JP2015078828A - 車両用熱交換機 - Google Patents

Abstract

【課題】それぞれの作動流体が内部に流入して相互熱交換を通じて温度が調節される車両用熱交換機を提供する。【解決手段】車両用熱交換機は、複数のプレートが積層されて内部に第１、第２、第３連結流路を交互に形成し、第１、第２、第３作動流体がそれぞれ流入して相互熱交換が行われ、循環する放熱部１１０と、第１、第２、第３作動流体のうちの一つの作動流体の温度によって一つの作動流体が放熱部をバイパスするようにし、放熱部の一側に形成された分岐部１２０と、分岐部を形成する流入ホールに装着され、流入した作動流体の温度変化によってその内部に充填された変形物質の膨張または収縮変形を通じて開放または閉鎖して作動流体を放熱部に通過させるか分岐部に通過させるバルブユニット１３０とを含み、第１、第２、第３作動流体が流入する複数の流入ホールと排出される排出ホール１１８が放熱部及び分岐部に形成される。【選択図】図２

Description

本発明は車両用熱交換機に係り、より詳しくは、それぞれの作動流体が内部に流入して相互熱交換を通じて温度が調節される車両用熱交換機に関する。

一般に熱交換機は温度が高い流体から電熱壁を通じて温度が低い流体に熱を伝達するものであって、加熱器、冷却器、蒸発器、凝縮機などに使用される。

このような熱交換機は熱エネルギーを再使用するか用途に合うように流入する作動流体の温度を調節し、通常車両の空調システムや変速機オイルクーラーなどに適用し、エンジンルームに装着される。

ここで、熱交換機は限定された空間を有するエンジンルームに装着時、空間確保及び装着の困難が発生するところ、小型、軽量化及び高効率高機能化のための研究が続いているのが実情である。

しかし、前記のような従来の熱交換機は車両の状態によってそれぞれ作動流体の温度を調節して車両のエンジンまたは変速機、空調装置に作動流体を供給しなければならないが、このためには流入する作動流体の流路上に別途の分岐回路及びバルブを設置しなければならないので、構成要素及び組立工数が増加し、レイアウトが複雑になるという問題点がある。

また、別途の分岐回路及びバルブを設置しない時には作動流体の流量による熱交換量の制御が不可能で作動流体の効率的な温度調節が不可能になるという問題点もある。

また、変速機オイルとエンジンオイルを熱交換を通じて冷却またはウォームアップさせるためにはそれぞれ別途の熱交換機を製作してエンジンルームに装着しそれぞれ配管連結をしなければならないことによって、製作原価が増加し狭いエンジンルーム内部で装着空間の確保が難しいという問題点も有している。

韓国登録特許第１０−１１３４９７４号公報 特開２０１１−０６９５１１号公報 米国特許出願７，７３５，５２０号明細書

したがって、本発明は前記のような問題点を解決するために発明されたもので、本発明はそれぞれの作動流体が内部で相互熱交換を通じた温度調節時、車両の走行状態が初期始動条件で流入する作動流体の温度によって作動するバルブユニットを通じて作動流体のウォームアップ機能と冷却機能が同時に遂行できる車両用熱交換機の提供を目的とする。

また、車両の状態によって作動流体の温度調節が可能であることによって、車両の燃費改善、及び暖房性能を向上させることができ、構成を簡素化して組立工数を節減させるようにする車両用熱交換機の提供を目的とする。

このような目的を達成するための本発明の実施形態による車両用熱交換機は、複数のプレートが積層されて内部に第１、第２、第３連結流路を交互に形成し、前記第１、第２、第３連結流路に第１、第２、第３作動流体がそれぞれ流入して前記第１、第２、第３連結流路を通過しながら相互熱交換が行われ、前記第１、第２、第３連結流路に供給された第１、第２、第３作動流体は互いに混合されず、循環する放熱部と、前記第１、第２、第３作動流体のうちの一つの作動流体の温度によって前記一つの作動流体が前記放熱部をバイパスするようにし、前記放熱部の一側に形成された分岐部と、前記分岐部を形成する流入ホールに装着され、流入した作動流体の温度変化によってその内部に充填された変形物質の膨張または収縮変形を通じて前記連結流路のうちのいずれか一つを選択的に開放または閉鎖して前記流入ホールに流入した作動流体を前記放熱部に通過させるか前記分岐部に通過させるバルブユニットとを含み、前記第１、第２、第３作動流体が流入する複数の流入ホールと前記第１、第２、第３作動流体が排出される排出ホールが前記放熱部及び前記分岐部に形成され得る。

前記複数の流入ホールは前記分岐部に形成された第１流入ホールと、前記放熱部の一側に形成された第２流入ホールと、前記放熱部の他側に形成された第３流入ホールとを含み、前記複数の排出ホールは前記分岐部に形成され、前記第１連結流路を通じて前記第１流入ホールと連通する第１排出ホールと、前記放熱部の一側に形成され、前記第２連結流路を通じて前記第２流入ホールと連通する第２排出ホールと、前記放熱部の他側に形成され、前記第３連結流路を通じて前記第３流入ホールと連通する第３排出ホールとを含むことができる。

前記バルブユニットは、前記第１流入ホールに対応して前記放熱部に挿入され、下端部中央に装着溝が一体に形成されて前記放熱部の他側に固定装着される固定部、及び前記固定部の上部に一体に形成され、前記放熱部の連結流路に対応して少なくとも一つ以上の第１開口ホールが長さ方向に沿って形成され、前記分岐部に対応して少なくとも一つ以上のバイパスホールが形成される挿入部を含んで構成されるアウターケースと、前記アウターケースの内部に挿入されて前記固定部の装着溝に下端が固定装着される固定ロッドと、前記固定ロッドの上部にスライディング可能に結合され前記作動流体の温度変化によって内部で膨張または収縮しながら前記固定ロッド上で上昇または下降する変形部材と、前記アウターケースの第１開口ホールに対応して長さ方向に沿って少なくとも一つ以上の第２開口ホールが形成され、前記アウターケースに昇下降可能に挿入されるインナーケースと、前記インナーケースの内部でその下端に固定装着され、前記変形部材の下部に固定されるフランジ部材と、前記アウターケースの上端に固定装着されるストッパーと、前記変形部材と前記ストッパーの間に介され前記変形部材に弾性力を提供する弾性部材とを含むことができる。

