KR20170096185A - 열 교환기 및 상기 열 교환기를 갖는 공기 장치 - Google Patents

열 교환기 및 상기 열 교환기를 갖는 공기 장치 Download PDF

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KR20170096185A
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heat exchange
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올레 파벨직
알프레드 볼리
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마이코 엘렉트로아파라테-파브릭 게엠베하
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Abstract

본 발명은 적어도 두 유체들 사이에서 열을 교환하기 위한 열 교환기(1)에 관한 것이며, 열 교환기는 복수의 열 교환 요소들(2)을 포함하고, 이들 각각은 적어도 하나의 유체들을 통과하여 전도시키기 위한 적어도 하나의 유체-안내 경로(48)를 포함하며, 여기서 열 교환기(1)는 실린더 축(5)을 갖는 실질적인 실린더형 형상 또는 실린더형 형상을 가지고, 열 교환 요소들(2)은 실린더 축(5)을 둘러 서로 인접하게 배치되며, 여기서 각각의 열 교환 요소들(2) 또는 각각의 열 교환 요소들(2)의 적어도 일 영역은:
- 삼각 실린더 또는
- 사다리꼴 실린더 또는
- 원-섹터 실린더 또는
- 환형-섹터 실린더 (6)
와 같거나 실질적으로 같은 윤곽 구조를 형성하고,
여기서, 서로 인접하게 배치된 열 교환 요소들(2)에 의해, 열 교환기(1) 또는 열 교환기(1)의 적어도 일 영역은:
- 다각형 실린더 또는
- 다각형 중공 실린더 또는
- 원형 실린더 또는
- 환형 실린더(7)
와 같거나 실질적으로 같은 윤곽 구조를 갖는다.
실린더 형상 대신에, 원뿔 절두체 형상 또한 가능하다. 본 발명은 열 교환기(1)를 위한 열 교환 요소(2) 및 열 교환기를 갖는 공기 장치에 관한 것이다.

Description

열 교환기 및 상기 열 교환기를 갖는 공기 장치 {HEAT EXCHANGER AND AIR DEVICE HAVING SAID HEAT EXCHANGER}
본 발명은 열 교환기에 관한 것이다.
적어도 두 유체들 사이의 열 교환을 위한 열 교환기들이 알려져 있다. 예를 들어, 열 교환기들은 가정의 환기/가정용 에어 컨디셔닝(air conditioning)을 위한 장치 내의 열 회수(heat recovery)를 위해 사용된다. 공급/실외 공기 및 배기(exhaust) 공기는 이러한 열 교환기를 통해 흐르고, 결과적으로 공급/실외 공기의 온도는, 예를 들어 겨울에, 배기 공기의 열에 의해 올라간다. 열 공급율을 위한 그들의 활성 체적 그리고/또는 열 교환을 제공하기 위한 교환 면(surface)과 관련하여, 알려져 있는 열 교환기들은 개선될 필요가 있다.
따라서 본 발명은 열 교환을 위하여 최적화된 큰 교환 면 그리고/또는 그들의 열 교환율에 관련하여 특별히 바람직한 체적을 갖는 열 교환기를 생성하는 문제를 다룬다. 나아가, 특히 저소음 전력 레벨이 필요하다. 유체 라인들의 간단한 연결 및/또는 적어도 하나의 유체 전달 장치, 예를 들어 팬(fan), 또한 매우 중요하다. 또한, 크기가 작은 것이 바람직하다.
이러한 문제는 적어도 두 유체들 사이에서 열을 교환하기 위한 열 교환기에 의해 해결될 수 있다. 이 열 교환기는 복수의 열 교환 요소들(elements)를 포함하는데, 이들 각각은 적어도 하나의 유체를 통과시켜 전도(傳導)하기 위한 적어도 하나의 유체-안내 경로(fluid-guiding path)를 가지며, 여기서 열 교환을 위한 열 교환기는 실린더 축을 갖는 실린더형 형상 또는 실질적인 실린더형 형상을 가진다. 열 교환 요소들은 실린더 축을 둘러(around) 서로 인접하게 배치되며, 여기서 각각의 열 교환 요소들 또는 각각의 열 교환 요소들의 적어도 일 영역은:
- 삼각 실린더(cylinder) 또는
- 사다리꼴(trapezoidal) 실린더 또는
- 원-섹터 실린더 또는
- 환형 실린더,
와 같거나 실질적으로 같은 윤곽 구조를 형성한다.
여기서, 서로 인접하게 배치된 열 교환 요소들에 의해, 열 교환기 또는 열 교환기의 적어도 일 영역은:
- 다각형(polygonal) 실린더 또는
- 다각형 중공(hollow) 실린더 또는
- 원형 실린더 또는
- 환형 실린더
와 같거나 실질적으로 같은 윤곽 구조를 가진다.
삼각형 실린더, 또는 사다리꼴 실린더, 또는 원-섹터 실린더, 또는 환형-섹터 실린더로서의 열 교환 요소들의 설계와 그들이 상기 실린더 축을 둘러 인접하게 배치됨에 따라,―상기 열 교환 요소들의 실린더 형상에 종속하여―다각형 실린더, 또는 다각형 중공 실린더, 또는 원형 실린더, 또는 환형 실린더를 형성하고, 최적의 열 교환 체적 및 최적의 열 교환 표면이 생성되며, 비교적 작은 크기가 여전히 유지된다. 열 교환을 위해 제공되는 공간 또는 열 교환을 위해 제공되는 열 교환 표면은 열 교환 요소 및 전체 열 교환기의 기하학적 설계로 인해 최적화된다. 본 발명으로 인해, 열 공급 속도가 최적화된다. 열 교환기가 원형 단면을 갖는다면, 열 공급율이 최대가 된다. 특히, 삼각 실린더와 같은 열 교환 요소의 인접한 배치가 열 교환기를 위한 다각형 실린더의 윤곽 구조를 초래한다. 사다리꼴 실린더로 설계된 열 교환 요소는 다각형 중공 실린더를 이루며, 여기서 다각형성(polygonality)은 바깥쪽 재킷과 안쪽 재킷 모두에 속한다. 원-섹터 실린더가 열 교환 요소로 사용된다면, 열 교환기는 원형 실린더와 유사한 윤곽 구조를 가진다. 개별 열 교환 요소들이 실린더의 중심을 향하여 점점 더 얇아지게 되는데 그 목적을 위한 생산이 어려우며 열 교환에 관련하여 효과가 거의 나타나지 않기 때문에, 환형 실린더와 유사한 열 교환기의 윤곽 구조를 이루게 되는, 환형-섹터 실린더로 열 교환 요소를 설계하는 것이 유리하다. 이 마지막 디자인은 특히 선호된다.
열 교환기의 윤곽 구조의 다른 실린더 유형들은 바람직하게는 일자형(straight) 실린더들로 설계된다. 대안적으로, 경사 실린더와 같은 설계가 가능하다. 일자형 실린더에 있어서, 이는 정면 측들이 실린더 축과 직각을 이루며 달리는 것을 의미하며, 이에 따라 하나는 기저(base) 측으로 다른 하나는 정상(top) 측으로 표시될 수 있음을 의미한다.
본 발명에 따른 열 교환기에 있어서, 적어도 두 유체의 유입과 제거가 열 교환기의 상술한 정면 측들에서, 즉 다각형 실린더의 정면 측들에서, 다각형 중공 실린더의 정면 측들에서, 또는 원형 실린더의 정면 측들에서, 또는 환형 실린더의 정면 측들에서 발생한다는 것이 특별하면서도 유리하게 제공된다. 특히, 유체들 중 하나는 정면 측의 영역으로 공급되고, 이어서 열 교환기를 투과하며, 다른 하나의 정면 측의 영역에서 제거된다. 다른 하나의 유체는 다른 하나의 정면 측의 영역으로 공급되고, 이어서 열 교환기를 투과하여, 하나의 정면 측의 영역에서 제거된다.
열 교환기를 통과하는 흐름으로 인해, 열은 두 유체들 사이에서 교환된다. 유체적으로, 두 유체들은 서로 분리되어, 즉 혼합이 일어나지 않는다. 두 유체들은 바람직하게는 가스 유체, 특히 공기이다.
이 문제는 복수의 열 교환 요소들을 갖는 적어도 두 유체들 사이의 열 교환을 위한 열 교환기에 의해 더 해결되며, 각각은 유체들 중 적어도 하나를 채널링하기 위한 적어도 하나의 유체-안내 경로를 가지며, 여기서 열 교환기는 원뿔 절두체 형상 축을 갖는 원뿔 절두체 형상을 가지거나 실질적으로 가지며, 상기 열 교환 요소들은 상기 원뿔 절두체 축을 둘러 서로 인접하게 배치되고, 각각의 상기 열 교환 요소들 또는 이러한 열 교환 요소들의 적어도 일 영역은:
- 삼각 원뿔 절두체 또는
- 사다리꼴 원뿔 절두체 또는
- 원-섹터 원뿔 절두체 또는
- 환형-섹터 원뿔 절두체
와 같거나 본질적으로 비슷한 윤곽 구조를 가지며, 여기서, 서로 인접하게 배치된 상기 열 교환 요소들에 의해, 상기 열 교환기 또는 상기 열 교환기의 적어도 하나의 영역은:
- 다각형 원뿔 절두체 또는
- 다각형 공동 원뿔 절두체 또는
- 원형 원뿔 절두체 또는
- 환형 원뿔 절두체
와 같거나 실질적으로 같은 윤곽 구조를 가진다.
실린더형 열 교환기에 관한 상기 설명은 그에 따라 적용된다. 이전의 실린더형 열 교환기와 비교하여, 본 열 교환기는―원뿔 절두체 축을 따라 바라 보았을 때―원뿔 절두체 형상 또는 원뿔 절두체 형상의 윤곽 구조를 가지며, 대응하는 상술한 원뿔 절두체들을 이룬다. 원뿔 절두체 축을 둘러서 서로 인접하게 배치된, 개별 열 교환 요소들에 대해서, 결과는―실시예에 따라―대응하는 상술한 원뿔 절두체 형상이다.
실린더 버전과 원뿔 절두체 버전 내의 모든 열 교환 요소는 공통적으로 쐐기-형상이 되도록 설계된다.
본 발명의 진전(development)에 따라, 실린더 축은 실린더 중심 축이다. 특히, 열 교환기는, 실린더 축에 대해 직경 방향으로, 유사하게 구성되거나 회전 대칭으로 구성된다.
각 열 교환 요소가 유체들 중 오직 하나의 전도를 위한 오직 하나의 유체-안내 경로만을 가진다면 더욱 유리하다. 특히, 상기 열 교환 요소에 인접한 열 교환 요소는 유체들 중 오직 하나만을 전도하기 위한 오직 하나의 유체 안내 경로를 가지며, 여기서 이 유체는 상이한 유체이므로, 인접한 두 열 교환 요소들 사이에서 유체들 간의 열 교환이 가능하다.
