KR101241211B1

KR101241211B1 - 차량의 배기열 회수장치

Info

Publication number: KR101241211B1
Application number: KR1020100125528A
Authority: KR
Inventors: 원종승; 선종호; 김재산; 채성수; 박진용; 문종윤; 김진용
Original assignee: 현대자동차주식회사; 세종공업 주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2010-12-09
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2013-03-13
Also published as: CN102536402B; DE102011056212B4; US8904771B2; DE102011056212A1; JP2012122471A; KR20120064342A; US20120144814A1; CN102536402A

Abstract

차량의 배기열 회수장치가 개시된다. 개시된 차량의 배기열 회수장치는, ⅰ)배기가스가 유입되는 입구와 배기가스가 유출되는 출구를 지닌 케이스와, ⅱ)케이스의 내부에 구성되며 배기가스에 대한 냉각수 및 윤활유의 열교환이 이루어지는 열교환부와, ⅲ)케이스의 내부에서 입구와 출구 사이를 연결하며, 열교환부로 배기가스를 유입시키기 위한 유입공을 케이스의 출구 측에 형성하고, 배기가스를 열교환부를 거치지 않고 바이패스시킬 수 있는 바이패스관과, ⅳ)바이패스관에 설치되어 그 바이패스관을 통한 배기가스의 흐름을 차단하고, 배기가스를 열교환부로 유도할 수 있는 가변 밸브를 포함하되, 열교환부는 바이패스관과 케이스 사이에서 상호 연결되며 이격된 복수의 냉각수 통로를 형성하는 냉각수 유통부재와, 냉각수 통로들 중 어느 하나에 설치되며 윤활유의 흐름이 이루어지는 윤활유 유통부재를 포함하여 이루어진다.

Description

차량의 배기열 회수장치 {HEAT EXCHANGER FOR EXHAUST HEAT WITHDRAWAL OF VEHICLE}

본 발명의 예시적인 실시예는 차량의 배기열을 회수하기 위한 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각수와 윤활유에 대하여 배기열의 열교환이 이루어지는 차량의 배기열 회수장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에서의 열교환기는 배기가스와 냉각수를 열교환시켜 고온의 배기가스의 온도를 낮추고 저온의 냉각수의 온도를 높임으로써 배기열을 회수한다.

이러한 열교환기를 통해 회수된 열은 차량의 필요한 곳으로 보내져 윤활유의 가열 또는 엔진의 승온(fast warm-up)이나 난방 등에 사용된다.

상기 열교환기는 냉각수와의 열교환이 이루어지는 열교환부를 구비한다. 배기가스는 열교환부를 지나면서 냉각수와 열교환 된다. 열 회수가 불필요한 경우, 열교환기는 유로를 전환하여 배기가스를 열교환부로 경유시키지 않고 바로 바이패스시키게 된다.

예를 들어, 배기열을 회수하여 윤활유를 가열하는 구조의 경우에는 배기가스를 열교환부로 경유시키고, 윤활유가 적정 온도로 가열된 후에는 배기가스를 바이패스시켜 윤활유의 온도가 더 높아지지 않도록 한다.

즉, 저온시나 초기 시동시에는 고온의 배기가스가 열교환부로 공급되어 냉각수와 열교환된다. 온도가 상승한 냉각수는 윤활유의 온도를 높이게 된다. 윤활유는 저온시 점도가 높아 변속기나 엔진의 운동부로 공급되었을 때 마찰을 증가시키게 된다. 온도 상승된 냉각수에 의해 가열된 윤활유는 변속기 등의 마찰을 줄일 수 있게 된다.

윤활유는 너무 가열되면 변성이 생겨 윤활 역할을 제대로 수행하지 못하게 된다. 이에 고온시나 가속시에는 배기가스를 바이패스시켜 열교환부를 경유하지 않도록 한다. 따라서 배기가스와 냉각수 사이에 열교환이 일어나지 않아 냉각수가 저온으로 유지되고 윤활유는 저온의 냉각수에 의해 쿨링될 수 있다.

