KR101433256B1 - 폐열 회수 시스템의 열교환기 - Google Patents

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Abstract

폐열 회수 시스템의 열교환기가 개시된다. 이 폐열 회수 시스템의 열교환기는, 작동유체가 흐르며, 서로 연통된 하부섹션과 상부섹션으로 구획되는 하우징과; 배기가스 입구측으로부터 배기가스 출구측으로 이어지며, 상기 하부섹션과 상기 상부섹션에 나뉘어 배치된 복수개의 가스 튜브들과; 상기 하부섹션은 상기 가스 튜브들을 흐르는 배기가스와의 열교환에 의해 액체인 작동유체를 증기화하는 1층 이상의 유체 유동 공간을 포함하고, 상기 상부섹션은 상기 가스 튜브들을 흐르는 배기가스와의 열교환에 의해 상기 하부섹션으로부터 유입된 증기를 과열 증기로 만드는 유체 유동 공간을 포함한다.

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 증기(super heated steam)를 발생시키는 폐열 회수 시스템의 열교환기에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 하부섹션에서의 배기가스와 작동유체간의 1차 열교환에 의해 증기를 만들고, 상부섹션에서의 배기가스와 작동유체간의 2차 열교환에 의해 과열 증기를 만드는 방식으로 효율을 획기적으로 개선한 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), 하이브리드 자동차 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. 그러나 종래기술은 작동유체와 배기가스간의 열교환이 헬리컬 튜브를 흐르는 작동유체와 핀 부재를 흐르는 배기가스 사이에서만 이루어지므로 작동유체를 과열증기로 만드는데 있어서 효율이 떨어진다.
특허 제10-1198238호(등록일: 2012. 10. 31.자 등록)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 하부섹션에서는 배기열과의 1차 열교환에 의해 액체인 작동유체를 증기로 만들고, 상부섹션에서는 배기열과의 2차 열교환에 의해 과열 증기를 만들도록 함으로써, 효율을 보다 높인 폐열 회수 시스템의 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 다른 폐열 회수 시스템의 열교환기는, 작동유체가 흐르며, 서로 연통된 하부섹션과 상부섹션으로 구획되는 하우징과; 배기가스 입구측으로부터 배기가스 출구측으로 이어지며, 상기 하부섹션과 상기 상부섹션에 나뉘어 배치된 복수개의 가스 튜브들과; 상기 하부섹션은 상기 가스 튜브들을 흐르는 배기가스와의 열교환에 의해 액체인 작동유체를 증기화하는 1층 이상의 유체 유동 공간을 포함하고, 상기 상부섹션은 상기 가스 튜브들을 흐르는 배기가스와의 열교환에 의해 상기 하부섹션으로부터 유입된 증기를 과열 증기로 만드는 유체 유동 공간을 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 하부섹션의 유체 유동 공간은 횡방향을 따라 나란하게 배열된 복수개의 기다란 배리어들에 의해 복수개의 기다란 공간들로 나뉘고, 상기 복수개의 배리어들에 교호로 형성된 작동유체 통과홀들에 의해, 작동유체는 배기가스의 진행방향과 같은 방향 및 배기가스 진행방향과 반대되는 방향으로 번갈아 유동한다.
일 실시예에 따라, 상기 하부섹션은 복수 층의 유체 유동 공간들로 구획되며, 각 층의 유체 유동 공간은, 횡방향을 따라 나란하게 배열된 복수개의 기다란 배리어들에 의해 복수개의 기다란 공간들로 나뉘고, 상기 복수개의 배리어들에 교호로 형성된 작동유체 통과홀들에 의해, 작동유체는 배기가스의 진행방향과 같은 방향 및 배기가스 진행방향과 반대되는 방향으로 번갈아 유동하며, 상기 하부섹션 내 상하로 이웃하는 유체 유동 공간들은 서로 연통된다.
일 실시예에 따라, 상기 상부섹션의 유체 유동 공간은 종방향을 따라 배열된 복수개의 배플들에 의해 복수개의 방들로 구획되고, 상기 복수개의 방들은 상기 배플들의 가장자리 부근의 유체 통로들이 교호로 엇갈려 연통된다.
