KR101369669B1 - 자동차용 인터쿨러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 인터쿨러에 관한 것으로서 종래에는 인터쿨러는 공기가 하부탱크를 통과할 때 간로 단면적의 급변, 코어튜브 입출구부의 엣지형상에 기인하는 유동 손실과 하부탱크 내에서 유동간 충돌 등에 따른 와류 형성으로 유동손실이 발생하는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 과급기에 의해 압축된 고온의 공기를 흡입 냉각시킨 후 배출하여 엔진의 흡기 매니폴드로 공급하는 자동차용 인터쿨러를 구성함에 있어서,
일정 간격으로 병렬 배치된 복수개의 방열핀(110) 사이 사이에 중첩되어 설치되며, 상부와 하부가 개구되어 공기가 통과되는 입,출구 측 코어튜브 (100a)(100b); 입구포트(210)와 출구포트(220)의 통로가 내면 중앙의 구획부(230)에 의해 구분되어 입구측 코어튜브(100a)는 입구포트(210)와 통하고, 출구 측 코어튜브(100b)는 출구포트(220)와 통하도록 입,출구측 코어튜브(100a)(100b)의 상부에 설치되는 상부탱크(200); 입,출구 측 코어튜브(100a)(100b)의 하부에 설치되어 입구 측 코어튜브(100a)를 통해 내부로 유입된 공기를 출구 측 코어튜브(100b)로 배출되게 하는 하부탱크(300); 일단은 입구 측 코어튜브(100a)와 코어튜브(100a) 사이에 설치되고, 타단은 출구 측 코어튜브(100b)와 코어튜브(100b) 사이에 설치되어 하부탱크(300)의 내부 통로를 상부통로(310)와 하부통로(320)의 2중 통로로 구획되게 하는 격벽(400)으로 구성된 것으로 이러한 본 발명은 공기가 입구측 코어튜브(100a)를 통과하여 하부탱크(300)로 진입 시 발생하는 유동 손실을 방지할 수 있으며 결과적으로 유동간 관성 충돌을 방지하여 원활한 흐름이 이루어지도록 하여 효율이 증대되도록 함은 물론 공기가 코어에서 하부탱크로 진입하는 코어끝단에서의 단면적 급확대를 방지하여 코어튜브 출구부 현상에 따른 유동손실을 차단하고 하부탱크에서 코어튜브로 진입 시 단면적 급축소를 방지하여 코어튜브 입구부 형상에 따른 유동손실을 방지할 수 있도록 한 매우 유용한 발명이다.

Description

자동차용 인터쿨러{inter cooler for an automobile}

본 발명은 자동차용 인터쿨러에 관한 것으로서 더욱, 상세히는 입구포트를 통해 상부탱크로 유입된 공기가 입구 측 코어튜브를 통과하여 냉각된 후 하부탱크로 진입 시 서로 섞이거나 충돌하지 않고 원활한 흐름으로 출구 측 코어튜브로 배출되게 하여 냉각 효율이 증대되도록 한 자동차용 인터쿨러에 관한 것이다.

일반적으로 인터쿨러(Intercooler)는 엔진출력을 높이기 위해 고온, 고압으로 압축된 공기를 식혀주는 장치이다.

즉, 디젤기관을 사용하는 차량에 있어서 엔진의 출력을 향상시키기 위해 엔진의 실린더 내부로 압축공기를 공급하는 과급기를 사용한다.

그러나 상기 과급기에 의해 급속히 압축된 공기는 온도가 매우 높아져 부피가 팽창하고 산소 밀도가 떨어지게 되어 결과적으로 실린더안의 충전효율이 저하되는 현상이 발생된다.

따라서 인터쿨러가 과급기에 의해 압축된 고온의 공기를 냉각함으로써 상기 인터쿨러가 장착되는 차량은 엔진 실린더의 흡입효율이 높아지고 연소효율이 향상되어 연비가 높아지는 것은 물론 이산화탄소 및 매연 등 환경에 유해한 배기가스의 배출도 크게 줄어들게 되어 특히, 발열량이 많은 고성능 엔진 장착 차량에는 반드시 필요한 구성 부품이다.

