KR101433255B1 - 폐열 회수 시스템의 열교환기 - Google Patents

폐열 회수 시스템의 열교환기 Download PDF

Info

Publication number
KR101433255B1
KR101433255B1 KR1020130095891A KR20130095891A KR101433255B1 KR 101433255 B1 KR101433255 B1 KR 101433255B1 KR 1020130095891 A KR1020130095891 A KR 1020130095891A KR 20130095891 A KR20130095891 A KR 20130095891A KR 101433255 B1 KR101433255 B1 KR 101433255B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pin member
tube
housing
exhaust gas
heat exchanger
Prior art date
Application number
KR1020130095891A
Other languages
English (en)
Inventor
조용국
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 KR1020130095891A priority Critical patent/KR101433255B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101433255B1 publication Critical patent/KR101433255B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/001—Gas flow channels or gas chambers being at least partly formed in the structural parts of the engine or machine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/02—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

하우징과, 상기 하우징의 중심 축선을 따라 배치된 배기가스와 작동유체 간의 열교환 구조를 포함하는 폐열 회수 시스템의 열교환기가 개시된다. 이 열교환기의 열교환 구조는, 내부 배기가스 유로에 제공되는 내부 핀부재와; 외부 배기가스 유로에 제공되는 외부 핀부재와; 상기 내부 핀부재와 상기 외부 핀부재 사이에서 작동유체 유로에 제공되는 중간 핀부재를 포함하며, 상기 내부 핀부재, 상기 중간 핀부재 및 상기 외부 핀부재는, 열전달 면적의 증가를 위해, 상기 하우징의 일단부측으로부터 상기 하우징의 타단부측으로 길게 연장된 다수의 핀들을 구비하되, 상기 내부 핀부재와 상기 외부 핀부재의 핀들 또는 상기 중간 핀부재의 핀들은 파형 핀들로 이루어진다.

Description

폐열 회수 시스템의 열교환기{HEAT EXCHANGER IN WASTE HEAT RECOVERY SYSTEM}
본 발명은 폐열 회수 시스템의 열교환기에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 차량에서 배출되는 배기열을 회수하여 과열 증기를 발생시키는 폐열 회수 시스템의 열교환기에 관한 것이다.
널리 주지된 바와 같이, 자동차는 차체에 장착된 엔진 등과 같은 동력원을 이용하여 노상·산야 등에서 주행하며, 사람이나 화물을 운반하거나 각종 작업을 하는 기계장치의 일종이다. 이러한 자동차는 내연기관 자동차, 전기자동차(연료전지자동차), 하이브리드자동차 등이 있다. 내연기관 자동차의 경우, 석유 원료 등이 에너지원으로 이용되고, 전기자동차의 경우에는 전기가 에너지원으로 이용되며, 하이브리드 자동차는 전기와 석유 원료가 함께 에너지원으로 이용된다. 최근 들어, 내연기관 자동차의 연비를 향상시키기 위한 다양한 기술이 연구 및 개발되고 있다. 하지만, 공급되는 연료의 대략 30% 정도만이 출력에너지로 이용됨에 따라 연비 향상에 한계가 있었다.
이에 대해, 종래에는 자동차의 배기열을 회수하여 과열증기를 발생시키고, 이 과열증기를 차량의 구동에 이용되는 별도의 에너지원으로 활용함으로써 자동차의 연비 및 에너지효율을 향상시킬 수 있는 폐열 회수 시스템이 종래에 개발된 바 있다. 이러한 폐열 회수 시스템은 본 발명의 출원인인 "주식회사 코렌스"에 의해 "배기열을 이용한 과열증기발생장치"의 명칭으로 출원되어 2012. 10. 31. 자 등록된 특허 제10-1198283호에 개시된다. 종래 기술은 열교환기의 배기가스 측 유로 구조로 핀(fin) 구조가 적용되고 열교환기의 작동유체 측 유로 구조로 헬리컬 튜브가 적용된 핀-헬리컬 튜브형 열교환기를 제안하다. 그러나, 이와 같은 종래기술은 헬리컬 튜브의 구조로 인하여 작동유체 압력 손실이 높아지는 단점이 있다. 또한 종래 기술의 헬리컬 튜브가 열교환기 내 정해진 공간 내에서 작동유체와 배기가스의 열전달 면적으로 보다 넓힐 목적으로 적용되었지만 열전달 면적을 넓히는데 있어서는 여전히 한계가 있었다.
