KR20170047086A - 배기가스 쿨러 - Google Patents

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KR20170047086A
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tube
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cooling water
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박종욱
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한온시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은 배기가스 쿨러에 관한 것으로서, 엔진의 냉각수에 수용되고, 그 냉각수와 열교환되는 엔진의 배기가스가 내부를 통과하는 열교환관; 및 상기 열교환관을 상기 엔진에 장착시키는 플레이트;를 포함하고, 상기 열교환관은, 배기가스의 공급구와 연통되고 그 공급구로부터 유입되는 배기가스를 전향시키는 제1 관부; 상기 제1 관부와 연통되고 상기 제1 관부로부터 유입되는 배기가스를 일 방향으로 안내하는 제2 관부; 및 배기가스의 회수구 및 상기 제2 관부와 연통되고 상기 제2 관부로부터 유입되는 배기가스를 전향시켜 상기 회수구로 안내하는 제3 관부;를 포함하고, 상기 제2 관부(212)가 지지수단에 의해 지지될 수 있다. 이에 의하여, 열교환관의 진동 및 처짐이 방지되고, 복수의 열교환관 사이 이격거리가 사전에 결정된 값으로 유지되며, 열교환관끼리 충돌되는 것이 방지되어, 열교환 성능이 향상되고, 열교환관 충돌에 의한 소음 및 파손이 방지될 수 있다. 또한, 제한된 공간 내에서 열교환관의 내부를 통과하는 유체의 유로 길이가 증가되고, 유체의 열교환 면적이 증가되며, 유로가 완만하게 전향됨에 따라 배기가스의 압력강하가 감소되어, 제한된 공간 내에서 열교환 성능이 향상될 수 있다.

Description

배기가스 쿨러{EGR COOLER}
본 발명은, 배기가스 쿨러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 배기가스의 일부가 연소실로 재순환되는 엔진에 장착되어 그 엔진의 재순환배기가스를 냉각시키는 배기가스 쿨러에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 배기가스(Exhaust Gas)에는 일산화탄소, 질소산화물, 탄화수소 등과 같은 유해물질이 다량 포함되어 있다. 특히, 질소산화물과 같은 유해물질은 엔진이 고온일수록 발생량이 증가하게 된다.
오늘날에는 각국별로 배기가스 규제가 강화되고 있는 실정이다. 이러한 각국별로 강화된 배기가스 규정을 만족시키기 위해 차량에는 배기가스 중에서 질소산화물과 같은 유해물질을 저감시키기 위한 하나의 수단으로서 배기가스 재순환 장치(EGR, Exhaust Gas Rrcirculation)가 구비된다.
배기가스 재순환 장치는 차량의 배기가스 중의 일부를 혼합기와 함께 엔진의 연소실로 흡입시킴으로써 그 연소실의 온도를 낮추어 질소산화물이나 황산화물 등의 유해물질의 배출을 저감시킨다.
상기한 목적 달성을 위해 상기 배기가스 재순환 장치는, 연소실로부터 배출되는 배기가스가 사전에 결정된 온도로 낮추어져 연소실로 유입될 수 있도록, 연소실로 유입되는 배기가스의 온도를 낮추는 배기가스 쿨러(EGR Cooler)를 포함한다.
종래의 배기가스 쿨러는 미국 공개특허 2013-0213368호와 같이 형성된다.
미국 공개특허 2013-0213368호를 참조하면, 종래의 배기가스 쿨러는 엔진의 냉각수로 배기가스를 냉각시키는 열교환관을 포함한다.
상기 열교환관은 배기가스 유로의 길이 증대를 위해 일방향으로 유입된 배기가스가 반대방향으로 전향되어 토출되도록 형성된다.
그리고, 상기 열교환관은 열교환 성능 향상을 위해 복수로 구비되고, 복수의 열교환관은 서로 이격되게 적층되어 다단 및 다열로 형성된다.
그러나, 이러한 종래의 배기가스 쿨러에 있어서는, 열교환관이 진동되거나 중력에 의한 처짐이 발생되어, 복수의 열교환관 사이 이격거리(냉각수 유로)가 사전에 결정된 값과 상이하게 되고, 심지어 열교환관끼리 충돌되는 문제점이 있었다. 이에 따라, 냉각수가 복수의 열교환관 사이에서 원활히 유동되지 못해 냉각성능이 저하되고, 열교환관 사이 충돌에 의한 소음 및 열교환관의 파손이 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 제한된 공간 내에서 열교환 성능(배기가스를 냉각시키는 냉각성능)이 저하되는 문제점이 있었다. 더욱 구체적으로, 열교환관은 그 열교환관 내부의 배기가스 유로 길이 증대를 통한 열교환 성능 향상을 위해 일방향으로 유입된 배기가스가 반대방향으로 전향되어 토출되도록 형성된다. 즉, 열교환관의 유입구와 토출구는 동일 평면상에서 같은 측으로 개구되고, 그 열교환관의 유입구와 토출구를 연통시키는 유로는 열교환관의 유입구로부터 일 직선 방향으로 연장되다가 반원궤적을 따라 만곡된 후 일 직선 방향으로 연장되어 열교환관의 토출구와 연통되게 형성된다. 하지만, 유로가 급격하게 전향됨에 따라 배기가스의 압력강하가 커져(열교환관의 유입구에서의 배기가스 압력과 열교환관의 토출구에서의 배기가스 압력 사이 압력차이가 증가되어) 열교환 성능이 저하된다.
미국 공개특허 2013-0213368호
따라서, 본 발명은, 열교환관의 진동 및 처짐을 방지할 수 있는 배기가스 쿨러를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 제한된 공간 내에서 열교환 성능을 향상시킬 수 있는 배기가스 쿨러를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 엔진의 냉각수에 수용되고, 그 냉각수와 열교환되는 엔진의 배기가스가 내부를 통과하는 열교환관; 및 상기 열교환관을 상기 엔진에 장착시키는 플레이트;를 포함하고, 상기 열교환관은 배기가스의 공급구와 연통되고 그 공급구로부터 유입되는 배기가스를 전향시키는 제1 관부; 상기 제1 관부와 연통되고 상기 제1 관부로부터 유입되는 배기가스를 일 방향으로 안내하는 제2 관부; 및 배기가스의 회수구 및 상기 제2 관부와 연통되고 상기 제2 관부로부터 유입되는 배기가스를 전향시켜 상기 회수구로 안내하는 제3 관부;를 포함하고, 상기 제2 관부가 지지수단에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 배기가스 쿨러를 제공한다.
상기 제1 관부의 유입구의 중심과 상기 제3 관부의 토출구의 중심 사이 제2 거리는 상기 제1 관부의 유입구의 중심과 상기 제1 관부의 토출구의 중심 사이 제1 거리 및 상기 제3 관부의 유입구의 중심과 상기 제3 관부의 토출구의 중심 사이 제3 거리보다 멀게 형성될 수 있다.
상기 열교환관은 복수로 구비되고, 상기 지지수단은 복수의 상기 열교환관 사이 이격거리가 사전에 결정된 값으로 유지되도록 형성될 수 있다.
복수의 상기 열교환관은 서로 이격되게 적층되어 다단으로 형성되고, 상기 지지수단은 복수의 상기 열교환관의 단 사이에 형성될 수 있다.
