KR102295272B1 - 열교환기 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 배기 가스 재순환 시스템을 위한 열교환기(1)로서:
- 내부 용적을 경계 한정하는 교환기 몸체(3);
- 상기 내부 용적 내에 수용되며, 상측 평면 및 하측 평면(P1, P2) 사이에 조립되어 튜브들의 층을 형성하는, 종방향 튜브들(7)로서, 상기 튜브들은 제2 유체를 순환시키기 위한 통로들(19)에 의해 분리되고, 상기 상측 평면은 상기 교환기 몸체의 상측 부분(27)의 맞은편에 놓이는 것인, 종방향 튜브들(7);
- 상기 교환기 몸체(3)의 상기 상측 부분에 배열되는 제2 유체 유입구(31); 및
- 상기 내부 용적 내에서 제2 유체를 안내하기 위한 부재(35)로서, 상기 상측 부분(27)과 상기 상측 평면(P1) 사이의 틈새 공간(29)을 적어도 부분적으로 폐쇄하는 편향기(39)를 포함하는 것인, 부재(35)
를 포함하는, 배기 가스 재순환 시스템을 위한 열교환기(1)에 관한 것이다.

Description

열교환기 및 이의 제조 방법{HEAT EXCHANGER AND METHOD OF MANUFACTURING SAME}

본 발명은 개괄적으로, 특히 자동차 배기 라인을 위한, 열교환기에 관한 것이다.

그러한 교환기들은, 내부 용적을 경계 한정하는 교환기 몸체 및, 제1 유체의, 예를 들어 배기 가스의, 순환을 위해 제공되는, 상기 내부 용적 내에 수용되는 복수의 종방향 튜브를 포함할 수 있다. 제2 유체, 예를 들어 냉각제가, 교환기 몸체 내에서, 튜브들 둘레에서, 유입구로부터 배출구로, 순환한다.

이러한 유형의 교환기에서의 지속적인 문제점이, 제2 유체가 유입구로부터 배출구까지의 최단 경로를 따르는 것을 방지하는 것에 있다. 제2 유체의 대부분이 이러한 짧은-회로 경로를 따르는 경우, 튜브들의 일부 영역들은, 열악하게 냉각될 수 있다.

제2 유체가 유입구로부터 배출구까지 S-자형 이동을 취하도록 강제하는 배플(baffle)을 형성하도록, 튜브들 주변에, 대향하는 방향으로 배향되는, 2개의 빗-형 부재(comb)를 삽입하는 것이, 공지된다.

그러한 배열은, 2가지 유체 사이의 우수한 품질의 열교환을 달성하는 것을 가능하게 하지만, 기계적으로 복잡하다.
[선행기술문헌]
특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 특개2014-194296호

이러한 맥락에서, 본 발명은, 2가지 유체 사이의 우수한 품질의 열교환을 달성하는 것을 가능하게 하지만, 기계적으로 덜 복잡한, 열교환기를 제안하는 것을 목적으로 한다.

그러한 목적을 위해, 제1 양태에 따르면, 본 발명은, 배기 가스 재순환 시스템을 위한 열교환기로서: 내부 용적을 경계 한정하는 교환기 몸체; 상기 내부 용적 내에 수용되고, 제1 유체를 순환시키기 위해 제공되는, 복수의 종방향 튜브로서, 상기 튜브들 중의 적어도 일부는, 횡방향으로 나란하게 놓이며 그리고 상측 평면 및 하측 평면 사이에 조립되어 튜브들의 층을 형성하고, 상기 튜브들의 층의 튜브들은, 제2 유체를 순환시키기 위한 통로들에 의해 서로로부터 분리되며, 적어도 상기 상측 평면은 종방향 및 횡방향을 포함하고, 상기 상측 평면은, 상기 교환기 몸체의 상측 부분의 바로 맞은편에 놓이며 그리고 틈새 공간에 의해 교환기 몸체로부터 분리되는 것인, 복수의 종방향 튜브; 상기 교환기 몸체의 상기 상측 부분에 배열되는, 상기 내부 용적에서 나오는 제2 유체 유입구; 및 상기 내부 용적 내에서 제2 유체를 안내하기 위한 안내 부재로서, 상기 상측 부분과 상기 상측 평면 사이의 틈새 공간을 적어도 부분적으로 폐쇄하는 횡단 구역을 구비하는 편향기(deflector)를 포함하는 것인, 안내 부재를 포함하는 것인, 배기 가스 재순환 시스템을 위한 열교환기에 관련된다.

편향기는, 제2 유체가 제2 유체 유입구의 입구 부분에서 실질적으로 종방향 유동을 취하는 것을 방지한다. 편향기는, 제2 유체를 통로들 내에서 깊이 방향으로 편향시키고, 이는, 유체들 사이에서 만족스러운 열교환 품질을 달성하는 것에 기여한다.

