KR20150080535A - 특히 자동차용의 열 교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 열 교환기에 관한 것으로, 제 1 유체의 유동을 위한 제 1 채널과 제 2 유체의 유동을 위한 제 2 채널을 구비한, 적어도 한 개의 제 1 유체와 한 개의 제 2 유체 사이의 열 교환을 위한 번들; 상기 번들을 수용하기 위한 하우징(5); 및 제 2 채널이 통하는 개구부(53, 53')를 갖는 수집기 플레이트(37)와 수집기를 폐쇄하기 위한 적어도 한 개의 커버를 구비한, 제 2 유체를 위한 수집기를 구비한다. 본 발명에 따르면, 폐쇄 커버는 융기된 에지를 갖고, 수집기 플레이트(37)는 수집기 플레이트(37)의 적어도 한 개의 주변 에지에 인접한 상응하는 평탄한 연결부를 갖는다. 수집기 플레이트(37)는 제 1 깊이(h)를 갖는 제 1 개구부와, 제 1 깊이(h)와 상이한 제 2 깊이(h')를 갖는 적어도 한 개의 제 2 개구부(53')를 갖는다.

Description

특히 자동차용의 열 교환기{HEAT EXCHANGER, PARTICULARLY FOR A MOTOR VEHICLE}

본 발명은 특히 자동차용의 열 교환기에 관한 것이다.

본 발명을 사용하는 바람직한 분야는, 유체 즉, 엔진의 과급 공기(charge air)를 냉각시키기 위해 특정한 열 교환기(과급 공기 냉각기(charge air cooler)(CAC로 축약됨)라고도 불림)를 사용하는, 특히 자동차용의 과급 열기관(supercharged heat engines)에 관한 것이다.

이는, 과급의 또는 터보-압축된 열기관, 특히 디젤 엔진이 엔진의 배기 가스(exhaust gases)에 의해 작동되는 터보 압축기(turbo-compressor)로부터 과급 공기라고 불리는 압축 공기를 공급받기 때문이다.

그러나, 그 압축의 효과는 매우 고온인 공기를 가열하는 것이고, 엔진의 우수한 작동을 위해, 엔진의 실린더 안으로 도입되기 전 공기의 온도를 낮추기 위하여 냉각시키는 것이 바람직하다.

그 목적을 위해서, 과급 공기 냉각기라고 불리는 열 교환기가, 종래 방식으로, 사용된다.

그 냉각기의 목적은 외부 공기 또는 액체(엔진의 냉각 회로의 글리콜 워터(glycol water)와 같은 액체)와 같은 또 다른 유체와의 열 교환에 의해 과급 공기를 냉각시키는 것이고, 이로써 공기/공기 또는 액체/공기 유형의 교환기를 형성한다.

이러한 냉각기는 엔진실(engine compartment)의 선택된 위치, 특히 엔진 근처에 끼워 맞춰질 수도 있고, 엔진의 실린더 각각을 향하여 과급 공기를 인입하는 기능을 특히 수행한다.

공지된 방식에서, 열 교환기, 보다 특별히는 과급 공기 냉각기가 열 교환 요소 및 서로 열을 교환하는 유체가 유동하는 유체 유동 요소(fluid flow elements)를 포함한다.

액체 및/또는 기체가 연관되든 아니든, 유체의 수많은 연관성(associations)이 예상될 수도 있다. 특히, 과급 공기 냉각기라고 불리는 교환기의 경우, 차량의 엔진에 제공하도록 의도된 과급 공기와 물과 글리콜의 혼합물과 같은 냉각 유체 특히 냉각 액체 사이에 열 교환을 제공하는 것이 가능하다.

수많은 구조적 구성이 예상될 수도 있다.

과급 공기 및 냉각 액체와 같은 두 개의 유체 사이의 열 교환 번들, 열 교환 번들을 수용하는 수용 케이싱(receiving casing), 및 교환기를 통한 과급 공기의 유동을 허용하는, 과급 공기와 같은 기체 상태의 유체를 위한 적어도 한 개의 수집 탱크(collection tank)를 포함하는 공지의 교환기가 있다.

공지의 해결책에 따르면, 열 교환 번들은 서로 평행한 한 개 이상의 열(rows)에서 서로에 대해 평행하게 배치된 플레이트의 적층체(a stack of plates)를 포함하고, 이 플레이트들은 한편으로는 제 1 유체의 제 1 유동 채널을, 그리고 다른 한편으로는 제 1 유체와 열을 교환하는 제 2 유체의 제 2 유동 채널을 규정하기 위해서 배치된다.

이 플레이트들은 유체, 예를 들어, 과급 공기와 같은 가스 상태의 유체의 유동을 혼란시키는 요소와 교호형(alternating)일 수도 있다.

공지의 방식으로, 플레이트는 한 개 이상의 통로(passes)를 포함하는 회로 내에서 냉각 액체를 안내한다. 이 플레이트들은 일반적으로 두 개의 장변(long sides)과 두 개의 단변(short sides)을 갖는 기다란 직사각형의 형태이고, 두 개의 돌출부(projections)를 포함하며, 제 1 돌출부는 냉각 액체를 위한 유동 회로의 유입구를 갖고, 또 다른 돌출부는 냉각 액체를 위한 유동 회로의 배출구를 각각 갖는다. 돌출부는 플레이트의 동일한 단변을 따라서 위치한다. 플레이트의 돌출부는 냉각 액체가 하나의 유동 채널로부터 다른 것으로 통과하게 하기 위하여 인접한 플레이트의 돌출부와 접촉하도록 의도된다.