복수의 상기 열교환관의 제2 관부들은, 각각 중력에 경사진 방향으로 연장되고, 중력 방향으로 적층되며, 서로 평행하게 형성될 수 있다.
복수의 상기 열교환관은 서로 이격되게 적층되어 다열로 형성되고, 상기 지지수단은 복수의 상기 열교환관의 열 사이에 형성될 수 있다.
상기 제2 관부에는 그 제2 관부의 외벽면으로부터 그 제2 관부의 외측으로 돌출되는 요철부가 형성되고, 상기 요철부는, 복수의 상기 열교환관 중 임의의 열교환관에 형성되는 요철부가 그 임의의 열교환관에 인접한 열교환관에 형성되는 요철부와 접촉되게 형성되어, 상기 지지수단을 형성할 수 있다.
상기 임의의 열교환관에 형성되는 요철부는 상기 인접한 열교환관에 형성되는 요철부와 체결될 수 있다.
상기 지지수단은 복수의 상기 열교환관 사이에 개재되는 삽입부재로 형성될 수 있다.
상기 삽입부재는 그 삽입부재와 접촉되는 상기 열교환관과 체결될 수 있다.
상기 삽입부재는 전도성 재질로 형성될 수 있다.
상기 지지수단은 n개로 형성되고, n개의 상기 지지수단은 상기 제2 관부의 연장방향 길이를 n+1 등분하는 위치에 형성될 수 있다.
상기 n은 1 이상으로 형성될 수 있다.
상기 n은 상기 제2 관부의 등분된 길이 및 상기 지지수단의 개수가 사전에 결정된 범위 내에 포함되도록 형성될 수 있다.
상기 열교환관은 엔진에 장착되고, 상기 n은 상기 제2 관부의 등분된 길이가 상기 엔진의 실린더 보어 지름보다 작게 형성될 수 있다.
상기 n은 상기 제2 관부의 등분된 길이가 상기 실린더 보어 지름의 0.5배보다 크고, 상기 실린더 보어 지름의 0.9배보다 작게 형성될 수 있다.
상기 배기가스 쿨러는 상기 열교환관과 상기 플레이트가 외관을 형성하고, 상기 엔진 내부의 냉각수 유로에 삽입될 수 있다.
상기 배기가스 쿨러는 상기 엔진으로부터 토출되는 냉각수가 유입되는 냉각수 유입구, 상기 냉각수 유입구로 유입된 냉각수를 수용하는 냉각수 수용공간 및 상기 냉각수 수용공간으로부터 상기 엔진의 내부로 냉각수를 복귀시키는 냉각수 유출구를 갖는 하우징;을 더 포함하고, 상기 하우징은 상기 엔진의 외부에 구비되고, 상기 열교환관과 상기 플레이트는 상기 하우징의 냉각수 수용공간에 구비될 수 있다.
본 발명에 의한 배기가스 쿨러는, 열교환관이 지지수단에 의해 지지되도록 함으로써, 열교환관의 진동 및 처짐을 방지할 수 있다. 이에 의하여, 복수의 열교환관 사이 이격거리가 사전에 결정된 값으로 유지되고, 열교환관끼리 충돌되는 것이 방지될 수 있다. 이에 따라, 열교환관의 외부에서 그 열교환관과 열교환되는 유체가 복수의 열교환관 사이에서 원활히 유동되어 열교환 성능이 향상되고, 열교환관 사이 충돌에 의한 소음 및 열교환관의 파손이 방지될 수 있다.
또한, 열교환관이 열교환관의 내부로 유입되는 유체를 일 방향으로 안내하는 제2 관부, 상기 열교환관으로 유입되는 유체를 전향시켜 상기 제2 관부로 안내하는 제1 관부, 상기 제2 관부로부터 토출되는 유체를 전향시켜 상기 열교환관의 외부로 안내하는 제3 관부를 구비하여 구성됨으로써, 제한된 공간 내에서 열교환관의 내부를 통과하는 유체의 유로 길이가 증가되고, 유체의 열교환 면적이 증가되며, 유로가 완만하게 전향됨에 따라 배기가스의 압력강하가 감소될 수 있다. 이에 의하여, 제한된 공간 내에서 열교환 성능이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 쿨러를 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 배기가스 쿨러가 엔진에 장착된 모습을 도시한 단면도,
도 3은 도 1의 열교환관 중 하나를 확대하여 도시한 단면도,
도 4 내지 도 6은 각각 도 3의 열교환관의 다른 실시예를 도시한 단면도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기가스 쿨러를 도시한 사시도,
도 8은 도 7의 지지수단을 도시한 사시도,
도 9는 도 7의 Ι-Ι선 단면도,
도 10은 도 7의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도,
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배기가스 쿨러를 도시한 분해 사시도이다.
이하, 본 발명에 의한 배기가스 쿨러를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지지수단에 의해 지지되는 배기가스 쿨러를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 배기가스 쿨러가 엔진에 장착된 모습을 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1의 열교환관 중 하나를 확대하여 도시한 단면도이다.
첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 쿨러(2)는, 엔진(1)의 냉각수에 수용되고, 냉각수와 열교환되는 상기 엔진(1)의 배기가스가 내부를 통과하는 열교환관(21) 및 상기 열교환관(21)을 상기 엔진(1)에 장착시키는 플레이트(22)를 포함할 수 있다.
상기 열교환관(21)은, 배기가스 공급구(121)와 연통되는 제1 관부(211), 배기가스 회수구(122)와 연통되는 제3 관부(213) 및 상기 제1 관부(211)와 상기 제3 관부(213)를 연통시키는 제2 관부(212)를 포함할 수 있다.
상기 배기가스 공급구(121)와 상기 배기가스 회수구(122)는 상기 엔진(1) 측에 형성되는 것으로서, 동일 평면 상에서 서로 이격되고, 동일 방향으로 개구되게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 배기가스 공급구(121)로부터 상기 배기가스 회수구(122) 측으로의 이격방향을 +x축 방향(도 2 상 우측 방향)이라 하고, +x축 방향의 반대방향을 -x축 방향(도 2 상 좌측 방향)이라 하고, 상기 배기가스 공급구(121)와 상기 배기가스 회수구(122)의 개구방향을 +y축 방향(도 2 상 상측 방향)이라 하고, +y축 방향의 반대방향을 -y축 방향(도 2 상 하측 방향)이라 하고, x축과 y축에 수직한 일 방향을 +z축 방향(도 2 상 지면에 들어가는 방향)이라 하며, +z축 방향의 반대방향을 -z축 방향(도 2 상 지면에서 나오는 방향)이라 하겠다.
상기 제1 관부(211)는 상기 배기가스 공급구(121)로부터 +y축 방향으로 유입되는 배기가스를 +x축 방향으로 전향시켜 상기 제2 관부(212)로 안내하도록 형성될 수 있다. 본 실시예의 경우, 상기 제1 관부(211)는, 그 제1 관부(211)를 통과하는 배기가스가 완만하고 원활하게 유동되어 배기가스의 압력강하가 감소되고 유동속도가 증가되어 열교환 성능이 향상되도록, 사전에 결정된 곡률반경(R)을 기준으로 만곡 형성될 수 있다.