본 발명의 진전은―실린더 축 또는 원뿔 절두체 축의 방향을 바라 보았을 때―세 구역들, 즉 두 교차-흐름 구역들과, 그 사이에 위치하는 역류-구역 또는 동일 흐름 구역을 갖는 열 교환기 및/또는 각 열 교환 요소 및/또는 각 유체-안내 경로를 제공한다. 두 유체들을 살펴보면, 하나는 열 교환기의 하나의 정면 측에 다른 하나는 다른 하나의 정면 측에 공급되어, 열 교환기 안으로 하나의 유체가 유입된 이후에 그 유체가 먼저 교차-흐름 구역을 통하여 흐름에 따라 열 교환기 내에서 유체 안내가 이루어지며, 즉 양 유체들이 상호교차하여 흐름에 따라 다른 하나의 유체와 열이 교환된다. 순차적으로 역류 구역을 통과하고, 즉 이 구역에서 두 유체가 서로 정반대로(diametrically) 흐른다. 이것은 두 유체의 흐름이 다시 상호교차하는, 즉 그들의 흐름 방향이 십자가와 닮은 추가의 교차-흐름 영역에 의해 뒤따른다. 그러나 유체 흐름은 항상 열 교환 벽에 의해 서로 분리된다. 특히 역류 구역 또는 동일-흐름 구역은 각각의 교차-흐름 구역보다 길게 제공되며; 특히, (각각을 실린더 축 또는 원뿔 절두체 축의 방향에서 바라보았을 때) 역류 구역 또는 동일-흐름 구역은 교차-흐름 구역의 길이보다 세 배, 바람직하게는 네 배, 특히 네 배 이상 길다. 역류 구역 대신에, 상술한 동일-흐름 구역이 있을 수도 있는데, 즉 이 구역 내에서 두 유체는 동일한 방향으로 흐른다. 이를 위해서는 양 유체가 열 교환기의 동일한 정면을 흐르면서 공급되고 열 교환기의 동일한 정면에서 제거되는 것이 요구된다. 그러나, 다음은 또한 공급 및 제거가 열 교환기의 정면 측에서 또는 정면 측들에서 일어날 뿐만 아니라 가능하게는 공급 및 제거가 열 교환기의 바깥쪽 재킷 및/또는 안쪽 재킷의 영역 내에서도 부가적으로 일어나는 실시예를 포함한다. 위의 설명은 이에 따라 적용될 수 있다.
본 발명의 진전은 역류 구역 또는 동일-흐름 구역의 유체-안내 경로가 실린더 축에 평행하게 달리는 것을 제공한다.
본 발명의 진전은 역류 구역 또는 동일-흐름 구역의 유체-안내 경로가 원뿔 절두체 축에 평행하게 또는 거의 평행하게 달리는 것을 제공한다.
유체-안내 경로가 교차-흐름 구역들 중 적어도 하나로부터 상기 실린더 축 또는 상기 원뿔 절두체 축에 대하여 비스듬히 달린다면 더욱 유리하다.
본 발명의 진전에 따라, 각 열 교환 요소는 이 열 교환 요소 및 인접한 열 교환 요소에 대한 공통의 열 교환 벽을 형성하는 제1 열 교환 벽을 포함한다. 실린더 축을 둘러 열 교환 요소들이 인접하게 배치되는 것으로 인해, 열 교환 벽은 따라서 두 열 교환 요소들의 유체-안내 경로들 사이에 배치되며, 상기 열 교환 벽은 공통의 열 교환 벽이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 열 교환 요소는 유체들 중 하나의 각 대응되는 전도를 위한 제1 및 제2 유체-안내 경로를 포함한다. 다시 말하면, 열 교환 요소는 서로 유체공학적으로 구획된 유체-안내 경로를 포함하며 각 유체-안내 경로를 포함하는 두 단일 요소들로 효과적으로 구성되며, 따라서 두 유체들이, 유체-안내 경로를 통해 흐를 수 있으며, 적어도 바람직하게는 부분적으로 거꾸로 일어날 수 있다.
본 발명의 진전에 따라, 각 열 교환 요소는 이 열 교환 요소에서 제1 및 제2 유체-안내 경로를 서로 분리시키는 제2 열 교환 벽을 포함한다. 이 설계는 특히 두 유체-안내 경로들이 있는 열 교환 요소에 제공된다.
본 발명의 진전은 제2 열 교환 벽이 인접한 제1 열 교환 벽과 서로 일정 거리를 유지하도록 구성된 것을 제공한다. 따라서, 제2 열 교환 벽은 이중 기능, 즉 두 유체들을 서로 더 멀리 분리시키고 인접한 제1 열 교환 벽을 위한 스페이서로서의 역할을 한다. 특히, 제2 열 교환 벽은 적어도 부분적으로 고르지 않은, 특히 지그재그-형상, 파상 및/또는 구불구불한 프로파일을 갖는 것으로 제공될 수 있다. 이러한 상기 제2 열 교환 벽의 프로파일은 분리 기능 및 스페이서로서의 기능을 특히 잘 수행할 수 있게 한다. 예를 들어, 제2 열 교환 벽이 지그재그-형 프로파일을 갖는다면, 제1 열 교환 벽은 한 측 상의 스파이크에 대향하여 견딜 수 있고, 추가 열 교환 벽은 다른 한 측 상의 스파이크에 대향하여 견딜 수 있다. 결과적으로, 두 제1 열 교환 벽들은 일정 거리를 유지하고, 지그재그 프로파일에 의해 생성된 중공 공간은 두 유체들 및, 물론, 그들의 유체적 분리를 위한 채널 역할을 한다.
본 발명의 진전에 따라, 제1 열 교환 벽 및/또는 제2 열 교환 벽은 열 교환기의 바깥쪽 측/바깥쪽 재킷으로부터 안쪽 측/안쪽 재킷 또는 열 교환기의 중심/실린더 축/원뿔 절두체 축까지 연장된다. 따라서 열 교환 벽들은 바깥쪽 측, 즉 열 교환기의 바깥쪽 재킷으로부터 안쪽 측으로, 예를 들어, 중공 실린더의 경우에는 안쪽 재킷, 또는 중공 실린더/중공 원뿔 절두체가 존재하지 않는다면 열 교환기의 중심(특히 실린더 축/원뿔 절두체 축까지) 달린다.
본 발명의 진전에 따라, 적어도 하나의 스페이서 리브가 인접한 제1 열 교환 벽들 사이 및/또는 인접한 제1 및 제2 열 교환 벽들 사이에 배치되는 것이 제공된다. 특히, 제1 및/또는 제2 열 교환 벽이 매우 얇은 재료로 제조되거나 및/또는 충분한 내재적 강성을 갖지 않는 경우, 적어도 하나의 스페이서 리브는 이들 열 교환 벽에 대해 안정 효과를 준다. 제1 및/또는 제2 열 교환 벽은 확산을 허용할 수 있다. 이 경우, 열 교환기는 엔탈피라고 칭해진다. 상술한 열 교환 벽이 확산-저항성으로 구성된다면, 이는 민감한 열 교환기라 일컬어진다.
적어도 하나의 스페이서 리브는 유체-안내 리브로 제공되는 것이 바람직할 것이다. 따라서, 제1 및/또는 제2 열 교환 벽을 서로 일정 거리에 유지하고 또한 이들을 안정화시키며 적어도 하나의 유체를 위한 흐름-안내 기능을 추가로 제공함으로써 이중 기능을 가질 수 있다. 이러한 스페이서 리브는 바람직하게는 길이방향 연장 시 유체-안내 경로를 투과할 수 있고 대응하는 열 교환 벽을 지지하지만, 적어도 부분적으로 유체-안내 경로를 두 부분들(길이방향의 연장에 따른 부분적인(partial) 유체-안내 경로)로 분리시킨다. 물론, 유체-안내 경로 이내에 복수의 유체-안내 리브들이 있을 수도 있어, 다중 채널 흐름 구조가 생성된다. 이러한 유체-안내 리브는 또한 유체-안내 경로를 경계 짓거나/구획을 지을 수 있다.
본 발명의 진전은 제1 및/또는 제2 열 교환 벽이 유체-선택적 투과성, 특히 확산 개방성으로 구성되는 것을 제공한다. 바람직하게는, 열 교환 벽 중 적어도 하나는 수증기에 대해서는 투과성을 갖지만 공기에 대해서는 그렇지 않을 수 있는 것이 가능하다. 이 열 교환기는 이제 또한 엔탈피라고도 불린다. 이러한 실시예에 있어서, 수분 회수가 발생할 수 있다. 환경 파라미터들에 따라, 제1 및/또는 제2 열 교환 벽을 투과할 수 있으며, 즉 수집될 수 있는 수분이 열 교환기 내에서 형성되는 것이 가능하다. 그러나, 대안적으로, 열 교환기를 제1 및/또는 제2 열 교환 벽이 확산-저항성이 되도록 설계된, 소위 민감한 열 교환기로 설계하는 것도 고려될 수 있다.
본 발명의 진전은 열 교환기가 유체 개구들, 특히 유체 유입 개구 및 유체 배출 개구를 가지며 서로 마주보는 두 정면 측들을 포함하는 것을 제공한다. 초기에 이미 언급했듯이, 정면 측은 열 교환기의 실린더형 설계와 관련하여 기저 측을 형성하고, 다른 정면 측은 최상 측을 형성한다. 이들 두 측면들, 즉 두 정면 측들 내/상에는(in/on) 유체-안내 경로로의 입구들과 출구들을 형성하는 유체 유입 및 유체 배출 개구들이 제공된다.
본 발명의 진전은 정면 측들이 실린더 축 또는 원뿔 절두체 축을 둘러 달리는 평면 또는 지붕-형상이 되도록 되도록 설계된다. 지붕-형상의 설계는 실린더 축 또는 원뿔 절두체 축을 둘러, 특히 상기 축을 원형으로 둘러 달리는 "지붕 마루 모서리(roof ridge edge)"를 효과적으로 이룬다. "지붕 마루 모서리"는, 유체 유입 개구들과 유체 배출 개구들이 그곳에 대응하여 배치되는, 안쪽 구역과 바깥쪽 구역 사이의 경계이며-이하에서 설명될 것이다.
