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KR101793752B1 - 가스용, 특히 엔진의 배기 가스용 열교환기 - Google Patents

가스용, 특히 엔진의 배기 가스용 열교환기 Download PDF

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KR101793752B1
KR101793752B1 KR1020127015484A KR20127015484A KR101793752B1 KR 101793752 B1 KR101793752 B1 KR 101793752B1 KR 1020127015484 A KR1020127015484 A KR 1020127015484A KR 20127015484 A KR20127015484 A KR 20127015484A KR 101793752 B1 KR101793752 B1 KR 101793752B1
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KR
South Korea
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coolant
baffle
heat transmitter
transverse
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에레로 에바 토마스
프란시스코 모레노 주안 카를로스 드
Original Assignee
발레오 테르미코 에스.에이.
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Abstract

본 발명은 프레임(2) 내측에 배열된 노드(node)를 포함하는 열교환기에 관한 것이며, 상기 노드는 냉각제에 의한 열교환을 갖는 가스 순환을 위한 관들의 어레이를 포함한다. 상기 열교환기는 상기 프레임(2)이 프레임의 동일측에 서로의 근방에 배열된 2개의 냉각제 입구 덕트(4) 및 출구 덕트(5)를 포함하고, 열교환기가 상기 프레임(2)의 적어도 일부에서 가스 유동의 방향과 반대의 방향으로 냉각제 유동을 지향시킬 수 있는, 프레임(2) 내측에 배열된 바이패스 수단(6, 7a 내지 7d)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 그것은 최적 출력을 달성하기 위해서 냉각제 분포를 향상시키기 위해 사용될 수 있다.

Description

가스용, 특히 엔진의 배기 가스용 열교환기{HEAT EXCHANGER FOR GASES, IN PARTICULAR FOR THE EXHAUST GASES OF AN ENGINE}
본 발명은 가스용, 특히 엔진의 배기 가스용 열교환기에 관한 것이다.
본 발명은 특히 엔진, 특히 가솔린 및 디젤 엔진용 배기 가스 재순환 교환기(exhaust gas recirculation exchanger, EGRC)에 관한 것이다.
EGR 교환기는 가스를 냉각할 목적으로 배기 가스와 냉각제 사이에서 열을 교환하는 주요 기능을 갖는다.
EGR 열교환기는 현재 배출물을 감소시킬 목적으로 디젤 응용 뿐만 아니라 연료 소비를 감소시킬 목적으로 가솔린 응용에 널리 사용된다.
현재의 시장 동향은 엔진 크기의 감소, 및 고압 응용(high pressure application, HP)에서 뿐만 아니라 저압 응용(low pressure application, LP)에서 EGR 열교환기를 사용하는 것을 지향하고 있으며, 상기 두 가지 동향은 EGR 열교환기의 설계에 영향을 미친다. 차량 제조사는 개선된 효율과 동시에 교환기를 장착하기 위해 이용가능한 공간을 제공하는 EGR 열교환기를 필요로 하며, 그것의 구성요소는 점점 작아져 포함시키는 것이 어려워지고 있다.
또한, 많은 응용에서, 배기 가스를 냉각하는 데 이용가능한 냉각제의 유동은 감소되는 경향이 있는 반면, 교환기의 효율은 계속하여 증가하고 있다.
시중에 나와 있는 EGR 교환기의 현재의 구성은, 일반적으로 스테인레스강 또는 알루미늄으로 제조되는 금속 열교환기의 구성에 대응한다.
본질적으로, EGR 열교환기의 두 가지 유형이 있는데, 즉 제 1 유형은 가스의 통과를 위해 평행한 관들의 어레이(array)가 내측에 위치되는 프레임으로 이루어지고, 냉각제가 관 외측의 프레임을 통해 순환하며, 제 2 유형은 열교환기 표면을 형성하는 일련의 평행한 플레이트들을 포함하고, 배기 가스 및 냉각제가 교번하는 층들로 2개의 플레이트 사이에서 순환하며 핀(fin)이 열교환을 개선시키기 위해 형성될 수 있다.
