KR101575315B1

KR101575315B1 - 차량용 열교환기

Info

Publication number: KR101575315B1
Application number: KR1020130122234A
Authority: KR
Inventors: 김재연
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2013-10-14
Filing date: 2013-10-14
Publication date: 2015-12-07
Also published as: JP6317920B2; DE102013114464A1; US9556782B2; KR20150043156A; CN104567486B; JP2015078828A; US20150101781A1; CN104567486A

Abstract

차량용 열교환기가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기는 다수개의 플레이트가 적층되어 내부에 상호 교차되게 연결유로를 형성하되, 상, 하부가 구획되어 각기 다른 작동유체가 순환되고, 구획된 상, 하부를 유동하는 각 작동유체와는 다른 작동유체가 내부를 순환하면서 각각의 작동유체와 상호 열교환되며, 상기 각 연결유로와 각각 연결되도록 일면과 타면에 각각 적어도 하나 이상의 유입홀과 배출홀이 형성되는 방열부; 상기 방열부의 일면에 형성된 적어도 하나 이상의 상기 각 유입홀과 상기 각 배출홀 중, 하나의 유입홀과 배출홀을 상호 연결하며, 유입된 작동유체를 상기 방열부의 통과 없이 바이패스 시키도록 상기 방열부의 일면으로부터 돌출되어 상기 각 연결유로와는 별도의 바이패스 유로가 형성되는 바이패스부; 및 유입된 작동유체의 온도변화에 따라, 팽창 또는 수축 변형되면서 발생되는 직선변위를 이용해 상기 연결유로 또는 상기 바이패스 유로를 각각 선택적으로 개폐하여 작동유체의 유동을 조절하도록 상기 바이패스부가 형성되는 상기 유입홀에 대응하여 상기 방열부의 내부에 장착되는 밸브유닛을 포함한다.

Description

차량용 열교환기{HEAT EXCHANGER FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각각의 작동유체가 내부로 유입되어 각각 유동되며, 유입된 작동유체의 온도에 따라

수랭식으로 상호 열교환을 통해 온도가 조절되는 차량용 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기는 온도가 높은 유체로부터 전열벽을 통해 온도가 낮은 유체로 열을 전달하는 것으로 가열기, 냉각기, 증발기, 응축기 등에 사용된다.

이러한 열교환기는 이러한 열교환기는 열에너지를 재사용 하거나 용도에 맞게 유입되는 작동유체의 온도를 조절하게 되고, 보통 차량의 공조시스템이나 변속기 오일쿨러 등에 적용하며, 엔진룸에 장착된다.

여기서, 열교환기는 한정적인 공간을 갖는 엔진룸에 장착 시, 공간확보 및 장착의 어려움이 발생하는 바, 소형, 경량화 및 고효율 고기능화를 위한 연구가 계속되고 있는 실정이다.

그러나 상기와 같은 종래의 열교환기는 차량의 상태에 따라 각기 작동유체의 온도를 조절하여 차량의 엔진 또는 변속기, 공조장치로 작동유체를 공급해야 하지만, 이를 위해서는 유입되는 작동유체의 유로 상에 별도의 분기회로 및 밸브를 설치해야 하는 바, 구성요소 및 조립공수가 증가되고, 레이아웃이 복잡해지는 문제점이 있다.

또한, 별도의 분기회로 및 밸브의 미설치 시에는 작동유체의 유량에 따른 열교환량의 제어가 불가능하여 작동유체의 효율적인 온도조절이 불가능해지는 문제점도 있다.

또한, 변속기오일과 엔진오일을 열교환을 통해 냉각 또는 웜업시키기 위해서는 각각 별도의 열교환기를 제작하여 엔진룸에 장착하여 각각 배관연결을 해야만함에 따라, 제작원가가 증가되고 협소한 엔진룸 내부에서 장착공간의 확보가 어려운 문제점도 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 변속기오일, 엔진오일, 냉각수가 각각 내부에서 유동되면서 상호 열교환을 통해 온도가 조절되며, 온도 조절 시, 냉각수의 온도에 따라 작동하는 밸브유닛을 통하여 변속기오일과 엔진오일의 웜업기능과 냉각기능을 동시에 수행함으로써, 차량의 연비를 개선하고 난방성능을 향상시키도록 하는 차량용 열교환기를 제공하고자 한다.