이 방식으로, 냉각 유체는 유입구 돌출부에 의해 플레이트 사이에 분배된다. 그 후 냉각 유체가 배출구 돌출부 부근에서 플레이트로부터 방출될 때까지, 그것은 냉각 액체의 유동 회로의 통로를 따라 유동한다.

따라서 각각의 플레이트는 냉각 액체와 과급 공기 사이의 열 교환 구역(heat exchange zone)(이 구역은 유동 통로 부근에 위치함)과, 냉각 유체가 플레이트 안으로 도입되고 플레이트로부터 방출되게 하는 유입구/배출구 구역을 포함한다.

그 구성의 단점은 돌출부가 위치하는 구역이 함께 납땜된 구성 요소의 파손(breakage)을 야기할 수도 있는 기계적인 응력을 집중시킨다는 것이다.

게다가, 돌출부를 갖는 구역은 열적 성능에 매우 불리하다. 이는, 그 구역을 통과하는 과급 공기가 두 개의 유체 사이의 교환 구역을 거쳐 지나가지 않고, 따라서 냉각 액체와 어떠한 열도 교환하지 않거나 거의 교환하지 않기 때문이다.

이 문제점들을 극복하기 위하여, 교환기의 부품을 변경하는 것 또는 스크린을 형성하여 제한된 구역에 의해 냉각되는 유체의 통과를 허용하는 추가적인 부품을 추가하는 것이 알려져 있다. 그러나, 그것은 교환기의 부품 및/또는 제작 공정을 더욱 복잡하게 만들고, 추가적인 비용을 수반할 수도 있고, 교환기의 무게가 증가할 수도 있다.

이 어려움을 극복하기 위하여, 아직 공개되지 않은 특허 출원의 출원인에 의해 열 교환 번들의 플레이트에 대하여 외부에 있는 냉각 유체 수집기(cooling fluid collector)를 포함하는 열 교환기가 이미 예상되었다. 그 후 냉각 유체는 수집기(collector)로부터, 열 교환 번들의 냉각 유체의 유동 채널이 수집기 내에서 개방되는 수집기 플레이트(collector plate)를 거쳐 열 교환기에 공급된다.

그 구성은 수집기 플레이트와 수집기의 적어도 한 개의 폐쇄 커버(closure cover) 사이에 충분한 연결 공간의 제공을 필요로 한다.

게다가, 이러한 수집기 플레이트는 일반적으로 냉각 유체의 유동 채널을 둘러싼 플랜지(flanges)를 포함한다. 이 플랜지들은 케이싱에 관하여 기계적으로 유지되는 열 교환 번들의 플레이트에 수반된다.

그러나, 이 플랜지들은 케이싱의 벽 상의 수집기 플레이트와 그 공간이 상당한 수집기의 폐쇄 커버의 조립(assembling)을 위한 추가적인 연결 공간의 제공을 필요로 한다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 이 단점들을 극복하고, 수집기의 폐쇄 커버와 수집기 플레이트 사이의 조립을 개선함과 동시에 열 교환 면에서 우수한 수준의 효율성을 갖는 열 교환기를 제공하는 것이다.

그 목적을 위해, 본 발명은 다음을 포함하는 자동차용의 열 교환기에 관한 것으로서:

- 적어도 제 1 유체와 제 2 유체 사이의 열 교환 번들로서, 제 1 유체의 제 1 유동 채널 및 제 2 유체의 제 2 유동 채널을 포함하는 열 교환 번들,

- 번들의 수용 케이싱, 및

- 다음을 포함하는 제 2 유체를 위한 수집기: 제 2 유체의 제 2 유동 채널이 개방되는 개구부(openings)를 갖는 수집기 플레이트와, 제 2 유체를 위한 수집기의 적어도 한 개의 페쇄 커버,

다음을 특징으로 한다:

- 수집기의 적어도 한 개의 폐쇄 커버는 적어도 한 개의 융기된 에지(raised edge)를 갖고, 수집기 플레이트는 상응하는 평탄한 연결부를 갖고, 평탄한 연결부는 수집기 플레이트의 적어도 한 개의 주변 에지(peripheral edge)에 인접한 것, 및

- 수집기 플레이트는 제 1 깊이를 갖는 사전 규정된 수의 제 1 개구부와 제 1 깊이와 상이한 제 2 깊이를 갖는 적어도 한 개의 제 2 개구부를 갖는 것.

이 방식으로, 수집기의 폐쇄 커버와 수집기 플레이트 사이의 연결은 평면 상태에서 수행된다.

게다가, 수집기 플레이트의 적어도 한 개의 개구부의 깊이는, 예를 들어, 이 개구부 중 적어도 한 개의 깊이를 축소시킴으로써 조정되고, 수집기의 폐쇄 커버를 조립하기 위한 연결부를 제조하기 위한 수집기 플레이트의 재료가 더 많이 남는다.

그 결과, 고정 구역(fixing zone)은 더 크고, 납땜에 의한 조립의 경우, 납땜 강도(soldering strength)는 개선된다.

