KR20150017362A - 보강된 매니폴드를 구비하는 열교환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 열교환 바디(2)와, 적어도 하나의 커버(4)와, 크림핑 장치(8)의 도움으로 커버(4)를 열교환 바디(2)에 연결시키는 매니폴드(3)를 포함하는 열교환기에 관한 것으로서, 크림핑 장치(8)는 매니폴드(3)로부터 돌출하고 커버(4) 위로 절첩되고, 열교환 바디(2)는 제 1 유체를 안내할 수 있는 복수의 튜브(6, 6a, 6b)를 포함하고, 매니폴드(3)는 커버(4)를 고정하기 위한 에지(13)에 의해 둘러싸이는 베이스 플레이트(24)를 포함하며, 베이스 플레이트(24) 및 고정 에지(13)는 커버(4)의 힐(15)을 수용하기 위한 하우징(26)의 경계를 정하고, 고정 에지(13)는 이중-두께 벽(16)에 의해 형성되며, 이중-두께 벽(16)의 일 단부(17)는 적어도 하나의 튜브(6, 6a, 6b)에 고정되는 것을 특징으로 한다.

Description

보강된 매니폴드를 구비하는 열교환기{HEAT EXCHANGER HAVING A REINFORCED COLLECTOR}
본 발명의 기술분야는 제 1 유체와 제 2 유체 사이에서 열교환을 실행하도록 구성되고, 특히, 자동차에 설치되도록 의도되는 열교환기라는 것이다. 이러한 열교환기는 예를 들면, 차지 에어 쿨러(charge air cooler)이다.
자동차는 전통적으로 터보차저와 결합된 내연 기관이 장착될 수 있다. 터보차저는 흡기 가스의 온도를 증가시키고, 이에 의해 내연 기관의 연소실의 적절한 충전을 악화시킨다. 이러한 이유로, 열교환기를 추가하여 이러한 구성을 보충하는 것이 알려져 있고, 이 열교환기의 기능은 이러한 연소실로 유입되기 전에 흡기 가스를 냉각시키고, 이에 의해 흡기 가스의 밀도를 증가시켜서 연소실 내의 이론 공연비(stoichiometric ratio)를 증가시키는 것을 가능하게 한다.
이러한 열교환기는 전통적으로 흡기 가스가 흐르는 복수의 튜브를 포함하고, 튜브 사이의 공간은 냉각 유체가 통과하는 그들 부분이 된다. 이러한 교환기의 유입구 또는 유출구에서, 흡기 가스는 매니폴드에 고정된 커버를 통해 안내되고, 매니폴드는 흡기 가스가 유입되는 각 튜브의 단부를 밀봉하는 방식으로 수용하도록 구성된다.
새로운 과급 기술이 나타나고 있다. 따라서, 내연 기관과 2개 또는 3개의 터보차저를 조합하는 것이 알려져 있다. 이러한 조합은 흡기 가스의 압력 및 온도의 증가에 수반된다. 흡기 가스의 압력이 4 bar에 도달할 수 있기 때문에, 슈퍼차저 교환기가 받는 기계적 응력은 극히 커진다. 따라서, 현재 알려진 열교환기는 이러한 압력 또는 온도 레벨을 견디는데 적합하지 않고, 특히, 커버를 매니폴드에 연결시키는 지점에서 누설이 발생할 수 있다.
특허문헌 제 US2003/0217838A1 호는 매니폴드의 주변 에지를 보강하기 위한 해결책을 개시한다. 이것이 상황을 개선시키지만, 이러한 해결책은 높은 내압을 받고, 커버가 기계적 크림핑(mechanical crimping)에 의해 매니폴드 상에 유지되는 공기/공기 교환기 설계에 적합하지 않다. 크림핑에 의해 고정하는 것은 많은 이점을 갖지만, 이는 커버의 변형 및 열팽창의 현상에 보다 민감하고, 이러한 현상은 용접함으로써 매니폴드에 고정되는 커버의 경우에 덜 문제적이다. 따라서, 내부 체적과 열교환기 사이의 밀봉의 관리, 및 크림핑된 커버를 구비하는 열교환기를 위한 그 환경을 개선시킬 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 주로 매니폴드의 주변 에지를 보강함으로써 상술된 문제점을 해결하는 것이고, 매니폴드는 커버를 수용하고 크림핑함으로써 커버를 고정하도록 매우 특별히 설계된다. 본 발명은 열교환 바디의 구성요소 상에, 특히 고압을 받는 흡기 가스가 통과하는 튜브 또는 튜브들 상에서 힘을 흡수하기 위한 수단을 제공하는 것을 제안한다.
따라서, 본 발명의 주제는, 열교환 바디와, 적어도 하나의 커버와, 크림핑 장치의 도움으로 커버를 열교환 바디에 연결시키는 매니폴드를 포함하는 열교환기에 관한 것으로서, 크림핑 장치는 매니폴드로부터 돌출하고 커버 위로 절첩되고, 열교환 바디는 제 1 유체를 안내할 수 있는 복수의 튜브를 포함하고, 매니폴드는 커버를 고정하기 위한 에지에 의해 둘러싸이는 베이스 플레이트를 포함하며, 베이스 플레이트 및 고정 에지는 커버의 힐을 수용하기 위한 하우징의 경계를 정하고, 고정 에지는 이중-두께 벽에 의해 형성되며, 이중-두께 벽의 일 단부는 열교환 바디의 적어도 하나의 구성 튜브에 고정되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 적어도 하나의 튜브로의 이중-두께 벽의 단부의 고정은 기계적 힘의 흡수를 보장하고, 이것은 본 발명에 따른 열교환기 내측으로 흐를 수 있는 제 1 유체의 압력 또는 온도에 의해 발생된 응력에 대해 고정 에지의 기계적 강도가 현저히 증가되는 것을 돕는다.
