KR100982748B1

KR100982748B1 - 라디에이터 캡

Info

Publication number: KR100982748B1
Application number: KR1020030023345A
Authority: KR
Inventors: 이종두; 이희술
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2003-04-14
Filing date: 2003-04-14
Publication date: 2010-09-16
Also published as: KR20040088905A

Abstract

본 발명은, 라디에이터 내의 유체의 압력이 고온고압일 때 개방되지 않고, 또한 구조가 간단하여 제조비용과 제조시간이 많이 소요되지 않으며, 고장이 적은 라디에이터 캡을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은:

라디에이터 네크부의 상부를 밀봉할 수 있는 외부캡;

탄성부재에 의하여 상기 외부캡으로부터 종방향으로 탄성지지되고, 상기 네크부의 중간부에 연결된 보조탱크 연결관과 연통될 수 있는 중앙유로를 한정하고 경사홈이 형성된 중앙부, 및 라디에이터 내의 압력이 제1임계압력보다 낮을 때 상기 네크부의 하부를 밀봉할 수 있는 주변부를 구비한 내부캡;

상기 중앙유로 내에서 내부캡과 간극을 두고 종방향으로 이동가능하게 수용되고, 상기 내부캡에 의하여 지지될 수 있는 상단부, 상기 경사홈에 수용되는 돌출부를 구비한 중간부, 및 라디에이터 내의 압력이 제2임계압력보다 높을 때 상기 내부캡의 하부를 밀봉할 수 있고 상기 돌출부가 경사홈을 따라 가이드됨에 따라서 라디에이터 몸체부에 걸릴 수 있는 하단부를 구비한 밸브;를 구비한 라디에이터 캡을 제공한다.

Description

라디에이터 캡{Radiator cap}

도 1 은 종래의 라디에이터 캡을 도시하는 단면도이고,

도 2 는 다른 종래의 라디에이터 캡을 도시하는 단면도이고,

도 3a 는 또 다른 종래의 라디에이터 캡을 도시하는 단면도이고,

도 3b 는 도 3a의 걸림수단을 도시하는 평면도이고,

도 4 는 본 발명에 따른 라디에이터 캡의 일 상태를 도시하는 단면도이고,

도 5 는 내부캡을 도시하는 단면도이고,

도 6 은 밸브를 도시하는 단면도이고,

도 7 은 밸브지지부재를 도시하는 평면도이고,

도 8 은 본 발명에 따른 라디에이터 캡의 다른 상태를 도시하는 단면도이고,

도 9 는 본 발명에 따른 라디에이터 캡의 또 다른 상태를 도시하는 단면도이고,

도 10 은 밸브의 지지부가 라디에이터 몸체부에 걸리지 않은 상태를 도시하는 저면도이고,

도 11 은 밸브의 지지부가 라디에이터 몸체부에 걸린 상태를 도시하는 저면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

110: 라디에이터 몸체부 120: 라디에이터 네크부

121: 네크부 하부 122: 네크부 중간부

122a: 보조탱크 연결관 123: 네크부 상부

130: 외부캡 131: 뚜껑

132: 제3밀봉부재 133: 내부캡 수용부재

133a: 스커트부 133b: 통공

133c: 만곡부 140: 탄성부재

150: 내부캡 151: 내부캡 중앙부

151a: 중앙유로 152: 내부캡 주변부

152a: 제2밀봉부재 153: 내부캡 하부

160: 밸브 161: 밸브 상단부

161a: 밸브지지부재 161b: 고정부재

162: 밸브 중간부 162a: 돌출부

163: 밸브 하단부 163a: 지지부

163b: 제1밀봉부재

본 발명은 라디에이터 캡에 관한 것으로서, 더 상세하게는 라디에이터 몸체부 내의 압력이 높을 때 개방되지 않는 라디에이터 캡에 관한 것이다. 라디에이터 란 특정 유체를 외부의 유체와 밀폐된 상태에서 열교환을 시키는 장치로서, 난방용 라디에이터와 차량의 라디에이터 등이 있다. 난방용 라디에이터는 보일러에서 가열된 물로서 대기의 온도를 높이기 위한 것이고, 차량의 라디에이터는 차량의 엔진냉각수의 열을 외부 대기로 배출하기 위한 것이다. 본 발명은 차량의 라디에이터에 통상적으로 장착되어 라디에이터 내의 압력을 조절하고 필요시 냉각수를 보충할 수 있도록 하는 라디에이터 캡에서 착안된 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다.

