KR100332300B1 - 오일냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오일냉각장치에 관한 것으로, 유동유체의 난류를 유도하여 열교환율을 향상시키고, 유로의 통과면적을 증가시켜 유동유체의 압력강화를 감소시키기 위하여 단면이 원형인 외경관과 상기 외경관 보다 작은 직경으로 상기 외경관에 수용되는 내경관에 있어서, 상기 외경관 내주에 유동유체의 유동방향으로 설치되는 양측이 개방된 원통체와 상기 원통체의 일측에 원통체와 일체로 원통체의 외주에서 내측으로 일정거리 연장되어 유동유체의 진행방향과 수직으로 형성된 격벽과 그리고 상기 격벽의 원주를 따라 일정간격으로 다수 가공된 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 오일냉각장치를 제공한다.

Description

오일냉각장치{OIL COOLER}

본 발명은 라디에이타의 하부탱크에 설치되는 오일냉각장치에 관한 것으로, 특히 냉각파이프의 오일유로에 전열판이 개재되는 오일냉각장치에 관한 것이다.

동력전달요소들을 구비하는 각종의 동력장치 예컨대 자동차의 트랜스미션 등에 있어서, 그 내부 동력전달요소 사이의 기계적 마찰부분의 윤활 및 냉각 등을 위해 사용되는 오일은 마찰열로 인해 소정의 온도 이상으로 과열되면, 동력전달요소 대한 냉각작용은 물론 점성이 크게 떨어져 윤활작용을 못하게 됨으로써, 동력장치의 수명이 크게 단축되거나 동력장치가 아예 작동불능 상태로 되는 경우가 발생한다.

이러한 현상을 방지하기 위하여, 자동차에는 상기 오일의 효율적인 냉각을 위한 오일 냉각 시스템이 구비되어 있는데, 상기 오일 냉각 시스템은 공냉식과 수냉식으로 대별되며, 수냉식은 오일이 냉각수 라디에이터 하부탱크 내에 구비된 오일냉각장치를 거치는 과정에서 라디에이터를 흐르는 냉각수와 열교환하여 냉각되도록 하는 방식이다.

오일 냉각장치 등과 같은 열교환장치에는 통상 열교환이 이루어지는 벽면의유체에 대한 전열 면적을 확대하여 이들 사이의 열교환율을 높이는 전열판이 설치된다.

이러한 전열판은 열전도율이 높고 비표면적이 클수록 열교환율이 높아지므로 대개의 전열판들은 예컨대 알루미늄과 같이 연전도율이 높고 성형하기 쉬운 재질의 금속재로 제조되고, 아울러 유체의 유동에 저항을 주지 않으면서 비표면적을 극대화할 수 있는 형상, 예컨대 파형의 박판형상으로 제조된다. 그리고, 그 파형의 빗면에는 유동유체의 유동을 난류화하여 전열판에 대한 유동유체의 접촉율을 높이는 미늘살들이 형성되기도 한다.

이러한 전열판이 적용되는 오일냉각장치는 라디에이터 하부탱크의 냉각수 순환로 내에서 오일순환로를 형성하는 내,외경관으로 이루어진 오일유로와, 이 오일유로내에 개재된 전열판과, 그리고 오일유로의 양단부측에 각각 연결되어 오일을 유입하고 배출하는 유입파이프와 배출파이프를 구비하여 이루어진다. 일반적인 라디에이터 내장형 오일 냉각파이프 조립체는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상,하부탱크(112)(114)와 이들 탱크 사이에 배열된 다수의 냉각튜브(116)로 이루어진 라디에이터에 있어서, 마찰열로 가열된 오일을 하부탱크(114) 내부를 통하여 순환시킴으로써, 상부탱크(112)로부터 냉각튜브(116)를 따라 흐르면서 냉각된 냉각수와 열교환되게 하여 냉각시키는 것으로서, 오일 냉각파이프 조립체는 라디에이터 하부탱크(114)에 내장되는 내,외경관(122)(124)으로 이루어진 이중관 형태의 오일 냉각파이프(118)와, 이 내,외경관(122)(124) 사이에 개재된 전열판(138)과, 그리고 라디에이터 하부탱크의 외부에서 각각 보스에 의해 상기 오일 냉각파이프의 양단부에형성된 유입구(132) 및 배출구(134)에 연결되는 유입파이프(128) 및 배출파이프(130)를 주요 구성으로 포함하고 있다.

