KR20210010612A

KR20210010612A - 차량용 egr 쿨러

Info

Publication number: KR20210010612A
Application number: KR1020210008119A
Authority: KR
Inventors: 정순안; 전태수
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2015-10-26
Filing date: 2021-01-20
Publication date: 2021-01-27
Also published as: KR102303621B1

Abstract

본 발명은 EGR 쿨러에 관한 것으로, 더욱 상세하게 하우징 내부에 배치되는 가스 튜브가 길이방향으로 길게 평탄부를 갖도록 형성되는 EGR 쿨러에서, 상기 하우징과 결합되는 가스 커버에서 배기가스 유입구 및 배출구 사이의 평탄부에 대응되는 위치에 적어도 하나 이상의 볼팅 결합부가 형성됨으로써, 튜브 플레이트 및 하우징 사이에 위치하여 냉각유체의 누설을 방지하는 가스켓과의 결합 시, 가스켓의 전 영역에 걸쳐 균등한 압축력이 가해지도록 한 EGR 쿨러에 관한 것이다.

Description

차량용 EGR 쿨러{EGR cooler for vehicle}

일반적으로 자동차의 배기가스(Exhaust Gas)에는 일산화탄소, 질소산화물, 탄화수소 등과 같은 유해물질이 다량 포함되어 있다. 특히, 질소산화물과 같은 유해물질은 엔진이 고온일수록 발산 량이 증가하게 된다.

오늘날에는 각국별로 배기가스 규제가 강화되고 있는 실정이다. 이러한 각국별로 강화된 배기가스 규정을 만족시키기 위해 차량에는 배기가스 중에서 질소산화물과 같은 유해물질을 저감시키기 위한 각종 장치가 설치된다.

특히, 디젤엔진을 장착 차량의 경우에는 연소되는 연료의 성분이 가솔린 엔진을 장착한 차량과 다르게 구성됨에 따라 질소산화물과 같은 유해 배기가스를 저감시켜 배기가스 규정을 만족시키기 위해 DPF(Diesel Particulate Filter, 배기가스 후처리 장치) 또는 EGR(Exhaust Gas Recirculation, 배기가스 재순환 장치)과 같은 장치가 장착되어 사용된다.

일반적으로 DPF는 배기가스에 포함된 입자상 물질(PM)을 필터로 포집한 후, 필터 전단의 배기관에 연료를 분사하여 강제적으로 입자상 물질을 태움으로써 배출가스를 저감시키고, 필터를 재생시킨다.

EGR(Exhaust Gas Recirculation, 배기가스 재순환 장치)은 차량의 배기가스 중의 일부를 혼합기와 함께 흡입시킴으로써 연소실의 온도를 낮추어 질소산화물이나 황산화물 등의 유해물질의 배출을 저감하는 기능을 수행한다.

또한, 오늘날에는 세계적으로 대기환경오염에 대한 규제 강화에 의해 EGR 가스 온도를 낮추기 위해 EGR 쿨러(EGR cooler)가 함께 적용된다. EGR 쿨러로 유입되는 배기가스는 엔진을 통해 배출되는 냉각수(냉각유체)에 의해 냉각된다.

이와 관련된 기술로는 국내등록특허 제0748756호(명칭 : 차량용 ＥＧＲ 장치의 ＥＧＲ 쿨러, 등록일 : 2007.08.06)가 있다.

종래의 EGR 쿨러는 냉각수 유입 파이프와, 냉각수 유출 파이프를 양단에 갖춘 쿨러 본체와, 상기 쿨러 본체의 내부에 길이방향을 따라 나란하게 배열되는 다수개의 가스 튜브로 구성되며, 쿨러 본체의 일측에는 리드 밸브가 구비되어 있는 구조로 이루어져 있었다.

따라서 냉각수 유입 파이프를 통해 공급되는 냉각수는 쿨러 본체의 내부에서 가스 튜브 속을 흐르는 배기가스와 열교환이 이루어지게 되고, 열교환을 마친 냉각수는 냉각수 유출 파이프를 통해 배출되는 순환시스템으로 고온의 배기가스를 냉각시킬 수 있게 된다.

그런데, 종래의 EGR 쿨러 중 가스 튜브가 U-bent type 또는 S-bent type으로 형성된 EGR 쿨러는 일반적으로 배기가스 입구와 배기가스 출구가 한 방향으로 형성되어, 하우징 내부에서 냉각수와 열교환 하는 튜브의 길이가 상대적으로 짧게 형성되고, 이에 따라 냉각 성능이 감소되었다.

또한, 종래 EGR 쿨러의 경우에 배기가스 유입구와 배기가스 유출구 사이의 압력차이가 크게 형성됨에 따라 배기가스가 충분히 냉각되지 않아 엔진 성능이 저하되었다.

