KR100409562B1 - 냉각수 충진 기능이 향상된 구조의 라디에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 라디에이터 내부에 부압이 형성될 때 진공밸브가 손쉽게 열려 냉각수가 라디에이터내로 유입되어 부압을 해소시키므로써 라디에이터의 손상을 방지할 수 있는 냉각수 도입 기능이 향상된 구조의 라디에이터 캡을 제공하는데 있다.

이를 위해 본 발명은 라디에이터 내부압이 상승하면 압축스프링을 압축하면서 열려 오버플로파이프를 통해 내부압을 외부로 배출하는 압력밸브와;

상기 압력밸브를 상하로 관통하는 축부와, 그 축의 상하 양단에 형성되어 상기 관통되는 축부 주변에 형성된 밸브시트부를 각각 택일적으로 개폐하는 상하 밸브부재로 구성되는 진공밸브를 포함하여 구성되며, 상기 진공밸브는 냉각수보다 비중이 낮아 냉각수수면에 추종하여 뜨게 되는 것을 특징으로 한다.

Description

냉각수 충진 기능이 향상된 구조의 라디에이터{Radiator cap}

본 발명은 냉각수 충진 기능이 향상되는 구조의 라디에이터 캡에 관한 것이다.

라디에이터는 큰 방열 면적을 가지며, 다량의 물을 담을 수 있는 일종의 탱크로서 가능한한 많은 열을 대기중에 발산하기 위하여 방열 면적을 크게 한 코어를 구비하고 있으며, 이 코어부가 상부탱크와 하부탱크를 연결하고 있다.

그런데 라디에이터의 방열 성능을 결정짓는 요인은 내외의 온도차로서 라디에이터 내부가 만일 외기와 통해 있으면 수온이 100℃ 이상으로 올라가지 않기 때문에 외기와의 온도차는 언제나(100℃-외기온)이 될 수 밖에 없으며, 이 온도차를 크게하여 냉각 효과를 좋게하기 위하여 라디에이터 내부의 수온을 100℃이상으로 유지하는 방법이 사용되고 있다.

이를 위해 도 7에 도시하는 라디에이터 캡(30)을 사용하여 라디에이터(31) 내부를 밀폐시켜 냉각수를 가압하므로써 밀폐된 라디에이터 내부 온도를 상승시키게 되며, 온도 상승에 의해 물이 팽창하면 액면 상부의 공기를 압축하게 되므로 압력이 작용하여 냉각수가 100℃ 이상이 되어도 비등하지 않게 되므로 외기와의 온도차가 커지게 되는 것이다.

이와같이 라디에이터 캡(30)을 사용하면 냉각 효율이 커질 뿐 아니라 같은 냉각 효과를 얻는데 있어 면적이 작은 라디에이터를 사용할 수 있게 된다.

이 라디에이터(30)에는 가압식의 압력밸브(32)와 진공밸브(33)가 설치되는데, 스프링(34)에 의해 탄발되는 압력밸브(32)는 엔진이 작동중 냉각계통에 생긴 압력을 유지하고 냉각수의 온도가 110∼120℃ 정도로 올라가 압력이 3∼10kgf/㎠ 이 되면 이 압력밸브(32)가 스프링(34)을 압축하면서 상승하여 밸브시트(35)로부터 떨어지게 되어 오버플로파이프(36)를 통해 압력이 대기중으로 빠져나가게 되므로써 라디에이터(31) 내부는 항상 압력이 일정압 이하로 유지되도록 하고 있다.

또 진공밸브(33)는 엔진의 온도가 낮아져 라디에이터(31) 내부의 압력이 대기압보다 낮아지게 되면 진공밸브(33)가 스프링(37)을 압축하면서 하강하여 열리게 되며, 반대로 오버플로파이프(36)를 통해 외기가 라디에이터로 유입되어 라디에이터(31)내의 부압을 제거하게 된다.

한편 서브탱크가 붙은 경우에는 서브탱크내에 저장된 냉각수가 개방된 진공밸브(33)를 통해 라디에이터(31)내로 유입되어 부압을 없애므로서 대기압에 의해 라디에이터가 파손되는 것을 방지하고 있다.