일 실시예에 따라, 상기 배플들 각각에는 복수개의 튜브 삽입홀들이 형성되고, 상기 가스 튜브들은 상기 튜브 삽입홀들에 삽입된 채 지지된다.
일 실시예에 따라, 상기 하우징은
Figure 112013072018411-pat00001
형 단면을 갖는 제1 바닥 프레임, 제2 바닥 프레임, 제3 바닥 프레임 및 제4 바닥 프레임과,
Figure 112013072018411-pat00002
형 단면을 갖는 상단 프레임을 포함하며, 상기 제1 바닥 프레임, 상기 제2 바닥 프레임, 상기 제3 바닥 프레임, 및 상기 제4 바닥 프레임이 수직 방향으로 적층 조립되어, 상기 하부섹션은 복수 층의 유체 유동 공간을 갖도록 구획되고, 상기 상부섹션의 유체 유동 공간은 상기 제4 바닥 프레임에 상기 상단 프레임이 수직으로 조립되어 구획된다.
일 실시예에 따라, 상기 제2 바닥 프레임과 상기 제3 바닥 프레임은 서로 반대되는 단부 부근에 형성된 구멍에 의해 상기 하부섹션 내 3층의 유체 유동 공간을 연통시킨다.
일 실시예에 따라, 상기 제4 바닥 프레임에 형성된 구멍에 의해 상기 하부섹션과 상기 상부섹션이 연통되며, 상기 제4 바닥 프레임에 형성된 구멍은 상기 제3 바닥 프레임에 형성된 구멍이 위치하는 단부 부근과 반대 방향 단부 부근에 위치한다.
일 실시예에 따라, 작동유체 인렛 파이프는 상기 제1 바닥 프레임에 접속되고, 상기 작동유체 아웃렛 파이프는 상단 프레임에 접속된다.
일 실시예에 따라, 상기 상단 프레임의 내부 상면에는 홈이 형성되고, 상기 배플의 상단에는 상기 홈에 끼워지는 돌출부가 형성된다.
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, 본 발명에 따른 폐열 회수 시스템의 열교환기는 하부 섹션, 더 나아가서는 복수개의 층으로 나뉘어진 하부섹션에서 배기열을 이용하여 작동유체를 충분하기 증기화시키고, 상부섹션에서는 증기화된 작동유체, 즉, 증기를 배기열로 가열하여 과열 증기를 만들어내며, 이에 의해, 더욱 더 폐열 회수 효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열 회수 시스템의 열교환기를 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열 회수 시스템의 열교환기를 도시한 분해사시도이고,
도 3의 (a) 및 (b)는 도 1 및 도 2에 도시된 열교환기 내 하부섹션의 제1단에서 열교환을 위해 유체가 흐르는 상태를 설명하기 위한 단면도와 사시도이고,
도 4의 (a) 및 (b)는 도 1 및 도 2에 도시된 열교환기 내 상부섹션에서 열교환을 위해 유체가 흐르는 상태를 설명하기 위한 횡단면도와 평단면도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열 회수 시스템의 열교환기의 상부 섹션 내 구조를 설명하기 위한 부분 확대 분해 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열 회수 시스템의 열교환기를 하우징 상단이 제거된 상태로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열 회수 시스템의 열교환기를 도시한 분해사시도이고, 도 3의 (a) 및 (b)는 도 1 및 도 2에 도시된 열교환기 내 하부섹션의 제1단에서 열교환을 위해 유체가 흐르는 상태를 설명하기 위한 단면도와 사시도이고, 도 4의 (a) 및 (b)는 도 1 및 도 2에 도시된 열교환기 내 상부섹션에서 열교환을 위해 유체가 흐르는 상태를 설명하기 위한 횡단면도와 평단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열 회수 시스템의 열교환기의 상부 섹션 내 구조를 설명하기 위한 부분 확대 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열 회수 시스템의 열교환기는 작동유체가 흐르는 하우징(10)을 포함한다. 그리고, 상기 하우징(10)은 이하 자세히 설명되는 바와 같이 서로 연통되어 있는 하부섹션(3)과 상부섹션(4)으로 구획된다.
