KR100637041B1 - Multi heating system using internal combustion engine and heat exchanger applied thereto - Google Patents

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KR100637041B1
KR100637041B1 KR1020050082935A KR20050082935A KR100637041B1 KR 100637041 B1 KR100637041 B1 KR 100637041B1 KR 1020050082935 A KR1020050082935 A KR 1020050082935A KR 20050082935 A KR20050082935 A KR 20050082935A KR 100637041 B1 KR100637041 B1 KR 100637041B1
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Abstract

A multi-heating system using an internal combustion engine and a heat exchanger applied to the same are provided to improve the flow of the discharge gas and prevent the attachment of the soot by forming the long heating fin in the core structure body. A multi-heating system using an internal combustion engine comprises an indoor hot water heater(11) heating the inside by using the heat of an engine(10); a first check valve(16) mounted at a cooling water pipe(12) connecting the interval of the engine and the indoor hot water heater; an auxiliary water pipe(22) divided at the cooling water pipe of the front and rear ends of the first check valve to form the bypass circuit; a heat exchanger(100) connected with the auxiliary water pipe and heated by a burner(21); and a water pump(35) and a second check valve(36) installed in a line at one side of the auxiliary water pipe. A control device(40) is contained to control the operation of the water pump.

Description

내연기관을 이용한 멀티 히팅시스템 및 그에 적용되는 열교환기{Multi heating system using internal combustion engine and heat exchanger applied thereto}Multi heating system using internal combustion engine and heat exchanger applied thereto {Multi heating system using internal combustion engine and heat exchanger applied applied}

도 1 및 도 2는 종래의 히팅시스템의 개략적 구성도 및 작동 상태를 도시한 도면,1 and 2 is a schematic configuration diagram and an operating state of a conventional heating system,

도 3은 본 발명에 따른 멀티 히팅시스템의 구성을 나타내는 도면,3 is a view showing the configuration of a multi-heating system according to the present invention,

도 4는 본 발명에 따른 열교환기의 제1실시예의 분해사시도,4 is an exploded perspective view of a first embodiment of a heat exchanger according to the present invention;

도 5는 도 4의 코어구조체의 발췌사시도,5 is an exploded perspective view of the core structure of Figure 4,

도 6은 도 4의 내부케이스의 발췌사시도,Figure 6 is an excerpt perspective view of the inner case of Figure 4,

도 7은 도 4의 조립된 열교환기를 상부에서 본 도면,FIG. 7 is a view of the assembled heat exchanger of FIG. 4 from above; FIG.

도 8은 본 발명에 따른 열교환기의 제2실시예의 분해사시도,8 is an exploded perspective view of a second embodiment of a heat exchanger according to the present invention;

도 9는 도 8의 조립된 열교환기를 상부에서 본 도면,9 is a view of the assembled heat exchanger of FIG. 8 from above;

도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 멀티 히팅시스템의 작동 상태를 도시한 도면.10 and 11 are views showing the operating state of the multi-heating system according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of Signs for Main Parts of Drawings>

10 ... 엔진 11 ... 실내온수히터10 ... engine 11 ... indoor hot water heater

12 ... 냉각수관 16 ... 제1체크밸브12 ... Chilled water pipe 16 ... First check valve

21 ... 버너 22 ... 보조수관21 ... burner 22 ... auxiliary water pipe

35 ... 워터펌프 36 ... 제2체크밸브35 ... water pump 36 ... second check valve

38 ... 키스위치 40 ... 제어기38 ... keyswitch 40 ... controller

100 ... 열교환기 110 ... 코어구조체100 ... heat exchanger 110 ... core structure

111 ... 전열핀 112 ... 제1방열핀111 ... heat sink fin 112 ... first heat sink fin

112a ... 단부 120 ... 내부케이스112a ... end 120 ... inner case

122 ... 제2전열핀 122a ... 끼움홈122 ... second heating pin 122a ... fitting groove

130 ... 외부케이스 140 ... 배플130 ... outer case 140 ... baffle

150 ...워터자켓 160 ... 에어자켓150 ... water jacket 160 ... air jacket

200 ... 열교환기 210 ... 제1코어구조체200 ... heat exchanger 210 ... first core structure

211 ... 전열핀 212 ... 제1방열핀211 ... heat radiation fins 212 ... first heat radiation fins

212a ... 단부 220 ... 제2코어구조체212a ... end 220 ... second core structure

222 ... 제2전열핀 222a ... 끼움홈222 ... 2nd heating pin 222a ... fitting groove

223 ... 제2방열핀 230 ... 외부케이스223 ... second heat radiation fin 230 ... outer case

본 발명은 내연기관을 이용한 멀티 히팅시스템 및 그에 적용되는 열교환기에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 엔진을 동력원으로 하는 각종 차량, 선박, 항공기 등에 있어서 냉각수로부터 폐열을 활용하는 실내온수히터 외에 별도의 버너에 의하여 작동되는 열교환기를 병설함으로써, 엔진정지 상태에서도 엔진 웜업과 실내 난방을 수행할 수 있는 내연기관을 이용한 멀티 히팅시스템 및 그에 적용되는 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-heating system using an internal combustion engine and a heat exchanger applied thereto, and more particularly, to a separate burner in addition to an indoor hot water heater that utilizes waste heat from cooling water in various vehicles, ships, aircrafts, etc., which use the engine as a power source. By providing a heat exchanger operated by a parallel, the present invention relates to a multi-heating system using an internal combustion engine that can perform engine warm-up and room heating even in an engine stop state, and a heat exchanger applied thereto.