특허 제10-1198238호(등록일: 2012. 10. 31.자 등록)
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 작동유체측 유로 구조로 헬리컬 튜브를 적용한 기존 핀-튜브 구조로부터 헬리컬 튜브를 삭제하는 대신, 열전달 면적을 높일 수 있고 작동유체의 압력 손실도 줄일 수 있는 구조를 적용한 개선된 열 회수 시스템의 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 폐열 회수 시스템의 열교환기는 하우징과, 상기 하우징의 중심 축선을 따라 배치된 배기가스와 작동유체 간의 열교환 구조를 포함하며, 상기 열교환 구조는 내부 배기가스 유로에 제공되는 내부 핀부재와; 외부 배기가스 유로에 제공되는 외부 핀부재와; 상기 내부 핀부재와 상기 외부 핀부재 사이에서 작동유체 유로에 제공되는 중간 핀부재를 포함하며, 상기 내부 핀부재, 상기 중간 핀부재 및 상기 외부 핀부재는, 열전달 면적의 증가를 위해, 상기 하우징의 일단부측으로부터 상기 하우징의 타단부측으로 길게 연장된 다수의 핀들을 구비하되, 상기 내부 핀부재와 상기 외부 핀부재의 핀들 또는 상기 중간 핀부재의 핀들은 파형 핀들로 이루어진다.
일 실시예에 따라, 상기 내부 핀부재와 상기 외부 핀부재의 핀들은 상기 중심축선과 평행하게 연장된 직선형 핀들이고, 상기 중간 핀부재의 핀들은 파형 핀들인 것이 바람직하다.
일 실시예에 따라, 상기 열교환 구조는, 중앙의 콘 파이프와, 상기 콘 파이프보다 큰 직경을 갖는 내부 튜브와, 상기 내부 튜브보다 큰 직경을 갖는 외부 튜브를 더 포함하며, 상기 내부 핀부재는 핀들이 상기 콘 파이프를 향해 내측으로 돌출되도록 상기 내부 튜브의 내주 측으로 끼워지고, 상기 외부 핀부재는 핀들이 상기 하우징의 내주 측을 향해 바깥쪽으로 돌출되도록 상기 외부 튜브의 외주 측으로 끼워지며, 상기 중간 핀부재는 상기 내부 튜브와 상기 외부 튜브 사이에 배치된 채 상기 작동유체 유로를 형성한다.
일 실시예에 따라, 상기 폐열 회수 시스템의 열교환기는 상기 작동유체 유로의 단부를 마감하도록 상기 내부 튜브와 상기 외부 튜브 사이를 막는 마감 플레이트를 더 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 폐열 회수 시스템의 열교환기는 하우징과, 상기 하우징의 중심 축선을 따라 배치된 배기가스와 작동유체 간의 열교환 구조를 포함하며, 상기 열교환 구조는, 내부 배기가스 유로에 제공되는 내부 핀부재와; 외부 배기가스 유로에 제공되는 외부 핀부재와; 상기 내부 핀부재와 상기 외부 핀부재 사이에서 상기 내부 핀부재의 외곽을 둘러싸도록 구성된 채, 상기 작동유체 유로를 내부에 한정하는 지그재그 튜브를 포함하며, 상기 지그재그 튜브는 상기 중심축선과 평행하게 배열된 다수의 직선부들과, 상기 다수의 직선부들의 양단부에서 이웃하는 직선부들을 교번적으로 연결하는 굴곡부를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 지그재그 튜브는 직선형의 기다란 튜브를 좌우 지그재그 방향으로 벤딩한 후 원통형으로 감아 제작될 수 있다.