前記アウターケースは、前記固定部の下部で前記放熱部にスナップリングを通じて固定することができる。

前記アウターケースは、上端が開口された円筒形状に形成することができる。

前記バイパスホールと前記第１開口ホールは、前記アウターケースの長さ方向に離隔した位置に形成することができる。

前記各第１開口ホールは、前記バイパスホールから離隔した下部で前記アウターケースの長さ方向に沿って形成することができる。

前記インナーケースは、両端が開口された円筒形状に形成することができる。

前記各第２開口ホールは、前記インナーケースの長さ方向に上部及び下部にそれぞれその周りに沿って設定角度に離隔するように形成することができる。

前記各第２開口ホールは、前記インナーケースの長さ方向に上部及び下部にそれぞれ互い違いとなる位置に形成することができる。

前記インナーケースは、前記アウターケースの内部で前記上昇時、前記各第２開口ホールが前記各第１開口ホールに位置しながら前記各第１開口ホールを開放し、前記バイパスホールを閉鎖させることができる。

前記インナーケースは、初期装着時、前記各第２開口ホールが前記アウターケースの閉鎖された区間に位置して前記各第１開口ホールを閉鎖させた状態で装着することができる。

前記変形部材に充填される変形物質は、その材質が作動流体の温度によって内部で収縮と膨張が行われるワックス素材から形成することができる。

前記フランジ部材は、外周面の周りに沿って流動ホールが形成され得る。

前記フランジ部材は、外周面が前記インナーケースの下端内周面に固定され、中央に形成された装着部が前記変形部材の下部に締まりばめされ、前記変形部材に装着された固定リングを通じて固定することができる。

前記フランジ部材は、前記インナーケースの下端内周面に結合され得る。

前記ストッパーには、前記第１流入ホールに流入する作動流体が前記バルブユニットの内部に流入するように少なくとも一つ以上の貫通ホールを形成することができる。

前記各貫通ホールは、前記ストッパーの中央と、円周方向に沿って設定角度に離隔した位置に形成することができる。

前記ストッパーには、下部に前記弾性部材が固定されるように固定端が突出形成され得る。

前記アウターケースには、上端に前記ストッパーが安着される安着端を形成することができる。

前記アウターケースは、前記ストッパーの上部を固定させるストッパーリングを装着するためのリング溝が前記安着端の上部で内周面の周りに沿って形成され得る。

前記第１流入ホールと第１排出ホールは、前記分岐部の一面で対角線方向に形成され、前記第２流入ホールと第２排出ホールは、前記放熱部の一側で対角線方向に前記第１流入ホールと第１排出ホールに互いに対向するように形成され、前記第３流入ホールと前記第３排出ホールは、前記放熱部の他側で対角線方向に前記第１流入ホールと第１排出ホールに互いに対向するように形成することができる。

前記作動流体は、ラジエータから流入する冷却水と、自動変速機から流入する変速機オイルと、エンジンから流入するエンジンオイルを含むことができる。

前記放熱部は、自動変速機の一側に装着され、前記冷却水が前記第１流入ホールと第１排出ホールを通じて循環し、前記エンジンオイルが前記第２流入ホールと第２排出ホールを通じて循環し、前記変速機オイルが前記第３流入ホールと第３排出ホールを通じて循環することを特徴とする。

前記放熱部は、各作動流体の流動を対向流（ｃｏｕｎｔｅｒｆｌｏｗ）させて相互熱交換させることができる。

本発明の実施形態による車両用熱交換機を適用すれば、車両の走行状態や初期始動条件によって流入する作動流体の温度を利用して作動流体のウォームアップ機能と冷却機能を同時に遂行することにより、作動流体の温度調節を効率的に行なうことができる。

また、車両の状態によって各作動流体の温度調節が可能であることにより車両の燃費を改善し暖房性能を向上させることができる。

また、温度によって膨張及び収縮するワックス素材の変形物質が適用されたバルブユニットを通じて流入した作動流体の温度によって作動流体を放熱部と分岐部に選択的に流動させることができる。したがって、作動流体の流動を正確に制御することができ、構成要素を簡素化し応答性は向上させることができて製作原価を節減し、同時に重量を低減させることができる。

また、別途に分岐回路が必要でないので、製作原価節減及び作業性を向上させることができ、狭いエンジンルーム内部で空間活用性を高め、連結ホースのレイアウトを簡素化することができる。

また、作動流体が自動変速機の変速機オイルである場合、冷始動の時に摩擦低減のためのウォームアップ機能と、走行時にスリップ防止及び耐久維持のための冷却機能の同時遂行が可能で燃費及び変速機耐久性を向上させることができる。

本発明の実施形態による車両用熱交換機が適用される車両冷却システムのブロック構成図である。 本発明の実施形態による車両用熱交換機の斜視図である。 本発明の実施形態による車両用熱交換機の背面図である。 図２のＡ−Ａ線による断面図である。 図２のＢ−Ｂ線による断面図である。 図３のＣ−Ｃ線による断面図である。 本発明の実施形態による車両用熱交換機に適用されるバルブユニットの斜視図である。 本発明の実施形態によるバルブユニットの分解斜視図である。 本発明の実施形態によるバルブユニットの作動状態図である。 本発明の実施形態による車両用熱交換機の段階別作動状態図である。 本発明の実施形態による車両用熱交換機の段階別作動状態図である。 本発明の実施形態による車両用熱交換機の段階別作動状態図である。 本発明の実施形態による車両用熱交換機の段階別作動状態図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付した図面に基づいて詳細に説明する。