일반적으로 내연기관(엔진)을 동력원으로 하는 각종 차량, 선박, 항공기 등에 있어서 내연기관 내부의 자켓을 순환하는 냉각수로부터 회수되는 연소열을 이용하여 실내 난방을 수행하고 있다. 다만 엔진의 냉각수온이 일정치 이상 상승하기 전에는 실내 난방이 이루어지지 않으므로 공회전 시간이 길어지고 오염물질의 배출도 증가한다. 이에 엔진의 공회전시 연료소비량보다 적은 연료를 소비하는 버너와 열교환기로 구성된 공기가열식 에어히터를 장착한 차량이 실용화되고 있는데, 이는 실내 난방만을 수행할 수 있을 뿐 엔진의 웝엄 기능을 기대하지 못하는 한계성이 있다.In general, in various vehicles, ships, aircraft, etc., which use an internal combustion engine (engine) as a power source, indoor heating is performed using combustion heat recovered from cooling water circulating in a jacket inside the internal combustion engine. However, since the room heating is not performed until the engine coolant temperature rises above a certain level, the idling time is long and the emission of pollutants is increased. Therefore, a vehicle equipped with an air-heated air heater composed of a burner and a heat exchanger that consumes less fuel than the engine consumes fuel when idle is used, which can only perform indoor heating but has a limitation of not expecting the engine's fine function. have.

이러한 단점을 개선하기 위해 공개특허 2003-0090343호에 의하면 “내연기관용 듀얼히팅시스템 및 듀얼히터 열교환기”에 관한 기술이 제안된 바 있다. 이는 엔진 웜업 기능(제1모드) 외에 엔진 웜업/ 실내 난방의 병용기능(제2모드)과 실내 난방 전용기능(제3모드)이 가능하기 때문에 엔진이 정지된 상태에서도 실내를 난방할 수 있을 뿐 아니라 엔진 웜업도 동시에 수행할 수 있다.In order to remedy this drawback, Patent Publication No. 2003-0090343 has proposed a technology regarding the "dual heating system and dual heater heat exchanger for internal combustion engines". In addition to the engine warm-up function (first mode), the engine warm-up / combination function (second mode) and indoor heating exclusive function (third mode) are possible, so that the room can be heated even when the engine is stopped. In addition, engine warm-up can be performed simultaneously.

도 1 및 도 2는 종래의 히팅 장치를 작동 상태별로 나타내는 도식도로서, 상기 공개특허에 의해 개시된다. 도 1의 제1모드에서 일측의 체크밸브(15)와 제1워터펌프(25)가 가동되고, 제2모드에서 에어펌프(20a)가 가동되어 공기를 유입하고, 도 2의 제3모드에서 타측의 제1체크밸브(16)와 제2워터펌프(26)가 가동된다. 1 and 2 is a schematic diagram showing a conventional heating device by operation state, which is disclosed by the above patent. In the first mode of FIG. 1, the check valve 15 and the first water pump 25 on one side are operated, and the air pump 20a is operated in the second mode to introduce air, and in the third mode of FIG. The first check valve 16 and the second water pump 26 on the other side are operated.

그러나 이와 같은 구성에 따르면, 항상 일측의 워터펌프(25)(26)가 가동되어야 하므로 특히 엔진의 무부하에서 실내 난방 전용의 제3모드로 가동시 소비전류가 과다하여 축전지 방전량이 과도해지고 그에 반비례하여 연속가동 시간이 단축되는 문제점이 있다.However, according to such a configuration, since one side of the water pump (25, 26) must be operated at all times, especially when operating in the third mode dedicated to indoor heating at no load of the engine, the current consumption is excessive and the amount of battery discharge is excessively inversely proportional to There is a problem that the continuous operation time is shortened.

본 발명은 연료소비량 및 연속가동 성능이 탁월한 멀티히터의 장점에 엔진 웜업 기능을 간단, 용이하게 옵션기능으로 추가할 수 있도록 함으로써 지역적 특성에 따른 소비자의 요구에 다양하게 대응할 수 있도록 창출된 것으로서, 기존의 에어히터를 기본으로 하여 슬라이딩타입의 복층형 워터자켓을 선택옵션으로 하는 멀티 히팅시스템 및 그에 적용되는 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다. According to the present invention, the engine warm-up function can be easily and easily added as an optional function to the advantages of the multi-heater having excellent fuel consumption and continuous operation performance. It is an object of the present invention to provide a multi-heating system and a heat exchanger applied to the air heater in which the sliding type multilayer water jacket is an option.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 내연기관을 이용한 멀티 히팅시스템은,In order to achieve the above object, the multi-heating system using an internal combustion engine according to the present invention,

엔진(10)의 열을 이용하여 실내를 난방하기 위한 실내온수히터(11); 상기 엔 진(10)과 실내온수히터(11) 사이를 연결하는 냉각수관(12)에 설치되는 제1체크밸브(16); 상기 제1체크밸브(16) 전후단의 냉각수관(12)에서 분기되어 바이패스회로를 구성하는 보조수관(22); 상기 보조수관(22)과 연결되며 버너(21)에 의하여 가열되는 열교환기(100); 상기 보조수관(22) 일측에 나란히 설치되는 워터펌프(35) 및 제2체크밸브(36);를 포함하는 것을 특징으로 한다. An indoor hot water heater (11) for heating the room by using the heat of the engine (10); A first check valve 16 installed in the coolant pipe 12 connecting between the engine 10 and the indoor hot water heater 11; An auxiliary water pipe 22 branched from the cooling water pipe 12 at the front and rear ends of the first check valve 16 to form a bypass circuit; A heat exchanger (100) connected to the auxiliary water pipe (22) and heated by a burner (21); And a water pump 35 and a second check valve 36 installed side by side on the auxiliary water pipe 22.

