KR101814027B1 - 열 교환기 - Google Patents

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KR101814027B1
KR101814027B1 KR1020167000736A KR20167000736A KR101814027B1 KR 101814027 B1 KR101814027 B1 KR 101814027B1 KR 1020167000736 A KR1020167000736 A KR 1020167000736A KR 20167000736 A KR20167000736 A KR 20167000736A KR 101814027 B1 KR101814027 B1 KR 101814027B1
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라 펜테 로메로 요세 안토니오 드
욜란다 브라보
앤-실비 마지네르-캐쎄노드
칼로스 마틴
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발레오 시스템므 떼르미끄
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Abstract

본 발명은 제1 유체와 제2 유체 사이에서 열 교환을 할 수 있는 열 교환기에 관한 것으로서, 상기 열 교환기는 케이싱 및 상기 케이스 내부에 위치한 교환 번들을 포함한다. 교환 번들은 주요 폭을 구비하고, 복수의 튜브 내부에서 제1 유체를 안내하기에 적합한 복수의 튜브로 형성되는 주요 표면; 상기 튜브 외측에서 상기 제2 유체의 안내할 수 있는, 제1 유체의 유출구를 향한 제1 유체용 유입구; 및 제2 유체의 유출구를 향한 제2 유체용 유입구를 포함한다. 튜브는 적어도 하나의 제1 단부에서 조립되어, 주요 폭보다 작은 이차 폭을 포함하는 이차 표면을 형성하고, 이차 표면은 제1 유체의 유입구 및/또는 유출구에 연결하기 위한 것이다. 이차 표면은 튜브의 제1 단부에서 케이스와 이차 표면의 외면 사이의 공간을 생성하기 위하여 형성되고, 그 공간은 제2 유체의 유입구 및/또는 유출구와 연결된다.

Description

열 교환기 {HEAT EXCHANGER}
본 발명은 열 교환기에 관한 것으로서, 자동차 차량용의 열 교환기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 열 교환기는 엔진 배기 가스 도관에서 사용되기에 특히 적합하다. 이러한 종류의 열 교환기는 일반적으로 배기 가스 재순환 냉각기(Exhaust Gas Recirculation Cooler: EGR 또는 EGRC 교환기)라고 칭한다.
자동차 산업에서 사용되는 종류의 열 교환기, 더욱 구체적으로 내부 연소 열 엔진의 배출 가스 도관 내의 열 교환기는 원칙적으로 케이싱 또는 케이스를 포함하며, 케이스 내부에 제1 유체에서 제2 유체로 열 교환을 하는 열 교환 요소를 포함한다. 이러한 열 교환을 가능하게 하는 열 교환 요소는 예를 들어 튜브를 포함할 수 있다.
열 교환기 내부에 위치한 이러한 튜브는 서로 실질적으로 평행하게 위치한 복수의 튜브를 포함하는 교환 번들 내에 존재한다. 튜브는 한 줄 또는 서로 평행한 수 개의 줄로 위치할 수 있다. 튜브는 교환 번들의 제1 단부에서 제2 단부까지 상기 튜브 내에서 제1 유체를 안내할 수 있다.
관련 튜브들은 함께 그 사이에서 채널을 형성하며, 이러한 채널은 제2 유체를 열 교환기의 제2 단부에서 제1 단부까지 안내한다. 따라서, 열 교환기는 이러한 열 교환기 내의 제1 및 제2 유체를 역류로서 순환시킬 수 있다.
제1 유체와 제2 유체 사이의 열 교환을 개선시키기 위하여, 판, 핀(fins), 흐름 교란부(flow disturber)와 같은 기타 요소가 이러한 튜브들에 더하여 마련될 수 있고, 교환 번들을 형성한다.
