KR101925201B1 - 열 교환 장치 - Google Patents

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하비에르 노보
마누엘 로렌조 곤잘레즈
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보그워너 에미션스 시스템스 스페인, 에스.엘.유.
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Abstract

본 발명은 EGR(Exhaust Gas Recirculation; 배기가스 재순환) 시스템에서 재순환된 배기가스들을 냉각하는 데 적합한 열 교환 장치에 관한 것이다. 본 발명은 반드시 정렬되지 않는 재순환된 배기가스 유입구들 및 배출구들을 구비하고 매우 작은 공간들 내에 열 교환기를 포함하게 하는 구성을 특징으로 한다. 또한, 냉각될 유체의 복잡한 경로를 구성하는 다이-컷(die-cut) 및 스탬프된(stamped) 시트들로 마련된 편평한 튜브들의 스택(stack)에 기초한 내부 구성을 특징으로 한다. 실시예들에 따라, 본 발명은 액체 냉각제와 유체 소통하는 내연 기관의 엔진 블록의 캐비티(cavity) 내에 포함된다. 본 발명은 환경을 보호하는 데 영향을 미친다.

Description

열 교환 장치{HEAT EXCHANGE DEVICE}
본 발명은 EGR(Exhaust Gas Recirculation; 배기가스 재순환) 시스템에서 재순환된 배기가스들을 냉각하는 데 적합한 열 교환 장치에 관한 것이다.
본 발명은 반드시 정렬되지 않는 재순환된 배기가스 유입구들 및 배출구들을 구비하고 매우 작은 공간들 내에 열 교환기를 포함하게 하는 구성을 특징으로 한다.
또한, 냉각될 유체의 복잡한 경로를 구성하는 다이-컷(die-cut) 및 스탬프된(stamped) 시트들로 마련된 편평한 튜브들의 스택(stack)에 기초한 내부 구성을 특징으로 한다.
실시예들에 따라, 본 발명은 액체 냉각제와 유체 소통하는 내연 기관의 엔진 블록의 캐비티(cavity) 내에 포함된다.
본 발명은 환경을 보호하는 데 영향을 미친다.
가장 집중적인 개발이 이루어지고 있는 기술 분야 중 하나는 내연 기관들에서 오염 배출물들을 감소시키기 위한 시스템들이다.
특히, EGR 시스템들은 연소 챔버들에 유입되는 산소의 양을 감소시키기 위해 흡입구(intake) 안으로 상기 가스의 일부를 재안내하는 것에 의해 배기가스를 재순환시키고, 이에 의해 이산화질소 배출물을 감소시킨다.
재순환된 가스는 먼지 입자들을 구비하는 것을 방지하고 온도가 높은 것을 방지하기 위해 사전 처리되어야 한다. 이러한 재순환된 가스 처리들은 실린더들의 감소된 채움(filling) 및 엔진 파워의 급격한 감소를 생기게 하는, 연소 챔버들이 더러워지고 흡입 공기 온도가 증가하는 것을 방지할 수 있다.
이러한 재순환된 가스 처리가 요구되는 장치들은 공간을 차지하고, EGR 시스템이 요구하는 각각의 구성요소들을 고려하여, 배기 라인 내 수집 지점(acquisition point)으로부터 흡입구로 가스를 이송하는 도관들을 요구한다.
내연 기관 내에 추가적인 구성요소들을 포함하는 가장 큰 결점 중 하나는 엔진실 내 이용 가능한 공간이 작다는 것이다. 구성요소들의 추가에 의해 요구되는 패키징은 장치들의 형상 및 그것들의 위치에 영향을 미친다.
두 개의 다른 장치들이 복잡한 구성의 엔진실의 빈 영역들(empty areas) 내에 위치될 때, 열 교환기들 같은 장치들은 보통 도관들에 의해 연결된 가스 유입구 및 배출구를 구비하고, 제공된 장치 내에서, 그러한 유입구들 및 배출구들은 정렬되거나 서로 평행한다.
제1 경우에, 가스 유입구 및 가스 배출구는 내부 튜브 번들의 직선 배치에 의해 정렬된다. 제2 경우에, 유입구 및 배출구는 U 형상을 형성하는 것이 사용될 때까지 굽은 튜브들 및 장치들의 동일 측면 상에 있고, 유입구 및 배출구는 서로에 대해 평행한다.
엔진실의 구성이 정렬되거나 평행하는 가스 유입구 및 가스 배출구를 허용하지 않을 때, 열 교환 튜브 번들은 복잡한 구성의 흡입 매니폴드 및 배기 매니폴드 사이에서 연장하고, 이러한 매니폴드들은 EGR 시스템 전반에 걸쳐 가스를 이송하는 다른 도관들에 의해 부과되는 지향(orientation)에 맞춰지도록 가스 경로를 변경한 것들이다.
이러한 경우들에서, 복잡한 형상들은 항상 모든 흐름 체계를 위해 충분히 안내되는 경로로 흐름을 향하게 하지 않고, 설계 및 제조를 모두 복잡하게 하고, 매니폴드들을 구비하여 열 교환을 위한 충분한 공간을 감소시킬 뿐만 아니라, 중대한 압력 강하들(important pressure drops)을 유발한다.
본 발명에서 유입구 상에 부과된 지향으로부터 배출구 상에 부과된 지향으로 가스 흐름 경로의 적용은 배출구와 유입구를 연결하는 준선(directrix)에 따라 구성된 튜브들을 포함하는 것에 의해, 방향(direction)을 점차 변화시키는 것에 의해 열 교환 튜브들 내부에서 일어난다. 이러한 방향의 변화는 복잡한 구성들을 제공할 수 있는 벽들을 스템프된 시트들에 의해 구성된 열 교환 튜브들을 사용하는 것에 의해 가능하다.
상세한 설명의 전반에 걸쳐, 만약 양쪽 방향들을 정의하는 벡터가 다르고 그것들이 동일한 직선이 아니라면, 제공된 경로의 두 개의 다른 지점들 상에 제공된 두 개의 방향들이 다른 정렬(alignment)을 구비한다고 표현될 것이다. 만약 방향들이 다른 각도를 구비한다면, 그것들은 정렬되지 않았다고(misaligned) 표현될 것이다. 만약 한 방향의 벡터 기호가 다른 방향의 벡터의 기호와 반대된다면, 관습(convention)에 의해, 방향들은 정렬되지 않은 것으로 고려된다. 이것은 이격 배치된 유출 방향에 평행하는, 진입 방향(entry direction), 예를 들어 유입 방향(inflow direction)의 경우이다. 이러한 경우에, 지향성은 동일하나 방향은 반대되고, 하나는 유입(entry)을 위한 것이고 다른 것은 유출(exit)을 위한 것이다. 이러한 경우에, 관습에 의해, 방향들이 정렬되지 않은 것으로 고려될 것이다.
동일한 방식으로, 상세한 설명 전반적으로 상기 경로의 적어도 하나의 세그먼트(segment)가 곡선으로 된다면(curved) 경로가 곡선으로 될 것이다.
