JP2016008813A - 車両用熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】変速機オイルと冷却水が相互熱交換を通じて温度が調節され、温度調節時に、変速機オイルの温度によって作動するバルブユニットを通じて変速機オイルのウォームアップおよび冷却機能を同時に行う車両用熱交換器を提供する。【解決手段】複数の流入孔のうち一つの流入孔１１６と連結し、熱交換部１１０の一面一側に形成される連結孔を基準として両側にそれぞれ形成されるサブ流入孔とサブ排出孔のうち、サブ排出孔と連結して作動流体をバイパスさせるように熱交換部の一面に突き出して別途のバイパス流路を形成するバイパス部１２０と、連結孔と、サブ流入孔と、サブ排出孔に装着され、連結孔に流入した作動流体の温度により変化する直線変位を利用して、連結孔を前記サブ流入孔又はサブ排出孔に選択的に連結して、作動流体を流路に流入させるかバイパス流路に流入させて作動流体の流動方向を調節するバルブユニット１３０とを含む。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用熱交換器に関し、より詳しくは、それぞれの作動流体が内部に流入してそれぞれ流動され、流入した作動流体の温度により選択的にそれぞれの作動流体を相互熱交換させて温度を調節する車両用熱交換器に関する。

一般的に、熱交換器は、温度の高い流体から電熱壁を通じて温度の低い流体に熱を伝達し、加熱器、冷却器、蒸発器、凝縮器などに使用される。

このような熱交換器は、熱エネルギーを再使用したり、用途に合わせて流入される作動流体の温度を調節し、普通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、熱交換器は、限定的な空間を有するエンジンルームに装着の際に、空間の確保および装着の困難が発生するので、小型、軽量化、高効率及び高機能化のための研究が継続している状況である。

しかし、このような従来の熱交換器は、車両の状態により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、流入される作動流体の流路上に別途の分岐回路およびバルブを設置しなければならないので、構成要素および組み立て工数が増加し、レイアウトが複雑になるという問題点がある。

また、別途の分岐回路およびバルブを設置しない場合は、作動流体の流量による熱交換量の制御が不可能であり、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内包している。

この背景技術の部分に記載された事項は、発明の背景に対する理解を増進させるために作成されたもので、この技術が属する分野における通常の知識を有する者に既に知られた従来技術でない事項を含むことができる。

そこで、本発明は、上記のような問題点を解決するために発明されたもので、本発明が解決しようとする課題は、変速機オイルと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、温度調節時に、変速機オイルの温度によって作動するバルブユニットを通じて変速機オイルのウォームアップおよび冷却機能を同時に行うことで、車両の燃費を改善し、変速機の性能を向上させるようにする車両用熱交換器を提供する。

また、従来、別途設置されたバルブを除去し、変速機オイルの温度により作動するバルブユニットを熱交換器に一体型に具備すると同時に、変速機に直接装着可能に構成することで、配管の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ようにする車両用熱交換器を提供する。

このような目的を達成するための本発明の実施例に係る車両用熱交換器は、一面と他面に複数の流入孔と排出孔が形成されてそれぞれの作動流体を流入および排出させ、複数個のプレートが積層されて内部に各作動流体が流動する流路が交互に形成され、前記各流路をそれぞれ通過する作動流体を相互熱交換させる熱交換部と、複数の前記流入孔のうち一つの流入孔と連結し、前記熱交換部の一面一側に形成される連結孔を基準として両側にそれぞれ形成されるサブ流入孔とサブ排出孔のうち、前記サブ排出孔と連結して作動流体をバイパスさせるように前記熱交換部の一面に突き出して別途のバイパス流路を形成するバイパス部と、前記連結孔と、前記サブ流入孔と、前記サブ排出孔に装着され、前記連結孔に流入した作動流体の温度により変化する直線変位を利用して、前記連結孔を前記サブ流入孔又は前記サブ排出孔に選択的に連結して、作動流体を前記流路に流入させるか前記バイパス流路に流入させて作動流体の流動方向を調節するバルブユニットとを含むことができる。

前記各流入孔は、前記熱交換部の一面に形成される第１流入孔と、前記熱交換部の他面一側に形成される第２流入孔とからなり、前記各排出孔は、前記第１流入孔に対応して前記熱交換部の一面に形成される第１排出孔と、前記第２流入孔に対応して前記熱交換部の他面他側に形成される第２排出孔とからなることができる。

前記第１流入孔と第１排出孔は、前記熱交換部の一面で対角線方向に各角部に形成されることができる。

前記第２流入孔と第２排出孔は、前記熱交換部の他面で対角線方向に相互離隔した位置にそれぞれ形成され、前記第１流入孔と第１排出孔に互いに対向して形成されることができる。

