KR20140114770A - 열교환기 - Google Patents

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KR20140114770A
KR20140114770A KR1020140030325A KR20140030325A KR20140114770A KR 20140114770 A KR20140114770 A KR 20140114770A KR 1020140030325 A KR1020140030325 A KR 1020140030325A KR 20140030325 A KR20140030325 A KR 20140030325A KR 20140114770 A KR20140114770 A KR 20140114770A
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heat exchanger
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inlet
outlet
inlet header
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KR1020140030325A
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마크 제이. 지마
프라사드 에스. 카델
비라지 초프라
디반슈 마줌다르
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델피 테크놀로지스 인코포레이티드
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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Abstract

열교환기(10)는, 내부 용적을 각각 형성하며, 입구(22)와 출구(24)를 각각 포함함으로써, 제 1 매체가 상기 입구로부터 유동축(34)을 따라 상기 출구로 흐르도록 하는, 열교환기 플레이트 쌍(12)들의 스택을 포함한다. 상기 입구(22)들은 스택을 관통하는 입구 헤더(26)를 함께 형성하며, 상기 출구(24)들은 스택을 관통하는 출구 헤더(28)를 함께 형성한다. 상기 열교환기(10)는 인접한 열교환기 플레이트 쌍(12)들 사이에 배치되어 이들과 열 접촉하는 핀(14)들의 어레이를 또한 포함한다. 상기 핀(14)들의 어레이는 인접한 열교환기 플레이트 쌍(12)들 사이에 유동 채널(56)들을 형성함으로써, 제 2 매체가 상기 유동축(34)을 따라 상기 유동 채널(56)들을 통해 흐르도록 한다. 상기 핀(14)들의 어레이의 일단부는 상기 핀(14)들의 어레이의 제 1 부분이 상기 입구 헤더(26) 또는 상기 출구 헤더(28) 중 어느 하나의 헤더로부터 측방향으로 배치되도록 하는 절결 영역(62, 64)을 포함한다.

Description

열교환기{HEAT EXCHANGER}
본 발명은 열교환기에 관한 것이며; 더 구체적으로는, 제 1 매체를 유동시키기 위한 열교환기 플레이트 쌍들의 스택을 가진 열교환기로서, 상기 열교환기 플레이트 쌍들이 제 2 매체를 유동시키기 위한 유동 채널을 형성하는 핀(fin)들의 어레이들에 의해 분리된, 열교환기에 관한 것이고; 보다 더 구체적으로는, 각각의 열교환기 플레이트 쌍에 제 1 매체를 도입하기 위해 열교환기 플레이트 쌍들의 스택을 관통하여 배치된 입구 헤더와, 각각의 열교환기 플레이트 쌍으로부터 제 1 매체를 배출하기 위해 열교환기 플레이트 쌍들의 스택을 관통하여 배치된 출구 헤더를 가진 그러한 열교환기에 관한 것이며; 심지어 보다 더 구체적으로는, 제 2 매체가 입구 헤더와 출구 헤더 주위로 흘러 각각의 유동 채널로 유입되고/각각의 유동 채널로부터 유출될 수 있도록 하면서, 핀들의 어레이들이 인접한 열교환기 플레이트들을 지지하기 위해 입구 헤더와 출구 헤더로부터 측방향으로 배치될 수 있도록 하는 핀 절결(cut-out) 영역을 핀들의 어레이들이 포함하는 그러한 열교환기에 관한 것이다.
제 1 매체로부터 제 2 매체로 열을 전달하기 위한 열교환기들이 공지되어 있다. 일 예에서, 내연 기관의 배기관 내에 열교환기가 배치될 수 있다. 예컨대, 탑승객의 편의를 위해 자동차의 객실로 가는 공기의 온도를 높이기 위해, 어떤 조건 하에서 하이브리드 전기 자동차의 추진력을 보조하거나 제공하기 위하여 전기 에너지를 저장하는 배터리를 사용하는 하이브리드 전기 자동차의 배터리를 가온하기 위해, 파워트레인 유체의 점도를 낮춤으로써 마찰을 줄이고 연비를 향상시키기 위하여 자동차의 파워트레인 유체를 가온하기 위해, 또는 내연 기관으로 다시 재순환될 수 있는 배기 가스를 냉각시키기 위해, 사용될 수 있는 다른 매체로 내연 기관에 의해 생성된 배기 가스로부터의 열이 전달될 수 있다.
