KR102194670B1 - 배열 회수기 - Google Patents

배열 회수기 Download PDF

Info

Publication number
KR102194670B1
KR102194670B1 KR1020180094317A KR20180094317A KR102194670B1 KR 102194670 B1 KR102194670 B1 KR 102194670B1 KR 1020180094317 A KR1020180094317 A KR 1020180094317A KR 20180094317 A KR20180094317 A KR 20180094317A KR 102194670 B1 KR102194670 B1 KR 102194670B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat exchanger
heat
exhaust gas
exhaust pipe
exhaust
Prior art date
Application number
KR1020180094317A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190036460A (ko
Inventor
도시오 무라타
요시히로 고가
Original Assignee
도요타 지도샤（주）
이비덴 가부시키가이샤
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 도요타 지도샤（주）, 이비덴 가부시키가이샤 filed Critical 도요타 지도샤（주）
Publication of KR20190036460A publication Critical patent/KR20190036460A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102194670B1 publication Critical patent/KR102194670B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/02—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of carbon, e.g. graphite
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/001—Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core
    • 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
    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F01N13/1838—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly characterised by the type of connection between parts of exhaust or silencing apparatus, e.g. between housing and tubes, between tubes and baffles
    • 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
    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F01N13/1888—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly the housing of the assembly consisting of two or more parts, e.g. two half-shells
    • F01N13/1894—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly the housing of the assembly consisting of two or more parts, e.g. two half-shells the parts being assembled in longitudinal direction
    • 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
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/0206—Heat exchangers immersed in a large body of liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/04—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of ceramic; of concrete; of natural stone
    • 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
    • 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
    • F01N2470/00—Structure or shape of gas passages, pipes or tubes
    • F01N2470/10—Tubes having non-circular cross section
    • 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)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

배기 가스가 유통하는 배기관(20)의 내부에 마련되어, 탄화 규소로 형성되며, 상기 배기 가스와 열매체와의 사이에서 열교환하는 열교환기(32)와, 상기 열교환기(32)의 주위에 마련되어, 세라믹 시트 또는 팽창 흑연 시트로 형성되고, 상기 배기관(20)과 상기 열교환기(32)와의 사이에 끼워져 상기 열교환기(32)를 상기 배기관(20)에 보지시키는 보지재(33)를 구비하는 배열 회수기.