이와 같은 종래의 열교환기는 배기가스가 지나는 영역에 냉각수가 흐르는 단일의 통로를 형성하고, 그 통로 내부에 윤활유가 유통되는 튜브를 설치하여 열교환부를 구성하고 있다.

따라서, 차량의 저온시나 초기 시동시에는 배기가스가 지나는 영역에서 배기가스와 냉각수의 열교환이 이루어지며, 냉각수의 온도를 상승시키고 그 냉각수에 의해 윤활유의 온도를 높일 수 있게 된다. 이렇게 온도가 상승한 윤활유는 변속기 등의 마찰을 줄여 연비 효과를 상승시키게 된다.

그런데, 종래 기술에 따른 열교환기는 단순히 냉각수가 흐르는 단일의 통로 내부에 윤활유가 유통되는 튜브를 설치하여 열교환부를 구성하므로, 배기가스에 대한 냉각수 통로의 접촉 면적 및 접촉 시간이 짧아 열교환 성능이 저하될 수 있고, 윤활유의 온도 상승이 지연되어 연비 효과를 저하시키는 결과를 초래하게 된다.

본 발명의 예시적인 실시예들은 배기가스에 대한 냉각수 통로의 접촉 면적 및 접촉 시간을 더욱 증대시킬 수 있도록 한 차량의 배기열 회수장치를 제공한다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량의 배기열 회수장치는, ⅰ)배기가스가 유입되는 입구와 배기가스가 유출되는 출구를 지닌 케이스와, ⅱ)상기 케이스의 내부에 구성되며 배기가스에 대한 냉각수 및 윤활유의 열교환이 이루어지는 열교환부와, ⅲ)상기 케이스의 내부에서 입구와 출구 사이를 연결하며, 상기 열교환부로 배기가스를 유입시키기 위한 유입공을 상기 출구 측에 형성하고, 배기가스를 열교환부를 거치지 않고 바이패스시킬 수 있는 바이패스관과, ⅳ)상기 바이패스관에 설치되어 그 바이패스관을 통한 배기가스의 흐름을 차단하고, 배기가스를 상기 열교환부로 유도할 수 있는 가변 밸브를 포함하되, 상기 열교환부는 상기 바이패스관과 케이스 사이에서 상호 연결되며 이격된 복수의 냉각수 통로를 형성하는 냉각수 유통부재와, 상기 냉각수 통로들 중 어느 하나에 설치되며 윤활유의 흐름이 이루어지는 윤활유 유통부재를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 차량의 배기열 회수장치에 있어서, 상기 냉각수 유통부재는 상기 냉각수 통로들 사이에 상기 유입공과 연결되는 배기가스 통로를 형성할 수 있다.

또한, 상기 차량의 배기열 회수장치에 있어서, 상기 열교환부는 상기 바이패스관 외주면과 상기 케이스 내주면 사이의 챔버에 구성될 수 있다.

또한, 상기 차량의 배기열 회수장치에 있어서, 상기 냉각수 유통부재는 상기 냉각수가 유입되는 제1 냉각수 통로와, 상기 제1 냉각수 통로와 이격되며 상호 연결되고 상기 윤활유 유통부재가 설치되는 제2 냉각수 통로를 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 상기 차량의 배기열 회수장치에 있어서, 상기 냉각수 유통부재는 상기 제1 냉각수 통로는 동심원 외측에 형성되며, 상기 제2 냉각수 통로가 동심원 내측에 형성될 수 있다.

또한, 상기 차량의 배기열 회수장치에 있어서, 상기 챔버에는 상기 유입공과 연결되며 상기 바이패스관의 외주면과 상기 제2 냉각수 통로 사이에 제1 배기가스 통로가 형성될 수 있다.

또한, 상기 차량의 배기열 회수장치에 있어서, 상기 챔버에는 상기 제1 냉각수 통로와 제2 냉각수 통로 사이에 제2 배기가스 통로가 형성될 수 있다.

