KR20160018432A - 통합된 잡음 억제를 이용하는 열 교환기 - Google Patents

통합된 잡음 억제를 이용하는 열 교환기 Download PDF

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Abstract

열 교환기 내에서 잡음을 수동적으로 억제하는 방법은, 미리 선택된 세트의 음파들이 미리 선택된 음파 이동 거리들을 이동할 때 음파들의 상쇄적 간섭을 야기하도록 열 교환기 내의 복수의 표면들 사이에 형성되는 복수의 음파 이동 거리들을 미리 선택하는 단계, 및 복수의 표면들 사이에 형성되는 미리 선택된 복수의 음파 이동 거리들이 열 교환기 내에 형성되도록 열 교환기를 어셈블리하는 단계를 포함한다.

Description

통합된 잡음 억제를 이용하는 열 교환기{HEAT EXCHANGER WITH INTEGRATED NOISE SUPPRESSION}
[0001] 본 출원은 2014년 8월 8일자 제출된 미국 가특허출원 일련번호 제62/034,941호에 대한 우선권을 주장하며, 이 출원의 전체 개시가 이로써 인용에 의해 본 명세서에 포함된다.
[0002] 본 발명은 열 교환기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 수동적 잡음 억제 피처들을 포함하는 열 교환기에 관한 것이다.
[0003] 최신 스파크 점화 및 디젤 내부 연소 엔진들은 터보 과급기들을 이용하여 성능 및 효율을 개선한다. 터보 과급기는 공기의 흐름을 압축하여, 공기가 상승된 온도 및 압력을 갖게 한다. 그러나 냉각기 공기가 상승된 밀도를 가질 것이므로, 엔진에 들어가는 공기가 터보 과급기를 빠져나간 후 냉각됨으로써, 엔진의 효율을 개선하는 것이 바람직하다. 따라서 일반적으로, 터보 과급기를 포함하는 시스템은 또한 터보 과급기에 의해 압축되었던 공기의 흐름을 냉각시키도록 터보 과급기의 다운스트림에 배치된 과급 공기 냉각기(CAC: charge air cooler) 또는 수냉식 과급 공기 냉각기(WCAC: water cooled charge air cooler)와 같은 열 교환기를 포함할 것이다. 공기의 냉각은 또한 시한 스파크 점화 이전의 공기 및 연료의 전단 폭발 위험을 없앨 수 있다.
[0004] 대부분의 과급 공기 냉각기들은 복수의 열 교환기 통로들을 통해 공기 흐름을 분포시키는 입구 탱크를 포함한다. 냉각제 역할을 하는 제 2 유체가 복수의 열 교환기 통로들로 흐르고 이를 통해 흐르는 공기로부터 열을 제거한다. 다음에 공기는 복수의 열 교환기 통로들을 빠져나와 출구 탱크로 들어간다. 출구 탱크는 공기 흐름이 엔진의 유입구 영역에 들어가기 전에 과급 공기 냉각기를 빠져나가게 하는 출구를 포함한다.
[0005] 과급 공기 냉각기와 연관된 한 가지 문제는 과급 공기 냉각기를 통해 흐르는 공기의 흐름에 따라 이동하는 바람직하지 않은 음향 주파수들 및 진폭들의 발생이다. 이러한 바람직하지 않은 음향 주파수들 및 진폭들이 시스템을 통해 전파하여 과급 공기 냉각기를 가진 차량의 승객에게 들릴 수 있다. 이러한 음향들은 승객에게 성가시고 심지어는 괴롭힐 수 있다.
[0006] 따라서 열 교환기 내에 통합된 수동적 잡음 억제 시스템을 제공함으로써 바람직하지 않은 음향 주파수들 및 진폭들의 발생을 방지하는 터보 과급 시스템에 사용하기 위한 열 교환기를 제시하는 것이 바람직할 것이다.
[0007] 본 발명과 호환할 수 있고 이에 적응되게, 내부에 수동적 잡음 억제 시스템이 통합된 열 교환기가 놀랍게도 발견되었다.
[0008] 본 발명의 일 실시예에서, 열 교환기는 속이 빈 내부를 가진 입구 탱크, 입구 탱크의 속이 빈 내부와 유체 연통하는 입구 도관, 속이 빈 내부를 가진 출구 탱크, 입구 탱크와 출구 탱크 사이로 연장하는 열 교환기 통로, 및 입구 탱크, 출구 탱크 및 열 교환기 통로 중 적어도 하나에 통합된 음향 억제 구조를 포함한다. 음향 억제 구조는 열 교환기 내에 존재하는 미리 선택된 세트의 음파들을 수동적으로 억제하도록 구성된다.
[0009] 열 교환기 내에서 잡음을 수동적으로 억제하는 방법이 또한 개시된다. 이 방법은 미리 선택된 세트의 음파들이 미리 선택된 음파 이동 거리들을 이동할 때 음파들의 상쇄 간섭을 야기하도록 열 교환기 내의 복수의 표면들 사이에 형성되는 복수의 음파 이동 거리들을 미리 선택하는 단계; 및 복수의 표면들 사이에 형성되는 미리 선택된 복수의 음파 이동 거리들이 열 교환기 내에 형성되도록 열 교환기를 어셈블리하는 단계를 포함한다.
[0010] 첨부 도면들을 참고로 고려될 때 본 발명의 선호되는 실시예의 아래의 상세한 설명의 일독으로부터 상기는 물론, 본 발명의 다른 과제들 및 이점들도 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 쉽게 명백해질 것이다.
[0011] 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열 교환기의 입단면도이다.
[0012] 도 2는 다공 플레이트를 가진 도 1에 예시된 열 교환기의 입구 탱크의 단편적인 입단면도이다.
[0013] 도 3은 복수의 도관들이 관통하여 연장하는 플레이트를 갖는 도 1에 예시된 열 교환기의 입구 탱크의 단편적인 입단면도이다.
[0014] 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제 1 흡음 피처를 갖는 열 교환기의 입구 탱크의 단편적인 입단면도이다.
[0015] 도 5는 제 2 흡음 피처를 갖는 도 4에 예시된 입구 탱크의 단편적인 입단면도이다.
[0016] 도 6은 제 3 흡음 피처를 갖는 도 4에 예시된 입구 탱크의 단편적인 입단면도이다.
[0017] 도 7은 제 4 흡음 피처를 갖는 도 4에 예시된 입구 탱크의 단편적인 입단면도이다.
[0018] 아래 상세한 설명 및 첨부 도면들은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하고 예시한다. 설명과 도면들은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 제작 및 사용할 수 있게 하는 역할을 하며, 어떤 식으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 의도되는 것은 아니다. 개시되는 방법들에 관해, 제시되는 단계들은 본래 예시적이며, 따라서 단계들의 순서가 필수적이거나 중요한 것은 아니다.