열교환기는 또한, 개별적으로 또는 임의의 기술적으로 가능한 조합(들)에 따라 고려되는, 하나 이상의 아래의 특징적 구성을 구비할 수 있을 것이다:

- 상기 안내 부재는, 상기 제2 유체 유입구의 맞은편의, 상기 상측 부분과 상기 상측 평면 사이의 상기 틈새 공간 내에 배열되는, 제2 유체를 분배하기 위한 망(grid)을 포함하고;

- 상기 안내 부재의 상기 편향기는, 상기 통로들 내에 맞물리는 톱니들을 구비하며;

- 분배 망, 상기 횡단 구역 및 상기 톱니는, 서로 일체형이고;

- 상기 분배 망, 상기 횡단 구역 및 상기 톱니는, 동일한 금속 플레이트 내에 형성되며;

- 상기 분배 망은, 상기 튜브들의 층의 실질적으로 전체 폭에 걸쳐 연장되며 그리고, 각 통로의 맞은편에, 적어도 하나의 구멍을 구비하고, 상기 제2 유체 유입구는, 상기 통로들 중의 적어도 하나의 중앙 통로 맞은편에 배치되며, 상기 적어도 하나의 구멍은, 상기 적어도 하나의 중앙 통로로부터 횡방향으로 증가하는 통로 단면을 갖고;

- 각 톱니는, 대응하는 통로의 전체 폭에 걸쳐 횡방향으로 연장되며;

- 각 통로는, 종방향 및 횡방향에 실질적으로 수직인 높이 방향을 따라 결정된 높이에 걸쳐 연장되고, 대응하는 톱니는, 상기 결정된 높이의 5% 내지 50% 사이에 포함되는 높이에 걸쳐 연장되고;

- 상기 통로를 둘러싸는 2개의 튜브 중의 적어도 하나는, 높이 방향으로 상기 톱니를 연장시키는, 통로 내로 돌출하는, 리브(rib)를 구비하며, 상기 리브는 바람직하게 중단부들을 갖는다.

제2 양태에 따르면, 본 발명은, 이상의 특징들을 구비하는 열교환기를 제조하는 방법으로서, 금속 플레이트를 절단하는 것 및 성형하는 것에 의해, 제2 유체를 안내하기 위한 안내 부재를 형성하는 단계; 교환기 몸체 내에 종방향 튜브들 및 안내 부재를 배치하는 단계; 종방향 튜브들, 안내 부재 및 교환기 몸체를 서로에 대해 체결하는 단계를 포함하는 것인, 열교환기를 제조하는 방법에 관련된다.

본 발명의 다른 특성들 및 이점들이, 첨부되는 도면들을 참조하여, 지시에 의해 그리고 제한없이, 이하에 주어지는 상세한 설명으로부터 드러날 것이다:
- 도 1은 본 발명에 따른 열교환기의 단순화된 개략적 도면이고;
- 도 2는, 몸체가 투명하게 도시되어, 튜브들 및 제2 유체를 안내하기 위한 안내 부재가 시인 가능한, 도 1의 열교환기의 부분적 사시도이며;
- 도 3은, 화살표 III의 투사에 따라 고려되는, 종방향에 수직인 평면에서의 도 2의 열교환기의 단면도이고;
- 도 4는, 몸체가 투명하게 도시되어, 튜브들 및 제2 유체를 안내하기 위한 안내 부재가 시인 가능한, 도 2의 열교환기의 부분적 사시도이며;
- 도 5는 도 2의 제2 유체를 안내하기 위한 안내 부재의 사시도이고;
- 도 6은, 제2 유체를 안내하기 위한 안내 부재가 그로부터 제작되는 것인, 플레이트를 도시하며;
- 도 7은, 절단 작업 이후의 그리고 성형 작업 이전의, 도 6의 플레이트의 상태를 도시하며; 그리고
- 도 8은, 상기 통로 내에 맞물리는 톱니를 연장시키는 리브를 도시하는, 제2 유체 통로들 중의 하나를 경계 한정하는 튜브의 구역에 대한 입면도이다.

도 1에 도시된 열교환기(1)는, 특히 승용차 또는 트럭과 같은 자동차의, 차량 배기 라인 내로 삽입되도록 의도된다.

이러한 열교환기는, 예를 들어, 신선한 공기와 혼합되도록, 엔진의 연소 챔버의 유입구를 향해 배기 가스의 일부를 재순환시키는 것을 가능하게 만드는, EGR(배기 가스 재순환) 라인 상에 삽입된다.

변형예에서, 열교환기는, EHRS(배기 열 회수 시스템) 장치 내로 또는 배기 라인의 임의의 다른 시스템 내로 통합된다.

다른 변형예에 따르면, 열교환기는, 차량의 다른 회로 내로, 또는 심지어 차량 상에 탑재되지 않는 정적 시스템 내로, 통합된다.

열교환기(1)는, 제1 유체와 제2 유체를 열적 접촉 상태에 두기 위해 제공된다.

제1 유체는, 예를 들어, 차량의 배기 가스이며, 제2 유체는, 배기 가스를 냉각시키도록 의도되는 열전달 유체이다. 제2 유체는, 예를 들어, 잠재적인 첨가제들을 갖는, 물과 같은 액체이다.

