KR20130133045A - 자동차의 열전 발생기를 위한 열교환기를 갖춘 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유체(5)를 위한 유입구(3)와 유출구(4)를 갖춘 적어도 하나의 하우징(2), 축 방향(7)의 내부 튜브(6), 및 다수의 열교환기 튜브(12)를 구비한 열교환기(1)를 갖춘 장치에 관한 것으로, 상기 내부 튜브(6)는 제1단부면(8), 이 제1단부면(8)에 대향하는 제2단부면(9), 및 개구(11)들을 구비한 제1원주면(10)을 구비하고, 상기 다수의 열교환기 튜브(12)는 상기 제1원주면(10)의 바깥측에 상기 축 방향(7)으로 평행하게 배치되며, 상기 하우징(2)은 상기 열교환기 튜브(12) 및 내부 튜브(6)를 둘러싸고, 상기 유입구(3)는 상기 제1단부면(8)에 유체 유동을 위해 연결되고, 가이드부재(13)는 상기 제1단부면(8)을 통해 상기 내부 튜브(6)로 들어가는 유체(5)가 상기 내부 튜브(6)로부터 시작되는 방사 방향(14)으로 열교환기 튜브(12)를 가로질러 유동되도록 상기 열교환기 튜브(12)들간 배치된다. 상기 장치는 특히 자동차의 하부에 위치하는 열전 발생기를 구성하는데 사용된다.

Description

자동차의 열전 발생기를 위한 열교환기를 갖춘 장치{Device having a heat exchanger for a thermoelectric generator of a motor vehicle}
본 발명은 특히 자동차의 하부 영역에 배치되는 열전 발생기를 위한 열교환기를 갖춘 장치에 관한 것이다.
자동차의 내연기관으로부터의 배기 가스에는 열 에너지가 존재하며, 그러한 열 에너지는 예컨대 배터리 또는 몇몇 다른 에너지 저장장치를 충전 및/또는 전기 수요자에게 직접 필요한 에너지를 공급하기 위해 열전 발생기에 의해 전기 에너지로 전환될 것이다. 이런 식으로, 보다 많은 양의 에너지가 자동차를 작동시키는데 이용될 수 있다. 열전 발생기의 사용에 따라, 내연기관의 에너지 효율이 훨씬 증가되고 있다.
상기 타입의 열전 발생기는 적어도 다수의, 필요시 모듈형태의 열전 변환소자를 갖춘다. 열전 재료는 유효한 방식으로 열 에너지를 전기 에너지로 변환(제벡 효과; Seebeck effect) 및 그 반대로 변환(펠티어 효과; Peltier effect)시킬 수 있는 재료이다. 상기 제벡 효과는 열 에너지가 전기 에너지로 변환되는 현상에 기초하며, 열전 에너지를 생성하는데 이용된다. 상기 펠티어 효과는 상기 제벡 효과의 반대이고, 열 흡수와 관련된 현상으로 각기 다른 재료를 통한 전류 흐름에 따라 야기된다. 상기 펠티어 효과는 예컨대 이미 열전 냉각용으로 제안되고 있다.
바람직하게, 그와 같은 열전 변환소자들은 소위 온측(warm side; 또는 핫측(hot side))과 냉측(cold side) 사이에 위치한 다수의 열전소자를 갖춘다. 예컨대, 열전소자들은 적어도 2개의 반도체 블록(p-형 및 n-형)을 포함하며, 그들 상측 및 하측(각각 핫측 및 냉측에 면하는)이 전기 전도성 브릿지들에 교대로 연결된다. 세라믹 플레이트 또는 세라믹 코팅 또는 또 다른 플라스틱 및/또는 유사한 재료들이 그러한 금속 브릿지들의 절연을 위해 제공되며, 따라서 그러한 금속 브릿지들 사이에 배열되는 것이 바람직하다. 온도 구배(temperature gradient)가 그러한 반도체 블록의 양측에 제공되면, 전위가 형성된다. 이 경우, 열은 어느 한 접촉점(핫측)에서 흡수되고, 전자는 상기 어느 한측에서 다음 블록의 보다 높은 에너지 전도대로 패스된다. 또 다른 측에서, 상기 전자는 이제 보다 낮은 에너지 레벨(냉측)로 리턴되도록 에너지를 방출할 수 있다. 따라서, 전류의 흐름이 주어진 대응하는 온도 구배를 형성할 수 있다.
열전 발생기의 디자인 및 자동차에서의 그러한 디자인의 사용에 있어 광범위한 다양한 도전이 극복되어야 한다. 그 중에서도, 전기 에너지로의 변환을 위해 그 제공된 온도차가 효과적으로 변경되도록 열전 변환소자 내에 양호한 열 전달이 제공되어야 한다. 더욱이, 폭넓은 다양한 내연기관의 부하 조건 하에서 작동되는 배기 시스템에 있어서, 그러한 열전소자들에 적합한 온도 레벨이 제공되어야 한다. 그와 같은 장치 또는 배기 시스템 내에서의 그러한 열전소자들의 배열 또한 이러한 관점에 따라 고려되어야 한다. 상기 열전소자를 포함하는 열전 발생기의 배열은 한편으로는 배기 가스로부터 가능한 한 많은 양의 열이 전기에너지를 생성하는데 사용되므로 대응적으로 폐쇄-연결의 배열이 효과적이고, 다른 한편으로는 제한된 공간 조건 및 허용가능한 최대 온도가 고려사항으로 고려되어야 한다는 문제를 갖고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래기술과 관련하여 강조한 문제들을 적어도 일부 해결하는 것에 있다. 특히, 내연기관의 모든 작동 지점에 사용될 수 있고 배기 가스로부터 열 에너지로의 변환에 높은 효율을 나타내는 장치를 개시하는 것에 있다. 또한, 상기 장치는 가능하면 공간을 절약할 수 있는 구성을 가지면서 자동차의 하부 영역에 배치하는데 특히 적합할 것이다. 더욱이, 통합에 장애가 되는 수단 없이 자동차 내에 그러한 장치의 소급 설치가 가능할 것이다.
상기한 목적은 청구항 1의 특징들에 따른 장치에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 장치의 장점 실시예들은 종속 청구항들에 나타나 있다. 그러한 청구항들에 개별적으로 나타낸 특징들은 소정 원하는 기술적으로 유리한 방식으로 서로 조합되어 발명의 다른 실시예들을 형성할 수 있다는 것을 알아야 한다. 특히 도면들과 연관된 설명은 그러한 발명을 설명하며, 그 발명의 보조의 예시 실시예들을 나타낸다.