これに先立ち、本明細書に記載された実施形態と図面に示された構成は本発明の最も好ましい一実施形態に過ぎないだけであり本発明の技術的な思想を全て代弁するのではないので、本出願時点においてこれらを代替できる多様な均等物と変形例があり得ることを理解しなければならない。

そして明細書全体で、ある部分がある構成要素を“含む”という時、これは特に反対になる記載がない限り他の構成要素を除くのではなく他の構成要素をさらに含むことができるのを意味する。

また、明細書に記載された“・・・ユニット”、“・・・手段”、“・・・部”、“・・・部材”などの用語は少なくとも一つの機能や動作をする包括的な構成の単位を意味する。

図１は本発明の実施形態による車両用熱交換機が適用される車両冷却システムのブロック構成図であり、図２と図３は本発明の実施形態による車両用熱交換機の斜視図及び背面図であり、図４は図２のＡ−Ａ線による断面図であり、図５は図２のＢ−Ｂ線による断面図であり、図６は図３のＢ−Ｂ線による断面図であり、図７と図８は本発明の実施形態による車両用熱交換機に適用されるバルブユニットの斜視図及び分解斜視図である。

図面に示す通り、本発明の実施形態による車両用熱交換機１００は車両の自動変速機４０とエンジン１０を冷却またはウォームアップさせるように冷却システムに適用される。

前記冷却システムは基本的に、図１で示したように、ウォータポンプ１１を通じて冷却ファン２１が装着されたラジエータ２０を通過しながら冷却された冷却水が前記エンジン１０を冷却させるように冷却水配管を通じて連結され、この冷却水配管上には図示されていない車両暖房システムと連結されるヒーターコア３０が備えられる。

ここで、本発明の実施形態による車両用熱交換機１００は変速機オイル、エンジンオイル、冷却水がそれぞれ内部で流動しながら相互熱交換を通じて温度が調節され、温度調節時、冷却水の温度によって作動するバルブユニット１３０を通じて変速機オイルとエンジンオイルのウォームアップ機能と冷却機能を同時に遂行することによって、車両の燃費を改善し暖房性能を向上させることができる構造からなる。

また、本発明の実施形態による車両用熱交換機１００は従来それぞれ別途に構成された熱交換機を一つに統合して配管レイアウトを簡素化し、構成要素を減らして原価を節減することができる構造からなる。

つまり、本実施形態で、前記各作動流体は前記ラジエータ２０から流入する冷却水と、前記自動変速機４０から流入する変速機オイルと、エンジン１０から流入するエンジンオイルを含み、前記熱交換機１００を通じて冷却水と変速機オイル、及びエンジンオイルを相互熱交換させエンジンオイルと変速機オイルの温度を調節する。

このために、本発明の実施形態で、前記ウォータポンプ１１と前記ヒーターコア３０が前記冷却水配管を通じて連結され冷却水が循環し、前記熱交換機１００はエンジンオイルと変速機オイルが供給されるように自動変速機４０の一側に装着され前記エンジン１０と前記自動変速機４０にそれぞれ連結される。

このような熱交換機１００は、図２及び図３で示したように、大きく放熱部１１０、分岐部１２０、及びバルブユニット１３０を含んで構成され、以下、これを各構成別にさらに詳しく説明する。

まず、前記放熱部１１０は複数のプレート１１２が積層されて形成され、隣接するプレート１１２の間には複数の連結流路１１４が形成される。前記複数の連結流路１１４の一部には前記冷却水、前記変速機オイル及び前記エンジンオイルがそれぞれ流れ、それぞれの作動流体と相互熱交換される。ここで、一つの連結流路１１４に供給された作動流体は他の一つの連結流路１１４に供給された他の作動流体と混ざらないようになっている。

このような放熱部１１０は前記各連結流路１１４を通じて変速機オイルとエンジンオイルが冷却水と共にそれぞれ通過しながら相互熱交換が行われ、一側（上部）と他側（下部）にそれぞれ少なくとも一つ以上の流入ホール１１６と排出ホール１１８がそれぞれ形成されて前記各連結流路１１４とそれぞれ連結される。

ここで、前記放熱部１１０はエンジンオイルと変速機オイルが冷却水とそれぞれ反対方向に向かって交差しながら流れるようにその流動を対向流（ｃｏｕｎｔｅｒｆｌｏｗ）させ相互熱交換させる。

このように構成される前記放熱部１１０は複数のプレート１１２が積層される板型（または、‘プレート型’ともいう）に形成することができる。

本実施形態で、前記分岐部１２０は前記各連結流路１１４と連結されるように前記放熱部１１０に形成される少なくとも一つ以上の流入ホール１１６と排出ホール１１８のうちの連結流路１１４を通じて連結された一つの流入ホール１１６と排出ホール１１８を相互連結して形成される。

このような分岐部１２０は流入した作動流体を前記放熱部１１０を通過することなくバイパスさせるように前記放熱部１１０の一側から突出して前記各連結流路１１４とは別途のバイパス流路１２２が形成される。

一方、本実施形態で、前記流入ホール１１６は放熱部１１０の一側（上部）両側にそれぞれ形成される第１、第２流入ホール１１６ａ、１１６ｂと、前記第１流入ホール１１６ａと対向した位置で前記放熱部１０の他側（下部）に形成される第３流入ホール１１６ｃを含む。

そして前記各排出ホール１１８は前記第１、第２流入ホール１１６ａ、１１６ｂに対応して前記放熱部１１０の一側（上部）両側で前記第１、第２流入ホール１１６ａ、１１６ｂとそれぞれ離隔するように形成される第１、第２排出ホール１１８ａ、１１８ｃと、前記第３流入ホール１１６ｃに対応して前記放熱部１１０の他側（下部）に前記第３流入ホール１１６ｃと離隔するように形成される第３排出ホール１１８ｃを含む。