상기 제1 관부(211)의 곡률반경(R)은 그 제1 관부(211)의 곡률중심(O)으로부터 그 제1 관부(211)의 유로(이하, 제1 유로)의 중심까지의 거리로 측정되는데, 상기 제1 관부(211)의 제조가 가능하도록 6mm보다 길고, 상기 열교환관(21)의 전체적인 크기가 커져 제한된 공간 내에 삽입되지 않는 문제점을 방지하도록 30mm보다 짧게 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 제2 관부(212)는 일 방향으로 연장 형성되어, 그 제2 관부(212)를 통과하는 배기가스를 일 방향(x축 방향)으로 흐르도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 관부(212)는 상기 제1 관부(211)로부터 +x축 방향으로 유입되는 배기가스가 그 유동방향이 유지되면서 +x축 방향으로 토출되어 상기 제3 관부(213)로 안내되도록 형성될 수 있다.
상기 제3 관부(213)는 x축에 수직되고 상기 제2 관부(212)의 중심을 포함하는 가상면을 기준으로 상기 제1 관부(211)와 대칭되게 형성될 수 있다.
즉, 상기 제3 관부(213)는 상기 제2 관부(212)로부터 +x축 방향으로 유입되는 배기가스를 -y축 방향으로 전향시켜 상기 배기가스 회수구(122)로 안내하도록 형성될 수 있다. 본 실시예의 경우, 상기 제3 관부(213)는, 그 제3 관부(213)를 통과하는 배기가스가 완만하고 원활하게 유동되어 배기가스의 압력강하가 감소되고 유동속도가 증가되어 열교환 성능이 향상되도록, 사전에 결정된 곡률반경(R)을 기준으로 만곡 형성될 수 있다.
상기 제3 관부(213)의 곡률반경(R)은 그 제3 관부(213)의 곡률중심(O)으로부터 그 제3 관부(213)의 유로(이하, 제3 유로)의 중심까지의 거리로 측정되는데, 상기 제3 관부(213)의 제조가 가능하도록 6mm보다 길고, 상기 열교환관(21)의 전체적인 크기가 커져 제한된 공간 내에 삽입되지 않는 문제점을 방지하도록 30mm보다 짧게 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
여기서, 상기 열교환관(21)은, 제한된 공간 내에서 배기가스 유로의 길이가 증가되되 배기가스의 압력강하가 감소되도록, 상기 제1 관부(211), 상기 제2 관부(212) 및 상기 제3 관부(213)를 구비하여 구성되고, 상기 제1 관부(211)의 유입구의 중심(C11)과 상기 제1 관부(211)의 토출구의 중심(C12) 사이 y축 방향 제1 거리(D1)가 상기 제3 관부(213)의 유입구의 중심(C31)과 상기 제3 관부(213)의 토출구의 중심(C32) 사이 y축 방향 제3 거리(D3)와 같게 형성되고, 상기 제1 관부(211)의 유입구의 중심(C11)과 상기 제3 관부(213)의 토출구의 중심(C32) 사이 x축 방향 제2 거리(D2)가 상기 제1 거리(D1) 및 상기 제3 거리(D3)보다 멀게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제2 거리(D2)는 배기가스의 압력강하가 감소되고 제조가 용이하도록 상기 제1 거리(D1)의 1배 및 상기 제3 거리(D3)의 1배보다 길고, 상기 열교환관(21)의 전체적인 크기가 커져 제한된 공간 내에 삽입되지 않는 문제점을 방지하도록 상기 제1 거리(D1)의 20배 및 상기 제3 거리(D3)의 20배보다 짧게 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
한편, 상기 열교환관(21)은 배기가스와 냉각수 사이 열교환 면적이 증가되어 열교환 성능이 향상되도록 복수로 구비될 수 있다.
복수의 상기 열교환관(21)은 y축 방향으로 서로 이격되게 적층되어 다단으로 형성되고, z축 방향으로 서로 이격되게 적층되어 다열로 형성될 수 있다.
더욱 구체적으로, 다단 중 임의의 단을 제m 단이라 하고, 상기 제m 단에 인접한 단을 제m+1 단이라 할 때, 상기 제m 단의 제1 관부(211)는 상기 제m+1 단의 제1 관부(211)와 x축 및 y축 방향으로 서로 이격되게 적층되고, 상기 제m 단의 제2 관부(212)는 상기 제m+1 단의 제2 관부(212)와 y축 방향으로 서로 이격되게 적층되며, 상기 제m 단의 제3 관부(213)는 상기 제m+1 단의 제3 관부(213)와 x축 및 y축 방향으로 서로 이격되게 적층될 수 있다.
그리고, 상기 제m 단에 설치되는 제1 관부(211)들 중 임의의 제1 관부(211)는 그 임의의 제1 관부(211)에 인접한 제1 관부(211)와 z축 방향으로 이격되게 적층되고, 상기 제m+1 단에 설치되는 제1 관부(211)들 중 임의의 제1 관부(211)와 그 임의의 제1 관부(211)에 인접한 제1 관부(211)는 z축 방향으로 서로 이격되게 적층될 수 있다.
그리고, 상기 제m 단에 설치되는 제2 관부(212)들 중 임의의 제2 관부(212)는 그 임의의 제2 관부(212)에 인접한 제2 관부(212)와 z축 방향으로 이격되게 적층되고, 상기 제m+1 단에 설치되는 제2 관부(212)들 중 임의의 제2 관부(212)와 그 임의의 제2 관부(212)에 인접한 제2 관부(212)는 z축 방향으로 서로 이격되게 적층될 수 있다.
그리고, 상기 제m 단에 설치되는 제3 관부(213)들 중 임의의 제3 관부(213)와 그 임의의 제3 관부(213)에 인접한 제3 관부(213)는 z축 방향으로 서로 이격되게 적층되고, 상기 제m+1 단의 제3 관부(213) 중 임의의 제3 관부(213)와 그 임의의 제3 관부(213)에 인접한 제3 관부(213)는 z축 방향으로 서로 이격되게 적층될 수 있다.
여기서, 상기 열교환관(21)은, 상기 제2 관부(212)가 길게 형성(제2 거리(D2)가 제1 거리(D1) 및 제3 거리(D3)보다 멀게 형성)됨에 따라, 상기 제2 관부(212)가 진동 및 중력에 의한 처짐에 취약할 수 있다. 상기 제2 관부(212)가 진동되거나 처질 경우, 복수의 상기 열교환관(21) 사이 이격거리(냉각수 유로)가 사전에 결정된 값과 상이하게 되고, 복수의 상기 열교환관(21)끼리 충돌될 수 있다. 이를 고려하여, 본 실시예는 상기 제2 관부(212)가 지지수단에 의해 지지되도록 형성될 수 있다.
상기 지지수단은 상기 제2 관부(212)에 그 제2 관부(212)의 외벽면으로부터 그 제2 관부(212)의 외측으로 돌출되는 요철부(E)에 의해 형성될 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 요철부(E)는 상기 제2 관부(212)의 벽부가 굴곡져 형성되어, 그 벽부의 내벽면에 오목하고, 그 벽부의 외벽면에 볼록하게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 요철부(E)는 냉각수의 유동방해가 최소화되도록 그 요철부(E)의 폭이 상기 제2 관부(212)의 폭보다 좁게 형성될 수 있다.