前記連結孔は、前記第２流入孔に対応する位置で前記熱交換部を貫通した状態で前記第２流入孔と連結して形成されることができる。

前記サブ流入孔は、前記熱交換部の流路のうち一つの流路と連結し、前記サブ排出孔は、前記流路と連結しない状態で、前記バイパス流路を通じて前記第２排出孔と連結することができる。

前記作動流体は、ラジエータから流入される冷却水と、変速機から流入される変速機オイルとからなることができる。

前記熱交換部は、他面が変速機の一側に装着され、冷却水が前記第１流入孔と第１排出孔を通じて循環し、変速機オイルが前記第２流入孔と第２排出孔を通じて循環することができる。

前記各流路は、前記熱交換部の内部で前記第１流入孔と前記第１排出孔に相互連結され、前記第１流入孔を通じて流入される冷却水が流入して移動する第１流路と、前記各第１流路の間に交互に形成され、前記熱交換部の内部で前記第２流入孔と前記第２排出孔に相互連結され、前記第２流入孔を通じて流入される変速機オイルが流入して移動する第２流路とを含むことができる。

前記熱交換部は、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。

前記バルブユニットは、一端が開口され、長さ方向に沿って一側に前記連結孔と連結する第１連結ポートと、前記第１連結ポートを基準として両側に前記サブ流入孔と連結する第２連結ポートと、前記サブ排出孔と連結する第３連結ポートとがそれぞれ形成されるハウジングと、前記ハウジングの開口された一端に装着され、前記ハウジングの内部を閉鎖する固定キャップと、前記ハウジングの内部で前記固定キャップに一端が固定する固定ロッドと、前記固定ロッドの他端に挿入され、前記ハウジングの内部で長さ方向に沿ってスライド移動可能に挿入された状態で、作動流体の温度変化によって内部で膨張または収縮が行われながら、前記固定ロッド上で前進または後進移動する変形部材と、前記ハウジングの閉鎖された他端内部で前記変形部材との間に介在され、前記変形部材の膨張により上昇時に圧縮されながら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。

前記ハウジングは、一端が開口された円筒状に形成されることができる。

前記固定キャップは、前記ハウジングの内部に向かう一面中央に前記固定ロッドが装着される装着部が一体に形成されることができる。

前記ハウジングは、前記固定キャップを固定させる固定リングを装着するためのリング溝が開口された一端部内周面周りに沿って形成されることができる。

前記変形部材は、その材質が作動流体の温度により内部で収縮と膨張が行われるワックス素材で形成され、前記ハウジングの内周面に外周面が接触した状態で前記ハウジングに挿入されることができる。

前記弾性部材は、一端が前記ハウジングの閉鎖された他端内側面に支持され、他端は前記変形部材に支持されるコイルスプリングで形成されることができる。

上記のように構成される本発明の実施例に係る車両用熱交換器を適用すると、変速機オイルと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、変速機オイルの温度調節時に、変速機オイルの温度により作動するバルブユニットを通じて変速機オイルのウォームアップおよび冷却機能を同時に行うことで、車両の運行状態により変速機オイルの温度調節を効率的に行うことができる。

また、車両の運行状態によって変速機オイルの温度調節が可能になることで、車両の燃費を改善することができ、変速機の性能を向上させることができる。

また、変速機オイルの冷始動時に摩擦低減のためのウォームアップ機能と、走行時にスリップの防止および耐久維持のための冷却機能とを同時に行うことが可能であり、燃費および変速機の耐久性を向上させることができる。

そして、従来別途に設置されたバルブを除去し、変速機オイルの温度により作動するバルブユニットを熱交換器に一体型に具備すると同時に、変速機に直接装着可能に構成することで、配管のレイアウトを簡素化すると同時に、構成要素を減らして原価低減および重量減少を図りながら、エンジンルームの内部で装着空間の確保による困難を解消することができる。

さらに、作動流体の温度によるバルブの開閉作動の応答性を向上させることで、作動流体をより効率的に制御することができ、車両の全体的な商品性を向上させることができる。

本発明の実施例に係る車両用熱交換器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。 本発明の実施例に係る車両用熱交換器の斜視図である。 本発明の実施例に係る車両用熱交換器の平面図である。 本発明の実施例に係る車両用熱交換器の背面図である。 本発明の実施例に係る車両用熱交換器の分解斜視図である。 図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図３のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 本発明の実施例に係る車両用熱交換器に適用されるバルブユニットの分解斜視図である。 本発明の実施例に係る車両用熱交換器でバルブユニットの作動状態図である。 本発明の実施例に係る車両用熱交換器の段階別作動状態図である。 本発明の実施例に係る車両用熱交換器の段階別作動状態図である。 本発明の実施例に係る車両用熱交換器の段階別作動状態図である。