본 발명에 따른 폐열 회수 시스템의 열교환기는, 자동차의 배기열을 이용하여 과열증기를 발생시키고, 이 과열증기를 차량의 구동에 이용되는 별도의 에너지원으로 활용함으로써 자동차의 연비 및 에너지효율을 대폭 향상시키는데 기여하며, 특히, 작동유체측 유로 구조로 헬리컬 튜브를 적용한 기존 핀-튜브 구조 대신에, 열전달 면적을 높일 수 있고 작동유체의 압력 손실도 줄일 수 있는 파형 핀-핀 구조 또는 지그재그 튜브-핀 구조를 적용함으로써 열교환 효율 크게 높이고 압력 손실을 크게 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열 회수 시스템의 열교환기를 도시한 사시도이고,
도 2는 하우징을 제거한 상태로 도 1에 도시된 폐열 회수 시스템의 열교환기를 도시한 사시도이고,
도 3은 도 1에 도시된 폐열 회수 시스템의 열교환기를 부분 절개하여 도시한 사시도이고,
도 4는 1 내지 도 3에 도시된 폐열 회수 시스템의 열교환기에 적용되는 중간 핀부재를 도시한 사시도이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐열 회수 시스템의 열교환기를 도시한 사시도이고,
도 6은 도 5에 도시된 폐열 회수 시스템의 열교환기를 도시한 분해사시도이고,
도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 폐열 회수 시스템의 열교환기를 도시한 부분 절개 사시도이고,
도 8은 5 내지 도 7에 도시된 폐열 회수 시스템의 열교환기에 적용되는 원통형 지그재그 튜브 부재를 도시한 사시도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위해 과장되어 표현될 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열 회수 시스템의 열교환기를 설명하기 위한 도면들이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열 회수 시스템의 열교환기는, 중공 원통형 하우징(1000)과, 상기 하우징(1000) 내부에 상기 하우징(1000)의 중심축선 방향으로 배치되는 배기가스와 작동유체(또는, 쿨런트)의 열교환 구조를 포함한다. 상기 열교환 구조는 서로 열적으로 접촉하도록 한정된 배기가스 유로와 작동유체 유로를 포함한다. 또한 배기가스 유로는 내부 배기가스 유로와 외부 배기가스 유로로 구획된다.
상기 폐열 회수 시스템의 열교환기는 상기 하우징(1000) 내에서 상기 하우징(1000)의 중심축선 방향을 따라 배치된 중앙의 콘 파이프(con pipe; 2000), 내부 튜브(4000) 및 외부 튜브(6000)를 포함한다. 상기 콘 파이프(2000), 상기 내부 튜브(4000) 및 상기 외부 튜브(6000)는 동일한 중심 축선을 갖는다. 그리고, 상기 내부 튜브(4000)의 직경이 상기 콘 파이프(2000)의 직경보다 크고, 상기 외부 튜브(6000)의 직경이 상기 내부 튜브(4000)의 직경보다 크게 되어 있다.
또한, 상기 폐열 회수 시스템의 열교환기는 상기 하우징(1000) 내에서 상기 하우징(1000)의 축선 방향을 따라 배치된 내부 핀부재(3000)와, 중간 핀부재(5000)와, 외부 핀부재(7000)을 포함한다. 상기 내부 핀부재(3000)와, 상기 중간 핀부재(5000)와, 상기 외부 핀부재(7000) 각각은 하우징(1000)의 일단부 측으로부터 하우징의 타단부측으로 길게 연장된 다수의 핀들을 포함하며, 상기 핀(3100, 5100 또는 7100)들은, 해당 핀부재(3000, 5000, 7000)가 다수의 산과 골이 교번적으로 연속진 주름진 구조에 의해 형성되는 것으로서, 원주를 따라 일정 간격으로 형성된 채 안쪽 또는 바깥쪽으로 돌출된다.
상기 핀부재(3000, 5000, 7000)는 열전도성이 좋은 금속 재료로 이루어지는 것이 좋으며, 상기 핀들은 예컨대 프레스 가공에 의해 형성될 수 있다.
