KR20150121196A - 개선된 경량의 유체 결합 챔버 및 삽입가능한 밸브를 가진 열회수 장치 - Google Patents

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브라이언 이. 치들
존 지. 버거스
이합 에드워드 게르게스
케네쓰 엠.에이. 아벨
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다나 캐나다 코포레이션
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Abstract

EGHR 장치와 같은 열회수 장치는 우회 밸브, 가스/액체 열교환기 및 유동 덕트를 포함한다. 유동 덕트는 개방된 상부 및 개방된 하부를 갖는다. 덕트의 상부 면은 배기관 등의 가스 유동 도관의 개구를 둘러싸는 면에 밀봉된다. 덕트 벽은 상부 면에서 하부 면으로 연장되며, 열교환기가 고정된다. 유동 덕트는 가스 유동 도관과 열교환기 사이에 가스가 흐르는 통로를 제공한다. 우회 밸브는 유동 덕트에 장착되며, 우회 위치와 열교환 위치 사이에서 이동 가능하다. 우회 밸브는 덕트의 상부 또는 하부에 인접하여 장착될 수 있고, 나비모양 밸브, 일 측면 플랩 밸브, 또는 1쌍의 일 측면 플랩 밸브일 수 있다.

Description

개선된 경량의 유체 결합 챔버 및 삽입가능한 밸브를 가진 열회수 장치{HEAT RECOVERY DEVICE WITH IMPROVED LIGHTWEIGHT FLOW COUPLING CHAMBER AND INSERTABLE VALVE}
본원은 2013년 3월 1일 출원된 미국 가 특허출원 번호 61/771,608호를 우선권으로 주장하며, 상기 가 특허출원의 기술내용은 본원에 참고로 포함되었다.
본 발명은 차량의 흡기 및 배기 시스템으로부터 열을 제거하는 열회수 장치와 같은 가스 스트림으로부터 열을 제거하기 위한 장치에 관한 것이다.
많은 경우에 가스 스트림으로부터 열을 제거할 필요가 제기되고 있다. 차량에서, 예를 들면, 흡기 및/또는 배기가스 스트림으로부터 열을 제거하는 것이 필요할 수 있다. 예를 들어, 흡입 공기(또는 "충전 공기")는 일부 용도에서, 예를 들면 터보 챠지된 또는 슈퍼 챠지된 엔진에서는 냉각시킬 필요가 있다. 배기가스 재순환(EGR: exhaust gas recirculation) 또는 배기가스 열회수(EGHR: exhaust gas heat recovery) 시스템을 포함하는 차량에서는, 열이 배기가스 스트림으로부터 제거된다. 흡기 또는 배기가스 스트림으로부터 제거된 열은 일반적으로 열 교환기에서 액체 냉매에 전달된다.
EGHR 시스템에서는, 예를 들어, 자동차 배기가스로부터의 열이 차량의 시동 시에 공기 및 차량 유체를 빨리 가열하여 제공하기 위해 액체 냉매 또는 오일을 통해 다른 차량 부품으로 전달되어, 연료 소비를 줄이게 한다. 배기로부터 추출된 열 및 엔진 오일과 변속기 오일 등의 차량의 유체를 가열하는 데 사용된 열은, 그들의 점성을 떨어뜨리며, 시동시 연료 경제성을 높인다. 또한, 배기가스로부터 추출된 열은 탑승석의 신속한 가열 및 창 서리 제거를 하는데 사용될 수 있으며, 추운 날씨에 시동시 공회전 시간을 줄일 수 있다. 초기 시동을 실행한 후, 더 이상 배기가스로부터 열을 회수할 필요는 없다. 따라서, EGHR 시스템은 일반적으로 우회로를 포함하여, 차량이 정상 작동온도에 도달하면 배기가스로부터 액체 냉매로의 열전달을 최소화한다. 이것은 냉각 시스템에 부하를 최소화할 수 있게 하고, 액체 냉매의 비등 또는 열 열화의 위험을 최소화한다.
따라서, 오일에 대한 직접적인 열 전달이 가능하더라도, EGHR 시스템은 차량의 배기가스로부터 열을 추출하고, 액체 냉매, 통상적으로는 물/글리콜 엔진 냉각수에 열을 전달하기 위한 GTL(gas to liquid) 열교환기를 포함하고 있다. EGHR 시스템은 또한 차량의 시동 시에 열 교환기를 통해 적어도 배기가스의 일부 흐름을 배향하며, 배기가스로부터의 열이 더 이상 필요하지 않게 되면 열 교환기를 우회하기 위한 전환 밸브(diverter valve)도 포함한다. 열교환기 및 밸브가 배기가스 시스템 배관에 연결될 필요는 있다. 작동기도 또한 밸브의 동작을 제어하기 위해 제공된다. 밸브는 전자적 제어 솔레노이드, 왁스 모터, 엔진 진공 또는 바이메탈 또는 형상기억합금(SMA: shape memory alloy) 작동기에 의해 작동될 수 있다.
공간을 절약하고 비용 및 차량의 중량을 줄이기 위해서, 밸브 및 열교환기가 본원에서 EGHR 장치로 지칭되는 단일 유닛에 통합시킬 수 있었다. 그러나, 많은 통합된 EGHR 장치에서, 열교환기는 장치가 열교환 모드 또는 우회 모드에 있는 지의 여부에 따라 배기가스에 의해 가열되었다. 이런 가열은 밸브를 통과하는 배기가스의 누설 및/또는 열전도로 인한 것일 수가 있다. 이런 가열은 냉매에 전달되는 열의 양을 증가시키며, 냉각 시스템에 부하를 증가하고, 냉매의 누적 열 저하 또는 열교환기에 손상을 줄 수 있는 유도된 열 응력의 위험이 있는 것이다.
현재, 사용하는 부품의 점유 공간, 중량, 갯수를 최소로 하면서, 현존하는 배기 시스템의 배관에 용이하게 통합시킬 수 있고, 열 응력 및 우회 모드에서 냉매에 대한 불필요한 열전달의 양을 최소로 할 수 있는 차량의 흡기 및 배기가스 시스템에 대한 간단하고 효과적인 열회수 장치가 필요한 실정이다.
실시예에 따라서, 본원의 열회수 장치는 가스 전환 밸브, 가스/액체 열교환기 및 유동 덕트를 포함한다. 가스 전환 밸브는 우회 위치와 열교환 위치 사이에서 이동하는 밸브부재를 포함한다. 가스/액체 열교환기는 복수의 가스 흐름 통로, 가스 입구 매니폴드 및 가스 흐름 통로와 유체 연통하는 가스 출구 매니폴드를 포함한다. 유동 덕트는: (a)가스 유동 도관의 밀봉 면에 밀봉하는데 사용되는 상부 밀봉 면, 상기 상부 밀봉 면은 유동 덕트의 상부 개구를 둘러싸며; 및 (b)열 교환기 및 상부 밀봉 면 사이로 연장되며 유동 덕트의 내부를 에워싸는 덕트 벽을 포함하며, 상기 유동 덕트의 내부는 열교환기의 가스 흐름 통로와 유체 연통하게 있다.
실시예에 따라서, 본원은 열회수 장치 및 가스 유동 도관의 조합체를 제공한다. 열회수 장치는 가스 전환 밸브, 가스/액체 열교환기 및 유동 덕트를 포함한다. 가스 전환 밸브는 우회 위치와 열교환 위치 사이에서 이동하는 밸브부재를 포함한다. 가스/액체 열교환기는 복수의 가스 흐름 통로, 가스 입구 매니폴드 및 가스 유로와 유체 연통하는 가스 출구 매니폴드를 포함한다. 유동 덕트는: (a)가스 유동 도관의 밀봉 면에 밀봉된 상부 밀봉 면, 상기 상부 밀봉 면은 유동 덕트의 상부 개구를 둘러싸며; 및 (b)열 교환기 및 상부 밀봉 면 사이로 연장되며 유동 덕트의 내부를 에워싸는 덕트 벽을 포함하며, 상기 유동 덕트의 내부는 열교환기의 가스 흐름 통로와 유체 연통하게 있다.
실시예에 따라서, 본원의 열회수 장치는: (a)복수의 가스 흐름 통로, 가스 입구 매니폴드, 및 상기 가스 흐름 통로와 유체 연통하는 가스 출구 매니폴드를 구비하는 가스/액체 열교환기; 및 (b) (ⅰ)중공 내부 챔버; (ⅱ)우회 가스 흐름방향을 따라 서로 간격을 두고 떨어져 있는 제1개방 단부 및 제2개방 단부, 우회 가스 흐름 통로는 상기 우회 가스 흐름방향을 따라 제1 및 제2단부 사이에 공동 내부 챔버를 통해 형성되며; 및 (ⅲ)그를 통하는 유체 연통이 내부 챔버 및 열교환기의 가스 입구/출구 매니폴드 사이에 제공되는 적어도 하나의 개구를 구비하는 가스 유동 덕트, 상기 적어도 하나의 개구는 가스 유동 덕트의 제1 및 제2단부 사이에 배치되며; (c)양측의 밸브부재가 가스 유동 덕트의 중공 내부 챔버 내에 배치되는 제1밸브부재와 제2밸브부재를 구비하는 가스 전환 밸브를 포함하며, 제1 및 제2밸브부재의 각각은 중공의 내부 챔버와 열교환기의 매니폴드 중 하나와의 사이의 유체 연통이 실질적으로 밸브부재에 의해 방지되는 폐쇄 위치와, 중공의 내부 챔버와 열교환기의 매니폴드 중 하나와의 사이의 유체 연통이 허용되는 개방 위치 사이에서 피벗 축을 중심으로 피벗 이동 가능한 것이다. 양쪽의 밸브부재가 폐쇄 위치에 있는 상태에서, 밸브부재는 대체로 중공 내부 챔버와 열교환기의 가스 입구/출구 매니폴드 사이의 유체 연통을 방지하도록 적어도 하나의 개구를 차단한다.
도 1은 배기가스 도관에 연결된 본 발명의 제1실시예에 따른 열회수 장치의 사시도이다.
도 2는 우회 모드에서 도 1의 2-2'선을 따라 절취된 종단면도이다.
도 3은 도 1의 열회수 장치의 일부를 사시도로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 열회수 장치의 종단면도이다.
도 5는 분리 도시된 가스 유동 덕트를 가진 본 발명의 다른 실시예에 따른 열회수 장치를 사시도로 나타낸 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 도 5의 가스 유동 덕트의 일부를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 열회수 장치의 밸브를 장착하기 위한 다른 수단을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열회수 장치의 종단면도이다.
도 11a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열회수 장치의 종단면도이다.
도 11b는 도 11a에 도시된 것과 유사한 열회수 장치의 일부를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 12a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열회수 장치의 종단면도이다.
도 12b는 도 12a의 12B-12B'선을 따라 단면으로 나타낸 평면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열회수 장치의 종단면도이다.
도 14a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열회수 장치의 종단면도이다.
도 14b는 도 14a의 열회수 장치가 장착되는 가스 덕트를 통해 단면으로 나타낸 평면도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열회수 장치의 종단면도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열회수 장치의 종단면도이다.
도 17은 밸브가 폐쇄된 상태에 있는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열회수 장치의 종단면도이다.
도 18은 밸브가 개방된 상태에 있는 도 17의 열회수 장치를 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열회수 장치의 가스 유동 덕트의 부분 절취된 저면의 사시도이다.
도 20은 도 19의 가스 유동 덕트의 부분 절결한 측면도이다.
도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열회수 장치의 가스 유동 덕트의 부분 절결한 저면의 사시도이다.
도 22는 도 21의 가스 유동 덕트의 부분 절결한 측면도이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 열회수 장치(10)를 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다. 열회수 장치(10)는 차량의 배기 시스템에서 EGHR 장치로써 사용될 수 있는 것이므로, 본원에서는 때때로 EGHR 장치(10)로도 지칭된다.
장치(10)는 가스 전환 밸브(12), 가스/액체 열교환기(14) 및 배기가스 입구/출구 커플링, 또는 유동 덕트(16)를 포함한다. 열회수 장치(10)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 고온 가스 도관(20), 예를 들면 차량의 배기관 구간에 장착되며, 배기 매니폴드의 하류 및 후부(tail) 파이프의 상류에 배치된다.
열교환기(14)는 2012년 8월 30일에 출원된 발명의 명칭 "배기가스 열회수 장치"의 미국 특허출원 제13/599,399호에 공개된 열 교환기와 유사하거나 동일한 것일 수 있다.