상기 요철부(E)는 상기 제2 관부(212)로부터 일 방향으로 돌출되는 제1 요철부(E1) 및 상기 제2 관부(212)로부터 상기 제1 요철부(E1)의 반대 방향으로 돌출되는 제2 요철부(E2)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 요철부(E)는 복수의 상기 제2 관부(212) 각각에 형성되고, 복수의 상기 제2 관부(212) 중 임의의 제2 관부(212)에 형성되는 제1 요철부(E1)가 그 임의의 제2 관부(212)에 인접한 제2 관부(212)에 형성되는 제2 요철부(E2)와 접촉될 수 있다.
서로 접촉된 상기 제1 요철부(E1)와 상기 제2 요철부(E2)는 그 제1 요철부(E1)가 형성되는 제2 관부(212)와 상기 제2 요철부(E2)가 형성되는 제2 관부(212)의 진동 및 처짐을 방지할 수 있다. 즉, 서로 접촉된 상기 제1 요철부(E1)와 상기 제2 요철부(E2)는 그 제1 요철부(E1)가 형성되는 제2 관부(212)와 상기 제2 요철부(E2)가 형성되는 제2 관부(212) 사이 이격거리를 사전에 결정된 값으로 유지시킬 수 있다. 여기서, 서로 접촉되는 상기 제1 요철부(E1)와 상기 제2 요철부(E2)는 진동 등에 의해 서로 이격될 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 서로 접촉되는 상기 제1 요철부(E1)와 상기 제2 요철부(E2)는 예를 들어 브레이징(brazing) 등으로 서로 체결되는 것이 바람직할 수 있다.
이러한 방식으로 복수의 상기 제2 관부(212) 사이 이격거리가 사전에 결정된 값으로 유지되고, 복수의 상기 제2 관부(212)끼리 충돌되는 것이 방지됨에 따라, 냉각수가 복수의 상기 제2 관부(212) 사이에서 원활히 유동되어 열교환 성능이 향상되고, 충돌에 의한 소음 및 상기 열교환관(21)의 파손이 방지될 수 있다.
한편, 상기 요철부(E)는 상기 제2 관부(212)의 y축 방향 외측면으로부터 y축 방향으로 돌출되어 복수의 상기 제2 관부(212)를 y축 방향으로 지지하도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 요철부(E)는 복수의 상기 제2 관부(212)의 단 사이에 형성되어 복수의 상기 제2 관부(212)의 단 사이 이격거리를 사전에 결정된 값으로 유지시킬 수 있다.
상기 요철부(E)가 복수의 상기 제2 관부(212)를 y축 방향으로 지지하도록 형성될 경우, 상기 제2 관부(212)의 y축 방향 진동이 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 중력에 의한 상기 제2 관부(212)의 y축 방향 처짐이 억제될 수 있다. 더욱 구체적으로, 본 실시예의 경우, y축 방향이 중력방향이고, 복수의 상기 제2 관부(212)는 각각 x축 방향(중력에 경사진 방향)으로 연장되고 y축 방향(중력방향)으로 적층되며 서로 평행하게 형성됨에 따라, 복수의 상기 제2 관부(212)가 중력에 의해 y축 방향으로 처질 수 있으나, 본 실시예의 상기 요철부(E)가 복수의 상기 제2 관부(212)를 y축 방향으로 지지하도록 형성됨으로써, 상기 제2 관부(212)의 y축 방향 처짐이 억제될 수 있다.
한편, 상기 요철부(E)는 복수의 상기 제2 관부(212)의 진동 및 처짐을 더욱 효과적으로 방지하도록(복수의 상기 제2 관부(212) 사이 이격거리를 확고하게 유지시키도록) n개로 형성되고, n개의 상기 요철부(E)는 상기 제2 관부(212)의 연장방향 길이(L)를 n+1 등분하는 위치에 형성될 수 있다. 여기서, 한 개의 요철부(E)는 상기 제2 관부를 기준으로 동일 지점에서 서로 반대측으로 돌출되는 한 쌍의 상기 제1 요철부(E1)와 상기 제2 요철부(E2)를 포함하는 개념이다.
본 실시예의 경우, 상기 n은 2로 형성될 수 있다. 즉, 상기 요철부(E)는 2개로 형성되고, 각각 상기 제2 관부(212)의 길이(L)를 3 등분하는 위치에 형성될 수 있다. 하지만, 상기 n은 1 이상으로 적절히 조절될 수 있다. 다만, 상기 n은 상기 요철부(E)에 의해 등분된 상기 제2 관부(212)의 등분된 길이(ℓ) 및 상기 요철부(E)의 개수가 사전에 결정된 범위 내에 포함되도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 n이 증가될수록 상기 제2 관부(212)의 등분된 길이(ℓ)는 짧아지고, 상기 요철부(E)의 개수는 증가될 수 있다. 이 경우, 상기 제2 관부(212)의 진동 및 처짐 방지효과가 증가되나, 냉각수가 원활히 유동되지 못하고 상기 제2 관부(212)와 냉각수 사이 열교환 면적이 감소되어 열교환 성능이 저하될 수 있다. 여기서, 열교환 성능 저하는, 상기 요철부(E)가 냉각수의 유동에 방해요소로 작용되고 그 요철부(E)의 지지면(복수의 제2 관부(212) 중 임의의 제2 관부(212)에 형성되는 제1 요철부(E1)가 그 임의의 제2 관부(212)에 인접한 제2 관부(212)에 형성되는 제2 요철부(E2)와 접촉될 때 그 접촉면)이 냉각수와 접촉되지 못하는데, 이러한 요철부(E)의 개수가 증가되기 때문이다. 반면, 상기 n이 감소될수록 상기 제2 관부(212)의 등분된 길이(ℓ)는 길어지고, 상기 요철부(E)의 개수는 감소될 수 있다. 이 경우, 냉각수가 원활히 유동되고 상기 제2 관부(212)와 냉각수 사이 열교환 면적이 증가되어 열교환 성능 저하가 방지되나, 상기 제2 관부(212)의 진동 및 처짐 방지효과가 감소될 수 있다. 따라서, 상기 n은 상기 제2 관부(212)의 등분된 길이(ℓ) 및 상기 요철부(E)의 개수가 상기 제2 관부(212)의 진동 및 처짐을 방지하면서 열교환 성능 저하를 방지하는 범위에 포함되도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 그리고, 실험 결과, 상기 n은 상기 제2 관부(212)의 등분된 길이(ℓ)가 엔진의 실린더 보어 지름의 0.5배보다 크고, 상기 실린더 보어 지름의 0.9배보다 작게 형성될 경우 상기 조건이 충족됨을 확인할 수 있었다.
한편, 상기 요철부(E)는 상기 제2 관부(212)의 진동 및 처짐을 방지하여 복수의 상기 제2 관부(212) 사이 이격거리를 유지시키는 것 이외에도, 상기 제2 관부(212)와 배기가스 사이 열교환 면적을 증가시키고, 배기가스와 냉각수에 난류 발생을 유도하여 열교환 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 플레이트(22)는 판상으로 형성되어 그 플레이트(22)의 외관을 형성하는 바디부(221), 상기 바디부(221)의 일측에 관통 형성되어 상기 제1 관부(211)의 유입구와 상기 배기가스 공급구(121)를 연통시키는 제1 연통공(222), 상기 바디부(221)의 타측에 관통 형성되어 상기 제3 관부(213)의 토출구와 상기 배기가스 회수구(122)를 연통시키는 제2 연통공(223) 및 상기 바디부(221)의 외주부에 관통 형성되어 상기 플레이트(22)를 상기 엔진(1) 측에 체결시키는 체결부재(미도시)가 삽입되는 체결공(224)을 포함할 수 있다.