관들의 어레이를 갖는 열교환기의 경우에, 관과 프레임 사이의 접합의 유형은 달라질 수 있다. 일반적으로, 관들은 프레임의 각각의 단부에서 결합된 2개의 지지 플레이트 사이에서 관들의 단부에 의해 고정되며, 2개의 지지 플레이트는 각각의 관의 장착을 허용하는 복수의 오리피스(orifice)를 갖는다.
다음에, 상기 지지 플레이트는 재순환 라인에의 연결을 위한 수단에 고정되고, 상기 연결을 위한 수단은 교환기가 연결되는 재순환 라인의 설계에 따라 V-형상의 커넥터 또는 주연 연결 에지 또는 플랜지로 이루어질 수 있다. 주연 에지는 가스 탱크와 조립되어 가스 탱크가 프레임과 에지 사이의 중간 부분을 형성하게 할 수 있거나, 에지가 프레임 상에 직접 장착될 수 있다.
두 가지 유형의 EGR 교환기의 대부분의 구성요소들은 금속이며, 그 결과로 교환기들은 기계적 수단에 의해 조립되고 이어서 오븐 용접되거나 아크 용접되거나 레이저 용접되어 원하는 응용에 적절한 수준의 밀봉을 제공한다.
소정의 경우에, EGR 열교환기는 또한 예를 들어 냉각제 회로의 관들을 통합시키는 플라스틱 프레임 및 엔진의 주위에 고정하기 위한 지지체와 같은, 단일 부품의 형태로 하나 이상의 기능을 실행할 수 있는, 플라스틱으로 제조된 구성요소를 포함할 수 있다.
관들의 어레이를 갖는 EGR 교환기는 냉각제 회로에 위치된 배플(baffle)을 사용할 수 있다.
배플의 설계 및 배플의 개수는 (작동 조건 및 외측 케이싱과 관련된 제한의 관점에서) 배플의 사용에 대한 이유 및 각각의 응용에 대한 차량 제조사의 제한에 따라 응용마다 다르다.
시장에서 구입가능한 대부분의 EGR 교환기는 배플을 갖지 않는다. 그러나, 배플을 필요로 하는 응용이 존재한다. 대부분의 경우에, 배플은 가스 관 주위의 냉각제의 순환을 개선시키고 이에 따라 냉각제가 교환기 내에서 비등하게 할 수 있는 정체점의 형성을 회피하기 위해, 그리고 모든 관을 균일하게 냉각하고 이에 따라 열교환기의 개선된 효율을 성취하기 위해 사용된다.
다른 경우에, 배플의 포함은 엔진 내에서의 열교환기의 작동 동안에 일어날 수 있는 기계적 문제를 회피하려는 목적을 갖는다.
다양한 이유가 교환기 내에서의 배플의 사용을 정당화하는데, 특히 다음과 같다:
- 프레임 내의 냉각제를 위한 입구 및 출구 덕트들의 위치. 소정의 엔진 환경에서, 프레임의 동일측에 2개의 덕트를 위치시키는 것이 필요하며, 이는 냉각제를 위한 바람직한 궤적을 생성할 수 있다.
- 매우 약한 냉각제의 유동 및/또는 매우 높은 입구 가스 온도.
- 가스 관 주위의 냉각제의 매우 낮은 속도를 발생시킬 수 있는 프레임의 매우 큰 직경.
실제로, 상기 이유들 중 일부는, 부분적으로 교환기의 외측 케이싱 및 상기 교환기를 위해 이용가능한 공간이 감소하는 경향으로 인해, 빈번하게 발생할 수 있다. 한편, 소정의 경우에, 교환기는 DPF(diesel particulate filter, 디젤 미립자 필터), 즉 디젤 엔진으로부터 배기 가스 입자를 제거하기 위한 장치와 같은 다른 구성요소 내로 삽입된다. 따라서, 교환기의 프레임은, 통상적으로 종래의 원형 교환기의 직경보다 큰 DPF의 직경에 맞추어 구성되어야 한다. 또한, 냉각제를 위한 입구 덕트와 출구 덕트 둘 모두는 프레임의 동일측에, 다시 말해서 DPF 내로 도입된 측의 반대측에 위치되어야 한다.