또한, 열교환 바디는 튜브 사이에 개재되고, 열교환 바디를 통과할 수 있는 제 2 유체와 접촉하는 다수의 소산 장치를 포함할 수 있다는 것에 유의해야 할 것이다.
본 발명의 제 1 특징에 따르면, 이중-두께 벽의 단부는 복수의 튜브에 고정된다. 단부가 열교환기의 종방향 표면을 따라 연장되는 경우가 여기서 목표가 되고, 그 다음에 단부가 종방향 표면에 접하는 복수의 튜브의 측면 벽에 납땜된다.
본 발명의 제 2 특징에 따르면, 튜브는 2개의 측면 벽에 함께 결합되는 2개의 종방향 벽을 포함하고, 고정 에지는 베이스 플레이트를 가로지르고, 적어도 1㎜의 길이에 걸쳐서 적어도 하나의 튜브의 측면 벽중 적어도 하나에 고정되는 밴드를 포함한다.
본 발명의 다른, 대안적인 또는 보충적인 특징에 따르면, 단부는 열교환 바디의 단부 튜브의 종방향 벽에 고정된다.
하나 또는 다른 상술된 해결책은 열교환기의 논의중인 표면을 따라, 그리고 열교환 바디의 경계가 정해지는 모든 표면 상에서 기계적 힘을 흡수하기 위한 수단을 제공하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 추가의 특징에 따르면, 열교환 바디는 이중-두께 벽으로부터 적어도 0.1㎜의 거리에 설치된 플레이트에 의해 측방향으로 차단되고, 이러한 거리는 논의중인 2개의 요소 사이의 납땜을 회피하도록 최소이다.
본 발명의 추가의 특징에 따르면, 소산 장치는 플레이트와 단부 튜브 사이에 개재되고, 소산 장치는 이중-두께 벽으로부터 적어도 0.1㎜의 거리에 있고, 이러한 거리는 논의중인 2개의 요소 사이의 납땜을 회피하도록 최소이다.
상기 나타낸 2개의 기술적 해결책은 플레이트로부터 및/또는 소산 장치로부터 매니폴드를 열적으로 분리시키는 것을 가능하게 하고, 이는 제 1 유체와 접촉하는 매니폴드와 제 2 유체와 접촉하는 플레이트 및/또는 소산 장치 사이의 열팽창의 차이점의 결과로서, 기계적 응력을 회피할 수 있는 가능성을 제공한다.
본 발명에 따른 교환기는 적어도 2㎜의 거리가 베이스 플레이트와 이중-두께 벽의 단부 사이에 제공되도록 구성될 수도 있다. 이러한 거리는 튜브에 납땜된 단부에 의해 버팀대(strut)를 형성하는 것을 가능하게 한다. 이러한 유형의 버팀대는 커버 내의 압력의 영향 하에서, 고정 에지의 개방 현상에 대항하고, 이는 크림핑에 의해 실링의 신뢰도의 레벨을 향상시키는 것을 가능하게 한다.
유리하게, 베이스 플레이트는 튜브의 일 단부가 수용되는 적어도 하나의 개구부를 포함하고, 상기 개구부는 열교환 바디를 향해 회전된 칼라부에 접하여 있다. 이러한 배열은 커버를 향해 회전되는 베이스 플레이트의 대체로 편평한 표면을 획득하는 것을 가능하게 하고, 이에 의해 열교환기의 기계적 강도를 향상시키는 것을 돕는다.
이러한 교환기는 적어도 커버의 힐과 고정 에지 사이에서 수용 하우징 내에 끼워맞춤된 시일을 포함할 수도 있다.
이중-두께 벽은 제 1 벽, 및 이 제 1 벽에 납땜된 제 2 벽에 의해 형성된다. 제 1 대안예에 따르면, 제 1 및 제 2 벽은 동일한 금속 시트로부터 제조되고, 절첩부에 의해 함께 연결된다. 제 2 대안예에 따르면, 제 2 벽은 납땜 단계 이전에 제 1 벽으로부터 사전에 분리되어 있고, 그 다음에 제 1 벽에 부착된다.
이중-두께 벽은 기계적 보강 장치가 형성되는 적어도 하나의 코너를 포함할 수도 있다. 기계적 보강 장치는, 압력의 영향 하에서, 코너에 접하는 이중-두께 벽의 2개의 부분 사이에 형성된 각도 경사의 증가를 회피한다.
하나의 예시적인 실시예에 따르면, 기계적 보강 장치는 특히, 제 1 벽의 코너에 형성된 모따기부이다. 대안적으로, 이러한 기계적 보강 장치는 유리하게 제 2 벽의 코너에 형성된 필릿(fillet)이다.
또한, 이러한 보강 장치는 벽들 중 하나 또는 다른 벽 상에 형성된 모따기부 및 필릿의 조합에 의해 형성될 수도 있다는 것에 유의해야 할 것이다. 이러한 배열은 매니폴드가 받는 기계적 응력에 대항하기 위해 조합하는 형상을 생성하는 것을 가능하게 한다.