본 발명에 있어서, 상기 엔진(10)의 기동 여부에 대응하여 상기 워터펌프(35)의 가동을 단속하도록 제어하는 제어기(40)를 더 포함한다. 이때, 상기 제어기(40)는, 상기 엔진(10)의 기동에 무관하게 소정의 조건하에 워터펌프(35)를 작동하는 예약모드를 더 구비한다.In the present invention, the controller 40 further includes a controller 40 that controls the operation of the water pump 35 in response to whether the engine 10 is activated. At this time, the controller 40 further includes a reservation mode for operating the water pump 35 under a predetermined condition regardless of the start of the engine 10.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 열교환기의 제1실시예는, In order to achieve the above object, the first embodiment of the heat exchanger according to the present invention,

원통형상으로 된 것으로서 내주면에 다수개의 전열핀(111)이 방사상으로 길게 형성되고, 외주면에 제1방열핀(112)이 방사상으로 길게 형성된 코어구조체(110); 그 내주면에 상기 제1방열핀(112)의 단부(112a)가 끼어지는 끼움홈(122a)이 길게 형성된 제2전열핀(122)이 방사상으로 형성된 내부케이스(120); 상기 내부케이스(120)가 이격되도록 수납되는 외부케이스(130); 및 상기 내부케이스(120)와 외부케이스(130) 사이에 나선형으로 형성된 배플(140);이 포함된 워터자켓 구조체를 구성하는 것을 특징으로 한다.A core structure having a cylindrical shape and having a plurality of heat-transfer fins 111 radially elongated on an inner circumferential surface thereof, and having a first heat dissipation fin 112 radially elongated on an outer circumferential surface thereof; An inner case 120 having a radially formed second heat transfer fin 122 having an elongated fitting groove 122a in which an end portion 112a of the first heat dissipation fin 112 is fitted on an inner circumferential surface thereof; An outer case 130 in which the inner case 120 is received to be spaced apart; And a baffle (140) formed spirally between the inner case (120) and the outer case (130).

본 발명에 있어서, 상기 코어구조체(110)가 상기 내부케이스(120)에 슬라이딩되게 삽입 또는 취출될 수 있도록, 상기 제2전열핀(122)의 단부에는 상기 제1방 열핀(112)의 단부(112a)가 끼어지는 끼움홈(122a)이 길게 형성된다. 이때, 상기 코어구조체(110) 및/또는 내부케이스(120)는 압출 성형된다.In the present invention, the end of the first heating fin 112 at the end of the second heat transfer fin 122 so that the core structure 110 can be inserted or taken out to slide in the inner case 120 The fitting groove 122a into which the 112a is fitted is long. In this case, the core structure 110 and / or the inner case 120 is extrusion molded.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 열교환기의 제2실시예는, In order to achieve the above object, a second embodiment of the heat exchanger according to the present invention,

원통형상으로 된 것으로서 내주면에 다수개의 전열핀(211)이 방사상으로 길게 형성되고, 외주면에 제1방열핀(212)이 방사상으로 길게 형성된 제1코어구조체(210); 그 내주면에 상기 제1방열핀(212)의 단부(212a)가 끼어지는 끼움홈(222a)이 길게 형성된 제2전열핀(222)이 방사상으로 형성되고, 외주면에 제2방열핀(223)이 방사상으로 길게 형성된 제2코어구조체(220); 를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때 상기 제1코어구조체(210) 및/또는 제2코어구조체(220)는 압출성형된다. A first core structure 210 having a cylindrical shape and having a plurality of heat-transfer fins 211 radially elongated on an inner circumferential surface thereof, and having a first heat dissipation fin 212 radially elongated on an outer circumferential surface thereof; On the inner circumferential surface, a second heat transfer fin 222 having a long insertion groove 222a into which the end 212a of the first heat radiation fin 212 is fitted is formed radially, and the second heat radiation fin 223 is radially formed on the outer circumferential surface thereof. An elongated second core structure 220; Characterized in that it comprises a. In this case, the first core structure 210 and / or the second core structure 220 are extruded.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 내연기관을 이용한 멀티 히팅시스템 및 그에 적용되는 열교환기를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a multi-heating system using an internal combustion engine according to the present invention and a heat exchanger applied thereto will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 히팅시스템의 구성을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 열교환기의 제1실시예의 분해사시도이며, 도 5는 도 4의 코어구조체의 발췌사시도이고, 도 6은 도 4의 내부케이스의 발췌사시도이며, 도 7은 도 4의 조립된 열교환기를 상부에서 본 도면이다. Figure 3 is a view showing the configuration of the heating system according to the present invention, Figure 4 is an exploded perspective view of a first embodiment of the heat exchanger according to the present invention, Figure 5 is an exploded perspective view of the core structure of Figure 4, Figure 6 4 is an exploded perspective view of the inner case of FIG. 4, and FIG. 7 is a view of the assembled heat exchanger of FIG. 4 viewed from above.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 내연기관을 이용한 멀티 히팅시스템은, As shown, the multi-heating system using an internal combustion engine according to the present invention,

엔진(10)의 열을 이용하여 실내를 난방하기 위한 실내온수히터(11)와, 엔진(10)과 실내온수히터(11) 사이를 연결하는 냉각수관(12)에 설치되는 제1체크밸브(16)와, 제1체크밸브(16) 전후단의 냉각수관(12)에서 분기되어 바이패스회로를 구 성하는 보조수관(22)과, 보조수관(22)과 연결되며 버너(21)에 의하여 가열되는 열교환기(100)와, 보조수관(22) 일측에 나란히 설치되는 워터펌프(35) 및 제2체크밸브(36)와, 엔진(10)의 기동 여부에 대응하여 워터펌프(35)의 가동을 단속하도록 제어하는 제어기(40)를 포함한다.The first check valve installed in the indoor hot water heater 11 for heating the room by using the heat of the engine 10 and the cooling water pipe 12 connecting the engine 10 and the indoor hot water heater 11 ( 16) and the auxiliary water pipe 22 branched from the cooling water pipe 12 at the front and rear ends of the first check valve 16 to form a bypass circuit, and connected to the auxiliary water pipe 22, by the burner 21. The water pump 35 and the second check valve 36 installed side by side on one side of the heat exchanger 100, the auxiliary water pipe 22, and the engine 10 are heated. And a controller 40 for controlling the operation to be interrupted.

보조수관(22)에는 후술할 열교환기(20)의 워터자켓(150)과 연결되는 하나의 워터펌프(35)가 설치된다. 이에 따라, 종래 "내연기관용 듀얼히팅 시스템"이 2 개의 워터펌프(25)(26)를 사용하는 것에 비하여 시스템을 단순화할 수 있고 내구성을 향상시킬 수 있다. The auxiliary water pipe 22 is provided with one water pump 35 connected to the water jacket 150 of the heat exchanger 20 to be described later. Accordingly, the conventional "dual heating system for internal combustion engine" can simplify the system and improve durability compared to using two water pumps 25 and 26.