아울러, 냉각 성능 향상을 위해 튜브 길이를 길게 형성한 EGR 쿨러는 배기가스 입구 및 배기가스 출구 간의 이격 거리가 길게 형성될 수밖에 없는데, 가스 커버 및 하우징 간의 결합을 위한 볼팅(bolting) 구조가 배기가스 입ㆍ출구 근처에 집중되어 있어, 배기가스 입ㆍ출구 사이 넓은 면에서 냉각수가 누설되는 문제가 있었다. 또한, 냉각수 누설을 방지하기 위해 튜브 플레이트 및 하우징 사이에 가스켓을 장착하지만 입ㆍ출구 사이 볼팅 구간이 넓어 가스켓이 전 영역에서 균등하게 압축되지 못한다는 문제가 있었다.

국내등록특허 제0748756호(명칭 : 차량용 EGR 장치의 EGR 쿨러, 등록일 : 2007.08.06)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하우징 내부에 배치되는 가스 튜브가 길이방향으로 길게 평탄부를 갖도록 형성되는 EGR 쿨러에서, 상기 하우징과 결합되는 가스 커버에서 배기가스 유입구 및 배출구 사이의 평탄부에 대응되는 위치에 적어도 하나 이상의 볼팅 결합부가 형성됨으로써, 튜브 플레이트 및 하우징 사이에 위치하여 냉각유체의 누설을 방지하는 가스켓과의 결합 시, 가스켓의 전 영역에 걸쳐 균등한 압축력이 가해지도록 한 EGR 쿨러를 제공하는 것이다.

본 발명의 EGR 쿨러는 냉각유체 유입구(110) 및 냉각유체 배출구(120)를 포함하여 형성되는 하우징(100); 상기 하우징(100)의 내부에 배치되어 배기가스 유로를 형성하며, 상기 하우징(100)의 길이방향을 따라 연장 형성되는 평탄부(210), 상기 평탄부(210)의 일단에서 절곡 형성되는 제1절곡부(220), 상기 제1절곡부(220)와 마주하도록 상기 평탄부(210)의 타단에서 절곡 형성되는 제2절곡부(230)를 포함하되, 상기 평탄부(210)의 길이(L)가 상기 제1절곡부(220) 및 제2절곡부(230)의 높이(H)보다 길게 형성되는 다수개의 가스 튜브(200); 상기 가스 튜브(200) 양단이 삽입 고정되는 튜브 삽입홀(310)을 포함하여 형성되는 튜브 플레이트(300); 상기 하우징(100) 및 튜브 플레이트(300) 사이에 위치하여 냉각유체의 누설을 방지하는 가스켓(500); 상기 튜브 플레이트(300)의 외측에서 상기 하우징(100)과 결합되며, 길이방향으로 일측에 배기가스 유입구(410)가 형성되고, 타측에 배기가스 배출구(420)가 형성되며, 상기 가스 튜브(200)의 평탄부(210)에 대응되는 위치에 적어도 하나 이상의 볼팅 결합부(430)가 형성되어 상기 하우징(100), 튜브 플레이트(300) 및 가스켓(500)과 결합되는 가스 커버(400); 를 포함하고, 상기 튜브 플레이트(300)는, 상기 가스 튜브(200)의 평탄부(210)에 대응되는 위치의 내측면이 상기 평탄부(210) 측으로 돌출 형성되는 냉각유체 안내부(320)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각유체 안내부(320)는, 상기 냉각유체 안내부(320)와, 상기 평탄부(210) 사이로 유동하는 냉각유체를 난류화하도록 상기 가스 튜브(200) 측으로 돌출 형성되는 난류형성부(330)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 난류형성부(330)는, 복수개가 이격 배치되는 딤플 또는 냉각유체 유동 방향을 따라 형성된 물결 형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 볼팅 결합부(430)는 상기 하우징(100), 튜브 플레이트(300), 가스켓(500) 및 가스 커버(400)의 대응되는 위치에 각각 형성되되, 길이방향으로 양측에 각각 하나씩 형성되며, 높이방향으로 양측의 상기 배기가스 유입구(410) 및 배기가스 배출구(420) 사이 공간에 각각 적어도 세 개 이상이 서로 이격될 수 있다.

또한, 상기 차량용 EGR 쿨러는 상기 배기가스 유입구(410) 및 배기가스 배출구(420) 사이 공간에 위치한 상기 볼팅 결합부(430)가 상기 가스 튜브(200)의 평탄부(210)에 대응되는 위치 내에 세 개 위치하는 경우, 상기 평탄부(210) 길이의 25~35%가 되는 지점에 상기 볼팅 결합부(430)가 위치할 수 있다.