그러나 상기한 종래 구조에 의하면 라디에이터 캡(30)의 진공밸브(33)는 스프링(37)으로 탄발되고 있어 평상시에는 진공밸브(33)가 닫혀 있는 구조로 되어 있기 때문에 이 진공밸브(33)가 열리기 위해서는 어느정도 힘이 필요하게 된다.

따라서 엔진 정지시 냉각수온이 낮아지면서 냉각수의 부피가 감소하여 부압이 형성되면 진공밸브(33)가 열려 외부의 서브탱크에 저장된 냉각수가 라디에이터 (31) 내부로 즉시 유입되어 부압을 해소시켜야 하나 종래의 경우 라디에이터(31) 내부에 형성된 부압이 스프링(37)의 장력보다 작은 경우 진공밸브(33)가 열리지 않게 되어 냉각수 흡입이 이루어지지 않아 라디에이터 손상의 한 원인이 되고 있다.

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 라디에이터 내부에 부압이 형성될 때 진공밸브가 손쉽게 열려 냉각수가 라디에이터내로 유입되어 부압을 해소시키므로써 라디에이터의 손상을 방지할 수 있는 냉각수 도입 기능이 향상된 구조의 라디에이터 캡을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 라디에이터 내부압이 상승하면 압축스프링을 압축하면서 열려 오버플로파이프를 통해 내부압을 외부로 배출하는 압력밸브와;

상기 압력밸브를 상하로 관통하는 축부와, 그 축의 상하 양단에 형성되어 상기 관통되는 축부 주변에 형성된 밸브시트부를 각각 택일적으로 개폐하는 상하 밸브부재로 구성되는 진공밸브를 포함하여 구성되며, 상기 진공밸브는 냉각수보다 비중이 낮아 냉각수수면에 추종하여 뜨게 되는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 청구항 2 기재에 의하면 상기 진공밸브는 플라스틱재인 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 라디에이터 캡을 나타낸 도면으로 라디에이터 상부탱크내에 공기가 잔존하는 경우의 상태도

도 2 (가)와 (나)는 동상 상태의 라디에이터 캡에서 냉각수온 상승시 작동 상태를 나타낸 도면

도 3은 동상 상태의 라디에이터 캡에서 냉각 수온 하강시 작동상태를 나타내는 도면

도 4는 라디에이터 상부탱크내에 잔존 공기가 없을 때의 라디에이터 캡의 상태를 나타내는 도면

도 5는 동상 도 4도 조건하에서 냉각수온이 상승할 때 작동상태를 나타내는 도면

도 6은 동상 도 4도 조건하에서 냉각수온이 하강할때 작동상태를 나타내는 도면

도 7은 종래기술

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 라디에이터(상부몸체) 2 : 넥크부

3 : 라디에이터 캡 4 : 압축스프링

5 : 압력밸브 6 : 밸브시트부

7 : 진공밸브 8 : 축부

9,10 : 상하밸브부재 11,12 : 밸브시트부

13,14,16,17,18,19 : 냉각수수면 15 : 오버플로파이프

이하 본 발명의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 라디에이터 캡을 나타낸 도면으로서 라디에이터 상부탱크에 공기가 잔존하는 경우의 작동상태도이며, 도 2는 동상 상태의 라디에이터 캡에서 냉각 수온 상승시의 작동상태를 나타내는 도면이고, 도 3은 동상 상태의 라디에이터 캡에서 냉각 수온 하강시의 작동상태를 나타내는 도면이다. 그리고 도 4는 라디에이터 상부탱크내에 잔존 공기가 없을 때의 본 발명에 의한 라디에이터 캡의 작동 상태를 나타내는 도면이며, 도 5는 도 4의 상태에서 냉각수온이 상승할 때의 작동상태를 나타내는 도면이고, 도 6은 도 4의 상태에서 냉각수온 하락시의 작동상태를 나타내는 도면이다.