보조수관(22)에는 냉각수의 일방향 흐름을 허용하고 기포유입을 차단하기 위한 제2체크밸브(36)가 설치된다. 제2체크밸브(36)는 적절한 설정압에서 작동되는 파일럿 구동형식을 사용하며, 설치 위치로는 워터펌프(35)의 토출구측을 택하여야 하지만 연결된 워터호스의 길이의 변화에 따라 삭제될 수도 있다.The auxiliary water pipe 22 is provided with a second check valve 36 to allow one-way flow of the cooling water and to block the inflow of bubbles. The second check valve 36 uses a pilot driving type that is operated at an appropriate set pressure, and the outlet position of the water pump 35 should be selected as the installation position, but may be deleted according to the change of the length of the connected water hose. .

열교환기(100)는 버너(21)에서 발생되는 고온의 배기가스에 의하여 가열되는 것으로서, 보조수관(22)과 연결되어 그 보조수관(22)을 흐르는 냉각수가 경유하는 워터자켓(150)과, 실내를 난방하기 위한 흡입공기가 경유하는 에어자켓(160)을 포함한다. 이때 버너(21)에서 발생되는 배기가스는 에어자켓(160)을 먼저 가열한 후, 워터자켓(150)을 가열시킨다. 이러한 열교환기(100)는 공기의 입구와 출구가 일직선상으로 배치되는 원통 구조이며, 본 발명에서 열교환기(100)의 입구측에 댐퍼(23)(도 1 참조)를 두지 않아도 무방하다. The heat exchanger 100 is heated by the high-temperature exhaust gas generated from the burner 21, is connected to the auxiliary water pipe 22, the water jacket 150 through the cooling water flowing through the auxiliary water pipe 22, and It includes an air jacket 160 through the intake air for heating the room. At this time, the exhaust gas generated from the burner 21 heats the air jacket 160 first, and then heats the water jacket 150. The heat exchanger 100 has a cylindrical structure in which the inlet and the outlet of the air are arranged in a straight line. In the present invention, the damper 23 (see FIG. 1) may not be provided on the inlet side of the heat exchanger 100.

열교환기(100)의 워터자켓(150)의 내면에는 적어도 2단의 전열핀과 방열핀이 설치된다. 여기서, 워터자켓(150)의 ‘내면’이라함은 화염과 대향하는 내부 노출면을 말하고, ‘외면’이라함은 이와 반대로 대기에 대향하는 외부 노출면을 말한다. The inner surface of the water jacket 150 of the heat exchanger 100 is provided with at least two heat transfer fins and heat radiation fins. Here, the 'inner surface' of the water jacket 150 refers to an inner exposed surface facing the flame, and the 'outer surface' refers to an outer exposed surface facing the atmosphere.

워터자켓(150)의 외부 노출면은 매끈한 상태로 그대로 두거나 단열재(도시생략)를 씌우는 반면, 내부 노출면으로는 전열핀과 방열핀을 구성한다. 이때 전열핀과 방열핀은 각각 전열 기능과 방열 기능을 분담하도록 상이한 배열로 형성한다. 이를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다. The outer exposed surface of the water jacket 150 is left in a smooth state or covered with a heat insulating material (not shown), while the inner exposed surface constitutes a heat transfer fin and a heat dissipation fin. At this time, the heating fins and the heat radiation fins are formed in a different arrangement so as to share the heat transfer function and the heat radiation function, respectively. This will be described in more detail as follows.

열교환기(100)는, 원통형상으로 된 것으로서 내주면에 다수개의 전열핀(111)이 방사상으로 길게 형성되고, 외주면에 제1방열핀(112)이 방사상으로 길게 형성된 코어구조체(110)와; 그 내주면에 제1방열핀(112)의 단부(112a)가 끼어지는 끼움홈(122a)이 길게 형성된 제2전열핀(122)이 방사상으로 형성된 내부케이스(120)와; 내부케이스(120)가 이격되도록 수납되는 외부케이스(130)와; 내부케이스(120)와 외부케이스(130) 사이에 나선형으로 형성되는 배플(140);을 포함한다.The heat exchanger 100 includes a core structure 110 having a cylindrical shape and having a plurality of heat dissipation fins 111 radially elongated on an inner circumferential surface thereof, and having a first heat dissipation fin 112 radially elongated on an outer circumferential surface thereof; An inner case 120 having a radially formed second heat transfer fin 122 having a long insertion groove 122a in which an end portion 112a of the first heat radiation fin 112 is fitted on an inner circumferential surface thereof; An outer case 130 in which the inner case 120 is spaced apart; It includes; and the baffle 140 is formed in a spiral between the inner case 120 and the outer case 130.

코어구조체(110)는 열교환 면적을 극대화하기 위하여 압출 또는 그에 상응하는 방법에 의하여 성형된다. 이러한 코어구조체(110)는 도 5에 도시된 바와 같이 전체적으로 원통 형상을 가지며, 내주면에 전열핀(111)이 길게 형성되고, 외주면에 제1방열핀(112)이 길게 형성되어 있다. 이러한 전열핀(111)과 제1방열핀(112)은 동일 간격으로 방사상으로 형성된다. The core structure 110 is molded by extrusion or a corresponding method in order to maximize the heat exchange area. The core structure 110 has a cylindrical shape as shown in FIG. 5, the heat transfer fins 111 are formed on the inner circumferential surface, and the first heat radiation fins 112 are formed on the outer circumferential surface. The heat transfer fins 111 and the first heat sink fins 112 are radially formed at equal intervals.

내부케이스(120)는 역시 압출에 의하여 성형된다. 이러한 내부케이스(120)는 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 전체적으로 원통 형상을 가지며, 그 내주면에 길게 형성된 제2전열핀(122)의 단부에는 제1방열핀(112)의 단부(112a)가 끼어지는 끼움홈(122a)이 형성되어 있다. The inner case 120 is also molded by extrusion. As shown in FIGS. 4 and 6, the inner case 120 has a cylindrical shape as a whole, and an end portion 112a of the first heat dissipation fin 112 is formed at an end portion of the second heat dissipation fin 122 formed on an inner circumferential surface thereof. Is fitted fitting groove 122a is formed.