캠러(Kammler) 등의 미국 특허 출원 공개 번호 제 2008/0223024A1 호는 내연 기관에 의해 생성된 배기 가스를 냉각하기 위한 그러한 열교환기의 일례를 개시하고 있다. 캠러 등의 열교환기는 배기 가스가 통과할 수 있는 복수의 튜브들을 포함한다. 복수의 튜브들은 각각 냉매 재킷을 관통하고, 재킷을 통해 액체 냉매가 순환하게 된다. 냉매 재킷을 형성하기 위해, 각각의 튜브는 워터 재킷의 일부분에 용접에 의해 밀봉된다. 이러한 열교환기는, 각각의 튜브를 워터 재킷의 대응하는 홀과 정렬시키고 밀봉하여야 하기 때문에, 제조가 어렵고 비용이 많이 소요될 수 있다. 또한, 배기 가스로부터 냉매로의 열전달이 만족스럽지 않을 수 있다.
스트뤠흘(Straehle) 등의 미국 특허 번호 제 6,293,337 호는 내연 기관에 의해 생성된 배기 가스로부터의 열을 냉각수로 전달하기 위한 그러한 열교환기의 다른 예를 개시하고 있다. 스트뤠흘 등의 열교환기는 냉각수가 순환하는 열교환기 플레이트들의 스택을 포함하고 있다. 열교환기 플레이트들은 배기 가스가 통과하는 유동 채널에 의해 분리되어 있다. 유동 채널은 열교환기 플레이트 내의 냉각수와의 열교환을 향상시키기 위해 특징부를 그 내부에 포함할 수 있다. 열교환기 플레이트들은 수집 공간에 의해 서로 연결된다. 유동 채널은 수집 공간을 통과하므로, 냉각수의 누설을 방지하기 위해 수집 공간으로부터 밀봉되어야 한다. 이러한 열교환기는, 각각의 유동 채널을 수집 공간의 대응하는 홀과 정렬시키고 밀봉하여야 하기 때문에, 제조가 어렵고 비용이 많이 소요될 수 있다.
따라서, 전술한 바와 같은 단점들 중 하나 이상을 최소화하거나 제거하는 열교환기가 필요하다.
간단히 설명하면, 제 1 매체와 제 2 매체 사이로 열을 전달하기 위한 열교환기가 제공된다. 열교환기는, 내부 용적을 각각 형성하며, 상기 내부 용적으로 상기 제 1 매체를 도입하기 위한 입구와 상기 내부 용적으로부터 상기 제 1 매체를 배출하기 위한 출구를 각각 포함함으로써, 상기 제 1 매체가 상기 입구로부터 유동축을 따라 상기 출구로 흐르도록 하는, 열교환기 플레이트 쌍들의 스택을 포함한다. 상기 입구들은 열교환기 플레이트 쌍들을 관통하는 입구 헤더를 함께 형성하며, 상기 출구들은 열교환기 플레이트 쌍들을 관통하는 출구 헤더를 함께 형성한다. 상기 열교환기는 인접한 열교환기 플레이트 쌍들 사이에 배치되어 이들과 열 접촉하는 핀들의 어레이를 또한 포함한다. 상기 핀들의 어레이는 인접한 열교환기 플레이트 쌍들 사이에 유동 채널들을 형성함으로써, 상기 제 2 매체가 상기 유동축을 따라 상기 유동 채널들을 통해 흐르도록 한다. 상기 핀들의 어레이의 일단부는 상기 핀들의 어레이의 제 1 부분이 상기 입구 헤더 또는 상기 출구 헤더 중 어느 하나의 헤더로부터 측방향으로 배치되도록 하는 절결 영역을 포함한다.
첨부 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 열교환기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 열교환기의 일부분의 분해 사시도이다.
도 3은 단면선 3-3을 따라 취한 도 1의 열교환기의 단면도이다.
도 4는 단면선 4-4를 따라 취한 도 1의 열교환기의 단면도이다.