본 발명의 진전에 따라, 바깥쪽 재킷 및 서로 마주보는 두 정면 측들을 포함하는 열 교환기를 제공하며, 바깥쪽 재킷과 정면 측들 중 적어도 하나는 유체 개구들, 특히 유체 유입 및 유체 배출 개구들을 포함한다. 따라서, 유체 개구들은 정면 측 및 바깥쪽 재킷 상에 양쪽에 배치된다. 열 교환기가 안쪽 재킷 및 서로 마주보는 두 정면 측들을 갖고, 안쪽 재킷 및 정면 측들 중 적어도 하나는 유체 개구들, 특히 유체 유입 및 유체 배출 개구들을 포함하는 것으로 생각할 수 있다.
열 교환기가 바깥쪽 재킷 및 안쪽 재킷을 갖고, 바깥쪽 재킷 및 안쪽 재킷이 유체 개구들, 특히 유체 유입 및 유체 배출 개구들을 포함한다면 더 유리하다.
열 교환기는 특히 정면 측들 중 적어도 하나가 안쪽 구역과, 안쪽 구역을 둘러서 연장되는 바깥쪽 구역을 가지도록 설계될 수 있으며, 여기서 안쪽 구역의 유체 개구들은 유체 유입 개구들이고, 바깥쪽 구역의 유체 개구들은 유체 배출 개구들이며 그리고/또는 여기서 바깥쪽 구역의 유체 개구들은 유체 유입 개구들이고 안쪽 구역의 유체 개구들은 유체 배출 개구들이다.
바람직한 실시예에 따르면, 정면 측들 중 하나 상의 안쪽 구역 내의 유체 개구들은 제1 유체를 위한 유체 유입 개구들이고, 다른 정면 측 상의 바깥쪽 구역 내의 유체 개구들은 제1 유체를 위한 유체 배출 개구들이며, 다른 정면 측들 상의 안쪽 구역 내의 유체 개구들은 제2 유체를 위한 유체 유입 개구들이며, 하나의 정면 측 상의 바깥쪽 구역 내의 유체 개구들은 제2 유체를 위한 유체 배출 개구들로 제공된다. 따라서 두 유체들은 열 교환기의 상이한 방향을 향해, 그들이 유체 유입 개구들로 들어가는, 열 교환기의 전연 다른 방향의 정면 측들을 향해 흐르며, 그 후에 열 교환기를 따라 흐르며 대응하는 마주보는 정면 측 상에 위치한 유체 배출 개구들을 통해 흘러나온다. 다이 유체 유입 개구들은 대응하는 안쪽 구역에 위치하고 유체 배출 개구가 대응하는 바깥쪽 구역에 위치되도록 제공되는 것이 바람직하다. 두 유체들 각각은 흘러서 대응하는 안쪽 구역에 진입하고 대응하는 바깥쪽 구역에서 빠져나가며, 따라서, 정면으로 보면, 하나의 유체가 안쪽 영역에 진입하고, 다른 유체는 안쪽 영역을 둘러서 원형으로 연장되는 바깥쪽 영역으로부터 흘러 나온다.
본 발명의 발전에 따라, 적어도 하나의 스페이서 리브, 특히 유체-안내 리브는 정면 측들 사이에서 연장되는 열 교환기의 길이의 절반보다 큰 길이를 갖는다. 바람직하게는, 이러한 스페이서 리브는 열 교환기의 길이의 적어도 2/3에 걸쳐 연장된다.
본 발명의 진전에 따라, 적어도 하나의 스페이서 리브, 특히 유체-안내 리브는 적어도 하나의 교차-흐름 구역 내에서 실린더 축 또는 원뿔 절두체 축에 비스듬히 연장된다. 두 인접한 유체-안내 경로를 살펴보면, 그들의 유체-안내 리브들이 교차-흐름 구역들의 교차-흐름들에 도달하기 위하여 교차-흐름 구역 내의 영역 내의 실린더 축 또는 원뿔 절두체 축에 대하여 각각 비스듬하게, 즉 반대 경사로 달린다.
적어도 하나의 스페이서 리브, 특히 유체-안내 리브가 역류 구역 또는 동일-흐름 구역에서 실린더 축 또는 원뿔 절두체 축에 평행하게 달리면 유리하다. 두 인접하는 유체-안내 경로들을 살펴보면, 그들 두 유체-안내 경로들, 즉 실린더 축 또는 원뿔 절두체 측에 대하여 평행하는 역류 구역들 내에서는 대응하는 두 유체들의 반대되는 흐름이 있다. 동일-흐름 구역에도 동일하게 적용되지만 유체는 동일한 방향으로 흐른다.
상기 정면 측에 위치한 유체 배출 개구들로부터 유체 유입 개구들을 분리/차폐하도록 정면 측들 중 적어도 하나에 배치된, 적어도 하나의 링 칼라가 제공되면 유리하다. 이는 유동 단락을 방지, 즉 유출되는 유체가 인접한 유체 개구들에 재진입할 수 없도록 한다. 따라서 유체들의 유체 분리가 보장된다.
본 발명은 열 교환기를 위한 열 교환 요소, 특히 앞서 서술한 것과 같은 열 교환 요소에 관한 것으로, 여기서 열 교환 요소는 쐐기-형상으로 설계되고, 유체를 전도하기 위하며 축 방향으로 달리는 적어도 하나의 유체-안내 경로를 포함하며, 쐐기-형상 설계로 인해, 쐐기-형상 횡단면을 가지며, 여기서 축 방향은 쐐기-형상 횡단면에 대하여 직각 또는 대략 직각으로 달린다. 쐐기 형상은 실시예들의 도면에서 일례로서 보여진다.
본 발명은 또한 이전 단락에서 설명된 바와 같은 적어도 하나의 열 교환 요소를 갖는, 열 교환기에 관한 것으로, 여기서 적어도 하나의 추가 열 교환 요소는 쐐기-형상은 아니지만 특히 평행하게 달리며 서로 이격된 요소 측들과 함께 제공된다. 따라서, 적어도 하나의 먼저-언급된 열 교환 요소는 쐐기 형상을 가지며, 즉 쐐기-형상 횡단면을 갖는다. 적어도 하나의 추가 열 교환 요소는 쐐기-형상이도록 설계되지 않았지만 서로 평행하게 달리면서 이격된 요소 측들을 가진다. 쐐기-형상 열 교환 요소에 있어, 요소 측들은 각(angle), 특히 예각을 형성한다. 추가 열 교환 요소에 있어, 각도 프로파일은 없고, 대신에 두 측이 서로 평행하게 달린다. 당업자는 특정한 개수의 쐐기-형상 열 교환 요소들 및, 평행 요소 측들을 갖는 열 교환 요소와 같은 특정 개수의 비 쐐기-형상 열 교환 요소로, 응용의 구체적인 예에 대하여 특히 유리한 열 교환기의 전체 외형(contour)이 획득될 수 있다는 것을 알 수 있다. "특정 개수"는 숫자 "1"도 포함한다. 다르게 설계된 단면을 가진 열 교환 요소들은 서로 직접 인접하지 않아도 된다 (그러나 인접할 수 있다); 예를 들어, 복수의 쐐기-형상 열 교환 요소를 서로 인접하게 배치하고, 이어서 쐐기 형상이 아닌 열 교환 요소를 배치하며, 다음 다시 쐐기-형상 또는 적어도 하나의 쐐기-형상 열 교환 요소를 사용하는 것을 계속할 수 있다. 쐐기 형상이 아닌 복수의 열 교환 요소들을 서로 인접하게 배치하는 것 등도 가능하다.
마지막으로, 열 교환기가 적어도 하나의 링 칼라 내에 배치되는 적어도 하나의 팬을 포함한다면 유리하다. 바람직하게는, 두 팬들이 제공되며, 여기서 각각은 서로 마주보는 열 교환기의 정면 측들 상의 링 칼라 내에 배치된다. 적어도 하나의 팬은 열 교환 요소의 대응 유체 경로들을 통해, 유체, 이 경우 공기를 운반한다. 열 교환기의 다른 측 상에도 이와 같은 팬이 있으면, 그것이 추가 유체를 운반하여, 두 유체들이 열 교환기에 의해 서로 열을 교환한다.
본 발명은 또한 상술한 바와 같은 열 교환기, 및 적어도 하나의 팬, 바람직하게는 두 팬들을 갖는 공기 장치에 관한 것이다. 하나의 팬은 적어도 하나의 링 칼라 내에 배치되지만, 바람직하게는 두 팬들이 각각 하나의 링 칼라 내에 배치된다.
도면은 아래의 실시예들을 사용하여 본 발명을 도시한다:
도 1은 열 교환기의 사시도이다.
도 2는 내부가 보이도록 한 관점에서 도 1의 열 교환기를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 열 교환기의 열 교환 요소의 평면을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 열 교환 요소 및 인접한 열 교환 요소의, 어느 정도의 투시 관점을 포함하는 사시 측면도이다.
도 5는 내부가 보이도록 한 관점에서 도 1의 열 교환기 뿐만 아니라 부착된 구성 요소 및/또는 공기 장치를 나타낸 도면이다.
도 6은 어느 정도 투시 관점을 포함하는 도 5의 배열의 사시도이다.
도 7은 열 교환기의 다른 실시예의 사시도이다.
도 8은 도 7의 내부가 보이도록 한 관점에서의 열 교환기를 나타낸 도면이다.
도 9는 열 교환 요소의 분해 사시도이다.
도 10은 도 7의 열 교환기의 열 교환 요소의 평면을 나타낸 도면이다.
도 11은 열 교환 요소의 구성요소의 측면도이다.
도 12는 열 교환 요소의 추가 성분의 측면도이다.
도 13은 내부가 보이도록 한 관점에서의 공기 장치 및/또는 부착된 성분들을 갖는 열 교환기(7)를 나타낸 도면이다.
도 14는 열 교환기의 원주 방향으로 열 교환 요소의 폭만큼 오프셋 된 도 13에 따른 도면을 나타낸다.
도 15는 도 1에 따르지만, 상이한 유입 및 유출을 갖는, 다른 실시 예에 따른 열 교환기를 나타낸다.
도 16은 도 15에 따른 열 교환기의 종단면을 나타낸다.
도 17은 도 1에 따르지만, 또한 상이한 유입 및 유출을 갖는, 또 다른 실시 예에 따른 열 교환기를 나타낸다.
도 18은 도 17의 열 교환기의 종단면을 나타낸다.
도 19는, 중간 영역이 역류 구역 또는 동일-흐름 구역이며, 그 단부는 교차-흐름 구역으로서 구성되고 (각이 진(angularly)) 지붕-형상 방식으로 연결되도록 설계된, 열 교환기의 다른 실시예를 나타낸다.
도 20은 도 19의 열 교환기의 종단면을 나타낸다.
도 21은 점선으로 도시한 다른 실시예에 따른 열 교환기를 나타내며, 여기서 점선으로 도시된 열 교환기는 원뿔 절두체(cone frustum) 형상을 가지며 (점선없이 도시된) 실린더형 열 교환기와 비교되어 나타내어진다.
