KR20050062580A

KR20050062580A - 배기가스 재순환 쿨러

Info

Publication number: KR20050062580A
Application number: KR1020057005625A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 스기하라; 마코토 쓰지타; 요지 야마시타; 나오토 미와; 준지 혼마
Original assignee: 히노 지도샤 가부시키가이샤; 산쿄 레디에이터 가부시키 가이샤
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2003-05-22
Publication date: 2005-06-23
Also published as: EP1548267B1; EP1548267A1; EP1548267A4; WO2004031565A9; WO2004031565A1; KR100971617B1; US7594536B2; US20060090880A1

Abstract

본 발명은 튜브(3)와 튜브(3)를 포위하는 셸(1)을 구비하고, 상기 셸(1)의 내부에 냉각수(9)를 급배하고 또한 상기 튜브(3) 내에 디젤엔진으로부터 배기가스(10)를 유도하여 상기 배기가스(10)와 상기 냉각수(9)를 열 교환하도록 한 EGR 쿨러로, 상기 셸(1) 내에서 발생하는 냉각수(9)의 고임을 해소하도록 냉각수(9)를 유도하는 바이패스 유로를 셸(1)의 내부에 구성한 것이다.

Description

배기가스 재순환 쿨러{EGR COOLER}

본 발명은 디젤엔진의 배기가스를 재순환하여 질소산화물의 발생을 저감시키는 EGR 장치에 부속되어 재순환용 배기가스를 냉각하는 EGR 쿨러에 관한 것이다.

종래부터 자동차 등의 엔진의 배기가스의 일부를 엔진으로 재순환하여 질소산화물의 발생을 저감시키는 EGR 장치가 알려져 있지만, 이러한 EGR 장치에서는 엔진으로 재순환하는 배기가스를 냉각하면, 상기 배기가스의 온도가 내려가고 또한 그 용적이 작아짐에 따라, 엔진의 출력을 그다지 저하시키지 않고 연소온도를 저하시켜 효과적으로 질소산화물의 발생을 저감시킬 수 있기 때문에, 엔진에 배기가스를 재순환하는 라인의 도중에, 배기가스를 냉각하는 EGR 쿨러를 장비한 것이 있으며, 예를 들면 일본공개특허공보 2001-74380호가 알려져 있다.

도 1 및 도 2는 상술한 EGR 쿨러의 제 1 예를 도시하는 단면도이고, 도면 중 1은 원통형으로 형성된 셸을 도시하고, 상기 셸(1)의 축심방향 양단에는 셸(1)의 단면을 폐색하도록 플레이트(2, 2)가 고착되어 있고, 상기 각 플레이트(2, 2)에는 다수의 튜브(3)의 양단이 관통상태로 고착되어 있고, 이들 다수의 튜브(3)는 셸(1)의 내부를 축심방향으로 연장되어 있다.

그리고, 셸(1)의 한쪽의 단부 근방에는 냉각수 입구(4)가 설치되고, 셸(1)의 다른쪽의 단부 근방에는 냉각수 출구(5)가 설치되어 있으며, 냉각수(9)가 냉각수 입구(4)로부터 셸(1)의 내부에 공급되어 튜브(3)의 외측을 흘러, 냉각수 출구(5)로부터 셸(1)의 외부로 배출되도록 되어 있다.

또한, 각 플레이트(2, 2)의 반 셸(1)측에는 주발형상으로 형성된 본넷(6, 6)이 상기 각 플레이트(2, 2)의 단면을 덮도록 고착되고, 한쪽의 본넷(6)의 중앙에는 가스 입구(7)가, 다른쪽의 본넷(6)의 중앙에는 가스 출구(8)가 각기 설치되어 있고, 엔진의 배기가스(10)가 가스 입구(7)로부터 한쪽의 본넷(6)의 내부로 들어가, 다수의 튜브(3)를 지나는 동안에 상기 튜브(3)의 외측을 흐르는 냉각수(9)와의 열 교환에 의해 냉각된 후에, 다른쪽의 본넷(6)의 내부로 배출되어 가스 출구(8)로부터 엔진으로 재순환하도록 되어 있다. 또한, 도 1에 있어서의 도면 중의 x도 셸(1)의 축심 연장선을 도시하고 있다.

그렇지만, 이러한 제 1 예의 EGR 쿨러에 있어서는 냉각수 입구(4)로부터 셸(1)의 내부에 공급된 냉각수(9)가 셸(1)의 내부 단면에 대하여 균등하게 냉각수 출구(5)를 향해서 흐르지 않는다고 하는 불량이 있기 때문에, 경로(11)로 도시하는 바와 같이, 셸(1) 내에서의 냉각수 입구(4) 및 냉각수 출구(5)에 대치하는 측의 코너부 근방에서 냉각수(9)가 고여 냉각수 정체부(12)가 발생하고, 냉각수 정체부(12) 부근에서 튜브(3)가 국부적으로 고온이 되어 열 변형을 일으킬 우려가 있었다.

그래서, 제 2 예의 EGR 쿨러가 구성되어 있고, 제 2 예의 EGR 쿨러는 도 3에 도시하는 바와 같이, 냉각수 입구(4)에 대하여 셸(1)의 직경방향에서 대치하는 위치로부터 냉각수 출구(5)까지 셸(1)의 외부에서 연장하는 바이패스 배관(14)을 구비하고 있고, 바이패스 배관(14)은 냉각수 입구(4)로부터 도입된 냉각수(9)의 일부를 뽑아내어, 냉각수 입구(4)에 대하여 직경방향에 대치하는 위치에서의 냉각수(9)의 고임을 해소하여 냉각수 정체부(12)의 발생을 방지하여, 튜브(3)가 국소적으로 고온이 되는 것을 억제하였다.