도 5는 매체의 흐름을 화살표로 나타낸 도 4의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 제 1 매체와 제 2 매체 사이의 열 교환을 위한 열교환기(10)의 사시도가 도시되어 있다. 열교환기(10)는 핀(14)들의 어레이들에 의해 서로로부터 분리된 열교환기 플레이트 쌍(12)들의 스택을 포함한다. 제 1 매체는 후술하는 바와 같이 열교환기 플레이트 쌍(12)들을 통과하는 반면, 제 2 매체는 후술하는 바와 같이 핀(14)들의 어레이들을 통과한다. 열교환기(10)는, 예컨대, 내연 기관에 의해 생성된 배기 가스로부터의 열을 냉각수로 전달하기 위해 자동차(미도시)의 내연 기관(미도시)의 배기관(미도시) 내에 배치될 수 있다. 그리고, 배기 가스에 의해 온도가 상승된 액체 냉매는, 예컨대, 탑승객의 편의를 위해 자동차 객실의 온도를 높이기 위해, 어떤 조건 하에서 하이브리드 전기 자동차의 추진력을 보조하거나 제공하기 위하여 전기 에너지를 저장하는 배터리를 사용하는 하이브리드 전기 자동차의 배터리를 가온하기 위해, 또는 파워트레인 유체의 점도를 낮춤으로써 마찰을 줄이고 연비를 향상시키기 위하여 자동차의 파워트레인 유체를 가온하기 위해, 사용될 수 있다.
도 1을 계속 참조하고, 열교환기 플레이트 쌍(12)들과 열 접촉하는 핀(14)들의 하나의 어레이에 의해 분리된 2개의 인접한 열교환기 플레이트 쌍(12)들의 분해 사시도를 도시하고 있는 도 2와, 각각의 열교환기 플레이트 쌍(12)에 대해 수직한 열교환기(10)의 단면도를 도시하고 있는 도 3과, 열교환기 플레이트 쌍(12)들에 대해 평행한 열교환기(10)의 단면도를 도시하고 있는 도 4를 추가적으로 참조하여, 열교환기 플레이트 쌍(12)들에 대해 더 설명할 것이다. 각각의 열교환기 플레이트 쌍(12)은 2개의 열교환기 플레이트(16)들을 포함하며, 각각의 열교환기 플레이트는 교합 에지(18)와 교합 에지(18)에 의해 획정되는 오목한 영역(20)을 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 2개의 열교환기 플레이트(16)들이 각각의 교합 에지(18)들을 따라 함께 교합되면, 열교환기 플레이트 쌍(12)은 오목한 영역(20)들에 의해 내부 용적 또는 유체 통로를 형성하게 된다.
열교환기 플레이트(16)들은 열교환기 플레이트 쌍(12)들로부터 외측으로 돌출하는 플레이트 입구(22)들과 플레이트 출구(24)들을 포함한다. 이러한 방식으로, 열교환기 플레이트 쌍(12)들이 함께 적층되면, 인접한 열교환기 플레이트 쌍(12)들의 플레이트 입구(22)들이 밀봉 교합됨으로써, 열교환기 플레이트 쌍(12)들의 스택을 관통하는 입구 헤더(26)를 형성하게 된다. 마찬가지로, 열교환기 플레이트 쌍(12)들이 함께 적층되면, 인접한 열교환기 플레이트 쌍(12)들의 플레이트 출구(24)들이 밀봉 교합됨으로써, 열교환기 플레이트 쌍(12)들의 스택을 관통하는 출구 헤더(28)를 형성하게 된다. 열교환기 플레이트(16)들, 플레이트 입구(22)들 및 플레이트 출구(24)의 계면들은, 예컨대, 경납땜에 의해, 접합되어 밀봉될 수 있다. 입구 헤더(26)의 일단부는 제 1 매체 공급 도관(30)에 연결될 수 있는 반면, 입구 헤더(26)의 타단부는 포트를 갖지 않을 수 있다. 마찬가지로, 출구 헤더(28)의 일단부는 제 1 매체 복귀 도관(32)에 연결될 수 있는 반면, 출구 헤더(28)의 타단부는 포트를 갖지 않을 수 있다. 이러한 방식으로, 제 1 매체 공급 도관(30)을 통해 공급된 제 1 매체는 입구 헤더(26)를 통해 각각의 열교환기 플레이트 쌍(12)으로 전달된다. 그리고, 제 1 매체는 각각의 열교환기 플레이트 쌍(12)을 통해 유동축(34)을 따라 출구 헤더(28)로 이동하며, 상기 출구 헤더에서 제 1 매체 복귀 도관(32)으로 이동하게 된다. 제 1 매체 공급 도관(30)과 제 1 매체 복귀 도관(32)이 열교환기(10)의 동일한 측에 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 제 1 매체 공급 도관(30)과 제 1 매체 복귀 도관(32)이 열교환기(10)의 양측에 배치될 수도 있음을 이해하여야 한다. 간명함을 위해, 도 3에서는 제 1 매체의 유로가 제 1 매체 유동 화살표(36)로 도시되어 있다(간명함을 위해, 선택된 유동 매체 유동 화살표들만 참조 번호로 표시되어 있다).
