KR20160068104A - Exhaust heat recovery system - Google Patents

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KR20160068104A
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Abstract

The present invention relates to an exhaust heat recovery system. The exhaust heat recovery system comprises: an EGR line to cool exhaust gas discharged from an engine to circulate the cooled exhaust gas to an intake pipe; a turbine to exchange heat with an exhaust pipe to rotate by a vaporized working fluid to generate energy; a super heater arranged on the EGR line to exchange heat with the working fluid flowing to the turbine; and an EGR cooler separated from the super heater and arranged on the EGR line to exchange heat with the exhaust gas flowing to the intake pipe. Since the super heater and the EGR cooler are individually manufactured to be separated from each other, damage by thermal stress is prevented to prevent leakage. Ultimately, the efficiency of the exhaust heat recovery system is increased.

Description

배기열 회수 시스템{EXHAUST HEAT RECOVERY SYSTEM}Exhaust heat recovery system {EXHAUST HEAT RECOVERY SYSTEM}

본 발명은 배기열 회수 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 슈퍼히터와 EGR쿨러가 개별적으로 제작되어 분리 가능하게 연결됨으로써, 슈퍼히터와 EGR쿨러의 열팽창에 의한 파손이 방지되는 배기열 회수 시스템에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust heat recovery system, and more particularly, to an exhaust heat recovery system in which a superheater and an EGR cooler are separately manufactured and detachably connected to prevent damage due to thermal expansion of a superheater and an EGR cooler.

내연기관은 차량, 선박, 소형 발전기 등에서 널리 사용되며, 내연기관의 효율을 높이고자 하는 시도는 끊임없이 있어 왔다. 내연기관에서는 많은 열량이 배기열로 배출되는 것이 일반적이며, 이러한 배기열을 회수하여 내연기관 전체의 효율을 증가시키는 여러 시스템들이 개발된 바 있다.Internal combustion engines are widely used in vehicles, ships, small generators, etc., and attempts have been made to increase the efficiency of internal combustion engines. In internal combustion engines, a large amount of heat is generally discharged as exhaust heat, and various systems have been developed to recover the exhaust heat to increase the efficiency of the internal combustion engine as a whole.

배기열 회수 시스템을 구성하는 데에 필요한 장치 및 부품, 하중의 증가 등을 고려하였을 때, 배기량이 작고 가벼운 소형 차량보다는 배기량이 크고, 많은 인원 또는 화물을 운반할 수 있는 대형 차량에 배기열 재활용 시스템을 장착하는 것이 더 효율적이다.Considering the equipment, parts, and load required to construct the exhaust heat recovery system, exhaust heat recycling system is installed in a large vehicle that can discharge a large number of people or cargoes with a larger displacement than a small, lightweight compact vehicle. Is more efficient.

차량의 경우, 배기열을 재활용하는 시스템은 대표적으로 터보 컴파운드를 이용한 시스템과, 열전소자를 이용한 시스템이 있다. In the case of a vehicle, a system for recycling exhaust heat is typically a system using a turbo compound and a system using a thermoelectric element.

터보 컴파운드를 이용한 시스템은, 배기 라인에 배기 터빈을 부착하고, 배기압으로 이 배기 터빈을 회전시켜 출력을 얻는 방식인데, 이 방식은 내연기관이 설치된 시스템 전체의 열효율을 높일 수 있으나, 배기 터빈이 배기 저항으로 작용하기 때문에 엔진 자체의 출력은 낮아진다는 단점이 있다.In the system using the turbo compound, the exhaust turbine is attached to the exhaust line, and the exhaust turbine is rotated at the exhaust pressure to obtain the output. This method can increase the thermal efficiency of the entire system in which the internal combustion engine is installed, It has a disadvantage that the output of the engine itself is lowered because it acts as an exhaust resistance.

열전소자를 이용한 시스템은 온도차이에 의하여 전기가 발생하는 열전소자를 이용하여 전기를 충전하거나, 이 전기로 보조 모터를 구동하여 엔진을 보조하는 방식을 사용한다. 그러나, 열전소자 자체의 비용을 무시할 수 없으며, 열전소자를 장착할 수 있는 공간이 협소하여, 실제 양산 차량에서 열전소자를 장착하더라도 유의미하게 엔진의 열효율을 높이기는 쉽지 않다는 문제가 있다.
In a system using a thermoelectric element, a method of charging the electricity using a thermoelectric element that generates electricity by temperature difference, or assisting the engine by driving the electric assist motor is used. However, the cost of the thermoelectric device itself can not be ignored, the space for mounting the thermoelectric device is narrow, and it is not easy to increase the thermal efficiency of the engine significantly even if the thermoelectric device is mounted in the actual mass production vehicle.

대한민국 공개특허공보 제10-2005-0023486호(2005.03.10.)Korean Patent Publication No. 10-2005-0023486 (Mar. 10, 2005)

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명의 목적은, 슈퍼히터와 EGR쿨러가 개별적으로 제작되고 분리 가능하게 연결됨으로써, 슈퍼히터와 EGR쿨러의 열팽창에 따른 슈퍼히터의 파손이 방지되므로써, 효율이 상승되는 배기열 회수 시스템을 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention, which has been made in view of the above, to provide a superheater and an EGR cooler that are separately manufactured and detachably connected to each other to prevent breakage of a superheater due to thermal expansion of a superheater and an EGR cooler, And to provide an exhaust heat recovery system that raises the exhaust heat recovery system.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예의 배기열 회수 시스템은, 엔진에서 배출된 배기가스를 냉각하여 냉각된 배기가스를 흡기관으로 순환시키는 EGR라인과, 배기관과 열교환하여 기화된 작동유체로 인해 회전하여 에너지를 생성하는 터빈과, EGR라인에 배치되어 터빈으로 유동하는 작동유체와 열교환하는 슈퍼히터 및, 슈퍼히터와 분리되어 형성되고, EGR라인에 배치되어 흡기관으로 유동하는 배기가스와 열교환하는 EGR쿨러를 포함한다.
To achieve the above object, an exhaust heat recovery system according to an embodiment of the present invention includes an EGR line for cooling an exhaust gas discharged from an engine and circulating cooled exhaust gas to an intake pipe, and a working fluid A superheater disposed in the EGR line for heat exchange with a working fluid flowing into the turbine, and a superheater, which is formed separately from the superheater, and which is disposed in the EGR line and performs heat exchange with the exhaust gas flowing into the intake pipe And an EGR cooler.

위와 같은 본 발명의 배기열 회수 시스템은, 슈퍼히터와 EGR쿨러가 분리 가능하게 개별적으로 제작되므로, 열응력에 의한 파손이 방지되고 이에 따라 누수가 방지되고, 궁극적으로 배기열 회수 시스템의 효율이 상승 된다.
In the exhaust heat recovery system of the present invention as described above, since the superheater and the EGR cooler are separately manufactured, breakage due to thermal stress is prevented, leakage is prevented, and the efficiency of the exhaust heat recovery system is ultimately increased.

도 1은 본 발명의 일실시예의 배기열 회수 시스템의 개요도,
도 2는 도 1의 배기열 회수 시스템의 요부 사시도,
도 3은 본 발명의 일실시예의 배기열 회수 시스템 작동 방법의 절차도,
도 4는 도 3의 배기열 회수 시스템 작동 방법의 제어블럭도,
도 5는 도 1의 배기열 회수 시스템에 구비된 열교환기의 단면도,
도 6은 도 4의 열교환기의 요부 사시도,
도 7은 도 4의 열교환기의 열교환 형태의 예시도,
도 8은 도 1의 배기열 회수 시스템의 터빈 장착 예시도,
도 9는 도 7의 터빈의 요부 사시도,
도 10은 본 발명의 일실시예의 배기열 회수 시스템의 터빈 제어방법의 절차도,
도 11은 도 1의 배기열 회수 시스템에 구비된 슈퍼히터 및 EGR쿨러의 사시도,
도 12는 도 11의 슈퍼히터 및 EGR쿨러의 단면도,
도 13은 도 1의 배기열 회수 시스템에 구비된 열교환기의 내부압 변화그래프,
도 14는 도 1의 배기열 회수 시스템의 열교환기와 터빈의 연결 상태 예시도,
도 15는 본 발명의 일실시예의 배기열 회수 시스템의 열교환기와 터빈의 연결 제어방법의 절차도,
도 16은 도 1의 배기열 회수 시스템에 구비된 TEG콘덴서와 리저버의 냉각수 공유 구조의 개요도,
도 17은 도 16의 리저버의 사시도,
도 18은 도 16의 리저버의 다른 사시도,
도 19는 도 16의 TEG 콘덴서와 리저버의 연결구조의 요부 사시도,
도 20는 도 1에 도시된 배기열 회수 시스템의 리저버 탱크의 개요도,
도 21은 본 발명의 일실시예의 배기열 회수 시스템의 리저버 탱크 운영 방법의 절차도이다.1 is an outline view of an exhaust heat recovery system according to an embodiment of the present invention,
Fig. 2 is a perspective view of the exhaust heat recovery system of Fig. 1,
3 is a flow chart of the method of operating the exhaust heat recovery system of one embodiment of the present invention,
4 is a control block diagram of the method of operating the exhaust heat recovery system of FIG. 3,
5 is a sectional view of a heat exchanger provided in the exhaust heat recovery system of FIG. 1,
Fig. 6 is a perspective view of the main part of the heat exchanger of Fig. 4,
FIG. 7 is an exemplary view of a heat exchange mode of the heat exchanger of FIG. 4;
Fig. 8 is a view showing a turbine mounting example of the exhaust heat recovery system of Fig. 1,
9 is a perspective view of the turbine of FIG. 7,
10 is a flow chart of a turbine control method of an exhaust heat recovery system according to an embodiment of the present invention;
FIG. 11 is a perspective view of a superheater and an EGR cooler provided in the exhaust heat recovery system of FIG. 1,
12 is a cross-sectional view of the superheater and the EGR cooler of Fig. 11,
13 is a graph showing the internal pressure change of the heat exchanger provided in the exhaust heat recovery system of FIG. 1,
FIG. 14 is an exemplary diagram illustrating a connection state between a heat exchanger and a turbine of the exhaust heat recovery system of FIG. 1;
15 is a flow chart of a connection control method of a heat exchanger and a turbine of an exhaust heat recovery system according to an embodiment of the present invention,
16 is an outline view of a cooling water sharing structure of a TEG condenser and a reservoir provided in the exhaust heat recovery system of FIG.
17 is a perspective view of the reservoir of Fig. 16,
Figure 18 is another perspective view of the reservoir of Figure 16;
FIG. 19 is a perspective view of the main part of the connection structure of the TEG capacitor and the reservoir of FIG. 16,
Fig. 20 is an outline view of a reservoir tank of the exhaust heat recovery system shown in Fig. 1,
21 is a flowchart of a method of operating a reservoir tank of an exhaust heat recovery system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배기열 회수 시스템은, 엔진에서 배출된 배기가스가 유동하는 배기관(404)와, 배기관(404)으로부터 열에너지를 흡수한 작동유체가 유동하는 메인유로(100)와, 메인유로(100)에서 배출된 작동유체에 의해 회전하여 전기적 에너지 및 기계적 에너지를 발생하는 터빈(340)과, 엔진에서 배출된 배기가스의 일부를 흡기 다기관(2)으로 순환시키는 EGR 라인(200) 및, 메인유로(100)에 배치되어 상기 EGR라인(200)을 유동하는 배기가스와 메인유로(100)를 유동하는 작동유체가 열교환 하도록 작동유체의 유동을 단속하는 유로콘트롤밸브(S1, S2)를 포함한다.1 and 2, an exhaust heat recovery system according to the present invention includes an exhaust pipe 404 through which exhaust gas discharged from an engine flows, a main flow passage 403 through which a working fluid absorbing thermal energy from the exhaust pipe 404 flows, A turbine 340 rotating by a working fluid discharged from the main flow path 100 to generate electrical energy and mechanical energy, and a turbine 340 circulating a part of the exhaust gas discharged from the engine to the intake manifold 2 An EGR line 200 and a flow control valve 200 for controlling the flow of the working fluid so that the exhaust gas flowing in the EGR line 200 and the working fluid flowing in the main flow path 100 exchange heat, (S1, S2).