제 1 벽은 하우징의 베이스를 형성하는 제 1 스트립, 및 하우징의 경계를 측방향으로 정하는 제 1 측벽을 포함할 수도 있고, 제 1 스트립 및 제 1 측벽은 모따기부에 의해 연결된다.
본 발명의 추가의 특징부에 따르면, 제 2 벽은 제 1 스트립에 납땜된 제 2 스트립, 및 제 1 측벽에 납땜된 제 2 측벽을 포함할 수도 있고, 제 2 스트립 및 제 2 측벽은 필릿에 의해 모따기부로부터 소정 거리에서 연결된다. 필릿 및 모따기부는 이러한 경우에 기계적 보강 장치를 형성하고, 이러한 필릿과 모따기부 사이의 이러한 소정 거리는 고정 에지의 기계적 건전성을 현저히 향상시키는 것을 돕는다.
유리하게, 단부는 제 2 벽의 일 표면이 튜브에 납땜되도록 위치설정된 벤드부를 포함한다. 이러한 배열은, 단부에서, 고정 영역, 특히 납땜을 위한 이중-두께 벽과 튜브 또는 튜브들 사이의 고정 영역을 증대시키는 것을 가능하게 한다.
하나의 예시적인 실시예에 따르면, 크림핑 장치는 제 1 벽으로부터 돌출하는 복수의 크림핑 탭을 포함할 수도 있고, 상기 크림핑 탭은 열교환기의 최종 제조 상태에서 커버의 힐에 걸쳐서 절첩된다.
또한, 본 발명은 상술된 특징중 어느 하나를 포함하는 열교환기를 포함하는 자동차의 내연 기관의 흡기 가스를 냉각하기 위한 시스템을 커버할 수 있고, 이러한 열교환기에서, 제 1 유체는 내연 기관의 흡기 가스에 의해 형성되는 반면, 제 2 유체는 자동차의 외부의 공기의 스트림에 의해 형성된다.
본 발명의 하나의 이점은 매니폴드, 특히 매니폴드의 고정 에지의 기계적 강도를 단순한 방식으로 향상시키는 가능성에 있다. 단부의 고정은 튜브와 접촉하는 추가의 지점을 생성하고, 이에 의해 힘을 지속하는 수단을 형성하고, 이러한 수단은 열교환기가 높은 내압 및/또는 높은 내부 온도를 받을 경우에 고정 에지의 변형을 상당히 제한한다. 이러한 방식으로, 열교환기에는 이중-두께 벽을 갖는 매니폴드가 제공되고, 제 1 유체를 안내하는 적어도 하나의 튜브에 고정되는 이러한 벽의 단부는 높은 압력 및 온도에 저항할 수 있다.
본 발명의 추가의 특징, 상세 및 이점은 도면을 통해서 그리고 도면을 참조하여 이하에 주어진 설명을 읽음으로써 보다 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 열교환기의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 열교환기의 사시도로서, 이러한 교환기의 2개의 인접한 표면, 및 매니폴드를 부분적으로 도시하는 도면,
도 3은 도 1에 도시된 평면 A 상의 단면에서, 열교환 바디의 측면으로의 매니폴드의 고정을 도시하는 도면,
도 4는 도 1에 도시된 평면 B 상의 단면에서, 열교환 바디의 종방향 표면으로의 매니폴드의 고정을 도시하는 도면.
도 1은 본 발명에 따른 열교환기(1)의 예시적인 실시예를 도시한다. 이러한 열교환기는 특히, 내연 기관의 흡기 가스를 냉각하는데 사용되는 차지 에어 쿨러(charge air cooler)이다.
본 발명에 따른 열교환기(1)는 제 1 유체와 제 2 유체 사이의 열교환을 실행하도록 구성된다. 특별한 방식으로, 열교환기는 차지 공기 스트림과 같은 제 1 가스상 유체를 안내할 뿐만 아니라, 교환기를 둘러싸는 공기의 스트림과 같은 제 2 가스상 유체에 의해 통과되도록 설계된다. 따라서, 열교환기(1)는 자동차 내에 설치된 공기/공기 교환기일 수 있고, 제 2 유체는 자동차의 운동에 의해 또는 자동차에 장착된 모터 팬 유닛에 의해 시행되는 동적 공기의 스트림이다.
도 1은 열교환기(1)를 규정하는 기준 직교 프레임을 포함하고, OX축은 본 발명에 따른 열교환기(1)의 종방향 치수 또는 길이를 나타내고, OY축은 교환기의 측면 치수 또는 폭을 나타내며, OZ축은 교환기의 수직 치수 또는 높이를 나타낸다.
본 발명에 따른 열교환기(1)는 제 1 유체와 제 2 유체 사이에서의 열교환 지점(site)을 형성하는 열교환 바디(2)를 포함한다. 이러한 열교환 바디(2)의 각 단부에는 커버(4)에 의해 커버된 매니폴드(3)가 위치된다.
매니폴드(3)는 열교환 바디(2)의 복수의 구성 튜브(6)를 통해 제 1 유체를 분배시키고, 이 제 1 유체는 커버(4)를 통해 매니폴드(3)로 또는 매니폴드(3)로부터 안내된다. 또한, 열교환 바디(2)는 다수의 소산 장치(7)를 포함한다. 이들 소산 장치 각각은 튜브 사이에 공간을 형성하기 위해, 2개의 인접한 튜브(6) 사이에 개재되고, 제 2 유체, 즉 동적 공기의 스트림은 상기 공간 내로 흐른다.