본 발명은 제1 유체, 내연 기관의 배기가스, 및 제2 유체, 액체 냉각제 사이의 열 교환을 위해 맞춰진 EGR 시스템을 위한 열 교환기이다. 열 교환기는 추가적인 제조 복잡성 또는 감소된 성능을 필연적으로 수반하는 매우 제한적인 조건들 없이 정렬되지 않은 유체 유입 및 유체 유출 방향들을 허용하고 쉽게 제조될 수 있는 매우 효과적이고 컴팩트한(compact) 장치를 제공하는 것에 의해 전술된 문제점들을 해결한다.
본 발명에 따라, 열 교환기는,
제1 유체의 유입구 및 제1 유체의 배출구 사이에서 연장하고, 서로에 대해 평행하게 배치된 직사각형 단면을 갖는 편평한 튜브들의 스택에 의해 형성된 열 교환 튜브 번들, 상기 튜브 번들의 편평한 튜브들은 상기 튜브 번들의 스택의 방향으로 편평한 튜브들의 단부들에서 익스펜션(expansion)을 포함하여 상기 제2 유체를 위하여 튜브들 사이에 통로 공간을 제공함;
상기 열 교환 튜브 번들의 유입구와 유체 소통하는 유입구 매니폴드;
상기 열 교환 튜브 번들의 배출구와 유체 소통하는 배출구 매니폴드;
을 포함하고,
상기 튜브 번들의 튜브들 중 적어도 하나는 하나의 시트의 굽은 측면의 내면이 다른 시트의 굽은 측면의 외면에 부착되도록 굽은 측면들을 구비하는 두 개의 편평한 시트들의 부착에 의해 구성되고;
상기 튜브 번들의 튜브들의 준선(D-D')은 곡선 경로를 정의한다.
열 교환 튜브 번들은 다이 컷팅(die-cutting) 및 벤딩(bending)에 의해 제조가 용이한 편평한 시트들에 의해 형성된 편평한 튜브들로 구성된다. 튜브들 중 적어도 하나, 바람직하게 모든 튜브들은, 굽은 측면들을 구비하는 두 개의 편평한 시트들의 부착에 의해 형성된다.
즉, 각각의 시트들은 굽은 측면들 사이에 위치된 주된 표면을 구비한다. 하나의 시트의 바람직한 구성은 U-형상으로 되고 편평한 튜브에 가로질러 단면을 구비하는 것이고, 측면들은 주된 표면으로부터 평행하게 나타나고 대략 동일한 길이를 구비한다.
주된 표면 및 굽은 측면들은 내면(inner face) 및 외면(outer face)을 구비하고, 내면은 일단 형성될 때 튜브의 내부를 향하는 면을 나타내고 외면은 반대되는 면을 나타낸다.
바람직한 구성에서, 두 개의 시트들은 U-형상으로 된다. 한 시트의 굽은 측면이 다른 시트의 굽은 측면의 외면에 부착되도록 다른 시트의 일 측면과 함께 한 시트의 일 측면은 편평한 튜브의 측면을 형성한다. 다른 측면에서, 동일한 방식으로 부착되고, 내면을 사용하여 시트는 동일한 것 또는 다른 것으로 될 수 있다.
복수 개의 편평한 튜브들에는 스택의 방향으로 단부 익스펜션(end expansion)이 구비되어 상기 스택 내에서 익스펜션은 편평한 튜브들 사이에 분리를 부여하여, 연속된 편평한 튜브들 사이에, 제2 유체, 액체 냉각제의 통과를 허용한다.
바람직한 실시예들에 따라, 인접한 튜브들의 익스펜션들은 서로에 대해 용접되어, 제2 유체의 유출을 방지한다. 그러므로 튜브 번들의 단부들에서 배플들(baffles)을 반드시 사용하지 않아도 된다.
튜브 번들의 유입구 및 배출구는 모두 매니폴드, 튜브 번들의 유입구에서 흡입 매니폴드 및 튜브 번들의 배출구에서 배기 매니폴드와 유체 소통한다. 이하에서 설명된 실시예들에 따라, 편평한 열 교환 튜브들의 익스펜션들의 스택에 의해 형성된 튜브 번들의 유입구 및 튜브 번들의 배출구는 튜브 번들을 통해 순환하는 흐름의 방향을 정의하는 경로를 가로지르는 평면에 의해 한정된다.
튜브 번들을 통한 흐름 경로는 상기 튜브들의 준선(D-D')에 의해 정의되고, 상기 준선은 튜브들의 측면들 사이에 중간 지점들의 세트에 의해 정의된 경로이다. 이하에서 설명된 실시예들에서, 준선(D-D')은 튜브들의 측면들 사이에서 등거리로 된다(equidistant). 일 측면은 제공된 주된 표면 상에 프로젝션(projection) 또는 리세스(recess)를 구비할 수 있다. 이러한 경우에, 마치 프로젝션 또는 리세스가 없는 것과 같이 준선은 주된 표면 상에 결정된다.
본 발명에 따라, 준선(D-D')의 경로는 곡선으로 되며, 이에 의해 적어도 하나의 곡선 세그먼트(curved segment)를 포함한다.
바람직한 실시예에서, 제1 유체의 유입 방향 및 유출 방향은 정렬되지 않는다(misaligned). 유입 방향은 유입구에 위치된 상기 경로를 가로지르는 평면 및 준선(D-D')의 경로 사이의 교차점에서 평가된다(evaluated). 유출 방향은 배출구에 위치된 상기 경로를 가로지르는 평면 및 준선(D-D')의 경로 사이의 교차점에서 평가된다.
추가적으로, 유입 방향 및 유출 방향은 서로에 대해 경사지게 형성될 수 있다.
설명된 실시예들에 따라, 유입 및 유출 방향들은 정렬되지 않는다. 특히, 유입 및 유출 방향들과 같이 모든 경우들에서 가로지르는 유입 및 유출 평면들은 평행한다. 그럼에도, 본 발명은 곡선 경로를 구비하는 유입구 및 배출구를 연결하는 준선(D-D')을 구비하나 정렬되지 않거나 정렬된 제1 유체의 유입 및 유출 방향들을 생기게 하는 다른 많은 복잡한 형상들 또는 준선(D-D')의 S-형상으로 된 경로로 실시될 수 있다.
본 명세서 내에 포함되어 있음.
본 발명의 이러한 및 다른 특징들 및 이점들은 첨부된 도면들을 참조하여 단지 예시적이고 비-제한적인 예시로서 제공되는, 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 보다 명확하게 이해될 것이다.
도 1은 다이-컷 및 스탬프된 플레이트들에 의해 구성된 실시예에 따른 튜브 번들의 단일 튜브의 사시도이다.
도 2는 이전 도면에서 튜브의 단면도이고, 두 개의 시트들의 부착을 상세히 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예의 사시도이다. 이 실시예는 액체 냉각제가 순환하는 엔진 블록의 캐비티 내에 삽입되기에 적합하고 쉘들을 사용할 필요가 없는 열 교환기이다.
도 4는 이전 도면의 실시예에 기초하는 평면도이다. 이 도면에서, 두 개의 실시예들이 서로 중첩되게 도시되고, 하나의 실시예는 튜브 번들을 수용하는 캐비티의 덕트를 통해 액체 냉각제의 유출이 도시되며 다른 실시예는 구조 플레이트를 지난 후에 튜브를 통해 유출되는 액체 냉각제가 도시된다.