이상과 같이 구성된 오일 냉각파이프 조립체는 동력장치로부터 가열된 오일을 유입파이프(128)을 통하여 유입하고 오일 냉각파이프를 통하게 한 후 배출파이프(130)를 통해 동력장치로 흘려보냄으로써, 오일이 오일 냉각파이프(118)를 따라 흐르는 동안에 하부탱크(114)의 냉각수와 열교환하여 냉각되게 한다.

상기에서 냉각파이프(118)는 단면이 원형인 외경관(124)과 이 외경관내에 수용된 상기 외경관 보다 작은 직경의 내경관 및 이 내,외경관사이에 개재된 전열판(138)으로 구성되어 오일과 냉각수 사이의 열교환율을 높인다.

상기한 내경관(122)과 외경관(124) 사이의 오일순환로에 설치된 전열판(138)은 서두에서 설명한 바와 같이, 냉각수의 유동을 방해하지 않으면서 내,외경관으로보다 많은 열을 방출할 수 있도록 비표면적이 큰 형상을 갖는 것이 바람직하며, 또한 그 재질은 열전도율이 높고 성형이 쉬운 금속재인 것이 좋다.

따라서, 종래에는 도 3 도시된 바와 같이, 전열살(24)들이 등 간격으로 분할되어 외경관(12)과 내경관(14) 사이에 개재되어 오일의 접촉비율을 높임으로서 오일과 냉각파이프(16)의 오일순환로(18)의 빗면에 다수의 미늘살(20)들을 갖는 전열판(22) 사이의 열교환이 촉진되어 결과적으로 열교환장치의 열교환성능을 높일 수 있는 파열박막형 전열판이 사용되어 왔다.

그러나 이러한 전열판은, 비표면적의 증가로 유동유체와 전열살들과 열교환율을 높일 수 있으나 유로의 단면적을 감소시켜 유동유체의 압력을 떨어뜨리므로서유동유체의 순환주기를 연장시켜 결과적으로 열교환장치의 열교환성능을 저하시킨다.

이와 같이 종래 전열판들은 단위면적당 열교환비율이 높은 반면 유체 유동속도를 떨어뜨려 유체 순환주기를 늘리게 되므로 열교환장치의 열교환성능을 높이는데 한계를 가지고 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전열판의 비표면적을 증가시켜 전열판에 대한 유동유체의 접촉비율을 높이고 유동유체에 난류를 유도하여 열교환성능을 높이며 유동유체의 압력강하를 최소화하여 유동속도의 저하를 줄이기 위한 것이다.

도 1은 일반적인 라디에이터 내장형 오일냉각장치를 나타낸 사시도이다.

도 2는 일반적인 라디에이터 내장형 오일냉각장치의 내부구조를 보인 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선 단면도이다.

도 3은 종래의 일실시예에 따른 냉각파이프의 사시도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 오일냉각장치를 구성하는 냉각파이프 조립체의 사시도이다.

도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도이다.

도 6는 도 4의 Ⅵ-Ⅵ선 단면도이다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 오일냉각장치를 구성하는 전열판의 사시도이다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 오일냉각장치를 구성하는 전열판으로서, 도 7의 Ⅷ-Ⅷ선의 단면사시도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

