KR20190070540A - 수냉식 이지알 쿨러 - Google Patents

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Abstract

수냉식 이지알 쿨러가 개시된다.
본 발명의 실시예에 따라서 배기측에서 흡기측으로 재순환되는 이지알 가스를 냉각하는 수냉식 이지알 쿨러는 하우징 안에 설정된 간격을 두고 배열되는 튜브, 상기 튜브 안쪽으로 삽입되는 핀, 상기 튜브의 단부가 삽입되고, 상기 하우징의 둘레를 따라서 접합되는 컵 플레이트, 및 컵 플레이트의 둘레를 따라서 접합되고, 이지알 가스가 들어가는 유입 통로와 이지알 가스가 배출되는 배출 통로를 나누는 플랜지 바가 일체로 형성되는 플랜지를 포함하고, 상기 플랜지 바에는 상기 튜브 안쪽으로 삽입되는 삽입 돌기가 일체로 돌출되어 형성될 수 있다.

Description

수냉식 이지알 쿨러{WATER-COOLED EGR COOLER}
본 발명은 배기라인에서 흡기라인으로 재순환되는 배기가스를 냉각수에 의해서 냉각시켜 엔진에서 배출되는 배기가스의 유해물질을 저감시키는 수냉식 이지알 쿨러에 관한 것이다.
최근 들어, 지구 온난화 등 환경문제가 거론되고 있고, 배기가스에 대한 규제가 강화되고 있는데, 특히 자동차 배기가스의 배출량에 대한 기준이 점차 강화되어 적용되고 있다.
구체적으로, EURO-6 기준으로 승용차용 디젤 엔진의 경우 NOx 의 발생량을 저감시켜야 하는데, 이에 대응하여, 자동차 관련 업체들은 배기가스 재순환 장치(EGR device), 질소 트랩(LNT: lean NOx trap) 장치, 및 선택적 촉매 환원(SCR: Selective catalyst reduction) 장치 등의 신기술을 적용하고 있다.
상기 배기가스 재순환 장치는 촉매 전단의 배기가스를 재순환시키는 고압 배기가스 재순환(High Pressure Exhaust Gas Recirculation, HP-EGR) 장치 및 촉매 후단의 배기가스를 재순환시키는 저압 배기가스 재순환(Low Pressure Exhaust Gas Recirculation, LP-EGR)를 포함할 수 있다.
이 때, 재순환 배기가스를 냉각시키기 위해서 배기가스 재순환 라인에는 이지알 쿨러(EGR cooler)가 배치되며, 이러한 이지알 쿨러는 고온상태와 응축수에 대한 부식 저항성이 높은 스테인레스 재질로 만들어질 수 있다.
그런데, 스테인레스 재질로 만들어진 이지알 쿨러는 무겁고, 열전달 효율이 낮고, 성형성이 좋지 않으며, 전체적인 부품 가격도 비싸다. 따라서, 열전달효율이 높고, 성형성이 좋으며, 부품 가격도 상대적으로 저렴한 알루미늄 재질의 이지알 쿨러에 대한 연구가 진행되고 있다.
이러한, 알루미늄 재질의 이지알 쿨러는 핀과 튜브로 구성되는데, 이러한 핀과 튜브는 순알루미늄계(A1xxx)인 A1100 및 알루미늄-망간계(A3xxx)인 A3003이 사용될 수 있다.
한편, 재순환 배기가스의 온도가 약 섭씨 550도에 이르고, 응축수 성분으로써 CI-, SO42-, NO3-등과 같은 부식성 이온이 존재하여, 알루미늄 계열의 핀 또는 튜브가 고온환경 및 부식환경에 손상될 수 있으며, 이에 고강도이면서 고 내식성의 알루미늄 판재에 대한 연구가 진행되고 있다.
