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KR102206254B1 - 일체형 액체 공냉식 응축기 및 저온 라디에이터 - Google Patents

일체형 액체 공냉식 응축기 및 저온 라디에이터 Download PDF

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KR102206254B1
KR102206254B1 KR1020190081573A KR20190081573A KR102206254B1 KR 102206254 B1 KR102206254 B1 KR 102206254B1 KR 1020190081573 A KR1020190081573 A KR 1020190081573A KR 20190081573 A KR20190081573 A KR 20190081573A KR 102206254 B1 KR102206254 B1 KR 102206254B1
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KR
South Korea
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heat exchanger
header tank
coolant
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refrigerant
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KR1020190081573A
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Inventor
알렉산드루 오레스트 지우빈스키
브레넌 시크
카일 핸슨
데이브 레테르
Original Assignee
한온시스템 주식회사
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
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Abstract

일체형 열 교환기 조립체는 제 1 헤더 탱크, 제 2 헤더 탱크, 제 1 헤더 탱크와 제 2 헤더 탱크 사이에서 연장되는 제 1 열 교환기 코어, 제 1 헤더 탱크와 제 2 헤더 탱크 사이에서 연장되는 제 2 열 교환기 코어, 및 제 1 헤더 탱크와 제 2 헤더 탱크 사이에서 연장되는 제 3 열 교환기 코어를 포함한다. 제 1 열 교환기 코어는 액체 냉각제 및 냉매와 유체 연통하며, 제 2 열 교환기 코어는 공기의 흐름의 제 1 부분 및 냉매와 유체 연통하며, 제 3 열 교환기 코어는 공기의 흐름의 제 2 부분 및 액체 냉각제와 유체 연통한다.

Description

일체형 액체 공냉식 응축기 및 저온 라디에이터{INTEGRATED LIQUID AIR COOLED CONDENSER AND LOW TEMPERATURE RADIATOR}
본 발명은 공기, 냉매 및 액체 냉각제를 열 교환 유체로서 사용하는 일체형 열 교환기 조립체에 관한 것이다.
자동차 내의 열 교환기의 패키징 크기를 줄이기 위해 자동차의 동작과 관련된 다수의 열 교환기는 단일 조립체로 통합되는 것이 점차 보편화되어 왔다. 일체형 열 교환기 조립체를 형성하는 열 교환기는 주위 공기, 자동차의 HVAC(heating, ventilating, and air conditioning) 시스템을 통해 순환하는 냉매, 및 전기 구성 요소와 같은 자동차의 다양한 구성 요소의 온도를 조절하는 것과 관련된 냉각제와 같은 다양한 상이한 열 교환 유체와 관련될 수 있다.
열 교환기 조립체의 패키징 크기를 더 줄이기 위해, 많은 일체형 열 교환기 조립체는 냉각 모듈을 통과하는 주위 공기의 흐름 경로 내에 다수의 공기 통과 열 교환기 코어를 적층하는 것을 포함한다. 불행하게도, 공기 흐름 방향에서의 이러한 적층은 업스트림(upstream) 열 교환기 코어와 열 에너지를 이미 교환한 공기에 의해 열 교환 용량을 감소시킨 다운스트림(downstream) 배치된 열 교환기 코어를 통과하는 모든 공기를 유해하게 유도하여, 다운스트림 열 교환기 코어의 유효성(effectiveness)을 업스트림 열 교환기 코어의 순간 열 교환 용량에 연결한다.
그러나, 일체형 조립체를 형성하는 열 교환기 코어의 상술한 적층 구성을 회피하는 것은 적층되지 않은 열 교환기 코어에 의해 점유되어야 하는 공기 흐름 영역의 증가를 부적절하게 초래한다. 이러한 증가된 공기 흐름 영역은 일체형 열 교환기 조립체의 패키징 크기가 일체형 열 교환기 조립체를 통한 공기의 흐름 방향에 수직으로 배치된 평면을 따라 증가하게 하여, 자동차의 나머지 구성 요소에 대해 설치될 때 일체형 열 교환기 조립체를 수용하기에 적절한 이용 가능한 구성을 감소시킨다.
따라서, 패키징 크기를 감소시키면서 원하는 열 교환 용량을 유지하는 일체형 열 교환기 조립체를 생성하는 것이 바람직하다.
본 발명은 호환 가능하고 조정되고, 패키징 공간을 감소시킨 일체형 열 교환기 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에서, 일체형 열 교환기 조립체는 제 1 헤더 탱크, 제 2 헤더 탱크, 제 1 헤더 탱크와 제 2 헤더 탱크 사이에서 연장되는 제 1 열 교환기 코어, 제 1 헤더 탱크와 제 2 헤더 탱크 사이에서 연장되는 제 2 열 교환기 코어, 및 제 1 헤더 탱크와 제 2 헤더 탱크 사이에서 연장되는 제 3 열 교환기 코어를 포함한다. 제 1 열 교환기 코어는 액체 냉각제 및 냉매와 유체 연통하며, 제 2 열 교환기 코어는 공기의 흐름의 제 1 부분 및 냉매와 유체 연통하며, 제 3 열 교환기 코어는 공기의 흐름의 제 2 부분 및 액체 냉각제와 유체 연통한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 일체형 열 교환기 조립체는 제 1 헤더 탱크, 제 2 헤더 탱크, 제 1 헤더 탱크와 제 2 헤더 탱크 사이에서 연장되는 복수의 제 1 튜브를 포함하는 제 1 열 교환기 코어, 제 1 헤더 탱크와 제 2 헤더 탱크 사이에서 연장되는 복수의 제 2 튜브를 포함하는 제 2 열 교환기 코어, 및 제 1 헤더 탱크와 제 2 헤더 탱크 사이에서 연장되는 하우징을 포함한다. 각각의 제1 튜브는 액체 냉각제 및 냉매와 유체 연통하며, 각각의 제2 튜브는 공기의 흐름 및 액체 냉각제 또는 냉매 중 하나와 유체 연통하며, 하우징은 제 1 튜브를 둘러싸고, 제 1 튜브의 각각과 유체 연통하는 액체 냉각제의 흐름을 한정한다.
본 명세서에 개시된 일체형 열 교환기 조립체는 종래 구성에 비해 많은 이점을 제공한다. 첫째로, 공통 평면을 따른 모든 열 교환기 코어의 배치는 공기 통과 열 교환기 코어의 각각이 다른 열 교환기 코어를 통과하지 않은 공기에 의해 통과되게 한다. 이와 같이, 저온 라디에이터는 종래 기술에서 알려진 바와 같이 공기 통과 응축기 코어의 다운스트림에 배치된 저온 라디에이터와 비교하여 증가된 열 교환 용량을 가질 수 있다.
둘째로, 액냉식 응축기 코어의 사용은 유익하게는 열 교환기 조립체의 각각의 영역이 종래 기술에서 일반적으로 사용되는 바와 같은 적층된 구성을 제거할지라도 열 교환기 코어의 각각에 의해 점유된 공통 평면에 대해 감소되도록 한다. 이러한 절약된(saved) 영역은 공기 통과 응축기 코어 뒤에 적층되는 대신에 공통 평면에 저온 라디에이터 코어를 재배치함으로써 각각의 공기 통과 열 교환기 코어가 임의의 다른 공기 통과 열 교환기 코어와 마주치지 않은 공기를 경험하게 하면서 열 교환기 조립체의 각각의 패키징 공간을 줄인다.
셋째로, 2개의 헤더 탱크 사이의 액냉식 응축기 코어의 일체화는 동일한 열 교환 관계를 달성하기 위한 부가적인 구성 요소 및 유체 연결부를 제거하여, 개시된 열 교환기 조립체의 각각의 제조 공정을 단순화시킨다.
마지막으로, 상술한 바와 같이, 열 교환기 코어의 각각의 개시된 구성은 열 교환기 조립체의 각각이 각각의 관련된 열 교환기 코어가 원하는 열 교환 용량을 갖도록 구성되는 방식으로 조정되도록 하여, 각각의 열 교환 유체가 각각의 관련된 회로를 통해 원하는 온도 범위 내에 있도록 한다. 따라서, 본 명세서에 개시된 열 교환기 조립체의 각각은 개시된 구성의 상당한 수정을 필요로 하지 않고 상이한 냉각 시스템 및 HVAC 시스템을 갖는 상이한 자동차에 사용하기 위해 구성될 수 있다.
본 발명의 상술한 목적 및 다른 목적과 이점은 첨부 도면에 비추어 고려될 때 본 발명의 상세한 설명을 읽음으로써 통상의 기술자에게 쉽게 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 일체형 열 교환기 조립체의 입면도이다.
도 2는 도 1의 일체형 열 교환기 조립체의 단면 입면도이다.
도 3은 도 1의 단면 선 3-3을 따라 취해진 일체형 열 교환기 조립체의 단면 입면도이다.
도 4는 도 1 및 도 2의 일체형 열 교환기 조립체의 액냉식(liquid cooled) 열 교환기 코어의 하우징을 형성하는 2개의 협력 쉘(cooperating shell)의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 회로 및 냉매 회로의 각각에 대한 도 1 및 도 2의 일체형 열 교환기 조립체의 제 1 흐름 구성을 도시한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 회로 및 냉매 회로에 대한 도 1 및 도 2의 일체형 열 교환기 조립체의 제 2 흐름 구성을 도시한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 회로 및 냉매 회로에 대한 도 1 및 도 2의 일체형 열 교환기 조립체의 제 3 흐름 구성을 도시한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 회로 및 냉매 회로에 대한 도 1 및 도 2의 일체형 열 교환기 조립체의 제 4 흐름 구성을 도시한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 일체형 열 교환기 조립체, 냉각제 회로 및 냉매 회로를 통한 흐름 구성을 예시하는 단면 입면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 일체형 열 교환기 조립체, 냉각제 회로 및 냉매 회로를 통한 흐름 구성을 예시하는 단면 입면도이다.
다음의 상세한 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 다양한 실시예를 설명하고 도시한다. 이러한 설명 및 도면은 통상의 기술자가 본 발명을 제조하고 사용할 수 있게 해주는 역할을 하며, 어떠한 방식으로든 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니다. 개시된 방법과 관련하여, 제시된 단계는 사실상 예시적이며, 따라서, 단계의 순서는 반드시 필요하거나 중요하지는 않다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 일체형 열 교환기 조립체(10)를 도시한다. 열 교환기 조립체(10)는 단일의 열 교환 구조로 통합된 복수의 열 교환기 코어를 포함하며, 여기서 각각의 열 교환기 코어는 2개의 상이한 열 교환 유체 사이에서 열 에너지를 교환하기 위한 구조를 갖는 열 교환기 조립체(10)의 일부를 지칭한다. 열 교환기 조립체(10)는 액냉식 응축기 코어(12), 공냉식 응축기 코어(14) 및 저온 라디에이터 코어(16)를 포함하는 것으로서 도 1 및 도 2에 도시되어 있다.