상기 장치는 특히 자동차의 내연기관의 배기 시스템에 배열하기 위한 열교환기를 갖추며, 상기 열교환기는 유체를 위한 유입구 및 유출구를 구비한 적어도 하나의 하우징을 갖춘다. 더욱이, 상기 열교환기는 축 방향으로 확장되고, 제1단부측과 이 제1단부측에 대향하는 제2단부측 및 개구들을 갖춘 제1원주면을 구비한 내부 튜브를 갖춘다. 또한 상기 제1원주면의 바깥측에 상기 축 방향에 평행하게 배열된 다수의 열교환기 튜브가 제공된다. 상기 하우징은 상기 열교환기 튜브 및 내부 튜브를 둘러싼다. 상기 유입구는 상기 제1단부측에 유체 유동을 위해 연결된다. 더욱이, 가이드 부재는 상기 제1단부측을 통해 상기 내부 튜브로 들어가는 유체가 상기 내부 튜브로부터 시작되는 방사 방향으로 상기 열교환기 튜브를 통해 유동된 후 상기 방사 방향에서 보아 상기 열교환기와 하우징 사이에 위치된 유출 덕트로 패스되도록 상기 열교환기 튜브들 사이에 배열된다. 먼저 상기 유체는 상기 유출 덕트에서 상기 축 방향의 유동 방향으로 전환되며, 상기 유출 덕트는 상기 유출구에 유체 유동을 위해 연결된다.
상기 하우징은 둥근 것이 바람직한데, 특히 원형 또는 타원형/달걀형인 것이 바람직하나, 그와 같은 형태로 제한하지는 않는다. 상기 유체, 특히 내연기관의 배기 가스는 상기 유입구를 통해 하우징 내로 유동하고 상기 제1단부측을 통해 상기 내부 튜브로 축 방향으로 유동한다. 상기 내부 튜브는 그 원주면에 개구들이 제공된다. 상기 내부 튜브의 제2단부측은 특히 폐쇄될 수 있도록 디자인됨으로써, 유체가 상기 내부 튜브의 제1원주면의 개구들을 통해 방사 방향으로 상기 내부 튜브를 빠져나간다. 상기 내부 튜브의 제1원주면 바깥측에는 특히 축 방향으로 그리고 방사 방향으로 확장하는 가이드 부재들이 제공됨으로써, 유체가 특히 상기 가이드 부재들을 통해 그리고 배열된 열교환기 튜브를 통해 방사 방향으로만 유동되며, 이에 따라 그 방사 방향으로 유동되면서 유출 덕트로 들어간다. 특히, 상기 유출 덕트는 내부 튜브와 가이드 부재 및 전체 원주에 걸친 열교환기 튜브를 둘러싼다. 여기서, 상기 유체는 다시 축 방향으로 전환되고 특히 상기 유출구의 방향으로 하우징을 따라 유동된다.
특히 상기 열교환기 튜브를 통한 방사 방향으로만의 유동의 결과, 열교환기 튜브로의 일정한 열 전달이 이루어짐에 따라, 특히 상기 열교환기 튜브의 외면 상에서의 크나큰 온도차가 없다. 특히, 열교환기 튜브의 축 범위 및 원주 방향에서의 그 열교환기 튜브의 유체가 유동되는 외면 상에서의 최대 온도차는 최대 30 K(Kelvin), 특히 최대 15 K, 바람직하게 최대 10 K 및 보다 바람직하게 최대 5 K가 된다. 이런 식으로, 상기 열교환기 튜브는 열 구배 및 열 팽창에 따라 부하를 일정하게 유지한다.
특히, 상기 내부 튜브의 제1원주면 상의 개구들은 그 내부 튜브의 제1원주면에 걸쳐 일정한 유동 분포를 갖도록 분포된다. 상기 내부 튜브의 제1원주면에 걸친 일정하지 않은 유동은 상기 내부 튜브에서의 일정하지 않은 압력 분포를 야기한다. 그러한 상기 일정하지 않은 압력 분포는 기본적으로 유체가 상기 내부 튜브의 폐쇄 또는 적어도 일부 폐쇄된 제2단부측 상에 충돌하는 것을 야기하고, 이러한 위치에서 비교적 높은 배압(back pressure)이 생성되어 상기 제1원주면에 걸친 유체의 처리량이 개방된 제1단부측 영역에서보다 커질 수 있다. 일정한 유동 분포는 상기 제1원주면 상의 개구들의 수 및/또는 크기 및/또는 형태의 채용에 따라 달성된다. 이는 또한 동일한 양의 유체가 단위 영역당 내부 튜브의 제1원주면에 걸쳐 유동된다는 것을 의미한다. 특히, 비교적 큰 개구 및/또는 보다 많은 수의 개구가 상기 내부 튜브의 제1단부측 영역의 제1원주면에 제공된다. 상기 개구들은 또한 부분적으로 유체가 그 개구를 통해 패스된 후, 상기 열교환기 튜브 쪽으로 그 유체를 가이드하고, 모으고, 집중시키는 정렬된 (각각의 경우 하나 또는 그 이상의) 가이드 구조(후드(hood), 배인(vane), 블레이드 등)가 될 수 있다.
상기 내부 튜브의 제1원주면은 특히 적어도 75% 개방되는데, 즉 상기 제1원주면의 75%가 그 제1원주면에 개구들에 의해 형성된다는 것이다. 여기서, 상기 개구들은 또한 특히 유동 분포를 위해 제공되며, 이에 따라 상기 제1원주면 바깥측에 배열된 열교환기 튜브가 대응적으로 유동에 의해 충돌된다. 이것은 유체로부터 열교환기 튜브로의 열 전달을 향상시키고 과도한 압력 손실을 방지한다. 상기 개구들은 특히 최대 6 mm(millimeters)의 최대 직경을 갖는다.