상기의 인터쿨러는 냉각방식에 따라 수냉식과 공냉식으로 나눌 수 있는데 수냉식 인터쿨러는 인터쿨러를 냉각시킬 때 차량의 냉각수나 물을 이용하여 인터쿨러를 냉각시키는 방식으로 냉각효율은 우수하지만 구조가 복잡하여 설치가 어렵고 유지보수가 곤란하다는 문제점이 있어 주로 공기를 이용하여 인터쿨러를 냉각시킨 공냉식 인터쿨러를 많이 사용하고 이러한 공냉식 인터쿨러는 대개 라디에이터와 함께 엔진룸의 전방에 나란히 설치하여 차량의 주행풍을 이용하여 방열 냉각되는 것이다.

또한, 공냉식 인터쿨러는 공기 흐름 방향에 따라 스트레이트 타입(Straight Type)과 유턴 타입(U-Turn Type)으로 나누어 지는데 스트레이트 타입은 입구포트가 형성된 상부탱크와 출구포트가 형성된 하부탱크가 다수개의 튜브로 구성된 코어의 양단에 각각 설치되어 입구포트를 통해 유입된 공기가 코어튜브를 거치면서 냉각된 후 출구포트를 거쳐 나가는 구조로서 통기저항 측면에서 유리하여 주로 많이 사용하나 협소한 엔진룸에서의 공간확보가 어려울 경우 불가피하게 유턴 타입을 사용하는 경우가 있다.

즉, 도 1 내지 도 2에서와 같이 유턴타입 인터쿨러(이하 인터쿨러라 칭함)는 상부탱크(20)가 구획부(23)에 의해 입구포트(21)와 출구포트(22)가 구분되어 상부탱크(20)와 코어튜브를 결합하면 입구측 코어튜브(10a)는 입구포트(21)와 통하고, 출구측 코어튜브(10b)는 출구포트(22)와 통하게 된다.

또한, 입,출구 측 코어튜브(10a)(10b)저면에는 하부탱크(30)를 설치하여 입구측 코어튜브(10a)를 통해 유입된 공기를 출구 측 코어튜브(10b)로 배출되게 한다.

따라서 과급기에 의해 압축된 고온의 공기는 입구포트(21)를 통해 상부탱크(20)로 유입되고 상부탱크(20)로 유입된 공기는 입구 측 코어튜브(10a)를 거치면서 코어튜브(10a)를 통과하는 찬공기와 열교환되어 하부탱크(30)로 유입되는 것이고, 하부탱크(30)로 유입된 공기는 출구측 코어튜브(10b)를 지나면서 다시 한번 외부 공기와의 열교환으로 냉각되어 상부탱크(20)의 출구포트(22)를 통해 엔진의 흡기 매니폴드로 들어가게 되는 것이다.

그러나 이러한 종래 인터쿨러는 많은 문제점이 있는 것으로서 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 입구포트(21)를 통해 유입된 공기는 입구 측 코어튜브(10a)를 통과하여 하부탱크(30)로 진입하게 되는데 이때 입구 측 코어튜브(10a)를 통해 빠져나가는 공기 중 코어튜브(10a)의 바깥쪽을 통해 빠져나가는 공기는 하부탱크(30)의 측면부 절곡된 부위에 곧바로 부딪혀 방향을 바꾸어 흐르는 것이고, 코어튜브(10a)의 안쪽을 통해 빠져 나오는 공기는 하부탱크(30)의 바닥면에 부딪혀 방향을 바꾸어 흐르게 된다.

따라서 입구측 코어튜브(10a)의 바깥쪽을 통해 나오는 공기와 입구측 코어튜브(10)의 안쪽을 통해 나오는 공기가 서로 섞이거나 충돌됨에 따라 와류가 발생되면서 원활한 흐름이 이루어지지 못하여 그만큼 공기의 냉각효율이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.

또한, 코어에서 하부탱크(30)로 진입하는 코어끝단에서의 단면적 급확대및 코어튜브 출구부 현상에 따른 유동손실은 물론 하부탱크에서 코어튜브(10)로 진입 시 단면적 급축소 및 코어튜브(10)입구부 형상에 따른 유동손실이 있었다.