하나의 예시적인 실시예에 따르면, 소산 장치는 삽입부, 특히 지그재그의 형태의 삽입부로 형성되고, 삽입부의 각 피크는 2개의 인접한 튜브에 고정된다. 이러한 삽입부는 루버(louver)를 구비할 수도 있다. 또한, 이러한 소산 장치(7)는 다수의 루버가 형성되는 실질적으로 편평한 금속 시트에 의해 형성될 수도 있다.
커버(4)는 제 1 유체가 열교환기(1)로 유입되거나 유출되는 적어도 하나의 개구부(5)를 포함한다. 따라서, 매니폴드(3)는 열교환 바디(2)에 납땜된 일측부상에 있고, 매니폴드(3)를 커버(4)에 크림핑시키기 위한 크림핑 장치(8)에 의해 커버(4)에 고정된 타측부상에 있다. 이러한 크림핑 장치(8)는 이하에 힐로 불리는 커버의 에지에 걸쳐서 절첩되는 크림핑 탭의 세트에 의해 전체적으로 형성된다.
열교환 바디(2)는 직사각형 단면을 갖는다. 따라서, 열교환 바디(2)는 각각 제 1 종방향 표면(9) 및 제 2 종방향 표면(10)으로 불리는 제 2 유체용 유입 표면 및 이러한 제 2 유체용 유출 표면에 의해 경계가 정해진다. 또한, 제 1 종방향 표면(9)과 제 2 종방향 표면(10) 사이에 배치되는 제 1 측면(11) 및 제 2 측면(12)에 의해 경계가 정해진다. 제 1 종방향 표면(9) 및 제 2 종방향 표면(10)은 제 2 유체의 이동의 방향에 수직인 반면, 제 1 측면(11) 및 제 2 측면(12)은 이러한 방향에 평행한 평면에서 연장된다.
열교환 바디(2)는 납땜에 의해 매니폴드(3)에 고정된 복수의 튜브(6)를 포함한다. 이러한 튜브는 제 1 유체, 특히 차지 공기 스트림이 흐르는 내부 체적의 경계를 정하기 위해, 예를 들면 자체 절첩된 금속 시트로부터 생성된다.
튜브(6)는 2개의 측면 벽에 의해 연결되는 2개의 평행한 종방향 벽에 의해 경계가 정해진다. 튜브의 종방향 벽은 열교환 바디(2)에 접하는 측면(11 또는 12)중 적어도 하나에 평행하다. 따라서, 튜브의 측면 벽은 열교환 바디(2)의 제 1 및/또는 제 2 종방향 표면(9, 10)의 평면으로 연장된다.
튜브(6)의 종방향 벽 또는 벽들은 OX-OY 평면에서 연장되는 반면, 튜브(6)의 측면 벽은 원형 형상을 갖지만, 대체로 OX-OZ 평면에서 연장된다.
각 튜브(6)의 구조는 동일하고, 열교환 바디(2)의 측면(11 및 12)에 바로 인접한 2개의 튜브는 이하에 단부 튜브(6a 및 6b)로 불린다는 것에 유의해야 할 것이다.
와류 생성기(turbulator)는 각 튜브(6)의 내부 체적 내측에 설치될 수도 있다. 이러한 와류 생성기(도시하지 않음)는 제 1 유체와 튜브(6)의 경계가 정해지는 벽 사이의 열전달을 최대화하기 위해서, 튜브(6) 내의 제 1 유체의 흐름을 방해한다. 또한, 이러한 와류 생성기는 이러한 튜브의 기계적 건전성을 향상시키기 위해, 튜브의 2개의 종방향 벽에 고정될 수도 있다.
도 2는 열교환 바디(2)의 제 1 종방향 표면(9)과 제 1 측면(11) 사이에 형성된 코너에서 보이는 매니폴드(3)를 도시한다. 매니폴드(3)는 커버(4)를 고정하기 위한 에지(13)에 의해 둘러싸이고, 이 도면에 도시되지 않은 튜브(6)의 일단부를 수용하는 베이스 플레이트를 포함한다.
열교환 바디(2)는 방열 장치(7), 예를 들면 삽입부가 배치되는 복수의 튜브(6)를 포함한다. 열교환 바디(2)의 제 1 측면(11)은 플레이트(14), 다시 말해서 특히, 직선형인 금속 시트에 의해 형성된다. 단부 튜브(6b)와 이러한 플레이트(14) 사이에는 플레이트 및 단부 튜브(6b)의 종방향 벽에 납땜된 소산 장치(7)가 위치된다.
커버를 고정하기 위한 에지(13)는 이러한 커버(4)의 개구부의 경계가 정해지는 주변 에지 상에 형성된 커버(4)의 힐(15)을 수용한다. 이러한 힐은 이러한 개구부의 구역 내의 커버의 두께를 증가시킴으로써 생성된 숄더(shoulder)의 형상을 갖는다.
고정 에지(13)는 이중-두께 벽(16)에 의해 형성되고, 이중-두께 벽은 열교환기(1)의 사방에, 다시 말해서 열교환 바디(2)를 형성하는 측면 전부 및 종방향 표면 전부를 따라서 연장된다. 그러나, 열교환 바디(2)의 측면과 종방향 표면 사이의 적어도 하나의 코너의, 그리고 유리하게 모든 코너의 구역 내의 고정 에지의 이중 두께의 부재(absence)에 주목하자.
