 중첩형 쉘들의 정렬된 개구들에 의해 적어도 부분적으로 획정되고, 상기 개구들은 각각 상향식 플랜지에 의해 둘러싸이며, 상기 상향식 플랜지는 상기 인접한 쉘들의 상향식 플랜지들과 중첩되어 상기 복수의 냉매 유동 경로 및 상기 복수의 유체 유동 경로로부터 상기 제1 구역들을 유압 분리하는, 열교환기.
11. 제1항에 있어서, 상기 복수의 유체 유동 경로는 상기 제1 단부와 상기 중간 위치 사이에 위치하는 제1 양의 유체 유동 경로 및 상기 제2 단부와 상기 중간 위치 사이에 위치하는 제2 양의 유체 유동 경로를 포함하고, 상기 제2 양은 상기 제1 양과 같은, 열교환기.
12. 제1항에 있어서, 상기 캡 플레이트 상에 배치되며 상기 제1 및 제2 냉매 매니폴드 중 하나와 유체 연통하는 냉매 유입 포트; 및
    상기 캡 플레이트 상에 배치되며 상기 제1 및 제2 냉매 매니폴드 중 다른 하나와 유체 연통하는 냉매 토출 포트를 추가로 포함하는, 열교환기.

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