KR970007214B1 - 차량엔진의 예열장치 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

차량엔진의 예열장치

제1도는 본 발명장치의 부분 종단면도.

제2도는 본 발명 전열판의 사시도.

제3도는 열교환기 내통에 절개선을 표시한 사시도.

제4도는 전열판의 설치 상태도.

제5도는 전열판의 작은핀을 비틀어 성형한 모습의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

6 : 연소실 8 : 연소통

9 : 열교환기 10 : 내통

11 : 열교환기외통 12 : 환상간격부

13 : 공간부 16 : Y자형전열판

17 : 돌출리브 19 : 돌기부

21 : 지지부 22 : 공간부(돌기삽입부)

24 : 절개홈

본 발명은 액체연료를 사용한 차량엔진의 예열장치로서 특히 물과 같은 액체 전열매체를 엔진부위에 순환시켜 예열시키는 예열장치의 열효율을 높일수 있는 구조개선에 관한 것이다.

종래 자동차의 엔진, 특히 높은 마력의 디젤엔진등은 날씨가 따뜻한 계절에는 시동을 거는데 별문제가 없으나 기온이 낮은 겨울철등에는 시동을 걸기가 어려울뿐 아니라, 엔진이 열을 받을때까지 일정시간동안 워밍업 시켜주어야 하며 이 과정에서 엔진오일이 과도하게 소모되며 실린더 마모현상이 발생한다. 또한, 예열이 안된 상태에서 급하게 출발하면 엔진에 무리를 주어 엔진의 수명을 단축시키게 되며 난방장치를 즉시 가동할수 없는 문제점이 있게 된다.

이와같은 문제점을 해소하기 위하여 순간 온수보일러와 같이 연료를 연소시켜 얻은 열을 물과 열교환시켜 엔진의 냉각수 라인에 연결하므로써 더워진 물로써 엔진을 예열시키고 초기 실내난방에 할수 있는 예열방식의 장치가 실시되고 있다.

이와같은 예열장치는 차량의 엔진룸 가까이의 차체하부에 탑재하여야 하기 때문에 부피의 제한을 받으며 장시간 계속하여 사용하는 것이 아니기 때문에 순간적인 열교환 효율이 장치의 성능을 좌우하게 된다. 일본국 특개소 58-164943호(83.9.29 공개)에는 열교환 효율을 증대시킬수 있는 히터장치가 제시되어 있다.

상기 히터장치의 외주연에는 냉각수라인과 연결되어 있는 열교환기가 형성되어 있으며 연소실 원통외벽과 열교환기의 내측원통 사이의 환상의 간격부, 즉 배기통로로 고온의 연소가스가 배기되면서 배기가스의 열을 열교환기 속의 전열매체인 물이 회수하여 냉각수 라인을 따라 엔진룸과 난방장치등에 공급하는 구조로 되어있다. 이때 연소가스가 신속히 통과하여 그대로 외부로 배출되는 경우 열교환효율이 떨어지므로 연소가스의 열을 충분히 회수할수 있도록 U자형 판을 열교환기의 내측원통에 방사상으로 복수개를 부착하여 연소가스와 충분히 접촉하도록 열교환판을 설치하고 있다.

이들 U자형의 열교환판은 그의 바닥면이 열교환기의 내통의 안쪽면으로 용접되어 부착되는데 열교환판의 숫자가 많으면 많을수록 열회수 효율은 높아지게 된다.

그러나 상기와 같은 U자형 판을 원통내벽면에 부착시키는데는 많은 제약이 따르게 된다.

이들 U자형 판은 용접에 의해 내통의 안쪽면에 부착하게 되는데 U자형 판의 두개의 돌출리브 사이의 요홈부내로 용접전극부인 로울러를 삽입하고, 이에 대향하는 내통의 바깥면에 타측 전극부인 로울러를 설치하여 양쪽 로울러를 축방향으로 통과시키면서 연속적으로 용접하여 앙쪽부재를 접합시키게 된다. 그러나 이는 작업성이 매우 떨어지고 구조적으로 U자형판의 설치 갯수가 제한되는 문제점을 갖고 있다.

