KR20210001022A - 인터쿨러 드레인장치 - Google Patents

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KR20210001022A
KR20210001022A KR1020190076420A KR20190076420A KR20210001022A KR 20210001022 A KR20210001022 A KR 20210001022A KR 1020190076420 A KR1020190076420 A KR 1020190076420A KR 20190076420 A KR20190076420 A KR 20190076420A KR 20210001022 A KR20210001022 A KR 20210001022A
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valve
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KR1020190076420A
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정성빈
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현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 어퍼 헤더, 로어 헤더, 상기 어퍼 헤더 및 상기 로어 헤더를 연결하는 복수의 튜브를 가진 인터쿨러로부터 응축수를 드레인하는 응축수 드레인장치로서, 상기 인터쿨러의 로어 헤더에 수집된 응축수가 드레인됨을 허용하도록 구성된 드레인통로; 및 상기 드레인통로를 개폐하는 밸브;를 포함할 수 있다. 상기 밸브는 응축수의 비중 보다 작은 비중을 가지며, 상기 응축수가 상기 로어 헤더 내에 설정된 수위로 수집되면 상기 밸브가 부력에 의해 상승함으로써 상기 드레인통로를 개방하도록 구성될 수 있다.

Description

인터쿨러 드레인장치{INTERCOOLER DRAINING SYSTEM}
본 발명은 인터쿨러 드레인장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인터쿨러로부터 응축수를 드레인하는 인터쿨러 드레인장치에 관한 것이다.
자동차의 엔진은 외부로부터 유입된 공기를 연료와 적절한 비율로 혼합하여 연소시켜 동력을 발생시킨다. 엔진의 구동으로 동력을 발생시키는 과정에서 연소를 위해 외부의 공기를 충분히 공급하여야만 원하는 출력과 연소 효율을 얻을 수 있다. 엔진의 동력 발생을 위한 연소 후에는 배기가스가 발생되며 이러한 배기가스는 외부로 배출된다.
엔진의 구동으로 동력을 발생시키는 과정에서 연소를 위해 외부의 공기를 충분히 공급하여야만 원하는 출력과 연소 효율을 얻을 수 있다. 이를 위해, 엔진의 연소 효율을 높이기 위해 연소용 공기를 과급하는 장치로서 터보차저 (turbocharger)가 사용되고 있다.
일반적으로 터보차저는 엔진으로부터 배출된 배기가스에 의해 구동하는 터빈 및 터빈에 공통축(common shaft)로 연결된 압축기를 포함하고, 압축기가 공기를 압축함으로써 압축공기가 엔진의 실린더로 공급되고 엔진의 출력 및 효율 등이 증가한다. 터보차저는 대부분의 디젤 엔진에 적용되고 있으며, 최근에는 가솔린 엔진에도 적용되고 있다.
터보차저의 컴프레서를 통해 압축된 공기는 온도가 높아져 팽창하기 때문에, 공기 중에 산소 밀도가 떨어지고, 이로 인해 엔진의 실린더로 유입되는 충진 효율이 낮아진다. 인터쿨러(intercooler or charge air cooler)는 터보차저의 컴프레서를 통해 압축된 고온의 공기를 냉각함으로써 공기의 밀도를 높이도록 구성될 수 있고, 이에 엔진의 실린더로 유입되는 공기의 흡입 효율이 높아지므로 엔진의 연소효율이 향상되고, 연비가 개선되며, 이산화탄소의 배출이 감소된다.
터보차저의 컴프레서에 의해 압축된 고온의 공기가 인터쿨러에서 열교환되어 온도가 낮아질때, 공기에 포함된 수증기가 응결되면서 응축수가 발생한다. 이때, 발생된 응축수는 인터쿨러의 하부에 고이게 되고, 겨울철 외기온이 0℃인터쿨러의 하부에 고인 응축수가 얼게 되며, 이로 인해 공기유로가 부분적이거나 전체적으로 막힘으로써 공기의 흡입이 불가능하여 엔진의 시동이 불가능한 상태가 초래될 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 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출된 것으로, 인터쿨러 내에서 발생된 응축수를 즉각적으로 드레인하는 인터쿨러 드레인장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 어퍼 헤더, 로어 헤더, 상기 어퍼 헤더 및 상기 로어 헤더를 연결하는 복수의 튜브를 가진 인터쿨러로부터 응축수를 드레인하는 응축수 드레인장치로서, 상기 인터쿨러의 로어 헤더에 수집된 응축수가 드레인됨을 허용하도록 구성된 드레인통로; 및 상기 드레인통로를 개폐하는 밸브;를 포함할 수 있다. 상기 밸브는 응축수의 비중 보다 작은 비중을 가지며, 상기 응축수가 상기 로어 헤더 내에 설정된 수위로 수집되면 상기 밸브가 부력에 의해 상승함으로써 상기 드레인통로를 개방하도록 구성될 수 있다.
