KR101284536B1 - 배기열을 이용한 냉각수 예열장치 - Google Patents

배기열을 이용한 냉각수 예열장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배기열을 이용한 냉각수 예열장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전열면적을 늘려 자동차의 배기열의 회수율을 높여 냉각수를 신속하게 예열할 수 있도록 된 배기열을 이용한 냉각수 예열장치에 관한 것이다.
본 발명은 일측면에 의하면 배기가스가 통과하는 배기파이프와;
상기 배기파이프의 둘레에 순차적으로 적층 형성된 냉각수 유로와 배기가스 유로; 상기 배기가스 유로에 부착 형성되어 상기 배기가스의 열회수율을 향상시키는 전열핀;을 포함하는 배기열을 이용한 냉각수 예열장치를 제공한다.
또한 본 발명은 다른 측면에 의하면 배기가스가 통과하는 배기파이프와; 상기 배기파이프의 둘레에 순차적으로 적층 형성되된 냉각수 유로와 배기가스 유로;를 포함하되 상기 냉각수 유로와 상기 배기가스 유로 사이의 벽이 요철형상으로 구비된 것을 특징으로 하는 배기열을 이용한 냉각수 예열장치를 제공한다.

Description

배기열을 이용한 냉각수 예열장치{Apparatus for preheating of coolant using exhaust gas heat}
본 발명은 배기열을 이용한 냉각수 예열장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전열면적을 늘려 자동차의 배기열의 회수율을 높여 냉각수를 신속하게 예열할 수 있도록 된 배기열을 이용한 냉각수 예열장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 연소 온도는 2,000K 이상으로 매우 높아 냉각시스템을 이용하여 엔진 각부의 과열을 방지하므로 엔진 부품의 내구성을 확보할 필요가 있다.
하지만 냉각수에 의한 지나친 냉각은 엔진의 열효율을 떨어뜨리기 때문에 적절한 냉각수의 온도 유지가 필요하다.
특히 냉시동시 엔진과 엔진오일이 적정온도까지 도달하지 못하여 엔진 오일의 점도가 높아 마찰저항에 의한 손실이 커져 연비를 악화시키므로 엔진의 온도를 엔진 오일의 점도가 높아질 때까지 올려야 할 필요가 있다.
이러한 필요에 따라 냉시동시 엔진의 온도를 올려 마찰저항을 줄이기 위해 다양한 방법들이 시도되었다. 그러한 방법 중의 하나가 대기중으로 버려지는 배기열을 회수하여 냉각수의 온도를 올리는 방법이 이용되고 있다.
하지만 지금까지 제안된 단순구조의 열교환기를 사용하는 것만으로는 배기가스의 열을 회수하여 냉각수의 온도를 올리는 데 한계가 있어 여전히 냉시동시 엔진의 온도가 올라가기까지는 연비가 현저히 떨어지는 문제점이 있다.
동시에 연비가 떨어지기 때문에 냉각수의 온도를 올리기 위한 워밍업시간이 길어져 대기환경을 오염시키는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전열면적을 늘리므로 단위시간당 배기가스의 회수열량이 증대되어 냉시동시 연비를 개선할 수 있도록 된 배기열을 이용한 냉각수 예열장치를 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 상기와 같이 단위시간당 배기가스의 회수열량이 증대되므로 워밍업시간을 단축할 수 있도록 된 냉각수 예열장치를 제공하는 데 목적이 있다.
아울러 본 발명은 상기와 같이 워밍업시간이 단축되므로 공회전 시간을 줄여 대기환경이 오염되는 것을 방지하도록 된 냉각수 예열장치를 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 배기가스유로에 전열핀을 부착 형성하여 배기가스의 열회수율을 향상시키므로 배기가스유로의 단면적을 늘리지 않고도 배기가스의 회수열량을 증대시킬 수 있는 배기열을 이용한 냉각수 예열장치를 제공하는 데 목적이 있다.
더불어 본 발명은 전열핀이 요철이 형성된 환상의 부재로 구비되어 배기가스의 흐름을 방해하지 않으면서 배기가수의 회수열량을 증대시킬 수 있도록 된 배기열을 이용한 냉각수 예열장치를 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 냉각수 유로와 배기가스 유로 사이의 벽이 요철형상으로 구비되므로 배기가스와 냉각수의 접촉면적을 늘려 배기가스의 회수열량을 증대시킬 수 있도록 된 냉각수 예열장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 일측면에 의하면 배기가스가 통과하는 배기파이프와;
상기 배기파이프의 둘레에 순차적으로 적층 형성된 냉각수 유로와 배기가스 유로; 상기 배기가스 유로에 부착 형성되어 상기 배기가스의 열회수율을 향상시키는 전열핀;을 포함하는 배기열을 이용한 냉각수 예열장치를 제공한다.
여기서 상기 전열핀은 요철이 형성된 환상의 부재인 것이 바람직하다.