[0019] 도 1은 본 발명의 실시예에 따라 수동적 음향 억제 구조가 내부에 통합된 열 교환기(10)를 나타낸다. 열 교환기(10)는 입구 탱크(20), 출구 탱크(30), 및 입구 탱크(20)에서부터 출구 탱크(30)까지 세로 방향으로 연장하는 복수의 열 교환기 통로들(40)을 포함한다. 도면들에는 4개의 열 교환기 통로들(40)이 도시되지만, 원하는 대로 더 많은 또는 더 적은 수의 열 교환기 통로들(40)이 사용될 수 있다고 이해된다. 입구 탱크(20)는 그 안에서 제 1 유체를 받아들여 제 1 유체를 열 교환기 통로들(40) 각각으로 분포시키는 흡입 매니폴드의 역할을 한다. 출구 탱크(30)는 제 1 유체가 열 교환기(10)를 빠져나가기 전에 복수의 열 교환기 통로들(40)로부터 제 1 유체를 모아 재결합하기 위한 배출 매니폴드의 역할을 한다. 열 교환기 통로들(40) 각각은, 각각의 열 교환기 통로들(40)의 세로 축에 수직인 방향으로 간격을 두면서 열 교환기 통로들(40) 중 인접한 열 교환기 통로에 실질적으로 평행하게 연장할 수 있다. 이에 따라, 복수의 열 교환기 통로들(40)은 적층형 어레이로 형성될 수 있으며, 여기서 어레이의 각각의 행은 열 교환기 통로들(40) 중 하나 이상을 포함한다. 즉, 도면들에는 수직으로 적층되는 것으로 도시되지만, 열 교환기 통로들은 원하는 대로, 수평으로 적층되거나, 수평과 수직 모두로 적층되거나, 아니면 다른 패턴들 또는 구성들을 가질 수 있다고 이해된다. 입구 탱크(20)와 출구 탱크(30)는 각각, 각각의 열 교환기 통로들(40)의 세로 축에 수직인 방향에서 세로 방향으로 연장한다.
[0020] 열 교환기(10)는 자동차의 터보 과급기 시스템과 함께 사용될 수 있다. 이에 따라, 제 1 유체는 자동차의 엔진 내에서 사용하기 위해 자동차의 터보 과급기에서 터보 과급된 공기일 수 있다. 그러나 본 명세서에서 개시되는 구조들 및 방법들은 열 교환 구조 내에서 잡음 억제가 바람직한 임의의 적당한 애플리케이션에서의 사용을 위해 적응될 수 있다.
[0021] 열 교환기(10)의 수동적 음향 억제 구조는 열 교환기(10) 내에서 복수의 미리 선택된 음파 이동 거리들만큼 서로 간격을 두고 떨어져 형성된 복수의 표면들로 구성되며, 이로써 열 교환기(10)를 통해 이동하는 음파들의 미리 선택된 범위의 적어도 일부분의 상쇄 간섭을 일으킨다. 입구 탱크(20), 출구 탱크(30), 및 각각의 열 교환기 통로들(40) 중 적어도 하나에 복수의 표면들이 형성될 수 있다. 복수의 음향 이동 거리들은 아래에서 더 상세히 설명된다.
[0022] 입구 탱크(20)는 내부 폭(D1)을 갖고, 출구 탱크(30)는 내부 폭(D2)을 가지며, 열 교환기 통로들(40) 각각은 길이(D3)를 갖는다. 폭(D1)은 입구 탱크(20)의 제 1 내벽(21)에서부터 입구 탱크(20)의 제 2 내벽(22)까지 측정된 거리이다. 입구 탱크(20)의 제 1 내벽(21)은 입구 탱크(20)의 유체 입구(25) 가까이에 형성되고, 제 2 내벽(22)은 제 1 내벽(21) 맞은 편에 배열되어 열 교환기 통로들(40) 각각의 입구(41) 가까이에 형성된다. 일부 실시예들에서, 제 2 내벽(22)은 열 교환기 통로들(40) 각각의 입구(41)를 수용하도록 구성된 헤더 플레이트(23)를 일부를 형성한다. 헤더 플레이트(23)는 비-한정적인 예들로서, 용접, 경납땜, 크림핑 또는 조임 나사들의 사용을 포함하는 임의의 적당한 결합 수단에 의해 입구 탱크(20)의 나머지에 결합될 수 있다. 입구 탱크(20)의 제 1 내벽(21)과 제 2 내벽(22)은 실질적으로 서로 평행하게 배열될 수 있지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 구성들이 사용될 수도 있다. 폭(D2)은 출구 탱크(30)의 제 1 내벽(31)에서부터 출구 탱크(30)의 제 2 내벽(32)까지 측정된 거리이다. 출구 탱크(30)의 제 1 내벽(31)은 출구 탱크(30)의 유체 출구(35) 가까이에 형성되고, 제 2 내벽(32)은 제 1 내벽(31) 맞은 편에 배열되어 열 교환기 통로들(40) 각각의 출구(42) 가까이에 형성된다. 일부 실시예들에서, 제 2 내벽(32)은 열 교환기 통로들(40) 각각의 출구(42)를 수용하도록 구성된 헤더 플레이트(33)를 일부를 형성한다. 헤더 플레이트(33)는 비-한정적인 예들로서, 용접, 경납땜, 크림핑 또는 조임 나사들의 사용을 포함하는 임의의 적당한 결합 수단에 의해 출구 탱크(30)의 나머지에 결합될 수 있다. 출구 탱크(30)의 제 1 내벽(31)과 제 2 내벽(32)은 실질적으로 서로 평행하게 배열될 수 있지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 구성들이 사용될 수도 있다. 길이(D3)는 열 교환기 통로들(40) 각각의 입구(41)에서부터 이들의 대응하는 출구(42)까지 측정된 거리이다.
[0023] 입구 탱크(20)는 제 1 내벽(21), 제 2 내벽(22), 유체 입구(25), 그리고 열 교환기 통로들(40) 각각의 입구(41) 사이의 관계를 유지하면서 임의의 적당한 형상 및 구성을 가질 수 있다. 마찬가지로, 출구 탱크(30)는 제 1 내벽(31), 제 2 내벽(32), 유체 출구(35), 그리고 열 교환기 통로들(40) 각각의 출구(42) 사이의 관계를 유지하면서 임의의 적당한 형상 및 구성을 가질 수 있다. 예컨대, 입구 탱크(20)와 출구 탱크(30) 중 어느 하나는 비-한정적인 예들로서, 실질적으로 원통형 부분들, 직육면체 부분들, 테이퍼 부분들 및 곡선 표면들을 포함할 수 있다. 추가로, 열 교환기 통로들(40)은 해당 기술분야에 공지된 임의의 형태의 열 교환기 통로들(40)일 수도 있다. 열 교환기 통로들(40)은 예컨대, 알루미늄 시트로 형성된 종래의 평판관 통로들일 수도 있고 또는 열 교환기 통로들(40)은 다중 포트 압출관들일 수도 있다. 그러나 열 교환기 통로들(40)은 열 교환기 통로들(40)이 입구 탱크(20)를 출구 탱크(30)에 연결하고 길이(D3)를 유지하는 한, 비-한정적인 예들로서, 원형, 타원, 직사각형, 곡선이거나, 또는 단일 열 교환기 통로(40)에 포함된 (도시되지 않은) 다수의 유동 채널들을 포함하도록 분할된 단면을 갖는 것을 포함하여, 임의의 적당한 크기, 형상 및 구성을 가질 수도 있다.
[0024] 유체 입구(25)는 도관(27)의 끝에 형성되며, 입구 탱크(20)의 제 1 내벽(21)을 지나 거리(D4)까지 연장할 수 있다. 도관(27)은 입구 탱크(20)의 나머지와 일체형으로 형성될 수도 있고 또는 도관(27)은 개별적으로 형성되어, 비-한정적인 예들로서, 용접, 경납땜, 크림핑 또는 조임 나사들의 사용을 포함하는 임의의 적당한 결합 수단을 사용해 입구 탱크(20)의 나머지에 결합될 수도 있다. 열 교환기 통로들(40) 각각의 입구(41)는 입구 탱크(20)의 제 2 내벽(22)을 지나 거리(D5)까지 연장할 수 있다.