또한, 상기 차량의 배기열 회수장치에 있어서, 상기 윤활유 유통부재는 상기 제2 냉각수 통로에 배치되며, 나선 형상으로 감긴 관로로서 이루어질 수 있다.

또한, 상기 차량의 배기열 회수장치에 있어서, 상기 바이패스관의 외주면에는 단열층이 구성될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 저온시나 초기 시동 시 배기가스가 열교환부의 챔버에서 제1 및 제2 배기가스 통로를 따라 유동되며, 냉각수 유통부재의 제1 및 제2 냉각수 통로를 따라 흐르는 냉각수와 열교환이 이루어질 수 있다.

따라서, 본 실시예에서는 냉각수의 유동 통로에 대한 배기가스의 유통 통로를 증대시킬 수 있으며, 냉각수의 유동 통로에 대한 배기가스의 접촉 면적 및 접촉 시간을 증대시킬 수 있고 그 냉각수 통로가 보온 역할을 하기 때문에, 배기가스에 대한 냉각수와 윤활유의 열교환 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량의 배기열 회수장치를 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량의 배기열 회수장치의 작용을 설명하기 위한 단면 구성도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량의 배기열 회수장치의 효과를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 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.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량의 배기열 회수장치를 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량의 배기열 회수장치(100)는 엔진으로부터 발생되는 배기가스를 배출하기 위한 차량의 배기 계통에 적용될 수 있다.

여기서, 상기 배기열 회수장치(100)는 고온의 배기가스의 온도를 낮추고 저온의 냉각수 온도를 높임으로써 배기열을 회수하고, 이렇게 회수된 열을 윤활유(당 업계에서는 통상적으로 "ATF" 또는 "변속기 오일" 이라고도 한다)의 가열 또는 엔진의 승온이나 난방 등에 사용할 수 있는 구조로 이루어진다.

즉, 상기 배기열 회수장치(100)는 외부로 버려지던 배기열 에너지를 엔진 냉각수 및 윤활유와 열교환하여 연비를 개선하고 난방 성능을 향상시키며 보조 소음기 동등 수준의 NVH 성능을 도모하기 위한 것이다.

이를 위한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 배기열 회수장치(100)는 기본적으로, 케이스(10)와, 열교환부(20)와, 바이패스관(70)과, 가변 밸브(90)를 포함하여 구성되며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

본 실시예에서, 상기 케이스(10)는 본 장치(100)의 외형을 이루며, 배기가스가 지나는 배기라인(도면에 도시되지 않음)에 설치되거나 뒤에서 더욱 설명될 바이패스관(70)의 외측면에 기밀을 유지하며 설치될 수 있다.

상기 케이스(10)의 일측단에는 배기가스가 유입되는 입구(11)가 형성되며, 다른 일측단에는 배기가스가 배출되는 출구(13)가 형성된다.

본 실시예에서, 상기 열교환부(20)는 배기가스가 지나가는 경로에서 배기가스에 대한 냉각수와 윤활유의 열교환이 이루어지는 것으로, 냉각수와 윤활유의 유통로를 형성하며 케이스(10)의 내부에 구성될 수 있다.

이와 같은 본 실시예에 의한 상기 열교환부(20)의 구체적인 구성은 뒤에서 더욱 자세하게 설명될 것이다.

본 실시예에서, 상기 바이패스관(70)은 배기가스를 케이스(10)의 외부로 배출(바이패스)할 수 있고 관로 내에 열교환부(20)가 위치하지 않도록 케이스(10)를 관통하며 본 장치(100)의 중앙에 배치될 수 있고, 배기가스가 지나는 배기라인에 직결될 수 있다.

여기서, 상기 케이스(10)의 입구(11)는 바이패스관(70)이 케이스(10)의 내부에 배치되면서 그 바이패스관(70)의 일측 단부와 연결되는데, 바이패스관(70)의 일측 단부와 연통되지 않는다.