상기 내부 핀부재(3000)는 상기 외부 튜브(6000)의 내주면과 접하도록 끼워지며, 원주 방향을 따라 형성된 다수의 핀(3100)들이 내측으로, 더 구체적으로는 콘 파이프(2000)를 향해 내측으로 돌출되어 있다. 상기 내부 핀부재(3000)의 내측에 내부 배기가스 유로가 한정되며, 상기 다수의 핀(3100)들에 의해 배기가스의 열전달 면적을 증가시킨다.
또한 상기 외부 핀부재(7000)는 상기 외부 튜브(6000)의 외주면 측으로 끼워지며, 원주 방향을 따라 형성된 다수의 핀(7100)들이 바깥쪽으로, 더 구체적으로는 하우징(1000)의 내주면을 향해 바깥쪽으로 돌출되어 있다. 상기 외부 핀부재(7000)의 외측에 외부 배기가스 유로가 한정되며, 상기 다수의 핀(7100)들에 의해 배기가스의 열전달 면적을 증가시킨다.
본 실시예에 있어서, 작동 유체는 촉매이며, 이 경우, 배기가스 유로를 형성하는 내부 핀부재(3000) 및 외부 핀부재(7000)의 핀들은 직선형인 것이 좋다. 하지만, 작동유체가 물인 경우, 배기가스 유로를 형성하는 내부 핀부재(3000) 및 외부 핀부재(7000)의 핀들은 파형 핀(wavy fin)이 선호된다.
작동 유체 유로는 내부 배기가스 유로와 외부 배기가스 유로 사이에 한정되는 것으로서, 더 구체적으로는, 내부 튜브(4000)와 외부 튜브(6000) 사이에 배치된 중간 핀부재(5000)에 의해 형성된다. 상기 중간 핀부재(5000)는 내부 배기가스 유로를 내측에 한정하는 내부 튜브(4000)와 외부 배기가스 유로를 외측에 한정하는 외부 튜브(6000) 사이에 끼워져서 축선 방향으로 연장되어 있으며 다수의 파형 핀들(5100)들을 포함한다. 상기 다수의 파형 핀(5100)들은 원주 방향을 따라 일정 간격으로 배열되며 축선 방향으로는 파형으로 연장되어 있다. 이 파형 핀(5100)은 일반적인 직선형 핀에 정해진 공간 내에서 열전달 면적으로 크게 증가시켜줄 수 있다.
상기 하우징(1000)의 양단부는 개방되어 있으며, 상기 하우징(1000)의 개방된 양단부에는 입구측 콘부(1100) 및 출구측 콘부(1200)가 각각 결합된다. 입구측 콘부(1100) 및 출구측 콘부(1200)는 배기계의 배기파이프들을 접속되어 상기 열교환기를 배기계에 접속시킨다. 작동유체의 인렛 파이프(1300) 및 아웃렛 파이프(1400) 각각은 상기 하우징(1000) 및 상기 외부 튜브(6000)을 연속적으로 관통하여, 상기 중간 핀부재(5000)에 의해 굴곡진 형상으로 한정된 작동유체 유로에 접속된다. 또한 상기 폐열 회수 시스템의 열교환기는 작동유체 인렛 파이프(1300) 및 작동유체 아웃렛 파이프(1400)을 흔들림 없이 유지하기 위한 수단으로 보강 링(1310, 1410)을 포함하며, 상기 보강 링은 상기 인렛 파이프(1300) 및 상기 아웃렛 파이프(1400)가 삽입되는 하우징(1000)의 관통공들에 설치된 채 상기 인렛 파이프(1300)와 상기 아웃렛 파이프(1400)을 신뢰성 있게 고정한다.
또한, 상기 내부 튜브(3000)와 상기 외부 튜브(6000) 사이의 작동유체 유로 양단부는 플랫형 마감 플레이트(8000)에 의해 막혀 있다. 상기 작동 유체는 상기 인렛 파이프(1300)를 통해서 다수의 파형 핀을 포함하는 작동유체 유로 내로 유입되어 배기가스와 열교환된 후 아웃렛 파이프(1400)을 통해 외부로 나간다. 이때, 상기 작동유체는 고온 고압의 증기를 발생시키는데, 이 고온 고압의 증기는 상기 마감 플레이트(8000)에 의해 밖으로 누출되지 않는다. 또한, 상기 콘 파이프(2000)의 단부는 컵 플레이트(9000)에 의해 마감된다.