상기한 열교환기의 하나의 개선된 장점에 있어서, 상기 유출구가 제2단부측에 유체 유동을 위해 연결되며, 한편으로는 제1원주면을 통한, 그리고 또 한편으로는 제2단부측을 통한 유체 스트림이 콘트롤될 수 있도록 상기 제2단부측이 적어도 부분적으로 폐쇄될 수 있다. 특히, 원하는 목표의 방식으로 작동 및/또는 이동될 수 있는 플랩(flap)은, 이 플랩이 완전히 또는 부분적으로 폐쇄될 경우, 그 유체가 상기 제1원주면을 통해 유동되거나 또는 부분적으로 유동되도록 제2단부측 영역에 배열된다. 상기 플랩이 완전히 개방 위치에 있을 경우, 유체는 하우징의 유출구 방향으로 상기 제2단부측을 통해 거의 완전하게 유동할 수 있다. 이것은 특히 배기 가스 온도가 지나치게 높아 열교환기 튜브가 적절하게 냉각될 수 없을 경우, 또는 추가의 부하가 냉각 장치에 제공되지 않을 경우 필요하다. 더욱이, 이에 따라 열교환기에 걸친 유동의 결과에 따라 콘트롤가능한 열 손실만이 야기되는 하류에 배열된 배기 가스 처리 유닛의 열 도입이 콘트롤될 수도 있다. 따라서, 그러한 열 에너지는 그 유체에 저장되어 유지되고 제일 먼저 배기 라인의 배기 가스 처리 유닛에 추가로 제공되도록 열교환기의 하류로 방산된다. 더욱이, 향상된 유체 처리량의 경우, 유체 유동이 열교환기를 통해 패스됨에 따라 야기되는 압력 손실이 낮게 유지되도록 상기 제2단부특은 적어도 부분적으로 개방될 수 있다.
제2단부측의 폐쇄가능한 제2단부측의 조절 및/또는 조정은 내연기관의 작동점 및/또는 유체의 특성치(온도, 압력, 유체 조성)를 고려하여 수행하는 것이 바람직하다. 이러한 목적을 위해, 내부 튜브의 제2단부측 및/또는 제1원주면을 통해 유동하는 소량의 유체를 콘트롤하는 콘트롤러가 제공될 것이다.
상기 장치의 하나의 개선된 장점에 있어서, 열전소자가 열교환기 튜브 내에 제공된다. 여기서, 상기 열전소자는 특히 상기 열교환기의 축방향으로 환형 형태로 어느 하나가 또 다른 것의 상부에 스택된다. 핫 유체(배기 가스)는 바깥측에서 상기 열교환기 튜브를 통해 유동되고, 냉각 유체(물)는 내부 덕트로 상기 열교환기 튜브를 통해 유동된다. 따라서, 상기 열교환기 튜브의 내부 덕트와 외면간 생성된 온도 구배의 결과로, 전기적으로 연결된 상기 열전소자들은 적절한 전기 단자를 통해 열교환기의 하우징에서 픽 오프(pick off)될 수 있는 전기 전류를 생성한다. 따라서, 상기 열교환기를 구비한 장치는 특히 이러한 방식에서 열전 발생기에 의해 생성된 전류가 자동차에서 이용될 수 있도록 자동차의 전기 저장장치 또는 전기 수요자에 연결되는 열전 발생기로서 작동한다.
실질적으로(사실상) 오직 열교환기 튜브만을 통한 방사 유동으로 인해, 이는 유체가 유동하는 상기 열교환기 튜브의 외면 상에 그리고/또는 상기 내부 튜브의 제1원주면에 걸쳐 (심한) 온도 구배가 없기 때문에 그러한 열교환기 튜브 내의 열전소자로 사용될 수 있는 이상적인 열전 재료가 가능하다. 따라서, 그러한 열전 발생기의 간단한 구성이 보장될 수 있으며, 높은 효율을 갖는 전기 에너지가 생성될 수 있다.
그러한 열전소자의 열전 재료들로서, 특히 이하에 주어진 고려사항이 주어진다:
n-형 열전 재료: 실리사이드(silicides)(예컨대, MgSi-MgSn)
p-형 열전 재료: 진틀 상(Zintl phases)(예컨대, Zn4Sb4)
상기한 재료들은 특정 장점을 갖고 있는 것으로 증명되어 있으며 핫 유체(배기 가스)의 열 에너지를 전기 에너지로의 효과적인 변환을 가능하게 한다. 상기 실리사이드는 특히 반도체로서 사용될 수 있는 실리콘의 2성분 금속 화합물이다. 상기 진틀 상은 특히 양전성(electropositive) 알칼리 금속 또는 희토류 알칼리 금속들과 주기율표의 13족 내지 16족 그룹의 중간 음전성 성분들 사이의 금속간 화합물이다. 몇몇 진틀 상은 금속 전도체들과 반대로 증가되는 온도에 의해 전도성이 상승하는 반자성 반도체이다.
상기 장치의 또 다른 개선된 장점에 있어서, 상기 내부 튜브 및 열교환기 튜브 주위를 확장하고 개구들을 갖춘 제2원주면을 구비한 외부 튜브가 제공되며, 가이드 부재는 상기 내부 튜브 및/또는 외부 튜브에 연결된다. 여기서, 그러한 연결은 특히 접착식이다. 상기 내부 튜브와 관련하여 이루어진 설명들은 대응적으로 상기 외부 튜브에 적용된다.
특히, 상기 외부 튜브는 상기 열교환기 튜브가 상기 내부 튜브와 외부 튜브간 중간 공간에 배열되도록 전체 원주에 걸쳐 상기 내부 튜브 주위로 확장한다. 그러한 외부 튜브의 배열의 결과로, 상기 내부 튜브에 대한 가이드 부재의 어느 한측의 고정 및 상기 외부 튜브에 대한 가이드 부재의 다른 한측의 고정이 이런 식으로 이루어질 수 있기 때문에 특정의 유효한 방식으로 열교환기들 사이에 상기 가이드 부재들이 배열될 수 있다. 특히, 상기 내부 튜브 및 외부 튜브는 선-조립될 수 있으며, 상기 가이드 부재 및 열교환기 튜브를 모두 구비하거나 아니면 열교환기 튜브 없이 유닛으로 제공될 수 있고, 이에 따라 상기 내부 튜브 상(그리고 상기 외부 튜브 상)의 개구들이 상기 가이드 부재들 및 상기 열교환기 튜브들에 대해 대응하는 방향으로 위치된다. 이러한 경우, 정확한 위치결정은 상기 가이드 부재들 역시 부분적으로 상기 개구들을 폐쇄하지 않아 제1원주면을 통해 들어가는 그리고/또 제2원주면을 통해 빠져나가는 유체의 압력 손실이 낮게 유지되는 유동의 관점을 위해 채용된 배열을 달성한다.
하나의 개선점에 있어서, 적어도 하나의 가이드 부재가 적어도 하나의 금속 포일(foil)로 생성되는 것이 제안된다. 그러한 금속 포일은 특히 적어도 12 ㎛이고 최대 120 ㎛이며 바람직하게는 크롬 및 니켈을 포함하는 강철로 이루어진다. 상기 가이드 부재는 특히 영구적인 내열성 배열을 허용하도록 납땜 연결 또는 용접 연결에 의한 접착 방식으로 내부 튜브 및/또는 외부 튜브에 연결된다. 이는 각각의 경우 원주 방향에서 본 것과 같이 서로 인접하여 배열된 2개의 열교환기들간 제공되는 2개의 가이드 부재에 바람직하다.