상기 드레인통로는 상기 로어 헤더의 로어 캐비티와 직접적으로 소통하는 제1통로와, 상기 제1통로의 아래에 연결된 제2통로와, 상기 제1통로 및 상기 제2통로 사이에 배치된 밸브시트를 포함할 수 있다. 상기 제1통로의 직경이 상기 제2통로의 직경 보다 크다.
상기 로어 헤더는 로어 캐비티 및 상기 로어 캐비티와 소통하는 로어측 공기통로를 가지며, 상기 로어측 공기통로의 하단이 상기 로어 캐비티의 하단 보다 높게 위치할 수 있다.
상기 제1통로는 상기 로어 캐비티의 아래에 위치하며, 상기 설정된 수위가 상기 로어측 공기통로의 하단 보다 낮게 위치하도록 상기 밸브의 비중이 설정될 수 있다.
로어 마우트가 상기 로어 헤더의 저면으로부터 하향으로 돌출하고, 상기 드레인통로는 상기 로어 마운트 내에 제공될 수 있다.
상기 볼의 비중은 오일의 비중 보다 크다.
상기 제2통로의 상단에 결합되는 배수캡을 더 포함하고, 상기 배수캡이 상기 밸브의 위에 위치할 수 있다.
상기 드레인통로는 응축수 회수라인을 통해 워터인젝션시스템의 워터탱크에 연결될 수 있다.
상기 드레인통로 및 상기 워터탱크 사이에 배치되는 오일분리기를 더 포함할 수 있다.
상기 오일분리기는 격벽에 의해 구획된 분리공간 및 오일 수집공간을 가진 하우징과, 응축수로부터 오일을 분리하도록 상기 하우징의 분리공간에서 수직으로 적층된 복수의 골판을 포함할 수 있다.
상기 복수의 골판은 오일과 응축수 사이의 비중 차이에 의해 응축수로부터 오일을 분리하도록 구성될 수 있다.
상기 적층된 복수의 골판 중에서 최상측에 위치한 골판이 상기 격벽의 상단 보다 높게 위치할 수 있다.
각 골판은 복수의 산부분과 복수의 골부분을 가지고, 각 산부분은 관통홀을 가질 수 있다.
본 발명에 의하면, 드레인통로가 로어 헤더의 로어 캐비티의 아래에 연결되고, 밸브 및 응축수의 비중 차이에 의해 밸브가 드레인통로를 개폐할 수 있으므로 응축수 드레인구조가 매우 단순화될 수 있으므로 그 제조비용이 대폭 절감될 수 있다. 또한, 응축수가 설정된 수위 이상으로 수집되면 밸브가 드레인통로를 즉각적으로 개방할 수 있으므로 시동스위치의 키오프(turn off) 및 키온(turn on) 등에 상관없이 상시적으로 응축수를 배출할 수 있고, 이를 통해 응축수 빙결에 따른 시동 불능의 문제를 극복할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인터쿨러를 도시한 도면이다.
도 2는 인터쿨러의 로어 헤더를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 로어 헤더를 절취한 절취 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인터쿨러 드레인장치를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인터쿨러 드레인장치의 드레인통로 및 로어 헤더의 로어 캐비티에 응축수가 수집된 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인터쿨러 드레인장치의 밸브가 부력에 의해 상승함으로써 드레인통로가 개방된 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 인터쿨러 드레인장치의 드레인통로 및 로어 헤더의 로어 캐비티에 응축수 및 오일이 수집된 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 인터쿨러 드레인장치의 드레인통로가 응축수 회수라인을 통해 워터인젝터시스템의 워터탱크에 연결된 구조를 도시한 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 오일분리기를 구체적으로 도시한 사시도이다.