그 내부에 교환 번들을 수용할 수 있는 케이스를 포함하는 열 교환기는 종래부터 공지되어 있다. 케이스는 케이스 외부를 형성하는 복수의 벽을 포함하고 열 교환이 이루어지는 용적을 한정하는 케이싱으로서 형성된다. 케이스는 원칙적으로 케이스의 제1 및 제2 단부에서 제1 및 제2 유체용으로 의도된 유입구 및 유출구를 제공한다. 이와 같이, 이러한 유입구 및 유출구는 상기 제1 및 제2 유체가 열 교환기를 가로지를 때, 열 교환기가 열 교환기 쪽으로 제1 및 제2 유체를 안내하기 적합한 입력 덕트 및 출력 덕트와 각기 연결되도록 하고, 입력 덕트에 의하여 최종 목적지에 연결되며, 출력 덕트에 의하여 연결되도록 한다.
기술의 상태
전술한 열 교환기는 독일 특허 출원 DE　199 27 607에 개시되어 있다. 이 문서에 따르면, 열 교환기는 제1 유체를 이러한 제1 유체용 유입구로부터 제1 유체용 유출구까지 안내하는 튜브를 얻기 위하여 케이스 내에 서로 적층된 판들에 의해 얻어지는 복수의 튜브를 포함한다.
다양한 튜브들은 그 사이에 채널을 형성하며, 제2 유체를 이러한 제2 유체용 유입구로부터 제2 유체용 유출구로 안내하도록 한다. 독일 특허 출원 DE　199 27 607에 따른 열 교환기는 제1 유체를 케이스의 길이 방향을 따라 케이스의 제1 단부로부터 제2 단부까지 안내하는데 적합하다. 제2 유체용의 유입구 및 유출구는 제2 유체가 제1 유체의 흐름 방향에 수직한 방향으로 들어가고 나오도록 하기 위하여 케이스의 측벽에 위치한다.
독일 특허 출원 DE　199 27 607에 따른 열 교환기의 첫 번째 단점은 유체의 다양한 유입구 및 유출구 연결부가 열 교환기 외부에 형성되는 케이스의 4개의 다른 벽에 위치한다는 것이다. 제1 유체용 유입구 및 유출구는 케이스의 길이 방향으로 케이스의 단부에 존재한다. 제2 유체용 유입구 및 유출구는 케이스의 측벽에 존재한다. 이러한 유체들의 유입구 및 유출구의 위치는 가용한 공간 내에서 열 교환기의 설치를 적합하게 할 가능성을 제한한다.
더욱이, 독일 특허 출원 DE　199 27 607에 따른 열 교환기의 제조는 상기 열 교환기의 길이 부분에서의 제1 유체와 제2 유체 사이의 열교환, 즉 제2 유체용의 유입구와 유출구 사이에서의 열 교환을 제한한다. 즉, 제1 유체와 제2 유체 사이의 열 교환은 제1 유체의 경로의 일부에서는 불가능하다. 이러한 이유 때문에, 독일 특허 출원 DE　199 27 607에 따른 장치를 가지는 열 교환기는 열 교환기의 외부 크기에 대하여 비교적 최적이라고 할 수 없다.
최근, 자동차 차량의 동작에 필요한 기타 장치를 통합시키기 위하여, 열 교환기용 공간 및 자동차 차량 내부의 부품용 공간이 축소되는 경향이 있다. 이는 열 교환기의 내장이 더욱더 복잡해진다는 것을 의미한다. 이러한 이유 때문에, 가용한 공간 내로 열 교환기 조립체를 가능한 한 가장 효율적으로 내장시킬 수 있도록, 맞춤에 상대적으로 자유로운, 특히 제1 및 제2 유체의 입력 및 출력 배관의 위치를 정하는데 상대적으로 자유로운 소형의 열 교환기을 개발하는 것이 중요하다.