아울러 상기 전열핀에 형성된 요철은 라운딩 또는 각진 형상으로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명은 다른 측면에 의하면 배기가스가 통과하는 배기파이프와;
상기 배기파이프의 둘레에 순차적으로 적층 형성되된 냉각수 유로와 배기가스 유로;를 포함하되 상기 냉각수 유로와 상기 배기가스 유로 사이의 벽이 요철형상으로 구비된 것을 특징으로 하는 배기열을 이용한 냉각수 예열장치를 제공한다.
여기서 상기 냉각수 유로와 상기 배기가스 유로 사이의 벽에 형성된 요철은 라운딩 또는 각진 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기와 같이 본 발명에 따른 배기열을 이용한 냉각수 예열장치는 전열면적이 늘어나므로 단위시간당 배기가스의 회수열량이 증대되어 냉시동시 연비를 개선할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 배기열을 이용한 냉각수 예열장치는 상기와 같이 단위시간당 배기가스의 회수열량이 증대되므로 워밍업시간을 단축할 수 있다.
아울러 본 발명에 따른 배기열을 이용한 냉각수 예열장치는 상기와 같이 워밍업시간이 단축되므로 공회전 시간을 줄여 대기환경이 오염되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 배기열을 이용한 냉각수 예열장치는 배기가스유로에 전열핀을 부착 형성하여 배기가스의 열회수율을 향상시키므로 배기가스유로의 단면적을 늘리지 않고도 배기가스의 회수열량을 증대시킬 수 있다.
더불어 본 발명에 따른 배기열을 이용한 냉각수 예열장치는 전열핀이 요철이 형성된 환상의 부재로 구비되어 배기가스의 흐름을 방해하지 않으면서 배기가수의 회수열량을 증대시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 배기열을 이용한 냉각수 예열장치는 상기 냉각수 유로와 상기 배기가스 유로 사이의 벽이 요철형상으로 구비되므로 배기가스와 냉각수의 접촉면적이 늘어나 배기가스의 회수열량을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 배기열을 이용한 냉각수 예열장치를 나타내는 정단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 배기열을 이용한 냉가수 예열장치를 나타내는 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 배기열을 이용한 냉각수 예열장치의 다른 형상의 전열핀을 나타내기 위한 정단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 배기열을 이용한 냉각수 예열장치를 나타내는 정단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 배기열을 이용한 냉각수 예열장치를 나타내는 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 배기열을 이용한 냉각수 예열장치의 다른 형상의 벽을 나타내기 위한 정단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 배기열을 이용한 냉각수 예열장치의 실시예들을 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
[제1실시예]
본 발명의 제1실시예에 따른 배기열을 이용한 냉각수 예열장치는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 배기가스가 통과하는 배기파이프(10), 상기 배기파이프(10)의 둘레에 순차적으로 적층 형성된 냉각수 유로(12, 14)와 배기가스 유로(16) 및 상기 배기가스 유로(16)에 부착 형성된 전열핀(19)을 포함한다.
상기 배기파이프(10)는 엔진이 폭발한 후 배기밸브를 통해 배출되는 배기가스가 지나가는 통로로서 고온에도 견딜 수 있는 내열강으로 이루어진다.
상기 냉각수 유로(12, 14)와 배기가스 유로(16)는 상기 배기파이프(10)의 둘레에 순차적으로 적층 형성된다.
상기 냉각수 유로(12, 14)는 배기가스 유로(16)를 기준으로 내측에 형성된 내측 냉각수 유로(12)와, 배기가스 유로(16)의 외측에 형성된 외측 냉각수 유로(14)로 이루어진다.
여기서 상기 내측 냉각수유로(12)와 외측 냉각수유로(14) 사이에는 연통파이프(18)가 설치되어 냉각수가 서로 연통될 수 있다.
또한 상기 외측 냉각수 유로(14)에는 외부로부터 냉각수가 유입되는 냉각수 유입관(14a)이 형성되어 있고, 상기 내측 냉각수 유로(12)에는 예열된 냉각수가 외부로 배출되는 냉각수 배출관(12a)이 형성되어 있다. 아울러 상기 배기가스 유로(16)는 상기 배기파이프(10)와 연통 형성되도록 구비되어 상기 배기파이프(10)를 통하여 흘러가는 배기가스가 바이패스 된다.