공지된 유형의 교환기는 DPF 내측에 부분적으로 배열되는 가스 입구, 및 가스 입구 반대편의, 프레임의 동일한 단부에 둘 모두가 배열되는 냉각제를 위한 입구 덕트와 출구 덕트를 포함한다. 이러한 경우에 가스의 상승된 온도로 인해 냉각제의 유동을 가스 입구 구역으로 신속하게 그리고 고속으로 운반하는 것이 필요하다.
하나의 공지된 해법은 냉각제의 정확한 분배를 제공하기 위해 그리고 동시에 진동이 가해지는 부분의 기계적 강도를 증가시키기 위해 원형 단면의 프레임 내측에 배열되는 다양한 횡방향 배플을 사용하는 것에 있다. 상기 배플들은 오븐 용접에 의해 프레임에 고정되며, 종방향으로 정렬되는 것이 아니라 교번하여 배열된다.
일본 특허 공개 제 2000-292089 호 및 일본 특허 공개 제 2000-283666 호는 원형 단면의 프레임 내측에 배열되는 횡방향 배플 플레이트의 다양한 설계를 개시하고 있으며, 여기서 각각 프레임의 일 단부에 있는 냉각제의 입구 및 출구는 분리되어 있다. 배플 플레이트의 설계는 관들의 어레이의 단부들을 고정하기 위해 프레임의 2개의 단부에 위치된 지지 플레이트의 설계와 매우 유사하며, 프레임의 내경에 대응하는 동일한 직경을 갖는다. 상기 배플 플레이트는 관의 통과를 위한 몇 개의 오리피스 뿐만 아니라, 배플 플레이트의 표면의 나머지에 냉각제의 통과를 위한 더 큰 오리피스들을 포함한다. 배플 플레이트의 상기 더 큰 오리피스들은 종방향으로 교번하여 분포되어 있다.
한국 특허 공개 제 2008-0013457 호는 원형 단면의 프레임 내로 삽입된 나선형 배플을 개시하고 있다.
본 발명의 주제는 종래 기술로부터 알려진 열교환기의 결점을 해결하는 것을 가능하게 하는 가스용, 특히 엔진의 배기 가스용 열교환기이며, 열교환기는 최적의 효율을 달성하기 위해 냉각제의 분포를 개선시킬 수 있다.
본 발명의 주제인 가스용, 특히 엔진의 배기 가스용 열교환기는 프레임 내측에 배열된 코어를 포함하고, 상기 코어는 냉각제에 의한 열교환을 갖는 가스의 순환을 위해 설계된 관들의 어레이(array)를 포함하며, 상기 관들은 프레임의 각각의 단부에 결합된 2개의 지지 플레이트 사이에 관들의 단부에 의해 고정되고; 상기 프레임이 서로의 근방에 그리고 프레임의 동일측에 배열된 냉각제를 위한 2개의 입구 덕트 및 출구 덕트를 포함하고, 열교환기가 상기 프레임의 적어도 하나의 부분에서 가스의 유동의 순환에 대해 반대 방향으로 냉각제의 유동을 지향시킬 수 있는, 프레임 내측에 배열된 바이패스 수단(bypass means)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 방식으로, 바이패스 수단은 냉각제를 가스의 고온 구역 또는 냉각제의 속도가 매우 낮은 곳으로 운반하는 것을 가능하게 한다.
따라서, 열교환기에서의 냉각제의 낮은 속도와 관련된 문제를 회피하면서 차량 제조사에 의해 요구되는 효율을 달성하는 것이 가능하다. 바이패스 수단의 사용은 또한 열교환기의 기계적 강도를 증가시킬 수 있다.
유리하게는, 바이패스 수단은 편향 수단(deflecting means)이다.
바람직하게는, 편향 수단은 가스 입구 단부로의 냉각제의 유동의 통과를 허용하도록 프레임의 내부 벽으로부터 적합한 거리에 배열된 종방향 배플(baffle), 및 종방향 배플을 따라 교번하여 배열되고 실질적으로 나선형인 궤적을 따라 가스 입구 단부로부터 가스 출구 단부로 냉각제의 유동을 균일하게 지향시키는 것을 가능하게 하는 통과 절결부(cut-out)가 제공된 복수의 횡방향 배플을 포함한다.