또한, 본 발명은, 액체 상태의 작동 유체가 저장된 리저버(60)와, 리저버(60)로부터 액상의 작동유체를 공급받고 기화시키도록 배기관(404)에 구비된 열교환기(400) 및, 열교환기(400)로부터 기화된 작동유체를 유로콘트롤밸브 작동에 따라 공급받도록 EGR쿨러(300)에 연장형성되고, 흡기관으로 순환되는 배기가스의 열을 기화된 작동유체로 전달시켜 가열시키는 슈퍼히터(310)를 더 포함한다. The present invention also relates to a heat exchanger including a reservoir for storing a working fluid in a liquid state, a heat exchanger provided in the exhaust pipe to supply and vaporize the liquid working fluid from the reservoir, (310) which is extended to the EGR cooler (300) to receive the working fluid vaporized from the evaporator (400) according to the operation of the flow control valve and transfers the heat of the exhaust gas circulated to the intake tube to the vaporized working fluid ).

리저버(60)로부터 열교환기(400)로 공급되는 작동유체는 펌프(70)를 통해 가압된다. 터빈(340)은, 유로콘트롤밸브(S1, S2) 작동에 따라, 열교환기(400) 또는 슈퍼히터(310)로부터 작동유체를 선택적으로 공급받는다. The working fluid supplied from the reservoir 60 to the heat exchanger 400 is pressurized through the pump 70. [ The turbine 340 is selectively supplied with the working fluid from the heat exchanger 400 or the superheater 310 according to the operation of the flow control valves S1 and S2.

엔진(1)으로부터 배출된 입자상물질(PM; PARTICULATE MATTER)을 재생하는 후처리장치(402)가 배기관(404)에 배치된다. 터빈(340)에서 배출된 작동유체가 응축되는 TEG 콘덴서(370)와, 터빈(340)에서 TEG 콘덴서(370)로 유동하는 작동유체로부터 열에너지를 흡수하여, 리저버(60)에서 열교환기(400)로 주입되는 작동유체에 전달하는 리큐퍼레이터(50)를 더 포함한다.A post-treatment apparatus 402 for regenerating particulate matter (PM) discharged from the engine 1 is disposed in the exhaust pipe 404. A TEG condenser 370 in which the working fluid discharged from the turbine 340 is condensed and a working fluid flowing from the turbine 340 to the TEG condenser 370 to heat the heat exchanger 400 from the reservoir 60, And a recuperator (50) for transmitting the working fluid to the working fluid.

슈퍼히터(310)는, EGR쿨러(300)로부터 연장되고, EGR쿨러(300)로 유입되는 배기가스의 열을 열교환기(400)를 통해 전달받은 기상의 작동유체로 전달한다. 터빈(340)은, 슈퍼히터(310) 또는 열교환기(400)와 선택적으로 연통되고, 전달받은 기상의 작동유체로부터 회전력을 받아 발전하게 된다. The superheater 310 extends from the EGR cooler 300 and transfers the heat of the exhaust gas flowing into the EGR cooler 300 to the gaseous working fluid received through the heat exchanger 400. The turbine (340) selectively communicates with the superheater (310) or the heat exchanger (400) and receives the rotating force from the vapor phase working fluid.

메인유로(100)는, 슈퍼히터(310)에 형성된 슈퍼히터인렛(315)과 연결되는 제1 분기유로(110)와, 터빈(340)을 향해 연장되는 제2 분기유로(120)로 분기되고, 제2 분기유로(120)는, 슈퍼히터(310)에 형성된 슈퍼히터아웃렛(316)과 연결되는 제3 분기유로(130)와 터빈(340)에 형성된 터빈인렛과 연결되는 제4 분기유로(140)로 분기된다. 메인유로(100)와 분기유로(110, 120, 130, 140)의 연결관계는 작동유체의 흐름을 배제하고 단순 배열된 상태를 설명하였다.The main flow path 100 is branched into a first branch flow path 110 connected to the superheater inlet 315 formed in the superheater 310 and a second branch flow path 120 extending toward the turbine 340 The second branch passage 120 includes a third branch passage 130 connected to the superheater outlet 316 formed in the superheater 310 and a fourth branch passage connected to the turbine inlet formed in the turbine 340 140 < / RTI > The connection relationship between the main flow path 100 and the branch flow paths 110, 120, 130, and 140 has been described in a state in which the flow of the working fluid is excluded and simply arranged.

유로콘트롤밸브(S1, S2)는, 메인유로(100)가 제1 분기유로(110) 및 제2 분기유로(120)로 분기되는 제1 분기지점 및, 제2 분기유로(120)가 제3 분기유로(130)와 제4 분기유로(140)가 분기되는 제2 분기지점에 각각 구비된다.The flow control valves S1 and S2 are connected to a first branch point where the main flow path 100 branches into the first branch path 110 and the second branch path 120, And at the second branching point where the branching flow path 130 and the fourth branching flow path 140 branch off.

좀 더 정확히는, 유로콘트롤밸브(S1, S2)는, 메인유로(100)로부터 제1 분기유로(110) 및 제2 분기유로(120)로 분기되는 제1 분기지점에 구비된 제1 유로콘트롤밸브(S1) 및, 제2 분기유로(120)로부터 제3 분기유로(130) 및 제4 분기유로(140)로 분기되는 제2 분기지점에 구비된 제2 유로콘트롤밸브(S2)를 포함한다.More specifically, the first and second flow control valves S1 and S2 are provided at the first branch point branched from the main flow path 100 to the first branch path 110 and the second branch path 120, And a second flow control valve S2 provided at a second branch point branched from the second branch passage 120 to the third branch passage 130 and the fourth branch passage 140.

도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배기열 회수 시스템의 작동방법은, 엔진이 구동되는 단계(S110) 및, EGR밸브(210)가 작동하면, 메인유로(100)와 슈퍼히터(310)가 열교환되도록 유로콘트롤밸브(S1, S2)가 작동되는 단계(S120)를 포함한다.3 to 4, the method of operating the exhaust heat recovery system of the present invention is characterized in that when the engine is operated (S110) and when the EGR valve 210 is operated, the main flow path 100 and the superheater (S120) in which the flow control valves S1 and S2 are operated to exchange heat with each other.

엔진(1)이 구동 되고, EGR밸브(210)가 작동되면, 메인 유로와 슈퍼히터(310)가 연통되도록 유로콘트롤밸브가 작동된다(S121). 메인 유로와 슈퍼히터(310)가 연통되면, 작동유체가 저장된 리저버(60)로부터 작동유체를 압축하여 열교환기(400)로 공급하는 펌프(70)의 작동유체 공급량이 증가된다(S122).When the engine 1 is driven and the EGR valve 210 is operated, the flow control valve is operated so that the main flow path and the superheater 310 are communicated with each other (S121). When the main flow path communicates with the superheater 310, the operating fluid supplied from the reservoir 60 to the heat exchanger 400 is increased (S122).

EGR밸브(210)가 비작동되면, 메인 유로와 터빈(340)이 연통되도록 유로콘트롤밸브가 작동되고(S123), 작동유체가 저장된 리저버(60)로부터 작동유체를 압축하여 열교환기(400)로 공급하는 펌프(70)의 작동유체 공급량이 유지된다(S124).When the EGR valve 210 is deactivated, the flow control valve is operated so that the main flow path and the turbine 340 are communicated with each other (S123), the working fluid is compressed from the reservoir 60 in which the working fluid is stored, The operating fluid supply amount of the supplying pump 70 is maintained (S124).

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 열교환기(400)는, 에너지를 발생하는 터빈(304)에 기상의 작동냉매를 공급하도록, 배기관(404)으로부터 열에너지를 흡수하여 작동유체에 열에너지를 공급하는 배기열 회수 시스템의 열교환기에 있어서, 열교환기(400)는, 유입된 작동유체를 미립화하는 노즐(411)을 포함한다.5 to 7, the heat exchanger 400 of one embodiment of the present invention absorbs thermal energy from the exhaust pipe 404 so as to supply the working refrigerant in the gas phase to the turbine 304 that generates energy In the heat exchanger of the exhaust heat recovery system for supplying thermal energy to the working fluid, the heat exchanger (400) includes a nozzle (411) for atomizing the introduced working fluid.