상기 하부섹션(3)은 배기가스와 작동유체간의 1차 열교환에 의해 액체 상태의 작동유체를 증기로 만들며, 상기 상부섹션(4)는 증기화된 작동유체와 배기가스와의 2차 열교환에 의해 과열 증기(super heated steam)를 발생시킨다. 상기 하부섹션(3)은 액체인 작동유체를 차례로 가열하여 증기로 만드는 3층의 유체 유동 공간을 포함하고, 상기 하부섹션(4)은 상기 2차 열교환에 의해 증기를 과열 증기로 만드는 다른 유체 유동 공간을 포함한다. 하부섹션(3)은 1층 또는 2층의 유체 유동 공간만으로 작동유체의 증기화가 충분하다면 1층 또는 2층 유체 유동 공간만을 가질 수 있다. 반대로, 3층의 유체 유동 공간만으로 작동유체의 증기화가 부족한 경우, 4층 또는 그 이상의 유체 유동 공간을 더 둘 수도 있다.
상기 하부섹션(3)과 하부섹션(4)을 포함하는 폐열 회수 시스템은 이하에서 설명되는 구성들을 포함한다.
본 실시예에 따른 폐열 회수 시스템의 열교환기는
Figure 112013072018411-pat00003
형 단면을 갖는 제1, 제2, 제3 및 제4 바닥 프레임(11a, 11b, 11c, 11d) 과,
Figure 112013072018411-pat00004
형 단면을 갖는 상단 프레임(12)을 포함하며, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 바닥 프레임(11a, 11b, 11c, 11d)과 상단 프레임(12)이 수직 방향으로 차례로 적층 조립되어, 복수개의 층을 포함하고 종방향으로 기다란 양단 개방형 하우징(10)이 만들어진다. 이때, 상기 상단 프레임(12)과 상기 제4 바닥 프레임(11d)의 수직 적층 조립에 의해, 상부섹션(4)이 한정되고, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 바닥 프레임(11a, 11b, 11c, 11d)의 수직 적층 조립에 의해 3층(또는, 3단)의 하부섹션(3)이 한정된다.
이때, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 바닥 프레임(11a, 11b, 11c, 11d) 각각은 상단에 확장부를 포함하며, 이 확장부는 상층에 위치하는 바닥 프레임의 하부가 끼워져 조립되는 것을 허용한다.
또한 본 실시예에 따른 폐열 회수 시스템의 열교환기는, 하우징(10)의 배기가스 입구 측에 결합되는 콘형의 입구측 헤더(13)와, 하우징(10)의 배기가스 출구 측에 결합되는 콘형의 출구측 헤더(14)를 포함한다. 입구측 헤더(13)는 상류의 배기가스 관로와 연결되고 출구측 헤더(14)는 하류의 배기가스 관로와 연결된다. 또한 입구측 헤더(13)와 하우징(10)의 일단부 사이, 그리고 출구측 헤더(14)와 하우징(10)의 타단부 사이에서, 다수의 튜브 유지홀(152)들이 형성된 한 쌍의 플랫형 마감 플레이트(15)가 상기 하우징(10)의 일단부 및 타단부를 마감하도록 설치된다.
앞에서 언급한 바와 같이, 상기 열교환기는 배기가스가 흐르는 배기가스 유로를 형성하는 복수의 가스 튜브(50)들을 하우징(10) 내부에 포함하며, 상기 복수의 가스 튜브(50)들은 양단부 측에서 상기 튜브 유지홀(152)들에 삽입되어 상기 플랫형 마감 플레이트(15)들에 지지된 채, 배기가스 입구측으로부터 배기가스 출구측으로 이어지도록, 상기 하우징(10) 내 하부섹션(3)과 상부섹션(4) 내에 길게 배치된다. 상기 복수의 가스 튜브(50)들은 상기 하우징(10) 내에서 상부 섹션(4)의 유체 유동 공간과 상기 하부 섹션(3)의 유체 유동 공간들에 나뉘어 배치된다. 그리고, 하부 섹션(3) 내 가스 튜브(50)들은 각층의 유동 공간들에 적절히 분배되어 배치될 수 있다.
상기 가스 튜브(50)들의 단부들은 상기 마감 플레이트(14) 바깥쪽에서 상기 입구측 헤더(13)와 상기 출구측 헤더(14)를 향해 개방되어 있다. 이때, 상기 가스 튜브(50)들 각각은 패턴 없는 통상적인 원통형 관 형태를 가질 수 있으며, 이와 달리, 열전달 효과를 높이기 위해, 스파이럴 패턴, 또는, 임의의 다른 패턴이 형성된 것일 수 있다.