Description

배열 회수기{EXHAUST HEAT RECOVERY UNIT}
본 개시는, 배열 회수기에 관한 것이다.
일본공개특허 특개2016-223717 공보에는, 스테인리스강(SUS) 등의 금속을 이용한 금속 밴드 형상체가, 세라믹제의 허니컴 구조체와 케이스와의 사이에 개재된 열교환기가 개시되어 있다. 일본공개특허 특개2016-223717 공보의 열교환기를 자동차에 장착함으로써, 배기 가스와 냉각수 등의 열매체를 허니컴 구조체의 셀로 유통시켜, 열교환할 수 있다.
여기서, 엔진의 정지 시에는, 통상, 열교환기 내에서의 냉각수(열매체)의 유통이 정지된다. 그리고, 고부하 주행 후에 엔진을 정지시킨 경우에는, 고부하 주행 시에 배기 가스에 의해 고온이 된 배기관의 열이 열교환기에 전달되면, 유통이 정지된 상태의 냉각수(열매체)가 비등할 우려가 있다. 특히, 일본공개특허 특개2016-223717 공보와 같이, 금속제의 금속 밴드 형상체가, 세라믹제의 허니컴 구조체와 케이스의 사이에 개재된 구성에서는, 케이스로부터 허니컴 구조체로 열이 전달되기 쉬워, 냉각수(열매체)가 비등하기 쉽다.
본 개시는, 배기관으로부터의 열이 열교환기로 전달되어 열매체가 비등하는 것을 억제할 수 있는 배열 회수기를 얻는 것이 목적이다.
제 1 태양의 배열 회수기는, 배기 가스가 유통하는 배기관의 내부에 마련되어, 탄화 규소로 형성되며, 상기 배기 가스와 열매체와의 사이에서 열교환하는 열교환기와, 상기 열교환기의 주위에 마련되어, 세라믹 시트 또는 팽창 흑연 시트로 형성되고, 상기 배기관과 상기 열교환기와의 사이에 끼워져 상기 열교환기를 상기 배기관에 보지(保持)시키는 보지재를 구비한다.
또한, 세라믹 시트란, 세라믹 파이버를 시트 형상으로 성형한 것이며, 세라믹 파이버로서는, 예를 들면, 실리카알루미나 파이버, 알루미나 파이버, 실리카 파이버, 락 울, 글라스 파이버를 이용할 수 있다. 팽창 흑연 시트란, 팽창 흑연을 시트 형상으로 한 것이며, 예를 들면, Graf Tech사제의 그라포일을 들 수 있다.
제 1 태양의 배열 회수기에 의하면, 열교환기에 있어서, 배기관을 유통하는 배기 가스와 열매체와의 사이에서 열교환된다. 또한, 열교환기의 주위에 마련된 보지재가, 배기관과 열교환기와의 사이에 끼워져 열교환기를 배기관에 보지시킨다.
여기서, 제 1 태양의 구성에서는, 열교환기를 형성하는 탄화 규소보다 열전도율이 낮은 세라믹 시트 또는 팽창 흑연 시트를, 보지재로서 이용하고 있다. 이 때문에, 배기 가스의 열이 배기관으로부터 열교환기로 전달되기 어렵다. 이에 따라, 배기관으로부터의 열이 열교환기로 전달되어 열매체가 비등하는 것을 억제할 수 있다.
제 2 태양의 배열 회수기에서는, 제 1 태양의 구성에 있어서, 상기 열교환기는, 상기 열교환기에 있어서의 상기 배기 가스의 유통 방향 상류측을 향하는 면에 유입구가 형성되고, 당해 유입구로부터 유입된 배기 가스와 상기 열매체와의 사이에서 열교환하며, 상기 보지재는, 상기 배기 가스의 유통 방향을 따른 가상선 둘레에 상기 열교환기의 주위에 배치되어 있다.
제 2 태양의 배열 회수기에 의하면, 열교환기는, 열교환기에 있어서의 배기 가스의 유통 방향 상류측을 향하는 면에 유입구가 형성되고, 당해 유입구로부터 유입된 배기 가스와 열매체와의 사이에서 열교환한다.
여기서, 제 2 태양의 구성에서는, 보지재는, 배기 가스의 유통 방향을 따른 가상선 둘레에 열교환기의 주위에 배치되어 있다. 이 때문에, 배기 가스가 열교환기와 배기관과의 사이를 유통하는 것을 보지재가 억제하여, 배기 가스를 유입구로 유도할 수 있다. 이에 따라, 열교환기로 유도되는 배기 가스의 가스량이 증가하고, 열교환 효율이 향상된다.
또한, 보지재가 가상선 둘레에 열교환기의 주위에 배치되는 구성이란, 보지재가 가상선을 중심으로 원 형상으로 배치되는 구성에 한정되지 않고, 예를 들면, 보지재가 가상선을 둘러싸도록 직사각형 형상으로 배치되는 구성이어도 되고, 보지재가 가상선을 둘러싸도록 배치된 구성이면 된다.
제 3 태양의 배열 회수기는, 제 2 태양의 구성에 있어서, 상기 열교환기에 형성되어 상기 열매체를 상기 열교환기로 도입하기 위한 입구부와, 상기 열교환기에 형성되어 상기 열매체를 상기 열교환기로부터 도출하기 위한 출구부를 구비하고, 상기 보지재는, 상기 입구부 및 상기 출구부에 대한 상기 배기 가스의 유통 방향 상류측 및 유통 방향 하류측에 있어서, 상기 배기 가스의 유통 방향을 따른 가상선 둘레에 상기 열교환기의 주위에 배치되어 있다.
제 3 태양의 배열 회수기에 의하면, 열교환기에 형성된 입구부를 통하여, 열매체가 열교환기로 도입된다. 또한, 열교환기에 형성된 출구부를 통하여, 열매체가 열교환기로부터 도출된다.
제 3 태양의 구성에서는, 보지재는, 입구부 및 출구부에 대한 배기 가스의 유통 방향 상류측 및 유통 방향 하류측에 있어서, 배기 가스의 유통 방향을 따른 가상선 둘레에 열교환기의 주위에 배치되어 있다.
이 때문에, 입구부 및 출구부에 대한 배기 가스의 유통 방향 상류측 및 유통 방향 하류측으로부터, 입구부 및 출구부를 향해 배기 가스가 유입되는 것을 억제할 수 있다.