라디에이터의 작동 중, 또는 작동 직후에는 라디에이터 내에서 유동하는 유체가 고온고압의 상태인데, 이 상태에서 사용자의 부주의 등에 의하여 라디에이터 캡을 개방하면 상기 유체가 비산하여 사용자에게 화상을 입게 하는 등의 안전상의 문제가 있었다.

도 1에는 한국 공개실용신안공보 제1997-44858호의 라디에이터 캡이 도시되어 있는데, 이 라디에이터 캡(10)은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 압력밸브(11)에 고정된 잠금수단(12)이 라디에이터 네크부의 걸림턱(13)에 걸리도록 구성되어 있다. 그러나 상기 잠금수단과 걸림턱이 원주를 따라서 연속적으로 형성된 경우에는 내부 유체의 상태가 저온저압 상태에서도 라디에이터 캡을 개방하는 것이 불가능하게 된다는 문제점이 있고, 잠금수단과 걸림턱이 비연속적으로 형성된 경우에는 내부 유체의 상태가 고온고압 상태인 경우에도 상기 잠금수단이 걸림턱에 걸리지 않을 수 있다는 문제점이 있다.

도 2에는 한국 공개특허공보 제1999-59714호의 라디에이터 캡이 도시되어 있다. 상기 라디에이터 캡(20)은 아웃터캡(25)과 이너캡(24)을 구비하고, 상기 이너 캡 내부에는 스프링(23)에 의하여 탄성지지되고 바이메탈(26)과 고정되어 있는 걸림편(22)이 장착되어 있다. 라디에이터 내의 유체가 고온인 경우에는 상기 바이메탈이 신장하여 상기 걸림편을 아웃터캡의 내주면에 형성된 홈(21)으로 밀어넣음으로써 유체의 고온고압시 라디에이터 캡이 개방되는 것을 방지하는 구조이다. 그러나 이와 같은 라디에이터 캡은 그 구조가 복잡하여, 제조비용과 제조시간이 많이 소요되고, 또한 고장의 가능성도 많다는 문제점이 있다. 특히 상기 바이메탈의 걸림편 측 단부는 반복적으로 꺽이게 되어서 내구성이 약하다.

도 3a에는 한국 공개특허공보 제2002-47611호의 라디에이터 캡이 도시되어 있다. 이 라디에이터 캡(30)에 있어서는, 라디에이터 내의 유체가 고온고압인 때에 피스톤의 선단부(31)가 상승함으로써 피스톤(32)의 외면에 형성된 래크부(33)에 의하여 피니언(34)이 회전하고, 상기 피니언에 의하여 회전하는 스토퍼(35)가 라디에이터 네크부의 걸림턱(36)에 걸린다. 그러나 이와 같은 라디에이터 캡도 그 구조가 복잡하여 제조비용과 제조시간이 많이 소요되고, 또한 고장의 가능성도 많다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하여, 라디에이터 내의 유체의 압력이 고온고압일 때 개방되지 않고, 또한 구조가 간단하여 제조비용과 제조시간이 많이 소요되지 않으며, 고장이 적은 라디에이터 캡을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은:

라디에이터 네크부의 상부를 밀봉할 수 있는 외부캡;

상기 밸브의 하단부는, 라디에이터 내의 압력이 제2임계압력보다 높을 때 상기 돌출부가 경사홈을 따라 가이드됨에 따라서 라디에이터 몸체부에 걸릴 수 있는 타원 형상의 지지부, 및 상기 지지부의 상면에 부착되어 상기 내부캡의 하부를 밀봉할 수 있는 탄성소재의 제1밀봉부재를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 내부캡의 주변부는, 라디에이터 내의 압력이 제1임계압력보다 낮을 때 상기 네크부의 하부를 밀봉할 수 있는 탄성소재의 제2밀봉부재를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 지지부는 네크부 하단부의 타원형상보다 큰 타원형상을 갖는 것이 바람직하다.