도 10은 도 9의 A-A선을 따라 도시한 단면도이다.
도 11은 도 9의 B-B선을 따라 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
인터쿨러(10)는 컴프레서의 하류와 흡기 매니폴드 사이의 흡기라인 상에 설치되고, 터보차저의 컴프레서에 의해 압축된 고온의 공기를 냉각시켜 실린더로 공급되는 공기의 충진 효율을 높이도록 구성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 차량용 인터쿨러(10)는 어퍼 헤더(11)와, 로어 헤더(12)와, 어퍼 헤더(11) 및 로어 헤더(12)를 연결하는 복수의 튜브(13)를 포함할 수 있다.
어퍼 헤더(11)는 어퍼측 흡기관(17)을 통해 터보차저의 컴프레서에 의해 압축된 공기(compressed air)를 수용하도록 구성될 수 있다. 어퍼 헤더(11)는 어퍼 마운트(15)를 가질 수 있다.
로어 헤더(12)는 로어측 흡기관(18)을 통해 엔진의 실린더 측으로 압축된 공기를 배출하도록 구성될 수 있다. 도 1을 참조하면, 로어 헤더(12)는 어퍼 헤더(11)의 아래에 이격되게 배치될 수 있다. 로어 헤더(12)는 로어 마운트(16)를 가질 수 있다.
복수의 튜브(13)는 어퍼 헤더(11) 및 로어 헤더(12) 사이를 연결하도록 연장될 수 있고, 복수의 튜브(13)는 서로 간에 평행하게 배열될 수 있다. 압축된 공기가 흐르는 내부통로(미도시)가 각 튜브(13)의 내부에 형성될 수 으며, 인접한 튜브(13)들은 주행풍 또는 냉각팬 등에 의해 생성된 냉각공기가 통과하는 냉각통로를 형성하도록 이격될 수 있다. 각 튜브(13)는 압축된 공기가 유입되는 입구단(13a) 및 압축된 공기가 유출되는 출구단(13b)을 가질 수 있고, 각 튜브(13)의 입구단(13a)이 어퍼 헤더(11)와 소통하도록 결합될 수 있으며, 각 튜브(13)의 출구단(13b)이 로어 헤더(12)와 소통하도록 결합될 수 있다. 냉각핀(미도시)이 각 튜브(13)의 내부통로 및/또는 냉각통로 상에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 인터쿨러 드레인장치(20)는 로어 헤더(12)의 로어 헤더(12) 내에 수집된 응축수가 드레인됨을 허용하는 드레인통로(30)와, 드레인통로(30)를 개폐하는 밸브(34)를 포함할 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 로어 헤더(12)는 로어 캐비티(14)를 가질 수 있다. 이에, 로어 캐비티(14)는 냉각공기에 의해 냉각된 압축 공기(compressed air cooled by cooling air)를 수용하도록 구성된다. 로어 헤더(12)는 로어측 흡기관(18)이 밀봉적으로 결합되는 니플(19)을 가질 수 있고, 니플(19)은 로어 캐티비(14)와 소통하는 로어측 공기통로(19a)를 가질 수 있고, 로어측 흡기관(18)이 니플(19)에 직접적으로 결합될 수 있다. 로어 캐비티(14)에 수용된 압축 공기가 로어측 공기통로(19a)를 통해 로어측 흡기관(18)으로 배출될 수 있다.
실시예에 따르면, 로어측 공기통로(19a)의 하단은 로어 헤더(12)의 바닥 보다 일정 높이(t)만큼 높게 위치할 수 있다. 이를 통해 응축수 또는 빙결된 응축수 등이 로어측 공기통로(19a) 측으로 유입됨을 최소화할 수 있다.
로어 마운트(16)가 로어 헤더(12)의 하단으로부터 하향으로 돌출하도록 구성될 수 있고, 로어 마운트(16)는 차체의 프레임, 기타 부품 등에 장착될 수 있다.