본 개시는, 배기관으로부터의 열이 열교환기로 전달되어 열매체가 비등하는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태와 관련된 배기관 구조의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 실시 형태와 관련된 배열 회수기의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 실시 형태와 관련된 배기관 구조의 구성을 나타내는 도면으로서, 가스 유통 방향(A 방향)에서 본 단면도(도 1에 있어서의 3-3선 단면도)이다.
이하에, 본 개시와 관련된 실시 형태의 일례를 도면에 의거하여 설명한다.
(배기관 구조(10))
우선, 본 실시 형태와 관련된, 배열 회수기(30)가 적용된 배기관 구조(10)의 구성에 대해 설명한다. 도 1은, 배기관 구조(10)의 단면도이다.
배기관 구조(10)는, 자동차 등의 차량용의 배기관 구조이며, 차량의 엔진으로부터 배출된 배기 가스를 대기(차량의 밖)로 배출하기 위한 관 구조이다. 상세하게는, 배기관 구조(10)는, 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 배기관(20)과, 배열 회수기(30)를 구비하고 있다.
배기관(20)은, 통 형상의 관으로 구성되어 있으며(도 3 참조), 내부에 있어서 배기 가스가 일 방향으로 유통한다. 각 도면에서는, 배기 가스가 유통하는 가스 유통 방향이, 화살표 A 방향으로 나타나 있다. 배기관(20)은, 상하로 분할된 부재를 용접 등에 의해 접합함으로써, 통 형상으로 형성되어 있다. 상세하게는, 배기관(20)은, 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 배기관(20)의 상부를 구성하는 상측 부재(24)와, 배기관(20)의 하부를 구성하는 하측 부재(26)를 가지고 있으며, 상측 부재(24) 및 하측 부재(26)의 측방으로 돌출된 플랜지부(24A, 26A)끼리를 용접 등에 의해 접합함으로써, 통 형상으로 형성되어 있다. 배기관(20)의 외형 형상은, 대략 직사각형 형상으로 되어 있다. 상세하게는, 배기관(20)의 외형 형상은, 모서리 부분이 R 형상인 직사각형 형상으로 되어 있다.
상측 부재(24)에는, 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 배열 회수기(30)의 후술의 입구부(34) 및 출구부(35)가 삽입되는 개구(25)가 형성되어 있다. 또한, 배기 가스는, 예를 들면, 200℃ 이상 800℃ 이하의 범위의 온도를 가진다.
배열 회수기(30)는, 배기관(20)을 유통하는 배기 가스와 열매체와의 사이에서 열교환함으로써 당해 배기 가스의 열을 회수하고, 그 열을 재이용하는 기능을 가지고 있다. 열매체로서는, 예를 들면, 엔진을 냉각하기 위한 냉각수(Long Life Coolant: LLC)가 이용된다. 열매체는, 배기 가스의 온도보다 낮은 온도를 가진다. 열매체로서 냉각수를 이용하는 경우에는, 열매체의 온도는, 예를 들면, 최고 130℃ 정도가 된다.
배열 회수기(30)는, 상세하게는, 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 열교환기(32)와, 입구부(34) 및 출구부(35)와, 도입관(36)과, 도출관(37)과, O링(38, 39)과, 보지재(33)를 가지고 있다.
열교환기(32)는, 배기관(20)의 내부에 마련되어 있으며, 배기관(20)의 내부를 유통하는 배기 가스와 열매체와의 사이에서 열교환하는 기능을 가지고 있다. 상세하게는, 열교환기(32)는, 열교환기 본체(321)와, 유입로(341) 및 유출로(351)가 형성된 유로 형성부(323)를 가지고 있다.
유로 형성부(323)는, 열교환기 본체(321)의 상면에 일체로 마련되어 있다. 유입로(341)는, 열교환기 본체(321)의 상면에 있어서, 입구부(34)로부터의 열매체를 도 1의 지면(紙面) 앞측(도 2의 -D 방향) 및 도 1의 지면 안측(도 2의 +D 방향)으로 유통시킨다. 유출로(351)는, 열교환기 본체(321)의 상면에 있어서, 열교환기 본체(321)로부터의 열매체를 출구부(35)를 향해 도 1의 지면 안측(도 2의 -E 방향) 및 도 1의 지면 앞측(도 2의 +E 방향)으로 유통시킨다. 또한, 차량의 엔진의 정지 시에는, 열매체는, 입구부(34)에 유입되지 않고, 열교환기 본체(321)의 내부에서의 열매체의 유통은 정지된 상태가 된다.
열교환기 본체(321)에는, 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 열교환기 본체(321)의 측면(32F)으로부터 측면(32R)(도 1 참조)으로 화살표 A방향을 따라 배기 가스를 유통시키는 복수의 가스 유로(32A)가 형성되어 있다. 가스 유로(32A)는, 배기 가스가 유입되는 유입구(42)와, 배기 가스가 유출되는 유출구를 가지고 있다.