도 5는 동일 실시예의 측면도이다.
도 6은 튜브 번들 및 플레이트 사이에 부착을 도시하는 동일한 실시예의 튜브 번들의 단부의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예의 사시도이다. 이 실시예는 제1 실시예와 유사한 열 교환기이며 유체 냉각제의 유입을 위한 디플렉터(deflector)가 튜브들의 플레이트들의 프로젝션들에 의해 형성된다.
도 8은 도 7에 도시된 열 교환기의 일부의 확대도이고 디플렉터 및 디플렉터를 향해 냉각제를 안내하는 매니폴드를 상세히 도시한다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예의 사시도이다. 이 실시예는 또한 유체 냉각제가 순환하는 쉘을 포함하는 열 교환기이고 쉘은 또한 다이-컷 및 스템프된 부품들의 부착에 의해 획득된다.
도 10은 이전 실시예의 길이방향 단면의 평면도이고, 편평한 튜브의 주된 교환 표면(main exchange surface of a flat tube) 및 쉘의 내부가 도시된다.
도 11은 동일한 실시예의 시시도이고, 쉘을 형성하는 다이-컷 및 스템프된 부품들 중 하나가 제거되어 열 교환기의 내부에 대한 시각적인 접근이 가능하다.
본 발명의 제1 측면에 따라, 본 발명은 제1 유체, 내연 기관의 배기가스, 및 제2 유체, 액체 냉각제 사이에 열 교환을 위한 장치에 관한 것이다. ＂제1 유체＂라는 표현 및 ＂배기가스＂라는 표현, 또는 ＂제2 유체＂라는 표현 및 ＂액체 냉각제＂라는 표현은 상세한 설명 전반에 걸쳐 교환 가능하게 사용될 것이다
이러한 열 교환 장치는 배기가스 유입구(inlet) 및 배출구(outlet)가 반드시 정렬되지 않는 엔진실들(engine compartments) 내에 수용되게 한다. 이하에 설명된 두 개의 가장 관련된 실시예들에서, 배출구 및 유입구는 서로에 대해 평행하게 이격 배치된다. 이전에 제공된 정의에 따라, 유입구 및 배출구는 정렬되지 않는다.
그럼에도, 본 발명은 또한 다른 지향들(orientations)을 구비하는 유입구들 및 배출구들을 구비하여 실시될 수 있다.
도 1은 서로 부착된 두 개의 편평한 시트들(2.2)의 부착으로 구성된 편평한 튜브(flat tube;　2)의 실시예의 사시도이다. 각각의 편평한 시트들(2.2)은 주된 표면 및 두 개의 굽은 측면들(2.3, 2.4)을 구비하는 부분을 제공하기 위해 다이 컷팅(die cutting) 및 스탬핑(stamping)에 의해 형성된다. 도 2는 두 개의 편평한 시트들(2.2)로 구성된 동일한 편평한 튜브(2)의 단면도이다.
불연속선(D-D')으로 가리켜지는, 편평한 튜브(2)의 준선(directrix)은 곡선으로 된다(curved). 이 실시예에서, 편평한 튜브(2)의 상기 준선은 불연속적인 직선에 의해 도식화되고 X-X'로 식별된 길이방향에 따라 중앙 세그먼트(central segment) 내에서 주로 직선이다(straight). 준선(D-D')은 편평한 튜브(2)의 단부들에서 곡선으로 되고, 90°의 곡선 호를 가짐으로써, 유입구 및 배출구가 서로에 대해 평행하게 이격 배치되게 된다.
이 실시예에서, 튜브의 유입구 및 배출구 개구들은 유입구를 위한 그리고 배출구를 위해 동일 평면 내에 포함된다. 만약 유입구 또는 배출구가 연장된다면, 이러한 평면들은 평행하고 서로 다를 수 있다.
편평한 시트들(2.2)의 주된 표면들은 두 개의 측면들, 튜브의 내측면(2.3) 및 튜브의 외측면(2.4)을 포함한다. ＂내부(inner)＂라는 용어는 더 작은 곡률 반경을 구비하는 측면에 대응되는 것에 관련되고, 따라서 호-형상으로 된 측면 표면 중 내측면 상에 위치된다. ＂외부(outer)＂라는 용어는 더 큰 곡률 반경을 구비하는 측면에 대응되는 것에 관련되고, 따라서 외측 호(outer arc)를 갖는 측면 상에 위치된다.
또한, 튜브의 각각의 시트(2.2)는 내면(inner face), 즉 튜브의 내부를 향해지게 구성된 면, 및 외면(outer face), 즉 튜브의 외부를 향해지게 구성된 면을 구비한다.
이러한 명명(nomenclature)에 따라서, 그리고 도 2를 참조하여, 튜브의 각각의 편평한 시트(2.2)는 단면도에 따라서 U 형상 단면을 형성하는 두 개의 굽은 측면들(bent sides; 2.3, 2.4)을 구비한다. 하나의 시트의 측면들 중 내면(2.3.1, 2.4.1)은 다른 시트의 측면들 중 외면(2.3.2, 2.4.2)과 접촉하고 용접에 의해 부착된다. 이 실시예에서는 내면들(2.3.1, 2.4.1)이 하나 및 동일한 편평한 시트(2.2)의 측면들(2.3, 2.4)에 대응되는 것으로 설명되었으나, 튜브의 각각의 측면(2.3, 2.4)에서 다른 편평한 시트(2.2)의 외면(2.3.2, 2.4.2)을 향하는 내면(2.3.1, 2.4.1)이 다른 시트로 될 수 있음은 당연하다. 예를 들어, 이러한 대안은 용접 전에, 편평한 시트들(2.2)이 서로에 대해 고정되지 않아도 되므로 조립(assembly)을 보다 용이하게 할 수 있다. 게다가, 도 2에 도시된 제1 옵션은 예를 들어, 부품들을 일시적으로 고정시키는 억지 끼워맞춤(tight fitting)이 브레이징(brazing)에 의해 용접을 더 용이하게 수행하게 할 수 있다.
동일한 단면도에서, 각각의 시트(2.2)의 주된 표면에는 튜브(2)를 통과하는 제1 유체의 난류를 증가시켜, 열 교환율을 증가시키는 한 세트의 리세스들(recesses; 2.2.2)이 구비되는 것으로 보여진다. 게다가, 중앙 영역에 더 큰 치수들을 구비하고, 준선(D-D')과 일치하는 배열(configuration)을 구비하여, 튜브의 단면을 두 개로 분할하고, 두 개의 채널들을 형성하는 리세스들(2.2.1)이 있다. 기본적으로 준선(D-D')에 평행하는 이러한 배열을 구비하는 더 많은 수의 리세스들은 튜브를 더 많은 수의 채널들로 분할하는 것을 허용한다. 채널들은 튜브(2)의 측벽들에 의해 야기되는 안내와 더불어, 흐름이 직선 외에 겹쳐진 경로(imposed path)를 따르도록 편평한 튜브(2) 내부의 제1 유체의 더 나은 안내를 허용한다. 추가적으로, 상기 채널들은 특히 상기 튜브(2)가 채널들을 형성하는 리세스들(2.2.1)을 따라 용접될 때, 상기 튜브(2)가 배기가스 및 유체 냉각제의 압력을 견딜 수 있도록 강성(stiffness)을 갖는 튜브(2)를 제공한다.