이러한 구성의 배기가스 쿨러(2)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 열교환관(21)과 상기 플레이트(22)가 그 배기가스 쿨러(2)의 외관을 형성하고, 상기 엔진(1) 내부의 냉각수 유로에 삽입될 수 있다. 즉, 상기 배기가스 쿨러(2)는 상기 엔진(1) 내부의 냉각수 유로에 탈착 가능하도록 상기 열교환관(21)과 상기 플레이트(22)로 모듈화될 수 있다.
미설명부호인 11은 냉각수를 수용하는 배기가스 쿨러(2)의 하우징(23) 역할을 수행하는 엔진(1)의 일 부위이고, 미설명부호인 12는 상기 엔진(1)의 일 부위(11)와 함께 냉각수 수용공간(S)을 형성하면서 상기 배기가스 공급구(121)와 상기 배기가스 회수구(122)를 구비하는 배기가스 쿨러(2)의 커버(24) 역할을 수행하는 엔진(1)의 타 부위이다.
미설명부호인 214는 배기가스의 열교환 면적을 더욱 증가시키도록 구비되는 방열핀이다. 상기 방열핀(214)은, 웨이브형 또는 오프셋형으로 형성되되 일 방향으로 연장 형성되는 방열판재가 복수로 구비되고, 상기 복수의 방열판재가 서로 이격되면서 평행하게 배열됨으로써, 전체적으로 장방형으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 방열핀(214)은 전체적으로 일 방향으로 연장 형성될 수 있다. 이러한 상기 방열핀(214)은 웨이브형 또는 오프셋형의 상기 방열판재를 구비하여 구성됨으로써, 전체적으로 휘어져 형성될 수 없다. 그리고, 상기 방열핀(214)이 일 방향을 따라 연장 형성된 후 휘어질 경우, 상기 방열핀(214) 내부의 유로 중 적어도 일부가 막혀 열교환 성능이 저하되거나, 상기 방열판재에 크랙이 발생될 수 있다. 이를 고려하여, 상기 방열핀(214)은 휘어지게 형성되지 않고, 상기 열교환관(21)의 절곡 구간에 구비되지 않으며, 일 방향으로 연장 형성되어 상기 열교환관(21)의 직선 구간(제2 관부(212)의 내부)에 구비될 수 있다. 한편, 별도로 도시하지 않았으나, 상기 제1 관부(211)와 상기 제3 관부(213) 중 적어도 하나는, 상기 열교환관(21)이 상기 제2 관부(212)의 내부에 방열핀(214)을 구비하면서 상기 제2 관부(212)의 양단부에서 배기가스가 전향되게 구성될 수 있도록, 상기 제2 관부(212)에 탈착 가능하게 형성될 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 배기가스 쿨러(2)의 작용효과에 대해 설명한다.
즉, 엔진(1)의 연소실(미도시)로부터 배출되는 배기가스 중 일부는 그 엔진(1)에 형성된 상기 배기가스 공급구(121)로 안내되어 그 배기가스 공급구(121)로부터 토출될 수 있다.
상기 배기가스 공급구(121)로부터 토출되는 배기가스는 상기 배기가스 쿨러(2)를 통과하며 냉각될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 배기가스 공급구(121)로부터 토출되는 배기가스는 상기 열교환관(21)의 내부 유로를 통과하며 상기 열교환관(21)이 수용되는 냉각수에 의해 냉각될 수 있다. 여기서, 배기가스와 냉각수 사이 열교환은 상기 열교환관(21)의 제2 관부(212) 뿐만 아니라 상기 제1 관부(211) 및 제3 관부(213)에서도 발생될 수 있다.
상기 냉각수에 의해 냉각된 배기가스는 상기 열교환관(21)으로부터 토출되어 상기 엔진(1)에 형성된 상기 배기가스 회수구(122)로 유입될 수 있다.
상기 배기가스 회수구(122)로 유입된 배기가스는 혼합기와 함께 상기 엔진(1)의 연소실(미도시)로 유입되고, 그 연소실(미도시)의 온도를 낮추어 질소산화물이나 황산화물 등의 발생을 억제할 수 있다.
여기서, 본 실시예의 배기가스 쿨러(2)는, 상기 열교환관(21)에 +y축 방향으로 유입되는 배기가스를 +x축 방향으로 전향시키는 제1 관부(211), 상기 제1 관부(211)로부터 +x축 방향으로 유입되는 배기가스를 +x축 방향으로 안내 및 토출하는 제2 관부(212), 상기 제2 관부(212)로부터 +x축 방향으로 유입되는 배기가스를 -y축 방향으로 전향시키는 제3 관부(213) 및 상기 제2 관부(212)의 내부 유로에 구비되는 방열핀(214)이 포함됨으로써, 제한된 공간 내에서 상기 열교환관(21)의 내부를 통과하는 배기가스의 유로 길이가 증가되고, 유로가 완만하게 전향됨에 따라 배기가스의 압력강하가 감소되며, 배기가스의 열교환 면적이 증가될 수 있다. 이에 따라, 제한된 공간 내에서 배기가스와 냉각수 사이 열교환 성능이 향상될 수 있다.
그리고, 상기 열교환관(21)은 상기 요철부(E)로 형성되는 상기 지지수단에 의해 지지됨으로써, 그 열교환관(21)의 진동 및 처짐이 방지될 수 있다. 이에 의하여, 복수의 상기 열교환관(21) 사이 이격거리가 사전에 결정된 값으로 유지되고, 열교환관끼리 충돌되는 것이 방지될 수 있다. 이에 따라, 열교환관의 외부에서 그 열교환관과 열교환되는 유체가 복수의 열교환관 사이에서 원활히 유동되어 열교환 성능이 향상되고, 열교환관 사이 충돌에 의한 소음 및 열교환관의 파손이 방지될 수 있다.
한편, 열교환 성능의 향상은 엔진(1)의 질소산화물이나 황산화물 등의 발생 억제뿐만 아니라, 상기 배기가스 쿨러(2)의 부품수, 크기, 중량, 제조원가의 감소로 이어질 수 있다. 즉, 열교환 성능이 향상됨에 따라, 기존과 동등 수준의 열교환 성능을 유지하는 범위 내에서 상기 열교환관(21)의 개수를 감소시켜 상기 배기가스 쿨러(2)의 부품수, 크기, 중량, 제조원가를 감소시킬 수 있다.
그리고, 상기 배기가스 쿨러(2)가 상기 열교환관(21)과 상기 플레이트(22)로 모듈화되고, 상기 엔진(1) 내부의 냉각수 유로에 삽입(탈착) 가능하도록 형성됨에 따라, 상기 배기가스 쿨러(2)의 부품수, 크기, 중량, 제조원가 및 교체비용이 감소될 수 있다. 그리고, 상기 배기가스 쿨러(2)가 장착된 엔진(1)의 전체적인 부품수, 크기, 중량, 제조원가 및 보수비용이 감소될 수 있다.