[0025] 유체 출구(35)는 도관(37)의 끝에 형성되며, 출구 탱크(30)의 제 1 내벽(31)을 지나 거리(D6)까지 연장할 수 있다. 도관(37)은 출구 탱크(30)의 나머지와 일체형으로 형성될 수도 있고 또는 도관(37)은 개별적으로 형성되어, 비-한정적인 예들로서, 용접, 경납땜, 크림핑 또는 조임 나사들의 사용을 포함하는 임의의 적당한 결합 수단을 사용해 출구 탱크(30)의 나머지에 결합될 수도 있다. 열 교환기 통로들(40) 각각의 출구(42)는 출구 탱크(30)의 제 2 내벽(32)을 지나 거리(D7)까지 연장할 수 있다.
[0026] 치수들(D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7)은 모두, 열 교환기(10) 내에서 상쇄적으로 그리고 보강적으로(constructively) 간섭할 수 있는 음향의 주파수 및 진폭의 결정에 중요한, 열 교환기(10) 내에서의 음향 이동 경로 거리들로서 식별된 치수들을 나타낸다. 이에 따라, 열 교환기(10)를 통해 제 1 유체를 거쳐 전달되는 음향 주파수들 및 진폭들을 수동적으로 억제하는 한 가지 방법은 열 교환기(10)를 원하는 구성으로 "튜닝"하도록 치수들(D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7) 중 하나 이상을 변경하는 것에 의한다. 튜닝은 입사 및 반사 음파들이 열 교환기(10)의 특정 영역들로, 그 영역들을 거쳐, 또는 그 영역들 밖으로 이동하는 임의의 거리들을 변경함으로써 이루어진다. 이에 따라, 치수들(D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7)은 억제가 필요할 수도 있는 미리 결정된 주파수를 갖는 임의의 음향의 진폭을 감소시키는 상쇄 간섭을 열 교환기(10) 내에서 야기하도록 선택될 수 있다. 대안으로, 치수들(D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7)은 원하는 대로, 미리 결정된 주파수를 갖는 임의의 음향의 진폭을 보강 간섭에 의해 증폭하도록 선택될 수 있다.
[0027] 열 교환기(10)는 치수들(D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7)의 임의의 결합을 변경함으로써 이를 통해 흐르는 음파들의 특정 주파수들 또는 주파수들의 범위들의 진폭을 감소시키도록 튜닝될 수도 있다. 일부 실시예들에서는, 열 교환기(10)를 튜닝하기 위해 치수들(D1, D2, D3)만이 변경되는 한편, 다른 실시예들에서는 원하는 대로, 입구 탱크(20)(D1, D4, D5)와 출구 탱크(30)(D2, D6, D7) 중 단 하나 또는 둘 다의 치수들을 변경함으로써 튜닝이 이루어질 수도 있다. 동일한 시스템에서 다수의 열 교환기들(10)이 직렬로 사용된다면, 열 교환기들 중 단 하나만이 튜닝되어야 하는 경우에 나머지 열 교환기들(10) 중 가장 먼 업스트림에 배치된 열 교환기(10)를 튜닝하는 것이 유리할 수 있다. 특정 주파수에 대해 튜닝된 임의의 열 교환기(10)를 억제되도록 의도된 잡음을 야기하는 컴포넌트에 가까운 그리고 다운스트림의 위치에 배치하는 것이 또한 유리할 수도 있다. 예컨대, 열 교환기(10)는 터보 과급기 내에 형성된 임의의 바람직하지 않은 음향 주파수들의 전파를 없애도록 터보 과급기의 다운스트림 바로 옆에 배치될 수도 있다.
[0028] 사용시, 제 1 유체가 도관(27) 및 유체 입구(25)를 통해 열 교환기(10)에 들어가고, 유체 출구(35) 및 도관(37)을 통해 열 교환기(10)를 빠져나가기 전에 입구 탱크(20), 복수의 열 교환기 통로들(40) 및 출구 탱크(30)를 통해 흐른다. 제 1 유체는 열 교환기 통로들(40)의 외부 표면 위에 흐르는 제 2 유체와 열 에너지를 교환한다. 과급 공기 냉각기의 경우, 제 2 유체는 제 1 유체(공기)가 엔진의 유입구 영역에 들어가기 전에 제 1 유체를 냉각시키기 위한 냉각제 역할을 한다. 제 1 유체가 열 교환기(10)에 들어갈 때, 열 교환기(10)의 업스트림에서 형성된 음파들이 또한 열 교환기(10)에 들어갈 수 있다. 음파들은 열 교환기(10)의 내부를 형성하는 표면들 중 임의의 표면과 부딪힘으로써, 음파들의 적어도 일부가 내부 표면들을 산란시켜 내부 표면들과 부딪히기 전에 음파들이 이동하고 있었던 방향에 대해 반대 방향 또는 가로 방향으로 진행하게 할 수 있다. 이에 따라, 음파들의 적어도 일부는 반대 방향으로 이동하는 다른 음파들과 부딪힐 것이다. 치수들(D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7)이 적절히 미리 선택되거나 또는 "튜닝"된다면, 음파들의 미리 정해진 주파수 또는 주파수들의 범위들은 음파들이 열 교환기(10)의 새로운 영역들에 들어가기 전에 거리들(D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7)을 이동할 때 상쇄적으로 간섭하게 될 수도 있다.
[0029] 이에 따라, 음파들 각각이 방향을 바꾸기 전에 미리 결정된 거리를 이동하도록 진행시킴으로써, 음파들 중 적어도 일부가 열 교환기(10) 내에 존재하는 다른 음파들과 위상이 어긋나게 되도록 음파 이동 거리들(D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7)이 미리 선택될 수 있다. 이로써 열 교환기(10)의 내부 내에서 서로 부딪히게 되는 위상이 다른 음파들의 발생은 음파들의 적어도 일부가 열 교환기(10) 내에서 이동하는 다른 음파들과 상쇄적으로 간섭하게 한다. 이에 따라, 미리 선택된 주파수들의 음파들은 음파들이 서로 부딪힐 때 상쇄 간섭으로 인해 진폭이 낮아질 수 있으며, 이는 결국 열 교환기(10)를 가진 차량의 승객실로 전파되는, 터보 과급기 시스템 내에서 형성되는 잡음들을 방지하는 데 있어 열 교환기(10)를 보조한다. 대안으로, 위에서 설명한 바와 같이, 열 교환기(10)는 또한 원하는 대로, 열 교환기(10)를 통해 전달되는 임의의 음파들의 보강 간섭을 감안하여 미리 선택된 주파수의 음파를 증폭하도록 미리 선택되는 치수들(D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7)을 갖게 선택될 수도 있다.
[0030] 이제 도 2를 참조하면, 입구 탱크(20) 내에 다공 플레이트(50)가 배치되는 열 교환기(10)가 도시된다. 다공 플레이트(50)는 입구 탱크(20)를 통하는 공기 흐름의 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 연장할 수 있으며, 유체 입구(25)와 복수의 열 교환기 통로들(40) 사이에 배치될 수 있다. 다공 플레이트(50)는 입구 탱크(20) 내부의 전체 단면을 커버하여, 다공 플레이트(50)의 둘레를 중심으로 다공 플레이트(50)가 입구 탱크(20)의 내부에 접하게 할 수 있다. 다공 플레이트(50)는 그 내부에 형성된 천공들(51)의 어레이를 포함하며, 여기서 천공들(51)은 유체 입구(25)와 열 교환기 통로들(40) 사이에 유체 연통을 제공한다. 천공들(51)의 크기, 형상, 개수 및 배열은, 열 교환기(10)를 통해 흐르는 공기의 압력 강하를 최소화하는 것을 포함하여, 열 교환기(10)가 확실히 바람직한 음향 억제 및 공기 흐름 특성들을 갖게 하도록 선택될 수 있다. 천공들(51)은 다공 플레이트(50)의 2차원 표면을 커버하도록 적어도 2개의 수직 방향들로 연장하는 어레이로 형성될 수 있다. 예를 들어, 천공들(51)은 직선 행들과 열들을 포함하는 그리드 패턴으로 다공 플레이트(50)에 형성될 수도 있고 또는 천공들(51)은 원하는 대로, 교대로 오프셋되는 배열로 형성될 수도 있다.
