KR102237514B1 - 배기가스 처리 디바이스, 배기 라인 및 대응하는 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 배기가스 처리 디바이스는: - 배기가스 정제 기판(11, 87)을 갖는 적어도 하나의 정제 장치(3, 85); - 축방향으로 상기 기판(11, 87)의 축방향 단부 너머에 위치하는 열교환기(5); - 본체(29); - 본체(29)의 내부 부피 내에 배치되는 플랩(31)을 포함하는 밸브(7)를 포함한다. 교환기 유입구(25) 및 교환기 유출구(27)는 내부 부피로 개방되어 있다. 본체(29)의 부피의 적어도 45%는 하나 이상의 정제 기판(들)(11, 87)의 축방향 연장부에 위치하는 가상 공간(E) 안에 있다. 본체(29)는 정제 장치 출구(20)와 유체 연통하는 적어도 하나의 제1 오리피스(39), 및 배기가스용 출구를 형성하는 제2 오리피스(41)를 포함한다.

Description

배기가스 처리 디바이스, 배기 라인 및 대응하는 제조 방법

본 발명은 일반적으로 배기가스 처리 디바이스에 관한 것이다.

더 정확히 말해서, 본 발명은 제1 양태에 따라

- 적어도 하나의 배기가스 정제 장치로서, 상기 또는 각각의 정제 장치가 외통 및 상기 외통 안에 수용되고 중심축을 갖는 배기가스 정제 기판을 포함하고, 상기 외통 또는 상기 외통 중 적어도 하나가 배기가스용 정제 장치 유출구를 구비하는 것인 배기가스 정제 장치;

- 배기가스용 교환기 유입구 및 배기가스용 교환기 유출구를 구비하는 배기가스 순환 사이드를 포함하고, 축방향으로 상기 또는 각각의 정제 장치의 기판의 축방향 단부 너머에 위치하는 열교환기;

- 내부 부피를 한정하는 본체;

- 본체의 내부 부피 안에 배치되고 본체에 대하여 이동하는 플랩을 포함하는 밸브

를 포함하는 유형의, 차량의 배기가스를 처리하는 디바이스에 관한 것이다.

EP 2 955 362호는 이러한 장치를 개시하고 있다. 이 정제 장치는 2개의 배기가스용 유출구가 제공된 보울에 의하여 하측이 닫혀 있다. 유출구 중 하나는 밸브 본체로 열려 있고, 다른 하나는 열교환기로 열려 있다.

이러한 배치는 배기가스 처리 디바이스를 매우 콤팩트하게 할 수 있다. 반면에, 기생 손실이 매우 증가된다. 이것은, 밸브가 단락(short-circuit) 위치에 있어, 배기가스를 열교환기를 우회하는 통과 경로로 향하게 하는 때에도 열교환기에서의 배기가스의 이동이 유의적인 상태로 머물러 있음을 의미한다.

이러한 배경에서, 본 발명은 콤팩트하면서 기생 손실이 감소된 배기가스 처리 디바이스를 제안하는 것을 목적으로 한다.

이를 위하여, 본 발명은

- 교환기 유입구 및 교환기 유출구가 내부 부피로 열려 있고;

- 본체의 부피의 적어도 45%, 바람직하게는 적어도 55%가 정제 기판 또는 정제 기판들의 축방향 연장부에 위치하는 가상 공간 내에 있으며, 상기 가상 공간은, 상기 또는 각각의 정제 장치에 대하여, 정제 장치의 정제 기판의 중심축에 대하여 동축이고, 상기 중심축에 수직인 평면에 대한 상기 정제 장치의 정제 기판의 정사영과 동일한 상기 중심축에 수직인 단면을 갖는 원통을 포함하고;

- 본체가 정제 장치 유출구와 유체 연통하는 적어도 하나의 제1 오리피스 및 배기가스용 유출구를 형성하는 제2 오리피스를 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기한 유형의 배기가스 처리 디바이스에 관한 것이다.

이렇게, 열교환기는 오직 본체를 통과하여 배기가스를 공급받는다. 정제 장치 유출구와 배기가스용 열교환기의 유입구 사이에 더 이상 직접적인 연통은 없다.

본 처리 디바이스는, 개별적으로 고려되는 또는 기술적으로 가능한 모든 조합에 따라 이하의 특징들 중 하나 또는 복수를 더 가질 수 있다:

- 제1 오리피스 및 열교환기 유입구는 각각의 평면에서 서로 30°내지 120°의 각도를 형성하면서 연장된다;

- 상기 플랩은 적어도, 상기 플랩이 열교환기를 통과하지 않는 제1 오리피스로부터 제2 오리피스까지의 배기가스용 직접 통로를 연통시키는 단락 위치 및 상기 플랩이 개구를 막아 상기 직접 통로를 차단하는 열교환 위치 사이에서 변위가능하고, 디바이스는, 제1 오리피스로부터 상기 개구를 향해, 바람직하게는 상기 개구까지 배기가스의 순환 채널을 한정하는 흐름 가이드를 포함한다;

- 제1 오리피스 및 개구는 각각의 평면에서 서로 30°내지 120°의 각도를 형성하면서 연장된다;

- 상기 개구는 외주 가장자리에 의해 한정되고, 상기 흐름 가이드는 배기가스가 순환 채널을 나가는 하류 개구를 한정하는 하류 단부를 가지며, 상기 하류 단부는 간극에 의해 상기 개구의 외주 가장자리로부터 분리되어 있다;

- 하류 단부는, 상기 개구를 포함하는 평면에 투영한 경우, 상기 개구의 내부에 내접하고, 상기 투영은, 상기 제1 오리피스가 내접하는 평면에 대하여 평행한 방향을 따르고, 제1 오리피스 및 상기 개구 양자 모두에 대하여 수직인 평면에 포함된다;

- 상기 흐름 가이드는 제1 오리피스로부터 개구를 향해 감소하는 통과 구간을 갖는다;

- 상기 디바이스는 열교환기를 통과하는 제1 오리피스로부터 제2 오리피스까지의 배기가스용 간접 통로를 구비하며, 상기 직접 통로 및 간접 통로는 상기 중심축 또는 중심축 중 하나를 따라 중첩된다;

- 상기 제1 및 제2 오리피스는 각각의 평면에서 서로 30°내지 120°의 각도를 형성하면서 연장된다;

- 상기 열교환기의 부피의 적어도 30%, 바람직하게는 적어도 45%가 가상 공간 내에 있다;

- 상기 열교환기는 본체의 내부 부피 안에 수용된다;

- 상기 열교환기는 상기 본체의 외부에 배치되고, 상기 본체는 상기 열교환기 유입구 및 상기 열교환기 유출구와 유체 연통하는 제3 및 제4 오리피스를 갖는다;

- 상기 플랩은 상기 또는 각각의 중심축에 대하여 실질적으로 수직인 회전축의 주위에서 상기 본체에 대하여 이동한다.

제2 양태에 따르면, 본 발명은

- 상기 특징들을 갖는 배기가스 처리 디바이스가 실장되는 주 라인;

- 엔진의 공기 흡입구를 향하는 배기가스 재순환 라인; 및

- 상기 재순환 라인과 유체 연통하는 보조 유출구를 포함하는 열교환기의 배기가스 순환 사이드

를 포함하는, 차량의 배기 라인에 관한 것이다.

제3 양태에 따르면, 본 발명은 상기 특징들을 갖는 배기가스 처리 디바이스의 제조 방법에 관한 것으로, 본 방법은 이하의 단계:

- 본체 내부에서의 배기가스의 정압 및/또는 속도의 맵을 계산에 의해 작성하는 단계;

- 상기 맵을 이용하여, 흐름 가이드의 벽에 분포된 상이한 지점들에서, 흐름 가이드의 내측 정압과 흐름 가이드의 외측 정압 사이의 차 및/또는 흐름 가이드의 내측에서 배기가스의 접선 속도를 구하는 단계;

- 상기 지점들에서의 압력 차 변화 간격 및/또는 상기 지점들에서의 접선 속도 변화 간격을 구하는 단계; 및

- 상기 압력 차가 상기 압력 차 변화 간격의 하위 절반에 있고 및/또는 상기 접선 속도가 상기 접선 속도 변화 간격의 상위 절반에 있는 구역에서 상기 흐름 가이드의 벽에 개공을 제작하는 단계

를 포함한다.