도 5 내지 도 8는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐열 회수 시스템의 열교환기를 설명하기 위한 도면들이다.
도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열 회수 시스템의 열교환기는, 중공 원통형 하우징(10)과, 상기 하우징(10) 내부에 배치되는 배기가스와 작동유체(또는, 쿨런트)의 열교환 구조를 포함한다. 상기 열교환 구조는 서로 열적으로 접촉하도록 한정된 배기가스 유로와 작동유체 유로를 포함한다. 또한 배기가스 유로는 내부 배기가스 유로와 외부 배기가스 유로로 구획된다.
상기 폐열 회수 시스템의 열교환기는 상기 하우징(10) 내에서 상기 하우징(10)의 축선 방향을 따라 배치된 중앙의 콘 파이프(20) 및 그 외곽의 내부 튜브(40)를 포함한다. 상기 콘 파이프(20)와 상기 내부 튜브(40)는 동일한 중심 축선을 갖는다. 그리고, 상기 내부 튜브(40)의 내경이 상기 콘 파이프(20)의 내경보다 크다.
또한, 상기 폐열 회수 시스템의 열교환기는 상기 하우징(10) 내에서 상기 하우징(10)의 축선 방향을 따라 배치된 내부 핀부재(30)와, 외부 핀부재(70)를 포함한다. 상기 내부 핀부재(30)와 상기 외부 핀부재(70) 각각은 하우징(10)의 중심 축선을 따라 길이 방향으로 길게 연장된 다수의 핀(31, 71)들을 포함하며, 상기 핀(31, 71)들은, 해당 핀부재(30, 70)가 다수의 산과 골이 교번적으로 연속된 주름진 구조에 의해 형성된 것으로서, 원주를 따라 일정 간격으로 형성된 채 안쪽 또는 바깥쪽으로 돌출된다. 상기 핀부재(30, 70)는 열전도성이 좋은 금속 재료로 이루어지는 것이 좋으며, 상기 핀들은 예컨대 프레스 가공에 의해 형성될 수 있다.
상기 내부 핀부재(30)는 상기 내부 튜브(40)의 내주면과 접하도록 끼워지며, 원주 방향을 따라 형성된 다수의 핀(31)들이 내측으로, 더 구체적으로는 콘 파이프(20)를 향해 내측으로 돌출되어 있다. 상기 내부 핀부재(30)의 내측에 내부 배기가스 유로가 한정되며, 상기 다수의 핀(31)들에 의해 배기가스의 열전달 면적을 증가시킨다. 또한 상기 외부 핀부재(70)는 상기 내부 튜브(40)의 외곽에 배치되며 원주 방향을 따라 형성된 다수의 핀(71)들이 바깥쪽으로, 더 구체적으로는 하우징(10)의 내주면을 향해 바깥쪽으로 돌출되어 있다. 상기 외부 핀부재(70) 측에 외부 배기가스 유로가 한정되며, 상기 다수의 핀(71)들에 의해 배기가스의 열전달 면적을 증가시킨다.
내부 배기가스 유로를 한정하는 내부 핀부재(30)와 외부 배기가스 유로를 한정하는 외부 핀부재(70) 사이에는 원통형 지그재그 튜브(50)가 설치된다. 상기 지그재그 튜브(50)는 하우징(10)의 양 단부 부근에서 상기 하우징(10)의 외주면을 관통한 인렛 파이프(13) 및 아웃렛 파이프(14)와 연결되어 있으며, 내부에 작동 유체의 유로를 형성한다. 상기 지그재그 튜브(50)는 상기 내부 핀부재(30)의 외주면을 둘러싸도록 구성된다.
