KR101423656B1 - 배기가스 열교환기 - Google Patents

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KR101423656B1
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박명성
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주식회사 한국쿨러
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/29—Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
    • F02M26/32—Liquid-cooled heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

본 발명의 일실시예는 냉각수의 입출구 파이프가 구비되는 하우징, 상기 하우징의 내측에 구비되며 제1 튜브 단위체가 세로 방향으로 적층되는 제1 튜브 조립체, 상기 제1 튜브 조립체와 독립적으로 구비되며 제2 튜브 단위체가 가로 방향으로 적층되는 제2 튜브 조립체, 상기 제1 튜브 조립체와 제2 튜브 조립체의 일단부와 결합되며, 상기 하우징의 일단부에 결합되는 제1 헤더캡, 상기 제1 튜브 조립체와 제2 튜브 조립체의 타단부와 결합되며, 상기 하우징의 내측에 결합되는 제2 헤더캡 및 상기 제2 헤더캡과 이격되어 배기가스 이동 공간부를 형성하며 상기 하우징의 타단부에 결합되는 마개부가 포함되어 이루어진 배기가스 열교환기를 제공한다.

Description

배기가스 열교환기{EXHAUST GAS HEAT EXCHANGER}
본 발명은 배기가스 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파울링이 방지되도록 이루어진 배기가스 열교환기에 관한 것이다.
자동차를 비롯한 내연 기관 탑재 차량에서는 배기 가스 중의 질소산화물(NOx) 저감이나 연비 향상을 목적으로 하여, EGR(Exhaust Gas Recirculation; 배기 가스 재순환)이 채용되고 있다.
이것은 내연 기관으로부터 배출된 배기 가스의 일부를 취출하여, 내연 기관의 흡기측으로 다시 흡기시켜 연소실의 온도를 저하시키는 기술이다.
이러한, EGR 시스템은 배기가스를 냉각수로 냉각시키는 배기가스 열교환기에 적용되고 있다.
여기서, 배기가스 열교환기는 배기가스가 이동되는 유로를 갖는 복수개의 튜브가 적층되고, 적층된 튜브와 튜브 사이에는 냉각수가 이동되며 튜브의 내부로 이동되는 배기가스를 냉각시키게 된다.
그러나, 이러한 배기가스 열교환기의 배기가스 유입구와 배출구는 균등하게 형성되어 배기가스의 유입속도와 배출속도에 차이가 발생되는 문제가 있다.
즉, 튜브의 유입구로 유입된 배기가스는 튜브의 내부에 구비된 핀 플레이트에 의해 속도가 점차적으로 저감된 상태로 배출구로 배출된다. 이에, 배기가스의 유입속도와 배출속도는 차이가 발생하게 된다.
따라서, 튜브의 배출구 측에는 배기가스의 입자상 물질이 튜브 및 핀 플레이트에 달라붙는 파울링(fouling)이 발생되어, 배기가스의 이동이 원활히 이루어지지 못하는 문제가 있다.
이러한, 파울링은 배기가스의 압력강화(pressure drop)를 증대시키고, 배기가스의 냉각 성능을 크게 저하시키는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 파울링이 방지되도록 이루어진 배기가스 열교환기를 제공하는 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 냉각수의 입출구 파이프가 구비되는 하우징, 상기 하우징의 내측에 구비되며 제1 튜브 단위체가 세로 방향으로 적층되는 제1 튜브 조립체, 상기 제1 튜브 조립체와 독립적으로 구비되며 제2 튜브 단위체가 가로 방향으로 적층되는 제2 튜브 조립체, 상기 제1 튜브 조립체와 제2 튜브 조립체의 일단부와 결합되며, 상기 하우징의 일단부에 결합되는 제1 헤더캡, 상기 제1 튜브 조립체와 제2 튜브 조립체의 타단부와 결합되며, 상기 하우징의 내측에 결합되는 제2 헤더캡 및 상기 제2 헤더캡과 이격되어 배기가스 이동 공간부를 형성하며 상기 하우징의 타단부에 결합되는 마개부가 포함되어 이루어진 배기가스 열교환기를 제공한다.