가스 유로(32A)는, 화살표 A 방향에서 볼 때, 이차원 형상(격자 형상)으로 배치되어 있다. 가스 유로(32A)의 유입구(42) 및 유출구의 각각은, 측면(32F) 및 측면(32R)(도 1 참조)의 각각에 이차원 형상으로 배치되어 있다. 측면(32F)은, 열교환기(32)에 있어서의 가스 유통 방향의 상류측을 향하는 면이다. 측면(32R)은, 열교환기(32)에 있어서의 가스 유통 방향의 하류측을 향하는 면이다.
또한, 열교환기 본체(321)의 내부에는, 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 열매체를 유입로(341)(입구부(34))로부터 유출로(351)(출구부(35))를 향해 유통시키는 복수의 매체 유로(32B)가 형성되어 있다. 복수의 매체 유로(32B)는, 복수의 가스 유로(32A)와 번갈아 배치되어 있며, 칸막이 벽에 의해 가스 유로(32A)와 구분되어 있다. 그리고, 매체 유로(32B)를 유통하는 열매체와, 가스 유로(32A)를 유통하는 배기 가스의 사이에서, 전술의 칸막이 벽을 개재하여 열교환이 이루어진다.
또한, 열교환기(32)는, 열교환기 본체(321) 및 유로 형성부(323)를 포함하여, 탄화 규소로 형성되어 있다. 탄화 규소는, 고경도이며, 내열성 및 내마모성을 가지고 있다.
입구부(34)는, 열매체를 열교환기(32)의 내부(유입로(341))로 도입하기 위한 구부(口部)이다. 입구부(34)는, 열교환기(32)의 유로 형성부(323)와 일체로 탄화 규소로 형성되어 있다. 상세하게는, 입구부(34)는, 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 열교환기(32)의 유로 형성부(323)에 있어서의 가스 유통 방향(A 방향) 하류측 부분의 상단부(유입로(341)의 상방 부분)로부터 상방으로 연장 돌출되어 있다. 또한, 입구부(34)의 선단부는, 배기관(20)의 상측 부재(24)의 개구(25)를 통하여, 배기관(20)의 직경 방향 외측으로 돌출되어 있다. 입구부(34)에는, 유입로(341)와 연통하는 도입로(34A)가 형성되어 있다.
출구부(35)는, 열매체를 열교환기(32)의 내부(유출로(351))로부터 도출하기 위한 구부이다. 출구부(35)는, 열교환기(32)의 유로 형성부(323)와 일체로 탄화 규소로 형성되어 있다. 상세하게는, 출구부(35)는, 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 열교환기(32)의 유로 형성부(323)에 있어서의 가스 유통 방향(A 방향) 상류측 부분의 상단부로부터 상방으로 연장 돌출되어 있다. 또한, 출구부(35)의 선단부는, 배기관(20)의 상측 부재(24)의 개구(25)를 통하여, 배기관(20)의 직경 방향 외측으로 돌출되어 있다. 출구부(35)에는, 유출로(351)와 연통하는 도출로(35A)가 형성되어 있다.
상기한 바와 같이, 입구부(34) 및 출구부(35)는, 선단부가 배기관(20)의 외측으로 돌출되고 있으며, 입구부(34)의 내측(내면측)의 공간 및 출구부(35)의 내측(내면측)의 공간은, 배기관(20)의 내부 공간으로부터 격리되어 있다. 이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 열교환기(32)에 형성되는 한 쌍의 구부가, 입구부(34) 및 출구부(35)로 구성되어 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 상기한 바와 같이, 열교환기 본체(321) 및 유로 형성부(323)를 포함하는 열교환기(32)와, 입구부(34)와, 출구부(35)가, 일체로 탄화 규소로 형성되어 있다. 상세하게는, 열교환기(32), 입구부(34) 및 출구부(35)는, 예를 들면, 다공체에 금속 실리콘이 함침되어 형성되고 있다.
도입관(36)은, 열매체를 배기관(20)의 외측으로부터 입구부(34)를 통하여 열교환기(32)로 도입하는 도입관이다. 도입관(36)은, 하류 단부(하단부)가 입구부(34)에 접속되어 있다. 상세하게는, 도입관(36)의 하류 단부가, 입구부(34)에 삽입되어 있다.
O링(38)은, 입구부(34)의 내측으로서, 입구부(34)와 도입관(36)과의 사이에 배치되어 있다. 상세하게는, O링(38)은, 도입관(36)의 외면과 입구부(34)의 내면과의 사이에 배치되어 있으며, 도입관(36)의 외면과 입구부(34)의 내면과의 사이를 시일하고 있다. 더 상세하게는, O링(38)은, 배기관(20)에 대한 직경 방향 외측(상방측)의 위치에서, 도입관(36)의 외면과 입구부(34)의 내면과의 사이를 시일하고 있다.
이와 같이, O링(38)은, 입구부(34)의 내측에 배치되어 있기 때문에, 배기 가스보다 저온인 열매체에 접촉하지만, 배기관(20)을 유통하고 있는 배기 가스에는 접촉되지 않는다. 즉, O링(38)은, 배기관(20)을 유통하고 있는 배기 가스에 접촉하지 않고 또한 열매체에 접촉하는 위치에 배치되어 있다.
O링(38)은, 단면이 원형인 링 형상으로 구성되어 있으며(JIS B 0142 참조), 예를 들면, 탄성을 가지는 수지 재료로 형성되어 있다. O링(38)은, 직경 방향으로 압축(탄성) 변형된 상태로, 도입관(36)의 외면과 입구부(34)의 내면과의 사이에 배치되어 있다.