도 22는 열 교환기의 두 열 교환 요소의 단면을 나타낸다.
도 1은 열 교환기(1)를 나타낸다. 열 교환기(1)는 두 유체들 사이의 열 교환을 위해 설계되었다. 바람직하게는, 두 유체는 공기(air)이다.
열 교환기(1)는 다수의 열 교환 요소들(2)을 가진다. 명확한 설명을 위해, 도 1에서 열 교환 요소들(2) 중 하나를 음영(3)으로 나타내었다. 열 교환기(1)는 실린더형 형상(4)을 가지며; 열 교환기(1)의 축 방향을 통해 연장되는 실린더 축(5)을 포함한다. 도 1에서 보여질 수 있는 바와 같이, 열 교환 요소들(2)은 실린더 축(5)을 둘러서 특히 닫힌 원(closed circle)을 따라, 서로 인접하여 배치, 즉 인접하여 있다(adjoining).
도 1의 실시예에 있어서, 개별 열 교환 요소들(2) 각각은 환형-섹터 실린더(6)의 형상을 가진다. 열 교환기(1)를 위해, 실린더 축(5)을 둘러서 인접하게 배치된 열 교환 요소들(2)은 결과적으로 환형 실린더(7)와 유사한 윤곽 구조(외부 디자인)가 된다. 열 교환기(1)의 환형 실린더(7)는 서로 평행하게 마주보는 두 정면 측들(front sides)(8, 9)을 포함한다. 환형 실린더(7)는 바깥쪽(outer) 재킷(11)을 형성하고, 그들의 중공(hollow) 내부(12) 내에 안쪽(inner) 재킷(13)을 형성하는, 재킷(10)을 더 포함한다. 안쪽 재킷(13)은 도 2에 특히 더 잘 도시되어 있다.
열 교환 요소(2)의 평면을 나타내는, 도 3에 따르면, 이 열 교환 요소(2)는, 그 디자인이 환형-섹터 실린더(6)이기 때문에, 바깥쪽 재킷 요소(14), 안쪽 재킷 요소(15), 도 3에는 하나의 정면 측 요소(16) 만이 나타나 있는, 정면 측 요소들(16 및 17) 뿐만 아니라, 요소 측면들(18, 19)을 포함한다. 요소 측면들(18 및 19)은 서로를 향하여 살짝 기울어졌으며, 결과적으로 사라진 끝 부분을 가진 "케이크 조각"의 형태와 전체적으로 비슷하다. 바깥쪽 재킷(11)과 안쪽 재킷(13)의 반경에 따라, 바깥쪽 재킷 요소들(14 및 15)은 약간 아치형을 이루도록 설계된다.
위의 설명을 고려해 볼 때,―또 다른 실시예에 따르면―열 교환 요소(2)의 상이한 설계가 열 교환기(1)의 대응하는 편차 설계를 초래한다는 것이 명백해 진다. 이러한 열 교환 요소(2)가 도 3에 따르는 구성 대신에 삼각형 실린더라면, 특히 바깥쪽 재킷 요소(14)는 수평면으로서 구성되고 안쪽 재킷 요소(15)는 열 교환기의 중심, 즉 실린더 축(5)까지 연장되고 팁으로 끝난다. 이러한 열 교환 요소(2)가 실린더 축(5)을 둘러서 배치되면, 열 교환기의 형상, 즉 윤곽 구조는 결과적으로 다각형 실린더를 이룬다.
다른 실시예에 따르면,―도 3의 그림으로부터 다시 편차된―열 교환 요소(2)는 사다리꼴(trapezoidal) 실린더로 구성될 수 있다. 이는 바깥쪽 재킷 요소(14) 및 안쪽 재킷 요소(15)가 각각 수평면으로 구성되어, 결과적으로, 열 교환기(1)가 다각형 중공 실린더의 윤곽 구조를 취하게 되는 것을 의미한다.
또 다른 실시 예에서, 열 교환 요소(2)는 원-섹터 실린더, 즉, 바깥쪽 재킷 요소(14)는 아치를 이루도록 되도록 설계되고, 안쪽 재킷 요소(15) 대신에, 실린더 축(5)으로 연장되는 끝 부분(tip)이 있도록 구성될 수 있다. 이로 인해 원형 실린더의 윤곽 구조를 갖는 열 교환기가 되어 도 1의 그림에 대응하지만, 원형 내부 채널이 없으며, 즉 안쪽 재킷(13)이 없다.
개별적인 열 교환 요소(2)의 내부 구조에 관한 다음의 설명은 도 1 내지 도 6에 의해, 즉 환형-섹터 실린더(6)로서의 열 교환 요소(2)의 설계에 의해 안내된다. 그러나, 이들 설명은 상술한 삼각형 실린더 또는 사다리꼴 실린더 또는 원-섹터 실린더와 같은 열 교환 요소들(2)의 다른 실시예들에 대응하게 적용된다.
열 교환 요소(2)의 내부 구조는, 열 교환 요소(2)의 일부가 개방된 관점을 전방에, 그 뒤의 열 교환 요소(2)를 대체로 투시도로 나타낸, 도 4에서 특히 명확하게 보여질 수 있다. 뒤에 실질적으로 투명하게만 도시된 열 교환 요소(2)는 전방에 도시된 열 교환 요소(2)와 유사하게 설계된다. 따라서, 도 4에서 후방에 도시된 열 교환 요소(2)는, 전방의 열 교환 요소(2)와 유사하게, 바깥쪽 재킷 요소(14), 안쪽 재킷 요소(15) 및 유사하게 다수의 반경 방향으로 연장되는 방사상의 평탄 리브들(radial flat ribs)(21)을 포함하며, 여기서, 그러나 전방의 방사상의 평탄 리브(21)와 비교하였을 경우, 후방의 방사상의 평탄 리브들(21)은, 도 4에서 보여지는 바와 같이 반경 방향으로 약간 오프셋 되어있다. 도 4의 전방에 있는 열 교환 요소(2)의 내부에는 유체-안내 리브(29)가 들어있는데, 이에 대해서는 이하에서 보다 상세하게 설명될 것이다. 유체-안내 리브(29)는 이 열 교환 요소(2)를 통해 흐르는 유체의 가이드로서 기능하며, 이러한 가이드는 전방의 열 교환 요소(2)에 있어서 오른쪽 아래에서 왼쪽 위로, 또는 반대로 왼쪽 위에서부터 오른쪽 아래로 이루어진다. 도 4의 후방의 열 교환 요소(2)에 있어서, 상이한 유체의 흐름은 대응하게 반전되고, 즉 적절한 유체-안내 리브(29)는 (유체의 흐름 방향에 종속하여) 유체가 오른쪽 위에서 왼쪽 아래로 또는 왼쪽 아래에서 오른쪽 위로 안내되도록 배치/구성된다. 상술한 두 열 교환 요소들(2) 내의 유체의 상이한 안내는 열 교환기(1)의 모든 열 교환 요소들(2)에 있어서 대응하게 반복되고, 즉 서로 인접한 열 교환 요소들(2)은 항상 대응하게 다른 유체 방향을 취한다. 다음에, 두 인접한 열 교환 요소들(2) 사이에 위치하는, 오로지 하나의 제1 열 교환 벽(43)이 더 상세히 설명될 것이다. 이하에 있어서, 도 4의 전방에 나타낸 열 교환 요소(2)에 대해서만 보다 상세하게 설명될 것이다. 이 설명은 모든 열 교환 요소들(2)에 동시에 대응되게 적용될 것이다.
상기 열 교환 요소(2)는―도 4에 따르면―바깥쪽 재킷 요소(14)와 안쪽 재킷 요소(15) 사이에서 연장되는, 방사상으로 연장되는 방사상의 평탄 리브(21)를 복수 개 포함한다. 게다가, 정면 측 요소(16) 및 정면 측 요소(17)가 도 4에 보여진다. 정면 측 요소(16)는 안쪽 재킷 요소(15)로부터 바깥쪽 재킷 요소(14)의 방향으로 후자(latter)에 대한 거리가 남도록 연장된다. 정면 측 요소(16)는 안쪽 재킷 요소(15)에 대해 비스듬히(obliquely) 연장된 지지 리브(22)에 의해 지지된다. 정면 측 요소(17)는 대응하게 배치된다. 그것은 바깥쪽 재킷 요소(14)에서 시작하여 안쪽 재킷 요소(15)의 방향으로 연장되지만, 상기 안쪽 재킷 요소(15)로부터 이격되도록 유지된다. 또한, 지지 리브(23)가 정면 측 요소(17)를 지지하기 위해 제공되며, 상기 지지 리브(23)는 바깥쪽 재킷 요소(14)를 향해 비스듬하게 이어진다. 열 교환 요소(2) 이내에는, 유체-안내 리브(29)로서 모두 구성된 복수의 스페이서 리브들(24, 25, 26, 27, 28)이 배치되어 있다. 유체-안내 리브(29)로서의 스페이서 리브(24 내지 28)의 설계에 기인하여, 그들의 폭은 반경에 걸쳐 증가하는 열 교환 요소(2)의 폭에 대응하고, 도 3에 명확하게 도시된 바와 같이, 바깥쪽 재킷 요소(14)의 영역 내에서와 마찬가지로 안쪽 재킷 요소(15)의 영역 내에서 넓다. 지지 리브들(22, 23)은 또한 상술한 바와 동일한 폭을 갖는 유체-안내 리브(29)를 형성한다.