종방향 배플을 조립하고 이를 가스 관에 대해 종방향으로 배치하기 위해서는, 종방향 배플에 배치 및 접촉에 충분한 공간을 보증하기 위해 종방향 배플의 두께의 2배보다 약간 더 큰 값을 제공하여 관들의 다른 열(row)들 사이의 거리에 비해 상기 관들 사이의 거리를 증가시키도록 지지 플레이트에서의 가스 관들의 분포를 국소적으로 변경하는 것이 필요하다.
유리하게는, 종방향 배플은 가스 입구 반대편의 지지 플레이트에, 조인트 및 재료에 좌우되는 작은 공간을 생성함으로써 또는 직접적으로 접합된다.
바람직하게는, 종방향 배플과, 냉각제용 덕트들 중 하나가 위치되는 프레임의 내부 벽 사이의 거리는 대략 가스 관들의 하나 또는 2개의 열이다.
이러한 방식으로, 냉각제는 가스 입구로 급속히 운반된다.
바람직하게는, 종방향 배플의 길이는 프레임의 직경 및 사용된 가스 관의 기술에 좌우된다.
유리하게는, 일부 횡방향 배플은 종방향 배플에 직접 접합되고 다른 횡방향 배플은 프레임의 내부 벽에 접합된다.
바람직하게는, 횡방향 배플의 개수 및 위치는 프레임의 직경 및 길이에 좌우된다.
유리하게는, 가스 입구를 위한 지지 플레이트에 더 가까운 제 1 횡방향 배플이 종방향 배플의 일 단부에 배열된다.
바람직하게는, 상기 제 1 횡방향 배플의 길이는 종방향 배플을 프레임의 내부 벽으로부터 분리시키는 거리와 유사한 냉각제를 위한 통과 영역을 보증하기에 충분히 크다.
또한 바람직하게는, 상기 제 1 횡방향 배플에 뒤이어 배열된 나머지 횡방향 배플들은 이들 사이에 이들이 가스 입구 및 이에 따라 가장 고온의 구역으로부터 더 멀어짐에 따라 증가하는 거리를 생성하도록 분포된다.
유리하게는, 횡방향 배플의 크기는 지지 플레이트의 크기보다 작고, 상기 배플은 배플의 주연 표면 상에 냉각제의 통과를 허용하는 절결부를 포함한다.
바람직하게는, 소형 절결부가 더 큰 주요 절결부 반대편의 영역에 형성되어, 상기 절결부를 통과하는 냉각제의 유동을 달성하고 흐름을 생성하며 횡방향 배플의 다른 측에서의 저속 영역을 회피한다.
나선형 유동이 주요 절결부의 상이한 위치에 의해 달성된다. 상기 주요 절결부를 정확하게 설계하고 분포시키기 위해, 냉각제용 출구 덕트의 위치를 고려하는 것이 필요하다. 종방향 배플 및 이의 통과 절결부의 설계는 냉각제용 출구 덕트에 가장 가까운 종방향 배플을 시작점으로서 취하는 것에 의해 실시되어야 한다.
유리하게는, 종방향 배플은 소형 절결부를 포함하여 상기 배플을 통한 냉각제의 최소 유량을 달성하고 저속 영역을 회피한다. 상기 절결부의 위치는 횡방향 배플의 상대 위치에 좌우된다.
편향 수단의 접합은 사용된 재료의 유형에 좌우된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 편향 수단은 금속이다.
유리하게는, 금속 편향 수단은 땜납 페이스트(solder paste) 또는 아크 용접 또는 레이저 용접 방법에 의해 프레임에 접합되고, 종방향 배플은 임의의 종방향 변위를 방지하기 위해 지지 플레이트에 접합된다.
본 발명의 추가 실시예에 따르면, 편향 수단은 플라스틱 재료로 제조된다.
유리하게는, 이 실시예에서, 프레임은 플라스틱 배플의 조립 공정 동안에 플라스틱 배플을 안내하고 작동 동안에 플라스틱 배플의 변위를 방지하는 종방향 또는 횡방향 리브(rib)를 포함한다.
본 발명의 추가 실시예에 따르면, 횡방향 배플은 플라스틱 재료로 제조되고 종방향 배플은 금속이다.