한편, 본 실시예의 경우 상기 제1 관부(211)와 상기 제3 관부(213)는 각각 상기 제2 관부(212)에 사전에 결정된 곡률반경(R)을 기준으로 만곡 형성되고 상기 방열핀(214)은 상기 제2 관부(212)의 내부 유로에 구비되나, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 다른 실시예가 있을 수 있다.
도 4는 도 3의 열교환관의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
첨부된 도 4를 참조하면, 상기 제1 관부(211)와 상기 제3 관부(213) 중 적어도 하나는 z축을 기준으로 상기 제2 관부(212)로부터 사전에 결정된 제1 각도(α)로 절곡 형성되고, 상기 제1 각도(α)는 직각으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제1 각도(α)는 상기 제1 관부(211)와 상기 제3 관부(213) 중 하나의 유선과 상기 제2 관부(212)의 유선이 이루는 각도 중 작은 각도로 측정된다. 도 4에 도시된 실시예의 경우, 상기 제1 관부(211)와 상기 제3 관부(213)가 모두 상기 제2 관부(212)로부터 상기 제1 각도(α)로 절곡 형성될 수 있다. 도 4에 도시된 실시예의 구성 및 작용효과는 전술한 실시예와 대동소이할 수 있다. 다만, 상기 제1 관부(211)와 제3 관부(213)가 각각 상기 플레이트(22)의 제1 연통공(222) 및 제2 연통공(223)에 삽입 체결될 수 있는데, 도 4에 도시된 실시예의 경우 상기 제1 관부(211)와 상기 제3 관부(213)의 연장방향(y축 방향)이 상기 제1 연통공(222)과 상기 제2 연통공(223)의 연장방향(y축 방향)과 평행함으로써 전술한 실시예에 비하여 상기 제1 관부(211)와 상기 제3 관부(213)가 더욱 용이하게 상기 제1 연통공(222)과 상기 제2 연통공(223)에 삽입 체결될 수 있다. 한편, 상기 제1 관부(211)와 상기 제3 관부(213) 중 적어도 하나는 유로가 일 방향으로 연장 형성되는 직선부(2111, 2131) 및 그 직선부(2111, 2131)로부터 연장되고 유로가 절곡 형성되는 절곡부(2112, 2132)를 포함하고, 상기 직선부(2111, 2131)의 내부 유로에 일 방향으로 연장 형성된 추가 방열핀(2151, 2152)이 구비될 수 있다. 도 4에 도시된 실시예의 경우, 상기 제1 관부(211)는 제1 직선부(2111) 및 제1 절곡부(2112)를 포함하고, 상기 제3 관부(213)는 제2 직선부(2131) 및 제2 절곡부(2132)를 포함하고, 상기 제1 직선부(2111)에는 제1 추가 방열핀(2151)이 구비되며, 상기 제2 직선부(2131)에는 제2 추가 방열핀(2152)이 구비될 수 있다. 이 경우, 전술한 실시예에 비하여 상기 열교환을 통과하는 배기가스의 열교환 면적이 증가되어 열교환 성능이 더욱 향상될 수 있다. 상기 직선부(2111, 2131)와 그 직선부(2111, 2131)에 구비되는 추가 방열핀(2151, 2152)은 다른 실시예에도 형성될 수 있다.
도 5는 도 3의 열교환관의 또 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
첨부된 도 5를 참조하면, 상기 제1 관부(211)와 상기 제3 관부(213) 중 적어도 하나는 z축을 기준으로 상기 제2 관부(212)로부터 사전에 결정된 제1 각도(α)로 절곡 형성되고, 상기 제1 각도(α)는 둔각으로 형성될 수 있다. 도 8에 도시된 실시예의 경우, 상기 제1 관부(211)와 상기 제3 관부(213)가 모두 상기 제2 관부(212)로부터 상기 제1 각도(α)로 절곡 형성될 수 있다. 도 5에 도시된 실시예의 구성 및 작용효과는 전술한 실시예와 대동소이할 수 있다. 다만, 이 경우 도 4에 도시된 실시예에 비하여 상기 제1 관부(211)와 상기 제3 관부(213)를 통과하는 배기가스가 더욱 완만하게 전향될 수 있다.
도 6은 도 3의 열교환관의 또 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
첨부된 도 6을 참조하면, 상기 제1 관부(211)와 상기 제3 관부(213) 중 적어도 하나는 z축을 기준으로 상기 제2 관부(212)로부터 사전에 결정된 제1 각도(α)로 절곡 형성되고, 상기 제1 각도(α)는 둔각으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1 관부(211)와 상기 제3 관부(213) 중 상기 제2 관부(212)로부터 절곡 형성되는 관부는 z축을 기준으로 상기 제2 관부(212)로부터 상기 제1 각도(α)로 절곡 형성되는 제1 부위(P1) 및 z축을 기준으로 상기 제1 부위(P1)로부터 사전에 결정된 제2 각도(β)로 절곡 형성되는 제2 부위(P2)를 포함하고, 상기 제2 각도(β)는 둔각으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제2 각도(β)는 상기 제1 부위(P1)의 유선과 상기 제2 부위(P2)의 유선이 이루는 각도 중 작은 각도로 측정된다. 도 6에 도시된 실시예의 경우, 상기 제1 관부(211)와 상기 제3 관부(213)가 모두 상기 제2 관부(212)로부터 상기 제1 각도(α)로 절곡 형성되는 제1 부위(P1) 및 상기 제1 부위(P1)로부터 상기 제2 각도(β)로 절곡 형성되는 제2 부위(P2)를 포함할 수 있다. 도 6에 도시된 실시예의 구성 및 작용효과는 전술한 실시예와 대동소이할 수 있다. 다만, 상기 제1 관부(211)와 제3 관부(213)가 각각 상기 플레이트(22)의 제1 연통공(222) 및 제2 연통공(223)에 삽입 체결될 때, 도 6에 도시된 실시예의 경우 상기 제1 관부(211)와 상기 제3 관부(213)의 연장방향(y축 방향)이 상기 제1 연통공(222)과 상기 제2 연통공(223)의 연장방향(y축 방향)과 평행함으로써 전술한 실시예에 비하여 상기 제1 관부(211)와 상기 제3 관부(213)가 더욱 용이하게 상기 제1 연통공(222)과 상기 제2 연통공(223)에 삽입 체결될 수 있다.
한편, 본 실시예의 경우 상기 요철부(E)는 복수의 상기 제2 관부(212)의 단 사이에 형성되어 복수의 상기 제2 관부(212)를 y축 방향으로 지지하고, 복수의 상기 제2 관부(212)의 단 사이 이격거리를 사전에 결정된 값으로 유지시키도록 형성되나, 복수의 상기 제2 관부(212)의 열 사이에 형성되어 복수의 상기 제2 관부(212)를 x축 방향으로 지지하고, 복수의 상기 제2 관부(212)의 열 사이 이격거리를 사전에 결정된 값으로 유지시키도록 형성될 수 있다. 이 경우의 구성 및 작용효과는 전술한 실시예와 대동소이할 수 있다. 다만, 이 경우, 상기 제2 관부(212)의 열 방향(z축 방향) 폭이 그 제2 관부(212)의 단 방향(y축 방향) 폭보다 넓게 형성될 때, 냉각수와 접촉되지 못하는 요철부(E)의 지지면이 축소되어 그 요철부(E)의 지지면에 의한 열교환 성능 저하가 방지될 수 있다. 또한, z축 방향이 중력방향일 때, 상기 제2 관부(212)의 z축 방향 처짐이 억제될 수 있다.