以下、本発明の好ましい実施例を添付の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例と図面に示した構成は、本発明の最も好ましい一実施例に過ぎないだけで、本発明の技術的思想を全て代弁するものではないので、本出願時点において、これらに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。

本発明を明確に説明するために、説明と関係ない部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一の参照符号を付けた。

図面に示した各構成の大きさおよび厚さは、説明の便宜のために任意に示したので、本発明が必ずしも図面に示されたものに限定されず、様々なな部分および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。

そして、明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」というと、これは、特に反対する記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

また、明細書に記載された「…ユニット」、「…手段」、「…部」、「…部材」等の用語は、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、本発明の実施例に係る車両用熱交換器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は、本発明の実施例に係る車両用熱交換器の斜視図であり、図３と図４は、本発明の実施例に係る車両用熱交換器の平面図および背面図であり、図５は、本発明の実施例に係る車両用熱交換器の分解斜視図であり、図６は、図３のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図７は、図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、図８は、図３のＣ−Ｃ線に沿った断面図であり、図９は、本発明の実施例に係る車両用熱交換器に適用されるバルブユニットの分解斜視図である。

図面を参照すると、本発明の実施例に係る車両用熱交換器１００は、車両の変速機オイルを冷却またはウォームアップさせるように車両冷却システムに適用される。

上記の車両冷却システムは、基本的に、図１に示すように、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し、この冷却水配管上には、図示していない車両暖房システムと連結するヒーターコア３０を含んで構成される。

ここで、本発明の実施例に係る車両用熱交換器１００は、変速機オイルと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、温度調節の際に、変速機オイルの温度により作動するバルブユニット１３０を通じて変速機オイルのウォームアップおよび冷却機能を同時に行うことで、車両の燃費を改善し、変速機４０の性能を向上させることができる。

また、従来別途に設置されたバルブを除去し、変速機オイルの温度により作動するバルブユニット１３０を熱交換器に一体型に具備すると同時に、変速機４０に直接装着可能に構成することで、配管のレイアウトを簡素化し、構成要素を減らして原価を節減できるようにする。

つまり、本実施例において、前記各作動流体は、ラジエータ２０から流入される冷却水と、変速機４０から流入される変速機オイルとで構成され、熱交換器１００を通じて冷却水と変速機オイルを相互熱交換させて変速機オイルの温度を調節するようになる。

このため、本発明の実施例に係る車両用熱交換器１００は、ウォータポンプ１１とヒーターコア３０との間で冷却水配管を通じて連結して冷却水が循環し、変速機オイルが供給されるように変速機４０の一側に一体型に装着され、変速機４０にそれぞれ連結される。

このような熱交換器１００は、図２乃至図５に示すように、大きく熱交換部１１０、バイパス部１２０、およびバルブユニット１３０を含んで構成され、以下でこれらを各構成別にさらに詳しく説明する。

先ず、前記熱交換部１１０は、一面と他面に複数の流入孔１１６と排出孔１１８が形成され、それぞれの作動流体である冷却水と変速機オイルを流入および排出させ、複数個のプレート１１２が積層されて内部に相互交差するようにそれぞれ異なる流路１１４を形成し、各流路１１４をそれぞれ通過する変速機オイルと冷却水を相互熱交換させる。

このような熱交換部１１０は、各流路１１４を通じて変速機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、一面と他面にそれぞれ少なくとも一つ以上の流入孔１１６と排出孔１１８がそれぞれ形成されて各流路１１４とそれぞれ連結する。

ここで、前記熱交換部１１０は、冷却水が対向流によってエンジンオイルおよび変速機オイルと熱交換するように、その内部でエンジンオイルおよび変速機オイルが冷却水と反対方向に流れるようになっている。

このように構成される前記熱交換部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）で形成される。

本実施例において、前記バイパス部１２０は、複数の流入孔１１６のうち一つの流入孔１１６が熱交換部１１０の一面一側に形成される連結孔１１５と連結する。

サブ流入孔１１７とサブ排出孔１１９は、連結孔１１５の両側にそれぞれ形成され、前記バイパス部１２０は、作動流体が前記流路１１４を迂回するように前記サブ排出孔１１９と連結し、前記各流路１１４と区分されるバイパス流路１２２を形成するように熱交換部１１０の一面から突出す。