본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부 도면을 참조하여 참고로서 단지 비제한적으로 이하에 제시되는 상세한 설명으로부터 드러날 것이다:
- 도 1은 본 발명의 제1 실시 양태에 따른 처리 디바이스의 사시도로서, 본체가 그 내부에 위치하는 장치들이 보이도록 투명하게 도시되어 있다;
- 도 2는 도 1의 디바이스의 일부의 확대 사시도로서, 플랩이 단락 위치로 도시되어 있다;
- 도 3은, 도 2의 화살표 III의 투사에 따라 고려되는, 도 2의 특정 요소들의 사시도이다;
- 도 4는, 다른 투사에 따라 고려되는, 도 2의 특정 요소들의 사시도로서, 플랩이 열교환 위치로 도시되어 있다;
- 도 5 및 도 6은, 정제 장치의 축에 대하여 수직인 평면에서 고려되는 본체, 흐름 가이드 및 열교환기의 간략화된 도면으로서, 각각 본체 내부에서의 배기가스 속도 및 배기가스 압력의 시뮬레이션 계산 결과를 나타낸 것이다;
- 도 7 내지 도 9는 본 발명의 제2 및 제3 실시 양태를 도시한 것이다;
- 도 10 내지 도 13은 본 발명의 제4 실시 양태를 도시한 것이다;
- 도 14 및 도 15는 본 발명의 제5 실시 양태를 도시한 것이다; 그리고
- 도 16 및 도 17은 본 발명의 제5 실시 양태의 한 변형예를 도시한 것이다.

도 1에 도시된 배기가스 처리 디바이스는 차량의 배기 라인의 주 라인에 실장되도록 설계된다.

차량은 전형적으로 자동차, 예컨대 승용차 또는 화물차이다.

본 출원에서, 상류 및 하류는 배기가스의 통상적인 순환 방향에 대한 것으로 이해한다.

본 처리 디바이스(1)는 적어도 하나의 배기가스 정제 장치(3), 열교환기(5), 및 밸브(7)를 포함한다.

도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 제1 실시 양태를 개시하기로 한다.

본 처리 디바이스(1)는 하나의 배기가스 정제 장치를 포함한다. 변형예에서, 본 디바이스는 2개 또는 2개보다 많은 배기가스 정제 장치를 포함한다.

상기 또는 각각의 정제 장치(3)는 외통(9), 및 상기 외통(9)에 수용되고 중심축(X)을 갖는 적어도 하나의 배기가스 정제 기판(11)을 포함한다.

도 1에 도시된 실시예에서, 정제 장치는 하나의 기판(11)만을 포함한다. 변형예에서, 정제 장치(3)는 직렬로 배치되는 2개의 정제 기판 또는 2개보다 많은 기판을 포함한다.

상기 또는 각각의 기판은 전형적으로 3원 촉매(TWC : three way catalyst), 입자 필터, 또는 NOx 트랩, 또는 탄화수소 및 CO의 산화 촉매, 또는 NOx의 환원 촉매, 또는 SCR(선택적 접촉 환원) 타입 촉매 또는 SCRF(선택적 접촉 환원 필터) 타입 장치 등이다.

상기 기판(11)은 모두 적합화된 형태를 가진다. 중심축(X)은 일반적으로 정제 장치의 내부에서의 배기가스의 흐름 방향에 대해 평행하다. 이것은 일반적으로 배기가스의 흐름 방향에 대해 수직으로 취해진 기판의 각 직선 단면의 기하학적 중심을 통과한다.

전형적으로, 상기 외통(9)은 관형 중심부(13), 상류 단부(15) 및 하류 단부(17)를 포함한다. 상기 중심부(13)는 전형적으로 예컨대 원형 기저를 갖는 실질적으로 원통형이다. 이것은 전형적으로 중심축(X)에 대하여 동축이다. 상류 및 하류 단부(15, 17)는 중심부(13)의 두 축방향 반대 단부에 부가된다.

상기 외통(9)은 도 2에 도시된 배기가스용 정제 장치 유입구(19) 및 정제 장치 유출구(20)를 구비한다.

유입구(19)는 주 라인의 상류부에 연결되고, 엔진에서 나오는 배기가스를 포집하는 포집기와 유체 연통한다.

도시된 실시예에서, 상류 단부(15)는 원추형이다. 이것은 배기가스용 정제 장치 유입구(19)를 한정한다.

도시된 실시예에서, 하류 단부(17)는 보울 형태를 가진다. 이것은 바닥(21) 및 상기 바닥(21)의 전체 외주에서 연장되는 하강형 가장자리(23)를 포함한다. 상기 바닥(21)은 중심축(X)에 대하여 실질적으로 수직이다. 상기 하강형 가장자리(23)는 상기 외통의 중심부(13)에 부가되며, 더 구체적으로는 밀봉식으로 강고히 고정된다.

상기 유출구(20)는 상기 하류 단부(17)에서, 더 정확하게는 상기 바닥(21)에서 절단된다.

다시 말해서, 정제 장치의 외통(9)은 바닥(21)에 의해 하측이 닫히고, 상기 바닥에는 정제 장치 유출구(20)가 제공되어 있다.

열교환기(5)는 배기가스 순환 사이드 및 방열액 순환 사이드를 포함하고, 배기가스는 열교환기(5)를 통과함으로써 방열액에 그의 열에너지의 일부를 넘겨준다. 방열액은 예컨대 엔진의 냉각액, 또는 차량의 객실, 또는 차량의 모든 다른 회로 또는 장치를 재가열하기 위해 제공된다.

상기 배기가스 순환 사이드에는, 예컨대 도 4에 도시된 바와 같이, 배기가스용 열교환기 유입구(25) 및 배기가스용 열교환기 유출구(27)가 제공된다.

열교환기(5)는, 축 방향을 따라, 상기 또는 각각의 정제 장치(3)의 축방향 단부 너머에 위치한다. 이것은 열교환기(5)가 모두 축방향으로 상기 정제 장치 또는 상기 정제 장치들 쪽에 배치된다는 것을 의미한다.

본 디바이스(1)는 내부 부피를 한정하는 본체(29)를 포함한다. 밸브(7)는, 상기 본체(29)의 내부 부피 내에 배치되고 상기 본체(29)에 대하여 이동하는 플랩(31)을 포함한다.

전형적으로, 상기 본체(29)는 상기 외통(9)에, 더 정확하게는 상기 하류 단부(17)에 부가된다.

전형적으로, 밸브(7)는 플랩(31)의 구동 메카니즘을 포함한다.

도시된 실시예에서, 플랩(31)은, 이 실시예에서 중심축(X)과 혼용되는 회전축 주위에서의 회전으로 상기 본체(29)에 대하여 변위할 수 있다.

변형예에서, 회전축은 중심축(X)과 혼용되지 않는다. 다른 변형예에 따르면, 플랩은 회전이 아닌 운동을 따라 상기 본체(29)에 대하여 변위된다.

도시된 실시예에서, 플랩(31)은 베어링(35)의 주위에 회전 설치되는 관형 허브(33)에 강고히 고정되며, 도 1, 도 2 및 도 3에는 베어링 중 하나만이 도시되어 있다. 상기 구동 메카니즘은 전형적으로 도시되어 있지 않은 액츄에이터 및 도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 상기 액츄에이터로부터 로드(37)로 회전 토크를 전달하는 연쇄 장치를 포함한다. 상기 로드(37)는 상기 허브(33)와 일체형으로 회전한다.

상기 본체(29)의 부피의 적어도 45%는 상기 정제 기판(들)(11)의 축방향 연장부에 위치하는 가상 공간(E) 내에 있다.

상기 가상 공간(E)은 도 1에 구체화되어 있다.

더 정확하게는, 상기 또는 각각의 정제 장치(3)에 대하여, 상기 가상 공간(E)은 상기 정제 장치(3)의 정제 기판(11)의 중심축(X)에 대하여 동축인 원통을 포함한다. 이 원통은, 상기 중심축에 대하여 수직으로, 상기 중심축(X)에 수직인 평면에 대한 상기 정제 장치의 기판(11)의 정사영과 동일한 단면을 가진다.

따라서, 본 처리 디바이스(1)가 하나의 정제 장치(3)만을 포함하는 경우, 상기 가상 공간(E)은 하나의 원통만을 포함한다.

도 1의 실시예에서, 정제 기판(11)의 정사영은 실질적으로 원형이다. 변형예에서, 이것은 타원형 또는 난형일 수 있거나, 또는 정사각형, 직사각형 등의 모든 다른 형태를 가질 수 있다.

상기 나타낸 바와 같이, 본체(29)의 부피의 적어도 45%, 바람직하게는 적어도 60%, 더 바람직하게는 적어도 75%, 더욱 더 바람직하게는 적어도 90%가 가상 공간(E) 안에 수용된다.

도 1의 실시예에서는, 본체(29)의 부피의 대략 80%가 가상 공간(E) 안에 수용된다.

마찬가지로, 열교환기(5)의 부피의 적어도 30%, 바람직하게는 적어도 45%, 더 바람직하게는 적어도 60%, 더욱 더 바람직하게는 적어도 90%가 가상 부피(E) 안에 수용된다.

상기 가상 공간(E)은 축방향으로, 정제 장치(3)의 축방향 길이의 2배 미만, 바람직하게는 정제 장치의 축방향 길이 미만, 더 바람직하게는 정제 장치의 축방향 길이의 50% 미만의 제한된 길이를 가진다.