열교환기(14)는 적층된 코어 평판(24)을 가진 열교환기 코어(22)를 포함하며, 상기 코어 평판의 적층은 복수의 가스 흐름 통로(26) 및 복수의 액체 흐름 통로(28)가 교대로 배치된 것이다. 가스 흐름 통로(26) 및 액체 흐름 통로(28)는 가스 도관(20)을 통과하는 가스의 흐름과 평행하게 있을 수 있다. 일반적으로, 가스 흐름 통로(26)를 통해 흐르는 가스는 고온의 차량 배기가스이며, 액체 흐름 통로(28)를 통해 흐르는 액체는 차량의 냉각 시스템의 다른 구성요소를 통해 순환할 수도 있는 물/글리콜 엔진 냉각수와 같은 액체 냉매이다. 일반적으로, 열교환기(14)를 구성하는 코어 평판(24)은 스테인리스 스틸 또는 다른 내열 재료를 포함하며, 전형적으로 적절한 필러(filler) 금속으로 납땜에 의해 연결된다.
코어(22)를 통해 연장되는 복수의 매니폴드는 도관(20)을 통과하는 가스 흐름의 방향에 대해 대체로 수직적으로 있다. 열교환기(14)는 4개의 매니폴드, 즉, 가스 입구 매니폴드(30)와 가스 흐름 통로(26)와 유체 연통하는 가스 출구 매니폴드(32); 및 액체 입구 매니폴드(34)와 액체 흐름 통로(28)와 유체 연통하는 액체 출구 매니폴드(36)를 포함한다. 액체 매니폴드(34, 36)는 1쌍의 액체 피팅(6, 8)과 유체 연통한다.
열 교환기 코어(22)는 가스 입구 매니폴드 개구(40) 및 가스 출구 매니폴드 개구(42)를 포함하는 하부 평판(38)을 갖는다.
도 1 내지 도 3에 예시된 실시예에서, 장착 평판(44)은 하부 평판(38)과 흐름 덕트(16) 사이에 제공된다. 장착 평판(44)은 예를 들어, 용접, 납땜 등에 의해, 또는 기계적 파스너에 의해 하부 평판(38)에 고정될 수 있다. 제1실시예에서, 장착 평판(44)은 열교환기(14)의 하부 평판(38)에 납땜되며, 볼트와 같은 기계적 파스너를 이용하여 유동 덕트(16)에 고정되고, 상기 고정을 위해, 장착 평판(44)의 둘레 엣지에는 볼트 구멍(도시되지 않음)이 제공될 수 있다. 이런 구성은 예를 들어, 유동 덕트(16) 및 열교환기(14)가 납땜 또는 용접으로 결합하기 곤란한 유사하지 않은 금속으로 이루어진 경우에 바람직할 수 있다.
장착 평판(44)에는 또한 가스 입구 매니폴드 개구(48) 및 가스 출구 매니폴드 개구(50)도 제공되며, 개구(48, 50)는 가스 도관(20)을 통한 흐름방향으로 서로 간격을 두고 떨어져 있다. 개구(48, 50)는 유동 덕트(16)의 내부 및 열교환기(14)의 가스 입구/출구 매니폴드(30, 32) 사이의 연통이 이루어지도록 코어(22)의 각각의 가스 입구 매니폴드(30) 및 가스 출구 매니폴드(32)와 정렬된다.
장착 평판(44) 및 유동 덕트(16) 사이에 열적 절연 재료의 층을 제공하여 유동 덕트(16)로부터 열교환기(14)로 전도되는 열 전도율을 감소시킬 수 있다. 이런 열적 절연 층은 장착 평판(44) 및 유동 덕트(16) 사이에 제공된 가스켓(52)의 형태를 취할 수 있다.
유동 덕트(16)는 열교환기(14)를 포함하는 금속과 동일하거나 상이한 조성물을 가질 수 있는 시트(sheet) 금속으로 제조될 수 있다. 덕트 재료를 얇은 두께(thin gauge)로 하는 것의 선택은, 열교환기에서 우회 모드일 때, 고온 배기가스로부터 열교환기(14)로의 전도성 열전달을 최소화하며, 덕트 제조를 용이하게 하며, 무게를 최소로 할 것이다. 유동 덕트(16)는 상부(54)와 하부(56)를 갖고, 상기 상부와 하부에는 모두 밀봉 면이 제공된다. 먼저, 덕트(16)의 상부(54)에는 덕트(16)가 그를 따라서 가스 도관(20)에 고정되는 도관 밀봉 면(58)이 제공된다. 도관 밀봉 면(58)은 그를 통하는 유체 연통이 덕트(16)의 내부와 가스 도관(20)의 내부와의 사이에 제공되는 덕트(16)에 있는 상부 개구(60)를 둘러싸고 있다. 예시된 실시예에서, 도관 밀봉 면(58)은 판형(planar)이며, 상부 개구(60)를 둘러싸고 있는 플랜지(62)를 포함한다.
가스 도관(20)에는 덕트(16)의 상부 개구(60)와 유사한 형상 및 크기의 개구(92)가 제공된다. 도 2에 도시된 실시예에서, 가스 도관(20)의 개구(92)는 개구(60)보다 약간 더 길다. 도관(20)의 개구(92)는 그를 따라서 도관(20)이 예를 들면, 용접, 납땜 또는 기계적 파스너에 의해 덕트(16)에 고정되는 밀봉 면(94)에 의해 둘러싸여 진다. 개구(92)를 둘러싸고 있는 밀봉 면(94)은 상부 밀봉 플랜지(62)와 유사한 크기와 형상을 갖고, 상부 밀봉 플랜지(62)와 정렬되어, 밀봉되어 유체가 새지않는(tight) 접합부가 도관(20) 및 덕트(16)의 상부(54)와의 사이에 형성될 수 있다.
덕트(16)의 하부(56)는 그를 따라서 덕트(16)가 장착 평판(44)에 고정되거나 또는 장착 평판(44)이 없는 경우 열교환기(14)의 하부 평판(38)에 직접 고정되는 열교환기 밀봉 면(64)을 갖는다. 열교환기 밀봉 면(64)은 그를 통하는 유체 연통이 덕트(16)의 내부와 열 교환기(14) 사이에 제공되는 덕트(16)에 있는 하부 개구(66)를 둘러싼다. 도시된 실시예에서, 열교환기 밀봉 면(64)은 판형이며, 하부 개구(66)를 둘러싸는 하부 밀봉 플랜지(68)를 포함한다.
따라서, 도관(20)의 내부와 열교환기(14)의 가스 흐름 통로와의 사이의 유체 연통이 덕트(16)를 통해 제공되는 것을 알 수 있다
밀봉 플랜지(62, 68) 사이에서, 유동 덕트(16)는 열교환 매니폴드에 대한 가스 유체의 분배를 향상하게 형성된 덕트 벽(70)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 상부 개구(60)는 하부 개구(66)보다 작고, 따라서, 덕트 벽(70)은 상부 밀봉 플랜지(62)로부터 하부 밀봉 플랜지(68)로 외향하여 경사질 수 있다. 이런 구성은 주로 열교환기(14)가 가스 도관(20)의 직경보다 약간 더 크기 때문에 이루어진다. 또한, 적어도 부분적으로 직사각형 형상의 열교환기 평판으로 인하여, 상부 및 하부 밀봉 플랜지(62, 68) 및 덕트 벽(70)은 각각 4개의 측면을 갖고, 상부 밀봉 플랜지(62)의 평면에서 봤을 때 대체로 직사각형의 윤곽을 갖는다. 그러나 선택적으로, 덕트(16)의 상부 부분을 평면 형상의 타원형으로 하여, 덕트(16)의 상부 밀봉 플랜지(62)도 또한 평면 형상의 타원형이 될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 실시예에서, 유동 덕트(16)는 또한 후술하는 바와 같이 밸브(12)를 지지하는 네스팅(nesting) 릿지(72)도 포함하고 있다. 네스팅 릿지(72)는 상부 개구(60)의 엣지를 둘러싸며, 상부 밀봉 플랜지(62)에 내향하여 배치되고 수직한 견부(74)에 의해 그로부터 분리된 편평한(flat) 판형 면을 포함한다. 예시된 실시예에서, 네스팅 릿지(72)는 직사각형의 형상을 갖는다.
가스 전환 밸브(12)는 네스팅 릿지(72)의 상부에 위치하는 편평한 판형 지지 프레임(78)을 가진 삽입가능한 밸브부재를 포함하며, 상기 지지 프레임(78)은 납땜 또는 용접에 의해 상부에 부착될 수 있다. 따라서, 지지 프레임(78)은 네스팅 릿지(72)와 정렬하고 밀봉하는 크기 및 형상으로 이루어진 하부 밀봉 면(96)을 갖는다. 도시된 실시예에서, 지지 프레임(78)은 직사각형이다. 지지 프레임(78)은 밸브 개구(80)를 형성하며, 밸브 개구는 도 3에 도시된 우회 위치와 도 2에 도시된 열교환 위치와의 사이에서 피벗 이동할 수 있는(pivotable) 밸브부재(82)를 수용한다.
우회 위치에서, 밸브(12)는 밸브부재(82)가 밸브 개구(80)를 실질적으로 완전히 차단하여 폐쇄된다. 반대로, 열교환 위치에서는 밸브(12)가 개방되며, 밸브부재(82)는 밸브 개구(80)에 대한 차단 위치를 벗어나게 피벗 이동하게 된다.
도면에 도시된 바와 같이, 밸브부재(82)는 플래퍼(flapper)를 포함하며, 상기 플래퍼는 도관(20)을 통하는 가스 흐름방향에 대해 약 90도의 각도로 유동 덕트를 통해 연장되는 피벗 축(P)을 중심으로 피벗 이동한다. 밸브부재(82)는 로드(rod)(84)에 장착되어, 폐쇄 열교환 위치 및 개방 우회 위치 사이에서 로드(84)에 따라 회전될 수 있다. 도 1 내지 도 3에서, 밸브(12)는 "나비" 형상의 밸브이며, 로드(84)는 밸브부재(82)의 선단(leading) 엣지(85)와 후단(trailing) 엣지(87) 사이의 중간쯤에 배치된다.
축(P)에 대한 밸브부재(82)의 회전은 엔진 진공으로 구동되는 전자 솔레노이드 또는 작동기, 또는 다른 적절한 작동기 또는 제어 시스템을 포함하는 임의의 적절한 수단에 의해 제어될 수 있다. 밸브부재(82) 및 밸브 개구(80)는 도 1-3에 도시된 바와 같은 정사각형 또는 직사각형, 또는 원형, 타원형, 또는 불규칙한 형상을 포함하는 임의의 적절한 형상으로 이루어져, 열교환 위치에서 가스 도관(20)의 내면을 밀봉할 수 있다. 밸브부재(82)의 형상은 유동 덕트(16)의 형상 및 가스 도관에 어느 정도 따른다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 가스 도관(20)이 둥근 내면을 갖는 경우, 도관(20) 쪽으로 회전하는 밸브부재(82)의 단부(단부는 회전 방향에 따른 선단부 또는 후단부 일 것임)는 예를 들면 원형, 계란형, 타원형 등의 대응하는 둥근형상을 가져서, 열교환 위치에서 가스 도관(20)의 내부 면에 대한 밀봉을 할 것이다. 열교환 위치에서 하부 평판(38) 또는 장착 평판(44)에 대한 밀봉을 하는 밸브부재(82)의 대향 단부는 정사각형 또는 직사각형일 수 있다. 또한, 밸브부재(82)의 하부 단부가 (열교환기(14)에 대한 입구와 출구 흐름 경로 사이에) 우회 차단기(bypass blocker)로 작용할 필요가 있기 때문에, 밸브부재(82)는 개방 열교환 위치에 있을 때, 유동 덕트(16)의 벽(70)이 내향하여 돌출하거나 또는 벽 연장부(wall extensions)에 끼워져서 밸브의 너비 방향으로 밸브부재(82)의 엣지와 밀접하게 맞추어질(mate) 필요가 있을 것임을 예견할 수 있다. 상기 기술 구성은 도 14b를 참조하여 아래에서 추가로 설명된다.
도 3에 도시된 우회 위치에 있는 밸브부재(82)에서, 가스 도관(20)과 열교환기(14) 사이의 유체 연통은, 가스 도관(20)을 통하는 우회 가스 흐름 경로가 거의 완전하게 개방되어 있는 동안, 실질적으로 완전히 차단된다. 따라서, 우회 위치에 있는 밸브부재(82)에서, 실질적으로 모든 배기가스는 가스 도관(20)에 의해 형성된 우회 가스 흐름 경로를 통해 흐르고, 열교환기(14)로 흘러가는 가스는 전혀 없거나, 또는 거의 없을 것이다. 열교환기(14)가 우회 위치에 있는 밸브(12)와 도관(20)을 통과하는 고온 가스의 흐름으로부터 분리되어 있기 때문에, 열교환기(14)는 가스 흐름으로부터 열적으로 분리되어서, 고온 가스로부터 냉각제로 전해지는 바람직하지 않은 열전달이 우회 위치에 있는 밸브(12)에서는 최소로 된다.