여기서, 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제1 튜브 단위체와 제2 튜브 단위체의 양단부에는 확관부가 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 있어서, 적층되는 상기 제1 튜브 단위체와 제1 튜브 단위체 사이에는 냉각수 이동 공간부가 형성될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 있어서, 적층되는 상기 제1 튜브 단위체와 제1 튜브 단위체 사이에는 지지체가 구비될 수 있다.
여기서, 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 지지체는, 몸체부, 상기 몸체부의 일측으로부터 상측 방향으로 돌출되는 제1지지부, 상기 몸체부의 일측으로부터 한 쌍을 이루며 하측 방향으로 돌출되되, 상기 제1지지부를 중심으로 대칭을 이루는 제2지지부, 상기 몸체부의 타측으로부터 하측 방향으로 돌출되는 제3지지부 및 상기 몸체부의 타측으로부터 한 쌍을 이루며 상측 방향으로 돌출되되, 상기 제3지지부를 중심으로 대칭을 이루는 제4지지부가 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제1 튜브 단위체의 높이는 제2 튜브 단위체의 높이보다 낮도록 이루어질 수 있다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제1 튜브 조립체에 구비된 상기 제1 튜브 단위체의 개수는 상기 제2 튜브 조립체에 구비된 상기 제2 튜브 단위체의 개수보다 많도록 이루어질 수 있다.
여기서, 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제1 튜브 조립체로 배기가스가 유입되고, 상기 제2 튜브 조립체로 배기가스가 배출될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제1 튜브 단위체와 제2 튜브 단위체의 내부에는 핀 플레이트가 구비될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 핀 플레이트는, 플레이트부, 상기 플레이트부에 제1홀을 형성하며 상기 플레이트부를 기준으로 상측으로 굴곡된 제1굴곡부 및 상기 플레이트부에 제2홀을 형성하며 상기 플레이트부를 기준으로 하측으로 굴곡된 제2굴곡부가 포함되어 이루어지며, 배기가스가 유입되는 방향의 횡방향으로 상기 플레이트부, 상기 제1굴곡부, 상기 플레이트부 및 상기 제2굴곡부의 순서로 반복적으로 형성될 수 있다.
여기서, 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제1굴곡부와 제2굴곡부는, 배기가스가 유입되는 방향에 대해 양측으로 개방된 개방부가 형성될 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 배기가스 열교환기의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 본 발명에 따르면, 제1 튜브 조립체와 제2 튜브 조립체는 배기가스 이동 유로의 크기를 달리하여 배기가스의 유입속도와 배출속도를 일정하게 유지시켜 파울링이 발생되는 것을 방지하게 된다.
구체적으로, 배기가스가 유입되는 제1 튜브 조립체에 구비되는 제1 튜브 단위체의 높이는 제2 튜브 조립체에 구비되는 제2 튜브 단위체의 높이보다 낮도록 이루어진다.
즉, 제1 튜브 단위체의 내부에 구비되는 핀 플레이트는 제2 튜브 단위체에 구비되는 핀 플레이트보다 조밀하게 이루어진다. 따라서, 제1 튜브 조립체를 경유한 배기가스는 일정 속도가 유지한 상태로 제2 튜브 조립체를 경유하여 배출될 수 있다.
이에, 제1 튜브 조립체로 유입된 배기가스의 유입속도와 제2 튜브 조립체로부터 배출되는 배기가스의 배출속도는 일정하게 유지되어 파울링이 방지된다.
둘째, 본 발명에 따르면, 제1 튜브 조립체에 구비되는 핀 플레이트는 제2 튜브 조립체에 구비된 핀 플레이트보다 조밀하게 구성되어 열교환기의 내부로 유입되는 고온의 배기가스에 대해 열교환 효율을 높일 수 있다.