또한, 열교환기(400)는, 액상의 작동유체가 유입되는 열교환기유입구(410)와, 배기가스를 통해서 작동유체가 기화되어 배출되는 열교환기배출구(420)가 구비된 열교환로를 포함하며, 노즐(411)은 열교환기유입구(410)에 구비된다.The heat exchanger 400 includes a heat exchanger oil inlet 410 through which the liquid working fluid flows and a heat exchanger 420 through which the working fluid is vaporized and discharged through the exhaust gas, The nozzle 411 is provided in the heat exchanger oil inlet 410.

열교환로는, 열교환기하우징에 수용되고, 열교환기하우징은, 배기가스가 유동하는 후처리장치(402)에 부착된다. 열교환로는, 열교환유입구로부터 연장되고, 노즐(411)을 통해 작동유체가 미립화되도록 분무되는 챔버(430)와, 복수개의 열교환라인(441)이 등간격으로 배열되고, 미립화된 작동유체가 열교환라인(411)으로 유입되도록, 챔버(430)에 부착된 챔버연장튜브(440)와, 챔버연장튜브(440)의 일측에 위치되고, 복수개의 열교환라인(441)이 등간격으로 배열되고, 작동유체가 챔버연장튜브(440)로부터 유입되도록 수평연결부재(450)를 통해 연결된 연장튜브(460)를 포함하며, 연장튜브(460)가 열교환기배출구(420)와 연결된다.The heat exchange path is accommodated in a heat exchanger housing, and the heat exchanger housing is attached to a post-treatment apparatus 402 through which the exhaust gas flows. The heat exchange path includes a chamber 430 extending from the heat exchange inlet and sprayed to atomize the working fluid through the nozzle 411 and a plurality of heat exchange lines 441 arranged at equal intervals, A chamber extension tube 440 attached to the chamber 430 to be introduced into the chamber extension tube 411 and a plurality of heat exchange lines 441 disposed at one side of the chamber extension tube 440 and arranged at even intervals, Includes an extension tube (460) connected through a horizontal connection member (450) to enter the chamber extension tube (440), and the extension tube (460) is connected to the heat exchanger outlet (420).

연장튜브(460)가 등간격으로 복수개 구비되고, 열교환유입구와 열교환배출구가 연통되도록 복수개의 연장튜브(460)가 복수개의 수평연결부재(450)를 통해 연결된다. 복수개의 열교환라인(441) 사이에, 배기가스와 접촉되는 배기가스 핀(442; fin)이 구비되고, 열교환라인(441) 내부에, 작동유체와 접촉되는 작동유체 핀(fin)이 구비된다.A plurality of extension tubes 460 are provided at regular intervals and a plurality of extension tubes 460 are connected through a plurality of horizontal connection members 450 so that the heat exchange inlet and the heat exchange outlet are communicated. Between the plurality of heat exchange lines 441 is provided an exhaust gas fin 442 that is in contact with the exhaust gas and a working fluid fin is provided inside the heat exchange line 441 in contact with the working fluid.

열교환유입구는 액상의 작동유체를 가압하여 주입하는 펌프(70) 및 펌프(70)로 작동유체를 공급하는 리저버(60)와 연결되고, 열교환배출구는 열교환배출구로부터 기상의 작동유체가 공급되는 터빈(340) 또는 슈퍼히터(310)와 선택적으로 연결된다. 열교환배출구와 터빈(340)을 연결하는 메인유로(100)에, 열교환배출구와 터빈(340)의 연통을 차단하고, 열교환배출구와 슈퍼히터(310)를 연통하는 유로콘트롤밸브가 구비된다.The heat exchange inlet is connected to a pump (70) for pressurizing and injecting a liquid working fluid and a reservoir (60) for supplying working fluid to the pump (70). The heat exchange outlet is connected to a turbine 340 or the superheater 310, respectively. A main flow path 100 connecting the heat exchange discharge port and the turbine 340 is provided with a flow control valve for interrupting the communication between the heat exchange discharge port and the turbine 340 and communicating the heat exchange discharge port with the super heater 310.

도 8 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 터빈(340)은, 발전터빈(342), 클러치와, 모터 제너레이터(341)와, 풀리(343)를 구비한다.8 to 9, the turbine 340 includes a power generation turbine 342, a clutch, a motor generator 341, and a pulley 343.

발전터빈(342)과 모터 제너레이터(341)의 회전자는 동축으로 연결되어 있으며, 클러치는 발전터빈(342)과 풀리(343)를 기계적으로 단속하는 역할을 수행한다.The power generator turbine 342 and the rotor of the motor generator 341 are coaxially connected to each other and the clutch serves to mechanically interlock the power generator turbine 342 and the pulley 343.

터빈(340)은 발전터빈(342)의 회전 에너지를 직접적으로 이용하여 내연기관에 설치된 회전축을 구동할 수 있다. 여기서 내연기관에 설치된 회전축이란, 바퀴에 동력을 전달하는 엔진(1)의 크랭크축이 될 수도 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 에어컨 펌프, 냉각수 펌프 등 엔진(1)에 부가적으로 장착되며 회전력을 이용하여 가동하는 장치들을 구동하는 축이 될 수도 있다. 발전터빈(342)으로부터의 회전 에너지는 벨트를 통해 회전축에 전달될 수 있는데, 여기서 벨트 대신 체인 또는 기어가 사용될 수도 있다.The turbine 340 can directly drive the rotation axis of the internal combustion engine by using the rotational energy of the power generation turbine 342. Here, the rotating shaft installed in the internal combustion engine may be a crankshaft of the engine 1 that transmits power to the wheels, but is not limited thereto. For example, the rotating shaft may be additionally mounted to the engine 1 such as an air conditioner pump, Or may be an axis for driving devices that operate using a rotational force. The rotational energy from the power generation turbine 342 may be transmitted to the rotating shaft through the belt, wherein a chain or gear may be used instead of the belt.

한편, 모터 제너레이터(341)는 발전터빈(342)의 회전 에너지를 전기적 에너지 및 기계적 에너지로 변환할 수도 있고, 이렇게 변환된 전기 에너지는 배터리(20)에 저장해 둘 수 있다. 만약, 클러치가 발전터빈(342)과 풀리(343)를 서로 단절시킨 상태라면 발전터빈(342)의 회전은 전력 생산에만 사용되며, 클러치가 발전터빈(342)과 풀리(343)를 서로 접속시킨 상태라면 발전터빈(342)의 회전력은 전력 생산뿐만 아니라 내연기관에 설치된 회전축에 동력을 인가하는 데에 사용될 수도 있다. 모터 제너레이터(341)는 배터리(20)로부터의 전력을 공급받아 내연기관에 설치된 회전축을 구동할 수 있다.On the other hand, the motor generator 341 may convert the rotational energy of the power generation turbine 342 into electrical energy and mechanical energy, and the converted electric energy may be stored in the battery 20. If the clutch is disconnected from the power generation turbine 342 and the pulley 343, the rotation of the power generation turbine 342 is used only for power production. If the clutch is connected to the power generation turbine 342 and the pulley 343 The turning force of the power generation turbine 342 may be used not only for power generation but also for applying power to the rotating shaft installed in the internal combustion engine. The motor generator 341 is supplied with electric power from the battery 20 and can drive a rotary shaft installed in the internal combustion engine.

엔진(1)의 기어 트레인(7)에는 동력 전달부(40)가 맞물리도록 설치될 수 있는데, 이 동력 전달부(40)는 배터리(20)로부터 인버터(30)를 통해 전력을 전달받아 엔진(1)을 시동하는 데에 사용될 수도 있고, 엔진(1)을 보조하는 구동원으로서의 역할을 수행하여 엔진(1)의 출력을 상승시키거나 엔진(1)의 부하를 낮춰 엔진(1)의 연비를 향상시키는 역할을 수행할 수 있다. The power transmission unit 40 is connected to the gear train 7 of the engine 1. The power transmission unit 40 receives electric power from the battery 20 through the inverter 30, 1 and can also serve as a drive source for assisting the engine 1 to raise the output of the engine 1 or lower the load of the engine 1 to improve the fuel efficiency of the engine 1 .

한편, 터빈(340)은 발전터빈(342)과 모터 제너레이터(341)를 기계적으로 단속할 수 있는 제2 클러치(미도시)를 더 구비할 수 있는데, 작동유체가 발전터빈(342)을 회전시키는 경우, 발전터빈(342)의 회전력이 전기 에너지로 변환되는 기간이 지나치게 길어지면 배터리(20)가 과충전될 수 있다. Meanwhile, the turbine 340 may further include a second clutch (not shown) capable of mechanically interrupting the power generation turbine 342 and the motor generator 341. When the working fluid rotates the power generation turbine 342 The battery 20 may be overcharged if the period during which the rotational force of the power generation turbine 342 is converted into electrical energy becomes too long.

이 경우, 제2 클러치는 발전터빈(342)과 모터 제너레이터(341)를 기계적으로 단절시킬 수 있고, 발전터빈(342)은 모터 제너레이터(341)와는 기계적으로 단절된 상태에서 계속 회전하게 된다. 이때, 발전터빈(342)을 공회전하게 놔두지 않고, 내연기관에 설치된 회전축(6)을 구동하게 하여 발전터빈(342)의 회전 에너지를 낭비 없이 최대한으로 활용할 수 있다.In this case, the second clutch can mechanically disconnect the power generation turbine 342 and the motor generator 341, and the power generation turbine 342 continues to rotate in a mechanically disconnected state from the motor generator 341. At this time, the rotating shaft 6 installed in the internal combustion engine is driven without allowing the power generation turbine 342 to idle, so that the rotational energy of the power generation turbine 342 can be maximized without waste.

작동 유체가 발전터빈(342)을 회전시키는 동안에 배터리(20)의 전압이 미리 정해져 있는 충전 개시 기준 전압까지 떨어지면, 제2 클러치는 발전터빈(342)과 모터 제너레이터(341)를 다시 기계적으로 연결하여 배터리(20)를 충전할 수 있도록 재활용 시스템을 구성하는 것도 가능하다.When the voltage of the battery 20 falls to a predetermined charging start reference voltage while the working fluid rotates the power generation turbine 342, the second clutch mechanically connects the power generation turbine 342 and the motor generator 341 again It is also possible to construct a recycling system so that the battery 20 can be charged.

