KR101307322B1 - Exhaust heat recovery device in automobile - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차 배기열 회수장치로서 보다 상세하게는 자동차의 냉시동시 배기가스와 냉각수를 열교환시켜 엔진의 워밍업(warming up)을 매우 신속하게 함과 더불어 연료 소비량을 감소시키고, 배기소음과 배기유해가스를 저감하기 위한 배기열 회수장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 배기열 회수장치는, 하우징; 상기 하우징의 일측에서 상기 하우징의 중심부를 따라 길이방향으로 설치되고, 전방단부에 인접한 외주면에 복수의 소통공이 형성된 배기가스 인렛파이프; 상기 하우징의 타단에 연결되고, 배기가스가 배출되는 배기가스 아웃렛파이프; 상기 배기가스 인렛파이프의 외측에 배치된 배기가스우회유로; 상기 배기가스우회유로의 외측에 배치된 냉각수유로; 및 상기 배기가스 인렛파이프의 후방단부 측에 개폐가능하게 설치된 밸브유닛;을 포함하고, 상기 배기가스우회유로 내에는 제1나선형부재가 설치되어 상기 배기가스우회유로의 내부는 나선형유로로 구성되며, 상기 냉각수유로 내에는 제2나선형부재가 설치되어 상기 냉각수유로의 내부은 나선형유로로 구성되고, 상기 제1나선형부재와 제2나선형부재는 인렛파이프의 중심축을 기준으로 나선방향이 서로 반대로 형성되는 것을 특징으로 한다. The present invention is a vehicle exhaust heat recovery device, more specifically, the heat exchange of the exhaust gas and the cooling water during the cold start of the vehicle very fast warming up of the engine (warming up) while reducing the fuel consumption, exhaust noise and harmful gas emissions An exhaust heat recovery apparatus for reducing.
Exhaust heat recovery apparatus according to the present invention, the housing; An exhaust gas inlet pipe installed in a longitudinal direction along the center of the housing at one side of the housing and having a plurality of communication holes formed on an outer circumferential surface adjacent to the front end; An exhaust gas outlet pipe connected to the other end of the housing and configured to discharge exhaust gas; An exhaust gas bypass passage disposed outside the exhaust gas inlet pipe; A cooling water channel disposed outside the exhaust gas bypass channel; And a valve unit installed on the rear end side of the exhaust gas inlet pipe so as to be opened and closed. A first spiral member is installed in the exhaust gas bypass passage, and the inside of the exhaust gas bypass passage consists of a spiral passage. A second spiral member is installed in the cooling water flow passage so that the inside of the cooling water flow passage consists of a spiral flow passage, and wherein the first spiral member and the second spiral member are formed in opposite directions with respect to the central axis of the inlet pipe. It is done.

Figure R1020110052144
Figure R1020110052144

Description

자동차 배기열 회수장치{EXHAUST HEAT RECOVERY DEVICE IN AUTOMOBILE}Automotive exhaust heat recovery system {EXHAUST HEAT RECOVERY DEVICE IN AUTOMOBILE}

본 발명은 자동차 배기열 회수장치로서 보다 상세하게는 자동차의 냉시동시 배기가스와 냉각수를 열교환시켜 엔진의 워밍업(warming up)을 매우 신속하게 함과 더불어 연료 소비량을 감소시키고, 배기소음과 배기유해가스를 저감하기 위한 배기열 회수장치에 관한 것이다. The present invention is a vehicle exhaust heat recovery device, more specifically, the heat exchange of the exhaust gas and the cooling water during the cold start of the vehicle very fast warming up of the engine (warming up) while reducing the fuel consumption, exhaust noise and harmful gas emissions An exhaust heat recovery apparatus for reducing.

주변의 차가운 공기 또는 정지 등으로 인해 차량의 엔진이 냉각되었을 경우, 차량의 엔진을 신속하게 워밍업하여야 한다. 그리고, 엔진의 워밍업 시간을 단축시키는 것이 연비 향상, 배기소음 및 배기유해가스의 저감을 달성할 수 있는 매우 중요한 요소이다. If the engine of the vehicle is cooled due to the surrounding cold air or stoppage, the engine of the vehicle should be warmed up quickly. In addition, shortening the warm-up time of the engine is a very important factor that can improve fuel economy, exhaust noise and reduce exhaust gas.

이러한 차량의 엔진을 워밍업하기 위해서는 엔진의 워터재킷을 순환하는 냉각수를 일정온도로 승온시켜야 하며, 냉각수의 승온을 위하여 배기계 측에 배기열 회수장치가 설치된다. 이러한 배기열 회수장치는 엔진에서 배출되는 배기가스에 의해 냉각수를 일정온도로 승온시킨 후에 엔진의 워터재킷으로 재순환시키도록 구성된다. In order to warm up the engine of such a vehicle, the cooling water circulating in the water jacket of the engine must be raised to a predetermined temperature, and an exhaust heat recovery device is installed on the exhaust system side to raise the temperature of the cooling water. The exhaust heat recovery apparatus is configured to recycle the coolant to the water jacket of the engine after raising the cooling water to a predetermined temperature by the exhaust gas discharged from the engine.