このような第１、第２、第３流入ホール１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃは前記放熱部１１０の内部でそれぞれの連結流路１１４を通じて第１、第２、第３排出ホール１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃと相互連結される。

ここで、前記第１流入ホール１１６ａと第１排出ホール１１８ａは前記放熱部１１０の一面で対角線方向に各角部に形成される。つまり、前記第１流入ホール１１６ａと第１排出ホール１１８ａは前記分岐部１２０に形成することができる。

また、前記第２流入ホール１１６ｂと前記第２排出ホール１１８ｂは前記放熱部１１０の一面で対角線方向に各角部に形成され、前記第１流入ホール１１６ａと第１排出ホール１１８ａに互いに対向するように形成される。

また、前記第３流入ホール１１６ａと前記第３排出ホール１１８ｃは前記放熱部１１０の他面で対角線方向に形成され、前記第１流入ホール１１６ａと第１排出ホール１１８ａに互いに対向するように形成される。

このように構成される前記放熱部１１０は他側（下部）が自動変速機４０の一側に装着され、前記冷却水は前記第１流入ホール１１６ａと第１排出ホール１１８ａを通じて循環する。そしてエンジンオイルはエンジン１０と連結された第２流入ホール１１６ｂと第２排出ホール１１８ｃを通じて循環し、変速機オイルは前記第３流入ホール１１６ｃと第３排出ホール１１８ｃを通じて循環する。

一方、前記第１、第２流入ホール１１６ａ、１１６ｂと第１、第２排出ホール１１８ａ、１１１８ｂにはそれぞれ連結ポートが装着され、この連結ポートに装着される連結ホースまたは連結配管などを通じて前記ラジエータ２０とエンジン１０に連結される。

本実施形態で、前記各連結流路１１４は、図４乃至図６で示したように、第１、第２、第３連結流路１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃを含む。

まず、前記第１連結流路１１４ａは第１流入ホール１１６ａを通じて流入した冷却水が流動する。

前記第２連結流路１１４ｂと前記第３連結流路１１４ｃにはそれぞれ前記第２流入ホール１６ｂと第３流入ホール１１６ｃを通じて流入したエンジンオイルと変速機オイルが流動する。

一方、本実施形態では前記第１流入ホール１１６ａと第１排出ホール１１８ａを通じて流入及び排出される冷却水が第１連結流路１１４ａに流動しながら前記バルブユニット１３０を選択的に作動させ、エンジンオイルが前記第２流入ホール１１６ｂと第２排出ホール１１８ｂを通じて流入及び排出されながら第２連結流路１１４ｂに流動し、変速機オイルが第３流入ホール１１６ｃと第３排出ホール１１８ｃを通じて流入及び排出されながら第３連結流路１１４ｃに流動することを一実施形態にして説明しているが、これに限定されたのではなく、冷却水とエンジンオイル及び変速機オイルは互いに変更して適用することができる。

そして前記バルブユニット１３０は前記分岐部１２０を形成する第１流入ホール１１６ａに対応して前記放熱部１１０の内部に装着され、前記冷却水の温度によって前記放熱部１１０の内部または前記バイパス流路１２２に前記冷却水を流入させる。

ここで、前記バルブユニット１３０は図７と図８で示したように、アウターケース１３２、固定ロッド１４６、変形部材１４８、インナーケース１５２、フランジ部材１５６、ストッパー１６６、及び弾性部材１７４を含んで構成され、以下、これを各構成別にさらに詳しく説明する。

まず、前記アウターケース１３２は前記第１流入ホール１１６ａに対応して前記放熱部１１０に挿入される。

このようなアウターケース１３２は下端部中央に装着溝１３３が形成されて前記放熱部１１０の他側に固定装着される固定部１３４と、前記固定部１３４の上部に一体に形成される挿入部１３６を含む。

前記挿入部１３６は円筒形状に形成され、前記放熱部１１０の第１連結流路１１４ａに対応して外周面上に複数の第１開口ホール１３８が長さ方向に沿って形成され、前記分岐部１２０のバイパス流路１２２に対応して少なくとも一つ以上のバイパスホール１４２を形成することができる。

ここで、前記各第１開口ホール１３８と各バイパスホール１４２は前記アウターケース１３２の長さ方向に離隔した位置で円周方向に沿って設定角度に離隔するように形成することができ、本実施形態では前記挿入部１３６の外周面周りに沿って９０°角度に離隔して４つが等間隔で形成されたものと示されているが、これに限定されるのではない。

また、前記各第１開口ホール１３８は前記バイパスホール１４２から離隔した下部で前記アウターケース１３２の長さ方向に沿って形成することができる。

このように構成される前記アウターケース１３２は前記固定部１３４の下部で前記放熱部１１０の他面に装着されるスナップリング１４４を通じて固定することができる。

また、前記アウターケース１３２は前記挿入部１３６の上端が開口された円筒形状に形成することができる。

本実施形態で、前記固定ロッド１４６は前記アウターケース１３２の内部に挿入されて前記固定部１３４の装着溝１３３に下端が固定装着される。

このような固定ロッド１４６は前記固定部１３４の装着溝１３３で上部に向かって前記固定部１３４と垂直に立てられた状態で装着される。

そして前記変形部材１４８は前記固定ロッド１４６の上部に結合され、作動流体の温度変化によって内部に充填された変形物質が膨張または収縮しながら、前記固定ロッド１４６上で上昇または下降してその位置が可変する。

このような変形物質はその材質が作動流体の温度によって内部で収縮と膨張が行われるワックス素材からなり得る。

ここで、ワックス素材は温度によって体積が膨張するか収縮するものであって、温度が高くなれば内部でその体積が膨張し、温度が低くなれば再び収縮して初期の体積に復元される性質を有する素材である。

つまり、前記変形部材１４８は内部にワックス素材が含まれているアセンブリーから構成され、内部でワックス素材が温度によって体積変形が発生する場合、外形は変形されず、固定ロッド１４６上で上昇または下降することができる。