도면중 부호 1은 라디에이터, 보다 정확히는 라디에이터 상부탱크이며, 그 라디에이터 상부탱크(1)의 넥크부(Neck part, 2)에는 라디에이터 캡(3)이 장착되어 라디에이터 상부탱크(1)의 내부를 밀폐하고 있다.

라디에이터 캡(3)은 내부압에 대항하는 방향으로 탄발하는 압축스프링(4)에 의해 지지되는 압력밸브(5)를 구비하고 있으며, 압력밸브(5)는 정상상태에서 밸브시트부(6)에 밀착하여 라디에이터 상부탱크(1)의 내부를 외부와 단절한다.

그리고 압력밸브(5)의 중앙에는 진공밸브(7)가 설치되는데, 그 진공밸브(7)는 압력밸브(5)를 상하로 관통하는 축부(8)와, 그 축부(8)의 상하 양단에 형성된 상하 밸브부재(9)(10)로 구성되고, 상하 밸브부재(9)(10)가 관통하는 축부(8)의 주변에 형성된 밸브시트부(11)(12)를 각각 상하에서 택일적으로 개폐하게 된다.

또 상기 진공밸브(7)는 냉각수보다 비중이 낮은 재질, 예를 들면 플라스틱으로 사출성형된다.

이와같은 본 발명의 라디에이터 캡(3)의 작동을 설명하면 다음과 같다.

1)라디에이터 상부탱크, 즉 넥크부(2)에 공기가 잔존하고 있는 경우:

진공밸브(7)는 자중에 의해 냉각수수면(13)까지 아래로 쳐져 있고 라디에이터의 내외부는 압력이 평형을 이루고 있어 공기나 냉각수의 유출입은 없다.

여기서는 냉각수수면(13)이 낮으므로 상부밸브부재(9)가 압력밸브(5)에 밀착하고 있는 것을 기준으로 설명하기로 한다.

① 상기 상태에서 냉각수온이 상승할때:

냉각수온 상승으로 냉각수의 부피가 증가하면 도 2 (가)에서와 같이 냉각수수면(14)이 상승하게 되며, 이에따라 냉각수수면(14)에 떠 있게 되는 진공밸브(7)도 함께 상승하게 된다.

진공밸브(7)가 상승하기 시작하면 상부밸브부재(9)가 밸브시트부(11)로부터 떨어져 개방되게 되며, 이에따라 라디에이터 상부탱크(1)내부의 공기가 개방된 진공밸브(7) 및 오버플로파이프(15)를 통하여 먼저 서브탱크측으로 빠져나가게 된다.

계속해서 냉각수수면(15)이 더욱 상승하면 진공밸브(7)의 하부밸브부재(10)가 압력밸브(5)에 밀착하여 밸브시트부(12)를 폐쇄하므로써(도 2 (가)의 점선도시참조) 진공밸브(7)를 통한 내부공기의 방출은 더이상 발생하지 아니하며, 이때부터는 내부압 상승에 따라 압력밸브(5)가 압축스프링(4)을 압축하면서 상승하여밸브시트부(6)로 부터 떨어져 열리게 된다(도 2(나)참조).

압력밸브(5)가 열리게 되면 여기까지 팽창하여 차오른 냉각수가 오버플로파이프(15)을 통해 서브탱크로 방출되어 저장되므로써 내부압을 해소하며, 내부압이 해소되면 압력밸브(5)는 압축스프링(4)의 탄발력에 의해 하강하여 밸브시트부(6)에 밀착하여 다시 라디에이터 내부를 외부와 단절시키게 된다.

② 상기 상태에서 냉각수온 하락시 :

냉각수온이 하강하면 냉각수의 부피가 줄어들게 되면서 동시에 라디에이터 내부는 대기압보다 낮은 부압이 형성되어지게 된다.