셋째, 본 발명에 따르면, 제2 튜브 단위체의 높이는 제1 튜브 단위체보다 높이가 크게 형성되어 제1 튜브 조립체에서 열교환이 이루어진 배기가스의 입자상물질이 제2 튜브 단위체에 부착되는 것이 방지된다.
넷째, 본 발명에 따르면, 적층되는 튜브 단위체 사이에는 냉각수 이동 공간부가 형성되어 배기가스와 냉각수의 열교환이 효율적으로 이루어질 수 있다.
다섯째, 본 발명에 따르면, 적층되는 튜브 단위체 사이에는 지지체가 구비되어 튜브 단위체는 흔들림없이 하우징에 안정적으로 결합될 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 튜브 조립체의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 핀 플레이트의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 내부로 유입된 배기가스의 이동 흐름을 보여주는 단면 예시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 튜브 조립체의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 정면도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 핀 플레이트의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 내부로 유입된 배기가스의 이동 흐름을 보여주는 단면 예시도이다.
도 1 내지 도 6에서 보는 바와 같이, 배기가스 열교환기(1000)는 하우징(100), 제1 튜브 조립체(200), 제2 튜브 조립체(300), 지지체(400), 제1 헤더캡(500), 제2 헤더캡(600) 및 마개부(700)가 포함되어 이루어진다.
여기서, 하우징(100)은 배기가스 열교환기(1000)의 외형을 형성하며, 냉각수가 유입되는 냉각수 입구파이프(110)와 냉각수가 배출되는 냉각수 배출파이프(120)가 구비된다.
이러한, 하우징(100)의 양측은 개방되도록 이루어진다.
그리고, 하우징(100)의 내부에는 제1 튜브 조립체(200)와 제2 튜브 조립체(300)가 구비된다.
여기서, 제1 튜브 조립체(200)는 제1 튜브 단위체(210)가 세로 방향으로 적층되어 이루어진다. 즉, 제1 튜브 단위체(210)는 상측으로 적층되어 제1 튜브 조립체(200)를 이루게 된다.
이러한, 제1 튜브 단위체(210)의 내측에는 제1 핀 플레이트(220)가 구비되어 외부로부터 유입되는 배기가스의 열교환 효율을 증대시키게 된다. 즉, 제1 핀 플레이트(220)는 배기가스와의 접촉면적을 증대시켜 열교환 효율이 증대되도록 한다.
이때, 제1 튜브 단위체(210)의 양단부에는 확관 형성된 제1 확관부(211)가 구비된다.
이는, 제1 튜브 단위체(210)가 적층됨에 있어 제1 튜브 단위체(210)와 제1 튜브 단위체(210) 사이에 냉각수 이동 공간부(130)가 형성되도록 하기 위함이다.
이러한, 냉각수 이동 공간부(130)에는 하우징(100)의 내부로 유입된 냉각수가 이동하게 된다.
이에, 냉각수 이동 공간부(130)로 이동되는 냉각수는 제1 튜브 단위체(210)의 외측면과 접촉되며 제1 튜브 단위체(210)와 열교환이 이루어진다. 즉, 냉각수에 의해 냉각된 제1 튜브 단위체(210)는 제1 튜브 단위체(210)의 내부로 이동되는 고온의 배기가스와 열교환이 이루어진다.
그리고, 적층되는 제1 튜브 단위체(210)와 제1 튜브 단위체(210) 사이에는 지지체(400)가 구비된다.
이러한, 지지체(400)는 몸체부(410), 제1지지부(420), 제2지지부(430), 제3지지부(440) 및 제4지지부(450)가 포함되어 이루어진다.
여기서, 몸체부(410)는 지지체(400)의 중심을 이루게 된다.
그리고, 제1지지부(420)는 몸체부(410)의 일측으로부터 상측 방향으로 돌출되어 상측에 위치되는 제1 튜브 단위체(210)의 하면을 지지하게 된다.
또한, 제2지지부(430)는 몸체부(410)의 일측으로부터 한 쌍을 이루며 하측 방향으로 돌출되어 하측에 위치되는 제1 튜브 단위체(210)의 상면을 지지하게 된다.