스페이서 리브(24)는 바깥쪽 재킷 요소(14)에 본질적으로 평행하게, 따라서 실린더 축(5)에 평행하게(도 1 및 도 2 참조) 달리며, 정면 측 요소(16)와 동일한 높이에서 시작하여 열 교환 요소(2)의 거의 전체 길이에 걸쳐 연장되며, 지지 리브(23)와 스페이서 리브(24)의 각진(angled) 영역(24') 사이에 경사 채널(30)이 형성되도록 지지 리브(23)의 영역 내에서 각진 프로파일을 취한다. 우선, 스페이서 리브(25)는 바깥쪽 재킷 요소(14)와 평행한 영역(25')으로 달리지만(run), 그 단부(31)는 저지, 즉 정면 측 요소(16)와 축의(axial) 거리를 두고 위치된다. 스페이서 리브(25)의 각진 영역(25")은 지지 리브(23)와 평행하게 달리며 결과적으로 경사 채널(32)을 형성한다. 스페이서 리브(25)의 끝 섹션(33)은 다시 바깥쪽 재킷 요소(14)와 평행하게 달리며 반경 방향 거리에서 정면 측 요소(17)의 높이로 끝난다. 끝 일부(34)에 있어서, 스페이서 리브(26)는 바깥쪽 재킷 요소(14)와 평행하게 연장된다. 이는 스페이서 리브(26)의 영역(26')으로 전이하는 비스듬히 달리는 영역(35)에 의해 이어지고, 여기서 영역(26')은 바깥쪽 재킷 요소(14) 및 스페이서 리브들(24 및 25)의 대응하는 영역들에 평행하게 달린다. 스페이서 리브(26)의 각진 단부(36)는 지지 리브(23), 따라서 스페이서 리브(24)와 스페이서 리브(25)의 대응하는 영역(24', 25 ")에 평행하게 달리며, 정면 측 요소(17)에 대하여 축의 거리를 두고 끝난다. 스페이서 리브(27)는 정면 측 요소(16)에 대하여 축의 거리에서, 바깥쪽 재킷 요소(14) 및 스페이서 리브들(24, 25, 및 26)의 대응하는 영역들과 평행하게 달리는 영역(38)으로 전이하는, 비스듬히 달리는 영역(37)으로부터 시작한다. 스페이서 리브 (27)의 인접한 영역(39)은 안쪽 재킷 요소(15)의 방향으로 비스듬하게 달리고, 이어서 끝 섹션(33)과 일정한 거리를 두면서 평행하게 달리는 끝 섹션(40)으로 전이한다. 스페이서 리브(28)는 단부(37)에 평행한 단부(41)로 달리며, 이어서, 바깥쪽 재킷 엘리먼트(14)에 평행하게 달리는, 축 방향 섹션(29')으로 전이한 다음, 영역(39)으로부터 일정한 거리를 두면서 평행하게 달리고 정면 측 요소(17)와 축 방향 거리를 유지하는, 비스듬히 달리는 단부(42)로 전이한다. 밖에서 안을 보면, 이는 전체가 다음의 순서를 이루게 된다. 바깥쪽 재킷 요소(14), 스페이서 리브(24), 스페이서 리브(25), 스페이서 리브(26), 스페이서 리브(27), 스페이서 리브(28), 및 안쪽 재킷 요소(15), 여기서 열거된 모든 성분들은 서로에 대하여 반경 방향의 거리를 유지하며, 이에 따라 그들 사이에 대응하는 채널이 형성된다.
도 4에 있어서, 요소 측(19)은, 도 4에 따른 열 교환 요소(2)의 전체 표면 위를 덮어 연장되면서 투시되도록 도시된 제1 열 교환 벽(43)에 의해 형성되어, 후방의 열 교환 요소(2)가 윤곽으로 보여진다. 또한, 정면 측 요소들(16 및 17)은 대응하는 방사상의 평탄 리브들(21)에 부착되고, 바깥쪽 재킷 요소(14)와 안쪽 재킷 요소(15)뿐만 아니라 스페이서 리브들(24 내지 28)은 대응하는 방사상의 평탄 리브들(21)에 의해 또한 고정된다. 제1 열 교환 벽(23)은 또한 대응하는 방사상의 평탄 리브들(21)에 의해서뿐만 아니라 스페이서 리브들(24 내지 28)과 바깥쪽 재킷 요소(14) 및 안쪽 재킷 요소(15)에 의해서도 지지된다. 이것은 특히 제1 열 교환 벽(43)이 적절한 유연성을 가지는 경우에 해당한다. 특별히, 제1 열 교환 벽(43)은 확산-개방(diffusion-open), 특히 수증기-투과성을 갖도록 선택적으로 설계된 필름으로 설계된다.
도 4에 있어서 아래에 뒤따르면서 투명하게 도시되고, 상이한 유체 흐름 방향을 갖는, 열 교환 요소(2)가―이미 언급한 바와 같이―전술한 열 교환 요소(2)와 인접하게 있기 때문에, 연계된 스페이서 리브들(24 내지 28)의 영역들과 대응하는 섹션들의 투명하게 도시된 비스듬한 프로파일이, 대응하게 다른 방식으로, 존재한다. 여기서, 바깥쪽 재킷 요소(14) 또는 안쪽 재킷 요소(15)에 평행하게 달리는, 이들 성분들의 영역은, 도 4의 전방에 도시된 동일한 성분들의 대응하는 영역들과 정렬되도록 배치되는 것이 바람직하다.
정면 측 요소(16)에서 바깥쪽 재킷 요소(14)로의 거리로 인하여, 유체 개구(44)가 형성되고, 정면 측 요소(17)에서 내부 재킷 요소(15)로의 거리로 인해 유체 개구(45)가 형성된다. 스페이서 리브(24) 및 스페이서 리브(26)는 유체 개구(44) 안으로(into) 연장된다. 스페이서 리브(25) 및 스페이서 리브(27)는 유체 개구(45) 안으로 연장된다. 도 4에 있어서 유체 개구(44)는 바깥쪽 구역(36)에 위치하는 점과 유체 개구(45)가 안쪽 구역(47)에 위치하는 점이 명확하게 나타나 있다. 안쪽 구역(47)은―열 교환기(1)의 반경 방향에서 바라보면―더 안쪽에 놓여 있고, 바깥쪽 구역(46)은 방사상으로 더 바깥 쪽에 놓여 있다. 바람직하게는, 안쪽 영역(47)이, 중첩됨 없이 바깥쪽 영역(46)에―반경 방향으로―인접하도록 배치가 형성된다.
상술한 제1 열 교환 벽(43)은 각 열 교환 요소(2)와 연계된다. 도 4에서 투명하게만 도시된 열 교환 요소(2)의 경우, 연계된 제1 열 교환 벽은 전방에 도시된 열 교환 요소(2)의 열 교환기의 명백한 열 교환 벽(43)에 대하여 일정한 거리를 가지면서 놓여진다. 결과적으로, 인접한 열 교환 요소들(2)은 항상 제1 열 교환 벽(43)을 공통적으로 가진다.
상술한 설계로 인해, 각 열 교환 요소(2)는 유체, 특히 공기를 채널링하기 위한 유체-안내 경로(48)에 의해 침투되고, 유체-안내 경로(48)의 끝은 유체 개구들(44 및 45)에 의해 형성되며, 유체-안내 경로(48)는 유체-안내 리브(29)를 함께 형성하는 유체 스페이서 리브들(24 내지 28)에 의해 구성된다. 결과적으로, 유체-안내 경로(48)를 통해 흐르는 유체가 적절하게 채널화된다. 예를 들어, 유체가 유체 개구(44)에 유입한다고 가정하면, 유체-안내 리브들(29)의 대응하는 영역들의 적절하게 비스듬한 프로파일들로 인해, 유체-안내 경로(48)의 전체 폭에 걸쳐 실질적으로 고르게 분포될 것이며 유체 개구(45)로부터 배출되기 바로 직전에, 유체-안내 리브들(29)의 적절하게 비스듬히 달리는 영역들로 인해 다시 한번 방향이 바뀌어 특히 유체 개구(45)로부터 균일하게 흘러 나올 수 있다. 유체-안내 리브들(29)의 대응하면서도 비스듬하게 달리는 섹션들은 스페이서 리브들(24 내지 28)의 기재에 있어서 위에서 설명되었다. 두 개의 지지 리브들(22 및 23) 또한 유체 제어에 기여한다.
도 4에 따르면, 인접한 열 교환 요소들(2)의 경우에 있어서, 유체 개구들(44 및 45)은 상이한 위치에 있다. 이것은 인접한 열 교환 요소들(2)의 상술한 상이한 설계에 기인한 것이다. 도 4의 전방에 있는 열 교환 요소(2)에 있어서, 유체 개구(44)는 바깥쪽 구역(46) 내의 정면 측(8)에 위치되고, 유체 개구(45)는 안쪽 구역(47) 내의 정면 측(9) 상에 위치된다. 후방에 있는 대체로 투명한 열 교환 요소(2)에 있어서, 유체 개구(45)는 안쪽 구역(47) 내에서 정면 측(8) 상에 위치되고 따라서 전방에 있는 열 교환 요소(2)의 바깥쪽 구역(46) 내에 위치된 유체 개구(44)에 비스듬하게 인접한다. 위의 배치는 정면 측(8)의 영역 내의 상황을 기술한다. 따라서, 정면 측(9)의 영역에 대하여, 다음의 상황이 적용된다: 전방의 열 교환 요소(2)에 있어서, 유체 개구(45)는-설명한 대로-안쪽 구역(36)에 위치된다. 뒤의 열 교환 요소(2)의 유체 개구(44)는 바깥쪽 구역(46)에 대응하게 위치된다. 앞에 설명한 상황은 인접한 열 교환 요소들(2), 즉 도 1에 따른 열 교환기(1)의 전체 환형 실린더(7)에 걸쳐 교호적으로(alternatingly) 적용된다.
인접한 열 교환 요소들(2)의 기술된 상황으로 인해, 인접한 열 교환 요소들(2)의 경우에 스페이서 리브들(24 내지 28)의 비스듬히 달리는 영역과 비스듬하게 달리는 지지 리브들(22 및 23)이 대응하게 다른 방향으로 마주 보며,―도 4에서 볼 수 있는 바와 같이―열 교환 요소들(2)의 인접한 유체 안내-경로들(48) 각각에 대하여, 길이방향으로 연장된 방향, 즉 실린더 축(5)의 방향에서 보았을 때, 세 개의 구역, 즉 제1 교차-흐름 구역(49), 인접한 역류 구역(50), 및 역시 인접한 제2 교차-흐름 구역(51)으로 구역이 나누어진다.
위로부터, 본 발명에 따른 열 교환기(1)는 인접하게 배치되어 환형 실린더(7)를 형성하고, 제1 열 교환 벽(43)을 수단으로 서로 유체공학적으로 분리되는 개별 열 교환 요소들(2)을 포함한다. 여기서 유체-안내 경로(48)는 각 열 교환 요소(2)내를 달리며, 상기 유체-안내 경로(48)는 세 개의 구역, 즉 두 교차-흐름 구역들(49 및 51)과 이들 사이의 역류 구역(50)으로 나누어진다. 만일 유체들이 안쪽 구역 내의 정면 측들(8 및 9)로 넣어지면 인접한 열 교환 요소들(2)의 유체 흐름들은 교차-흐름 구역들(48 및 51)에서 상호교차하며, 역류 구역(50)의 영역 내에서, 두 유체들은 서로 반대 방향으로 흐른다. 전체적으로, 열 교환 벽(43)을 통해 두 유체들 사이에서 열이 교환된다.