본 발명에 따른 열 교환기는 열 교환기의 소형화를 향상시킬 수 있는 교환 번들을 형성하는 새로운 설계를 제안함으로써, 본 기술 상태의 공지된 열 교환기의 단점에 대한 해결책을 찾는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 위하여 본 발명은 제1 유체와 제2 유체 사이에서 열 교환을 할 수 있는 열 교환기에 관한 것으로서, 상기 열 교환기는
- 케이스 및
- 상기 케이스 내부에 위치한 교환 번들
을 포함하고,
교환 번들은
- 주요 폭을 포함하고, 복수의 튜브 내부에서 제1 유체를 안내하기에 적합한 튜브로 형성되는 주요 표면,
- 상기 튜브 외측에서 상기 제2 유체의 안내할 수 있는, 제1 유체의 유출구를 향한 제1 유체용 유입구,
- 제2 유체의 유출구를 향한 제2 유체용 유입구
을 포함하고,
- 상기 튜브는 적어도 하나의 제1 단부에서 조립되어, 주요 폭보다 작은 이차 폭을 포함하는 이차 표면을 형성하고, 상기 이차 표면은 제1 유체의 유입구 및/또는 유출구에 연결하기 위한 것이고,
- 상기 이차 표면은 상기 튜브의 제1 단부에서 케이스와 이차 표면의 외면 사이의 공간을 생성하기 위하여 형성되고, 그 공간은 제2 유체의 유입구 및/또는 유출구와 연결된다.
본 발명에 따르면, 튜브는 제1 단부에서 조립되어, 제1 유체의 유입구를 연결하기 위한 이차 표면을 형성하고,
- 튜브의 제1 단부에서의 이차 표면은 상기 케이스와 이차 표면의 외면 사이의 공간을 생성하기 위하여 형성되고, 그 공간은 상기 제2 유체의 유출구와 연결되고,
- 튜브는 제2 단부에서 조립되어, 상기 제1 유체의 유출구와 연결되기 위한 폭보다 작은 이차 폭을 포함하는 이차 표면을 형성하고, 튜브의 제2 단부에서의 이차 표면은 케이스와 이차 표면의 외면 사이의 공간을 생성하고, 그 공간은 제2 유체의 유입구와 연결된다.
일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 열 교환기는 그 단부들 각각에서 튜브를 덮을 수 있는 밀봉 요소를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 열 교환기는 연결 요소를 포함하고, 연결 요소에 의하여 튜브의 적어도 일 단부를 유입구 또는 유출구와 연결할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 튜브가 서로 상대적으로 위치하여 튜브 사이의 채널을 생성하고, 상기 채널은 교란부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 교환 번들은 서로 위에 배치되는 복수의 판에 의하여 얻어지고, 상기 판의 단부는 판과 케이스의 내부 사이의 표면을 증가시킬 수 있는 테두리가 형성되어 있다.
따라서, 일차적인 면에서 본 발명에 따른 교환 번들의 형성과 조립에 의해, 제1 및 제2 유체용의 유입구 및 유출구는 케이스의 대향 단부에 위치한다. 유입구 및 유출구의 이러한 그룹화는 적응 가능성을 높이고 최적 방법으로 가용 공간 내로 열 교환기 조립체를 내장할 수 있는 가능성을 준다.
더욱이, 이차적인 면에서, 이차 표면은 튜브의 제2 단부를 제1 유체의 유입구를 위한 공간을 발생시키는 유출구에 연결할 수 있고, 제1 유체와 제2 유체 사이의 열 교환을 유체의 모든 경로, 즉 그 입구에서 그 각각의 출구까지의 경로를 따라서 수행할 수 있는 이점을 가진다. 이러한 이유 때문에, 열 교환기의 효율은 그 외부 크기에 비하여 증가된다.
본 발명의 목표, 목적 및 특징뿐 아니라 이점은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 열 교환기의 바람직한 실시예에 대한 설명을 읽고 나면 더욱 확실하게 명백해진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열 교환기의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 열 교환기의 조립된 형태를 도시하는 도면이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 따른 열 교환기의 교환 번들을 예시하는 도면이다.
도 4는 도 3에 따른 교환 번들의 일부를 같이 형성하는 2개의 판을 상세하게 도시하는 도면이다.
도 5는 교환 번들의 주요 표면을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 6은 교환 번들의 이차 표면을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열 교환기의 분해 사시도이다.
도 8은 도 7에 따른 열 교환기의 교환 번들을 도시하는 도면이다.
도 9는 도 8에 따른 교환 번들의 단부를 상세하게 예시하는 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 열 교환기의 제3 실시예를 도시하는 분해사시도이다.