상기 본체(29)는 정제 장치 유출구(20)와 유체 연통하는 적어도 하나의 제1 오리피스(39)를 포함한다. 추가로, 상기 본체(29)는 본체(29)의 내부 부피 밖에서 배기가스용 유출구를 형성하는 제2 오리피스(41)를 갖는다.

제1 실시 양태에서, 열교환기(5)는 본체(29)의 외부에 위치한다. 열교환기 유입구(25) 및 열교환기 유출구(27)는 본체(29)의 내부 부피로 열려 있다. 본체(29)는 각각 열교환기 유입구(25) 및 열교환기 유출구(27)와 유체 연통하는 제3 및 제4 오리피스(43, 45)를 갖는다.

전형적으로, 도면에 도시된 바와 같이, 제1 오리피스(39)는 상기 유출구(20)와 일치하게 배치된다. 따라서, 상기 제1 오리피스(39)는 전형적으로 이것이 완전히 뒤덮는 상기 유출구(20)와 실질적으로 동일한 크기 및 동일한 형태를 가진다.

마찬가지로, 전형적으로, 상기 제3 및 제4 오리피스는 상기 유입구(25) 및 상기 유출구(27)와 일치하게 배치된다. 따라서, 이들은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상기 유입구(25) 및 상기 유출구(27)와 실질적으로 동일한 크기 및 동일한 형태를 가진다.

도시되어 있지 않은 변형예에서, 상기 제1, 제3 및 제4 오리피스는 도관부에 의해 정제 장치의 출구에, 열교환기의 입구 및 출구에 연결된다.

제1 실시 양태에서, 제2 오리피스(41)는 주 라인의 하류부에 연결되고, 배기가스를 대기로 방출시키는 노즐과 유체 연통한다.

본 발명의 유리한 양태에 따르면, 제1 오리피스(39) 및 열교환기 유입구(25)는 각각의 평면에서 서로 30°내지 120°, 바람직하게는 65°내지 105°, 예컨대 90°의 각도를 형성하면서 연장된다. 따라서, 제1 오리피스에 의해 본체의 내부로 들어가는 배기가스는 열교환기 안으로 들어가기 위하여 방향 변화를 행하여야 한다. 이것은 열교환기 내에서 기생 손실을 감소시키는 데 기여한다.

마찬가지로, 열교환기 유출구(27)은 일반적으로 열교환기 유입구(25)와 동일한 방식으로 배향되며, 전형적으로는 이것도 역시 제1 오리피스와 30°내지 120°의 각도를 형성한다.

제1 실시 양태에서, 제1 오리피스(39) 및 제2 오리피스(41)는 각각의 평면에서 연장되며 이들도 역시 서로 30°내지 120°, 바람직하게는 65 내지 105°, 예컨대 90°의 각도를 형성한다. 그래서, 배기가스의 방향을 변화시키기 위하여 본체(29)가 이용되며, 이것은 어떤 구조의 배기 라인에서는 필요하다.

도 1의 실시예에서, 본체(29)는 밑판(47) 및 상기 밑판(47)에 부가되는 덮개(49)를 포함한다. 제3 및 제4 오리피스(43, 45)는 상기 밑판(47)에서 절단된다. 상기 밑판(47)은 바닥(51) 및 기립형 가장자리(53)를 포함하고, 이 가장자리에 상기 덮개(49)가 덧붙여진다. 상기 밑판(47)은 베어링(35)을 구비한다. 베어링은 제3 및 제4 오리피스(43, 45) 사이에 로드(37)가 배치되도록 배치된다.

도시된 실시예에서, 밑판(47)은 실질적으로 직사각형의 형태를 가진다.

도시된 실시예에서, 덮개(49)는 반 원통의 일반 형태를 가진다.

이것은 중심축(X)에 대해 실질적으로 동축인 측벽(55)을 구비하며, 축(X)의 주위 대략 180°에서 연장된다. 이것은 또한 상기 측벽(55)과 일체형인 반원 상부벽 및 하부벽(57, 59)을 포함한다. 이들 벽(55, 57 및 59)은 그들 사이에, 밑판(47)에 의해 폐쇄되는 상기 기립형 가장자리(53)의 형태에 상응하는 형태의 구멍을 한정한다. 제1 오리피스(39)는 하부벽(59)에 마련되고, 제2 오리피스(41)는 측벽(55)에 마련된다.

전형적으로, 하부벽(59)은 외통(9)의 하류 부분의 바닥(21)에 대하여 밀어붙여진다.

상기 플랩(31)은 적어도, 열교환기(5)를 통과하지 않는 제1 오리피스(39)로부터 제2 오리피스(41)까지의 배기가스용 직접 통로에서 상기 플랩(31)이 떨어지는, 도 1 및 도 2에 도시된 단락 위치와, 상기 직접 통로를 따라 위치하는 개구(61)를 상기 플랩(31)이 막아 상기 직접 통로를 차단하는, 도 4에 도시된 열교환 위치 사이에서 변위가능하다.

본 디바이스(1)는 또한 열교환기(5)를 통과하여 제1 오리피스(39)로부터 제2 오리피스(41)까지 배기가스를 순환시키는 간접 통로를 포함한다. 열교환 위치에서, 배기가스는 간접 통로에서 순환한다.

전형적으로, 플랩(31)은 단락 위치에서 열교환기(5)의 단부를 막는다. 유리하게는, 플랩(31)은 교환기의 출구(27)를 막는다.

도시된 실시예에서, 밸브(7)는 본체(29)의 내부 부피 안에 강고히 고정되는 프레임(63)을 포함한다. 개구(61)는 상기 프레임(63) 안에 한정된다.

도시된 실시예에서, 상기 프레임(63)은 플랩(31)의 회전축에 대하여 방사방향 평면에서 연장된다. 이것은 실질적으로 상기 허브(33)로부터 상기 측벽(55)까지 연장된다.

단락 위치에서, 플랩(31)은 제4 오리피스(45)를 막는다. 열교환 위치에서, 플랩(31)은 개구(61)를 막고, 상기 프레임(63)에 대하여 밀어붙여진다.

상기 개구(61) 및 제1 오리피스(39)는 서로 30°내지 120°, 바람직하게는 45°내지 105°의 각도를 형성하면서 각각의 평면에서 연장된다. 도 1 내지 도 6의 실시예에서, 상기 각도는 90°이다.

본 처리 디바이스(1)는 유리하게는 제1 오리피스(39)로부터 개구(61)를 향해, 바람직하게는 개구(61)까지 배기가스용 순환 채널을 한정하는 흐름 가이드(65)를 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 흐름 가이드(65)는 하류 단부(67)를 구비하여 하류 개구(69)를 한정하고 이에 의해 배기가스가 순환 채널로부터 배출된다.

하류 단부(67)는 간극(71)에 의하여 개구(61)의, 즉 프레임(63)의 외주 가장자리로부터 분리되어 있다. 달리 표현하면, 하류 단부(67)는 개구(61)의 외주 가장자리와 마주보고 이에 바로 근접하여 위치한다. 그러나, 하류 단부(67)는 개구(61)의 외주 가장자리와 접촉하지 않는다.

한편, 개구(61)를 포함하는 평면에 투영한 경우 하류 단부(67)는 이 개구(61)의 내부에 내접한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 하류 단부(67)의 적어도 75%, 바람직하게는 하류 단부(67)의 적어도 90%가 개구(61)의 내부에 내접한다. 여기서, 제1 오리피스(39)가 내접하는 평면에 대하여 평행한 방향을 따른 투영이 고려되는데, 상기 방향은 제1 오리피스(39) 및 개구(61) 양자 모두에 대하여 수직인 평면에 포함된다.

이것은, 배기가스의 스트림이 상기 프레임에 의하여 정지되어 상기 간극(71)에 국소적 과압을 발생시키는 것을 방지할 수 있다. 이 국소적 과압은 교환기 유입구를 향해 배기가스의 유량 증가를 유도하므로 소모 동력의 증가를 유도한다.

흐름 가이드(65)는, 제1 오리피스(39)와 마주보고 이에 바로 근접하여 위치하는 상류 개구(75)를 한정하는 상류 단부(73)를 또한 구비한다.

도시된 실시예에서, 상류 개구는 제1 오리피스보다 약간 더 작다. 따라서, 제1 오리피스(39)에 의하여 본체로 들어가는 배기가스의 거의 전체가 흐름 가이드(65)에 의해 포집되고, 이후 하류 단부(67)까지 유도된다.

상류 개구(75) 및 하류 개구(69)는 여기서 실질적으로 서로 직교한다.

특히 도 2에 도시된 바와 같이, 이들 개구는 브리지에 의해 서로 분리되지 않는 방향으로 서로 개방되어 있다. 이것은 흐름 가이드(65)의 제작을 용이하게 한다.