변형예에서, 양자 모두의 유체는, 임의의 다른 유형의 것이다.

열교환기(1)는, 내부 용적(5)을 경계 한정하는 교환기 몸체(3) 및 내부 용적(5) 내에 수용되는 복수의 종방향 튜브(7)를 포함한다(도 2 및 도 3).

튜브들(7)은, 제1 유체를 순환시키기 위해 제공된다.

교환기 몸체(3)는, 종방향 중심축과 함께, 튜브형 벽(9)을 구비한다. 도시된 예에서, 튜브형 벽(9)은, 실질적으로 직사각형의 직선형 단면을 갖는 실린더이다.

튜브들(7)은 일반적으로, 모두 동일한 것이다. 이들은, 실질적으로 직사각형 단면을 갖는, 직선형이다. 이들은, 서로 평행하다.

종방향에 수직인 평면 내의 단면에서 고려되는, 각 튜브(7)는, 그에 따라 서로 대향하는 2개의 대향하는 측면(11), 상면(13) 및 하면(15)에 의해 경계 한정된다. 상면(13) 및 하면(15)은, 측면들(11)을 서로 연결한다.

측면들(11)은, 실질적으로 평면형이며 그리고 횡방향에 대해 수직이다. 횡방향은, 종방향에 대해 수직이다.

튜브들(7)의 적어도 일부분이, 횡방향으로 인접하며, 그리고 상측 평면(P1) 및 하측 평면(P2) 사이에 조립되는 튜브들의 층을 형성한다(도 3). 상기 층의 튜브들(7)은, 제2 유체를 위한 순환 통로들(19)에 의해 서로로부터 분리된다.

도시된 예에서, 튜브들(7)은 모두, 단일 층 내에서 나란하게 놓인다.

튜브들(7)은, 그들의 측면들(11)이 서로 대향하여 놓이도록, 배열된다. 각 통로(19)는 그에 따라, 층 내의 2개의 인접한 튜브의 측면들(11)에 의해 경계 한정된다.

층은 일반적으로, 다수의, 예를 들어 적어도 5개의 튜브를 포함한다.

각 튜브(7)는, 높이 방향에서 고려하면, 횡방향에서 고려할 때 그의 폭과 비교하여, 큰 높이를 갖는다. 높이 방향(E)은, 종방향(L) 및 횡방향(T)에 대해 실질적으로 수직이다. 이러한 방향들은, 도 2 및 도 3에 화살표들에 의해 도시된다.

튜브들(7)은, 튜브형 벽(9)의 실질적으로 전체 종방향 길이에 걸쳐 연장된다.

교환기 몸체(3)는, 튜브형 벽(9)의 2개의 대향하는 종방향 단부에 맞물리는, 2개의 끝단 플레이트(21)를 포함한다(도 2 내지 도 4). 튜브형 벽(9)은, 그의 종방향 단부들의 각각에, 대응하는 끝단 플레이트(21)에 밀봉식으로 고정되는, 폐쇄된 윤곽부(23)를 갖는 에지를 구비한다.

각 끝단 플레이트(21)는, 횡방향으로 나란하게 놓이는, 복수의 장방향 오리피스(25)를 구비한다. 각 튜브(7)는, 2개의 플레이트 중의 하나의 플레이트의 장방향 오리피스들 중의 하나의 장방향 오리피스의 둘레 에지에 밀봉식으로 고정되는, 종방향 단부를 구비하고, 그의 반대편 종방향 단부는, 2개의 플레이트 중의 다른 플레이트의 장방향 오리피스들 중의 하나의 장방향 오리피스의 둘레 에지에 밀봉식으로 고정된다(도 4).

그에 따라, 제2 유체의 순환을 위해 제공되는 내부 용적(5)은, 튜브형 벽(9) 및 끝단 플레이트들(21)에 의해 경계 한정된다.

상측 평면(P1)은 일반적으로, 다른 튜브들과 교차하지 않는 가운데 튜브들(7) 중의 적어도 하나에 대해 접하는, 종방향 및 횡방향을 포함하는, 평면에 대응한다. 이는, 도 3에 도시된다. 이는, 적어도 하나의 튜브(7)의 상면(13)에 접한다. 도시된 예에서, 튜브들(7)의 상면들(13)은, 상측 평면(P1)에 맞춰진다.

하측 평면(P2) 또한 일반적으로, 다른 튜브들과 교차하지 않는 가운데 튜브들(7) 중의 적어도 하나에 대해 접하는, 종방향 및 횡방향을 포함하는, 평면이다. 이는, 도 3에 도시된다. 이는, 적어도 하나의 튜브(7)의 하면(15)에 접한다. 도시된 예에서, 튜브들(7)의 하면들(15)은, 하측 평면(P2)에 맞춰진다.

상측 평면(P1)은, 교환기 몸체(3)의 상측 부분(27)의 바로 맞은편에 놓이며, 그리고 틈새 공간(29)에 의해 상측 부분으로부터 분리된다.