이와 같이, 배기열 회수장치는 엔진의 저회전 영역에서는 배기가스와 냉각수를 열교환시켜 냉각수를 승온시켜 오일의 온도를 신속하게 상승시킴으로써 차량의 연비를 개선함과 더불어, 동절기에는 차량 실내의 온도를 신속하게 상승시켜 보다 쾌적한 실내 환경을 조성할 수 있다. As described above, the exhaust heat recovery device heats the exhaust gas and the coolant in the low rotation region of the engine to increase the temperature of the coolant by rapidly raising the temperature of the oil, thereby improving the fuel efficiency of the vehicle and rapidly increasing the temperature inside the vehicle during the winter season. It can be raised to create a more comfortable indoor environment.

하지만, 종래의 배기열 회수장치는 저회전영역(low RPM)에서 배기가스와 냉각수 사이의 열교환 효율이 실질적으로 높지 않아 엔진의 워밍업 시간 단축 등을 효과적으로 구현하지 못하는 단점이 있었다. However, the conventional exhaust heat recovery apparatus has a disadvantage in that the heat exchange efficiency between the exhaust gas and the cooling water is not substantially high in a low rotational region (low RPM), so that the warm-up time of the engine cannot be effectively realized.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 엔진 시동시 저회전 영역에서 배기가스와 냉각수 사이의 열교환 효율을 대폭 향상시켜 엔진의 위밍업 시간 단축을 효과적으로 구현할 수 있는 배기열 회수장치를 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention has been made in view of the above, and provides an exhaust heat recovery apparatus that can effectively realize the shortening of the engine warm-up time by significantly improving the heat exchange efficiency between the exhaust gas and the cooling water in the low rotation region when starting the engine Its purpose is to.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 배기열 회수장치는, Exhaust heat recovery apparatus according to the present invention for achieving the above object,

하우징;housing;

상기 하우징의 일측에서 상기 하우징의 중심부를 따라 길이방향으로 설치되고, 전방단부에 인접한 외주면에 복수의 소통공이 형성된 배기가스 인렛파이프;An exhaust gas inlet pipe installed in a longitudinal direction along the center of the housing at one side of the housing and having a plurality of communication holes formed on an outer circumferential surface adjacent to the front end;

상기 하우징의 타단에 연결되고, 배기가스가 배출되는 배기가스 아웃렛파이프;An exhaust gas outlet pipe connected to the other end of the housing and configured to discharge exhaust gas;

상기 배기가스 인렛파이프의 외측에 배치된 배기가스우회유로;An exhaust gas bypass passage disposed outside the exhaust gas inlet pipe;

상기 배기가스우회유로의 외측에 배치된 냉각수유로; 및 A cooling water channel disposed outside the exhaust gas bypass channel; And

상기 배기가스 인렛파이프의 후방단부 측에 개폐가능하게 설치된 밸브유닛;을 포함하고, And a valve unit installed on the rear end side of the exhaust gas inlet pipe to be opened and closed.

상기 배기가스우회유로 내에는 제1나선형부재가 설치되어 상기 배기가스우회유로의 내부는 나선형유로로 구성되며, A first spiral member is installed in the exhaust gas bypass passage, and the inside of the exhaust gas bypass passage consists of a spiral passage.

상기 냉각수유로 내에는 제2나선형부재가 설치되어 상기 냉각수유로의 내부은 나선형유로로 구성되고, A second spiral member is installed in the cooling water flow passage so that the inside of the cooling water flow passage consists of a spiral flow passage.

상기 제1나선형부재와 제2나선형부재는 인렛파이프의 중심축을 기준으로 나선방향이 서로 반대로 형성되는 것을 특징으로 한다. The first spiral member and the second spiral member may be formed in opposite directions with respect to the central axis of the inlet pipe.

상기 하우징은 상기 배기가스 인렛파이프가 설치되는 제1하우징과 배기가스 아웃렛파이프가 설치되는 제2하우징을 가지고, 상기 제2하우징의 내부공간은 상기 제1하우징의 내부공간 보다 큰 체적을 가지며, The housing has a first housing in which the exhaust gas inlet pipe is installed and a second housing in which the exhaust gas outlet pipe is installed, and an inner space of the second housing has a volume larger than that of the first housing.

상기 제1하우징의 전방단면에는 상기 배기가스 인렛파이프의 전방단부가 관통하고, 상기 제1하우징의 후방단면에는 상기 배기가스 인렛파이프의 후방단부가 관통하며, A front end of the exhaust gas inlet pipe passes through the front end surface of the first housing, and a rear end of the exhaust gas inlet pipe passes through the rear end surface of the first housing.

상기 제2하우징의 전방단면은 상기 제1하우징의 후방단면에 결합되고, 상기 제1하우징의 후방단면에는 상기 제2하우징의 내부공간과 소통하는 복수의 배기가스 토출공이 형성되며, 상기 제2하우징의 후방단면에는 상기 배기가스 아웃렛파이프가 관통하여 설치되는 것을 특징으로 한다. The front end surface of the second housing is coupled to the rear end surface of the first housing, the rear end surface of the first housing is formed with a plurality of exhaust gas discharge holes communicating with the internal space of the second housing, the second housing The rear end surface of the exhaust gas outlet pipe is characterized in that it is installed through.