이에따라 앞서 상승하여 하부밸브부재(10)가 압력밸브(5)에 맞닿아 있던 진공밸브(7)가 하강을 시작하게 되며, 하부밸브부재(10)가 밸브시트부

(12)로부터 떨어지게 되는 순간부터 오버플로파이프(15)를 통해 서브탱크로부터 냉각수가 라디에이터 상부탱크(1)내로 도입되며, 이는 내외부의 압력이 같아질때까지 계속 냉각수를 흡입하게 되며, 압력이 평형을 이루면 냉각수의 도입은 중지되고, 이때 진공밸브(7)는 냉각수수면(16)(17)에 떠 있는 상태가 되며, 냉각수수면(16)(17)에 따라 개방 또는 차단 상태를 가지게 된다(도 3 참조).

2) 라디에이터 상부탱크내에 잔존 공기가 없을시:

이때는 냉각수수면(18)이 압력밸브(5)가까이까지 상승하게 되므로 부력에 의해 진공밸브(7)도 상승하여 하부밸브부재(10)가 압력밸브(5)에 밀착하여 차단하고 있는 상태가 된다(도 4 참조).

① 상기 상태에서 냉각수온이 상승할 때 진공밸브(7)는 이미 상승하여 그의 하부밸브부재(10)가 압력밸브(5)에 밀착하고 있으므로 라디에이터(1)의 증가되는 내부압은 바로 압력밸브(5)에 작용하여 압력밸브(5)가 압축스프링(4)을 압축하면서 열려져 냉각수를 오버플로파이프(15)를 통해 서브탱크로 방출하여 내부압을 해소하게 된다(도 5참조).

② 상기 상태에서 냉각수온이 하강할때:

냉각수온이 하강하면 냉각수 부피가 줄어들어 수면이 하강하고 내부압이 감소되어 부압으로 발전되므로 압력밸브(5)가 하강하여 즉시 밸브시트부(6)를 폐쇄하게 되나, 부력을 받는 진공밸브(7)는 냉각수수면(19)의 하강과 더불어 서서히 하강하여 하부밸브부재(10)가 압력밸브(5)로부터 떨어지게 되므로써 개방된 진공밸브(7)를 통해 서브탱크에 있던 냉각수가 라디에이터 상부탱크(1)내로 도입되어지게 되며, 이 냉각수의 도입은 내부에 형성된 부압과 외부의 대기압간의 압력차가 해소될 때까지 계속된다(도 6 참조).

이상과 같은 본 발명에 의하면 진공밸브를 냉각수수면에 추종하여 상하로 이동하는 플라스틱재의 부구체를 사용하는 것에 의해서 종래와 같은 스프링의 사용이 필요없고 또 플라스틱재가 사용되므로 성형성이 좋고 재료비가 절감되며, 종래 금속재 적용시 사용되는 실러(Sealer)를 사용치 아니하여도 기밀성이 확보되므로 경량화가 가능하고 제작원가가 절감되는 효과가 있다.

특히 라디에이터 내부의 부압 형성시 즉시 외부로부터 냉각수가 유입되므로 라디에이터의 손상을 방지할 수 있다.

Claims (2)

1. 라디에이터 내부압이 상승하면 압축스프링을 압축하면서 열려 오버플로파이프를 통해 내부압을 외부로 배출하는 압력밸브와;

   상기 압력밸브(15)를 상하로 관통하는 축부(18)와, 그 축의 상하 양단에 형성되어 상기 관통되는 축부 주변에 형성된 밸브시트부(12)를 각각 택일적으로 개폐하는 상하 밸브부재(9,10)로 구성되는 진공밸브(7);를 포함하여 구성되어지되,

   상기 진공밸브(7)의 상부 밸브부재(9)는 상측의 밸브시트부(11)와 면접하는 원판형상으로 형성되고, 하부 밸브부재(10)는 하측의 밸브시트부(12)와 접하는 반구형상으로 그 도중에 무게중심이 위치되도록 상부 밸브부재(9)보다 큰 체적을 갖는 반구형상으로 형성되며,

   상기 진공밸브(7)는 냉각수보다 비중이 낮게 형성되므로서 냉각수 수면에 추종하여 뜨게 되는 것을 특징으로 하는 냉각수 충진 기능이 향상된 구조의 라디에이터 캡.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 진공밸브는 플라스틱재인 것을 특징으로 하는 냉각수 충진 기능이 향상된 구조의 라디에이터 캡.