반대로, 도 2에 도시된 열교환 위치에 있는 밸브부재(82)에서, 가스 도관(20)은 가스 도관(20)과 열교환기(14) 사이의 유체 연통을 허용하는 동안은 밸브부재(82)에 의해 대체로 완전한 차단이 된다. 특히, 열교환 위치에 있는 밸브부재(82)에서, 밸브부재(82)는 열교환기(30)의 가스 입구 매니폴드(30)와 가스 출구 매니폴드(32) 사이에 있는 위치에서 가스 도관(20)을 대체로 완전하게 차단한다. 따라서, 실질적으로 도관(20)을 통해 흐르는 모든 가스가 강제적으로 가스 입구 매니폴드(30)에 유입되어, 열교환기(14)의 가스 흐름 통로(26)를 통해 흘러가서, 가스 출구 매니폴드(32)를 통해 열교환기(14)에서 유출된다.
따라서, 유동 덕트(16)는 도관(20)으로부터 열교환기(14)로 유입 및 열교환기로부터 유출되는 가스 흐름의 과도부에 덕트 공간을 제공할 뿐만 아니라, 우회 모드에서 도관(20)을 통해 흘러가는 고온 가스와 비교적 냉각된 열교환기(14)와의 사이에 열적 버퍼(또는 열 차단) 공간도 제공한다.
양호한 유체 흐름을 촉진하기 위해, 굴곡진 유동 베인(86)이 밸브부재(82)가 열교환 위치에 있을 때 그를 따라서 도관(20)에서의 가스가 열교환기(14) 내로 흘러가게 하는 둥근 입구 면을 제공한다. 굴곡진 유동 베인(86)은 양호한 유체의 흐름을 촉진하며, 열회수 장치(10)를 통하는 압력 강하를 최소화한다. 베인(86)은 또한 밸브부재(82)의 선단 엣지(85)가 우회 위치에 있는 밸브(12)와 결합할 수 있는 면을 제공한다. 유동 베인(86)이 밸브부재(82)의 선단 엣지 근방에 위치되더라도, 밸브부재(82)의 후단 엣지 근방에 유동 베인(86)을 배치할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
완전한 밀봉을 보장하기가 어렵기 때문에, 본원의 발명자들은 유동 덕트(16)의 영역에서, 벤투리 효과가 배출 도관(20)에 주어지게 하는 것은 유용한 것임을 발견하였다. 이런 구성은 본 발명의 다른 실시예들과 관련하여 이하에서 부가로 논의된다. 따라서, 폐쇄 위치에 있는 밸브(12)에서, 가스가 열교환기(14)와 접촉하러 오기 전에, 벤투리는 유동 덕트(16)의 배기 측을 통해 나가는, 유동 덕트(16)의 입구 측으로 유입하는 산란(stray) 가스를 "진공 흡입" 한다. 밸브(12)가 개방 상태에 있으면, 벤투리 작용은 유동 덕트(16)의 입구 및 출구 부분에 걸쳐 압력 차를 생성하여서, 전체(full) 열전달을 원하는 경우 열교환기(14)를 통한 전체 가스 흐름을 유도하게 한다.
또한 도 2 및 도 3에는 밸브 로드(84)의 단부가 그 안으로 연장되며 밸브 베어링(도시되지 않음)을 수용할 수 있는 부싱(bushing) 또는 "베어링 블록"(88)이 도시되어 있다. 전형적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 밸브 로드의 일단부는 유동 덕트(16) 내에 배치될 수 있는 부싱(88)에 수용될 수 있고, 밸브 로드(84)의 타단부는 통상적으로 덕트 벽(70)을 관통하여 있다. 도 1에 도시되지 않았지만, 덕트 벽(70)을 관통하는 밸브 로드(84)의 단부가 덕트 벽(70)의 내측 또는 외측에 장착되는 부싱 또는 베어링 블록(88)을 통해 연장할 것이라는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 밸브 로드(84)의 관통 단부는 일반적으로 밸브 작동기구(도시되지 않음)에 부착된다.
도 3은 밸브 로드(84)가 밸브 부재(82)의 상부 면에 장착되어 있고, 로드(84)의 단부는 덕트 벽(70)의 내부 면에 장착된 베어링 블록(88)에 수용된 것을 나타낸다. 대조적으로, 도 2의 단면도는 밸브부재(82)의 저부 면, 또는 하부 면에 장착된 로드(84) 및 베어링 블록(88)을 나타낸다. 밸브부재(82)에 로드(84)를 장착하는 방식은 변경할 수 있는 것이며, 밸브부재(82)의 하부 면에 로드(84)를 장착하여 도관(20)을 통해 흐르는 가스로부터 나오는 열(heat)에 대한 밸브 로드(84) 및 베어링 블록(88)의 노출을 감소시킬 수 있다.
열교환 모드에서 우회 가스 흐름을 최소화하기 위해, 열회수 장치(10)에 추가 요소를 포함하여 열교환 위치에서 밸브부재(82)의 밀봉을 향상시킬 수 있다. 이런 구성과 관련하여, 장착 평판(44)이 열교환 위치에 있는 밸브부재(82)의 선단 또는 후단 엣지(85, 87)와 랩(lap) 밀봉부를 형성하는 직립 플랜지 또는 탭(90)을 포함할 수 있다. 도 1-3의 실시예에서는, 밸브부재(82)의 선단 엣지(85)와 밀봉한다. 탭(90)은 또한 가스켓(52)의 두께 변화가 밸브부재(82)와 장착 평판(44) 사이의 밀봉에 미칠 수 있는 영향을 없애었다.
탭(90)은 장착 평판(44)의 상부 면에 부착되는 금속 플랩을 포함할 수 있다. 대안적으로, 탭(90)은 장착 평판(44)과 일체적으로 형성되며, 장착 평판(44)의 몸체로부터 상향하여 구부러질 수 있는데, 이런 경우 장착 평판(44)의 일부분이 재료를 포함하고 있으므로, 장치(10)의 중량에 더해지지 않는다. 탭(90)의 각도는 도 2에 도시된 바와 같이, 열교환 모드에서 밸브부재(82)의 표면에 대해 편평하게 놓이도록 선택된다.
밸브부재(82)는 도 1 내지 도 3에서와 같이 직사각형이며, 탭(90)은 밸브부재(82)의 선단 엣지(85)의 전체 폭을 따라 연장된 긴 치수로 이루어져서, 밸브(12)가 개방 열교환 위치에 있을 때 (아마도 탭 위에 덕트 벽 연장부와 함께) 우회 블록의 생성을 용이하게 한다. 도시된 바와 같이, 탭(90)은 장착 평판(44)의 표면에 대하여 90도 미만의 각도로 기울일 수 있으며, 가스 흐름방향으로 수직한 축으로부터 멀어지는 방향으로 기울어진다. 탭(90)의 이러한 경사는 밸브(12)를 개폐하는 동안 밸브부재(82)의 행정(stroke)을 줄인다. 즉, 밸브부재(82)는 90도 미만의 회전으로 탭(90)에 대한 밀봉을 이행한다. 밸브부재(82)의 행정을 더욱 감소시키기 위해서, 탭(90)을 장착 평판(44)의 가스 입구 매니폴드 개구(48)를 향해 배치할 수 있다.
도 4는 전술한 바와 같이 밸브(12) 및 열교환기(14)를 포함하며, 후술하는 바와 같이 덕트(16)와는 다른 유동 덕트(102)를 갖는 본 발명의 제2실시예에 따른 열회수 장치(100)의 일부를 도시한다.
유동 덕트(102)는 덕트(102)의 내부와 가스 도관(20)의 내부와의 사이의 유체 연통을 제공하는 상부 개구(106) 및, 덕트(102)의 내부와 장착 평판(44)을 통한 열교환기(14) 사이의 유체 연통을 제공하는 하부 개구(108)를 포함한다. 덕트(102)는 외향하여 연장되는 하부 밀봉 플랜지(112) 및 내향하여 연장되는 상부 밀봉 플랜지(114) 사이로 연장되는 완만한 윤곽의 덕트 벽(110)을 포함한다. 플랜지(112, 114)는 덕트 벽(110)을 가진 완만하고, 연속한 과도부를 형성함을 알 수 있다. 또한, 내향하여 연장되는 상부 밀봉 플랜지(114)를 설치하여 덕트(102)의 상부가 단순한 구조를 갖게 했으며, 상술된 덕트(16)의 외향하여 연장되는 상부 플랜지(62), 네스팅 릿지(72) 및 수직한 견부(74)를 없애었다.
도 4에 도시된 실시예에서, 밸브 개구(80)를 둘러싸는 지지 프레임(78)은 상부 밀봉 플랜지(114)의 상부에 수용되며, 납땜 또는 용접에 의해 고정될 수 있다. 대안적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 밸브 지지 프레임(78)과 상부 밀봉 플랜지(114) 사이의 연결은 가스켓(116)에 의해 밀봉되는 기계적 연결일 수 있다. 또한, 이 실시예에서 도시된 바와 같이, 장착 평판과 하부 밀봉 플랜지(112)는 납땜 또는 용접에 의해 결합될 수도 있다. 도 4의 실시예는 플랜지(114)의 상부 면이 밸브 지지 구조물로서 효과적으로 작용하며 가스 도관(20)에 직접적으로 연결되면서, 전체적으로 지지 프레임(78)을 없애고 밸브 로드(84) 및 베어링 블록(88)을 상부 밀봉 플랜지(114)의 하측부에 직접 장착하는 변형이 이루어진 것이다.
도 5, 도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 제3실시예에 따르는 열회수 장치(120)의 유동 덕트(122)의 일부를 도시한다. 열회수 장치(120)는 상술한 바와 같이 밸브(12)(도 5에 도시되지 않음) 및 열교환기(14)(장착 평판(44)만 도시되었음)를 포함하며, 후술하는 바와 같이 덕트(16)와는 다른 유동 덕트(122)를 갖는다.
도 5의 유동 덕트(122)는 외향하여 연장되는 도관을 밀봉한 플랜지(126)에 의해 둘러싸인 상부 개구(124) 및 외향하여 연장되는 열교환기 밀봉 플랜지(130)에 의해 둘러싸인 하부 개구(128)를 갖는다. 도시된 바와 같이, 열교환기 밀봉 플랜지(130)는 열교환기(14)(도시되지 않음)의 장착 평판(44)에 예를 들면, 납땜, 용접 또는 기계적 연결로 연결된다.
도관 밀봉 플랜지(126)는 상부 개구(124)를 둘러싸는 판형 네스팅 릿지(132) 및 네스팅 릿지(132)의 외부 둘레 주위로 연장되며 일체적으로 연결된 외부 수직 플랜지(134)를 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 네스팅 릿지(132)와 수직 플랜지(134)가 직사각형인 경우, 노치(136)가 제조 과정에서 네스팅 릿지(132)로부터 위로 접혀질 수 있도록 수직 플랜지(134)의 모서리에 제공될 수 있다. 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 수직한 둘레 플랜지(134)는 유동 덕트(16)의 수직한 견부(74)의 외관과 유사하며, 밸브(12)의 지지 프레임(78)을 유지하는 기능과 유사한 기능을 한다.
덕트(122)의 수직한 둘레 플랜지(134)는 가스 도관(20)에 덕트(122)가 그를 통해 장착되는 상부 밀봉 플랜지(138)가 둘러싸고 있다. 상부 밀봉 플랜지(138)는 도관에 밀봉되는 판형의 편평한 밀봉 부분(140)과, 상부 밀봉 플랜지(138)가 네스팅 릿지(132)를 둘러싸는 수직한 둘레 플랜지(134)에 그를 통해 부착될 수 있는 수직한 부분(142)을 갖고, L자 형상으로 형성된다. 도 6a 및 도 6b의 확대도는 접합된 수직한 플랜지(142, 134)가 어떻게 압착(crimping)에 의해 연결될 수 있는 지를 나타내었다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 네스팅 릿지(132)를 둘러싸는 높은 높이의 수직한 플랜지(134)는, 상부 밀봉 플랜지(138)의 낮은 수직한 플랜지(142) 위로 접혀질 수 있다. 다르게는, 네스팅 릿지(132)를 둘러싸는 수직한 플랜지(134)를 수직한 플랜지(142)보다 짧게 할 수 있으며, 이 경우 압착 연결이 짧은 플랜지(134) 위로 플랜지(142)의 상부를 접어서 형성할 수 있다. 압착 방식을 변경하여, 간단하게 상부 밀봉 플랜지(138)가 네스팅 릿지(132)를 둘러싸는 수직한 플랜지(134)에 용접 또는 납땜으로 할 수 있다. 상기와 같이 하여 유동 덕트(122)의 상부를 형성하여서 복잡한 형성 공정을 피할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 7 내지 도 9는 덕트(16)의 상부(54)에 대한 다수의 다른 구조, 특히 덕트(16)의 상부(54)에 밸브(12) 합체 및, 덕트 벽(70)을 통하는 밸브 로드(84)의 단부의 침입(penetration)을 하는 다른 구조를 나타낸다.