그렇지만, 제 2 예의 EGR 쿨러와 같이, 바이패스 배관(14)을 셸(1)의 외부에 설치하면, 셸(1)의 주변기기와 간섭하기 때문에, 차량에 대한 탑재성이 현저하게 저하된다고 하는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 상술한 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 냉각수 정체부의 발생을 방지하는 동시에 차량에 대한 탑재성을 향상시키는 EGR 쿨러를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

한편, 종래의 EGR 쿨러에는 제 3 예가 있으며, 예를 들면 일본공개특허공보 2000-213424호 공보가 알려져 있다.

도 4는 상기 EGR 쿨러의 제 3 예를 도시하는 단면도이며, 도면 중 31은 원통형으로 형성된 셸을 나타내고, 상기 셸(31)의 축심방향 양단에는 셸(31)의 단면을 폐색하도록 플레이트(32, 32)가 고착되어 있으며, 상기 각 플레이트(32, 32)에는 다수의 튜브(33)의 양단이 관통상태로 고착되어 있고, 이들 다수의 튜브(33)는 대략 구경(口徑)으로 셸(31)의 내부를 축심방향으로 연장되어 있다.

그리고, 셸(31)의 한쪽의 단부 근방에는 외부로부터 냉각수 입구관(34)이 설치되고, 셸(31)의 다른쪽의 단부 근방에는 외부로부터 냉각수 출구관(35)이 설치되어 있으며, 냉각수(39)가 냉각수 입구관(34)으로부터 셸(31)의 내부에 공급되어 튜브(33)의 외측을 흘러, 냉각수 출구관(35)으로부터 셸(31)의 외부에 배출되도록 되어 있다.

또한, 각 플레이트(32, 32)의 반 셸(31)측에는 주발형상으로 형성된 본넷(36, 36)이 상기 각 플레이트(32, 32)의 단면을 덮도록 고착되어, 한쪽의 본넷(36)의 중앙에는 배기가스 입구(37)가, 다른쪽의 본넷(36)의 중앙에는 배기가스 출구(38)가 각기 설치되어 있고, 엔진의 배기가스(40)가 배기가스 입구(37)로부터 한쪽의 본넷(36)의 내부에 들어가, 다수의 튜브(33)를 지나는 동안에 상기 튜브(33)의 외측을 흐르는 냉각수(39)와의 열 교환에 의해 냉각된 후에, 다른쪽의 본넷(36)의 내부로 배출되어 배기가스 출구(38)로부터 엔진으로 재순환하도록 되어 있다.

또한, 도면 중 41은 냉각수 입구관(34)에 대하여 셸(31)의 직경방향에 대치하는 위치에 설치한 바이패스 출구관을 나타내고, 상기 바이패스 출구관(41)으로부터 냉각수(39)의 일부를 뽑아냄으로써, 냉각수 입구관(34)에 대치하는 개소에 냉각수(39)의 고임이 발생하지 않도록 하고 있다.

여기에서, 튜브(33)의 배열은 도 5에 도시하는 바와 같이, 셸(31)에 대하여 외주측의 튜브(33)를 따라 배열하는 동시에 셸(31)의 축선(O)에 중심의 튜브(33a)를 배치하도록, 같은 구경의 복수의 튜브(33)를 일정한 간격(피치)으로 셸(31)의 축선(O)을 중심으로 한 동심의 다중 원주형으로 배열하고 있다.

그렇지만, 제 3 예의 EGR 쿨러와 같이, 복수의 튜브(33)를 일정한 셸(31)의 축선(O)을 중심으로 한 간격으로 다중 원주형으로 배열한 경우에도, 배기가스 입구(37)로부터 흐르는 고온의 배기가스(40)는 중앙측의 튜브(33)를 많이 흐르는 경향이 있기 때문에, 중심측의 튜브(33)가 외주측의 튜브(33)로부터 고온화하여 국부적인 열 변형이 생길 우려가 있는 동시에, 열 교환율이 나빠진다고 하는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 상술한 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 중심측의 튜브를 효율적으로 냉각하도록 배치할 수 있는 EGR 쿨러를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

도 1은 종래의 EGR 쿨러의 제 1 예를 도시하는 측방 단면도이다.

도 2는 도 1의 II-II 방향에서 본 단면도이다.

도 3은 종래의 EGR 쿨러의 제 2 예를 도시하는 측방 단면도이다.

도 4는 종래의 EGR 쿨러의 제 3 예를 도시하는 단면도이다.

도 5는 도 4의 V-V 방향에서 본 도면이다.

도 6은 본 발명을 실시하는 형태의 제 1 예를 도시하는 측방 단면도이다.

도 7은 도 6의 VII-VII 방향에서 본 단면도이다.

도 8은 본 발명을 실시하는 형태의 제 2 예를 도시하는 단면도이다.

도 9는 본 발명을 실시하는 형태의 제 3 예를 도시하는 단면도이다.

도 10은 본 발명을 실시하는 형태의 제 4 예를 도시하는 단면도이다.

도 11은 본 발명을 실시하는 형태의 제 5 예를 도시하는 단면도이다.

도 12는 본 발명을 실시하는 형태의 제 6 예를 도시하는 단면도이다.

도 13은 본 발명을 실시하는 형태의 제 7 예를 도시하는 개략 단면도이다.

도 14는 본 발명을 실시하는 형태의 제 8 예를 도시하는 개략 단면도이다.

도 15는 본 발명을 실시하는 형태의 제 9 예를 도시하는 개략 단면도이다.