상기한 구조의 코어구조체(110)는, 제1방열핀(112)의 단부(112a)를 제2전열핀(122)의 끼움홈(122a)에 끼어넣음으로써, 내부케이스(120)에 슬라이딩되게 삽입 또는 취출된다.The core structure 110 having the above structure is inserted into the inner case 120 by sliding the end portion 112a of the first heat radiation fin 112 into the fitting groove 122a of the second heat transfer fin 122. Or taken out.

외부케이스(130)는 원통 형상을 가지며, 내부케이스(120)가 수납될 수 있도록 내부케이스(120) 보다 큰 직경을 가진다. The outer case 130 has a cylindrical shape and has a larger diameter than the inner case 120 so that the inner case 120 can be accommodated.

배플(140)은 냉각수가 흐르는 유로를 형성할 뿐만 아니라, 내부케이스(120)와 외부케이스(130) 사이의 간격을 유지한다. The baffle 140 not only forms a flow path through which the coolant flows, but also maintains a gap between the inner case 120 and the outer case 130.

이러한 구조에 의하여, 워터자켓(150)은 내부케이스(120)와 외부케이스(130) 사이에서 배플(140)에 의하여 형성되어 냉각수가 흐르는 경로를 형성한다. 이러한 워터자켓(150)은 보조수관(22)과 연결된다. By this structure, the water jacket 150 is formed by the baffle 140 between the inner case 120 and the outer case 130 to form a path through which the coolant flows. The water jacket 150 is connected to the auxiliary water pipe (22).

에어자켓(160)은, 코어구조체(110)와 내부케이스(120) 사이에서 제1방열핀(112)과 제2전열핀(122)들에 의하여 형성되며, 흡입공기가 흐르는 경로를 형성한다. 이러한 에어자켓(160)을 흐름으로써 가온된 공기는 실내를 난방하는데 사용된다.The air jacket 160 is formed by the first heat dissipation fin 112 and the second heat dissipation fin 122 between the core structure 110 and the inner case 120 and forms a path through which suction air flows. The air warmed by flowing the air jacket 160 is used to heat the room.

만약, 도 1에서의 종래의 열교환기처럼, 워터자켓(24)의 외면과 내면에 모두 전열핀(27)과 방열핀(28)이 형성된다면, 버너(21)의 연소에 의한 고온의 배기가스가 워터자켓(24)의 내부 노출면에 부착된 전열핀(27)을 먼저 가열하고, 이후 워터자켓(24) 외부 노출면의 방열핀(28)을 가열한다. 즉, 배기가스가 워터자켓(24)을 흐르는 냉각수를 먼저 가열하고, 이후에 방열핀(28)을 통과하는 흡입공기를 가열하는 것이다. 이 경우, 방열에 의한 흡입공기의 열량이 냉각수의 열량보다 적을 경우, 냉각수온이 점증되어 비등점 이상으로 될 수도 있으며, 이에 따라 열교환기(20)의 송풍기가 과도하게 구동되어 전력소비가 증가하거나 워터펌프(25)(26)의 캐비테이션이 유발된다.If, as in the conventional heat exchanger in FIG. 1, both the heat fins 27 and the heat dissipation fins 28 are formed on the outer and inner surfaces of the water jacket 24, the high-temperature exhaust gas by the combustion of the burner 21 is generated. The heating fins 27 attached to the inner exposed surface of the water jacket 24 are first heated, and then the heat radiating fins 28 on the outer exposed surface of the water jacket 24 are heated. That is, the exhaust gas first heats the cooling water flowing through the water jacket 24, and then heats the intake air passing through the heat radiating fin 28. In this case, when the heat amount of the suction air due to heat radiation is less than the heat amount of the cooling water, the cooling water temperature may increase and become higher than the boiling point. Accordingly, the blower of the heat exchanger 20 is excessively driven to increase power consumption or water. Cavitation of the pumps 25 and 26 is caused.

반면, 본 발명에서의 열교환기의 경우, 고온의 연소가스가 코어구조체(110) 내부를 흐르면서 먼저 전열핀(111)을 가열시키는데, 전열핀(111)의 열은 제1방열핀(112) 및 제2전열핀(122)으로 전도된 후, 내부케이스(120) 및 배플(140)을 가열시킨다. 즉, 제1방열핀(112)과 제2전열핀(122)이 형성하는 에어자켓(160)을 먼저 가열시키고, 내부케이스(120)와 외부케이스(130) 사이의 배플(140)이 형성하는 워터자켓(150)을 후에 가열시키는 것이다. 즉, 에어자켓(160)이 먼저 가열된 후 워터자켓(150)이 가열되므로, 워터자켓(150)에서 발생되는 열량은 에어자켓(160)에서 발생되는 열량보다 작고, 따라서, 워터자켓(150)을 흐르는 냉각수가 과열되어 비등점까지 올라가는등 수온이 급격하게 상승되는 것을 완충할 수 있다.On the other hand, in the heat exchanger according to the present invention, the hot combustion gas flows inside the core structure 110 and heats the heat fin 111 first. The heat of the heat fin 111 is the first heat radiation fin 112 and the first heat. After conducting to the two heat transfer fins 122, the inner case 120 and the baffle 140 are heated. That is, the air jacket 160 formed by the first heat dissipation fin 112 and the second heat dissipation fin 122 is first heated, and the water formed by the baffle 140 between the inner case 120 and the outer case 130 is formed. The jacket 150 is heated later. That is, since the air jacket 160 is first heated and then the water jacket 150 is heated, the amount of heat generated in the water jacket 150 is smaller than the amount of heat generated in the air jacket 160, and thus, the water jacket 150. Cooling water flowing through the buffer can overheat and rise rapidly to a boiling point.

뿐만 아니라, 흡입공기가 경유하는 에어자켓(160)을 먼저 가열시키므로, 급속난방성이 향상될 수 있다. In addition, since the air jacket 160 through the intake air is first heated, rapid heating may be improved.