112 : 상부탱크, 114 : 하부탱크, 116 : 냉각튜브,

118 : 냉각파이프, 120 : 냉각수 순환로, 122 : 내경관,

124 : 외경관, 126 : 오일순환로, 128 : 유입파이프,

130 : 배출파이프, 132 : 유입구, 134 : 배출구,

138 : 전열판, 210 : 전열판, 212 : 원통체,

214 : 격벽, 216 : 구멍

이상과 같은 목적을 가지는 본 발명의 오일냉각장치는, 유동유체와 열교환하는 전열면적을 확대하고, 유동유체의 유동속도를 증가시켜 전열면과 유동유체 사이의 열교환율을 높이기 위한 것으로서, 외경관 내주에 유동유체의 유동방향으로 설치되는 양측이 개방된 원통체와, 상기 원통체의 일측에 원통체와 일체로 원통체의 외주에서 내측으로 일정거리 연장되어 유동유체의 진행방향과 수직으로 형성된 환형 격벽과 그리고 상기 격벽의 원주를 따라 일정간격으로 다수 가공된 구멍을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징은 상기 외경관의 내벽에 삽입 설치되는 전열판은 외경관의 길이 방향으로 외경관의 내벽에 일정 간격으로 다수 삽입설치되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 구성의 본 발명은 유동유체가 유동유체와 직각으로 형성된 격벽에 부딪혀 난류를 형성하여 유동유체와 격벽간의 열교환율이 증가되어 유동유체로부터 보다 많은 양의 열을 흡수할 수 있다. 또한, 격벽에 형성된 구멍에 의하여 유로 단면적이 증가되므로 유동유체의 압력강하를 최소화하여 유동유체의 순환주기를 단축하므로서 열교환율의 상승으로 인한 오일냉각장치의 냉각성능을 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일실시예를 설명함에 있어서, 서두에서 설명된 종래 기술의 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 오일냉각장치를 구성하는 냉각파이프 조립체의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도이고, 도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 4의 Ⅵ-Ⅵ선 단면도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전열판의 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전열판으로서 도 7의 Ⅷ-Ⅷ선의 단면사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 오일냉각장치를 구성하는 전열판은 도 1 내지 도 2 및 도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 오일냉각장치의 오일 냉각파이프 조립체에 적용되는 것으로서, 이 전열판은 앞서 설명한 바와 같은 오일냉각파이프 조립체의 냉각파이프(118)에 설치되어 사용되며, 냉각파이프(118)를 구성하는 내,외경관(122)(124) 사이의 오일순환로(120)를 따라 유동하는 오일로부터 열을 흡수한 후, 그 열을 내,외경관(122)(124)에 접하고 있는 냉각수에 전도하는 열전도체이다.

이상과 같은 구성으로 이루어짐에 따라 본 발명의 전열판이 적용된 오일 냉각파이프 조립체는 동력장치로부터 가열된 오일을 유입파이프(128)을 통하여 유입하고 오일 냉각파이프(118)를 통하게 한 후 배출파이프(130)를 통해 동력장치로 흘려보냄으로써, 오일이 오일 냉각파이프(118)를 따라 흐르는 동안에 하부탱크(114)의 냉각수와 열교환하여 냉각되게 한다.

내경관(122)과 외경관(124) 사이의 오일순환로에 설치되는 전열판(138)은 서두에서 설명한 바와 같이, 냉각수의 유동을 방해하지 않으면서 내,외경관으로부터 보다 많은 열을 흡수할 수 있도록 비표면적이 큰 형상을 갖는 것이 바람직하며, 또한 그 재질은 열전도율이 높고 성형이 쉬운 것이 좋다.

즉, 본 발명의 실시예에 의한 냉각파이프(118)는 외경관(124)과 상기 외경관 보다 작은 직경의 내경관(122)으로 구성되고, 상기 외경관과 내경관 사이의 오일순환로에는 전열면적을 증가시켜 유동하는 오일과 외경관의 열교환율을 증기시키는 격막형상의 전열판(210)이 설치된다.

상기한 전열판(210)은 외경관(124) 내주면에 밀착되어 삽입 설치되는 원통체(212)와 원통체(212)의 일측 외주에 연장되어 원통체(212)와 일체로 형성되는 환형격벽(214) 및 격벽(214)의 원주를 따라 일정간격으로 형성되는 구멍(216)으로 이루어진다.