[0031] 다공 플레이트(50)는 입구 탱크(20) 내에서 입구 탱크(20)의 제 1 내벽(21)과 제 2 내벽(22) 각각으로부터 미리 선택된 거리에 배치될 수 있다. 다공 플레이트는 도 2에서 제 1 내벽(21)으로부터의 거리(D8)에 배치되는 한편, 또한 제 2 내벽(22)으로부터의 거리(D9)에 배치되는 것으로 도시된다. 다공 플레이트(50)는 또한 원한다면, 제 1 내벽(21)과 제 2 내벽(22)에 평행한 배열로 배치될 수도 있다.
[0032] 입구 탱크(20) 내의 다공 플레이트(50)는 입구 탱크(20) 내에서 음파들이 편향되어, 입구 탱크(20)의 음향 억제 특성들이 다공 플레이트(50)가 없는 입구 탱크(20)의 음향 억제 특성과 달라지게 할 수 있는 추가 표면들을 제공한다. 다공 플레이트(50)와 내벽들(21, 22) 사이에서 음파들 각각이 산란하는 거리를 변경하도록 입구 탱크(20) 내에서 다공 플레이트(50)의 위치를 변경함으로써 입구 탱크(20)의 음향 억제 특성들이 또한 변경될 수도 있다. 이에 따라, 거리들(D8, D9)은 내부에 다공 플레이트(50)가 배치된 열 교환기(10)에서 미리 결정된 주파수 또는 주파수들의 범위를 갖는 음파들과 상쇄적으로 또는 보강적으로 간섭하도록 변경될 수 있는, 치수들(D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7) 외에 추가 변수들이다.
[0033] 다공 플레이트(50)는 또한 원하는 대로, 열 교환기(10)의 출구 탱크(30) 내에서 비슷한 효과를 달성하도록 배치될 수도 있다고 이해되어야 한다. 입구 탱크(20)와 출구 탱크(30)는 형태 및 구성이 실질적으로 대칭이기 때문에, 다공 플레이트(50)에서부터 제 1 내벽(31)과 제 2 내벽(32) 각각까지 측정된 거리가 출구 탱크(30) 내에서 원하는 정도의 음향 간섭을 일으키도록 선택될 수 있는 식으로 다공 플레이트(50)가 출구 탱크(30) 내에 배치될 수 있다고 이해되어야 한다. 추가로, 열 교환기(10)는 원하는 대로, 입구 탱크(20)와 출구 탱크(30) 둘 다에 또는 출구 탱크(30)에만 배치되는 다공 플레이트들(50) 중 하나를 포함할 수 있다고 또한 이해되어야 한다.
[0034] 이제 도 3을 참조하면, 열 교환기(10)는 플레이트(60)를 관통하여 연장하는 플레이트 도관들(65)의 어레이를 포함하는 플레이트(60)를 갖는 것으로 도시된다. 플레이트(60)는 제 1 주 표면(61) 및 대향하게 배열된 제 2 주 표면(62)을 포함한다. 다공 플레이트(50)와 비슷한 방식으로, 플레이트(60)의 제 1 주 표면(61)은 제 1 내벽(21)과 거리(D8)만큼 간격을 두고 떨어질 수 있는 한편, 플레이트(60)의 제 2 주 표면(62)은 제 2 내벽(22)과 거리(D9)만큼 간격을 두고 떨어질 수 있다. 플레이트 도관들(65)은 유체 입구(25)와 열 교환기 통로들(40) 사이에 유체 연통을 제공한다. 플레이트(60)는 플레이트 도관들(65) 각각을 수용하기 위해 그 안에 형성된 복수의 천공들로 형성될 수 있으며, 여기서 플레이트 도관들(65)은 다음에 비-한정적인 예들로서, 용접 또는 경납땜을 포함하는 임의의 적당한 수단에 의해 플레이트(60)에 결합된다. 다른 실시예들에서, 플레이트(60)는 그 안에 일체형으로 형성된 플레이트 도관들(65)을 포함하도록 제조 프로세스에서 형성될 수도 있다. 이러한 경우들에, 플레이트(60)는 비-한정적인 예들로서, 몰딩 또는 스탬핑 프로세스에서 형성될 수도 있다. 플레이트(60)는 입구 탱크(20) 내부의 단면에 걸쳐 연장할 수도 있고 또는 입구 탱크(20) 내부의 단면 일부에만 걸쳐 연장할 수도 있다. 플레이트 도관들(65)의 크기, 형상, 개수 및 배열은, 열 교환기(10)를 통해 흐르는 공기의 압력 강하를 최소화하는 것을 포함하여, 열 교환기(10)가 확실히 바람직한 음향 억제 및 공기 흐름 특성들을 갖게 하도록 선택될 수 있다. 플레이트 도관들(65)은 플레이트(60)의 2차원 표면을 커버하도록 적어도 2개의 수직 방향들로 연장하는 어레이로 형성될 수 있다. 예를 들어, 플레이트 도관들(65)은 직선 행들과 열들을 포함하는 그리드 패턴으로 플레이트(60)에 형성될 수도 있고 또는 플레이트 도관들(65)은 원하는 대로, 교대로 오프셋되는 배열로 형성될 수도 있다. 플레이트 도관들(65)은 플레이트(60)의 어느 하나의 평평한 주 표면(61, 62) 너머까지 연장할 수도 있다. 플레이트 도관들(65) 각각의 입구(67)는 플레이트(60)의 제 1 주 표면(61)으로부터 거리(D10)만큼 연장할 수 있는 한편, 플레이트 도관들(65) 각각의 출구(68)는 플레이트(60)의 제 2 주 표면(62)으로부터 거리(D11)만큼 연장할 수 있다.
[0035] 내부에 플레이트 도관들(65)이 형성된 플레이트(60)의 추가는 다공 플레이트(50)보다 음파들이 산란할 수 있는 훨씬 더 많은 표면들을 추가한다. 이에 따라, 치수들(D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9, D10, D11) 중 임의의 치수는 미리 결정된 주파수 또는 주파수들의 범위를 갖는 음파들과 상쇄적으로 또는 보강적으로 간섭하도록 내부에 플레이트(60)가 배치된 열 교환기(10)를 튜닝하도록 미리 선택될 수 있다.
[0036] 플레이트(60)는 또한 원하는 대로, 열 교환기(10)의 출구 탱크(30) 내에서 비슷한 효과를 달성하도록 배치될 수도 있다고 이해되어야 한다. 입구 탱크(20)와 출구 탱크(30)는 형태 및 구성이 실질적으로 대칭이기 때문에, 플레이트(60)에서부터 제 1 내벽(31)과 제 2 내벽(32) 각각까지 측정된 거리가 출구 탱크(30) 내에서 원하는 정도의 음향 간섭을 일으키도록 선택될 수 있는 식으로 플레이트(60)가 출구 탱크(30) 내에 배치될 수 있다고 이해되어야 한다. 추가로, 열 교환기(10)는 원하는 대로, 입구 탱크(20)와 출구 탱크(30) 둘 다에 또는 출구 탱크(30)에만 배치되는 플레이트들(60) 중 하나를 포함할 수 있다고 또한 이해되어야 한다.