상술한 동작 상황이 도 5에 도시되어 있으며, 여기서 하나의 유체는 실선 흐름 화살표로 표시되고 다른 유체는 점선 흐름 화살표로 표시된다. 유체는 열 교환기(1)의 정면 측들(8 및 9) 상에 배치되며 실린더 축(5)에 평행하게 달려 바깥쪽 구역(46)이 유체공학적으로 안쪽 구역(47)과 분리되도록 하는, 링 칼라들(54 및 55) 내에 배치된 두 개의 팬(52 및 53)에 의하여 구동된다. 바깥쪽 구역(46)은, 바람직하게는 원형 단면을 갖는, 유동 튜브(56, 57)에 의해 열 교환기(1)의 양쪽 측 상에서 경계가 정해진다. 바람직하게는, 유동 튜브(56 및 57)는 실린더 축(5)에 평행하게 달린다. 도 5에 있어서, 점선 흐름 화살표로 표시된 한 유체의 흐름은 대응하는 팬(53)의 영역 및 마주보는 바깥쪽 영역(46)에서만 보여질 수 있다. 이는 전체적으로 공기 장치(58)를 형성하는, 도 5의 배치를 관통하는 길이방향 섹션의 구분으로부터 기인한 것이다. 도 5로부터 열 교환 요소들(2)과 인접하는 개별 열 교환 요소(2)에 있어서, 오른 쪽으로부터 왼쪽으로의 대응하는 흐름이 일어날 수 있다. 이러한 유체 흐름은 정면 측(9)에서 안쪽 구역(47)으로 들어가서 정면 측(8)의 바깥쪽 구역(46)에서 열 교환기(1)를 떠나며 도 5에 있어서 점선 화살표로 나타나 있다.
도 6은 도 5의 배치를 사시도로 도시한 것이다. 링 칼라들(54 및 55)은 유동 튜브(56 또는 57) 상의 방사상의 지주들(struts) (59)에 의해 유지된다는 것을 알 수 있다.
도 7은 열 교환기(1)의 다른 실시예를 나타낸다. 도 1의 열 교환기와 유사하게, 도 7의 열 교환기는 두 유체 사이에서 열을 교환하도록 설계된다. 유체는 바람직하게는 공기이다. 도 7의 열 교환기(1)의 설계는 도 1의 열 교환기(1)의 설계에 실질적으로 대응하므로, 도 1 내지 도 6 및 대응하는 기재들이 여기서 함께 참조가 된다. 그러나, 이하에서, 이들 두 실시예들 사이의 차이점이 설명될 것이다.
도 8은 내부가 보이도록 한 관점에서 도 7의 열 교환기(1)를 나타낸 것이며, 따라서 원주를 둘러 인접하게 배치된 내부 및 개별 열 교환 요소들(2)을 보는 것이 가능하다. 도 1 및 도 7의 두 실시예들에 대해서, 재킷(10)은 개별 바깥쪽 재킷 요소들(14)로 구성되거나 연접한(coherent) 튜브 섹션으로 존재하는 것이 가능하다. 이들 두 실시예들의 안쪽 재킷 요소(15)에도 동일한 점이 적용된다. 두 실시예들 모두에 대하여, 개별 정면 측 요소들(16 및 17)로 구성된 정면 측들(8 및 9), 또는 대응하는 유체 개구들(44 및 45)을 갖는 디스크-형상의, 연접한 정면 측들(8 및 9)이 존재하는 것으로 제공될 수도 있다. 동시에, 두 실시 예들 모두에 있어서 열 교환 요소들(2)은, 그들의 윤곽 구조에 관련하여, 환형-섹터 실린더(6)로 보여질 수 있고 전체 열 교환기는 윤곽 구조와 관련하여 환형 실린더(7)로 구성될 수 있다. 도 7 내지 도 14의 실시예에 대해서, 열 교환 요소들(2)과 전체 열 교환기(1)에 대한 상이한 윤곽 구조가, 도 1의 실시예에 대해 이미 도시된 바와 같이 고려될 수 있다.
도 9 및 도 10에 따르면, 열 교환 요소들(2)의 구조가 이하에서 보다 상세히 설명될 것이다. 내부가 보이도록 한 관점을 보여주는 도 10에서는 정면 측들(8 및 9)의 연계된 영역들 없이 열 교환 요소(2)가 나타내어진다. 이 열 교환 요소(2)는 서로서로의 사이에서 열을 교환하는 두 유체들을 채널링하기 위한 두 유체-안내 경로들(48)을 포함한다. 나아가, 인접한 열 교환 요소들(2), 즉 그들의 유체-안내 경로들(48)을 관통하여 유체가 흐르고, 서로 마주본다.
도 9는 열 교환 요소 성분(60 및 61)의 두 타입을 나타내며, 열 교환 요소 성분(60)은 제1 열 교환 요소 성분(60)이며 열 교환 요소 성분(61)은 제2 열 교환 요소 성분(61)이다. 도 9의 분해도에 있어서, 열 교환 요소 성분들(60 및 61)은―열 교환기(1)의 원주를 걸쳐 바라보았을 때―서로 인접하여 교대로 배치되어 있음을 알 수 있다. 그러나, 실제로는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 이들 열 교환 요소 성분들(60 및 61) 사이의 거리는, 서로 연결되어 있기 때문에 존재하지 않으므로, 내가스성(gas-proof) 유체-안내 경로(48)가 생성된다. 열 교환 요소 성분들(60 및 61)은 서로 단지 옆에 배치되거나 또는, 예를 들어 용접 공정 또는 다른 접합 기술에 의해 서로에 부가적으로 연결되기도 한다.
바람직하게는, 열 교환 요소 성분들(60 및 61)은 특히 블리스터(blister) 기술로 알려진 방식으로, 플라스틱 필름 성형 부품들(62, 66)로 각각 설계된다. 이들 플라스틱 필름 성형 부품들(62, 66)은 바람직하게 열성형 공정으로 제조될 수 있다. 플라스틱 필름 성형 부품들(62, 66)은 자기-지지(self-supporting), 즉 그들은 적절한 내재 안정성을 가지며, 여기서 사용되는 필름은 내가스성이며 또한 확산-저항적(diffusion-resistant)이어서, 그들로부터 제조된 열 교환기(1)는 민감한 열 교환기(1)이고―도 1 내지 도 6의 실시예들과는 달리―엔탈피(enthalpy)로서 존재하지 않는다.
도 11 및 12를 사용하여, 두 열 교환 요소 성분들(60 및 61)의 구조가, 어셈블리에 뒤이어, 특히 도 9 및 10에 관련하여, 이제 보다 상세히 설명될 것이다.
제1 열 교환 요소 성분(60)은―도 11에 따르면―하나의 조각(piece)으로 구성되며 세 개의 구역, 즉 제1 교차-흐름 구역(49), 인접한 역류 구역(50) 및 인접한 제2 교차-흐름 구역(51)을 포함하는 플라스틱 필름 성형 부품(62)을 포함한다. 교차-흐름 구역(49)은 플라스틱 필름 성형 부품(62)의 평면(63), 즉 종이 평면으로부터 전방으로 돌출된 딥 드로운(deep-drawn) 스페이서 리브들(24, 25, 26, 및 27)을 포함하며, 여기서 스페이서 리브들(24 내지 27) 각각은 유체-안내 리브들(29)을 형성한다. 플라스틱 필름 성형 부품(62)의 뒤에서 보았을 때, 유체-안내 리브들(29)의 설계는 대응하는 만입부들(indentations)을 초래한다. 동일한 것들이 나아가 플라스틱 필름 성형 부품(62)의 평면(63)으로부터 만들어지는 딥-드로운 구조 뿐만 아니라, 제2 열 교환 요소 성분(61)의 구조에 대해서도 적용되며, 이어서 설명될 것이다. 도 11의 종이 평면으로부터 돌출하는 스페이서 리브들(24 내지 27)이 또한 형성되는 제2 교차-흐름 구역(51) 내에도 동일한 상황이 존재하며, 이들 스페이서 리브들(24 내지 27)은 또한 유체-안내 리브들(29)을 형성한다. 교차-흐름 구역들(49 및 51) 내의 스페이서 리브들(24 내지 26)은 구부러진(bent) 프로파일을 가지며, 스페이서 리브(27)는 각진 프로파일을 갖는다. 두 측들, 즉 제1 교차-흐름 구역(49)과 제2 교차-흐름 구역(51) 내의 개별 스페이서 리브들(24 내지 27)을 비교할 때, 도 11에 있어서 왼쪽 위에서 수평으로 인가된 유체가 열 교환 요소 성분(60)의 전체 폭을 걸쳐 분배되고, 역류 구역(50)을 통해 흘러 하부 영역의 오른편으로 다시 수평으로 빠져나가도록 거울-반전된 형태(mirror-inverted)로 배치된다. 다음에서는, 역류 구역(50)의 설계가 기술될 것이다. 이는 직선으로 달리다 제1 교차-흐름 구역(49)으로부터 제2 교차-흐름 구역(51)까지 연장되고 평행하게, 즉 실린더 축(5)에 대해 축 방향으로 연장되는 다수의 딥-드로운 스페이서 리브들(64 및 65)을 포함한다. 플라스틱 필름 성형 부품(62)의 폭에 걸쳐 바라보면 스페이서 리브들(64 및 65)은 번갈아 있으며, 스페이서 리브(64)는 종이 평면으로부터 앞을 향하여 돌출하고, 스페이서 리브 (65)는 종이 평면으로부터 뒤를 향하여 돌출하여, 열 교환 요소 성분(60)의 방사상의 폭에 걸쳐 전체적으로 지그재그 프로파일을 생성한다. 도 10에 따르면, 열 교환기(1)의 안에서부터 밖을 향해 바라 보았을 때, 적절한 환형-섹터 실린더 윤곽을 달성하기 위해 이 지그재그 프로파일의 높이가 증가하는 것이 명백해 진다. (점선이 반드시 고려되어야 함)
도 12는 플라스틱 필름 성형 부품(66)으로 설계되고 판형 평면(67)을 갖는 제2 열 교환 요소 성분(61)을 나타낸다. 이 플라스틱 필름 성형 부품(66)은 또한 세 개의 구역, 즉 제1 교차-흐름 구역(49), 인접한 역류 구역(50), 및 인접한 제2 교차-흐름 구역(51)을 포함한다. 도 12의 두 교차-흐름 구역들(49 및 51)을 도 11의 대응하는 구역들과 비교하면, 역시 유체-안내 리브들(29)을 형성하는 스페이서 리브들(24 내지 27)에 관련하여, 그들은 "뒤바뀌(reverse)"도록 설계되고, 따라서 하부 영역 내의 왼쪽 측에 수평으로 유입되는 유체는 열 교환 요소 성분(61)의 전체 폭에 걸쳐 배분되고 상부 영역 내의 오른쪽 측으로 수평으로 흘러나온다. 도 11의 제1 열 교환 요소 성분(60)과는 반대로, 도 12의 제2 열 교환 요소 성분(61)은 역류 영역(50) 내에 아무런 구조가 없지만 평면(67)에 따라 판형 평면이 되도록 설계된다.