게다가, 수집기 플레이트의 연결부와 수집기의 폐쇄 커버의 상응하는 융기된 에지 사이의 협동은 어떤 플랜지도 갖지 않는 수집기 플레이트의 단부 개구부(end openings) 가까이에서 조립되게 한다. 플랜지를 갖는 종래 기술의 해결책에 관하여 재료의 증가를 얻는 것이, 그리고 이로써 비용을 줄이는 것이 가능하다.

교환기는, 별도로 또는 함께 취해지는, 한 개 이상의 하기의 특징을 더 포함할 수도 있다:

- 깊이의 차이가 0.2mm 보다 크거나 같음,

- 제 2 깊이가 제 1 깊이보다 얕음,

- 제 1 깊이는 대략 4mm이고, 제 2 깊이는 대략 3.5mm임,

- 수집기 플레이트는 나란히 배치되는 적어도 두 개의 제 2 개구부를 가짐,

- 적어도 한 개의 제 1 개구부는 수집기 플레이트의 단부에 배치됨,

- 수집기의 적어도 한 개의 폐쇄 커버의 상응하는 융기된 에지는 평탄한 연결부와 협동하는 실질적으로 평탄한 면을 가짐,

- 케이싱은 적어도 두 개의 측벽(side walls)과 적어도 두 개의 상부 및 하부 폐쇄 벽(closure walls)을 갖고, 수집기 플레이트는 케이싱의 측벽을 형성함,

- 수집기 플레이트는, 연결부에 인접하고 케이싱의 폐쇄 벽과 협동하는, 적어도 한 개의 융기된 에지를 가짐,

- 수집기 플레이트의 융기된 에지는 케이싱의 폐쇄 벽의 실질적으로 평탄한 면과 협동하는 실질적으로 평탄한 면을 가짐,

- 교환기는 제 1 유체를 위한 수집 탱크를 포함하고, 탱크는 케이싱의 측벽 상에 형성됨,

- 열 교환 번들은, 각각, 수집기 플레이트의 개구부의 에지에 고정되는 융기된 단부 에지를 갖는 플레이트의 적층체를 포함함,

- 교환기는 납땜에 의해 조립됨.

본 발명의 다른 특징 및 장점은 순전히 비-제한적인 예시의 방법으로 주어진 하기의 설명을 읽음으로써 그리고 첨부된 도면으로부터 더욱 명백히 이해될 것이다:
- 도 1a는 제 1 실시예에 따른 케이싱을 포함하는 열 교환기를 부분적으로 도시하는 분해 사시도,
- 도 1b는 제 2 실시예에 따른 케이싱을 포함하는 열 교환기를 부분적으로 도시하는 분해 사시도,
- 도 2는 열 교환기의 부분 단면도,
- 도 3은 열 교환기의 수집기의 수집기 플레이트를 도시함.

이 도면들에서, 실질적으로 동일한 요소는 동일한 참조 번호를 갖는다.

본 발명은 특히 자동차의 디젤 엔진과 같은 열 기관용의 과급 공기를 냉각하기 위한 열 교환기에 관한 것이다.

이러한 교환기는 소위 “공기/물” 교환기, 다시 말해 열을 교환하는 유체가 공기 및 물인 교환기일 수도 있다. 과급 공기 냉각기의 경우, 물은 바람직하게는 엔진의 냉각 회로로부터의 소위 “저온” 물이다; 이는 보통 글리콜 워터(glycol water), 다시 말해 물과 글리콜의 혼합물이다.

물론, 본 발명은 자동차의 과급 공기 냉각기에 제한되지 않고, 열 교환기의 다른 유형에 적용될 수도 있다.

도 1a는 제 1 실시예에 따른 열 교환기(1)를 도시한다.

이것은, 예를 들어, 자동차 엔진용의 과급 공기 냉각기이다. 이 교환기(1)는 냉각된 공기가 엔진 안으로 인입되도록(drawn) 하기 위하여 엔진의 실린더 헤드(도시되지 않음)에 고정될 수도 있다. 이 목적을 위해, 교환기(1)는 엔진의 실린더 헤드(도시되지 않음)에 고정될 수 있는 공기 흡입 탱크(air intake tank)(도시되지 않음)를 포함할 수도 있다.

그 교환기(1)는

- 과급 공기와 같은 제 1 유체와 냉각 유체, 예를 들어, 글리콜 워터와 같은 제 2 유체 사이의 열 교환 번들(3),

- 열 교환 번들(3)을 수용하기 위한 케이싱(5),

- 제 1 유체(이 예에서는 과급 공기)의 적어도 한 개의 수집 탱크(7), 및

- 제 2 유체(이 예에서는 글리콜 워터)의 수집기(9).

번들(3)은, 예를 들어, 두 개의 대향하는 장변과 두 개의 대향하는 단변을 갖는 보통 실질적으로 평행육면체의 형태를 갖는다.

번들(3)은 평탄한 튜브의 적층체를 포함한다.

서술된 실시예에 따르면, 모든 평탄한 튜브는 동일하다.

각각의 튜브는, 예를 들어, 서로 대면하는 한 쌍의 플레이트(11)의 조립체에 의해 형성된다. 따라서 교환기(1)는 플레이트 유형을 갖는다.

