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WO2019103214A1 - 내식성이 향상된 이지알 쿨러용 가스튜브 - Google Patents

내식성이 향상된 이지알 쿨러용 가스튜브 Download PDF

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Publication number
WO2019103214A1
WO2019103214A1 PCT/KR2017/013695 KR2017013695W WO2019103214A1 WO 2019103214 A1 WO2019103214 A1 WO 2019103214A1 KR 2017013695 W KR2017013695 W KR 2017013695W WO 2019103214 A1 WO2019103214 A1 WO 2019103214A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plate
gas tube
core material
core
metal plate
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/013695
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
조형근
Original Assignee
주식회사 코렌스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 코렌스 filed Critical 주식회사 코렌스
Priority to US16/766,795 priority Critical patent/US11149696B2/en
Priority to EP17932581.6A priority patent/EP3719294A4/en
Publication of WO2019103214A1 publication Critical patent/WO2019103214A1/ko

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    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a gas tube included in an exhaust gas recirculation (EGR) system, and more particularly, to a gas tube for an easy-to-cooler with improved corrosion resistance and strength.
  • EGR exhaust gas recirculation
  • Exhaust gas recirculation recirculates part of the exhaust gas back to the intake system to increase the CO 2 concentration in the intake air, thereby lowering the temperature of the combustion chamber and thereby reducing NOx.
  • Air consists of about 79% of nitrogen, 21% of oxygen and other trace elements. Nitrogen and oxygen do not react with each other at room temperature, but they react with each other at high temperatures (about 1450 ° C or more) to become nitrogen oxides (thermal NOx).
  • thermal NOx nitrogen oxides
  • diesel engines cause combustion by compression ignition method, the compression ratio is getting higher due to the material development of the cylinder, and the temperature of the combustion chamber is increasing. The increase in the combustion chamber temperature increases the thermodynamic engine efficiency, but a large amount of nitrogen oxides is generated due to the high temperature. These nitrogen oxides are the major harmful substances that destroy the global environment, causing acid rain, optical smog, respiratory disorder, and the like.
  • the principle of NOx reduction by the isotope is to lower the maximum temperature of the combustion chamber by recycling the inert gas (water vapor, carbon dioxide, etc.), secondly to prevent the nitrogen oxides generating atmosphere by the lean burn, and thirdly, The ignition advance delay and the combustion chamber local maximum temperature and pressure.
  • the mechanism of NOx reduction by EGR in diesel engines is a fundamental cause of reduction of oxygen concentration, unlike gasoline, and that the decrease of flame temperature is caused by this.
  • Izzier equipped with Easy Al cooler, is a way to reduce NOx without fuel consumption and PM increase due to strict regulation of exhaust of diesel engine.
  • the exhaust gas cooler should be made of a heat resistant material, and it should be compactly designed to be installed inside the automobile. And condensation occurs from the exhaust gas during the heat exchange. Since the condensed water contains sulfuric acid due to the sulfur component of the fuel, it is likely to cause corrosion, so it should be a corrosive material. Since the mechanical load is applied due to the pulsation of the exhaust gas, And particulate matter (PM) of the exhaust gas can block the inside of the passageway, and measures against fouling are required.
  • PM particulate matter
  • FIG. 1 is a perspective view of a conventional air cooler
  • FIG. 2 is a sectional view of a conventional air cooler
  • FIG. 3 is a sectional view of a gas tube included in a conventional air cooler.
  • an easy-to-cooler in general, includes a body cell 10 having a cooling water inflow pipe 12 and a cooling water outflow pipe 14 for allowing cooling water to flow in and out, and a plurality of gas And a tube 20 as a basic component.
  • a space is provided between the plurality of gas tubes 20 so that the cooling water can flow therethrough and the body cells 10 and the gas tubes 20 Is configured to maintain a state of being spaced apart by a certain distance.
  • the gas tube 20 has a core 22 made of an aluminum alloy and a cladding layer 23 on both sides of the core. And a formed article 24.
  • A3XXX series aluminum alloy, in particular, A3003 material is widely used as the core member 22, and A4XXX series aluminum alloy, especially A4045, is widely used as the support member 24.
  • A3003 constituting the core material 22 is superior in strength and corrosion resistance to other types of materials, but it tends to be easily corroded by condensed water when used as a material for the easy gas tube. That is, when an exhaust gas containing a high concentration of water vapor flows into the interior of the gas tube 20 at the time of using the air cooler, acidic condensed water is generated inside the gas tube 20 when the temperature is lowered, There is a problem that the material of the gas tube 20 is easily corroded by the influence of the negative ions.
  • the flat plate-like metal plate is bent in a tube shape
  • the metal plate comprises a core material, an object clad on one or both surfaces of the core material, and an intermediate material clad between the core material and the object to prevent diffusion of magnesium from the core material to the object,
  • the core material is characterized by containing copper (Cu), silicon (Si), iron (Fe), magnesium (Mg), manganese (Mn), titanium (Ti) and aluminum (Al).
  • the core comprises 0.4 to 0.6 wt% of copper, 0.6 to 0.8 wt% of silicon, 0.4 to 0.6 wt% of iron, 0.3 to 0.4 wt% of magnesium, 0.4 to 1.1 wt% of manganese , titanium (Ti) in an amount of 0.01 to 0.2 wt%, and the balance of aluminum (Al).
  • the intermediate material is A3003 or A0140 aluminum alloy.
  • the object is characterized by being an A4045 aluminum alloy.
  • the total thickness of the metal plate is 0.7 to 2.0 mm, the thickness of the material is 3 to 8% of the total thickness of the metal plate, and the thickness of the metal plate is 3 to 8% of the total thickness of the metal plate.
  • the metal plate includes an upper plate, a lower plate, a downward first side plate extending downward from one side in the width direction of the upper plate, an upward first side plate extending upward from one side in the width direction of the lower plate and overlapping the downward first side plate, And a second side plate connecting the other side in the width direction of the upper plate and the lower plate,
  • the downward first side plate and the upward first side plate are joined through a brazing process.
  • the downward first side plate has a lower bent portion overlapping the lower plate, and the upward facing first side plate has an upper bent portion overlapping the upper plate.
  • a stepped step is formed on a bottom surface of the lower plate in the width direction and the lower bent portion is seated at the stepped step so that the outer surface of the lower plate and the outer surface of the lower bent portion form one plane.
  • the lower bending portion and the upper bending portion are formed to have a shape that becomes thinner toward the end.
  • the gas tube for an easy cooler according to the present invention is excellent in strength and corrosion resistance so that the life is maintained for a long period even in a harsh environment and there is no deterioration of the isothermal cooler due to corrosion, Can be obtained.
  • the gas tube for an easy cooler according to the present invention is advantageous in that it has excellent durability and excellent structural strength because a gap or a hole is formed in the joint portion and is not broken.
  • FIG. 1 is a perspective view of a conventional Easy Cooler.