위와 같이 구성되는 터빈(340)은, 차량의 시동 정지 후, 터빈(340)으로부터 작동유체가 배출되지 않고 내부에 존재하게 된다. 터빈(340) 내부에 잔존하는 작동유체는 냉각되어 기상에서 액상으로 상 변화하게 되고, 엔진(1) 재가동시 터빈(340) 내부에 액상과 기상의 작동유체가 공존함으로써, 캐비테이션 현상이 발생되고 액상 작동유체 및 기포에 의하여 발전터빈(342)이 파손될 수 있다.After the start of the vehicle, the turbine 340 constituted as described above is not discharged from the turbine 340 but exists inside the turbine 340. The working fluid remaining in the turbine 340 is cooled and phase-changed from a gas phase to a liquid phase. When the engine 1 is restarted, a liquid phase and a gaseous working fluid coexist within the turbine 340, The power generating turbine 342 may be damaged by the working fluid and the bubbles.

그러므로, 도 10에 도시된 절차도에 따라, 본 발명의 배기열 회수 시스템은, 엔진(1) 시동 후, 터빈(340)을 강제로 역회전시켜 터빈(340)에 잔존하는 작동유체를 열교환기(400)로 역유입시키도록 터빈(340)을 제어한다.Therefore, according to the flowchart shown in FIG. 10, the exhaust heat recovery system of the present invention is a system in which, after starting the engine 1, the turbine 340 is forcibly reversed to return the working fluid remaining in the turbine 340 to the heat exchanger 400 to regenerate the turbine 340.

배기열 회수 시스템의 터빈 제어방법을 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 배기열 회수 시스템의 터빈 제어방법은, 배기관(404)에 구비된 열교환기(400)를 통해 배기가스의 열이 작동유체를 기화시키고, 작동유체가 터빈(340)에 공급되는 배기열 회수 시스템의 터빈 제어방법에 있어서, 시동이 켜지는 단계(S210)와, 열교환기(310)의 내부온도를 측정함하는 단계(S211) 및, 측정된 온도가 미리 정해진 온도 이하이면, 터빈(340)을 역방향으로 회전하는 역회전 단계(S212)를 포함한다.The turbine control method of the exhaust heat recovery system will be described in more detail as follows. The turbine control method of the exhaust heat recovery system of the present invention is a turbine control method of an exhaust heat recovery system in which heat of an exhaust gas vaporizes a working fluid through a heat exchanger 400 provided in an exhaust pipe 404 and a working fluid is supplied to the turbine 340 (S210) of measuring the internal temperature of the heat exchanger (310), a step S211 of measuring the internal temperature of the heat exchanger (310), and a step of controlling the turbine (340) And a reverse rotation step S212 of rotating in the reverse direction.

시동 후, 열교환기(400)의 내부 온도를 측정하고, 측정치가 적정치(섭씨 50도) 미만일 때, 터빈(340)이 역작동 된다. 측정치가 적정치 이상일 때, 터빈(340)은 정상작동되고, 열교환기(400)의 내부 온도를 재측정하게 된다(S214).After startup, the internal temperature of the heat exchanger 400 is measured, and when the measured value is less than a predetermined value (50 degrees Celsius), the turbine 340 is reversed. When the measured value is equal to or more than the predetermined value, the turbine 340 is normally operated, and the internal temperature of the heat exchanger 400 is re-measured (S214).

터빈(340)이 역작동 되면, 터빈(340)으로부터 열교환기(400)로 역유입되는 작동유체의 유량이 있는지 확인하게 된다(S213). 터빈(340)으로부터 열교환기(400)로 역유입되는 작동유체의 유량이 있으면, 터빈(340)의 역작동이 지속된다. 이때, 열교환기(400)의 내부온도가 임계값(섭씨 250도)을 초과하였는지 확인하게 된다(S215).When the turbine 340 is operated in reverse, it is checked whether there is a flow rate of the working fluid flowing back into the heat exchanger 400 from the turbine 340 (S213). If there is a flow rate of the working fluid flowing back into the heat exchanger 400 from the turbine 340, the reverse operation of the turbine 340 continues. At this time, it is determined whether the internal temperature of the heat exchanger 400 exceeds a threshold value (250 degrees Celsius) (S215).

터빈(340)으로부터 열교환기(400)로 역유입되는 작동유체의 유량이 없고, 열교환기(400)의 내부 온도가 임계값(섭씨 250도)을 초과하면, 열교환기(400)로 작동유체를 가압하여 주입하는 펌프(70)가 작동되고, 터빈(340)이 작동유체로부터 회전력을 받아 발전하게 된다(S216).If the flow rate of the working fluid flowing back into the heat exchanger 400 from the turbine 340 is absent and the internal temperature of the heat exchanger 400 exceeds a threshold value (250 ° C.), the heat exchanger The pump 70 for pressurizing and injecting is operated, and the turbine 340 receives the rotational force from the working fluid and generates electricity (S216).

터빈(340)으로부터 열교환기(400)로 역유입되는 작동유체의 유량이 없고, 열교환기(400)의 내부 온도가 임계값 미만이면, 열교환기(400)로 작동유체를 가압하여 주입하는 펌프(70)가 비작동 된다(S217). When the flow rate of the working fluid flowing back from the turbine 340 to the heat exchanger 400 does not exist and the internal temperature of the heat exchanger 400 is less than the threshold value, 70 are deactivated (S217).

슈퍼히터(310)는 도 11 내지 도 12에 도시된 바와 같이, EGR쿨러(300)와 분리가능하게 연결된다. 본 발명의 일실시예에서 슈퍼히터(310)는, 배기관(404)을 통해 배출되는 배기가스로부터 열을 회수하여 기화된 작동유체를 가열시키도록 EGR쿨러(300) 일측에 형성된 슈퍼히터(310)에 있어서, EGR쿨러(300) 전단에 슈퍼히터(310)가 위치되고, EGR쿨러(300)와 슈퍼히터(310)는 분리되도록 연결된 것을 특징으로 한다.The superheater 310 is detachably connected to the EGR cooler 300, as shown in FIGS. The superheater 310 may include a superheater 310 formed at one side of the EGR cooler 300 to recover heat from the exhaust gas discharged through the exhaust pipe 404 to heat the vaporized working fluid, The superheater 310 is positioned in front of the EGR cooler 300 and the EGR cooler 300 and the superheater 310 are separated from each other.

슈퍼히터(310)와 EGR쿨러(300) 연결부위는 클램프(317)로 체결되어 결합이 유지된다. 클램프(317)를 통하여 슈퍼히터(310)와 EGR쿨러(300)의 열충격이 완화되고, 슈퍼히터(310)와 EGR쿨러(300)의 파손이 방지된다.The connection portion between the superheater 310 and the EGR cooler 300 is clamped by the clamp 317 to maintain the coupling. The thermal shock of the superheater 310 and the EGR cooler 300 is relieved through the clamp 317 and the breakage of the superheater 310 and the EGR cooler 300 is prevented.

본 발명의 일실시예에 장착되는 배기열 회수 시스템의 분리형 슈퍼히터(310)를 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다. The detachable superheater 310 of the exhaust heat recovery system installed in an embodiment of the present invention will be described in more detail as follows.

본 발명의 배기열 회수 시스템은, 엔진(1)에서 배출된 배기가스를 냉각하여 냉각된 배기가스를 흡기관(404)으로 순환시키는 EGR라인(200)과, 배기관(404)과 열교환하여 기화된 작동유체로 인해 회전하여 에너지를 생성하는 터빈(340)과, EGR라인(200)에 배치되어 터빈(200)으로 유동하는 작동유체와 열교환하는 슈퍼히터(310) 및, 슈퍼히터(310)와 분리되어 형성되고, EGR라인(200)에 배치되어 흡기관으로 유동하는 배기가스와 열교환하는 EGR쿨러(300)를 포함한다. The exhaust heat recovery system of the present invention comprises an EGR line 200 for cooling an exhaust gas discharged from an engine 1 and circulating a cooled exhaust gas to an intake pipe 404, A superheater 310 disposed in the EGR line 200 for heat exchange with a working fluid flowing into the turbine 200 and a superheater 310 separated from the superheater 310, And an EGR cooler 300 disposed in the EGR line 200 and performing heat exchange with the exhaust gas flowing into the intake pipe.

EGR쿨러(300)는 외형을 형성하는 EGR쿨러하우징(301)을 포함하고, 슈퍼히터(310)는 외형을 형성하고, EGR쿨러하우징(301)과 연결되고, 내부에 슈퍼히터내부유로(312)가 형성된다.The EGR cooler 300 includes an EGR cooler housing 301 which forms an outer shape and the superheater 310 forms an outer shape and is connected to the EGR cooler housing 301, .

슈퍼히터하우징(311)의 길이방향 양단에는 각각, 배기관(404)으로부터 배기가스가 유입되는 재순환가스유입구(313) 및 EGR쿨러(300)로 배기가스를 배출하는 재순환가스배출구(314)가 형성된다A recirculating gas inlet 313 through which the exhaust gas flows from the exhaust pipe 404 and a recirculation gas outlet 314 through which the exhaust gas is discharged to the EGR cooler 300 are formed at both longitudinal ends of the superheater housing 311

슈퍼히터내부유로(312)는, 슈퍼히터하우징(311)의 측면에 돌출형성되고, 작동유체가 공급되는 슈퍼히터인렛(315) 및 작동유체를 슈퍼히터내부유로(312)에서 배출하는 슈퍼히터아웃렛(316)이 구비된다. 앞서 기술한 바와 같이, 터빈(340)은 열교환기(400) 또는 슈퍼히터(310)로부터 작동유체를 공급받아 발전하게 된다. 슈퍼히터인렛(315)은 열교환기(400)와 연결되고, 슈퍼히터아웃렛(316)은 터빈(340)과 연결된다. The superheater internal flow path 312 protrudes from the side surface of the superheater housing 311 and includes a superheater inlet 315 to which a working fluid is supplied and a superheater outlet 315 to discharge the working fluid from the superheater internal flow path 312. [ (316). As described above, the turbine 340 is supplied with the working fluid from the heat exchanger 400 or the superheater 310 to generate electricity. The superheater inlet 315 is connected to the heat exchanger 400 and the superheater outlet 316 is connected to the turbine 340.