먼저, 도 7은 도 2의 것과 유사한 구성을 나타내는 일부분을 확대하여 나타낸 사시도이며, 밸브 로드(84)는 밸브부재(82)의 밑면에 장착된다. 이 구성에서는, 밸브 로드(84)가 네스팅 릿지(72)와 동일한 평면에 위치할 수 있으며, 따라서 밸브 로드(84)가 그를 통해 지나가게 하는데 덕트(16)의 네스팅 릿지(72) 및/또는 수직한 견부(74)에서 작은 절결부 또는 릿지를 필요로 할 뿐이다.
도 8은 밸브 로드(84)가 덕트 벽(70)의 수직한 부분을 통해 연장되도록 밸브부재(82)가 네스팅 릿지(72)의 평면 아래에 장착되는 변형을 도시한다. 이 실시예에서, 밸브(12)는 L자형 구조를 갖는 변형된 지지 프레임(144)의 밸브 개구(80) 내에 지지되는 밸브부재(82)를 포함한다. 변형된 지지 프레임(144)은 상부에 수용되며 네스팅 릿지(72)에 대해 밀봉되는 수평한 레그(146), 및 덕트(16)의 상부 개구(60) 내로 수평한 레그(146)의 내측 엣지로부터 하향하여 연장되는 수직한 레그(148)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 밸브부재(82)의 하측부에 장착되는 밸브 로드(84)는, 밸브 플랜지(144)의 수직한 레그(148)를 통하여 덕트 벽(70)의 수직한 부분을 통해 연장된다. 이 실시예에서, 수직한 레그(148)는 축 부싱(axle bushing)으로 작용하며, 수직한 레그(148)의 구멍에 수용되는 축 로드(84)의 반대편 (즉, 비 관통(84)) 단부를 갖는다.
도 9는 밸브부재(82)가 둘러싸인 지지 프레임(78)을 갖지 않고, 상부 개구(60)에 직접 장착된 다른 대안적인 구성을 나타낸다. 따라서, 본 실시예는 네스팅 릿지(72)의 필요성을 없앴으며, 유동 덕트(16)의 상부(54)에는 단순히 덕트(16)의 상부(54)에서 외향하여 연장되는 도관 밀봉 플랜지(58)가 제공된다. 밸브부재(82)가 직접 상부 개구(60)에 장착되고, 로드(84)가 밸브부재(82)의 하측부에 장착된 상태에서, 이 실시예에서의 네스팅 릿지(72)의 제거는 로드(84)가 덕트 벽(70)의 수직한 표면을 통해 지나가도록 한다는 것을 알 수 있다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 향상된 밀봉을 제공하기 위해 플랜지(58)의 밀봉 엣지를 밸브부재(82)의 후단 엣지(87)에 중첩할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이 개선된 밀봉을 제공하기 위해, 후단 엣지(87)에 밸브부재(82)의 하측부가 노치될 수 있다. 이러한 구성의 다른 이점은 로드(84)의 위치가 고온 배기가스 스트림으로부터 더 멀리 하향되게 하며, 밸브부재(82)의 경사각이 이것을 수용하도록 증가하도록 제공되며, 밸브부재(82)의 선단부 및 후단부의 길이는 로드(84)의 하강을 수용하도록 조절될 수 있게 제공되는 것이다.
덕트 벽(70)을 통한 밸브 로드(84)의 침입부는 밀봉되어야 함을 예견할 수 있을 것이다. 도 7 내지 도 9는 로드(84)를 엄밀하게 수용하는 슬리브 또는 부싱 형태의 밀봉부(73)를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열회수 장치(200)를 나타낸다. 장치(200)의 구성요소의 대부분은 상술한 장치(10)의 요소들과 유사하거나 동일한 것이다. 따라서, 장치(200)의 유사한 요소는 동일한 참조 번호를 부여했으며, 장치(10)와 관련하여 이러한 요소의 설명은 장치(200)에서 이들 요소의 설명에 동일하게 적용되었다.
장치(200)는 가스 전환 밸브(12), 가스/액체 열교환기(14)(장착 평판(44) 만이 도시되어 있음), 및 유동 덕트(16)를 포함하며, 열회수 장치(10)의 밸브(12), 열교환기(14) 및 덕트(16)와 유사한 또는 동일한 특징부를 갖는다.
열회수 장치(200)에서는, 밸브(12)의 로드(84)가 밸브부재(82)의 하측부에 장착되어, 밸브부재(82)의 피벗 축이 도 1 내지 도 3에 도시된 구조와 유사하게, 그 선단 엣지(202) 및 그 후단 엣지(204) 사이의 대략 중간에 위치하게 된다. 도 10에 도시한 바와 같이, 밸브(12)가 개방되면, 밸브부재(82)의 후단 엣지(204)가 가스 도관(20)의 내부 면과 접촉하거나 근방에 위치될 때까지 상향하여 피벗 이동 한다. 밸브부재(82)의 선단 엣지(202)는 장착 평판(44)의 탭(90)과 겹쳐지는 접촉부로 올 때까지, 또는 근방에 위치될 때까지 하향하여 회전한다. 따라서, 도 10에 도시된 열교환기 모드에서, 밸브부재(82)는 실질적으로 완전히 고온 가스의 우회 흐름을 차단하여, 대체로 모든 가스가 열교환기(14)를 통해 흐르게 한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 밸브(12)는 밸브부재(82)의 선단 엣지(202)를 중첩하게 구성되는 지지 프레임(206)을 포함하며, 따라서 밸브부재(82)의 후단 엣지(204)는 지지 프레임(206)의 엣지를 중첩한다. 이 실시예에서, 지지 프레임(206)은 폐쇄 밸브(12)를 가진 밸브부재(82)의 선단 엣지(202) 근방에 위치하거나 또는 결합하는 선단부(208)를 포함하며, 유사하게, 지지 프레임(206)은 밸브(12)가 폐쇄되었을 때 밸브부재(82)의 후단 엣지(204) 근방에 위치하거나 또는 결합하는 후단부(210)를 포함한다. 지지 프레임(206)의 선단부(208) 및 후단부(210)는, 도 10의 실시예에서, 노치(212, 214)의 형태로 있는 밀봉 면을 포함한다. 선단부(208)에서, 노치(212)는 밸브부재(82)의 상부 면과 접촉하는 하부 밀봉 면을 갖고, 반면에 후단부(210)에 있는 노치(214)는 밸브부재(82)의 하측부에 대해 밀봉하는 상부 면을 갖는다. 도 10이 지지 프레임(206)의 단부에 제공된 노치(212, 214)를 나타내었더라도, 노치는 도 9에 도시한 바와 같이 대신에, 선단 및/또는 후단 엣지(202, 204)에 형성될 수 있는 것임을 이해할 것이다.
또한, 도 10은 도관(20)의 내부 면에 가스 흐름 경로로 연장되어 밸브부재(82)의 엣지와 밀봉하는 밀봉부를 형성하는 릿지(216)가 제공된 것이다. 릿지(216)는 도관(20)의 전체 내부 면 둘레로 연장되어서 밸브부재(82)에 대한 정지부(stop)를 제공하고 밸브(12)가 개방하고 있는 동안 도관(20) 쪽으로 상향하여 회전하는 밸브부재(82)의 사실상 전체 엣지를 즉, 밸브부재(82)의 후단부 및 측부를 밀봉한다. 릿지(216)는 유동 덕트(16)의 중심선(점선으로 도시됨)의 하류 및 피벗 축(P)과 로드(84)의 하류에 위치하여서, 폐쇄 및 개방 위치 사이에서 90도 미만의 각도로 밸브 회전을 감소한다. 덕트(16)의 중심선은 유동 덕트(16)의 출구 단부로부터 입구 단부를 분할한다.
릿지(216)는 또한, 열교환기(14)(도시되지 않음)의 가스 입구 및 출구 매니폴드(30, 32) 쪽으로 개방되는 장착 평판(44)에 있는 개구(48, 50) 근방에 도관(20)의 직경 감소부를 제공하며, 상기 직경 감소는 출구 개구(50)를 향하는 방향으로 개구(48, 50) 사이의 위치에서 일어난다.
도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 밸브부재(82)의 피벗 이동 방향은 시계 반대 방향이다. 따라서, 도관(20)을 통한 가스의 흐름은 효과적으로 폐쇄(우회) 위치를 향하는 방향으로 밸브를 효과적으로 편향(bias)할 것이다..
도 11a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열회수 장치(220)를 도시하며, 그것은 도 10의 실시예의 변형된 것이라고 할 수 있다. 따라서, 도 11a의 실시예의 유사한 요소들은 유사한 참조 번호를 사용하여 참조되며, 다음의 설명은 도 11a의 열회수 장치(220)와 도 10의 열회수 장치(200)와의 사이의 다른 부분에 집중하여 설명된다.
먼저, 도 11a에 도시된 바와 같이, 도 11a에서의 밸브(12)의 피벗 축(P)은 밸브부재(82)의 선단 엣지(202)보다 후단 엣지(204)에 더 근접하게 위치한다. 즉, 밸브부재(82)의 후단부 부분은 선단부 부분보다 짧다. 또한, 도 11a에서, 밸브부재(82)의 피벗 이동방향은 도 10에 도시된 것의 반대측이며, 밸브(12)가 개방하고 있는 동안 밸브부재(82)를 시계 방향으로 회전한다. 따라서, 도관(20)을 통해 흐르는 가스의 압력은 열을 개방 열교환 위치를 향하는 방향으로 밸브부재(82)를 편향할 것이다.
도 11a의 밸브(12)의 개방 동안, 밸브부재(82)의 선단 엣지(202)는 도관(20)의 내부 면, 특히 도관(20)의 릿지(216)와 접촉하게 또는 밀접하게 이동할 것이다. 도 11에서, 릿지(216)는 도관(20)의 내향 연장부(21)의 경사진 엣지를 포함하며, 상기 내향 연장부(21)는 밸브(12)의 후단부를 따라 릿지(216)로부터 하류에 연장되며, 따라서 상술한 바와 같이 우회 모드에서 벤추리 효과를 발휘할 것이다.
밸브부재(82)의 후단 엣지(204)는 장착 평판(44)으로부터 돌출하는 탭(218)과 접촉할 때까지 또는 밀접하게 될 때까지 회전될 것이다. 밸브부재(82)의 짧은 후단부 부분의 길이로 인해, 도 11a에 탭(218)은 도 10의 탭(90)보다 더 높은 높이를 갖는 다는 것을 알 수 있다. 다르게는, 덕트 벽(70)의 높이를 감소하여 덕트(16)에 의해 제공되는 열차단 거리의 효과를 희생하지 않고, 밸브(12) 및 장착 평판(44) 사이의 거리를 줄일 수 있다.
도 11a로부터 알 수 있는 바와 같이, 밸브(12) 폐쇄 시(점선으로 표시됨), 우회 위치에서 개구는 유동 덕트(16)의 출구 단부를 향해 있을 것이다. 우회 모드에서 유동 덕트(16)의 밀봉이 덕트(20)에서의 고온 가스로부터 열교환기(14)의 열적 절연성을 보장하더라도, 유동 덕트(16)에 의해 제공되는 덕트(20)로부터 열교환기(14)를 물리적으로 분리하는 것은, 밸브(12)가 유동 덕트(16)의 개구(60)를 완전히 밀봉하지 않더라도, 본 발명의 특정 실시예에서 고온 가스의 흐름으로부터 열교환기(14)의 적절한 열전도성 분리를 제공할 수 있다.
탭(218)이 도 2에 도시한 바와 같이, 장착 평판(44)으로부터 일체적으로 형성될 수 있더라도, 도 11a에 도시된 바와 같이 탭(218)은 비교적 얇은 시트 금속으로 구성되는 스프링 모양의 부재를 포함하는 것이며, 납땜, 용접과 같은 임의적인 종래 방식으로 또는 기계적 부착 방식으로 장착 평판(44)의 상부 면에 고정되는 것이다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 탭(218)은 장착 평판(44)에 대해 평행하게 있으며 그를 통해 탭(218)과 장착 평판(44)이 연결되는 부착 플랜지(222)를 구비한다. 플랜지(222)로부터 약 90도 각도로 연장되며, 탭(218)이 밸브(12)를 수직적으로 향해 연장되는 중간 부분(224)을 가져서, 열교환 모드에서 우회 가스 흐름을 차단한다. 중간 부분(224)으로부터 직각으로 연장되는 밀봉 단부 부분은 열교환 위치에서 밸브부재(82)의 후단 엣지(204)에 대한 밀봉이 이루어지게 중간 부분(224)에 대해 기울어져 있다.