작동유체 인렛 파이프(16)는 하부섹션(3)의 최저층인 제1층에 접속되도록, 하우징의 제1 바닥 프레임(11a)의 측면 관통공에 결합되며, 작동유체 아웃렛 파이프(17)는, 상부섹션(4)에 접속되도록, 하우징의 상단 프레임(12)의 측면 관통공에 결합된다. 이때, 상기 작동유체 인렛 파이프(16)는 배기가스 입구측 부근에 위치하는 것이 바람직하다. 또한 상기 작동유체 아웃렛 파이프(17)는, 하부섹션(3)의 층수에 따라 달라질 수 있지만, 배기가스 입구측 부근에 위치하는 것이 바람직하다. 상기 인렛 파이프(16) 및 상기 아웃렛 파이프(17)는 보강 링(161, 171)에 의해 흔들림 없이 견고하게 설치되는 것이 좋다.
상기 하부섹션(3)에 구비된 세 개 층의 유체 유동 공간은 제2 바닥 프레임(11b) 및 제3 바닥 프레임(11c)에 엇갈려 형성된 구멍들에 의해 연통되어 있으며, 이에 의해, 하부섹션(3) 한 층의 유동공간에서 일방향을 흐름을 마친 작동유체는 그 다음 층에서 반대 방향으로 흐름을 시작한다. 또한, 하부섹션(3)의 최상층, 즉 제3층(3c)은 상기 제4 바닥 프레임(11d)에 형성된 구멍에 의해 상기 상부섹션(4)과 연통되어 있으며, 이에 의해, 하부섹션(3)의 작동유체, 보다 구체적으로는, 증기화된 작동유체가 상부섹션(4) 내로 흐른다. 이때, 상기 제4 바닥 프레임(11d)에 형성된 구멍과 상기 제3 바닥 프레임(11c)에 형성된 구멍은 상기 바닥 프레임들의 일측 단부 부근과 그와 반대되는 타측 단부 부근에 위치한다.
상기 하부섹션(3)의 구비된 각 층의 유체 유동 공간에는 종방향으로 길게 연장된 종방향 배리어(20)들이 횡방향을 따라 나란하게 배열되며, 이에 의해, 상기 하부섹션(3) 각 층의 유체 유동 공간은 복수개의 기다란 공간으로 나뉜다. 이웃하는 종방향 배리어(20)들은 서로 엇갈린 단부 부근 위치에 작동유체 통과홀(21)들을 교호적으로 구비한다. 이에 의해, 각 층 내로 유입된 작동유체는 상기 종방향 배리어(20)를 따라 배기가스 진행 방향과 그 역방향으로 번갈아 유동한다. 이때, 상기 종방향 배리어(20)들에 의해 형성된 복수의 기다란 공간 각각에는 가스 튜브(50)들이 상기 배리어(20)들과 평행하게 위치한다. 이때, 상기 가스 튜브(50)들은 앞에서 설명한 바와 같이 튜브 유지홀(152)들에 끼워진 채 한 쌍의 마감 플레이트(15)에 의해 지지된다.
작동유체가 상기 하부섹션(3)의 각 층 내에서 배기가스 진행 방향과 같은 방향 및 그 반대 방향으로 차례대로 유동하는 동안, 가스 튜브(50)들을 흐르는 배기가스와 열교환하여 증기화된다. 하부섹션(3)의 1층, 2층 및 3층에서 연속적으로 배기가스와 작동유체 사이의 열교환이 이루어진 후, 증기화된 작동유체는 상부섹션(4)로 유입된다.
상기 상부섹션(4)에는 상기 상부섹션(4)의 횡단면에 상응하는 크기 및 형상을 갖는 복수의 배플(30)들이 종방향으로 따라 일정 간격으로 나란하게 배열된다. 상기 복수의 배플(30)들 각각에는 상기 가스 튜브(50)들이 삽입될 수 있는 튜브 삽입홀(32)들이 다수개 형성된다. 이에 따라, 상기 상부섹션(4) 내 가스 튜브(50)들은 상기 상부섹션(4) 내에 상기 복수의 배플(30)들을 연속적으로 관통하면서 상기 상부섹션(4) 내에서 횡방향을 따라 배열된다.