상기 밸브의 상단부는, 상기 내부캡의 상면에 걸릴 수 있는 밸브지지부재, 및 상기 밸브지지부재를 밸브의 중간부에 고정시키는 고정부재를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 외부캡은, 회전에 의하여 상기 라디에이터 네크부의 상부 하면에 걸릴 수 있는 뚜껑, 상기 뚜껑에 고정되어 라디에이터 네크부의 상부 상면을 밀봉할 수 있는 제3밀봉부재, 및 상기 뚜껑에 고정되고 내부에 내부캡이 수용되는 내부캡 수용부재를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 내부캡 수용부재는 통공이 형성된 스커트부를 구비하는 것이 바람직하고, 상기 내부캡의 주변부에는 돌기가 횡방향으로 형성되고 상기 내부캡 수용부재의 스커트부에는 상기 돌기의 이동을 제한하는 만곡부가 형성되는 것이 바람직하다.

이어서, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 4 에 도시된 라디에이터 캡은 라디에이터 네크부의 상부(123)를 밀봉할 수 있는 외부캡(130), 탄성부재(140)에 의하여 상기 외부캡으로부터 종방향으로 탄성지지되는 내부캡(150), 및 상기 내부캡의 중앙유로(151a) 내에 내부캡과 간극을 두고 종방향으로 이동가능하게 수용된 밸브(160)를 구비한다.

상기 라디에이터 캡은 라디에이터 몸체부(110)에 형성된 라디에이터 네크부(120)에 장착되고, 라디에이터 내의 압력에 따라서 라디에이터 내의 유체의 흐름을 제어한다. 즉, 상기 라디에이터 내의 유체는 라디에이터 네크부의 중간부(122)에 연결된 보조탱크 연결관(122a)을 통하여 보조탱크로 유동하거나, 반 대로 보조탱크로부터 라디에이터 내로 유동할 수 있는데, 라디에이터 캡은 라디에이터 내의 압력과 보조탱크(보조탱크 연결관)의 압력 차이에 따라서 유체의 흐름을 결정한다. 이하에서는 상기 라디에이터 캡의 구성에 관하여 상세히 설명한다.

상기 외부캡(130)은, 회전에 의하여 상기 라디에이터 네크부의 상부(123)의 하면에 걸릴 수 있는 뚜껑(131), 상기 뚜껑에 고정되어 라디에이터 네크부의 상부(123)의 상면을 밀봉할 수 있는 제3밀봉부재(132), 및 상기 뚜껑에 고정되고 내부에 내부캡(150)이 수용되는 내부캡 수용부재(133)를 구비한다. 상기 뚜껑의 둘레에는 예를 들어 지그재그 형상의 요홈이 형성되어 있어서 뚜껑을 회전시킴에 따라서 상기 라디에이터 네크부의 상부(123)에 걸리도록 되어 있으며, 필요에 따라서 스크류 방식으로 네크부의 상부에 결합될 수 있다. 상기 제3밀봉부재(132)는 용접 등의 방법에 의하여 상기 뚜껑에 고정되고, 뚜껑이 네크부의 상부 하면에 걸린 상태에서 네크부의 상부 상면을 가압하여 제3밀봉부재(132)와 네크부의 상부(123) 사이에 유체가 통과할 수 없도록 밀봉한다. 상기 내부캡 수용부재(133)의 내부에는 내부캡(150)이 종방향으로 이동가능하게 수용되는데, 내부캡의 주변부(152) 둘레에 횡방향으로 형성된 돌기(152b)와 내부캡 수용부재의 단부에 형성된 만곡부(133c)에 의하여 내부캡의 하향이동이 제한된다. 또한 상기 내부캡 수용부재(133)의 스커트부(133a)에는 통공(133b)이 형성되는데, 이를 통하여 유체가 통과할 수 있다.