밸브부재(82)의 후단 엣지(204)가 탭(218)의 단부 부분(226)에 대하여 놓여져 있으면, 탭(218)의 탄력은 도 11a의 실시예에서와 같이 특히, 밸브부재(82)가 밸브를 폐쇄하도록 가스 흐름에 대한 회전을 해야만 하는 경우, 작동기가 밸브(12)를 폐쇄하는 동작을 도울 수 있는 약간의 탄성력을 제공한다. 밸브가 양호한 위치 상태를 유지하면서, 상기 탄성력을 향상시키기 위해, 배리어(218)의 선단부(226)를 선택적으로 곡면(밸브부재(82)에 대한 볼록)으로 할 수 있다. 본 실시예에서는, 배리어(218)의 탄성 효과에 더하여, 선단부(226)와 회전 밸브부재(82) 사이에 형성되는 일시적 우회 채널도 또한 밸브(12)가 폐쇄될 때까지 가스 우회 경로를 제공하여 작동기가 밸브(12)를 폐쇄하는 동작을 돕는다.
도 11b는 도 11a의 열회수 장치(220)에 사용할 수 있는 탭(219)의 약간 다른 구성을 나타낸다. 도 11b의 탭(219)은 도 11a의 탭(218)의 대응 요소의 기능 및 외관과 유사한 부착 플랜지(222) 및 중간 부분(224)을 갖는 것이다. 그러나, 탭(219)의 선단부(226)는 밸브가 위치하고 있는 동안 추가적인 탄력을 제공하는 2개의 대향된 곡선부(227, 229)를 갖는다. 도 11b에서, 탭(219)의 안착 부위(즉, 밸브부재(82)와의 결합부)는 실선으로 나타냈으며, 선단부(226)의 비안착(unseated) 부위(즉, 밸브부재(82)와 결합 해제부)는 점선으로 나타내었다.
도 12a 및 도 12b는 도 11a에 도시된 실시예의 변형이라고 할 수 있는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열회수 장치(230)를 도시한다. 따라서, 도 12a의 실시예의 유사 구성요소에는 동일한 참조 부호를 사용하여 나타냈으며, 다음의 설명은 도 12a의 열회수 장치(230)와 도 11a의 열회수 장치(220) 사이의 차이에 초점을 맞추어 설명한다.
도 11a 및 도 12의 실시예 사이의 주요 차이점은 유동 덕트의 구조에 있다. 도 12a의 실시예는 복수의 구성요소, 즉, 입구 베이스 부분(234), 출구 베이스 부분(236) 및 상측 벽 부분(238)을 포함하는 변경된 유동 덕트(232)를 포함한다.
입구 및 출구 베이스 부분(234, 236)은 2개의 부분이 연속 배치된 시트 금속 컵의 형태로 있다. 입구 베이스 부분(234)이 포함하는 하부 벽(240)은, 1개가 제공되는 장착 평판(44)의 가스 입구 매니폴드 개구(48)(도시되지 않음) 및, 열교환기(14)의 가스 입구 매니폴드 개구(40)(도시되지 않음)와 정렬될 수 있는 형상 및 크기의 가스 입구 개구(242)를 갖는다. 또한, 입구 베이스 부분(234)이 포함하는 측 벽(244)도 하부 벽(244)으로부터 직립하고 하부 벽(240)의 전체 둘레에 대해 연장되어 있다. 유사하게, 출구 베이스 부분(236)이 포함하는 하부 벽(246)에는, 1개가 제공되는 장착 평판(44)의 가스 출구 매니폴드 개구(50) 및, 열교환기(14)의 가스 출구 매니폴드 개구(42)와 정렬될 수 있는 형상 및 크기의 가스 출구 개구(248)가 제공된다. 출구 베이스 부분(236)이 포함하는 직립 측 벽(250)은 하부 벽(246)의 둘레를 완전히 둘러싸고 있다. 베이스 부분(234, 236)의 하부 벽(240, 246)은 편평한 판형이어서, 1개가 제공된 장착 평판(44)으로 밀봉부를 형성하거나 또는 장착 평판(44)을 없앤 열교환기(14)의 하부 평판(38)이 직접 밀봉부를 형성한다. 개구(242, 248)가 직사각형인 것으로 도 12b의 평면도에 도시되었지만, 이들은 도시된 것과 다른 형상일 수 있다.
베이스 부분(234, 236)의 측 벽(244, 250)이 가진 판형 부분은 도 12b에 도시된 바와 같이 연속으로 배치되어, 도 11a의 탭(218)과 유사한 외관과 기능을 갖는 탭 구조 또는 분할 벽(252)을 형성하며, 열교환 위치에서 밸브부재(82)에 밀봉되어 우회 밀봉을 달성한다. 측벽(244, 250) 중 하나의 판형 부분은 상술한 바와 같이 탭(218)의 선단부(226)에 대한 기능과 유사한 기능의 선단부(253)를 제공하도록 연장될 수 있다. 도 12a에서, 입구 베이스 부분(234)의 측벽(244)이 갖는 판형 부분은 측벽(250)의 판형 부분에 대해 연장된다.
입구 및 출구 베이스 부분(234, 236)의 벽(244, 250)의 다른 부분은 덕트(232)를 둘러싸는 역할을 한다. 도 12b의 평면도에 나타낸 바와 같이, 베이스 부분(234, 236)의 벽(244, 250)은 평면으로 보았을 때 타원형의 유동 도관(232)을 제공하는 둥근 면을 가질 수 있다. 상기 형상은 가스 덕트의 개구가 타원 형상인 것이 바람직할 수 있다. 베이스 부분(234, 236)의 형상은 가변적이며 열교환기(14)와 유동 덕트의 구조에 적어도 부분적으로 따른다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 12a에 도시된 바와 같이, 측벽(244, 250)의 상부는 덕트 벽의 하부를 형성하고, 상부는 도 12a에 도시된 바와 같이, 측벽(244, 250)의 상부 엣지와 중첩할 수 있는 상부 측벽 부분(238)을 포함한다. 상부 측벽 부분(238)의 내부 면에는 하부 엣지에 근접하는 딤플(254)이 제공될 수 있고, 그 하부 엣지는 정지부를 형성하여 상부 측벽 부분(238) 내로 측벽(244, 250)이 초과 삽입하는 것을 방지한다.
상부 측벽 부분(238)은 덕트(232)의 상부까지 이어지며, 밸브(12)에 대한 네스팅 릿지(72)를 제공하며, 도 5, 도 6a 및 도 6b의 실시예에 도시된 것과 유사한 플랜지 구조를 갖는다. 따라서, 상부 측벽 부분(238)의 상부 부분에 대한 상세한 설명은 필요하지 않다.
도 12a는 또한 가스 도관(20)의 벽이 열교환기(14) 근방에서 도관(20)의 직경을 감소하는 릿지(216)가 형성되어 있음을 나타낸다. 릿지(216)로부터 돌출하는 선택적 밸브 시트(seat)는 릿지(216)로부터 도관(20) 내로 연장되는 경사진 견부(256)를 포함한다. 시트(256)는 밸브부재(82)의 선단 엣지(202)와 중첩되는 경사진 안착면(angled seating surface)을 갖는다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 열회수 장치(300)를 나타낸 도 13은 도 12a 및 도 12b에 도시된 열회수 장치(230)와 유사한 장치이며, 유사한 구성요소에는 유사한 도면 부호를 사용했다.
따라서, 도 12a에서와 같은 상부 측벽 부분(238)에 대한 필요가 없어서, 열회수 장치(300)는 유동 덕트(232)의 전체 높이로 연장되는 입구 부분(234)과 출구 부분(236)을 구비하는 유동 덕트(232)를 포함한다.
입구와 출구 부분(234, 236)은 2개의 부분이 연속 배치된 시트 금속 컵의 형태로 있다. 입구 부분(234)은 가스 입구 개구(242)를 가진 하부 벽(240)을 구비하며, 출구 부분(236)은 가스 출구 개구(248)를 가진 하부 벽(246)을 갖는다. 또한, 입구 부분(234)은 하부 벽(240)으로부터 직립되는 측벽(244)을 포함하며, 출구 부분(236)은 하부 벽(246)의 둘레를 완전히 둘러싸는 직립된 측벽(250)을 갖는다. 베이스 부분(234, 236)의 측벽(244, 250)은 도 12b에 도시된 바와 같이 연속하여 배치된 판형 부분을 구비하여, 덕트(232)의 실질적으로 전체 높이에 걸쳐 연장하여 열교환 모드에서 열교환기를 우회하여서, 고온 가스를 막는다. 평면으로 보았을 때, 입구 및 출구 부분(234, 236)은 도 12b에 도시된 바와 같이 동일한 형상을 가질 수 있다.
도 13의 덕트(232)의 상부는 도 12a에서와 같은 플랜지 구조를 가질 수 있으며, 도 5, 도 6a 및 도 6b의 실시예에 도시된 것과 유사한 플랜지 구조를 갖는 밸브(12)에 대한 네스팅 릿지(72)를 제공할 수 있다. 따라서, 도 13에서 플랜지 구조에 대한 추가적인 상세한 설명은 필요하지 않다.
분할 벽(252)의 상부에는 밸브 로드(84)가 수용되는 V 홈(302)이 제공될 수 있다. 이 V 홈은 각 측벽(244, 250)의 판형 부분의 상부 엣지를 내향하여 구부려서 형성된다.
열회수 장치(300)의 밸브(12)는 장치(230)의 밸브와는 다른 구성으로 이루어졌다. 특히, 밸브(12)는, 전술한 바와 같이, 지지 프레임(206)과 밸브 로드(84)를 포함하지만, 밸브부재(82)는 유동 덕트(232)의 입구 부분(234)만을 커버하며, 우회 위치에 밸브(12)가, 즉 도 13에서 실선으로 나타낸 위치에 있는 밸브부재(82)가 고온 가스의 흐름부로 개방된 출구 부분(236)을 남긴 선단부 부분만을 갖는 일 측면 플랩 밸브이다. 밸브부재(82)는 도 13에서 점선으로 도시된 밸브부재(82)의 선단 엣지(202)가 가스 도관(20)의 내면에 대하여 안착할 때까지 축(P)에 대해 시계방향으로 피벗 이동하여 열교환 위치로 이동한다. 열교환 위치에 밸브부재(82)를 가진 상태에서, 밸브부재(82)와 함께하는 분할 벽(252)은 실질적으로 고온 가스의 흐름이 열교환기(14)(도 13에 도시되지 않음)를 우회하는 것을 완전히 차단하는 것임을 알 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 밸브부재의 선단 엣지(202) 및 지지 프레임(206)의 선단 엣지는 모두 노치되어 밸브가 폐쇄되어 있을 때 향상된 밀봉을 제공할 수 있다.
다른 구성으로, 일 측면 플랩(one-sided flap)을 포함하는 밸브부재(82)는 그 폐쇄 위치에서 밸브부재(82)의 점선 표시로 나타낸 바와 같이 우회 구조의 출구 부분(236)을 커버할 수 있다. 이것은 개방 입구 부분(234)이 폐쇄 출구 부분(236) 앞에서 팽창 챔버로서 역할을 할 수 있기 때문에 벤추리 효과를 향상시킬 수 있다.
도 14a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열회수 장치(320)를 예시하며, 열교환기(14)의 장착 평판(44)(도시되지 않음)에 장착된 도 10 및 도 11a에 도시된 것과 유사한 구조의 유동 덕트(16)를 포함한다. 따라서, 열회수 장치(320)의 유사한 구성요소들은 도 10 및 도 11a에서 참조하여 사용된 것과 유사한 참조 번호를 사용하여 나타내었다. 유동 덕트(16)는 상술한 바와 같이 가스 도관(20)에 장착되며, 다른 구성은 도 14b에 도시된 바와 같이, 가스 도관(20)이 유동 덕트(16) 근방에서 타원 형상으로 편평하게 형성되며, 평면에서 타원 형상을 가질 수 있는 것이다. 도관(20)의 타원 형상이 도 14a에 도시된 실시예와 관련하여 기술되어 지지만, 도 14b에 도관(20)의 외관은 본 발명의 임의의 실시예에 동일하게 적용할 수 있는 것이다.
열회수 장치(320)는 전술한 실시예와 크게 다른 밸브 구조를 갖는다. 특히, 밸브부재(82)는 일 단부에서 밸브 로드(84)에 부착되어 도 13의 것과 유사한 일측 또는 외팔보 플랩을 제공한다. 그러나, 밸브 로드(84) 및 피벗 축(P)은 열교환기(14) 및/또는 이들의 장착 평판(44)에 근접하여 위치하며, 덕트(16)의 하부에서 개구(66)에 근접하여 위치한다. 이러한 구성은 밸브 로드(84) 및/또는 밸브의 베어링(도시되지 않음)의 과열을 방지한다.
도 14a에서 실선으로 나타낸 바와 같이 밸브부재(82)는 폐쇄 우회 위치에서 장착 평판(44)의 배기 개구(50)를 밀봉하며, 흐름 덕트(16)의 상부 엣지에 대항하여 위치한다. 유동 덕트는 도 14a에 도시된 네스팅 릿지(72)와 수직 견부(74)를 포함하거나 또는 포함하지 않을 수 있으며, 우회 위치에서 밸브부재(82)에 의해 결합되는 밸브 시트(321)가 제공될 수 있다. 이런 구조는 도 13에 도시된 구조 중 하나와 유사하며, 벤추리 효과를 향상시키기 위해, 팽창 챔버로 덕트(16)의 입구 측이 작용하게 한다. 점선으로 도시된 바와 같이, 밸브부재(82)는 도관(20)의 벽에 대한 밀봉이 이루어지는 밸브부재의 후단 엣지(204)가 개방 열교환 위치로 역시계방향으로 회전한다.