그래서 각각의 개구는 U자형 에지에 의해 한정되어 있고, 2개의 U자형 에지는 실질적으로 서로 직교한다.

흐름 가이드(65)는 제1 오리피스(39)로부터 개구(61)를 향해, 즉 상류로부터 하류를 향해 감소하는 배기가스용 통로 섹션을 가진다.

흐름 가이드(65)는 서로 마주보는 내벽(77) 및 외벽(79)을 구비한다. 내벽(77)은 밑판(47)을 향하고 있다. 외벽(79)은 측벽(55)을 향하고 있다. 벽(77)과 벽(79)은 아치형 벽(81)에 의해 서로 연결되어 있다. 각각의 벽(77, 79)은 상류 개구의 가장자리부, 하류 개구의 가장자리부를 형성한다. 아치형 벽(81)은 상류 개구로부터 하류 개구까지 대략 90°의 각 섹터 상에서 연장된다. 이것은 실질적으로 U자형 바닥을 갖고 채널의 내부를 향해 볼록하다.

흐름 가이드(65)의 존재는 플랩이 단락의 위치에 있을 때 기생 손실을 감소시키는 데 기여한다. 이것은 플랩의 단락의 위치에서 본체 내부에서의 재순환 및 역압을 감소시키는 데에도 기여한다.

흐름 가이드의 벽은 개공(83)에 의해 뚫려 있다. 후술하는 바와 같이 그리고 도 6에 도시된 바와 같이, 이들 개공은, 흐름 가이드의 내측과 흐름 가이드의 외측간 벽에서의 압력 차가 작은 구역에 배치된다. 이 기준에 더하여 또는 이 기준 대신에, 배기가스의 속도가 높은 벽의 구역에 개공을 제작한다(도 5 참조). 여기서, 접선 속도, 즉 벽을 따라, 이 벽에 평행하게 배기가스의 속도를 고려한다. 배기가스가 개공을 통과할 때 이 속도가 증가될수록, 플랩이 단락에 있을 때 개공을 빠져나가는 배기가스의 양이 많아진다.

개공(83)의 위치에 대한 이들 선택 기준은 기생 흐름의 감소를 가능하게 한다.

도시된 실시예에서, 개공(83)은 흐름 가이드의 내벽(77) 및 외벽(79)에 배치된다.

도 5는 본체 내부에서의 배기가스의 속도를 나타낸 것이다.

본체의 내부 부피는 배기가스의 속도 범위에 실질적으로 상응하는 a 내지 e로 표시되는 복수의 구역으로 분할되었다. 속도는 a로부터 e까지 이 순서로 증가하며, a 구역은 최저속 구역이고, e 구역은 최고속 구역이다.

보이는 바와 같이, 개공(83)은 접선 속도가 높은 벽 구역에 위치한다. 접선 속도는 아치형 벽(81)에서 가장 낮고 내벽 및 외벽(77, 79)을 따라 더 높다. 접선 속도는 하류 단부(67)에 근접할 때 증가한다.

도 6은 흐름 가이드 내부에서의 압력 수준을 나타낸 것이다. 압력은 흐름 가이드의 외부에서 실질적으로 균일하다.

흐름 가이드의 내부는 이 순서로 감소하는 압력 범위에 실질적으로 상응하는 a 내지 o로 표시되는 복수의 구역으로 분할되었다. a 구역은 최고압 구역이고, o 구역은 최저압 구역이다.

보이는 바와 같이, 개공(83)은 흐름 가이드의 벽의 양측에서 압력 차가 비교적 작은 구역에 위치한다.

압력은 아치형 벽(81)을 따라 더 높고 내벽 및 외벽(77, 79)을 따라 더 낮다. 압력은 흐름 가이드(65)의 하류 단부(67)에 근접할 때 감소한다.

이제 정제 장치(3)의 작동을 상세히 설명한다.

배기가스는 유입구(19)를 통해 정제 장치(3)로 들어간다. 상기 또는 각각의 기판(11)을 가로지른 후, 배기가스는 유출구(20)를 통해 정제 장치(3)를 나간다. 따라서, 배기가스는 제1 오리피스(39)에 의해 본체(29)의 내부로 들어간다.

플랩(31)이 단락의 위치에 있을 때, 배기가스는 흐름 가이드(65)에 의해 제1 오리피스(39)로부터 개구(61)까지 인도된다. 배기가스는 순환 채널의 내부에서 순환한다. 배기가스는 전체가 상류 개구(75)에 의해 포집되고, 흐름 가이드의 벽에 의해 하류 개구(69)까지 우회된다. 개구(61)에 대한 흐름 가이드의 하류 개구(69)의 배치로 인해, 개구(61)를 가로질러 통과하는 배기가스에 의해 발생되는 압력 강하가 감소된다. 마찬가지로, 흐름 가이드 벽 상의 개공(83)의 위치로 인해, 소량의 배기가스만이 흐름 가이드의 벽을 가로질러 또는 간극(71)을 통과하여 순환 채널을 나간다. 이것은 유입구(25)를 통해 열교환기로 들어가는 배기가스의 양을 감소시키는 데 기여한다.

흐름 가이드(65)의 존재는 특히 배기가스가 정제 장치 유출구(20)로부터 제2 오리피스(41)로 통과할 때 배기가스 흐름의 순환 방향의 변경과 연관된 압력 강하를 감소시킬 수 있고 유입구(25)를 통해 열교환기로 들어가는 배기가스의 양(기생 손실)을 감소시킬 수 있다.

유출구(20)의 형태는 포장 제약 및 용접 연결을 고려하여 유입 단면을 최대화하는 방식으로 선택되었다. 상류 단부(73)의 형태는 흐름 가이드 내에서 유입 선반을 발생시켜 유체 스트림의 수축 및 이에 따른 하류에서의 압력 강하를 최소화할 수 있는 방식으로 선택되었다.

열교환 위치에서, 플랩(31)은 개구(61)를 막는다. 도 4에 도시된 바와 같이, 배기가스는 간접 통로를 따라 간다. 더 정확하게는, 유출구(20)를 통해 정제 장치(3)에서 나간 가스는 제1 오리피스(39)를 가로질러 본체(29)로 들어간다. 가스는 흐름 가이드(65)에 의해 포집되고 흐름 가이드에 의해 한정된 순환 채널을 따라 순환한다. 가스는 흐름 가이드의 하류 단부(67)와 개구(61) 사이에 존재하는 간극(71)에 의하여 순환 채널에서 나간다. 가스는 또한 개공(83)에 의해 흐름 가이드에서 나간다. 충분한 폭의 간극(71) 및 충분한 수의 개공(83)의 존재는, 플랩(21)이 열교환 위치에 있을 때 역압을 감소시킬 수 있게 한다. 흐름 가이드(65) 내부의 순환 채널을 나간 후, 배기가스는 간접 통로를 따라 간다, 더 정확하게는, 유입구(25)를 통해 열교환기(5)로 들어간 가스는 열교환을 거쳐 유출구(27)에 의해 본체(29)의 내부로 돌아온다. 이렇게 가스는 본체의 내부에서 제2 오리피스(41)까지 순환한다.

제1 실시 양태에서, 직접 통로 및 간접 통로는 중심축(X)에 대해 수직인 평면에 나란히 놓인다.

이제 도 7을 참조하여 본 발명의 제2 실시 양태를 상세히 설명한다. 이 제2 실시 양태가 도 1 내지 도 6의 실시양태와 다른 점만을 이하에서 상세히 설명한다. 같은 기능을 보장하거나 동일한 요소들은 같은 부호로 표시될 것이다.

도 7의 실시 양태에서, 처리 디바이스는 2개의 정제 장치를 포함한다. 정제 장치(3)에 더하여, 본 처리 디바이스(1)는 보조 정제 장치(85)를 포함한다.

전형적으로, 정제 장치(3)는 TWC(three way catalyst 또는 HC, CO 및 NOx의 3원 촉매) 타입 또는 DOC(Diesel Oxydation Catalyst 또는 디젤 산화 촉매) 타입의 정제 기판(11)을 포함한다.

이 경우 보조 정제 장치(85)는 전형적으로 GPF(gasoline particulate filter 또는 가솔린 미립자 필터) 타입 또는 CGPF(coated GPF = 코팅 GPF) 타입, 또는 TWC 타입, 또는 DPF(디젤용 입자 필터) 타입 또는 SCR(Selective Catalytic Reduction 또는 선택적 접촉 환원) 타입, 또는 SCRF(Selective Catalytic Reduction Filter 또는 선택적 접촉 환원 필터) 타입, 또는 환원 촉매(DeNOx) 타입의 적어도 하나의 정제 기판(87)을 포함한다.

기판(87)은 중심축(X')을 가진다.

보조 정제 장치(85)는 또한 외통(89)을 포함하고, 상기 또는 각각의 기판(87)은 상기 외통(89)의 내부에 수용된다.