특히, 적어도 하나의 가이드 부재는 열교환기 튜브에 2 mm 내지 7 mm의 간격으로 배열된다. 상기 간격은 상기 열교환기 튜브의 이용가능한 외면에 걸친 유체 스트림의 유효 분포를 형성한다. 특히, 상기 열교환기 튜브는 25 mm 내지 35mm의 최대 직경, 바람직하게는 최대 30 mm까지의 직경을 갖는다. 특히, 상기 열교환기 튜브는 4 mm 내지 14 mm의 원주 방향의 거리로 서로 떨어져 간격된다.
다른 개선점에 따르면, 적어도 하나의 가이드 부재 및/또는 적어도 하나의 열교환기 튜브에는 유체 유동에 난류를 생성하기 위한 구조들이 설치된다. 그러한 구조들은 증가된 거칠기 및/또는 미세구조 및/또는 가이드 구조의 형태로 형성될 것이다. 상기 구조들은 열교환기 튜브 주위의 유체 스트림 내에 난류를 형성하고, 이에 따라 유체 스트림에서 열교환기 튜브로의 열 전달이 향상된다. 이런 식으로, 증가된 양의 열 에너지가 유체 스트림으로부터 추출되어 상기 열교환기 튜브를 통해 방산된다. 이렇게 하여, 본원에서는 열교환기 또는 열전 발생기의 좀더 효율적인 사용이 가능해진다. 하나의 특히 개선된 장점으로는, 적어도 하나의 열교환기 튜브에 추가적으로 또는 대안적으로 유체 유동에 난류를 생성하기 위한 구조가 그 외면에 설치된다는 것이고, 가이드 부재 상에 이들과 비교할만한 구조가 사용된다는 것이다. 특히, 상기 구조들은 상기 열교환기 튜브 및 상기 가이드 부재 상에 배열되고, 그들 위치는 서로 대등한 위치가 되어 유동에 영향을 준다.
특히, 그러한 미세구조들은 작은 돌기 및/또는 톱니 형태로 디자인된다. 그러한 작은 돌기들은 가이드 부재/열교환기 튜브의 표면으로부터 바깥쪽으로 생겨 확장하고, 상기 톱니들은 안쪽으로 확장한다.
특히, 상기 구조들은 증가된 거칠기로 형성된다. 여기서, 유체 스트림 쪽을 향하는 열교환기 튜브의 표면 거칠기는 냉각 유체 또는 열전소자 쪽을 향하는 상기 열교환기 튜브의 표면 상의 거칠기에 따라 증가한다. 특히, 상기 유체 스트림 쪽을 향하는 상기 열교환기 튜브의 측면 상의 거칠기는 5배 정도, 바람직하게는 적어도 10배 정도, 보다 바람직하게는 적어도 20배 정도 증가한다. 그러한 거칠기는 평균 거칠기(Ra) 또는 평균 거칠기 깊이(Rz)로서 결정된다. 그러한 특정 거칠기 값을 결정하기 위한 방법은 국제 표준, 예컨대 DIN EN ISO 4287로 통상의 기술자에게 공지되어 있다.
다른 개선된 장점에 있어서, 내부 튜브와 유출 덕트간 유체 유동의 압력 손실은 하우징의 유출구와 상기 유출 덕트의 제1단부간 압력 손실보다 적어도 5배 정도 큰, 특히 10배 정도 크다. 여기서, 상기 내부 튜브와 유출 덕트간 유체 유동의 압력 손실은 상기 내부 튜브의 중심축을 따라 소정 원하는 내부 튜브의 지점에서 측정되고 그 내부 튜브의 측정 지점으로부터 시작되는 방사 방향에 위치한 유출 덕트의 지점에서 측정된다. 상기 하우징의 유출구와 상기 유출 덕트의 제1단부간 압력 손실에 대한 측정 지점은 상기 유출구에서의 하우징의 중심축의 영역, 및 제1단부측 또는 유입구의 영역에서 상기 유출 덕트의 폐쇄 측면에 가까운 지점에서 측정된 지점이다. 상기 비율은 상기 유출 덕트에서 그리고 상기 하우징의 유출구까지의 다른 유동 영역에서의 유체가 크나큰 유동의 방해를 받지 않아 단지 작은 압력 손실만을 격게된다는 것을 나타내기 위한 것이다. 그러한 실제 압력 손실이 열교환기 튜브에 걸친 유동에서 일어나고, 이에 따라 그 유체와 열교환기 튜브간 열 전달의 기준이 된다. 이는 주로 유체의 유동 방향으로 배열된 열교환기 튜브에 의한 유체의 차단으로 인해 그러한 압력 손실이 일어난다는 사실로부터 알 수 있다. 상기 유체는 열교환기 튜브에 충돌하여 그 열교환기 튜브 주위로 안내된다. 상기 열교환기 튜브의 이용가능한 외면에 걸친 가능한 유체 스트림의 균일한 분포가 내부 튜브의 개구들에 의해, 그리고 가능하다면 외부 튜브의 개구들에 의해 얻어진다. 1차적으로 상기 측정은 상기 영역에서 생성되는 비교적 높은 압력 손실을 이끌고, 그 결과 2차적으로 유체와 열교환기 튜브간 열 전달의 최적화가 얻어진다. 상기 비율은 특히 배기 가스가 유체로서 사용되고, 자동차에서 일반적인 평균 배기 가스 체적 유동률이 생성되고, 상기 배기 가스의 온도가 200℃ 내지 600℃의 범위가 되며, 상기 배기 가스가 내부 튜브의 개구들을 통해 완전히 모두 안내되는 상황에 적용된다.