도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 입구 헤더(26)는 타원형의 단면 형상을 가질 수 있다. 그 결과, 입구 헤더(26)는 유동축(34)에 대해 실질적으로 평행할 수 있는 입구 헤더 주축(38)을 포함한다. 입구 헤더(26)는 입구 헤더 주축(38)을 따라서 뿐만 아니라 유동축(34)을 따라서 치수 또는 폭(W1)을 갖는다. 입구 헤더(26)는 입구 헤더 주축(38)에 대해 실질적으로 수직할 수 있는 입구 헤더 부축(40)을 또한 포함한다. 입구 헤더(26)는 입구 헤더 부축(40)을 따라 치수 또는 길이(L1)를 가지며, 결과적으로, 길이(L1)는 입구 헤더 주축(38)과 유동축(34)에 대해 수직한 방향이 된다. 핀(14)들의 어레이를 축방향으로 향하고 있는 입구 헤더(26)의 외주연과 입구 헤더 주축(38)의 교차점에 입구 헤더 사분점(42)이 형성된다. 마찬가지로, 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 출구 헤더(28)는 타원형의 단면 형상을 가질 수 있다. 그 결과, 출구 헤더(28)는 유동축(34)에 대해 실질적으로 평행할 수 있는 출구 헤더 주축(44)을 포함한다. 출구 헤더(28)는 출구 헤더 주축(44)을 따라서 뿐만 아니라 유동축(34)을 따라서 치수 또는 폭(W2)을 갖는다. 출구 헤더(28)는 출구 헤더 주축(44)에 대해 실질적으로 수직할 수 있는 출구 헤더 부축(46)을 또한 포함한다. 출구 헤더(28)는 출구 헤더 부축(46)을 따라 치수 또는 길이(L2)를 가지며, 결과적으로, 길이(L2)는 출구 헤더 주축(44)과 유동축(34)에 대해 수직한 방향이 된다. 핀(14)들의 어레이를 축방향으로 향하고 있는 출구 헤더(28)의 외주연과 출구 헤더 주축(44)의 교차점에 출구 헤더 사분점(48)이 형성된다.
이제, 도 1 내지 도 4를 계속 참조하여, 핀(14)들의 어레이들에 대해 설명할 것이다. 핀(14)들의 어레이들은 유동축(34)과 동일한 기본 방향으로 핀 어레이 입구 단부(52)에서 핀 어레이 출구 단부(54)까지 연장하는 복수의 핀(50)들을 포함한다(간명함을 위해, 선택된 핀(14)들만 참조 번호로 표시되어 있다). 핀(50)들이 인접한 열교환기 플레이트 쌍(12)들과 열 접촉하도록, 핀(50)들은 인접한 열교환기 플레이트 쌍(12)들 사이로 또한 연장하며, 그 결과, 핀(50)들은 인접한 열교환기 플레이트 쌍(12)들 사이에 유동 채널(56)들을 형성한다(간명함을 위해, 선택된 유동 채널(56)들만 참조 번호로 표시되어 있다). 핀 어레이 입구 단부(52)는 제 2 매체를 유동 채널(56)들로 도입하기 위해 각각의 유동 채널(56)의 유동 채널 입구(58)들을 형성하는 반면(간명함을 위해, 선택된 유동 채널 입구(58)들만 참조 번호로 표시되어 있다), 핀 어레이 출구 단부(54)는 제 2 매체를 유동 채널(56)들로부터 방출하기 위해 각각의 유동 채널(56)의 유동 채널 출구(60)들을 형성한다(간명함을 위해, 선택된 유동 채널 출구(60)들만 참조 번호로 표시되어 있다). 도시된 바와 같이, 핀(50)들은 천공되지 않음으로써 제 2 매체가 하나의 유동 채널(56)로부터 임의의 다른 유동 채널(56)로 흐르는 것을 방지하지만; 대안적으로, 핀(50)들은 제 2 매체가 하나의 유동 채널(56)로부터 다른 유동 채널(56)로 흐를 수 있도록 하는 특징부들, 예컨대, 루버(louver)들 또는 통공들을 가질 수도 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 핀(50)들은 유동축(34)의 방향으로 파형으로 형성되지만, 대안적으로, 핀(50)들은 직선이나 다른 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 핀 어레이 입구 단부(52)는 출구 헤더(28)에 인접하여 있고 핀 어레이 출구 단부(54)는 입구 헤더(26)에 인접하여 있지만, 대안적으로, 이러한 관계는 반전될 수 있다.