도출관(37)은, 열매체를 열교환기(32)로부터 출구부(35)를 통하여 배기관(20)의 외측으로 도출하는 도출관이다. 도출관(37)은, 상류 단부(하단부)가 출구부(35)에 접속되어 있다. 상세하게는, 도출관(37)의 상류 단부가, 출구부(35)에 삽입되어 있다.
O링(39)은, 출구부(35)의 내측이며, 출구부(35)와 도출관(37)과의 사이에 배치되어 있다. 상세하게는, O링(39)은, 도출관(37)의 외면과 출구부(35)의 내면과의 사이에 배치되어 있으며, 도출관(37)의 외면과 출구부(35)의 내면과의 사이를 시일하고 있다. 더 상세하게는, O링(39)은, 배기관(20)에 대한 직경 방향 외측(상방측)의 위치에서, 도출관(37)의 외면과 출구부(35)의 내면과의 사이를 시일하고 있다.
이와 같이, O링(39)은, 출구부(35)의 내측에 배치되어 있기 때문에, 배기 가스보다 저온인 열매체에 접촉하지만, 배기관(20)을 유통하고 있는 배기 가스에는 접촉하지 않는다. 즉, O링(39)은, 배기관(20)을 유통하고 있는 배기 가스에 접촉하지 않고 또한 열매체에 접촉하는 위치에 배치되어 있다.
O링(39)은, 단면이 원형인 링 형상으로 구성되어 있으며(JIS B 0142 참조), 예를 들면, 탄성을 가지는 수지 재료로 형성되어 있다. O링(39)은, 직경 방향으로 압축(탄성) 변형된 상태로, 도출관(37)의 외면과 출구부(35)의 내면과의 사이에 배치되어 있다. 이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 입구부(34)와 도입관(36)과의 사이, 및 출구부(35)와 도출관(37)과의 사이의 각각을 시일하는 한 쌍의 시일 부재가, O링(38, 39)으로 구성되어 있다.
보지재(33)는, 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 가스 유통 방향(A 방향)을 따른 가상선(SL) 둘레에 열교환기(32)의 주위에 배치되어 있다. 상세하게는, 보지재(33)는, 열교환기(32)의 측면(32M, 32N), 바닥면(32T) 및 상면(32J)에 접하여 배치되어 있다. 즉, 보지재(33)는, 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 가상선(SL)을 둘러싸도록 대략 직사각형 통 형상으로 배치되어 있다. 상세하게는, 보지재(33)는, 모서리 부분이 R 형상으로 된 직사각형 통 형상으로 배치되어 있다.
또한, 보지재(33)는, 열교환기(32)의 측면(32M, 32N) 및 바닥면(32T)의 전체 면에 배치되어 있다. 보지재(33)는, 열교환기(32)의 상면(32J)에서는, 평면에서 볼 때, 입구부(34) 및 출구부(35)를 둘러싸는 프레임 형상으로 형성되어 있다(도 2 참조).
따라서, 보지재(33)는, 입구부(34) 및 출구부(35)에 대한 가스 유통 방향 상류측 및 하류측에 있어서, 가스 유통 방향(A 방향)을 따른 가상선(SL) 둘레에 열교환기(32)의 주위에 배치되어 있다.
그리고, 보지재(33)는, 배기관(20)의 내주면과 열교환기(32)의 측면(32M, 32N), 바닥면(32T) 및 상면 (32J)과의 사이에 끼워진 상태로 배치되어 있다. 상세하게는, 보지재(33)는, 배기관(20)의 내주면과 열교환기(32)의 측면(32M, 32N), 바닥면(32T) 및 상면(32J)과의 사이에, 압축 변형된 상태로 배치되어 있다.
이와 같이, 보지재(33)는, 배기관(20)과 열교환기(32)와의 사이에 끼워짐으로써, 열교환기(32)를 배기관(20)에 보지시킨다. 즉, 보지재(33)는, 열교환기(32)를 배기관(20)에 보지시키는 보지 기능을 가지고 있다.
또한, 보지재(33)가 배기관(20)과 열교환기(32)와의 사이에 끼워짐으로써, 열교환기(32)와 배기관(20)과의 사이가 시일된다. 즉, 보지재(33)는, 열교환기(32)와 배기관(20)과의 사이로의 배기 가스의 진입을 억제하는 가스 시일로서 기능한다.
또한, 보지재(33)는, 탄성을 가지고 있으며, 배기관(20)으로부터 열교환기(32)로의 충격이나 진동을 완화시킨다. 즉, 보지재(33)는, 열교환기(32)와 배기관(20)과의 사이에서 완충하는 완충재로서도 기능한다.
보지재(33)는, 상세하게는, 세라믹 시트 또는 팽창 흑연 시트로 형성되어 있다. 세라믹 시트란, 세라믹 파이버를 시트 형상으로 성형한 것이며, 세라믹 파이버로서는, 예를 들면, 실리카알루미나 파이버, 알루미나 파이버, 실리카 파이버, 록 울, 글라스 파이버를 이용할 수 있다. 팽창 흑연 시트란 팽창 흑연을 시트 형상으로 한 것이며, 예를 들면, Graf Tech사제의 그라포일을 들 수 있다. 세라믹 시트의 열전도율은, 0.03~0.3W/mK 정도이다. 팽창 흑연 시트의 두께 방향의 열전도율은, 1~10W/mK 정도이다. 주로 탄화 규소에 의해 형성된 열교환기(32)의 열전도율은, 100~300W/mK 정도이며, 세라믹 시트 및 팽창 흑연 시트의 열전도율은, 탄화 규소로 이루어지는 열교환기(32)의 열전도율보다 낮게 되어 있다.