[0037] 이제 도 4 - 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열 교환기(110)가 개시된다. 열 교환기(110)는 추가로, 내부에 통합된 수동적 음향 억제 구조를 포함한다. 열 교환기(110)는 입구 탱크(120), 복수의 열 교환기 통로들(140) 및 (도시되지 않은) 출구 탱크를 포함하여, 열 교환기(10)와 실질적으로 비슷한 구조를 가질 수 있다. 도시되진 않았지만, 출구 탱크는 원하는 대로, 많은 점들에 있어 입구 탱크(120)에 대해 실질적으로 대칭일 수 있다고 이해되어야 한다.
[0038] 도 4는 열 교환기(110)의 입구 탱크(120)를 나타낸다. 입구 탱크(120)는 입구 탱크(120)의 속이 빈 내부(129)와의 유체 연통을 제공하는 입구 도관(127)을 포함한다. 입구 탱크(120)의 유체 입구(125)는 도관(127)의 끝에 형성되며, 입구 탱크(120)의 입구 도관(127)과 속이 빈 내부(129) 사이의 유체 연통을 제공한다. 입구 도관(127)은 유체 입구(125)가 속이 빈 내부(129) 안에 배치되고 입구 탱크(120)의 제 1 내벽(121)과 간격을 두고 떨어지도록 입구 탱크(120)의 속이 빈 내부(129)로 연장할 수 있다. 입구 도관(127)은 예를 들어, 원형 형상, 타원 형상, 또는 직사각형 형상을 포함하여 임의의 적당한 단면 형상을 가질 수 있다. 입구 도관(127)은 또한 원하는 대로 임의의 적당한 길이를 가질 수도 있다. 복수의 열 교환기 통로들(140)이 또한 입구 탱크(120)의 속이 빈 내부(129)로 연장한다. 열 교환기 통로들(140) 각각은 그 끝에 형성된 입구(141)를 포함하며, 여기서 입구들(141) 각각은 입구 탱크(120)의 속이 빈 내부(129)로 연장하며 입구 탱크(120)의 제 2 내벽(122)과 간격을 두고 떨어진다.
[0039] 입구 탱크(120)는 입구 도관(127) 내에 배치된 제 1 흡음 피처(150)를 더 포함하며, 여기서 제 1 흡음 피처(150)는 열 교환기(110)의 수동적 음향 억제 구조의 적어도 하나의 컴포넌트를 형성한다. 제 1 흡음 피처(150)는 그 둘레 전체를 따라 입구 도관(127)의 내부 표면(128)에 접할 수 있다. 예컨대, 입구 도관(127)의 형상이 원통형이라면, 제 1 흡음 피처(150) 또한 형상이 원통형일 수 있으며, 제 1 흡음 피처(150)의 바깥 지름이 입구 도관(127)의 안쪽 지름과 실질적으로 동일하여, 입구 도관(127)이 그 안에 제 1 흡음 피처(150)를 수용하게 할 수 있다.
[0040] 다른 실시예들에서, 제 1 흡음 피처(150)는 원하는 대로, 입구 도관(127) 길이의 일부분만을 커버하는 것 그리고 입구 도관(127)의 원주의 일부 둘레만으로 연장하는 것을 포함하여, 원하는 대로 입구 도관(127)의 미리 선택된 부분만을 커버할 수 있다. 추가로, 일부 실시예들에서 제 1 흡음 피처(150)는 서로 대향하게 형성된 입구 도관(127) 부분들 상에만 배치될 수도 있고, 또는 비-원통 형상을 갖는 입구 도관(127)의 경우에는 입구 도관(127)의 평행하게 배열된 표면들 상에만 배치될 수도 있다.
[0041] 제 1 흡음 피처(150)는 제 1 플레이트(154)를 둘러싸는 제 1 흡음재의 슬리브(153)로 형성될 수도 있다. 제 1 흡음재의 슬리브(153)는 입구 도관(127)의 내부 표면(128)과 접촉하는 제 1 흡음 피처(150) 부분을 형성하며, 따라서 슬리브(153)는 입구 도관(127)의 내부 표면(128)의 크기 및 형상에 실질적으로 대응하는 크기 및 형상을 갖는 외부 표면을 갖도록 형성되어야 한다. 이에 따라, 슬리브(153)는 어떤 경우들에는 원통 형상으로 배열된 제 1 흡음재 층으로 형성될 수도 있다. 제 1 흡음재는 열 교환기(110) 내에서 미리 결정된 주파수 또는 주파수들의 범위의 음파들을 흡수하기에 적합한 임의의 재료일 수 있다. 제 1 흡음재는 비-한정적인 예로서, 엉킨(matted) 또는 꼬인(spun) 섬유들을 포함하는 다공성 재료로 형성될 수 있다.
[0042] 제 1 플레이트(154)는 제 1 흡음재 층의 내부 표면 상에 배치되며, 그 안에 형성된 복수의 천공들(151)을 포함할 수 있다. 천공들(151)의 크기, 형상, 개수 및 배열은, 열 교환기(110)를 통해 흐르는 공기의 압력 강하를 최소화하는 것을 포함하여, 열 교환기(110)가 확실히 바람직한 음향 억제 및 공기 흐름 특성들을 갖게 하도록 선택될 수 있다. 천공들(151)은 예를 들어, 제 1 흡음 피처(150)의 길이를 따라 연장하는 일련의 열들 및 제 1 흡음 피처(150)의 원주 둘레로 연장하는 일련의 행들로 제 1 플레이트(154)에 형성될 수 있다. 대안으로, 천공들(151)은 교대로 오프셋되는 배열로 제 1 플레이트(154)에 형성될 수 있다. 제 1 플레이트(154)는 제 1 플레이트(154)의 길이를 따라 입구 도관(127)의 내부 표면(128)과 실질적으로 비슷한 단면 형상을 가져, 제 1 흡음재의 슬리브(153)가 제 1 플레이트(154)의 원주 둘레로 연장할 때 실질적으로 동일한 두께를 갖게 할 수 있다. 제 1 플레이트(154)는 이에 따라 실질적으로 원통 형상으로 형성되어 슬리브(153)의 내부 안에 배치될 수 있다. 대안으로, 제 1 플레이트(154)는 입구 도관(127)의 내부 표면(128)의 형상에 대응하는 임의의 닫힌 형상으로 형성될 수도 있다.
[0043] 앞서 설명한 바와 같이, 제 1 흡음 피처(150)는 입구 도관(127)의 내주 전체에 대해 연장할 수 있는 것이 아니라, 대신 입구 도관(127) 내의 대향하는 표면들 상에만 배치될 수 있다. 이러한 실시예들에서는, 원통형 제 1 플레이트(154)를 둘러싸는 슬리브(153) 대신, 제 1 흡음 피처(150)는 입구 도관(127)의 내부 표면(128)과 접촉하는 제 1 흡음재 층의 2개 이상의 세그먼트들로부터 형성되어 원하는 대로, 내부 표면(128)과 다공 플레이트의 대응하는 세그먼트 사이에 배치될 수도 있다.