밸브부재의 후단 엣지(204)는 폐쇄 위치에서 도관(20) 내로 크게 돌출하지 않게 또는 제한하지 않으면서, 도관(20)의 벽에 대하여 밀봉하는 구부러진 연장부를 갖는다. 따라서, 구부러진 연장부는 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 이동하는데 필요한 회전의 양을 최소화하는데 도움이 되며, 밸브부재(82)가 도관(20)의 내부에 위치하는 것을 도울 수 있다.
도관(20)의 평편한 형상은 밸브부재(82)에 대한 길이 요건을 최소화 하는 것을 돕는다. 그러나, 도 14b에 도시된 바와 같이, 도관(20)의 평편한 부분은 밸브부재(82)의 폭보다 상당히 큰 폭을 가져서, 이에 의해, 밸브부재(82)의 어느 일측에 우회 흐름 통로를 생성한다. 도 14b는 이런 우회 흐름이 밸브부재(82)의 주위에 가스 흐름을 막는 구성을 포함하여 최소화될 수 있음을 보여준다. 상기 구성은 밸브부재(82)를 따라 연장되는 내향하여 돌출된 측벽(208) 또는 가늘고 긴 리브(210)를 포함할 수 있다. 도 14b에서 점선으로 도시된 바와 같이, 밸브부재(82)의 폭은 실질적으로 도관(20)의 평탄하고 확장된 부분의 상류 및 하류 측의 폭과 동일하다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따르는 열회수 장치(330)를 도시한다. 명확하게 나타내기 위해서, 단지 장착 평판(44), 유동 덕트(16) 및 가스 도관(20) 만을 도 15에 도시했다. 도관(20)은 이상적인 가스 흐름의 기하형상으로 형성되며, 장치(330)의 입구 측(312)에서 도관 벽의 외향 돌출부(316)와, 장치(330)의 출구 측(314)에서 도관 벽의 내향 돌출부(318)를 갖는다. 도관(20)의 이런 구조는 상술 한 유익한 벤추리 효과를 생성하도록 출구 측(314)에 제한부(restriction)를 생성하고 입구 측(312)에 팽창 챔버를 생성한다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열회수 장치(350)를 도시한다. 명확하게 나타내기 위해, 단지 장착 평판(44), 흐름 덕트(16), 가스 도관(20) 및 밸브(12) 만이 도 16에 도시했다. 흐름 덕트(16)는 네스팅 릿지(72) 및 수직 견부(74)를 제거한, 도 15에 도시된 것보다 더 간단한 구조를 갖는다. 또한, 도관(20)의 개구부(92)의 엣지는 아래에서 상세히 설명되는 이유로 유동 덕트(16)의 상부의 내향하여 연장된 부분이다.
도 16의 밸브(12)는 상술된 밸브와 크게 다르다. 이와 관련하여, 밸브(12)는 예를 들어 약 90°의 각도로 아암(351)의 제1단부에 단단히 장착된 밸브부재(82)를 포함하며, 아암(351)의 제2단부는 축(P)에 대해 피벗 이동하게 밸브 로드(84)에 장착된다. 도 16에서 실선으로 도시된 폐쇄 위치에서, 밸브부재(82)의 선단 엣지는 도관(20)의 돌출한 엣지 중 하나에 대해 밀봉하며, 밸브부재(82)의 후단 엣지는 개구(92)의 반대편 단부에서 도관(20)의 돌출된 엣지에 대해 밀봉한다. 밸브부재(82)의 후단 엣지는 도관(20)의 엣지에 대해 밀봉하는 상부전환(upturned) 단부(352) 및 가스 흐름방향에 대해 평행하게 연장되는 후단부 부분(352)을 가질 수 있다. 밸브부재(82)의 선단 엣지는 하부전환(downturned) 단부(356)를 가질 수 있다.
밸브(12)를 개방하기 위해서는, 밸브부재(82)와 아암(351)이 밸브부재(82)의 후단 엣지가 도관(20)의 내부 면에 대해 위치하고, 밸브부재(82)의 선단 엣지가 장착 평판(44) 또는 열교환기(14)(도시되지 않음)에 대하여 위치할 때까지 축(P)에 대해 반시계 방향으로 회전하며, 장착 평판은 제공되지 않는다. 밸브부재(82)의 상부전환 단부(352) 및 하부전환 단부(356)는 밸브(12)를 개방하는데 필요한 회전 양을 감소시키는 것을 돕는다. 밸브부재의 후단부(354)는 유사한 효과를 제공하고, 또한, 밸브부재(82)가 도관(20)의 내부 면에 대한 위치에 있게 도와줄 수도 있다. 이는 밸브부재(82)에 대한 아암(351)의 부착 지점이 유동 도관(16) 및/또는 가스 도관(20)에서의 높이의 변화를 수용하도록 밸브부재(82)의 길이를 따라 이동될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 즉, 밸브부재(82)는 선단 엣지 또는 후단 엣지에 더욱 인접하여 아암에 장착될 수 있으며, 반드시 그 길이를 따라 중간에서 아암(351)에 장착될 필요가 있는 것은 아니다. 밸브부재(82) 상에 아암(351)의 부착지점을 변경하는 것은 피벗 축(P)의 위치를 변경할 필요가 있을 것임을 예견할 수 있다
도 17 및 도 18은 도 16의 밸브(12)의 변형 예를 도시하며, 상기 밸브(12)는 예를 들어 약 90도의 각도로 아암(351)의 제1단부에 단단하게 장착된 밸브부재(82)를 포함하며, 아암(351)의 제2단부는 축(P)에 대해 피벗 이동하게 밸브 로드(84)에 장착된다. 상기 아암(351)은 장착 블록(364)의 홈 또는 채널(366)에 장착되며, 상기 블록은 열교환기(14)(도시되지 않음)의 장착 평판(44) 또는 하부 평판(도시되지 않음)에 차례로 장착될 수 있다. 상기 홈(366)은 도 18의 열교환 위치로 향하는 아암(351)의 전방 이동을 제한하는 전방 벽(368), 및 도 17의 우회 위치로 향하는 아암(351)의 후방 이동을 제한하는 후방 벽(370)을 가질 수 있다. 도 17에 도시된 바와 같이, 아암(351)은 우회 위치에서 밸브(12)가 후방 벽(370)이 결합하고, 도 18에 도시된 바와 같이, 아암(351)은 우회 위치에서 밸브(12)가 전방 벽(368)이 결합한다.
도 17 및 도 18의 실시예에서, 밸브부재(82)는 전술한 유익한 벤추리 효과를 생성하도록, 도 17에 도시된 우회 위치에 있는 밸브(12)와, 도관(20) 내의 제한부를 생성하는 상향 만곡 면을 갖는다. 도시된 실시예에서는, 밸브부재(82)와 마주하고 있는 도관(20)의 벽이 밸브(12) 근방에서의 흐름을 추가로 제한하도록 가스 흐름 경로 쪽으로 돌출된 내향 돌출부(362)를 포함한다.
도 17 및 도 18의 밸브(12)도 또한 밸브부재(82)의 선단 엣지가 개방 위치로 밸브(12)가 이동할 때 장착 평판(도시되지 않음) 또는 열교환기(도시되지 않음)와 접촉하여 아래로 회전하지 않는다는 점에서 도 16에 도시된 것과 다르다. 오히려, 장착 블록(364)의 전방 벽은 차단 벽(360)을 형성하며, 상기 차단 벽에 대항하여 밸브부재(82)의 선단부 부분(즉, 아암(351)의 전방 부분)은 도 18의 개방 위치에서 위치한다. 차단 벽(360)은 열교환기(도시되지 않음)의 장착 평판(44) 또는 하부 평판(도시되지 않음)으로부터 연장되며, 열교환 위치에서 밸브(12)와 밸브부재(82)의 선단 엣지 아래로의 우회 흐름을 막을 수 있다.
밸브(12)가 우회 위치에 있으면, 밸브(82)의 선단 엣지는 입구 면(372)의 하부 측에 대해 밀봉하며, 밸브부재(82)의 후단 엣지는 도 17에 도시된 바와 같이 출구 면(374)의 상부에 대해 밀봉하며, 선택적으로 출구 면에 있는 노치(376)에 위치하게 된다. 또한 상술한 바와 같이, 아암(351)은 밸브부재(82)의 이동을 제한하도록 후방 벽(370)과 결합한다.
밸브가 열교환 위치에 있으면, 아암(351)은 전방 벽(368)과 결합하도록 전방으로 기울어있다. 또한, 도 18에 도시된 바와 같이, 유체 연통이 도관(20)으로부터 개구(48)를 통해 열교환기(14)까지 제공되도록 밸브부재(82)의 하측과 차단 벽(360)을 결합한다. 또한, 밸브부재(82)의 상부 면은, 그 후단 엣지에서, 도관(20)의 내부 면과 결합하여, 밸브부재(82) 및 차단 벽(360)이 함께 우회 흐름을 차단하며, 도관(20)을 통해 흐르는 실질적으로 모든 가스가 강제로 열교환기(14)를 통과하게 한다.
도 17 및 도 18의 밸브(12)는 밸브부재(82)의 선단 엣지가 도 18에 도시된 열교환 위치로 이동했을 때 열교환기(14)의 장착 평판(44) 또는 상부 평판(38)과 접촉되도록 변형될 수 있는 것이다. 이것은 차단 벽(360)에 대한 필요를 없앨 수 있다. 또한, 장착 블록(364), 입구 면(372) 및 출구 면(374)이 도 17 및 도 18에서 실선 블록으로 나타내었더라도, 실제로는 이런 외관을 가질 수 없을 것임을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 밸브부재(82)의 선단 엣지 근방에 입구 개구를 향한 방향으로 이동할 수 있는 것을 제외하고는, 상기 차단 벽(360)이 도 11a의 탭(218)의 외관과 유사한 외관을 가질 수 있는 시트 금속 흐름 차단기의 형태로 이루어질 수 있는 것이다. 차단 벽(360)은 주로 우회 차단기로서 작용하여, 열교환 모드에서 고온 가스의 우회 흐름을 막는다.
상술한 바와 같은 유동 덕트(16)의 제공이 배기 도관(20)을 통하는 고온 가스의 흐름에서 열 교환기(14)의 단열성을 향상시키지만, 특정 용도에서는 배기 도관(20)과 열교환기(14) 사이에 흐름 도관을 제공하기 위한 충분한 공간이 부족하여, 더욱 조밀한 구성을 할 것임을 알 수 있을 것이다. 아래에서 논의되는 도 16-22의 실시예는 이 문제를 해결하는 것이다.
도 19 및 도 20은 다른 실시예에 따르는 열회수 장치의 소형 가스 유동 덕트(400)를 예시한다. 또한, 도 19 및 도 20의 열회수 장치는 열교환기를 포함할 수도 있는 것이며, 상술한 열교환기(14)와 유사하거나 동일한 것일 수 있다. 가스흐름 덕트(400)의 특징부가 명확히 나타나도록, 열교환기(14)는 도 19 및 도 20에 도시되지 않았다. 그러나, 도 19는 점선으로 가스 입구 매니폴드(30)/매니폴드 개구(32), 및 가스 출구 매니폴드(40)/매니폴드 개구(42)의 위치를 나타내었다.
가스 유동 덕트(400)는 상술한 열회수 장치(10)의 입구/출구 덕트(16) 및 가스 도관(20)의 기능과 특징을 결합한 것이다. 이와 관련하여, 가스 유동 덕트(400)는 도 19에서 화살표(B)로 나타낸 우회 가스 흐름방향을 따라 서로 간격을 두고 떨어져 있는 중공의 내부 챔버(402), 제1개방 단부(404) 및 제2개방 단부(406)를 포함한다. 우회 가스 흐름 통로는 우회 가스 흐름방향(B)을 따라, 제1 및 제2단부(404, 406) 사이의 중공 내부 챔버(402)를 통하는 형태로 형성된다. 가스 유동 덕트(400)는 모터 차량의 배기관에 설치되며, 배기가스는 가스 유동 덕트(400)의 개방 단부(404, 406)를 통해 흐른다.