ここで、前記バイパス流路１２２は、前記熱交換部１１０の内部に形成された流路１１４との連通なしに、前記排出孔１１８のうち一つを通じて前記熱交換器１００の外部に連通する。

一方、本実施例において、各流入孔１１６は、熱交換部１１０の一面に形成される第１流入孔１１６ａと、熱交換部１１０の他面一側に形成される第２流入孔１１６ｂとで構成される。

前記各排出孔１１８は、第１流入孔１１６ａに対応して熱交換部１１０の一面に形成される第１排出孔１１８ａと、第２流入孔１１６ｂに対応して熱交換部１１０の他面他側に形成される第２排出孔１１８ｂとからなる。

このような第１、第２流入孔１１６ａ、１１６ｂは、熱交換部１１０の内部でそれぞれの流路１１４を通じて第１、第２排出孔１１８ａ、１１８ｂにそれぞれ相互連結する。

ここで、前記第１流入孔１１６ａと第１排出孔１１８ａは、熱交換部１１０の一面で対角線方向に各角部に形成される。

また、前記第２流入孔１１６ｂと第２排出孔１１８ｂは、熱交換部１１０の他面で対角線方向に相互離隔した位置にそれぞれ形成され、第１流入孔１１６ａと第１排出孔１１８ａに互いに対向して形成される。

そして、前記連結孔１１５は、第２流入孔１１６ｂに対応する位置で前記熱交換部１１０を貫通した状態で前記第２流入孔１１６ｂと連結して形成される。

また、前記サブ流入孔１１７は、熱交換部１１０の流路１１４のうち一つの流路１１４と連結し、サブ排出孔１１９は、流路１１４と連結しない状態で、バイパス流路１２２を通じて第２排出孔１１８ｂと連結する。

このように構成される前記熱交換部１１０は、他面が変速機４０の一側に装着され、冷却水が第１流入孔１１６ａと第１排出孔１１８ａを通じて循環し、変速機オイルが第２流入孔１１６ｂと第２排出孔１１８ｂを通じて循環する。

一方、前記第１流入孔１１６ａと第１排出孔１１８ａには、連結パイプＰが装着され、該連結パイプＰに装着される連結ホースまたは連結配管等を通じてラジエータ２０に連結される。

本実施例において、前記各流路１１４は、図６乃至図８に示すように、第１、第２流路１１４ａ、１１４ｂで構成される。

先ず、前記第１流路１１４ａは、熱交換部１１０の内部で第１流入孔１１６ａと第１排出孔１１８ａに相互連結され、第１流入孔１１６ａを通じて流入される冷却水が流入して移動する。

そして、前記第２流路１１４ｂは、各第１流路１１４ａの間に交互に形成され、熱交換部１１０の内部で第２流入孔１１６ｂと前記第２排出孔１１８ｂに相互連結され、第２流入孔１１６ｂを通じて流入される変速機オイルが流入して移動する。

ここで、前記サブ流入孔１１７は、変速機オイルが流入する場合、第１排出孔１１８ａに隣り合う熱交換部１１０の角部内部に連結孔１１５を通じて流入した変速機オイルを移動させてそれぞれの第２流路１１４ｂを通過させる。

それぞれの第２流路１１４ｂを通過する変速機オイルは、第１排出孔１１８ａに隣り合う熱交換部１１０の角部で対角線方向に位置する第１流入孔１１６ａに隣り合う熱交換部１１０の角部内部を通り第２排出孔１１８ｂを通じて熱交換器１００の外部に排出する。

つまり、前記連結孔１１５を通じて流入した変速機オイルは、サブ流入孔１１７を経由してそれぞれの第２流路１１４ｂを通じて冷却水の流れと反対する熱交換部１１０の対角線方向に流れ、この時、第１流入孔１１６ａ、第１流路１１４ａ、および第１排出孔１１８ａを経由して流れる冷却水と熱交換する。

これとは反対に、前記連結孔１１５を通じて流入した変速機オイルが第２流路１１４ｂの通過なしにバイパスする場合は、サブ排出孔１１９を通じてバイパス流路１２２に流動され、熱交換部１１０の内部を通過しない状態で第２排出孔１１８ｂを通じて外部に排出する。

一方、本実施例では、前記第１流入孔１１６ａと第１排出孔１１８ａを通じて流入および排出する冷却水が第１流路１１４ａに流動され、変速機オイルが第２流入孔１１６ｂを通じて連結孔１１５に流入してバルブユニット１３０の選択的な作動を通じて、サブ流入孔１１７から第２流路１１４ｂを通じて第２排出孔１１８ｂに排出されるか、サブ排出孔１１９からバイパス流路１２２を通過して第２排出孔１１８ｂに排出することを一実施例として説明しているが、これに限定されるものではなく、冷却水と変速機オイルは、互いに変更して適用することができる。