상기 제1하우징 내에는 내부구획파이프가 상기 인렛파이프의 외경방향으로 이격되어 설치되고, 상기 내부구획파이프의 내경면과 상기 인렛파이프의 외경면 사이에는 배기가스우회유로가 밀폐적으로 형성되고, 상기 배기가스우회유로 내에는 제1나선형부재가 설치되며, 상기 내부구획파이프의 외경면과 상기 제1하우징 사이에는 상기 냉각수유로가 밀폐적으로 형성되고, 상기 냉각수유로 내에는 제2나선형부재가 설치되는 것을 특징으로 한다. An inner compartment pipe is installed in the first housing so as to be spaced apart from the outer diameter direction of the inlet pipe, and an exhaust gas bypass passage is hermetically formed between the inner diameter surface of the inner compartment pipe and the outer diameter surface of the inlet pipe. A first spiral member is installed in the exhaust gas bypass passage, and the cooling water passage is hermetically formed between the outer diameter surface of the inner compartment pipe and the first housing, and a second spiral member is installed in the cooling water passage. It is characterized by.

상기 제2하우징의 전방단면은 그 중심부에 관통공이 형성되고, 상기 제2하우징의 관통공은 그 가장자리가 제1하우징의 배기가스 토출공들 보다 외경측에 위치함에 따라 상기 제2하우징의 관통공과 상기 제1하우징의 배기가스 토출공들은 소통하는 것을 특징으로 한다. The front end surface of the second housing has a through hole formed at a central portion thereof, and the through hole of the second housing has a through hole of the second housing as the edge thereof is located at an outer diameter side of the exhaust gas discharge holes of the first housing. The exhaust gas discharge holes of the first housing may be in communication.

상기 배기가스 인렛파이프의 후방단부에는 상기 배기가스 인렛파이프 보다 넓은 직경을 가진 확관부재가 설치되고, 상기 확관부재의 단부에는 상기 밸브유닛이 설치되는 것을 특징으로 한다. An expansion pipe member having a diameter larger than that of the exhaust gas inlet pipe is installed at the rear end of the exhaust gas inlet pipe, and the valve unit is installed at an end of the expansion pipe member.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 엔진의 저회전영역에서 배기가스와 냉각수가 서로 반대방향의 나선형유로를 따라 이동함에 따라 배기가스에 의한 냉각수의 승온효율이 매우 향상되고, 이를 통해 엔진의 워밍업을 신속하게 함으로써 마찰손실을 감소시켜 연비향상 및 매연 저감효과를 구현할 수 있는 장점이 있다. According to the present invention as described above, as the exhaust gas and the coolant in the low rotation region of the engine moves along the spiral flow passage in the opposite direction to each other, the temperature increase efficiency of the coolant by the exhaust gas is greatly improved, thereby quickly warming up the engine. By doing so, the friction loss is reduced, thereby improving fuel economy and reducing smoke.

또한, 본 발명은 엔진의 고회전영역(high RPM)에서는 배기가스를 냉각수와 열교환시키지 않고 바로 배출함에 있어서, 배기가스의 배출을 매우 신속하고 원활하게 함으로써 출력성능의 향상을 구현할 수 있는 장점이 있다. In addition, the present invention has an advantage in that the output performance of the exhaust gas is very quickly and smoothly discharged immediately in the high rotational region (high RPM) of the engine without directly exchanging the exhaust gas with the cooling water.

그리고 본 발명은 다공관 구조(예컨대, 복수의 소통공이 형성된 인렛파이프), 밸브유닛, 확관부재 등에 의해 배기 소음을 감쇄시키는 장점이 있다. And the present invention has the advantage of reducing the exhaust noise by the porous pipe structure (for example, inlet pipe formed with a plurality of communication holes), valve unit, expansion member and the like.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기열 회수장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 A-A선을 따라 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing an exhaust heat recovery apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line AA in Fig.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기열 회수장치를 도시한 도면이다. 1 and 2 are views showing an exhaust heat recovery apparatus according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 배기열 회수장치는 하우징(100), 하우징(100)의 일단에서 하우징(100)의 중심부를 따라 길이방향으로 설치된 배기가스 인렛파이프(10), 하우징(100)의 타단에 연결된 배기가스 아웃렛파이프(30), 인렛파이프(10)의 외측에 밀폐적으로 배치된 배기가스우회유로(12), 배기가스우회유로(12)의 외측에 밀폐적으로 배치된 냉각수유로(22), 인렛파이프(10)의 유출단부 측에 개폐가능하게 설치된 밸브유닛(40)을 포함한다. As shown, the exhaust heat recovery apparatus according to the present invention is the housing 100, the exhaust gas inlet pipe 10 installed in the longitudinal direction along the center of the housing 100 at one end of the housing 100 of the housing 100 The exhaust gas outlet pipe 30 connected to the other end, the exhaust gas bypass passage 12 enclosed to the outside of the inlet pipe 10, and the cooling water flow passage enclosed to the outside of the exhaust gas bypass passage 12 ( 22), the valve unit 40 is installed to be opened and closed on the outlet end side of the inlet pipe (10).