이러한 이중-두께 벽의 특정 형상은 이하에 도 3 및 도 4에 대해 상세하게 다뤄지지만, 이러한 이중-두께 벽(16)이 제 1 벽(21)에 의해 그리고 이 제 1 벽(21)에 납땜된 제 2 벽(22)에 의해 형성되고, 게다가, 이중-두께 벽은 이미 제 1 벽(21)을 제 2 벽(22)에 연결시키는 180° 엘보우(elbow)를 형성하는 절첩부(23)를 포함하는 것에 주목할 수도 있다.
이중-두께 벽(16)은 열교환 바디(2)의 적어도 하나의 구성 튜브(6, 6a, 6b)에 고정된 적어도 하나의 단부(17)를 포함한다. 이러한 고정은, 열교환 바디(2)의 경계가 정해지는 하나 이상의 측면(11, 12)만을 따라서, 또는 열교환 바디(2)의 경계가 정해지는 하나 이상의 종방향 표면(9, 10)만을 따라서, 또는 열교환 바디(2)의 하나 이상의 측면 및 하나 이상의 종방향 표면 양자를 따라서 발생할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 예시적인 실시예에 있어서, 이중-두께 벽(16)의 단부(17)는 열교환 바디(2)의 측면 및 종방향 표면 양자를 따라서 고정된다.
제 1 종방향 표면(9)에 대해서, 이중-두께 벽(16)의 단부(17)는 적어도 하나의 튜브(6)의 측면 벽(18)에, 그리고 특히 열교환 바디(2)의 각 구성 튜브(6)의 측면 벽에 납땜된다.
제 1 측면(11)에서, 이중-두께 벽(16)의 단부(17)는 열교환 바디(2)의 단부 튜브 또는 튜브들(6a, 6b)의 종방향 벽(19)에 납땜된다. 이러한 납땜은 도 1에 도시된 OX-OY 평면에서의 이러한 종방향 벽 상에서 수행된다.
또한, 도 2는 크림핑 장치(8)의 예시적인 실시예를 도시한다. 크림핑 장치(8)는 커버(4)의 힐(15) 전체에 절첩되는 복수의 크림핑 탭(20)을 포함한다. 크림핑 탭(20)은 제 1 벽(21)으로부터 돌출된다.
도 3은 매니폴드(3) 내에서의 커버(4)의 위치설정, 및 매니폴드(3)와 단부 튜브(6a 또는 6b) 사이에 제공된 고정을 상세하게 도시하는 도면이다. 이러한 도시는 도 1에 도시된 평면 A에서의 단면을 도시한다.
매니폴드(3)는 커버(4)를 고정하기 위한 에지(13)에 의해 둘러싸이는 베이스 플레이트(24)를 포함한다. 베이스 플레이트에는 기다란 형상을 갖고, 각 튜브(6)의 일 단부를 수용하는 개구부가 제공된다. 이러한 개구부에는 예를 들면, 열교환 바디(2)를 향해, 또는 커버(4)를 향해 배향되는 칼라부(25)가 제공된다.
고정 에지(13)는 베이스 플레이트(24) 주위에 주변 벨트를 형성하고, 이러한 고정 에지는 바람직하게 베이스 플레이트(24)의 물질로부터 일체로 형성된다.
본 발명에 따르면, 커버(4)를 고정하기 위한 이러한 에지(13)는 이중-두께 벽(16)에 의해 형성되고, 이중-두께 벽(16)은 하나 이상의 튜브, 특히 열교환 바디(2)의 하나 또는 다른 구성 단부 튜브(6a, 6b)에 적어도 부분적으로 고정된 단부(17)에서 종단된다.
용어 "이중-두께"는 고정 에지(13)가 서로에 대해 가압된 벽의 2개의 두께를 제공함으로써 보강된다는 것을 의미한다. 따라서, 이중-두께 벽(16)은 제 1 벽(21)에 의해, 그리고 그 윤곽을 따라 제 1 벽(21)에 바로 가까이에 인접한 제 2 벽(22)에 의해 형성된다. 제 2 벽(22)은 이러한 2개의 벽 사이의 납땜에 의해 제 1 벽(21)에 적어도 부분적으로 고정된다.
이 도면에 도시된 예시적인 실시예에 따르면, 제 1 벽(21)은 또한 절첩부(23)에 의해 제 2 벽(22)에 고정된다. 이러한 경우에서, 제 1 벽(21) 및 제 2 벽(22)은 이 제 2 벽(22)을 제 1 벽(21)에 대해 가압하기 위해, 절첩부(23)에서 180° 절첩된 동일한 금속 시트로부터 생성된다. 따라서, 제 2 벽(22)은 제 1 벽(21)의 물질로부터 일체로 형성되도록 고려된다.
대안적으로, 제 2 벽(22)은, 제 1 벽 및 제 2 벽이 특히, 납땜함으로써 함께 고정되면, 이중-두께 벽(16)을 형성하기 위해, 제 1 벽(21)으로부터 이전에 분리되고, 제 1 벽(21)에 납땜되기 전에 부착된 부분일 수도 있다.
매니폴드(3)가 제조되는 방법을 간소화하기 위해서, 이중-두께 벽(16)의 두께는 베이스 플레이트(24)의 두께의 적어도 2배만큼 크다. 하나의 특정 실시예에 있어서, 이중-두께 벽(16)의 두께는 베이스 플레이트(24)의 두께의 2배와 정확히 동일하다. 베이스 플레이트(24)의 두께가 OZ 방향으로 측정되는 반면, 이중-두께 벽(16)의 두께는 OX 방향으로 측정되고, 이러한 2개의 방향은 이 도면에 도시된다.