그리고, 상기 케이스(10)의 출구(13)는 바이패스관(70)이 케이스(10)의 내부에 배치되면서 그 바이패스관(70)의 다른 일측 단부와 연통될 수 있다.

이에 케이스(10)의 입구(11)로 유입되는 배기가스는, 배기가스의 경로가 열교환부(20)를 거치지 않도록 설정된 경우, 바이패스관(70)을 지나 바로 케이스(10)의 출구(13)로 배출(바이패스)될 수 있다.

그리고, 배기가스의 경로가 열교환부(20)를 거치도록 설정된 경우, 배기가스는 바이패스관(70)을 지나며 케이스(10)의 출구(13) 측에서 바이패스관(70)과 케이스(10) 사이로 유입될 수 있다.

상기에서, 바이패스관(70)은 이의 외벽면이 케이스(10)의 내벽면에 일정 간격으로 이격되게 배치되는 바, 바이패스관(70)의 외벽면과 케이스(10)의 내벽면 사이에는 소정의 공간으로서 챔버(71)를 형성하고 있다.

이 경우, 상기 챔버(71)는 케이스(10)의 출구(13) 측에서 유입되는 배기가스가 지나가는 통로로서 이루어지며, 그 통로에는 뒤에서 더욱 설명될 열교환부(20)가 장착될 수 있다.

이를 위해 상기 바이패스관(70)은 케이스(10)의 출구쪽 선단에 챔버(71)와 상호 연통되는 유입공(73)을 형성하고 있다. 상기 유입공(73)은 바이패스관(70)의 둘레를 따라 형성될 수 있다.

따라서 상기 케이스(10)의 입구(11)를 통해 바이패스관(70)을 따라 유동하는 배기가스가 열교환부(20)를 거치도록 설정된 경우, 배기가스는 케이스(10)의 출구(13) 측에서 유입공(73)을 통해 챔버(71)의 내부로 유입되며, 그 챔버(71)에서 열교환부(20)를 지나며 케이스(10)의 출구(13)로 빠져나간다.

본 실시예에서, 상기 가변 밸브(90)는 바이패스관(70)을 통한 배기가스의 흐름을 차단하거나 배기가스를 열교환부(20)로 유도할 수 있게 바이패스관(70)의 관로를 개폐하며 배기가스의 진행 경로를 열교환부(20)나 바이패스관(70)으로 선택 전환하는 것으로서, 케이스(10)의 출구(13) 측에서 바이패스관(70)의 단부에 설치된다.

즉, 저온 시나 초기 시동 시 상기 가변 밸브(90)가 작동함으로써 바이패스관(70)을 폐쇄하는 경우, 배기가스는 바이패스관(70)의 유입공(73)을 통해 챔버(71)로 유도되며, 그 챔버(71)에서 열교환부(20)를 지나며 케이스(10)의 출구(13)로 빠져나갈 수 있다.

그리고, 고온 시나 고속 주행 시 상기 가변 밸브(90)가 작동함으로써 바이패스관(70)을 개방하는 경우, 배기가스는 바이패스관(70)의 관로를 지나며 케이스(10)의 출구(13)를 통해 바로 배출될 수 있다.

상기와 같은 가변 밸브(90)는 관로를 개폐하는 통상의 밸브 구조물로서 이루어질 수 있다. 가변 밸브(90)는 예를 들어 힌지축으로 회동되는 판구조물이거나 원판 형태의 트로틀 밸브 구조일 수 있다. 가변 밸브(90)는 별도의 구동수단과 연결되어 기계적으로 개폐 작동될 수 있다.

이러한 가변 밸브(90)의 구조나 그 가변 밸브(90)를 동작시키기 위한 구동수단은 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술이므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 위에서 언급한 바 있는 상기 열교환부(20)의 구성을 더욱 구체적으로 설명하면, 본 실시예에서 상기 열교환부(20)는 바이패스관(70)과 케이스(10) 사이에 구성되며 배기가스에 대한 냉각수 및 윤활유의 열교환이 이루어지는 것이다.