본 발명의 EGR 쿨러는 튜브와 상기 튜브를 포위하는 셸을 구비하고, 상기 셸의 내부에 냉각수를 급배하고 또한 상기 튜브 내에 디젤엔진으로부터 배기가스를 유도하여 상기 배기가스와 상기 냉각수를 열 교환하도록 한 EGR 쿨러로, 상기 셸 내에 발생하는 냉각수의 고임을 해소하도록 냉각수를 유도하는 바이패스 유로를 셸의 내부에 구성한 것이다. 또, 바이패스 유로를 바이패스 배관에 의해 구성하여도 좋다. 또한, 바이패스 유로를 튜브의 개수를 저감하여 형성되는 셸의 내부공간에서 구성하여도 좋다. 또, 바이패스 유로를 셸의 둘레면을 만곡하여 구성하여도 좋다. 또, 바이패스 유로의 바이패스 출구를 냉각수 출구의 내부에 배치하여도 좋다.

이와 같이 하면, 셸 내에서 발생하는 냉각수의 고임을 해소하도록, 바이패스 유로에 의해 냉각수를 유도하기 때문에, 냉각수 정체부의 발생을 방지하여 튜브의 국소적인 고온화를 억제할 수 있는 동시에, 바이패스 유로를 셸의 내부에 구성하였기 때문에, 셸의 주변기기와의 간섭을 없애고, 차량에 대한 탑재성을 향상시킬 수 있다. 또, 바이패스 유로를 바이패스 배관에 의해 구성하면, 냉각수를 정확하게 유도하기 때문에, 냉각수 정체부의 발생을 방지하여 튜브의 국소적인 고온화를 확실하게 억제할 수 있다. 또한, 바이패스 유로를 튜브의 개수를 저감하여 형성되는 셸의 내부공간에서 구성하면, 바이패스 유로를 간단하게 형성하기 때문에, 냉각수 정체부의 발생을 용이하게 방지하여 튜브의 국소적인 고온화를 확실하게 억제할 수 있다. 또, 바이패스 유로를 셸의 둘레면을 만곡하여 구성하면, 간단한 구성으로 셸의 주변기기와의 간섭을 대폭으로 저감하기 때문에, 차량에 대한 탑재성을 용이하게 향상시킬 수 있다. 또, 바이패스 유로의 바이패스 출구를 냉각수 출구의 내부에 배치하면, 바이패스 유로 내의 냉각수를 냉각수 출구의 부압으로 흡인하기 때문에, 냉각수를 한층 더 정확하게 유도하여, 냉각수 정체부의 발생을 방지하여 튜브의 국소적인 고온화를 더욱 확실하게 억제할 수 있다.

본 발명의 EGR 쿨러는 튜브와 상기 튜브를 포위하는 셸을 구비하고, 상기 셸의 내부에 냉각수를 급배하고 또한 상기 튜브안에 디젤엔진으로부터 배기가스를 유도하여 상기 배기가스와 상기 냉각수를 열 교환하도록 한 EGR 쿨러로, 각 튜브를 셸의 축선을 중심으로 한 동심의 다중 원주형으로 배열하고, 또한 원주형으로 배열되는 튜브간 피치를 외측의 원주형 위치로부터 내측의 원주형 위치를 향함에 따라서 서서히 커지도록 형성한 것이다.

이와 같이 하면, 원주형으로 배열되는 튜브간 피치를 외측의 원주형 위치로부터 내측의 원주형 위치를 향함에 따라서 서서히 커지도록 형성하기 때문에, 냉각수를 셸의 내부에 공급하였을 때는 중앙측의 튜브 주위에 냉각수를 많이 흘려 중앙측의 튜브를 효율적으로 냉각하여, 결과적으로, 고온의 배기가스가 중앙측의 튜브를 많이 흐르는 경향이 있어도 국부적인 열 변형을 방지할 수 있는 동시에, 열 교환율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 EGR 쿨러는 튜브와 상기 튜브를 포위하는 셸을 구비하고, 상기 셸의 내부에 냉각수를 급배하고 또한 상기 튜브 내에 디젤엔진으로부터 배기가스를 유도하여 상기 배기가스와 상기 냉각수를 열 교환하도록 한 EGR 쿨러로, 각 튜브를 셸의 축선을 중심으로 한 동심의 다중 원주형으로 배열하고, 또한 다중으로 배치되는 원주간 피치를 셸의 직경방향 외측으로부터 중심을 향함에 따라서 서서히 커지도록 형성한 것이다.

이와 같이 하면, 다중으로 배치되는 원주간 피치를 셸의 직경방향 외측으로부터 중심을 향함에 따라서 서서히 커지도록 형성하기 때문에, 냉각수를 셸의 내부에 공급하였을 때에는 중앙측의 튜브 주위에 냉각수를 많이 흘려 중앙측의 튜브를 효율적으로 냉각하여, 결과적으로, 고온의 배기가스가 중앙측의 튜브를 많이 흐르는 경향이 있어도 국부적인 열 변형을 방지할 수 있는 동시에, 열 교환율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 EGR 쿨러는 튜브와 상기 튜브를 포위하는 셸을 구비하고, 상기 셸의 내부에 냉각수를 급배하고 또한 상기 튜브 내에 디젤엔진으로부터 배기가스를 유도하여 상기 배기가스와 상기 냉각수를 열 교환하도록 한 EGR 쿨러로, 각 튜브를 셸의 축선을 중심으로 한 동심의 다중 원주형으로 배열하고, 또한 원주형으로 배열되는 튜브간 피치를 외측의 원주형 위치로부터 내측의 원주형 위치를 향함에 따라서 서서히 커지도록 형성하는 동시에, 다중으로 배치되는 원주간 피치를 셸의 직경방향 외측으로부터 중심을 향함에 따라서 서서히 커지도록 형성한 것이다.