도 3 및 도 4의 예시적인 실시예에 따르면, 커버(4)를 고정하기 위한 에지(13)는 커버(4)의 개구부의 에지에 형성된 힐(15)을 수용하기 위한 하우징(26)의 경계를 적어도 부분적으로 정한다. 이것의 부분을 위해서, 베이스 플레이트(24)는 연장부의 평면, 다시 말해서, 튜브(6)의 단부를 수용하기 위한 개구부가 연장되는 평면에 적어도 횡방향, 그리고 바람직하게 수직 방향으로 연장되는 밴드(27)에 의해 연장된다. 따라서, 커버의 힐(15)을 수용하는 하우징(26)은 이중-두께 벽(16)의 밴드(17)에 의해 일측부 상에, 그리고 제 1 구성 벽(21)에 의해 타측부 상에 접하게 된다.
밴드(27)는 이 경우에 칼라부(25)의 존재 때문에, 단부 튜브(6a, 6b)의 종방향 벽(19)으로부터 분리된다.
커버(4)의 힐(15)을 수용하는 것 이외에, 이러한 하우징(26)은 본 발명에 따라서 제 1 유체와 열교환기의 주변부 사이에 실링을 제공하는 시일(35)을 수용할 수 있다. 따라서, 이러한 시일(35)은 하우징(26)의 영역 내에서 힐(15), 밴드(27) 및 제 1 벽(21)에 지지된다.
도 3의 예시적인 실시예에 따르면, 제 1 벽(21)은 제 1 측벽(29)에 의해 연장된 제 1 스트립(28)을 포함한다. 제 1 스트립(28)은 시일(35)이 지지되는 하우징(26)의 베이스를 형성한다. 제 1 측벽(29)은 하우징(26)과 동일 선상에서, 특히 하우징(26)의 측방향으로 적어도 부분적으로 연장된다. 제 1 스트립(28) 및 제 1 측벽(29)은 특히 편평하다.
제 1 스트립(28)과 제 1 측벽(29) 사이에는, 이중-두께 벽(16)의 기계적 보강 장치가 위치된다. 하나의 예시적인 실시예에 있어서, 기계적 보강 장치는 모따기부(30), 다시 말해서 제 1 스트립(28)에 대해서 그리고 제 1 측벽(29)에 대해서 경사지는 대체로 편평한 에지의 형태를 갖는다. 따라서, 모따기부(30)는 제 1 스트립(28)을 제 1 측벽(29)에 연결시키고, 이러한 모따기부는 커버(4)를 고정하기 위한 에지(13)의 기계적 보강부 내에 포함된 요소이다.
이중-두께 벽(16)의 제 2 벽(22)은 제 2 측벽(32)에 의해 연장된 제 2 스트립(31)을 포함한다. 제 2 스트립(31)은 제 1 스트립(28)의 연장부의 평면에 평행한 평면 내에 연장되고, 이러한 2개의 스트립은 납땜 연결부에 의해 함께 고정된다.
제 2 측벽(32)은 제 1 측벽(29)의 연장부의 평면에 평행한 평면 내에 연장되고, 제 1 측벽(29)에 납땜된다.
제 2 스트립(31)은 필릿(33), 다시 말해서 원형 섹션을 갖는 에지에 의해 제 2 측벽(32)에 결합된다. 이와 같이, 이러한 필릿(33)은 이중-두께 벽(16)의 기계적 보강 장치의 제 2 예시적인 실시예를 형성한다.
이러한 필릿(33)은 모따기부(30)에 대향하고, 모따기부(30)로부터 분리되도록 구성되며, 이러한 배열은 이중-두께 벽(16)의 기계적 강도를 증가시키는데 도움이 된다. 제 2 스트립(31) 및 제 2 측벽(32)은 예를 들면 편평하다.
모따기부(30) 및 필릿(33)의 이러한 조합은 이중-두께 벽(16)의 기계적 보강 수단의 제 3 변형 실시예를 형성한다.
따라서, 이러한 기계적 보강 장치가 모따기부(30)에 의해서만, 또는 필릿(33)에 의해서만, 또는 이러한 모따기부(30)와 필릿(33)의 조합에 의해서 형성될 수 있고, 또한 조합은 이중-두께 벽(16)의 기계적 강도를 향상시키는 것을 가능하게 한다는 것이 이해될 것이다.
일반적인 방식에 있어서, 이러한 보강 수단은 또한 제 1 벽(21) 및 제 2 벽(22)이 각각 코너를 구비하는 즉시 형성될 수도 있고, 제 1 벽(21) 상에 형성된 코너는 제 2 벽(22) 상에 형성된 코너보다 상이한 단면 형상을 갖고, 이러한 2개의 코너는 서로 대향한다.
이중-두께 벽(16)의 단부(17)는 제 2 스트립(31)의 단부 부분에 의해 형성된다. 도시되지 않은 예시적인 실시예에 따르면, 이것은 단부 튜브(6a, 6b)에 납땜되는 제 2 스트립(31)의 일 에지이다.