하우징(100)은 배기가스 인렛파이프(10)가 설치되는 제1하우징(110)과 배기가스 아웃렛파이프(30)가 설치되는 제2하우징(120)을 가진다. The housing 100 has a first housing 110 in which the exhaust gas inlet pipe 10 is installed and a second housing 120 in which the exhaust gas outlet pipe 30 is installed.

제1하우징(110)은 내부가 빈 원통형 또는 각형 구조로 구성되고, 제1하우징(110)의 외주면에는 냉각수 인렛파이프(21a) 및 냉각수 아웃렛파이프(21b)가 냉각수유로(22)와 소통하게 연결된다. 제1하우징(110)의 양단에는 전방단면(111) 및 후방단면(112)이 구비된다.The first housing 110 has a hollow cylindrical or rectangular structure, and the outer circumferential surface of the first housing 110 is connected to the cooling water inlet pipe 21a and the cooling water outlet pipe 21b in communication with the cooling water flow passage 22. do. Both ends of the first housing 110 are provided with a front end surface 111 and a rear end surface 112.

한편, 전방단면(111)의 중심에는 관통공(111a)이 형성되고, 관통공(111a)의 가장자리에는 플랜지부(111b)가 형성되며, 이에 배기가스 인렛파이프(10)의 전방단부는 전방단면(111)의 관통공(111a)을 통과하여 관통한다. 특히, 전방단면(111)의 플랜지부(111a)는 배기가스 인렛파이프(10)의 일측 외주면과 접촉하면서 결합된다. Meanwhile, a through hole 111a is formed at the center of the front end surface 111, and a flange portion 111b is formed at the edge of the through hole 111a, so that the front end of the exhaust gas inlet pipe 10 is a front end surface. It penetrates through the through-hole 111a of 111. In particular, the flange portion 111a of the front end surface 111 is coupled while contacting one outer peripheral surface of the exhaust gas inlet pipe 10.

또한, 후방단면(112)의 중심에는 관통공(112a)이 형성되고, 관통공(112a)의 가장자리에는 플랜지부(112b)가 형성되며, 이에 배기가스 인렛파이프(10)의 후방단부는 후방단면(112)의 관통공(112a)을 통과하여 관통한다. 특히, 후방단면(112)의 플랜지부(112a)는 배기가스 인렛파이프(10)의 타측 외주면과 접촉하면서 결합된다.In addition, a through hole 112a is formed at the center of the rear end surface 112, and a flange portion 112b is formed at an edge of the through hole 112a, so that the rear end of the exhaust gas inlet pipe 10 is a rear end surface. It penetrates through the through-hole 112a of 112. In particular, the flange portion 112a of the rear end surface 112 is coupled while contacting the outer peripheral surface of the other side of the exhaust gas inlet pipe 10.

그리고, 후방단면(112)의 관통공(111a) 주변에는 복수의 배기가스 토출공(113)이 원주방향으로 이격되어 형성되고, 복수의 배기가스 토출공(113)은 배기가스우회유로(12)와 소통하도록 배치되어 있다. In addition, a plurality of exhaust gas discharge holes 113 are formed to be spaced apart in the circumferential direction around the through hole 111a of the rear end surface 112, and the plurality of exhaust gas discharge holes 113 are exhaust gas bypass passages 12. It is arranged to communicate with.

제2하우징(120)의 내부공간은 제1하우징(110)의 내부공간 보다 넓은 체적을 가진 원통형 구조로 구성되고, 이에 배기소음이 대폭 저감될 수 있다. 그리고, 제2하우징(120)의 양단에는 전방단면(121) 및 후방단면(122)이 구비된다. The inner space of the second housing 120 has a cylindrical structure having a larger volume than the inner space of the first housing 110, and thus exhaust noise can be greatly reduced. The front end surface 121 and the rear end surface 122 are provided at both ends of the second housing 120.

제2하우징(120)의 전방단면(121)은 제1하우징(110)의 후방단면(112) 측에 용접 등을 통해 결합되고, 제2하우징(120)의 전방단면(121)은 그 중심부에 관통공(121a)이 형성된다. 이러한 전방단면(121)의 관통공(121a)은 배기가스 인렛파이프(10)의 외경 보다 크게 형성되고, 특히 도 2에 도시된 바와 같이 관통공(121a)의 가장자리는 제1하우징(110)의 후방단면(112)에 구비된 배기가스 토출공(113) 보다 외경측에 위치함에 따라 제2하우징(120)의 관통공(121a)과 제1하우징의 배기가스 토출공(113)들은 소통하도록 구성된다. 이에, 제2하우징(120)의 내부공간은 전방단면(121)의 관통공(121a) 및 제1하우징(110)의 배기가스 토출공(113)들을 통해 배기가스우회유로(12)와 소통한다. The front end face 121 of the second housing 120 is coupled to the rear end face 112 side of the first housing 110 by welding or the like, and the front end face 121 of the second housing 120 is located at the center thereof. The through hole 121a is formed. The through hole 121a of the front end surface 121 is formed to be larger than the outer diameter of the exhaust gas inlet pipe 10, and as shown in FIG. 2, the edge of the through hole 121a is formed in the first housing 110. The through-hole 121a of the second housing 120 and the exhaust gas discharge holes 113 of the first housing are configured to communicate with each other by being located at an outer diameter side of the exhaust gas discharge hole 113 provided at the rear end surface 112. do. Accordingly, the inner space of the second housing 120 communicates with the exhaust gas bypass passage 12 through the through hole 121a of the front end surface 121 and the exhaust gas discharge holes 113 of the first housing 110. .