이에 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명의 목적은 과급기를 거친 고온의 공기가 인터쿨러의 상부탱크에 형성된 입구포트를 통해 입구 측 코어튜브를 지나 하부탱크로 진입 시 유동간 관성 충돌을 방지하여 원활한 흐름이 이루어지도록 하여 효율이 증대되도록 함은 물론 공기가 코어에서 하부탱크로 진입하는 코어끝단에서의 단면적 급확대를 방지하여 코어튜브 출구부 현상에 따른 유동손실을 차단하고 하부탱크에서 코어튜브로 진입 시 단면적 급축소를 방지하여 코어튜브 입구부 형상에 따른 유동손실을 방지할 수 있도록 한 자동차용 인터쿨러를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 과급기에 의해 압축된 고온의 공기를 흡입 냉각시킨 후 배출하여 엔진의 흡기 매니폴드로 공급하는 자동차용 인터쿨러를 구성함에 있어서, 일정 간격으로 병렬 배치된 복수개의 방열핀 사이 사이에 중첩되어 설치되며, 상부와 하부가 개구되어 공기가 통과되는 입,출구 측 코어튜브;입구포트와 출구포트의 통로가 내면 중앙의 구획부에 의해 구분되어 입구 측 코어튜브는 입구포트와 통하고, 출구 측 코어튜브는 출구포트와 통하도록 코어튜브의 상부에 설치되는 상부탱크; 입,출구 측 코어튜브의 하부에 설치되어 입구 측 코어튜브를 통해 내부 로 유입된 에어를 출구 측 코어튜브로 배출되게 하는 하부탱크; 일단은 입구 측 코어튜브와 코어튜브 사이에 설치되고, 타단은 출구 측 코어튜브와 코어튜브 사이에 설치되어 하부탱크의 내부 통로를 상부통로와 하부통로의 2중 통로로 구획되게 하는 격벽으로 구성되어 공기 통과시 유동간 관성 충돌 방지에 의한 원활한 흐름으로 효율이 증대되게 한 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명은 하부탱크에 설치된 격벽에 의해 입구 측 코어튜브를 통해 하부탱크로 유입되는 공기가 서로 섞이거나 유동간 관성 충돌이 방지되면서 원활한 흐름이 이루어져 공기의 유동 손실을 방지하여 냉각 효율이 증대되는 것은 물론 공기가 코어에서 하부탱크로 진입하는 코어끝단에서의 단면적 급확대를 방지하여 코어튜브 출구부 현상에 따른 유동손실을 차단하고 하부탱크에서 코어튜브로 진입 시 단면적 급축소를 방지하여 코어튜브 입구부 형상에 따른 유동손실을 방지할 수 있도록 한 효과가 있다.

도 1 은 종래 인터쿨러를 도시한 정면도.
도 2 는 종래 인터쿨러에서 하부탱크만을 도시한 사시도.
도 3 은 종래 인터쿨러의 요부 단면도.
도 4 는 본 발명에 따른 인터쿨러를 예시한 정면도.
도 5 는 본 발명에 따른 인터쿨러에서 하부탱크만을 예시한 사시도.
도 6 은 본 발명에 따른 인터쿨러의 요부 단면도.

이하 본 발명의 목적을 효과적으로 달성할 수 있는 바람직한 실시 예로서 그 기술구성 및 작용효과를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4 는 본 발명에 따른 인터쿨러를 예시한 정면도이고, 도 5 는 본 발명에 따른 인터쿨러에서 격벽이 설치된 하부탱크만을 예시한 사시도이며, 도 6 은 본 발명에 따른 인터쿨러의 요부 단면도이다.

