KR100448738B1 - 입구제어방식 냉각시스템의 서모스탯 하우징 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실린더블럭 및 실린더헤드의 워터자켓에서 바이패스되는 냉각수와 히터를 거쳐 유입되는 냉각수가 서모스탯 하우징으로 유입되는 입구의 위치를 변경하므로서 서모스탯의 작동성능이 향상되도록 하는 입구제어방식 냉각시스템의 서모스탯 하우징에 관한 것으로,
엔진을 냉각한 후 가열된 냉각수의 온도에 따라서 라디에이터에서 냉각된 냉각수를 워터펌프측으로 유도할 것인지를 제어하기 위한 입구제어방식의 냉각장치에서 상기한 서모스탯을 장착하기 위한 서모스탯 하우징에 있어서,
라디에이터 측에서 냉각수가 유입되도록 몸체의 상부에 라디에이터측 유입구가 형성되며, 상측으로 개방된 라디에이터측 유입구가 몸체의 중앙 하측까지 연장되어 서모스탯을 장착하기 위한 장착공간이 형성되고, 몸체의 우측면 중앙선상에서 상기 장착공간까지 관통되어 스로틀바디측 유입구가 형성되고, 좌측면 중앙선상에서 상기 장착공간까지 관통되어 워터펌프측 유출구가 형성되어지되 워터펌프측 유입구는 상기 스로틀바디측 유입구보다 크게 형성되며, 상기한 스로틀바디측 유입구 하측에 히터측 유입구가 형성되어지되 히터측 유입구는 상기 장착공간과 격벽에 의해 격리되어져 히터측 유입구에서 유입된 냉각수가 바로 장착공간으로 유입되지 않도록 장착공간의 하부를 지나 상기 워터펌프측 유출구에 연결되도록 형성되므로서 바이패스밸브가 필요 없는 입구제어 냉각제어를 실현하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 입구제어방식 냉각시스템의 서모스탯 하우징에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실린더블럭 및 실린더헤드의 워터자켓에서 바이패스되는 냉각수와 히터를 거쳐 유입되는 냉각수가 서모스탯 하우징으로 유입되는 입구의 위치를 변경하므로서 서모스탯의 작동성능이 향상되도록 하는 입구제어방식 냉각시스템의 서모스탯 하우징에 관한 것이다.
일반적으로 엔진에는 연료의 연소로부터 발생된 열부하를 냉각시키기 위한 냉각장치가 형성된다. 엔진 시동 후에는 신속하게 냉각수를 적정 온도(약 80℃)까지 높이며, 라디에이터측에서 유입되는 차가운 냉각수에 의해 엔진이 과냉되는 것을 방지하기 위해 서모스탯이 장착된다. 서머스탯은 엔진 냉각수의 온도에 의해서 왁스의 체적이 팽창되거나 수축되어 밸브를 개폐하게 되는 것이다. 상기와 같은 서모스탯이 장착되는 위치에 따라 냉각수 제어방식을 구분하면 입구제어방식과 출구제어방식이 있다.
출구제어방식은 실린더 블럭 및 실린더 헤드에 형성된 워터재킷을 순환하며 엔진을 냉각하는 과정에서 가열된 냉각수의 온도가 일정온도 이상이 되면, 서모스탯 밸브가 개방되어 엔진에서 가열된 냉각수가 라디에이터로 유도되므로서 냉각수의 온도를 낮춘 다음 다시 엔진으로 공급하는 방식이다.
반대로 입구제어방식은 도 4와 같이 실린더블럭(1) 및 실린더헤드(2)에서 바이패스되는 냉각수의 온도에 따라 라디에이터(3)에서 이미 냉각된 냉각수가 엔진으로 유입되도록 조절되도록 하는 방식이다. 즉, 실린더블럭(1) 및 실린더헤드(2)를 통과한 후 바이패스되는 냉각수의 온도가 일정온도 이상이 되면 서모스탯(10)의 메인밸브(14)가 개방되어 라디에이터(3)에서 냉각된 냉각수가 서모스탯 하우징(20)측으로 유입된다. 상기와 같이 서모스탯 하우징(20) 측으로 유입된 냉각수는 엔진측에서 히터(4)를 통과한 냉각수와 혼합되어 워터펌프(6)측으로 유도된다. 그리고 히터(4)와 스로틀 바디(5) 측으로는 실린더헤드(2)의 워터재킷을 통과한 냉각수가 유도되는데, 히터(4)로 유도된 냉각수는 실내공기를 데우는데 사용되고, 스로틀 바디(5)로 유도된 냉각수는 한냉지 등지에서 스로틀 바디(5)가 동결되는 것을 방지하게 된다.