이때, 제2지지부(430)는 제1지지부(420)를 중심으로 대칭을 이루며 하측에 위치되는 제1 튜브 단위체(210)의 상면을 지지하게 된다.
한편, 제3지지부(440)는 몸체부(410)의 타측으로부터 하측 방향으로 돌출되어 하측에 위치되는 제1 튜브 단위체(210)의 상면을 지지하게 된다.
그리고, 제4지지부(450)는 몸체부(410)의 타측으로부터 한 쌍을 이루며 상측 방향으로 돌출되어 상측에 위치되는 제1 튜브 단위체(210)의 하면을 지지하게 된다.
이때, 제4지지부(450)는 제3지지부(440)를 중심으로 대칭을 이루며 상측에 위치되는 제1 튜브 단위체(210)의 하면을 지지하게 된다.
따라서, 상측 방향으로 돌출되는 제1지지부(420)와 제4지지부(450)는 적층되는 제1 튜브 단위체(210) 중 상측에 위치되는 제1 튜브 단위체(210)의 하면을 지지하게 되고, 하측 방향으로 돌출되는 제2지지부(430)와 제3지지부(440)는 적층되는 제1 튜브 단위체(210) 중 하측에 위치되는 제1 튜브 단위체(210)의 상면을 지지하게 된다.
이러한, 지지체(400)는 세로 방향으로 적층되는 상측에 위치되는 제1 튜브 단위체(210)와 하측에 위치되는 제1 튜브 단위체(210)에 각각 지지되며, 제1 튜브 단위체(210)의 흔들림을 방지하게 된다. 즉, 지지체(400)는 제1 튜브 조립체(200)가 흔들림없이 하우징(100)에 안정적으로 결합되도록 한다.
한편, 제2 튜브 조립체(300)는 제2 튜브 단위체(310)가 가로 방향으로 적층되며 제1 튜브 조립체(200)와는 독립적으로 구비된다.
이러한, 제1 튜브 단위체(210)는 측면으로 적층되어 제2 튜브 조립체(300)를 이루게 된다.
그리고, 제2 튜브 단위체(310)의 내측에는 제2 핀 플레이트(320)가 구비되어 제1 튜브 조립체(200)로부터 유입되는 배기가스와 열교환이 이루어진다.
여기서, 제2 튜브 단위체(310)의 높이(h2)는 제1 튜브 단위체(210)의 높이(h1)보다 높게 형성되어 제1 튜브 조립체(200)로부터 유입된 배기가스의 이동 속도는 일정 속도를 유지한 상태로 제2 튜브 조립체(300)의 외부로 배출될 수 있다.
이때, 제2 튜브 단위체(310)는 제1 튜브 단위체(210)와 같이 양단부에는 제2 확관부(311) 구비된다. 이는, 제2 튜브 단위체(310)가 적층됨에 있어 제2 튜브 단위체(310)와 제2 튜브 단위체(310) 사이에 냉각수 이동 공간부(130)가 형성되도록 하기 위함이다.
그리고, 적층되는 제2 튜브 단위체(310)와 제2 튜브 단위체(310) 사이에는 지지체(400)가 구비된다.
이러한, 지지체(400)는 가로 방향으로 적층되는 좌측에 위치되는 제2 튜브 단위체(310)와 우측에 위치되는 제2 튜브 단위체(310)에 각각 지지되며, 제2 튜브 단위체(310)의 흔들림을 방지하게 된다. 즉, 지지체(400)는 제2 튜브 조립체(300)가 흔들림없이 하우징(100)에 안정적으로 결합되도록 한다.
이와 같이, 제1 튜브 단위체(210)와 제2 튜브 단위체(310)는 배기가스가 이동되는 유로의 높이를 달리하여 배기가스의 유입속도와 배출속도를 일정하게 유지하여 파울링(fouling)이 발생되는 것을 방지하게 된다.