상기 원통형 지그재그 튜브(50)는 직선형의 기다란 튜브를 좌우 지그재그 방향으로 벤딩한 후 원통형으로 감는 방식으로 제작되며, 열교환기의 중심축선과 평행한 채 원형으로 배열된 다수의 직선부(52)들과 상기 다수의 직선부들(52)의 양단부에서 이웃하는 직선부(52)들 사이를 교번적으로 연결하는 "U"형 굴곡부(54)들로 이루어져 있다. 이와 같은 원통형 지그재그 튜브(50)는 열교환기 내부의 정해진 공간에서 작동유체 유로의 열전달 면적을 극대화시켜줄 수 있어서, 열교환 효율에 크게 기여할 수 있다.
한편, 하우징(10)의 양 단부 부근에 한 쌍의 관통공이 형성되며, 상기 한 쌍의 관통공을 통해 상기 인렛 파이프(13)와 상기 아웃렛 파이프(14)가 상기 원통형 지그재그 튜브(50)에 접속된다.
한편, 콘 파이프(20)는 환형의 제1 및 제2 홀더브라켓(21, 22)을 통해 하우징(10)의 내측에 하우징(10)의 내벽면과 반경방향으로 이격되어 결합된다. 각 홀더브라켓(21, 22)은 환형의 평탄부(21a, 22a) 및 평탄부(21a, 22a)에 형성된 복수의 소통공(21b, 22b)을 가지고, 각 소통공(21b, 22b)을 통해 배기가스가 하우징(10) 내 원통형 지그재그 튜브(50) 주변을 따라 상기 배기가스 유로를 통과할 수 있도록 해준다. 그리고, 각 홀더브라켓(21, 22)의 평탄부(21a, 22a)의 내주면에는 내측결합부(21c, 22c)가 각각 절곡되어 형성되고, 각 홀더브라켓(21, 22)의 평탄부(21a, 22a)의 외주면에는 외측결합부(21d, 22d)가 각각 절곡되어 형성된다. 이에 제1홀더브라켓(21)의 내측결합부(21c)가 콘 파이프(20)의 일측단부 외주면에 결합되고, 제1홀더브라켓(21)의 외측결합부(21d)는 하우징(10)의 일측단부 내주면에 결합된다. 그리고, 제2홀더브라켓(22)의 내측결합부(22c)가 콘 파이프(20)의 타측단부 외주면에 결합되고, 제2홀더브라켓(22)의 외측결합부(22d)가 하우징(10)의 타측단부 내주면에 결합된다.
상기 내부 핀부재(30)의 핀(31)들은 콘 파이프(20)의 외주면을 향해 돌출되어 구성될 수 있으며, 특히, 상기 내부 핀부재(30)의 핀(31)들은 콘 파이프(20)의 대응하는 접촉면을 가질 수 있다. 또한 이 접촉면이 용접됨으로써 내부 핀부재(30)의 고정이 견고해질 수 있다. 그리고, 상기 콘 파이프의 양 단부에는 컵 플레이트(35)가 설치될 수 있다.
또한 본 실시예에 있어서, 상기 하우징(10)의 양단부는 개방되어 있으며, 상기 하우징(10)의 개방된 양단부에는 입구측 콘부(11) 및 출구측 콘부(12)가 각각 결합된다. 입구측 콘부(11) 및 출구측 콘부(12)는 배기계의 배기파이프들을 접속되어 상기 열교환기를 배기계에 접속시킨다. 작동유체의 인렛 파이프(13) 및 아웃렛 파이프(14) 각각은 상기 하우징(10)을 연속적으로 관통하여, 상기 원통형 지그재그 튜브(50) 내로 한정된 작동유체 유로에 접속된다. 또한 상기 폐열 회수 시스템의 열교환기는 작동유체 인렛 파이프(13) 및 작동유체 아웃렛 파이프(14)을 흔들림 없이 유지하기 위한 수단으로 보강 링(131, 141)을 포함하며, 상기 보강 링은 상기 인렛 파이프(13) 및 상기 아웃렛 파이프(14)가 삽입되는 하우징(10)의 관통공들에 설치된 채 상기 인렛 파이프(13)와 상기 아웃렛 파이프(14)을 신뢰성 있게 고정한다.