이와 같이 하면, 중앙측의 튜브간 피치를 외측의 원주형 위치로부터 내측의 원주형 위치를 향함에 따라서 서서히 커지도록 형성하는 동시에, 원주간 피치를 셸의 직경방향 외측으로부터 중심을 향함에 따라서 서서히 커지도록 형성하기 때문에, 냉각수를 셸의 내부에 공급하였을 때에는 중앙측의 튜브 주위에 냉각수를 많이 흘려 중앙측의 튜브를 효율적으로 냉각하여, 결과적으로, 고온의 배기가스가 중앙측의 튜브를 많이 흐르는 경향이 있어도 국부적인 열 변형을 확실하게 방지할 수 있는 동시에, 열 교환율을 한층 더 향상시킬 수 있다.

또, 셸의 축심에 중심의 튜브를 배치하고, 또한 가장 내측의 원주형 위치와 중심의 튜브와의 원주간 피치를 가장 크게 형성하여도 좋다. 이와 같이 하면, 가장 배기가스가 흐르는 중심의 튜브에 대응하여 중앙측의 원주간 피치를 크게 형성하기 때문에, 냉각수를 셸의 내부에 공급하였을 때에는 중심의 튜브 주위에 냉각수를 많이 흘려 중심의 튜브를 효율적으로 냉각하여, 결과적으로, 고온의 배기가스가 중심의 튜브를 많이 흐르는 경향이 있어도 국부적인 열 변형을 확실하게 또한 용이하게 방지할 수 있는 동시에, 열 교환율을 한층 더 향상시킬 수 있다.

도 6, 도 7은 본 발명이 실시하는 형태의 제 1 예를 도시하는 것으로, 도 1 내지 도 3과 동일부분에 관해서는 동일한 부호를 붙이고 있다.

제 1 예의 EGR 쿨러는 셸(1)의 내부에 배치되는 튜브(3)의 개수를 저감하여, 셸(1)의 내부 상측에, 셸(1)의 내측면(1a)과 플레이트(2, 2)와 튜브(3)로 둘러싸이는 소정의 내부공간(15)을 형성하고, 소정의 내부공간(15)에 냉각수(9)의 바이패스 유로를 형성하도록, 하나의 배관으로 이루어진다. 바이패스 배관(16)을 셸(1)의 축심방향을 따라 셸(1)의 내측면(1a)에 용접, 납땜 등 그 밖의 고정방법으로 고정하고 있다.

바이패스 배관(16)은 냉각수 입구(4)에 대하여 셸(1)의 직경방향에서 대치하는 위치에 바이패스 입구(16a)를 형성하는 동시에, 셸(1)의 축심방향에 따른 바이패스 본체(16b)로부터 굴곡부(16c)를 통해서 냉각수 출구(5)의 내부까지 연장하여, 냉각수 출구(5)의 중도 위치에 바이패스 출구(16d)를 형성하고 있다. 여기에서, 바이패스 배관(16)의 유로 단면적은 흐름 해석 및 실기시험 등에 의해 냉각수 전체 수량의 5 내지 15%가 바람직하고, 바이패스 입구(16a)는 아래쪽을 향해서 입구 면적이 넓어지도록 비스듬하게 형성되어 있다.

이하, 본 발명의 EGR 쿨러를 실시하는 형태의 제 1 예의 작용을 설명한다.

배기가스(10)와의 열 교환을 할 수 있도록 냉각수 입구(4)로부터 셸(1)의 내부에 냉각수(9)를 공급하였을 때에는 냉각수(9)가 냉각수 입구(4)로부터 셸(1)의 내부를 흐름으로써, 튜브(3)를 통해서 배기가스(10)와 열 교환을 하여 냉각수 출구(5)로부터 배출되어 있고, 동시에, 냉각수 출구(5)의 부압으로 냉각수(9)가 바이패스 배관(16)에 흡인됨으로써, 냉각수(9)의 일부가 냉각수 입구(4)에 대하여 직경방향에 대치하는 방향으로 흐른다.

이와 같이, 제 1 예에 의하면, 셸(1) 내에서 발생하는 냉각수(9)의 고임을 해소하도록, 바이패스 유로에 의해, 냉각수(9)를, 냉각수 입구(4)에 대하여 직경방향에 대치하는 방향으로 유도하기 때문에, 냉각수 정체부의 발생을 방지할 수 있다. 또, 셸(1)의 외주에 존재한 부재를 배제하도록, 바이패스 유로를 셸(1)의 내부에 구성하였기 때문에, 셸(1)의 주변기기와의 간섭을 없애고, 차량에 대한 탑재성을 향상시킬 수 있다.

바이패스 유로를 바이패스 배관(16)에 의해 구성하면, 냉각수(9)를 정확하게 유도하기 때문에, 냉각수 정체부의 발생을 확실하게 방지할 수 있다. 또, 바이패스 유로의 바이패스 출구(16d)를 냉각수 출구(5)의 내부에 배치하면, 바이패스 유로 내의 냉각수(9)를 냉각수 출구(5)의 부압으로 흡인하기 때문에, 냉각수(9)를 한층 적절하게 유도하여, 냉각수 정체부의 발생을 더욱 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 바이패스 배관(16)의 유로 단면적을 냉각수 전체 수량의 5 내지 15%로 하면, 냉각수 정체부의 해소와 열 교환의 효율을 밸런스 좋게 할 수 있다. 여기에서, 바이패스 배관(16)의 유로 단면적을 냉각수 전체 수량의 5%보다 작게 한 경우에는 냉각수 정체부를 적절하게 해소할 수 없다. 한편, 바이패스 배관(16)의 유로 단면적을 냉각수 전체 수량의 15%보다 크게 한 경우에는 열 교환의 효율이 저하되어 적절하게 사용할 수 없다.

도 8은 본 발명이 실시하는 형태의 제 2 예를 도시하는 것이고, 도 9는 본 발명이 실시하는 형태의 제 3 예를 도시하는 것이며, 각기, 도 1 내지 도 3과 동일부분에 관해서는 동일한 부호를 붙이고 있다.