또한, 냉각수를 이용하여 변속기오일과 엔진오일의 열교환이 가능하게 구성함으로써, 종래 각각 별도로 구성되던 열교환기를 하나로 통합하여 배관 레이아웃을 간소화하고, 구성요소를 줄여 원가를 절감하도록 하는 차량용 열교환기를 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기는 다수개의 플레이트가 적층되어 내부에 상호 교차되게 연결유로를 형성하되, 상, 하부가 구획되어 각기 다른 작동유체가 순환되고, 구획된 상, 하부를 유동하는 각 작동유체와는 다른 작동유체가 내부를 순환하면서 각각의 작동유체와 상호 열교환되며, 상기 각 연결유로와 각각 연결되도록 일면과 타면에 각각 적어도 하나 이상의 유입홀과 배출홀이 형성되는 방열부; 상기 방열부의 일면에 형성된 적어도 하나 이상의 상기 각 유입홀과 상기 각 배출홀 중, 하나의 유입홀과 배출홀을 상호 연결하며, 유입된 작동유체를 상기 방열부의 통과 없이 바이패스 시키도록 상기 방열부의 일면으로부터 돌출되어 상기 각 연결유로와는 별도의 바이패스 유로가 형성되는 바이패스부; 및 유입된 작동유체의 온도변화에 따라, 팽창 또는 수축 변형되면서 발생되는 직선변위를 이용해 상기 연결유로 또는 상기 바이패스 유로를 각각 선택적으로 개폐하여 작동유체의 유동을 조절하도록 상기 바이패스부가 형성되는 상기 유입홀에 대응하여 상기 방열부의 내부에 장착되는 밸브유닛을 포함하되, 상기 각 연결유로는 하나의 작동유체가 유입되어 이동하는 제1 연결유로; 상기 각 제1 연결유로의 사이사이에 교차되게 형성되되, 상기 방열부의 내부에서 격벽에 의해 구획된 상부에 다른 하나의 작동유체가 유입되어 이동되는 제2 연결유로; 및 상기 방열부의 내부에서 상기 격벽에 의해 구획된 하부에 또 다른 하나의 작동유체가 유입되어 이동되는 제3 연결유로;를 포함한다.

상기 각 유입홀은 상기 방열부의 일면 양측에 각각 형성되는 제1, 제2 유입홀과, 상기 제1 유입홀과 대향된 위치에서 상기 방열부의 타면에 형성되는 제3 유입홀을 포함하고, 상기 배출홀은 상기 제1, 제2, 제3 유입홀에 대응하여 상기 방열부의 일면 양측에서 상기 제1, 제2 유입홀과 각각 이격되게 형성되고, 상기 제3 유입홀에 대응하여 상기 방열부의 타면에서 상기 제3 유입홀과 이격되게 형성되며, 상기 방열부의 내부에서 각각의 연결유로를 통하여 상기 제1, 제2, 제3 유입홀과 상호 연결되는 제1, 제2, 제3 배출홀을 포함할 수 있다.

상기 밸브유닛은 상기 제1 유입홀에 대응하여 상기 방열부에 삽입되며, 하단부 내면 중앙에 장착홈이 일체로 형성되어 상기 방열부의 타면에 고정 장착되는 고정부와, 상기 고정부의 상부에 일체로 형성되고, 상기 방열부의 연결유로에 대응하여 적어도 하나 이상의 제1 개구홀이 길이방향을 따라 형성되고, 상기 바이패스부에 대응하여 적어도 하나 이상의 바이패스홀이 형성되는 삽입부를 포함하여 구성되는 아웃터 케이스; 상기 아웃터 케이스의 내부에 삽입되어 상기 고정부의 장착홈에 하단이 고정 장착되는 고정로드; 상기 고정로드의 상부에 삽입되며, 작동유체의 온도변화에 따라 내부에서 팽창 또는 수축이 이루어지면서, 상기 고정로드 상에서 상승 또는 하강되는 변형부재; 상기 아웃터 케이스의 제1 개구홀에 대응하여 길이방향을 따라 적어도 하나 이상의 제2 개구홀이 형성되며, 상기 아웃터 케이스에 승하강 가능하게 삽입되는 인너 케이스; 상기 인너 케이스의 내부에서 하단에 고정 장착되며, 중앙이 상기 변형부재의 하부에 고정되는 플랜지 부재; 상기 아웃터 케이스의 상단에 고정 장착되는 스토퍼; 및 상기 변형부재와 상기 스토퍼 사이에 개재되어 상기 변형부재의 팽창에 따른 상승 시, 압축되면서 상기 변형부재에 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함할 수 있다.

상기 아웃터 케이스는 상기 고정부의 하부에서 상기 방열부에 장착되는 스냅 링을 통하여 고정될 수 있다.

상기 아웃터 케이스는 상단이 개구된 원통 형상으로 형성될 수 있다.

상기 바이패스홀과 상기 제1 개구홀은 상기 아웃터 케이스의 길이방향으로 이격된 위치에서 원주방향을 따라 설정각도로 이격되게 형성될 수 있다.

상기 각 제1 개구홀은 상기 바이패스홀로부터 이격된 하부에서 상기 아웃터 케이스의 길이방향을 따라 형성될 수 있다.

상기 인너 케이스는 양단이 개구된 원통 형상으로 형성될 수 있다.

상기 각 제2 개구홀은 상기 인너 케이스의 길이방향으로 중앙을 기준으로 상, 하부에 각각 그 둘레를 따라 설정각도로 이격되게 형성될 수 있다.

상기 각 제2 개구홀은 상기 인너 케이스의 길이방향으로 중앙을 기준으로 상부와 하부에 각각 상호 엇갈린 위치에 형성될 수 있다.