즉, 상기 열교환부(20)는, 고온 시나 고속 주행 시 가변 밸브(90)가 작동함으로써 바이패스관(70)을 개방한 경우, 배기가스가 바이패스관(70)의 유입공(73)을 통해 챔버(71)로 유입되며 케이스(10)의 출구(13)로 빠져나가는 과정에 배기가스에 대한 냉각수와 윤활유의 열 교환이 이루어진다.

상기 열교환부(20)는 냉각수가 유통되는 통로에 대한 배기가스의 접촉 면적 및 접촉 시간을 증대시키며 그 냉각수의 유통로가 보온 역할을 하도록 함으로써 열교환 성능을 더욱 향상시킬 수 있는 구조로서 이루어진다.

이러한 열교환부(20)는 바이패스관(70)과 케이스(10) 사이의 챔버(71)에 구성되는 냉각수 유통부재(30)와, 윤활유 유통부재(40)를 포함하고 있다.

상기 냉각수 유통부재(30)는 바이패스관(70)과 케이스(10) 사이에서 상호 연결되며 이격된 복수의 냉각수 통로(31, 32)를 형성하고 있다. 그리고 상기 냉각수 유통부재(30)는 냉각수 통로(31, 32) 사이에 언급한 바 있는 유입공(73)과 연결되는 배기가스 통로(34)를 형성하고 있다.

상기와 같이 구성되는 본 실시예에 의한 냉각수 유통부재(30)를 더욱 구체적으로 설명하면, 냉각수 유통부재(30)는 냉각수가 유입되는 제1 냉각수 통로(31)와, 제1 냉각수 통로(31)와 이격되며 상호 연결되고 뒤에서 더욱 설명될 윤활유 유통부재(40)가 설치되는 제2 냉각수 통로(32)를 형성하고 있다.

즉, 상기 냉각수 유통부재(30)는 관로 단면을 기준으로 할 때, 제1 냉각수 통로(31)가 동심원 외측에 형성되며, 제2 냉각수 통로(32)가 동심원 내측에 형성될 수 있다.

이 경우, 상기 제2 냉각수 통로(32)는 바이패스관(70)의 외주면과 일정 간격 이격되게 위치하고 있다.

여기서, 상기 바이패스관(70)과 케이스(10) 사이의 챔버(71)에 제1 및 제2 냉각수 통로(31, 32)를 지닌 냉각수 유통부재(30)를 구성함에 따라, 그 챔버(71)에는 바이패스관(70)의 외주면과 제2 냉각수 통로(32) 사이에 그 바이패스관(70)의 유입공(73)과 연결되는 제1 배기가스 통로(33)가 형성될 수 있다.

그리고, 상기 제1 냉각수 통로(31)와 제2 냉각수 통로(32) 사이에는 제1 배기가스 통로(33)와 상호 연결되는 제2 배기가스 통로(34)가 형성될 수 있다.

상기에서 윤활유 유통부재(40)는 윤활유의 흐름을 가능케 하는 관로로서 제2 냉각수 통로(32)에 구성되는 바, 나선 형상(코일 형상)으로 감긴 구조로 이루어진다.

한편, 상기에서와 같은 바이패스관(70)의 외주면에는 유리 섬유 등과 같은 충진재가 충진된 단열층(79)이 구성되는 바, 이 단열층(79)은 바이패스관(70)과 챔버(71) 사이를 단열하는 기능과, 소음을 저감시키는 기능을 하게 된다.

도면에서 미설명된 참조부호 60은 상기 냉각수 유통부재(30)로 냉각수를 주입하기 위한 냉각수 주입부를 나타낸다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 배기열 회수장치(100)의 작동을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량의 배기열 회수장치의 작용을 설명하기 위한 단면 구성도이다.

우선, 도 2a를 참조하면, 본 실시예에서 저온시나 초기 시동 시, 바이패스관(70)은 가변 밸브(90)에 의해 닫혀진 상태가 된다. 이에 케이스(10) 내부의 챔버(71)와 바이패스관(70)의 유입공(73)은 상호 개방된 상태가 된다.