이 U자형 판의 요홈부로 용접 전극부인 로울러가 지나가야하므로 로울러의 폭 때문에 일정간격 이하의 크기로는 성형할수 없게 된다. 더구나 단순한 U자형만으로는 열교환 효율이 낮으므로 통상 돌출리브의 선단을 조각편(segment)으로 분할하도록 슬릿홈을 일정간격으로 연속적으로 형성한후 분할된 조각편들을 비틀어서 연소가스의 와류와 난류발생을 유도하고 연소가스의 체류시간을 늘림으로써 열교환효율을 증대시키게 되는 구조를 채택하고 있어 로울러가 지나갈수 있는 최소한의 공간을 고려할때 양쪽 돌출핀 사이의 폭이 훨씬 커져야 하므로 자연 설치숫자가 줄어들수 밖에 없게 된다.

또한 원통의 크기 때문에 내부로 복수개의 용접설비를 삽입하여 한번 작업으로 여러개의 U자형 판을 용접하는 것이 곤란하여 작업효율이 매우 낮으며 용접부위가 곡면이라서 튼튼하게 접합되지 않아 쉽게 떨어지는 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안한 것으로 그의 목적으로 하는 것은 많은 숫자의 열교환판을 부착시켜 열교환 효율을 높일수 있는 구조의 예열장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 복수개의 열교환판을 동시에 부착시킬수 있는 구조의 예열장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 열교환판의 분리를 방지할수 있는 튼튼한 접합구조의 예열장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여 연소실과, 상기 연소실의 외측으로 배기가스통로인 환상의 간격부를 사이에 두고, 내·외통 사이의 공간부로 액체 전열매체가 순환하는 열교환기가 배치되며, 상기 연소실내에서 연소된후 방향전환되어 상기 환상간격부를 통하여 배출되는 배기가스로부터 열을 회수하여 상기 액체전열매체에 전달하는 전열판이 상기 열교환 내통의 전체 원주면에 걸쳐서 축방향으로 길게 복수개가 고착되어 있는 예열장치에 있어서, 상기 전열판은 환상간격부내에 위치하는 2개의 돌출리브와 당해 돌출리브의 바닥중앙부를 반대방향으로 볼록하게 돌출시킨 돌기부와를 갖는 Y자로 형성되며, 상기 돌기부는 상기 열교환기 내통의 벽면을 관통하여 상기 내통의 외부에서 용접에 의해 고착되어짐을 특징으로 하고 있다.

본 발명은 이와같은 구성에 의하여 돌출리브 사이의 간격을 매우좁게 형성할수 있어 보다 많은 전열판을 열교환기에 설치하는 것이 가능하므로써 열교환효율이 향상되며 제작시간과 비용을 크게 절감할수 있게된다.

이하, 본 발명의 구체적 실시예를 첨부한 도면에 의거 상술한다.

제1도는 본 발명 예열장치(1)의 부분종단면도이며, 제2도는 본 발명의 Y자형 전열판을 도시한 것으로, 본 발명 예역장치(1)는 선단에 연료분사노즐(2)을 갖는 제트홀더(3)가 구성되어 있으며, 이 연료분사노즐(2)로 연료펌프(도시생략)에 의해서 유체연료가 공급된다. 제트홀더(11)는 분사노즐(2)로부터 분사되는 무화연료를 점화하는 점화장치(4)를 지지하고 있다.

분사노즐(2)은 회전체(5)에 의해서 연소실(6)과 격리된 챔버(7)내에 배치되어 있다.

연소실(6)은 축방향으로 길이가 긴 형태의 원통형상인 연소통(8)에 의해서 그의 내부공간부로 형성되어지며, 차량엔진의 냉각수라인과 연통하도록 그의 내부로 유체가 순환하는 열교환기(9)는 내통(10)과 외통(11)으로 이루어진채 연소실(6) 외주를 감싸도록 형성되어 있으며 연소통(8)과 열교환기(9)의 내통(10)과는 환상간격부(12)를 사이에 두고 이격되어 있다.