또한, 상기 차량용 EGR 쿨러는 동일 평면상에 위치한 상기 볼팅 결합부(430)를 꼭지점으로 한 다각형이 육각형 또는 팔각형 형상을 이루도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 차량용 EGR 쿨러는 차량에 탑재된 내연기관의 워터재킷(11) 외측에 인접하여 배치되며, 상기 가스 커버(400)의 배기가스 유입구(410) 및 배기가스 배출구(420)가 엔진 실린더 지름(R)의 1~3배 만큼 이격되어 형성될 수 있다.

또한, 상기 볼팅 결합부(430)는 상기 배기가스 유입구(410) 및 배기가스 배출구(420) 사이 공간에 적어도 한 개 이상 위치하는 경우, 서로 간에 상기 엔진 실린더 지름(R)의 0.5~0.9배만큼 이격되어 형성될 수 있다.

또한, 상기 차량용 EGR 쿨러(1)는 상기 배기가스 유입구(410) 및 배기가스 배출구(420)의 이격 거리(S)가 상기 가스 튜브의 평탄부(210) 길이(L)의 0.8~1.2배가 되도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 가스 튜브(200)는 상기 평탄부(210)의 길이(L)가, 상기 제1 절곡부(220) 및 상기 제2절곡부(230)의 높이(H)의 1배 초과 20배 미만의 길이가 되도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 가스 튜브(200)는 상기 제1절곡부(220) 및 제2절곡부(230)가 상기 평탄부(210)의 양단에서 소정의 곡률(R)을 갖도록 라운딩 되게 절곡 형성될 수 있다.

또한, 상기 곡률(R)은 6mm 초과 30mm 미만일 수 있다.

또한, 상기 차량용 EGR 쿨러(1)는 상기 하우징(100)의 냉각유체 유입구(110)가 상기 제1절곡부(220)의 라운딩 영역에 대응되는 위치에 형성되고, 상기 냉각유체 배출구(120)가 상기 제2절곡부(230)의 라운딩 영역에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.

또한, 상기 차량용 EGR 쿨러(1)는 상기 튜브 플레이트(300) 및 가스 커버(400)가 일체로 형성될 수 있다.

또한, 상기 가스켓(500)은 상기 하우징(100) 또는 튜브 플레이트(300) 측으로 돌출되어 형성되는 가스켓 비드부(510)를 포함하여 형성될 수 있다.

아울러, 상기 가스켓 비드부(510)는 상기 가스켓(500)의 일정 영역이 돌출된 돌기 형태일 수도 있고, 경사지어 형성될 수도 있다.

이에 따라, 본 발명의 차량용 EGR 쿨러는 하우징 내부에 배치되는 가스 튜브가 길이방향으로 길게 평탄부를 갖도록 형성됨에 따라, 하우징과 결합되는 가스커버의 배기가스 유입구 및 배출구 사이의 거리가 멀게 형성되는 경우, 배기가스 유입구 및 배출구 사이의 평탄부에 대응되는 위치에 적어도 하나 이상의 볼팅 결합부가 형성됨으로써, 튜브 플레이트 및 하우징 사이에 위치하는 가스켓과의 결합 시, 가스켓의 전 영역에 걸쳐 균등한 압축력이 가해지도록 함으로서, 냉각유체의 누설을 효과적으로 방지할 수 있는 차량용 EGR 쿨러를 제공하는 것이다.

아울러, 본 발명의 차량용 EGR 쿨러는 하우징 내부에 배치되는 가스 튜브가 길이방향으로 길게 평탄부를 갖도록 형성되어 배기가스와 냉각유체가 열교환 되는 면적이 증가됨에 따라 EGR 쿨러의 냉각성능을 개선할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 차량용 EGR 쿨러는 하우징의 냉각유체 유입구 및 냉각유체 배출구가 가스 튜브 상 곡면이 형성되는 영역에 배치되도록 함으로써, 하우징 내부로 유입된 냉각유체가 튜브 플레이트 바닥면으로 가는 것을 방지하여 유동성을 개선시킬 수 있다.

또, 본 발명의 차량용 EGR 쿨러는 배기가스 유입구와 배출구에서의 배기가스의 압력차를 개선함에 따라 배압에 따른 엔진 성능 저하를 최소화할 수 있다.