도 1은 본 발명에 따른 열 교환기(10)의 제1 실시예를 분해사시도로 예시하는 도면이다. 열 교환기(10)는 결합될 때 열 교환기(10)의 외측을 형성할 수 있는 제1 요소(11)와 제2 요소(12)를 포함한다. 결합된 요소(11, 12)는 케이싱 또는 "케이스"(11, 12)를 형성하고, 케이스는 제1 및 제2 유체 사이의 열 교환을 최적화할 수 있는 요소를 포함할 수 있다. 제2 요소(12)는 제1 및 제2 유체의 다양한 유입구와 유출구를 포함한다.
제2 요소(12)에 존재하는 유입구(21)는 제1 유체용의 유입구를 형성한다. 대향면 상에, 유출구(22)는 제1 유체용의 유출구를 형성한다. 유입구(31)는 제2 유체용이다. 유출구(32)는 제2 유체용이다.
열 교환기(10)를 사용하는 동안, 제1 유체는 유입구(21)를 통해 상기 열 교환기(10)의 내부로 들어간다. 동시에 제2 유체는 유입구(31)를 통해 열 교환기(10) 내부로 들어간다. 따라서, 열 교환기(10)는 적층된 판(17)을 포함하는 교환 번들(13)을 포함하며, 적층된 판(17)들은 결합되어 튜브와, 상기 튜브 사이의 채널을 형성한다. 교환 번들(13)은 도 3 및 도 4에서 더욱 상세하게 예시되어 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 교환 번들(13)은 적층된 판(17)을 포함하고, 그 안에서 2개의 판으로 이루어진 조립체는 그 내부에 제1 유체가 유입구(21)로부터 유출구(22)까지 안내되도록 하는 튜브를 형성한다. 채널은 서로 다른 튜브 사이에서 형성되고 제2 유체가 그 유입구(31)로부터 그 유출구(32)까지 순환되도록 한다.
실제적인 이유와 도 1에 도시된 열 교환기(10)를 참조하기 용이하게, 크기 "L", "l" 및 "h"이 도 1에 표시된다. 문자 "L"은 열 교환기(10)의 가장 큰 크기를 참조할 때 사용되고, 제1 및 제2 유체를 순환시키는 방향에 대응한다. 문자 "l"는 열 교환기(10)의 폭을 나타내는데 사용되고, 문자 "h"는 열 교환기(10)의 높이를 나타내는데 사용된다.
적층된 판(17)은 교환 번들(13)을 얻게 하고, 도 4에 도시된 배열에 따라 나타난다. 판(17) 각각은 내부면과, 대향 또는 외부면을 구비하고, 내부면은 튜브의 내벽을 형성하기 적합하고 제1 유체에 노출되기에 적합하다. 이러한 외부면은 판(17)을 사용할 때 제2 유체와 접촉한다.
도 4는 각각의 판(17)이 길이 방향에서 곡선 요소를 구비한다는 것을 보여준다. 이 곡선 요소는 판(17)의 단부(길이 방향으로 볼 때)와 도 1에 도시된 제1 요소의 벽 내부 사이의 접촉 표면을 증가시키기 적합하다. 이러한 표면의 증가는 열 교환기(10)의 서로 다른 요소가 서로 조립할 수 있게 하고, 열 교환기(10)를 사용할 때 유체의 가능한 누설을 방지하기 위하여 최적 접촉을 확보하는 브레이징 방법(braising method)을 용이하게 한다.
교환 번들(13)을 얻기 위한 목적으로, 서로 다른 판(17)은 제1 판(17)의 내부면이 제2 판(17)의 내부면을 향하도록 위치되고, 상기 제2 판(17)은 그 외부면이 제3 판(17)의 내부면을 향하도록 위치하며, 판의 적절한 숫자에 따라 계속된다.
도 1에 따른 열 교환기(10)에서, 다양한 판(17)은 상기 열 교환기(10)의 케이스(11, 12) 내부 크기에 대응하는 크기를 가진다. 도 4에 도시된 바와 같이, 판(17)의 폭 "l"는 도 1에 도시된 케이스(11, 12)의 내부 폭에 대응한다.
교환 번들의 튜브 형상은 튜브 단부에서 변경되어 잘록하게 된다. 교환 번들은 그 단부에서 연결 표면을 포함하고, 연결 표면에서 서로 다른 튜브의 유출구가 조립된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 연결 표면은 연결 요소(14)에 의해 제2 유체용의 유출구(32)로 연결되기 적합하다.