가스 유동 덕트(400)는 적어도 1개의 개구(408)도 포함하며, 상기 개구를 통해, 즉 가스 입구 및 출구 매니폴드 개구를 통해, 흐름 연통부가 열교환기(14)의 내부 챔버(402)와 가스 입구 및 출구 매니폴드(30, 32) 사이에 제공된다. 적어도 하나의 개구(408)는 가스 유동 덕트(400)의 제1 및 제2단부(404, 406) 사이에 배치된다. 도 19 및 도 20의 가스 유동 덕트(400)는 열교환기(14) 및 내부 챔버(402) 사이에 연통부를 제공하는 하나의 연속한 개구(408)를 포함하며, 상기 개구(408)는 가스 유동 덕트(400)의 베이스(410)에 제공된다. 그러나, 별도의 개구(408)가 열교환기(14)의 매니폴드(30, 32) 및 매니폴드 개구(40, 42) 각각에 제공될 수 있음을 이해할 것이다.
도 19 및 도 20의 열회수 장치는 부가하여 제1밸브부재(414)와 제2밸브부재(416)를 구비하는 가스 전환 밸브(412)도 포함한다. 밸브부재(414, 416)는 모두 가스 유동 덕트(400)의 중공 내부 챔버(402) 내에 배치된다. 밸브부재(414, 416)는 피벗 로드(415, 417)에 장착되며, 피벗 축(P1, P2)을 중심으로 각각 피벗 이동할 수 있다. 도시된 바와 같이, 피벗 축(P1, P2)은 서로 평행하게 있으며, 우회 가스 흐름방향(B)에 대해 가로질러 있다. 또한, 피벗 축(P1, P2)은 우회 가스 흐름방향(B)을 따라 서로 간격을 두고 떨어져 있다.
도 19 및 도 20의 밸브부재(414, 416)는 각각 우회 가스 흐름방향(B)을 따라 간격을 두고 떨어져 있는 선단 엣지와 후단 엣지를 갖는 일 측면 플랩을 포함한다. 각각의 밸브부재(414, 416)의 후단 엣지는 폐쇄 위치(후술 함)에서 보았을 때 우회 가스 흐름방향(B)을 따라 선단 엣지의 하류에 배치되는 것임을 이해할 것이다. 본 실시예의 밸브부재(414, 416)는 평탄한 면이며, 대략 직사각형 형상을 갖고, (단측)선단 및 후단 엣지가 우회 가스 흐름방향(B)에 대해 대체로 횡방향으로 있고, 2개의 장측은 우회 가스 흐름방향(B)에 대해 대체로 평행하게 있다. 그러나, 밸브부재(414, 416)의 형상은 변경될 수 있는 것으로 이해한다.
각각의 밸브부재(414, 416)는 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 그 피벗 축(P1, P2)에 대해 피벗 이동할 수 있다. 도 20에 도시된 폐쇄 위치에서, 밸브부재(414, 416)는 실질적으로 열교환기(14)의 중공 내부 챔버(402)와 가스 입구 및 출구 매니폴드(30, 32) 사이의 유체 연통을 막도록 개구(408)를 대체로 완전히 차단하게 결합된다. 따라서, 개구(408)의 영역은 밸브부재(414, 416)의 결합된 영역보다 약간 크다. 또한, 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 제1밸브부재(414)는 실질적으로 중공 내부 챔버(402)와 가스 입구 매니폴드(30) 사이의 유체 연통을 막고, 반면에 제2밸브부재(416)는 실질적으로 중공 내부 챔버(402)와 가스 출구 매니폴드(32) 사이의 유체 연통을 막는다.
밸브부재(414, 416)가 폐쇄 위치에 있을 때, 가스 유동 덕트(400)는 우회 모드에 있고, 실질적으로 모든 가스는 강제로 제1개방 단부(404)로부터 제2개방 단부(406)로 우회 가스 흐름 통로를 통해 흘러갈 것이다. 이런 구성에서는, 가스가 열교환기(14)를 통해 거의 또는 전혀 통과하지 않을 것이며, 따라서 고온 가스 스트림으로부터 열교환기(14)의 열 절연을 제공하며, 열 교환기(14)를 통해 흐르는 냉매의 원하지 않는 가열 동작이 감소할 것이다.
도 19에 도시된 바와 같이 개방 위치에 있는 밸브부재(414, 416)에서, 밸브부재(414, 416)는 개구(408)를 차단하는 관계 부위를 벗어나 위치하여, 중공 내부 챔버(402)와 열교환기(14)의 가스 입구 및 출구 매니폴드(30, 32) 사이에 유체 연통이 이루어지게 한다. 도 19에 도시된 개방 모드에 있는 밸브부재(414, 416)에서, 가스 유동 덕트(400)는 열교환 모드에 있다. 열교환 모드에서, 우회 가스 흐름 통로는 적어도 제1밸브부재(414)에 의해 실질적으로 차단될 것이며, 상기 제1밸브부재는 제2밸브부재(416)의 상류에 배치된다. 이것은 강제적으로 대체로 모든 가스가 열교환기(14)를 통해 흘러가게 할 것이며, 내부 챔버(402)에 다시 들어와 제2단부(406)를 통해 가스 유동 덕트(400)를 빠져나가기 전에 냉각된다.
전술한 바와 같이, 밸브부재(414, 416)는 일 측면 플랩을 포함하며, 따라서 각 밸브부재(414, 416)의 피벗 축(P1, P2)은 선단 또는 후단 엣지 근방에 있다. 예를 들어, 예시된 실시예에서, 피벗 축(P1)은 제1밸브부재(414)의 후단 엣지 근방에 위치하며, 피벗 축(P2)은 제2밸브부재(416)의 선단 엣지 근방에 위치하여서, 밸브부재(414, 416)가 반대편 방향으로 피벗 이동하게 한다. 이런 구성이 본 발명의 모든 실시예에서 필수적인 구성은 아니라는 사실을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 피벗 축(P1)은 대신하여 제1밸브부재(414)의 선단 엣지 근방이고, 및/또는 피벗 축(P2)은 제2밸브부재(416)의 후단 엣지에 근접하여 있을 수 있다.
필수적이지 않은 구성이지만, 제1밸브부재(14)는 적어도 부분적으로 개방 위치에 있을 때 내부 챔버(402) 내의 하나 이상의 표면에 대해 위치 및/또는 밀봉될 수 있다. 예를 들어, 도 19에 도시된 바와 같이, 가스 유동 덕트(400)의 벽은 도 19에 도시된 완전 개방 위치에 있을 때 제1밸브부재(414)의 선단 엣지에 의해 결합되는 안착(seating) 면(418)을 포함한다. 도면에 도시되지는 않았지만, 제1밸브부재(414)의 엣지 주위에 추가적인 밀봉을 제공하도록, 가스 유동 덕트(400)의 벽이 또한 제1밸브부재(414)의 장측 변에 의해 결합되는 표면도 포함할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
예시된 실시예에서, 양측 밸브부재(414, 416)는 폐쇄 및 개방 위치 사이에서 약 90°의 원호를 통하는 피벗 이동을 한다. 그러나, 이 피벗 이동이 상기 경우에 필수적이지 않은 것임을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 피벗 이동의 최대량은 90도 미만이며, 적어도 부분적으로 가스 유동 덕트(400)의 필요한 크기 및 형상에 따른다. 또한, 우회 가스 흐름 통로를 차단하는 동작이 제1밸브부재(414)에 의해 주로 실행되므로, 제2밸브부재(416)의 피벗 이동의 정도는 상대적으로 중요하지 않고, 변경될 수 있다. 예를 들어, 제2밸브부재(416)의 최대 개방 각도를 조절하여 가스 유동 덕트(400)의 출구 측에 가스 유동 동역학(dynamics)을 향상시킬 수 있다. 또한, 제2밸브부재(416)의 형상을 변경하여 가스 유동 동역학을 향상시킬 수도 있다. 예를 들어, 제2밸브부재(416)는 평탄면(flat) 대신 곡면으로 할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 제2밸브부재(416)는 우회 가스 흐름 통로의 주된 차단 기능을 수행 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 개구(408)는 가스 유동 덕트(400)의 베이스(410)에 제공된다. 베이스(410)에는 판형 플랜지(420)가 제공될 수 있으며, 상기 플랜지를 통해서 가스 유동 덕트(400)가 열교환기(14)에 부착된다. 예를 들어, 열교환기(14)는 선택적으로 플랜지(420)의 볼트 구멍(422)과 일렬로 위치한 볼트 구멍(46)을 가진 장착 평판(44)을 포함하여, 가스 유동 덕트(400)와 열교환기(14)가 플랜지(420)와 장착 평판(44) 사이에 제공된 가스켓(52)과 기계적으로 함께 체결되어 고정되게 한다. 그러나, 다른 형태의 고정도 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 가스 유동 덕트는 열교환기(14)를 둘러싸는 하우징에 부착되거나, 또는 일체적으로 형성될 수 있거나, 또는 유동 덕트(400)가 예를 들어 납땜 또는 용접으로 열교환기(14)의 하부 평판(38)에 직접 부착되게 구성할 수도 있다.
일 측면 플랩 형태로 밸브부재(414, 416)를 제공하여서 가스 유동 덕트(400)가 비교적 소형 구성을 갖게 했음을 알 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 일 측면 플랩을 사용함으로써, 열교환기(14)에 밀접하게 피벗 축(P1, P2)을 제공할 수 있어서, 덕트가 "나비" 모양 밸브의 회전을 위한 간극을 제공할 필요가 없어졌으며, 상기 피벗 축은 밸브부재의 선단 및 후단 엣지 사이의 중간쯤에 위치한다. 도 19 및 도 20의 실시예에서, 피벗 축(P1, P2)은 개구(408) 근방, 즉 개구(408) 위로 약간 이격져 있으며, 가스 유동 덕트(400)의 베이스(410)에 배치되며, 밸브부재(414, 416)의 일 측면 구조는 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 밸브부재(414, 416)가 피벗 이동하는 동안 내부 챔버(402) 내에 (그리고 열교환기(14)와의 접촉부를 벗어나서) 실질적으로 완전히 남아 있게 한다.
밸브부재(414, 416)의 피벗 이동은 하나 이상의 외부 작동기에 의해 제어되며, 밸브부재(414, 416)는 독립적으로 제어/이동될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 대안적으로, 밸브부재(414, 416)의 피벗 동작은 하나의 작동기에 의해 제어될 수 있고, 밸브부재(414, 416)의 피벗 축(P1/P2)과 피벗 로드(415, 417)는 기어, 로브, 링크 장치 등에 의해 연결될 수 있다. 도 22에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 피벗 로드(415, 417)의 단부는 단일 작동기(도시되지 않음)로 공통 제어하기 위해 로드와 같은 링크 장치(426)로 연결된 로브를 포함할 수 있다. 피벗 로드(415)의 단부에는 제2로브가 제공되어 도시된 바와 같이 작동기에 연결할 수 있다.
도 19 및 도 20의 실시예에서, 피벗 축들은 우회 가스 흐름방향(B)을 따라 서로 가깝게 있다. 그러나, 2개의 별도의 밸브부재(414, 416)로 밸브(412)를 분리하여, 피벗 축(P1, P2) 사이의 분리도가 열교환기의 다른 구성을 수용하도록 증가될 수 있는 가요성을 제공하며, 상기 열교환기는 더 긴 구조를 가질 수 있는 것임을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 21 내지 도 22은 열회수 장치의 가스 유동 덕트(400')를 예시하며, 도면에서 피벗 축(P1, P2)은 더 긴 열교환기 구성을 수용하도록 약간 더 이격되어 있다. 가스 유동 덕트(400')의 유사한 요소에는 유사한 참조 번호로 나타냈으며, 이들 요소에 대한 설명은 전술한 설명이 가스 유동 덕트(400')에 동일하게 적용했다.
가스 유동 덕트(400')의 더 긴 형상에 더하여, 개구(408)가 2개의 부분, 상류 개구(408a) 및 하류 개구(408b)로 분할되고, 상기 2개의 개구(408a, 408b)는 횡단 부재(424)에 의해 분할된다. 이 실시예에서, 제1밸브부재(414)는 상류 개구(408a)를 차단하고, 제2밸브부재(416)는 하류 개구(408b)를 차단하며, 가스 유동 덕트(400')의 구성 및 작동은 전술한 가스 유동 덕트(400)의 것과 동일한 것이 다르게 있는 것이다.
도 19 내지 도 22에 도시된 실시예에서, 가스 유동 도관(20)은 우회 모드에서 가스 유동 도관(20) 내부에 벤추리 효과를 제공하도록 상술한 실시예에서와 같은 외형이 될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명이 특정한 바람직한 실시예와 관련하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 본 발명은 다음의 청구범위 내에 있을 수 있는 모든 실시예들을 포함하는 것이다.