[0044] 이제 도 5를 참조하면, 열 교환기(110)의 입구 탱크(120)는 제 1 흡음 피처(150)와 함께 제 2 흡음 피처(160)가 내부에 배치되는 것으로 도시되며, 여기서 제 2 흡음 피처(160)는 열 교환기(110)의 수동적 음향 억제 구조의 적어도 하나의 컴포넌트를 형성한다. 제 2 흡음 피처(160)는 입구 도관(127)의 중심 세로 축을 따라 배치되어, 제 1 흡음 피처(150)와 제 2 흡음 피처(160)가 실질적으로 동심으로 배열되게 할 수 있다. 제 2 흡음 피처(160)는 입구 탱크(120)의 입구 도관(127)과 속이 빈 내부(129) 각각으로 적어도 부분적으로 연장할 수 있다. 제 2 흡음 피처(160)는 실질적으로 원통 형상을 가질 수 있다. 원통 형상이 사용된다면, 제 2 흡음 피처(160)는 제 2 흡음 피처(160)와 입구 도관(127), 제 1 흡음 피처(150), 또는 입구 탱크(120)의 내벽 중 하나 사이로 연장하는 (도시되지 않은) 사용 지지 구조들을 통해 입구 도관(127)의 중심 축을 따라 서스펜딩될 수 있다.
[0045] 제 2 흡음 피처(160)는 제 2 플레이트(164) 및 제 2 흡음재로 형성된 코어(166)를 포함한다. 제 2 흡음재는 명시된 주파수 또는 주파수들의 범위의 음파들을 흡수하는데 사용되는 임의의 적당한 재료일 수 있다. 원하는 대로, 제 2 흡음재는 제 1 흡음재와 동일한 재료일 수도 있고 또는 제 2 흡음재는 제 1 흡음재와 다른 재료일 수도 있다. 제 2 플레이트(164)는 제 2 흡음 피처(160)의 외부 표면을 형성하도록 코어(166)를 둘러싸고, 그 안에 형성된 복수의 천공들(161)을 포함할 수 있다. 천공들(161)의 크기, 형상, 개수 및 배열은, 열 교환기(110)를 통해 흐르는 공기의 압력 강하를 최소화하는 것을 포함하여, 열 교환기(110)가 확실히 바람직한 음향 억제 및 공기 흐름 특성들을 갖게 하도록 선택될 수 있다. 천공들(161)은 예를 들어, 제 2 흡음 피처(160)의 길이를 따라 연장하는 일련의 열들 및 제 2 흡음 피처(160)의 원주 둘레로 연장하는 일련의 행들로 제 2 플레이트(164)에 형성될 수 있다. 대안으로, 천공들(161)은 원하는 대로, 교대로 오프셋되는 배열로 제 2 플레이트(164)에 형성될 수도 있다. 제 2 플레이트(164)는 예를 들어, 실질적으로 원통형인 것을 포함하여, 임의의 적당한 형상을 가질 수 있다. 제 2 흡음 피처(160)는 원하는 대로, 유체 입구(125) 너머까지 입구 탱크(20)의 속이 빈 내부(129)로 연장할 수도 있다.
[0046] 다른 실시예들에서, 제 2 흡음 피처(160)는 대신에 평평한 구성을 가질 수도 있는데, 여기서 제 2 흡음 피처(160)는 제 2 흡음 피처(160)의 어느 한 면에 2개의 개별 챔버들로 입구 도관(127)을 나누도록 입구 도관(127)의 단면에 걸쳐 연장한다. 이러한 실시예들에서는, 단일 제 2 플레이트(164)가 실질적으로 원통 형상으로 형성되는 대신에, 제 2 흡음 피처(160)가 대신, 평평한 코어(166)의 어느 한 면에 대한 한 쌍의 다공 플레이트들로 둘러싸인 평평한 코어(166)를 포함할 수도 있다.
[0047] 도 6은 제 3 흡음 피처(170)와 함께 제 1 흡음 피처(150)가 입구 도관(127)에 배치된 열 교환기(110)의 입구 탱크(120)를 나타내며, 여기서 제 3 흡음 피처(170)는 열 교환기(110)의 수동적 음향 억제 구조의 적어도 하나의 컴포넌트를 형성한다. 제 3 흡음 피처(170)는 입구 탱크(120)의 속이 빈 내부(129) 안에서 입구 탱크(120)의 제 1 내벽(121)과 제 2 내벽(122) 사이에 형성될 수 있다. 제 3 흡음 피처(170)는 입구 탱크(120)의 속이 빈 내부(129)의 형상 및 크기에 따라 임의의 적당한 형상 및 크기를 가질 수 있다.
[0048] 제 3 흡음 피처(170)는 제 3 흡음재 층(172)과 제 3 플레이트(174)로 형성될 수 있다. 제 3 흡음재 층(172)은 원하는 대로, 제 1 흡음재 및 제 2 흡음재와 동일한 재료일 수도 또는 다른 재료일 수도 있다. 제 3 플레이트(174)는 그 안에 형성된 천공들(171)의 어레이를 포함할 수도 있다. 천공들(171)의 크기, 형상, 개수 및 배열은, 열 교환기(110)를 통해 흐르는 공기의 압력 강하를 최소화하는 것을 포함하여, 열 교환기(110)가 확실히 바람직한 음향 억제 및 공기 흐름 특성들을 갖게 하도록 선택될 수 있다. 천공들(171)은 예를 들어, 제 3 흡음 피처(170)의 길이를 따라 연장하는 일련의 열들 및 제 3 흡음 피처(170)의 원주 둘레로 연장하는 일련의 행들로 제 3 플레이트(174)에 형성될 수 있다. 대안으로, 천공들(171)은 원하는 대로, 교대로 오프셋되는 배열로 제 3 플레이트(174)에 형성될 수 있다. 제 3 흡음재 층(172)은 입구 탱크(120)의 제 1 내벽(121)을 제 2 내벽(122)에 연결하는, 입구 탱크(120)의 내부 표면(123)의 적어도 일부에 접한다. 일부 실시예들에서, 제 3 흡음재 층(172)은 유체 입구(125)로부터 복수의 열 교환기 통로들(140)로 흐르는 임의의 공기를 둘러싸도록 입구 탱크(120)의 내부 표면(123) 둘레 주위로 연장할 수 있다. 다른 실시예들에서, 제 3 흡음재 층(172)은 예를 들어, 대향하게 배열되어 서로 마주보고 있는 입구 탱크(120)의 내부 표면(123)의 두 부분들과 같은 입구 탱크(120)의 내부 표면(123)의 부분들만을 커버한다. 어떤 경우든, 제 3 플레이트(174)는 제 3 흡음재 층(172)의 내부 표면 상에 배치된다. 이에 따라, 제 3 플레이트(174)는 입구 탱크(120)를 통해 흐르는 제 1 유체의 흐름과 접촉하는 제 3 흡음 피처(170)의 내부 표면(178)을 형성한다.
[0049] 도 7은 입구 탱크(120)의 속이 빈 내부(129) 내에 배치된 제 4 흡음 피처(180)와 함께 제 1 흡음 피처(150)가 입구 도관(127)에 배치된 열 교환기(110)의 입구 탱크(120)를 나타내며, 여기서 제 4 흡음 피처(180)는 열 교환기(110)의 수동적 음향 억제 구조의 적어도 하나의 컴포넌트를 형성한다. 제 4 흡음 피처(180)는 유체 입구(125)와 열 교환기 통로들(140) 사이에 직접 배치될 수 있다. 제 4 흡음 피처(180)는 제 4 흡음 피처(180)에서부터 제 1 내벽(121), 제 2 내벽(122), 그리고 이들 사이로 연장하는 내부 표면(123) 중 적어도 하나까지 연장하는 (도시되지 않은) 지지 구조들을 통해 입구 탱크(120)의 속이 빈 내부(129)에 서스펜딩될 수 있다. 다른 실시예들에서, 제 4 흡음 피처(180)는 원하는 대로, 내부 표면(123)의 한 부분에서부터 내부 표면(123)의 다른 부분까지 연장할 수 있다.