특히, 한쪽 면에 이지알 가스가 공급되고 배출되는 공급통로와 배출 통로가 각각 형성된 U-타입 이지알 쿨러의 구조에서, 공급통로에서 배출 통로로 이지알 가스가 누출되어 이지알 가스의 냉각효율이 감소할 수 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
대한민국 특허공개번호 10-2014-0000406
본 발명의 목적은 이지알 가스가 공급통로에서 배출 통로로 누출되는 것을 줄이거나 제거함으로써 전체적인 이지알 가스의 냉각효율을 향상시킬 수 있으며, 핀과 플랜지 바의 결합구조를 개선하여 내구성과 결합구조를 개선할 수 있는 수냉식 이지알 쿨러를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따라서 배기측에서 흡기측으로 재순환되는 이지알 가스를 냉각하는 수냉식 이지알 쿨러는 하우징 안에 설정된 간격을 두고 배열되는 튜브, 상기 튜브 안쪽으로 삽입되는 핀, 상기 튜브의 단부가 삽입되고, 상기 하우징의 둘레를 따라서 접합되는 컵 플레이트, 및 컵 플레이트의 둘레를 따라서 접합되고, 이지알 가스가 들어가는 유입 통로와 이지알 가스가 배출되는 배출 통로를 나누는 플랜지 바가 일체로 형성되는 플랜지를 포함하고, 상기 플랜지 바에는 상기 튜브 안쪽으로 삽입되는 삽입 돌기가 일체로 돌출되어 형성될 수 있다.
상기 핀은 상기 튜브의 내측 일면에 밀착되는 제1 부분, 상기 튜브의 내측 타면에서 상기 제1 부분과 엇갈리게 배치되는 제2 부분, 및 상기 제1 부분의 단부와 상기 제3 부분의 단부를 연결하는 제3 부분을 포함할 수 있다.
상기 삽입 돌기의 일면은 상기 제1 부분에 밀착되고, 타면은 상기 튜브의 내측 타면에 밀착될 수 있다.
상기 삽입 돌기의 측면은 상기 제3 부분에 밀착될 수 있다.
상기 튜브 사이에 배치되어 이들 사이에 일정한 간격을 유지하는 서포터를 더 포함할 수 있다.
상기 핀은 지그재그 형태로 절곡된 상태로 상기 튜브 안쪽으로 삽입될 수 있다.
상기 하우징으로 각각 연결되어 냉각수가 공급되는 공급 파이프와 냉각수가 배출되는 배출 파이프를 포함할 수 있다.
상기 삽입 돌기는 상기 핀의 위치를 설정하도록 상기 플랜지 바에 일체로 형성될 수 있다.
상기 핀, 상기 튜브, 또는 상기 하우징은 알루미늄 합금으로 만들어질 수 있다.
본 발명에 따라서, 플랜지 바에 형성된 삽입 돌기는 튜브에 삽입된 핀의 안쪽으로 삽입되어, 플랜지 바와 핀 사이의 갭통로를 제거 또는 줄임으로써 전체적인 이지알 가스의 냉각효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 플랜지 바에 형성된 삽입 돌기가 핀의 이동을 제한하여 상기 핀의 위치를 일정하게 배치할 수 있어 결합구조를 개선하고 내구성을 동시에 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수냉식 이지알 쿨러의 일부 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수냉식 이지알 쿨러의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수냉식 이지알 쿨러에서 삽입 돌기, 핀, 및 튜브의 결합구조를 보여주는 정면도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 또한, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다. 하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 배기가스 재순환 장치는 EGR장치, 이지알장치, 또는 EGR로 기재될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수냉식 이지알 쿨러의 일부 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 수냉식 이지알 쿨러는 하우징(110), U-캡(122), 브라켓(115), 공급 파이프(100), 배출 파이프(105), 서포터(300), 튜브(125), 핀(120), 컵 플레이트(200), 튜브 삽입홀(205), 플랜지(135), 플랜지 바(130), 삽입 돌기(215), 유압통로(210a), 및 배출 통로(210b)를 포함한다.
상기 하우징(110) 안쪽에 튜브(125)가 설정된 간격을 두고 배열되고, 상기 튜브(125) 사이에는 상기 서포터(300)가 배치되어 상기 튜브(125)들 사이에 간격을 일정하게 유지할 수 있다. 여기서, 상기 튜브(125) 안쪽으로는 냉각될 이지알 가스가 지나고, 상기 튜브(125) 외측으로는 냉각수가 흐른다.