제2하우징(120)의 후방단면(122)은 그 중심부에 관통공(122a)이 형성되고, 이 관통공(122a)에는 배기가스 아웃렛파이프(30)가 설치되며, 관통공(122a)의 주변에는 플랜지부(122b)가 형성된다. 이에 배기가스 아웃렛파이프(30)는 관통공(122a)을 관통하면서 그 일측 외주면이 플랜지부(122b)와 접촉하면서 용접 등을 통해 결합된다. The rear end surface 122 of the second housing 120 has a through hole 122a formed at the center thereof, and an exhaust gas outlet pipe 30 is installed in the through hole 122a and the periphery of the through hole 122a. In the flange portion 122b is formed. The exhaust gas outlet pipe 30 penetrates the through hole 122a and the outer peripheral surface of the exhaust gas outlet pipe 30 is coupled to the flange portion 122b by welding or the like.

배기가스 인렛파이프(10)는 내부가 빈 중공형 파이프로 구성되고, 제1하우징(110)의 중심부를 따라 길이방향으로 설치된다. The exhaust gas inlet pipe 10 is composed of a hollow hollow pipe, and is installed in the longitudinal direction along the center of the first housing 110.

배기가스 인렛파이프(10)의 전방단부는 제1하우징(110)의 전방단면(111)의 관통공(111a)을 관통하고, 배기가스 인렛파이프(10)의 후방단부는 제1하우징(110)의 후방단면(112)의 관통공(112a)를 관통한다. 특히, 배기가스 인렛파이프(10)는 전방단면(111)의 플랜지부(111b) 및 후방단면(112)의 플랜지부(112b)와 접촉되어 용접 등을 통해 결합된다. The front end of the exhaust gas inlet pipe 10 passes through the through hole 111a of the front end surface 111 of the first housing 110, and the rear end of the exhaust gas inlet pipe 10 is the first housing 110. The through hole 112a of the rear end surface 112 of the through. In particular, the exhaust gas inlet pipe 10 is in contact with the flange portion (111b) of the front end surface 111 and the flange portion (112b) of the rear end surface 112 is coupled through welding or the like.

그리고, 배기가스 인렛파이프(10)의 전방단부에 인접한 외주면에는 복수의 소통공(11)이 형성되고, 복수의 소통공(11)은 배기가스우회유로(12)와 소통한다. In addition, a plurality of communication holes 11 are formed on the outer circumferential surface adjacent to the front end of the exhaust gas inlet pipe 10, and the plurality of communication holes 11 communicate with the exhaust gas bypass passage 12.

또한, 배기가스 인렛파이프(10)의 후방단부에는 확관부재(15)가 설치되고, 이 확관부재(15)의 단부에는 밸브유닛(40)이 설치된다. In addition, an expansion pipe member 15 is provided at the rear end of the exhaust gas inlet pipe 10, and a valve unit 40 is installed at the end of the expansion pipe member 15.

밸브유닛(40)은 개구(41a)가 형성되어 확관부재(15)의 단부에 설치된 밸브시트(41), 밸브시트(41)의 개구(41a)를 개폐하는 밸브체(42), 밸브체(42)를 폐쇄방향으로 편향시켜 밸브체(42)의 개폐를 조절하는 스프링(43)으로 구성된다. 이러한 밸브유닛(40)은 엔진의 저회전영역(low RPM)에서는 밸브체(42)가 폐쇄작동하여 밸브시트(41)의 개구(41a)를 폐쇄하고, 엔진의 고회전영역(high RPM)에서는 밸브체(42)가 배기 압력에 의해 개방 작동하여 밸브시트(41)의 개구(41a)를 개방하도록 구성된다.The valve unit 40 is formed with an opening 41a, a valve seat 41 provided at an end of the expansion pipe member 15, a valve body 42 for opening and closing the opening 41a of the valve seat 41, and a valve body ( It is comprised by the spring 43 which adjusts the opening and closing of the valve body 42 by deflecting 42 in the closing direction. The valve unit 40 closes the opening 41a of the valve seat 41 by closing the valve body 42 in the low RPM region of the engine and closing the valve 41 in the high RPM region of the engine. The sieve 42 is configured to open by the exhaust pressure to open the opening 41a of the valve seat 41.

한편, 본 발명은 엔진의 고회전영역(high RPM)에서는 밸브유닛(40)의 밸브체(42)를 개방함에 따라 배기가스가 배기가스우회유로(12)측으로 이동하지 않고, 확관부재(15)를 통해 개방된 밸브유닛(40)의 개구(41a)를 통해 제2하우징(120)측으로 이송된 후에 제2하우징(120)의 배기가스 아웃렛파이프(30)를 통해 배출된다. On the other hand, in the present invention, the exhaust gas does not move to the exhaust gas bypass passage 12 by opening the valve body 42 of the valve unit 40 in the high RPM region of the engine, and the expansion member 15 is moved. After being transferred to the second housing 120 through the opening 41a of the valve unit 40 opened through the exhaust gas outlet pipe 30 of the second housing 120.