상기 배플(30)들은 양 측면이 제4 바닥 프레임(11d) 및 상단 프레임(12)의 사이드 플랜지들에 의해 한정된 상부섹션(4)의 양 측벽과 면하도록 설치되며, 상기 배플(30)들에 의해 상기 상부섹션(4) 내 종방향으로 기다란 공간은 종방향을 따라 나란한 복수의 방들로 구획된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 상부섹션(4) 내에서는 상기 배플(30)들과 상단 프레임(12)의 내측면이 접하는 위치에 유체 통로가 교호적으로 엇갈려 형성된다. 상기 유체 통로는 상기 배플(30)들의 일측단 또는 타측단에 개방된 측방향으로 개방된 홈(34)들 을 형성하고, 그 홈(34)들이 제4 바닥 프레임(11d) 및/또는 상단 프레임(12)의 내측면과 접하여 형성된다. 상기 홈(34)들은 예컨대 튜브 삽입홀(32)들과 같은 공정으로 형성된 가장자리 홀들을 일측으로 개방시킴으로 형성될 수 있다. 상기 배플(30)들이 정렬된 순서에 따라 상기 홈(34)들을 상기 배플(30)들의 일측단과 타측단에 교호로 형성함으로써 상기 유체 통로가 교호로 형성될 수 있다.
이에 의해, 증기화된 작동유체는 도 4의 (b)의 화살표로 표시된 것과 같이 배플(30)들을 교호적으로 통과하면서 상기 복수의 방(3a)들을 차례대로 흐른다. 이 과정에서, 가스 튜브(50)들을 흐르는 배기가스의 열에 의해 상부섹션(4) 복수의 방들을 흐르는 증기가 더 가열되어 과열 증기가 발생한다.
다시 도 5를 참조하면, 내부 섹션(4)의 천정면, 즉, 상단 플레이트(12)의 내부 상면에는 선형 홈(121)들이 형성되며, 상기 배플(30)들 각각의 상단에는 상기 선형 홈(121)에 끼워지는 돌출부(31)가 형성된다. 상기 배플(30)들 각각은 상기 돌출부(31)가 상기 선형 홈(121)에 끼워짐으로써 상기 내부 섹션(4) 내에서 보다 더 견고히 유지되며, 이는 내부 섹션(4)을 흐르는 작동유체 압력에 의해 배플(30)들이 비틀어지거나 변형되는 것을 막아주어 열교환기의 내구성을 증대시키는데 기여한다.
3: 하부 섹션 4: 상부 섹션
11a, 11b, 11c, 11d; 바닥 프레임 12: 상단 프레임
10: 하우징 15: 마감 플레이트
13: 입구측 헤더 14: 출구측 헤더
16: 작동유체 인렛 파이프 17: 작동유체 아웃렛 파이프
20: 배리어 30: 배플
50: 가스 튜브

Claims (10)

  1. 작동유체가 흐르며, 서로 연통된 하부섹션과 상부섹션으로 구획되는 하우징;
    배기가스 입구측으로부터 배기가스 출구측으로 이어지며, 상기 하부섹션과 상기 상부섹션에 나뉘어 배치된 복수개의 가스 튜브들; 및
    상기 하부섹션은 상기 가스 튜브들을 흐르는 배기가스와의 열교환에 의해 액체인 작동유체를 증기화하는 1층 이상의 유체 유동 공간을 포함하고,
    상기 상부섹션은 상기 가스 튜브들을 흐르는 배기가스와의 열교환에 의해 상기 하부섹션으로부터 유입된 증기를 과열 증기로 만드는 유체 유동 공간을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 시스템의 열교환기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부섹션의 유체 유동 공간은 횡방향을 따라 나란하게 배열된 복수개의 기다란 배리어들에 의해 복수개의 기다란 공간들로 나뉘고, 상기 복수개의 배리어들에 교호로 형성된 작동유체 통과홀들에 의해, 작동유체는 배기가스의 진행방향과 같은 방향 및 배기가스 진행방향과 반대되는 방향으로 번갈아 유동하는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 시스템의 열교환기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부섹션은 복수 층의 유체 유동 공간들로 구획되며, 각 층의 유체 유동 공간은, 횡방향을 따라 나란하게 배열된 복수개의 기다란 배리어들에 의해 복수개의 기다란 공간들로 나뉘고, 상기 복수개의 배리어들에 교호로 형성된 작동유체 통과홀들에 의해, 작동유체는 배기가스의 진행방향과 같은 방향 및 배기가스 진행방향과 반대되는 방향으로 번갈아 유동하며, 상기 하부섹션 내 상하로 이웃하는 유체 유동 공간들은 서로 연통된 것을 특징으로 하는 폐열 회수 시스템의 열교환기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부섹션의 유체 유동 공간은 종방향을 따라 배열된 복수개의 배플들에 의해 복수개의 방들로 구획되고, 상기 복수개의 방들은 상기 배플들의 가장자리 부근의 유체 통로들이 교호로 엇갈려 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 시스템의 열교환기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 배플들 각각에는 복수개의 튜브 삽입홀들이 형성되고, 상기 가스 튜브들은 상기 튜브 삽입홀들에 삽입된 채 지지된 것을 특징으로 하는 폐열 회수 시스템의 열교환기.