액냉식 응축기 코어(12)는 자동차의 냉각 열 발생 구성 요소와 관련된 액체 냉각제의 흐름과 자동차의 HVAC 시스템에서 사용되는 냉매의 흐름 사이에서 열 에너지를 교환하기 위해 구성된다. 액체 냉각제는 비제한적인 예로서 물, 글리콜 또는 이의 조합일 수 있다. 그러나, 액체 냉각제가 원하는 열 교환 특성을 갖는 한 임의의 형태의 적절한 액체 냉각제는 반드시 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다. 공냉식 응축기 코어(14)는 주위 공기의 흐름의 제 1 부분과 HVAC 시스템의 냉매 사이에서 열 에너지를 교환하기 위해 구성된다. 저온 라디에이터 코어(16)는 주위 공기의 흐름의 제 2 부분과 액냉식 응축기 코어(12)와 관련된 액체 냉각제 사이에서 열 에너지를 교환하기 위해 구성된다. 그러나, 통상의 기술자는 열 교환기 조립체(10)가 반드시 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 본 명세서에 개시된 것과 상이한 열 교환 유체를 이용하는 열 교환기 코어의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 액냉식 응축기 코어(12), 공냉식 응축기 코어(14) 및 저온 라디에이터 코어(16)는 대안으로 이하에서 각각 제 1 열 교환기 코어(12), 제 2 열 교환기 코어(14) 및 제 3 열 교환기 코어(16)로서 지칭되거나 집합적으로 열 교환기 코어(12, 14, 16)로서 지칭될 수 있다.
열 교환기 코어(12, 14, 16)는 각각 제 1 헤더 탱크(20)와 제 2 헤더 탱크(22) 사이로 연장하는 복수의 열 교환기 튜브(18)에 의해 형성된다. 열 교환기 코어(12, 14, 16)는 대응하는 열 교환 유체의 흐름이 이 사이로 통과하도록 허용하기 위해 서로 이격된 평행하게 배치된 복수의 열 교환기 튜브(18)를 포함할 수 있다. 열 교환기 튜브(18)는 주어진 적용을 위한 임의의 적절한 단면 형상 및 구성을 가질 수 있다. 열 교환기 튜브(18)는 각각의 열 교환기 튜브(18)를 통해 유체 흐름 경로를 형성하는 하나 이상의 공극(void)을 포함하도록 돌출될 수 있다. 대안으로, 열 교환기 튜브(18)는 유체 흐름 경로를 형성하기 위한 시트의 인접한 부분 사이에 형성된 하나 이상의 개구를 포함하는 규정된 형상으로 재료의 시트를 구부리거나 접어서 형성될 수 있다. 열 교환기 튜브(18)는 하나의 비제한적인 예로서 서로로부터의 한 쌍의 유체 흐름 경로를 분리하는 중앙 보강 구조물을 포함하는 실질적으로 B자형 단면을 포함할 수 있다.
열 교환기 튜브(18)는 알루미늄 또는 이의 합금과 같은 금속 재료로부터 형성될 수 있다. 열 교환기 튜브(18)는 열 교환기 튜브(18)를 제 1 및 제 2 헤더 탱크(20, 22)에 결합하기 위한 브레이징 공정(brazing process)을 개시하기에 적절한 브레이징 재료로 적어도 부분적으로 코팅될 수 있다.
열 교환기 튜브(18)는 복수의 제 1 튜브(3), 복수의 제 2 튜브(4) 및 복수의 제 3 튜브(5)로 분할된다. 제 1 튜브(3)는 액냉식 응축기 코어(12)와 결합되며, 제 1 튜브(3)의 각각은 액체 냉각제가 이의 외부 표면 위로 통과하는 동안 이의 내부를 통해 냉매를 전달하도록 구성된다. 제 2 튜브(4)는 공냉식 응축기 코어(14)와 결합되며, 제 2 튜브(4)의 각각은 공기가 이의 외부 표면을 통과하는 동안 이의 내부를 통해 냉매를 전달하도록 구성된다. 제 2 튜브(4)는 제 2 튜브(4)의 제 1 세트(4a)와 제 2 튜브(4)의 제 2 세트(4b)로 더 분할될 수 있으며, 제 2 튜브(4)의 제 1 세트(4a)는 제 1 방향으로 관통하는 냉매를 포함하지만, 제 2 튜브(4)의 제 2 세트(4b)는 대향하는 제 2 방향으로 관통하는 냉매를 포함한다. 제 3 튜브(3)는 저온 라디에이터 코어(16)와 결합되며, 제 3 튜브(5)의 각각은 공기가 이의 외부 표면을 통과하는 동안 이의 내부를 통해 액체 냉각제를 전달하도록 구성된다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 액냉식 응축기 코어(12), 공냉식 응축기 코어(14) 및 저온 라디에이터 코어(16)는 제 1 헤더 탱크(20)와 제 2 헤더 탱크(22) 사이에서 종 방향으로 연장된다. 헤더 탱크(20, 22)는 열 교환기 조립체(10)의 동작과 관련된 열 교환 유체를 분배하거나 재조합하기 위한 매니폴드(manifold)로서 작용한다.
제 1 헤더 탱크(20)는 제 1 케이싱(60)과 제 1 헤더(61)를 포함할 수 있다. 제 1 헤더(61)는 복수의 이격된 제 1 튜브 개구(62)를 포함하며, 제 1 튜브 개구(62)의 각각은 열 교환기 튜브(18) 중 하나의 단부를 수용하도록 구성된다. 제 1 케이싱(60)은 제 1 헤더 탱크(20)의 중공 내부를 형성한다. 제 1 헤더(61)는 원하는 대로 크림핑(crimping), 브레이징, 용접, 또는 파스너의 사용을 포함하는 임의의 알려진 방법에 의해 제 1 케이싱(60)에 형성된 개구의 둘레 주변의 제 1 케이싱(60)에 결합될 수 있다. 제 1 헤더(61)는 열 교환기 코어(12, 14, 16)의 각각이 제 1 헤더(61)의 일부와 맞물리는 방식으로 제 1 헤더 탱크(20)의 길이를 따라 연장될 수 있다. 제 1 헤더(61)와 제 1 케이싱(60) 사이의 결합의 형태에 따라 제 1 헤더 탱크(20)로부터의 누출을 방지하기 위해 제 1 헤더(61)와 제 1 케이싱(60) 사이에 적절한 시일(seal)(도시되지 않음)이 압축될 수 있다. 제 1 헤더(61)는 원하는 대로 제 1 케이싱(60)에 크림핑되기에 적절한 주변 림 또는 원주 방향으로 이격된 복수의 탭(tab)된 부분을 포함할 수 있다.
제 1 헤더(61)는 알루미늄 또는 이의 합금과 같은 금속 재료로부터 형성될 수 있다. 제 1 헤더(61)는 브레이징 공정을 개시하기에 적절한 브레이징 재료로 적어도 부분적으로 코팅될 수 있다. 제 1 케이싱(60)은 제 1 헤더(61) 및 각각의 열 교환기 튜브(18)에 대해 선택된 금속 재료와 같은 임의의 적절한 강성 재료로부터 형성될 수 있거나, 강성 재료는 원하는 대로 경성 플라스틱 재료일 수 있다.
제 1 헤더(61)는 제 1 케이싱(60)에 결합된 별개의 형성된 구조물로서 도시되고 설명되지만, 제 1 헤더 탱크(20)는 제 1 튜브 개구(62)를 갖는 제 1 헤더 탱크(20)의 표면이 제 2 헤더 탱크(22)를 향하는 한 임의의 적절한 구조물을 가질 수 있다. 이와 같이, 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 제 1 헤더(61)는 제 2 헤더 탱크(22)를 향하고, 제 1 헤더(61)가 제 1 케이싱(60)의 나머지 부분과 별개로 형성되는지 여부에 관계없이 제 1 튜브 개구(62)를 포함하는 제 1 헤더 탱크(20)의 일부를 지칭한다.
제 1 칼라 구조물(63)은 제 2 헤더 탱크(22)를 향한 방향으로 제 1 헤더(61)의 외부 표면으로부터 연장된다. 도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 제 1 칼라 구조물(63)은 원하는 대로 원형, 타원형, 직사각형, 둥근 직사각형 형상 등과 같은 폐쇄된 주변 형상을 형성하도록 원주 방향으로 연장된다. 제 1 칼라 구조물(63)은 액냉식 응축기 코어(12)의 제 1 튜브(3)와 관련된 제 1 튜브 개구(62)의 각각을 둘러싸면서 제 1 헤더(61)와 교차하도록 위치된다.
제 1 칼라 구조물(63)은 적절한 제조 공정에서 제 1 헤더(61)의 나머지 부분과 일체로 형성될 수 있다. 대안으로, 제 1 칼라 구조물(63)은 적절한 결합 방법을 사용하여 제 1 헤더(61)의 외부 표면에 결합되기 전에 적절한 제조 공정에서 별개로 형성될 수 있다. 별개로 형성되는 경우, 제 1 칼라 구조물(63)은 비제한적인 예로서 브레이징, 용접 또는 통상적인 파스너의 사용을 포함하는 임의의 적절한 결합 방법에 의해 제 1 헤더(61)의 외부 표면에 후속적으로 결합되는 폐쇄된 주변 형상의 돌출부를 포함하는 스탬핑된 구성 요소일 수 있다.
제 1 칼라 구조물(63)은 알루미늄 또는 이의 합금과 같은 금속 재료로부터 형성될 수 있다. 제 1 칼라 구조물(63)은 브레이징 공정을 개시하기에 적절한 브레이징 재료로 적어도 부분적으로 코팅될 수 있다. 제 1 칼라 구조물(63)은 원하는 대로 제 1 헤더(61) 및 각각의 열 교환기 튜브(18)와 동일한 공통 재료로부터 형성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 케이싱(60)은 제 1 냉매 챔버(64)와 제 1 냉각제 챔버(65)로 분할된다. 제 1 냉매 챔버(64)는 제 1 격벽(partition)(66)에 의해 제 1 냉각제 챔버(65)로부터 유체적으로 분리된다. 제 1 격벽(66)은 제 1 케이싱(60)의 단면을 가로 질러 연장하고, 제 1 케이싱(60)의 나머지 부분과 일체로 형성될 수 있거나 제 1 케이싱(60)의 중공 내부에 배치된 삽입물(insert)일 수 있다.
제 1 헤더 탱크(20)는 제 1 냉각제 챔버(65)와 자동차의 냉각 시스템의 냉각 회로 사이에 유체 연통을 제공하는 제 1 냉각제 포트(31)를 포함한다. 제 1 냉각제 포트(31)는 원통형 도관으로 도시되지만, 제 1 냉각제 포트(31)는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 임의의 적절한 구조물을 가질 수 있다. 제 1 냉각제 포트(31)는 원하는 대로 냉각 회로와 관련된 피팅(fitting) 조립체에 결합하기 위해 구성될 수 있다. 제 1 냉각제 포트(31)는 공냉식 응축기 코어(14)를 갖는 냉각 회로의 동작 모드에 기초하여 액체 냉각제의 입구 또는 출구 중 하나 또는 둘 다로서 작용하도록 구성될 수 있다.