핀 어레이 입구 단부(52)는 입구 절결 영역(62)을 포함함으로써, 핀(50)들의 일부가 출구 헤더(28)의 2개의 대향 측부들로부터 측방향으로 배치되도록 핀(14)들의 어레이의 측면들에 가깝게 배치된 핀(50)들의 일부가 출구 헤더(28)의 측방향으로 배치될 수 있도록 하면서, 중앙에 배치된 핀(50)들의 거리를 단축한다. 이러한 방식으로, 입구 절결 영역(62)은 출구 헤더(28)를 부분적으로 둘러싼다. 입구 절결 영역(62)은 제 2 매체가 유동 채널(56)들로 흐를 수 있도록 하기 위해 유동축(34)의 방향으로 출구 헤더(28)로부터 이격되어 있다. 각각의 핀(50)의 길이를 최대화하면서 출구 헤더(28)와 축방향으로 정렬된 각각의 유동 채널(56)로 제 2 매체의 유입을 최대화하기 위해, 폭(W2), 길이(L2) 및 출구 헤더 사분점(48)과 입구 절결 영역(62) 간의 축방향 거리의 관계를 발견하였다. 이 관계는 다음과 같은 등식으로 표현된다.
Figure pat00001
여기서, S2는 입구 절결 영역(62)과 출구 헤더 사분점(48)으로부터의 축방향 거리이고, A2는 4.6 내지 10.7 범위의 계수이며, B2는 2 내지 6 범위의 계수이다. A2는 바람직하게 7.7일 수 있으며, B2는 바람직하게 4.7일 수 있다. 이러한 방식으로, 입구 절결 영역(62)은, 핀(50)들의 길이를 최대화하고 출구 헤더(28)와 축방향으로 정렬된 유동 채널(56)들로 제 2 매체의 최대 유입을 허용함으로써, 제 2 매체로부터 제 1 매체로의 최대 열교환을 허용한다. 또한, 입구 절결 영역(62)은 출구 헤더(28)와 축방향으로 정렬되지 않은 핀(50)들이 출구 헤더(28)에 대해 측방향으로 배치될 수 있도록 허용함으로써, 인접한 열교환기 플레이트 쌍(12)들 사이에 지지를 제공함에 따라, 인접한 열교환기 플레이트(2)들 사이에 지지를 제공하는 다른 특징부들이 필요 없다.
마찬가지로, 핀 어레이 출구 단부(54)는 출구 절결 영역(64)을 포함함으로써, 핀(50)들의 일부가 입구 헤더(26)의 2개의 대향 측부들로부터 측방향으로 배치되도록 핀(14)들의 어레이의 측면들에 가깝게 배치된 핀(50)들의 일부가 입구 헤더(26)의 측방향으로 배치될 수 있도록 하면서, 중앙에 배치된 핀(50)들의 거리를 단축한다. 이러한 방식으로, 출구 절결 영역(64)은 입구 헤더(26)를 부분적으로 둘러싼다. 출구 절결 영역(64)은 제 2 매체가 유동 채널(56)들로부터 유출될 수 있도록 하기 위해 유동축(34)의 방향으로 입구 헤더(26)로부터 이격되어 있다. 각각의 핀(50)의 길이를 최대화하면서 입구 헤더(26)와 축방향으로 정렬된 각각의 유동 채널(56)로부터 제 2 매체의 유출을 최대화하기 위해, 폭(W1), 길이(L1) 및 입구 헤더 사분점(42)과 출구 절결 영역(64) 간의 축방향 거리의 관계를 발견하였다. 이 관계는 다음과 같은 등식으로 표현된다.