또, 본 발명의 차량용 EGR 쿨러는 배기가스 유입구 및 배기가스 배출구가 일정거리를 두고 이격되어 있는 차량 레이아웃에 적용이 가능하도록 형성되어 적용 가능 모델을 다양화 시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 EGR 쿨러가 엔진 실린더 외측에 장착된 상태를 나타낸 정면도.
도 2는 본 발명에 의한 EGR 쿨러의 분해사시도.
도 3은 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러에서 하우징을 제거한 상태를 나타낸 정면도.
도 4는 본 발명에 의한 EGR 쿨러의 가스 커버를 나타낸 사시도.
도 5 내지 7은 본 발명에 의한 EGR 쿨러에서 가스켓의 다양한 실시 예를 나타낸 평면도.
도 8 및 도 9는 본 발명에 의한 차량용 EGR 쿨러에 구비되는 튜브 플레이트의 다양한 실시 예를 나타낸 평면도.
도 10 및 11은 본 발명에 의한 EGR 쿨러의 또 다른 실시 예를 나타낸 분해사시도.
도 12는 본 발명에 의한 EGR 쿨러에서 가스켓의 또 다른 실시 예를 나타낸 측면도.

이하, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 차량용 EGR 쿨러를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1 내지 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 EGR 쿨러(1)는 하우징(100), 가스 튜브(200), 튜브 플레이트(300) 및 가스 커버(400)를 포함하여 형성된다.

상기 하우징(100)은 냉각유체 유입구(110) 및 냉각유체 배출구(120)를 포함하여 형성되며, 상기 냉각유체 유입구(110)를 통해 유입된 냉각유체가 수용될 수 있는 공간이 내부에 형성된다. 이때, 냉각유체는 냉각수가 일반적이며, 이 외에도 다른 냉각유체로 변경실시가 가능하다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(100)은 차량에 탑재된 내연기관의 워터재킷(11) 외측에 위치하는 실린더 블록(10)에 삽입되어 장착될 수 있는데, 이 경우, 상기 실린더 블록(100)이 하우징 역할을 하며 상기 하우징(100) 및 엔진 블록이 일체로 형성될 수 있다.

상술한 바와 같이 상기 하우징(100) 및 엔진 블록이 일체로 형성될 경우, 본 발명의 차량용 EGR 쿨러는 냉각유체 유입구(110)와 냉각유체 배출구(120)를 별도로 형성하지 않아도 됨에 따라, 조립공정 감소에 의해 하우징(100)의 제조시간 및 제조비용을 절감하고, 차량의 엔진룸에 설치되는 공간을 최소화할 수 있다.

이 외에도, 상기 하우징(100)은 실린더 블록(100)과 일체로 형성되지 않고, 별도의 구성으로 형성될 수도 있다.

상기 가스 튜브(200)는 상기 하우징(100) 내부에서 높이방향으로 일정 간격 이격되도록 다단 및 다열로 배치되어 배기가스 유로를 형성한다. 즉, 다수개의 가스 튜브(200)를 통해 배기가스가 유동되고, 이때, 하우징(100)의 내부에 있는 냉각유체와 열교환을 통해 내부에 유동되는 배기가스가 냉각된다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 EGR 쿨러(1)의 가스 튜브(200)는 각각 제1절곡부(220), 제2절곡부(230) 및 평탄부(210)를 포함하여 형성된다.

상기 평탄부(210)는 상기 하우징(100)의 길이방향을 따라 수평하게 연장 형성되며, 상기 제1절곡부(220)는 상기 평탄부(210)의 일단에서 절곡 형성되고, 상기 제2절곡부(230)는 상기 평탄부(210)의 타단에서 절곡 형성된다.

이때, 상기 제2절곡부(230)는 제1절곡부(220)와 마주하면서, 상기 제1절곡부(220)와 동일한 길이를 갖도록 형성된다.

즉, 상기 가스 튜브(200)는 전체적으로 'C'자 형태로 형성되는데, 특히 상기 평탄부(210)의 길이(L)가 상기 제1절곡부(220) 및 제2절곡부(230)의 높이(H)보다 길게 형성된다.

이에 따라, 상기 가스 튜브(200)는 상기 평탄부(210)의 길이(L)가 상기 제1절곡부(220) 및 제2절곡부(230)의 높이(H)보다 길게 형성되어, 배기가스가 냉각유체와 열교환 되는 면적이 증가되며, 이를 통해 EGR 쿨러(1)의 냉각성능을 개선하고, 배기가스 유입구(410) 및 배기가스 배출구(420)에서의 배기가스 압력차를 개선할 수 있다.

이때, 상기 가스 튜브(200)는 상기 평탄부(210)의 길이(L)가, 상기 제1 절곡부 및 상기 제2 절곡부의 높이(H)의 1배 초과 20배 미만이 되도록 형성된다. 즉, 평탄부(210)의 길이(L) 대 제1절곡부(220) 및 제2절곡부(230)의 높이(H)의 비는 20 대 1이 되도록 형성된다.

상기 가스 튜브(200)는 상기 평탄부(210)의 길이(L)가 제1절곡부(220) 및 제2절곡부(230)의 높이(H)의 1배 이하인 경우, 상기 제1절곡부(220)로 유입되는 배기가스의 압력과 제2절곡부(230)로 배출되는 배기가스의 압력 차가 커지게 되어, 냉각효율이 저감되는 문제점이 발생된다.