상기 인너 케이스는 상기 아웃터 케이스의 내부에서 상기 변형부재의 팽창 변형에 의한 상승 시, 상기 각 제2 개구홀이 상기 각 제1 개구홀에 위치되면서 상기 각 제1 개구홀을 개방하고, 상기 바이패스홀을 폐쇄시킬 수 있다.

상기 인너 케이스는 초기 장착 시, 상기 각 제2 개구홀이 상기 아웃터 케이스의 폐쇄된 구간에 위치되어 상기 각 제1 개구홀을 폐쇄시킨 상태로 장착될 수 있다.

상기 변형부재는 그 재질이 작동유체의 온도에 따라 내부에서 수축과 팽창이 이루어지는 왁스 소재로 형성될 수 있다.

상기 플랜지 부재는 외주면 둘레를 따라 설정각도로 이격된 위치에 유동홀이 형성될 수 있다.

상기 플랜지 부재는 외주면이 상기 인너 케이스의 하단 내주면에 고정되고, 중앙에 형성된 장착부가 상기 변형부재의 하부에 장착된 고정링을 통하여 고정될 수 있다.

상기 플랜지 부재는 상기 인너 케이스의 하단 내주면에 일체로 형성될 수 있다.

상기 스토퍼는 상기 제1 유입홀로 유입되는 작동유체가 상기 밸브유닛의 내부로 유입되도록 적어도 하나 이상의 관통홀이 형성될 수 있다.

상기 각 관통홀은 상기 스토퍼의 중앙과, 원주방향을 따라 설정각도로 이격된 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기. 적어도 하나 이상의 관통홀이 형성될 수 있다.

상기 스토퍼는 하부에 상기 탄성부재가 고정되도록 고정단이 돌출 형성될 수 있다.

상기 아웃터 케이스는 상단에 상기 스토퍼가 안착되는 안착단이 형성될 수 있다.

상기 아웃터 케이스는 상기 스토퍼의 상부를 고정시키는 스토퍼 링을 장착하기 위한 링홈이 상기 안착단의 상부에서 내주면 둘레를 따라 형성될 수 있다.

상기 방열부와 아웃터 케이스의 고정부 사이에는 상기 밸브유닛의 내부로 유입된 작동유체가 상기 방열부의 외부로 누출되는 것을 방지하는 시일링이 장착될 수 있다.

상기 제1 유입홀과 제1 배출홀은 상기 방열부의 일면에서 대각선 방향으로 각 모서리부에 형성될 수 있다.

상기 제2 유입홀과 제2 배출홀은 상기 방열부의 일면에서 대각선 방향으로 각 모서리부에 형성되며, 상기 제1 유입홀과 제1 배출홀에 서로 대향되게 형성될 수 있다.

상기 제3 유입홀과 상기 제3 배출홀은 상기 방열부의 타면에서 대각선 방향으로 형성되며, 상기 제1 유입홀과 제1 배출홀에 서로 대향되게 형성될 수 있다.

상기 작동유체는 라디에이터로부터 유입되는 냉각수와, 자동변속기로부터 유입되는 변속기오일과, 엔진으로부터 유입되는 엔진오일로 구성될 수 있다.

상기 방열부는 타면이 자동변속기의 일측에 장착되며, 상기 냉각수가 상기 제1 유입홀과 제1 배출홀을 통해 순환되고, 상기 엔진오일이 상기 제2 유입홀과 제2 배출홀을 통해 순환되며, 상기 변속기오일이 상기 제3 유입홀과 제3 배출홀을 통해 순환될 수 있다.

삭제

상기 방열부는 각 작동유체의 유동을 대향류(counterflow, 對向流) 시켜 상호 열교환시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기에 의하면, 변속기오일, 엔진오일, 냉각수가 각각 내부에서 유동되면서 상호 열교환을 통해 온도가 조절되며, 온도 조절 시, 냉각수의 온도변화에 따라 팽창 또는 수축 시, 직선 운동을 하는 밸브유닛을 통하여 변속기오일과 엔진오일의 웜업기능과 냉각기능을 동시에 수행함으로써, 차량의 상태에 따라 변속기오일과 엔진오일의 온도 조절을 효율적으로 수행하는 효과가 있다.

또한, 차량의 상태에 따라 각 작동유체의 온도조절이 가능함에 따라 차량의 연비를 개선하고 난방성능을 향상시키는 효과도 있다.

또한, 온도에 따라 팽창 및 수축을 하는 왁스소재의 변형부재가 적용된 밸브유닛을 통해 이용해 냉각수를 변속기오일과 엔진오일의 열교환이 가능하게 구성함으로써, 종래 각각 별도로 구성되던 열교환기를 하나로 통합할 수 있어 배관 레이아웃과 구성요소를 간소화하면서 응답성은 향상시키고, 원가를 절감하는 동시에 중량을 저감시키는 효과도 있다.

또한, 변속기오일의 냉시동 시에 마찰 저감을 위한 웜업기능과, 주행 시 슬립 방지 및 내구 유지를 위한 냉각기능의 동시 수행이 가능하여 연비 및 변속기 내구성을 향상시키는 효과도 있다.