틈새 공간(29)은 일반적으로, 튜브들의 층의 전체 횡방향 폭에 걸쳐 그리고 튜브들의 층의 전체 종방향 길이에 걸쳐, 연장된다. 이는, 제2 유체를 위한 선호되는 누출 경로를 구성한다.

내부 용적(5) 내로 개방되는 제2 유체 유입구(31)가, 교환기 몸체(3)의 상측 부분(27) 내에 배열된다(도 1).

내부 용적(5) 내로 개방되는 제2 유체 배출구(33)가 또한, 교환기 몸체(3) 내에 배열된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제2 유체 유입구(31)는, 교환기 몸체(3)의 제1 종방향 절반부 상에 배열되며, 제2 유체 배출구(33)는, 제1 종방향 절반부 반대편의 교환기 몸체(3)의 제2 종방향 절반부 상에 배열된다.

열교환기(1)는, 내부 용적(5) 내에서 제2 유체를 안내하기 위한 안내 부재(35)로서:

상기 제2 유체 유입구(31)의 맞은편의, 상기 상측 부분(27)과 상기 상측 평면(P1) 사이의 상기 틈새 공간(29) 내에 배열되는, 제2 유체를 분배하기 위한 망(37);

상기 상측 부분(27)과 상기 상측 평면(P1) 사이의 틈새 공간(29)을 적어도 부분적으로 폐쇄하는 횡단 구역(41), 그리고 통로들(19) 내에 맞물리는 톱니들(43)을 구비하는, 편향기(39)

를 포함하는 것인, 안내 부재(35)를 더 포함한다.

이러한 안내 부재는, 특히 도 5에 도시된다.

이는, 통로들(19) 내에서 제2 유체의 분포를 개선하도록 하기 위해, 제2 유체 유입구(31)로부터 제2 유체 배출구(33)로, 내부 용적(5) 내에서 순환하는 제2 유체를 안내하기 위해 제공된다.

분배 망(37), 횡단 구역(41) 및 톱니들(43)은, 서로 일체형이다.

더욱 구체적으로, 분배 망(37), 횡단 구역(41) 및 톱니들(43)은, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 동일한 금속 플레이트(49) 내에 형성된다.

분배 망(37)은, 일반적으로 종방향 평면 및 횡방향 평면에서, 예를 들어 상측 평면(P1)에서, 연장되는, 금속 플레이트(49)의 평면형 구역이다. 이는, 튜브들의 층의 전체 폭에 걸쳐 연장된다. 이는 일반적으로, 튜브들(7)의 상면들(13) 상에 배치되며 그리고 튜브들(7)에 견고하게 고정된다.

분배 망(37)은, 각 통로(19)에 대향하는, 적어도 하나의 구멍(51)을 구비한다(도 4). 일반적으로, 이는, 각 통로(19)에 대향하는 단일 구멍(51)을 갖는다. 구멍들(51)은, 그에 따라, 횡방향으로 정렬된다.

제2 유체 유입구(31)는, 통로들(19) 중에서, 여기서 참조 부호 ‘53’으로 지시되는, 적어도 하나의 중앙 통로 반대편에 배치된다.

도시된 예에서, 2개의 소위 중앙 통로(53)가, 도 3에 도시된 바와 같이, 유입구(31)의 맞은편에 위치하게 된다.

유입구(31)는, 횡방향으로, 실질적으로 튜브들의 층의 중심에 놓인다.

적어도 하나의 구멍(51)은, 적어도 하나의 중앙 통로(53)로부터 횡방향으로 증가하는, 통로 단면을 갖는다.

고려되는 통로 단면은, 제2 유체 통로(19)와 연관되는 구멍(들)(51)에 의해 제2 유체에 대해 총체적으로 제공되는, 총 단면이다.

이는, 제2 유체에 대해 제공되는 통로 단면이, 중앙 통로들(53)과 연관되는 구멍(들)(51)에 대해 비교적 작다는 것을, 의미한다. 제2 유체에 대해 제공되는 통로 단면은, 중앙 통로들(53)에 이웃하는 2개의 제2 유체 통로(19)와 연관되는 구멍(들)(51)에 대해 약간 더 크다. 구멍들의 통로 단면은, 중앙 통로들로부터 횡방향으로 멀어짐에 따라, 점진적으로 증가한다.

그러한 배열은, 유입구(31)를 통해 도달하는 제2 유체가 통로들(19) 내에 균일하게 분배되는 것을, 가능하도록 한다.

횡단 구역(41)은, 플레이트(49)의 중실 부분(solid part)에 의해 한정된다. 이는, 서로에 대해 압착되는, 동일한 형상의, 2개의 플랩(55, 57)을 포함한다. 2개의 플랩(55, 57)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 서로에 대해 정확하게 중첩된다.

플랩들(55, 57)은, 횡방향으로 배향되는, 플레이트(49)의 상측 굽힘선(59)에 의해, 서로 연결된다. 플랩(55)은, 횡방향으로 배향되는, 하측 굽힘선(61)에 의해, 망(37)의 횡방향 에지에 연결된다(도 7).