상기한 서모스탯(10)의 구조를 도 5를 참조하여 간단히 설명하면 다음과 같다. 케이스(11)의 내측에 형성되는 엘리먼트(12)와, 엘리먼트(12)의 일측에 일단이 수용되고 타단은 상기 케이스(11)의 일측에 고정형성되는 피스톤(13)과, 상기 엘리먼트(12)의 일측에 부착되어 냉각수의 흐름을 개폐하게 되는 메인밸브(14)와, 상기 메인밸브(14)를 탄력지지하는 스프링(15)으로 구성된다. 그리고 상기한 엘리먼트(12)의 하부측에는 바이패스 통로(26)로 유입되는 냉각수를 단속하기 위한 바이패스밸브(15)가 별도로 형성된다.
특히, 상기한 엘리먼트(12)의 내부에는 도시되지는 않았지만, 냉각수온의 변화에 따라 팽창 및 수축하게 되는 왁스체와, 상기 피스톤(13)을 지지하기 위한 고무부재가 수용되어 있다.
이에 따라 냉각수의 온도가 낮을 때는 상기한 메인밸브(14)가 닫혀 라디에이터(3)에서 냉각된 냉각수가 엔진측으로 유입되지 않고, 실린더블럭(1) 및 실린더헤드(2) 측에서 바이패스 되는 냉각수와 히터(4) 및 스로틀바디(5) 측에서 유도되는 냉각수만이 워터펌프(6)의 펌핑에 의해 재순환된다.
반대로 냉각수의 온도가 일정 온도 이상이 되면 상기한 서모스탯(10)의 메인밸브(14)가 열리게 되어 라디에이터(3) 측에서 냉각된 냉각수가 워터펌프(6) 측으로 유도되어 전체적인 냉각수의 온도를 낮추게 된다.
그리고 상기와 같이 구성되는 서모스탯(10)은 도 6과 같이 형성되는 서모스탯 하우징(20)에 장착된다. 상기 서모스탯 하우징(20)은 서모스탯(10)이 안착되기 위한 장착공간(21)이 형성되고, 도면상 상기 장착공간(21)의 상측으로는 라디에이터(3) 측에서 냉각된 냉각수가 유입되기 위한 라디에이터측 유입구(22)가 형성되고, 상기 장착공간(21)의 일측 하부에는 히터(4)와 스로틀바디(5) 측을 순환한 냉각수가 유입되기 위한 히터측 유입구(23)가 형성되고, 상기 히터측 유입구(23)의 하측을 지나 상기 장착공간(21)의 하부 중앙을 관통하는 바이패스라인측 유입구(24)가 형성된다. 상기 바이패스라인측 유입구(24)는 실린더블럭(1) 및 실린더헤드(2)에 형성된 워터재킷을 통과한 냉각수가 상기 장착공간(21)으로 유입되도록 하기 위한 것이다. 그리고 상기한 서모스탯 하우징(20)의 다른 일측으로는 상기한 장착공간(21)을 통과한 냉각수가 워터펌프(6)로 유도되도록 워터펌프측 유출구(25)가 형성된다. 또한, 상기한 장착공간(21)의 중앙 하측에 바이패스 통로(26)형성되므로서 상기한 장착공간(21)과 바이패스라인측 유입구(24)가 연통되어진다.
상기와 같이 형성된 서모스탯 하우징(20)의 장착공간(21)에는 도 7과 같이 서모스탯(10)이 장착된다.
따라서 바이패스라인측 유입구(24)에서 유입되는 냉각수의 온도에 의해서 상기한 서모스탯(10) 내의 왁스가 팽창되거나 수축되므로서 메인밸브(14)와 바이패스 밸브(15)가 작동되어 바이패스라인측 유입구(24)를 선택적으로 개폐하게 된다.
그런데 히터(4)를 순환한 냉각수의 수온은 실린더블럭(1) 및 실린더헤드(2)의 워터재킷에서 바이패스되는 냉각수의 온도보다 상대적으로 낮게 된다. 왜냐하면 히터(4)를 순환하는 냉각수의 경우에는 히터코어를 통과하며 약 20%정도의 열량을 빼앗기기 때문이다.