상기 환상간격부(12)는 연소실(6)에서 연소된 고온의 배기가스가 통과하면서 열교환기(9)내를 순환하는 유체에 열을 전도해주기 위한 배기가스 배출통로이다.

열교환기(9)는 내통(10)과 외통(11)으로 형성되며 내외통(10)(11)사이의 공간부(13)는 액체전열매체, 통상적으로는 물로 채워져 있으며 유입구(14)를 통하여 들어온 차가운 물은 공간부(13)를 통과하면서 고온의 배기가스로부터 열을 전달받은후 유출구(15)를 통하여 냉각수라인을 따라 엔진룸과 난방장치등에 온수를 공급하게 된다.

배기가스 통로인 환상간격부(12)에는 Y자형 전열판(16)이 내통의 원주방향을 따라 복수개가 배치되어 있다.

Y자형 전열판(16)은 환상간격부(12)를 통과하는 배기가스로부터 보다 많은 열을 회수하기 위한 것으로서 U자형으로 돌출된 2개의 돌출리브(17)는 환상간격부(12)내에 위치하고 바닥부(18)로부터 돌출리브(17)의 돌출방향과는 반대방향으로 돌출하도록 연장시킨 돌기부(9)는 내통(10)을 관통하여 용접되어 진다. 내통(10)에는 상기 돌기부(19)를 수용하기 위하여 그의 몸체가 제3도에서 볼수 있는바와 같이 H자형 절개선(20)을 따라 전체 원주면에 걸쳐서 복수개가 절개되며 절개된 양측부위를 각기 안쪽으로 구부려서 지지부(21)를 형성하게 된다(제4도 참조).

상기 절개선(20) 양측부위를 안쪽으로 구부려서 지지부(21)를 형성할때 생긴 지지부(21) 사이의 공간부인 돌기삽입부(22)로 돌기부(19)를 끼워서 내통(10)의 바깥으로 돌출시키며 지지부(21)와 돌기부(19)는 내통(10)의 외부에서 산소용접이나 전기용접에 의해 용접되어 상호 접합된다. 이때 용접작업은 장애물이 없는 상태에서 내통(10)의 외부에서 이루어지므로 용접작업이 매우 용이하여 복수개소에서 동시 작업으로서 전열판(16)을 내통(10)에 고정시킬수 있으며 지지부(21)가 안쪽으로 절곡되면서 생긴 홈부(23)에 볼록하게 용접되면서 내통(10)의 외표면은 울퉁불퉁하게 형성되므로 전열매체가 순환할때 와류를 발생시켜 열교환효율을 더욱 높일수 있게 된다.

Y자형 전열판(16)의 각각의 돌출리브(17)에는 그의 상단부가 개구되도록 절개홈(24)이 복수개가 형성되어 있다. 이 절개홈(24)은 고온배기가스가 환상간격부(12)를 통해서 흘러갈때 와류를 발생시키는 역활을 하게되며 와류발생은 전열판(16)과 내통(10)과의 사이에 열전달이 적극적으로 행해지도록 하므로써 열교환기(9)의 효율을 향상시키게 된다. 절개홈(24)은 펀칭작업에 의해 성형할수 있으며 열전달 가능면적을 감소시키지 않기 위하여 폭을 좁게 유지시키는 것이 유리하다.

절개홈(24)에 의해 생긴 작은핀(17-1)(segment)들은 배기가스의 원활한 흐름을 방해하여 와류와 난류를 발생시켜 열교환효율을 높이도록 비틀어주는 것이 바람직하다(제5도 참조).

열교환기(9)의 내통(10)의 외주면에는 나선형코일(25)이 감겨져 있는데 이 나선형 코일(25)은 그의 몸체로 공간부(13)를 단절시켜 액체전열매체가 원통의 전체 외주면을 나선형으로 순환하면서 열을 흡수토록 안내하기 위한 것으로서 이로부터 보다많은 열을 회수할수 있게 되는 것이다.