한편, 장시간 사용하는 과정에서 전열핀(111)에 그을음이 부착될 수도 있다. 이러한 그을음은, 내부케이스(120)에서 코어구조체(110)를 빼낸 후 제거할 수 있으므로, 그을음 제거가 매우 용이하다. On the other hand, soot may be attached to the heat transfer fins 111 in the course of long time use. This soot can be removed after removing the core structure 110 from the inner case 120, it is very easy to remove the soot.

제어기(40)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 엔진(10)의 기동 여부를 검출하기 위하여 키스위치(38)를 활용하는 것이 바람직한데, 이는 각종 차량, 선박 등의 주기기 또는 보조기기로서의 엔진(10)을 구동함에 있어 키스위치(38)가 필수적이기 때문이다. 도시에는 없으나 경우에 따라 엔진(10)의 기동 여부는 속도 센서, 윤활유 압력센서 등에서도 검출이 가능하다. As shown in FIG. 3, the controller 40 preferably uses the keyswitch 38 to detect whether the engine 10 is started, which is used as a main device or auxiliary device of various vehicles, ships, and the like. This is because the key switch 38 is essential in driving the engine 10. Although not shown, in some cases, the engine 10 may be detected by a speed sensor, a lubricating oil pressure sensor, or the like.

제어기(40)는 예외적인 경우(후술하는 ‘예약모드’)를 제외하고는 엔진(10)이 기동된 상태에서만 워터펌프(35)를 가동하는 것을 대전제로 한다. 이러한 제어기(40)는 비교적 회로 구성이 간단하므로 릴레이 그리고/또는 IC소자를 이용한 시컨스회로를 구성하여도 무방하고, 엔진(10)의 종합적인 제어를 담당하는 마이콤회로인 ECU(도시 생략)의 프로그램을 일부 수정하여 대체할 수도 있다.The controller 40 charges the water pump 35 only when the engine 10 is started, except in exceptional cases ('reservation mode' described later). Since the controller 40 has a relatively simple circuit configuration, a sequence circuit using a relay and / or an IC element may be configured, and a program of an ECU (not shown), which is a microcomputer circuit that is in charge of comprehensive control of the engine 10, may be used. You can also replace with some modifications.

이때, 제어기(40)는 엔진(10)의 기동에 무관하게 소정의 조건하에 워터펌프(35)를 작동하는 예약모드를 더 구비한다. 예약모드는 제어기(40)에 선택버튼(도시 생략)을 구비하여 수행될 수 있으며, 그 수행조건에는 시간, 온도 등을 선택적으로 포함한다. 예컨대, 선택버튼으로 원하는 시간을 맞추거나 실내 온도가 일정 이하로 떨어지면 버너(21)와 워터펌프(35)를 구동하여 난방을 실시한다. 원하는 시간에 설정 온도에 이르면 난방하는 AND 조건으로 구성할 수도 있다. 이러한 예약모드는 엔진(10)의 기동되어 있지 않은 상태에서도 무조건 수행된다.At this time, the controller 40 further includes a reservation mode for operating the water pump 35 under a predetermined condition regardless of the start of the engine 10. The reservation mode may be performed by including a select button (not shown) in the controller 40, and the execution condition may optionally include time, temperature, and the like. For example, when the desired time is adjusted with the selection button or the room temperature drops below a certain level, the burner 21 and the water pump 35 are driven to perform heating. It can also be configured as an AND condition for heating when the set temperature is reached at a desired time. Such a reservation mode is unconditionally performed even when the engine 10 is not started.

도 8은 본 발명에 따른 열교환기의 제2실시예의 분해사시도이고, 도 9는 도 8의 조립된 열교환기를 상부에서 본 도면이다. 8 is an exploded perspective view of a second embodiment of a heat exchanger according to the present invention, and FIG. 9 is a view of the assembled heat exchanger of FIG. 8 seen from above.

도 4,5,6,7에 도시된 열교환기는 코어구조체(110)와 내부케이스(120) 사이를 흐르는 에어를 가열시키는 에어히터 역할과, 내부케이스(120)와 외부케이스(130) 사이의 배플을 흐르는 냉각수를 가열시키는 워터히터 역할을 동시에 할 수 있는 멀티 히터 개념이 내포되어 있다. 4, 5, 6, and 7 the heat exchanger serves as an air heater for heating the air flowing between the core structure 110 and the inner case 120, and the baffle between the inner case 120 and the outer case 130 The concept of a multi-heater that can simultaneously serve as a water heater for heating the cooling water flowing therein is implied.

그러나, 도 8 및 도 9 에 도시된 열교환기(200)는, 열효율을 극대화시키기 위해 복층구조로 되어 에어히터 역할만을 전담하게끔 할 수 있는 구조를 기본으로 한다. 이를 위하여, 열교환기의 제2실시예는, 원통형상으로 된 것으로서 내주면에 다수개의 전열핀(211)이 방사상으로 길게 형성되고, 외주면에 제1방열핀(212)이 방사상으로 길게 형성된 제1코어구조체(210)와; 그 내주면에 제1방열핀(212)의 단부(212a)가 끼어지는 끼움홈(222a)이 길게 형성된 제2전열핀(222)이 방사상으로 형성되고, 외주면에 제2방열핀(223)이 방사상으로 길게 형성된 제2코어구조체(220); 및 제2코어구조체(220)가 수납되는 외부케이스(230);를 포함한다. 이때 제1코어구조체(210) 및/또는 제2코어구조체(220)는 압출성형된다.However, the heat exchanger 200 shown in Figs. 8 and 9 is based on a structure that can be dedicated to the role of the air heater to have a multi-layer structure in order to maximize the thermal efficiency. To this end, in the second embodiment of the heat exchanger, the first core structure having a cylindrical shape and having a plurality of heat-transfer fins 211 radially elongated on the inner circumferential surface and having a first heat-dissipating fin 212 radially elongated on the outer circumferential surface 210; On the inner circumferential surface, a second heat transfer fin 222 having a long fitting groove 222a into which the end 212a of the first heat dissipation fin 212 is fitted is formed radially, and the second heat dissipation fin 223 is radially long on the outer circumferential surface thereof. A second core structure 220 formed; And an outer case 230 in which the second core structure 220 is accommodated. In this case, the first core structure 210 and / or the second core structure 220 are extruded.