도 1은 교환 번들(13)을 함께 형성하는 판(17)의 단부를 덮도록 채용되는 밀봉 요소(16)를 도시한다. 이러한 밀봉 요소(16)는 튜브 내측으로부터 튜브 외측에 위치한 채널을 향하여 발생할 수 있는 누설 및 그 역의 누설을 방지하기 위하여, 상기 판(17)이 서로 같이 유지되도록 한다.
연결 요소(14)는 다양한 튜브의 연결 표면을 유출구(22)로 연결시키는데 적합하다. 연결 요소(15)는 제1 유체용 유입구(21)를 상기 교환 번들(13)의 대향 단부에서 연결 표면으로 연결시키기 위하여 교환 번들의 대향측에 형성된다.
본 발명에 따른 열 교환기의 동작은 도 4에 도시된 바와 같이, 판(17)의 형상이 제1 단부(91)와 제2 단부(92) 사이에서 변한다는 사실에 기초한다. 단부(91, 92)에서, 판은 튜브가 더 넓은 폭을 가지도록 하기 위하여, 결합되면 비교적 제한된 길이 "L"을 가지는 튜브를 형성할 수 있는 형상을 가진다. 튜브의 단부에서 부분의 표면은 "이차 표면"이라는 용어로 표시된다. 판(17)의 중심(93)에서, 판(17)은 비교적 큰 길이 "L"과 더 적은 폭 "l"를 가지는 튜브를 형성하도록 맞추어진다. 본 발명의 범위 내에서, 교환 번들의 중간 영역에서 튜브의 중심부의 표면은 "주요 표면"이라는 용어로 표시된다. 단부(91)로부터 중심부쪽으로, 판(17)은 변형 영역(transformation area)을 포함한다. 중심부(93)으로부터 단부(92)쪽으로, 각각의 판(17)은 도면 부호 95에 의하여 표시되는 제2 변형 영역을 포함한다.
판(17)의 특정 형상의 기술적인 효과는 도 5 및 도 6에서 개략적인 형태로 도시되어 있다.
도 5는 교환 번들(13)의 일부의 단면도이다. 튜브의 내부는 도면부호 "A"에 의해 표시된다. 다양한 튜브는 "B"로 표시된 채널에 의해 분리된다. 튜브 "A"의 내부는 제1 유체를 안내하기 적합하고 채널 "B"는 제2 유체를 역류로 안내하기 적합하다. 도 5는 교환 번들(13)의 중심에서 서로 다른 유체가 잘 분리되고 열 교환이 다양한 벽을 통해 가능하다는 것을 보여준다.
도 6에서, 정면에서 볼 때의 교환 번들(13)이 개념적으로 예시된다. 도 6에 따르면, 서로 다른 변형 영역(94, 95)에 의하여, 튜브 및 채널에 의해 형성된 조립체의 용적은 판(17)의 단부에서 특정하게 분포되어 있다. 이러한 용적 분포는 교환 번들의 단부 외부에서의 튜브와 채널의 용적 분포와 다르다.
다른 표면 "A"는 그 단부에서 이차 표면을 형성하고, 이차 표면은 연결 요소(14, 15)를 통해 제1 유체용의 유입구/유출구와 연결될 수 있다. 표면 "A" 주위에 위치한 자유 공간은 다른 채널 "B"로 유입을 허용하고 제2 유체용의 유입구/유출구와 연결될 수 있다.
튜브의 이차 표면에 의하여, 제2 유체는 연결 요소(14)와 튜브의 잘록한 부분을 둘러싸는 공간 내에서 케이스로 들어갈 수 있다. 다음으로 제1 유체는 교환 번들(13)을 함께 형성하는 튜브 "A"의 조립체 외부에 의하여 형성되는 채널 "B" 내부로 안내된다. 제2 유체는 유출구(32)를 향한 튜브의 잘록한 부분과 연결 요소(15)를 둘러싸는 공간을 향하여 서로 다른 튜브 사이에서 안내된다.