Figure pat00002
여기서, S1은 출구 절결 영역(64)과 입구 헤더 사분점(42)으로부터의 축방향 거리이고, A1은 4.6 내지 10.7 범위의 계수이며, B1은 2 내지 6 범위의 계수이다. A1은 바람직하게 7.7일 수 있으며, B1은 바람직하게 4.7일 수 있다. 이러한 방식으로, 출구 절결 영역(64)은, 핀(50)들의 길이를 최대화하고 입구 헤더(26)와 축방향으로 정렬된 유동 채널(56)들로부터 제 2 매체의 최대 유출을 허용함으로써, 제 2 매체로부터 제 1 매체로의 최대 열교환을 허용한다. 또한, 출구 절결 영역(64)은 입구 헤더(26)와 축방향으로 정렬되지 않은 핀(50)들이 입구 헤더(26)에 대해 측방향으로 배치될 수 있도록 허용함으로써, 인접한 열교환기 플레이트 쌍(12)들 사이에 지지를 제공함에 따라, 인접한 열교환기 플레이트 쌍(12)들 사이에 지지를 제공하는 다른 특징부들이 필요 없다.
이제, 도 4와 동일한 단면도인 도 5를 참조할 것이다. 도 5는 유동축(34)을 따라 유동 채널(56)들을 통한 제 2 매체의 흐름을 설명하기 위해 제 2 매체 유동 화살표(66)들을 포함하고 있다(간명함을 위해, 선택된 제 2 매체 유동 화살표(66)들만 참조 번호로 표시되어 있다). 알 수 있는 바와 같이, 입구 절결 영역(62)은 인접한 열교환기 플레이트 쌍(12)들을 지지하기 위해 일부 핀(50)들이 출구 헤드(28)로부터 측방향으로 배치될 수 있도록 허용하면서, 심지어 출구 헤더(28)와 축방향으로 정렬된 유동 채널(56)들로 제 2 매체의 유입을 허용한다. 또한, 알 수 있는 바와 같이, 출구 절결 영역(64)은 인접한 열교환기 플레이트 쌍(12)들을 지지하기 위해 일부 핀(50)들이 입구 헤드(26)로부터 측방향으로 배치될 수 있도록 허용하면서, 심지어 입구 헤더(26)와 축방향으로 정렬된 유동 채널(56)들로부터 제 2 매체의 유출을 허용한다. 이제 명백하게 된 바와 같이, 유동축(34)을 따르는 제 1 매체의 흐름은 유동축(34)을 따르는 제 2 매체의 흐름에 대해 평행하지만, 방향은 반대이다. 그러나, 유동축(34)을 따르는 제 1 매체의 흐름이 유동축(34)을 따르는 제 2 매체의 흐름과 동일한 방향을 가질 수 있음을 이해하여야 한다.
입구 절결 영역(62)과 출구 절결 영역(64)이 각각 출구 헤더(28)와 입구 헤더(26)의 중심을 중심으로 한 반경(R)을 가진 실질적으로 반원 형상인 것으로 도시되어 있으나, 입구 절결 영역(62)과 출구 절결 영역(64)이 다른 형상, 예컨대, 준타원형이나 V자형으로 제조될 수 있음을 이해하여야 한다.
바람직한 실시예와 관련하여 본 발명을 설명하였으나, 바람직한 실시예로 한정되도록 의도한 것이 아니라, 하기된 특허청구범위에 기재된 범위로 한정되도록 의도한 것이다.