이러한 열교환기(200)는, 제1코어구조체(210)와 제2코어구조체(220)를 흐르는 에어를 가열시키고, 제2코어구조체(220)와 외부케이스(230) 사이를 흐르는 에어를 가열시킴으로써, 보다 많은 에어를 가열시키는 에어히터 전용이 된다. The heat exchanger 200 heats the air flowing through the first core structure 210 and the second core structure 220, and heats the air flowing between the second core structure 220 and the outer case 230. It becomes exclusively for the air heater which heats more air.

도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 멀티 히팅시스템의 작동 상태를 도시한 도면이다.10 and 11 are views showing the operating state of the multi-heating system according to the present invention.

도 10은 엔진 웜업과 실내 난방을 병용하는 모드로서 종래의 제2모드에 해당하고, 도 9는 실내 난방만을 위한 모드로서 종래의 제3모드에 해당한다. 그리고 이외에 예약모드를 구비한다. 엔진(10)의 기동전에 일반적인 난방은 도 5의 제3모드이고 기동이 이루어지면 도 8의 모드로 자동 전환한다. 단, 예약모드에서는 무기동 (무시동)이어도 이 상태로 유지된다. 도 8의 모드에서 엔진(10)을 정지하면 도 11의 모드로 자동전환되어 불필요한 연료 및 축전지 방전소모가 억제된다. 소비전력이 감소되는 것만큼 엔진(10) 무기동의 난방시간이 연장된다.10 corresponds to a second mode in which the engine warm-up is used together with room heating, and FIG. 9 corresponds to a third mode in the related art as a mode for indoor heating only. In addition, a reservation mode is provided. Before the start of the engine 10, the general heating is the third mode of FIG. 5 and automatically switches to the mode of FIG. 8 when starting. However, in the reserve mode, this state is maintained even in non-active (non-start) mode. Stopping the engine 10 in the mode of FIG. 8 automatically switches to the mode of FIG. 11 to suppress unnecessary fuel and battery discharge consumption. The heating time of the inorganic copper of the engine 10 is extended as the power consumption is reduced.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom.

본 발명의 구성 및 작용에 의하면 엔진을 동력원으로 하는 각종 차량, 선박, 항공기 등에 있어서 실내온수히터 외에 별도의 버너에 의하여 가열되는 열교환기를 병설하여 엔진정지 상태에서도 엔진 웜업과 실내 난방을 수행하되 온수순환 펌프가 조건에 따라 단속적으로 구동되도록 하여 상시 작동하는데 따른 전력소모를 방지하는 효과가 있다.According to the configuration and operation of the present invention, in various vehicles, ships, and aircraft using the engine as a power source, in addition to the indoor hot water heater, a heat exchanger heated by a separate burner is installed to perform engine warm-up and indoor heating even in the state of stopping the engine. The pump is driven intermittently according to the condition, thereby preventing the power consumption of regular operation.

그리고, 에어자켓이 먼저 가열된 후 워터자켓이 가열되므로, 워터자켓에 전도되는 열량이 에어자켓에서 발생되는 열량보다 적고, 이에 따라 워터자켓을 흐르는 냉각수가 비등점 이상으로 높아지는 것을 방지할 수 있다. 또한 간헐적으로 워터자켓 내부에서 발생할 수 있는 기포는 시스템작동에 영향을 주지 않게 되어 연속적인 정상작동주기로 가동이 가능하며, 워터펌프 작동주기시에 자동으로 드레인되므로 기포로 인한 작동 오류를 근원적으로 해결할 수 있다. 따라서, 냉각수를 열교환기로부터 외부로 필요이상으로 강제순환시킬 필요가 없어 순환모터를 작동시키기 위한 전력소모를 줄일 수 있다는 효과가 있다. In addition, since the air jacket is first heated and then the water jacket is heated, the amount of heat transferred to the water jacket is less than the heat generated from the air jacket, thereby preventing the cooling water flowing through the water jacket from rising above the boiling point. In addition, bubbles that may occur intermittently inside the water jacket can be operated in continuous normal operation cycles without affecting the system operation, and can automatically solve operation errors caused by bubbles because they are automatically drained during the water pump operation cycles. have. Therefore, there is no need to force the cooling water from the heat exchanger to the outside more than necessary, there is an effect that can reduce the power consumption for operating the circulation motor.

또, 그 내주면과 외주면에 전열핀과 제1방열핀이 방사상으로 형성된 코어구조체와, 제1방열핀에 끼어져 결합되는 제2방열핀이 형성된 내부케이스를 채용하는 열교환기를 채용함으로써, 그 열교환기의 조립성 및 열효율을 획기적으로 향상시켜 상품성을 높일 수 있다.In addition, by adopting a heat exchanger that employs a core structure in which heat-transfer fins and first heat-dissipating fins are radially formed on the inner and outer circumferential surfaces thereof, and an inner case having a second heat-dissipating fin that is fitted to the first heat-dissipating fins, the heat exchanger is assembled. And it can significantly improve the thermal efficiency to improve the commerciality.

그리고, 제1방열핀에 기본품목인 복층 열교환기 대신 워터자켓 구조체를 교환하여 조립하게 되면 멀티히터와 일반 에어히터를 선택적으로 채용할 수 있으므로 호환성 및 다양성 면에서 우월한 구조로 설계되어 있다. In addition, when the water jacket structure is replaced by replacing the water jacket structure instead of the multilayer heat exchanger, which is a basic item, the multi-heater and the general air heater may be selectively adopted.

또한 코어구조체의 내부에 길게 전열핀이 형성됨으로써 배기가스의 흐름이 용이하고, 또한 그을음이 잘 부착되지 않는다. 더 나아가 그을음이 부착되더라도 코어구조체를 내부케이스로부터 용이하게 취출할 수 있으므로, 그을음의 제거가 용이하다. In addition, since the heat transfer fin is formed inside the core structure, the flow of the exhaust gas is easy and soot is hardly attached. Furthermore, even when soot is attached, the core structure can be easily taken out from the inner case, so that soot can be easily removed.