특히, 본 발명은 인렛파이프(10)의 후방단부에 인렛파이프(10) 보다 넓은 직경을 가진 확관부재(15) 및 제1하우징(110) 보다 넓은 내부체적을 가진 제2하우징(120)을 배치함에 따라 배기가스의 배출시에 그 배출작용이 보다 원활하고 신속하게 이루어지고, 배기 소음이 대폭 감소되는 장점이 있다. In particular, the present invention arranges the expansion member 15 having a larger diameter than the inlet pipe 10 and the second housing 120 having a larger inner volume than the first housing 110 at the rear end of the inlet pipe 10. As a result, when the exhaust gas is discharged, the discharge action is made more smoothly and quickly, and the exhaust noise is greatly reduced.

제1하우징(110) 내에는 내부구획파이프(115)가 인렛파이프(10)의 외경방향으로 이격되어 설치되고, 내부구획파이프(115)의 내경면과 인렛파이프(10)의 외경면 사이에는 배기가스우회유로(12)가 밀폐적으로 형성된다. 그리고, 배기가스우회유로(12) 내에는 제1나선형부재(13)가 소정의 나선방향으로 설치됨에 따라 배기가스우회유로(12)는 나선형유로로 구성되고, 이에 배기가스 인렛파이프(10)의 전방단부를 통해 유입된 배기가스가 소통공(11)들을 통해 배기가스우회유로(12) 내로 유입되고, 배기가스우회유로(12) 내로 유입된 배기가스들은 제1나선형부재(13)의 나선방향을 따라 이동하여 제1하우징(110)의 후방단면(112)의 토출공(113)을 통해 제2하우징(120)의 내부공간으로 토출된다. The internal compartment pipe 115 is installed in the first housing 110 so as to be spaced apart in the outer diameter direction of the inlet pipe 10, and exhausts between the inner diameter surface of the internal compartment pipe 115 and the outer diameter surface of the inlet pipe 10. The gas bypass passage 12 is hermetically formed. In addition, in the exhaust gas bypass passage 12, as the first spiral member 13 is installed in a predetermined spiral direction, the exhaust gas bypass passage 12 is formed as a spiral passage, and thus, the exhaust gas inlet pipe 10 The exhaust gas introduced through the front end flows into the exhaust gas bypass passage 12 through the communication holes 11, and the exhaust gases introduced into the exhaust gas bypass passage 12 are helical in the spiral direction of the first spiral member 13. It moves along and is discharged into the inner space of the second housing 120 through the discharge hole 113 of the rear end surface 112 of the first housing (110).

제1하우징(110)의 내경면과 내부구획파이프(115)의 외경면 사이에는 냉각수유로(22)가 밀폐적으로 형성되고, 냉각수유로(22)에는 제2나선형부재(23)가 소정의 나선방향으로 설치됨에 따라 냉각수유로(22)는 나선형유로로 구성된다. 이에, 냉각수 인렛파이프(21a)를 통해 냉각수가 냉각수유로(22) 내로 유입되면, 냉각수는 냉각수유로(22) 내에서 제2나선형부재(23)의 나선방향을 따라 이동하여 냉각수 아웃렛파이프(21b)를 통해 배출된다.The cooling water passage 22 is hermetically formed between the inner diameter surface of the first housing 110 and the outer diameter surface of the internal partition pipe 115, and a second spiral member 23 is formed in the cooling water passage 22. The cooling water flow passage 22 is configured as a spiral flow passage as installed in the direction. Thus, when the coolant flows into the coolant flow path 22 through the coolant inlet pipe 21a, the coolant moves along the spiral direction of the second spiral member 23 in the coolant flow path 22 to cool the coolant outlet pipe 21b. Is discharged through.

특히, 제1나선형부재(13)의 나선방향과 제2나선형부재(23)의 나선방향은 배기가스 인렛파이프(10)의 중심축을 기준으로 서로 반대로 형성되고, 이에 배기가스우회유로(12) 내를 이동하는 배기가스의 흐름방향과 냉각수유로(22) 내를 이동하는 냉각수의 흐름방향은 서로 반대되는 나선방향으로 형성됨에 따라 배기가스와 냉각수의 열교환효율이 대폭 향상될 수 있다. In particular, the helical direction of the first spiral member 13 and the helical direction of the second spiral member 23 are formed to be opposite to each other with respect to the central axis of the exhaust gas inlet pipe 10 and thus in the exhaust gas bypass passage 12. Since the flow direction of the exhaust gas moving in the flow direction of the cooling water and the flow direction of the cooling water moving in the cooling water flow passage 22 are formed in a spiral direction opposite to each other, the heat exchange efficiency of the exhaust gas and the cooling water can be significantly improved.

이상과 같은 본 발명의 작동을 다음과 같이 상세하게 설명한다. The operation of the present invention as described above will be described in detail as follows.