다시 말해서, 배기가스가 유입되는 제1 튜브 조립체(200)에 구비되는 제1 튜브 단위체(210)의 높이(h1)는 제2 튜브 조립체(300)에 구비되는 제2 튜브 단위체(310)의 높이(h2)보다 낮도록 이루어진다.
즉, 제1 튜브 단위체(210)의 내부에 구비되는 제1 핀 플레이트(220)는 제2 튜브 단위체(310)에 구비되는 제2 핀 플레이트(320)보다 조밀하게 이루어진다. 따라서, 제1 튜브 조립체(200)를 경유한 배기가스는 일정 속도가 유지된 상태로 제2 튜브 조립체(300)를 경유한 후 배출될 수 있다.
이에, 제1 튜브 조립체(200)로부터 유입된 배기가스의 유입속도와 제2 튜브 조립체(300)로부터 배출되는 배기가스의 배출속도는 일정하게 유지되어 파울링이 방지된다.
즉, 제1 튜브 단위체(210)의 높이(h1)는 낮게 형성되어 제1 튜브 단위체(210)의 내부에 구비되는 제1 핀 플레이트(220)는 조밀하게 형성된다.
이러한, 제1 핀 플레이트(220)는 고온 건조한 상태로 유입되는 배기가스에 대해 접촉면적을 증대시켜 열교환 효율이 효과적으로 이루어지도록 한다.
여기서, 제1 튜브 단위체(210)로 유입되는 배기가스는 고온 건조한 상태이기에 제1 핀 플레이트(220)에 부착되기 쉽지 않으므로, 제1 핀 플레이트(220)와 배기가스는 원활한 열교환이 이루어질 수 있다.
그리고, 제1 튜브 조립체(200)를 경유한 배기가스는 제1 튜브 단위체(210)와 열교환을 통해 온도가 낮아진 상태로 제2 튜브 조립체(300)로 이동된다.
만약, 제2 튜브 조립체(300)가 제1 튜브 조립체(200)와 동일한 형태로 이루어진 경우라면, 온도가 낮고 습한 상태의 배기가스는 조밀도가 높은 제2 튜브 조립체(300)에 부착되기 쉬어 파울링(fouling)이 발생될 수 있다.
그러나, 제2 튜브 단위체(310)의 높이(h2)는 제1 튜브 단위체(210)보다 높이(h1)는 높게 형성되어, 제2 튜브 단위체(310)에 구비되는 제2 핀 플레이트(320)의 조밀도는 제1 핀 플레이트(220)의 조밀도보다 낮아 제2 튜브 조립체(300)에서 파울링이 발생되는 것을 방지하게 된다.
따라서, 제1 헤더캡(500)에 제1 튜브 조립체(200)가 삽입되는 제1 삽입홀(510)의 크기와 제2 튜브 조립체(300)가 삽입되는 제1 삽입홀(510)의 크기가 동일하게 형성된 경우, 제1 튜브 조립체(200)에 구비되는 제1 튜브 단위체(210)의 개수는 제2 튜브 조립체(300)에 구비되는 제2 튜브 단위체(310)의 개수보다 많게 구비된다.
여기서, 제1 헤더캡(500)에 제1 튜브 조립체(200)가 삽입되는 제1 삽입홀(510)의 크기와 제2 튜브 조립체(300)가 삽입되는 제1 삽입홀(510)의 크기는 동일하게 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 제1 튜브 단위체(210)와 제2 튜브 단위체(310)에 구비되는 핀 플레이트는 일정 간격을 유지하며 상측으로 굴곡이 형성된 오프셋 핀(offset fin)이 될 수도 있으며, 상측과 하측으로 굴곡이 형성된 핀 플레이트가 사용될 수 있음은 물론이다.
이와 같이, 핀 플레이트는 배기가스의 열교환 효율을 증대시키기 위한 다양한 형태의 핀 플레이트가 사용될 수 있음은 물론이다.
이하에서는, 본 발명의 일실시예로서, 제1 튜브 단위체(210)에 구비되는 제1 핀 플레이트(220)는 상측과 하측으로 굴곡이 형성된 핀 플레이트로 설명하기로 한다.