Claims (9)

엔진(10)의 열을 이용하여 실내를 난방하기 위한 실내온수히터(11);An indoor hot water heater (11) for heating the room by using the heat of the engine (10); 상기 엔진(10)과 실내온수히터(11) 사이를 연결하는 냉각수관(12)에 설치되는 제1체크밸브(16);A first check valve 16 installed in the coolant pipe 12 connecting between the engine 10 and the indoor hot water heater 11; 상기 제1체크밸브(16) 전후단의 냉각수관(12)에서 분기되어 바이패스회로를 구성하는 보조수관(22);An auxiliary water pipe 22 branched from the cooling water pipe 12 at the front and rear ends of the first check valve 16 to form a bypass circuit; 상기 보조수관(22)과 연결되며 버너(21)에 의하여 가열되는 열교환기(100);A heat exchanger (100) connected to the auxiliary water pipe (22) and heated by a burner (21); 상기 보조수관(22) 일측에 나란히 설치되는 워터펌프(35) 및 제2체크밸브(36);를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관을 이용한 멀티 히팅시스템.Multi-heating system using an internal combustion engine comprising a; water pump (35) and the second check valve 36 is installed side by side on the auxiliary water pipe (22). 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 엔진(10)의 기동 여부에 대응하여 상기 워터펌프(35)의 가동을 단속하도록 제어하는 제어기(40)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관을 이용한 멀티 히팅시스템.Multi-heating system using an internal combustion engine, characterized in that it further comprises a controller (40) for controlling the operation of the water pump (35) in response to the start of the engine (10). 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제어기(40)는, 상기 엔진(10)의 기동에 무관하게 소정의 조건하에 워터펌프(35)를 작동하는 예약모드를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내연기관을 이용한 멀티 히팅시스템.The controller (40) further comprises a reservation mode for operating the water pump (35) under a predetermined condition irrespective of the start of the engine (10). 제1항에 있어서, 상기 열교환기(100)는, The method of claim 1, wherein the heat exchanger 100, 상기 보조수관(22)을 흐르는 냉각수가 경유하는 워터자켓(150)과, 실내를 난방하기 위한 흡입공기가 경유하는 에어자켓(160)을 포함하며,It includes a water jacket 150 through the cooling water flowing through the auxiliary water pipe 22, and an air jacket 160 through the intake air for heating the room, 상기 버너(21)에서 발생되는 배기가스는 상기 에어자켓(160)을 먼저 가열한 후, 상기 워터자켓(150)을 가열시키는 것을 특징으로 하는 내연기관을 이용한 멀티 히팅시스템.The exhaust gas generated from the burner 21 heats the air jacket 160 first, and then heats the water jacket 150. 원통형상으로 된 것으로서 내주면에 다수개의 전열핀(111)이 방사상으로 길게 형성되고, 외주면에 제1방열핀(112)이 방사상으로 길게 형성된 코어구조체(110);A core structure having a cylindrical shape and having a plurality of heat-transfer fins 111 radially elongated on an inner circumferential surface thereof, and having a first heat dissipation fin 112 radially elongated on an outer circumferential surface thereof; 그 내주면에 상기 제1방열핀(112)의 단부(112a)가 끼어지는 끼움홈(122a)이 길게 형성된 제2전열핀(122)이 방사상으로 형성된 내부케이스(120);An inner case 120 having a radially formed second heat transfer fin 122 having an elongated fitting groove 122a in which an end portion 112a of the first heat dissipation fin 112 is fitted on an inner circumferential surface thereof; 상기 내부케이스(120)가 이격되도록 수납되는 외부케이스(130); 및An outer case 130 in which the inner case 120 is received to be spaced apart; And 상기 내부케이스(120)와 외부케이스(130) 사이에 나선형으로 형성되는 배플(140);을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.And a baffle (140) formed spirally between the inner case (120) and the outer case (130). 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 코어구조체(110)가 상기 내부케이스(120)에 슬라이딩되게 삽입 또는 취출될 수 있도록, 상기 제2전열핀(122)의 단부에는 상기 제1방열핀(112)의 단부 (112a)가 끼어지는 끼움홈(122a)이 길게 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.The end 112a of the first heat dissipation fin 112 is fitted to the end of the second heat dissipation fin 122 so that the core structure 110 can be inserted into or withdrawn from the inner case 120. Heat exchanger, characterized in that the groove (122a) is formed long. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 코어구조체(110) 및/또는 내부케이스(120)는 압출성형된 것을 특징으로 하는 열교환기.The core structure (110) and / or the inner case 120 is heat exchanger, characterized in that the extrusion. 원통형상으로 된 것으로서 내주면에 다수개의 전열핀(211)이 방사상으로 길게 형성되고, 외주면에 제1방열핀(212)이 방사상으로 길게 형성된 제1코어구조체(210);A first core structure 210 having a cylindrical shape and having a plurality of heat-transfer fins 211 radially elongated on an inner circumferential surface thereof, and having a first heat dissipation fin 212 radially elongated on an outer circumferential surface thereof; 그 내주면에 상기 제1방열핀(212)의 단부(212a)가 끼어지는 끼움홈(222a)이 길게 형성된 제2전열핀(222)이 방사상으로 형성되고, 외주면에 제2방열핀(223)이 방사상으로 길게 형성된 제2코어구조체(220); On the inner circumferential surface, a second heat transfer fin 222 having a long insertion groove 222a into which the end 212a of the first heat radiation fin 212 is fitted is formed radially, and the second heat radiation fin 223 is radially formed on the outer circumferential surface thereof. An elongated second core structure 220; 상기 제2코어구조체(220)가 수납되는 외부케이스(230);를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.And an outer case (230) for receiving the second core structure (220). 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 제1코어구조체(210) 및/또는 제2코어구조체(220)는 압출성형된 것을 특징으로 하는 열교환기.The first core structure 210 and / or the second core structure 220 is extruded, characterized in that the extruded.
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