  • FIG. 2 is a cross-sectional perspective view of a conventional Easy Al cooler.
  • FIG 3 is a cross-sectional view of a conventional gas tube for an easy cooler.
  • FIG. 4 is a sectional view of a first embodiment of a gas tube for an easy cooler according to the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a second embodiment of a gas tube for an easy cooler according to the present invention.
  • FIG. 6 is a photograph showing an apparatus for testing a gas tube for an easy cooler according to the present invention.
  • FIG. 7 is a graph showing the cycle of the condensed water when the gas tube for an easy-to-cooler according to the present invention is tested.
  • FIG. 8 is a photograph showing a cross-sectional state of a gas tube for an easy-to-cooler before and after the test.
  • Fig. 9 is a photograph showing the cross-sectional state before and after the test of the gas tube for an easy cooler according to the present invention.
  • FIG. 10 is a front view showing a coupling structure of a conventional gas tube for an easy cooler.
  • FIGS. 11 to 14 are photographs showing the state of the joint portion when the gas tube for the easy-cooler according to the present invention is manufactured by the laser welding method.
  • FIG. 15 shows a coupling structure of a gas tube for an easy cooler according to the present invention.
  • Fig. 16 shows a second embodiment of a joining structure of a gas tube for an easy cooler according to the present invention.
  • the present invention relates to a gas tube (100) mounted on an easy-to-cooler for transferring a high-temperature exhaust gas to a low-temperature cooling water and then transferring the exhaust gas to a certain degree of exhaust gas recirculation system (EGR: Exhaust Gas Recirculation) Corrosion and strength degradation of the product.
  • EGR Exhaust Gas Recirculation
  • the first embodiment of the present invention includes a core 101, a cladding 103 on both sides of the core 101, and a cladding 103 between the core 101 and the core 103 And an intermediate member 102 for preventing magnesium from diffusing from the core 101 into the object 103.
  • the core material 101 includes copper (Cu), silicon (Si), iron (Fe), magnesium (Mg), manganese (Mn), titanium (Ti), and aluminum (Al).
  • the core 101 is made of copper (Cu), silicon (Si), iron (Fe), magnesium (Mg), manganese (Mn) or the like to maintain the main properties of the clad material and to have high strength and high corrosion resistance.
  • the composition ratio thereof is 0.4 to 0.6 wt% of copper (Cu), 0.6 to 0.8 wt% of silicon (Si), 0.4 to 0.6 wt% of iron (Fe), 0.3 to 0.4 wt% of magnesium (Mg) To 1.1 wt%, titanium (Ti) to 0.01 wt% to 0.2 wt%, and the balance aluminum (Al).
  • the core material 101 included in the present invention improves the composition of the conventional A3003 aluminum alloy.
  • the basic composition of the A3003 aluminum alloy increases the content of copper to increase the strength and corrosion resistance, To increase the strength, and to add a titanium component to induce uniform corrosion.
  • Table 1 Composition of core (101). division Composition (wt%) Cu Si Fe Zn Mg Mn Ti Al A3003 0.05 to 0.2 0.6 0.7 0.1 - 0.1 to 1.5 - Rem.
  • the core material (101) 0.4 to 0.6 0.6 to 0.8 0.4 to 0.6 - 0.3 to 0.4 0.4 to 1.1 0.1 to 0.2 Rem.
  • the content of copper is increased from 0.05 to 0.2 wt% to 0.4 to 0.6 wt%, so that Al 2 Cu is precipitated to increase the strength and the corrosion potential is increased,
  • magnesium is added in an amount of 0.3 to 0.4 wt% to precipitate Mg 2 Si to increase the strength by aging hardening and to add 0.1 to 0.2 wt% of titanium to induce uniform corrosion rather than local corrosion To change the behavior of corrosion.
  • the higher the content of iron the lower the corrosion resistance.
  • the content of iron is reduced to 0.4 to 0.6 wt%, and zinc is not included.
  • the core material 101 included in the present invention contains magnesium and titanium in comparison with the conventional A3003 aluminum alloy, has a high content of copper, a low content of iron, and a significant improvement in strength and corrosion resistance due to the absence of zinc There are advantages.
  • the workpiece 103 clad on both sides of the core 101 is a brazing filler material and is included for brazing.
  • the workpiece 103 may be made of an A4045 aluminum alloy as in the case of the conventional gas tube 20, and may also be composed of various aluminum alloys as disclosed above.
  • Table 2 below shows the composition of the A4045 aluminum alloy.
  • Table 2 Composition of A4045 aluminum alloy. division Composition (wt%) Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Al A4045 9.0 to 11.0 0.8 0.30 0.05 0.05 0.10 0.20 Rem.
  • the present invention specifically includes an intermediate member 102 clad between the core 101 and the substrate 103.
  • the intermediate member 102 is for preventing magnesium from diffusing from the core member 101. That is, when the magnesium contained in the core material 101 is diffused into the object 103 in order to improve the strength of the core material 101, unbonded portions are generated in the brazing process, 100 may be deteriorated. However, when the intermediate member 102 for preventing the diffusion of magnesium is clad between the core member 101 and the support member 103, diffusion of magnesium from the core member 101 to the support member 103 is prevented, .
  • an aluminum alloy not containing magnesium may be used, and most preferably, an aluminum alloy A3003 is used. Since the A3003 aluminum alloy is described in Table 1, its explanation is omitted here.
  • the A0140 aluminum alloy containing a small amount of magnesium but capable of preventing the diffusion of magnesium from the core material 101 can also be used as the intermediate material 102.
  • the composition of the A0140 aluminum alloy is shown in Table 3 below. However, it is preferable to use A3003 aluminum alloy to most effectively prevent diffusion of magnesium.
  • Table 3 Composition of aluminum alloy. division Composition (wt%) Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Al A0140 0.34 to 0.5 0.30 0.05 0.10 0.05 0.10 0.05 Rem.
  • an isocarboner composed of a core material 101 having improved corrosion resistance and strength, an intermediate material 102 for preventing diffusion of magnesium from the core material 101, and a workpiece 103 for brazing bonding
  • the gas tube 100 for use in the present invention has an advantage of being excellent in strength and corrosion resistance as well as in bonding ability and is suitable for use as a gas tube 100 for an easy cooler.
  • the process of manufacturing the gas tube 100 using the above-described material is performed by cladding, roll forming, joining or the like. Such a process is well known in the field to which this technique belongs. do.
  • the gas tube 100 for an easy cooler is manufactured by bending a metal plate having a thickness of 0.7 to 2.0 mm. At this time, if the thickness of the metal plate is too thin, the heat exchange efficiency is increased but the exchange period of the gas tube 100 is shortened to make it not economical. If too thick, the heat exchange efficiency is lowered. It is preferable that the thickness of the material 103 is 3 to 8% of the total thickness of the metal plate and the thickness of the intermediate material 102 is 3 to 8% of the total thickness of the metal plate. If the thickness is less than 3%, the function becomes too thin and its role becomes insignificant. If the thickness is more than 8%, the thickness is more than necessary and the economical efficiency is poor and the corrosion resistance and rigidity are adversely affected. The thicknesses of the object 103 and the intermediate material 102 are the sum of the thicknesses of the object 103 and the intermediate material 102 formed on both sides of the object 103 and the intermediate material 102 ) Is preferable for improving the corrosion resistance.