플레이트(11)는 보통 직사각형의 형태를 갖는다. 그들은, 예를 들어, 접시형의 플레이트(dished plates)(11)이다.

플레이트(11)는, 예를 들어, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조된다.

도 2를 참조하면, 플레이트(11)의 적층체는, 한편으로는 제 1 유체(이 예에서는 공기)의 유동을 위한 제 1 채널(12a), 그리고 다른 한편으로는 제 2 유체(이 예에서는 글리콜 워터와 같은 냉각 유체)의 유동을 위한 제 2 채널(12b)의 경계 결정을 허용한다.

공기의 유동을 위한 제 1 채널(12a)은 두 쌍의 플레이트(11) 사이에 형성된다.

조립된 플레이트들(11)은 유체, 특히 글리콜 워터와 같은 냉각 유체의 유동을 위한 통로를 함께 규정한다. 이러한 통로는 실질적으로 일정한 두께를 가질 수도 있다. 그 통로는 우리의 예시에서 글리콜 워터의 유동을 위한 제 2 채널(12b)을 형성한다.

이 방식으로, 쌍으로 조립된 플레이트(11)는 함께, 한편으로는 냉각 유체용의, 가장 흔하게는 엔진 회로의 냉각 글리콜 워터용의, 그리고 다른 한편으로는 냉각될 과급 공기용의, 교호형 유동 채널(12b, 12a)의 경계를 정한다.

평탄한 튜브가 개재 부재(interposed members)(13)(도 1a, 2 참조)와 교대로 배치될 수도 있다. 따라서, 개재 부재(13)는 우리의 예시에서 공기의 유동을 위한 제 1 채널(12a) 내에 배치된다.

개재 부재(13)는, 예를 들어, 열을 전도하고 그것의 팁(tips)이 개재 부재(13)의 한 쪽 및 다른 쪽에서 두 개의 평탄한 튜브와 교대로 접촉하는, 얇은 파형의 시트(thin corrugated sheet)로부터 만들어진다. 그것은, 예를 들어, 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 시트이다.

평탄한 튜브 내에서 유동하는 유체(이 예에서는 글리콜 워터)와 열을 교환하기 위하여 공기의 유동이 개재 부재(13)를 통해 유동할 수도 있다. 개재 부재(13)는 교환 표면을 증가시키기 위하여 공기의 유동을 혼란시킨다.

따라서 개재 부재(13)는 혼란 요소(disruption elements)를 형성한다. 혼란은 플레이트(11)의 벽을 통한 공기와 글리콜 워터 사이의 열 교환이 보다 쉽게 행해지게 한다.

상술된 바와 같이, 열 교환 번들(3)은 케이싱(5) 내에 수용된다.

케이싱(5)은, 예를 들어, 알루미늄 합금으로 제조된다.

도시된 실시예에 따르면, 케이싱(5)은, 예를 들어, 다음을 포함한다:

- 플레이트(11)의 적층 방향으로 번들(3)의 한 쪽 및 다른 쪽에 있는 두 개의 폐쇄 플레이트(15), 및

- 두 개의 폐쇄 플레이트(15)를 연결하는 적어도 한 개의 측벽(17).

케이싱(5)은 상부 폐쇄 플레이트와 하부 폐쇄 플레이트를 포함한다. 상부 플레이트는 실질적으로 평탄할 수도 있다. 유사하게, 하부 플레이트도 실질적으로 평탄할 수도 있다.

도 1a에서 도시된 바와 같이, 케이싱(5)은 실질적으로 L자 형상의 측벽(17)을 가질 수도 있다.

도 1a에서 도시된 제 1 실시예에 따르면, 그 측벽(17)은 공기 유동 방향에 대하여 과급 공기의 유입구 부근에 위치하는 제 1 부분(17a)을 포함한다. 따라서, 유체 유동 방향에 대하여 제 1 전방 부분(front portion)(17a)이라고 언급될 수도 있다.

도시된 실시예에 따르면 제 1 전방 부분(17a)은 번들(3)의 장변을 폐쇄한다.

실질적으로 L자 형상의 측벽(17)은 제 2 단부 부분(17b)을 갖는다. 도시된 실시예에 따르면 제 2 단부 부분(17b)은 번들(3)의 단변을 폐쇄한다.

도 1a에서 도시된 실시예에 따르면 측벽(17)의 제 1 전방 부분(17a)과 제 2 단부 부분(17b)은 일체형(one piece)으로 제조된다.

제 1 전방 부분(17a)과 제 2 단부 부분(17b)은 실질적으로 둥근 연결부(17c)에 의해 연결될 수도 있다.

게다가, 서술된 실시예에 따르면, 수집 탱크(7)는 케이싱(5)에 일체화 된다. 그 수집 탱크(7)는 교환기(1)가 장착되는 공기 회로에 연결된다. 따라서, 공기는 수집 탱크(7)를 거쳐 플레이트(11) 안으로 도입된다.

수집 탱크(7)는 케이싱(5) 내에, 보다 구체적으로는 측벽(17)의 전방 부분(17a) 내에 형성되는 구멍(19)을 포함하고, 그 구멍은 파이프(21)와 연통한다. 파이프는 특히 돌출된 파이프(21)이다.

게다가, 측벽(17)은 상부 및 하부 플레이트(15)에 관하여 연결 구역을 갖는다.