따라서 상기한 히터측 유입구로 유입되는 냉각수에 의해서 서모스탯의 왁스는 냉각수의 온도가 저온대인 것으로 감지하게 되므로서 라디에이터로 냉각수를 순환시켜야 함에도 불구하고 오작동되어 엔진이 과열되거나 이미 고온이 된 냉각수가 오버히팅되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 실린더블럭 및 실린더헤드의 워터자켓에서 바이패스되는 냉각수와 히터를 거쳐 유입되는 냉각수가 서모스탯 하우징으로 유입되는 입구의 위치를 변경하므로서 서모스탯의 작동성능이 향상되도록 하는 입구제어방식 냉각시스템의 서모스탯 하우징을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,
엔진을 냉각한 후 가열된 냉각수의 온도에 따라서 라디에이터에서 냉각된 냉각수를 워터펌프측으로 유도할 것인지를 제어하기 위한 입구제어방식의 냉각장치에서 상기한 서모스탯을 장착하기 위한 서모스탯 하우징에 있어서,
라디에이터 측에서 냉각수가 유입되도록 몸체의 상부에 라디에이터측 유입구가 형성되며, 상측으로 개방된 라디에이터측 유입구가 몸체의 중앙 하측까지 연장되어 서모스탯을 장착하기 위한 장착공간이 형성되고, 몸체의 우측면 중앙선상에서 상기 장착공간까지 관통되어 스로틀바디측 유입구가 형성되고, 좌측면 중앙선상에서 상기 장착공간까지 관통되어 워터펌프측 유출구가 형성되어지되 워터펌프측 유입구는 상기 스로틀바디측 유입구보다 크게 형성되며, 상기한 스로틀바디측 유입구 하측에 히터측 유입구가 형성되어지되 히터측 유입구는 상기 장착공간과 격벽에 의해 격리되어져 히터측 유입구에서 유입된 냉각수가 바로 장착공간으로 유입되지 않도록 장착공간의 하부를 지나 상기 워터펌프측 유출구에 연결되도록 형성되므로서 바이패스밸브가 필요 없는 입구제어 냉각제어를 실현하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 서모스탯 하우징이 적용되는 엔진의 냉각시스템.
도 2는 본 발명에 의한 서모스탯 하우징의 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 서모스탯 하우징에 서모스탯이 장착된 상태의 도면.
도 4는 종래 입구제어방식 냉각시스템을 설명하기 위한 도면.
도 5는 종래 입구제어방식 냉각시스템에 적용되는 서모스탯의 단면도.
도 6은 종래 입구제어방식 냉각시스템에 적용된 서모스탯 하우징의 단면도.
도 7은 종래 서모스탯 하우징의 사용상태도.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
30 : 서모스탯 하우징 31 : 장착공간
32 : 라디에이터측 유입구 33 : 스로틀바디측 유입구]
34 : 히터측유입구 35 : 라디에이터측 유출구
36 : 격벽 40 : 서모스탯
41 : 엘리먼트 42 : 메인밸브
51 : 실린더블럭 52 : 실린더헤드
53 : 워터펌프 54 : 라디에이터
56 : 히터 57 : 스로틀바디
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 서모스탯 하우징이 적용되는 엔진의 냉각시스템을 도시한 것이고, 도 2는 본 발명에 의한 서모스탯 하우징의 단면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 서모스탯 하우징에 서모스탯이 장착된 상태의 도면이다.
도면 중에 표시되는 도면부호 30은 본 발명에 의한 서모스탯 하우징을 지시하는 것이고, 도면 부호 40은 서모스탯을 지시하는 것이다.
본 발명에 의해 형성되는 스모스탯 하우징(30)이 적용되는 냉각시스템은 입구제어방식을 이용한 냉각시스템으로 도 1에 도시되는 바와 같다.
엔진(50)을 구성하는 실린더블럭(51) 및 실린더헤드(52)를 냉각하기 위한 냉각수를 펌핑하는 워터펌프(53)가 실린더블럭(51)의 일측에 형성된다. 상기한 워터펌프(53)에서 펌핑되어 실린더블럭(51) 및 실린더헤드(52)를 통과한 냉각수를 냉각하기 위한 라디에이터(54)가 엔진(50)의 일측에 종래와 같이 형성된다. 상기한 라디에이터(54)는 양측으로 라디에이터 유입라인(54a)과 라디에이터 유출라인(54b)이 연결되는데, 상기한 라디에이터 유입라인(54a)의 다른 일끝은 실린더헤드(52)와 연결되는 바이패스라인(55)과 연결되고, 상기 라디에이터 유출라인(54b)의 다른 일끝은 서모스탯 하우징(30)의 라디에이터측 유입구(32)와 연결된다.