  • a second embodiment of the present invention includes a core 101, a cladding 103 on one side of the core 101, and a cladding 103 between the core 101 and the core 103 And an intermediate member 102 for preventing magnesium from diffusing from the core 101 into the object 103.
  • the core material 101 includes copper (Cu), silicon (Si), iron (Fe), magnesium (Mg), manganese (Mn), titanium (Ti), and aluminum (Al). That is, the intermediate member 102 and the workpiece 103 are clad on only one side of the core member 101, and the corrosion resistance of the metal plate having such a structure is also remarkably improved due to the composition of the core member 101.
  • such a metal plate forms a tube by bending molding such that the core 101 corresponds to the inside of the gas tube 100, and the material 103 corresponds to the outside of the gas tube 100.
  • An intermediate member 102 made of A3003 aluminum alloy and a member 103 made of A4045 aluminum alloy were clad on both sides of the core 101 with the core member 101 made of the aluminum alloy.
  • the thickness of the core 101 and the thickness of the core 103 were 0.075 mm and 0.0375 mm, respectively, (103) 0.0375 mm, and the other side (103) 0.0375 mm).
  • the gas tube 100 was manufactured by bending the metal plate.
  • Table 4 Composition of aluminum alloy according to example 1. Composition (wt%) Cu Si Fe Mg Mn Ti Al 0.5 0.7 0.5 0.3 0.7 0.15 Rem.
  • Comparative Example 1 is a conventional gas tube 20 for an isothermal cooler shown in Fig. 3, in which a substrate 24 made of A4045 aluminum alloy was clad on both sides of a core material 22 made of A3003 aluminum alloy. At this time, the thickness of the core member 22 was 1.5 mm, and the thickness of the support member 24 was 0.0375 mm.
  • the gas tube 20 was manufactured by bending the metal plate.
  • Example 1 The corrosion resistance test of Example 1 and Comparative Example 1 was carried out.
  • condensate water having the composition shown in Table 5 below was prepared, and the condensed water was circulated through the interior of the sample of Example 1 or Comparative Example 1 using the apparatus shown in FIG.
  • the circulation cycle of the condensed water was as shown in FIG. 7.
  • the circulation cycle of the condensed water at 80 ° C. was circulated for 2 hours to the sample of Example 1 or Comparative Example 1, and then allowed to stand at room temperature for 22 hours. , followeded by repeating this for 5 days and then allowing to stand at room temperature for 48 hours for one week.
  • Table 5 Composition of condensate. Temperature pH Composition (ppm) Cl - NO 3 - SO 4 2- F - CH 3 COO - HCOO - 80 °C 1.85 300 2,000 400 200 20,000 20,000
  • FIG. 8 (a) is a photograph showing a cross section before the test of Comparative Example 1
  • FIG. 8 (b) is a photograph showing a cross section after the test of Comparative Example 1
  • FIG. 9 (a) is a photograph showing a cross section before the test of Example 1
  • Fig. 9 (b) is a photograph showing a cross section after the test of Example 1.
  • Comparative Example 1 And it was confirmed that the mouth part of the esophagus was vulnerable to the condensed water environment.
  • Example 1 of the present invention showed significantly less corrosion progress compared with Comparative Example 1, and it was confirmed that the risk of penetration of the metal plate was significantly lower than that of Comparative Example 1 because corrosion did not proceed in deep and narrow form.
  • the gas tube 100 for the easy-cooler according to the present invention had excellent corrosion resistance.
  • a gas tube 100 for an easy cooler is manufactured by bending a metal plate and then joining both ends of the metal plate in the width direction, thereby joining the upper plate 110, the lower plate 120, the first side plate 130, And a side plate. At this time, the portions where both ends of the metal plate in the width direction are joined are positioned in the middle of the lower plate 120 as shown in FIG. 10, and are joined by laser welding.
  • the gas tube 100 for an easy cooler further includes an intermediate member 102 between the core 101 and the support 103 to prevent magnesium contained in the core 101 from diffusing through the support 103 13, the mixing portion 106, in which the core 101, the intermediate member 102, and the substrate 103 are melted and mixed together, There is a problem that corrosion occurs at the corresponding portion.
  • the laser welded portion is corroded as described above, cracks and through holes are formed in the corresponding portions as shown in FIG. 14, so that a serious problem that the function of the gas tube 100 is lost occurs.
  • the gas tube 100 for an easy cooler according to the present invention is further characterized in that the metal plate is coupled in a lamination manner through a brazing process rather than by a butt welding method in order to solve such a problem .
  • the metal plate includes an upper plate 110, a lower plate 120, a downward first side plate 130a extending downward from one side in the width direction of the upper plate 110 (left side in the present embodiment)
  • a first upper side plate 130b extending upward from one side in the width direction of the upper plate 110 and the lower plate 120 and extending upward from the lower side first side plate 130a in the width direction of the upper plate 110 and the lower plate 120
  • a second side plate connecting the other side.
  • the first side plate 130 for connecting one side in the width direction of the upper plate 110 and one side in the width direction of the lower plate 120 is formed in two layers and is coupled in a laminated structure, the lower side first side plates 130a, It is possible to prevent the occurrence of the gap 104 or the pore 105 at the bonding site because the upper first side plate 130b can be laminated and then bonded by the brazing process, that is, there is no fear of breakage or breakage .
  • the downward first side plate 130a and the upward first side plate 130b are brazed by the lamination method, the combined area of the downward first side plate 130a and the upward first side plate 130b becomes very wide. There is also an advantage that the structural strength of the gas tube 100 for the easy-cooler is improved.
  • the downward first side plate 130a and the upward first side plate 130b are vertically compressed so as not to be easily deformed or damaged even when a vertical external force is applied to the gas tube 100 for an easy cooler according to the present invention. It is preferable that the strength is made very large.
  • the downward first side plate 130a includes a lower bent portion 132a that overlaps with the lower plate 120
  • the upward first side plate 130b includes a lower bent portion 132a that overlaps the upper plate 110
  • an upper bent portion 132b which overlaps with the upper bent portion 132b.
  • the upward first side plate 130b serve as a load bearing wall, which is advantageous in that the structural strength of the gas tube 100 for the easy cooler is greatly improved.
  • the portions where the lower bent portion 132a and the upper bent portion 132b are formed in the gas tube 100 are formed in two layers, the structural strength of the corresponding portion is also increased.