한편, 본 실시예의 경우 상기 지지수단은 상기 제2 관부(212)에 구비되는 상기 요철부(E)에 의해 형성되나, 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이 다른 실시예가 있을 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지지수단에 의해 지지되는 배기가스 쿨러를 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7의 지지수단을 도시한 사시도이고, 도 9는 도 7의 Ι-Ι선 단면도이며, 도 10은 도 7의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.
첨부된 도 7 내지 도 10을 참조하면, 상기 지지수단은 복수의 상기 제2 관부(212) 사이에 개재되는 삽입부재(i)로 형성될 수 있다.
상기 삽입부재(i)는 복수의 상기 제2 관부(212) 중 임의의 열에 배치되는 복수의 상기 제2 관부(212)가 각각 삽입되는 복수의 제1 지지홈부(h11, h12, h13, h14) 및 그 임의의 열에 인접한 열에 배치되는 복수의 상기 제2 관부(212)가 각각 삽입되는 복수의 제2 지지홈부(h21, h22, h23, h24)를 포함할 수 있다.
상기 삽입부재(i)는 일 방향으로 연장 형성되고, 복수의 상기 제1 지지홈부(h11, h12, h13, h14)와 복수의 상기 제2 지지홈부(h21, h22, h23, h24)는 각각 상기 삽입부재(i)의 연장방향을 따라 배열될 수 있다. 여기서, 상기 삽입부재(i)의 중심을 지나고 상기 삽입부재(i)의 연장방향에 평행한 가상면을 상기 삽입부재(i)의 기준면이라 할 때, 복수의 상기 제1 지지홈부(h11, h12, h13, h14)와 복수의 상기 제2 지지홈부(h21, h22, h23, h24)는 상기 기준면을 기준으로 서로 대칭되게 형성될 수 있다.
이러한 구성의 상기 삽입부재(i)는 복수의 상기 제2 관부(212)의 열과 열 사이 및 단과 단 사이에 개재되어 복수의 상기 제2 관부(212)를 y축 및 z축 방향으로 지지할 수 있다.
더욱 구체적으로, 복수의 상기 제2 관부(212) 중 임의의 제2 관부(212A)는 복수의 상기 제1 지지홈(h11, h12, h13, h14) 중 어느 하나의 제1 지지홈(h11)에 삽입될 수 있다.
그리고, 상기 임의의 제2 관부(212A)와 동일 단에 설치되고 상기 임의의 제2 관부(212A)에 인접한 제2 관부(212B)는 상기 임의의 제2 관부(212A)가 삽입된 제1 지지홈(h11)의 반대측 제2 지지홈(h21)에 삽입될 수 있다.
그리고, 상기 임의의 제2 관부(212A)와 동일 열에 설치되고 상기 임의의 제2 관부(212A)에 인접한 제2 관부(212C)는 상기 임의의 제2 관부(212A)가 삽입된 제1 지지홈(h11)에 인접한 제1 지지홈(h12)에 삽입될 수 있다.
이에 따라, 상기 삽입부재(i)는 상기 임의의 제2 관부(212A)를 y축 및 z축 방향으로 지지하고, 상기 임의의 제2 관부(212A)와 동일 단 상 그 임의의 제2 관부(212A) 에 인접한 제2 관부(212B) 사이 열 방향(z축 방향) 이격거리를 사전에 결정된 값으로 유지하며, 상기 임의의 제2 관부(212A)와 동일 열 상 그 임의의 제2 관부(212A)에 인접한 제2 관부(212C)와의 단 방향(y축 방향) 이격거리를 사전에 결정된 값으로 유지시킬 수 있다.
동일한 원리로 상기 삽입부재(i)는 복수의 상기 제2 관부(212)를 모두 y축 및 z축 방향으로 지지하고, 복수의 상기 제2 관부(212) 사이 열 방향(z축 방향) 이격거리 및 단 방향(y축 방향) 이격거리를 각각 사전에 결정된 값으로 유지시킬 수 있다.
이에 의하여, 상기 삽입부재(i)는 상기 열교환관(21)의 열교환 성능을 더욱 향상시키고, 상기 열교환관(21) 사이 충돌에 의한 소음 및 상기 열교환관(21)의 파손을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
여기서, 상기 삽입부재(i)는 상기 열교환관(21)을 더욱 견고히 지지하면서 상기 열교환관(21)과 함께 열교환 기능을 수행하도록 전도성 재질로 형성되고, 예를 들어 브레이징 등으로 상기 열교환관(21)과 체결되는 것이 바람직할 수 있다.
한편, 본 실시예의 경우 상기 지지수단은 상기 제2 관부(212)에 형성되나, 상기 제1 관부(211)과 상기 제3 관부(213)에도 형성될 수 있다.
한편, 본 실시예의 경우 상기 배기가스 쿨러(2)는 상기 열교환관(21)과 상기 플레이트(22)로 모듈화되어 상기 엔진(1) 내부의 냉각수 유로에 삽입되나, 도 11에 도시된 바와 같이 다른 실시예가 있을 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 다른 배기가스 쿨러를 도시한 분해 사시도이다.
첨부된 도 11을 참조하면, 상기 배기가스 쿨러(2)는 상기 열교환관(21), 상기 플레이트(22) 및 상기 엔진(1)의 외부에 구비되고 상기 열교환관(21)과 상기 플레이트(22)를 수용하는 하우징(23)을 포함할 수 있다. 상기 하우징(23)은 상기 엔진(1)으로부터 토출되는 냉각수가 유입되는 냉각수 유입구(231), 상기 냉각수 유입구(231)로 유입된 냉각수를 수용하는 냉각수 수용공간(S) 및 상기 냉각수 수용공간(S)으로부터 상기 엔진(1)의 내부로 냉각수를 복귀시키는 냉각수 유출구(232)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 열교환관(21)과 상기 플레이트(22)는 상기 하우징(23)의 냉각수 수용공간(S)에 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 배기가스 쿨러(2)는 상기 열교환관(21), 상기 플레이트(22) 및 상기 하우징(23)으로 모듈화되어 상기 엔진(1)의 외부에 탈착 가능함에 따라 배기가스 쿨러(2) 자체의 설계 자유도가 향상되고, 배기가스 쿨러(2)의 유지 보수가 용이할 수 있다. 한편, 이 경우, 상기 배기가스 쿨러(2)는 상기 하우징(23)의 냉각수 수용공간(S)을 복개하는 커버(24), 상기 하우징(23)과 상기 플레이트(22) 사이에 개재되는 제1 실링부재(25) 및 상기 플레이트(22)와 상기 커버(24) 사이에 개재되는 제2 실링부재(26)를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 실시예의 경우, 상기 열교환관(21)은 배기가스 쿨러(2)에 적용되어, 그 열교환관(21)의 외부로 냉각수가 흐르고, 그 열교환관(21)의 내부로 배기가스가 통과하며, 배기가스가 냉각수에 의해 냉각될 수 있다. 그러나, 상기 열교환관(21)은 다른 열교환장치(미도시)에 적용되어, 그 열교환관(21)의 외부로 제1 유체가 흐르고, 그 열교환관(21)의 내부로 제2 유체가 통과하며, 제1 유체와 제2 유체 중 어느 하나가 제1 유체와 제2 유체 중 다른 하나에 의해 냉각될 수 있다.