제 2 헤더 탱크(22)는 제 2 케이싱(70)과 제 2 헤더(71)를 포함할 수 있다. 제 2 헤더(71)는 복수의 이격된 제 2 튜브 개구(72)를 포함하며, 제 2 튜브 개구(72)의 각각은 열 교환기 튜브(18) 중 하나의 단부를 수용하도록 구성된다. 제 2 케이싱(70)은 제 2 헤더 탱크(22)의 중공 내부를 형성한다. 제 2 헤더(71)는 원하는 대로 크림핑, 브레이징, 용접, 또는 파스너의 사용을 포함하는 임의의 알려진 방법에 의해 제 2 케이싱(70)의 개구의 둘레 주변의 제 2 케이싱(70)에 결합될 수 있다. 제 2 헤더(71)는 열 교환기 코어(12, 14, 16)의 각각이 제 2 헤더(71)의 일부와 맞물리는 방식으로 제 2 헤더 탱크(22)의 길이를 따라 연장될 수 있다. 제 2 헤더(71)와 제 2 케이싱(70) 사이의 결합의 형태에 따라 제 2 헤더 탱크(22)로부터의 누출을 방지하기 위해 제 2 헤더(71)와 제 2 케이싱(70) 사이에 적절한 시일(도시되지 않음)이 압축될 수 있다. 제 2 헤더(71)는 원하는 대로 제 2 케이싱(70)에 크림핑되기에 적절한 주변 림 또는 원주 방향으로 이격된 복수의 탭된 부분을 포함할 수 있다.
제 2 헤더(71)는 알루미늄 또는 이의 합금과 같은 금속 재료로부터 형성될 수 있다. 제 2 헤더(71)는 브레이징 공정을 개시하기에 적절한 브레이징 재료로 적어도 부분적으로 코팅될 수 있다. 제 2 케이싱(70)은 제 2 헤더(71) 및 각각의 열 교환기 튜브(18)에 대해 선택된 금속 재료와 같은 임의의 적절한 강성 재료로부터 형성될 수 있거나, 강성 재료는 원하는 대로 경성 플라스틱 재료일 수 있다.
제 2 헤더(71)는 제 2 케이싱(70)에 결합된 별개의 형성된 구조물로서 도시되고 설명되지만, 제 2 헤더 탱크(22)는 제 2 튜브 개구(72)를 갖는 제 2 헤더 탱크(22)의 표면이 제 1 헤더 탱크(20)를 향하는 한 임의의 적절한 구조물을 가질 수 있다. 이와 같이, 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 제 2 헤더(71)는 제 1 헤더 탱크(20)를 향하고, 제 2 헤더(71)가 제 2 케이싱(70)의 나머지 부분과 별개로 형성되는지 여부에 관계없이 제 2 튜브 개구(72)를 포함하는 제 2 헤더 탱크(22)의 일부를 지칭한다.
제 2 칼라 구조물(73)은 제 1 헤더 탱크(20)를 향한 방향으로 제 2 헤더(71)의 외부 표면으로부터 연장된다. 제 2 칼라 구조물(73)은 원하는 대로 원형, 타원형, 직사각형, 둥근 직사각형 형상 등과 같은 폐쇄된 주변 형상을 형성하도록 원주 방향으로 연장된다. 제 2 칼라 구조물(73)은 액냉식 응축기 코어(12)의 제 1 튜브(3)와 관련된 제 2 튜브 개구(72)의 각각을 둘러싸면서 제 2 헤더(71)와 교차하도록 위치된다. 제 2 칼라 구조물(73)은 적절한 제조 공정에서 제 2 헤더(71)의 나머지 부분과 일체로 형성될 수 있다. 대안으로, 제 2 칼라 구조물(73)은 적절한 결합 방법을 사용하여 제 2 헤더(71)의 외부 표면에 결합되기 전에 적절한 제조 공정에서 별개로 형성될 수 있다. 별개로 형성되는 경우, 제 2 칼라 구조물(73)은 비제한적인 예로서 브레이징, 용접 또는 통상적인 파스너의 사용을 포함하는 임의의 적절한 결합 방법에 의해 제 2 헤더(71)의 외부 표면에 후속적으로 결합되는 폐쇄된 주변 형상의 돌출부를 포함하는 스탬핑된 구성 요소일 수 있다.
제 2 칼라 구조물(73)은 알루미늄 또는 이의 합금과 같은 금속 재료로부터 형성될 수 있다. 제 2 칼라 구조물(73)은 브레이징 공정을 개시하기에 적절한 브레이징 재료로 적어도 부분적으로 코팅될 수 있다. 제 2 칼라 구조물(73)은 원하는 대로 제 2 헤더(71) 및 각각의 열 교환기 튜브(18)와 동일한 공통 재료로부터 형성될 수 있다.
제 2 케이싱(70)은 제 2 냉매 챔버(74), 제 3 냉매 챔버(75) 및 제 2 냉각제 챔버(76)로 분할된다. 제 2 냉매 챔버(74)는 제 2 격벽(77)에 의해 제 3 냉매 챔버(75)로부터 유체적으로 분리된다. 제 3 냉매 챔버(75)는 제 3 격벽(78)에 의해 제 2 냉각제 챔버(76)로부터 유체적으로 분리된다. 제 2 및 제 3 격벽(77, 78)은 제 2 케이싱(70)의 단면을 가로질러 연장하고, 제 2 케이싱(70)의 나머지 부분과 일체로 형성될 수 있거나 제 2 케이싱(70)의 중공 내부에 배치된 삽입물일 수 있다.
제 2 헤더 탱크(22)는 제 1 냉매 포트(41) 및 제 2 냉매 포트(42)를 포함한다. 제 1 냉매 포트(41)는 제 2 냉매 챔버(74)와 HVAC 시스템의 냉매 회로 사이에 유체 연통을 제공한다. 제 2 냉매 포트(42)는 제 3 냉매 챔버(75)와 HVAC 시스템의 냉매 회로 사이에 유체 연통을 제공한다. 제 1 및 제 2 냉매 포트(41, 42)는 원통형 도관으로 도시되지만, 냉매 포트(41, 42)는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 임의의 적절한 구조물을 가질 수 있다. 제 1 및 제 2 냉매 포트(41, 42)는 원하는 대로 냉매 회로의 피팅 조립체에 결합하기 위해 구성될 수 있다. 제 1 및 제 2 냉매 포트(41, 42)는 각각 원하는 대로 냉매 회로의 동작 모드에 기초하여 냉매를 위한 입구 또는 출구 중 하나 또는 둘 다로서 작용하도록 구성될 수 있다.
제 2 헤더 탱크(22)는 제 2 냉각제 챔버(76)와 자동차의 냉각 시스템의 냉각 회로 사이에 유체 연통을 제공하는 제 2 냉각제 포트(32)를 포함한다. 제 2 냉각제 포트(32)는 원통형 도관으로서 도시되지만, 제 2 냉각제 포트(32)는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 임의의 적절한 구조물을 가질 수 있다. 제 2 냉각제 포트(32)는 원하는 대로 냉각 회로와 관련된 피팅 조립체에 결합하기 위해 구성될 수 있다. 제 2 냉각제 포트(32)는 냉각 회로의 동작 모드에 기초하여 액체 냉각제를 위한 입구 또는 출구 중 하나 또는 둘 다로서 작용하도록 구성될 수 있다.
액냉식 응축기 코어(12)는 액체 냉각제가 각각의 제 1 튜브(3)의 외부 표면을 통해 흐르도록 하기 위한 흐름 경로를 정하는 하우징(80)을 더 포함한다. 하우징(80)은 제 1 헤더 탱크(20)의 제 1 칼라 구조물(63)과 제 2 헤더 탱크(22)의 제 2 칼라 구조물(73) 사이에서 길이 방향으로 연장된다. 하우징(80)은 실질적으로 관형이고 이의 각각의 단부에서 개방될 수 있다. 하우징(80)의 단면 주변 형상은 하우징(80)의 대향 개방 단부가 각각의 칼라 구조물(63, 73) 내에 수용되는 방식으로 제 1 및 제 2 칼라 구조물(63, 73)의 주변 형상에 대응한다. 따라서, 하우징(80)의 개방 단부는 하우징(80)의 길이 방향으로 내부의 유체의 흐름의 범위를 정하기 위해 헤더(61, 71)의 칼라 구조물(63, 73) 내에 배치된다.
도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 하우징(80)은 제 1 쉘(81)과 제 2 쉘(82)의 협력에 의해 형성될 수 있으며, 제 1 쉘(81)과 제 2 쉘(82)은 길이 방향으로 연장되는 시임(seam)(83)에서 서로 교차한다(도 1 및 도 3). 하우징(80)은 액체 냉각제가 하우징(80) 내에 배치된 제 1 튜브(3)의 각각의 외부 표면의 전체에 도달하는 방식으로 제 1 튜브(3)의 각각의 외부 표면과 하우징(80)의 내부 표면 사이에 클리어런스(clearance)가 존재할 수 있도록 치수가 정해질 수 있다.
하우징(80)은 제 1 쉘(81)의 제 1 단부에 인접한 제 3 냉각제 포트(33) 및 제 1 쉘(81)의 제 2 단부에 인접한 제 4 냉각제 포트(34)를 포함한다. 제 3 및 제 4 냉각제 포트(33, 34)는 각각 하우징(80)의 중공 내부와 냉각 시스템의 냉각 회로 사이에 유체 연통을 제공한다. 제 3 및 제 4 냉각제 포트(33, 34)는 원통형 도관으로서 도시되지만, 냉각제 포트(33, 34)는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 임의의 적절한 구조물을 가질 수 있다. 냉각제 포트(33, 34)는 각각 원하는 대로 냉각 회로와 관련된 피팅 조립체에 결합하기 위해 구성될 수 있다. 냉각제 포트(33, 34)는 원하는 대로 냉각 회로의 동작 모드에 기초하여 액체 냉각제를 위한 입구 또는 출구 중 하나 또는 둘 다로서 작용하도록 구성될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 공냉식 응축기 코어(14) 및 저온 라디에이터 코어(16)를 각각 형성하는 제 2 튜브(4)와 제 3 튜브(5)의 인접한 튜브 사이에 핀 구조물(19)이 배치될 수 있다. 핀 구조물(19)은 열 교환 효율을 증가시키기 위해 열 교환기 튜브(18)의 각각과 관련된 열 교환 표면을 증가시키도록 구성된다.