또한, 상기 평탄부(210)의 길이(L)가 제1절곡부(220) 및 제2절곡부(230) 높이(H)의 20배를 초과하는 경우에는, 하우징(100)을 포함한 EGR 쿨러(1)의 크기가 너무 커져서 엔진블록에 일체로 형성될 수 없고, 별도로 하우징(100)을 형성하는 경우에도 엔진룸에 설치되는 공간상의 제약이 발생하여 EGR 쿨러(1)의 소형화를 도모할 수 없는 문제점이 발생한다.

상기 가스 튜브(200)는 상기 제1절곡부(220) 및 제2절곡부(230)가 상기 평탄부(210)의 양단에서 소정의 곡률(R)을 갖도록 라운딩 되게 절곡 형성될 수 있다.

상기 가스 튜브(200)는 상기 제1 절곡부와 제2 절곡부가 직선부(310)의 일단과 타단에서 소정의 곡률(R)을 갖도록 라운딩 되게 절곡 형성됨에 따라, 제1 절곡부로 유입되는 배기가스가 라운딩 면을 따라 평탄부(210)로 이동한 다음, 제2 절곡부의 라운딩 면을 따라 외부로 배출되는 배출됨에 따라 배기가스의 유동을 최대한 원활하게 유도하여 배기가스의 순환속도를 증가시켜 EGR 쿨러(1)의 냉각효율을 증대시킬 수 있다.

반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 각각의 가스 튜브(200)의 평탄부(210), 제1절곡부(220), 및 제2절곡부(230)는 금속재질로 일체 형성될 수 있다.

이때, 상기 제1절곡부(220)와 제 절곡부(230)가 상기 평탄부(210)의 일단과 타단에서 이루는 곡률(R)은 6mm 초과 30mm 미만이 되도록 형성되는 것이 바람직하다.(6mm<R<30mm) 곡률(R)이 6mm 이하인 경우에는 튜브의 제조성을 확보하기 어려운 문제점이 발생한다. 또한, 곡률(R)이 30mm를 초과하는 경우에는, 튜브(300)의 전체적인 크기가 커지고 이에 따라 하우징(100)을 포함한 EGR 쿨러(1)의 전체적인 사이즈가 커짐에 따라 엔진블록 또는 엔진룸에 별개로 설치되는 EGR 쿨러(1)의 설치위치를 확보하기 어려운 문제점이 발생한다.

또한, 본 발명의 차량용 EGR 쿨러(1)는 각각의 튜브의 평탄부(210) 내부 또는 제 1절곡부와 제 2절곡부의 내부에 이너핀이 삽입 설치될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 차량용 EGR 쿨러(1)는 하우징(100) 내부를 지나가는 배기가스와 냉각유체가 접촉하는 면적을 증가시켜 열교환 량을 증대시킬 수 있다.

아울러, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 차량용 EGR 쿨러(1)는 상기 하우징(100)의 냉각유체 유입구(110)가 상기 제1절곡부(220)의 라운딩 영역에 대응되는 위치에 형성되고, 상기 냉각유체 배출구(120)가 상기 제2절곡부(230)의 라운딩 영역에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.

이를 통해, 본 발명의 차량용 EGR 쿨러(1)는 하우징(100) 내부로 유입된 냉각유체가 튜브 플레이트(300) 바닥면으로 가는 것을 방지하여 유동성을 개선시킬 수 있다.

또 다른 실시예로, 본 발명의 차량용 EGR 쿨러(1)는 상기 가스 튜브가 도 2의 형태 외에도, 도 11과 같이 플레이트의 결합으로 내부에 냉각유체가 유동될 수 있는 공간을 형성하고, 그 사이에 핀이 삽입되도록 하는 핀-플레이트 타입으로 형성될 수도 있다.

한편, 상기 튜브 플레이트(300)는 상기 가스 튜브(200) 양단이 삽입 고정되는 것으로, 다수개의 가스 튜브(200) 개수에 대응되는 튜브 삽입홀(310)을 포함하여 형성된다.

특히, 상기 튜브 플레이트(300)는 상기 가스 튜브(200)의 평탄부(210)에 대응되는 위치의 내측면이 상기 평탄부(210) 측으로 돌출형성되는 냉각유체 안내부(320)를 포함함으로써, 상기 하우징(100) 내부로 유동되는 냉각 유체의 유동성을 개선시킨다.