これにより、前記変形部材１４８は前記第１流入口１１６ａを通じて温度が上昇した冷却水が流入する場合、その内部に充填された変形物質が膨張することによって、前記固定ロッド１４６に装着された初期位置で前記固定ロッド１４６の上部に向かって上昇して位置が変更される。

これとは反対に、前記変形部材１４８は前述のように、内部でその体積が膨張した状態で温度の低い冷却水が流入する場合、その内部に充填された変形物質の体積が収縮することによって、前記固定ロッド１４６上で下降して初期位置に復帰する。

また、前記変形部材１４８は前記固定ロッド１４６に装着された初期状態で設定温度以下の温度の低い冷却水が流入する場合には膨張または収縮が発生しなくて位置の可変が行われない。

本実施形態で、前記インナーケース１５２は前記アウターケース１３２の第１開口ホール１３８に対応して長さ方向に沿って少なくとも一つ以上の第２開口ホール１５４が形成され、前記アウターケース１３２に昇下降可能に挿入される。

ここで、前記インナーケース１５２は両端が開口された円筒形状に形成される。

そして前記各第２開口ホール１５４は前記各第１開口ホール１３８に対応して前記インナーケース１５２の長さ方向に中央を基準に上部及び下部にそれぞれその周りに沿って設定角度に離隔した位置で互い違いに形成することができる。

ここで、前記各第２開口ホール１５４は前記インナーケース１５２の上部及び下部でそれぞれ外周面周りに沿って９０°角度に離隔して等間隔で４つが形成されたものと示されているが、これに限定されるのではない。

本実施形態で、前記フランジ部材１５６は前記インナーケース１５２の内部で下端に固定装着され、中央が前記変形部材１４８の下部に固定される。

一方、前記フランジ部材１５６は前記インナーケース１５２に一体形に製作され、前記アウターケース１３２の内部でスライド移動可能に挿入され、変形部材１４８の下部に固定することができる。

このようなフランジ部材１５６は外周面周りに沿って設定角度に離隔した位置に流動ホール１５８を形成することができる。

前記各流動ホール１５８は前記フランジ部材１５６の外周面周りに沿って９０°角度に離隔して４つが形成され、前記第１流入ホール１１６ａに流入した作動流体が前記インナーケース１５２の内部から前記流動ホール１５８と第２開口ホール１５４を通じて前記放熱部１１０の第１連結流路１１４ａに流れる。

このようなフランジ部材１５６は外周面が前記インナーケース１５２の下端内周面に固定され、中央に形成された装着部１６２が前記変形部材１４８とその下部に装着された固定リング１６４を通じて固定され得る。

一方、本実施形態で、前記インナーケース１５２は前記アウターケース１３２の内部で前記変形部材１４８の上昇時、前記フランジ部材１５６によって変形部材１４８と共に上昇する。

この場合、前記インナーケース１５２は前記各第２開口ホール１５４が前記各第１開口ホール１３８に位置しながら前記各第１開口ホール１３８を開放し、その上部が前記バイパスホール１４２を閉鎖させる。

このようなインナーケース１５２は初期装着時、前記各第２開口ホール１５４が前記各第１開口ホール１３８の間で閉鎖された区間に位置して前記各第１開口ホール１３８を閉鎖させ、前記バイパスホール１４２の下部にその上端が位置してバイパスホール１４２を開放させた状態で装着することができる。

本実施形態で、前記ストッパー１６６は前記アウターケース１３２の上端に固定装着される。

ここで、前記ストッパー１６６は前記第１流入ホール１１６ａに流入する作動流体が前記バルブユニット１３０の内部に流入して前記変形部材１４８に伝達されるように少なくとも一つ以上の貫通ホール１６８を形成することができる。

本実施形態で、前記各貫通ホール１６８は前記ストッパー１６６の中央に一つが形成され、円周方向に沿って設定角度に離隔した位置に９０°角度で４つがそれぞれ形成されたものと示されているが、これに限定されたのではない。

一方、前記アウターケース１３２の上端には前記ストッパー１６６が安着される安着端１３５を形成することができる。

前記安着端１３５は前記アウターケース１３２の内周面周りに沿って前記アウターケース１３２の中心に向かって突出形成される。

このようなアウターケース１３２は前記ストッパー１６６の上部を固定させるストッパーリング１７２を装着するためのリング溝１３７を前記安着端１３５の上部で内周面周りに沿って形成することができる。

これにより、前記ストッパー１６６は前記アウターケース１３２の上端で前記安着端１３５に安着された状態で、前記リング溝１３７に装着されるストッパーリング１７２を通じて固定される。

そして前記弾性部材１７４は前記変形部材１４８と前記ストッパー１６６の間に介されて前記変形部材１４８に弾性力を提供する。

ここで、前記弾性部材１７４は一端が前記ストッパー１６６に支持され、他端が前記変形部材１４８に支持されるコイルスプリングからなり得る。

これにより、前記弾性部材１７４は前記変形部材１４８が前記固定ロッド１４６上で上昇する場合、圧縮された状態を維持する。

反対に、前記弾性部材１７４は前記変形部材１４８の下降時に前記変形部材１４８に弾性力を提供することによって、前記変形部材１４８を固定ロッド１４６上で迅速に下降させて初期位置に復帰させる。

一方、本実施形態で、前記ストッパー１６６の下部には前記弾性部材１７４が固定されるように固定端１６７を突出形成することができる。
前記固定端１６７は前記弾性部材１７４を安定的に支持する。

一方、本実施形態では前記第１、第２開口ホール１３８、１５４、バイパスホール１４２、流動ホール１５８、及び貫通ホール１６８がそれぞれ円周方向に沿って９０°角度に離隔して４つが形成されることを一実施形態にして説明しているが、これに限定されたのではなく、前記各開口ホール１３８、１５４、バイパスホール１４２、流動ホール１５８、及び貫通ホール１６８の個数及び位置は変更して適用することができる。