도 1은 교환 번들의 형상과 판(17)의 변형 영역(95, 96)에 의한 튜브의 단부에서 잘록한 부분의 존재는 요소(11, 12)에 의한 케이스 내부 및 이러한 잘록한 부분과 연결 요소(14)의 외부에 가능한 자유 공간을 형성함을 도시한다. 케이스 내부에 생성된 이러한 공간은 제2 유체용의 유입구(31)의 연결을 가능하게 한다. 따라서, 교환 번들(13) 쪽으로 유입구(31)를 향하는 제2 유체는 연결 요소(14) 외부 및 튜브의 잘록한 부분 외부를 순환한다. 즉, 이는 제1 유체와 제2 유체 사이에서 연결 요소(14)의 벽을 통해 열 교환이 발생할 수 있고, 이는 제2 유체를 열 교환기(10)에 도입한 후에 바로 발생함을 의미한다. 교환 번들(13)의 대향 단부에 존재하는 요소의 동일 배열은 양 유체 사이의 최적의 열 교환을 가능하게 하고, 제2 유체용의 유출구(32)에서 떨어진 만큼 가능하다.
도 1에 도시된 다른 요소는 종래 기술에서 공지된 브레이징 방법에 의하여 조립된다. 열 교환기(10) 내부에 다른 요소를 조립하기 위하여, 상기 요소는 케이스(11, 12) 내부의 위치와 동일한 위치에서 미리 조립되고, 오븐 내로 도입된다. 알루미늄 및 스레인레스 스틸은 본 발명에 따른 열 교환기(10)를 브레이징 방법에 의해 형성하는데 특히 적합한 재료이다.
도 2는 조립된 위치에 있는, 도 1에 따른 열 교환기의 사시도이다. 도 2는 본 발명에 따른 열 교환기(10)가 비교적 소형인 것을 보여준다. 더욱이, 서로 다른 유입구 및 유출구(21(도시되지 않음), 22, 31, 32)는 예를 들어 자동차 차량 내부에 열 교환기(10)의 최종 설치를 최적화하기 위하여 함께 그룹화된다.
도 3은 교환 번들(13)을 상세하게 도시한 것으로, 판(17)은 적층되어 함께 그 내부에 튜브를 형성하고, 튜브는 제1 유체를 튜브의 제1 단부(131)로부터 제2 단부(132)까지 안내하고, 서로 다른 튜브 사이에 제2 유체를 안내하는 채널을 형성한다. 교란부(18)는 서로 다른 판(17) 사이에 존재할 수 있다. 상기 교란부(18)는 열 교환기(10)를 사용할 때 제1 및 제2 유체 사이의 열 교환을 개선시킬 목적을 가진다.
도 7은 본 발명에 따른 열 교환기의 제2 실시예를 도시하는 도면이다. 도 7은 도 1에 따른 열 교환기(10)와 유사한 구조를 가지는 열 교환기(40)를 도시한다. 교환 번들(43)을 형성하는 판만이 열 교환기(10)의 교환 번들과 비교하여 다르게 위치하고 있다. 실제, 판은 열 교환기(40)의 길이 "L"에 대하여 수직으로 위치한다.
열 교환기(40)는 상기 열 교환기(40)의 외부를 형성하기 위하여, 서로 조합되어 케이싱 또는 케이스(41, 42)를 형성하는 제1 요소(41)와 제2 요소(42)를 포함한다. 케이스(41, 42)는 교환 번들(43)을 포함하기에 적합하다. 이러한 교환 번들(43)은 도 8 및 도 9에 도시된 적층된 판(27)을 포함한다. 서로 결합된 서로 다른 판(27)은 튜브를 형성하여 제1 유체를 교환 번들(43)의 제1 단부로부터 제2 단부까지 그 내부에서 안내할 수 있다. 서로 다른 튜브는 같이 채널을 형성하고, 채널은 제2 유체를 교환 번들(43)의 제2 단부로부터 제1 단부로 튜브 외부에서 안내하도록 한다. 서로 다른 튜브의 단부는 잘록한 부분을 구비하며, 그 부분에서 상기 단부는 연결 표면을 형성하기 위하여 함께 그룹화되고, 상기 연결 표면은 연결에 의해 제1 유체용의 각각의 유입구/유출구에 연결된다. 잘록한 부분을 구비하는 단부는 도 8 및 도 9에서 분명하게 보인다.