다시 말해, 상기 하우징(100) 내부의 냉각유체 중 일부는 상기 냉각유체 안내부(320)가 없는 경우, 상기 가스 튜브(200) 중 상기 튜브 플레이트(300) 측 최외측에 위치한 튜브와, 상기 튜브 플레이트(300)의 내면 사이 공간으로 유동된 다음, 바고 냉각유체 배출구(120)로 배출되어 가스 튜브(200)와의 열교환 없이 배출될 수도 있다.

이를 방지하기 위해, 본 발명의 차량용 EGR 쿨러(1)는 상기 가스 튜브(200) 및 튜브 플레이트(300) 사이에 냉각유체 안내부(320)가 형성되도록 하여, 냉각유체 유입구(110)를 통해 유입된 냉각유체가 대부분 상기 가스 튜브(200)가 위치한 경로를 따라 이동한 다음, 냉각유체 배출구(120)로 배출될 수 있도록 냉각 유체의 유동성을 개선하였다.

이때, 상기 냉각유체 안내부(320)의 높이(D1)는, 상기 가스 튜브(200) 중 상기 튜브 플레이트(300) 측으로 최외곽에 배치된 튜브와 상기 튜브 플레이트(300) 사이의 거리(D2)의 0.85배 이하가 되도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 냉각유체 안내부(320)는 너무 높게 형성될 경우, 상기 하우징(100) 내부에 유동되는 냉각유체가 상기 튜브 플레이트(300)와 가스 튜브(200)에 부딪혀서 소음이 발생될 수 있으므로, 상술한 바와 같은 높이로 형성되는 것을 권장한다.

아울러, 도 8 및 도 9처럼 상기 튜브 플레이트(300)는 상기 냉각유체 안내부(320)의 가스 튜브(200)와 마주보는 측면에 딤플 또는 물결 형상으로 함입되어 형성되는 난류형성부(330)를 포함할 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 EGR 쿨러(1)는 상기 난류형성부(330)에 의해 상기 하우징(100) 내부에 유동되는 냉각유체의 유동 난류화를 통해 냉각 효율 향상은 물론, 튜브 플레이트(300)의 강성보강 효과도 이룰 수 있다.

본 발명의 차량용 EGR 쿨러(1)는 가스켓(500)을 포함하여 형성되는데, 상기 가스켓(500)은 하우징(100)과 튜브 플레이트(300) 사이에 설치되어 1차적으로 하우징(100)에서 냉각유체가 하우징(100)의 외부로 누출되는 것을 방지한다.

상기 가스켓(500)은 대략 직사각형의 판 형상으로, 상기 하우징(100)의 외주면 형상에 대응되도록 형성될 수 있으며, 상기 하우징(100)과 볼팅 결합에 의해 결합된다.

특히, 상기 가스켓(500)은 상기 하우징(100) 또는 튜브 플레이트(300) 측으로 돌출되어 형성되는 가스켓 비드부(510)를 포함하여 형성될 수 있는데, 상기 가스켓 비드부(510)는 도 12(a)와 같이 상기 가스켓(500)의 일정 영역이 돌출된 돌기 형태일 수도 있고, 도 12(b)와 같이 경사지어 형성될 수도 있다.

상기 가스켓 비드부(510)는 가스켓(500) 표면에 돌조를 형성하여 치수 공차를 흡수하기 위한 것으로, 상기 하우징(100) 및 튜브 플레이트(300)가 상기 가스켓(500)을 압착하여 누수를 방지할 수 있도록 돕는 역할을 한다.

또, 본 발명의 차량용 EGR 쿨러(1)는 상기 튜브 플레이트(300)의 외측에서 상기 하우징(100)과 결합되며, 길이방향으로 일측에 배기가스 유입구(410)가 형성되고, 타측에 배기가스 배출구(420)가 형성되는 가스 커버(400)를 더 포함하여 형성된다.

상기 가스 커버(400)에는 상기 배기가스 유입구(410) 및 배기가스 배출구(420) 사이에서 상기 평탄부(210)에 대응되는 위치에 적어도 하나 이상의 볼팅 결합부(430)가 형성되어, 이를 통해 상기 가스 커버(400)는 상기 하우징(100), 튜브 플레이트(300) 및 가스켓(500)과 결합된다.

특히, 본 발명의 EGR 쿨러(1)는 하우징(100) 내부에 배치되는 가스 튜브가 길이방향으로 길게 평탄부(210)를 갖도록 형성됨에 따라, 하우징(100)과 결합되는 가스 커버(400)의 배기가스 유입구(410) 및 배출구(420) 사이의 거리가 멀게 될 수밖에 없다. 본 발명의 EGR 쿨러(1)는, 그 사이 공간에 볼팅 결합부(430)가 추가적으로 형성하여, 튜브 플레이트(300) 및 하우징(100) 사이에 위치하는 가스켓(500)과의 결합 시, 가스켓(500)의 전 영역에 걸쳐 균등한 압축력이 가해지도록 함으로서, 냉각유체의 누설을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 볼팅 결합부(430)는 상기 하우징(100), 튜브 플레이트(300), 가스켓(500) 및 가스 커버(400)의 대응되는 위치에 각각 형성되는 것으로, 상기 가스 커버(400)를 기준으로 설명하면, 길이방향으로 양측에 각각 하나씩 형성되며, 높이방향으로 양측의 상기 배기가스 유입구(410) 및 배기가스 배출구(420) 사이 공간에 각각 적어도 세 개 이상이 서로 이격되어 형성될 수 있다.