본 발명 예열장치를 운전하기 위하여서는 먼저 분사노즐(2)로부터 연료를 분사시킴과 동시에 연소공기블로우(도시생략)에 의해서 연소공기가 챔버(7)내로 송입된다. 분사된 연료는 회전체(5)의 중앙개구부(26)를 통해서 연소실(6)로 들어가며 회전체(5)의 공기분출구(27)를 통해서 연소실(6)내로 유입된 연소공기와 혼합된다.

혼합유체는 연소실(6)내에서 연소되며 고온의 배기가스는 열교환기(9)의 단부벽(28)에 부딪혀 축방향으로 180˚방향전환되어 환상 간격부(12)를 통해서 배출구(29)로 배출된다. 이 과정에서 고온 배기가스는 내통(10)과 전열판(16)을 통과하면서 열교환기(9)의 공간부(13)내로 순환하는 액체전열매체에 열을 전달하게 되며 열을 흡수한 액체전열매체는 냉각수 라인을 따라 엔진룸과 난방장치를 순환하게 되는 것이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 종래보다 열교환효율이 매우 향상되며 제작시간과 비용이 절감된다.

즉, 본원 발명은 전열판(16)은 U자형 내부로 용접 로울러를 통과시키지 않는 구조를 채택하고 있기 때문에 전열판(16)의 양쪽 돌출리브(17) 사이의 간격을 종래보다 좁게 형성할수 있어 내통(10)에 보다많은 전열판(16)을 부착하는것에 의하여 보다많은 열을 배기가스로부터 회수할수 있으며 내통(10)의 외부에서 Y자형 전열판(16)의 돌출부(19)를 용접시키게 되므로써 다수개의 전열판(16)을 동시에 용접 부착시키는 것이 가능하여 제작시간과 비용이 절감되는 것이며 내통(10)의 지지부(21)가 안쪽으로 돌출되어 울퉁불퉁한 표면을 가지므로 액체 전열매체의 와류현상과 체류시간의 연장으로 더욱 열교환 효율을 높일수 있게되는 것이다.

Claims (5)

1. 연소실과, 상기 연소실의 외측으로 배기가스 통로인 환상의 간격부를 사이에 두고, 내·외통 사이의 공간부로 액체 전열매체가 순환하는 열교환기가 배치되며, 상기 연소실내에서 연소된후 방향 전환되어 상기 환상간격부를 통하여 배출되는 배기가스로부터 열을 회수하여 상기 액체전열매체에 전달하는 전열판이 상기 열교환기 내통의 전체 원주면에 걸쳐서 축방향으로 길게 복수개가 고착되어 있는 예열장치에 있어서, 상기 전열판은 환상간격부 내에 위치하는 2개의 돌출리브와 당해 돌출리브의 바닥중앙부를 반대방향으로 볼록하게 돌출시킨 돌기부와를 갖는 Y자로 형성되며, 상기 돌기부는 상기 열교환기 내통의 벽면을 관통하여 상기 내통의 외부에서 용접에 의해 고착되어짐을 특징으로 하는 차량엔진의 예열장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 내통을 전원주면에 걸쳐서 일정간격으로 형성한 H자형 절개선을 따라 축방향으로 길게 절개한후 절개된 양측부위를 각기 내측으로 구부려서 지지부를 형성하며, 양 지지부 사이에 형성된 돌기 삽입부를 통하여 상기 돌기부를 삽입시켜 고착시키게 됨을 특징으로 하는 차량엔진의 예열장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 돌출리브의 상단부는 그의 몸체를 일정간격으로 펀칭시켜 제거한 절개홈에 의해 분할되는 복수개의 작은핀으로 형성됨을 특징으로 하는 차량엔진의 예열장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 작은핀들은 축방향에 대하여 비틀어져 있는 것임을 특징으로 하는 차량엔진의 예열장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 내통의 외주면에는 나선형 코일이 감겨져 있음을 특징으로 하는 차량엔진의 예열장치.