또한, 변속기의 일측에 부착함으로써, 배관의 길이를 최소화할 수 있고, 종래에 비해 엔진룸 내부에서 장착공간 확보에 따른 어려움을 해소하는 효과도 있다.

그리고 작동유체의 온도에 따른 밸브 개폐작동의 응답성을 향상시킴으로써, 전체적인 상품성을 향상시키는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기가 적용되는 차량 냉각시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기의 배면도이다.
도 4는 도 2의 A-A 선에 따른 단면도이다.
도 5는 도 2의 B-B 선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 3의 C-C 선에 따른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기에 적용되는 밸브유닛의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 밸브유닛의 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 밸브유닛의 작동 상태도이다.
도 10 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기의 단계별 작동 상태도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 “...유닛”, “...수단”, “...부”, “...부재” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기가 적용되는 차량 냉각시스템의 블록 구성도이고, 도 2와 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기의 사시도 및 배면도이며, 도 4는 도 2의 A-A 선에 따른 단면도이고, 도 5는 도 2의 B-B 선에 따른 단면도이며, 도 6은 도 3의 B-B 선에 따른 단면도이고, 도 7과 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기에 적용되는 밸브유닛의 사시도 및 분해 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기(100)는 차량의 자동변속기와 엔진오일을 냉각 또는 웜업시키도록 냉각 시스템에 적용된다.

상기한 냉각 시스템은 기본적으로, 도 1에서 도시한 바와 같이, 워터펌프(11)를 통해 냉각팬(21)이 장착된 라디에이터(20)를 통과하면서 냉각된 냉각수가 엔진(10)을 냉각시키도록 냉각수 배관을 통해 연결되고, 이 냉각수 배관 상에는 미도시된 차량 난방시스템과 연결되는 히터 코어(30)를 포함하여 구성된다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기(100)는 변속기오일, 엔진오일, 냉각수가 각각 내부에서 유동되면서 상호 열교환을 통해 온도가 조절되며, 온도 조절 시, 냉각수의 온도에 따라 작동하는 밸브유닛(130)을 통하여 변속기오일과 엔진오일의 웜업기능과 냉각기능을 동시에 수행함으로써, 차량의 연비를 개선하고 난방성능을 향상시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

또한, 종래 각각 별도로 구성되던 열교환기를 하나로 통합하여 배관 레이아웃을 간소화하고, 구성요소를 줄여 원가를 절감할 수 있는 구조로 이루어진다.

즉, 본 실시예에서, 상기 각 작동유체는 상기 라디에이터(20)로부터 유입되는 냉각수와, 상기 자동변속기(40)로부터 유입되는 변속기오일과, 엔진(10)으로부터 유입되는 엔진오일로 구성되며, 상기 열교환기(100)를 통해 냉각수와 변속기오일, 및 엔진오일을 상호 열교환시켜 엔진오일과 변속기오일의 온도를 조절하게 된다.

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기(100)는 워터펌프(10)와 히터코어(30) 사이에서 냉각수 배관을 통해 연결되어 냉각수가 순환되고, 엔진오일과 변속기오일이 공급되도록 자동변속기(40)의 일측에 장착되어 엔진(10)과 자동변속기(40)에 각각 연결된다.

이러한 열교환기(100)는, 도 2 내지 도 3에서 도시한 바와 같이, 크게 방열부(110), 바이패스부(120), 및 밸브유닛(130)을 포함하여 구성되며, 이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 방열부(110)는 다수개의 플레이트(112)가 적층되어 내부에 상호 교차되게 각기 다른 연결유로(114)를 형성하되, 상, 하부가 구획되어 각기 다른 작동유체가 순환되고, 구획된 상, 하부를 유동하는 각 작동유체와는 다른 작동유체가 순환하면서 각각의 작동유체와 상호 열교환된다.

이러한 방열부(110)는 상기 각 연결유로(114)를 통해 변속기오일과 엔진오일이 냉각수와 함께 각각 통과하면서 상호 열교환이 이루어지며, 일면과 타면에 각각 적어도 하나 이상의 유입홀(116)과 배출홀(118)이 각각 형성되어 상기 각 연결유로(114)와 각각 연결된다.

여기서, 상기 방열부(110)는 엔진오일과 변속기오일이 냉각수와 각각 반대방향을 향하여 교차되면서 흐르도록 그 유동을 대향류(counterflow, 對向流) 시켜 상호 열교환시키게 된다.

이와 같이 구성되는 상기 방열부(110)는 복수개의 플레이트(112)가 적층되는 판형(또는,‘플레이트형’이라고도 함)으로 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 바이패스부(120)는 상기 각 연결유로(114)와 연결되도록 상기 방열부(110)에 형성되는 적어도 하나 이상의 유입홀(116)과 배출홀(118) 중 연결유로(114)를 통해 연결된 하나의 유입홀(116)과 배출홀(118)을 상호 연결하여 형성된다.

이러한 바이패스부(120)는 유입된 작동유체를 상기 방열부(110)의 통과 없이 바이패스 시키도록 상기 방열부(110)의 일면으로부터 돌출되어 상기 각 연결유로(114)와는 별도의 바이패스 유로(122)가 형성된다.

한편, 본 실시예에서, 상기 유입홀(116)은 방열부(110)의 일면 양측에 각각 형성되는 제1, 제2 유입홀(116a, 116b)과, 상기 제1 유입홀(116a)과 대향된 위치에서 상기 방열부(10)의 타면에 형성되는 제3 유입홀(116c)을 포함하여 구성된다.

그리고 상기 각 배출홀(118)은 상기 제1, 제2 유입홀(116a, 116b)에 대응하여 상기 방열부(110)의 일면 양측에서 상기 제1, 제2 유입홀(116a, 116b)과 각각 이격되게 형성되는 제1, 제2 배출홀(118a, 118c)과, 상기 제3 유입홀(116c)에 대응하여 상기 방열부(110)의 타면에서 상기 제3 유입홀(116c)과 이격되게 형성되는 제1, 제2, 제3 배출홀(118a, 118b, 118c)을 포함할 수 있다.

이러한 제1, 제2, 제3 유입홀(116a, 116b, 116c)은 상기 방열부(110)의 내부에서 각각의 연결유로(114)를 통하여 제1, 제2, 제3 배출홀(118a, 118b, 118c)과 상호 연결된다.

여기서, 상기 제1 유입홀(116a)과 제1 배출홀(118a)은 상기 방열부(110)의 일면에서 대각선 방향으로 각 모서리부에 형성된다.

또한, 상기 제2 유입홀(116b)과 상기 제2 배출홀(118b)은 상기 방열부(110)의 일면에서 대각선 방향으로 각 모서리부에 형성되며, 상기 제1 유입홀(116a)과 제1 배출홀(118a)에 서로 대향되게 형성된다.

또한, 상기 제3 유입홀(116a)과 상기 제3 배출홀(118c)은 상기 방열부(110)의 타면에서 대각선 방향으로 형성되며, 상기 제1 유입홀(116a)과 제1 배출홀(118a)에 서로 대향되게 형성된다.

이와 같이 구성되는 상기 방열부(110)는 타면이 자동변속기(40)의 일측에 장착되며, 상기 냉각수는 상기 제1 유입홀(116a)과 제1 배출홀(118a)을 통해 순환된다. 그리고 엔진오일은 엔진(10)과 연결된 제2 유입홀(116b)과 제2 배출홀(118c)을 통해 순환되며, 변속기오일은 상기 제3 유입홀(116c)과 제3 배출홀(118c)을 통해 순환된다.

한편, 상기 제1, 제2 유입홀(116a, 116b)과 제1, 제2 배출홀(118a, 1118b)에는 각각 연결포트가 장착되며, 이 연결포트에 장착되는 연결호스 또는 연결배관 등을 통해 상기 라디에이터(20)와 엔진(10)에 연결될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 각 연결유로(114)는, 도 4 내지 도 6에서 도시한 바와 같이, 제1, 제2, 제3 연결유로(114a, 114b, 114c)로 구성된다.

먼저, 상기 제1 연결유로(114a)는 제1 유입홀(116a)을 통해 유입된 냉각수가 유동된다.

상기 제2 연결유로(114b)는 상기 각 제1 연결유로(114a)의 사이사이에 교차되게 형성되되, 상기 방열부(110)의 내부에 형성되는 격벽(119)에 의해 구획된 상부에서 제2 유입홀(116b)을 통해 유입된 엔진오일이 유동된다.

그리고 상기 제3 연결유로(114c)는 상기 방열부(110)의 내부에 형성되는 상기 격벽(119)에 의해 구획된 하부에서 제3 유입홀(116c)을 통해 유입된 변속기오일이 유동된다.

한편, 본 실시예에서는 상기 제1 유입홀(116a)과 제1 배출홀(118a)을 통해 유입 및 배출되는 냉각수가 제1 연결유로(114a)로 유동되면서 상기 밸브유닛(130)을 선택적으로 작동시키고, 엔진오일이 상기 제2 유입홀(116b)과 제2 배출홀(118b)을 통해 유입 및 배출되면서 제2 연결유로(114b)로 유동되며, 변속기오일이 제3 유입홀(116c)과 제3 배출홀(118c)을 통해 유입 및 배출되면서 제3 연결유로(114c)로 유동되는 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 냉각수와 엔진오일 및 변속기오일은 서로 변경하여 적용할 수 있다.

그리고 상기 밸브유닛(130)은 상기 바이패스부(120)를 형성하는 제1 유입홀(116a)에 대응하여 상기 방열부(110)의 내부에 장착된다.

이러한 밸브유닛(130)은 제1 유입홀(116a)을 통해 유입된 작동유체의 온도변화에 따라, 팽창 또는 수축 변형되면서 발생되는 직선변위를 이용해 상기 방열부(110)의 제1 연결유로(114a) 또는 상기 바이패스 유로(122)를 각각 선택적으로 개폐하여 냉각수의 유동을 조절하며, 유입된 냉각수를 상기 방열부(110)로 통과시키거나 바이패스 유로(122)로 바이패스(Bypass)시키게 된다.