다시 도 1을 참조하여, 편평한 튜브들(2)의 단부들은 상기 편평한 튜브들(2)이 튜브 번들(tube bundle; 1)을 제공하도록 적층되는(stacked) 방향으로 익스펜션들(expansions; 2.5)이다.
이러한 익스펜션(2.5)은 제1 유체의 유입구(3) 및 제1 유체의 배출구(4)에서 편평한 튜브(2)의 더 작은 치수의 단면을 증가시킨다. 스택(stack)에서, 편평한 튜브들(2)은 이러한 익스펜션들(2.5)에 접촉한다. 실시예들에서, 튜브 번들(1)의 편평한 튜브들(2)은 튜브 번들(1)의 편평한 튜브들(2) 각각에 접근하여 단일의 유입구(4)를 형성하는 익스펜션들(2.5)의 접촉 표면들을 통해 용접된다.
편평한 튜브(2)의 나머지(rest)는 확대되지 않으므로, 이러한 구성은 제2 유체의 통과를 허용하는 편평한 튜브들(2) 사이의 분리를 제공한다. 그러므로 제2 유체는 열 교환을 제공하기 위해 튜브 번들(1)의 편평한 튜브들(2)의 주된 표면에 대하여 접근하고(access), 편평한 튜브(2) 내에서 순환하는 가스는 상기 튜브(2)의 주된 표면을 통해 유체 냉각제로 열을 전달한다.
도 3은 액체 냉각제가 순환하는 엔진 블록(engine block)의, 도시되지 않은, 캐비티(cavity) 내에 수용되는 제1 실시예에 따른 열 교환기의 사시도이다.
이에 의해 엔진 블록의 액체 냉각제는 또한 EGR 시스템에 따라 흡입구(intake) 안으로 이어서(subsequently) 재유입되는 배기가스로부터 열을 제거할 수 있다.
튜브 번들(1)은 도 1에 도시된 바와 같이 복수 개의 편평한 튜브들(2)의 부착에 의해 형성된다.
열 교환기는 제2 유체가 순환하는 엔진 블록의 캐비티를 덮도록 구성된 구조 플레이트(structural plate; 7)를 포함한다. 이 플레이트는 구조 플레이트로 불리는데, 이는 상기 플레이트 상에 설치되는 요소들의 열적 팽창에 의한 응력들뿐만 아니라 관성 효과들에 의해 부과되는 응력들을 흡수할 수 있도록 강도 및 강성을 갖기 때문이다. 추가적으로, 플레이트(7)의 강성은 유체 냉각제의 압력 펄스들을 견딜 뿐만 아니라, 엔진 블록과 부착 시 밀폐를 개선시킨다.
구조 플레이트(7)는 내면(A), 즉 작동 위치에서 캐비티의 내부를 향해지는 면 및 외면(B), 즉 작동 위치에서 캐비티의 외부를 향해지는 면을 구비한다.
구조 플레이트(7)는 클램핑 볼트들의 통과를 위한 천공들(perforations)을 구비한다. 내면(A)은 엔진 블록의 외부 영역 내에, 캐비티의 외주 영역 내에서, 액체 냉각제가 누출되는 것을 방지하는 누설-방지 클로져(leak-tight closure)를 제공하기 위해, 열 교환기를 위한 시트(seat)로서 제공된 영역 내에, 안착 표면(seating surface; 7.1)을 구비한다.
구조 플레이트(7)는 튜브 번들(1)의 양단부들을 통과하도록 구성된 두 개의 천공들(7.2)을 포함하여, 튜브 번들(1)이 내면(A)의 일 측 상에 있고 제1 유체의 유입구 매니폴드(5) 및 배출구 매니폴드(6)는 외면(B)의 측면 상에 있다.
외면(B) 상에서, 유입구 매니폴드(5) 및 배출구 매니폴드(6)는 구조 플레이트(7)의 외면(B) 상에 시트(seat)로서 기능하는 외주 핀(perimetral fin, 5.1, 6.1)을 구비한다. 유입구 매니폴드(5) 및 배출구 매니폴드(6)는 튜브 번들(1)의 단부를 수용하는 세그먼트(segment; 5.2, 6.2)를 따라 외주 핀(5.1, 6.1)으로부터 연장된다.
튜브 번들(1)의 단부의 부착은 구조 플레이트(7)의 천공(7.2)의 내벽과 함께, 또는 튜브 번들(1)의 단부를 수용하는 세그먼트(5.2, 6.2)와 함께, 또는 양쪽 모두와 함께 제공된다.
도시되지 않은 다른 실시예에 따른, 유입구 매니폴드(5), 배출구 매니폴드(6), 또는 양쪽 모두는, 외주 핀(5.1, 6.1)이 상기 내면(A) 상에 지지되도록, 구조 플레이트(7)의 내면(A)을 통해 돌출될 때까지, 튜브 번들(1) 및 천공(7.2)의 내벽 사이에서, 구조 플레이트(7)의 천공(7.2)의 내부를 통과한다.
다른 실시예에서, 유입구 매니폴드(5), 배출구 매니폴드(6), 또는 양쪽 모두는 그것들이 동일한 높이로 되고, 내면(A)으로부터 밖으로 돌출되는 요소가 없도록, 구조 플레이트(7)의 천공(7.2) 내부를 통과한다.
도면들에서 도시되지 않은, 다른 실시예에 따라, 튜브 번들(1)의 일단 또는 양단부들은 구조 플레이트(7)를 지나 그것의 외면(B)을 통해 돌출한다. 이러한 단부와 대응되는 매니폴드(5, 6)는 튜브 번들(1)의 단부 및 상기 매니폴드(5, 6) 사이에 고정을 담보하기 위해 플랜지를 사용하여 튜브 번들(1)의 돌출 단부에 부착된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 튜브 번들(1)의 안으로/밖으로 제1 유체의 유입 및 유출은 상기 지점들에서 평행하는 준선(D-D')에 따르고, 유입구 매니폴드(5)는 배출구 매니폴드(6)의 배출구에 대해 경사진 유입구를 구비한다.
상기 도 4에서, 서로에 대해 겹쳐진(superimposed) 두 개의 실시예들이 도시된다. 캐비티(C)의 단면은 불연속선을 사용하여 도시되고, 액체 냉각제 유입구 및 액체 냉각제 배출구 또한 마찬가지이다. 불연속선을 사용한 이러한 표현은 병류 레이아웃(co-current flow layout)에 따라 뜨거운 가스 유입구 측 상에 액체 냉각제 유입구를 나타낸다. 일 실시예에 따른 액체 냉각제 유출은 불연속선을 사용하여 도시된 캐비티의 배출구 덕트 내에서 이루어지고, 다른 실시예에 따라, 액체 냉각제는 구조 플레이트(7)를 지나 유입구에 반대되는 측 상에 위치되고 실선을 사용하여 도시된 튜브(10)를 통해 유출된다.