상기 전열핀(19)은 상기 배기가스 유로(16)의 내벽과 외벽에 각각 용접으로 고정된다. 따라서 배기가스는 배기가스유로(16)의 내벽과 외벽 이외에 전열핀(19)이 배기가스의 열을 회수한 후 회수된 열을 내벽과 외벽에 전달한다. 여기서 전열핀은 배기가스의 회수열량이 증가시키므로 냉각수에 전달되는 열량 또한 증대되어 냉각수의 온도를 더 빨리 상승시키게 된다. 따라서 냉각수의 온도가 더 빨리 상승하면 오일의 점도가 떨어져 유동성이 높아지므로 마찰저항의 저하로 연비가 향상된다. 아울러 냉각수의 온도가 더 빨리 상승하므로 차량의 워밍업시간 또한 단축시킬 수 있다.
여기서 상기 전열핀(19)은 환상의 부재로서 요철이 형성되어 있다. 본 실시예에서 전열핀(19)은 라운딩되도록 형성되어 있지만 도 3에 도시된 바와 같이 각진 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다. 여기서 상기 전열핀이 환상의 부재로 형성되어 있으므로 배기가스의 흐름을 방해하지 않으면서도 회수열량을 늘릴 수 있다.
[제2실시예]
본 발명의 제2실시예에 따른 배기열을 이용한 냉각수 예열장치는 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 배기가스가 통과하는 배기파이프(20), 상기 배기파이프(20)의 둘레에 순차적으로 적층 형성된 냉각수 유로(22, 24)와 배기가스 유로(26)를 포함한다.
상기 배기파이프(20)는 엔진이 폭발한 후 배기밸브를 통해 배출되는 배기가스가 지나가는 통로로서 고온에도 견딜 수 있는 내열강으로 이루어진다.
상기 냉각수 유로(22, 24)와 배기가스 유로(26)는 상기 배기파이프(10)의 둘레에 순차적으로 적층 형성된다.
상기 냉각수 유로(22, 24)는 배기가스 유로(26)를 기준으로 내측에 형성된 내측 냉각수 유로(22)와, 배기가스 유로(26)의 외측에 형성된 외측 냉각수 유로(24)로 이루어진다.
여기서 상기 내측 냉각수유로(22)와 외측 냉각수유로(24) 사이에는 연통파이프(28)가 설치되어 냉각수가 서로 연통될 수 있다.
또한 상기 외측 냉각수 유로(24)에는 외부로부터 냉각수가 유입되는 냉각수 유입관(24a)이 형성되어 있고, 상기 내측 냉각수 유로(22)에는 예열된 냉각수가 외부로 배출되는 냉각수 배출관(22a)이 형성되어 있다. 아울러 상기 배기가스 유로(26)는 상기 배기파이프(20)와 연통 형성되도록 구비되어 상기 배기파이프(20)를 통하여 흘러가는 배기가스가 바이패스 된다.
여기서 상기 내측 냉각수 유로(22)와 상기 배기가스 유로(26) 사이의 벽 및 상기 배기가스 유로(26)와 상기 외측 냉각수 유로(24) 사이의 벽이 각각 요철형상으로 구비된다. 따라서 상기 냉각수 유로(22, 24)와 배기가스 유로(26)의 접촉면적이 늘어나므로 배기가스로부터 회수열량이 증대된다. 따라서 냉각수의 온도를 더 빨리 상승하게 되어 오일의 점도가 떨어져 유동성이 높아지므로 마찰저항의 저하로 연비가 향상된다. 아울러 냉각수의 온도가 더 빨리 상승하므로 차량의 워밍업시간 또한 단축시킬 수 있다.
여기서 상기 내측 냉각수 유로(22)와 상기 배기가스 유로(26) 사이의 벽 및 상기 배기가스 유로(26)와 상기 외측 냉각수 유로(24) 사이의 벽이 라운딩으로 형성되어 있지만 도 6에 도시된 바와 같이 각진 형상으로 요철이 형성될 수 있음은 물론이다. 상기 요철에 의해 전열면적이 높아지므로 별도의 전열핀이 없이도 배기가스의 회수열량을 늘릴 수 있다.
10, 20 : 배기파이프 12, 22 : 내측 냉각수유로
12a, 22a : 냉각수배출관 14, 24 : 외측 냉각수유로
14a, 24a : 냉각수유입관 16, 26 : 배기가스유로
18, 28 : 연통파이프 19 : 전열핀
23, 25 : 벽

Claims (5)

  1. 배기가스가 통과하는 배기파이프(10)의 둘레에 내측 냉각수 유로(12), 배기가스 유로(16), 외측 냉각수 유로(14)가 순차적으로 적층 형성되고,
    상기 내측 냉각수 유로(12)의 외벽과 외측 냉각수 유로(14)의 내벽 사이에 요철을 구비한 환상의 전열핀(19)이 배기가스 유로(16)를 형성하도록 설치되고,
    상기 내측 냉각수 유로(12)와 외측 냉각수 유로(14) 사이에 연통파이프(18)가 설치되는 것을 특징으로 하는 배기열을 이용한 냉각수 예열장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전열핀(19)에 형성된 요철은 라운딩 또는 각진 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 배기열을 이용한 냉각수 예열장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
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