Claims (18)

  1. 제 1 매체와 제 2 매체 사이로 열을 전달하기 위한 열교환기(10)이며,
    상기 열교환기(10)는,
    열교환기 플레이트 쌍(12)들의 스택으로서, 각각의 상기 열교환기 플레이트 쌍(12)은 내부 용적을 형성하며, 각각의 상기 열교환기 플레이트 쌍(12)은 상기 내부 용적으로 상기 제 1 매체를 도입하기 위한 입구(22)와 상기 내부 용적으로부터 상기 제 1 매체를 배출하기 위한 출구(24)를 포함하고, 상기 제 1 매체는 상기 입구(22)로부터 유동축(34)을 따라 상기 출구(24)로 흐르며, 상기 입구(22)들은 열교환기 플레이트 쌍(12)들을 관통하는 입구 헤더(26)를 함께 형성하고, 상기 출구(24)들은 열교환기 플레이트 쌍(12)들을 관통하는 출구 헤더(28)를 함께 형성하는, 상기 열교환기 플레이트 쌍(12)들의 스택;
    인접한 열교환기 플레이트 쌍(12)들 사이에 배치되어 이들과 열 접촉하는 핀(14)들의 어레이로서, 상기 핀(14)들의 어레이는 인접한 열교환기 플레이트 쌍(12)들 사이에 유동 채널(56)들을 형성하며, 상기 제 2 매체는 상기 유동축(34)을 따라 상기 유동 채널(56)들을 통해 흐르고, 상기 핀(14)들의 어레이의 일단부는 상기 핀(14)들의 어레이의 제 1 부분이 상기 입구 헤더(26)와 상기 출구 헤더(28) 중 하나의 헤더로부터 측방향으로 배치되도록 하는 제 1 절결 영역(62, 64)을 포함하는, 상기 핀(14)들의 어레이를 포함하는,
    열교환기(10).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 절결 영역(62, 64)은 상기 핀(14)들의 어레이의 제 1 부분이 상기 입구 헤더(26)와 상기 출구 헤더(28) 중 상기 하나의 헤더의 2개의 대향하는 측면들로부터 측방향으로 배치되도록 함으로써, 상기 제 1 절결 영역(62, 64)이 상기 입구 헤더(26)와 상기 출구 헤더(28) 중 상기 하나의 헤더를 부분적으로 둘러싸게 되는,
    열교환기(10).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 핀(14)들의 어레이의 제 1 부분은 인접한 열교환기 플레이트 쌍(12)들의 분리를 유지하기 위한 지지를 제공하는,
    열교환기(10).
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동 채널(56)들의 일단부는 상기 제 2 매체를 상기 유동 채널(56)들로 도입하기 위한 유동 채널 입구(58)들을 형성하며, 상기 입구 헤더(26)와 상기 출구 헤더(28) 중 하나의 헤더와 축방향으로 정렬된 상기 유동 채널 입구(58)들은 상기 입구 헤더(26)와 상기 출구 헤더(28) 중 상기 하나의 헤더로부터 멀리 축방향으로 이격되어 있는,
    열교환기(10).
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 입구 헤더(26)와 상기 출구 헤더(28) 중 상기 하나의 헤더는 상기 제 1 절결 영역(62, 64)을 축방향으로 향하고 있는 제 1 사분점(42, 48)을 포함하며, 상기 사분점(42, 48)은 상기 제 1 절결 영역(62, 64)으로부터 멀리 축방향으로 이격되어 있는,
    열교환기(10).
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 절결 영역(62, 64)은,
    이하의 등식에 따라 상기 제 1 사분점(42, 48)으로부터 멀리 축방향으로 이격되고,
    Figure pat00003

    여기서, S는 상기 제 1 사분점(42, 48)으로부터 상기 제 1 절결 영역(62, 64)까지의 축방향 거리이며, A는 4.6 내지 10.7 범위의 계수이고, W는 상기 유동축(34)을 따르는 상기 입구 헤더(26)와 상기 출구 헤더(28) 중 상기 하나의 헤더의 치수이며, L은 상기 유동축(34)에 대해 수직한 상기 입구 헤더(26)와 상기 출구 헤더(28) 중 상기 하나의 헤더의 치수이고, B는 2 내지 6 범위의 계수인,
    열교환기(10).
  7. 제 6 항에 있어서,
    A는 7.6이고, B는 4.7인,
    열교환기(10).
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 핀(14)들의 어레이의 타단부는 상기 핀(14)들의 어레이의 제 2 부분이 상기 입구 헤더(26)와 상기 출구 헤더(28) 중 다른 하나의 헤더로부터 측방향으로 배치되도록 하는 제 2 절결 영역(62, 64)을 포함함으로써, 상기 제 2 절결 영역(62, 64)이 상기 입구 헤더(26)와 상기 출구 헤더(28) 중 상기 다른 하나의 헤더를 부분적으로 둘러싸게 되는,
    열교환기(10).