[0050] 제 4 흡음 피처(180)는 제 4 플레이트(184) 및 제 4 흡음재 층(182)으로 형성된다. 제 4 흡음재 층(182)은 제 1 흡음재, 제 2 흡음재 및 제 3 흡음재 중 적어도 하나와 동일한 재료일 수도 또는 제 1 흡음재, 제 2 흡음재 및 제 3 흡음재 각각과 다른 재료일 수도 있다. 제 4 플레이트(184)는 제 4 흡음재 층(182)의 외부 표면 상에 형성될 수 있다. 제 4 플레이트(184)는, 먼저 입구 탱크(120)를 통하는 공기 흐름과 만나게 되는 제 4 흡음 피처(180)의 선두면을 형성하는 한편, 제 4 흡음재 층(182)은 제 4 흡음 피처(180)의 후단면을 형성한다. 제 4 플레이트(184)는 그 안에 형성된 천공들(181)의 어레이를 포함한다. 천공들(181)의 크기, 형상, 개수 및 배열은, 열 교환기(110)를 통해 흐르는 공기의 압력 강하를 최소화하는 것을 포함하여, 열 교환기(110)가 확실히 바람직한 음향 억제 및 공기 흐름 특성들을 갖게 하도록 선택될 수 있다. 천공들(181)은 예를 들어, 원뿔 형상의 제 4 흡음 피처(180)의 끝에서부터 그 기저부까지 연장하는 일련의 열들 및 제 4 흡음 피처(180)의 원주 둘레로 연장하는 일련의 행들로 형성될 수 있다.
[0051] 도 7에 도시된 바와 같이, 제 4 흡음 피처(180)는 실질적으로 삼각형 단면 형상을 가질 수 있다. 제 4 흡음 피처(180)는 예를 들어, 실질적으로 원뿔 형상을 가질 수도 있다. 제 4 흡음 피처(180)의 원뿔 형상은 제 4 흡음 피처(180)에 부딪히는 음파들이 복수의 서로 반대이고 방사상 바깥쪽으로 연장하는 방향들로 리디렉팅되게 함으로써, 열 교환기(110) 내에서 추가적인 상쇄적 음향 간섭을 일으키게 할 수 있다. 대안으로, 제 4 흡음 피처(180)는 삼각형 단면을 형성하도록 만나는 2개의 각진 표면들로 형성될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 제 4 흡음 피처(180)는 입구 탱크(120)의 내부 표면(123)의 한 부분에서부터 그의 다른 부분까지 입구 탱크(120)의 전체에 걸쳐 연장할 수 있다. 어떤 경우든, 제 4 흡음 피처(180)는 제 1 유체에 의해 부딪히게 될 때 음파들을 뒤쪽으로 산란시키도록 배치된다.
[0052] 흡음 피처들(150, 160, 170, 180) 중 임의의 흡음 피처는 또한 열 교환기(110)의 (도시되지 않은) 출구 탱크에서의 사용을 위해 적응될 수도 있다고 이해되어야 한다. 더욱이, 열 교환기(110) 내에서 흡음 피처들(150, 160, 170, 180)의 임의의 결합이 이용될 수 있으며, 따라서 도 4 - 도 7에 예시된 흡음 피처들(150, 160, 170, 180)의 결합들은 열 교환기(110)의 잠재적 구성들의 비-한정적인 예들이라고 이해되어야 한다.
[0053] 사용시, 공기일 수도 있는 제 1 유체가 입구 도관(127)을 통해 입구 탱크(120)에 들어가고, 열 교환기(110)를 빠져나가기 전에 입구 탱크(120)의 속이 빈 내부(129), 복수의 열 교환기 통로들(140) 및 출구 탱크를 통해 흐른다. 제 1 유체가 입구 탱크(120)를 통해 흐를 때, 열 교환기(110) 내에 배치된 흡음 피처들(150, 160, 170, 180) 중 임의의 흡음 피처는 차량의 승객실 내에서 바람직하지 않은 잡음 발생을 일으킬 수 있는 주파수들을 갖는 음파들을 반사하거나 흡수하기 위한 추가 표면들을 생성한다. 예를 들어, 플레이트들(154, 164, 174, 184) 중 임의의 플레이트에서 제 1 유체가 산란되어 입구 탱크(120) 내에서 음파들이 잠재적으로 서로 상쇄적으로 간섭하게 할 수 있다. 추가로, 플레이트들(154, 164, 174, 184)과 부딪히지 않는 음파들은 천공들(151, 161, 171, 181) 중 하나를 통과해 흡음재들 중 하나에 부딪힘으로써, 제 1 유체가 다공성 흡음재들 내에서 마찰력들에 부딪힐 때 제 1 유체의 음향 에너지가 열 에너지로 변환되는 것으로 인해 그러한 음파들의 진폭을 감소시킬 수 있다. 마찬가지로, 천공들(151, 161, 171, 181)은 제 1 유체에 존재하는 음파들이 천공들(151, 161, 171, 181) 각각을 통과할 때 비슷한 효과를 발생시키는 크기가 될 수 있다. 이에 따라, 음파들을 반사할 수 있고 마찰력들로 인해 음파들을 흡수할 수 있는 표면들의 수를 증가시킴으로써, 열 교환기(110) 내에서 흡음이 발생할 확률이 높아진다. 흡음 피처들(150, 160, 170, 180)의 형태 및 위치는 또한 아주 적은 흐름 억제를 제공하는 열 교환기(110)로 인해 열 교환기(110) 내에서 공기의 압력 강하를 유리하게 감소시킨다. 열 교환기(110)는 또한 입구 탱크(20)의 치수들을 변화시킴으로써 또는 그 안에서 흡음 피처들(150, 160, 170, 180) 중 임의의 흡음 피처를 재배치함으로써 열 교환기(10)와 비슷한 식으로 튜닝될 수도 있다고 또한 이해되어야 한다.
[0054] 상기 설명으로부터, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이 발명의 본질적인 특징들을 쉽게 확인할 수 있으며, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 다양한 용도들 및 조건들에 적응시키도록 본 발명에 대해 다양한 변경들 및 수정들을 실시할 수 있다.