그리고 열교환부(20)의 냉각수 유통부재(30)의 제1 냉각수 통로(31) 및 제2 냉각수 통로(32)에는 냉각수가 유통되며, 윤활유 유통부재(40)의 나선형 관로에는 윤활유가 유통되는 상태에 있다.

이 상태에서, 케이스(10)의 입구(11)를 통해 유입된 배기가스는 바이패스관(70)으로 유입되고, 닫혀진 가변 밸브(90) 때문에 케이스(10)의 출구(13)를 통해 배출되지 못하고, 그 바이패스관(70)의 유입공(73)을 통해 챔버(71)의 내부로 유입된다.

즉, 상기 배기가스는 열교환부(20) 쪽으로 유도되는 바, 챔버(71)에서 바이패스관(70)의 외주면과 제2 냉각수 통로(32) 사이의 제1 배기가스 통로(33)로 유입된다.

그리고 나서, 상기 배기가스는 챔버(71)에서 제1 냉각수 통로(31)와 제2 냉각수 통로(32) 사이의 제2 배기가스 통로(34)를 따라 유동하게 되며, 케이스(10)의 출구(13) 측에서 바이패스관(70)의 단부 쪽으로 유입되며 배출될 수 있다.

상기 과정에서, 고온의 배기가스는, 배기가스가 챔버(71)에서 제1 배기가스 통로(33)를 따라 유동하며 냉각수 유통부재(30)의 제1 및 제2 냉각수 통로(31, 32)를 따라 흐르는 냉각수와 1차적으로 열교환이 이루어지고, 제2 배기가스 통로(34)를 따라 유동하며 냉각수 유통부재(30)의 제1 및 제2 냉각수 통로(31, 32)를 따라 흐르는 냉각수와 2차적으로 열교환이 이루어질 수 있다.

이러한 열교환을 통해 냉각수의 온도는 상승하게 되며, 그 냉각수의 열은 윤활유 유통부재(40)를 따라 흐르는 윤활유에 전달되어 최종적으로 윤활유의 온도를 상승시킨다.

따라서, 본 실시예에서는 윤활유의 온도가 높아져 엔진 및 변속기의 마찰을 감소시켜 연비를 개선할 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에서 고온 시나 고속 주행 시에는 윤활유의 온도가 높아지므로 윤활유를 냉각시킬 필요가 있다.

이에, 본 실시예에서는 도 2b에서와 같이, 가변 밸브(90)가 개방 작동되어 배기 가스의 흐름을 전환시키게 된다. 즉, 배기가스의 흐름이 바이패스관(70) 쪽으로 유도된다.

즉, 가변 밸브(90)가 개방 작동되면, 바이패스관(70)이 열리게 되고, 케이스(10)의 입구(11)로 유입된 배기가스는 열교환부(20)를 거치지 않고 바이패스관(70)의 관로를 지나며 케이스(10)의 출구(13)를 통해 바로 배출된다.

이와 같이 배기가스가 열교환부(20)를 거치지 않고 바이패스관(70)을 통해 흘러 나가게 되어, 냉각수와 배기가스 간의 열교환이 일어나지 않게 된다. 이에 냉각수는 온도를 저온으로 유지할 수 있고, 윤활유는 저온의 냉각수와 열교환되어 적정 온도로 낮출 수 있게 된다.

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 배기열 회수장치(100)는 저온시나 초기 시동 시 배기가스가 열교환부(20)의 챔버(71)에서 제1 및 제2 배기가스 통로(33, 34)를 따라 유동되며, 냉각수 유통부재(30)의 제1 및 제2 냉각수 통로(31, 32)를 따라 흐르는 냉각수와 열교환이 이루어진다.