EGR쿨러(300)는, 슈퍼히터(310)의 슈퍼히터하우징(311)과 연결된 EGR쿨러하우징(301)과, EGR쿨러하우징(301) 내부에 장착된 냉각수유로(302)와, EGR쿨러하우징(301)에 돌출되고, 냉각수유로(302)로 냉각수를 유입시키는 EGR쿨러인렛(303) 및, EGR쿨러하우징(301)에 돌출되고, 냉각수유로(302)부터 냉각수를 배출하는 EGR쿨러아웃렛(304)을 포함한다. The EGR cooler 300 includes an EGR cooler housing 301 connected to the superheater housing 311 of the superheater 310, a cooling water flow passage 302 mounted inside the EGR cooler housing 301, an EGR cooler housing And an EGR cooler outlet 304 protruding from the EGR cooler housing 301 and projecting to the EGR cooler housing 301 and discharging cooling water from the coolant flow passage 302. The EGR cooler inlet 303, .

한편, 시동 초기에는 배기가스의 열이 주행 중보다 낮고, 열교환기(400)에서의 작동유체의 기화가 주행중인 상태보다 작다. 이에 따라서, 시동 초기에는 터빈(340)으로 유입되는 작동유체의 압력이 낮아, 작동유체 유입에 의한 터빈(340)에서의 토크 발생이 낮다. 이러한 점을 감안하여, 본 발명의 일실시예의 배기열 회수 시스템의 열교환기(400)와 터빈(340) 연결구조는 도 13 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 배기관(404)에 구비되고, 배기가스의 열을 작동유체로 전달하는 열교환기(400)와, 열교환기(400)와 메인유로(100)를 통해 연결되고, 메인유로(100)를 통해 기화된 작동유체를 공급받는 터빈(340) 및, 메인유로(100)에 장착되고, 열교환기(400)와 터빈(340)을 선택적으로 연통하는 압력조정밸브(S3)를 포함한다.On the other hand, in the initial stage of startup, the heat of the exhaust gas is lower than during driving, and the evaporation of the working fluid in the heat exchanger (400) is smaller than in a running state. Accordingly, at the initial stage of startup, the pressure of the working fluid flowing into the turbine 340 is low, and the generation of torque in the turbine 340 due to the influx of the working fluid is low. In consideration of this point, the connection structure of the heat exchanger 400 and the turbine 340 of the exhaust heat recovery system of the embodiment of the present invention is provided in the exhaust pipe 404 as shown in FIGS. 13 to 14, A turbine 340 connected to the heat exchanger 400 through the main flow path 100 and supplied with the working fluid vaporized through the main flow path 100, And a pressure regulating valve S3 mounted on the main flow path 100 and selectively communicating the heat exchanger 400 with the turbine 340.

또한, 액상의 작동유체가 저장된 리저버(60)와, 작동유체를 가압하고 열교환기(400)로 주입하는 펌프(70)를 더 포함하며, 터빈(340)으로부터 리저버(60)로 작동유체가 회수된다. 터빈(340)과 리저버(60) 사이에는, 작동유체로부터 열을 회수하는 리큐퍼레이터(50) 및 TEG 콘덴서(370)가 구비된다. 열교환기(400)의 아웃렛에는 압력센서가 장착된다.The pump further includes a reservoir 60 in which a liquid working fluid is stored and a pump 70 that pressurizes the working fluid and injects the working fluid into the heat exchanger 400. The working fluid is recovered from the turbine 340 to the reservoir 60 do. Between the turbine 340 and the reservoir 60, a recuperator 50 and a TEG condenser 370 for recovering heat from the working fluid are provided. The outlet of the heat exchanger 400 is equipped with a pressure sensor.

위와 같은 열교환기(400)와 터빈(340) 연결구조를 갖는 본 발명의 배기열 회수 시스템은, 도 15에 도시된 바와 같이, 열교환기(400)의 내부압이 설정치 이상일 때, 압력조정밸브(S3)가 작동되고, 열교환기(400)와 터빈(340)을 연통하게 된다(S330).15, when the internal pressure of the heat exchanger 400 is equal to or higher than the set value, the exhaust heat recovery system of the present invention having the heat exchanger 400 and the turbine 340 connection structure as described above, And the heat exchanger 400 and the turbine 340 are communicated with each other (S330).

열교환기(400)의 내부압을 측정하기 전에, 열교환기(400) 및 터빈(340)이 장착된 차량이 시동되고, 열교환기(400)로 작동유체를 공급하는 펌프(70)가 작동된다(S310). 열교환기(400) 내부압을 측정하고, 설정치 이상인지 판단하게 된다(S320). 압력조정밸브(S3)를 통하여 작동유체가 펌프(70), 열교환기(400) 및 터빈(340) 사이를 순환하게 된다.The vehicle equipped with the heat exchanger 400 and the turbine 340 is started before the internal pressure of the heat exchanger 400 is measured and the pump 70 for supplying the working fluid to the heat exchanger 400 is operated S310). The internal pressure of the heat exchanger 400 is measured and it is determined whether the internal pressure is equal to or higher than a set value (S320). The working fluid circulates between the pump 70, the heat exchanger 400 and the turbine 340 through the pressure regulating valve S3.

위와 같이 구성되는 본 발명의 배기열 회수 시스템을 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다. The exhaust heat recovery system of the present invention configured as above will be described in more detail as follows.

초기 엔진(1) 시동시와 같이 배기가스의 온도가 낮을 때는 재순환되는 배기가스 즉, EGR가스를 EGR 바이패스 밸브(220)를 이용하여, EGR쿨러(300)을 통과시키지 않고서 바로 흡기 다기관(2)에 유입시키는 것에 의하여 엔진(1)을 빠르게 예열할 수 있고, 배기가스의 온도가 충분히 상승한 이후에 배기가스를 EGR쿨러(300)로 인가함으로써 NOx를 저감할 수 있다.When the temperature of the exhaust gas is low as in the start of the initial engine 1, the recirculated exhaust gas, that is, EGR gas is directly introduced into the intake manifold 2 (not shown) without passing through the EGR cooler 300 by using the EGR bypass valve 220 The engine 1 can be preheated quickly and the exhaust gas can be supplied to the EGR cooler 300 after the temperature of the exhaust gas has sufficiently risen to reduce NOx.

EGR가스가 유입되는 흐름을 기준으로, 슈퍼히터(310)는 EGR쿨러(300)보다 상류 측에 배치될 수 있는데, 이 경우, EGR가스는 슈퍼히터(310)를 통과하면서 작동유체에 열량을 많이 전달할 수 있고, 작동유체에 미처 전달되지 못한 열량을 갖는 EGR가스가 비로소 EGR쿨러(300)에 의하여 냉각되기 때문에, 작동 유체는 EGR가스로부터 최대한의 열을 회수할 수 있게 된다.The superheater 310 may be disposed on the upstream side of the EGR cooler 300 on the basis of the flow of the EGR gas. In this case, the EGR gas passes through the superheater 310, And the EGR gas having a heat quantity not yet transmitted to the working fluid is cooled by the EGR cooler 300, so that the working fluid can recover the maximum amount of heat from the EGR gas.

액체 상태의 작동 유체를 저장하며 유입구(62)와 유출구(64)를 갖는 리저버(60)의 유출구(64)를 통하여 작동유체가 펌프(70)에 공급되며, 펌프(70)에 의하여 펌핑된 작동유체는 리큐퍼레이터(50)를 통과하면서 가열된다. A working fluid is supplied to the pump 70 through the outlet 64 of the reservoir 60 which stores the working fluid in the liquid state and has an inlet 62 and an outlet 64. The working fluid pumped by the pump 70 The fluid is heated while passing through the recuperator (50).

리큐퍼레이터(50)를 통과한 작동 유체는 열교환기(400)에 공급되어 재차 열을 전달 받으며, EGR쿨러(300)에 구비된 슈퍼 히터(310)를 통하여 열을 전달 받는다. 슈퍼 히터(310)를 통과할 때까지도 미처 기화되지 못한 액체 상태의 작동 유체는 기액 분리기(330)에 의하여 분리되고, 터빈(340)에는 슈퍼 히터(310)를 통과한 기체 상태의 작동 유체만이 공급된다.The working fluid that has passed through the recuperator 50 is supplied to the heat exchanger 400 to receive heat again and receives heat through the superheater 310 provided in the EGR cooler 300. The working fluid in the liquid state that has not yet been vaporized even before passing through the superheater 310 is separated by the gas-liquid separator 330 and only the gaseous working fluid passing through the superheater 310 is separated from the turbine 340 .

즉, 작동 유체는 리큐퍼레이터(50)로부터 열을 전달 받으며, 열교환기(400)는 EGR쿨러(300)보다 메인유로(100)의 상류 측에 배치되어 있으므로, 순서대로 열교환기(400)와, 슈퍼히터(310)를 통과하며 열을 추가적으로 전달받는다.That is, since the working fluid receives heat from the recuperator 50 and the heat exchanger 400 is disposed on the upstream side of the main flow path 100 than the EGR cooler 300, the heat exchanger 400, And the superheater 310 to receive heat.

기체 상태의 작동 유체는 터빈(340)에 공급되어 터빈(340)을 회전시키고, 터빈(340)을 회전시키는 것에 의하여 에너지를 잃은 작동 유체는 리큐퍼레이터(50)를 통과하여 리저버(60)의 유입구(62)로 되돌아온다.The working fluid in the gaseous state is supplied to the turbine 340 to rotate the turbine 340 and the working fluid that has lost energy by rotating the turbine 340 passes through the recuperator 50 and flows into the reservoir 60 And returns to the inlet 62.

이와 같은 경로를 통해 순환되는 작동 유체는 랭킨 사이클 조건을 만족할 수 있는데, 여기서 랭킨 사이클이란 2개의 단열 변화와 2개의 등압변화로 구성되는 사이클로서, 작동 유체가 증기와 액체의 상변화를 수반하는 사이클을 말한다. 랭킨 사이클은 널리 알려져 있는 사이클 중 하나이므로 이에 대한 더 이상의 구체적인 설명은 생략하도록 한다.The working fluid circulated through this path can satisfy the Rankine cycle conditions, where the Rankine cycle is a cycle consisting of two adiabatic changes and two iso-pressure changes, in which the working fluid is a cycle involving a phase change of vapor and liquid . Since the Rankine cycle is one of the well-known cycles, a further detailed description thereof will be omitted.