(본 실시 형태의 작용 효과)
이어서, 본 실시 형태의 작용 효과를 설명한다.
본 실시 형태와 관련된 배열 회수기(30)에 의하면, 열매체가, 도입관(36)에 의해 배기관(20)의 외측으로부터 입구부(34)의 도입로(34A)를 통하여 열교환기(32)의 유입로(341)로 도입된다(도 1 참조). 유입로(341)에 도입된 열매체는, 열교환기 본체(321)의 매체 유로(32B)를 유통한다. 한편, 배기관(20) 내의 배기 가스는, 열교환기 본체(321)의 가스 유로(32A)를 유통한다. 그리고, 열교환기 본체(321)의 매체 유로(32B)를 유통하는 열매체는, 가스 유로(32A)를 유통하는 배기 가스와의 사이에서 열교환된다. 배기 가스와의 사이에서 열교환된 열매체는, 열교환기(32)의 유출로(351) 및 출구부(35)의 도출로(35A)를 유통한 후, 도출관(37)에 의해, 배기관(20)의 외측으로 도출된다. 이에 따라, 배기관(20)을 유통하는 배기 가스의 열이 회수된다. 이 열이, 배기관(20)의 외측에서 재이용된다.
여기서, 본 실시 형태에서는, 열교환기(32)와 배기관(20)과의 사이에 끼워지는 보지재(33)는, 탄화 규소보다 열전도율이 낮은 세라믹 시트 또는 팽창 흑연 시트로 형성되어 있다.
예를 들면, 열교환기(32)와 배기관(20)과의 사이에 개재된 금속재에 의해 열교환기(32)를 배기관(20)에 보지시키는 구성(비교예 1)이나, 금속제의 열교환기(32)를 용접 등에 의해 배기관(20)에 유지시키는 구성(비교예 2)인 경우에는, 배기관(20)으로부터 열교환기(32)로 열이 전달되기 쉽다. 이것은, 전술의 비교예 1이나 비교예 2의 구성이, 열적으로는 열교환기(32)와 배기관(20)이 직접, 접한 상태와 대부분 다르지 않기 때문이다.
특히, 고부하 주행 후에 엔진을 정지시킨 경우에는, 고부하 주행 시에 배기 가스에 의해 고온이 된 배기관(20)의 열이 열교환기(32)에 전달되면, 엔진 정지 시에 순환이 멈춘 상태의 열매체가 비등할 우려가 있다.
이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 상기한 바와 같이, 열교환기(32)를 형성하는 탄화 규소보다 열전도율이 낮은 세라믹 시트 또는 팽창 흑연 시트를, 보지재(33)로서 이용하고 있기 때문에, 전술의 비교예 1이나 비교예 2에 비해, 배기 가스의 열이 배기관(20)으로부터 열교환기(32)로 전달되기 어렵다. 이에 따라, 배기관(20)으로부터의 열이 열교환기(32)로 전달되어 열매체가 비등하는 것을 억제할 수 있다.
따라서, 고부하 주행 시에 배기 가스에 의해 배기관(20)이 고온이 되고, 또한, 열교환기(32) 내에서 열매체가 유통하고 있지 않은 상태여도, 배기관(20)으로부터의 열이 열교환기(32)에 전달되어 열매체가 비등하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 보지재(33)는, 배기 가스의 유통 방향을 따른 가상선(SL) 둘레에 열교환기(32)의 주위에 배치되어 있다. 이 때문에, 배기 가스가 열교환기(32)와 배기관(20)과의 사이를 유통하는 것을 보지재(33)가 억제하여, 배기 가스를 유입구(42)로 유도할 수 있다. 이에 따라, 열교환기(32)로 유도되는 배기 가스의 가스량이 증가하여, 열교환 효율이 향상된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 보지재(33)는, 입구부(34) 및 출구부(35)에 대한 배기 가스의 유통 방향 상류측 및 유통 방향 하류측에 있어서, 배기 가스의 유통 방향을 따른 가상선(SL) 둘레에 열교환기(32)의 주위에 배치되어 있다.
이 때문에, 입구부(34) 및 출구부(35)에 대한 배기 가스의 유통 방향 상류측 및 유통 방향 하류측으로부터, 입구부(34) 및 출구부(35)를 향해 배기 가스가 유입되는 것을 억제할 수 있다.
(변형예)
또한, 본 실시 형태에서는, 열매체로서, 냉각수를 이용했지만, 이에 한정되지 않는다. 열매체로서는, 예를 들면, ATF 프루드나 CTV 프루드 등을 이용해도 되고, 열교환에 이용되는 액체나 기체 등의 유체를 널리 적용할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 보지재(33)가 가상선(SL)을 둘러싸도록 대략 직사각형 형상으로 배치되어 있었지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 보지재(33)가 가상선(SL)을 중심으로 대략 원 형상으로 배치되는 구성이어도 된다. 즉, 보지재(33)가 가상선(SL) 둘레에 열교환기(32)의 주위에 배치되는 구성이란, 보지재(33)가 가상선(SL)을 둘러싸도록 배치된 구성이면 되고, 보지재(33)의 배치 형상은 불문이다.
본 개시는, 상기의 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 주지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 다양한 변형, 변경, 개량이 가능하다.