먼저, 엔진의 시동시 저회전영역(low RPM)에서는 밸브유닛(40)의 밸브체(42)가 밸브시트(41)의 개구(41a)를 폐쇄하고, 이에 배기가스 인렛파이프(10)의 전방단부로 유입되는 배기가스는 배기가스 인렛파이프(10)의 소통공(11)을 통해 배기가스우회유로(12)측으로 이동하며, 배기가스우회유로(12) 내에서 배기가스는 제1나선형부재(13)를 따라 나선형으로 흘러가면서 제1하우징(110)의 배기가스 토출공(113)을 통과하여 제2하우징(120) 내로 토출되고, 이러한 배기가스는 제2하우징(120) 내에서 배기가스 아웃렛파이프(30)를 통해 외부로 배출된다. First, the valve body 42 of the valve unit 40 closes the opening 41a of the valve seat 41 in the low rotational area (low RPM) at the start of the engine, and thus the front of the exhaust gas inlet pipe 10. The exhaust gas flowing into the end portion is moved toward the exhaust gas bypass passage 12 through the communication hole 11 of the exhaust gas inlet pipe 10, and the exhaust gas is discharged in the exhaust gas bypass passage 12. 13 and flows spirally through the exhaust gas discharge hole 113 of the first housing 110 to be discharged into the second housing 120, the exhaust gas outlet in the second housing 120. It is discharged to the outside through the pipe (30).

이때, 냉각수유로(22)에는 냉각수 인렛파이프(21a)를 통해 유입된 냉각수가 제2나선형부재(23)를 따라 나선형으로 흘러가면서 냉각수 아웃렛파이프(21b)로 배출되고, 제1 및 제2 나선형부재(13, 23)는 서로 반대되는 나선방향으로 형성됨에 따라 배기가스와 냉각수가 서로 반대되는 나선형 흐름방향으로 이동하면서 열교환된다. At this time, the cooling water flowing in the cooling water inlet pipe 21a through the cooling water inlet pipe 21a spirally flows along the second spiral member 23 and is discharged to the cooling water outlet pipe 21b, and the first and second spiral members 13 and 23 are heat exchanged while moving in the helical flow directions opposite to each other as they are formed in opposite spiral directions.

이와 같이, 본 발명은 저회전영역에서 배기가스와 냉각수가 서로 반대되는 나선형 흐름방향으로 이동하면서 상호 열교환됨에 따라 배기가스에 의한 냉각수의 승온작용이 보다 효과적으로 이루어지는 장점이 있다. As described above, the present invention has an advantage that the temperature increase action of the coolant by the exhaust gas is more effective as the exhaust gas and the coolant are exchanged with each other while moving in the helical flow direction opposite to each other in the low rotation region.

한편, 엔진의 고회전영역(high RPM)에서는 밸브유닛(40)의 밸브체(42)가 밸브시트(41)의 개구(41a)를 개방하고, 이에 배기가스는 배기가스우회유로(12)측으로 이동하지 않으며 바로 개방된 개구(41a)를 통해 제2하우징(120) 내로 토출되고, 이러한 배기가스는 제2하우징(120)에서 배기가스 아웃렛파이프(30)를 통해 외부로 배출된다. On the other hand, in the high RPM region of the engine, the valve body 42 of the valve unit 40 opens the opening 41a of the valve seat 41, whereby the exhaust gas moves to the exhaust gas bypass passage 12 side. The exhaust gas is discharged into the second housing 120 through the opening 41a which is immediately opened, and the exhaust gas is discharged to the outside through the exhaust gas outlet pipe 30 in the second housing 120.

이와 같이, 본 발명은 배기가스 인렛파이프(10)의 후방단부에 배기가스 인렛파이프(10) 보다 넓은 직경을 가진 확관부재(15) 및 제1하우징(110) 보다 넓은 내부체적을 가진 제2하우징(120)을 배치함에 따라 배기가스의 배출시에 그 배출작용이 보다 원활하고 신속하게 이루어지고 배기소음이 감소되는 장점이 있다. As described above, the present invention provides a second housing having a larger internal volume than the expansion member 15 and the first housing 110 having a diameter larger than the exhaust gas inlet pipe 10 at the rear end of the exhaust gas inlet pipe 10. The arrangement of the 120 has the advantage that the discharge action is made more smoothly and quickly when the exhaust gas is discharged, and the exhaust noise is reduced.

10: 배기가스 인렛파이프 11: 소통공
12: 배기가스우회유로 13: 제1나선형부재
15: 확관부재 21a: 냉각수 인렛파이프
21b: 냉각수 아웃렛파이프 22: 냉각수유로
23: 제2나선형부재 30: 배기가스 아웃렛파이프
40: 밸브유닛 41: 밸브시트
42: 밸브체 43: 스프링
110: 제1하우징 120: 제2하우징10: exhaust gas inlet pipe 11: communication hole
12: exhaust gas bypass passage 13: first spiral member
15: expansion member 21a: coolant inlet pipe
21b: cooling water outlet pipe 22: cooling water flow path
23: second spiral member 30: exhaust gas outlet pipe
40: valve unit 41: valve seat
42: valve body 43: spring
110: first housing 120: second housing

Claims (5)