1: 엔진 2: 배기가스 쿨러
21: 열교환관 22: 플레이트
23: 하우징 121: 배기가스 공급구
122: 배기가스 회수구 211: 제1 관부
212: 제2 관부 213: 제3 관부
231: 냉각수 유입구 232: 냉각수 유출구
C11: 제1 관부의 유입구의 중심 C12: 제1 관부의 토출구의 중심
C31: 제3 관부의 유입구의 중심 C32: 제3 관부의 토출구의 중심
D1: 제1 거리 D2: 제2 거리
D3: 제3 거리 E: 요철부
E1: 제1 요철부 E2: 제2 요철부
i: 삽입부재 L: 제2 관부의 길이
ℓ: 제2 관부의 등분된 길이 S: 냉각수 수용공간

Claims (18)

  1. 엔진(1)의 냉각수에 수용되고, 그 냉각수와 열교환되는 엔진(1)의 배기가스가 내부를 통과하는 열교환관(21); 및
    상기 열교환관(21)을 상기 엔진(1)에 장착시키는 플레이트(22);를 포함하고,
    상기 열교환관(21)은,
    배기가스의 공급구(121)와 연통되고 그 공급구(121)로부터 유입되는 배기가스를 전향시키는 제1 관부(211);
    상기 제1 관부(211)와 연통되고 상기 제1 관부(211)로부터 유입되는 배기가스를 일 방향으로 안내하는 제2 관부(212); 및
    배기가스의 회수구(122) 및 상기 제2 관부(212)와 연통되고 상기 제2 관부(212)로부터 유입되는 배기가스를 전향시켜 상기 회수구(122)로 안내하는 제3 관부(213);를 포함하고,
    상기 제2 관부(212)가 지지수단에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 배기가스 쿨러(2).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 관부(211)의 유입구의 중심(C11)과 상기 제3 관부(213)의 토출구의 중심(C32) 사이 제2 거리(D2)는 상기 제1 관부(211)의 유입구의 중심(C11)과 상기 제1 관부(211)의 토출구의 중심(C12) 사이 제1 거리(D1) 및 상기 제3 관부(213)의 유입구의 중심(C31)과 상기 제3 관부(213)의 토출구의 중심(C32) 사이 제3 거리(D3)보다 멀게 형성되는 배기가스 쿨러(2).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열교환관(21)은 복수로 구비되고,
    상기 지지수단은 복수의 상기 열교환관(21) 사이 이격거리가 사전에 결정된 값으로 유지되도록 형성되는 배기가스 쿨러(2).
  4. 제3항에 있어서,
    복수의 상기 열교환관(21)은 서로 이격되게 적층되어 다단으로 형성되고,
    상기 지지수단은 복수의 상기 열교환관(21)의 단 사이에 형성되는 배기가스 쿨러(2).
  5. 제4항에 있어서,
    복수의 상기 열교환관(21)의 제2 관부(212)들은, 각각 중력에 경사진 방향으로 연장되고, 중력 방향으로 적층되며, 서로 평행하게 형성되는 배기가스 쿨러(2).
  6. 제3항에 있어서,
    복수의 상기 열교환관(21)은 서로 이격되게 적층되어 다열로 형성되고,
    상기 지지수단은 복수의 상기 열교환관(21)의 열 사이에 형성되는 배기가스 쿨러(2).
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제2 관부(212)에는 그 제2 관부(212)의 외벽면으로부터 그 제2 관부(212)의 외측으로 돌출되는 요철부(E)가 형성되고,
    상기 요철부(E)는, 복수의 상기 열교환관(212) 중 임의의 열교환관(212)에 형성되는 요철부(E)가 그 임의의 열교환관(212)에 인접한 열교환관(212)에 형성되는 요철부(E)와 접촉되게 형성되어, 상기 지지수단을 형성하는 배기가스 쿨러(2).
  8. 제7항에 있어서,
    상기 임의의 열교환관(212)에 형성되는 요철부(E)는 상기 인접한 열교환관(212)에 형성되는 요철부(E)와 체결되는 것을 특징으로 하는 배기가스 쿨러(2).
  9. 제3항에 있어서,
    상기 지지수단은 복수의 상기 열교환관(21) 사이에 개재되는 삽입부재(i)로 형성되는 배기가스 쿨러(2).
  10. 제9항에 있어서,
    상기 삽입부재(i)는 그 삽입부재(i)와 접촉되는 상기 열교환관(21)과 체결되는 것을 특징으로 하는 배기가스 쿨러(2).
  11. 제9항에 있어서,
    상기 삽입부재(i)는 전도성 재질로 형성되는 배기가스 쿨러(2).
  12. 제1항에 있어서,
    상기 지지수단은 n개로 형성되고,
    n개의 상기 지지수단은 상기 제2 관부(212)의 연장방향 길이(L)를 n+1 등분하는 위치에 형성되는 배기가스 쿨러(2).
  13. 제12항에 있어서,
    상기 n은 1 이상으로 형성되는 배기가스 쿨러(2).
  14. 제12항에 있어서,
    상기 n은 상기 제2 관부(212)의 등분된 길이(ℓ) 및 상기 지지수단의 개수가 사전에 결정된 범위 내에 포함되도록 형성되는 배기가스 쿨러(2).
  15. 제14항에 있어서,
    상기 열교환관(21)은 엔진(1)에 장착되고,
    상기 n은 상기 제2 관부(212)의 등분된 길이(ℓ)가 상기 엔진(1)의 실린더 보어 지름보다 작게 형성되는 배기가스 쿨러(2).
  16. 제15항에 있어서,
    상기 n은 상기 제2 관부(212)의 등분된 길이(ℓ)가 상기 실린더 보어 지름의 0.5배보다 크고, 상기 실린더 보어 지름의 0.9배보다 작게 형성되는 배기가스 쿨러(2).
  17. 제1항에 있어서,
    상기 열교환관(21)과 상기 플레이트(22)가 외관을 형성하고, 상기 엔진(1) 내부의 냉각수 유로에 삽입되는 것을 특징으로 하는 배기가스 쿨러(2).
  18. 제1항에 있어서,
    상기 엔진(1)으로부터 토출되는 냉각수가 유입되는 냉각수 유입구(231), 상기 냉각수 유입구(231)로 유입된 냉각수를 수용하는 냉각수 수용공간(S) 및 상기 냉각수 수용공간(S)으로부터 상기 엔진(1)의 내부로 냉각수를 복귀시키는 냉각수 유출구(232)를 갖는 하우징(23);을 더 포함하고,
    상기 하우징(23)은 상기 엔진(1)의 외부에 구비되고,
    상기 열교환관(21)과 상기 플레이트(22)는 상기 하우징(23)의 냉각수 수용공간(S)에 구비되는 것을 특징으로 하는 배기가스 쿨러(2).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20210103160A (ko) * 2020-02-13 2021-08-23 주식회사 코렌스 예냉각 구간의 내구성이 개선된 이지알쿨러용 가스튜브

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