제 1 튜브(3)는 핀 구조물(19) 또는 임의의 유사한 표면적 증가 구조물이 없는 도 2에 도시되어 있지만, 이러한 표면적 증가 구조물은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 하우징(80) 내와 제 1 튜브(3)의 인접한 튜브 사이에서 이용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 표면적 증가 구조물은 액체 냉각제에 과도한 압력 강하를 도입하지 않고 이를 통해 흐르는 액체 냉각제에 난류(turbulence)를 부가하도록 구성될 수 있다. 핀 구조물이 사용되면, 핀 구조물은 액체 냉각제가 원하는 대로 핀 구조물로부터 현저한 간섭 없이 하우징(80)의 길이 방향으로 흐를 수 있게 하기 위해 핀 구조물(19)에 수직으로 배치될 수 있다.
도 3은 각각의 열 교환기 튜브(18)의 단면 형상을 도시한다. 도 3에 도시된 실시예는 열 교환기 튜브(18)의 길이 방향에 수직인 방향으로 공통 높이를 갖는 (제 1 튜브(3), 제 2 튜브(4)의 제 1 세트(4a), 제 2 튜브(4)의 제 2 세트(4b), 및 제 3 튜브(5)를 포함하는) 각각의 열 교환기 튜브(18)를 포함한다. 그러나, 제 1 튜브(3)는 각각의 열 교환기 튜브(18)의 측 방향으로 제 2 튜브(4) 또는 제 3 튜브(5)보다 큰 폭을 갖는 것으로 도시되며, 따라서 제 1 튜브(3)는 제 2 튜브(4) 또는 제 3 튜브(5)보다 큰 수력학적 직경(hydraulic diameter)을 갖는 것으로 도시된다. 본 기술 분야에서 이해되는 바와 같이, 열 교환기 튜브의 수력학적 직경은 대응하는 열 교환기 튜브를 통한 흐름 영역에 대한 노출된 표면적의 비율을 변경함으로써 열 교환 효율에 영향을 미친다. 따라서, 제 1 튜브(3)는 제 1 튜브(3)를 통해 흐르는 냉매와 제 1 튜브(3)를 통과하는 액체 냉각제 사이의 더욱 효율적인 열 전달을 용이하게 하기 위해 더욱 큰 수력학적 직경을 포함하도록 선택될 수 있다. 다른 실시예에서, 제 1 튜브(3)의 폭은 제 2 튜브(4) 및 제 3 튜브(5)와 동일한 것으로 선택될 수 있지만, 제 1 튜브(3)의 높이는 제 2 및 제 3 튜브(4, 5)와 비교하여 증가된 수력학적 직경을 생성하도록 증가된다.
그러나, 제 1 튜브(3), 제 2 튜브(4) 및 제 3 튜브(5)는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 크기 및 형상의 임의의 조합을 갖도록 선택될 수 있다. 각각의 독립적인 세트의 튜브(3, 4, 5)를 형성하는 열 교환기 튜브(18)의 각각의 크기 및 형상은 열 교환기 조립체(10)와 관련된 냉각 시스템 또는 HVAC 시스템의 원하는 동작에 기초하여 원하는 열 교환 효율을 갖도록 열 교환기 조립체(10)의 열 교환기 코어(12, 14, 16)의 각각을 조정하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 모두 3개의 제 1 튜브(3), 제 2 튜브(4) 및 제 3 튜브(5)는 동일한 크기 및 형상과 이에 따라 동일한 수력학적 직경을 포함하도록 선택될 수 있다. 다른 실시예에서, 제 1 튜브(3), 제 2 튜브(4) 및 제 3 튜브(5)의 각각은 상이한 튜브(3, 4, 5) 중에서 가변 수력학적 직경을 제공하기 위한 적어도 하나의 가변 치수를 포함하도록 선택될 수 있다. 다른 실시예에서, 제 2 튜브(4) 또는 제 3 튜브(5) 중 하나만이 나머지 열 교환기 튜브(18)와 상이한 치수를 갖도록 선택된다.
열 교환기 튜브(18)는 또한 헤더 탱크(20, 22)의 길이 방향에 대해 서로 균일하게 이격되는 것으로 도 3에 도시되지만, 열 교환기 튜브(18)의 간격은 본 발명의 범위으로부터 벗어나지 않고 튜브(18)의 상이한 세트(3, 4, 5) 사이에서 변경될 수 있다. 예를 들어, 하우징(80) 내에 배치된 제 1 튜브(3)는 제 2 및 제 3 튜브(4, 5)와 비교하여 제 1 튜브(3)를 통과하는 대안적인 열 교환 유체의 사용을 설명하기 위해 열 교환기 코어(14, 16)를 형성하는 제 2 또는 제 3 튜브(4, 5)와 비교하여 상이한 간격으로 이격될 수 있다. 인접한 열 교환기 튜브(18) 사이의 간격은 열 교환기 조립체(10)와 관련된 냉각 시스템 또는 HVAC 시스템의 요구 사항에 따라 원하는 열 교환 효율을 포함하도록 열 교환기 코어(12, 14, 16)의 각각을 조정하도록 선택될 수 있다.
열 교환기 조립체(10)는 하우징(80)의 제 4 냉각제 포트(34)와 제 2 헤더 탱크(22)의 제 2 냉각제 포트(32) 사이에서 연장되어 유체 결합되는 유체 라인(50)을 포함하는 것으로 도 1 및 도 2에 도시되어 있다. 유체 라인(50)은 알루미늄 또는 이의 합금과 같이 브레이징 공정에 적절한 금속 재료와 같은 강성 재료로부터 형성될 수 있다. 유체 라인(50)의 단부는 유체 라인(50)의 단부를 제 2 및 제 4 냉각제 포트(32, 34)에 결합하여, 유체 라인(50)과 각각의 냉각제 포트(32, 34)의 접합부에 유체 밀봉부(fluid tight seal)를 제공하는 브레이징 공정을 개시하기 위한 적절한 브레이징 재료의 코팅을 포함할 수 있다. 대안으로, 유체 라인(50)은 원하는 대로 나사형 파스너의 사용, 용접, 크림핑 등을 포함하는 임의의 결합 방법을 사용하여 제 2 및 제 4 냉각제 포트(32, 34)에 안전하게 결합될 수 있다.
열 교환기 조립체(10)를 조립할 때 열 교환기 조립체(10)는 브레이징 공정을 개시하기에 적절한 다양한 구성 요소를 포함하는 것으로 본 명세서에서 설명되었다. 따라서, 열 교환기 조립체(10)를 조립하는데 필요한 제조 단계의 수 및 타입을 감소시키기 위해 열 교환기 조립체(10)의 다양한 구성 요소는 브레이징 공정을 수행하기에 적절한 공통 재료 또는 브레이징 공정 중에 결합하기에 적절한 보완 재료로서 형성되는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 열 교환기 튜브(18), 핀 구조물(19), 제 1 헤더(61), 제 2 헤더(62), 제 1 케이싱(60), 제 2 케이싱(70), 제 1 칼라 구조물(63), 제 2 칼라 구조물(64), 유체 라인(50), 하우징(80)의 제 1 쉘(81), 하우징(80)의 제 2 쉘(82) 및 냉각제 포트(32, 34)는 단일의 제조 단계 동안 다수의 구성 요소를 서로 결합시키기 위해 브레이징 공정을 수행하기에 적절한 공통 또는 보완 재료로부터 형성될 수 있다. 그러나, 또한, 제조 공정의 임의의 조합은 후술하는 바와 같이 개시된 구성의 동작 이점을 여전히 유지하면서 본 명세서에 개시된 구성에서 열 교환기 조립체(10)를 형성하기 위해 이용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
열 교환기 조립체(10)의 열 교환기 코어(12, 14, 16)는 모두 공통 평면(도 1을 참조한 페이지의 평면)을 따라 평행하게 배치된다. 각각의 열 교환기 코어(12, 14, 16)가 배치된 공통 평면은 공기 통과 열 교환기 코어(14, 16) 중 하나를 통해 흐르는 주위 공기의 흐름 방향에 수직으로 배치된다. 공통 평면은 또한 제 1 헤더 탱크(20) 및 제 2 헤더 탱크(22)의 유체 전달부를 통과한다. 공통 평면을 따른 열 교환기 코어(12, 14, 16)의 각각의 배치는 열 교환기 조립체(10)를 통과하는 주위 공기가 후속하여 2개 이상의 열 교환기 코어를 통과해야 하는 환경이 존재하지 않도록 보장함으로써, 열 교환기 코어(12, 14, 16) 중 어느 것도 열 교환기 코어(12, 14, 16) 중 다른 하나를 통해 열 에너지를 이미 통과시키고 교환한 주위 공기와 열 에너지를 교환하지 않도록 한다.
도 5 내지 도 8은 자동차의 냉각 시스템의 냉각제 회로(90) 및 자동차의 HVAC 시스템의 냉매 회로(100)의 각각에 대한 열 교환기 조립체(10)의 다양한 예시적인 흐름 구성을 도시한다. 냉각제 회로(90)는 자동차의 동작과 관련된 적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91)를 냉각하기 위해 구성될 수 있다. 적어도 하나의 열 발생 요소(91)는 비제한적인 예로서 전기 모터, 배터리, 인버터 및 이의 조합일 수 있다. 따라서, 열 교환기 조립체(10)는 전기 자동차의 동작 중에 냉각을 필요로 하는 전기 구성 요소를 갖는 전기 또는 하이브리드 자동차와 함께 사용하기에 적합할 수 있다. 냉각제 회로(90)는 또한 액체 냉각제가 원하는 흐름 방향으로 냉각제 회로(90)를 통해 순환하게 하는 펌프(92)를 포함한다.
냉매 회로(100)는 원하는 대로 열 교환기 조립체(10)를 통과한 냉매를 압축기(도시하지 않음), 팽창 부재(도시하지 않음) 및 증발기(도시하지 않음)와 같은 냉매 회로를 형성하는 나머지 공기 조절(air conditioning) 구성 요소(101)에 전달하도록 구성된다. 열 교환기 조립체(10)는 원하는 대로 냉매 회로(100)를 통과하는 냉매의 흐름 방향에 대해 공기 조절 구성 요소(101)의 압축기의 바로 다운스트림에 배치될 수 있다.
적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91) 및 공기 조절 구성 요소(101)의 개략적인 표현은 도 5 내지 도 8에 도시된 직접 연결보다 더 복잡한 흐름 구성을 나타낼 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91)의 개략적인 표현은 액체 냉각제와 냉각제 회로(90)와 관련된 각각의 열 발생 구성 요소 사이의 열 교환 관계를 제어하기 위한 일련의 유체 라인, 밸브 등을 나타낼 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91)는 액체 냉각제가 열 교환기 조립체(10)의 일부를 통해 흐르지 않을 때 열 발생 구성 요소와 열 에너지를 교환하도록 하는 임의의 유체 연결 시스템을 나타낸다.