리큐퍼레이터(50)는 리저버(60)의 유입구(62) 및 유출구(64) 모두와 각각 연결되어 리저버(60)로 유입되는 작동 유체와 리저버(60)로부터 흘러 나오는 작동 유체 상호간을 열교환시킨다. The recuperator 50 is connected to both the inlet 62 and the outlet 64 of the reservoir 60 to exchange heat between the working fluid flowing into the reservoir 60 and the working fluid flowing out of the reservoir 60.

리저버(60)의 유출구(64)로부터 흘러나오는 작동 유체의 관점에서 보면, 터빈(340)을 통과한 후 리큐퍼레이터(50)로 유입되는 작동 유체로부터 열을 전달 받아 가열되며, 반대로, 터빈(340)을 통과한 후 리큐퍼레이터(50)로 유입되는 작동 유체의 관점에서 보면, 리저버(60)의 유출구(64)로부터 흘러나오는 작동 유체에 의하여 냉각된다. 이와 같이 리큐퍼레이터(50)는 리저버(60)의 유입구(62)를 기준으로 리저버(60)의 상류 측에 배치되고, 리저버(60)의 유출구(64)를 기준으로 리저버(60)의 하류 측에 배치되어, 리저버(60)로 공급되는 작동 유체가 액체 상태로 안정적으로 공급될 수 있도록 해주며, 이와 동시에 작동 유체를 열교환기(400)로 공급되기 전에 미리 가열하며 배기열 회수의 효율을 높여줄 수 있다.In view of the working fluid flowing out of the outlet 64 of the reservoir 60, the heat is transferred from the working fluid flowing into the recuperator 50 after passing through the turbine 340, 340 is cooled by the working fluid flowing out of the outlet 64 of the reservoir 60 from the viewpoint of the working fluid flowing into the recuperator 50. [ The recuperator 50 is disposed on the upstream side of the reservoir 60 with respect to the inlet port 62 of the reservoir 60 and is disposed downstream of the reservoir 60 with respect to the outlet port 64 of the reservoir 60 So that the working fluid supplied to the reservoir 60 can be stably supplied in a liquid state. At the same time, the working fluid is heated in advance before being supplied to the heat exchanger 400 to increase the efficiency of exhaust heat recovery You can give.

TEG 콘덴서(370)는 리저버(60)의 유입구(62)와 리큐퍼레이터(50) 사이에 배치되어 작동 유체로부터 열량을 빼앗아 리저버(60)로 흘러 들어가는 작동 유체를 액체 상태로 만드는 데에 소정의 역할을 수행한다. 또한, 리큐퍼레이터(50)와 TEG 콘덴서(370) 사이의 배관은 냉각 효율을 높이기 위하여 복수 회만큼 구부러져 있는 작동 유체 라디에이터로 형성될 수 있으며, 이 작동 유체 라디에이터는 냉각팬(360)에 의하여 냉각될 수 있다. The TEG condenser 370 is disposed between the inlet 62 of the reservoir 60 and the recuperator 50 so as to take a quantity of heat from the working fluid and to make the working fluid flowing into the reservoir 60 liquid Role. The piping between the recuperator 50 and the TEG condenser 370 may be formed of a working fluid radiator bent a plurality of times in order to increase the cooling efficiency. The working fluid radiator is cooled by the cooling fan 360 .

작동 유체 라디에이터의 단부는 TEG 콘덴서(370) 쪽으로 연결되어, 작동 유체 라디에이터와 냉각팬(360)에 의하여 냉각된 작동 유체가 TEG 콘덴서(370)에 의하여 추가적으로 냉각될 수 있다.The end of the working fluid radiator is connected to the TEG condenser 370 so that the working fluid cooled by the working fluid radiator and the cooling fan 360 can be further cooled by the TEG condenser 370.

한편, 펌프(70)는 리저버(60)와 리큐퍼레이터(50) 사이에 배치되는데, 리저버(60)와 펌프(70)를 잇는 배관을 흐르는 작동 유체가 주변으로부터 열을 흡수하여 기화되는 경우, 펌핑 효율이 저하될 수 있다. 이와 같은 펌핑 효율 저하를 방지하기 위하여, 리저버(60)와 펌프(70)를 잇는 배관은 단열 처리될 수 있다.The pump 70 is disposed between the reservoir 60 and the recuperator 50. When the working fluid flowing through the piping connecting the reservoir 60 and the pump 70 absorbs heat from the surroundings and is vaporized, The pumping efficiency may be lowered. In order to prevent such pumping efficiency deterioration, a pipe connecting the reservoir 60 and the pump 70 may be heat-treated.

메인유로(100)에서, 슈퍼히터(310)와 터빈(340)의 사이 지점, 그리고, 터빈(340)과 리큐퍼레이터(50)의 사이 지점, 이 두 지점은 작동 유체 바이패스(350)에 의하여 연결되어 있고, 이 작동 유체 바이패스(350)에는 작동 유체를 리큐퍼레이터(50)로 선택적으로 바이패스 시키는 작동 유체 바이패스 밸브(352)가 설치되어 있다.In the main flow path 100, a point between the superheater 310 and the turbine 340 and a point between the turbine 340 and the recuperator 50, these two points are connected to the working fluid bypass 350 And the working fluid bypass valve 350 is provided with a working fluid bypass valve 352 for selectively bypassing the working fluid to the recirculator 50.

작동 유체는 특정 온도 및 압력을 넘는 경우, 분자구조가 파괴되어 작동 유체의 고유의 물성치를 잃게 될 수 있다. 이와 같이 작동 유체가 고유의 물성치를 잃을 수 있는 경우에는 작동 유체가 터빈(340)을 통과하기 전에 다시 정상 상태로 만들기 위하여 작동 유체 바이패스 밸브(352)를 이용하여 작동 유체를 리큐퍼레이터(50)로 공급되게 한다. 리큐퍼레이터(50)로 바이패스된 작동 유체는 리큐퍼레이터(50)를 통과하며 정상 상태로 되돌아 올 수 있다.If the working fluid exceeds a certain temperature and pressure, the molecular structure may be destroyed and the inherent properties of the working fluid may be lost. When the working fluid can lose its inherent property, the working fluid is bypassed to the recuperator (50) by using the working fluid bypass valve (352) to return the working fluid to the normal state before passing through the turbine (340) ). The working fluid bypassed by the recuperator 50 can pass through the recuperator 50 and return to the normal state.

메인유로(100)에서는 작동 유체만이 순환하는 것이 이상적이나, 고온의 작동 유체는 터빈(340)을 회전시켜야 하고, 터빈(340)이 고속으로 회전하면서 파손되는 것을 방지하기 위하여 터빈(340)은 터빈 윤활유에 의하여 윤활 된다. 따라서, 터빈(340)을 통과한 작동 유체에는 터빈 윤활유가 섞일 수 있으며, 터빈(340)으로부터 배출되는 터빈 윤활유를 비롯하여 작동 유체가 아닌 다른 유체들을 메인유로(100)로부터 분리하기 위한 오일 분리기(320)는 터빈(340)과 리큐퍼레이터(50) 사이의 배관에 형성될 수 있다.It is ideal for the main flow path 100 to circulate only the working fluid but the high temperature working fluid must rotate the turbine 340 and the turbine 340 It is lubricated by turbine lubricating oil. Therefore, the working fluid passing through the turbine 340 can be mixed with the turbine lube oil, and the oil separator 320 (not shown) for separating the turbine lubricating oil discharged from the turbine 340 and other fluids other than the working fluid from the main flow path 100 May be formed in the piping between the turbine 340 and the recuperator 50.

한편, TEG 콘덴서(370) 및 리저버(60)에는 작동유체를 냉각시키기 위한 냉각수가 흐르는 냉각수유로(L1) 및 냉각수유로(L1)를 통해 냉각수를 순환시키는 원동력을 공급하는 냉각수펌프(P1)가 각각 구비된다. 이에 따라, TEG 콘덴서(370) 및 리저버(60)로 연결되는 파이프의 레이아웃 설계가 상당히 어렵다.The TEG condenser 370 and the reservoir 60 are provided with a cooling water passage L1 through which cooling water flows for cooling the working fluid and a cooling water pump P1 through which a driving force for circulating cooling water through the cooling water passage L1 is supplied Respectively. Thus, the layout design of the pipe connected to the TEG capacitor 370 and the reservoir 60 is extremely difficult.

이를 감안하여 본 발명의 배기열 회수 시스템은 도 16 내지 도 19에 도시된 바와 같이, TEG 콘덴서(370)와 리저버(60)가 냉각수를 공유하도록 구성된다. In view of this, the exhaust heat recovery system of the present invention is configured such that the TEG condenser 370 and the reservoir 60 share the cooling water, as shown in FIGS. 16 to 19.

본 발명의 일실시예의 배기열 회수 시스템은, 배기가스의 열을 전달받은 작동유체를 냉각하기 위한 냉각수가 흐르는 냉각수유로(L1)가 연장 형성된 TEG 콘덴서(370) 및 리저버(60)를 포함한다. 또한, 냉각수유로(L1)에는, 냉각수를 순환시키기 위한 냉각수펌프(P1)가 구비된다.The exhaust heat recovery system of the embodiment of the present invention includes a TEG condenser 370 and a reservoir 60 in which a cooling water flow path L1 through which cooling water for cooling the working fluid that has received the heat of exhaust gas is extended. The cooling water flow path L1 is provided with a cooling water pump P1 for circulating the cooling water.

이를 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다. 도 16 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배기열 회수 시스템은, 배기관(404)에 구비된 열교환기(400)를 통해 배기가스의 열을 전달받은 작동유체가 유입되고, 유입된 작동유체로부터 열을 회수하는 TEG 콘덴서(370) 및, TEG 콘덴서(370)로부터 작동유체를 전달받는 리저버(60)를 포함하고, TEG 콘덴서(370) 및 리저버(60) 내부에는 작동유체를 냉각하기 위한 냉각수가 흐르는 냉각수유로(L1)가 형성된다.This will be described in more detail as follows. 16 to 19, in the exhaust heat recovery system according to the present invention, a working fluid, to which heat of exhaust gas has been transferred, is introduced through a heat exchanger 400 provided in an exhaust pipe 404, A TEG capacitor 370 for recovering heat from the TEG condenser 370 and a reservoir 60 for receiving a working fluid from the TEG condenser 370. Inside the TEG condenser 370 and the reservoir 60, A cooling water flow path L1 is formed.