액체 냉각제는 튜브 번들(1) 및 캐비티(C)의 내벽 사이에 위치된 공간을 통해 낮은 저항의 경로를 구비하여, 액체 냉각제가 튜브들(2) 사이의 공간에 안내되는 것을 방지할 수 있다. 이것은 특히 뜨거운 가스 유입구 영역 내에서 매우 중요한데, 이때 그 영역은 냉각이 보다 효과적이어야 하고, 가장 뜨거운 영역이므로, 피로 하에서 튜브(2)들의 성능을 개선하도록 냉각이 최적화되어야 한다.
상기 중요한 영역을 보다 효과적으로 냉각하기 위해, 이 실시예에서는 특별한 구성을 구비하는 디플렉터 플레이트(deflector plate; 9)가 제공된다.
디플렉터 플레이트(9)는 튜브들의 번들(1)의 튜브들(2) 사이에 위치된 채널들 또는 공간에 제2 유체의 통과를 방지하거나 제한하는 제1 부분(P1)을 포함하는 디플렉팅 표면을 구비한다. 디플렉터 플레이트의 제1 부분(P1)은 제2 유체의 유입구와 대응되게 위치된다.
이 실시예에서 디플렉터 플레이트(9)는 튜브 번들(1)의 외측 호-형상으로 된 세그먼트와 접촉하거나 인접하게 위치된다. 디플렉팅 표면은 또한 캐비티(C)의 내벽에 대하여 접하도록 튜브 번들(1)로부터 분리된 핀(fin; 9.2)의 형태를 구비하는 제2 부분(P2)을 포함한다. 디플렉팅 표면의 제2 부분(P2)은 상기 튜브들의 번들(1)을 수용하는 캐비티의 벽 및 튜브들의 번들(1) 중간 공간을 통해 제2 유체의 통과를 방지하거나 제한한다. 이 실시예에서, 제2 부분(P2)은 튜브들(2)의 준선(D-D')에 따라 제2 유체의 유입구 및 배출구 사이에 위치된다.
다른 실시예에 따른 디플렉터 플레이트(9)는 튜브들의 번들(1)의 단부로부터 분리되어 튜브들의 번들(1)의 튜브들(2)의 외측면(2.4)의 일부로 제2 유체의 통과를 허용한다.
또한, 디플렉터 플레이트(9)는 뜨거운 배기가스 유입구에 가장 근접한 튜브 번들(1)의 단부 및 냉각 조건들이 더 엄격한 곳에 근접한 윈도우(window; 9.3)를 구비한다. 핀(9.2)의 형태로 도시된 제2 부분(P2)은 캐비티(C)의 내벽 및 튜브 번들(1) 사이에 제공된 공간을 통해 액체 냉각제의 통과를 방지하고, 윈도우(9.3) 및 디플렉터 플레이트(9)의 천공들(9.1)을 통과하게 한다.
이 실시예에서, 디플렉터 플레이트(9)에는 외측면(2.4)에 용접된다.
윈도우(9.3)를 통한 액체 냉각제의 통과는 튜브 번들(1)의 튜브들 사이에 흐름을 안내하여 튜브들 및 액체 냉각제 사이의 열 교환율을 증가시킬 수 있다.
천공들(9.1)은 또한 도 5에 도시된 바와 같이 튜브들 사이에 액체 냉각제의 제트들(jets)을 안내하고, 이때 측면도는 튜브 번들(1)의 튜브들(2) 사이 공간들과 천공들(9.1) 사이의 일치를 보여준다. 액체 냉각제의 제트들은 열 교환율을 증가시킬 뿐만 아니라 그것들은 디플렉터 플레이트(9)에 인접하게 위치된 튜브 번들 내부 영역들 내에 정체 영역들(stagnation regions)의 형성을 방지할 수 있다.
설명된 디플렉터 플레이트(9)는 또한 캐비티(C) 내에 수용되는 대신에, 액체 냉각제의 순환을 허용하는 쉘, 예를 들어 제3 실시예에서 이하에서 설명되는 쉘을 구비하는 교환기의 다른 구성들 내에 포함될 수 있다.
이 실시예에서, 튜브 번들(1)의 튜브들(2)의 외측면들(2.4) 상에 리세스들(2.4.3)이 사용되어 그것들의 내벽 내에 프로젝션들(projections)을 구비하는 캐비티들 안으로 삽입되게 한다. 이러한 리세스들은 또한 다른 채널들을 통한 통과를 촉진하기 위해 튜브(2)의 채널들 중 하나를 스로틀하도록(throttle) 포함되어, 양쪽 채널들에 의해 나타나는 저항을 보상할 수 있다.
동일한 실시예에서, 튜브 번들(1)의 튜브들(2)의 내측면(2.3)은 구조 플레이트(7)의 내면(A)과 접촉하고 양쪽 접촉 표면들은 브레이징에 의해 용접된다. 이에 의해 튜브들(2)을 손상시킬 수 있는 진동의 발생이 방지된다.
도 6은 상기 구조 플레이트(7)의 외면(B) 상에 지지되는 매니폴드(5, 6)의 조립뿐만 아니라 구조 플레이트(7)의 천공(7.2) 내에 수용된 튜브 번들(1)의 튜브들(2)의 단면을 도시한다. 이 실시예에서, 튜브 번들(1)은 구조 플레이트(7)의 외면(B)에 의해 제공된 표면을 넘어서지 않고 구조 플레이트(7)는 천공(7.2)의 내면 상에 제공된다.
다른 실시예에 따라, 열 교환기는 구조 플레이트(7)에 부착된, 튜브 번들(1)의 튜브들(2)을 클램핑하도록 위치된 브라켓(미도시)을 포함하고, 튜브 번들(1)의 튜브들(2)에 부착되거나 접해진다. 이러한 부착물들(attachments)은 용접된 부착물들로 될 수 있다.
편평한 튜브들(2)은 상기 편평한 튜브(2)의 평면 내에 포함되고 편평한 튜브(2)를 가로지르는 축을 따라 더 작은 단면 관성 모멘트를 구비한다. 이러한 조건은 튜브들의 단부들의 부착 시 중대한 응력들을 초래하는 튜브들의 길이방향 축과 일치하는 회전축을 구비하는 모멘트들 및 튜브 번들(1)에 수직하는 방향으로 관성 하중들의 경우에 튜브 번들(1)이 중요한 변위들(important displacements)을 경험하게 한다. 만약 튜브 번들(1)이 구조 플레이트(7)에 용접되지 않는다면 브라켓은 진동에 의한 피로를 감소시키는 것에 의해 이러한 변위 및 회전을 방지한다.
도 7은 제2 실시예에 따른 열 교환기의 사시도이고, 이때 구조 플레이트(7), 튜브들의 번들(1) 및 매니폴드(5, 6)과 같은 모든 구성요소들은 도 3 내지 6에 도시된 것들에 대응한다. 제2 실시예에서 디플렉팅 요소들은 제1 실시예에 개시된 디플렉팅 요소들과는 다르다.