제 2 예의 EGR 쿨러는 셸(1)의 내부에 배치되는 튜브(3)의 개수를 저감하여, 셸(1)의 내부 상측에, 셸(1)의 내측면(1a)과 플레이트(2, 2)와 튜브(3)로 둘러싸이는 소정의 내부공간(15)을 형성하고, 소정의 내부공간(15)에 냉각수(9)의 바이패스 유로를 형성하도록, 만곡한 바이패스 부재(17)를 셸(1)의 내측면(1a)에 용접, 납땜 등 그 밖의 고정방법으로 고정하여, 셸(1)의 축심방향에 따른 바이패스 배관(19)을 구성하고 있다. 여기에서, 제 2 예의 바이패스 부재(17)는 셸(1)의 축선방향을 따라 홈형으로 형성되는 동시에, 수직 단면 형상이 V자부(17a)를 구비한 형상으로 위쪽 단부에 셸(1)의 내측면(1a)에 접하는 용접, 납땜 등의 고정부(17b)를 형성하고 있다.

한편, 제 3 예의 EGR 쿨러는 제 2 예와 대략 마찬가지로, 셸(1)의 내부에 배치되는 튜브(3)의 개수를 저감하여, 셸(1)의 내부 상측에, 셸(1)의 내측면(1a)과 플레이트(2, 2)와 튜브(3)로 둘러싸이는 소정의 내부공간(15)을 형성하고, 소정의 내부공간(15)에 냉각수(9)의 바이패스 유로를 형성하도록, 만곡한 바이패스 부재(18)를 셸(1)의 내측면(1a)에 용접, 납땜 등 그 밖의 고정방법으로 고정하여, 셸(1)의 축심방향에 따른 바이패스 배관(20)을 구성하고 있다. 여기에서, 제 3 예의 바이패스 부재(18)는 셸(1)의 축선방향을 따라 홈형으로 형성되는 동시에, 수직 단면 형상이 저면(18a)과 양측면(18b)을 구비한 형상으로 양측면의 위쪽 단부에 셸(1)의 내측면(1a)에 접하는 용접, 납땜 등의 고정부(18c)를 형성하고 있다.

또, 제 2 예 및 제 3 예의 바이패스 배관(19, 20)은 제 1 예와 대략 마찬가지로, 냉각수 입구(4)에 대하여 셸(1)의 직경방향에서 대치하는 위치에 바이패스 입구를 형성하는 동시에, 셸(1)의 축심방향에 따른 바이패스 본체로부터 굴곡부를 통해서 냉각수 출구(5)의 내부까지 연장하여, 냉각수 출구(5)의 중도 위치에 바이패스 출구를 형성하고 있다. 여기에서, 바이패스 배관(19, 20)의 유로 단면적은 제 1 예와 대략 마찬가지로, 흐름 해석 및 실기시험 등에 의해 냉각수 전체 수량의 5 내지 15%가 바람직하다.

이하, 본 발명의 EGR 쿨러를 실시하는 형태의 제 2 예 및 제 3 예의 작용을 설명한다.

이와 같이, 제 2 예 및 제 3 예에 의하면, 바이패스 배관(19, 20)을 형성하는 부재의 양을 저감하기 때문에, 바이패스 배관(19, 20)을 저가로 형성할 수 있다. 또, 제 2 예 및 제 3 예에 의하면 제 1 예와 대략 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.

도 10은 본 발명이 실시하는 형태의 제 4 예를 도시하는 것으로, 도 1 내지 도 3과 동일부분에 관해서는 동일한 부호를 붙이고 있다.

제 4 예의 EGR 쿨러는 셸(1)의 내부에 배치되는 튜브(3)의 개수를 저감하여, 셸(1)의 내부 상측에, 셸(1)의 내측면(1a)과 플레이트(2, 2)와 튜브(3)로 둘러싸이는 소정의 내부공간(15)을 형성하고, 소정의 내부공간(15)을 냉각수(9)의 바이패스 유로로서 구성하고 있다. 여기에서, 바이패스 유로의 유로 단면적은 제 1 예와 대략 마찬가지로, 흐름 해석 및 실기시험 등에 의해 냉각수 전체 수량의 5 내지 15%가 바람직하다.

이하, 본 발명의 EGR 쿨러를 실시하는 형태의 제 4 예의 작용을 설명한다.

제 4 예에 개시하는 바와 같이, 바이패스 유로를 튜브(3)의 개수를 저감하여 형성되는 셸(1)의 내부공간(15)으로 구성하면, 바이패스 유로를 간단하게 형성하기 때문에, 냉각수 정체부의 발생을 용이하게 방지하여 튜브(3)의 국소적인 고온화를 확실하게 억제할 수 있다. 또, 바이패스 유로를 형성하는 부재의 양을 불필요로 하기 때문에, 바이패스 유로를 한층 더 저가로 형성할 수 있다. 또한, 제 4 예에 의하면 제 1 예와 대략 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.

도 11은 본 발명이 실시하는 형태의 제 5 예를 도시하는 것이고, 도 12는 본 발명이 실시하는 형태의 제 6 예를 도시하는 것으로, 각각, 도 1 내지 도 3과 동일부분에 관해서는 동일한 부호를 붙이고 있다.

제 5 예의 EGR 쿨러는 셸(1)의 상측의 둘레면(1b)을 셸(1)의 축심방향을 따라 위쪽으로 만곡함으로써 셸(1)의 내부공간(15)을 확대하는 동시에, 셸(1)의 내부에 배치되는 튜브(3)의 개수를 저감하고, 셸(1)의 내부 상측에, 셸(1)의 내측면(1a)과 플레이트(2, 2)와 튜브(3)로 둘러싸이는 소정의 내부공간(15)을 형성하고, 소정의 내부공간(15)을 냉각수(9)의 바이패스 유로로서 구성하고 있다. 여기에서, 바이패스 유로의 유로 단면적은 제 1 예와 대략 마찬가지로, 흐름 해석 및 실기시험 등에 의해 냉각수 전체 수량의 5 내지 15%가 바람직하다.