一方、前記放熱部１１０とアウターケース１３２の固定部１３４の間には前記バルブユニット１３０の内部に流入する作動流体である冷却水が前記バルブユニット１３０の各開口ホール１３８、１５４とバイパスホール１４２を除いて外部に漏出することを防止すると同時に、前記放熱部１１０と固定部１３４の間に作動流体が漏出することを防止するためのシーリング１７６が装着される。

図９は本発明の実施形態によるバルブユニットの作動状態図である。

図９で示したように、高温の作動流体が前記第１流入ホール１１６ａと前記ストッパー１６６の各貫通ホール１１６８を通じてアウターケース１３２、及びインナーケース１５２の内部に流入する。

これにより、前記変形部材１４８はその内部が膨張しながら前記固定ロッド１４６上で上部に移動する。

そうすると、前記フランジ部材１５６は前記変形部材１４８の下端に固定されることにより、前記変形部材１４８と共に上昇する。これと同時に、前記インナーケース１５２は前記フランジ部材１５６と共にアウターケース１３２の内部で上部にスライド移動する。
この場合、前記弾性部材１７４は圧縮され、同時に、前記バイパスホール１４２は上部に移動した前記インナーケース１５２によって閉鎖された状態となる。

この時、前記各第２開口ホール１５４は前記各第１開口ホール１３８と同一に位置して開放され前記第１連結流路１１４ａに冷却水を流入させる。

これとは反対に、設定温度以下の冷却水が前記第１流入ホール１１６ａに流入すれば、前記変形部材１４８は、前記固定ロッド１４６の上部から下部に下降する。

この時、前記弾性部材１７４は圧縮された状態でその弾性力を前記変形部材１４８に提供することによって、迅速に上昇した前記変形部材１４８を下降させる。

そうすると、前記インナーケース１５２は前記変形部材１４８と共に下降するフランジ部材１５６によって下降することによって、前記バイパスホール１４２を再び開放させると同時に、開放された状態であった各第１開口ホール１３８を閉鎖させる。

以下、前記のように構成される本発明の実施形態による車両用熱交換機１００の作動及び作用を詳しく説明する。

図１０乃至図１３は本発明の実施形態による車両用熱交換機の段階別作動状態図である。

まず、前記第１流入ホール１１６ａを通じて冷却水が流入する場合、冷却水の水温が設定水温より低ければ、図１０で示したように、前記変形部材１４８は初期状態を維持する。

これにより、前記インナーケース１５２は初期位置（図７参照）を維持し、前記アウターケース１３２のバイパスホール１４２は開放された状態を維持する。

この場合、前述のように、前記第１開口ホール１３８と前記各第２開口ホール１５４がそれぞれ前記インナーケース１５２と前記アウターケース１３２によって閉鎖された状態を維持する。

したがって、前記バルブユニット１３０の内部に流入した冷却水は前記第１連結流路１１４ａに流入することが防止される。

そうすると、流入した冷却水は開放された前記バイパスホール１４２を通じて前記バルブユニット１３０から前記分岐部１２０が形成するバイパス流路１２２を通じて流動されて第１排出ホール１１８ａに直ちにバイパスされて排出される。

これにより、冷却水は放熱部１１０の第１連結流路１１４ａに流入することが防止され、前記第２流入ホール１１６ｂと第３流入ホール１１６ｃを通じて流入して放熱部１１０の第２連結流路１１４ｂと第３連結流路１１４ｃをそれぞれ通過するエンジンオイル、及び変速機オイルとの熱交換が防止される。

つまり、前記バイパス流路１２２は車両の走行状態やアイドルモード、または初期始動のように車両の状態やモードによってエンジンオイルと変速機オイルのウォームアップが必要な場合、低温状態の冷却水が第１連結流路１１４ａに流入することを防止するようにバイパスさせることによって、エンジンオイルと変速機オイルが冷却水との熱交換を通じて温度が低下することを防止する。

反対に、冷却水の水温が設定水温より高い場合には、図１１で示したように、前記バルブユニット１３０の変形部材１４８は前記ストッパー１６６の貫通ホール１６８に流入した冷却水によって前記固定ロッド１４６上で上昇する。

この時、前記フランジ部材１５６は変形部材１４８と共に上昇しながら前記インナーケース１５２をアウターケース１３２の内部で上部に移動させる。

これにより、前記インナーケース１５２の上部を通じて前記バイパスホール１４２が閉鎖され（図９参照）、前記各第２開口ホール１５４と前記第１開口ホール１３８が同一の位置に位置する。

これにより、前記第１、第２開口ホール１３８、１５４は前記インナーケース１５２の内部とアウターケース１３２の外部を相互連結して前記バルブユニット１３０が開放された状態となる。

そうすると、前記バルブユニット１３０に流入した冷却水はインナーケース１５２を通じて閉鎖されたバイパスホール１４２によってバイパス流路１２２への流入が防止された状態で、開放された前記第１、第２開口ホール１３８、１５４を通じて排出されて前記第１連結流路１１４ａに流入し放熱部１１０を通過しながら前記第１排出ホール１１８ａを通じて排出される。

一方、前記第１流入ホール１１６ａに流入した冷却水のうちの一部分は前記バルブユニット１３０を通過しない状態で前記バイパス流路１２２を通じて流動して第１連結流路１１４ａを通過した冷却水と共に前記第１排出ホール１１８ａを通じて排出され得る。

これにより、冷却水は放熱部１１０の第１連結流路１１４ａを通過し、前記第２流入ホール１１６ｂと第３流入ホール１１６ｃを通じて流入して第２、第３連結流路１１４ｂをそれぞれ通過するエンジンオイルと変速機オイルは前記第１連結流路１１４ａを通過する冷却水と前記放熱部１１０の内部で相互熱交換されてその温度が調節される。