여기서, 제1 핀 플레이트(220)는 제1굴곡부(230), 제2굴곡부(240) 및 플레이트부(250)가 포함되어 이루어진다.(도 5참조)
이러한, 제1 핀 플레이트(220)의 제1굴곡부(230)는 프레스 가공에 의해 플레이트부(250)를 기준으로 상측으로 굴곡 된다.
이때, 제1굴곡부(230)는 플레이트부(250)로부터 제1홀(234)을 형성하며 플레이트부(250)의 상측으로 굴곡 된다.
여기서, 제1굴곡부(230)는 제1지지면(231)과 제2지지면(232) 및 상부면(233)이 포함되어 이루어지며, 제1지지면(231)과 제2지지면(232)은 한 쌍을 이루며 상부면(233)을 지지하게 된다.
이때, 제1지지면(231)과 제2지지면(232) 및 상부면(233)은 배기가스가 유입되는 방향으로 개방부(235)를 형성하며 배기가스의 흐름이 원활히 이루어지도록 한다.
이러한, 개방부(235)는 제1굴곡부(230)의 양측이 관통되도록 형성되어 배기가스의 흐름이 원활히 이루어질 수 있다.
그리고, 개방부(235)는 제1홀(234)과 연결되어 배기가스는 제1홀(234)의 상부 또는 하부 측으로 자유롭게 이동가능하며, 이로 인해 열교환 효율은 높아질 수 있다.
한편, 제2굴곡부(240)는 프레스 가공에 의해 플레이트부(250)를 기준으로 하측으로 굴곡 된다.
이러한, 제2굴곡부(240)는 플레이트부(250)로부터 제2홀(244)을 형성하며 플레이트부(250)의 하측으로 굴곡 된다.
여기서, 제2굴곡부(240)는 제3지지면(241)과 제4지지면(242) 및 하부면(243)이 포함되어 이루어지며, 제3지지면(241)과 제4지지면(242)은 한 쌍을 이루며 하부면(243)을 지지하게 된다.
이러한, 플레이트부(250)로부터 굴곡되는 제1굴곡부(230)와 제2굴곡부(240)는 동일한 형상을 이루거나 서로 다른 형상으로 이루어질 수 있으며, 플레이트부(250)를 기준으로 상하로 굴곡 형성될 수 있다.
그리고, 제1굴곡부(230)와 제2굴곡부(240)의 형상은 사각 형상에 한정되지 않으며, 원형, 타원형, 사다리꼴 형상 등 프레스 금형의 형상에 따라 다양한 형상으로 제작될 수 있음은 물론이다.
이와 같은, 제1굴곡부(230)와 제2굴곡부(240)는 플레이트부(250)를 기준으로 상하로 굴곡 형성되어 제1 핀 플레이트(220)의 높이를 이루게 된다.
이러한, 제1 핀 플레이트(220)는 박판의 플레이트부(250)로부터 상측과 하측으로 각각 제1굴곡부(230)와 제2굴곡부(240)를 형성하여 제1 핀 플레이트(220)의 다양한 높이를 형성하게 된다.
이에 따라, 제2 핀 플레이트(320)는 제1 핀 플레이트(220)보다 핀 플레이트의 높이가 높게 형성되어 제1 튜브 조립체(200)를 경유한 배기가스는 일정 속도를 유지한 상태로 제2 튜브 조립체(300)를 경유하여 배출될 수 있다.
여기서, 제2 핀 플레이트(320)는 제1 핀 플레이트(220)와 동일한 구조를 갖으며, 핀 플레이트의 높이만 달리 형성된다. 따라서, 제2 핀 플레이트(320)의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이러한, 제1 핀 플레이트(220)는 배기가스가 유입되는 방향의 횡방향으로 플레이트부(250), 제1굴곡부(230), 플레이트부(250), 제2굴곡부(240)의 순서대로 반복 형성된다.