Claims (4)

  1. 배기 가스가 유통하는 배기관(20)의 내부에 마련되어, 탄화 규소로 형성되며, 상기 배기 가스와 열매체와의 사이에서 열교환하는 열교환기(32)와,
    상기 열교환기(32)의 주위에 마련되어, 0.03 ~ 0.3 W/mK의 열전도율을 가지는 세라믹 시트 또는 1 ~ 10 W/mK의 두께 방향 열전도율을 가지는 팽창 흑연 시트로 형성되고, 상기 배기관(20)과 상기 열교환기(32)와의 사이에 끼워져 상기 열교환기(32)를 상기 배기관(20)에 보지시키는 보지재(33)를 구비하고,
    상기 보지재(33)를 형성하는 상기 세라믹 시트의 열전도율 또는 상기 팽창 흑연 시트의 두께 방향 열전도율이 상기 탄화 규소로 형성되는 상기 열교환기(32)의 열전도율에 비해 낮고,
    상기 열교환기(32)에는 상기 열매체를 상기 열교환기(32)로 도입하기 위한 입구부(34) 및 상기 열매체를 상기 열교환기로부터 도출하기 위한 출구부(35)가 돌출 형성되고,
    상기 입구부(34) 및 상기 출구부(35)의 내측에 O링이 배치되는 배열 회수기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열교환기(32)는,
    상기 열교환기(32)에 있어서의 상기 배기 가스의 유통 방향 상류측을 향하는 면에 유입구(42)가 형성되고, 당해 유입구(42)로부터 유입된 배기 가스와 상기 열매체와의 사이에서 열교환하며,
    상기 보지재(33)는, 상기 배기 가스의 유통 방향을 따른 가상선 둘레에 상기 열교환기의 주위에 배치되어 있는 배열 회수기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 보지재(33)는, 상기 입구부(34) 및 상기 출구부(35)에 대한 상기 배기 가스의 유통 방향 상류측 및 유통 방향 하류측에 있어서, 상기 배기 가스의 유통 방향을 따른 가상선 둘레에 상기 열교환기(32)의 주위에 배치되어 있는 배열 회수기.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 보지재(33)는, 상기 가상선 둘레에 상기 열교환기의 주위에 직사각형 형상으로 배치되어 있는 배열 회수기.
KR1020180094317A 2017-09-27 2018-08-13 배열 회수기 KR102194670B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2017-186509 2017-09-27
JP2017186509A JP2019060304A (ja) 2017-09-27 2017-09-27 排熱回収器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190036460A KR20190036460A (ko) 2019-04-04
KR102194670B1 true KR102194670B1 (ko) 2020-12-24