ここで、冷却水とエンジンオイル及び変速機オイルは第１流入ホール１１６ａが第２、第３流入ホール１１６ｂ、１１６ｃと前記放熱部１１０の一側と他側でそれぞれ対角線方向に形成されることによって流動を対向流（ｃｏｕｎｔｅｒｆｌｏｗ）させて相互熱交換されることによって、より効率的な熱交換が行われる。

一方、前記エンジンオイルは、図１２で示したように、前記放熱部１１０の一側に形成された第２流入ホール１１６ｂを通じてエンジン１０から流入し、前記第２連結流路１１４ｂを通過した後、第２排出ホール１１８ｂを通じて排出されながら、冷却水の温度によって選択的に作動するバルブユニット１３０を通じて冷却水と選択的に熱交換される。

また、前記変速機オイルは、図１３で示したように、前記放熱部１１０の他側に形成された第３流入ホール１１６ｃを通じて自動変速機４０から流入して第３連結流路１１４ｃを通過した後、第３排出ホール１１８ｃを通じて排出されながら冷却水の温度によって選択的に作動する前記バルブユニット１３０を通じて冷却水と選択的に熱交換される。

これにより、エンジン１０の稼働によって発熱されたエンジンオイルと、トルクコンバータの作動によって発生される流体摩擦で発熱され冷却が必要な変速機オイルは前記放熱部１１０でそれぞれ冷却水との相互熱交換を通じて冷却された状態でエンジン１０と自動変速機４０にそれぞれ供給される。

つまり、前記熱交換機１００は各ピストンが作動するエンジン１０と、高速で回転する自動変速機４０に冷却されたエンジンオイルと変速機オイルを供給することによって、エンジン１０のピストン作動を円滑にすると同時に、自動変速機４０のスリップ発生を防止する。

このように、本発明の実施形態による車両用熱交換機１００は流入する冷却水の水温によって前記バルブユニット１３０の変形部材１４８が前記固定ロッド１４６上で上昇または下降することによって、インナーケース１５２を位置移動させると同時に各開口ホール１３８、１５４を閉鎖するか開放させることによって、内部に流入した冷却水をバイパスホール１４２、または第１、第２開口ホール１３８、１５４を通じて第１連結流路１１４ａに排出させて熱交換機１００を通過する冷却水の流動を調節する。

一方、本発明の実施形態による車両用熱交換機１００を説明することにおいて、作動流体として冷却水、変速機オイル及びエンジンオイルを例示しているが、これに限定されたのではなく、熱交換を通じて冷却または温度上昇が必要な作動流体には全て適用が可能である。

そして本発明の実施形態による車両用熱交換機を説明することにおいて、図面上には複数のプレートが単純に積層されて構成されるものを一実施形態にして説明しているが、これに限定されたのではなく、熱交換機の装着を考慮して一面と他面にそれぞれ他部品との接触による破損を防止するか、他部品またはエンジンルーム内部に固定させるためのカバー、ブラケットなどを装着することができる。

以上のように、本発明はたとえ限定された実施形態と図面によって説明されたが、本発明はこれによって限定されず本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であるのはもちろんである。

１００ 熱交換機
１１０ 放熱部
１１２ プレート
１１４ 連結流路
１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ 第１、第２、第３連結流路
１１６ 流入ホール
１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ 第１、第２、第３流入ホール
１１８ 排出ホール
１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃ 第１、第２、第３排出ホール
１２０ 分岐部
１２２ バイパス流路
１３０ バルブユニット
１３２ アウターケース
１３４ 固定部
１３５ 安着端
１３６ 挿入部
１３７ リング溝
１３８ 第１開口ホール
１４２ バイパスホール
１４４ スナップリング
１４６ 固定ロッド
１４８ 変形部材
１５２ インナーケース
１５４ 第２開口ホール
１５６ フランジ部材
１５８ 流動ホール
１６２ 装着部
１６４ 固定リング
１６６ ストッパー
１６７ 固定端
１６８ 貫通ホール
１７２ ストッパーリング
１７６ シーリング

Claims (25)