한편, 제 6 예의 EGR 쿨러는 제 5 예에서 형성된 소정의 내부공간(15)에 바이패스 유로를 형성하도록, 만곡한 바이패스 부재(21)를 셸(1)의 내측면(1a)에 용접, 납땜 등 그 밖의 고정방법으로 고정하여, 셸(1)의 축심방향에 따른 바이패스 배관(22)을 구성하고 있다. 여기에서, 제 6 예의 바이패스 부재(21)는 제 2 예의 바이패스 부재(17)와 대략 마찬가지로, 셸(1)의 축선방향을 따라 홈형으로 형성되는 동시에, 수직 단면 형상이 V자부(21a)를 구비한 형상으로 위쪽 단부에 셸(1)의 내측면(1a)에 접하는 용접, 납땜 등의 고정부(21b)를 형성하고 있다. 또, 제 6 예의 바이패스 배관(22)은 제 1 예와 대략 마찬가지로, 냉각수 입구(4)에 대하여 셸(1)의 직경방향에서 대치하는 위치에 바이패스 입구를 형성하는 동시에, 셸(1)의 축심방향에 따른 바이패스 본체로부터 굴곡부를 통해서 냉각수 출구(5)의 내부까지 연장하여, 냉각수 출구(5)의 중도 위치에 바이패스 출구를 형성하고 있다. 여기에서, 바이패스 배관(22)의 유로 단면적은 제 1 예와 대략 마찬가지로, 흐름 해석 및 실기시험 등에 의해 냉각수 전체 수량의 5 내지 15%가 바람직하다.

이하, 본 발명의 EGR 쿨러를 실시하는 형태의 제 5 예 및 제 6 예의 작용을 설명한다.

이와 같이, 제 5 예 및 제 6 예에 도시하는 바와 같이, 바이패스 유로를 셸(1)의 둘레면(1b)을 만곡하여 구성하면, 간단한 구성으로 셸(1)의 주변기기와의 간섭을 대폭으로 저감하기 때문에, 차량에 대한 탑재성을 용이하게 향상시킬 수 있다. 또, 제 5 예 및 제 6 예에 의하면 제 1 예와 대략 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 EGR 쿨러는 상술한 형태예에만 한정되는 것은 아니고, 저감하는 파이프의 수는 몇개이어도 좋고, 바이패스 유로의 형상은 소정의 유로 단면성을 구비하면 특별히 한정되는 것은 아니며, 그 외에, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러가지 변경을 가할 수 있는 것은 물론이다.

도 13은 본 발명을 실시하는 형태의 제 7 예를 도시하는 것이다.

본 형태의 제 7 예에 있어서, 튜브(33)의 배열은 셸(31)에 대하여 외주측의 튜브(33)를 따라 배열하는 동시에 셸(31)의 축선(O)에 중심의 튜브(33a)를 배치하도록, 같은 구경의 복수의 튜브(33)를 셸(31)의 축선(O)을 중심으로 한 동심의 다중 원주형으로 배열하고, 또한 원주형으로 배열되는 튜브간 피치(a, b, c)를 외측의 원주형 위치로부터 내측의 원주형 위치를 향함에 따라서 서서히 커지도록 형성하고 있다.

여기에서, 복수의 튜브(33)를 중심의 튜브(33a)의 주위에 3중 원주형으로 배열한 경우로 구체적으로 설명하면, 도 13에 도시하는 바와 같이, 외측에서 원주형으로 배열되는 제 1 튜브간 피치(a)와 외측으로부터 2번째로부터 원주형으로 배열되는 제 2 튜브간 피치(b)와 외측으로부터 3번째에 원주형으로 배열되는 제 3 튜브간 피치(c)는 제 1 튜브간 피치(a)로부터 제 2 튜브간 피치(b), 제 3 튜브간 피치(c)의 순차로 커지도록 형성되어 있다(a<b<c). 또, 튜브간 피치(a, b, c)는 원주형으로 배열되는 복수의 튜브(33)에 있어서, 인접하는 튜브 축심간의 거리를 뜻하고 있다.

이와 같이 제 7 예에 의하면, 원주형으로 배열되는 피치(a, b, c)를 외측의 원주형 위치로부터 내측의 원주형 위치를 향함에 따라서 서서히 커지도록 형성하기 때문에, 냉각수를 셸(31)의 내부에 공급하였을 때에는 중앙측의 튜브(33, 33a) 주위에 냉각수를 많이 흘려 중앙측의 튜브(33, 33a)를 효율적으로 냉각하여, 결과적으로, 고온의 배기가스가 중앙측의 튜브(33, 33a)를 많이 흐르는 경향이 있어도 국부적인 열 변형을 방지할 수 있는 동시에, 열 교환율을 향상시킬 수 있다.

도 14는 본 발명을 실시하는 형태의 제 8 예를 도시하는 것이다.

본 형태의 제 8 예에 있어서, 튜브(33)의 배열은 셸(31)에 대하여 외주측의 튜브(33)를 따라 배열하는 동시에 셸(31)의 축선(O)에 중심의 튜브(33a)를 배치하도록, 같은 구경의 복수의 튜브(33)를 셸(31)의 축선(O)을 중심으로 한 동심의 다중 원주형으로 배열하고, 또한 다중으로 배치되는 원주간 피치(a', b', c')를 셸(31)의 직경방향 외측으로부터 중심을 향함에 따라서 서서히 커지도록 형성하고 있다.