도 7에 예시되어 있는 바와 같이, 제1 유체용의 유입구(51)(부분적으로 보임) 및 유출구(52)는 제2 요소(42)에 존재한다. 유입구(51)는 연결 요소(45)에 연결되어 있고, 이러한 연결 요소(45)에 의하여 제1 유체를 교환 번들(43)의 튜브 유입구(51)로부터 내부 쪽으로 안내하도록 되어 있다. 유출구(52)는 연결 요소(44)에 연결되어, 제1 유체를 서로 다른 튜브의 유출구 및 연결 요소(44)로부터 그 유출구(52) 쪽으로 안내하도록 되어 있다.
더욱이, 제2 요소(42)는 유입구(61) 및 유출구(62)(부분적으로 보임)를 포함하여, 제2 유체가 케이스의 내부로 들어가도록 한다. 교환 번들(43)의 제2 단부에 존재하는 잘록한 부분에 의하여, 제2 유체는 서로 다른 튜브에 의하여 형성된 채널 내부로 그 경로를 연속시키기 위하여 연결 요소(44)의 외부 및 튜브의 외부로 안내될 수 있다. 제2 유체는 유출구(62)를 통해 열 교환기(40)를 떠나기 위하여 튜브의 제2 단부 주위와 연결 요소(45) 외부의 열린 공간 쪽으로 안내될 수 있다.
열 교환기(40)는 밀봉 요소(46)를 포함하고, 밀봉 요소(46)는 서로 다른 튜브의 단부와 같이 유지되고 상기 튜브의 밀봉을 개선시켜, 발생할 수 있는 유체의 누설을 피할 수 있다.
도 8은 튜브(66)의 단부가 제1 연결 요소(44) 및 제2 연결 요소(45)에 연결되는 것을 도시한다.
도 8은 교환 번들(43)의 상세하게 예시한 도면이다. 교환 번들은 튜브(66)를 포함하고, 각각의 튜브는 도 4에 예시된 판과 비슷하게 2개의 판을 적층하여 이루어진다. 교란부(68)는 서로 다른 튜브(66) 사이에 보이고, 교란부는 튜브(66) 내의 제1 유체와 튜브(66) 외부의 제2 유체 사이의 교환을 용이하게 한다. 도 7에 서로 다른 튜브(66)의 단부가 상세히 도시되어 있다. 도 7은 튜브의 서로 다른 단부가 이차 표면을 함께 형성하는 것을 도시한다. 이러한 이차 표면은 도 7에 도시된 연결 요소(44)에 연결되도록 한다. 밀봉을 개선시키기 위하여, 튜브(66)의 서로 다른 단부는 밀봉 요소(46)에 의해 덮인다.
도 9는 튜브의 서로 다른 단부가 연결되어 얻어지는 이차 표면을 도시하고 있다.
도 7, 8 및 9에 예시된 바와 같이 열 교환기(40)의 서로 다른 요소는 브레이징 방법에 의해 조립될 수 있다. 이러한 브레이징 방법을 수행하기 위하여, 서로 다른 요소는 서로 다른 각각의 위치에서 조립되어 오븐 내에 도입된다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 열 교환기를 분해 사시도로 도시하고 있다. 도 10에 예시된 바와 같이, 열 교환기(70)는 함께 케이스를 형성하는 제1 요소(71)와 제2 요소(72)를 포함한다. 교환 번들(73)은 상기 케이스 내부에 존재한다. 도 10 및 도 11에 따른 열 교환기(70)의 사용은 전술한 열 교환기(10, 40)의 사용과 유사하다. 열 교환기(70)와 열 교환기(10, 40) 사이의 차이는 그들의 잘록한 부분 이후의, 조립된 표면을 가지는 서로 다른 튜브가 케이스의 외부에 존재하는 유입구/유출구와 직접 연결된다는 사실에 있다. 이는 도 10 및 도 11에 따라 제2 유체를 안내하는 연결 요소가 케이스의 외부에 위치한다는 것을 의미한다.