도시된 실시예에 따르면, 측벽(17)은 그것의 주변 에지(23)에서 상부 및 하부 플레이트(15)에 연결을 위해 접히는 유지 탭(retention tabs)(25)을 갖는다. 상부 및 하부 플레이트(15)는, 각각이 형상 끼워맞춤(form-fitting)에 의한 고정을 위해 측벽(17)의 주변 에지(23)에 상응하는 형상을 갖는 에지(27)를 갖는다. 측벽(17)의 주변 에지(23)는, 예를 들어, 압착(crimping)에 의해 상부 및 하부 플레이트 상에 유지된다.

도시된 실시예에 따르면, 상부 및 하부 폐쇄 플레이트(15)의 에지(27)는, 예를 들어, 실질적으로 직사각형인 돌출부(28)를 갖고, 돌출부에서 측벽(17)의 주변 에지(23)의 두 개의 연관된 유지 탭(25)이 서로 향하도록 접힌다. 보다 구체적으로는, 에지(27)는 돌출부(28)와 단절부(discontinuities)(28a)의 교호형 시퀀스(alternating sequence)를 갖는다.

조립체는 그 후에 납땜될 수도 있다.

게다가, 측벽(17)은 공기 흡입구(air intake)에 인접한 적어도 한 개의 실질적으로 볼록한 면(convex surface)(29)을 가질 수도 있다.

도시된 실시예에 따르면, 측벽(17)은 공기 흡입구의 한 쪽 및 다른 쪽에 두 개의 실질적으로 볼록한 면(29)을 갖는다. 특히, 측벽(17)의 전방 부분(17a)은 두 개의 실질적으로 볼록한 면(29)을 갖는 부재이다.

면(29)의 볼록부분(convexity)은 과급 공기의 유동 중 케이싱(5)에 가해지는 응력의 일반적인 방향으로 지향될 수도 있다.

이 볼록면들(29)은 측벽(17)의 전체 높이를 실질적으로 넘어서 연장될 수도 있다.

이 볼록면(29)은 특히 과급 공기가 유동하는 동안 측벽(17)의 면이 이동하는 것을 제한하게 한다.

도 1b에서 도시된 제 2 실시예에 따르면, 케이싱(5)은 한 측벽(17)을 더 이상 갖지 않고, 대신 적어도 두 개의 측벽: 즉, 제 1 전방 벽(front wall)(31) 및 적어도 한 개의 제 2 종방향 단부 벽(longitudinal end wall)(33)을 갖는다.

이 예시에 따르면, 제 1 전방 벽은 공기 유동 방향에 대하여 과급 공기의 유입구 부근에 위치하고, 수집 탱크(7)는 제 1 전방 벽(31)에 일체화 된다.

게다가, 제 1 전방 벽(31)은 그것의 주변 에지(23)에서 상부 및 하부 플레이트(15)에의 연결을 위해 접히는 유지 탭(25)을 갖는다.

제 1 전방 벽(31)은 종방향 단부 벽(33) 상에 조립될 수 있는 둥근 에지(35)를 가질 수도 있다.

게다가, 도 1a를 참조하여 전술한 바와 같이, 제 1 전방 부분(31)은 공기 흡입구에 인접한 한 개 이상의 실질적으로 볼록한 면(29)을 가질 수도 있다.

도시된 실시예에 따르면 전방 벽(31)은 번들(3)의 장변을 폐쇄하고, 단부 벽은 번들(3)의 단변을 폐쇄한다.

전방 벽(31)은 도 1a를 참조하여 서술된 측벽(17)의 전방 부분(17a)과 유사하고, 종방향 단부 벽(33)은 도 1a를 참조하여 서술된 측벽(17)의 단부 부분(17b)과 유사하다.

게다가, 교환기(1) 내에서 글리콜 워터와 같은 제 2 유체의 유동을 허용하기 위해서 교환기(1)는 수집기(9)를 포함한다. 그 수집기(9)는, 예를 들어, 케이싱(5)에 끼워 맞춰진다.

수집기(9)는 수집기 플레이트(37)와, 교환기(1)가 장착되는 물 회로와 연관되고 수집기 플레이트(37)와 각기 연통하는, 교환기(1) 내의 물 유입구 및 배출구 파이프(39), 및 수집기(9)를 폐쇄하는 적어도 한 개의 커버(41)를 포함한다.

수집기 플레이트(37)는 번들(3)의 단변 부근에 배치된다. 수집기 플레이트(37)는, 도 1a에서 도시된 실시예에 따르면 케이싱(5)의 측벽(17)의 단부 부분(17b)의 반대편에 배치되고, 도 1b에서 도시된 실시예에 따르면 케이싱(5)의 종방향 단부 벽(33)의 반대편에 배치된다.

수집기 플레이트(37)는, 예를 들어, 납땜에 의해 케이싱(5) 상에 조립되고, 케이싱(5)의 측벽: 우리의 예시에서 케이싱(5)의 종축 단부 벽을 형성한다. 수집기 플레이트(37)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조될 수도 있다.

도 1a 및 1b를 참조하면, 수집기 플레이트(37)는 케이싱(5)의 측벽(17)의 실질적으로 둥근 에지(42) 상에 조립될 수도 있다.