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 유동 채널(56)들의 타단부는 상기 제 2 매체를 상기 유동 채널(56)들로부터 방출하기 위한 유동 채널 출구(60)들을 형성하며, 상기 입구 헤더(26)와 상기 출구 헤더(28) 중 상기 다른 하나의 헤더와 축방향으로 정렬된 상기 유동 채널 출구(60)들은 상기 입구 헤더(26)와 상기 출구 헤더(28) 중 상기 다른 하나의 헤더로부터 멀리 축방향으로 이격되어 있는,
    열교환기(10).
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 입구 헤더(26)와 상기 출구 헤더(28) 중 상기 하나의 헤더는 상기 제 1 절결 영역(62, 64)을 축방향으로 향하고 있는 제 1 사분점(42, 48)을 포함하며, 상기 제 1 사분점(42, 48)은 상기 제 1 절결 영역(62, 64)으로부터 축방향으로 이격되어 있고;
    상기 입구 헤더(26)와 상기 출구 헤더(28) 중 상기 다른 하나의 헤더는 상기 제 2 절결 영역(62, 64)을 축방향으로 향하고 있는 제 2 사분점(42, 48)을 포함하며, 상기 제 2 사분점(42, 48)은 상기 제 2 절결 영역(62, 64)으로부터 축방향으로 이격되어 있는,
    열교환기(10).
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 절결 영역(62, 64)은,
    이하의 등식에 따라 상기 제 1 사분점(42, 48)으로부터 멀리 축방향으로 이격되고,
    Figure pat00004

    여기서, S1은 상기 제 1 사분점(42, 48)으로부터 상기 제 1 절결 영역(62, 64)까지의 축방향 거리이며, A1은 4.6 내지 10.7 범위의 계수이고, W1은 상기 유동축(34)을 따르는 상기 입구 헤더(26)와 상기 출구 헤더(28) 중 상기 하나의 헤더의 치수이며, L1은 상기 유동축(34)에 대해 수직한 상기 입구 헤더(26)와 상기 출구 헤더(28) 중 상기 하나의 헤더의 치수이고, B1은 2 내지 6 범위의 계수인,
    열교환기(10).
  12. 제 11 항에 있어서,
    A1는 7.7이고, B1는 4.7인,
    열교환기(10).
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 절결 영역(62, 64)은 상기 제 2 사분점(42, 48)으로부터 멀리 상기 축방향 거리(S1)만큼 축방향으로 이격되어 있는,
    열교환기(10).
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 절결 영역(62, 64)은,
    이하의 등식에 따라 상기 제 2 사분점(42, 48)으로부터 멀리 축방향으로 이격되고,
    Figure pat00005

    여기서, S2는 상기 제 2 사분점(42, 48)으로부터 상기 제 2 절결 영역(62, 64)까지의 축방향 거리이며, A2는 4.6 내지 10.7 범위의 계수이고, W2는 상기 유동축(34)을 따르는 상기 입구 헤더(26)와 상기 출구 헤더(28) 중 상기 다른 하나의 헤더의 치수이며, L2는 상기 유동축(34)에 대해 수직한 상기 입구 헤더(26)와 상기 출구 헤더(28) 중 상기 다른 하나의 헤더의 치수이고, B2는 2 내지 6 범위의 계수인,
    열교환기(10).
  15. 제 14 항에 있어서,
    A2는 7.7이고, B2는 4.7인,
    열교환기(10).
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 절결 영역(62, 64)은 반원 형상이며, 상기 입구 헤더(26)와 상기 출구 헤더(28) 중 상기 하나의 헤더의 중심을 중심으로 하는,
    열교환기(10).
  17. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 절결 영역(62, 64)은 반원 형상이며, 상기 입구 헤더(26)와 상기 출구 헤더(28) 중 상기 하나의 헤더를 중심으로 하고;
    상기 제 2 절결 영역(62, 64)은 반원 형상이며, 상기 입구 헤더(26)와 상기 출구 헤더(28) 중 상기 다른 하나의 헤더를 중심으로 하는,
    열교환기(10).
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 매체는 상기 유동축(34)을 따르는 상기 제 2 매체로부터 반대인 방향으로 상기 유동축(34)을 따라 흐르는,
    열교환기(10).
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