드레인통로(30)는 로어 헤더(12)의 로어 캐비티(14)의 아래에 연결될 수 있고, 특히 드레인통로(30)는 로어 마운트(16)의 내부에 형성될 수 있다. 드레인통로(30)는 로어 캐비티(14)와 직접적으로 소통하는 제1통로(31)와, 제1통로(31)의 아래에 연결된 제2통로(32)와, 제1통로(31) 및 제2통로(32) 사이에 배치된 밸브 시트(33, valve seat)를 포함할 수 있다. 제1통로(31)는 로어 캐비티(14)의 아래에 연결될 수 있으며, 제1통로(31)는 제1직경(d1)을 가질 수 있고, 제2통로(32)는 제2직경(d2)을 가질 수 있으며, 상기 제1직경(d1)이 제2직경(d2) 보다 크다. 밸브 시트(33)는 밸브(34)와 기밀하게 밀착될 수 있도록 곡률진 테이퍼 형상을 가질 수 있다.
밸브(34, valve)는 구형상으로 이루어질 수 있고, 응축수가 설정된 수위(h) 이상으로 수집되지 않으면 밸브(34)는 드레인통로(30)의 밸브 시트(33)에 안착될 수 있다. 밸브(34)의 직경은 제1통로(1)의 제1직경(d1) 보다 작고 제2통로(32)의 제2직경(d2) 보다 크다.
밸브(34)는 응축수(W)의 비중(Swater) 보다 작은 비중(Sball)을 가질 수 있다(Sball< Swater). 이에 응축수(W)가 로어 헤더(12)의 로어 캐비티(14) 및 제1통로(31) 상에서 설정된 수위(h) 이상으로 수집되면(도 5 참조), 밸브(34)는 밸브(34) 및 응축수(W)의 비중 차이에 의한 부력을 통해 밸브 시트(33)로부터 상승함으로써 밸브(34)가 밸브 시트(33)로부터 멀어질 수 있다(도 6 참조). 이에 제2통로(32)가 개방됨으로서 제1통로(31)에 수집된 응축수가 드레인될 수 있다. 여기서, 설정된 수위(h)는 밸브(34)가 부력에 의해 밸브 시트(33)로부터 상승하는 수위이고, 설정된 수위(h)는 밸브(34)의 비중(Sball)에 의존한다. 특히, 설정된 수위(h)가 로어측 공기통로(19a)의 하단 보다 낮아지도록 밸브(34)의 비중(Sball)에 결정된다.
이와 같이, 본 발명은 드레인통로(30)가 로어 헤더(12)의 로어 캐비티(14)의 아래에 연결되고, 밸브(34) 및 응축수의 비중 차이에 의해 밸브(34)가 드레인통로(30)를 개폐할 수 있으므로 응축수 드레인구조가 매우 단순화될 수 있으므로 그 제조비용이 대폭 절감될 수 있다. 또한, 응축수가 설정된 수위(h) 이상으로 수집되면 밸브(34)가 드레인통로(30)를 즉각적으로 개방할 수 있으므로 시동스위치의 키오프 및 키온 등에 상관없이 상시적으로 응축수를 배출할 수 있고, 이를 통해 응축수 빙결에 따른 시동 불능의 문제를 극복할 수 있다.
특히, 밸브(34)는 응축수의 비중(Swater) 보다 작고 엔진 오일 등과 같은 오일 성분의 비중(Soil) 보다 큰 비중(Sball)을 가질 수 있다(Soil< Sball< Swater). 이에, 로어 헤더(12)의 로어 캐비티(14) 및 제1통로(31) 상에 엔진 오일 등과 같은 오일 성분이 수집되더라도 밸브(34)의 비중(Sball)이 오일(Soil)의 비중(Soil) 보다 크므로 밸브(34)가 밸브 시트(33)로부터 상승하지 않으므로 오일 성분이 드레인되지 않는다. 도 7을 참조하면, 응축수(W) 및 오일(O)이 혼합된 경우에 응축수(W)의 비중(Swater)이 오일(O)의 비중(Soil) 보다 크므로 오일(O)이 응축수(W) 위에 적층되고, 응축수(W)가 설정된 수위(h) 이상으로 수집되면 밸브(34)의 비중(Sball)이 응축수(W)의 비중(Swater) 보다 작으므로 밸브(34)가 밸브 시트(33)로부터 상승할 수 있고, 이에 밸브(34)가 제2통로(32)를 개방함에 따라 응축수(W)가 드레인된다. 응축수가 드레인된 이후에 오일(O)이 밸브(34)와 접촉하면 밸브(34)는 자중에 의해 하강하여 밸브 시트(33)에 안착됨으로써 제2통로(32)가 폐쇄된다. 이에, 오일(O)이 드레인통로(30)를 통해 배출됨이 방지될 수 있고, 이를 통해 오일의 배출로 인한 오염을 최소화할 수 있다.