게다가, 수집기 플레이트(37)는 케이싱(5)의 페쇄 플레이트(15)에 대해 접촉하도록 이동할 수 있는 적어도 한 개의 융기된 주변 에지(43)를 포함한다. 특히, 그 융기된 주변 에지(43)는 상부 또는 하부 폐쇄 플레이트(15)의 실질적으로 평탄한 에지와 접촉하도록 이동할 수 있다.

융기된 주변 에지(43)는, 도시된 실시예에 따르면, 실질적으로 90°로 접혀서, 수집기(9)의 커버(41)를 향하여 지향된다.

주변 에지(43)는, 케이싱(5)의 상부 또는 하부 플레이트(15)에 고정 접합될 수 있는 평탄한 연결부를 형성하기 위하여, 상부 또는 하부 플레이트(15)에 대향하는 실질적으로 평탄한 면을 가질 수도 있다.

도 1a 및 도 1b에 도시된 실시예에 따르면, 수집기 플레이트(37)는, 한편으로는 상부 폐쇄 플레이트(15)에 대해, 그리고 다른 한편으로는 하부 폐쇄 플레이트(15)에 대해 고정되도록 의도되는, 두 개의 대향하는 융기된 에지(43)를 갖는다.

도시된 실시예에 따르면, 수집기(9)는, 제 2 유체(이 예에서는 글리콜 워터)의 유입구 수집 탱크 및 배출구 수집 탱크를 형성하기 위해서 파이프(39)와 각각 연관되고 수집기 플레이트(37)에 고정되는, 두 개의 유체-밀폐 커버(fluid-tight cover)(41)를 포함한다.

그 고정은, 예를 들어, 납땜에 의해 얻어진다. 커버(41)는 또한 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조될 수도 있다.

그 목적을 위해, 커버(41)는 수집기 플레이트(37)의 적어도 한 개의 상응하는 연결부(47)와 협동하는 주변 고정 에지(peripheral fixing edge)(45)를 갖고, 이는 도 2에서 더 잘 보여질 수 있다.

따라서 수집기 플레이트의 연결부(47)는 수집기(9)의 연관된 커버(41)에 고정 접합될 수 있다.

도 1a, 1b를 참조하면, 수집기 플레이트(37)는 수집기 플레이트(37)의 단부에서 그리고 수집기 플레이트(37)의 융기된 주변 에지(43)에 인접하여 두 개의 연결부(47)를 갖는다.

연결부(47)는 커버(41)에 고정 접합될 수 있는 평탄한 연결부를 형성하기 위하여 수집기(9)에 대향하는 실질적으로 평탄한 면을 가질 수도 있다.

커버(41)의 상응하는 주변 고정 에지(45)는 실질적으로 90°로 스스로 접힐 수도 있다.

게다가, 커버(41)의 융기된 에지(45)는 수집기 플레이트(37)의 연결부(47)(이 예에서는 실질적으로 평탄함)에 대해 접촉하게 이동하도록 배치된다.

커버(41)의 그 융기된 고정 에지(45)는 수집기 플레이트(37)에 고정 접합되도록 의도된 평탄한 면(49)을 가질 수도 있다.

특히, 수집기 플레이트(37)와 커버(41) 사이의 고정이 거의 평탄한 방식으로 달성되도록, 수집기 플레이트(37)의 연결부(47)와 커버(들)(41)의 상응하는 에지(45)는 각각 평탄한 면을 갖는다.

커버(41)와 수집기 플레이트(37) 사이의 평탄한 협동 구역은 도 2에서 점선(dashes)으로 둘러싸인다. 납땜에 의한 조립의 경우, 납땜 플랫(soldering flat)이라고 또한 언급될 수도 있다.

게다가, 수집기 플레이트(37)는 개구부(53, 53')(도 2 및 3 참조)를 갖는 오픈워크 중앙부(openwork central portion)(51)를 갖는다. 중앙부(51)는 실질적으로 평탄할 수도 있다.

서술된 실시예에 따르면, 수집기 플레이트(37)는 실질적으로 평탄한 중앙부(51)와, 수집기 플레이트(37) 단면이 실질적으로 U자 형상이 되도록 실질적으로 90°로 융기된 두 개의 주변 에지(43)를 갖고, 융기된 에지(43)는 “U”자의 두 개의 부재를 형성한다.

플레이트(11)는, 글리콜 워터와 같은 제 2 유체의 제 2 유동 채널(12b)이 수집기 플레이트(37)의 개구부(53, 53') 안으로 개방되도록 배치된다. 단 두 개의 조립된 플레이트(11)만이 도 2에서 도시된다.

도 3을 참조하면, 수집기 플레이트(37)는, 예를 들어, 개구부(53, 53')의 제 1 컬럼(column)과 개구부(53, 53')의 제 2 컬럼을 갖는다. 개구부(53, 53')의 컬럼은 글리콜 워터와 같은 제 2 유체의 유입구 또는 배출구 수집 탱크의 경계를 정하는 관련 커버(41)와 연통하도록 배치된다.

게다가, 수집기 플레이트(37)의 개구부(53, 53')는 상이한 깊이를 갖는다. 이는 수집기 플레이트(37)가 제 1 깊이(h)를 갖는 제 1 개구부(53)와, 제 1 깊이(h)와 상이한 제 2 깊이(h')를 갖는 적어도 한 개의 제 2 개구부(53')를 포함할 수도 있기 때문이다.