유리하게는, 이 실시예에서, 플라스틱 횡방향 배플은 내부에 형성된 작은 핀(fin)에 의해 금속 종방향 배플에 고정된다.
또한 유리하게는, 편향 수단은 금속 또는 플라스틱 프레임 내로 삽입된다. 프레임의 재료는 배플의 설계 및 접합의 유형에 영향을 미칠 수 있다.
일 실시예에 따르면, 냉각제를 위한 입구 덕트 및 출구 덕트는 평면형 종방향 배플의 배치를 허용하기에 충분히 큰 거리만큼 분리된다.
냉각제를 위한 입구 덕트 및 출구 덕트가 서로 매우 가까운 추가 실시예에 따르면, 종방향 배플은 상기 덕트들 중 하나를 바이패스하는 계단형 부분(stepped portion)을 포함한다.
전술된 것의 설명을 용이하게 하려는 목적으로 도면이 첨부되어 있으며, 실용적인 실시예가 개략적인 형태로 그리고 단지 본 발명의 가스용 열교환기의 비제한적인 예로서 상기 도면에 도시되어 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 편향 수단(deflecting means) 및 프레임 내의 냉각제의 궤적을 도시하는 열교환기의 사시도,
도 2는 도 1의 편향 수단의 사시도로서, 프레임 내의 편향 수단의 위치를 더 명확하게 도시하는 도면,
도 3은 횡방향 배플의 사시도로서, 횡방향 배플의 소형 절결부(cut-out)를 더 상세하게 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 추가 실시예에 따른 편향 수단의 개략 사시도,
도 5는 본 발명의 추가 실시예에 따른 편향 수단의 개략 사시도.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 가스용, 특히 엔진의 배기 가스용 열교환기(1)는 프레임(2) 내측에 배열된 코어를 포함하고, 상기 코어는 냉각제에 의한 열교환을 갖는 가스의 순환을 위해 설계된 관들의 어레이(명료함을 이유로 도시되지 않음)를 포함하며, 상기 관들은 프레임(2)의 각각의 단부에 결합된 2개의 지지 플레이트(3a, 3b) 사이에 관들의 단부에 의해 고정된다.
상기 프레임(2)은 서로 부근에 그리고 프레임의 동일측에 배열된, 유체를 냉각하기 위한 2개의 입구 덕트(4) 및 출구 덕트(5)를 포함한다. 상기 교환기(1)는 또한 상기 프레임(2)의 적어도 하나의 부분에서 가스의 유동의 순환에 대해 반대 방향으로 냉각제의 유동을 지향시킬 수 있는, 프레임(2) 내측에 배열된 편향 수단(6, 7a 내지 7d)을 또한 포함한다.
편향 수단(6, 7a 내지 7d)은 냉각제를 가스의 고온 영역 또는 냉각제의 속도가 매우 낮은 곳으로 운반하는 것을 가능하게 한다. 냉각제의 경로는 화살표 선으로 도시되어 있다.
따라서, 열교환기(1)에서의 냉각제의 낮은 속도와 관련된 문제를 회피하면서 차량 제조사에 의해 요구되는 효율을 달성하는 것이 가능하다. 편향 수단(6, 7a 내지 7d)의 사용은 또한 열교환기(1)의 기계적 강도를 증가시킬 수 있다.
이 바람직한 실시예에서, 편향 수단은 프레임(2)의 내부 벽으로부터 적합한 거리에 배열되고, 가스 입구 단부(8a)를 향하는 냉각제의 유동의 통과를 허용하도록 냉각제용 입구 덕트(4)가 위치되는 종방향 배플(6); 및 종방향 배플(6)을 따라 교번하여 배열된 복수의 횡방향 배플(7a 내지 7d)을 포함한다.
상기 횡방향 배플(7a 내지 7d)에는, 도 1의 화살표 선으로 도시된, 실질적으로 나선형인 궤적을 따라 가스 입구 단부(8a)로부터 가스 출구 단부(8b)로 균일하게 냉각제의 유동이 지향되는 것을 가능하게 하는 통과 절결부(9, 10)(도 2 및 도 3 참조)가 제공된다.
종방향 배플(6)에는, 이 종방향 배플(6)과 횡방향 배플(7a 내지 7d)의 접촉 영역의 부근에 위치된 소형 개구(11)(도 2 참조)가 제공되어, 상기 영역에서 냉각제의 속도를 증가시킨다.
종방향 배플(6)을 조립하고 이를 가스 관에 대해 종방향으로 배치하기 위해서는, 종방향 배플(6)에 배치 및 접촉에 충분한 공간을 보증하기 위해 종방향 배플(6)의 두께의 2배보다 약간 더 큰 값을 제공함으로써 관들의 다른 열들 사이의 거리에 비해 상기 관들 사이의 거리를 증가시키도록 지지 플레이트(3a, 3b)에서의 가스 관들의 분포를 국소적으로 변경하는 것이 필요하다.
종방향 배플(6)은 가스 입구(8a) 반대편의 지지 플레이트(3b)에, 조인트 및 재료에 좌우되는 작은 공간을 생성함으로써 또는 직접적으로 접합된다.
종방향 배플(6)과, 냉각제용 입구 덕트(4)가 위치되는 프레임(2)의 내부 벽 사이의 거리는 대략 가스 관들의 하나 또는 2개의 열이다. 이러한 방식으로, 냉각제는 가스 입구(8a)로 급속히 운반된다.
종방향 배플(6)의 길이는 프레임(2)의 직경 및 사용된 가스 관의 기술에 좌우된다.
일부 횡방향 배플(7a, 7c, 7d)은 종방향 배플(6)에 직접 접합되는 한편, 다른 횡방향 배플(7b)은 프레임(2)의 내부 벽에 접합된다.
횡방향 배플(7a 내지 7d)의 개수 및 위치는 프레임(2)의 직경 및 길이에 좌우된다.
가스 입구(8a)의 지지 플레이트(3a)에 더 가까운 제 1 횡방향 배플(7a)은 종방향 배플(6)의 일 단부에 부분적으로 배열된다. 상기 제 1 횡방향 배플(7a)의 길이는 종방향 배플(6)을 프레임(2)의 내부 벽으로부터 분리시키는 거리와 유사한 냉각제를 위한 통과 영역을 보증하기에 충분히 크다.
상기 제 1 횡방향 배플(7a)에 뒤이어 배열된 나머지 횡방향 배플(7b 내지 7d)들은 이들 사이에 이들이 가스 입구(8a) 및 이에 따라 가장 고온의 구역으로부터 더 멀어짐에 따라 증가하는 거리를 생성하도록 분포된다.
횡방향 배플(7a 내지 7d)은 지지 플레이트(3a, 3b)의 크기보다 작은 크기를 가지며, 그들의 주연 표면 상에 냉각제의 통과를 허용하는 절결부(9, 10)를 포함한다.
가스 관의 면적보다 작은 일부 소형 절결부(9)가 더 큰 주요 절결부(10) 반대편의 구역에 형성되어, 상기 절결부를 통과하는 냉각제의 유동을 달성하고 흐름을 생성하며 횡방향 배플(7a 내지 7d)의 다른 측에서의 저속 구역을 회피한다.
주요 절결부(10)의 변화된 위치의 결과로서 나선형 유동이 달성된다. 상기 주요 절결부(10)를 정확하게 설계하고 분포시키기 위해, 냉각제용 출구 덕트(5)의 위치를 고려하는 것이 필요하다. 종방향 배플(6) 및 이의 통과 절결부(9, 10)의 설계는 냉각제용 출구 덕트(5)에 가장 가까운 종방향 배플(7a)을 시작점으로서 취하여 실시되어야 한다.
편향 수단(6, 7a 내지 7d)의 접합은 사용된 재료의 유형에 좌우된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 편향 수단(6, 7a 내지 7d)은 금속이다. 금속 편향 수단(6, 7a 내지 7d)은 땜납 페이스트 또는 아크 용접 또는 레이저 용접 방법에 의해 프레임(2)에 접합되고, 종방향 배플(6)은 임의의 종방향 변위를 방지하도록 지지 플레이트(3b)에 접합되며, 그 결과로 상기 용접을 배플의 주변부 전체에 걸쳐 확장하는 것이 필요하지 않다.