また、本実施例では、変速機オイルの温度によりバルブユニット１３０が作動することを一実施例として説明しているが、これに限定されるものではなく、冷却水の温度によりバルブユニット１３０が作動することもできる。

そして、バルブユニット１３０は、熱交換部１１０の一面上部で連結孔１１５と、サブ流入孔１１７と、サブ排出孔１１９とに装着される。

このようなバルブユニット１３０は、連結孔１１５に流入した作動流体である変速機オイルの温度により変化する直線変位を利用して、連結孔１１５をサブ流入孔１１７又はサブ排出孔１１９に選択的に連結して、変速機オイルを第２流路１１４ｂに流入させて熱交換部１１０の内部を通過させるか、バイパス流路１２２にバイパス（Ｂｙｐａｓｓ）させることで、変速機オイルの流動方向を調節する。

ここで、バルブユニット１３０は、図９に示すように、ハウジング１３２、固定キャップ１３４、固定ロッド１３６、変形部材１３８、および弾性部材１３９を含んで構成され、以下でこれを各構成別にさらに詳しく説明する。

先ず、ハウジング１３２は、一端が開口され、長さ方向に沿って一側に連結孔１１５と連結する第１連結ポート１３２ａと、第１連結ポート１３２ａを基準として両側に前記サブ流入孔１１７と連結する第２連結ポート１３２ｂと、サブ排出孔１１９と連結する第３連結ポート１３２ｃとがそれぞれ形成される。

このようなハウジング１３２は、長さ方向に一端が開口された円筒状に形成される。

本実施例において、前記固定キャップ１３４は、ハウジング１３２の開口された一端に装着され、ハウジング１３２の内部を閉鎖する。

ここで、前記ハウジング１３２には、開放された一端に挿入された固定キャップ１３４を固定させる固定リング１３５を装着するためのリング溝１３３が開口された一端部内周面周りに沿って形成される。

つまり、前記ハウジング１３２の開放された一端に挿入された固定キャップ１３４は、リング溝１３３に装着される固定リング１３５によってハウジング１３２から離脱することが未然に防止されることができ、前記ハウジング１３２の内部に流入した変速機オイルがハウジング１３２の固定キャップ１３４との間で外部に漏出することを防止するように、外周面がゴム材質からなる。

前記固定ロッド１３６は、ハウジング１３２の内部で長さ方向に水平に配置された状態で、固定キャップ１３４に一端が固定される。

ここで、前記固定キャップ１３４は、ハウジング１３２の内部に向かう一面中央に固定ロッド１３６が装着される装着部１３４ａが一体に形成され、固定ロッド１３６は、その一端が装着部１３４ａに一定部分挿入された状態で固定キャップ１３４に固定される。

本実施例において、前記変形部材１３８は、固定ロッド１３６の他端に挿入され、ハウジング１３２の内部で長さ方向に沿ってスライド移動可能に挿入された状態で、ハウジング１３２の内部に流入した変速機オイルの温度変化により内部で膨張または収縮が行われながら、固定ロッド１３４上で前進または後進移動する。

つまり、前記変形部材１３８は、固定ロッド１３４上で前進または後進されることにより直線変位が発生し、前記ハウジング１３２の内部でその位置が可変する。

そして、前記弾性部材１３９は、ハウジング１３２の閉鎖された他端内部で変形部材１３８との間に介在され、変形部材１３８の膨張により上昇時に圧縮されながら変形部材１３８に弾性力を提供する。

ここで、前記弾性部材１３９は、一端がハウジング１３２の閉鎖された他端内側面に支持され、他端は変形部材１３８に支持されるコイルスプリングで形成される。

このように構成されるバルブユニット１３０において、変形部材１３８は、その材質が作動流体の温度により内部で収縮と膨張が行われるワックス素材で形成され、ハウジング１３２の内周面に外周面が接触した状態でハウジング１３２に挿入される。

ここで、ワックス素材は、温度により体積が膨張したり収縮が行われるもので、温度が高くなれば内部でその体積が膨張し、温度が低くなれば弾性部材１３９の弾性力によって再び収縮して、内部で初期体積に復元する性質を有する素材である。