Family

ID=65808811

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180094317A KR102194670B1 (ko) 2017-09-27 2018-08-13 배열 회수기

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10626823B2 (ko)
JP (1) JP2019060304A (ko)
KR (1) KR102194670B1 (ko)
CN (1) CN109556446A (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014070826A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Ngk Insulators Ltd 熱交換部材、および熱交換器
JP2015102051A (ja) * 2013-11-26 2015-06-04 トヨタ自動車株式会社 Ｅｇｒクーラ

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014064812A1 (ja) * 2012-10-25 2014-05-01 トヨタ自動車株式会社 熱交換器
JP2014114753A (ja) * 2012-12-10 2014-06-26 Toyota Motor Corp 内燃機関のｅｇｒクーラ
JP6324150B2 (ja) * 2013-07-23 2018-05-16 日本碍子株式会社 熱交換部材、およびセラミックス構造体
JP2015218086A (ja) * 2014-05-16 2015-12-07 トヨタ自動車株式会社 グラファイトシート
JP2016223717A (ja) 2015-06-01 2016-12-28 イビデン株式会社 熱交換器
JP6795445B2 (ja) 2017-04-18 2020-12-02 トヨタ自動車株式会社 排熱回収器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014070826A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Ngk Insulators Ltd 熱交換部材、および熱交換器
JP2015102051A (ja) * 2013-11-26 2015-06-04 トヨタ自動車株式会社 Ｅｇｒクーラ

Also Published As

Publication number Publication date
CN109556446A (zh) 2019-04-02
KR20190036460A (ko) 2019-04-04
US10626823B2 (en) 2020-04-21
US20190093599A1 (en) 2019-03-28
JP2019060304A (ja) 2019-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4878287B2 (ja) 熱交換器
JP2007232355A5 (ko)
JP2012130242A (ja) 熱交換器
KR20140148458A (ko) 이중벽 열교환기 튜브
KR102194670B1 (ko) 배열 회수기
JP2012137251A (ja) 多管式熱交換器
JP2015102051A (ja) Ｅｇｒクーラ
KR20180117050A (ko) 배열 회수기
ES2611011T3 (es) Intercambiador de calor para gases de escape de acero dúplex
JP6390469B2 (ja) 熱交換器
CN207486835U (zh) 气体换热器
JP2008290478A (ja) 航空機用熱交換器
JP2012041891A (ja) 排気ポートの構造
JP2017002811A (ja) 排熱回収器
JP7349821B2 (ja) 熱交換器
CN205825764U (zh) 一种散热器
US20120180999A1 (en) Turbulator for an exhaust gas conveyance tube in a heat exchange apparatus
JP2014109391A (ja) 熱交換器
JP2007147186A (ja) ハウジングレス式オイルクーラのコア部構造。
JP2007155158A (ja) 熱交換器の連結構造
EP1536198A1 (en) Heat exchanger
JP2014222138A (ja) 熱交換器
JP2012255614A (ja) 熱交換部材、及びその製造方法
JP2014224655A (ja) 熱交換器
JP2007303782A (ja) 熱交換器

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant