KR101374925B1 - 라디에이터 - Google Patents

Abstract

배플이 탱크 또는 헤드바와 접하는 부분에서 냉각수가 누설되어 서로 섞이는 것을 방지할 수 있는 라디에이터를 개시한다. 개시된 라디에이터는 열교환 전과 후 냉각수를 구획시키는 배플이 탱크에 주조 방식에 의해 일체로 마련된다.

Description

라디에이터{RADITOR}

본 발명은 라디에이터 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 U-flow 타입의 라디에이터에서 열교환전 냉각수가 열교환된 냉각수와 상호 혼합되는 것을 원활하게 방지할 수 있는 라디에이터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 선박 또는 자동차 등의 엔진을 구동함에 있어, 연소실 안의 연소가스의 온도는 2000℃ 이상에 이르고, 이 온도의 상당한 양이 실린더, 실린더 헤드, 피스톤, 밸브 등에 전도된다.

이러한 부분들의 온도가 과도하게 높아지면 엔진의 열효율이 낮아지고 연료 소비량이 증가하는 등의 문제가 생기므로 엔진의 온도를 알맞게 유지해주어야 한다. 이와 같이 엔진의 온도를 알맞게 유지하기 위해서는 냉각수를 이용하여 엔진의 내부를 식혀준다. 그리고 엔진을 통과하며 가열된 냉각수는 라디에이터(Radiator)라고 하는 열교환기를 통해 적정한 수준으로 냉각시켜야 한다.

라디에이터는 냉각수가 유입되는 유입구가 형성된 상부탱크와, 상부탱크로부터 유입된 냉각수를 열교환시키는 라디에이터 코어와, 라디에이터 코어에서 열교환된 냉각수를 외부로 배수시키는 배수구가 형성된 하부탱크를 포함하여 구성된다.

한편, 상기의 라디에이터는 냉각수의 흐름에 따라 다양한 타입으로 마련될 수 있는데, 열교환효율을 증대시키기 위해 냉각수의 흐름이 U자형으로 마련될 수 있다. 이러한 U-flow 타입의 라디에이터의 탱크에는 열교환전 냉각수와 열교환된 냉각수가 서로 섞이지 않도록 상측에 배치된 탱크를 구획하는 배플이 설치된다.

그러나 종래의 라디에이터는 열교환전 냉각수와 열교환후 냉각수가 서로 섞이지 않도록 탱크 및 라디에이터 코어의 헤드바에 배플이 용접되는데, 작업자의 숙련도에 따라 탱크와 배플의 용접공간 및 헤드바와 배플의 용접공간을 통해 냉각수가 서로 섞일 수 있는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 열교환 전 냉각수가 열교환된 냉각수와 서로 섞이지 않게 하는 라디에이터의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 상,하부탱크와, 상기 상,하부탱크의 사이에 배치되어 냉각수를 열교환시키는 라디에이터 코어를 포함하되 냉각수가 U자형상의 흐름을 갖도록 마련되는 라디에이터의 제조방법은,

상기 라디에이터를 이루는 상기 상,하부탱크와, 상기 라디에이터 코어의 각 구성요소를 만들고,

상기 라디에이터 코어를 조립하고,

상기 라디에이터 코어에 상기 상,하부탱크를 장착하는 것을 포함하고,

상기 상부탱크는 상기 상부탱크 내부를 제1탱크와 제2탱크로 구획하는 배플이 일체로 마련된 것을 특징으로 한다.

상기 배플이 일체로 마련된 상부탱크는 주조 방식에 의해 만들어진 것을 특징으로 한다.

상기 배플은 상기 라디에이터 코어에 상기 상부탱크가 장착될 때 상기 헤드바에 억지끼움 방식에 의해 삽입되는 것을 특징으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 상,하부탱크와, 상기 상,하부탱크의 사이에 배치되어 냉각수를 열교환시키는 라디에이터 코어를 포함하되 냉각수가 U자형상의 흐름을 갖도록 마련되는 라디에이터에 있어서,

상기 상부탱크는 고온의 냉각수가 외부로부터 유입되는 제1탱크와, 상기 라디에이터 코어를 통해 열교환된 냉각수를 외부로 배출하는 제2탱크를 포함하되, 상기 제1,2탱크는 상기 상부탱크의 중앙부분에 일체로 형성되는 배플에 의해 상호 구획된 것을 특징으로 한다.

상기 라디에이터 코어는 차가운 공기가 유동되는 에어부와, 냉각수가 유동되는 냉각수부가 서로 직교 유동할 수 있도록 구성되고,

상기 에어부는 에어핀과, 상기 에어핀의 양단에 배치되는 헤드바를 포함하는 에어유닛이 다수 개가 마련되고, 상기 헤드바 중 상기 배플에 대응되는 헤드바에는 상기 배플의 단부가 억지끼움을 통해 삽입되는 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 라디에이터의 제조방법은, 열교환 전과 후 냉각수를 구획시키는 배플이 탱크에 일체로 마련됨에 따라 배플이 탱크 또는 헤드바와 접하는 부분에서 냉각수가 누설되어 서로 섞이는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 라디에이터를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 라디에이터를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 라디에이터의 일부를 확대 도시한 정면도이ㅏ.
도 4는 도 3에 도시된 에어핀을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 라디에이터 코어를 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 라디에이터의 제조방법을 설명하기 위해 도시한 순서도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 라디에이터의 구성에 대해 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 라디에이터는 상,하부탱크(10,20)와, 각 탱크(10,20)의 사이에 배치되는 라디에이터 코어(30)를 포함한다.

구체적으로, 상부탱크(10)는 상술한 바와 같이 라디에이터 코어(30)의 일측에 설치된다. 이러한 상부탱크(10)는 차량의 엔진을 냉각시키는데 사용되는 고온의 냉각수가 유입되는 제1탱크(11)와, 라디에이터 코어(30)를 통해 열교환된 냉각수를 외부로 배출하는 제2탱크(13)를 포함한다.

이때, 제1,2탱크(11,13)는 도시된 바와 같이 상부탱크(10)의 중앙부분에 형성되는 일체형 배플(15)에 의해 상호 구획된다. 이러한 배플(15)은 제1탱크(11)로 유입되는 열교환 전 냉각수와, 제2탱크(13)로 유입되는 라디에이터 코어(30)를 통해 열교환된 냉각수가 상호 섞이지 않게 한다. 상기의 배플은 상부탱크와 원활하게 일체로 형성되기 위해 주조의 방법에 의해 제조되는 것이 바람직하다.

하부탱크(20)는 상술한 바와 같이 라디에이터 코어(30)의 타측에 설치된다. 이러한 하부탱크(20)는 라디에이터 코어(30)를 통해 열교환된 냉각수가 유입된 후 다시 라디에이터 코어(30)로 유입시켜 냉각수를 다시 한번 열교환시킬 수 있게 한다.

즉, 하부탱크(20)는 라디에이터 코어(30)를 통해 열교환된 냉각수가 다시 열교환되는 과정에서 임시통로 역할을 하므로, 냉각수가 U자형상의 흐름을 갖게 된다.

라디에이터 코어(30)는 라디에이터 코어(30)는 상술한 바와 같이 상부탱크(10)와 하부탱크(20)의 사이에 배치된다. 이러한 라디에이터 코어(30)는 도 3에 도시된 바와 같이 크게 차가운 공기와 냉각수가 서로 직교 유동할 수 있도록 구성되어 적층되는 에어부(40)와 냉각수부(50)를 포함한다.

먼저, 에어부(40)는 다수의 에어유닛(41)을 포함하는데, 각 에어유닛(41)은 한 쌍의 지지 플레이트(42)와, 이 지지 플레이트(42)의 사이에 배치되어 접합되는 에어핀(43)과, 이 에어핀(43)의 양단에 배치되는 헤드바(44)를 포함한다.

지지 플레이트(42)에는 도시된 바와 같이 각 에어유닛(41)의 에어핀(43)과 헤드바(44)가 접합되며, 후술할 냉각수부(50)의 구성과 접합된다. 즉, 지지 플레이트(42)에는 에어핀(43)과 냉각수부(50)의 구성과 접합되어 있으므로 차가운 공기가 지나가면서 열접촉을 하여 직교 유동하는 냉각수를 열교환시키게 된다.