10, 40, 70: 열 교환기
11, 12; 41, 42; 71, 72: 케이스
13, 43, 73: 교환 번들
66: 튜브
17, 27, 91, 92: 판
21, 51: 제1 유체용 유입구
22, 52: 제1 유체의 유출구
31, 61: 제2 유체용 유입구
33, 62: 제2 유체의 유출구
16, 46: 밀봉 요소

Claims (6)

  1. 제1 유체와 제2 유체 사이에서 열 교환을 하는 열 교환기(10, 40, 70)로서,
    - 케이스(11, 12; 41, 42; 71, 72) 및
    - 상기 케이스(11, 12; 41, 42; 71, 72) 내부에 위치한 교환 번들(13, 43, 73)
    을 포함하고,
    상기 교환 번들(13, 43, 73)은
    - 주요 폭을 포함하고, 복수의 튜브(66) 내부에서 제1 유체를 안내하기 위한 복수 개의 튜브(66)로 형성되는 주요 표면,
    - 상기 튜브(66) 외측에서 상기 제2 유체를 안내하는, 제1 유체의 유출구(22, 52)를 향한 제1 유체용 유입구(21, 51), 및
    - 제2 유체의 유출구(32, 62)를 향한 제2 유체용 유입구(31, 61)
    를 포함하고,
    상기 튜브(66)는 적어도 하나의 제1 단부(131, 132)에서 조립되어, 상기 주요 폭보다 작은 이차 폭을 포함하는 이차 표면을 형성하고, 상기 이차 표면은 제1 유체의 유입구(21, 51)와 유출구(22, 52) 중 적어도 하나에 연결하기 위한 것이고,
    상기 이차 표면은 상기 튜브의 제1 단부에서 케이스(11, 12; 41, 42; 71, 72)와 이차 표면의 외면 사이의 공간을 생성하기 위하여 형성되고, 상기 공간은 제2 유체의 유입구(31, 61)와 유출구(32, 62) 중 적어도 하나와 연결되는 열 교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 튜브(66)는 제1 단부(131)에서 조립되어, 제1 유체의 유입구(21, 51)를 연결하기 위한 이차 표면을 형성하고,
    - 상기 튜브(66)의 제1 단부(131)에서의 이차 표면은 상기 케이스(11, 12; 41, 42; 71, 72)와 상기 이차 표면의 외면 사이의 공간을 생성하기 위하여 형성되고, 상기 공간은 상기 제2 유체의 유출구(32, 62)와 연결되고,
    - 상기 튜브(66)는 제2 단부(132)에서 조립되어, 상기 제1 유체의 유출구(22, 52)와 연결되기 위한 폭보다 작은 이차 폭을 포함하는 이차 표면을 형성하고, 상기 튜브(66)의 제2 단부(132)에서의 상기 이차 표면은 상기 케이스(11, 12; 41, 42; 71, 72)와 상기 이차 표면의 외면 사이의 공간을 생성하고, 상기 공간은 제2 유체의 유입구(31, 61)과 연결되는 열 교환기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 열 교환기(10, 40, 70)는 적어도 하나의 단부(131, 132)에서 상기 튜브(66)를 덮을 수 있는 밀봉 요소(16, 46)을 포함하는 열 교환기.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 열 교환기(10, 40, 70)는 연결 요소(14, 15; 44, 45)를 포함하고,
    상기 연결 요소(14, 15; 44, 45)는 상기 튜브(66)의 적어도 일 단부(131, 132)를 유입구(21, 51) 또는 유출구(22, 52)와 연결할 수 있는 열 교환기.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 튜브(66)는 서로 상대적으로 위치하여 튜브 사이의 채널을 생성하고, 상기 채널은 교란부(18, 68)를 포함하는 열 교환기.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 교환 번들(13, 43, 73)은 서로 위에 배치되는 복수의 판(17, 27)에 의하여 얻어지고, 상기 판의 단부(91, 92)는 상기 판(17, 27)과 상기 케이스(11, 12; 41, 42; 71, 72)의 내부 사이의 표면을 증가시킬 수 있는 테두리가 형성되는 열 교환기.
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