  6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 에 있어서,
    상기 하우징은
    Figure 112013072018411-pat00005
    형 단면을 갖는 제1 바닥 프레임, 제2 바닥 프레임, 제3 바닥 프레임 및 제4 바닥 프레임과,
    Figure 112013072018411-pat00006
    형 단면을 갖는 상단 프레임을 포함하며, 상기 제1 바닥 프레임, 상기 제2 바닥 프레임, 상기 제3 바닥 프레임, 및 상기 제4 바닥 프레임이 수직 방향으로 적층 조립되어, 상기 하부섹션은 복수 층의 유체 유동 공간을 갖도록 구획되고, 상기 상부섹션의 유체 유동 공간은 상기 제4 바닥 프레임에 상기 상단 프레임이 수직으로 조립되어 구획된 것을 특징으로 하는 폐열 회수 시스템의 열교환기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 바닥 프레임과 상기 제3 바닥 프레임은 서로 반대되는 단부 부근에 형성된 구멍에 의해 상기 하부섹션 내 3층의 유체 유동 공간을 연통시키는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 시스템의 열교환기.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제4 바닥 프레임에 형성된 구멍에 의해 상기 하부섹션과 상기 상부섹션이 연통되며, 상기 제4 바닥 프레임에 형성된 구멍은 상기 제3 바닥 프레임에 형성된 구멍이 위치하는 단부 부근과 반대 방향 단부 부근에 위치하는 것을 특징으로 하는 폐열 회수 시스템의 열교환기.
  9. 청구항 6에 있어서,
    작동유체 인렛 파이프는 상기 제1 바닥 프레임에 접속되고, 작동유체 아웃렛 파이프는 상단 프레임에 접속된 것을 특징으로 하는 폐열 회수 시스템의 열교환기.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 상단 프레임의 내부 상면에는 홈이 형성되고, 상기 배플의 상단에는 상기 홈에 끼워지는 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 폐열 회수 시스템의 열교환기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000204941A (ja) 1999-01-08 2000-07-25 Denso Corp 排気熱回収装置
US6141961A (en) 1998-03-11 2000-11-07 Ecia-Equipments Et Composants Pour L'industrie Automobile Exhaust element with heat exchanger
JP2009041452A (ja) 2007-08-09 2009-02-26 Toyota Motor Corp 廃熱回収装置及びエンジン
KR20130067072A (ko) * 2011-12-13 2013-06-21 주식회사 코렌스 배기가스 열교환기

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6141961A (en) 1998-03-11 2000-11-07 Ecia-Equipments Et Composants Pour L'industrie Automobile Exhaust element with heat exchanger
JP2000204941A (ja) 1999-01-08 2000-07-25 Denso Corp 排気熱回収装置
JP2009041452A (ja) 2007-08-09 2009-02-26 Toyota Motor Corp 廃熱回収装置及びエンジン
KR20130067072A (ko) * 2011-12-13 2013-06-21 주식회사 코렌스 배기가스 열교환기

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018012717A1 (ko) * 2016-07-11 2018-01-18 박인규 폐기열 회수 열교환기

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