여기에서, 복수의 튜브(33)를 중심의 튜브(33a)의 주위에 3중 원주형으로 배열한 경우로 구체적으로 설명하면, 도 14에 도시하는 바와 같이, 외측의 튜브(33)의 원주형 위치와 외측으로부터 2번째의 튜브(33)의 원주형 위치의 사이에서 형성되는 제 1 원주간 피치(a')와, 외측으로부터 2번째의 튜브(33)의 원주형 위치와 외측으로부터 3번째의 튜브(33)의 원주형 위치의 사이에서 형성되는 제 2 원주간 피치(b')와, 외측으로부터 3번째의 튜브(33)의 원주형 위치와 중심의 튜브(33a)의 사이에서 형성되는 제 3 원주간 피치(c')는 제 1 원주간 피치(a')로부터 제 2 원주간 피치(b'), 제 3 원주간 피치(c')의 순차로 커지도록 형성되어 있다(a'<b'<c'). 또, 원주간 피치(a', b', c')는 셸(31)의 직경방향을 향해서 인접하는 튜브 축심간의 거리를 뜻하고 있다.

이와 같이 제 8 예에 의하면, 다중으로 배치되는 원주간 피치(a', b', c')를 셸(31)의 직경방향 외측으로부터 중심을 향함에 따라서 서서히 커지도록 형성하기 때문에, 냉각수를 셸(31)의 내부에 공급하였을 때에는 중앙측의 튜브(33, 33a) 주위에 냉각수를 많이 흘려 중앙측의 튜브(33, 33a)를 효율적으로 냉각하여, 결과적으로, 고온의 배기가스가 중앙측의 튜브(33, 33a)를 많이 흐르는 경향이 있어도 국부적인 열 변형을 방지할 수 있는 동시에, 열 교환율을 향상시킬 수 있다.

또, 셸(31)의 축심에 중심의 튜브(33a)를 배치하고, 또한 가장 내측의 원주형 위치와 중심의 튜브(33a)와의 원주간 피치(c')를 가장 크게 형성하면, 가장 배기가스가 흐르는 중심의 튜브(33a)에 대응하여 중앙측의 원주간 피치(c')를 크게 하기 때문에, 냉각수를 셸(31)의 내부에 공급하였을 때에는 중심의 튜브(33a) 주위에 냉각수를 많이 흘려 중심의 튜브(33a)를 효율적으로 냉각하고, 결과적으로, 고온의 배기가스가 중심의 튜브(33a)를 많이 흐르는 경향이 있어도 국부적인 열 변형을 확실하게 또한 용이하게 방지할 수 있는 동시에, 열 교환율을 한층 더 향상시킬 수 있다.

도 15는 본 발명을 실시하는 형태의 제 9 예를 도시하는 것이다.

본 형태의 제 3 예에 있어서, 튜브(33)의 배열은 셸(31)에 대하여 외주측의 튜브(33)를 따라 배열하는 동시에 셸(31)의 축선(O)에 중심의 튜브(33a)를 배치하도록, 같은 구경의 복수의 튜브(33)를 셸(31)의 축선(O)을 중심으로 한 동심의 다중 원주형으로 배열하고, 또한 원주형으로 배열되는 튜브간 피치(a, b, c)를 외측의 원주형 위치로부터 내측의 원주형 위치를 향함에 따라서 서서히 커지도록 형성하는 동시에, 다중으로 배치되는 원주간 피치(a', b', c')를 셸(31)의 직경방향 외측으로부터 중심을 향함에 따라서 서서히 커지도록 형성하고 있다.

여기에서, 복수의 튜브(33)를 중심의 튜브(33a)의 주위에 3중 원주형으로 배열한 경우로 구체적으로 설명하면, 도 15에 도시하는 바와 같이, 외측으로부터 원주형으로 배열되는 제 1 튜브간 피치(a)와 외측으로부터 2번째에 원주형으로 배열되는 제 2 튜브간 피치(b)와 외측으로부터 3번째에 원주형으로 배열되는 제 3 튜브간 피치(c)는 제 1 튜브간 피치(a)로부터 제 2 튜브간 피치(b), 제 3 튜브간 피치(c)의 순차로 커지도록 형성되어 있다(a<b<c). 또, 외측의 튜브(33)의 원주형 위치와 외측으로부터 2번째의 튜브(33)의 원주형 위치의 사이에서 형성되는 제 1 원주간 피치(a')와, 외측으로부터 2번째의 튜브(33)의 원주형 위치와 외측으로부터 3번째의 튜브(33)의 원주형 위치의 사이에서 형성되는 제 2 원주간 피치(b')와, 외측으로부터 3번째의 튜브(33)의 원주형 위치와 중심의 튜브(33a)의 사이에서 형성되는 제 3 원주간 피치(c')는 제 1 원주간 피치(a')로부터 제 2 원주간 피치(b'), 제 3 원주간 피치(c')의 순차로 커지도록 형성되어 있다(a'<b'<c'). 또, 튜브간 피치(a, b, c)는 제 1 예와 대략 마찬가지로, 원주형으로 배열되는 복수의 튜브(33)에 있어서, 인접하는 튜브 축심간의 거리를 의미하여, 원주간 피치(a', b', c')는 제 2 예와 대략 마찬가지로, 셸(31)의 직경방향을 향해서 인접하는 튜브 축심간의 거리를 뜻하고 있다.

이와 같이 제 3 예에 의하면, 중앙측의 튜브간 피치(a, b, c)를 외측의 원주형 위치로부터 내측의 원주형 위치를 향함에 따라서 서서히 커지도록 형성하는 동시에, 원주간 피치(a', b', c')를 셸(31)의 직경방향 외측으로부터 중심을 향함에 따라서 서서히 커지도록 형성하기 때문에, 냉각수를 셸(31)의 내부에 공급하였을 때에는 중심의 튜브(33a) 주위에 냉각수를 많이 흘려 중심의 튜브(33a)를 효율적으로 냉각하여, 결과적으로, 고온의 배기가스가 중심의 튜브(33a)를 많이 흐르는 경향이 있어도 국부적인 열 변형을 확실하게 방지할 수 있는 동시에, 열 교환율을 한층 더 향상시킬 수 있다.