상기 내부캡(150)은 상기 내부캡 수용부재(133) 내에 수용되고 탄성부재(140)에 의하여 하향으로 탄성지지된다. 이 내부캡은 중앙부(151), 주변 부(152), 및 하부(153)을 구비하는데, 도 5 에 도시된 바와 같이 상기 중앙부 내에는 상기 통공(133b)에 의하여 보조탱크 연결관(122a)과 연통될 수 있는 중앙유로(151a)가 형성되고, 상기 중앙유로 내면에는 경사홈(151b)이 형성된다. 이 경사홈은 후술하는 밸브(160)가 상승 또는 하강할 때 밸브를 회전시킨다. 상기 주변부는 상기 라디에이터 네크부의 하부(121)를 밀봉하는 기능을 수행하는데, 이를 위하여 주변부는 탄성소재로 형성된 제2밀봉부재(152a)를 구비하는 것이 바람직하다. 상기 주변부는 라디에이터 내의 압력이 보조탱크 연결관 내의 압력보다 낮을 때 상기 네크부의 하부를 밀봉한다.

도 6 에 도시된 상기 밸브(160)는 상기 내부캡에 의하여 지지될 수 있는 상단부(161), 상기 경사홈에 수용되는 돌출부(162a)를 구비한 중간부(162), 및 하단부(163)를 구비한다. 상기 밸브의 상단부는, 상기 내부캡의 상면에 걸릴 수 있는 밸브지지부재(161a), 및 상기 밸브지지부재를 밸브의 중간부에 고정시키는 고정부재(161b)를 구비한다. 상기 밸브지지부재는 예를 들어 도 7 에 도시된 바와 같은 형상을 가지는데, 이는 아암(161aa)이 방사상으로 연장된 형태이고, 상기 아암의 단부(161ab)가 상기 내부캡(150)의 상면에 지지됨으로써 밸브가 지지된다. 유체가 상기 중앙유로(151a)를 통하여 유동하는 때에는 상기 아암(161aa)들 사이의 공간을 통하여 유동한다. 상기 하단부(163)는 제1밀봉부재(163b)와 지지부(163a)를 구비하는데, 상기 제1밀봉부재와 지지부는 서로 고정되어 있으며, 이들은 라디에이터 내의 압력이 보조탱크 연결관 내의 압력보다 높을 때 상승한다. 이들이 상승함에 따라서 밸브 전체가 상승하게 되고, 이 상승에 의하여 밸브의 중간부(162)에 형성 된 돌출부(162a)가 중앙유로에 형성된 경사홈(151b)을 따라서 경사방향으로 가이드되어 밸브가 90° 회전하게 된다. 상기 상승이 종료되면, 제1밀봉부재(163b)가 상기 내부캡의 하부를 밀봉하고, 네크부 하단부(121a)의 타원형상보다 큰 타원형상을 갖는 지지부(163a)는 라디에이터 몸체부에 걸리게 된다. 상기 제1밀봉부재는 상기 지지부의 상면에 부착되고, 탄성소재로 형성된다.

이하에서는 도 4, 및 도 8 내지 도 11을 참조하여 본 발명에 따른 라디에이터 캡의 작동에 대하여 설명한다.

보조탱크 연결관 내의 압력(P1)은 상기 내부캡(150)의 전 면적에 대하여 하향으로 가해지고, 라디에이터 몸체부 내의 압력(P2)은 상기 제2밀봉부재(152a) 내의 면적에 대하여 상향으로 가해지는바, 상기 라디에이터 몸체부 내의 압력(P2)이 상기 보조탱크 연결관 내의 압력(P1)과, 탄성부재(140)의 탄성력과, 내부캡(150)의 중력을 극복하는 때에 내부캡(150)이 상승할 수 있게 된다. 이와 같이 내부캡이 상승할 수 있게 되는 라디에이터 몸체부 내의 압력(P2)을 제1임계압력이라고 하기로 한다.