Claims (43)

  1. 가스 전환 밸브, 가스/액체 열교환기 및 유동 덕트를 포함하는 열회수 장치에서;
    상기 가스 전환 밸브는 우회 위치와 열교환 위치 사이에서 이동 가능한 밸브부재를 포함하며;
    상기 가스/액체 열교환기는 복수의 가스 유동 통로, 가스 입구 매니폴드 및 상기 가스 유동 통로와 유체 연통하는 가스 출구 매니폴드를 포함하며;
    상기 유동 덕트는:
    (a)가스 유동 도관의 밀봉 면을 밀봉하는데 사용되며 유동 덕트의 상부 개구를 둘러싸는 상부 밀봉 면; 및
    (b)열교환기와 상부 밀봉 면 사이로 연장되며 유동 덕트의 내부를 에워싸는 덕트 벽을 포함하며,
    상기 유동 덕트의 내부는 열교환기의 가스 유동 통로와 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유동 덕트는 부가로:
    (c)유동 덕트가 그를 따라서 열교환기에 고정되는 하부 밀봉 면을 포함하며, 상기 하부 밀봉 면은 그를 통해 덕트의 내부가 열교환기의 가스 유동 통로와 유체 연통하는 유동 덕트의 하부 개구를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상부 밀봉 면은 덕트의 상부 개구를 둘러싸는 판형 상부 밀봉 플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가스 전환 밸브는 밸브부재가 안에 수용되는 밸브 개구를 형성하는 판형 지지 프레임을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    유동 덕트는 상부 개구를 둘러싸는 판형 네스팅 릿지를 부가로 포함하며, 상기 지지 프레임은 네스팅 릿지의 상부에 수용되는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상부 밀봉 플랜지는 네스팅 릿지를 둘러싸고 견부에 의해 분리되어, 네스팅 릿지가 상부 밀봉 플랜지에 대해 오목하게 되는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    밸브부재의 선단 엣지 또는 후단 엣지가 네스팅 릿지 또는 상부 밀봉 플랜지의 엣지와 중첩하는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    밸브부재 및 네스팅 릿지 또는 상부 밀봉 플랜지 중 적어도 하나는 상기 중첩 영역에서 노치되는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브부재는 피벗 축을 중심으로 피벗 이동하며, 상기 피벗 축은 밸브부재의 선단 엣지와 후단 엣지 사이에 중앙에 위치한 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    밸브 폐쇄 시에 밸브부재의 선단 엣지 또는 후단 엣지 근방에 배치된 유동 베인을 부가로 포함하며, 상기 유동 베인은 원만한 윤곽 면을 갖는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    유동 베인은 밸브 폐쇄 시에 밸브부재의 선단 엣지 또는 후단 엣지에 중첩하는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  12. 제4항에 있어서,
    지지 프레임의 일 측면은 덕트의 상부 밀봉 플랜지에 고정되며, 지지 프레임의 타 측면은 상기 가스 유동 도관의 밀봉 면을 밀봉하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 덕트의 상부 밀봉 플랜지는 덕트 벽으로부터 내향하여 연장되는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  14. 제3항에 있어서,
    상부 밀봉 플랜지는 덕트의 나머지 부분으로부터 분리되어 형성되며, 직립 플랜지를 구비하고;
    덕트의 상부는 상부 밀봉 플랜지의 직립 플랜지에 밀봉되는 직립 플랜지를 구비하는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    직립 플랜지는 압착에 의해 함께 밀봉되는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  16. 제2항에 있어서,
    가스/액체 열교환기는 부가로, 가스 입구 매니폴드 개구와 가스 출구 매니폴드 개구를 가진 장착 평판을 포함하며, 상기 장착 평판의 개구는 열교환기의 각각의 가스 입구 매니폴드 및 가스 출구 매니폴드와 일렬로 위치하며;
    상기 덕트의 하부 밀봉 플랜지는 장착 평판에 고정되는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    단열 가스켓은 덕트의 하부 밀봉 플랜지와 장착 평판 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 밸브부재의 엣지는 장착 평판으로부터 덕트의 내부로 연장되는 직립 탭을, 열교환 위치에서 밸브부재와 결합시키는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    밸브부재가 열교환 위치에 있을 때 상기 직립 탭은 밸브부재의 엣지와 결합하여 중첩되는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    직립 탭은 90도 미만의 각으로 장착 평판에 대해 경사져서, 90도 미만의 각으로 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 회전할 때, 밸브부재가 탭과 결합하게 구성한 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    상기 직립 탭은 밸브부재가 탭과 결합될 때 폐쇄 위치 쪽으로 밸브부재를 편향하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  22. 제1항에 있어서,
    밸브부재는 밸브부재의 선단 엣지 또는 후단 엣지에 더 가깝게 위치되는 피벗 축을 중심으로 피벗 이동하는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  23. 제1항에 있어서,
    덕트는 제1 및 제2베이스 부분으로 구성되며, 그 각각은 열교환기의 가스 입구 매니폴드와 가스 출구 매니폴드 중 하나와 정렬한 개구를 가진 하부 벽을 포함하며,
    상기 베이스 부분의 백-투-백 벽은 하부 벽으로부터 상향하여 연장되는 중앙 분할 벽을 형성하며, 그 높이의 일부분에 걸쳐 2개의 부분으로 덕트를 나누는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    덕트는 베이스 부분과 밸브 사이로 연장되는 상부 측벽 부분을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  25. 제1항에 있어서,
    가스 전환 밸브는 제1단부와 제2단부를 가진 아암을 부가로 포함하며, 아암의 제1단부는 밸브부재에 단단하게 부착되며, 아암의 제2단부는 피벗 축을 중심으로 피벗 이동 가능하여, 밸브부재가 아암의 피벗 동작에 의해 우회 위치와 열교환 위치와의 사이에서 이동 가능하게 구성한 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  26. 제25항에 있어서,
    밸브부재는 밸브부재의 선단 엣지와 후단 엣지 중 적어도 하나의 근방에서 각도를 가진 단부 부분을 포함하며,
    각도를 가진 단부 부분은 열교환 위치에 있을 때 밸브부재의 선단 엣지 또는 후단 엣지가 결합할 면을 향하는 방향으로 밸브부재로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 밸브부재는 밸브부재가 우회 위치에 있을 때 도관을 통해 흐르는 가스의 흐름방향을 따라 경사진 단부 부분으로부터 연장되는 후단부 부분을 부가로 포함하며,
    상기 경사진 단부 부분은 열교환 위치에서 밸브부재와 가스 도관 또는 장치의 표면에 대하여 밀봉하는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  28. 제25항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브부재는, 열회수 장치가 상기 가스 유동 도관에 연결될 때, 가스 유동 도관 내로 돌출되며 밸브부재에 인접하여 상기 도관의 횡단면의 감소를 유발하는 상부 곡선 면을 갖는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  29. 제22항에 있어서,
    상기 피벗 축이 밸브부재의 선단 엣지 또는 후단 엣지 근방에 배치되어, 유동 덕트의 상부 개구의 일부분이 밸브부재가 우회 위치에 있을 때, 개방되는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 피벗 축이 밸브부재의 선단 엣지 근방에 배치되어, 상부 개구의 개방 부분이 유동 덕트의 입구 측에 위치되는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  31. 제29항 또는 제30항에 있어서,
    유동 덕트의 내부에 직립 분할 벽이 제공되며, 상기 분할 벽은 유동 덕트의 출구 측에서 유동 덕트의 입구 측을 분리하며, 유동 덕트의 실질적으로 전체 높이에 걸쳐 연장되며,
    상기 분할 벽은 실질적으로 열 교환 위치에서 우회 흐름을 막는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  32. 제29항에 있어서,
    유동 덕트는 유동 덕트의 내부가 그를 통해 열교환기의 가스 유동 통로와 유체 연통하는 하부 개구를 부가로 포함하며, 밸브부재의 피벗 축은 하부 개구에 근접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  33. 열회수 장치와 가스 유동 도관의 조합체에서,
    열회수 장치는 가스 전환 밸브, 가스/액체 열교환기 및 유동 덕트를 포함하며;
    가스 전환 밸브는 우회 위치와 열교환 위치 사이에서 이동 가능한 밸브부재를 포함하며;
    가스/액체 열교환기는 복수의 가스 유동 통로, 가스 입구 매니폴드 및 가스 흐름 통로와 유체 연통하는 가스 출구 매니폴드를 포함하며;
    상기 유동 덕트는:
    (a)가스 유동 도관의 밀봉 면에 밀봉되며, 유동 덕트의 상부 개구를 둘러싸는 상부 밀봉 면; 및
    (b)열교환기와 상부 밀봉 면 사이로 연장하며, 유동 덕트의 내부를 에워싸는 덕트 벽을 포함하며, 상기 유동 덕트의 내부는 열교환기의 가스 유동 통로와 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 조합체.
  34. 제33항에 있어서,
    도관의 내부 면은 내향하여 연장되어 열교환 위치에 밸브부재의 둘레 엣지에 대하여 밀봉하는 것을 특징으로 하는 조합체.
  35. 제33항 또는 제34항에 있어서,
    도관이 유동 덕트의 상부 밀봉 면에 연결부 근방에서 편평하게 형성되어, 상기 도관이 밸브부재보다 넓게 되며;
    상기 도관의 내부 면은, 밸브부재 쪽으로 내향하여 연장되며 열교환 위치에 밸브부재의 측면 주위에 우회 흐름을 최소화하는 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조합체.
  36. 제33항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도관의 단면적은 유동 덕트의 입구 측에 근접하여 증가되는 것을 특징으로 하는 조합체.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 도관의 단면적은 유동 덕트의 출구 측에 근접하여 감소되는 것을 특징으로 하는 조합체.
  38. 열회수 장치는:
    (a)복수의 가스 유동 통로, 가스 입구 매니폴드, 및 상기 가스 유동 통로와 유체 연통하는 가스 출구 매니폴드를 구비하는 가스/액체 열교환기;
    (b)가스 유동 덕트; 및
    (c)2개의 밸브부재 모두가 가스 유동 덕트의 중공 내부 챔버 내에 배치되는, 제1밸브부재와 제2밸브부재로 이루어진 가스 전환 밸브를 포함하며;
    (b')상기 가스 유동 덕트는:
    (ⅰ)중공 내부 챔버;
    (ⅱ)우회 가스 흐름방향을 따라 서로 간격을 두고 떨어져 있는 제1개방 단부 및 제2개방 단부; 우회 가스 흐름 통로는 상기 우회 가스 흐름방향을 따라 제1 및 제2단부 사이에서 중공 내부 챔버를 통해 형성되며;
    (ⅲ)내부 챔버와 열교환기의 가스 입구 및 출구 매니폴드 사이에 제공된 유체 연통부를 통하는 적어도 하나의 개구를 포함하며; 상기 적어도 하나의 개구는 가스 유동 덕트의 제1 및 제2단부 사이에 위치하며;
    (c')제1 및 제2밸브부재 각각은, 중공 내부 챔버와 열교환기의 매니폴드 중 하나와의 사이의 유체 연통이 밸브부재에 의해 실질적으로 차단되는 폐쇄 위치와, 중공 내부 챔버와 열교환기의 매니폴드 중 하나와의 사이의 유체 연통이 허용되는 개방 위치 사이에서 피벗 축을 중심으로 피벗 이동 가능하며;
    상기 폐쇄 위치에서 양측의 밸브부재에서는, 상기 밸브부재가 실질적으로 적어도 하나의 개구를 차단하여, 중공 내부 챔버와 열교환기의 가스 입구 및 출구 매니폴드 사이의 유체 연통을 실질적으로 막도록 구성한 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  39. 제38항에 있어서,
    제2밸브부재는 상기 우회 가스 흐름방향을 따라 제1밸브부재의 하류에 위치되고, 제1밸브부재로부터 간격을 두고 떨어져 있으며,
    제1밸브부재는 폐쇄된 위치에서 중공 내부 챔버와 열교환기의 가스 입구 매니폴드와의 사이의 유체 연통을 실질적으로 막고;
    제2밸브부재는 폐쇄된 위치에서 중공 내부 챔버와 열교환기의 가스 출구 매니폴드와의 유체 연통을 실질적으로 막게 구성한 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  40. 제38항 또는 제39항에 있어서,
    밸브부재의 각각은 상기 우회 가스 흐름방향을 따라 간격을 두고 떨어져 있는 선단 엣지 및 후단 엣지를 가진 플랩을 포함하며,
    상기 밸브부재 각각의 피벗 축은 그 선단 엣지 또는 후단 엣지에 인접하여 있으며, 우회 가스 흐름방향에 대해 횡방향인 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  41. 제38항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 및 제2밸브부재 양측의 피벗 축은 적어도 하나의 개구부에 근접하며,
    제1 및 제2밸브부재는 폐쇄 위치에서 개방 위치로 밸브부재를 피벗 이동하는 동안 중공 내부 챔버 내에서 사실상 전체적으로 유지되는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  42. 제38항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1밸브부재의 피벗 축은 제1밸브부재의 후단 엣지에 인접하며, 제2밸브부재의 피벗 축은 제2밸브부재의 선단 엣지에 인접한 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
  43. 제38항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 개구 및 피벗 축은 가스 유동 덕트의 베이스에 위치하며, 상기 베이스는 그를 통해 가스 유동 덕트가 열교환기에 부착되는 판형 플랜지를 갖는 것을 특징으로 하는 열회수 장치.
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