여기서, 상기 밸브유닛(130)은 도 7과 도 8에서 도시한 바와 같이, 아웃터 케이스(132), 고정로드(146), 변형부재(148), 인너 케이스(152), 플랜지 부재(156), 스토퍼(166), 및 탄성부재(174)를 포함하여 구성되며, 이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 아웃터 케이스(132)는 상기 제1 유입홀(116a)에 대응하여 상기 방열부(110)에 삽입된다.

이러한 아웃터 케이스(132)는 하단부 내면 중앙에 장착홈(133)이 일체로 형성되어 상기 방열부(110)의 타면에 고정 장착되는 고정부(134)와, 상기 고정부(134)의 상부에 일체로 형성되는 삽입부(136)로 구성된다.

상기 삽입부(136)는 원통 형상으로 형성되며, 상기 방열부(110)의 제1 연결유로(114a)에 대응하여 외주면 상에 다수개의 제1 개구홀(138)이 길이방향을 따라 형성되고, 상기 바이패스부(120)의 바이패스 유로(122)에 대응하여 적어도 하나 이상의 바이패스홀(142)이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 각 제1 개구홀(138)과 각 바이패스홀(142)은 상기 아웃터 케이스(132)의 길이방향으로 이격된 위치에서 원주방향을 따라 설정각도로 이격되게 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 상기 삽입부(136)의 외주면 둘레를 따라 90°각도로 이격되어 4 개가 등간격으로 형성된다.

또한, 상기 각 제1 개구홀(138)은 상기 바이패스홀(142)로부터 이격된 하부에서 상기 아웃터 케이스(132)의 길이방향을 따라 형성될 수 있다.

이와 같이 구성되는 상기 아웃터 케이스(132)는 상기 고정부(134)의 하부에서 상기 방열부(110)의 타면에 장착되는 스냅 링(144)을 통하여 고정될 수 있다.

또한, 상기 아웃터 케이스(132)는 상기 삽입부(136)의 상단이 개구된 원통 형상으로 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 고정로드(146)는 상기 아웃터 케이스(132)의 내부에 삽입되어 상기 고정부(134)의 장착홈(133)에 하단이 고정 장착된다.

이러한 고정로드(146)는 상기 고정부(134)의 장착홈(133)에서 상부를 향하여 상기 고정부(134)와 수직하게 세워진 상태로 장착된다.

그리고 상기 변형부재(148)는 상기 고정로드(146)의 상부에 삽입되며, 작동유체의 온도변화에 따라 내부에서 팽창 또는 수축이 이루어지면서, 상기 고정로드(146) 상에서 상승 또는 하강됨에 따라 직선 변위가 발생을 통해 그 위치가 가변된다.

이러한 변형부재(148)는 그 재질이 작동유체의 온도에 따라 내부에서 수축과 팽창이 이루어지는 왁스 소재로 이루어질 수 있다.

여기서 왁스소재는 온도에 따라 부피가 팽창되거나 수축이 이루어지는 것으로, 온도가 높아지면 내부에서 그 부피가 팽창되었다가 온도가 낮아지면 탄성부재(174)의 탄성력에 의해 다시 수축되어 초기 부피로 복원되는 성질을 갖는 소재이다.

즉, 상기 변형부재(148)는 내부에 왁스소재가 포함된 어셈블리로 구성되며, 내부에 왁스소재가 온도에 따라 부피변형이 발생될 경우, 외형은 변형되지 않으면서, 고정로드(146) 상에서 상승 또는 하강할 수 있다.

이에 따라, 상기 변형부재(148)는 상기 제1 유입구(116a)를 통해 온도가 상승된 냉각수가 유입될 경우, 온도가 상승되어 그 부피가 팽창됨으로써, 상기 고정로드(146)에 장착된 초기위치에서 상기 고정로드(146)의 상부를 향하여 상승되어 위치가 변경된다.

이와는 반대로, 상기 변형부재(148)는 전술한 바와 같이, 내부에서 그 부피가 팽창된 상태에서 온도가 낮은 냉각수가 유입될 경우, 온도가 하강되어 그 부피가 수축됨으로써, 상기 고정로드(146) 상에서 하강되어 초기위치로 복귀된다.

또한, 상기 변형부재(148)는 상기 고정로드(146)에 장착된 초기상태에서 설정 온도 이하의 온도가 낮은 냉각수가 유입될 경우에는 팽창 또는 수축이 발생되지 않아 위치의 가변이 이루어지지 않게 된다.

본 실시예에서, 상기 인너 케이스(152)는 상기 아웃터 케이스(132)의 제1 개구홀(138)에 대응하여 길이방향을 따라 적어도 하나 이상의 제2 개구홀(154)이 형성되며, 상기 아웃터 케이스(132)에 승하강 가능하게 삽입된다.

여기서, 상기 인너 케이스(152)는 양단이 개구된 원통 형상으로 형성된다.