유사하게, 공기 조절 구성 요소(101)는 냉매 회로(100)의 원하는 동작 방법에 따라 공기 조절 회로(100)를 통해 냉매를 통과시키는 것과 관련된 임의의 일련의 흐름 구성 및 구성 요소를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 임의의 일련의 밸브, 유체 라인 또는 부가적인 공기 조절 관련 구성 요소는, 본 발명의 범위를 반드시 벗어나는 것은 아니고, 내부 열 교환기(도시되지 않음), 리시버 드라이어(receiver dryer)(도시되지 않음) 또는 임의의 부가적인 열 교환기(도시되지 않음)와 같은 구성 요소를 포함하는 상술한 구성 요소에 부가하여 제 1 및 제 2 냉매 포트(41, 42) 사이에 존재할 수 있다. 공기 조절 구성 요소(101)는 열 교환기 조립체(10)로의 흐름 및 열 교환기 조립체(10)로부터의 흐름이 원하는 대로 냉매 회로(100)의 선택된 동작 모드에 기초하여 역전되는 방식으로 구성될 수 있다. 그러나, 이하에서, 공기 조절 구성 요소(101)를 빠져 나가는 냉매는 제 1 냉매 포트(41)에 들어갈 때 냉매가 비교적 높거나 최대의 온도 및 압력을 갖는 방식으로 압축되었다고 가정한다. 따라서, 제 1 냉매 포트(41)에 들어가는 냉매는 과열된 기체 형태의 냉매일 수 있다.
액냉식 응축기 코어(12) 및 공냉식 응축기 코어(14)는 각각 응축기로서 설명되지만, 열 교환기 코어(12, 14)는 대안으로 가스 냉매가 냉각되고 열 교환기 코어(12, 14)의 한쪽 또는 양쪽을 통과할 때 반드시 응축되는 것은 않는 환경에서 "가스 냉각기"로서 지칭될 수 있다는 것을 통상의 기술자는 이해할 것이다.
도 5는 열 교환기 조립체(10), 냉각 회로(90) 및 냉매 회로(100)의 제 1 흐름 구성을 도시한다. 냉각 회로(90)는 제 1 냉각 회로 라인(93) 및 제 2 냉각 회로 라인(94)을 포함한다. 제 1 냉각 회로 라인(93)은 제 1 헤더 탱크(20)의 제 1 냉각제 포트(31)와 액냉식 응축기 코어(12)의 하우징(80)의 제 3 냉각제 포트(33) 사이에서 연장되어 유체 결합된다. 제 2 냉각 회로 라인(94)은 하우징(80)의 제 4 냉각제 포트(34)와 제 2 헤더 탱크(22)의 제 2 냉각제 포트(32) 사이에서 연장되어 유체 결합된다. 도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 제 2 냉각 회로 라인(94)은 상술한 바와 같이 제 4 냉각제 포트(34) 및 제 2 냉각제 포트(32)에 견고하게 결합된 강성 유체 라인(50)에 의해 형성될 수 있다.
제 1 냉각 회로 라인(93)은 펌프(92) 및 적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91)를 포함한다. 펌프(92)는 액체 냉각제가 제 1 냉각 회로 라인(93)을 통해 흐를 때 제 1 냉각제 포트(31)로부터 제 3 냉각제 포트(33)를 향하는 방향으로 흐르게 한다.
동작 중에, 액체 냉각제는 제 1 냉각 회로 라인(93)을 통해 흐를 때 펌프(92)를 통해 적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91)을 통해 흐르게 된다. 액체 냉각제는 적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91)로부터의 열 에너지를 수용하여 액체 냉각제의 온도를 증가시키고 적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91)의 온도를 감소시킨다. 액체 냉각제는 열 교환기 조립체(10)의 제 1 냉매 포트(41)에 들어가는 냉매의 온도보다 낮은 온도까지 온도가 상승된다.
그런 다음, 액체 냉각제는 제 3 냉각제 포트(33)를 통해 하우징(80)의 중공 내부에 들어간다. 동시에, 냉매는 제 2 헤더 탱크(22)의 제 2 냉매 챔버(74)에 들어가며, 여기서 냉매는 액냉식 응축기 코어(12)의 제 1 튜브(3) 및 공냉식 응축기 코어(14)의 제 2 튜브(4)의 제 1 세트(4a)로 분배된다. 액체 냉각제는 액냉식 응축기 코어(12)를 형성하는 각각의 제 1 튜브(3)의 외부 표면을 통과하여 제 1 튜브(3) 내에서 전달되는 냉매와 열 에너지를 교환한다. 액체 냉각제는 냉매의 온도를 낮추면서 액체 냉각제의 온도를 상승시키도록 고온 냉매로부터의 열 에너지를 수용한다. 액체 냉각제는 제 3 냉각제 포트(33)로부터 제 4 냉각제 포트(34)로의 방향으로 흐르게 하여, 냉매와 액체 냉각제 사이에 역류 배열(counter-flow arrangement)을 형성한다. 제 2 튜브(4)의 제 1 세트(4a)를 통과하는 냉매는 냉매의 온도를 낮추면서 주위 공기의 일부의 온도를 상승시키도록 제 1 세트(4a)의 제 2 튜브(4) 중 인접한 튜브 사이를 통과하는 주위 공기의 일부와 열 에너지를 교환한다.
제 1 튜브(3) 및 제 2 튜브(4)의 제 1 세트(4a)를 통과하는 냉매는 제 2 튜브(4)의 제 2 세트(4b)에 분배되기 전에 제 1 헤더 탱크(20)의 제 1 냉매 챔버(64) 내에서 재결합된다. 냉매는 제 1 튜브(3)와 제 2 튜브(4)의 제 1 세트(4a)를 통과하는 냉매의 흐름과 반대 방향으로 제 2 튜브(4)의 제 2 세트(4b)를 통과한다. 제 2 튜브(4)의 제 2 세트(4b)를 통과하는 냉매는 제 2 세트(4b)의 제 2 튜브(4) 중 인접한 튜브 사이를 통과하는 주위 공기의 다른 부분과 부가적인 열 에너지를 교환한다. 그런 다음, 냉매는 제 2 냉매 포트(42)를 통해 열 교환기 조립체(10)를 빠져 나가기 전에 제 3 냉매 챔버(75) 내에서 재결합된다.
제 4 냉각제 포트(34)를 통해 하우징(80)을 빠져 나간 액체 냉각제는 제 2 냉각제 회로 라인(94)(유체 라인(50))을 통해 제 2 헤더 탱크(22)의 제 2 냉각제 포트(32)로 흐른다. 액체 냉각제는 제 2 헤더 탱크(22)의 제 2 냉각제 챔버(76) 내의 저온 라디에이터 코어(16)의 제 3 튜브(5)에 분배된다. 액체 냉각제는 주위 공기의 일부의 온도를 증가시키면서 액체 냉각제의 온도를 낮추도록 제 3 튜브(5) 중 인접한 튜브 사이를 통과하는 주위 공기의 다른 부분과 열 에너지를 교환한다. 액체 냉각제는, 저온 라디에이터 코어(16)에서, 적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91)로부터의 열 에너지를 수용하도록 허용하기 위해 적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91)의 온도보다 낮은 온도로 냉각된다. 그런 다음, 액체 냉각제는 제 1 냉각제 포트(31)를 통해 열 교환기 조립체(10)를 빠져 나가기 전에 제 1 헤더 탱크(20)의 제 1 냉각제 챔버(65) 내에서 재결합된다. 그 후, 액체 냉각제는 본 명세서에서 설명된 방식으로 다시 한번 냉각제 회로(90)를 통해 재순환될 수 있다.
도 6은 열 교환기 조립체(10), 냉각제 회로(90) 및 냉매 회로(100)의 제 2 흐름 구성을 도시한다. 제 2 흐름 구성은 펌프(92)를 제외하고 제 1 흐름 구성과 실질적으로 동일하며, 적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91)는 제 1 냉각제 회로 라인(93)보다는 제 2 냉각제 회로 라인(94) 상에 직렬로 배치된다. 이와 같이, 제 1 냉각제 회로 라인(93)은 제 1 및 제 3 냉각제 포트(31, 33) 사이에 개재된 구성 요소가 없기 때문에 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 유체 라인(50)과 유사한 방식으로 제 1 냉각제 포트(31) 및 제 3 냉각제 포트(33)의 각각에 안전하게 결합된 강성 도관으로서 형성될 수 있다. 따라서, 제 2 냉각제 회로 라인(94)은 펌프(92) 및 제 4 냉각제 포트(34)와 제 2 냉각제 포트(32) 사이의 적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91)의 도입으로 인해 강성이고 연속적인 유체 라인(50)으로서 형성되지 않는다.
제 2 흐름 구성은 제 1 흐름 구성과 관련하여 상술한 바와 동일한 순서로 열 교환기 조립체(10), 냉각제 회로(90) 및 냉매 회로(100)를 통해 흐르는 냉매 및 액체 냉각제를 포함한다. 그러나, 적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91)의 리포지셔닝(repositioning)은 각각의 관련된 열 교환 유체 사이에 존재하는 열 교환 관계를 변경시킨다.
동작 중에, 제 2 냉각제 회로 라인(94)을 통해 흐르는 액체 냉각제는 적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91)의 온도를 감소시키면서 액체 냉각제의 온도를 증가시키도록 적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91)를 통해 흐른다. 그런 다음, 가열된 액체 냉각제는 저온 라디에이터 코어(16)를 통과하는 주위 공기의 부분의 온도를 증가시키면서 액체 냉각제의 온도를 감소시키도록 저온 라디에이터 코어(16)를 통해 흐른다. 그 후, 액체 냉각제는 하우징(80) 내로 흐르며, 여기서 액체 냉각제는 액냉식 응축기 코어(12)를 형성하는 제 1 튜브(3)를 통해 흐르는 냉매보다 낮은 온도를 갖는다. 따라서, 냉매는 온도가 감소되지만, 액체 냉각제는 적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91)보다 낮은 온도까지 온도가 상승되어 적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91)에 대한 액체 냉각제의 냉각 효과를 유지한다. 그런 다음, 액체 냉각제는 사이클을 반복하도록 다시 한번 적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91)를 통과할 수 있다.
도 7은 열 교환기 조립체(10), 냉각제 회로(90) 및 냉매 회로(100)의 제 3 흐름 구성을 도시한다. 제 3 흐름 구성은 제 1 및 제 3 냉각제 포트(31, 33) 사이에서 연장되는 제 1 냉각제 회로 라인(93), 제 2 및 제 4 냉각제 포트(32, 34) 사이에서 연장되는 제 2 냉각제 회로 라인(94), 및 제 1 냉각제 회로 라인(93) 상에 배치된 제 1 분기점(96)과 제 2 냉각제 회로 라인(94) 상에 배치된 제 2 분기점(97) 사이에서 연장되는 부가적인 제 3 냉각제 회로 라인(95)을 포함한다. 제 3 흐름 구성은 펌프(92), 및 펌프를 가진 제 3 냉각제 회로 라인(95) 상에 배치된 적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91)를 포함하며, 이는 액체 냉각제가 제 1 분기점(96)으로부터 제 2 분기점(97)으로의 방향으로 제 3 냉각제 회로 라인(95)을 통해 흐르게 한다.