전형적으로, 축 X 및 X'는 서로에 대해 평행하다. 변형예에서, 이들 축은 서로 제로가 아닌 각을 형성한다.

정제 장치(3 및 85)는 그 외통이 서로 마주보고 배치되는 방향으로 나란히 배치된다. 외통(89)은 도시되어 있지 않은 정제 장치 유입구를 구비하여, 본체의 제2 오리피스(41)와 유체 연통한다. 전형적으로, 정제 장치의 유입구 및 제2 오리피스(41)는 일치하게 배치된다.

이러한 아키텍쳐는 U자형 아키텍쳐란 명칭으로 알려져 있다.

본 처리 디바이스(1)는 복수의 정제 장치를 포함하므로, 가상 공간(E)은 복수의 원통을 포함한다. 원통은 전형적으로 간극에 의해 분리된 별개의 부피이다. 도시되어 있지 않은 변형예에 따르면, 원통들은 접촉하며 함께 연속적인 가상 공간을 형성한다.

도 7의 실시예에서, 공간(E)은 2개의 원통을 포함한다. 공간(E)의 단면은 각각의 정제 장치의 기판의 형태에 따라 달라진다.

예컨대 각각의 정제 기판이 원형 단면을 갖는 경우, 가상 공간(E)은 서로 분리된 동일한 크기 또는 상이한 크기의 2개의 원으로 구성된 직선 단면을 가진다.

정제 기판이 정사각형 단면을 갖는 경우, 가상 공간(E)은 분리된 2개의 정사각형의 형태를 가진다.

이러한 아키텍쳐에서, 본체(29)의 한 부분은 정제 장치(3)의 외통의 축방향 연장부에 위치하고, 본체(29)의 다른 부분은 보조 정제 장치(85)의 축방향 연장부에 배치된다. 반면에, 본체(29)의 중간부는 가상 공간(E)에 수용되지 않고, 가상 공간(E)을 구성하는 2개의 원통 사이에 위치하는 공간에 수용된다.

유리한 방식으로, 본체(29)는 정제 장치(3)의 유출구를 보조 정제 장치(85)의 유입구에 연결할 수 있는 부피를 구성한다.

이러한 실시 양태는 특히 콤팩트하다.

이 실시 양태에서, 제3 오리피스(43)는 제1 오리피스(39)에 대해 수직인 평면에 위치하지 않는다. 이것은 오히려 제1 오리피스와 마주보고 이것에 평행한 평면에 위치한다.

제4 오리피스(45)는 제3 오리피스(43)에 대해 평행한 평면에 위치한다.

제2 오리피스(41)는 제1 오리피스에 대해 수직인 평면에 위치하지 않는다. 이것은 오히려 제1 오리피스(39)에 대해 실질적으로 평행한 평면에 위치한다.

이제 도 8을 참조하여 본 발명의 제2 실시 양태의 변형예를 상세히 설명한다. 이 변형예가 도 7의 실시양태와 다른 점만을 이하에서 상세히 설명한다. 같은 기능을 보장하거나 동일한 요소들은 같은 부호로 표시될 것이다.

도 8은 특히 콤팩트한 처리 디바이스의 변형예를 도시한 것이다. 이 변형예에서, 2개의 정제 장치의 외통(9 및 89)은 극히 감소된 공간에 의해 서로 분리되어 있다.

이러한 2개의 정제 장치의 아키텍쳐는 EP 15 305 613.0호로 출원된 특허 출원에 개시되어 있다.

본체(29)는 2개의 정제 장치의 외통(9 및 89)의 주위에 맞도록 적합화된 마우스(90)를 한정한다. 이것은, 마우스(90)의 반대쪽에, 제3 및 제4 오리피스(43 및 45)가 제공되는 바닥(91)을 구비한다.

프레임(63)은 바닥(91)으로부터 마우스(90)를 향해 연장된다. 이것은 외통(9 및 89)을 분리하는 공간과 일치하는 선을 따라 마우스(90)를 두 구역으로 분할한다.

이제 도 9를 참조하여 본 발명의 제3 실시 양태를 상세히 설명한다.

이 제3 실시 양태가 제2 실시양태와 다른 점만을 이하에서 상세히 설명한다.

같은 기능을 보장하거나 동일한 요소들은 같은 부호로 표시될 것이다.

이 실시 양태에서, 배기가스의 순환을 위해 제공된 열교환기 사이드는 보조 유출구(92)를 포함한다. 이 유출구(92)는 열교환기 유출구(27)의 바로 상류에 박힌다. 상기 유출구(92)는 플랩(31)의 위치가 어떠하든 결코 막히지 않는다. 이러한 처리 디바이스는 :

- 본 처리 디바이스(1)가 실장되는 주 라인(93);

- 엔진(99)의 공기 흡입구(97)를 향하는 배기가스의 재순환 라인(95), 상기 재순환 라인(95)과 유체 연통하는 보조 유출구(92)를 포함하는 유형의 배기 라인에 통합되도록 제공된다.

상류를 향해, 주 라인(93)은 엔진의 배기 챔버로부터 나오는 배기가스를 포집하는 배기 포집기(101)에 본 처리 디바이스(1)를 연결한다. 하류를 향해, 주 라인(93)은 정제 후 배기가스를 대기 중으로 방출하는 도시되어 있지 않은 노즐에 본 처리 디바이스를 연결한다.

본 발명은 또한 상기 특징들을 갖는 처리 디바이스(1)의 제조 방법에 관한 것이다.

본 방법은 적어도 이하의 단계들을 포함한다:

- 본체(29) 내부에서의 배기가스의 정압 및/또는 속도의 맵을 계산에 의해 작성하는 단계;

- 상기 맵을 이용하여, 흐름 가이드(65)의 벽에 분포된 상이한 지점들에서 흐름 가이드의 내측 정압과 흐름 가이드의 외측 정압 사이의 차 및/또는 흐름 가이드의 내측에서의 배기가스의 접선 속도를 구하는 단계;

- 상기 지점들에서의 정압 차 변화 간격 및/또는 상기 지점들에서의 접선 속도 변화 간격을 구하는 단계; 및

- 상기 압력 차가 상기 압력 차 변화 간격의 하위 절반에 있고 및/또는 상기 접선 속도가 상기 접선 속도 변화 간격의 상위 절반에 있는 구역에서 상기 흐름 가이드(65)의 벽에 개공(83)을 제작하는 단계.

따라서, 개공의 위치는 흐름 가이드 벽의 양측에서의 압력 차 또는 흐름 가이드 벽에서의 배기가스의 접선 속도만을 고려하거나 또는 상기 두 기준을 동시에 고려하여 선택될 수 있다.

상기 맵은 차량의 전형적 작동의 한 경우 또는 복수 경우를 고려하여 계산에 의해 작성된다.

압력 차 변화 간격은 고려되는 모든 지점에 대하여 가장 작은 압력 차에 의해 하측으로 경계가 지어지고 고려되는 모든 지점에 대하여 가장 큰 압력 차에 의해 상측으로 경계가 지어진다. 전형적으로, 흐름 가이드의 모든 벽, 특히 벽(77, 79 및 81)에 분포된 지점들을 고려한다.

마찬가지로, 접선 속도 변화 간격은 고려되는 모든 지점에 대하여 가장 작은 접선 속도에 의해 하측으로 경계가 지어지고 고려되는 모든 지점에 대하여 가장 큰 접선 속도에 의해 상측으로 경계가 지어진다.

개공은 압력 차가 압력 차 변화 간격의 하위 절반에, 바람직하게는 변화 간격의 하위 1/4에 있는 구역에 제작된다. 마찬가지로, 개공은 접선 속도가 변화 간격의 상위 절반에, 바람직하게는 변화 간격의 상위 1/4에 있는 구역에 제작된다.

정압 차가 변화 간격의 하위 절반에 있는 구역에 최대의 개공을 위치시킨다.

이제 도 10 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 제4 실시 양태를 상세히 설명한다.

이 제4 실시 양태가 제1 실시양태와 다른 점만을 이하에서 상세히 설명한다. 같은 기능을 보장하거나 동일한 요소들은 같은 부호로 표시될 것이다.

제4 실시 양태에서, 본체(29)의 밑판(47)은 후드(105)에 의해 대체될 수 있다. 후드(105)는 오목한 형태를 가지며 전형적으로는 스탬핑에 의해 얻어진다.

열교환기(5)는 본체(29)의 내부 부피에, 전형적으로 후드(105)의 내부에 수용된다.

본체(29)는 예컨대 후드(105)의 내부에 배치되고 후드(105)에 강고히 고정되는 내부 격벽(107, 109)을 포함한다. 내부 격벽(107, 109)은, 후드(105)의 내부 부피(도 11)를, 이하에서 입구 챔버(111), 중간 챔버(113) 및 출구 챔버(115)로 명명되는 3개의 챔버로 분할한다. 열교환기(5)는 내부 격벽(107 및 109) 사이에 한정되는 중간 챔버(113)에 배치된다.