이와 같은 본 발명은 과급기에 의해 압축된 고온의 공기를 흡입 냉각시킨 후 배출하여 엔진의 흡기 매니폴드로 공급하는 자동차용 인터쿨러를 구성함에 있어서, 일정 간격으로 병렬 배치된 복수개의 방열핀(110) 사이 사이에 중첩되어 설치되며, 상부와 하부가 개구되어 공기가 통과되는 입,출구 측 코어튜브(100a)(100b); 입구포트(210)와 출구포트(220)의 통로가 내면 중앙의 구획부(230)에 의해 구분되어 입구 측 코어튜브(100a)는 입구포트(210)와 통하고, 출구 측 코어튜브(100b)는 출구포트(220)와 통하도록 코어튜브(100a)(100b)의 상부에 설치되는 상부탱크(200); 입,출구 측 코어튜브(100a)(100b)의 하부에 설치되어 입구 측 코어튜브(100a)를 통해 내부로 유입된 공기를 출구 측 코어튜브(100b)로 배출되게 하는 하부탱크(300); 일단은 입구측 코어튜브(100a)와 코어튜브(100a) 사이에 설치되고, 타단은 출구 측 코어튜브(100b)와 코어튜브(100b) 사이에 설치되어 하부탱크(300)의 내부 통로를 상부통로(310)와 하부통로(320)의 2중 통로로 구획되게 하는 격벽(400)으로 구성되어 공기가 하부탱크(300)를 통과하는 과정에서의 유동 손실 방지를 통한 원활한 흐름으로 효율이 증대되게 한 것이다.

이러한 본 발명은 엔진의 출력 향상을 위해 설치되는 과급기에 의해 급속히 압축된 고온의 공기를 냉각시키기 위해 인터쿨러를 설치한 것은 종래와 마찬가지이다.

그러나 본 발명에서의 특징은 고온의 공기가 인터쿨러의 코어튜브를 통과하여 하부탱크(300)로 진입 시 서로 섞이거나 유동간 관성 충돌되는 것을 방지하여 원활한 흐름이 이어져 인터쿨러의 효율이 증대되게 한 것이다.

즉, 본 발명은 인터쿨러의 하부탱크(300)의 내부에 격벽(400)을 설치하는데 상기 격벽(400)은 일단이 입구측 코어튜브(100a)와 코어튜브(100a)사이에 설치되게 하고 타단이 출구측 코어튜브(100b)와 코어튜브(100b)사이에 설치하여 하부탱크(300)의 내부 통로를 상부통로(310)와 하부통로(320)의 2중통로로 구획되게 한다.

여기서 하부탱크(300)에 설치되는 격벽(400)은 한 개 이상 다수개 설치하여 통로가 여러개 형성되게 할 수 도 있다.

이처럼 입구측 코어튜브(100a)끝단에서 단면적의 급확대를 방지하고 입구 측 코어튜브(100a)끝단과 격벽(400)의 끝단이 원만하게 연결되어 종래 입구 측 코어튜브(10a) 끝단에 있던 엣지부를 제거하여 유동손실을 방지할 수 있고, 하부탱크(300)에 완전히 진입한 공기가 서로 충돌하여 와류가 형성되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 공기가 하부탱크(300)에서 출구 측 코어튜브(100b)로 진입할 때는 단면적의 급감을 방지하고 격벽(400)의 끝단과 출구 측 코어튜브(100b)시작단이 완만하게 연결되어 종래 출구 측 코어튜브(10b)시작단에 있던 엣지부를 제거하여 유동손실을 방지할 수 있다.

즉, 과급기를 통한 고온의 공기가 입구포트(210)를 통해 상부탱크(200)내로 유입되면 공기는 입구포트(210)와 통하는 입구 측 코어튜브(100a)를 통하면서 방열핀(110)사이를 통과하는 외부의 공기와 열교환되어 냉각된 상태에서 하부탱크(300)로 유입된다.

이렇게 입구 측 코어튜브(100a)를 통과하여 하부탱크(300)로 유입되는 공기는 격벽(400)에 의해 나누어져 즉, 입구 측 코어튜브(100a)를 통해 내려오는 공기중 입구 측 코어튜브(100)의 바깥쪽을 통해 내려오는 공기는 하부통로(320)를 통해 출구 측 코어튜브(100b)로 배출되고, 입구 측 코어튜브(100a)안쪽을 통해 내려오는 공기는 상부통로(310)를 통해 출구 측 코어튜브(100b)로 배출되어 서로간에 섞이거나 충돌되지 않고 층류를 유지하여 와류현상이 발생되지 않고 원활한 흐름이 이어져 그만큼 냉각효율이 증대될 수 있는 것이다.

여기서 상기 격벽(400)은 하부탱크(300)를 제작 시 일체로 사출 형성하거나 별도로 제작하여 설치할 수 있는데 본 발명에서는 하부탱크(300)의 측벽에는 격벽(400) 양단의 형상에 대응되는 걸림홈부(330)를 형성하고, 격벽(400)의 양단에는 상기 걸림홈부(330)에 걸리는 걸림돌부(410)를 형성하여 격벽(400)의 양단이 걸쳐지게 함으로서 격벽(400)을 하부탱크(300)에 간편하게 설치할 수 있는 것이다.