상기한 바이패스라인(55)은 라디에이터 유입라인(54a)과 연결되는 동시에 히터(56) 및 스로틀바디(57) 측으로 가열된 냉각수를 공급하기 위한 히터 유입라인(56a)과 스로틀바디 유입라인(57a)에도 연결된다. 상기한 히터(56) 및 스로틀바디(57)를 통과한 냉각수는 각각 히터 유출라인(56b)과 스로틀바디 유출라인(57b)을 통해 상기한 서모스탯 하우징(30)에 연결된다. 또한, 상기한 서모스탯 하우징(30)의 워터펌프측 유출구(35)는 워터펌프라인(53a)을 통해 상기한 워터펌프(53) 측에 연결된다.
즉, 상기한 입구제어방식의 냉각시스템은 스로틀바디 유출라인(57b)에서 서모스탯 하우징(30)으로 유입되는 냉각수의 온도에 따라서 서모스탯(40)이 작동되도록 형성되고, 히터 유출라인(56b)에서 서모스탯 하우징(30)으로 유입되는 냉각수는 바로 워터펌프라인(53a)를 통해 워터펌프(53)로 유도되도록 구성되는 것이다.
따라서 본 발명에서는 상기와 같은 입구제어방식 냉각시스템에 적용되는 서모스탯 하우징(30)을 도 2와 같이 구성한다.
상기한 서모스탯 하우징(30)에는 라디에이터(54) 측에서 라디에이터 유출라인(54b)을 통해 냉각수가 유입되도록 도면상으로 몸체의 상부에는 라디에이터측 유입구(32)가 형성되고, 상부로 개방된 라디에이터측 유입구(32)가 몸체의 중앙 하측까지 연장되어 서모스탯(40)을 장착하기 위한 장착공간(31)이 형성된다. 그리고 상기 서모스탯 하우징(30) 몸체의 우측면 중앙선상에서 상기 장착공간(31)까지 관통되어 스로틀바디측 유입구(33)가 형성되며, 도면상 좌측면 중앙선상에서 상기 장착공간(31)까지 관통되어 워터펌프측 유출구(35)가 형성되는데, 상기 워터펌프측 유출구(35)는 상기한 스로틀바디측 유입구(33)보다 크게 형성된다.
그리고 상기한 스로틀바디측 유입구(33)의 하측에 히터측 유입구(34)가 형성되는데, 상기 히터측 유입구(34)는 상기 장착공간(31)과 격벽(36)에 의해 격리되어져 히터측 유입구(34)에서 유입된 냉각수가 바로 장착공간(31)으로 유입되지 않도록 장착공간(31)의 하부를 지나 상기 워터펌프측 유출구(35)에 연결되도록 형성된다.
상기한 히터측 유입구(34)의 끝부분이 상기 워터펌프측 유출구(35)까지 연장되도록 하고, 격벽(36)에 의해서 상기한 장착공간(31)과 히터측 유입구(34)를 격리시키는 이유는 종래와는 달리 히터(56)를 거치면서 방열된 냉각수가 서모스탯(40)에 미치는 영향이 최소화되도록 하기 위한 것이다. 특히, 히터측 유입구(34)에서 유입되는 냉각수가 서모스탯(40)의 엘리먼트(41) 하부로 유입되지 않도록 하기 위해, 상기한 장착공간(31)과 연통되는 히터측 유입구(34)의 끝부분(34a)은 워터펌프측 유출구(35)와 연통되는 히터측 유입구(34)보다 높게 연장형성된다.
특히, 상기한 스로틀바디측 유입구(33)와 히터측 유입구(34)는 격리되므로서 스로틀바디(57) 측에서 유입되는 냉각수만이 서모스탯(40)에 영향을 미치도록 형성된다.
이상과 같이 구성되는 본 발명의 작동 및 작용을 설명하면 다음과 같다.
엔진이 시동되면 엔진(50)을 냉각하기 위한 냉각수는 엔진(50)의 연소열에 의해 가열되는데, 시동초기에는 냉각수의 온도가 저온이므로 실린더블럭(51) 및 실린더헤드(52)의 워터재킷에서 순환하게 된다.
그리고 엔진(50)이 가열되어 냉각수의 온도가 소정온도 이상으로 올라가게 되면, 서모스탯 하우징(30) 내에 장착된 서모스탯(40)의 메인밸브(42)가 개방되어 라디에이터(54)에서 냉각된 냉각수가 워터펌프(53) 측으로 유입된다.