도 9를 사용하여, 열 교환 요소 성분들(60 및 61)의 어셈블리가 이제 기술될 것이다. 도면은 스페이서 리브들(65)의 끝 에지(edge)가, 도 12에 나타낸, 인접한 열 교환 요소 성분(61)의, 정면 측(68)과 접촉한다는 것을 보여준다. 조립될 때, 스페이서 리브(64)의 끝 에지들은 (도 9의 사시 도시에 따라, 단지 하나의 스페이서 리브(64)만이 나타남) 인접한 열 교환 요소 성분(61)의 배면 측(69)과 접촉한다. 따라서, 제1 열 교환 요소 요소(60)의 두 교차-흐름 구역(49 및 51) 내에서, 스페이서 리브들(24 내지 27)의 끝 에지들 또한 제2 열 교환 요소 성분(61)의 배면 측(69)과 접촉한다. 제2 열 교환 요소 성분(61)의 스페이서 리브들(24 내지 27)의 끝 에지들은 제1 열 교환 요소 성분(60)의 배면 측(70)과 접촉한다. 이러한 상술한 상황은 인접한 모든 열 교환 요소 성분들(60 및 61)에 존재하며 특히 도 13 및 14를 사용하여 이어서 기술될 바와 같은 열 교환기(1)를 초래한다.
[1] 그러나, 도 10과 관련하여, 제1 열 교환 요소 성분(60)의 지그재그 설계로 인해, 하나의 유체-안내 경로(48)가 각 평면(63)의 두 측면에 형성되며, 즉 도 10에 나타낸 것과 같은 이러한 환형-섹터 실린더(6), 즉, 이러한 열 교환 요소(2)는 두 유체-안내 경로(48)를 포함한다는 것이 또한 반드시 주목되어야 한다. 도 10으로부터 이 열 교환 요소(2)의 윤곽 구조의 대응하는 경계가 점선으로 지시되며―앞의 실시예들에 따라―인접한 열 교환 요소 성분들(61)의 마주보는(opposite) 영역들에 의해 형성된다. 이러한 영역들은 "공통 영역들"이다. 도 10의 열 교환 요소(2)는 따라서 열 교환 요소 성분(60)과 이중 점선에 의해 지시되는 열 교환 요소 성분(61)에 의해 형성된다.
[2] 이는 다음의 상황을 초래하는데, 여기서 도 13 및 14는―도 5 및 6과 유사하게―공기 장치(58)를 나타내며, 즉 추가적인 부착 성분들, 다시 말해 팬들(52 및 53), 링 칼라들(54 및 55), 및 유동 튜브들(56 및 57)을 포함하는 열 교환기(1)를 나타낸다. 여기서 상기 유동 튜브들은 또한 연속된 튜브로 형성될 수 있다.
[3] 도 13은 팬(52)에 의해 구동되는 제1 유체의 (왼쪽에서 오른쪽으로의) 흐름을 연속적인 화살표로 도시하며, 여기서 상기 팬(52)은 제1 유체를 열 교환기(1)의 안쪽 구역(47)으로 넣는다. 대응하는 유체 개구(45)로 들어가는, 제1 유체는, 적절하게 설계된 유체 리브들(29)로 인해, 제1 교차-흐름 구역(49) 내에 배분되며 그에 따라서 역류 구역(58)에 도달하고, 거기에서부터, 제1 유체의 흐름은 유체 개구(44)를 통해 바깥쪽 구역(46)을 향하는 방사상의 성분을 갖는 제2 교차-흐름 구역(51) 내에서 안내되어, 링 칼라(55)와 유동 튜브(57) 사이의 링 공간으로부터 다시 빠져 나간다. 도 14는 팬(53)에 의해 열 교환기(1)로 넣어지는 (오른쪽에서 왼쪽으로의), 즉 안쪽 구역(47)의 대응하는 유체 개구(45)를 향하는, 제2 유체의 흐름을 점선으로 나타낸다. 흐름의 조건은 도 13의 그것들과 유사하며, 즉 제2 유체는 역류 구역(50)을 통과하고 그 후에 교차-흐름 영역(49) 내의 바깥쪽을 향하여 유체 개구(44)를 통해 바깥쪽 구역(46)에 도달한다. 이와 같이 형성된 개별 유체-안내 경로(48)는 열 교환기(1)의 원주를 걸쳐 바라보았을 때 서로 분리되어 있기 때문에, 열 교환 요소 성분들(60, 61)의 재료를 통해 열이 교환된다. 즉, 두 상술한 유체들은 열 교환을 경험한다.
[4] 도 7 내지 14의 실시예의 열 교환 요소(2)에 대하여, 열 교환 요소 성분(61)은 인접한 열 교환 요소(2)로의 열 교환을 허용하는 제1 열 교환 벽(43)을 나타낸다. 열 교환 요소(2)의 열 교환 요소 성분(60)은 이 열 교환 요소(2) 내에서 제1 및 제2 유체-안내 경로(48)를 서로 분리하는 제2 열 교환 벽(71)을 나타낸다.
[5] 앞의 기술과 및 이어지는 실시예들은 개별 열 교환 요소(2)가 쐐기-형상(wedge-shaped)을 가지도록 설계된 것을 도시한다. 이는 유체가 유동하도록 축 방향으로 연장되는 적어도 하나의 유체-안내 경로(48)를 포함하며, 여기서 열 교환 요소(2)는, 쐐기-형상 설계로 인해, 쐐기-형상 횡단면을 가지며, 여기서 축 방향, 즉 상술한 실린더 축(5) 또는 후술하는 원뿔 절두체 축은, 쐐기-형상 횡단면에 대해 직각 또는 대략 직각으로 달리게 된다.
도 15는 열 교환기(1)의 다른 실시예를 나타낸다. 이 실시예는 특히 유체 개구들(44 및 45)이 상이한 위치에 있기 때문에 도 1의 실시예와 상이하다. 많은 인접한 열 교환 요소들(2)를 살펴보면, 하나의 유체 개구(43)가 바깥쪽 재킷(11)에 놓이고, 연계된 유체 개구(45)가 정면 측(8) 상에 놓이는 것이 명백해 진다. 인접한 열 교환 요소(2)에서, 상황은 유사하다. 즉, 유체 개구(44)는 또한 바깥쪽 재킷(11) 상에 위치하지만 인접한 열 교환 요소(2)의 상술한 유체 개구(44)에 관계된 맞은편 에지 영역에 있어서, 연계된 유체 개구(45)는 정면 측(9)에 위치한다. 상황은 길이방향 단면을 보여주는 도 16에서 특히 명확하게 보여질 수 있다. 도 15의 열 교환기의 중심 영역은 도 1의 실시예의 대응하는 영역과 유사하게 또는 똑같이 구성된다. 유체의 흐름의 과정이 도 16에서 화살표(72)에 의해 나타내어진다. 추가 실시예에 따르면, 환형 실린더가 존재하지 않고 대신에 열 교환기(1) 전체의 윤곽 구조에 사용되는 원형 실린더, 다각형 실린더 또는 다각형 중공 실린더가 사용되면 도 15 및 16에 따른 대응하는 설계가 물론 존재할 수 있다.
도 17 및 도 18은 도 15 및 도 16에 대응하지만, 여기서, 유체를 위한 유입 및 유출의 위치가 상이하게 설계되어, 즉 유체 개구(44)가 바깥쪽 재킷(11)에 위치되고, 유체 개구(45) 안쪽 재킷(13)에 위치하여, 화살표(73)(특히 도 18 참조)에 따른 유체에 대한 유동 프로파일을 초래한다. 그 외에는, 도 15 및 16 뿐만 아니라 도 1에 대한 이전의 설명이 참조로 되어진다.
도 19의 실시예는 도 1의 실시예에 실질적으로 대응하지만, 여기서, 역류 구역(50) 만이 실린더형을 가지도록 설계된다. 역류 구역(50) 대신에, 동일-흐름 구역이 존재할 수도 있다. 두 교차-흐름 영역(49 및 51)은 지붕-형상이 되며 실린더 축(5) 주위를 달리도록 설계된다. 결과적으로, 평면 정면 측이 없으나 지붕-형상 방식으로 위치된 측들(74, 75)이 서로 (각을 지어) 위치하고, 대응하는 유체 개구들(44, 45)이 함께 제공된다. 쐐기-형상 열 교환 요소들(2) 중 하나의 유동 프로파일은 도시된 화살표(76)에 따라 도 20에서 볼 수 있다. 그 외에는, 도 1, 15 내지 18의 실시예들을 위한 설명은 도 19 및 20의 실시예에 대하여 따라서 적용된다.
도 21은 열 교환기(1)의 다른 실시예를 도시하며, 그 윤곽 구조는 원뿔 절두체(77)와 같거나 실질적으로 같게 설계된다. 원뿔 절두체(77)는 원뿔 절두체 축(78)을 포함한다. 도 21은, 실선으로 나타내어진 도 1의 열 교환기(1)의 윤곽 구조와 비교할 때의 윤곽 구조만을 점선으로 보여준다. 그러나, 당업자라면 열 교환 요소(2) 및―이전의 다른 실시예들에 따라―유체 개구들(44 및 45)의 위치가 구체적으로 어떻게 구성되어야 하는지를 즉시 명확하게 알 수 있다. 물론, 도 21의 원뿔 절두체 형상의 경우에, 중심은 중공이 되지 않도록 설계될 수 있지만 대신에 원뿔 절두체 축(78)까지 연장될 수 있다. 더욱이, 내부(12), 즉 중공 영역은, 실린더형 또는 원뿔형, 즉 원뿔-형상이 되도록 설계될 수 있다.
도 22는 비 쐐기-형상 열 교환 요소(2)에 인접한 쐐기-형상 열 교환 요소(2)를 갖는, 열 교환기(1)의 단면을 나타낸다. 쐐기-형상 열 교환 요소(2)에 있어서, 요소 측들(18 및 19)은 서로에 대해 각을 이룬다. 인접한, 비 쐐기-형상 열 교환 요소(2)에 있어서, 요소 측들(18 및 19)은, 예를 들어, 서로 평행하다. 대응되게 갖춰진 열 교환 요소들(2)의 적절한 선택, 배치 그리고 개수를 이용하여 원하는 열 교환기(1)를 실현하는 것이 가능하다.