톱니들(43)은, 상측 굽힘선(59) 반대편의, 플랩(57)의 횡방향 에지(63)에 고정된다.

플랩들(55, 57)은, 높이 방향 및 횡방향을 포함하는 평면에서 연장된다. 이들은 실질적으로 분배 망(37)에 대해 수직이다.

횡단 구역(41)은, 틈새 공간(29)의 단면의 적어도 90%를, 바람직하게 상기 단면의 적어도 95%를, 더욱 더 바람직하게 상기 단면의 적어도 98%를, 폐쇄한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 단면(41)은, 결정된 횡단 평면에 맞춰진다. 틈새 공간(29)은, 상기 횡단 평면 내에서 결정된 내측 섹션을 갖는다. 횡단 구역(41)의 외측 섹션은, 상기 평면 내에서 틈새 공간(29)의 내측 섹션과 켤레 결합된다.

제2 유체 유입구(31)는, 교환기 몸체(3) 내에 형성되는 보스부(65) 상에 배열된다(도 2 및 도 3).

이러한 보스부(65)는, 교환기 몸체(3)의 외측을 향해 볼록형이다. 유입구(31)는, 보스부(65)의 정점에 형성된다.

횡단 구역(41)은 일반적으로, 보스부(65)와 교차하는 횡단 평면에 맞춰진다. 횡단 구역은, 그에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이, 절두 피라미드 형상을 갖는다.

상측 굽힘선(59)은, 횡단 구역(41)의 상측 에지를 구성하며 그리고 교환기 몸체(3)의 상측 부분(27)을 향해 지향한다. 이는, 하측 굽힘선(61) 및 횡방향 에지(63)보다 횡방향으로 더 짧다.

상측 굽힘선(59)은, 플랩(55)의 경사 에지들(67)에 의해, 하측 굽힘선(61)에 연결된다. 이는, 경사 에지들(67) 상에 정확하게 중첩되는, 플랩(57)의 경사 에지들(69)에 의해, 횡방향 에지(63)에 연결된다.

횡단 구역(41)은, 제2 유체 유입구(31)와 제2 유체 배출구(33) 사이에 종방향으로 삽입된다.

톱니들(43)은 모두, 횡단 구역(41)에 부착된다.

이들은, 플랩(57)의 횡방향 에지(63)로부터 나온다. 이들은, 횡방향 에지(63)를 따라 규칙적으로 이격된다.

각 제2 유체 순환 통로(19)는, 톱니들(43) 중의 하나를 수용한다.

도시되지 않은 하나의 실시 변형예에 따르면, 톱니들(43) 중의 하나가, 교환기 몸체(3)와, 층의 제1 횡방향 단부에 위치하게 되는 튜브(7) 사이에, 삽입된다. 톱니들(43) 중의 다른 하나가, 교환기 몸체(3)와, 층의 제2 횡방향 단부에 위치하게 되는 튜브(7) 사이에, 삽입된다.

각 톱니(43)는, 대응하는 통로(19)의 전체 폭에 걸쳐 횡방향으로 연장된다.

톱니들(43)은, 높이 방향을 따라 배향되는 자유 세그먼트(71), 및 횡단 구역(41)에 자유 세그먼트(71)를 실질적으로 종방향으로 연결하도록 배향되는 중간 세그먼트(73)를 갖는, 예를 들어 L-자 형상이다.

각 통로(19)는, 높이 방향으로 결정된 높이에 걸쳐 연장된다. 대응하는 톱니(43)는, 상기 결정된 높이의 5% 내지 50% 사이의 높이에 걸쳐, 바람직하게 상기 결정된 높이의 10% 내지 30% 사이의 높이에 걸쳐, 더욱 더 바람직하게 상기 결정된 높이의 10% 내지 20% 사이의 높이에 걸쳐, 연장된다.

바람직하게, 상기 통로(19)를 둘러싸는 2개의 튜브(7) 중의 적어도 하나는, 높이 방향으로 상기 톱니(43)를 연장시키는, 통로(19) 내로 돌출하는, 리브(rib)(75)를 구비한다. 리브(75)는, 도 8에서 특히 시인 가능하다. 이는, 튜브의 측면(11) 상에 형성된다.

일반적으로, 상기 통로(19)를 둘러싸는 2개의 튜브(7)는 각각, 통로(19) 내로 돌출하는 리브(75)를 구비한다. 이러한 리브들은, 실질적으로 동일하다.

각 리브(75)는 일반적으로, 적어도 상면(13)으로부터, 높이 방향(E)에서 고려할 때, 튜브(7)의 높이의 적어도 50%에 걸쳐, 연장된다.

도 4에 도시된 예에서, 리브(75)는, 먼저, 상면(13)으로부터, 높이 방향을 따라, 이어서 끝단 플레이트(21)를 향해 종방향으로 배향되는 경사진 방향을 따라, 그리고 하면(15)을 향해 높이 방향을 따라, 연장된다.