장치의 하나의 개선된 장점에 있어서, 적어도 하나의 가이드 부재는 적어도 120°의 각도 영역에 걸쳐 열교환기 튜브 주위로 확장한다. 이는 특히 바람직하게 모든 가이드 부재가 열교환기 튜브의 외면 주위로 배기 가스 및/또는 유체를 안내한다는 것을 나타내기 위한 것이다. 상기 내부 튜브 밖으로 유체의 방사 유동의 결과로, 유출 덕트의 방향으로 유체가 유동되는 이용가능한 횡단 영역은 상기 내부 튜브의 중심축으로부터 시작되는 증가의 반경에 의해 증가한다. 상기 증가의 횡단 영역은 이제 가이드 부재에 의해 그리고 동시에 상기 내부 튜브의 제1원주면에 배열된 열교환기 튜브에 의해 제한된다. 여기서, 상기 유체는 상기 열교환기 튜브의 외면을 따라 가이드되고, 이에 따라 여기서 상기 유체와 열교환기 튜브간 가장 효과적인 가능한 열 전달이 얻어진다. 이러한 이유 때문에, 가능한 한 큰 각도 영역의 열교환기 튜브가 가이드 부재에 의해 커버되고, 이에 따라 유체의 안내가 상기 영역에서 일어난다. 특히, 상기 열교환기 튜브의 상기 커버는 열교환기 튜브의 2개 측면 상의 각도 영역에 의해 실현되고, 이에 따라 적어도 총 240°의 열교환기 튜브가 가이드 부재에 의해 커버된다. 특히, 상기 각도 영역은 2 mm 내지 7 mm, 특히 2 mm 내지 12 mm까지 상기 열교환기 튜브의 외면으로부터 떨어져 간격된 가이드 부재의 영역과 관련된다.
또한 적어도 하나의 가이드 부재가 인접한 열교환기 튜브에 대해 일정한 간격으로 배열될 경우 특히 효과적이다. 여기서, 특히 상기 가이드 부재와 상기 열교환기 튜브의 외면간 간격은 축 방향으로 가이드 부재 또는 열교환기 튜브의 확장에 대해 일정하다. 특히, 상기 일정한 간격은 추가적으로 방사 방향의 가이드 부재와 열교환기 튜브와 연관된다. 이는 가능한 한 큰 열교환기 튜브의 외면 영역에 걸쳐 그 표면에 가까운 열교환기 튜브를 통해 유체가 안내되고, 이에 따라 여기서 유체로부터 열교환기 튜브로의 특히 양호한 열 전달이 가능하다는 것을 나타내기 위한 것이다. 이는 모든 가이드 부재 및 모든 열교환기 튜브에 유지되는 균일한 간격에 특히 바람직하다.
특히, 적어도 하나의 열교환기 튜브는 적어도 부분적으로 비원형의 형태이다. 더욱이, 적어도 하나의 열교환기 튜브가 방사 방향으로 적어도 부분적으로(한 축 섹션으로) 테이퍼(taper)지는 것이 바람직하다. 특히, 상기 열교환기 튜브는 적어도 부분적으로 타원형 형태이며, 좀더 큰 직경이 방사 방향으로 확장된다. 특히, 적어도 하나의 열교환기 튜브는 적어도 부분적으로 날개형 형태이다. 이는 또한 모든 열교환기 튜브에 대응하는 형태의 구조를 갖기 위한 배기 가스와 접촉하는 (가상의) 모든 섹션에 특히 바람직하다.
특히, 적어도 하나의 열교환기 튜브는 적어도 부분적으로 타원형 프로파일(profile) 및/또는 날개형 프로파일을 갖는다. 이는 내부 튜브 쪽으로 지향되는 둥근 상대적으로 두꺼운 제1측면을 위한, 그리고 유출 덕트 쪽으로 방사 방향으로 지향되는 얇게 바깥쪽으로 테이퍼링된 제2측면을 위한 날개형 열교환기 튜브의 경우 바람직하다. 그러한 열교환기 튜브들의 그와 같은 비원형 형태에 의해, 그들 주위의 향상된 유동에 의해 압력 손실이 감소하고, 방사 방향으로 유체로부터 열교환기 튜브로의 열 전달이 균일해진다. 방사상의 바깥 방향으로 유동하는 비교적 뜨거운 유체는 초기에 열교환기 튜브의 상대적으로 두꺼운 측에 충돌하고, 이에 따라 여기서 1차적으로 매우 양호한 열 전달이 얻어지고 2차적으로 열교환기 튜브 내에서의 양호한 열 방산이 얻어진다. 방사상 바깥쪽으로의 유동 방향에 있어서, 상기 유체는 열교환기 튜브 주위로 유동되고, 이에 따라 열 전달이 보다 저하된다. 상기 방사상의 바깥측(타원형 또는 날개형 형태의 경우) 상의 열교환기 튜브의 횡단면의 감소로 인해, 그 열교환기 튜브의 측면으로 적은 열이 방산되는 경우도 있다(냉각 유체에 의해). 따라서, 그러한 열 전달 및 열 방산의 비율은 열교환기 튜브의 원주에 걸쳐 균일하다.
열교환기 튜브의 타원형 형태의 경우, 열교환기 튜브의 횡단면으로 보았을 때, 그 열교환기 튜브의 프로파일은 거의 타원형에 대응한다. 여기서, 튜브 벽의 대향의 프로파일들은 거의 동일한 굴곡 반경으로 형성되는 반면, 90°로 오프셋된 프로파일들은 다른 굴곡 반경을 형성한다. 열교환기 튜브의 날개형 형태의 경우, 횡단면으로 보았을 때, 마찬가지로 상기 튜브 벽은 상당히 길게 연장된 공간을 둘러싸고, 여기서 최소 굴곡 반경의 섹션들이 다르게 디자인되는데, 특히 2개의 단부 섹션 중 하나는 굴곡되고 다른 하나는 에지 형태를 형성한다. 열교환기 튜브의 날개형 형태의 경우, 양 측면에서 유동의 단절 없이 작동하는 날개가 형성될 수도 있다.
특히, 가이드 부재와 열교환기 튜브간 유체에 난류를 생성하기 위한 구조들이 가이드 부재 및/또는 열교환기 튜브에 배열된다. 이렇게 하여, 심지어 상기 영역의 열교환기 튜브의 타원형 또는 날개형 형태의 경우에서 조차 열 전달이 크게 향상된다.
그러한 열교환기에서, 특히 유체가 방사상으로 유동될 수 있는 허니콤 바디(honeycomb body)가 내부 튜브 내에 배열될 수 있다. 상기 허니콤 바디는 특히 촉매적으로 코팅된다. 여기서, 상기 허니콤 바디는 바람직하게 상기 내부 튜브의 전체 원주면에 걸쳐 확장한다. 상기 허니콤 바디는 제1단부측으로 그리고 제2단부측으로 개방되도록 형성된 중심 배열된 덕트를 갖춘다. 따라서, 유체는 상기 제1단부측을 통해 상기 덕트 내로 유동되고, 상기 제2단부측의 하류에 배열된 플랩의 위치에 따라 적어도 상기 내부 튜브의 방향으로 허니콤 바디의 방사상으로 이어지는 유로를 통해 전환된다. 상기 내부 튜브는 바람직하게 직접 상기 허니콤 바디를 둘러싸고 특히 적어도 불확실 잠금(non-positively locking) 또는 접착 방식으로 거기에 연결된다.