10, 110: 열 교환기
20, 120: 입구 탱크
23, 33: 헤더 플레이트
25, 125: 유체 입구
27, 37: 도관
30: 출구 탱크
35: 유체 출구
40, 140: 열 교환기 통로
50: 다공 플레이트
51, 151, 161, 171: 천공
60: 플레이트
65: 플레이트 도관
127: 입구 도관
129: 속이 빈 내부
150: 제 1 흡음 피처
153: 슬리브
154: 제 1 플레이트
160: 제 2 흡음 피처
164: 제 2 플레이트
166: 코어
170: 제 3 흡음 피처
174: 제 3 플레이트
180: 제 4 흡음 피처
184: 제 4 플레이트

Claims (20)

  1. 열 교환기로서,
    속이 빈 내부를 가진 입구 탱크;
    상기 입구 탱크의 속이 빈 내부와 유체 연통하는 입구 도관;
    속이 빈 내부를 가진 출구 탱크;
    상기 입구 탱크와 상기 출구 탱크 사이로 연장하는 열 교환기 통로; 및
    상기 입구 탱크, 상기 출구 탱크 및 상기 열 교환기 통로 중 적어도 하나에 통합된 음향 억제 구조를 포함하며,
    상기 음향 억제 구조는 상기 열 교환기 내에 존재하는 미리 선택된 세트의 음파들을 수동적으로 억제하도록 구성되는,
    열 교환기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 음향 억제 구조는 미리 선택된 세트의 음파들이 복수의 미리 선택된 음파 이동 거리들을 이동할 때 상기 음파들의 상쇄 간섭을 야기하도록 상기 입구 탱크, 상기 출구 탱크 및 상기 열 교환기 통로 중 적어도 하나 내에 상기 미리 선택된 음파 이동 거리들만큼 서로 간격을 두고 형성된 복수의 표면들을 포함하는,
    열 교환기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 입구 탱크는 제 1 내벽 및 대향하게 배열된 제 2 내벽을 더 포함하며, 상기 제 1 내벽은 상기 복수의 미리 선택된 음파 이동 거리들 중 제 1 음파 이동 거리만큼 상기 제 2 내벽과 간격을 두고 떨어지고,
    상기 출구 탱크는 제 3 내벽 및 대향하게 배열된 제 4 내벽을 포함하며, 상기 제 3 내벽은 상기 복수의 미리 선택된 음파 이동 거리들 중 제 2 음파 이동 거리만큼 상기 제 4 내벽과 간격을 두고 떨어지고,
    상기 열 교환기 통로는 상기 열 교환기 통로의 유체 입구에서부터 유체 출구까지 연장하며, 상기 유체 입구는 상기 복수의 미리 선택된 음파 이동 거리들 중 제 3 음파 이동 거리만큼 상기 유체 출구와 간격을 두고 떨어지는,
    열 교환기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 입구 도관은 상기 제 1 내벽 너머까지 연장하고 상기 입구 탱크의 속이 빈 내부 내에 배치된 제 1 말단을 가지며, 상기 입구 도관의 제 1 말단은 상기 복수의 미리 선택된 음파 이동 거리들 중 제 4 음파 이동 거리만큼 상기 제 1 내벽과 간격을 두고 떨어지고,
    상기 열 교환기 통로의 유체 입구는 상기 제 2 내벽 너머까지 연장하며 상기 입구 탱크의 속이 빈 내부 내에 배치되고, 상기 열 교환기 통로의 유체 입구는 상기 복수의 미리 선택된 음파 이동 거리들 중 제 5 음파 이동 거리만큼 상기 제 2 내벽과 간격을 두고 떨어지는,
    열 교환기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    출구 도관이 상기 제 3 내벽 너머까지 연장하고 상기 출구 탱크의 속이 빈 내부 내에 배치된 제 1 말단을 가지며, 상기 출구 도관의 제 1 말단은 상기 복수의 미리 선택된 음파 이동 거리들 중 제 6 음파 이동 거리만큼 상기 제 3 내벽과 간격을 두고 떨어지고,
    상기 열 교환기 통로의 유체 출구는 상기 제 4 내벽까지 연장하고 상기 출구 탱크의 속이 빈 내부 내에 배치되며, 상기 열 교환기 통로의 유체 출구는 상기 복수의 미리 선택된 음파 이동 거리들 중 제 7 음파 이동 거리만큼 상기 제 4 내벽과 간격을 두고 떨어지는,
    열 교환기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 입구 탱크의 제 1 내벽과 제 2 내벽 사이에 배치되는 다공 플레이트를 더 포함하며,
    상기 다공 플레이트는 상기 복수의 미리 선택된 음파 이동 거리들 중 제 8 음파 이동 거리만큼 상기 제 1 내벽과 간격을 두고 떨어지고, 상기 다공 플레이트는 또한 상기 복수의 미리 선택된 음파 이동 거리들 중 제 9 음파 이동 거리만큼 상기 제 2 내벽과 간격을 두고 떨어지는,
    열 교환기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 플레이트는 상기 플레이트를 관통하여 연장하는 복수의 도관들을 더 포함하며, 상기 도관들 각각은 상기 플레이트의 제 1 주 표면 너머까지 연장하는 제 1 말단 및 상기 플레이트의 제 2 주 표면 너머까지 연장하는 제 2 말단을 포함하고,
    상기 도관들 중 각각의 도관의 제 1 말단은 상기 복수의 미리 선택된 음파 이동 거리들 중 제 10 음파 이동 거리만큼 상기 플레이트의 제 1 주 표면과 간격을 두고 떨어지고, 상기 도관들 중 각각의 도관의 제 2 말단은 상기 복수의 미리 선택된 음파 이동 거리들 중 제 11 음파 이동 거리만큼 상기 플레이트의 제 2 주 표면과 간격을 두고 떨어지는,
    열 교환기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 음향 억제 구조는 제 1 흡음 피처를 포함하고,
    상기 제 1 흡음 피처는 상기 입구 도관의 내부 표면 상에 배치되며, 상기 제 1 흡음 피처는 제 1 흡음재 층을 포함하는,
    열 교환기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 흡음재는 다공성이며, 엉킨(matted) 섬유들 및 꼬인(spun) 섬유들 중 적어도 하나를 포함하는,
    열 교환기.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 흡음재 층의 내부 표면 상에 다공 플레이트가 배치되는,
    열 교환기.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 입구 도관의 내부 표면은 형상이 실질적으로 원통형이며, 상기 제 1 흡음재 층은 상기 입구 도관 내에 수용되는 원통형 슬리브로 형성되는,
    열 교환기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 흡음재의 원통형 슬리브의 내부 표면 상에 원통 형상의 다공 플레이트가 배치되는,
    열 교환기.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 음향 억제 구조는 상기 입구 도관으로 적어도 부분적으로 연장하는 제 2 흡음 피처를 더 포함하며,
    상기 제 2 흡음 피처는 제 2 흡음재로 형성된 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 다공 플레이트를 포함하는,
    열 교환기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 흡음 피처와 상기 제 2 흡음 피처는 동심으로 배열되는,
    열 교환기.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 코어와 상기 다공 플레이트는 둘 다 형상이 원통형인,
    열 교환기.
  16. 제 8 항에 있어서,
    상기 음향 억제 구조는 상기 입구 탱크의 내부 표면 상에 배치되는 제 2 흡음재 층 및 상기 제 2 흡음재 층의 내부 표면 상에 형성된 다공 플레이트를 포함하는 제 2 흡음 피처를 더 포함하는,
    열 교환기.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 2 흡음 피처가 상기 입구 탱크의 벽에 배치되어, 상기 입구 탱크의 제 1 측면― 상기 제 1 측면으로부터 상기 입구 도관이 연장함 ―을 상기 입구 탱크의 제 2 측면― 상기 제 2 측면으로부터 상기 열 교환기 통로가 연장함 ―에 연결하는,
    열 교환기.
  18. 제 8 항에 있어서,
    상기 음향 억제 구조는 상기 입구 탱크로부터 연장하는 상기 입구 도관과 상기 열 교환기 통로 사이에 배치되는 제 2 흡음 피처를 더 포함하는,
    열 교환기.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 2 흡음 피처는 제 2 흡음재의 원뿔 형상 층 및 상기 제 2 흡음재 층의 외부 표면 상에 배치된 원뿔 형상의 다공 플레이트를 포함하는,
    열 교환기.
  20. 열 교환기 내에서 음향을 선택적으로 억제하는 방법으로서,
    미리 선택된 세트의 음파들이 미리 선택된 음파 이동 거리들을 이동할 때 상기 음파들의 상쇄 간섭을 야기하도록 상기 열 교환기 내의 복수의 표면들 사이에 형성되는 복수의 음파 이동 거리들을 미리 선택하는 단계; 및
    상기 복수의 표면들 사이에 형성되는 상기 미리 선택된 복수의 음파 이동 거리들이 상기 열 교환기 내에 형성되도록 상기 열 교환기를 어셈블리하는 단계를 포함하는,
    열 교환기 내에서 음향을 선택적으로 억제하는 방법.
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