그리고 상기 각 제2 개구홀(154)은 상기 각 제1 개구홀(138)에 대응하여 상기 인너 케이스(152)의 길이방향으로 중앙을 기준으로 상, 하부에 각각 그 둘레를 따라 설정각도로 이격된 위치에서 상호 엇갈리게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 각 제2 개구홀(154)은 상기 인너 케이스(152)의 상, 하부에서 각각 외주면 둘레를 따라 90°각도로 이격되어 등간격으로 4 개가 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 플랜지 부재(156)는 상기 인너 케이스(152)의 내부에서 하단에 고정 장착되며, 중앙이 상기 변형부재(148)의 하부에 고정된다.

한편, 상기 플랜지 부재(156)는 상기 인너 케이스(152)에 일체형으로 제작될 수 있으며, 상기 아웃터 케이스(132)의 내부에서 슬라이드 이동 가능하게 삽입되고, 변형부재(148)의 하부에 고정될 수 있다.

이러한 플랜지 부재(156)는 외주면 둘레를 따라 설정각도로 이격된 위치에 유동홀(158)이 형성될 수 있다.

상기 각 유동홀(158)은 상기 플랜지 부재(156)의 외주면 둘레를 따라 90°각도로 이격되어 4개가 형성될 수 있으며, 상기 제1 유입홀(116a)로 유입된 작동유체를 상기 인너 케이스(152)의 내부에서 각 제2 개구홀(154)과 함께 상기 방열부(110)의 제1 연결유로(114a)로 유입시키는 기능을 하게 된다.

이러한 플랜지 부재(156)는 외주면이 상기 인너 케이스(152)의 하단 내주면에 고정되고, 중앙에 형성된 장착부(162)가 상기 변형부재(148)의 하부에 장착된 고정링(164)을 통하여 고정될 수 있다.

한편, 본 실시예에서, 상기 인너 케이스(152)는 상기 아웃터 케이스(132)의 내부에서 상기 변형부재(148)의 팽창 변형에 의한 상승 시, 상기 플랜지 부재(156)에 의해 변형부재(148)와 함께 상승된다.

이 경우, 상기 인너 케이스(152)는 상기 각 제2 개구홀(154)이 상기 각 제1 개구홀(138)에 위치되면서 상기 각 제1 개구홀(138)을 개방하고, 외주면이 폐쇄된 상단부가 상기 바이패스홀(142)에 위치되어 상기 바이패스홀(142)을 폐쇄시키게 된다.

이러한 인너 케이스(152)는 초기 장착 시, 상기 각 제2 개구홀(154)이 상기 아웃터 케이스(132)의 길이방향으로 각 제1 개구홀(138) 사이에서 폐쇄된 구간에 위치되어 상기 각 제1 개구홀(138)을 폐쇄시키고, 상기 바이패스홀(142)의 하부에 상단이 위치되어 바이패스홀(142)을 개방시킨 상태로 장착될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 스토퍼(166)는 상기 아웃터 케이스(132)의 상단에 고정 장착된다.

여기서, 상기 스토퍼(166)는 상기 제1 유입홀(116a)로 유입되는 작동유체가 상기 밸브유닛(130)의 내부로 유입되어 상기 변형부재(148)에 변형이 이루어질 수 있도록 상면에 적어도 하나 이상의 관통홀(168)이 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 각 관통홀(168)은 상기 스토퍼(166)의 중앙에 하나가 형성되고, 원주방향을 따라 설정각도로 이격된 위치에 90°각도로 4개가 각각 형성될 수 있다.

즉, 상기 스토퍼(166)는 상기 아웃터 케이스(132)의 상단에 장착되어 제1 유입홀(114a)을 통해 유입된 냉각수를 상기 아웃터 케이스(132)의 내부로 유입시키게 된다.

한편, 상기 아웃터 케이스(132)는 상단에 상기 스토퍼(166)가 안착되는 안착단(135)이 형성될 수 있다.

상기 안착단(135)은 상기 아웃터 케이스(132)의 내주면 둘레를 따라 상기 아웃터 케이스(132)의 중심을 향하여 돌출 형성된다.

이러한 아웃터 케이스(132)는 상기 스토퍼(166)의 상부를 고정시키는 스토퍼 링(172)을 장착하기 위한 링홈(137)이 상기 안착단(135)의 상부에서 내주면 둘레를 따라 형성될 수 있다.

이에 따라, 상기 스토퍼(166)는 상기 아웃터 케이스(132)의 상단에서 상기 안착단(135)에 안착된 상태로, 상기 링홈(137)에 장착되는 스토퍼 링(172)을 통하여 고정된다.

그리고 상기 탄성부재(174)는 상기 변형부재(148)와 상기 스토퍼(166) 사이에 개재되어 상기 변형부재(148)의 팽창 또는 수축에 따른 상승 또는 하강 시, 압축되면서 상기 변형부재(148)에 탄성력을 제공하게 된다.

여기서, 상기 탄성부재(174)는 일단이 상기 스토퍼(166)에 지지되고, 타단이 상기 변형부재(148)에 지지되는 코일 스프링으로 이루어질 수 있다.

이에 따라, 상기 탄성부재(174)는 상기 변형부재(148)가 팽창되어 상기 고정로드(146) 상에서 상승될 경우, 압축된 상태를 유지한다.