도 8은 디플렉팅 요소들이 위치되는 열 교환기의 단부의 확대도이다. 이 실시예에서 디플렉팅 표면의 제1 부분(P1)은 튜브들(2)을 형성하는 플레이트들(2.2)의 측면들(2.4) 중 하나의 한 세트의 프로롱게이션(prolongations; 2.4.4), 특히 외측면(2.4)의 프로롱게이션들(2.4.4)을 포함한다. 상기 프로롱게이션들(2.4.4)은 튜브(2)의 플레이트들 중 하나의 금속 시트 상에 다이 컷팅 및 벤딩 프로세스 동안 구성된다. 프로롱게이션들(2.4.4)은 인접한 튜브를 향해 연장되어 튜브들의 번들(1)에서 인접한 튜브들(2) 사이에 위치된 공간에 대해 접근을 폐쇄하거나 감소시킨다.
제2 실시예에서, 이러한 프로롱게이션들(prolongations; 2.4.4)은 튜브들(2)의 굽은 외측면(2.4)에 위치되고 제2 유체의 유입구와 대응되게 위치된다.
프로롱게이션들(2.4.4)에는 튜브들(2) 사이에 액체 냉각제의 제트들을 안내하는 천공들(2.4.4.1)이 구비되어 열 교환율을 증가시키고 프로롱게이션들(2.4.4)에 인접하게 위치된 튜브 번들 내부 영역들에 정체 영역들의 형성을 방지한다.
추가적으로, 제2 실시예에서, 제3 디플렉팅 표면(P3)은 제2 유체의 유입구로부터 디플렉팅 표면(P1)의 제1 부분을 향해 제2 유체의 유입 흐름을 안내하도록 맞춰진 매니폴드로 구성된 캐비티 내에 위치된다.
도 9는 제3 실시예의 사시도이고, 열 교환기는 쉘(8)을 구비한다. 이 실시예에서, 구조 플레이트(7)는 쉘(8)이 구조 요소(structural element)와 같이 작용하는 것을 고려하여 생략된다. 쉘(8)은 스탬핑에 의해 부과된 변형을 허용하기 위해 구성이 매우 복잡하다면 추가적인 부품들을 사용할 수 있으나 두 개의 부품들로 된 다이-컷 및 스탬프된 시트(8.1)에 의해 형성된다.
이 실시예에서, 한 조각의 시트(8.1)는 전체 튜브 번들(1)을 위한 하우징으로 구성되고 다른 조각의 시트(8.1)는 커버로 구성된다.
도 10의 단면도에 도시된 바와 같이, 튜브 번들(1)의 단부들은 유입구 매니폴드(5) 및 배출구 매니폴드(6)에 의해 연장되고, 쉘(8)은 개별적인 개구들(8.2)에 의해 부착 영역을 둘러싸서 액체 냉각제의 누설-방지를 제공한다.
이 실시예에서, 쉘(8)의 구성은 쉘(8)의 두 개의 익스펜션들(8.5)을 제외하고, 내부 측벽들(2.3) 및 외부 측벽들(2.4) 상에 튜브 번들(1)에 접하도록 된다. 이러한 익스펜션들(8.5)은 튜브 번들(1)의 튜브들(2)의 외측면(2.4)의 영역 내에 위치된다.
이 실시예에서는 튜브 번들(1) 및 쉘(8) 사이에 공간이 없으므로, 디플렉터 플레이트(9)가 포함되지 않으나, 흐름이 제공된 윈도우들(9.3) 또는 천공들(9.1)을 통해 안내된다면 제1 및 제2 실시예들에 개시된 디플렉터들(deflectors)에 따라 포함될 수 있다.
액체 냉각제 유입구에 대응하는 쉘(8)의 익스펜션(8.5)는 튜브들(2) 사이의 공간들을 통해 외측벽들(2.4)의 호-형상으로 된 세그먼트를 통해 액체 냉각제를 안내한다. 액체 냉각제 배출구는 타단에서 유사한 영역 내에 있고, 튜브들(2) 사이의 공간들을 통해 외측벽들(2.4)의 호-형상으로 된 세그먼트를 통해 밖으로 흐른다.
각각의 익스펜션들(8.5)은 액체 냉각제 유입구(8.3) 및 액체 냉각제 배출구(8.4)를 구비한다.
이 실시예에서, 제1 유체의 유입 및 유출은 부착 플랜지에 의해 구성된 유입구 매니폴드(5)의 유입구 및 배출구 매니폴드(6)의 배출구를 통해 이루어지고 양쪽 플랜지들은 동일 평면이고 유입 흐름 및 유출 흐름은 평행하다.
동일한 상세 사항들은 도 11에서 보여질 수 있으며, 커버로 구성된 쉘(8.1)의 한 조각의 시트는 내부에 대한 시각적인 접근을 허용하기 위해 제거되었다.
모든 실시예들에서 튜브(2)의 준선(D-D')을 따라 연장하는 단일의 리세스(2.2.1)에 의해 형성된, 두 개의 채널들을 구비하는 튜브들이 사용되었으나, 상기 준선(D-D')에 평행하는 하나 이상의 채널을 사용할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 본질을 변화시키지 않고 실시예들에 도시된 것과 다른 튜브 번들(1)의 튜브들(2) 내부에 난류를 야기하도록 리세스들(2.2.2)의 패턴들을 사용할 수 있다.
＂실시예 1＂로 나타내지는 바람직한 예시적인 실시예에서, 제1 유체, 내연 기관의 배기가스 및 제2 유체, 액체 냉각제 사이의 열 교환에 적합한 EGR 시스템을 위한 열 교환기가 제시된다. ＂실시예 2＂, ＂실시예 3＂ 등으로 나타내지는 추가적인 실시예들이 개시될 것이다. 실시예 1의 열 교환기는:
상기 제1 유체의 유입구(3) 및 상기 제1 유체의 배출구(4) 사이에서 연장하고, 서로에 대해 평행하게 배치된 직사각형 단면을 갖는 편평한 튜브들(2)의 스택에 의해 형성된 열 교환 튜브 번들(1), 상기 튜브 번들(1)의 편평한 튜브들(2)은 상기 튜브 번들(1)의 스택의 방향으로 편평한 튜브들의 단부들(2.1)에서 익스펜션(expansion)을 포함하여 상기 제2 유체를 위하여 튜브들 사이에 통로 공간을 제공함;
상기 열 교환 튜브 번들(1)의 유입구(3)와 유체 소통하는 유입구 매니폴드(5);
상기 열 교환 튜브 번들(1)의 배출구(4)와 유체 소통하는 배출구 매니폴드(6);
를 포함하고,
상기 튜브 번들(1)의 튜브들(2) 중 적어도 하나는 하나의 시트(2.2)의 굽은 측면(2.3, 2.4)의 내면(2.3.1, 2.4.1)이 다른 시트(2.2)의 굽은 측면(2.3, 2.4)의 외면(2.3.2, 2.4.2)에 부착되도록 굽은 측면들(2.3, 2.4)을 구비하는 두 개의 편평한 시트들(2.2)의 부착에 의해 구성되고;
상기 튜브 번들(1)의 튜브들(2)의 준선(directrix; D-D')은 곡선 경로를 정의한다.
실시예 2는 실시예 1에 따른 열 교환기이고, 준선(D-D')의 경로는:
어느 하나는 주된 길이방향 세그먼트(X-X')를 포함하고,
그렇지 않으면 S-형상으로 된 경로이다.