상기 하우징(110)의 상면에는 냉각수가 들어가는 공급 파이프(100)와 냉각수가 배출되는 배출 파이프(105)가 각각 연결되며, 상기 하우징(110)의 하부면에는 장착용 브라켓(115)이 접합된다.
상기 하우징(110)의 일면에는 컵 플레이트(200)가 체결되는데, 상기 컵 플레이트(200)에는 상기 튜브(125)의 단부가 삽입되어 접합되는 튜브 삽입홀(205)이 설정된 간격을 두고 형성된다. 여기서, 상기 하우징(110)의 타면에는 U자 형태의 상기 U-캡(122)이 접합된다.
상기 플랜지(135)의 둘레는 상기 컵 플레이트(200)의 둘레에 접합되고, 상기 플랜지(135)에는 플랜지 바(130)가 일체로 형성된다. 여기서, 상기 플랜지 바(130)는 이지알 가스가 흘러들어가는 유압통로(210a)와 이지알 가스가 배출되는 배출 통로(210b)를 구분한다.
상기 플랜지 바(130)의 안쪽 면에는 삽입 돌기(215)가 일체로 돌출되어 형성되고, 상기 삽입 돌기(215)는 상기 튜브(125) 안쪽으로 삽입되는 구조를 가지며, 상기 삽입 돌기(215)는 상기 핀(120)의 위치를 설정할 수 있다. 여기서, 상기 튜브 안으로 상기 핀이 삽입되는데, 상기 핀이 삽입된 상태에서, 상기 삽입돌기가 상기 핀이 상기 튜브 안쪽에서 좌우로 움직이는 것을 방지하며, 이 상태에서 브레이징이 되므로, 상기 튜브 안에서 상기 핀의 위치를 일정하게 유지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수냉식 이지알 쿨러의 결합상태를 보여주는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 하우징(110) 내부에는 납작한 파이프 구조의 상기 튜브(125)가 상부에서 하부로 배열되고, 상기 튜브(125)들 사이에 상기 서포터(300)가 개재된다. 아울러, 상기 튜브(125) 안쪽으로 상기 핀(120)이 삽입된다.
상기 플랜지(135)에는 상기 플랜지 바(130)가 일체로 형성되고, 상기 플랜지 바(130)의 안쪽 면에는 상부에서 하부로 설정된 간격을 두고 삽입 돌기(215)가 형성된다.
상기 삽입 돌기(215)는 상기 컵 플레이트(200)에 체결된 상기 튜브(125)의 안쪽으로 삽입되고, 일측은 상기 튜브(125)에 접하는 구조를 갖는다.
도 3을 참조하여, 상기 삽입 돌기, 상기 핀, 및 상기 튜브 사이의 결합구조에 대해서 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수냉식 이지알 쿨러에서 삽입 돌기, 핀, 및 튜브의 결합구조를 보여주는 정면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 하우징(110) 안쪽에 상기 튜브(125)가 하부에서 상부 쪽으로 설정된 간격을 두고 배열되고, 상기 튜브(125)들 사이에 상기 서포터(300)가 개재된다. 아울러, 상기 서포터(300)는 상기 튜브(125)와 상기 하우징(110) 사이에도 배치되어 이들 사이에 간격을 유지할 수 있다.
상기 서포터(300)는 지그재그 형태를 가질 수 있으며, 일면에서 타면으로 냉각수가 통하는 통로가 형성될 수 있으며, 이에 대해서는 본 발명에서 상세한 설명을 생략한다.
상기 튜브(125) 안쪽으로 삽입되는 핀(120)은 지그재그 형태를 가지며, 일측은 상기 튜브(125)의 내측 일면에 접합되고, 타측은 상기 튜브(125)의 내측 타면에 접합된다.
좀 더 상세하게 설명하면, 상기 핀(120)은 제1 부분(120a), 제2 부분(120b), 및 제3 부분(120c)를 포함하며, 상기 핀(120)은 하나의 판재를 일체로 절곡하여 상기 제1, 제2, 제3 부분(120a, 120b, 120c)를 형성할 수 있다.