  • a step-like step 112 is formed on a bottom surface (the left bottom surface in FIG. 15) of the lower plate 120 in the width direction, and the lower bent part 132a is seated on the step- Lt; / RTI >
  • the gas tube 100 according to the present invention can be manufactured so that the outer side and the inner side of the gas tube 100 are smoothly formed so as to form a single surface.
  • the lower bent portion 132a and the upper bent portion 132b may be formed to be thinner toward the end. If the ends of the lower bent portion 132a and the upper bent portion 132b are formed in a sharp shape like this, even if no separate step is formed on the upper plate 110 or the lower plate 120, both the outer side and the inner side are made smoothly There is an advantage that it can be.

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Abstract

본 발명에 의한 이지알 쿨러용 가스튜브는, 평판 형상의 금속판이 튜브 형상으로 벤딩된 구조로 이루어지되, 상기 금속판은, 심재와, 상기 심재의 일면 또는 양면에 클래딩된 피재와, 상기 심재와 피재 사이에 클래딩되어 상기 심재로부터 마그네슘이 상기 피재로 확산되는 것을 방지하는 중간재로 구성되고, 상기 심재는 구리(Cu), 규소(Si), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 티타늄(Ti) 및 알루미늄(Al)을 포함한다. 본 발명에 의한 이지알 쿨러용 가스튜브는, 강도 및 내식성이 우수하여 가혹한 환경에서도 수명이 장기간 유지되고, 부식으로 인한 이지알 쿨러의 성능저하가 없어 배출가스가 저감되고 연비 효율이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 또한 본 발명에 의한 이지알 쿨러용 가스튜브는, 접합부에 갭이나 홀이 형성되어 파손되는 현상이 발생되지 아니하므로, 내구성이 우수하고 구조적 강도가 우수하다는 장점이 있다.

Description

내식성이 향상된 이지알 쿨러용 가스튜브
본 발명은 배기가스 재순환시스템(EGR:Exhaust Gas Recirculation, 이하 '이지알' 이라 함)에 포함되는 가스튜브에 관한 것으로, 더 상세하게는 내식성 및 강도가 향상된 이지알 쿨러용 가스튜브에 관한 것이다.
이지알(EGR: Exhaust Gas Recirculation)은 배기가스의 일부를 다시 흡기계로 재순환시켜 흡입공기 중의 CO2 농도를 증대시켜 연소실의 온도를 저하시키고 이에 의해 NOx를 저감시키는 시스템이다.
한편, NOx 발생 메커니즘을 구체적으로 살펴보면, 공기는 약 79%의 질소와 21%의 산소 및 기타 미량의 원소로 구성되어 있다. 상온에서 질소와 산소는 서로 반응을 일으키지 않지만 고온(약 1450℃이상)에서는 서로 반응을 하여 질소산화물(thermal NOx)이 된다. 특히 디젤엔진은 압축착화방식으로 연소를 일으키며 실린더의 재질 발달로 인해 압축비가 점점 더 높아져 연소실의 온도가 높아지고 있다. 연소실 온도의 상승은 열역학적 엔진 효율을 증대시키지만, 고온으로 인한 질소산화물이 다량 발생을 하고 있다. 이러한 질소산화물은 지구환경을 파괴하는 주요 유해물질로써, 산성비, 광학스모그, 호흡기 장애 등을 일으킨다.
이지알에 의한 NOx 저감 원리는 첫째 불활성가스(수증기, 이산화탄소 등) 재순환에 의해 연소실 최고온도를 낮추는 것이며, 둘째 희박연소에 의해 질소산화물 생성분위기를 방지하는 것이며, 세째 고비열 냉각 불활성 가스 투입으로 인한 점화진각 지연 및 연소실 국부 최고온도 및 압력을 낮추는 것이다. 한편, 디젤기관에서 이지알(EGR)에 의한 NOx 저감 메커니즘은 가솔린과는 달리 산소농도 저감이 근본적인 원인이라는 연구와 이에 반론하여 화염온도 감소가 원인이라는 연구가 보고되었다. 현재로서는 어느 것이 옳은지에 대한 결론은 제시되지 않은 상태이지만, 산소농도와 화염온도의 NOx 저감 기여도는 동일한 수준인 것으로 최근 보고되고 있다.
이지알 쿨러가 설치된 이지알은 디젤엔진의 배기규제가 엄격해지면서 연비와 PM의 증가없이 NOx를 저감시키는 방법으로 엔진의 냉각수를 이용한 냉각기(쿨러)를 설치함으로서 비교적 적은 투자로서 NOx저감에 큰 효과를 얻을 수 있는 장치이다.
이 경우에 이지알 쿨러는 700℃ 정도의 배기가스 온도를 150℃~200℃까지 냉각시켜야 하므로 내열성 재질이어야 하고, 자동차 내부에 설치되기 위해 콤팩트하게 설계되어야 하며, 적절한 EGR량을 공급하기 위해 압력강하가 최소화되어야 하고, 열교환 중 배기가스로부터 응축이 발생하며 연료의 황성분 때문에 응축수에 황산이 포함되어 부식을 일으키기 쉬우므로 방식성 재료이어야 하며, 배기가스의 맥동영향으로 기계적 부하가 작용하므로 일정의 기계적 강도가 있어야 하며, 배기가스의 입자상물질(PM) 등이 통로 내부를 막을 수 있어 파울링(fouling)에 대한 대책이 요구된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 이지알 쿨러에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 이지알 쿨러의 사시도이고, 도 2는 종래의 이지알 쿨러 단면사시도이며, 도 3은 종래의 이지알 쿨러에 포함되는 가스튜브의 단면도이다.
일반적으로 이지알 쿨러는, 냉각수가 유출입되도록 냉각수유입관(12)과 냉각수유출관(14)을 구비하는 바디셀(10)과, 상기 바디셀(10) 내에 설치되어 배기가스가 흐르는 다수의 가스튜브(20)를 기본 구성요소로 구비한다. 상기 다수의 가스튜브(20) 사이에는 냉각수가 흐를 수 있는 이격공간이 확보되고, 상기 바디셀(10)과 가스튜브(20) 사이에도 냉각수가 흐를 수 있도록 바디셀(10)과 가스튜브(20)는 일정 거리 이격된 상태를 유지하도록 구성된다.
상기 가스튜브(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 장방형 단면 구조의 편평상으로 형성되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 알루미늄 합금인 심재(22)와 상기 심재의 양면에 클래딩(clading)된 피재(24)를 포함하는 소재로 구성된다. 이때, 상기 심재(22)로는 A3XXX 계열의 알루미늄 합금, 특히 A3003의 재질이 널리 사용되고, 피재(24)로는 A4XXX 계열의 알루미늄 합금, 특히 A4045이 널리 사용되고 있다.