열교환기 유입구(25)는 내부 격벽(107)에서 절단된 한 오리피스와 일치하게 배치된다. 열교환기 유출구(27)는 내부 격벽(109)에서 절단된 다른 오리피스와 일치하게 배치된다.

후드(105)는 개구(119)를 한정하는 닫힌 윤곽을 갖는 자유 에지(117)를 가진다. 상기 자유 에지(117)는 덮개(49)의 마우스의 형태에 상응하는 형태를 가진다. 이것은 예컨대 용접에 의해 덮개(49)의 마우스에 밀봉식으로 고정된다.

입구 챔버(111)는 개구(61)의 상류에서 개구(119)를 가로질러 덮개(49)의 내부 부피로 통한다.

출구 챔버(115)도 역시 개구(119)를 가로질러 덮개(49)의 내부 부피로 통하지만 개구(61)의 하류에서이다.

도 12에 더 구체적으로 도시되어 있는 바와 같이, 내부 격벽(109)은 후드(105)의 구역(121)과 컷오프 오리피스(123)를 한정한다. 단락 위치에서, 플랩(31)은 컷오프 오리피스(123)를 막는다. 출구 챔버(115)는 오직 이 컷오프 오리피스(123)를 가로질러 덮개(49)의 내부 부피와 연통한다.

도 12 및 도 13에서, 내부 격벽(109)의 에지(125)가 상기 구역(121)과 함께 플랩(31)을 위한 밀봉 범위를 한정하는 방식으로 접힌 것이 관찰된다. 상기 에지(125) 및 구역(121)은 도시된 실시예에서 X축에 평행한 동일한 평면에서 연장된다.

도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 본체(29)는 앵글 브래킷(127)으로 된 부재를 포함하며, 프레임(63)은 앵글 브래킷의 두 면 중 하나를 구성한다. 앵글 브래킷(127)은 후드(105)에 강고히 고정된다. 앵글 브래킷의 제2 면(129)은 개구(119)에 대하여 실질적으로 평행한 평면에서 상기 개구(119)로 연장된다. 이 평면은 축(X)을 포함하거나 또는 이 축에 대하여 평행하다. 특히 도 12에 도시된 바와 같이, 면(129)은 두 아암(135)에 의하여 연장되는 중실 구역(133)을 포함한다. 중실부(133)는 프레임(63)과 면(129) 사이의 접합 에지에 인접한다. 아암(135)은 상기 접합 에지로부터 멀어지면서 상기 중실부(133)를 연장시키고 챔버(111)의 양측에서 자유 에지(117)를 따라 연장된다.

내부 격벽(107)은 상기 중실부(133)에 강고히 고정된다. 따라서, 중실부(133)는 실질적으로 내부 격벽(107)으로부터 프레임(63)까지 중간 챔버(113)를 형성한다. 중간 챔버(113)는 개구(61)의 하류에 위치하는 덮개(49)의 내부 부피의 부분하고만 유체 연통한다.

특히 상기 에지(117)를 따라 후드(105)에 면(129)의 강고한 밀봉 고정이 가능하도록 2개의 아암(135)이 제공된다.

특히 도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 단열재로 이루어진 시트가 열교환기(5)와 후드(105) 또는 중실 벽(133) 사이에 삽입된다. 이 시트는 137로 표시된다. 유입관 및 유출관(139, 141)은 방열액을 이동시키고 교환기(5)의 방열액을 배출한다. 이들 관은 후드(105)를 관통한다.

이제 배기가스의 순환을 설명한다.

열교환 위치에서, 플래퍼(31)가 개구(61)를 막는다. 배기가스는 제1 오리피스(39)에 의해 본체(29)의 내부에 들어가고, 흐름 가이드(65)에 의해 한정된 순환 채널을 지나고, 간극(71)에 의해 그리고 개공(83)에 의해 순환 채널을 나간다. 배기가스는 이어서 입구 챔버(111)에서 유동한 후 열교환기(5)로 들어간다. 배기가스는 그 열에너지의 일부를 열교환기(5)의 내부에서 방열액에 주고 열교환기에서 나가 출구 챔버(115)로 들어간다. 이어서 배기가스는 컷오프 오리피스(123)를 관통하여, 개구(61)의 하류에서 덮개(49)의 내부 부피로 돌아오고, 제2 오리피스(41)에 의해 본체(29)에서 나간다.

단락 위치에서, 플래퍼(31)는 컷오프 오리피스(123)를 막는다.

반면에 개구(61)는 방출된다. 배기가스는 제1 오리피스(39)에 의해 본체로 들어가서, 개구(61)까지 흐름 가이드(65)에 의해 한정된 순환 채널 내에서 유동한다. 배기가스는 개구(61)를 관통하고 직접 제2 오리피스(41)까지 유동한다.

이제 도 14 및 도 15를 참조하여 본 발명의 제5 실시 양태를 설명한다.

이 제5 실시 양태가 제4 실시 양태와 다른 점만을 이하에서 설명한다. 같은 기능을 보장하거나 동일한 요소들은 두 실시 양태에서 같은 부호로 표시될 것이다.

제5 실시 양태에서, 플랩(31)은 상기 또는 각각의 중심축(X)에 대하여 실질적으로 수직인 회전축의 주위에서 본체(29)에 대하여 이동한다.

한편, 배기가스의 순환을 위한 직접 통로 및 간접 통로는 상기 중심축(X) 또는 중심축(X) 중 하나를 따라 겹쳐진다.

도시된 실시예에서, 직접 통로는 유출구(20)에 바로 근접하게 배치된다. 열교환기(5)가 수용되는 간접 통로는 축방향으로 유출구(20)로부터 거리를 두고 어긋나 있다. 직접 통로 및 간접 통로는 축에 대하여 실질적으로 수직인 중간 격벽(145)에 의하여 서로 분리되어 있다.

도 14 및 도 15에 도시된 실시예에서, 본체(29)는 중간 격벽(145) 외에 하부 하프셸(147), 상부 하프셸(149), 출구 콘(151) 및 플랩(31)이 관절연결되는 프레임(153)을 포함한다.

하부 하프셸(147)은 하측 하강 에지(157)에 의해 둘러싸인 바닥(155)을 구비한다. 제1 오리피스(39)는 이 하측 바닥(155)에서 절단된다. 상기 하측 바닥(155)은 정제 장치(3)의 외통(9)의 하류 단부(17)에 대하여 밀어붙여진다. 더 정확하게는, 상기 하측 바닥(155)은 하류 단부의 바닥(21)에 대하여 밀어붙여진다.

상부 하프셸(149)은 상측 하강 에지(161)에 의해 둘러싸인 상측 바닥(159)을 포함한다. 하측 하강 에지(157)의 자유 에지는 상측 하강 에지(161)의 자유 에지에 맞물리고 이것에 밀봉 용접된다.

앵글 브래킷(153)은 쐐기의 일반 형태를 가진다.

더 정확하게, 이것은 서로 45 내지 105°의 각도를 형성하면서 각각의 평면에서 연장되는 하부 플레이트(163) 및 상부 플레이트(165)를 포함한다. 하부 및 상부 플레이트(163, 165)는 아치부(167)에 의하여 서로 연결된다. 상기 플레이트들(163 및 165)은 플랩의 회전축에 대하여 평행하다. 도시된 실시예에서, 하부 및 상부 플레이트(163 및 165)는 서로를 향해 모인다. 즉, 회전축 및 중심축(X)에 대하여 동시에 수직인 횡방향(Y)을 따라 아치부(167)를 향해 모인다.

하부 및 상부 플레이트(163 및 165)도 회전축에 대하여 실질적으로 수직인 두 단부 플레이트(169)에 의하여 서로 연결된다. 실시예에서, 플레이트(169)는 삼각형 형태이다. 플레이트(169)는 플랩(31)의 회전 가이드 베어링을 지지한다.

개구(61)는 하부 플레이트(163)에서 절단된다. 중간 개구(171)는 상부 플레이트(165)에서 절단된다. 플랩(31)은 플레이트(169), 하부 플레이트(163) 및 상부 플레이트(165) 사이에 한정된 부피 안에 배치된다. 도 14에 도시된 열교환 위치에서, 플랩(31)은 개구(61)를 막는다. 단락 위치에서, 플랩(31)은 도 15에 도시된 바와 같이 중간 개구(171)를 막는다.

개구(61) 및 제1 오리피스(39)는 바람직하게는 서로 30 내지 60°, 도시된 실시예에서는 45°의 각도를 형성하면서 각각의 평면에서 연장된다.

플레이트(169), 하부 플레이트(163) 및 상부 플레이트(165)는 아치부(169)의 반대쪽에서 출구 개구(173)를 한정하며, 상기 개구에 출구 콘(151)이 끼워진다. 제2 유출구(41)는 프레임(153)에 반대되는 이 콘의 단부에 의해 한정된다. 상기 콘(151)은 프레임(153)에 밀봉 용접된다.