Claims (32)

  1. 적어도 두 유체 사이의 열 교환을 위한 열 교환기(1)에 있어서, 각각이 상기 유체 중의 적어도 하나를 통과시켜 전도(傳導)하기 위한 적어도 하나의 유체-안내 경로(48)를 갖는, 복수의 열 교환 요소들(2)을 포함하며, 상기 열 교환기(1)는 실린더 축을 중심으로 실질적인 실린더형 형상이거나 실린더형 형상이고, 상기 열 교환 요소(2)는 상기 실린더 축을 둘러(around) 서로 인접하게 배치되며, 각각의 상기 열 교환 요소들(2) 또는 각각의 상기 열 교환 요소들(2)의 적어도 일 영역은:
    - 삼각 실린더 또는
    - 사다리꼴 실린더 또는
    - 원-섹터 실린더 또는
    - 환형-섹터 실린더(6)
    와 같거나 실질적으로 같은 윤곽 구조를 형성하며,
    서로 인접하게 배치된 상기 열 교환 요소들(2)에 의해, 상기 열 교환기(1) 또는 상기 열 교환기(1)의 적어도 일 영역은:
    - 다각형 실린더 또는
    - 다각형 중공(hollow) 실린더 또는
    - 원형 실린더 또는
    - 환형 실린더(7)
    와 같거나 실질적으로 같은 윤곽 구조를 가지는 열 교환기.
  2. 적어도 두 유체 사이의 열 교환을 위한 열 교환기(1)에 있어서, 각각이 상기 유체 중의 적어도 하나를 통과시켜 전도하기 위한 적어도 하나의 유체-안내 경로(48)를 갖는, 복수의 열 교환 요소들(2)을 포함하며, 상기 열 교환기는 원뿔 절두체 축을 갖는 실질적인 원뿔 절두체 형상 또는 실린더형 형상이고, 상기 열 교환 요소들(2)은 상기 원뿔 절두체 축(5)을 둘러 서로 인접하게 배치되며, 각각의 상기 열 교환 요소들(2) 또는 각각의 상기 열 교환 요소들(2) 적어도 일 영역은:
    - 삼각 원뿔 절두체(triangular cone frustum) 또는
    - 사다리꼴 원뿔 절두체 또는
    - 원-섹터 원뿔 절두체 또는
    - 환형-섹터 원뿔 절두체
    와 같거나 실질적으로 같은 윤곽 구조를 형성하며,
    서로 인접하게 배치된 상기 열 교환 요소들(2)에 의해, 상기 열 교환기(1) 또는 상기 열 교환기(1)의 적어도 일 영역은:
    - 다각형 원뿔 절두체 또는
    - 다각형 공동 원뿔 절두체 또는
    - 원형의 원뿔 절두체 또는
    - 환형의 원뿔 절두체
    와 같거나 실질적으로 같은 윤곽 구조를 가지는 열 교환기.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 실린더 축(5)은 실린더 중심 축인 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서, 각 열 교환 요소(2)는 상기 유체들 중 오직 하나만을 전도하기 위한 하나의 유체-안내 경로(48)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 교환기(1) 및/또는 각 열 교환 요소(2) 및/또는 각 유체-안내 경로(48)는―상기 실린더 축 (5) 또는 상기 원뿔 절두체 축의 방향에서 바라보았을 때―세 구역들, 즉 두 교차-흐름 구역들(49,51)과, 그 사이에 위치한 역류 구역(50) 또는 동일 흐름 구역을 포함하는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 역류 구역(50) 또는 상기 동일-흐름 구역의 상기 유체-안내 경로(48)는 상기 실린더 축(5)에 평행하게 달리는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 역류 구역 또는 상기 동일-흐름 구역의 상기 유체-안내 경로는 상기 원뿔 절두체 축에 평행하게 또는 거의 평행하게 달리는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 교차 흐름 구역들(49, 51) 중 적어도 하나의 상기 유체-안내 경로(48)는 상기 실린더 축(5) 또는 상기 원뿔 절두체 축에 대하여 비스듬하게 달리는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 각 열 교환 요소(2)는 이 열 교환 요소(2) 및 상기 인접한 열 교환 요소(2)를 위한 공통 열 교환 벽(43)을 형성하는 제1 열 교환 벽(43)을 갖는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서, 각 열 교환 요소(2)는 각각 상기 유체들 중 하나를 전도하기 위한, 제1 및 제2 유체-안내 경로(48)를 갖는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서, 각 열 교환 요소(2)는 이 열 교환 요소(2) 내의 상기 제1 및 상기 제2 유체-안내 경로(48)를 서로로부터 분리시키는 제2 열 교환 벽(71)을 갖는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 열 교환 벽(71)은 인접한 제1 열 교환 벽(43)과 서로 일정 거리를 유지하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 열 교환 벽(71)의 적어도 일부는(in sections) 고르지 않은, 특히 지그재그 모양, 파상(wavelike) 및/또는 구불구불한(meandering) 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  14. 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및/또는 상기 제2 열 교환 벽(43, 71)은 상기 열 교환기(1)의 바깥쪽 측/바깥쪽 재킷(11)으로부터 안쪽 측/안쪽 재킷(13) 또는 상기 열 교환기(1)의 중심/실린더 축(5)/원뿔 절두체 축으로 연장되는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  15. 제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 스페이서 리브(24, 25, 26, 27, 28)가 인접한 제1 열 교환 벽들(43) 사이 및/또는 인접한 제1 및 제2 열 교환 벽들(43, 71) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  16. 제1 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스페이서 리브(24, 25, 26, 27, 28)는 유체-안내 리브(29)인 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  17. 제 1 항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및/또는 상기 제 2 열 교환 벽은 유체-선택적 투과성, 특히 투습성을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  18. 제1 항 내지 제17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 교환기(1)는 서로 마주보며 유체 개구들(44, 45), 특히 유체 유입 및 유체 배출 개구들을 포함하는 두 정면 측들(8, 9)을 가지는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  19. 제1 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정면 측들(8, 9)은 상기 실린더 축(5) 또는 원뿔 절두체 축을 둘러 평면 또는 지붕-형상으로 달리도록 설계되는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  20. 제1 항 내지 제19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 교환기(1)는 바깥쪽 재킷(11)과 서로 마주보는 두 정면 측들(8, 9)을 가지며, 상기 정면 측들(8, 9) 및 상기 바깥쪽 재킷(11) 중 적어도 하나는 상기 유체 개구들(44, 45), 특히 유체 유입 및 유체 배출 개구들을 포함하는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  21. 제1 항 내지 제20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 교환기(1)는 바깥쪽 재킷(11) 및 안쪽 재킷(13)을 가지며, 상기 바깥쪽 재킷(11) 및 상기 안쪽 재킷(13)은 상기 유체 개구들(44, 45), 특히 유체 유입 및 유체 배출 개구들을 포함하는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  22. 제1 항 내지 제21 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정면 측들(8, 9) 중 적어도 하나는 안쪽 구역(47)과 상기 안쪽 구역(47)을 둘러 연장되는 바깥쪽 구역(46)을 포함하고, 상기 안쪽 구역(47) 내의 유체 개구들(44, 45)은 유체 유입 개구이고, 상기 바깥쪽 구역(46)의 유체 개구들(44, 45)은 유체 배출 개구이거나, 상기 바깥쪽 구역(46)의 유체 개구들(44,45)은 유체 유입 개구이고, 상기 안쪽 구역(47)의 유체 개구들(44, 45)은 유체 배출 개구인 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  23. 제1 항 내지 제22 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정면 측들(8, 9) 중 하나 상의 상기 안쪽 구역(47)의 상기 유체 개구들(44, 45)은 제1 유체를 위한 유체 유입 개구들이고, 다른 정면 측(9, 8) 상의 상기 바깥쪽 구역(46)의 상기 유체 개구들(44, 45)은 상기 제1 유체를 위한 유체 배출 개구이며, 다른 정면 측(9, 8) 상의 상기 안쪽 구역(47)의 상기 유체 개구들(44, 45)은 제2 유체를 위한 유체 유입 개구이고, 상기 하나의 정면 측(8, 9) 상의 상기 바깥쪽 구역(46)의 상기 유체 개구들(44, 45) 중 하나는 상기 제2 유체를 위한 유체 배출 개구인 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  24. 제1 항 내지 제23 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스페이서 리브(24, 25, 26, 27, 28), 특히 유체-안내 리브(29)는, 상기 정면 측들(8, 9)의 사이에서 연장되는 상기 열 교환기(1)의 상기 길이의 절반보다 큰 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  25. 제1 항 내지 제24 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스페이서 리브(24, 25, 26, 27, 28), 특히 유체-안내 리브(29)는, 상기 교차-흐름 영역(49, 51) 중 적어도 하나 내에서 상기 실린더 축(5) 또는 원뿔 절두체 축에 대해 비스듬히 달리는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  26. 제1 항 내지 제25 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스페이서 리브(24, 25, 26, 27, 28), 특히 유체-안내 리브(29)는, 상기 역류 구역(50) 또는 동일-흐름 구역 내에서 상기 실린더 축(5) 또는 원뿔 절두체 축에 평행하게 달리는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  27. 제1 항 내지 제26 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 링 칼라(54, 55)는 상기 정면 측에 위치된 상기 유체 배출 개구로부터 상기 유체 유입 개구들을 유체공학적으로 분리시키도록 상기 열 교환기(1)의 상기 정면 측들(8, 9) 중 적어도 하나 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  28. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 팬(52, 53)은 상기 적어도 하나의 링 칼라(54, 55) 이내에 배치되는 것을 특징으로 하는 열 교환기.
  29. 특히 제1항 내지 제28항 중 어느 하나 이상의 항에 따른 열 교환기의 열 교환 요소(29)에 있어서, 쐐기-형상이 되도록 설계되고 유체가 통과하여 흐르기 위한, 축 방향으로 연장되는, 적어도 하나의 유체-안내 경로(48)를 포함하며, 상기 열 교환 요소(2)는, 그 쐐기-형상 설계로 인해, 쐐기-형상 횡단면을 가지며, 상기 축 방향은 상기 쐐기-형상 횡단면에 대해 직각 또는 대략 직각을 이루도록 달리는 것을 특징으로 하는 열 교환 요소.
  30. 제29 항에 따른 적어도 하나의 열 교환 요소(2)를 갖는 열 교환기에 있어서, 쐐기-형상이 아니고 대신에 서로 평행하게 달리면서 이격된 요소 면들(18, 19)이 제공되는 적어도 하나의 추가 열 교환 요소(2)를 포함하는 열 교환기.
  31. 제1 항 내지 제30 항 중 어느 하나 이상의 항에 따른 열 교환기(1)를 가지며, 상기 적어도 하나의 링 칼라(54, 55) 이내에 배치된 적어도 하나의 팬(52, 53)을 갖는 공기 장치(58).
  32. 제31 항에 있어서, 상기 링 칼라들(54, 55) 중 하나 내에 각각 배치된 두 팬들(52, 53)이 존재하는 것을 특징으로 하는 공기 장치(58).
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