도 4 는 라디에이터 몸체부 내의 압력(P2)이 상기 제1임계압력보다 낮은 경우를 도시한 것이다. 이 때에는 내부캡(150)이 하강한 상태로 있게 되고, 내부캡의 주변부(152)는 네크부 하부(121)를 밀봉한다. 이 상태에서 상기 밸브는 하향으로 가해지는 보조탱크 연결관 내의 압력(P1)과 상향으로 가해지는 라디에이터 몸체부(110) 내의 압력(P2), 그리고 상기 밸브의 중력을 받게 되는데, 이들간의 역학적 관계에 따라서 상기 내부캡에 대하여 상승 또는 하강하게 된다. 상기 밸브가 내부 캡에 대하여 상승하게 되는 라디에이터 몸체부 내의 압력(P2)을 제2임계압력이라고 하기로 한다.

상기 라디에이터 몸체부 내의 압력(P2)이 제1임계압력 및 제2임계압력 보다 낮은 경우에는 상기 제1밀봉부재(163b)가 내부캡의 하부(153)로부터 이격되고, 네크부 하부(121)와 내부캡의 주변부(152) 사이는 밀봉된다. 이 때 유체는 초기에는 다소 유동이 있을 수 있으나 곧 평형상태에 이르게 되고, 지지부(163a)는 도 10 에 도시된 바와 같은 상태에 있게 된다. 이 때에는 라디에이터 몸체부 내의 유체가 고압이 아니므로 그 온도 또한 높지 않다.

상기 라디에이터 몸체부 내의 압력(P2)이 제2임계압력 보다 높고, 제1임계압력보다는 낮은 경우에는 도 8 과 같이 상기 제1밀봉부재(163b)는 내부캡의 하부(153)와 밀착하여 이 사이로 유체가 통과할 수 없게 되고, 또한 네크부 하부(121)와 내부캡의 주변부(152) 사이도 밀봉되어 이를 통하여 유체가 통과할 수 없게 된다. 따라서 유체는 상기 내부캡을 통과할 수 없게 된다. 이 때 지지부(163a)는 도 11 에 도시된 바와 같은 상태에 있게 된다. 이 때 사용자 등이 라디에이터 캡을 개방하려고 하더라도 라디에이터 캡은 지지부(163a)와 라디에이터 몸체부(110) 사이의 간극 만큼만 상승되는데, 이 정도의 상승에 의하여 제3밀봉부재(132)와 네크부 상부(123) 사이의 밀봉이 해제되지는 않는다. 즉 상기 제3밀봉부재는 충분한 탄성 변위를 갖는다. 따라서 라디에이터 몸체부 내의 뜨거운 유체는 상기 제3밀봉부재에 의하여 밀봉되므로 사용자에게 비산되지 않는다.

상기 라디에이터 몸체부 내의 압력(P2)이 제1임계압력 및 제2임계압력 보다 높은 경우에는 도 9 와 같이 상기 제1밀봉부재(163b)는 내부캡의 하부(153)와 밀착하여 이 사이로 유체가 통과할 수 없게 되고, 네크부 하부(121)와 내부캡의 주변부(152)는 서로 이격되어 이 사이를 통하여 유체가 보조탱크 연결관으로 유동하게 된다. 이 때 지지부(163a)는 도 11 에 도시된 바와 같은 상태에 있게 된다. 이 때 사용자 등이 라디에이터 캡을 개방하려고 하더라도, 라디에이터 몸체부 내의 뜨거운 유체는 상기 제3밀봉부재에 의하여 밀봉되므로 사용자에게 비산되지 않는다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

본 발명에 의하여, 라디에이터 내의 유체의 압력이 고온고압일 때 개방되지 않고, 또한 구조가 간단하여 제조비용과 제조시간이 많이 소요되지 않으며, 고장이 적은 라디에이터 캡이 제공된다.