상기 심재(22)를 구성하는 A3003은 기타 다른 계열의 소재에 비해 강도 및 내식성이 우수하나, 상기 이지알 쿨러 가스튜브용 소재로 사용될 경우 응축수에 의해 쉽게 부식되는 경향이 있다. 즉, 이지알 쿨러의 사용시 고농도의 수증기를 포함하는 배기가스가 가스튜브(20)의 내부로 유입되면, 온도 하강시 상기 가스튜브(20)의 내부에 산성의 응축수가 발생하고, 상기 응축수에 포함되어 있는 음이온의 영향으로 가스튜브(20)의 소재가 쉽게 부식되는 문제점이 있다.
또한, 상기 심재(22)의 성분 중 마그네슘은 일정 수준 이상의 강도 확보를 위한 필수성분인데, 도 3에 도시된 바와 같이 심재(22)의 양면에 피재(24)가 직접 클래딩되는 경우, 브레이징 과정에서 심재(22)에 함유되어 있던 마그네슘이 피재(24)를 통과하여 확산된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 강도가 우수하고, 내식성이 개선되어 가혹한 환경에서도 가스튜브의 수명이 장기간 유지되는 이지알 쿨러용 가스튜브를 제공하는 데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 이지알 쿨러용 가스튜브는,
평판 형상의 금속판이 튜브 형상으로 벤딩된 구조로 이루어지되,
상기 금속판은, 심재와, 상기 심재의 일면 또는 양면에 클래딩된 피재와, 상기 심재와 피재 사이에 클래딩되어 상기 심재로부터 마그네슘이 상기 피재로 확산되는 것을 방지하는 중간재로 구성되고,
상기 심재는 구리(Cu), 규소(Si), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 티타늄(Ti) 및 알루미늄(Al)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 심재는 구리(Cu) 0.4~0.6wt%, 규소(Si) 0.6~0.8wt%, 철(Fe) 0.4~0.6wt%, 마그네슘(Mg) 0.3~0.4wt%, 망간(Mn) 0.4~1.1wt%, 티타늄(Ti) 01~0.2wt% 및 잔부의 알루미늄(Al)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 중간재는 A3003 또는 A0140 알루미늄 합금인 것을 특징으로 한다.
상기 피재는 A4045 알루미늄 합금인 것을 특징으로 한다.
상기 금속판의 전체 두께는 0.7~2.0mm이고, 상기 피재의 두께는 상기 금속판 전체 두께의 3~8%이고, 상기 중간재의 두께는 상기 금속판 전체 두께의 3~8%인 것을 특징으로 한다.
상기 금속판은, 상판과, 하판과, 상기 상판의 폭방향 일측으로부터 하향 연장되는 하향 제1 측판과, 상기 하판의 폭방향 일측으로부터 상향 연장되어 상기 하향 제1 측판과 포개어지는 상향 제1 측판과, 상기 상판과 하판의 폭방향 타측을 연결하는 제2 측판으로 구성되며,
상기 하향 제1 측판과 상향 제1 측판은 브레이징 공정을 통해 접합된다.
상기 하향 제1 측판은 상기 하판과 겹쳐지는 하측절곡부를 구비하고, 상기 상향 제1 측판은 상기 상판과 겹쳐지는 상측절곡부를 구비한다.
상기 하판의 폭방향 일측 저면에 계단형상의 단턱이 형성되고, 상기 하측절곡부는 상기 계단형상의 단턱에 안착되어, 상기 하판의 외측면과 상기 하측절곡부의 외측면이 하나의 평면을 이루도록 형성된다.
상기 하측절곡부와 상측절곡부는, 끝단으로 갈수록 두께가 얇아지는 형상으로 형성된다.
본 발명에 의한 이지알 쿨러용 가스튜브는, 강도 및 내식성이 우수하여 가혹한 환경에서도 수명이 장기간 유지되고, 부식으로 인한 이지알 쿨러의 성능저하가 없어 배출가스가 저감되고 연비 효율이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
또한 본 발명에 의한 이지알 쿨러용 가스튜브는, 접합부에 갭이나 홀이 형성되어 파손되는 현상이 발생되지 아니하므로, 내구성이 우수하고 구조적 강도가 우수하다는 장점이 있다.
도 1은 종래의 이지알 쿨러의 사시도이다.
도 2는 종래의 이지알 쿨러 단면사시도이다.
도 3은 종래의 이지알 쿨러용 가스튜브의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 이지알 쿨러용 가스튜브의 제1 실시예의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 이지알 쿨러용 가스튜브의 제2 실시예의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 의한 이지알 쿨러용 가스튜브를 시험하기 위한 장치를 나타낸 사진이다.
도 7은 본 발명에 의한 이지알 쿨러용 가스튜브를 시험하였을 때 응축수 순환 사이클을 나타낸 그래프이다.
도 8은 종래의 이지알 쿨러용 가스튜브의 시험 전, 후의 단면 상태를 나타낸 사진이다.
도 9는 본 발명에 의한 이지알 쿨러용 가스튜브의 시험 전, 후의 단면 상태를 나타낸 사진이다.
도 10은 종래의 이지알 쿨러용 가스튜브의 결합구조를 도시하는 정면도이다.
도 11 내지 도 14는 본 발명에 의한 이지알 쿨러용 가스튜브를 레이저 용접 방식으로 제작한 경우의 결합부위 상태를 나타낸 사진이다.
도 15는 본 발명에 의한 이지알 쿨러용 가스튜브의 결합구조를 도시한다.
도 16은 본 발명에 의한 이지알 쿨러용 가스튜브의 결합구조 제2 실시예를 도시한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 이지알 쿨러용 가스튜브의 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명은, 고온의 배기가스를 저온의 냉각수와 열전달시켜 일정 수준 냉각시킨 후 배기가스 재순환시스템(EGR:Exhaust Gas Recirculation)으로 전달하기 위한 이지알 쿨러에 장착되는 가스튜브(100)에 관한 것으로서, 부식 및 강도 저하를 방지할 수 있도록 구성된다는 점에 가장 큰 특징이 있다.
본 발명의 제1 실시예는 도 4에서와 같이, 심재(101)와, 상기 심재(101)의 양면에 클래딩된 피재(103)와, 상기 심재(101)와 피재(103) 사이에 클래딩되어 상기 심재(101)로부터 마그네슘이 상기 피재(103)로 확산되는 것을 방지하는 중간재(102)를 포함한다. 그리고 상기 심재(101)는 구리(Cu), 규소(Si), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 티타늄(Ti) 및 알루미늄(Al)을 포함한다.
먼저, 상기 심재(101)는 클래드재의 주요 물성을 유지시키고, 고강도, 고내식성을 갖도록 하기 위한 것으로, 구리(Cu), 규소(Si), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 티타늄(Ti) 및 알루미늄(Al)을 포함한다. 이때, 그 조성비는 구리(Cu) 0.4~0.6wt%, 규소(Si) 0.6~0.8wt%, 철(Fe) 0.4~0.6wt%, 마그네슘(Mg) 0.3~0.4wt%, 망간(Mn) 0.4~1.1wt%, 티타늄(Ti) 01~0.2wt% 및 잔부의 알루미늄(Al)로 됨이 바람직하다.