이와 관련해서, 그러한 접착 연결들은 연결 파트너들이 원자력 및/또는 분자력에 의해 함께 고정유지되는 모든 연결이다. 동시에 이들 연결은 그러한 연결 수단의 파괴에 의해서만 분리될 수 있는 분리 불가능 연결(예컨대 용접 또는 납땜에 의해 생성된 연결)이다. 불확실 잠금 연결은 서로 연결될 표면들에 대한 통상의 힘을 필요로 한다. 정지 마찰에 의해 초래되는 반력이 과도하지 않는 한 상기 표면들 상호에 대한 변위가 방지된다.
본 발명은 특히 내연기관 및 배기 가스 처리장치를 갖춤과 더불어 배기 라인에 배열된 본 발명에 따른 장치를 갖춘 자동차에 이용되며, 여기서 유체는 상기 내연기관의 배기 가스이다. 특히, 다수의 열교환기가 단일-가닥이나 아니면 다수-가닥의 배기 라인에 제공될 수 있다는 것은 자명하다.
발명 및 기술분야가 이하 도면들을 기초로 좀더 상세히 기술될 것이다. 그러한 도면들은 특히 바람직한 예시의 실시예들을 나타내며, 그러한 발명으로 제한하진 않는다.
도 1은 열교환기를 구비한 장치의 종단면도를 나타내고,
도 2는 다른 디자인 변형인 상기 장치의 종단면도를 나타내고,
도 3은 도 2 장치의 횡단면도를 나타내고,
도 4는 도 3의 상세 확대도를 나타내며,
도 5는 자동차의 상기한 타입의 장치의 예시의 배열을 나타낸다.
도 1은 종방향 섹션의 열교환기(1)를 나타낸다. 유체(5; 또는 배기 가스)는 유입구(3)를 통해 유동하고, 상기 유입구(3)에 유체 유동을 위해 연결된 제1단부측(8)을 통하여 축 방향(7)으로 상기 열교환기(1)의 내부 튜브(6)로 유동한다. 여기서, 그러한 유체 스트림은 상기 유체(5)가 이후 내부 튜브(6)의 제1원주면(10) 방향의 방사 방향(14)으로 유동되도록 적어도 부분적으로 전환된다. 상기 유체(5)는 개구들(11)을 통하여 상기 제1원주면(10)을 통해 패스되고, 상기 제1원주면(10)의 바깥측에 배열된 열교환기 튜브(12)들에 충돌한다. 상기 열교환기 튜브(12)들 사이에는 이 열교환기 튜브(12)들 주위로 상기 유체(5)를 가이드하는 가이드 부재(13)들이 배열된다. 상기 방사 방향(14)으로 유동되는 유체(5)는 바깥측에서 상기 열교환기 튜브(12)들을 둘러싸고 하우징(2)에 의해 그 바깥측의 범위가 정해지는 유출 덕트(15) 내로 패스된다. 여기서, 상기 유체(5)는 상기 축 방향(7)으로 다시 전환되어 상기 유출 덕트(15)를 통해 유출구(4)의 방향으로 유동된다. 상기 도 1에 있어서, 상기 유출 덕트(15)는 축 방향(7)으로 원통형 디자인을 갖는다. 상기 유출 덕트(15)를 따라 상기 유출구(4)의 방향으로 확장하는 상기 하우징(2)에 의해 대응적으로 예컨대 원뿔형 디자인도 가능하다.
상기 유체(5)는 또한 상기 내부 튜브(6)의 제2단부측(9)을 적어도 부분적으로 폐쇄할 수 있는 플랩(17)이 배열된 상기 제2단부측(9)을 통해 축 방향(7)으로 상기 내부 튜브의 중심축(40)을 따라 상기 내부 튜브(6)를 빠져나갈 수도 있다. 상기 유체(5)는 상기 제2단부측(9) 하류의 유출구(4)의 방향으로 유동한다.
상기 유체(5)가 개구(11)들을 통해 방사 방향(14)으로 상기 내부 튜브(6)를 빠져나가는 것을 볼 수 있다. 또한 상기 유체(5)는 열교환기 튜브(12)들을 통해 유동됨에 따라 상기 방향을 유지하며, 상기 열교환기 튜브(12) 둘레의 편향으로 인해, 그 원주 방향의 방향 성분 또한 존재한다. 단지 유출 덕트(15) 내에서만 상기 유체(5)가 축 방향(7)으로 다시 전환된다. 상기 유출 덕트(15) 내에서의 유체 스트림의 유동 방향(16)은 도 1의 저부에 표시하고 있다. 상기 유출 덕트(15)는 유입구(3) 영역 또는 제1단부측(8) 영역의 제1단부(24)에서 유출구(4)로 확장한다. 상기 내부 튜브(6)는, 상기 제1단부측(8)에서 제2단부측(9)으로 확장하고, 플랩(17)이 폐쇄될 때 예컨대 상기 제2단부측(9) 영역의 상승된 배압을 고려하여 제1원주면(10)을 통한 유체(5)의 균일한 유출이 실현되도록 콘트롤된 패턴으로 배열되는 개구(11)들을 구비한 그 전체 제1원주면(10)에 걸쳐 제공된다.
폐쇄판(29)이 유입구(3) 또는 제1단부측(8) 영역에 상기 하우징(2) 상에 제공된다. 상기 폐쇄판은 1차적으로 유출구(4)의 방향으로만 개방되는 유출 덕트(15)의 범위를 정하기 위해 제공되고, 2차적으로 열교환기 튜브(12)를 통해 유동되는 냉각 유체가 공급 및 방출되도록 상기 열교환기 튜브(12)들을 수용하기 위해 제공된다. 상기 열교환기 튜브(12)는 상기 폐쇄판(29)에서 상기 제2단부측(9)으로 상기 제1원주면(10)을 따라 확장한다. 거기서, 냉각 유체가 다른 열교환기 튜브(12)를 통해 상기 폐쇄판(29)으로 리턴되게 하는 전환이 제공된다. 동시에, 상기 열교환기 튜브들 내의 열전소자들의 배열로 인한 상기 열교환기 튜브(12)들 내의 뜨거운 유체(5)와 차가운 냉각 유체들간 온도차의 결과에 따라 생성된 전기 전류가 자동차로 출력되도록 상기 폐쇄판(29)에는 전기 단자(도시하지 않음)들이 제공될 것이다.