한편, 밸브(34)가 밸브 시트(33)로부터 부력에 의해 상승하지 않을 정도로 응축수가 제1통로(31) 상에서 상대적으로 낮은 수위로 수집된 상태(즉, 응축수가 설정된 수위(h)보다 낮은 수위로 수집된 상태)에서, 외기온이 0℃이하이고 차량의 시동스위치가 키오프(turned off)됨에 따라 응축수가 제1통로(31) 상에서 빙결될 수 있다. 하지만, 로어측 공기통로(19a)의 하단이 로어 헤더(12)의 바닥 보다 높게 위치함에 따라 빙결된 응축수는 로어측 공기통로(19a)를 막지 않으므로 압축 공기가 로어측 공기통로(19a)를 통해 배출됨을 방해하지 않는다. 또한, 차량의 시동스위치가 키온(turned on)됨에 따라 터보차저에 의해 압축된 공기는 그 온도가 최대 100℃까지 상승할 수 있으므로 제1통로(31) 상에 빙결된 응축수는 용이하게 해동될 수 있다.
배수캡(35)이 제1통로(31)의 상단에 장착될 수 있고, 배수캡(35)은 복수의 드레인홀(35a)을 가질 수 있다. 배수캡(35)은 밸브(34) 위에 위치할 수 있고, 밸브(34)가 밸브시트(33)에 안착된 이후에 배수캡(35)을 조립함으로써 밸브(34)는 배수캡(35)에 의해 제1통로(31)로부터 로어 캐비티(14) 측으로 이탈됨이 방지될 수 있다.
일 실시예에 다르면, 배수캡(35)은 제1통로(31)의 상단에 억지끼움결합될 수 있다. 예컨대, 배수캡(35)의 외경이 제1통로(31)의 직경(d1) 보다 미세하게 클 수 있다.
드레인통로(30)가 로어 헤더(12)의 로어 마운트(16) 내에 제공됨에 따라 드레인구조를 단순화할 수 있고, 이를 통해 제조비용을 절감할 수 있다.
응축수가 드레인통로(30)로부터 드레인될 때, 오일이 응축수에 함유될 경우에는 환경법규를 위반할 수 있다. 이에, 오일분리기, 필터 등이 드레인통로(30)의 내부에 장착될 수 있고, 이를 통해 응축수로부터 오일이 분리되거나 여과될 수 있다.
도 8을 참조하면, 오일이 드레인통로(30)로부터 배출됨을 방지하기 위한 대안적인 실시예로서, 드레인통로(30)로부터 드레인되는 응축수를 다른 시스템의 워터탱크로 회수하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 드레인통로(30)는 도 8에 도시된 바와 같이 회수라인(38)을 통해 워터인젝션시스템(40)의 워터탱크(41)에 연결될 수 있다. 일 예에 따르면, 워터인젝션시스템(40)은 물이 저장된 워터탱크(41)와, 워터탱크로부터 공급된 물을 엔진(1)의 흡기계(2) 또는 실린더 내로 분사하는 워터인젝터(42)와, 워터탱크에 저장된 물을 워터인젝터(42)로 펌핑하는 워터펌프(43)와, 워터펌프(43) 및 워터인젝터(42) 사이에 배치된 솔레노이드밸브(44)를 포함할 수 있다.