하우징;
상기 하우징의 일측에서 상기 하우징의 중심부를 따라 길이방향으로 설치되고, 전방단부에 인접한 외주면에 복수의 소통공이 형성된 배기가스 인렛파이프;
상기 하우징의 타단에 연결되고, 배기가스가 배출되는 배기가스 아웃렛파이프;
상기 배기가스 인렛파이프의 외측에 배치된 배기가스우회유로;
상기 배기가스우회유로의 외측에 배치된 냉각수유로; 및
상기 배기가스 인렛파이프의 후방단부 측에 개폐가능하게 설치된 밸브유닛;을 포함하고,
상기 하우징은 상기 배기가스 인렛파이프가 설치되는 제1하우징과 배기가스 아웃렛파이프가 설치되는 제2하우징을 가지고, 상기 제2하우징의 내부공간은 상기 제1하우징의 내부공간 보다 큰 체적을 가지며,
상기 제1하우징 내에는 내부구획파이프가 상기 인렛파이프의 외경방향으로 이격되어 설치되고, 상기 내부구획파이프의 내경면과 상기 인렛파이프의 외경면 사이에는 상기 배기가스우회유로가 밀폐적으로 형성되고, 상기 배기가스우회유로 내에는 제1나선형부재가 설치되어 상기 배기가스우회유로의 내부는 나선형 유로로 구성되며, 상기 내부구획파이프의 외경면과 상기 제1하우징 사이에는 상기 냉각수유로가 밀폐적으로 형성되고, 상기 냉각수유로 내에는 제2나선형부재가 설치되어 상기 냉각수유로의 내부는 나선형유로로 구성되고,
상기 제1나선형부재와 제2나선형부재는 상기 인렛파이프의 중심축을 기준으로 나선방향이 서로 반대로 형성되는 것을 특징으로 하는 배기열 회수장치.housing;
An exhaust gas inlet pipe installed in a longitudinal direction along the center of the housing at one side of the housing and having a plurality of communication holes formed on an outer circumferential surface adjacent to the front end;
An exhaust gas outlet pipe connected to the other end of the housing and configured to discharge exhaust gas;
An exhaust gas bypass passage disposed outside the exhaust gas inlet pipe;
A cooling water channel disposed outside the exhaust gas bypass channel; And
And a valve unit installed on the rear end side of the exhaust gas inlet pipe to be opened and closed.
The housing has a first housing in which the exhaust gas inlet pipe is installed and a second housing in which the exhaust gas outlet pipe is installed, and an inner space of the second housing has a volume larger than that of the first housing.
An inner compartment pipe is installed in the first housing so as to be spaced apart in an outer diameter direction of the inlet pipe, and the exhaust gas bypass passage is hermetically formed between an inner diameter surface of the inner compartment pipe and an outer diameter surface of the inlet pipe. A first spiral member is installed in the exhaust gas bypass passage so that the inside of the exhaust gas bypass passage consists of a spiral passage, and the cooling water passage is hermetically formed between the outer diameter surface of the internal partition pipe and the first housing. A second spiral member is installed in the cooling water flow passage so that the inside of the cooling water flow passage consists of a spiral flow passage.
The first spiral member and the second spiral member are exhaust heat recovery apparatus, characterized in that the spiral direction is formed opposite to each other based on the central axis of the inlet pipe. 제1항에 있어서,
상기 제1하우징의 전방단면에는 상기 배기가스 인렛파이프의 전방단부가 관통하고, 상기 제1하우징의 후방단면에는 상기 배기가스 인렛파이프의 후방단부가 관통하며,
상기 제2하우징의 전방단면은 상기 제1하우징의 후방단면에 결합되고, 상기 제1하우징의 후방단면에는 상기 제2하우징의 내부공간과 소통하는 복수의 배기가스 토출공이 형성되며, 상기 제2하우징의 후방단면에는 상기 배기가스 아웃렛파이프가 관통하여 설치되는 것을 특징으로 하는 배기열 회수장치.The method of claim 1,
A front end of the exhaust gas inlet pipe passes through the front end surface of the first housing, and a rear end of the exhaust gas inlet pipe passes through the rear end surface of the first housing.
The front end surface of the second housing is coupled to the rear end surface of the first housing, the rear end surface of the first housing is formed with a plurality of exhaust gas discharge holes communicating with the internal space of the second housing, the second housing The exhaust heat recovery device, characterized in that the exhaust gas outlet pipe is installed through the rear end surface. 삭제delete 제2항에 있어서,
상기 제2하우징의 전방단면은 그 중심부에 관통공이 형성되고, 상기 제2하우징의 관통공은 그 가장자리가 제1하우징의 배기가스 토출공들 보다 외경측에 위치함에 따라 상기 제2하우징의 관통공은 상기 제1하우징의 배기가스 토출공과 소통하는 것을 특징으로 하는 배기열 회수장치. The method of claim 2,
The front end surface of the second housing has a through hole formed at the center thereof, and the through hole of the second housing has a through hole of the second housing as the edge thereof is located at an outer diameter side of the exhaust gas discharge holes of the first housing. Is in communication with the exhaust gas discharge hole of the first housing. 제1항에 있어서,
상기 배기가스 인렛파이프의 후방단부에는 상기 배기가스 인렛파이프 보다 넓은 직경을 가진 확관부재가 설치되고, 상기 확관부재의 단부에는 상기 밸브유닛이 설치되는 것을 특징으로 하는 배기열 회수장치.The method of claim 1,
And an expansion pipe member having a larger diameter than the exhaust gas inlet pipe is installed at a rear end of the exhaust gas inlet pipe, and the valve unit is installed at an end of the expansion pipe member.
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