열교환기(1) 내의 유체 스트림의 압력 손실은 예컨대 나타낸 측정 지점(41)들에서 결정된다.
도 2는 마찬가지로 종방향 섹션의 열교환기(1)의 제2의 디자인 변형을 나타낸다. 여기서, 상기 열교환기(1)의 동일한 요소들은 도 1과 같은 동일한 참조부호로 표기했다. 상기 열교환기(1)의 다른 디자인 변형은 상기 가이드 부재(13) 및 상기 열교환기 튜브(12)들을 둘러싸는 외부 튜브(19)의 배열에 차이가 있다. 상기 외부 튜브(19)의 배열의 결과로서, 이 경우 금속 포일(21)들에 의해 형성되는 가이드 부재(13)들이 내부 튜브(6) 및 외부 튜브(19) 모두에 연결될 수 있고, 이에 따라 기계적으로 안정화될 수 있다. 또한 여기서 상기 폐쇄판(29)에는 상기 열교환기 튜브(12)들에 대한 냉각 유체(37)를 위한 공급 라인(30) 및 리턴 라인(31)이 나타나 있다.
도 3은 도 2에 나타낸 섹션 축(III)에 따른 횡단면의 열교환기(1)의 상기 다른 디자인 변형을 나타낸다. 상기 하우징(2)은 유출 덕트(15), 외부 튜브(19), 사이에 배열된 가이드 부재(13)들을 갖춘 열교환기 튜브(12)들, 및 내부 튜브(6)를 둘러싼다. 상기 내부 튜브(6) 및 외부 튜브(19) 각각은 상기 열교환기 튜브(12)들을 통해 상기 내부 튜브(6)에서 상기 유출 덕트(15)로 유체가 유동될 수 있는 개구(11)들을 갖춘다. 도 3에는 도 4에서 좀더 상세하게 나타낸 상세부(IV)가 나타나 있다.
도 3에서는 적어도 몇몇 열교환기 튜브(12)들이 타원형 또는 날개형 형태인 것을 볼 수 있다. 이러한 경우 그 날개형 프로파일(44)의 두꺼운 둥근 제1측면(43)은 내부 튜브(6) 쪽으로 지향된다. 얇은 제2측면(47)은 유출 덕트(15) 쪽으로 바깥으로 방사상 배열된다. 타원형 프로파일(45)의 경우, 상대적으로 작은 직경(46)이 원주 방향(39)에 평행하게 배열된다. 상기 프로파일(44, 45)들에 의해, 유체(5)는 열교환기 튜브(12)들 주위로 전환되고, 여기서 특히 원형의 열교환기 튜브(12)들의 경우보다 낮은 압력 손실이 발생한다. 그러한 가이드 부재(13)들 및/또는 열교환기 튜브(12) 상의 그러한 구조(23)들 배열의 결과(도 4 참조), 상기 열교환기 튜브(12)와 가이드 부재(13)간 영역에서의 열 전달이 향상된다. 유동이 프로파일(44, 45; 구조(23)들이 없는)에 충돌하여 그 주위로 유동됨에 따라 압력 손실이 더 적기 때문에, 상기 구조(23)들은 원형의 열교환기 튜브(12)들의 경우보다 상기 영역에서 더 큰 압력 손실을 갖는 더 심한 난류를 생성할 수 있다.
도 4는 도 3의 상세부를 나타내며, 여기에서는 열교환기 튜브(12) 주위의 유동이 좀더 상세히 설명될 것이다. 유체(5)는 개구(11)들을 통해 내부 튜브(6)로부터 내부 튜브(6)와 외부 튜브(19) 사이의 중간 공간으로 유동한다. 여기서, 개구(11)들이 제공되며, 열교환기 튜브(12)들은 가이드 부재(13)들 사이에 배열된다. 이 경우 상기 가이드 부재(13)들 사이에만 배열된 상기 내부 튜브(6)의 영역(42)들이 폐쇄되며, 이에 따라 이들 지점에서는 유체(5)가 상기 영역(42)으로 유동할 수 없다. 여기서 상기 가이드 부재(13)들은 서로 접촉이 이루어지고, 이에 따라 서로 지지된다. 이는 상기 가이드 부재(13)들 위치의 추가적인 기계적 고정을 제공한다. 상기 유체(5)는 상기 가이드 부재(13)들에 의해 유동 방향(16)으로 상기 열교환기 튜브(12)들 주위로 가이드된다. 여기서, 상기 유체는 방사 방향(14) 및 원주 방향(39)으로만 유동한다. 따라서, 상기 가이드 부재(13)들과 상기 열교환기 튜브(12)들의 외면(38)간 제공된 덕트들에 있어서, 유체(5)의 층류 경계 유동(laminar boundary flow)을 깨고 이에 따라 상기 열교환기 튜브(12)들에 대한 향상된 열 전달을 허용하기 위한 구조(23)들이 제공된다. 상기 가이드 부재(13)들은 상기 열교환기 튜브(12)들의 외면(38)에 소정 간격(22)으로 배열되며, 이에 따라 상기 유체(5)는 각도 영역(25)에 걸쳐 상기 열교환기 튜브(12) 주위로 가이드된다. 이것은 최상의 향상된 열 전달을 허용한다.
도 4의 하부에 있어서, 하나의 열교환기 튜브(12)가 횡단면으로 도시되어 있으며, 여기에는 상기 열교환기 튜브(12) 내에 환형의 열전소자(18)들이 나타나 있다. 또한, 상기 열교환기 튜브(12)는 냉각 유체(37)가 유동되는 내부 덕트(36)를 갖춘다. 유체(5)는 외부 튜브(19)의 개구(11)들을 통해 유출 덕트(15)로 상기 가이드 부재(13)들과 열교환기 튜브(12)들 사이의 덕트를 빠져나간다. 상기 유출 덕트(15)는 하우징(2)에 의해 바깥측 범위를 정하고 있다.
도 5는 자동차(26) 내의 열교환기(1)의 배열을 나타낸다. 상기 자동차(26)는 배기 라인(28)과 함께 내연기관(27)을 갖춤과 더불어 배기 가스 처리요소(34)를 갖춘다. 이 경우 상기 열교환기(1)는 열전 발생기(35)의 형태이고, 상기 열전 발생기에 배열된 열교환기 튜브들은 공급 라인(30) 및 리턴 라인(31)을 통해 냉각 장치(32)에 연결된다. 또한, 내부 튜브의 제1원주면 및/또는 제2단부측을 통해 유동되는 배기 가스의 양이 콘트롤될 수 있도록 열교환기(1) 내의 플랩의 작동을 위해 제공되는 조절 유닛(33)이 제공된다. 이렇게 하여, 열교환기 튜브 및 열전소자들을 지난 유체의 바이패스(bypass)가 콘트롤될 수 있고, 이에 따라 적절한 경우 추가의 부하가 열전 발생기(35)의 배기 가스에 의해 내연기관의 냉각 장치(32)에 제공되지 않는다.