동작 중에, 액체 냉각제는 제 3 냉각제 회로 라인(95)을 통과하면서 적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91)와 열 에너지를 교환하여, 적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91)의 온도를 감소시키면서 액체 냉각제의 온도를 증가시킨다. 그런 다음, 액체 냉각제는 제 2 분기점(97)에서 제 2 헤더 탱크(22)의 제 2 냉각제 포트(32)를 향한 제 1 부분 흐름과 하우징(80)의 제 4 냉각재 포트(34)를 향한 제 2 부분 흐름으로 분할된다. 액체 냉각제의 제 1 부분 흐름은 저온 라디에이터 코어(16)를 통과하여, 저온 라디에이터 코어(16)를 통과하는 주위 공기의 일부의 온도를 증가시키면서 액체 냉각제의 온도를 감소시킨다. 액체 냉각제의 제 2 부분 흐름은 하우징(80)을 통과하여, 액체 냉각제의 제 2 부분 흐름의 온도를 증가시키면서 액냉식 응축기 코어(12)를 형성하는 제 1 튜브(3)를 통과하는 냉매의 온도를 감소시킨다. 그 다음, 액체 냉각제의 제 1 부분 흐름 및 제 2 부분 흐름은 제 1 분기점(96)에서 재결합되며, 제 1 부분 흐름 및 제 2 부분 흐름의 조합은 액체 냉각제의 냉각 효과를 유지하기 위해 적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91)의 온도보다 낮은 온도를 가진 액체 냉각제를 생성시킨다. 그 다음, 상술한 바와 같이 이러한 공정은 반복된다.
도 8은 열 교환기 조립체(10), 냉각제 회로(90) 및 냉매 회로(100)의 제 4 흐름 구성을 도시한다. 냉각제 회로(90)는 펌프(92)가 제 2 분기점(97)과 제 2 냉각제 회로 라인(94)상의 제 2 냉각제 포트(32) 사이에 배치되도록 재배치된다는 것을 제외하고는 도 7에 개시된 바와 같은 냉각제 회로(90)와 실질적으로 동일하다.
동작 중에, 저온 라디에이터 코어(16)를 통과하는 주위 공기의 부분의 온도를 증가시키면서 액체 냉각제의 온도를 감소시키기 위해 펌프(92)의 동작을 통해 액체 냉각제는 저온 라디에이터 코어(16)를 통해 흐르게 된다. 그런 다음, 액체 냉각제는 제 1 분기점(96)에서 제 1 냉각제 회로 라인(93)을 통한 제 1 부분 흐름과 제 3 냉각제 회로 라인(95)을 통한 제 2 부분 흐름으로 분할된다. 액체 냉각제의 제 1 부분 흐름은, 액체 냉각제의 제 1 부분 흐름의 온도를 증가시키면서 액냉식 응축기 코어(12)를 형성하는 제 1 튜브(3)를 통해 흐르는 냉매의 온도를 감소시키기 위해 하우징(80)을 통해 흐른다. 액체 냉각제의 제 2 부분 흐름은 제 3 냉각제 회로 라인(95)을 통해 흐르고, 적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91)와 마주친다. 액체 냉각제의 제 2 부분 흐름은 온도가 증가되지만, 적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91)는 온도가 감소된다. 그런 다음, 제 1 및 제 2 부분 흐름은 제 2 분기점(97)에서 재결합되어 상술한 공정을 반복한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열 교환기 조립체(110)를 도시한다. 열 교환기 조립체(110)는 제 2 냉매 포트(42)가 제 2 헤더 탱크(22)로부터 제 1 헤더 탱크(20)로 재배치된 것을 제외하고 열 교환기 조립체(10)와 실질적으로 유사하다. 제 2 냉매 포트(42)의 재배치는 또한 제 2 헤더 탱크(22)에 들어가는 냉매가 액냉식 응축기 코어(12)와 공냉식 응축기 코어(14) 사이에서 분배되도록 하기 위해 제 2 헤더 탱크(22)로부터 제 2 격벽(77)을 제거하게 한다. 이와 같이, 제 1 내지 제 4 흐름 구성을 참조하여 도시되고 설명된 바와 같이 제 2 튜브(4)의 제 1 및 제 2 세트(4a, 4b)를 통한 냉매의 2회 통과와는 대조적으로 냉매는 공냉식 응축기 코어(14)를 단일 방향으로 한 번만 통과한다. 그렇지 않으면, 열 교환기 조립체(110)는 제 1 흐름 구성 및 열 교환기 조립체(10)를 참조하여 개시된 것과 동일한 방식으로 동작한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열 교환기 조립체(210)를 도시한다. 열 교환기 조립체(210)는 액냉식 응축기 코어(212), 제 1 공냉식 응축기 코어(214), 제 2 공냉식 응축기 코어(215) 및 저온 라디에이터 코어(216)를 포함한다. 열 교환기 조립체(210)는 열 교환기 코어 어레이(212, 214, 215, 216)의 제 1 단부에 있는 제 1 헤더 탱크(220) 및 열 교환기 코어 어레이(212, 214, 215, 216)의 제 2 단부에 있는 제 2 헤더 탱크(222)를 더 포함한다. 제 1 헤더 탱크(220)는 제 1 냉매 챔버(264) 및 제 1 냉각제 챔버(265)로 분할된다. 제 2 헤더 탱크(222)는 제 2 냉매 챔버(274), 제 3 냉매 챔버(275) 및 제 2 냉각제 챔버(276)로 분할된다.
제 1 헤더 탱크(220)의 제 1 냉각제 포트(231)는 제 1 냉각제 챔버(265)를 자동차의 관련된 냉각 시스템의 냉각제 회로(90)에 유체 결합시킨다. 제 2 헤더 탱크(222)는 제 2 냉매 챔버(274)를 자동차의 관련된 HVAC 시스템의 냉매 회로(100)에 유체 결합하는 제 1 냉매 포트(241), 및 제 3 냉매 챔버(275)를 냉매 회로(100)에 유체 결합하는 제 2 냉매 포트(242)를 더 포함한다. 제 2 헤더 탱크(222)의 제 2 냉각제 포트(232)는 제 2 냉각제 챔버(276)를 냉각제 회로(90)에 유체 결합시킨다.
제 3 헤더 탱크(224)는 액냉식 응축기 코어(212)와 제 1 공냉식 응축기 코어(214)의 중간에 배치된다. 제 3 헤더 탱크(224)는 도 2 및 도 3에 개시된 열 교환기 조립체(10)를 참조하여 도시되고 설명된 바와 같이 제 1 헤더 탱크(20), 제 2 헤더 탱크(22) 또는 하우징(80)의 각각과 유사한 방식으로 한 쌍의 협력 쉘로부터 형성될 수 있다. 각각의 쉘은 액냉식 응축기 코어(212) 및 제 1 공냉식 응축기 코어(214)를 형성하는 열 교환기 튜브의 단부를 수용하기 위한 복수의 튜브 개구를 포함할 수 있다. 제 3 헤더 탱크(224)는 브레이징 공정을 개시하기 위한 브레이징 재료로 적어도 부분적으로 코팅된 금속 재료로부터 형성될 수 있다.
액냉식 응축기 코어(212)는 액체 냉각제를 순환시키기 위한 중공 개구를 정하는 하우징(280)을 포함한다. 하우징(280)은 열 교환기 조립체(10)의 하우징(80)과 실질적으로 유사할 수 있으며, 브레이징 공정에 사용하기에 적절한 금속 재료로부터 형성되는 것을 포함할 수 있다. 하우징(80)이 열 교환기 조립체(10)에 대해 제 1 헤더 탱크(20) 및 제 2 헤더 탱크(22)에 결합되는 방식과 유사한 방식으로 하우징(280)은 제 2 헤더 탱크(220) 및 제 3 헤더 탱크(224)의 각각에 결합될 수 있고, 제 2 및 제 3 헤더 탱크(222, 224)에 대해 하우징(280)을 위치시키기 위한 대향 칼라 구조물의 사용을 포함한다.
하우징(280)은 이의 대향 단부에 인접한 제 3 냉각제 포트(233) 및 제 4 냉각제 포트(234)를 포함한다. 제 3 및 제 4 냉각제 포트(233, 234)는 하우징(280)의 내부를 냉각제 회로(90)에 유체 결합시킨다.
냉각제 회로(90) 및 냉매 회로는 도 5를 참조하여 개시된 것과 동일한 구성 및 열 교환기 조립체(10)의 제 1 흐름 구성을 포함하며, 펌프(92)와 적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91)을 가지면서 제 1 냉각제 포트(231)를 제 3 냉각제 포트(233)에 결합하는 제 1 냉각제 회로 라인(93)과 제 2 냉각제 포트(232)를 제 4 냉각제 포트(234)에 결합하는 제 2 냉각제 회로 라인(94)을 포함한다. 냉매 회로(100)는 열 교환기 조립체(10)의 개시된 제 1 흐름 구성과 유사한 방식으로 제 1 냉매 포트(241)를 제 2 냉매 포트(242)에 유사하게 결합시킨다.
동작 중에, 액체 냉각제는 먼저 적어도 하나의 열 발생 구성 요소의 온도를 감소시키면서 액체 냉각제의 온도를 증가시키기 위해 제 1 냉각제 회로 라인(93) 및 이에 따른 적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91)을 통해 흐른다. 액체 냉각제는 제 1 냉매 포트(241)를 통해 제 2 냉매 챔버(274)에 들어가는 냉매의 온도보다 낮은 온도로 가열된다. 냉매는 먼저 액체 냉각제의 온도를 증가시키면서 냉매의 온도를 감소시키기 위해 액냉식 응축기 코어(212)를 형성하는 열 교환기 튜브를 통해 흐른다. 그런 다음, 액체 냉각제는 제 2 냉각제 회로 라인(94)을 통해 제 2 냉각제 챔버(276)로 흐른다. 액체 냉각제는 주위 공기의 일부의 온도를 증가시키면서 액체 냉각제의 온도를 감소시키기 위해 저온 라디에이터 코어(216)를 통과하는 주위 공기의 일부와 열 에너지를 교환한다. 액체 냉각제의 온도는 액체 냉각제의 냉각 효과를 유지하기 위해 적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91)의 온도보다 낮아지도록 감소된다. 그 후, 액체 냉각제는 제 1 냉각제 회로 라인(93)을 다시 한번 통과하기 전에 제 1 냉각제 챔버(265) 내에서 재결합된다.
동시에, 액냉식 응축기 코어(212)를 통과한 후에, 냉매는 냉매 회로(90)에 다시 들어가기 전에 제 3 헤더 탱크(224), 제 1 공냉식 응축기 코어(214), 제 1 헤더 탱크(220)의 제 1 냉매 챔버(264), 제 2 공냉식 응축기 코어(215), 및 마지막으로 제 2 헤더 탱크(222)의 제 3 냉매 챔버(275)를 통해 통해 순서대로 통과된다. 냉매는 제 1 공냉식 응축기 코어(214) 내의 주위 공기의 제 1 부분과 제 2 공냉식 응축기 코어(215) 내의 주위 공기의 제 2 부분과 열 에너지를 교환하며, 각각의 경우에 주위 공기의 각각의 부분의 온도가 증가되는 동안 냉매의 온도는 감소된다.