인터쿨러 드레인장치(20)의 드레인통로(30)로부터 드레인되는 응축수가 회수라인(38)을 통해 워터탱크(41)로 흘러들어갈 수 있고, 이에 응축수가 워터인젝션시스템(40)에 재활용될 수 있다. 엔진 오일 등과 같이 오일 성분이 응축수에 포함되더라도 워터인젝터(42)를 통해 엔진(1)의 흡기계(2) 또는 실린더 내로 분사될 수 있으므로 환경규제에 위배되지 않을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 워터인젝션시스템(40)의 워터탱크(41)는 드레인통로(30)보다 낮게 위치함으로써 드레인통로(30)로부터 드레인되는 응축수가 수두차에 의해 펌프없이 자연스럽게 워터탱크(41)로 흘러들어갈 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 오일분리기(50)가 응축수 회수라인(38) 상에서 드레인통로(30) 및 워터탱크(41) 사이에 장착될 수 있고, 오일분리기(50)는 드레인통로(30)로부터 드레인되는 응축수로부터 오일을 분리하도록 구성될 수 있다. 이에 드레인통로(30)로부터 오일이 워터탱크(41)로 흘러들어감을 최소화할 수 있다.
오일분리기(50)는 원심분리기, 필터를 가진 원웨이밸브 등과 같이 다양한 구조의 오일분리기가 이용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 오일분리기(50)는 Egg Plate Separator, Coalescing Plate Separator, Corrugated Plate Separator 등과 같이 비중 차이(부력)에 의해 오일을 분리하는 오일분리기일 수 있고, 이를 통해 오일분리기(50)의 사이즈 내지 부피 등을 최소화할 수 있다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 오일분리기(50)는 격벽(54)에 의해 구획된 분리공간(52) 및 오일 수집공간(53)을 가진 하우징(51)과, 응축수로부터 오일을 분리하도록 하우징(51)의 분리공간(52)에 수용된 복수의 골판(60, egg-shaped plates)과, 하우징(51)을 덮는 커버(59)를 포함할 수 있다.
하우징(51)은 격벽(54)에 의해 구획된 분리공간(52) 및 오일 수집공간(53)을 포함할 수 있다. 분리공간(52)은 응축수에 포함된 오일을 분리하는 복수의 골판(60)을 수용하도록 구성될 수 있다. 오일 수집공간(53)은 분리공간(52)에서 응축수로부터 분리된 오일을 수용하도록 구성될 수 있다. 격벽(54)의 상단은 하우징(51)의 측벽의 상단 보다 상대적으로 낮게 위치할 수 있다.
하우징(51)은 분리공간(52)과 소통하는 입구포트(55) 및 출구포트(56)를 가질 수 있고, 입구포트(55) 및 출구포트(56)는 서로 마주보게 배치될 수 있다.
복수의 골판(60)이 하우징(51)의 분리공간(52) 내에 수직으로 적층될 수 있고, 인접한 골판(60)들은 일정한 틈새로 이격될 수 있으며, 수직으로 적층된 복수의 골판(60) 중에서 최상측에 위치한 골판(60)은 격벽(54)의 상단 보다 일정 간격(S)으로 높게 위치할 수 있다. 이에, 분리공간(52)에서 응축수로부터 분리된 오일이 오일 수집공간(53)으로 용이하게 흘러들어갈 수 있다.
각 골판(60)은 복수의 산부분(61, ridge portion)과 복수의 골부분(62, valley portion)을 가질 수 있다. 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 각 산부분(61)은 관통홀(63)을 가질 수 있다. 또한, 각 골부분(62)도 관통홀(63)을 가질 수 있다. 골판(60)의 구조 및 재질은 엔진 오일 등의 점도, 분산효율, 부상효율 등을 고려하여 다양하게 선택될 수 있다.