2개의 리브(75)는, 횡방향을 따라 서로 대향하게 배치된다. 이들은 함께, 통로(19)를, 실질적으로 그의 전체 횡방향 폭에 걸쳐, 폐쇄한다. 그러한 목적을 위해, 각 리브(75)는, 그와 대향하는 리브(75)를 실제로 터치하도록 하는 높이에 걸쳐, 대응하는 튜브(7)의 측면(11)에 대해 돌출한다.

리브(75) 바람직하게, 일반적으로 규칙적으로 이격되는, 중단부들(77)을 구비한다. 이는, 리브(75) 바로 후방으로의 통로 내에서의 제2 유체의 유동을 생성하는 것을, 가능하도록 하고, 이는, 튜브를 따르는 더욱 균일한 온도장을 획득하는 것을 가능하도록 한다.

도 8은, 각 튜브(7)가, 튜브의 측벽(11)의 변형에 의해 형성되는, 패드 형태의 이완부들(reliefs)(79)을 구비하는 것을, 도시한다. 이러한 이완부들은, 튜브들(7) 사이의 분리를 그리고 그에 따라 통로(19)의 폭을 보장하는 것을 가능하도록 하는, 스페이서들이다.

열교환기의 작동이, 이제부터 설명될 것이다.

제1 유체가, 튜브들(7)의 종방향 단부에 의해 열교환기를 관통한다. 제1 유체는, 튜브들(7)을 따라 순환하며 그리고 튜브들(7)의 다른 종방향 단부에서 열교환기를 빠져나간다.

제2 유체는, 제2 유체 유입구(31)를 통해 열교환기를 관통한다. 제2 유체는, 내부 용적(5) 내에서 유동한다.

유입구(31)를 빠져나오는 제2 유체가, 틈새 공간(29)에서 확인된다. 제2 유체는, 횡단 구역의 존재로 인해, 틈새 공간(29)을 따라 배출구(33)를 향해 종방향으로 유동할 수 없다.

그에 따라, 제2 유체는, 분배 망(37)을 통과하도록 강제되며, 그리고 순환 통로들(19) 내부를 관통한다.

유입구(31) 반대편에 위치하게 되는, 중앙 통로(들)(53)를 커버하는 구멍(들)(51)은, 비교적 더 작으며 그리고 유체의 유동에 대한 비교적 더 큰 저항을 제공한다. 대조적으로, 유입구(31)에 대해 횡방향으로 치우친 통로(들)(19)를 커버하는 구멍(들)(51)은, 비교적 더 크며 그리고 유체의 유동에 대한 비교적 더 약한 저항을 제공한다.

결과적으로, 제2 유체는, 상이한 통로들(19) 내에서 실질적으로 균일하게 분배되며, 상이한 통로들(19)은, 서로에 대해 근접한 개별적인 유체 유동 속도를 수용한다.

톱니들(43)은, 제2 유체가, 동일한 통로(19) 내의, 틈새 공간(29) 바로 아래에 위치하게 되는 구역에서 실질적으로 종방향으로 순환하는 것을 방지한다.

톱니들(43)은, 통로(19) 내에서 깊이 방향으로, 튜브의 하면을 향해 제2 유체를 편향시킨다.

리브들(75)은, 이러한 운동을 연장시키며, 그리고 제2 유체를, 틈새 공간(29) 반대편의 방향으로, 통로들(19) 내에서 더욱 더 깊이 방향으로, 편향시킨다. 낮은 유속의 제2 유체가, 중단부들(77)을 통과한다.

제2 유체가, 리브들(75)의 단부에 도달할 때, 제2 유체는, 제2 유체 배출구(33)를 향해 종방향으로 유동한다.

본 발명은 또한, 이상의 특징들을 구비하는 열교환기(1)를 제조하는 방법에 관련된다.

제조 방법은, 뒤따르는 단계들을 포함한다:

금속 플레이트를 절단하는 것 및 성형하는 것에 의해, 제2 유체의 안내 부재(35)를 형성하는 단계;

교환기 몸체(3) 내에 종방향 튜브들(7) 및 안내 부재(35)를 배치하는 단계;

종방향 튜브들(7), 안내 부재(35) 및 교환기 몸체(3)를 함께 체결하는 단계.

안내 부재가 그로부터 제작되는 것인, 금속 플레이트(49)는, 도 6에 도시된다.

금속 플레이트는, 일반적으로 평면형이며, 그리고 0.2 내지 1 mm 사이의, 유리하게 0.3 내지 0.8 mm 사이의, 그리고 더욱 더 유리하게 0.4 mm의 두께를 갖는다. 금속 플레이트는, 강으로, 바람직하게 오스테나이트 강으로 이루어진다.

절단 및 성형 단계는, 분배 망의 윤곽을 경계 한정하기 위해 그리고 구멍들(51)을 생성하기 위해, 플레이트(49)를 절단하기 위한 작업을 포함한다.

절단은 또한, 경사 에지들(67, 69) 및 톱니들(43)을 생성하는 것을 가능하도록 한다.

절단 작업 이후의 플레이트(49)의 상태가, 도 7에 도시된다.