냉각수유로(L1)에는, 냉각수가 냉각수유로(L1)를 통해 TEG 콘덴서(370) 및 리저버(60) 내부를 순환할 수 있도록 하는 냉각수펌프(P1)가 장착된다. 리저버(60)는, 리저버(60) 내부에 장착되고, 냉각수유로(L1)와 연결된 쿨링자켓인렛(63) 및 쿨링자켓아웃렛(68)이 구비된 쿨링자켓(61)을 포함한다.The cooling water flow path L1 is equipped with a cooling water pump P1 that allows the cooling water to circulate through the TEG condenser 370 and the reservoir 60 through the cooling water flow path L1. The reservoir 60 includes a cooling jacket 61 mounted inside the reservoir 60 and provided with a cooling jacket inlet 63 and a cooling jacket outlet 68 connected to the cooling water flow path L1.

쿨링자켓(61)은, 쿨링자켓인렛이 형성된 냉각수유입챔버(65)와, 냉각수유입챔버(65)와 수평을 이루도록 배치되고, 쿨링자켓아웃렛(68)이 형성된 냉각수배출챔버(67) 및, 냉각수유입챔버(65)와 쿨링자켓아웃렛을 연결하는 복수개의 쿨링자켓내부로(66)를 포함한다. 쿨링자켓내부로(66)는, 냉각수유입챔버(65) 및 냉각수배출챔버(67)와 수직을 이루도록 형성된다. The cooling jacket 61 includes a cooling water inflow chamber 65 in which a cooling jacket inlet is formed, a cooling water discharge chamber 67 disposed in parallel with the cooling water inflow chamber 65 and formed with a cooling jacket outlet 68, And a plurality of cooling jacket internal passageways 66 connecting the inlet chamber 65 and the cooling jacket outlet. The cooling jacket internal passage 66 is formed to be perpendicular to the cooling water inlet chamber 65 and the cooling water outlet chamber 67.

한편, 리저버(60)는, 열교환기(400)로 작동유체를 가압 공급하는 펌프(70)와 연결된다. 열교환기(400)는, 기화된 작동유체를 공급받아 가열시키는 슈퍼히터(310)와 연결된다. 슈퍼히터(310)는, 재순환하는 배기가스를 냉각하는 EGR쿨러(300) 전단에 부착된다.On the other hand, the reservoir 60 is connected to a pump 70 which pressurizes and supplies the working fluid to the heat exchanger 400. The heat exchanger 400 is connected to the superheater 310 which receives and supplies the vaporized working fluid. The superheater 310 is attached to the front end of the EGR cooler 300 that cools the recirculated exhaust gas.

TEG 콘덴서(370)는, 열교환기(400)로부터 작동유체를 공급받는 터빈(340)과 연결된다. 터빈(340)과 TEG 콘덴서(370) 사이에는, 터빈(340)으로부터 TEG 콘덴서(370)로 유입되는 작동유체의 열을, TEG 콘덴서(370)로부터 리저버(60)로 유입되는 작동유체로 전달하도록 하는 리큐퍼레이터(50)가 구비된다.The TEG condenser 370 is connected to the turbine 340, which receives the working fluid from the heat exchanger 400. The heat of the working fluid flowing from the turbine 340 to the TEG condenser 370 is transferred between the turbine 340 and the TEG condenser 370 to the working fluid flowing from the TEG condenser 370 to the reservoir 60 A recuperator 50 is provided.

한편, 터빈(340)의 작동부하가 커질수록 리저버(60)의 내부 온도는 상승하게 된다. 리저버(60)의 내부 온도가 상승함에 따라, 리저버(60)에 수용된 작동유체의 온도가 상승하여 액상의 작동유체가 기상으로 변환되는 기화현상이 리저버(60) 내부에서 발생된다. 작동유체가 액상에서 기상으로 변환됨에 따라서, 액상의 유체를 가압하여 열교환기(400)로 공급하는 펌프(70)의 작동이 불가능한 상태가 발생되고, 궁극적으로 액상의 작동유체를 열교환기(400)로 공급하지 못하는 상태가 발생 된다.On the other hand, as the operating load of the turbine 340 increases, the internal temperature of the reservoir 60 increases. As the internal temperature of the reservoir 60 rises, the temperature of the working fluid stored in the reservoir 60 rises and a vaporization phenomenon occurs in the reservoir 60 where the liquid working fluid is converted into vapor. As the working fluid is converted from the liquid phase to the gas phase, a state in which the operation of the pump 70, which pressurizes the liquid phase fluid and supplies the liquid phase fluid to the heat exchanger 400, is generated, and ultimately, A state can not be provided.

이와 같은 점을 감안하여 본 발명의 일실시예의 배기열 회수 시스템은, 도 20에 도시된 바와 같이, 리저버(60)가 복수개 구비되고, 복수개의 리저버(60) 중에서 내부 온도가 특정치 미만인 리저버(60)만 펌프(70)를 통해 열교환기(400)로 작동유체를 공급할 수 있도록 연통된다. 20, the exhaust heat recovery system according to the embodiment of the present invention includes a plurality of reservoirs 60, and a plurality of reservoirs 60 Is connected to the heat exchanger (400) through the pump (70) so as to supply the working fluid.

본 발명의 일실시예의 배기열 회수 시스템은, 엔진(1)에서 배출된 배기가스가 유동하는 배기관(404)과, 배기관(404)에 장착되고, 배기가스와 내부에 흐르는 작동유체 사이에 열교환을 유도하는 열교환기(400)와, 열교환기(400)로 작동유체를 공급하는 복수개의 리저버(60) 및, 복수개의 리저버(60) 중 어느 하나를 열교환기(400)와 연통시키는 유로조정밸브(V1, V2)를 포함한다.The exhaust heat recovery system of an embodiment of the present invention includes an exhaust pipe 404 through which the exhaust gas discharged from the engine 1 flows and an exhaust pipe 404 mounted to the exhaust pipe 404 to induce heat exchange between the exhaust gas and the working fluid flowing therein A plurality of reservoirs 60 for supplying a working fluid to the heat exchanger 400 and a flow regulating valve V1 for communicating any one of the plurality of reservoirs 60 with the heat exchanger 400, , V2).

또한, 복수개의 리저버(60)로부터 열교환기(400)로 작동유체를 가압 공급하는 펌프(70)와, 열교환기(400)로부터 기화된 작동냉매를 공급받아 발전하는 터빈(340) 및, 터빈(340)으로부터 작동냉매를 전달받아 작동냉매의 열을 회수하는 TEG 콘덴서(50)를 더 포함한다.A pump 70 for pressurizing and supplying the working fluid from the plurality of reservoirs 60 to the heat exchanger 400; a turbine 340 to be supplied with the working refrigerant vaporized from the heat exchanger 400; And a TEG capacitor (50) for receiving the working refrigerant from the working refrigerant and recovering the heat of the working refrigerant.

유로조정밸브(V1, V2)는, TEG 콘덴서(370)로부터 액상의 작동유체가 배출되는 TEG 콘덴서아웃렛 및 복수개의 리저버(60)를 연결하는 제1 연결유로에 구비된 제1 유로조정밸브(V1)와, 복수개의 리저버(60) 및 펌프(70)를 연결하는 제2 연결유로에 구비된 제2 유로조정밸브(V2)를 포함한다.The flow regulating valves V1 and V2 are connected to a TEG condenser outlet through which a liquid working fluid is discharged from the TEG condenser 370 and a first flow regulating valve V1 provided in a first connecting flow path connecting the plurality of reservoirs 60 And a second flow path regulation valve V2 provided in a second connection path connecting the plurality of reservoirs 60 and the pump 70. [

각각의 리저버(60)의 내부에는, 온도 센서 및 압력 센서가 구비된다. 펌프(70)를 통해 작동유체를 가압 공급받는 열교환기(400) 및, 열교환기(400)로부터 작동유체를 공급받아 발전하고, 작동유체를 TEG 콘덴서(370)로 전달하는 터빈(340)을 더 포함한다. 터빈(340)에서 TEG 콘덴서(370)로 전달되는 작동유체의 열이 복수개의 리저버(60)에서 열교환기(400)로 공급되는 작동유체로 전달되도록 하는 리큐퍼레이터(50)를 더 포함한다.In each of the reservoirs 60, a temperature sensor and a pressure sensor are provided. A heat exchanger 400 that pressurizes and supplies the working fluid through the pump 70 and a turbine 340 that receives and supplies the working fluid from the heat exchanger 400 and transfers the working fluid to the TEG condenser 370 . And a recuperator (50) for transferring the heat of the working fluid from the turbine (340) to the TEG condenser (370) to the working fluid supplied from the plurality of reservoirs (60) to the heat exchanger (400).

리큐퍼레이터(50)는, 펌프(70)와 열교환기를 연결하는 공급파이프와 터빈(340)과 TEG 콘덴서(370)를 연결하는 회수파이프 사이에 장착된다.The recuperator 50 is mounted between a supply pipe connecting the pump 70 and the heat exchanger and a recovery pipe connecting the turbine 340 and the TEG condenser 370.

도 21에 도시된 바와 같이, 위와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예의 배기열 회수 시스템의 리저버 탱크를 작동시키기 위한 배기열 회수 시스템의 작동방법은, 복수개의 리저버(60) 내부에 구비된 온도센서 및 압력센서를 통해서 복수개의 리저버(60) 내부의 온도 및 압력을 측정하는 단계(S410)와, 복수개의 리저버(60) 내부에 저장된 작동유체가 액체 또는 기체 중 어느 상태인지 판단하는 단계(S420)와, 복수개의 리저버(60) 중 내부에 저장된 작동유체가 액체 상태인 리저버(60)와 펌프(70)를 연통시키는 단계(S430)를 포함한다.As shown in FIG. 21, the operating method of the exhaust heat recovery system for operating the reservoir tank of the exhaust heat recovery system of the embodiment of the present invention configured as described above is characterized in that a temperature sensor and a pressure sensor A step S410 of measuring the temperature and pressure inside the plurality of reservoirs 60 through a sensor, a step S420 of determining whether the working fluid stored in the plurality of reservoirs 60 is liquid or gas, And communicating the pump 70 with the reservoir 60 in which the working fluid stored in the plurality of reservoirs 60 is in a liquid state (S430).