에어핀(43)은 도 4에 도시된 바와 같이 금속박판이 주름진(Corrugated) 모양으로 형성된다. 즉, 에어핀(43)은 산형의 단위핀들(43a)이 차가운 공기의 유동방향과 수직한 방향으로 연속하여 연결되어 형성된다.

산형 단위핀(43a)에는 확공된 다수 개의 공기통과공(43b)이 형성되는데, 이러한 다수 개의 공기통과공들(43b)은 공기유동방향으로 서로 이격하여 배열된다.

이때, 공기통과공(43b)은 산형 단위핀(43a) 양측면의 대칭되는 위치에 형성될 수 있으며, 이 경우 공기통과공(43b)은 그 개구부가 서로 반대방향을 향하게 하는 것이 바람직하다.

예를 들면, 산형 단위핀(43a)의 일측면에 형성되는 공기통과공(43b)의 개구부는 일면(도 4에서 좌측면)을 향하도록 형성하고, 다른 일측면에 형성되는 공기통과공(43b)의 개구부는 타면(도 4에서 우측면)을 향하도록 형성하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 단위핀(43a)의 양측에 공기통과공(43b)을 형성하면 에어핀(43)으로 유입되는 차가운 공기는 공기통과공(43b)을 통과하게 되는데, 이와 같이 공기통과공(43b)을 통과하는 공기는 그 유속이 다소 떨어진다. 이는 차가운 공기가 에어핀(43) 내에 머무는 시간을 증대시켜 차가운 공기와 각 작동유체 간의 열전달이 충분히 이루어지도록 하기 위한 것이다.

헤드바(44)는 다시 도 3에 도시된 바와 같이, 냉각수가 각 에어유닛(41)으로 유입되는 것을 방지하는 동시에 각 에어유닛(41)으로 유입되는 차가운 공기가 새어나가는 것을 방지하기 위해 마련된다. 이를 위해 헤드바(44)는 상술한 바와 같이 각 에어핀(43)의 각 단부에 배치되되, 지지 플레이트(42)에 접합된 상태로 마련된다.

또, 본 발명에서 에어부(40)의 다수의 헤드바(44) 중 일부(44')에는 열교환 전,후 냉각수가 서로 섞이는 것을 방지하는 배플(15)이 삽입된다. 이를 위해 배플(15)과 대응되는 위치의 헤드바(44')에는 도시된 바와 같이 배플(15)이 삽입되는 삽입홈(45)이 형성된다.

삽입홈(45)에는 배플(15)과 삽입홈(45) 사이의 공간을 통해 열교환 전,후 냉각수가 누설되는 것을 방지하고자 배플(15)의 단부가 억지끼움 방식에 의해 삽입되는 것이 바람직하다.

냉각수부(50)는 도 5에 도시된 바와 같이, 다수의 냉각수유닛(51)을 포함한다. 이러한 냉각수유닛(51)은 냉각수가 이동되는 것을 안내하는 다수의 유로(53)가 형성되어 있는 튜브(52)를 포함한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 라디에이터의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 라디에이터를 제조하기 위해서는, 도 6에 도시된 바와 같이 가장 먼저 상,하부탱크(10,20)를 제조한다(S110). 이 과정에서 상부탱크(10)에는 본 발명의 라디에이터의 냉각수가 U자형상의 흐름을 갖도록 배플(15)이 일체로 마련되는데, 이때의 배플 일체형 상부탱크(10)는 원활하게 제조될 수 있도록 주조의 방식에 의해 제조된다.

다음으로 라디에이터 코어(30)를 구성하는 구성요소를 제조한다(S120).

이때, 라디에이터 코어(30)는 에어부(40)와 냉각수부(50)를 포함하는데, 에어부(40)는 지지 플레이트(42), 에어핀(43), 헤드바(44)를 포함하고, 냉각수부(50)는 다수의 튜브(52)를 포함한다.