즉, 본 발명에 포함되는 심재(101)는 종래 A3003 알루미늄 합금의 조성을 개선한 것으로, 하기 표 1에서와 같이 A3003 알루미늄 합금의 기본 조성에서 구리의 함량을 높여 강도 및 내식성을 증대시키고, 마그네슘 성분을 첨가하여 강도를 증대시키며, 티타튬 성분을 첨가하여 균일 부식이 일어나도록 유도하는 것이다.
표 1 심재(101)의 조성.
구분 조성(wt%)
Cu Si Fe Zn Mg Mn Ti Al
A3003 0.05~0.2 0.6 0.7 0.1 - 0.1~1.5 - Rem.
본 발명에 포함되는 심재(101) 0.4~0.6 0.6~0.8 0.4~0.6 - 0.3~0.4 0.4~1.1 0.1~0.2 Rem.
이를 더욱 상세히 설명하면, 상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 구리의 함량을 0.05~0.2wt%에서 0.4~0.6wt%로 높여 Al2Cu가 석출되어 강도가 증대되도록 하고 부식 전위가 높아져 내식성이 향상되도록 하며, 마그네슘을 0.3~0.4wt%만큼 첨가하여 Mg2Si가 석출되어 시효 경화에 의해 강도가 증대되도록 하고, 티타늄을 0.1~0.2wt%만큼 첨가하여 국부 부식이 아닌 균일 부식이 일어나도록 유도하여 부식의 거동을 변화시키는 것이다. 아울러, 철은 그 함량이 높을수록 내식성이 저하되는바, 본 발명에서는 철의 함량 0.4~0.6wt%로 낮추며, 아연을 포함하지 않는 것이 특징이다.
즉, 본 발명에 포함되는 심재(101)는 종래 A3003 알루미늄 합금에 비해 마그네슘, 티타늄이 포함되고, 구리의 함량이 높고, 철의 함량이 낮으며, 아연이 포함되지 않아 강도 및 내식성이 현저히 개선된다는 장점이 있다.
그리고 상기 심재(101)의 양면에 클래딩된 피재(103)는 브레이징 필러(Filler)재로서, 브레이징 접합을 위해 포함된다. 상기 피재(103)는 종래의 가스튜브(20) 소재와 동일하게 A4045 알루미늄 합금으로 구성될 수 있으며, 이외 종래 개시된 다양한 알루미늄 합금으로도 구성될 수 있다.
하기 표 2는 A4045 알루미늄 합금의 조성을 나타낸 것이다.
표 2 A4045 알루미늄 합금의 조성.
구분 조성(wt%)
Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Al
A4045 9.0~11.0 0.8 0.30 0.05 0.05 0.10 0.20 Rem.
또한, 본 발명은 특징적으로 상기 심재(101)와 피재(103) 사이에 클래딩된 중간재(102)를 포함한다. 상기 중간재(102)는 심재(101)로부터 마그네슘이 확산되는 것을 방지하기 위한 것이다. 즉, 상기 심재(101)의 강도 향상을 위해 심재(101)에 함유된 마그네슘이 피재(103)로 확산되면 브레이징 공정시 미접합 부위가 발생하는바, 본 발명에 의한 이지알 쿨러용 가스튜브(100)의 접합성이 저하되는 문제가 유발될 수 있다. 그러나 상기 심재(101)와 피재(103)의 사이에 마그네슘의 확산을 방지하기 위한 중간재(102)가 클래딩되면, 심재(101)로 부터 피재(103)로 마그네슘이 확산되는 것을 방지하여 미접합 부위의 발생을 방지한다.
이때, 상기 중간재(102)로는 마그네슘을 포함하지 않는 알루미늄 합금을 사용할 수 있는데, 가장 바람직하게는 A3003 알루미늄 합금을 사용한다. 상기 A3003 알루미늄 합금에 대해서는 앞서 표 1에서 설명되었으므로, 여기서는 그 설명을 생략한다. 또한, 소량의 마그네슘을 포함하지만 심재(101)로부터 마그네슘의 확산을 방지할 수 있는 A0140 알루미늄 합금도 상기 중간재(102)로서 사용할 수 있는바, 상기 A0140 알루미늄 합금의 조성은 하기 표 3과 같다. 다만, 마그네슘의 확산을 가장 효과적으로 방지하기 위해서는 A3003 알루미늄 합금을 사용함이 바람직하다.
표 3 A0140 알루미늄 합금의 조성.
구분 조성(wt%)
Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Al
A0140 0.34~0.5 0.30 0.05 0.10 0.05 0.10 0.05 Rem.
상기와 같이, 내식성과 강도를 향상시킨 심재(101)와, 상기 심재(101)로 부터 마그네슘이 확산되는 것을 방지하기 위한 중간재(102), 그리고 브레이징 접합을 위한 피재(103)로 구성된 이지알 쿨러용 가스튜브(100)는 강도와 내식성이 우수하면서도, 접합성 역시 우수하다는 장점이 있어, 이지알 쿨러용 가스튜브(100)로서 사용이 적합하다.
본 발명에서 상기한 소재를 이용하여 가스튜브(100)를 제조하는 과정은 클래딩, 롤성형 및 접합 등에 의한 것인바, 이러한 방법은 이 기술이 속하는 분야에서 충분히 공지된 것이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
한편, 본 발명에 의한 이지알 쿨러용 가스튜브(100)는 0.7~2.0mm의 금속판을 벤딩시키는 과정을 통해 제작된다. 이때 금속판의 두께가 너무 얇으면 열교환 효율은 증가되나 가스튜브(100)의 교환주기가 짧아져 경제적이지 못하고, 너무 두꺼우면 열교환 효율이 떨어지므로, 0.7~2.0mm의 두께로 설정됨이 바람직하다. 그리고 상기 피재(103)의 두께는 금속판 전체 두께 대비 3~8%이고, 상기 중간재(102)의 두께 역시 금속판 전체 두께 대비 3~8%임이 바람직한데, 상기 피재(103)나 중간재(102)의 두께가 3% 미만이면 너무 얇아 그 역할이 미미하게 되고, 8%를 초과하면 필요 이상의 두께로 인해 경제성이 좋지 못하고, 내식성 및 강성에 좋지 못한 영향을 미치기 때문이다. 여기서, 상기 피재(103)와 상기 중간재(102)의 두께는 양면에 형성된 각각의 피재(103)와 중간재(102)의 두께를 합한 것으로, 양측 각각에 동일한 두께로 피재(103)와 중간재(102)를 클래딩함이 내식성 개선에 바람직하다.