특히, 제 2 개구부(53')는 제 1 깊이(h)보다 얕은 제 2 깊이(h')를 갖는다.

제 1 개구부(53)의 제 1 깊이(h)는 열 교환기 분야에서 수집 플레이트(37)를 위한 구조적 기준에 부합할 수도 있다.

그러한 깊이 축소는 도 2에서 점선으로 둘러싸인 협동 구역 부근에서, 수집기 플레이트(37)와 커버(41) 사이의 납땜을 위한 기존의 해결책에 비하여 더 큰, 수집기 플레이트(37)의 연결부(47)가 얻어지게 한다.

따라서 수집기 플레이트(37)의 적어도 한 개의 개구부(53')의 축소는 수집기 플레이트(37) 상의 수집기(9), 특히 커버(41)의 조립을 개선하게 한다. 이로 인해 납땜 강도는 향상된다.

바람직한 실시예에 따르면, 제 1 개구부(53)와 제 2 개구부(53') 사이의 깊이의 차이는 적어도 0.2mm이다. 그 값은 열 교환기의 분야에서 수집기 플레이트(37)의 공차에 부합한다.

예시적인 실시예로서, 제 1 개구부(53)는, 예를 들어, 4mm 정도의 제 1 깊이(h)를 갖고, 제 2 개구부(53')는, 예를 들어, 3.5mm 정도의 제 2 깊이(h')를 갖는다.

출원인은 이러한 깊이의 차이가 열 교환기(1)의 효율성에 영향을 미치지 않음을 규명했다. 이는 열 교환기(1)의 효율성이 특히 전하의 손실(a loss of charge) 및 유동의 분배 면에서 약화되지 않기 때문이다. 그 목적을 위해, 깊이의 차이는 상한 값(upper limit)보다 커서는 안 된다. 상한 값이, 예를 들어, 열 교환기의 수집기 플레이트의 분야에서 기준에 부응하는 제 1 깊이(h)의 절반 정도가 되도록 제공하는 것이 가능하다.

게다가, 다른 개구부(53)와 상이한 깊이(h')를 갖는 단일의 개구부(53')를 제공하는 것이 가능하다.

그 개구부(53')는 수집기 플레이트(37)의 단부에 또는 수집기 플레이트(37)의 중앙에 똑같이 잘 배치될 수도 있다.

깊이(h')를 갖는 한 개 이상의 개구부(53')를 제공하는 것 또한 가능하다. 예시로서, 수집기(9)의 유입구 파이프(39) 및 배출구 파이프(39)와 각각 연통하는 두 개의 개구부(53')를 나란히 제공하는 것이 가능하다. 물론, 변형예로서, 제 1 깊이(h)를 갖는 제 1 개구부(53)와 제 2 깊이(h')를 갖는 제 2 개구부(53')를 구비한 두 개의 개구부를 나란히 갖는 것이 가능하다.

도 3에서 도시된 실시예에 따르면, 수집기 플레이트(37)의 상부 및 하부 단부 개구부(53')는 수집기 플레이트(37)의 남은 부분 내의 제 1 개구부(53)의 깊이(h)보다 얕은 제 2 깊이(h')를 갖는 제 2 개구부(53')이다.

게다가, 플레이트(11)는, 예를 들어 납땜에 의해, 수집기 플레이트(37) 상에 조립된다. 플레이트(11)와 수집기 플레이트(37) 사이의 조립 구역은 도 2에서 점(dots)에 의해 둘러싸인다.

그 목적을 위해, 플레이트(11)는 각각 수집기 플레이트(37) 상에 조립될 수 있는 융기된 단부 에지(55)를 갖는다.

융기된 단부 에지(55)는, 도시된 실시예에 따르면, 실질적으로 90°로 접힌다.

도 2를 참조하면, 제 2 유체(이 예에서는 글리콜 워터)를 위한 제 2 유동 채널(12b)을 규정하는 한 쌍의 플레이트(11)의 단부 에지(55)는 두 개의 대향하는 방향으로 지향된다. 도 2에서, 플레이트(11)의 단부 에지(55)가 인접한 제 1 유체를 위한 제 1 유동 채널(12a)을 향하여 지향된다는 점에 주의해야 한다. 다시 말해, 도 2를 참조하면 단부 에지(55)는 상향으로 또는 하향으로 지향된다.

따라서 그러한 단부 에지(55)는 수집기 플레이트(37), 예를 들어 수집기 플레이트(37)의 개구부(53 또는 53')의 에지와의 협동면(cooperation surface)을 규정한다.

게다가, 플레이트(11)의 단부 에지(55)는 수집기 플레이트(37)에 고정 접합될 수 있는 평탄한 연결부를 형성하도록 실질적으로 평탄할 수도 있다.

도 2에서 도시된 실시예에 따르면, 플레이트(11)의 단부 에지(55)는 평탄하고, 수집기 플레이트(37)의 개구부(53 또는 53')의 에지 둘레로 이동하도록 배치된다.

이 구성으로, 수집기 플레이트(37)의 개구부(53, 53') 둘레로 플랜지를 제공할 필요가 없다.

이 방식으로, 도 2에서 도시된 실시예에 따르면, 수집기 플레이트(37)의 한 쪽 및 다른 쪽에는, 한편으로는 수집기(9)의 평탄한 에지(45)가, 다른 한편으로는 플레이트(11)의 평탄한 단부 에지(55)가 있다.