つまり、前記変形部材１３８は、内部にワックス素材が含まれたアセンブリーで構成され、内部にワックス素材が温度によって体積変形が発生する場合、外形は変形せず固定ロッド１３６上で前進または後進されることができ、後進時に、弾性部材１３９の弾性力によって、より迅速に初期位置に復元される。

このように構成されるバルブユニット１３０の作動を添付の図１０を参照して説明する。

図１０は、本発明の実施例に係る車両用熱交換器でバルブユニットの作動状態図である。

先ず、前記変形部材１３８は、初期装着時に、図１０の（Ｓ１）のように、連結孔１１５とサブ排出孔１１９にそれぞれ連結した第１、第３連結ポート１３２ａ、１３２ｃが連結するように位置する。

このような状態で、第１連結ポート１３２ａを通じてハウジング１３２の内部に流入した変速機オイルの温度が設定温度以上である場合、図１０の（Ｓ２）のように、膨張して固定ロッド１３６上で前進することで、連結孔１１５がサブ流入孔１１７と連結するように第１連結ポート１３２ａと第２連結ポート１３２ｂを連結する。

これにより、変速機オイルは、第１連結ポート１３２ａを通じてハウジング１３２の内部に流入した後、第２連結ポート１３２ｂと連結したサブ流入孔１１７に流入し、熱交換部１１０の内部に形成されたそれぞれの第２流路１１４ｂに流入する。

そして、前記変形部材１３８が膨張した状態で、連結孔１１５を通じて第１連結ポート１３２ａに流入した変速機オイルが設定温度以下である場合、変形部材１３８は再び収縮しながら、弾性部材１３９の弾性力によって、より迅速に固定ロッド１３６上で後進する。

これにより、前記変形部材１３８は、再び初期状態にその位置が復元されて、第１連結ポート１３２ａと第３連結ポート１３２ｃを相互連結して流入した変速機オイルを第３連結ポート１３２ｃと連結したサブ排出孔１１９を通じてバイパス流路１２２に排出する。

一方、前記変形部材１３８は、固定ロッド１３６に装着された初期状態で設定温度以下である温度の低い変速機オイルが流入する場合は、膨張または収縮が発生せず、位置の可変が行われなくなる。

以下、上記のように構成される本発明の実施例に係る車両用熱交換器１００の作動および作用を詳しく説明する。

図１１乃至図１３は、本発明の実施例に係る車両用熱交換器の段階別の作動状態図である。

先ず、変速機４０から排出した変速機オイルは、変速機４０の一側に装着された熱交換器１００の第２流入孔１１６ｂから連結孔１１５に流入して、バルブユニット１３０の第１連結ポート１３２ａを通じてハウジング１３２の内部に流入する。

この時、ハウジング１３２の内部に流入した変速機オイルの温度が設定温度より低い場合、図１１に示すように、バルブユニット１３０の変形部材１３８は、ハウジング１３２の内部に流入した変速機オイルの温度が変形発生温度より低いので、変形せずに初期状態を維持する。

これにより、変形部材１３８は、ハウジング１３２の内部で第２連結ポート１３２ｂに変速機オイルが流入することを防止した状態で、第１連結ポート１３２ａを第３連結ポート１３２ｃと連結した状態を維持する（図１０の（Ｓ１）参照）。

すると、バルブユニット１３０のハウジング１３２の内部に流入した変速機オイルは、第３連結ポート１３５ｃを通じてサブ排出孔１１９に排出して、バイパス部１２０が形成するバイパス流路１２２に沿って流動して、各第２流路１１４ｂの通過なしに第２排出孔１１８ｂを通じて熱交換器１００から排出して、再び変速機４０に流入する。

これにより、変速機オイルは、第２流路１１４ｂに流入することが防止され、熱交換部１１０の各第１流路１１４ａを通過する低温状態の冷却水との熱交換が防止される。

つまり、本実施例に係る熱交換器１００において、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走行モードによって変速機オイルの速いウォームアップが要求される場合、それぞれの第１流路１１４ａの間に位置する各第２流路１１４ｂに変速機オイルの流入を防止して、第１流路１１４ａを通過する低温状態の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、変速機オイルの温度が設定温度より高い場合、つまり、変速機オイルの冷却が必要な場合は、図１２に示すように、バルブユニット１３０の変形部材１３８が連結孔１２に流入した高温の変速機オイルによって内部で膨張して、固定ロッド１３６上で前進して第３流入ポート１３２ｃ側に移動する（図１０の（Ｓ２）参照）。

すると、変形部材１３８は、ハウジング１３２の内部で第１流入ポート１３２ａと第３流入ポート１３２ｃとの間に位置することで、第１流入ポート１３２ａと第３流入ポート１３２ｃとの連結を解除し、第１流入ポート１３２ａを第２流入ポート１３２ｂと連結する。