실시예 3은 실시예 2에 따른 열 교환기이고, 상기 튜브들(2)의 하나 또는 양쪽 단부들(2.1)에는 곡선-형상의 호들로 된 측면들(2.3, 2.4)이 구비되고, 하나의 측면은 다른 측면보다 큰 반경을 구비하고, 상기 준선(D-D')의 경로는 주된 길이방향 세그먼트(X-X')를 포함하며, 추가적으로 상기 튜브의 단부(2.1)의 유입구 및 배출구에서 곡선 세그먼트를 포함한다.
실시예 4는 실시예 3에 따른 열 교환기이고, 상기 튜브들(2)의 두 개의 단부들(2.1)은 곡선으로 된 측면들(2.3, 2.4)을 포함하고, 상기 곡선은 상기 편평한 튜브(2)의 주된 평면 내에 포함되며, 상기 준선(D-D')의 경로의 상기 유입구 및 상기 배출구에서 상기 주된 길이방향 세그먼트(X-X') 및 상기 곡선 세그먼트 사이에 90°로 트랜지션(transition)을 제공하여, 상기 제1 유체의 유입 방향 및 유출 방향이 평행하게 된다.
실시예 5는 실시예 3에 따른 열 교환기이고,
유입구(3)에서 튜브 번들(1)의 튜브들(2)의 단부들(2.1) 및 배출구(4)에서 튜브 번들(1)의 튜브들(2)의 단부들(2.1)은 동일 평면 단면들을 구비하고;
상기 열 교환기는 구조 플레이트(7)를 포함하고,
상기 구조 플레이트는 제2 유체가 순환하는 엔진 블록 내에 캐비티를 덮도록 구성되고, 내면(A) 및 외면(B)을 구비하고, 상기 내면(A)은 캐비티를 향하도록 구성되며, 상기 플레이트(7)는 그것의 내면(A)에서 엔진 블록의 캐비티의 외주 시트(perimetral seat) 상에 안착되도록 구성된 시트(7.1)를 포함하고,
상기 구조 플레이트는 튜브 번들(1)의 양단부들의 통과를 위해 구성된 두 개의 천공들(7.2)을 포함하여 튜브 번들(1)이 내면(A)의 측면 상에 있고 제1 유체의 유입구 매니폴드(5) 및 배출구 매니폴드(6)는 외면(B)의 측면 상에 있다.
실시예 6은 실시예 5에 따른 열 교환기이며, 튜브 번들(1)의 튜브들(2)의 일 측면이 구조 플레이트(7)에 용접된다.
실시예 7은 실시예 3에 따른 열 교환기이고,
상기 튜브 번들(1)은 상기 튜브 번들(1)을 둘러싸는 쉘(8) 내에 수용되고,
상기 쉘(8)은 두 개의 개구들(8.2)을 구성하도록 서로에 대해 부착된 적어도 두 개의 다이-컷 및 굽은 시트들(8.1)로 이루어지고, 각각의 개구들(8.2)은 튜브 번들(1)의 확대된 튜브들(2)의 단부들(2.1)의 외주를 둘러싸며,
상기 쉘(8)은 상기 쉘(8)의 익스펜션(8.5) 내에 위치된 제2 유체의 유입구(8.3) 및 배출구(8.4)를 포함하고, 각각의 유입구/배출구(8.3, 8.4)의 익스펜션(8.5)은 튜브 번들(1)의 튜브들(2)의 곡선에서 단부들(2.1)보다 더 큰 직경을 구비하는 곡선-형상의 호로 된 측면(2.3, 2.4)의 외면(2.3.2, 2.4.2) 상에 위치된다.
실시예 8은 전술된 실시예들 중 하나, 특히 실시예 3에 따른 열 교환기이고, 튜브 번들(1)의 튜브들(2) 중 하나의 적어도 하나의 시트(2.2)는 양쪽 시트들(2.2) 사이에 용접에 의한 부착을 구비하여, 반대되는 시트(2.2)에 이르는 하나 또는 그 이상의 리세스들(2.2.1)을 포함하여, 준선(D-D')에 따라, 편평한 튜브(2) 내에 채널들을 형성한다.
실시예 9는 전술된 실시예들 중 하나, 특히 실시예 3에 따른 열 교환기이고,
제2 유체의 유입구는 제1 유체의 유입구(3)에 대응되는 튜브 번들(1)의 튜브들(2)의 단부들(2.1)보다 더 큰 반경을 구비하는 곡선-형상의 호로 된 측면들(2.4)의 인근에 위치되고,
상기 열 교환기는 디플렉터 플레이트(deflector plate; 9)를 포함하고,
상기 디플렉터 플레이트는 곡선-형상의 호로 구성되어, 튜브 번들(1)의 튜브들(2)의 단부들의 곡선-형상의 호로 된 측면들(2.4)에 접하고,
상기 디플렉터 플레이트는 튜브 번들(1)의 튜브들(2)의 단부들(2.1)의 곡선-형상의 호로 된 측면들(2.4)의 일부에 제2 유체의 통과를 허용하도록 튜브 번들(1)의 단부들로부터 이격 배치된다.
실시예 10은 실시예 9에 따른 열 교환기이고, 디플렉터 플레이트(9)는 상기 제1 유체의 유입구(3)에 대응되는 상기 튜브 번들(1)의 튜브들(2)의 단부(2.1)에 인접한 영역 내에 위치된 윈도우(window; 9.3)를 포함하여, 상기 튜브 번들(1)의 튜브들(2) 사이 공간 안으로 상기 제2 유체의 유입을 허용한다.
실시예 11은 실시예 9 또는 실시예 10에 따른 열 교환기이고, 디플렉터 플레이트(9)에는 튜브 번들(1)의 튜브들(2) 사이 공간 안으로 정체 영역들을 제거하는 더 작은 흐름을 허용하도록 곡선-형상의 호로 된 세그먼트 내 복수 개의 천공들(9.1)이 구비된다.
실시예 12는 실시예 9 내지 실시예 11 중 하나의 실시예에 따른 열 교환기이고, 디플렉터 플레이트(9)는 튜브 번들(1)이 수용되는 벽에 이르는 핀(9.2) 안으로 연장되어 튜브 번들(1)의 튜브들(2) 사이에 채널들을 통해 제2 유체가 흐르게 한다.
실시예 13은 전술된 실시예들 중 하나에 따른 열 교환기이고, 튜브 번들(1)의 튜브들(2)은 상기 제1 유체 및 상기 튜브(2)의 벽 사이에 열 교환율을 증가시키기 위해 상기 튜브(2)의 길이를 따라 분포된 리세스들(2.2.2)을 포함한다.
실시예 14는 전술된 실시예들 중 하나에 따른 열 교환기를 포함하는 EGR 시스템이다.
실시예 15는 실시예 13에 따른 EGR 시스템을 포함하는 내연 기관이다.