본 발명의 제2 실시예는 도 5에서와 같이, 심재(101)와, 상기 심재(101)의 일면에 클래딩된 피재(103)와, 상기 심재(101)와 피재(103) 사이에 클래딩되어 상기 심재(101)로부터 마그네슘이 상기 피재(103)로 확산되는 것을 방지하는 중간재(102)를 포함한다. 그리고 상기 심재(101)는 구리(Cu), 규소(Si), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 티타늄(Ti) 및 알루미늄(Al)을 포함한다. 즉, 심재(101)의 일면에만 중간재(102)와 피재(103)가 클래딩되는 것인바, 이러한 구조의 금속판 역시 심재(101)의 조성으로 인해 내식성이 현저히 개선된다는 특징이 있다.
이때, 이러한 금속판은 심재(101)가 가스튜브(100)의 내측에 해당되고, 피재(103)가 가스튜브(100)의 외측에 해당되도록 벤딩 성형하여 튜브를 구성한다.
여기서, 상기 심재(101), 중간재(102) 및 피재(103)에 대한 설명은 앞서 충분히 이루어졌으므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
이하 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
(실시예 1)
먼저, 하기 표 4와 같은 조성으로 알루미늄 합금을 마련하였다.
그리고 상기 알루미늄 합금으로 구성된 심재(101)를 마련하고, 상기 심재(101)의 양면에 A3003 알루미늄 합금으로 되는 중간재(102) 및 A4045 알루미늄 합금으로 되는 피재(103)를 클래딩시켰다. 이때, 심재(101)의 두께는 1.5mm였고, 중간재(102) 및 피재(103)의 두께는 각각 0.075mm(일측의 중간재(102) 0.0375mm, 타측의 중간재(102) 0.0375mm, 일측의 피재(103) 0.0375mm, 타측의 피재(103) 0.0375mm)였다. 그리고 이러한 금속판을 벤딩 성형하여 가스튜브(100)를 제조하였다.
표 4 실시예 1에 의한 알루미늄 합금의 조성.
조성(wt%)
Cu Si Fe Mg Mn Ti Al
0.5 0.7 0.5 0.3 0.7 0.15 Rem.
(비교예 1)
비교예 1은 도 3에 도시된 종래의 이지알 쿨러용 가스튜브(20)로서, A3003 알루미늄 합금으로 되는 심재(22)의 양면에 A4045 알루미늄 합금으로 되는 피재(24)를 클래딩시켰다. 이때 심재(22)의 두께는 1.5mm였고, 피재(24)의 두께는 각각 0.0375mm였다. 그리고 이러한 금속판을 벤딩성형하여 가스튜브(20)를 제조하였다.
(시험예 1)
상기 실시예 1 및 비교예 1의 내식성 시험을 실시하였다.
상기 내식성 시험은 하기 표 5와 같은 조성의 응축수를 조성하고, 상기 응축수를 도 6과 같은 장치를 이용하여 실시예 1 또는 비교예 1의 시료 내부를 통해 순환시켰다. 여기서, 상기 응축수의 순환주기는 도 7과 같았는바, 80℃의 응축수를 2시간 동안 상기 실시예 1 또는 비교예 1의 시료에 순환시킨 후, 22시간 동안 상온에서 방치하는 것을 1사이클(cycle)로 하여 이를 5일간 반복하고, 다시 48시간 상온방치하는 방법으로 1주일간 시험하였다.
표 5 응축수의 조성.
온도 pH 조성(ppm)
Cl- NO3 - SO4 2- F- CH3COO- HCOO-
80℃ 1.85 300 2,000 400 200 20,000 20,000
그리고 그 시편의 단면을 관찰하여 내식성을 확인하였는바, 도 8(a)는 비교예 1의 시험 전 단면을 나타낸 사진이고, 도 8(b)는 비교예 1의 시험 후 단면을 나타낸 사진이며, 도 9(a)는 실시예 1의 시험 전 단면을 나타낸 사진이고, 도 9(b)는 실시예 1의 시험 후 단면을 나타낸 사진으로, 상기 비교예 1은 시험 후 좁고 깊은 형태로 부식이 진행되었으며, 입계부식도 발생하여 응축수 환경에서 취약하다는 것을 확인할 수 있었다. 이에 반해 본 발명의 실시예 1은 비교예 1에 비해 부식의 진행이 현저히 적은 것은 물론, 깊고 좁은 형태로 부식이 진행되지 않아 금속판의 관통 발생 위험성이 비교예 1에 비해 현저히 적음을 확인하였다.
따라서, 본 발명에 따른 이지알 쿨러용 가스튜브(100)는 내식성이 우수함을 확인하였다.
이하에서는 하나의 금속판을 벤딩시켜 이지알 쿨러용 가스튜브(100)를 제작하는 과정에 대하여 상세히 설명한다.
일반적으로 이지알 쿨러용 가스튜브(100)는, 하나의 금속판을 벤딩시킨 후 금속판의 폭방향 양단을 접합시키는 과정을 통해 상판(110)과 하판(120)과 제1 측판(130)과 제2 측판으로 구성되는 튜브 형태를 이루게 된다. 이때 금속판의 폭방향 양단이 접합되는 부위는 도 10에 도시된 바와 같이 하판(120)의 중간에 위치되며, 레이저 용접 방식으로 결합된다.
이와 같이 금속판의 폭방향 양단이 맞대기 방식으로 레이저 용접되면, 결합부위에 열변형이 일어나 도 11에 도시된 바와 같이 갭(104)이 발생되거나, 용접과정에서 발생되는 가스가 미처 배출되지 못하여 도 12에 도시된 바와 같이 결합부위에 기공(105)이 발생하여, 결합부위 강도가 떨어지는 현상이 야기된다.
또한 본 발명에 의한 이지알 쿨러용 가스튜브(100)는 심재(101)에 함유된 마그네슘이 피재(103)를 통과하여 확산되지 못하도록 심재(101)와 피재(103) 사이에 중간재(102)가 클래딩된다는 점에 가장 큰 특징이 있는데, 레이저 용접 방식으로 금속판 양단을 결합시키는 경우에는 도 13에 도시된 바와 같이 심재(101)와 중간재(102)와 피재(103)가 녹아 섞이는 혼합부(106)가 발생되어, 해당 부위에서 부식이 발생된다는 문제점이 있다. 이와 같이 레이저 용접 부위가 부식되면 도 14에 도시된 바와 같이 해당부위에 균열 및 관통공이 형성되므로, 가스튜브(100)의 기능을 상실하게 된다는 심각한 문제가 발생된다.
본 발명에 의한 이지알 쿨러용 가스튜브(100)는 이와 같은 문제점을 해결할 수 있도록, 상기 금속판이 맞대기 용접 방식으로 결합되는 것이 아니라, 브레이징 공정을 통해 적층 방식으로 결합된다는 점에 또 다른 특징이 있다.