한편, 제1 튜브 조립체(200)와 제2 튜브 조립체(300)의 일단부는 제1 헤더캡(500)과 결합된다.
이러한, 제1 헤더캡(500)에는 제1 삽입홀(510)이 형성된다.
여기서, 제1 튜브 조립체(200)와 제2 튜브 조립체(300)의 일단부 즉, 제1 튜브 조립체(200)와 제2 튜브 조립체(300)의 일측에 구비되는 확관부(211, 311)는 제1 삽입홀(510)에 삽입되어 제1 헤더캡(500)과 결합된다.
그리고, 제1 헤더캡(500)의 외측은 하우징(100)의 일단부 내측에 밀착 결합된다.
또한, 제2 헤더캡(600)은 제1 헤더캡(500)과 한 쌍을 이루며, 제1 튜브 조립체(200)와 제2 튜브 조립체(300)의 타단부와 결합된다.
여기서, 제1 튜브 조립체(200)와 제2 튜브 조립체(300)의 타단부 즉, 제1 튜브 조립체(200)와 제2 튜브 조립체(300)의 타측에 구비되는 확관부(211, 311)는 제2 삽입홀(610)에 삽입되어 제2 헤더캡(600)과 결합된다.
이러한, 제2 헤더캡(600)의 외측은 하우징(100)의 내측에 밀착 결합된다.
이때, 제2 헤더캡(600)은 하우징(100)의 타단부로부터 일정 거리가 이격된 위치의 하우징(100)의 내측에 결합된다. 즉, 하우징(100)의 길이는 제1 튜브 조립체(200)와 제2 튜브 조립체(300)보다 길게 형성된다.
따라서, 제1 튜브 조립체(200)와 제2 튜브 조립체(300)의 타단부와 하우징(100)의 타단부 사이에는 배기가스 이동 공간부(140)가 형성된다.
이에, 제1 튜브 조립체(200)의 일단부로 유입된 배기가스는 제1 튜브 조립체(200)의 타단부로 배출되며, 제1 튜브 조립체(200)의 타단부로 배출된 배기가스는 배기가스 이동 공간부(140)를 경유한 후 제2 튜브 조립체(300)의 타단부로 유입된다.
그리고, 제2 튜브 조립체(300)의 타단부로 유입된 배기가스는 제2 튜브 조립체(300)의 일단부를 통해 외부로 배출될 수 있다.
여기서, 하우징(100)의 타단부에는 마개부(700)가 결합되어 배기가스 이동 공간부(140)로 이동된 배기가스는 하우징(100)의 외부로 누설되는 것을 방지하게 된다.
이와 같이, 세로 방향으로 제1 튜브 단위체(210)가 적층된 제1 튜브 조립체(200)로 유입된 배기가스는 가로 방향으로 제2 튜브 단위체(310)가 적층된 제2 튜브 조립체(300)를 경유하여 배출이 이루어지기에 배기가스는 제1 튜브 조립체(200)와 제2 튜브 조립체(300)에 골고루 접촉되어 전체적인 열교환 효율이 높아질 수 있다.
한편, 제1 헤더캡(500)과 제2 헤더캡(600)은 냉각수 입구파이프(110)로부터 하우징(100)의 내부로 유입된 냉각수가 냉각수 이동 공간부(130)로 이동되어 냉각수 배출파이프(120)로 배출되도록 한다.
즉, 냉각수가 하우징(100)의 내부로 이동됨에 있어, 냉각수는 제1 헤더캡(500)과 제2 헤더캡(600) 사이의 공간으로 이동되며, 제1 튜브 조립체(200)와 제2 튜브 조립체(300)와 열교환이 이루어진다.
이러한, 제1 헤더캡(500)과 제2 헤더캡(600)은 하우징(100)의 내측에 밀착 결합되어 냉각수가 하우징(100)의 외부로 누수되는 것을 방지하게 된다.