개시된 흐름 구성의 설명을 통해, 일반적으로, 각각의 열 교환 유체의 온도는 각각의 열 교환 유체의 회로의 각각 내의 다양한 지점에서 다른 열 교환 유체보다 높거나 낮다고 가정한다. 그러나, 자동차의 동작과 관련된 하나 이상의 구성 요소 중 초기 활성화를 따르거나 연장된 비활동 기간을 따르는 것과 같은 일부 상황에서는 이러한 관계가 개시된 열 교환기 조립체(10, 110, 210)의 각각의 동작 전반에 걸쳐 유지되지 않을 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 개시된 관계는 개시된 열 교환기 조립체(10, 110, 210)의 각각에 대해 관련된 냉각 시스템 또는 HVAC 시스템 중 하나의 주어진 동작 모드에 대한 원하는 동작 조건을 나타낸다.
도 1 내지 도 10은 일반적으로 액냉식 응축기 코어가 조립체의 최상위 위치에 배치되고, 공냉식 응축기 코어가 조립체의 중간 위치에서 액냉식 응축기 코어의 바로 아래에 배치되며, 저온 라디에이터 코어가 조립체의 최하위 위치에서 공냉식 응축기 코어 바로 아래에 배치되는 구성을 포함하는 것으로서 열 교환기 조립체의 각각을 도시한다. 그러나, 도시되고 설명된 구성은 제한적이지 않으며, 각각의 열 교환기 코어의 순서 및 배치는 본 발명의 범위로부터 반드시 벗어나지는 않고 수정될 수 있다.
본 명세서에 개시된 일체형 열 교환기 조립체(10, 110, 210)는 종래 기술의 적층된 열 교환기 구성에 비해 많은 이점을 제공한다. 첫째로, 공통 평면을 따른 모든 열 교환기 코어의 배치는 공기 통과 열 교환기 코어의 각각이 다른 열 교환기 코어를 통과하지 않은 공기에 의해 통과되게 한다. 이와 같이, 저온 라디에이터는 종래 기술에서 알려진 바와 같이 공기 통과 응축기 코어의 다운스트림에 배치된 저온 라디에이터와 비교하여 증가된 열 교환 용량을 가질 수 있다.
둘째로, 액냉식 응축기 코어의 사용은 유익하게는 열 교환기 조립체(10, 110, 210)의 각각의 영역이 종래 기술에서 일반적으로 사용되는 바와 같은 적층된 구성을 제거할지라도 열 교환기 코어의 각각에 의해 점유된 공통 평면에 대해 감소되도록 한다. 이것은 일반적으로 주위 공기와 동일한 온도의 액체 냉각제가 동일한 온도에서 주위 공기보다 훨씬 효율적이고 신속하게 각각의 개시된 열 교환기 튜브를 통해 열 에너지를 교환한다는 것을 이해하기 때문에 발생한다. 이와 같이, 응축기 또는 기체 냉각기 내에서 액체 냉각제의 사용은 동일한 열 교환 용량이 대응하는 공냉식 응축기 코어보다 비교적 작은 크기의 액냉식 응축기 코어에 대해 냉매와 액체 냉각제 사이에 존재하게 한다. 다시 말하면, 주어진 열 교환 용량에 대한 공통 평면에 대해 액냉식 응축기 코어에 의해 점유되는 영역은 동일한 열 교환 능력을 갖는 대응하는 공냉식 응축기 코어에 의해 점유되는 영역보다 훨씬 작다. 이러한 절약된(saved) 영역은 공기 통과 응축기 코어 뒤에 적층되는 대신에 공통 평면에 저온 라디에이터 코어를 재배치함으로써 각각의 공기 통과 열 교환기 코어가 임의의 다른 공기 통과 열 교환기 코어와 마주치지 않은 공기를 경험하게 하면서 열 교환기 조립체(10, 110, 210)의 각각의 패키징 공간을 줄인다.
셋째로, 2개의 헤더 탱크 사이의 액냉식 응축기 코어의 일체화는 동일한 열 교환 관계를 달성하기 위한 부가적인 구성 요소 및 유체 연결부를 제거하여, 개시된 열 교환기 조립체(10, 110, 210)의 각각의 제조 공정을 단순화시킨다.
마지막으로, 상술한 바와 같이, 열 교환기 코어의 각각의 개시된 구성은 열 교환기 조립체(10, 110, 210)의 각각이 각각의 관련된 열 교환기 코어가 원하는 열 교환 용량을 갖도록 구성되는 방식으로 조정되도록 하여, 각각의 열 교환 유체가 각각의 관련된 회로를 통해 원하는 온도 범위 내에 있도록 한다. 예를 들어, 적어도 하나의 열 발생 구성 요소(91) 또는 냉매와 열 에너지를 교환할 때 원하는 온도 범위에 액체 냉각제를 배치하기 위해 일부 실시예에서는 저온 라디에이터 코어에 의해 점유된 영역이 증가되거나 감소될 수 있다. 다른 예로서, 액냉식 응축기 코어의 크기 및 이에 따른 열 교환 용량은 냉매의 원하는 냉각 정도를 달성하기 위해 공냉식 응축기 코어의 크기를 증가시키거나 감소시키도록 변화될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 열 교환기 조립체(10, 110, 210)의 각각은 개시된 구성의 상당한 수정을 필요로 하지 않고 상이한 냉각 시스템 및 HVAC 시스템을 갖는 상이한 자동차에 사용하기 위해 구성될 수 있다. 다시 말하면, 사용된 열 교환기 튜브의 수 및 크기는 임의의 주어진 동작 조건 세트에 대해 일체형 열 교환기 조립체(10, 110, 210)의 각각을 구성하기 위해 상이한 열 교환기 코어의 각각에 대해 변경될 수 있다.
열 교환기 조립체(10, 110, 210)가 액냉식 응축기 코어, 공냉식 응축기 코어 및 저온 라디에이터 코어의 각각을 포함하는 것으로서 도시되고 설명되었지만, 액체 통과 열 교환기 코어의 도입이 유사한 구조의 이중 공기 통과 열 교환기와 비교하여 2차 공기 통과 열 교환기 코어를 이용하는 임의의 열 교환기 조립체에 필요한 패키징 공간을 여전히 감소시킬 것임에 따라, 열 교환기 조립체(10, 110, 210)의 각각은 본 발명의 범위 내에 있을 동안 액체 냉각제 통과 열 교환기 코어와 단일 공기 통과 열 교환기 코어의 조합만을 포함하도록 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
상술한 설명으로부터, 통상의 기술자는 본 발명의 본질적인 특성을 쉽게 확인할 수 있고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고, 본 발명을 다양한 용도 및 조건에 적응시키기 위해 본 발명에 대한 다양한 변경 및 수정을 행할 수 있다.

Claims (22)

  1. 일체형 열 교환기 조립체에 있어서,
    제 1 헤더 탱크;
    제 2 헤더 탱크;
    상기 제 1 헤더 탱크와 상기 제 2 헤더 탱크 사이에서 연장되는 제 1 열 교환기 코어로서, 액체 냉각제 및 냉매와 유체 연통하는, 제 1 열 교환기 코어;
    상기 제 1 헤더 탱크와 상기 제 2 헤더 탱크 사이에서 연장되는 제 2 열 교환기 코어로서, 공기의 흐름의 제 1 부분 및 상기 냉매와 유체 연통하는, 제 2 열 교환기 코어; 및
    상기 제 1 헤더 탱크와 상기 제 2 헤더 탱크 사이에서 연장되는 제 3 열 교환기 코어로서, 상기 공기의 흐름의 제 2 부분 및 상기 액체 냉각제와 유체 연통하는, 제 3 열 교환기 코어를 포함하고,
    상기 제 3 열 교환기 코어는 상기 액체 냉각제를 냉각시키기 위한 냉각제 회로의 라디에이터를 형성하고,
    상기 제 3 열 교환기 코어는 상기 제 1 열 교환기 코어 및 상기 제 2 열 교환기 코어와 함께 상기 일체형 열 교환기 조립체를 통해 흐르는 상기 공기의 흐름 방향에 수직으로 배치된 공통 평면 상에 배치되어, 상기 냉각제 회로의 라디에이터가 다른 열 교환기 코어를 통과하지 않은 공기에 의해 통과되고,
    상기 일체형 열 교환기 조립체는 상기 액체 냉각제를 순환시키는 냉각제 회로와 유체 연통하고, 상기 냉각제 회로는 상기 일체형 열 교환기 조립체의 외부에 배치된 적어도 하나의 열 발생 구성 요소를 포함하고,
    상기 액체 냉각제는 상기 냉각제 회로를 통해 순환하면서 제 1 부분 흐름과 제 2 부분 흐름으로 분할되고, 상기 액체 냉각제의 상기 제 1 부분 흐름은 상기 제 1 열 교환기 코어를 통해 흐르고, 상기 액체 냉각제의 상기 제 2 부분 흐름은 상기 적어도 하나의 열 발생 구성 요소를 통해 흐르는 것을 특징으로 하는, 일체형 열 교환기 조립체.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    하우징은 상기 제 1 헤더 탱크와 상기 제 2 헤더 탱크 사이에 배치되고, 상기 하우징은 상기 제 1 열 교환기 코어와 유체 연통하는 상기 액체 냉각제의 흐름을 한정하는, 일체형 열 교환기 조립체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 하우징 내의 상기 액체 냉각제와 상기 냉매 사이에 역류 관계를 설정하기 위해 상기 하우징의 대향 단부에 형성된 냉각제 포트를 포함하는, 일체형 열 교환기 조립체.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 열 교환기 코어는 상기 제 1 헤더 탱크와 상기 제 2 헤더 탱크 사이에서 연장되는 복수의 제 1 튜브에 의해 형성되고, 상기 하우징은 복수의 상기 제 1 튜브를 둘러싸는, 일체형 열 교환기 조립체.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체 냉각제는 상기 냉각제 회로를 통해 흐를 때 상기 적어도 하나의 열 발생 구성 요소, 상기 제 1 열 교환기 코어 및 상기 제 3 열 교환기 코어를 순서대로 유동하는, 일체형 열 교환기 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체 냉각제는 상기 냉각제 회로를 통해 흐를 때 상기 적어도 하나의 열 발생 구성 요소, 상기 제 3 열 교환기 코어 및 상기 제 1 열 교환기 코어를 순서대로 유동하는, 일체형 열 교환기 조립체.