하부 및 상부 하강 에지(157, 161)는 서로 마주보는 단절부를 구비하여, 프레임(153)은 이들 단절부를 가로 질러 하프셸 사이에 박힌다. 출구 개구(173)는 실질적으로 단절부에 위치한다. 반면에, 아치부(167)는 하부 하프셸 및 상부 하프셸에 의하여 한정되는 부피의 내부에 박힌다. 단부 플레이트(169)는 단절부에 인접하는 하부 및 상부 하강 에지의 구역에 대하여 밀어붙여진다.

중간 플레이트(145)는, 한 횡방향 단부에서, 상기 아치부(167)에 대하여 용접된다. 이는 아치부(167)부로부터 횡방향으로 연장된다. 그 반대 횡방향 단부(175)는 하강 에지(157 및 161)로부터 횡방향으로 거리를 두고 위치한다.

도시된 실시예에서, 횡방향 단부(175)와 하강 에지(157) 사이에 간극(177)이 생기고 이에 의해 순환의 직접 통로가 간접 통로와 통한다.

열교환기(5)는 간접 통로에, 중간 격벽(145)과 상측 바닥(159) 사이에 배치된다. 배기가스가 지나가는 열교환기의 관(179)은 횡방향으로 연장된다.

도 14 및 도 15에 도시된 실시예에서, 흐름 가이드(65)의 하류 단부(67)는 다른 실시양태에서보다 개구(61)로부터 더 멀리에서 정지된다. 따라서, 하부 플레이트(163)로부터 하류 단부(67)를 분리하는 간극(71)은 폭이 크다.

도 14 및 도 15에 도시된 유리한 배치에 따르면, 흐름 가이드(65)는 바닥(21)과 일체형으로 되어 있다. 이것은 예컨대 바닥(21)의 스탬핑에 의해 얻어진다. 이것은 제1 오리피스(39)를 가로질러 본체(29)의 내부에서 돌출된다.

도 14에 도시된 바와 같이, 플랩(31)의 열교환 위치에서, 배기가스는 제1 오리피스(39)에 의해 본체(29)로 들어간다. 배기가스는 흐름 가이드(65)에 의해 간극(71)까지 유도된다. 배기가스의 일부는 개공(83)에 의해 흐름 가이드를 관통한다.

배기가스는 간극(71)으로부터 개구(177)까지 횡단하여 순환한다. 배기가스는 개구(177)를 관통하여 간접 통로로 들어간다. 따라서 배기가스는 열교환기(5)를 가로질러 횡단하여 순환하고, 중간 개구(171)를 가로질러 통과한다. 이어서 배기가스는 출구 콘(151)에서 제2 오리피스(41)까지 순환한다.

플랩(31)이 단락 위치에 있을 때, 배기가스는 제1 오리피스(39)에 의해 본체(29)의 내부 부피로 들어가고 흐름 가이드(65)에 의하여 개구(61)까지 유도된다. 개구(61)를 관통한 후, 배기가스는 출구 콘(151)을 지나고 제2 오리피스(41)에 의해 본체(29)로부터 나간다.

이 제5 실시 양태는 다수의 이점을 가진다.

플랩의 회전축의 배향으로 인해, 본체(29)에 대하여 플랩을 회전 연동시키는 액츄에이터는 제1 실시 양태에서와 같이 축방향으로 본체(29)의 연장부에가 아니라 본체(29)의 사이드에 배치될 수 있다. 플랩(31)의 구동 로드(37)는 본체(29)측에서 또는 반대측에서 나올 수 있다.

흐름 가이드(65)가 바닥(21)에 통합되므로, 본 디바이스는 제4 실시 양태에서보다 더 적은 부재를 포함한다.

출구 콘(151)의 축은 필요에 따라 방향 전환이 가능한데, 이것은 제4 실시 양태에서는 불가능하다.

플랩(31)의 회전 베어링을 지지하는 프레임(153)은 하부 하프셸 및 상부 하프셸과 무관하게 강성 구조이다.

플랩(31)을 그 열교환 위치로부터 단락 위치로 이행시킬 수 있는 회전 각도가 작다.

플랩의 축방향 폭에 유리하게 플랩의 반경 폭이 감소하므로 조작 토크가 감소된다. 따라서, 기체 부하 레버의 아암이 감소하므로 조작 및 유지 토크 자체도 감소된다.

프레임(153)은 외주 용접에 의하여 출구 콘(151)에 조립되므로, 이들 두 부재 사이의 모든 누출이 방지될 수 있다.

제5 실시 양태에서, 본체(29)는 적어도 축 방향을 따라서 제4 실시 양태에 비하여 차지 부피가 감소된다.

이제 제5 실시 양태의 복수의 변형예를 도 16 및 도 17을 참조하여 설명한다.

각각의 변형예가 도 14 및 도 15의 실시 양태와 상이한 점만을 이하에서 상세히 설명한다. 같은 기능을 보장하거나 동일한 요소들은 두 실시 양태에서 같은 부호로 표시될 것이다.

이들 변형예는 서로 독립하여 또는 조합하여 실시될 수 있다.

흐름 가이드(65)는 도 14 및 도 15의 실시예에서보다 길다. 이것은 간극(71)이 감소된 폭을 갖도록 실제로 하부 플레이트(163)까지 연장된다.

한편, 흐름 가이드(65)는 바닥(21)과 일체형이 아니다. 이것은 바닥(21)에 또는 하부 하프셸(147)에 덧붙여진다.

열교환기(5)는 도면에 도시된 바와 같이 기울어진 위치로 배치된다. 따라서, 관(179)은 횡방향 배향이 아니며 횡단 방향과 전형적으로는 10°내지 30°의 각도를 형성한다.

각각의 관(179)의 상류 단부는, 중심축(X)을 따라, 관의 하류 단부보다 유출구(20)에 비교적 더 가까이 있다.

기울어진 위치는 본체의 부피 및 교환기의 상류에서 교환 면적을 감소시킬 수 있다. 따라서, 기울어진 위치는 열 손실 및 열 관성을 최소화할 수 있고 교환기 유입구와 간극 사이의 채널 단면의 변화를 최소화할 수 있다.

열교환기(5)의 외통은 중간 격벽(175) 및 상측 바닥(159)의 일부를 형성한다. 결과적으로, 시트(137)가 중첩된다.

콘(151)에 반대되는 본체(29)의 횡방향 단부, 하부 하강 에지(157) 및 상부 하강 에지(161)는 후측 덮개(181)에 의해 대체된다. 이 후측 덮개(181)는 하부 하프셸(147)에 그리고 열교환기(5)의 외통에 밀봉 용접된다. 덮개의 존재는 두 하프셸(147 및 149)의 스탬핑을 용이하게 할 수 있다.

후측 덮개(181)는 열교환기의 관(179) 내에서 배기가스의 분포를 최적화함으로써 열교환기(5)의 성능을 최적화하기에 적합화된 형태를 가진다. 상기 분포는 두 방향을 따라, 즉 중심축(X)에 대하여 평행하게 그리고 플랩의 회전축에 대하여 평행하게 최적화된다. 이러한 최적화는 열교환기의 기울기로 인하여 가능하다.

유리하게는, 열교환기(5)는 감소된 수의 관을 포함한다. 이들 관은 교환기 단면의 최대 횡방향 치수의 방향으로 더 넓다. 도시된 실시예에서, 교환기(5)는 서로 중첩된 4개의 관(179)을 포함하고, 각각의 관(179)은 열교환기(179)의 전체 폭에 걸쳐 연장되며, 이 폭은 플랩의 회전축에 대하여 평행하게 취해진다.

본 발명의 실시 양태 또는 변형예가 무엇이든, 흐름 가이드(65)는 바람직하게는 본체(29)와 별체이다.