즉, 상기 금속판은, 상판(110)과, 하판(120)과, 상기 상판(110)의 폭방향 일측(본 실시예에서는 좌측)으로부터 하향 연장되는 하향 제1 측판(130a)과, 상기 하판(120)의 폭방향 일측(본 실시예에서는 좌측)으로부터 상향 연장되어 상기 하향 제1 측판(130a)과 포개어지는 상향 제1 측판(130b)과, 상기 상판(110)과 하판(120)의 폭방향 타측을 연결하는 제2 측판으로 구성될 수 있다.
이와 같이 상판(110)의 폭방향 일측과 하판(120)의 폭방향 일측을 연결하기 위한 제1 측판(130)이 2겹으로 제작되어 적층 구조로 결합되면, 상기 하향 제1 측판(130a)과 상향 제1 측판(130b)을 적층시킨 후 브레이징 공정으로 결합시킬 수 있으므로, 결합부위에 갭(104)이나 기공(105)이 발생되는 현상을 방지할 수 있다는 장점 즉, 파단 및 파손의 우려가 없어진다는 장점이 있다. 또한, 상기 하향 제1 측판(130a)과 상향 제1 측판(130b)을 적층방식으로 브레이징시키면 하향 제1 측판(130a)과 상향 제1 측판(130b)의 결합면적이 매우 넓어지므로, 본 발명에 의한 이지알 쿨러용 가스튜브(100)의 구조적 강도가 향상된다는 장점도 있다.
한편, 본 발명에 의한 이지알 쿨러용 가스튜브(100)에 상하방향 외력이 인가되더라도 쉽게 변형되거나 파손되지 아니하도록, 상기 하향 제1 측판(130a)과 상향 제1 측판(130b)은 상하방향 압축강도가 매우 크게 제작됨이 바람직하다. 즉, 도 15에 도시된 바와 같이 상기 하향 제1 측판(130a)은 상기 하판(120)과 겹쳐지는 하측절곡부(132a)를 구비하고, 상기 상향 제1 측판(130b)은 상기 상판(110)과 겹쳐지는 상측절곡부(132b)를 구비할 수 있다.
이와 같이 하향 제1 측판(130a)의 끝단이 하판(120)의 상면에 밀착되고, 상향 제1 측판(130b)의 끝단이 상판(110)의 저면에 밀착되면, 상기 하향 제1 측판(130a)과 상향 제1 측판(130b)이 모두 내력벽 역할을 하게 되는바, 이지알 쿨러용 가스튜브(100)의 구조적 강도가 크게 향상된다는 장점이 있다. 또한, 가스튜브(100) 중 하측절곡부(132a) 및 상측절곡부(132b)가 형성된 부위가 두 겹으로 제작되므로 해당 부위의 구조적 강도 역시 증가되는 효과를 얻을 수 있다.
이때, 하측절곡부(132a)가 단순히 하판(120)의 저면에 적층되면 하측절곡부(132a) 끝단이 외부로 돌출되므로, 이지알 쿨러용 가스튜브(100)의 외부를 지나는 냉각수가 상기 하측절곡부(132a)의 끝단에 부딪혀 와류를 발생시킬 수 있을 뿐만 아니라 외관이 나빠지는 문제가 발생될 수 있다. 따라서 상기 하판(120)의 폭방향 일측 저면(도 15에서는 좌측 저면)에 계단형상의 단턱(112)이 형성되고, 상기 하측절곡부(132a)가 상기 계단형상의 단턱(112)에 안착되는 구조로 결합됨이 바람직하다.
이와 같이 하측절곡부(132a)의 끝단이 계단형상의 단턱(112)에 안착되면, 상기 하판(120)의 외측면과 상기 하측절곡부(132a)의 외측면이 하나의 평면을 이루게되는바, 맞대기용접 방식으로 제작한 경우와 동일하게 외관이 미려해진다는 장점이 있다.
한편, 본 발명에 의한 가스튜브(100)는, 외측과 내측이 모두 하나의 면을 이루도록 매끄럽게 제작될 수 있도록, 도 16에 도시된 실시예와 같이 상기 하측절곡부(132a)와 상측절곡부(132b)는 끝단으로 갈수록 두께가 얇아지는 형상으로 형성될 수 있다. 이와 같이 하측절곡부(132a)와 상측절곡부(132b)의 끝단이 뾰족한 형상으로 형성되면, 상판(110)이나 하판(120)에 별도의 단턱을 형성하지 아니하더라도 외측과 내측이 모두 매끄럽게 제작될 수 있다는 장점이 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 평판 형상의 금속판이 튜브 형상으로 벤딩된 구조로 이루어지되,
    상기 금속판은, 심재와, 상기 심재의 일면 또는 양면에 클래딩된 피재와, 상기 심재와 피재 사이에 클래딩되어 상기 심재로부터 마그네슘이 상기 피재로 확산되는 것을 방지하는 중간재로 구성되고,
    상기 심재는 구리(Cu), 규소(Si), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 티타늄(Ti) 및 알루미늄(Al)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이지알 쿨러용 가스튜브.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 심재는 구리(Cu) 0.4~0.6wt%, 규소(Si) 0.6~0.8wt%, 철(Fe) 0.4~0.6wt%, 마그네슘(Mg) 0.3~0.4wt%, 망간(Mn) 0.4~1.1wt%, 티타늄(Ti) 01~0.2wt% 및 잔부의 알루미늄(Al)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이지알 쿨러용 가스튜브.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 중간재는 A3003 또는 A0140 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 이지알 쿨러용 가스튜브.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 피재는 A4045 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 이지알 쿨러용 가스튜브.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속판의 전체 두께는 0.7~2.0mm이고, 상기 피재의 두께는 상기 금속판 전체 두께의 3~8%이고, 상기 중간재의 두께는 상기 금속판 전체 두께의 3~8%인 것을 특징으로 하는 이지알 쿨러용 가스튜브.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속판은, 상판과, 하판과, 상기 상판의 폭방향 일측으로부터 하향 연장되는 하향 제1 측판과, 상기 하판의 폭방향 일측으로부터 상향 연장되어 상기 하향 제1 측판과 포개어지는 상향 제1 측판과, 상기 상판과 하판의 폭방향 타측을 연결하는 제2 측판으로 구성되며,
    상기 하향 제1 측판과 상향 제1 측판은 브레이징 공정을 통해 결합되는 것을 특징으로 하는 이지알 쿨러용 가스튜브.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 하향 제1 측판은 상기 하판과 겹쳐지는 하측절곡부를 구비하고, 상기 상향 제1 측판은 상기 상판과 겹쳐지는 상측절곡부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이지알 쿨러용 가스튜브.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 하판의 폭방향 일측 저면에 계단형상의 단턱이 형성되고, 상기 하측절곡부는 상기 계단형상의 단턱에 안착되어, 상기 하판의 외측면과 상기 하측절곡부의 외측면이 하나의 평면을 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이지알 쿨러용 가스튜브.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 하측절곡부와 상측절곡부는, 끝단으로 갈수록 두께가 얇아지는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이지알 쿨러용 가스튜브.
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