절단 및 성형 단계는, 성형 작업을 포함하고, 그 도중에, 플레이트(49)가 하측 굽힘선(61)을 중심으로 실질적으로 90°로, 상측 굽힘선(59)을 중심으로 180°로 굽혀진다.

성형 작업은 또한, 톱니들(43)을 성형하는 것을 가능하도록 한다.

성형 작업은, 절단 작업과 동시에 또는 이후에, 실행된다.

굽힘 및 성형 단계는, 예를 들어, 스탬핑 단계이다.

종방향 튜브들(7), 안내 부재(35) 및 교환기 몸체(3)의 서로에 대한 체결은, 일반적으로, 노 내에서, 브레이징에 의해 실행된다.

본 설명에서, 상면 및 하면 또는 상방향 및 하방향이 참조되었다. 상면 및 상방향은, 반드시 상측을 향해 배향되어야 하는 것은 아니며 그리고 임의의 방향으로 배향될 수 있다. 동일한 언급이, 하면 및 하방향에 적용된다.

열교환기는, 복수의 변형예를 구비할 수 있다.

하나의 변형예에 따르면, 튜브들은, 높이 방향으로 서로 중첩되는, 여러 층으로 배열된다.

서로 대향하여 배열되는, 제2 유체 순환 통로 내로 돌출하는, 2개의 리브는, 2개의 튜브 중의 하나에 의해 보유되는, 단일 리브에 의해 대체될 수 있다.

교환기 몸체 및 튜브들은, 임의의 적절한 형상들을 갖는다.

유입구는, 반드시 보스부 상에 형성될 필요는 없다. 변형예에서, 유입구는, 교환기 몸체 상에서 돌출하지 않는 구역 내에 형성된다.

본 발명은, 복수의 이점들 갖는다.

안내 부재는, 분배 망, 횡단 구역 및 톱니들이 동일한 금속 플레이트 내에 형성되기 때문에, 제조하기에 특히 용이하고 저렴하다.

횡단 구역이 틈새 공간의 단면의 적어도 90%를 폐쇄한다는 사실은, 유입구로부터 배출구로의 짧은-회로 경로의 부재로 인해, 교환기 몸체의 내부 용적 내에서 제2 유체의 우수한 분배를 달성하는 것에 기여한다.

횡단 구역이 종방향으로 제2 유체 유입구와 제2 유체 배출구 사이에 삽입된다는 사실 또한, 제2 유체의 우수한 분배에 기여한다.

제2 유체 유입구가 교환기 몸체 내에 형성되는 보스부 상에 배열될 때, 유입구로부터의 제2 유체의 분배는, 더 용이해진다. 횡단 구역은, 유입구에 가능한 한 가까운 틈새 공간 내에서 종방향으로의 유체의 순환을 차단한다.

톱니들은, 틈새 공간 바로 아래의, 통로들의 상측 부분에서 종방향으로의 유체의 순환을 차단한다. 이러한 개소에서 튜브들 상에 리브들을 형성하는 것은, 이러한 리브들이 튜브들의 측면 및 상면 사이의 접합 에지에 너무 가까울 수 있기 때문에, 불가능하다.

톱니들의 연장선 상에서 튜브들 내에 형성되는 돌출하는 리브들을 사용하는 것은, 제2 유체를 편리하게 편향시키는 것을 가능하도록 한다. 이러한 리브들은, 제작하기에 저렴하며 그리고 구현하기에 용이하다.

Claims (10)