  9. 삭제
  10. 일체형 열 교환기 조립체에 있어서,
    제 1 헤더 탱크;
    제 2 헤더 탱크;
    상기 제 1 헤더 탱크와 상기 제 2 헤더 탱크 사이에서 연장되는 제 1 열 교환기 코어로서, 액체 냉각제 및 냉매와 유체 연통하는, 제 1 열 교환기 코어;
    상기 제 1 헤더 탱크와 상기 제 2 헤더 탱크 사이에서 연장되는 제 2 열 교환기 코어로서, 공기의 흐름의 제 1 부분 및 상기 냉매와 유체 연통하는, 제 2 열 교환기 코어; 및
    상기 제 1 헤더 탱크와 상기 제 2 헤더 탱크 사이에서 연장되는 제 3 열 교환기 코어로서, 상기 공기의 흐름의 제 2 부분 및 상기 액체 냉각제와 유체 연통하는, 제 3 열 교환기 코어를 포함하고,
    상기 제 3 열 교환기 코어는 상기 액체 냉각제를 냉각시키기 위한 냉각제 회로의 라디에이터를 형성하고,
    상기 제 3 열 교환기 코어는 상기 제 1 열 교환기 코어 및 상기 제 2 열 교환기 코어와 함께 상기 일체형 열 교환기 조립체를 통해 흐르는 상기 공기의 흐름 방향에 수직으로 배치된 공통 평면 상에 배치되어, 상기 냉각제 회로의 라디에이터가 다른 열 교환기 코어를 통과하지 않은 공기에 의해 통과되고,
    상기 일체형 열 교환기 조립체는 상기 액체 냉각제를 순환시키는 냉각제 회로와 유체 연통하고, 상기 냉각제 회로는 상기 일체형 열 교환기 조립체의 외부에 배치된 적어도 하나의 열 발생 구성 요소를 포함하고,
    상기 액체 냉각제는 상기 냉각제 회로를 통해 순환하면서 제 1 부분 흐름과 제 2 부분 흐름으로 분할되고, 상기 액체 냉각제의 상기 제 1 부분 흐름은 상기 제 1 열 교환기 코어를 통해 흐르고, 상기 액체 냉각제의 상기 제 2 부분 흐름은 상기 제 3 열 교환기 코어를 통해 흐르는, 일체형 열 교환기 조립체.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 열 교환기 코어는 복수의 제 1 튜브에 의해 형성되고, 상기 제 2 열 교환기 코어는 복수의 제 2 튜브에 의해 형성되며, 상기 제 3 열 교환기 코어는 복수의 제 3 튜브에 의해 형성되는, 일체형 열 교환기 조립체.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 헤더 탱크는 제 1 냉매 챔버와 제 1 냉각제 챔버로 분할되고, 제 2 헤더 탱크는 제 2 냉매 챔버, 제 3 냉매 챔버 및 제 2 냉각제로 분할되고, 복수의 제 1 튜브는 상기 제 1 냉매 챔버와 상기 제 2 냉매 챔버 사이에서 연장되고, 상기 복수의 제 2 튜브는 상기 제 1 냉매 챔버와 상기 제 2 냉매 챔버 및 상기 제 3 냉매 챔버의 각각 사이에서 연장되며, 상기 복수의 제 3 튜브는 상기 제 1 냉각제 챔버와 상기 제 2 냉각제 챔버 사이에서 연장되는, 일체형 열 교환기 조립체.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 열 교환기 코어는 상기 냉매를 냉각시키기 위한 냉매 회로의 응축기를 형성하고, 제 2 열 교환기 코어는 상기 냉매를 냉각시키기 위한 상기 냉매 회로의 응축기를 형성하는, 일체형 열 교환기 조립체.
  14. 일체형 열 교환기 조립체에 있어서,
    제 1 헤더 탱크;
    상기 제 1 헤더 탱크로부터 이격된 제 2 헤더 탱크;
    상기 제 1 헤더 탱크와 상기 제 2 헤더 탱크 사이에서 연장되는 복수의 제 1 튜브를 포함하는 제 1 열 교환기 코어로서, 상기 제 1 튜브의 각각은 액체 냉각제 및 냉매와 유체 연통하는, 상기 제 1 열 교환기 코어;
    상기 제 1 헤더 탱크와 상기 제 2 헤더 탱크 사이에서 연장되는 복수의 제 2 튜브를 포함하는 제 2 열 교환기 코어로서, 상기 제 2 튜브의 각각은 공기의 흐름 및 상기 액체 냉각제 또는 상기 냉매 중 하나와 유체 연통하는, 상기 제 2 열 교환기 코어; 및
    상기 제 1 헤더 탱크와 상기 제 2 헤더 탱크 사이에서 연장되고, 상기 제 1 튜브를 둘러싸며, 상기 제 1 튜브의 각각과 유체 연통하는 상기 액체 냉각제의 흐름을 제한하는 하우징을 포함하고,
    상기 제 2 열 교환기 코어 중 공기의 흐름 및 액체 냉각제와 유체 연통하는 부분은 상기 액체 냉각제를 순환시키는 냉각제 회로의 라디에이터를 형성하고,
    상기 제 2 열 교환기 코어 중 공기의 흐름 및 액체 냉각제와 유체 연통하는 부분은 상기 제 1 열 교환기 코어 및 상기 제 2 열 교환기 코어 중 공기의 흐름 및 냉매와 유체 연통하는 부분과 함께 상기 일체형 열 교환기 조립체를 통해 흐르는 상기 공기의 흐름 방향에 수직으로 배치된 공통 평면 상에 배치되어, 상기 냉각제 회로의 라디에이터가 다른 열 교환기 코어를 통과하지 않은 공기에 의해 통과되고,
    상기 일체형 열 교환기 조립체는 상기 액체 냉각제를 순환시키는 냉각제 회로와 유체 연통하고, 상기 냉각제 회로는 상기 일체형 열 교환기 조립체의 외부에 배치된 적어도 하나의 열 발생 구성 요소를 포함하고,
    상기 액체 냉각제는 상기 냉각제 회로를 통해 순환하면서 제 1 부분 흐름과 제 2 부분 흐름으로 분할되고, 상기 액체 냉각제의 상기 제 1 부분 흐름은 상기 제 1 열 교환기 코어를 통해 흐르고, 상기 액체 냉각제의 상기 제 2 부분 흐름은 상기 적어도 하나의 열 발생 구성 요소를 통해 흐르는 것을 특징으로 하는, 일체형 열 교환기 조립체.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 하우징 내의 상기 액체 냉각제와 상기 냉매 사이에 역류 관계를 설정하기 위해 상기 하우징의 대향 단부에 형성된 냉각제 포트를 포함하는, 일체형 열 교환기 조립체.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 하우징은 관형이고, 각각의 단부에서 개방되는, 일체형 열 교환기 조립체.
  17. 제 14 항에 있어서,
    제 1 칼라 구조물은 상기 제 1 헤더 탱크로부터 돌출되고, 상기 하우징의 개방 단부는 상기 제 1 칼라 구조물 내에 수용되는, 일체형 열 교환기 조립체.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 칼라 구조물은 상기 복수의 제 1 튜브를 수용하기 위해 상기 제 1 헤더 탱크에 형성된 복수의 튜브 개구를 둘러싸는, 일체형 열 교환기 조립체.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 하우징은 한 쌍의 협력 쉘에 의해 형성되는, 일체형 열 교환기 조립체.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 열 교환기 코어는 상기 냉매를 순환시키는 냉매 회로의 응축기를 형성하고, 상기 제 2 열 교환기 코어 중 공기의 흐름 및 냉매와 유체 연통하는 부분은 상기 냉매 회로의 응축기를 형성하는, 일체형 열 교환기 조립체.
  21. 일체형 열 교환기 조립체에 있어서,
    제 1 헤더 탱크;
    제 2 헤더 탱크;
    상기 제 1 헤더 탱크와 상기 제 2 헤더 탱크 사이에서 연장되는 제 1 열 교환기 코어로서, 액체 냉각제 및 냉매와 유체 연통하는, 제 1 열 교환기 코어;
    상기 제 1 헤더 탱크와 상기 제 2 헤더 탱크 사이에서 연장되는 제 2 열 교환기 코어로서, 공기의 흐름의 제 1 부분 및 상기 냉매와 유체 연통하는, 제 2 열 교환기 코어; 및
    상기 제 1 헤더 탱크와 상기 제 2 헤더 탱크 사이에서 연장되는 제 3 열 교환기 코어로서, 상기 공기의 흐름의 제 2 부분 및 상기 액체 냉각제와 유체 연통하는, 제 3 열 교환기 코어를 포함하고,
    상기 일체형 열 교환기 조립체는 상기 액체 냉각제를 순환시키는 냉각제 회로와 유체 연통하고, 상기 냉각제 회로는 상기 일체형 열 교환기 조립체의 외부에 배치된 적어도 하나의 열 발생 구성 요소를 포함하고,
    상기 액체 냉각제는 상기 냉각제 회로를 통해 순환하면서 제 1 부분 흐름과 제 2 부분 흐름으로 분할되고, 상기 액체 냉각제의 상기 제 1 부분 흐름은 상기 제 1 열 교환기 코어를 통해 흐르고, 상기 액체 냉각제의 상기 제 2 부분 흐름은 상기 적어도 하나의 열 발생 구성 요소를 통해 흐르는, 일체형 열 교환기 조립체.
  22. 일체형 열 교환기 조립체에 있어서,
    제 1 헤더 탱크;
    제 2 헤더 탱크;
    상기 제 1 헤더 탱크와 상기 제 2 헤더 탱크 사이에서 연장되는 제 1 열 교환기 코어로서, 액체 냉각제 및 냉매와 유체 연통하는, 제 1 열 교환기 코어;
    상기 제 1 헤더 탱크와 상기 제 2 헤더 탱크 사이에서 연장되는 제 2 열 교환기 코어로서, 공기의 흐름의 제 1 부분 및 상기 냉매와 유체 연통하는, 제 2 열 교환기 코어; 및
    상기 제 1 헤더 탱크와 상기 제 2 헤더 탱크 사이에서 연장되는 제 3 열 교환기 코어로서, 상기 공기의 흐름의 제 2 부분 및 상기 액체 냉각제와 유체 연통하는, 제 3 열 교환기 코어를 포함하고,
    상기 일체형 열 교환기 조립체는 상기 액체 냉각제를 순환시키는 냉각제 회로와 유체 연통하고, 상기 냉각제 회로는 상기 일체형 열 교환기 조립체의 외부에 배치된 적어도 하나의 열 발생 구성 요소를 포함하고,
    상기 액체 냉각제는 상기 냉각제 회로를 통해 순환하면서 제 1 부분 흐름과 제 2 부분 흐름으로 분할되고, 상기 액체 냉각제의 상기 제 1 부분 흐름은 상기 제 1 열 교환기 코어를 통해 흐르고, 상기 액체 냉각제의 상기 제 2 부분 흐름은 상기 제 3 열 교환기 코어를 통해 흐르는, 일체형 열 교환기 조립체.
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