도 3의 일례에 있어서, 단부(17)는 제 2 스트립(31)의 경계를 정하는 면 중 하나 또는 다른 하나가 단부 튜브(6a, 6b)에 지지되고 단부 튜브에 납땜되도록 배향된 벤드부(34)를 포함한다. 이 경우에, 벤드부(34)는 열교환 바디(2)를 향해, 다시 말해서 논의중인 매니폴드(3)에 고정된 커버(4)로부터 멀리 회전된 90°의 각도를 형성한다.
절첩부(23)에서, 이중-두께 벽(16)은 제 1 벽(21)을 연장시키는 부분에 의해 형성된 다수의 크림핑 탭(20)을 포함한다. 이 도면에서, 커버(4)의 힐(15)에 걸쳐서 절첩되기 전의 이러한 크림핑 탭(20)이 도시된다. 최종 조립 위치에서, 이러한 크림핑 탭은 시일(35)에 대해 압축력을 가하기 위해, 커버(4)의 힐(15)에 대해 가압된다.
이중-두께 벽(16)의 단부(17)는 열교환 바디(2)의 단부 튜브(6a, 6b)의 종방향 벽(19)에 고정된다. 반면에, 열교환기는 이중-두께 벽(16)이 플레이트(14)와, 및/또는 소산 장치(7)와 접촉하고 있지 않도록 설계된다. 이 때문에, 플레이트(14)는 이중-두께 벽(16)으로부터 적어도 0.1㎜의 거리를 형성하기 위해, 열교환 바디(2) 내에 설치된다. 도 3의 이러한 예에 있어서, 이러한 거리는 참조 부호 D1을 갖고, 플레이트(14)의 단부 에지와 필릿(33), 또는 제 2 스트립(31) 사이에서 OZ 방향으로 측정된다. 유리하게, 거리(D1)는 최대 12㎜이다.
유리하게, 소산 장치(7)는 플레이트(14)와 단부 튜브(6a, 6b)사이에 개재된다. 소산 장치(7)는 적어도 0.1㎜의 이중-두께 벽의 단부(17)를 포함하는 이중-두께 벽(16)으로부터의 이격 거리(D1)를 유지하기 위해, 열교환 바디(2) 내에 고정된다. 이러한 거리(D2)는 예를 들면, 소산 장치(7)의 최후 피크와 제 2 스트립(31)의 사이에서 측정된다. 유리하게 거리(D2)는 최대 10㎜이다.
각 튜브(6)의 단부는 칼라부(25)의 구역 내에 제공된 납땜에 의해 베이스 플레이트(24)에 연결된다. 참조 부호(D3)를 갖는 거리가 베이스 플레이트(24)와 단부 튜브(6a, 6b)에 납땜된 이중-두께 벽(16)의 단부(17) 사이에서 제공되는 경우에, 커버를 고정하기 위한 에지(13)는 특히 보강된다. 이러한 거리는 적어도 2㎜이다. 이러한 거리(D3)는 예를 들면, 열교환 바디(2)를 향해 회전된 베이스 플레이트의 표면과 제 1 벽(21)에 납땜된 제 2 벽(22)의 표면을 통과하는 평면 사이에서 측정된다. 유리하게, 거리(D3)는 최대 6.5㎜이다.
도 4는 매니폴드(3)와 열교환 바디(2)의 구성 튜브(6, 6a, 6b)의 측면 벽(18) 사이의 고정부를 상세하게 도시하는 도면이다. 이러한 도시는 도 1에 도시된 평면 B의 단면을 도시한다. 도 3에 대한 차이점이 설명될 것이고, 도 4에 도시되는 공통의 요소의 구조를 구현하기 위해서 도 3에 대해 주어진 설명을 참조할 것이다.
베이스 플레이트(24)에 수직으로 배치된 밴드(27)는 열교환 바디(2)의 적어도 하나의 튜브(6)의 경계가 정해지는 측면 벽(18)에 납땜된다. 유리하게, 이러한 납땜은 단부 튜브(6a, 6b)를 포함하는 각 튜브(6)의 측면 벽에 수행된다.
이러한 납땜은 참조 부호 D4를 갖고, 적어도 1㎜ 및 최대 7.5㎜인 거리에 걸쳐서 제조된다. 이러한 거리(D4)는 예를 들면, 베이스 플레이트(24)에서의 튜브의 개구부의 경계가 정해지는 에지와, 제 1 벽(21)의 제 1 구성 스트립(28)에 의해 경계가 정해지는 하우징(26)의 베이스를 통과하는 직선 사이에서 측정된다.
또한, 이중-두께 벽(16)의 단부(17)는 도 3에 대해 설명된 해결책과 유사한 방식으로, 적어도 하나의 튜브(6)의 측면 벽(18)에 고정된다. 유리하게, 단부(17)의 이러한 납땜은 단부 튜브(6a, 6b)를 포함하는 각 튜브(6)의 측면 벽에 수행된다.
열교환 바디(2) 및 매니폴드(3)가 알루미늄 합금으로 제조될 수 있다는 것에 주목해야 할 것이다. 이러한 부분에 대해, 커버(4)는 알루미늄 합금 또는 합성 물질로 제조될 수 있다.
상술된 열교환기(1)는 내연 기관의 흡기 가스 또는 배기 가스를 냉각하기 위해 시스템 내로 포함될 수 있다. 이러한 경우에서, 제 1 유체는 흡기 가스, 특히 차지 공기 스트림에 의해 생성되는 반면, 제 2 유체는 공기 스트림, 예를 들면, 이러한 냉각 시스템을 유지하는 자동차의 외부에 있는 공기 스트림에 의해 형성된다.