따라서, 플레이트들(11), 그리고 적용 가능 하다면 파형의 개재 부재(13), 수집기(9), 수집기 플레이트(37), 및 케이싱(5)에 의해 형성된 조립체가 납땜될 수도 있다.

따라서, 다양한 깊이를 갖는 개구부(53, 53')를 갖는 수집기 플레이트(37)와 함께 전술된 수집기(9)를 포함하는 이러한 열 교환기(1)가, 수집기의 커버(41)와 수집기 플레이트(37) 사이의 납땜 구역을 증가하게 하고, 이로써 열 교환기(1)의 효율성은 유지한 채 납땜 강도를 개선하는 것이 이해될 수도 있다. 이는 연결부(47)가 동일한 깊이의 개구부를 갖는 수집기 플레이트(37)에 관하여 증가될 수도 있고, 수집기 플레이트(37)의 크기가, 예를 들어, 열 교환기의 분야에서의 기준에 따라 정의될 수도 있기 때문이다.

게다가, 커버(41)와 수집기 플레이트(37) 사이를 평탄하게 연결하면, 커버(41)와 수집기 플레이트(37) 사이에 신뢰할 수 있는 유체-밀폐 연결이 얻어진다.

마지막으로, 연결부(47)의 결과로서, 커버(41)와 수집기 플레이트(37) 사이의 연결이 수집기 플레이트(37)의 개구부(53, 53') 부근에서 이뤄질 수도 있고, 이 개구부(53, 53')는 어떠한 플랜지도 갖지 않으며, 이는 커버(41)와 수집기 플레이트(37) 사이의 납땜 구역을 증가하는데 또한 기여한다.

Claims (10)

1. 적어도 제 1 유체와 제 2 유체 사이의 열 교환 번들(3), 상기 번들(3)의 수용 케이싱(5), 및 제 2 유체를 위한 수집기(9)를 포함하는 자동차용 열 교환기로서,
   - 상기 열 교환 번들(3)은 제 1 유체의 제 1 유동 채널(12a) 및 제 2 유체의 제 2 유동 채널(12b)을 포함하고,
   - 상기 제 2 유체를 위한 수집기(9)는
   상기 제 2 유체의 제 2 유동 채널(12b)이 개방되는 개구부(53, 53')를 갖는 수집기 플레이트(37) 및
   상기 제 2 유체를 위한 상기 수집기(9)의 적어도 한 개의 페쇄 커버(41)를 포함하는
   자동차용 열 교환기에 있어서,
   - 상기 수집기(9)의 적어도 한 개의 상기 폐쇄 커버(41)는 적어도 한 개의 융기된 에지(45)를 갖고, 상기 수집기 플레이트는 상응하는 평탄한 연결부(47)를 갖고, 상기 평탄한 연결부(47)는 상기 수집기 플레이트(37)의 적어도 한 개의 상기 주변 에지에 인접하며,
   - 상기 수집기 플레이트(37)는 제 1 깊이(h)를 갖는 사전 규정된 수의 제 1 개구부(53)와, 상기 제 1 깊이(h)와 상이한 제 2 깊이(h')를 갖는 적어도 한 개의 제 2 개구부(53')를 갖는 것을 특징으로 하는
   자동차용 열 교환기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 깊이(h')가 상기 제 1 깊이(h')보다 얕은
   자동차용 열 교환기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 수집기 플레이트(37)가, 나란히 배치되는 적어도 두 개의 상기 제 2 개구부(53')를 갖는
   자동차용 열 교환기.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 한 개의 상기 제 2 개구부(53')가 상기 수집기 플레이트(37)의 단부에 배치되는
   자동차용 열 교환기.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 수집기(9)의 적어도 한 개의 폐쇄 커버(41)의 상응하는 상기 융기된 에지(45)가 상기 평탄한 연결부(47)와 협동하는 실질적으로 평탄한 면(49)을 갖는
   자동차용 열 교환기.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 케이싱(5)이 적어도 두 개의 측벽(17, 31, 33; 37)과 적어도 두 개의 상부 및 하부 폐쇄 벽(15)을 갖고, 상기 수집기 플레이트(37)는 상기 케이싱(5)의 측벽을 형성하는
   자동차용 열 교환기.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 수집기 플레이트(37)가, 상기 연결부(47)에 인접하고 상기 케이싱(5)의 폐쇄 벽(15)과 협동하는 적어도 한 개의 융기된 주변 에지(43)를 갖는
   자동차용 열 교환기.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 수집기 플레이트(37)의 융기된 주변 에지(43)가 상기 케이싱(5)의 폐쇄 벽(15)의 실질적으로 평탄한 면과 협동하는 실질적으로 평탄한 면을 갖는
   자동차용 열 교환기.
9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
   상기 케이싱(5)의 측벽(17; 31) 상에 형성되는, 상기 제 1 유체를 위한 수집 탱크(7)를 포함하는
   자동차용 열 교환기.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 교환 번들(3)이, 각각, 상기 수집기 플레이트(37)의 개구부(53, 53')의 에지에 고정되는 융기된 단부 에지(55)를 갖는 플레이트(11)의 적층체를 포함하는
    자동차용 열 교환기.

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