즉, 스로틀바디(57)의 동결을 방지하기 위해 순환되는 냉각수가 스로틀바디 유출라인(57b)를 통해 서모스탯 하우징(30)으로 유도되고, 서모스탯(40)에 감지되는 냉각수의 온도가 소정온도 이상이 되면 서모스탯(40)의 메인밸브(41)가 개방되어 라디에이터(54)에서 냉각된 냉각수가 유입된다. 이렇게 유입된 냉각수는 스로틀바디측 유입구(33)와 히터측 유입구(34)에서 유입되는 냉각수와 혼합되어워터펌프(53) 측으로 흐르게 된다. 이와 같이 유도되는 냉각수는 워터펌프(53)에서 펌핑되어 실린더블럭(51) 및 실린더헤드(52)에 형성된 워터재킷으로 흐르게 된다.
특히, 히터(56) 측을 순환한 냉각수에 의해서 서모스탯(40)이 작동되지 않고 스로틀바디(57)를 통과한 냉각수에 의해서 상기한 서모스탯(40)이 작동되므로서 서모스탯(40)의 작동성이 향상된다.
또한, 논- 바이패스 시스템(Non-bypass system) 냉각방식에 적용되는 서모스탯(40)에 있어서도 종래에 형성되어 있던 바이패스 밸브가 삭제되므로서 서모스탯(40)의 제조단가를 인하시키게 된다. 특히, 서모스탯(40)은 기존의 출구제어방식에서 사용되는 서모스탯을 이용해도 되므로서 별도로 설계하지 않아도 된다.
결과적으로 상기와 같이 형성되는 서모스탯 하우징(30)은 히터(56)를 거치면서 방열된 냉각수에 의해 서모스탯(40)이 오작동되는 현상을 방지되는 장점이 있는 것이다.
따라서 본 발명은 히터를 순환하면 방열된 냉각수에 의해서 서모스탯이 오작동되는 것을 방지하므로서 엔진이 과열되는 현상이 방지되고, 냉각성능이 향상되어 배기가스가 배출되는 측면에서 유리하게 될 뿐만 아니라, 엔진의 내구성능이 향상되는 커다란 장점이 있는 것이다.
Claims (3)
- 엔진을 냉각한 후 가열된 냉각수의 온도에 따라서 라디에이터에서 냉각된 냉각수를 워터펌프측으로 유도할 것인지를 제어하기 위한 입구제어방식의 냉각장치에서 상기한 서모스탯을 장착하기 위한 서모스탯 하우징에 있어서,라디에이터(54) 측에서 냉각수가 유입되도록 몸체의 상부에 라디에이터측 유입구(32)가 형성되며, 상측으로 개방된 라디에이터측 유입구(32)가 몸체의 중앙 하측까지 연장되어 서모스탯(40)을 장착하기 위한 장착공간(31)이 형성되고, 몸체의 우측면 중앙선상에서 상기 장착공간(31)까지 관통되어 스로틀바디측 유입구(32)가 형성되고, 좌측면 중앙선상에서 상기 장착공간(31)까지 관통되어 워터펌프측 유출구(35)가 형성되어지되 워터펌프측 유입구(35)는 상기 스로틀바디측 유입구(33)보다 크게 형성되며, 상기한 스로틀바디측 유입구(33) 하측에 히터측 유입구(34)가 형성되어지되 히터측 유입구(34)는 상기 장착공간(31)과 격벽(36)에 의해 격리되어져 히터측 유입구(34)에서 유입된 냉각수가 바로 장착공간(31)으로 유입되지 않도록 장착공간(31)의 하부를 지나 상기 워터펌프측 유출구(35)에 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 입구제어방식 냉각시스템의 서모스탯 하우징.
- 제 1 항에 있어서,상기한 스로틀바디측 유입구(33)와 히터측 유입구(34)는 격리되어, 스로틀 바디측에서 유입되는 냉각수만이 서모스탯에 영향을 미치도록 하는 것을 특징으로하는 입구제어방식 냉각시스템의 서모스탯 하우징.
- 제 1 항에 있어서,상기한 장착공간(31)이 연통되는 히터측 유입구(34)의 끝부분(34a)은 워터펌프측 유출구(35)와 연통되는 히터측 유입구(34)보다 높게 연장되어 상기한 히터측 유입구(34)에서 유입된 냉각수가 워터펌프측 유출구(35)로 흐르도록 유도하는 것을 특징으로 하는 입구제어방식 냉각시스템의 서모스탯 하우징.
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