이와 같이, 배기가스 열교환기(1000)에 구비되는 제1 튜브 조립체(200)와 제2 튜브 조립체(300)는 배기가스 이동 유로의 크기를 달리하여 배기가스의 유입속도와 배출속도를 일정하게 유지하여 파울링을 방지하게 된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 하우징 200: 제1 튜브 조립체
210: 제1 튜브 단위체 211: 제1 확관부
220: 제1 핀 플레이트 300: 제2 튜브 조립체
310: 제2 튜브 단위체 311: 제2 확관부
320: 제2 핀 플레이트 400: 지지체
500: 제1 헤더캡 600: 제2 헤더캡
700: 마개부 1000: 배기가스 열교환기

Claims (11)

  1. 냉각수의 입출구 파이프가 구비되는 하우징;
    상기 하우징의 내측에 구비되며 제1 튜브 단위체가 세로 방향으로 적층되는 제1 튜브 조립체;
    상기 제1 튜브 조립체와 독립적으로 구비되며 제2 튜브 단위체가 가로 방향으로 적층되는 제2 튜브 조립체;
    상기 제1 튜브 조립체와 제2 튜브 조립체의 일단부와 결합되며, 상기 하우징의 일단부에 결합되는 제1 헤더캡;
    상기 제1 튜브 조립체와 제2 튜브 조립체의 타단부와 결합되며, 상기 하우징의 내측에 결합되는 제2 헤더캡;
    적층되는 상기 제1 튜브 단위체와 제1 튜브 단위체 사이에 구비되는 지지체; 및
    상기 제2 헤더캡과 이격되어 배기가스 이동 공간부를 형성하며 상기 하우징의 타단부에 결합되는 마개부가 포함되어 이루어진 배기가스 열교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 튜브 단위체와 제2 튜브 단위체의 양단부에는 확관부가 구비된 배기가스 열교환기.
  3. 제1항에 있어서,
    적층되는 상기 제1 튜브 단위체와 제1 튜브 단위체 사이에는 냉각수 이동 공간부가 형성되는 배기가스 열교환기.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지지체는,
    몸체부;
    상기 몸체부의 일측으로부터 상측 방향으로 돌출되는 제1지지부;
    상기 몸체부의 일측으로부터 한 쌍을 이루며 하측 방향으로 돌출되되, 상기 제1지지부를 중심으로 대칭을 이루는 제2지지부;
    상기 몸체부의 타측으로부터 하측 방향으로 돌출되는 제3지지부; 및
    상기 몸체부의 타측으로부터 한 쌍을 이루며 상측 방향으로 돌출되되, 상기 제3지지부를 중심으로 대칭을 이루는 제4지지부가 포함되어 이루어진 배기가스 열교환기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 튜브 단위체의 높이는 제2 튜브 단위체의 높이보다 낮도록 이루어진 배기가스 열교환기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 튜브 조립체에 구비된 상기 제1 튜브 단위체의 개수는 상기 제2 튜브 조립체에 구비된 상기 제2 튜브 단위체의 개수보다 많도록 이루어진 배기가스 열교환기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 튜브 조립체로 배기가스가 유입되고, 상기 제2 튜브 조립체로 배기가스가 배출되는 배기가스 열교환기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 튜브 단위체와 제2 튜브 단위체의 내부에는 핀 플레이트가 구비되는 배기가스 열교환기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 핀 플레이트는,
    플레이트부;
    상기 플레이트부에 제1홀을 형성하며 상기 플레이트부를 기준으로 상측으로 굴곡된 제1굴곡부; 및
    상기 플레이트부에 제2홀을 형성하며 상기 플레이트부를 기준으로 하측으로 굴곡된 제2굴곡부가 포함되어 이루어지며,
    배기가스가 유입되는 방향의 횡방향으로 상기 플레이트부, 상기 제1굴곡부, 상기 플레이트부 및 상기 제2굴곡부의 순서로 반복적으로 형성된 배기가스 열교환기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1굴곡부와 제2굴곡부는, 배기가스가 유입되는 방향에 대해 양측으로 개방된 개방부가 형성된 배기가스 열교환기.
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