복수개의 리저버(60) 내부에 저장된 작동유체가 모두 기체인 경우, 펌프(70)의 작동이 중지된다(S440). 복수개의 리저버(60) 내부에 저장된 작동유체가 액체인 리저버(60)가 두개 이상이면, 복수개의 리저버(60) 중 설정된 어느 한 리저버(60)와 펌프(70)가 연통된다.When the working fluid stored in the plurality of reservoirs 60 is all gas, the operation of the pump 70 is stopped (S440). Any one of the plurality of reservoirs 60 and the pump 70 are in communication with each other if the number of reservoirs 60 in which the working fluid stored in the plurality of reservoirs 60 is liquid is two or more.

최초 시동시에는 복수개의 리저버(60) 중 설정된 어느 한 리저버(60)와 펌프(70)가 연통된다. At the time of the initial start-up, any one of the reservoirs 60 of the plurality of reservoirs 60 is communicated with the pump 70.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the appended claims.

1: 엔진 2: 흡기 다기관
7: 기어 트레인 20: 배터리
30: 인버터 40: 동력 전달부
50: 리큐퍼레이터 60: 리저버
61: 쿨링자켓 62: 유입구
64: 유출구 65: 냉각수유입챔버
67: 냉각수배출챔버 66: 쿨링자켓내부로
68: 쿨링자켓아웃렛 70: 펌프
100: 메인유로 110: 제1 분기유로
120: 제2 분기유로 130: 제3 분기유로
140: 제4 분기유로 200: EGR 라인
210: EGR밸브 220: EGR 바이패스 밸브
300: EGR쿨러 301: EGR쿨러하우징
302: 냉각수유로 303: EGR쿨러인렛
304: EGR쿨러아웃렛 310: 슈퍼히터
311: 슈퍼히터하우징 312: 슈퍼히터내부유로
313: 재순환가스유입구 314: 재순환가스배출구
315: 슈퍼히터인렛 316: 슈퍼히터아웃렛
317: 클램프 320: 오일 분리기
330: 기액 분리기 340: 터빈
341: 모터 제너레이터 342: 발전터빈
343: 풀리 350: 작동 유체 바이패스
352: 작동 유체 바이패스 밸브 360: 냉각팬
370: TEG 콘덴서 400: 열교환기
402: 후처리장치 404: 배기관
410: 열교환기유입구 411: 노즐
420: 열교환기배출구 430: 챔버
440: 챔버연장튜브 441: 열교환라인
442: 배기가스 핀 450: 수평연결부재
460: 연장튜브 S1: 제1 유로콘트롤밸브
S2: 제2 유로콘트롤밸브 S3: 압력조정밸브
L1: 냉각수유로 P1: 냉각수펌프
V1: 제1 유로조정밸브 V2: 제2 유로조정밸브1: engine 2: intake manifold
7: gear train 20: battery
30: inverter 40: power transmission section
50: recuperator 60: reservoir
61: cooling jacket 62: inlet
64: outlet 65: cooling water inlet chamber
67: Cooling water discharge chamber 66: Inside of the cooling jacket
68: Cooling jacket outlet 70: Pump
100: main flow path 110: first quarter flow path
120: The second quarter Euro 130: The third quarter Euro
140: Fourth quarter Euro 200: EGR line
210: EGR valve 220: EGR bypass valve
300: EGR cooler 301: EGR cooler housing
302: Cooling water flow path 303: EGR cooler inlet
304: EGR cooler outlet 310: Superheater
311: Superheater housing 312: Superheater inner flow path
313: Recirculating gas inlet 314: Recirculating gas outlet
315: Superheater inlet 316: Superheater outlet
317: Clamp 320: Oil separator
330: gas-liquid separator 340: turbine
341: Motor generator 342: Power generation turbine
343: pulley 350: working fluid bypass
352: working fluid bypass valve 360: cooling fan
370: TEG condenser 400: heat exchanger
402: Post-processing apparatus 404: Exhaust pipe
410: heat exchanger oil inlet 411: nozzle
420: heat exchanger outlet 430: chamber
440: chamber extension tube 441: heat exchange line
442: exhaust gas pin 450: horizontal connecting member
460: extension tube S1: first flow control valve
S2: second flow control valve S3: pressure control valve
L1: cooling water flow path P1: cooling water pump
V1: first flow regulating valve V2: second flow regulating valve

Claims (10)

엔진에서 배출된 배기가스를 냉각하여 냉각된 배기가스를 흡기관으로 순환시키는 EGR라인;
배기관과 열교환하여 기화된 작동유체로 인해 회전하여 에너지를 생성하는 터빈;
상기 EGR라인에 배치되어 상기 터빈으로 유동하는 작동유체와 열교환하는 슈퍼히터; 및
상기 슈퍼히터와 분리되어 형성되고, 상기 EGR라인에 배치되어 상기 흡기관으로 유동하는 배기가스와 열교환하는 EGR쿨러를 포함하는 배기열 회수 시스템.
An EGR line for cooling the exhaust gas discharged from the engine to circulate the cooled exhaust gas to the intake pipe;
A turbine that generates energy by rotating due to a working fluid vaporized by heat exchange with the exhaust pipe;
A superheater disposed in the EGR line for heat exchange with a working fluid flowing into the turbine; And
And an EGR cooler that is formed separately from the superheater and that is disposed in the EGR line and performs heat exchange with exhaust gas flowing to the intake pipe.
제1항에 있어서,
상기 EGR쿨러는 외형을 형성하는 EGR쿨러하우징을 포함하고,
상기 슈퍼히터는 외형을 형성하고, 상기 EGR쿨러하우징과 연결되고, 내부에 슈퍼히터내부유로가 형성된 슈퍼히터하우징을 포함하는 배기열 회수 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the EGR cooler includes an EGR cooler housing forming an outer shape,
The exhaust heat recovery system according to claim 1, wherein the superheater includes a super heater housing connected to the EGR cooler housing and having a superheater internal flow path formed therein.
제2항에 있어서,
상기 슈퍼히터하우징의 길이방향 양단에는 각각, 상기 배기관으로부터 배기가스가 유입되는 재순환가스유입구 및 상기 EGR쿨러로 배기가스를 배출하는 재순환가스배출구가 형성된 배기열 회수 시스템.
3. The method of claim 2,
The exhaust heat recovery system according to claim 1 or 2, wherein the exhaust gas recirculation gas inlet and the recirculated exhaust gas outlet are formed at both ends of the superheater housing in the longitudinal direction thereof.
제2항에 있어서,
상기 슈퍼히터내부유로는,
상기 슈퍼히터하우징의 측면에 돌출형성되고, 상기 작동유체가 공급되는 슈퍼히터인렛 및 상기 작동유체를 상기 슈퍼히터내부유로에서 배출하는 슈퍼히터아웃렛이 구비된 배기열 회수 시스템.
3. The method of claim 2,
The superheater internal flow path includes:
A superheater inlet protruded from a side surface of the superheater housing and supplied with the working fluid; and a superheater outlet for discharging the working fluid from the superheater internal flow path.
제4항에 있어서,
상기 배기관에 장착된 열교환기 또는 상기 슈퍼히터로부터 작동유체를 공급받아 발전하는 터빈을 더 포함하는 배기열 회수 시스템.
5. The method of claim 4,
Further comprising: a heat exchanger mounted on the exhaust pipe; and a turbine generating power by receiving a working fluid from the superheater.
제5항에 있어서,
상기 슈퍼히터인렛은 상기 열교환기와 연결되고,
상기 슈퍼히터아웃렛은 상기 터빈과 연결된 배기열 회수 시스템.
6. The method of claim 5,
The superheater inlet is connected to the heat exchanger,
And the superheater outlet is connected to the turbine.
제1항에 있어서,
상기 EGR쿨러는,
상기 슈퍼히터의 슈퍼히터하우징과 연결된 EGR쿨러하우징;
상기 EGR쿨러하우징 내부에 장착된 냉각수유로;
상기 EGR쿨러하우징에 돌출되고, 상기 냉각수유로로 냉각수를 유입시키는 EGR쿨러인렛; 및
상기 EGR쿨러하우징에 돌출되고, 상기 냉각수유로부터 냉각수를 배출하는 EGR쿨러아웃렛을 포함하는 배기열 회수 시스템.
The method according to claim 1,
The EGR cooler includes:
An EGR cooler housing connected to the superheater housing of the superheater;
A cooling water passage installed inside the EGR cooler housing;
An EGR cooler inlet protruding from the EGR cooler housing for introducing cooling water into the coolant passage; And
And an EGR cooler outlet protruding from the EGR cooler housing for discharging cooling water from the cooling water channel.
제1항에 있어서,
상기 슈퍼히터와 상기 EGR쿨러는 열충격을 완화하여, 상기 슈퍼히터와 상기 EGR쿨러의 파손을 방지하는 클램프로 연결된 배기열 회수 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the superheater and the EGR cooler relieve thermal shock and are connected by a clamp to prevent breakage of the superheater and the EGR cooler.
배기관을 통해 배출되는 배기가스로부터 열을 회수하여 기화된 작동유체를 과열시키도록 EGR쿨러 일측에 형성된 슈퍼히터에 있어서,
상기 EGR쿨러 전단에 상기 슈퍼히터가 위치되고,
상기 EGR쿨러와 상기 슈퍼히터는 분리되도록 연결된 배기열 회수 시스템.
A super heater formed on one side of an EGR cooler for recovering heat from exhaust gas discharged through an exhaust pipe to overheat a vaporized working fluid,
The superheater is positioned at the front end of the EGR cooler,
And the EGR cooler and the superheater are connected to separate from each other.
제9항에 있어서,
상기 슈퍼히터와 상기 EGR쿨러는 열충격을 완화하여, 상기 슈퍼히터와 상기 EGR쿨러의 파손을 방지하는 클램프로 연결된 배기열 회수 시스템.10. The method of claim 9,
Wherein the superheater and the EGR cooler relieve thermal shock and are connected by a clamp to prevent breakage of the superheater and the EGR cooler.
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