상기의 과정에서 다수의 헤드바(44) 중 일부 즉, 배플(15)과 대응되는 헤드바(44')에는 배플(15)이 억지끼움방식에 의해 삽입되는 삽입홈(45)이 형성된다.

다음으로 라디에이터의 각 구성요소가 제조된 후에는 라디에이터 코어(30)를 조립한다(S130). 이때, 라디에이터 코어(30)는 차가운 외부공기와 냉각수가 서로 직교 유동할 수 있도록, 차가운 외부공기가 유동되는 다수의 에어핀(43)과 냉각수가 유동되는 튜브(52)가 차례대로 적층된 구조로 마련된다.

그리고 라디에이터 코어(30)가 조힙된 후에는 조립된 라디에이터 코어(30)를 브레이징로에 넣어 가열시켜 라디에이터 코어를 이루는 각 구성요소를 상호 접합시킨다(S140). 상기에서는 완성된 라디에이터를 브레이징로에 넣어 각 구성요소들을 접합시켰는데, 일부에서 TIG 용접을 통해 각 구성요소 간 접합을 할 수도 있다.

이 후 각 구성요소가 접합된 라디에이터 코어에 상,하부탱크를 용접한다(S150). 상기의 과정에서 상부탱크(10)는 이 상부탱크(10)에 형성된 배플(15)을 헤드바(44')의 삽입홈(45)에 억지끼움 방식으로 삽입하는 과정을 통해 장착된다.

또 상기와 같이 라디에이터 코어(30)에 상,하부탱크(10,20)를 장착한 후에는 상,하부탱크(10,20)에 각 작동유체의 유입관 및 배수관과 같은 파이프를 결합하여 라디에이터의 각 구성요소에 대한 결합을 완료한다.

따라서 본 발명에서는 상부탱크에 주조방식에 의해 배플이 일체로 형성되고 이 배플의 단부가 헤드바에 형성되는 삽입홈에 억지끼움 방식에 의해 삽입됨에 따라, U자형상의 흐름을 갖는 냉각수 즉, 열교환 전 냉각수와 열교환 후 냉각수가 상부탱크의 내부에서 상호 섞이는 것을 방지할 수 있다.

또, 본 발명에서는 상술한 바와 같이 상부탱크에 주조방식에 의해 배플이 일체로 형성되고 이 배플의 단부가 헤드바에 형성되는 삽입홈에 억지끼움 방식에 의해 삽입됨에 따라, 배플과 상부탱크 및 배플과 헤드바를 용접해야하는 종래와는 달리 그 결합이 단순하고 작업시간을 줄일 수 있다.

10 : 상부탱크 11 : 제1탱크
13 : 제2탱크 15 : 배플
20 : 하부탱크 30 : 라디에이터 코어
40 : 에어부 41 : 에어유닛
42 : 지지 플레이트 43 : 에어핀
44,44' : 헤드바 50 : 냉각수부
51 : 냉각수유닛

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 상,하부탱크와, 상기 상,하부탱크의 사이에 배치되어 냉각수를 열교환시키는 라디에이터 코어를 포함하되 냉각수가 U자형상의 흐름을 갖도록 마련되는 라디에이터에 있어서,
   상기 상부탱크는 고온의 냉각수가 외부로부터 유입되는 제1탱크와, 상기 라디에이터 코어를 통해 열교환된 냉각수를 외부로 배출하는 제2탱크를 포함하되, 상기 제1,2탱크는 상기 상부탱크의 중앙부분에 일체로 형성되는 배플에 의해 상호 구획되며,
   상기 라디에이터 코어는 차가운 공기가 유동되는 에어부와, 냉각수가 유동되는 냉각수부가 서로 직교 유동할 수 있도록 구성되고,
   상기 에어부는 에어핀과, 상기 에어핀의 양단에 배치되는 헤드바를 포함하는 에어유닛이 다수 개가 마련되고, 상기 헤드바 중 상기 배플에 대응되는 헤드바에는 상기 배플의 단부가 억지끼움을 통해 삽입되는 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 라디에이터.
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