상기한 전열판(210)을 좀 더 상세히 설명하면 도 6 내지 도 8에 도시된 바와같이, 외경관(124)의 내경과 동일한 지름을 갖고 외경관(124)의 내경에 삽입 설치되는 원통체(212)가 구비되고, 원통체(221)는 오일 유동방향 양측으로 개방되어 있다.

개방된 원통체(212)의 일측에는 원통체(212)의 일측면이 원주를 따라 내측으로 일정거리 절곡 연장되어 그 단부는 원통체(212)와 동심원을 이루도록 하는 환형격벽(214)이 형성된다. 격벽(214)의 내측은 오일이 유동하는 오일순환로로서 격벽(214)이 원통체(212)의 외주에서 일정거리 이상으로 연장되어 형성되면 오일순환로로 유동하는 오일의 압력의 저항체로 작용하여 오일의 유동압력을 떨어뜨리므로 연장거리(D)는 오일의 유동압력을 고려해서 형성해야 한다.

상기한 전열판(210)의 격벽(214)은 유동하는 오일에 난류를 형성시켜 냉각수와 접하고 있는 외경관의 열교환율을 높인다. 하지만 외경관(124)과 내경관(122)사이에 형성되는 오일순환로는 어떠한 장치를 하더라도 오일순환로의 공간을 축소시키는 것으로서 오일의 유동압력을 떨어뜨리는 결과를 초래하게 된다.

따라서, 상기한 본 발명에서는 격벽(214)에 원주를 따라 일정간격으로 구멍(216)을 형성하여 오일유로의 단면적을 증가시키므로서 유동하는 오일의 압력강하를 최소화 시킨다. 가공되는 구멍(216)의 수는 유동하는 오일의 압력강하를 고려해서 적절히 선택해야 한다.

상기한 전열판(210)은 오일순환로에 외경관(124)의 벽면과 밀착되도록 일정간격으로 다수 삽입 설치한다.

따라서, 본 발명에 따른 오일냉각장치를 구성하는 전열판(210)은 유동하는오일이 격벽(214)에 부딪혀 난류를 형성하므로서, 유동하는 오일과 냉각수와 접하고 있는 외경관(124)과의 열교환율을 증대시키고, 격벽의 구멍(216)으로 오일 유동이 가능하므로 유동하는 오일의 압력강화를 최소화시키므로 유동하는 오일의 순환주기를 단축할 수 있어 결과적으로 오일냉각장치의 냉각성능을 향상시키게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면 오일순환로에 오일의 유동방향으로 배플형상의 전열판을 설치하여 유동하는 오일의 난류형성을 증가시켜 유동하는 오일과 냉각수와 접하고 있는 외경관과의 열교환율을 증가시키고, 전열판의 격벽에 일정간격으로 다수의 구멍을 형성하므로서 유로의 단면적을 증가시켜 유동하는 오일의 압력강화를 최소화 시키므로써 오일의 순환주기를 단축하여 오일냉각장치의 냉각성능을 향상시킨다.

Claims (2)

1. 냉각수 유동라인의 냉각수 유로 내에 길이방향으로 내장되고 양단에는 오일 유입파이프 및 배출파이프가 연결되는 외경관과, 상기 외경관내에 수용되어 그 외벽과 상기 외경관 내벽 사이에 오일 유로를 형성하는 내경관, 그리고 상기 오일 유로에 상기 외경관에 접촉되게 내장되어 그 유로로 흐르는 오일의 열을 상기 외경관으로 전도하는 전열판을 포함하여 이루어지는 오일냉각장치에 있어서,

   상기 전열판(210)은 외경관의 내주에 유동유체의 유동방향으로 설치되는 양측이 개방된 원통체(212)와; 상기 원통체의 일측에 원통체와 일체로 원통체의 외주에서 내측으로 일정거리 연장되어 유동유체의 진행방향과 수직으로 형성된 격벽(214)과, 그리고 상기 격벽(214)의 원주를 따라 일정간격으로 다수 형성된 구멍(216)을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 오일냉각장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 외경관의 내벽에 삽입 설치되는 전열판(210)은 외경관의 길이 방향으로 외경관의 내벽에 일정 간격으로 다수 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 오일냉각장치.