본 발명의 다른 개선점 또는 디자인 변형이 가능하다. 특히, 상기 열교환기 튜브(12)들이 어느 한 단부 뿐만 아니라 다른 단부에도 유지되도록 다수의 폐쇄판(29)이 하우징(2) 내에 배열될 수 있다. 이에 따라 또한 하나의 축 방향으로만 상기 열교환기 튜브(12)들을 통해 유동이 패스되도록 각각의 경우 각각의 폐쇄판(29)에 공급 라인(30) 및 리턴 라인(31)이 배열될 수도 있다. 여기에 나타낸 도면들에 있어서, 냉각 유체(37)는 유입구(3) 근방의 폐쇄판(29)의 공급 라인(30)으로부터 제2단부측(9)으로 축 방향(7)으로 열교환기 튜브를 통해 유동되고, 다시 상기 폐쇄판(29)의 리턴 라인(31)으로 되돌아 간다.
＜도면의 주요 부분에 대한 설명＞
1 : 열교환기, 2 : 하우징,
3 : 유입구, 4 : 유출구,
5 : 유체, 6 : 내부 튜브,
7 : 축 방향, 8 : 제1단부측,
9 : 제2단부측, 10 : 제1원주면,
11 : 개구, 12 : 열교환기 튜브,
13 : 가이드 부재, 14 : 방사 방향,
15 : 유출 덕트, 16 : 유동 방향,
17 : 플랩, 18 : 열전소자,
19 : 외부 튜브, 20 : 제2원주면,
21 : 금속 포일, 22 : 간격,
23 : 구조, 24 : 제1단부,
25 : 각도 영역, 26 : 자동차,
27 : 내연기관, 28 : 배기 라인,
29 : 폐쇄판, 30 : 공급 라인,
31 : 리턴 라인, 32 : 냉각 장치,
33 : 조절 유닛, 34 : 배기 가스 처리요소,
35 : 열전 발생기, 36 : 내부 덕트,
37 : 냉각 유체, 38 : 외면,
39 : 원주 방향, 40 : 중심축,
41 : 측정 지점, 42 : 영역,
43 : 제1측면, 44 : 날개형 프로파일,
45 : 타원형 프로파일, 46 : 직경,
47 : 제2측면.

Claims (12)

  1. 유체(5)를 위한 유입구(3) 및 유출구(4)를 갖춘 적어도 하나의 하우징(2), 축 방향(7)의 내부 튜브(6), 및 다수의 열교환기 튜브(12)를 구비한 열교환기(1)를 갖춘 장치로서,
    상기 내부 튜브(6)는 제1단부측(8), 이 제1단부측에 대향하는 제2단부측(9), 및 개구(11)들을 구비한 제1원주면(10)을 구비하고, 상기 다수의 열교환기 튜브(12)는 상기 제1원주면(10)의 바깥측에 상기 축 방향(7)으로 평행하게 배열되며,
    상기 하우징(2)은 상기 열교환기 튜브(12) 및 내부 튜브(6)를 둘러싸고, 상기 유입구(3)는 상기 제1단부측(8)에 유체 유동을 위해 연결되고,
    가이드부재(13)는 상기 제1단부측(8)을 통해 상기 내부 튜브(6)로 들어가는 유체(5)가 상기 내부 튜브(6)로부터 시작되는 방사 방향(14)으로 열교환기 튜브(12)를 통해 유동된 후 상기 방사 방향(14)으로 보아 상기 열교환기 튜브(12)와 하우징(2) 사이에 위치한 유출 덕트(15) 내로 패스되고, 그 유출 덕트 내에서 축 방향(7)의 유동 방향(16)으로 전환되도록 상기 열교환기 튜브(12)들 사이에 배열되며,
    상기 유출 덕트(15)가 상기 유출구(4)에 유체 유동을 위해 연결되는 열교환기를 갖춘 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    원주면(10) 및 제2단부측(9)을 통한 유체 스트림이 콘트롤될 수 있도록 상기 제2단부측(9)이 폐쇄되는 열교환기를 갖춘 장치.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    열전소자(18)가 열교환기 튜브(12) 내에 배열되는 열교환기를 갖춘 장치.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    내부 튜브(6) 및 열교환기 튜브(12) 주위로 확장하고 개구를 구비한 제2원주면(20)을 갖춘 외부 튜브(19)가 제공되며, 가이드 부재(13)가 상기 내부 튜브(6) 및/또는 상기 외부 튜브(19)에 연결되는 열교환기를 갖춘 장치.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 가이드 부재(13)가 적어도 하나의 금속 포일(21)로 생성되는 열교환기를 갖춘 장치.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 가이드 부재(13)가 2 mm 내지 7 mm의 간격(22)으로 열교환기 튜브(12)에 배열되는 열교환기를 갖춘 장치.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 가이드 부재(13) 및/또는 적어도 하나의 열교환기 튜브(12)는 유체 유동에 난류를 생성하기 위한 구조(23)들을 구비하는 열교환기를 갖춘 장치.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    내부 튜브(6)와 유출 덕트(15)간 유체 유동의 압력 손실이 상기 유출 덕트(15)의 제1단부(24)와 하우징(2)의 유출구(4)간 압력 손실보다 적어도 5배 큰 열교환기를 갖춘 장치.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 가이드 부재(13)는 적어도 120°의 각도 영역(25)에 걸쳐 열교환기 튜브(12) 주위로 확장하는 열교환기를 갖춘 장치.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 가이드 부재(13)가 인접한 열교환기 튜브(12)에 대해 일정한 간격(22)으로 배열되는 열교환기를 갖춘 장치.
  11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 열교환기 튜브(12)는 적어도 부분적으로 날개형 프로파일(44) 또는 타원형 프로파일(45)을 갖는 열교환기를 갖춘 장치.
  12. 내연기관(27) 및 배기 라인(28)을 갖춤과 더불어 상기 배기 라인(28)에 배열된 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 청구된 장치를 갖추며, 유체(5)가 상기 내연기관(27)의 배기 가스인 차량(26).
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