또한, 도면에 도시하지는 않았지만 격벽(400)을 압입, 융착 등의 방법으로 설치할 수 있다.

그리고 본 발명에서는 입구 측 코어튜브(100a) 사이에 설치되는 격벽(400)의 일단과, 출구 측 코어튜브(100b) 사이에 설치되는 격벽(400)의 타단을 코어튜브 (100a)(100b)간의 이격 틈새를 채울 수 있도록 두껍게 형성하여 코어튜브 (100a)(100b)끝단의 엣지를 제거하고 출구 단면적 급변을 완화시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서는 코어튜브(100a)(100b)의 저면에 탄성재질의 밀봉재(500)를 구비하여 격벽(400)과 코어튜브 사이의 공차를 수용함으로써 격벽(400)에 의해 분리된 통로간 기밀을 유지하고 격벽에 의한 진동과 잡음을 방지하여 탑승자의 승차감을 보다 더 쾌적하게 할 수 있는 것이다.

상술 한 바와 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예에 의해 설명되었으나 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허 등록청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능하다 할 것이다.

100a,100b : 입,출구 측 코어튜브 110 : 방열핀
200 : 상부탱크 210 : 입구포트
220 : 출구포트 230 : 구획부
300 : 하부탱크 310 : 상부통로
320 : 하부통로 330 : 걸림홈부
400 : 격벽 410 : 걸림돌부
500 : 밀봉재

Claims (4)

1. 과급기에 의해 압축된 고온의 공기를 흡입 냉각시킨 후 배출하여 엔진의 흡기 매니폴드로 공급하는 자동차용 인터쿨러를 구성함에 있어서,
   일정 간격으로 병렬 배치된 복수개의 방열핀(110) 사이 사이에 중첩되어 설치되며, 상부와 하부가 개구되어 공기가 통과되는 입,출구 측 코어튜브 (100a)(100b);
   입구포트(210)와 출구포트(220)의 통로가 내면 중앙의 구획부(230)에 의해 구분되어 입구 측 코어튜브(100a)는 입구포트(210)와 통하고, 출구 측 코어튜브(100b)는 출구포트(220)와 통하도록 입,출구 측 코어튜브(100a)(100b)의 상부에 설치되는 상부탱크(200);
   입,출구 측 코어튜브(100a)(100b)의 하부에 설치되어 입구 측 코어튜브(100a)를 통해 내부로 유입된 공기를 출구 측 코어튜브(100b)로 배출되게 하는 하부탱크(300);
   일단은 입구측 코어튜브(100a)와 코어튜브(100a) 사이에 설치되고, 타단은 출구 측 코어튜브(100b)와 코어튜브(100b) 사이에 설치되어 하부탱크(300)의 내부 통로를 상부통로(310)와 하부통로(320)의 2중 통로로 구획되게 하는 격벽(400);
   으로 구성되어 공기가 하부탱크를 통과하는 과정에서 유동 손실이 방지되게 한 것을 특징으로 하는 자동차용 인터쿨러.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   입,출구측 코어튜브(100a)(100b)의 저면에는 탄성재질의 밀봉재(500)가 설치되어 기밀 유지 및 잡음이 방지되게 한 것을 특징으로 하는 자동차용 인터쿨러.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 하부탱크(300)의 측벽에는 격벽(400) 양단의 형상에 대응되는 걸림홈부(330)를 형성하고,
   격벽(400)의 양단에는 상기 걸림홈부(330)에 걸리는 걸림돌부(410)를 형성하여 격벽(400)의 양단이 걸쳐지게 한 것을 특징으로 하는 자동차용 인터쿨러.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   입구 측 코어튜브(100a) 사이에 설치되는 격벽(400)의 일단과, 출구 측 코어튜브(100b) 사이에 설치되는 격벽(400)의 타단을 코어튜브(100a)(100b)간의 이격 틈새를 채울 수 있도록 두껍게 형성한 것을 특징으로 하는 자동차용 인터쿨러.

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