10, 1000: 하우징 20, 2000: 콘 파이프
30, 3000: 내부 핀부재 40, 4000: 내부 튜브
50: 지그재그 튜브 5000: 중간 튜브
6000: 외부 튜브 70, 70000: 외부 핀부재

Claims (6)

  1. 하우징과, 상기 하우징의 중심 축선을 따라 배치된 배기가스와 작동유체 간의 열교환 구조를 포함하는 폐열 회수 시스템의 열교환기에 있어서, 상기 열교환 구조는,
    내부 배기가스 유로에 제공되는 내부 핀부재;
    외부 배기가스 유로에 제공되는 외부 핀부재; 및
    상기 내부 핀부재와 상기 외부 핀부재 사이에서 작동유체 유로에 제공되는 중간 핀부재를 포함하며,
    상기 내부 핀부재, 상기 중간 핀부재 및 상기 외부 핀부재는, 열전달 면적의 증가를 위해, 상기 하우징의 일단부측으로부터 상기 하우징의 타단부측으로 길게 연장된 다수의 핀들을 구비하되, 상기 내부 핀부재와 상기 외부 핀부재의 핀들 또는 상기 중간 핀부재의 핀들은 파형 핀들이고,
    상기 열교환 구조는, 중앙의 콘 파이프와, 상기 콘 파이프보다 큰 직경을 갖는 내부 튜브와, 상기 내부 튜브보다 큰 직경을 갖는 외부 튜브를 더 포함하며, 상기 내부 핀부재는 핀들이 상기 콘 파이프를 향해 내측으로 돌출되도록 상기 내부 튜브의 내주 측으로 끼워지고, 상기 외부 핀부재는 핀들이 상기 하우징의 내주 측을 향해 바깥쪽으로 돌출되도록 상기 외부 튜브의 외주 측으로 끼워지며, 상기 중간 핀부재는 상기 내부 튜브와 상기 외부 튜브 사이에 배치된 채 상기 작동유체 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 시스템의 열교환기.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 내부 핀부재와 상기 외부 핀부재의 핀들은 상기 중심축선과 평행하게 연장된 직선형 핀들이고, 상기 중간 핀부재의 핀들은 파형 핀들인 것을 특징으로 하는 폐열 회수 시스템의 열교환기.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 작동유체 유로의 단부를 마감하도록 상기 내부 튜브와 상기 외부 튜브 사이를 막는 마감 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 시스템의 열교환기.
  5. 하우징과, 상기 하우징의 중심 축선을 따라 배치된 배기가스와 작동유체 간의 열교환 구조를 포함하는 폐열 회수 시스템의 열교환기에 있어서, 상기 열교환 구조는,
    내부 배기가스 유로에 제공되는 내부 핀부재;
    외부 배기가스 유로에 제공되는 외부 핀부재; 및
    상기 내부 핀부재와 상기 외부 핀부재 사이에서 상기 내부 핀부재의 외곽을 둘러싸도록 구성된 채, 상기 작동유체 유로를 내부에 한정하는 지그재그 튜브를 포함하며,
    상기 지그재그 튜브는 상기 중심축선과 평행하게 배열된 다수의 직선부들과, 상기 다수의 직선부들의 양단부에서 이웃하는 직선부들을 교번적으로 연결하는 굴곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 시스템의 열교환기.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 지그재그 튜브는 직선형의 기다란 튜브를 좌우 지그재그 방향으로 벤딩한 후 원통형으로 감아 제작된 것을 특징으로 하는 폐열 회수시스템의 열교환기.