도 6에는 상기 가스 튜브(200)의 평탄부(210)에 대응되는 위치에 볼팅 결합부(430)가 형성되지 않는 예가 도시되어 있는데, 이 경우, 상기 평탄부(210)가 위치한 가운데 영역에 가해지는 압축률이 낮아 냉각수 누설이 발생될 수 있다.

한편, 상기 볼팅 결합부(430)는 상기 가스 튜브(200)의 평탄부(210)에 대응되는 위치 내에 세 개 위치하는 경우, 상기 평탄부(210) 길이의 10~40%가 되는 간격으로 위치하여, 전체 영역에 균등한 결합력이 가해지도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 차량용 EGR 쿨러(1)는 동일 평면상에 위치한 상기 볼팅 결합부(430)를 꼭지점으로 한 다각형이 육각형 또는 팔각형 형상을 이루도록 형성될 수도 있다.

한편, 상기 가스 커버(400)는 상기 배기가스 유입구(410) 및 배기가스 배출구(420)의 이격 거리(S)가 엔진 실린더 지름(R)의 1~3배가 되도록 형성됨으로써, 배기가스 유입구(410) 및 배기가스 배출구(420)가 동일 평면상 일정거리를 두고 이격되어 있는 차량 레이아웃에 적용이 가능하여 적용 가능 모델을 다양화 시킬 수 있다.

이 경우, 상기 볼팅 결합부(430)는 상기 배기가스 유입구(410) 및 배기가스 배출구(420) 사이 공간에 적어도 한 개 이상 위치하며, 서로 간에 상기 엔진 실린더 지름(R)의 0.5~0.9배만큼 이격되어 형성되는 것이 좋다.

상기 배기가스 유입구(410) 및 배기가스 배출구(420)는 적용 모델에 따라 각도를 다양하게 변경시킬 수 있으며, 상기 배기가스 유입구(410)는 상기 하우징(100)의 냉각유체 유입구(110)와 길이방향으로 동일한 측에 배치될 수도 있고, 길이방향으로 서로 반대 방향에 형성될 수도 있다.

또한, 차량용 EGR 쿨러(1)는 상기 배기가스 유입구 및 배기가스 배출구의 이격 거리(S)가 상기 가스 튜브(200)의 평탄부(210) 길이(L)의 0.8~1.2배가 되도록 하여, 상기 하우징(100) 내에서 냉각유체와 상기 가스 튜브(200) 간에 열교환면적을 일정면적 이상 확보하고, 이를 통해 EGR 쿨러(1)의 냉각성능을 개선할 수 있다.

또 다른 실시예로, 본 발명에 따른 차량용 EGR 쿨러(1)는 도 10과 같이 상기 튜브 플레이트(300) 및 가스 커버(400)가 일체로 형성될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 차량용 EGR 쿨러(1)는 상기 튜브 플레이트(300) 및 가스 커버(400)가 별도로 형성되는 것보다 조립공수가 줄어들어 생산비용 및 시간을 절감할 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

1 : 차량용 EGR 쿨러
100 : 하우징
110 : 냉각유체 유입구 120 : 냉각유체 배출구
200 : 가스 튜브
210 : 평탄부 220 : 제1절곡부
230 : 제2절곡부
300 : 튜브 플레이트
310 : 튜브 삽입홀 320 : 냉각유체 안내부
330 : 난류형성부
400 : 가스 커버
410 : 배기가스 유입구 420 : 배기가스 배출구
430 : 볼팅 결합부
500 : 가스켓 510 : 가스켓 비드부
600 : 실링부재