1. 배기 가스 재순환 시스템을 위한 열교환기(1)로서:
   - 내부 용적(5)을 경계 한정하는 교환기 몸체(3);
   - 상기 내부 용적(5) 내에 수용되고, 제1 유체를 순환시키기 위해 제공되는, 복수의 종방향 튜브(7)로서, 상기 종방향 튜브들(7) 중의 일부는, 횡방향으로 나란하게 놓이며 그리고 상측 평면 및 하측 평면(P1, P2) 사이에 조립되어 튜브들의 층을 형성하고, 상기 튜브들의 층의 튜브들은, 제2 유체를 순환시키기 위한 통로들(19)에 의해 서로로부터 분리되며, 상기 상측 평면(P1)은 종방향 및 횡방향을 포함하고, 상기 상측 평면(P1)은, 상기 교환기 몸체(3)의 상측 부분(27)의 바로 맞은편에 놓이며 그리고 틈새 공간(29)에 의해 상측 부분으로부터 분리되는 것인, 복수의 종방향 튜브(7);
   - 상기 교환기 몸체(3)의 상기 상측 부분(27)에 배열되는, 상기 내부 용적(5) 내로 개방되는, 제2 유체 유입구(31); 및
   - 상기 내부 용적(5) 내에서 제2 유체를 안내하기 위한 안내 부재(35)로서, 상기 상측 부분(27)과 상기 상측 평면(P1) 사이의 틈새 공간(29)을 부분적으로 폐쇄하는 횡단 구역(41)을 구비하는 편향기(39)를 포함하는 것인, 안내 부재(35)
   를 포함하고,
   상기 횡단 구역(41)은 2개의 플랩(55, 57)을 포함하며,
   상기 열교환기(1)는 하나의 플랩(55)의 횡방향 에지에 연결되는 분배 망(37)과 다른 플랩(57)의 횡방향 에지(63)에 고정되는 톱니들(43)을 더 포함하는 것인 열교환기.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 안내 부재(35)는, 상기 제2 유체 유입구(31)의 맞은편의, 상기 상측 부분(27)과 상기 상측 평면(P1) 사이의 상기 틈새 공간(29) 내에 배열되는, 제2 유체를 분배하기 위한 분배 망(37)을 포함하는 것인, 열교환기.
3. 배기 가스 재순환 시스템을 위한 열교환기(1)로서:
   - 내부 용적(5)을 경계 한정하는 교환기 몸체(3);
   - 상기 내부 용적(5) 내에 수용되고, 제1 유체를 순환시키기 위해 제공되는, 복수의 종방향 튜브(7)로서, 상기 종방향 튜브들(7) 중의 일부는, 횡방향으로 나란하게 놓이며 그리고 상측 평면 및 하측 평면(P1, P2) 사이에 조립되어 튜브들의 층을 형성하고, 상기 튜브들의 층의 튜브들은, 제2 유체를 순환시키기 위한 통로들(19)에 의해 서로로부터 분리되며, 상기 상측 평면(P1)은 종방향 및 횡방향을 포함하고, 상기 상측 평면(P1)은, 상기 교환기 몸체(3)의 상측 부분(27)의 바로 맞은편에 놓이며 그리고 틈새 공간(29)에 의해 상측 부분으로부터 분리되는 것인, 복수의 종방향 튜브(7);
   - 상기 교환기 몸체(3)의 상기 상측 부분(27)에 배열되는, 상기 내부 용적(5) 내로 개방되는, 제2 유체 유입구(31); 및
   - 상기 내부 용적(5) 내에서 제2 유체를 안내하기 위한 안내 부재(35)로서, 상기 상측 부분(27)과 상기 상측 평면(P1) 사이의 틈새 공간(29)을 부분적으로 폐쇄하는 횡단 구역(41)을 구비하는 편향기(39)를 포함하는 것인, 안내 부재(35)
   를 포함하고,
   상기 안내 부재(35)는, 상기 제2 유체 유입구(31)의 맞은편의, 상기 상측 부분(27)과 상기 상측 평면(P1) 사이의 상기 틈새 공간(29) 내에 배열되는, 제2 유체를 분배하기 위한 분배 망(37)을 포함하며,
   상기 분배 망(37)은, 상기 튜브들의 층의 전체 폭에 걸쳐 연장되며 그리고, 각 통로(19)의 맞은편에, 적어도 하나의 구멍(51)을 구비하고, 상기 제2 유체 유입구(31)는, 상기 통로들(19) 중의 적어도 하나의 중앙 통로(53) 맞은편에 배치되며, 상기 적어도 하나의 구멍(51)의 단면적은, 중앙으로부터 횡방향으로 양 단부로 갈수록 증가하는 것인, 열교환기.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
   상기 안내 부재(35)의 상기 편향기는, 상기 통로들(19) 내에 맞물리는 톱니들(43)을 구비하는 것인, 열교환기.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 분배 망(37), 상기 횡단 구역(41) 및 상기 톱니들(43)은, 서로 일체형인 것인, 열교환기.
6. 제 4항에 있어서,
   상기 분배 망(37), 상기 횡단 구역(41) 및 상기 톱니들(43)은, 동일한 금속 플레이트(49) 내에 형성되는 것인, 열교환기.
7. 제 4항에 있어서,
   각 톱니(43)는, 대응하는 통로(19)의 폭과 동일한 폭에 걸쳐 횡방향으로 연장되는 것인, 열교환기.
8. 제 4항에 있어서,
   각 통로(19)는, 상기 상측 평면(P1)에 수직한 방향으로 미리 결정된 길이만큼 연장되고, 대응하는 톱니(43)는, 상기 미리 결정된 길이의 5% 내지 50% 사이에 포함되는 길이에 걸쳐 연장되는 것인, 열교환기.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 통로(19)를 둘러싸는 2개의 튜브(7) 중의 적어도 하나는 상기 통로(19) 내로 돌출하는 리브(75)를 구비하며, 상기 리브(75)는 상기 상측 평면(P1)에 수직한 방향으로 상기 톱니(43)의 연장이 되고, 상기 리브(75)는 중단부들(77)을 갖는 것인, 열교환기.
10. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 열교환기를 제조하기 위한 방법으로서:
    - 금속 플레이트(49)를 절단하는 것 및 성형하는 것에 의해, 제2 유체의 안내 부재(35)를 형성하는 단계;
    - 교환기 몸체(3) 내에 종방향 튜브들(7) 및 안내 부재(35)를 배치하는 단계;
    - 종방향 튜브들(7), 안내 부재(35) 및 교환기 몸체(3)를 함께 체결하는 단계
    를 포함하는 것인, 열교환기 제조 방법.

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