1: 튜브 번들
2: 튜브
2.1: 단부
2.2: 편평한 시트
2.3, 2.4: 측면들
3: 유입구
4: 배출구
5: 유입구 매니폴드
6: 배출구 매니폴드
7: 구조 플레이트
8: 쉘
9: 디플렉팅 표면
9.1: 천공들
9.2: 핀

Claims (16)

  1. 제1 유체, 내연 기관의 배기가스 및 제2 유체, 액체 냉각제 사이의 열 교환에 적합한 EGR 시스템을 위한 열 교환기에 있어서,
    상기 열 교환기는,
    상기 제1 유체의 유입구(3) 및 상기 제1 유체의 배출구(4) 사이에서 연장하고, 서로에 대해 평행하게 배치된 직사각형 단면을 갖는 편평한 튜브들(2)의 스택에 의해 형성된 열 교환 튜브 번들(1), 상기 튜브 번들(1)의 편평한 튜브들(2)은 상기 튜브 번들(1)의 스택의 방향으로 편평한 튜브들의 단부들(2.1)에서 익스펜션(expansion)을 포함하여 상기 제2 유체를 위하여 튜브들 사이에 통로 공간을 제공함;
    상기 열 교환 튜브 번들(1)의 유입구(3)와 유체 소통하는 유입구 매니폴드(5); 및
    상기 열 교환 튜브 번들(1)의 배출구(4)와 유체 소통하는 배출구 매니폴드(6);
    를 포함하고,
    상기 튜브 번들(1)의 튜브들(2) 중 적어도 하나는 하나의 시트(2.2)의 굽은 측면(2.3, 2.4)의 내면(2.3.1, 2.4.1)이 다른 시트(2.2)의 굽은 측면(2.3, 2.4)의 외면(2.3.2, 2.4.2)에 부착되도록 굽은 측면들(2.3, 2.4)을 구비하는 두 개의 편평한 시트들(2.2)의 부착에 의해 구성되고;
    상기 튜브 번들(1)의 튜브들(2)의 준선(directrix; D-D')은 곡선 경로를 정의하고,
    상기 열 교환기는 디플렉팅 표면(9)을 더 포함하고, 상기 디플렉팅 표면(9)은 상기 튜브들의 번들(1)의 튜브들(2) 중간에 위치된 공간에 상기 제2 유체의 통과를 방지하거나 제한하는 제1 부분(P1)을 포함하고,
    상기 제1 부분(P1)은 상기 제2 유체의 유입구에 대응되게 위치되는 열 교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 준선(D-D')의 경로는,
    어느 하나는 주된 길이방향 세그먼트(X-X')를 포함하고,
    그렇지 않으면 S-형상으로 된 경로인 열 교환기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 튜브들(2)의 하나 또는 양쪽 단부들(2.1)에는 곡선-형상의 호들로 된 측면들(2.3, 2.4)이 구비되고, 하나의 측면은 다른 측면보다 큰 반경을 구비하고, 상기 준선(D-D')의 경로는 주된 길이방향 세그먼트(X-X')를 포함하며, 추가적으로 상기 튜브의 단부(2.1)의 유입구 및 배출구에서 곡선 세그먼트(curved segment)를 포함하는 열 교환기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 튜브들(2)의 두 개의 단부들(2.1)에는 곡선으로 된 측면들(2.3, 2.4)이 구비되고, 상기 곡선은 상기 편평한 튜브(2)의 주된 평면 내에 포함되며, 상기 준선(D-D')의 경로의 상기 유입구 및 상기 배출구에서 상기 주된 길이방향 세그먼트(X-X') 및 상기 곡선 세그먼트 사이에 90°로 트랜지션(transition)을 제공하여, 상기 제1 유체의 유입 방향 및 유출 방향이 평행하게 되는 열 교환기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 디플렉팅 표면(9)은 제2 부분(P2)을 포함하고,
    상기 제2 부분(P2)은 상기 튜브들의 번들(1)이 수용되는 하우징의 벽 또는 캐비티의 벽과 상기 튜브들의 번들(1) 사이에 위치된 통로를 통해 상기 제2 유체의 통과를 방지하거나 방지하도록 상기 열 교환기의 하우징에 접하거나 캐비티의 벽에 접하도록 핀(9.2)과 같이 연장되고, 상기 제2 부분(P2)은 상기 제2 유체의 유입구 및 배출구 사이에 위치되는 열 교환기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유체의 유입구는 상기 튜브들의 번들(1)의 튜브들(2)의 단부에 곡선-형상의 호들로 구성된 외측면들(2.4)에 근접하게 위치되는 열 교환기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 디플렉팅 표면(9)의 제1 부분(P1)은,
    상기 튜브들의 번들(1) 옆에 위치된 플레이트(9), 또는
    인접한 튜브(2)를 향해 연장된 적어도 하나의 프로롱게이션(prolongation; 2.4.4)인 상기 튜브들의 번들(1)의 튜브들(2)의 외측면(2.4)의 적어도 하나의 프로롱게이션(2.4.4);
    인 열 교환기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 디플렉팅 표면(9)의 제1 부분(P1)은 상기 튜브 번들(1)의 튜브들(2)의 단부들(2.1)의 곡선-형상의 호로서 측면들(2.4)에 접해진, 곡선-형상의 호로 구성된 플레이트이고, 상기 디플렉팅 표면(9)은 상기 튜브 번들(1)의 단부들로부터 이격되어 상기 튜브 번들(1)의 튜브들(2)의 측면들(2.4)의 일부로 상기 제2 유체의 통과를 허용하는 열 교환기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 디플렉팅 표면(9)은 인접한 튜브(2)를 향해 연장되고 상기 튜브들의 번들(1)의 튜브들(2)의 단부들 중 하나의 곡선-형상으로 된 호에 대응되는 곡선-형상의 호로 구성된 상기 튜브들(2)의 외측면(2.4)의 적어도 하나의 프로롱게이션(2.4.4)인 열 교환기.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 디플렉팅 표면(9)은 상기 제1 유체의 유입구(3)에 대응되는 상기 튜브 번들(1)의 튜브들(2)의 단부(2.1)에 인접한 영역 내에 위치된 윈도우(window; 9.3)를 포함하여, 상기 튜브 번들(1)의 튜브들(2) 사이 공간 안으로 상기 제2 유체의 유입을 허용하는 열 교환기.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 디플렉팅 표면(9)의 제1 부분(P1)에는 상기 튜브 번들(1)의 튜브들(2) 사이 공간 안으로 상기 제2 유체의 유입을 허용하는 복수 개의 천공들(9.1)이 구비되는 열 교환기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 디플렉팅 표면(9)은 상기 제2 유체의 유입구로부터 상기 디플렉팅 표면(9)의 상기 제1 부분(P1)을 향해 상기 제2 유체의 유입 흐름을 안내하도록 맞춰진 매니폴드로 구성된 제3 부분(P3)을 포함하는 열 교환기.
  13. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 튜브 번들(1)의 튜브들(2)은 상기 제1 유체 및 상기 튜브(2)의 벽 사이에 열 교환율을 증가시키기 위해 상기 튜브(2)의 길이를 따라 분포된 리세스들(2.2.2)을 포함하는 열 교환기.
  14. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 열 교환기를 포함하는 EGR 시스템.
  15. 제14항에 따른 EGR 시스템을 포함하는 내연 기관.
  16. 삭제
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