1. 複数のプレートが積層されて内部に第１、第２、第３連結流路を交互に形成し、前記第１、第２、第３連結流路に第１、第２、第３作動流体がそれぞれ流入して前記第１、第２、第３連結流路を通過しながら相互熱交換が行われ、前記第１、第２、第３連結流路に供給された第１、第２、第３作動流体は互いに混合されず、循環する放熱部と、
   前記第１、第２、第３作動流体のうちの一つの作動流体の温度によって前記一つの作動流体が前記放熱部をバイパスするようにし、前記放熱部の一側に形成された分岐部と、
   前記分岐部を形成する流入ホールに装着され、流入した作動流体の温度変化によってその内部に充填された変形物質の膨張または収縮変形を通じて前記連結流路のうちのいずれか一つを選択的に開放または閉鎖して前記流入ホールに流入した作動流体を前記放熱部に通過させるか前記分岐部に通過させるバルブユニットと、
   を含み、
   前記第１、第２、第３作動流体が流入する複数の流入ホールと前記第１、第２、第３作動流体が排出される排出ホールが前記放熱部及び前記分岐部に形成されたことを特徴とする車両用熱交換機。
2. 前記複数の流入ホールは、
   前記分岐部に形成された第１流入ホールと、
   前記放熱部の一側に形成された第２流入ホールと、
   前記放熱部の他側に形成された第３流入ホールと
   を含み、
   前記複数の排出ホールは、
   前記分岐部に形成され、前記第１連結流路を通じて前記第１流入ホールと連通する第１排出ホールと、
   前記放熱部の一側に形成され、前記第２連結流路を通じて前記第２流入ホールと連通する第２排出ホールと、
   前記放熱部の他側に形成され、前記第３連結流路を通じて前記第３流入ホールと連通する第３排出ホールと、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換機。
3. 前記バルブユニットは、
   前記第１流入ホールに対応して前記放熱部に挿入され、下端部中央に装着溝が一体に形成されて前記放熱部の他側に固定装着される固定部、及び前記固定部の上部に一体に形成され、前記放熱部の連結流路に対応して少なくとも一つ以上の第１開口ホールが長さ方向に沿って形成され、前記分岐部に対応して少なくとも一つ以上のバイパスホールが形成される挿入部を含んで構成されるアウターケースと、
   前記アウターケースの内部に挿入されて前記固定部の装着溝に下端が固定装着される固定ロッドと、
   前記固定ロッドの上部にスライディング可能に結合され前記作動流体の温度変化によって内部で膨張または収縮しながら前記固定ロッド上で上昇または下降する変形部材と、
   前記アウターケースの第１開口ホールに対応して長さ方向に沿って少なくとも一つ以上の第２開口ホールが形成され、前記アウターケースに昇下降可能に挿入されるインナーケースと、
   前記インナーケースの内部でその下端に固定装着され、前記変形部材の下部に固定されるフランジ部材と、
   前記アウターケースの上端に固定装着されるストッパーと、
   前記変形部材と前記ストッパーの間に介され前記変形部材に弾性力を提供する弾性部材と、
   を含むことを特徴とする請求項２に記載の車両用熱交換機。
4. 前記アウターケースは、
   前記固定部の下部で前記放熱部にスナップリングを通じて固定されることを特徴とする請求項３に記載の車両用熱交換機。
5. 前記アウターケースは、
   上端が開口された円筒形状に形成されることを特徴とする請求項３に記載の車両用熱交換機。
6. 前記バイパスホールと前記第１開口ホールは、
   前記アウターケースの長さ方向に離隔した位置に形成されることを特徴とする請求項３に記載の車両用熱交換機。
7. 前記各第１開口ホールは、
   前記バイパスホールから離隔した下部で前記アウターケースの長さ方向に沿って形成されることを特徴とする請求項３に記載の車両用熱交換機。
8. 前記インナーケースは、
   両端が開口された円筒形状に形成されることを特徴とする請求項３に記載の車両用熱交換機。
9. 前記各第２開口ホールは、
   前記インナーケースの長さ方向に上部及び下部にそれぞれその周りに沿って設定角度に離隔するように形成されることを特徴とする請求項３に記載の車両用熱交換機。
10. 前記各第２開口ホールは、
    前記インナーケースの長さ方向に上部及び下部にそれぞれ互い違いとなる位置に形成されることを特徴とする請求項９に記載の車両用熱交換機。
11. 前記インナーケースは、
    前記アウターケースの内部で前記上昇時、前記各第２開口ホールが前記各第１開口ホールに位置しながら前記各第１開口ホールを開放し、前記バイパスホールを閉鎖させることを特徴とする請求項３に記載の車両用熱交換機。
12. 前記インナーケースは、
    初期装着時、前記各第２開口ホールが前記アウターケースの閉鎖された区間に位置して前記各第１開口ホールを閉鎖させた状態で装着されることを特徴とする請求項３に記載の車両用熱交換機。
13. 前記変形部材に充填される変形物質は、
    その材質が作動流体の温度によって内部で収縮と膨張が行われるワックス素材から形成されることを特徴とする請求項３に記載の車両用熱交換機。
14. 前記フランジ部材は、
    外周面の周りに沿って流動ホールが形成されることを特徴とする請求項３に記載の車両用熱交換機。
15. 前記フランジ部材は、
    外周面が前記インナーケースの下端内周面に固定され、中央に形成された装着部が前記変形部材の下部に締まりばめされ、前記変形部材に装着された固定リングを通じて固定されることを特徴とする請求項３に記載の車両用熱交換機。
16. 前記フランジ部材は、
    前記インナーケースの下端内周面に結合されることを特徴とする請求項３に記載の車両用熱交換機。
17. 前記ストッパーには、
    前記第１流入ホールに流入する作動流体が前記バルブユニットの内部に流入するように少なくとも一つ以上の貫通ホールが形成されることを特徴とする請求項３に記載の車両用熱交換機。
18. 前記各貫通ホールは、
    前記ストッパーの中央と、円周方向に沿って設定角度に離隔した位置に形成されることを特徴とする請求項１７に記載の車両用熱交換機。
19. 前記ストッパーには、
    下部に前記弾性部材が固定されるように固定端が突出形成されることを特徴とする請求項３に記載の車両用熱交換機。
20. 前記アウターケースには、
    上端に前記ストッパーが安着される安着端が形成されることを特徴とする請求項３に記載の車両用熱交換機。
21. 前記アウターケースは、
    前記ストッパーの上部を固定させるストッパーリングを装着するためのリング溝が前記安着端の上部で内周面の周りに沿って形成されることを特徴とする請求項２０に記載の車両用熱交換機。
22. 前記第１流入ホールと第１排出ホールは、
    前記分岐部の一面で対角線方向に形成され、
    前記第２流入ホールと第２排出ホールは、
    前記放熱部の一側で対角線方向に前記第１流入ホールと第１排出ホールに互いに対向するように形成され、
    前記第３流入ホールと前記第３排出ホールは、
    前記放熱部の他側で対角線方向に前記第１流入ホールと第１排出ホールに互いに対向するように形成されることを特徴とする請求項２に記載の車両用熱交換機。
23. 前記作動流体は、
    ラジエータから流入する冷却水と、自動変速機から流入する変速機オイルと、エンジンから流入するエンジンオイルを含むことを特徴とする請求項２に記載の車両用熱交換機。
24. 前記放熱部は、
    自動変速機の一側に装着され、前記冷却水が前記第１流入ホールと第１排出ホールを通じて循環し、前記エンジンオイルが前記第２流入ホールと第２排出ホールを通じて循環し、前記変速機オイルが前記第３流入ホールと第３排出ホールを通じて循環することを特徴とする請求項２３に記載の車両用熱交換機。
25. 前記放熱部は、
    各作動流体の流動を対向流（ｃｏｕｎｔｅｒｆｌｏｗ）させて相互熱交換させることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換機。

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