Claims

냉각유체 유입구 및 냉각유체 배출구를 포함하여 형성되는 하우징;
상기 하우징의 내부에 배치되어 배기가스 유로를 형성하며, 상기 하우징의 길이방향을 따라 연장 형성되는 평탄부, 상기 평탄부의 일단에서 절곡 형성되는 제1절곡부, 상기 제1절곡부와 마주하도록 상기 평탄부의 타단에서 절곡 형성되는 제2절곡부를 포함하되, 상기 평탄부의 길이(L)가 상기 제1절곡부 및 제2절곡부의 높이(H)보다 길게 형성되는 다수개의 가스 튜브;
상기 가스 튜브 양단이 삽입 고정되는 튜브 삽입홀을 포함하여 형성되는 튜브 플레이트;
상기 하우징 및 튜브 플레이트 사이에 위치하여 냉각유체의 누설을 방지하는 가스켓;
상기 튜브 플레이트의 외측에서 상기 하우징과 결합되며, 길이방향으로 일측에 배기가스 유입구가 형성되고, 타측에 배기가스 배출구가 형성되며, 상기 가스 튜브의 평탄부에 대응되는 위치에 적어도 하나 이상의 볼팅 결합부가 형성되어 상기 하우징, 튜브 플레이트 및 가스켓과 결합되는 가스 커버; 를 포함하고,
상기 튜브 플레이트는, 상기 가스 튜브의 평탄부에 대응되는 위치의 내측면이 상기 평탄부 측으로 돌출 형성되는 냉각유체 안내부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량용 EGR 쿨러.
제 1항에 있어서,
상기 냉각유체 안내부는,
상기 냉각유체 안내부와, 상기 평탄부 사이로 유동하는 냉각유체를 난류화하도록 상기 가스 튜브 측으로 돌출 형성되는 난류형성부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량용 EGR 쿨러.
제 2항에 있어서,
상기 난류형성부는,
복수개가 이격 배치되는 딤플 또는 냉각유체 유동 방향을 따라 형성된 물결 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 차량용 EGR 쿨러.
제 1항에 있어서,
상기 볼팅 결합부는
상기 하우징, 튜브 플레이트, 가스켓 및 가스 커버의 대응되는 위치에 각각 형성되되,
길이방향으로 양측에 각각 하나씩 형성되며,
높이방향으로 양측의 상기 배기가스 유입구 및 배기가스 배출구 사이 공간에 각각 적어도 세 개 이상이 서로 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
제 4항에 있어서,
상기 차량용 EGR 쿨러는
상기 배기가스 유입구 및 배기가스 배출구 사이 공간에 위치한 상기 볼팅 결합부가 상기 가스 튜브의 평탄부에 대응되는 위치 내에 세 개 위치하는 경우,
상기 평탄부 길이의 10~40%가 되는 간격으로 상기 볼팅 결합부가 위치하는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
제 4항에 있어서,
상기 차량용 EGR 쿨러는
동일 평면상에 위치한 상기 볼팅 결합부를 꼭지점으로 한 다각형이 육각형 또는 팔각형 형상을 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
제 1항에 있어서,
상기 차량용 EGR 쿨러는
차량에 탑재된 내연기관의 워터재킷 외측에 인접하여 배치되며,
상기 가스 커버의 배기가스 유입구 및 배기가스 배출구가 엔진 실린더 지름(R)의 1~3배 만큼 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
제 7항에 있어서,
상기 볼팅 결합부는
상기 배기가스 유입구 및 배기가스 배출구 사이 공간에 적어도 한 개 이상 위치하는 경우, 서로 간에 상기 엔진 실린더 지름(R)의 0.5~0.9배만큼 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
제 1항에 있어서,
상기 차량용 EGR 쿨러는
상기 배기가스 유입구 및 배기가스 배출구의 이격 거리(S)가 상기 가스 튜브의 평탄부 길이(L)의 0.8~1.2배가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
제 1항에 있어서,
상기 가스 튜브는
상기 평탄부의 길이(L)가, 상기 제1 절곡부 및 상기 제2절곡부의 높이(H)의 1배 초과 20배 미만의 길이가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
제 10항에 있어서,
상기 가스 튜브는
상기 제1절곡부 및 제2절곡부가 상기 평탄부의 양단에서 소정의 곡률(R)을 갖도록 라운딩 되게 절곡 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
제 11항에 있어서,
상기 곡률(R)은 6mm 초과 30mm 미만인 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
제 7항에 있어서,
상기 차량용 EGR 쿨러는
상기 하우징의 냉각유체 유입구가 상기 제1절곡부의 라운딩 영역에 대응되는 위치에 형성되고, 상기 냉각유체 배출구가 상기 제2절곡부의 라운딩 영역에 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
제 1항에 있어서,
상기 차량용 EGR 쿨러는
상기 튜브 플레이트 및 가스 커버가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
제 1항에 있어서,
상기 가스켓은
상기 하우징 또는 튜브 플레이트 측으로 돌출되어 형성되는 가스켓 비드부를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.
제 15항에 있어서,
상기 가스켓 비드부는
상기 가스켓의 일정 영역이 돌출된 돌기 형태일 수도 있고, 경사지어 형성될 수도 있는 것을 특징으로 하는 차량용 EGR 쿨러.