따라서, 제 2 유체가 튜브 및 소산 장치에 의해, 제 1 유체에 의해 발생된 열을 제 2 유체 내로 방산시키는 열교환 바디(2)를 통과하도록 열교환기(1)가 설계된다. 제 2 유체는 튜브(6) 내에서 제 1 유체의 이동의 방향에 수직인 방향으로, 또는 실질적으로 수직으로 열교환 바디(2)를 통과한다.

Claims (17)

  1. 열교환 바디(2)와, 적어도 하나의 커버(4)와, 크림핑 장치(8)의 도움으로 상기 커버(4)를 상기 열교환 바디(2)에 연결시키는 매니폴드(3)를 포함하는 열교환기(1)로서, 상기 크림핑 장치(8)는 상기 매니폴드(3)로부터 돌출하고 상기 커버(4) 위로 절첩되고, 상기 열교환 바디(2)는 제 1 유체를 안내할 수 있는 복수의 튜브(6, 6a, 6b)를 포함하고, 상기 매니폴드(3)는 상기 커버(4)를 고정하기 위한 에지(13)에 의해 둘러싸이는 베이스 플레이트(24)를 포함하는, 상기 열교환기(1)에 있어서,
    상기 베이스 플레이트(24) 및 상기 고정 에지(13)는 상기 커버(4)의 힐(15)을 수용하기 위한 하우징(26)의 경계를 정하고, 상기 고정 에지(13)는 이중-두께 벽(16)에 의해 형성되며, 상기 이중-두께 벽(16)의 일 단부(17)는 적어도 하나의 튜브(6, 6a, 6b)에 고정되는 것을 특징으로 하는
    열교환기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이중-두께 벽(16)의 일 단부(17)는 복수의 튜브(6, 6a, 6b)에 고정되는
    열교환기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    튜브(6, 6a, 6b)는 2개의 측면 벽(18)에 의해 함께 결합되는 2개의 종방향 벽(19)을 포함하고, 상기 고정 에지(13)는 상기 베이스 플레이트(24)를 가로지르고, 적어도 1㎜의 길이에 걸쳐서 적어도 하나의 튜브(6, 6a, 6b)의 측면 벽(18)중 적어도 하나에 고정되는 밴드(27)를 포함하는
    열교환기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일 단부(17)는 열교환 바디(2)의 단부 튜브(6a, 6b)의 종방향 벽(19)에 고정되는
    열교환기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 열교환 바디(2)는 상기 이중-두께 벽(16)으로부터 적어도 0.1㎜의 거리(D1)에 설치된 플레이트(14)에 의해 측방향으로 한정되는
    열교환기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    소산 장치(7)는 상기 플레이트(14)와 상기 단부 튜브(6a, 6b) 사이에 개재되고, 상기 소산 장치(7)는 상기 이중-두께 벽(16)으로부터 적어도 0.1㎜의 거리(D2)에 있는
    열교환기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    적어도 2㎜의 거리(D3)는 상기 베이스 플레이트(24)와 상기 이중-두께 벽(16)의 일 단부(17) 사이에 제공되는
    열교환기.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트(24)는 튜브(6, 6a, 6b)의 일 단부가 수용되는 적어도 하나의 개구부를 포함하고, 상기 개구부는 상기 열교환 바디(2)를 향해 회전된 칼라부(25)에 접하여 있는
    열교환기.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 상기 커버(4)의 힐(15)과 상기 고정 에지(13) 사이의 수용 하우징(26) 내에 끼워맞춤된 시일(35)을 포함하는
    열교환기.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이중-두께 벽(16)은 제 1 벽(21), 및 상기 제 1 벽(21)에 납땜된 제 2 벽(22)에 의해 형성되는
    열교환기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 이중-두께 벽(16)은 기계적 보강 장치가 형성되는 적어도 하나의 코너를 포함하는
    열교환기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 기계적 보강 장치는 상기 제 1 벽(21)의 코너에 형성된 모따기부(30)인
    열교환기.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 기계적 보강 장치는 상기 제 2 벽(22)의 코너에 형성된 필릿(33)이고, 상기 필릿(33)은 특히, 상기 모따기부(30)에 대향하여 형성되는
    열교환기.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 벽(21)은 상기 하우징(26)의 베이스를 형성하는 제 1 스트립(28), 및 상기 하우징(26)의 경계를 측방향으로 정하는 제 1 측벽(29)을 포함하고, 상기 제 1 스트립(28) 및 제 1 측벽(29)은 상기 모따기부(30)에 의해 연결되는
    열교환기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 벽(22)은 상기 제 1 스트립(28)에 납땜된 제 2 스트립(31), 및 상기 제 1 측벽(29)에 납땜된 제 2 측벽(32)을 포함하고, 상기 제 2 스트립(31) 및 상기 제 2 측벽(32)은 상기 필릿(33)에 의해 상기 모따기부(30)로부터 소정 거리에서 연결되는
    열교환기.
  16. 제 10 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일 단부(17)는 상기 제 2 벽(22)의 하나의 표면이 상기 튜브(6, 6a, 6b)에 납땜되도록 위치설정된 벤드부(34)를 포함하는
    열교환기.
  17. 제 10 항 내지 제 16 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 크림핑 장치(8)는 상기 제 1 벽(21)으로부터 돌출하는 복수의 크림핑 탭(20)을 포함하는
    열교환기.
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