상기 제1 부분(120a)는 상기 튜브(125)의 내측 하면에 접합되고, 상기 제2 부분(120b)는 상기 튜브(125)의 내측 상면에 접합되며, 상기 제3 부분(120c)는 상기 제2 부분(120b)와 상기 제1 부분(120a)의 단부를 일체로 연결한다.
상기 제1 부분(120a)는 상기 튜브(125)의 폭 방향으로 설정된 간격을 두고 배열되고, 상기 제2 부분(120b)는 상기 제1 부분(120a)와 엇갈리게 상기 튜브(125)의 폭 방향으로 설정된 간격을 두고 배열된다.
그리고, 상기 제3 부분(120c)가 상기 제2, 3부분(120b, 120c)를 연결하여 지그재그 형태의 상기 핀(120)을 구성한다.
상기 삽입 돌기(215)의 하면의 일부는 상기 제1 부분(120a)에 접합되고, 상기 삽입 돌기(215)의 상면의 일부는 상기 튜브(125)의 내측 일면에 접합되며, 상기 삽입 돌기(215)의 측면 일부는 상기 제3 부분(120c)의 측면에 접합될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 플랜지 바(130)에 형성된 삽입 돌기(215)가 이지알 가스(EGR gas)가 유압통로(210a)에서 배출 통로(210b)로 새는 것을 방지하여 전체적인 냉각효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 플랜지 바(130)에 형성된 삽입 돌기(215)가 튜브(125) 안쪽에 배치되는 핀(120)의 위치를 안정적으로 유지하여 조립 안정성을 향상시키고, 강건성과 내구성도 향상시킬 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100: 공급 파이프 105: 배출 파이프
110: 하우징 115: 브라켓
120: U-캡 120: 핀
120a: 제1 부분 120b: 제2 부분
120c: 제3 부분 125: 튜브
135: 플랜지 130: 플랜지 바
215: 삽입 돌기 210a: 유입 통로
210b: 배출 통로 200: 컵 플레이트
205: 튜브 삽입홀 300: 서포터

Claims (9)

  1. 배기측에서 흡기측으로 재순환되는 이지알 가스를 냉각하는 수냉식 이지알 쿨러에 있어서,
    하우징 안에 설정된 간격을 두고 배열되는 튜브;
    상기 튜브 안쪽으로 삽입되는 핀;
    상기 튜브의 단부가 삽입되고, 상기 하우징의 둘레를 따라서 접합되는 컵 플레이트; 및
    컵 플레이트의 둘레를 따라서 접합되고, 이지알 가스가 들어가는 유입 통로와 이지알 가스가 배출되는 배출 통로를 나누는 플랜지 바가 일체로 형성되는 플랜지
    를 포함하고,
    상기 플랜지 바에는 상기 튜브 안쪽으로 삽입되는 삽입 돌기가 돌출되어 형성된 수냉식 이지알 쿨러.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 삽입 돌기는 상기 핀의 일측과 접촉하는 것을 특징으로 하는 수냉식 이지알 쿨러.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 핀은
    상기 튜브의 내측 일면에 밀착되는 제1 부분;
    상기 튜브의 내측 타면에서 상기 제1 부분과 엇갈리게 배치되는 제2 부분; 및
    상기 제1 부분의 단부와 상기 제3 부분의 단부를 연결하는 제3 부분 를 포함하는 수냉식 이지알 쿨러.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 삽입 돌기의 일면은 상기 제1 부분에 밀착되고, 타면은 상기 튜브의 내측 타면에 밀착되는 수냉식 이지알 쿨러.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 삽입 돌기의 측면은 상기 제3 부분에 밀착되는 수냉식 이지알 쿨러.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 튜브 사이에 배치되어 이들 사이에 일정한 간격을 유지하는 서포터를 더 포함하는 수냉식 이지알 쿨러.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 핀은 지그재그 형태로 절곡된 상태로 상기 튜브 안쪽으로 삽입되는 수냉식 이지알 쿨러.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 하우징으로 각각 연결되어 냉각수가 공급되는 공급 파이프와 냉각수가 배출되는 배출 파이프를 포함하는 수냉식 이지알 쿨러.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 핀, 상기 튜브, 또는 상기 하우징은 알루미늄 합금으로 만들어진 수냉식 이지알 쿨러.
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