Claims (17)

1. 차량의 배기가스 처리 디바이스(1)에 있어서,
   - 적어도 하나의 배기가스 정제 장치(3, 85)로서, 각각의 정제 장치(3, 85)는 외통(9, 89)과, 상기 외통(9, 89) 안에 수용되고 중심축(X, X')을 갖는 배기가스 정제 기판(11, 87)을 포함하고, 상기 외통(9, 89) 중 적어도 하나가 배기가스용 정제 장치 유출구(20)를 구비하는 것인, 배기가스 정제 장치(3, 85);
   - 배기가스 순환 사이드를 포함하는 열교환기(5)로서, 상기 배기가스 순환 사이드는 배기가스용 교환기 유입구(25) 및 배기가스용 교환기 유출구(27)를 구비하고, 상기 열교환기(5)는 축방향으로 각각의 정제 장치(3, 85)의 기판(11, 87)의 축방향 단부 너머에 위치하는 것인, 열교환기(5);
   - 내부 부피를 한정하는 본체(29);
   - 본체(29)의 내부 부피 안에 배치되어 본체(29)에 대해 이동 가능한 플랩(31)을 포함하는 밸브(7)
   를 포함하고,
   - 상기 교환기 유입구(25) 및 상기 교환기 유출구(27)는 상기 내부 부피로 열려 있고;
   - 상기 본체(29)의 부피의 적어도 45%는 상기 적어도 하나의 정제 기판(11, 87)의 축방향 연장부에 위치하는 가상 공간(E) 내에 있고, 상기 가상 공간(E)은, 각각의 정제 장치(3, 85)에 대하여, 상기 정제 장치(3, 85)의 정제 기판(11, 87)의 중심축(X, X')에 대하여 동축인 원통을 포함하고, 상기 원통은 상기 중심축(X, X')에 수직인 평면에 대한 상기 정제 장치(3, 85)의 정제 기판(11, 87)의 정사영과 동일한 상기 중심축(X, X')에 수직인 단면을 가지며;
   - 상기 본체(29)는 정제 장치 유출구(20)와 유체 연통하는 적어도 하나의 제1 오리피스(39) 및 배기가스용 유출구를 형성하는 제2 오리피스(41)를 포함하고,
   - 상기 플랩(31)은 적어도, 상기 플랩(31)이 열교환기(5)를 통과하지 않는 제1 오리피스(39)로부터 제2 오리피스(41)까지의 배기가스용 직접 통로를 연통시키는 단락(short-circuit) 위치와, 상기 플랩(31)이 개구(61)를 막아 상기 직접 통로를 차단하는 열교환 위치 사이에서 이동 가능하고, 상기 배기가스 처리 디바이스(1)는 제1 오리피스(39)로부터 상기 개구(61)를 향해 배기가스용 순환 채널을 한정하는 흐름 가이드(65)를 포함하며,
   - 상기 개구(61)는 외주 가장자리에 의해 한정되고, 상기 흐름 가이드(65)는 배기가스가 순환 채널로부터 나가는 하류 개구(69)를 한정하는 하류 단부(67)를 가지며, 상기 하류 단부(67)는 간극(71)에 의해 상기 개구(61)의 외주 가장자리로부터 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 디바이스.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 오리피스(39) 및 교환기 유입구(25)는 각각의 평면에서 서로 30°내지 120°의 각도를 형성하면서 연장되는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 디바이스.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1 오리피스(39) 및 개구(61)는 각각의 평면에서 서로 30°내지 120°의 각도를 형성하면서 연장되는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 디바이스.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 하류 단부(67)는, 상기 개구(61)를 포함하는 평면에 투영한 경우에, 상기 개구(61)의 내부에 내접하고, 상기 투영은 상기 제1 오리피스(39)가 내접하는 평면에 대하여 평행한 방향을 따르되, 상기 제1 오리피스(39) 및 상기 개구(61) 양자 모두에 대하여 수직인 평면에 포함되는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 디바이스.
5. 차량의 배기가스 처리 디바이스(1)에 있어서,
   - 적어도 하나의 배기가스 정제 장치(3, 85)로서, 각각의 정제 장치(3, 85)는 외통(9, 89)과, 상기 외통(9, 89) 안에 수용되고 중심축(X, X')을 갖는 배기가스 정제 기판(11, 87)을 포함하고, 상기 외통(9, 89) 중 적어도 하나가 배기가스용 정제 장치 유출구(20)를 구비하는 것인, 배기가스 정제 장치(3, 85);
   - 배기가스 순환 사이드를 포함하는 열교환기(5)로서, 상기 배기가스 순환 사이드는 배기가스용 교환기 유입구(25) 및 배기가스용 교환기 유출구(27)를 구비하고, 상기 열교환기(5)는 축방향으로 각각의 정제 장치(3, 85)의 기판(11, 87)의 축방향 단부 너머에 위치하는 것인, 열교환기(5);
   - 내부 부피를 한정하는 본체(29);
   - 본체(29)의 내부 부피 안에 배치되어 본체(29)에 대해 이동 가능한 플랩(31)을 포함하는 밸브(7)
   를 포함하고,
   - 상기 교환기 유입구(25) 및 상기 교환기 유출구(27)는 상기 내부 부피로 열려 있고;
   - 상기 본체(29)의 부피의 적어도 45%는 상기 적어도 하나의 정제 기판(11, 87)의 축방향 연장부에 위치하는 가상 공간(E) 내에 있고, 상기 가상 공간(E)은, 각각의 정제 장치(3, 85)에 대하여, 상기 정제 장치(3, 85)의 정제 기판(11, 87)의 중심축(X, X')에 대하여 동축인 원통을 포함하고, 상기 원통은 상기 중심축(X, X')에 수직인 평면에 대한 상기 정제 장치(3, 85)의 정제 기판(11, 87)의 정사영과 동일한 상기 중심축(X, X')에 수직인 단면을 가지며;
   - 상기 본체(29)는 정제 장치 유출구(20)와 유체 연통하는 적어도 하나의 제1 오리피스(39) 및 배기가스용 유출구를 형성하는 제2 오리피스(41)를 포함하고,
   - 상기 플랩(31)은 적어도, 상기 플랩(31)이 열교환기(5)를 통과하지 않는 제1 오리피스(39)로부터 제2 오리피스(41)까지의 배기가스용 직접 통로를 연통시키는 단락 위치와, 상기 플랩(31)이 개구(61)를 막아 상기 직접 통로를 차단하는 열교환 위치 사이에서 이동 가능하고, 상기 배기가스 처리 디바이스(1)는 제1 오리피스(39)로부터 상기 개구(61)를 향해 배기가스용 순환 채널을 한정하는 흐름 가이드(65)를 포함하며,
   - 상기 흐름 가이드(65)는, 상기 제1 오리피스(39)로부터 상기 개구(61)를 향해 감소하는 통과 섹션을 갖는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 디바이스.
6. 제1항 또는 제5항에 있어서,
   상기 배기가스 처리 디바이스는 열교환기(5)를 통과하는 제1 오리피스(39)로부터 제2 오리피스(41)까지의 배기가스용 간접 통로를 구비하며, 상기 직접 통로 및 상기 간접 통로는 하나의 중심축(X)을 따라 중첩되는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 디바이스.
7. 제1항 또는 제5항에 있어서,
   제1 및 제2 오리피스(39, 41)는 각각의 평면에서 서로 30°내지 120°의 각도를 형성하면서 연장되는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 디바이스.
8. 제1항 또는 제5항에 있어서,
   상기 열교환기(5)의 부피의 적어도 30%는 가상 공간(E) 내에 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 디바이스.
9. 제1항 또는 제5항에 있어서,
   상기 열교환기(5)는 상기 본체(29)의 내부 부피 안에 수용되는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 디바이스.
10. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 열교환기(5)는 상기 본체(29)의 외부에 배치되고, 상기 본체(29)는 상기 교환기 유입구(25) 및 상기 교환기 유출구(27)와 유체 연통하는 제3 및 제4 오리피스(43, 45)를 갖는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 디바이스.
11. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 플랩(31)은 각각의 중심축(X)에 대하여 수직인 회전축의 주위에서 상기 본체(29)에 대해 이동 가능한 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 디바이스.
12. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 흐름 가이드(65)는 상기 본체(29)와 별체인 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 디바이스.
13. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 외통(9)은, 정제 장치 유출구(20)가 제공되는 바닥(21)에 의해 하류측에서 닫혀 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 디바이스.
14. 차량의 배기 라인으로서,
    - 제1항 또는 제5항에 따른 배기가스 처리 디바이스(1)가 삽입되는 주 라인(93);
    - 엔진(99)의 공기 흡입구(97)를 향하는 배기가스의 재순환 라인(95); 및
    - 상기 재순환 라인(95)과 유체 연통하는 보조 유출구(92)를 포함하는 열교환기(5)의 배기가스 순환 사이드
    를 포함하는 배기 라인.
15. 제1항 또는 제5항에 따른 배기가스 처리 디바이스의 제조 방법으로서,
    - 본체(29) 내부에서의 배기가스의 정압 또는 속도의 맵을 계산에 의해 작성하는 단계;
    - 상기 맵을 이용하여, 흐름 가이드(65)의 벽에 분포된 상이한 지점들에서 흐름 가이드(65)의 내측 정압과 흐름 가이드(65)의 외측 정압 사이의 차 또는 흐름 가이드(65)의 내측에서 배기가스의 접선 속도를 구하는 단계;
    - 상기 지점들에서의 압력 차 변화 간격 또는 상기 지점들에서의 접선 속도 변화 간격을 구하는 단계; 및
    - 상기 압력 차가 상기 압력 차 변화 간격의 하위 절반에 있거나, 또는 상기 접선 속도가 상기 접선 속도 변화 간격의 상위 절반에 있는 구역에서 상기 흐름 가이드(65)의 벽에 개공(83)을 제작하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리 디바이스의 제조 방법.
16. 삭제
17. 삭제

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