이로써, 본 실시예에서는 냉각수 유통부재(30)를 통해 냉각수의 유동 통로에 대한 배기가스의 유통 통로를 증대시킬 수 있으며, 냉각수의 유동 통로에 대한 배기가스의 접촉 면적 및 접촉 시간을 증대시킬 수 있고, 특히 냉각수 유통부재(30)의 제1 냉각수 통로(31)는 제2 냉각수 통로(32)에 대하여 보온 역할을 하게 된다.

따라서, 본 실시예에서는 도 3에서와 같은 비교예 즉, 배기가스가 지나는 영역에 냉각수가 흐르는 단일의 통로를 형성하고 그 통로 내부에 윤활유가 유통되는 튜브를 설치하여 열교환부를 구성하는 종래 기술에 비해 배기가스에 대한 냉각수와 윤활유의 열교환 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

즉, 본 실시예는 비교예에 비해 배기가스의 온도를 더욱 낮출 수 있으며, 냉각수 및 윤활유의 온도를 더욱 상승시킬 수 있고, 배기가스의 열교환 전열량이 현저하게 증가함을 알 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

10... 케이스 11... 입구
13... 출구 20... 열교환부
30... 냉각수 유통부재 31... 제1 냉각수 통로
32... 제2 냉각수 통로 33... 제1 배기가스 통로
34... 제2 배기가스 통로 40... 윤활유 유통부재
70... 바이패스관 71... 챔버
73... 유입공 79... 단열층
90... 가변 밸브

Claims

배기가스가 유입되는 입구와 배기가스가 유출되는 출구를 지닌 케이스;
상기 케이스의 내부에 구성되며 배기가스에 대한 냉각수 및 윤활유의 열교환이 이루어지는 열교환부;
상기 케이스의 내부에서 입구와 출구 사이를 연결하며, 상기 열교환부로 배기가스를 유입시키기 위한 유입공을 상기 출구 측에 형성하고, 배기가스를 열교환부를 거치지 않고 바이패스시킬 수 있는 바이패스관; 및
상기 바이패스관에 설치되어 그 바이패스관을 통한 배기가스의 흐름을 차단하고, 배기가스를 상기 열교환부로 유도할 수 있는 가변 밸브를 포함하되,
상기 열교환부는, 상기 바이패스관과 케이스 사이에서 상호 연결되며 이격된 복수의 냉각수 통로를 형성하는 냉각수 유통부재와, 상기 냉각수 통로들 중 어느 하나에 설치되며 윤활유의 흐름이 이루어지는 윤활유 유통부재를 포함하며,
상기 냉각수 유통부재는 상기 냉각수가 유입되는 제1 냉각수 통로와, 상기 제1 냉각수 통로와 이격되며 상호 연결되고 상기 윤활유 유통부재가 설치되는 제2 냉각수 통로를 포함하고,
상기 윤활유 유통부재는 상기 제2 냉각수 통로에 배치되며, 나선 형상으로 감긴 관로로서 이루어지는 차량의 배기열 회수장치.
제1 항에 있어서,
상기 냉각수 유통부재는,
상기 냉각수 통로들 사이에 상기 유입공과 연결되는 배기가스 통로를 형성하는 차량의 배기열 회수장치.
제1 항에 있어서,
상기 열교환부는 상기 바이패스관 외주면과 상기 케이스 내주면 사이의 챔버에 구성되는 차량의 배기열 회수장치.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 냉각수 유통부재는,
상기 제1 냉각수 통로가 동심원 외측에 형성되며, 상기 제2 냉각수 통로가 동심원 내측에 형성되는 차량의 배기열 회수장치.
제3 항에 있어서,
상기 챔버에는,
상기 유입공과 연결되며 상기 바이패스관의 외주면과 상기 제2 냉각수 통로 사이에 제1 배기가스 통로가 형성되고,
상기 제1 냉각수 통로와 제2 냉각수 통로 사이에 제2 배기가스 통로가 형성되는 차량의 배기열 회수장치.
삭제
제3 항에 있어서,
상기 바이패스관의 외주면에는 단열층이 구성되는 차량의 배기열 회수장치.