본 발명의 추가 실시예에 따르면, 편향 수단(6, 7a 내지 7d)은 플라스틱 재료로 제조된다. 이러한 경우에, 프레임(2)은 조립 공정 동안에 플라스틱 배플(6, 7a 내지 7d)을 안내하고 작동 동안에 이들의 변위를 방지하는 종방향 또는 횡방향 리브(rib)를 포함한다.
본 발명의 추가 실시예에 따르면, 횡방향 배플(7a 내지 7d)은 플라스틱 재료로 제조되고 종방향 배플(6)은 금속이다. 이러한 경우에, 플라스틱 횡방향 배플(7a 내지 7d)은 내부에 형성된 작은 핀(fin)에 의해 금속 종방향 배플(6)에 고정된다.
또한 유리하게는, 편향 수단(6, 7a 내지 7d)은 금속 또는 플라스틱 프레임(2) 내로 삽입된다. 프레임(2)의 재료는 배플의 설계 및 접합의 유형에 영향을 미칠 수 있다.
도 1 내지 도 4는 냉각제용 입구 덕트(4) 및 출구 덕트(5)가 평면형 종방향 배플(6)의 배치를 허용하기에 충분히 큰 거리만큼 분리된 실시예를 도시하고 있다.
도 5는 냉각제용 입구 덕트(4) 및 출구 덕트(5)가 서로 매우 가까운 추가 실시예를 도시하고 있다. 이러한 경우에, 종방향 배플(6)은 냉각제를 위한 상기 덕트(4, 5)들 중 하나를 바이패스(bypass)하는 계단형 부분(stepped portion)을 필요로 한다.

Claims (23)

  1. 가스용 열교환기(1)로서, 프레임(2) 내측에 배열된 코어를 포함하고, 상기 코어는 냉각제에 의한 열교환을 갖는 상기 가스의 순환을 위해 설계된 관의 어레이(array)를 포함하며, 상기 관은 상기 프레임(2)의 각각의 단부에 결합된 2개의 지지 플레이트(3a, 3b) 사이에 상기 관의 단부에 의해 고정되는, 열교환기(1)에 있어서,
    상기 프레임(2)은 서로의 근방에 그리고 상기 프레임의 동일측에 배열된 상기 냉각제를 위한 2개의 입구 덕트(4) 및 출구 덕트(5)를 포함하고,
    상기 열교환기는 상기 프레임(2)의 적어도 하나의 부분에서 가스의 유동의 순환에 대해 반대 방향으로 냉각제의 유동을 지향시킬 수 있는, 상기 프레임(2) 내측에 배열된 바이패스 수단(bypass means)을 포함하며,
    상기 바이패스 수단은 편향 수단(deflecting means)(6, 7a 내지 7d)이고,
    상기 편향 수단은 가스 입구 단부(8a)로의 냉각제의 유동의 통과를 허용하도록 상기 프레임(2)의 내부 벽으로부터 적합한 거리에 배열된 종방향 배플(baffle)(6)과, 상기 종방향 배플(6)을 따라 교번하여 배열되고 실질적으로 나선형의 궤적을 따라 상기 가스 입구 단부(8a)로부터 가스 출구 단부(8b)로 냉각제의 유동을 균일하게 지향시키는 것을 가능하게 하는 통과 절결부(cut-out)(9, 10)가 제공된 복수의 횡방향 배플(7a 내지 7d)을 포함하며,
    상기 종방향 배플(6)은 상기 종방향 배플을 관통하는 냉각제의 최소 유량을 달성하고 냉각제의 속도가 느린 저속 구역을 회피하기 위한 소형 절결부(11)를 포함하는
    열교환기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 종방향 배플(6)은 상기 가스 입구(8a) 반대편의 상기 지지 플레이트(3b)에, 조인트 및 재료에 따라서, 작은 공간을 두고서 접합되거나, 또는 직접적으로 접합되는
    열교환기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 종방향 배플(6)과, 상기 냉각제를 위한 입구 덕트(4)가 위치되는 상기 프레임(2)의 내부 벽 사이의 거리는 가스 관의 하나 또는 2개의 열(row)인
    열교환기.