또, 셸(31)의 축심에 중심의 튜브(33a)를 배치하고, 또한 가장 내측의 원주형 위치와 중심의 튜브(33a)와의 원주간 피치(c')를 가장 크게 형성하면, 제 2 예와 대략 마찬가지로, 가장 배기가스가 흐르는 중심의 튜브(33a)에 대응하여 중앙측의 원주간 피치(c')를 크게 하기 때문에, 냉각수를 셸(31)의 내부에 공급하였을 때에는 중앙측의 튜브(33, 33a) 주위에 냉각수를 많이 흘려 중앙측의 튜브(33, 33a)를 효율적으로 냉각하고, 결과적으로, 고온의 배기가스가 중앙측의 튜브(33, 33a)를 많이 흐르는 경향이 있어도 국부적인 열 변형을 확실하게 또한 용이하게 방지할 수 있는 동시에, 열 교환율을 한층 더 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 EGR 쿨러는 상술한 형태예에만 한정되는 것은 아니고, 다중 원주형으로 배열되는 튜브는 3중 이상의 수 또는 2중이어도 좋고, 기타, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러가지 변경을 가할 수 있는 것은 물론이다.

이상과 같이, 본 발명에 이러한 EGR 쿨러는 디젤엔진의 배기가스를 재순환하여 질소산화물의 발생을 저감시키는 EGR 장치에 부속되어 재순환용 배기가스를 냉각하는 것으로서, 냉각수 정체부의 발생을 방지하고, 차량에 대한 탑재성을 향상시키는 데 적합하다. 또, 중심측의 튜브를 효율적으로 냉각하는 데 적합하다.

Claims

튜브(3)와 상기 튜브(3)를 포위하는 셸(1)을 구비하고, 상기 셸(1)의 내부에 냉각수(9)를 급배하고 또한 상기 튜브(3) 안에 디젤엔진으로부터 배기가스(10)를 유도하여 상기 배기가스(10)와 냉각수(9)를 열 교환하도록 한 EGR 쿨러에 있어서,

상기 셸(1) 내에 발생하는 냉각수(9)의 고임을 해소하도록 냉각수(9)를 유도하는 바이패스 유로를 셸(1)의 내부에 구성한 것을 특징으로 하는 EGR 쿨러.
제 1 항에 있어서, 상기 바이패스 유로를 바이패스 배관(16, 19, 20, 22)으로 구성한 EGR 쿨러.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 바이패스 유로를 튜브(3)의 개수를 저감하여 형성된 셸의 내부공간에 구성한 EGR 쿨러.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바이패스 유로를 셸(1)의 둘레면을 만곡하여 구성한 EGR 쿨러.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바이패스 유로의 바이패스 출구(16d)를 냉각수 출구(5)의 내부에 배치한 EGR 쿨러.
제 4 항에 있어서, 상기 바이패스 유로의 바이패스 출구(16d)를 냉각수 출구(5)의 내부에 배치한 EGR 쿨러.
튜브(33)와 상기 튜브(33)를 포위하는 셸(31)을 구비하고, 상기 셸(31)의 내부에 냉각수(39)를 급배하고 또한 상기 튜브(33) 내에 디젤엔진으로부터 배기가스(40)를 유도하여 상기 배기가스(40)와 냉각수(39)를 열 교환하도록 한 EGR 쿨러에 있어서,

상기 각각의 튜브(33)를 셸(31)의 축선을 중심으로 한 동심의 다중 원주형으로 배열하고, 또한 원주형으로 배열되는 튜브간 피치(a, b, c)를 외측의 원주형 위치로부터 내측의 원주형 위치를 향함에 따라서 서서히 커지도록 형성한 것을 특징으로 하는 EGR 쿨러.
튜브(33)와 상기 튜브(33)를 포위하는 셸(31)을 구비하고, 상기 셸(31)의 내부에 냉각수(39)를 급배하고 또한 상기 튜브(33) 내에 디젤엔진으로부터 배기가스(40)를 유도하여 상기 배기가스(40)와 냉각수(39)를 열 교환하도록 한 EGR 쿨러에 있어서,

상기 각각의 튜브(33)를 셸(31)의 축선을 중심으로 한 동심의 다중 원주형으로 배열하고, 또한 다중으로 배치되는 원주간 피치(a', b', c')를 셸(31)의 직경방향 외측으로부터 중심을 향함에 따라서 서서히 커지도록 형성한 것을 특징으로 하는 EGR 쿨러.
튜브(33)와 상기 튜브(33)를 포위하는 셸(31)을 구비하고, 상기 셸(31)의 내부에 냉각수(39)를 급배하고 또한 상기 튜브(33) 내에 디젤엔진으로부터 배기가스(40)를 유도하여 상기 배기가스(40)와 상기 냉각수(39)를 열 교환하도록 한 EGR 쿨러에 있어서,

상기 각각의 튜브(33)를 셸(31)의 축선을 중심으로 한 동심의 다중 원주형으로 배열하고, 또한 원주형으로 배열되는 튜브간 피치(a, b, c)를 외측의 원주형 위치로부터 내측의 원주형 위치를 향함에 따라서 서서히 커지도록 형성하는 동시에, 다중으로 배치되는 원주간 피치(a', b', c')를 셸(31)의 직경방향 외측으로부터 중심을 향함에 따라서 서서히 커지도록 형성한 것을 특징으로 하는 EGR 쿨러.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 셸(31)의 축심에 중심의 튜브(33)를 배치하고, 또한 가장 내측의 원주형 위치와 중심의 튜브(33)의 원주간 피치를 가장 크게 형성한 EGR 쿨러.