KR1020130095891A 2013-08-13 2013-08-13 폐열 회수 시스템의 열교환기 KR101433255B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130095891A KR101433255B1 (ko) 2013-08-13 2013-08-13 폐열 회수 시스템의 열교환기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130095891A KR101433255B1 (ko) 2013-08-13 2013-08-13 폐열 회수 시스템의 열교환기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101433255B1 true KR101433255B1 (ko) 2014-08-27

Family

ID=51751129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130095891A KR101433255B1 (ko) 2013-08-13 2013-08-13 폐열 회수 시스템의 열교환기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101433255B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101611096B1 (ko) * 2014-11-17 2016-04-08 현대자동차주식회사 배기가스 열교환기
KR102034453B1 (ko) 2019-05-22 2019-10-21 주식회사 유진이엔티 냉매를 이용한 에너지 교환장치
KR102283143B1 (ko) * 2021-01-13 2021-07-28 성균관대학교산학협력단 라디에이터 및 이를 포함하는 비히클
CN118494116A (zh) * 2024-07-17 2024-08-16 南京嘉泰物流有限公司 一种利用发动机尾气余热回收的化工液体恒温运输系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002340486A (ja) * 2001-05-21 2002-11-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 熱交換器
JP2004177061A (ja) 2002-11-28 2004-06-24 Toyo Radiator Co Ltd 排ガス冷却用熱交換器のウェーブフィン
JP2010503817A (ja) 2006-09-19 2010-02-04 ベール ゲーエムベーハー ウント コー カーゲー 内燃機関用の熱交換器
KR101198283B1 (ko) * 2010-10-15 2012-11-07 주식회사 코렌스 배기열을 이용한 과열증기발생장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002340486A (ja) * 2001-05-21 2002-11-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 熱交換器
JP2004177061A (ja) 2002-11-28 2004-06-24 Toyo Radiator Co Ltd 排ガス冷却用熱交換器のウェーブフィン
JP2010503817A (ja) 2006-09-19 2010-02-04 ベール ゲーエムベーハー ウント コー カーゲー 内燃機関用の熱交換器
KR101198283B1 (ko) * 2010-10-15 2012-11-07 주식회사 코렌스 배기열을 이용한 과열증기발생장치

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101611096B1 (ko) * 2014-11-17 2016-04-08 현대자동차주식회사 배기가스 열교환기
KR102034453B1 (ko) 2019-05-22 2019-10-21 주식회사 유진이엔티 냉매를 이용한 에너지 교환장치
KR102283143B1 (ko) * 2021-01-13 2021-07-28 성균관대학교산학협력단 라디에이터 및 이를 포함하는 비히클
CN118494116A (zh) * 2024-07-17 2024-08-16 南京嘉泰物流有限公司 一种利用发动机尾气余热回收的化工液体恒温运输系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8910471B2 (en) Structure of exhaust pipe for exhaust heat recovery
US3280903A (en) Exhaust silencer and heat recovery unit
JP5987143B2 (ja) 二重壁式の熱交換器パイプ
KR101817913B1 (ko) 열전기적 발전기 유닛
AU2016204398B2 (en) Heat exchanger tube and heating boiler having such a heat exchanger tube
KR101433255B1 (ko) 폐열 회수 시스템의 열교환기
CN204612562U (zh) 传热器
US7252809B2 (en) Radial-flow and segmented honeycomb body
CN101846464A (zh) 用于制热和/或卫生用热水、尤其是冷凝应用的螺旋换热器
US20150300690A1 (en) Solar heat collection tube
CN103628955A (zh) 热传递单元
JP2013122367A (ja) 車両用熱交換器
KR102173398B1 (ko) 배기가스 냉각장치
JP2016142490A (ja) 自動車用配管の熱交換器
KR101198283B1 (ko) 배기열을 이용한 과열증기발생장치
JP5689341B2 (ja) 二重管型熱交換器およびその製造方法
RU2010141583A (ru) Нагревательное устройство
JP3996300B2 (ja) 熱交換器
KR101478231B1 (ko) 폐열 회수 시스템의 배플형 열교환기
KR101421606B1 (ko) 폐열 회수 시스템의 열교환기
EP2955469A1 (en) Baffle suitable for evaporators
KR101864651B1 (ko) 배열회수 열교환기
KR20120035798A (ko) 콤팩트 더블 헤드 열교환기
JP2005321122A (ja) 管型熱交換器
KR101433256B1 (ko) 폐열 회수 시스템의 열교환기

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170810

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190617

Year of fee payment: 6