これにより、変速機４０から排出した高温の変速機オイルは、第２流入孔１１６ｂを通じて連結孔１１５と第１流入ポート１３２ａを経てバルブユニット１３０のハウジング１３２の内部に流入する。

その後、変速機オイルは、変形部材１３８の膨張変形による直線変位発生を通じて開放された第２流入ポート１３２ｂを通じてサブ流入孔１１７に流入して、熱交換部１１０の各第２流路１１４ｂを流動する。

すると、それぞれの第２流路１１４ｂを通過する高温の変速機オイルは、第１流入孔１１６ａに流入して、それぞれの第１流路１１４ａを通過する冷却水と熱交換部１１０の内部で相互熱交換してその温度が調節される。

ここで、冷却水と変速機オイルは、熱交換部１１０の対角線方向に沿って互いに反対方向に流動することで、より効率的に熱交換することができる。

一方、冷却水は、図１３のように、前記熱交換部１１０の一面に形成された第１流入孔１１６ａを通じてラジエータ２０から流入してそれぞれの第１流路１１４ａを通過した後、第１排出孔１１８ａを通じて排出しながら、変速機オイルの温度により作動するバルブユニット１３０によって選択的に第２流路１１４ｂを通過する変速機オイルと熱交換される。

これにより、トルクコンバーターと内部ギヤによって発生する流体摩擦で発熱して冷却が要求される変速機オイルは、熱交換部１１０で低温の冷却水と相互熱交換を通じて冷却された状態で変速機４０に供給される。

つまり、前記熱交換器１００は、高速で回転する変速機４０に冷却された変速機オイルを供給することで、変速機４０のスリップ発生を防止する。

このように、本発明の実施例に係る車両用熱交換器１００は、流入される変速機オイルの温度によりバルブユニット１３０の変形部材１３８が膨張または収縮変形すれば、変形部材１３８が固定ロッド１３６上で前進または後進して直線変位を発生させることで、ハウジング１３２の内部で変速機オイルが流入される第１連結ポート１３２ａを第２連結ポート１３２ｂ又は第３連結ポート１３２ｃと連結して、変速機オイルの流動を制御する。

すると、バルブユニット１３０のハウジング１３２の内部に流入した変速機オイルは、バイパス流路１２２を通じて第１流路１１４ａを通過する冷却水との熱交換なしに変速機４０に再び排出されるか、各第２流路１１４ｂを通過しながら第１流路１１４ａを通過する低温の冷却水と相互熱交換しながら冷却された状態で、変速機４０に排出される。

一方、本発明の実施例に係る車両用熱交換器１００を説明するにあたって、各作動流体が冷却水と変速機オイルからなることを一実施例として説明しているが、これに限定されず、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、本発明が実施例に係る車両用熱交換器を説明するにあたって、図面上には、複数個のプレート１１２が単純に積層して構成されることを一実施例として説明しているが、これに限定されず、熱交換器の装着を考慮して、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の内部に固定させるためのカバー、ブラケットなどが装着されてもよい。

以上のように、本発明は、たとえ限定された実施例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るものではなく、本発明が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下記に記載する特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正および変形が可能であることはもちろんである。

１００：熱交換器
１１０：熱交換部
１１２：プレート
１１４：流路
１１４ａ、１１４ｂ：第１、第２流路
１１５：連結孔
１１６：流入孔
１１６ａ、１１６ｂ：第１、第２流入孔
１１７：サブ流入孔
１１８：排出孔
１１８ａ、１１８ｂ：第１、第２排出孔
１１９：サブ排出孔
１２０：バイパス部
１２２：バイパス流路
１３０：バルブユニット
１３２：ハウジング
１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ：第１、第２、第３連結ポート
１３３：リング溝
１３４：固定キャップ
１３４ａ：装着部
１３５：固定リング
１３６：固定ロッド
１３８：変形部材
１３９：弾性部材

Claims (16)