Claims

라디에이터 네크부의 상부(123)를 밀봉할 수 있는 외부캡(130);

탄성부재(140)에 의하여 상기 외부캡으로부터 종방향으로 탄성지지되고, 상기 네크부의 중간부(122)에 연결된 보조탱크 연결관(122a)과 연통될 수 있는 중앙유로(151a)가 형성되며 경사홈(151b)이 상기 중앙 유로(151a) 내면에 형성된 중앙부(151), 및 라디에이터 내의 압력이 제1임계압력보다 낮을 때 상기 네크부의 하부(121)를 밀봉할 수 있는 주변부(152)를 구비한 내부캡(150);

상기 중앙유로 내에서 내부캡과 간극을 두고 종방향으로 이동가능하게 수용되고, 상기 내부캡에 의하여 지지될 수 있는 상단부(161), 상기 경사홈에 수용되는 돌출부를 구비한 중간부(162), 및 라디에이터 내의 압력이 제2임계압력보다 높을 때 상기 내부캡의 하부를 밀봉할 수 있고 상기 돌출부가 경사홈을 따라 가이드됨에 따라서 라디에이터 몸체부(110)에 걸릴 수 있는 하단부(163)를 구비한 밸브(160);를 구비한 라디에이터 캡.
제 1 항에 있어서,

상기 밸브의 하단부(163)는, 라디에이터 내의 압력이 제2임계압력보다 높을 때 상기 돌출부가 경사홈을 따라 가이드됨에 따라서 라디에이터 몸체부(110)에 걸릴 수 있는 타원 형상의 지지부(163a), 및 상기 지지부의 상면에 부착되어 상기 내부캡의 하부를 밀봉할 수 있는 탄성소재의 제1밀봉부재(163b)를 구비한 것을 특징으로 하는 라디에이터 캡.
제 1 항에 있어서,

상기 내부캡의 주변부(152)는, 라디에이터 내의 압력이 제1임계압력보다 낮 을 때 상기 네크부의 하부를 밀봉할 수 있는 탄성소재의 제2밀봉부재(152a)를 구비한 것을 특징으로 하는 라디에이터 캡.
제 1 항에 있어서,

상기 밸브의 상단부(161)는, 상기 내부캡의 상면에 걸릴 수 있는 밸브지지부재(161a), 및 상기 밸브지지부재를 밸브의 중간부(162)에 고정시키는 고정부재(161b)를 구비한 것을 특징으로 하는 라디에이터 캡.
제 2 항에 있어서,

상기 지지부(163a)는 네크부 하단부(121a)의 타원형상보다 큰 타원형상을 갖는 것을 특징으로 하는 라디에이터 캡.
제 1 항에 있어서,

상기 외부캡(130)은, 회전에 의하여 상기 라디에이터 네크부의 상부 하면에 걸릴 수 있는 뚜껑(131), 상기 뚜껑에 고정되어 라디에이터 네크부의 상부 상면을 밀봉할 수 있는 제3밀봉부재(132), 및 상기 뚜껑에 고정되고 내부에 내부캡이 수용되는 내부캡 수용부재(133)를 구비한 것을 특징으로 하는 라디에이터 캡.
제 6 항에 있어서,

상기 내부캡 수용부재(133)는 통공(133b)이 형성된 스커트부(133a)를 구비한 것을 특징으로 하는 라디에이터 캡.
제 6 항에 있어서.

상기 내부캡의 주변부(152)에는 돌기(152b)가 횡방향으로 형성되고, 상기 내부캡 수용부재의 스커트부(133a)에는 상기 돌기의 이동을 제한하는 만곡부(133c)가 형성된 것을 특징으로 하는 라디에이터 캡.