  6. 제 1 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 종방향 배플(6)의 길이는 상기 프레임(2)의 직경에 좌우되는
    열교환기.
  7. 제 1 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    일부 횡방향 배플(7a, 7c, 7d)은 상기 종방향 배플(6)에 직접 접합되고 다른 횡방향 배플(7b)은 상기 프레임(2)의 내부 벽에 접합되는
    열교환기.
  8. 제 1 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 횡방향 배플(7a 내지 7d)의 개수 및 위치는 상기 프레임(2)의 직경 및 길이에 좌우되는
    열교환기.
  9. 제 1 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 입구(8a)의 지지 플레이트(3a)에 더 가까운 제 1 횡방향 배플(7a)이 상기 종방향 배플의 일 단부에 배열되는
    열교환기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 횡방향 배플(7a)의 길이는 상기 종방향 배플(6)과 상기 프레임(2)의 내부 벽 사이의 냉각제를 위한 통과 영역과 유사한 상기 제 1 횡방향 배플(7a)과 상기 프레임(2)의 내부 벽 사이의 상기 냉각제를 위한 통과 영역을 제공하도록 규정되는
    열교환기.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 횡방향 배플(7a)에 뒤이어 배열된 나머지 횡방향 배플(7b 내지 7d)은 상기 횡방향 배플 사이에 상기 횡방향 배플이 상기 가스 입구(8a) 및 이에 따라 가장 고온의 구역으로부터 더 멀어짐에 따라 증가하는 거리를 생성하도록 분포되는
    열교환기.
  12. 제 1 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 횡방향 배플(7a 내지 7d)의 크기는 상기 지지 플레이트(3a, 3b)의 크기보다 작고, 상기 횡방향 배플은 상기 횡방향 배플의 주연 표면 상에 냉각제의 통과를 허용하는 절결부(9, 10)를 포함하는
    열교환기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    소형 절결부(9)가 더 큰 주요 절결부(10) 반대편의 영역에 형성되어 상기 절결부를 통과하는 냉각제의 유동을 달성하고 흐름을 생성하며 냉각제의 속도가 느린 저속 구역을 회피하는
    열교환기.
  14. 삭제
  15. 제 1 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편향 수단(6, 7a 내지 7d)은 금속인
    열교환기.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 금속 편향 수단(6, 7a 내지 7d)은 땜납 페이스트(solder paste) 또는 아크 용접 또는 레이저 용접 방법에 의해 상기 프레임(2)에 접합되고, 상기 종방향 배플(6)은 임의의 종방향 변위를 방지하기 위해 상기 지지 플레이트(3b)에 접합되는
    열교환기.
  17. 제 1 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편향 수단(6, 7a 내지 7d)은 플라스틱 재료로 제조되는
    열교환기.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 프레임(2)은 상기 플라스틱 배플의 조립 공정 동안에 상기 플라스틱 배플(6, 7a 내지 7d)을 안내하고 작동 동안에 상기 플라스틱 배플의 변위를 방지하는 종방향 또는 횡방향 리브(rib)를 포함하는
    열교환기.
  19. 제 1 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 횡방향 배플(7a 내지 7d)은 플라스틱 재료로 제조되고 상기 종방향 배플(6)은 금속인
    열교환기.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 플라스틱 횡방향 배플(7a 내지 7d)은 내부에 형성된 소형 핀(fin)에 의해 상기 종방향 금속 배플(6)에 고정되는
    열교환기.
  21. 제 1 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편향 수단(6, 7a 내지 7d)은 금속 또는 플라스틱 프레임 내로 삽입되는
    열교환기.
  22. 제 1 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각제를 위한 상기 입구 덕트(4) 및 출구 덕트(5)는 평면형 종방향 배플(6)의 배치를 허용할 수 있는 거리만큼 분리되는
    열교환기.
  23. 제 1 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각제를 위한 상기 입구 덕트(4) 및 출구 덕트(5)가 평면형 종방향 배플의 배치를 허용할 수 있는 거리만큼 분리되지 않은 경우, 상기 종방향 배플(6)은 상기 덕트(4, 5) 중 하나를 바이패스하는 계단형 부분(stepped portion)을 포함하는
    열교환기.
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