1. 一面と他面に複数の流入孔と排出孔が形成されてそれぞれの作動流体を流入および排出させ、複数個のプレートが積層されて内部に各作動流体が流動する流路が交互に形成され、前記各流路をそれぞれ通過する作動流体を相互熱交換させる熱交換部と、
   複数の前記流入孔のうち一つの流入孔と連結し、前記熱交換部の一面一側に形成される連結孔を基準として両側にそれぞれ形成されるサブ流入孔とサブ排出孔のうち、前記サブ排出孔と連結して作動流体をバイパスさせるように前記熱交換部の一面に突き出して別途のバイパス流路を形成するバイパス部と、
   前記連結孔と、前記サブ流入孔と、前記サブ排出孔に装着され、前記連結孔に流入した作動流体の温度により変化する直線変位を利用して、前記連結孔を前記サブ流入孔又は前記サブ排出孔に選択的に連結して、作動流体を前記流路に流入させるか前記バイパス流路に流入させて作動流体の流動方向を調節するバルブユニットと、
   を含むことを特徴とする車両用熱交換器。
2. 前記各流入孔は、
   前記熱交換部の一面に形成される第１流入孔と、前記熱交換部の他面一側に形成される第２流入孔とからなり、
   前記各排出孔は、前記第１流入孔に対応して前記熱交換部の一面に形成される第１排出孔と、前記第２流入孔に対応して前記熱交換部の他面他側に形成される第２排出孔とからなることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
3. 前記第１流入孔と第１排出孔は、
   前記熱交換部の一面で対角線方向に各角部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器。
4. 前記第２流入孔と第２排出孔は、
   前記熱交換部の他面で対角線方向に相互離隔した位置にそれぞれ形成され、前記第１流入孔と第１排出孔に互いに対向して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器。
5. 前記連結孔は、
   前記第２流入孔に対応する位置で前記熱交換部を貫通した状態で前記第２流入孔と連結して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器。
6. 前記サブ流入孔は、
   前記熱交換部の流路のうち一つの流路と連結し、前記サブ排出孔は、前記流路と連結しない状態で、前記バイパス流路を通じて前記第２排出孔と連結することを特徴とする請求項２に記載の車両用熱交換器。
7. 前記作動流体は、
   ラジエータから流入される冷却水と、変速機から流入される変速機オイルとからなることを特徴とする請求項２に記載の車両用熱交換器。
8. 前記熱交換部は、
   他面が変速機の一側に装着され、冷却水が前記第１流入孔と第１排出孔を通じて循環し、変速機オイルが前記第２流入孔と第２排出孔を通じて循環することを特徴とする請求項２に記載の車両用熱交換器。
9. 前記各流路は、
   前記熱交換部の内部で前記第１流入孔と前記第１排出孔に相互連結され、前記第１流入孔を通じて流入される冷却水が流入して移動する第１流路と、
   前記各第１流路の間に交互に形成され、前記熱交換部の内部で前記第２流入孔と前記第２排出孔に相互連結され、前記第２流入孔を通じて流入される変速機オイルが流入して移動する第２流路と、
   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器。
10. 前記熱交換部は、
    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器。
11. 前記バルブユニットは、
    一端が開口され、長さ方向に沿って一側に前記連結孔と連結する第１連結ポートと、前記第１連結ポートを基準として両側に前記サブ流入孔と連結する第２連結ポートと、前記サブ排出孔と連結する第３連結ポートとがそれぞれ形成されるハウジングと、
    前記ハウジングの開口された一端に装着され、前記ハウジングの内部を閉鎖する固定キャップと、
    前記ハウジングの内部で前記固定キャップに一端が固定する固定ロッドと、
    前記固定ロッドの他端に挿入され、前記ハウジングの内部で長さ方向に沿ってスライド移動可能に挿入された状態で、作動流体の温度変化によって内部で膨張または収縮が行われながら、前記固定ロッド上で前進または後進移動する変形部材と、
    前記ハウジングの閉鎖された他端内部で前記変形部材との間に介在され、前記変形部材の膨張により上昇時に圧縮されながら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１に記載の車両用熱交換器。
12. 前記ハウジングは、
    一端が開口された円筒状に形成されることを特徴とする請求項１１に記載の車両用熱交換器。
13. 前記固定キャップは、
    前記ハウジングの内部に向かう一面中央に前記固定ロッドが装着される装着部が一体に形成されることを特徴とする請求項１１に記載の車両用熱交換器。
14. 前記ハウジングは、
    前記固定キャップを固定させる固定リングを装着するためのリング溝が開口された一端部内周面周りに沿って形成されることを特徴とする請求項１１に記載の車両用熱交換器。
15. 前記変形部材は、
    その材質が作動流体の温度により内部で収縮と膨張が行われるワックス素材で形成され、前記ハウジングの内周面に外周面が接触した状態で前記ハウジングに挿入されることを特徴とする請求項１１に記載の車両用熱交換器。
16. 前記弾性部材は、
    一端が前記ハウジングの閉鎖された他端内側面に支持され、他端は前記変形部材に支持されるコイルスプリングで形成されることを特徴とする請求項１１に記載の車両用熱交換器。

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