오일이 포함된 응축수가 입구포트(55)를 통해 하우징(51)의 분리공간(52)으로 유입되고 오일이 포함된 응축수가 복수의 골판(60)들 사이의 틈새를 통해 일정 유속으로 흐를 때, 오일이 오일 및 응축수 사이의 비중 차이에 의한 부력을 통해 각 골판(60)의 관통홀(63)들을 통해 분리공간(52)의 상단으로 부상한다. 즉, 복수의 골판(60)은 스트로크 법칙(stroke's law)에 의해 오일 및 오일의 비중과 유사한 오염물질 등을 부상시킴으로써 오일을 응축수로부터 분리할 수 있다. 이에 따라, 응축수로부터 분리된 오일이 최상측의 골판(60)의 상면에 1차적으로 수집된 이후에 격벽(54)을 넘어 오일 수집공간(54)으로 2차적으로 수집될 수 있다. 응축수 보다 무거운 고형물들은 분리공간(52)의 바닥에 가라앉을 수 있고, 오일이 분리된 응축수는 출구포트(56)를 통해 배출될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 인터쿨러 11: 어퍼 헤더
12: 로어 헤더 13: 튜브
13a: 입구단 13b: 출구단
15: 어퍼측 마운트 16: 로어측 마운트
17: 어퍼측 흡기관 18: 로어측 흡기관
20: 인터쿨러 드레인장치 30: 드레인통로
31: 제1통로 32: 제2통로
33: 밸브시트 34: 밸브
35: 배수캡 50: 오일분리기
51: 하우징 52: 분리공간
53: 오일 수집공간 54: 격벽
60: 골판

Claims (12)

  1. 어퍼 헤더, 로어 헤더, 상기 어퍼 헤더 및 상기 로어 헤더를 연결하는 복수의 튜브를 가진 인터쿨러로부터 응축수를 드레인하는 응축수 드레인장치로서,
    상기 인터쿨러의 로어 헤더에 수집된 응축수가 드레인됨을 허용하도록 구성된 드레인통로; 및
    상기 드레인통로를 개폐하도록 구성되는 밸브;를 포함하고,
    상기 밸브는 응축수의 비중 보다 작은 비중을 가지며, 상기 응축수가 상기 로어 헤더 내에 설정된 수위로 수집되면 상기 밸브가 부력에 의해 상승함으로써 상기 드레인통로를 개방하도록 구성되는 인터쿨러 응축수 드레인장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 드레인통로는 상기 로어 헤더의 로어 캐비티와 직접적으로 소통하는 제1통로와, 상기 제1통로의 아래에 연결된 제2통로와, 상기 제1통로 및 상기 제2통로 사이에 배치된 밸브시트를 포함하고,
    상기 제1통로의 직경이 상기 제2통로의 직경 보다 큰 인터쿨러 응축수 드레인장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 로어 헤더는 로어 캐비티 및 상기 로어 캐비티와 소통하는 로어측 공기통로를 가지며, 상기 로어측 공기통로의 하단이 상기 로어 캐비티의 하단 보다 높게 위치하는 인터쿨러 응축수 드레인장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1통로는 상기 로어 캐비티의 아래에 위치하며, 상기 설정된 수위가 상기 로어측 공기통로의 하단 보다 낮게 위치하도록 상기 밸브의 비중이 결정되는 인터쿨러 응축수 드레인장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    로어 마우트가 상기 로어 헤더의 저면으로부터 하향으로 돌출하고, 상기 드레인통로는 상기 로어 마운트 내에 제공되는 인터쿨러 응축수 드레인장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 볼의 비중은 오일의 비중 보다 큰 인터쿨러 응축수 드레인장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2통로의 상단에 결합되는 배수캡을 더 포함하고, 상기 배수캡이 상기 밸브의 위에 위치하는 인터쿨러 응축수 드레인장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 드레인통로는 응축수 회수라인을 통해 워터인젝션시스템의 워터탱크에 연결되는 인터쿨러 응축수 드레인장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 드레인통로 및 상기 워터탱크 사이에 배치되는 오일분리기를 더 포함하는 인터쿨러 응축수 드레인장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 오일분리기는 격벽에 의해 구획된 분리공간 및 오일 수집공간을 가진 하우징과, 응축수로부터 오일을 분리하도록 상기 하우징의 분리공간에서 수직으로 적층된 복수의 골판을 포함하고,
    상기 복수의 골판은 오일과 응축수 사이의 비중 차이에 의해 응축수로부터 오일을 분리하도록 구성되는 인터쿨러 응축수 드레인장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 적층된 복수의 골판 중에서 최상측에 위치한 골판이 상기 격벽의 상단 보다 높게 위치하는 인터쿨러 응축수 드레인장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    각 골판은 복수의 산부분과 복수의 골부분을 가지고, 각 산부분은 관통홀을 가지는 인터쿨러 응축수 드레인장치.
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