반대로, 상기 탄성부재(174)는 상기 변형부재(148)가 수축될 경우, 압축이 해제되면서 상기 변형부재(148)에 탄성력을 제공함으로써, 상기 변형부재(148)를 고정로드(146) 상에서 신속히 하강시켜 초기 위치로 복귀시키게 된다.

한편, 본 실시예에서, 상기 스토퍼(166)는 하부에 상기 탄성부재(174)가 고정되도록 고정단(167)이 돌출 형성될 수 있다.

상기 고정단(167)은 탄성부재(174)의 일단 내주면으로 일정부분 삽입되어 타단이 상기 변형부재(148)의 상단부에 삽입된 상기 탄성부재(174)를 안정적으로 지지하게 된다.

한편, 본 실시예에서는 상기 제1, 제2 개구홀(138, 154), 바이패스홀(142), 유동홀(158), 및 관통홀(168)이 각각 원주방향을 따라 90°각도로 이격되어 4개가 형성되는 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 상기 각 개구홀(138, 154), 바이패스홀(142), 유동홀(158), 및 관통홀(168)의 개수 및 위치는 변경하여 적용할 수 있다.

한편, 상기 방열부(110)와 아웃터 케이스(132)의 고정부(134) 사이에는 상기 밸브유닛(130)의 내부로 유입되는 작동유체인 냉각수가 상기 밸브유닛(130)의 각 개구홀(138, 154)과 바이패스홀(142)을 제외하고 외부로 누출되는 것을 방지하는 동시에, 상기 방열부(110)와 고정부(134)의 사이로 작동유체가 누출되는 것을 방지하기 위한 시일링(176)이 장착된다.

즉, 상기 시일링(176)은 상기 고정부(134)의 외주면과 방열부(110)의 사이를 시일하는 동시에, 상기 방열부(110)에 고정된 아웃터 케이스(132)의 고정부(134) 외주면을 따라 냉각수가 외부로 누출되는 것을 방지하도록 상기 방열부(110)의 내주면과 고정부(134) 사이를 시일하게 되는 것이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 밸브유닛의 작동 상태도이다.

이와 같이 구성되는 상기 밸브유닛(130)은, 도 9에서 도시한 바와 같이, 상기 제1 유입홀(116a)을 통해 설정온도를 갖는 냉각수가 유입되면, 상기 스토퍼(166)의 각 관통홀(1168)을 통해 아웃터 케이스(132), 및 인너 케이스(152)의 내부로 유입된다.

이에 따라, 상기 변형부재(148)는 내부에서 팽창되면서 상기 고정로드(146) 상에서 상부로 이동하게 된다.

그러면, 상기 플랜지 부재(156)는 상기 변형부재(148)의 하단에 고정됨에 따라 상기 변형부재(148)와 함께 상승된다. 이와 동시에, 상기 인너 케이스(152)는 상기 플랜지 부재(156)와 함께 아웃터 케이스(132)의 내부에서 상부로 슬라이드 이동된다.

이 경우, 상기 탄성부재(174)는 압축되며, 동시에, 상기 바이패스홀(142)은 상부로 이동된 상기 인너 케이스(152)에 의해 폐쇄된 상태가 된다.

이 때, 상기 각 제2 개구홀(154)은 상기 각 제1 개구홀(138)과 동일하게 위치되며, 동시에, 아웃터 케이스(132)의 하부에 위치된 각 제1 개구홀(138)은 상승된 인너 케이스(152)에 의해 개방된 상태를 유지하여 상기 제1 연결유로(114a)로 냉각수를 유입시키게 된다.

이와는 반대로, 설정온도 이하의 냉각수가 상기 제1 유입홀(116a)로 유입되면, 상기 변형부재(148)는, 다시 도 7과 같이, 수축되어 상기 고정로드(146)의 상부에서 하부로 하강된다.

이 때, 상기 탄성부재(174)는 압축된 상태에서 그 탄성력을 상기 변형부재(148)에 제공함으로써, 신속하게 상승되었던 상기 변형부재(148)를 하강시키게 된다.

그러면, 상기 인너 케이스(152)는 상기 변형부재(148)와 함께 하강되는 플랜지 부재(156)에 의해 하강됨으로써, 상기 바이패스홀(142)을 다시 개방시키는 동시에, 개방된 상태였던 각 제1 개구홀(138)을 폐쇄시키게 된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기(100)의 작동 및 작용을 상세히 설명한다.

도 10 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기의 단계별 작동 상태도이다.

먼저, 상기 제1 유입홀(116a)을 통해 냉각수가 유입될 경우, 냉각수의 수온이 설정수온보다 낮으면, 도 10에서 도시한 바와 같이, 상기 변형부재(148)는 상기 밸브유닛(130)에서 상기 스토퍼(166)의 관통홀(168)로 유입된 냉각수의 수온이 변형 발생 온도보다 낮기 때문에 변형되지 않고 초기상태를 유지하게 된다.

이에 따라, 상기 인너 케이스(152)는 상기 변형부재(148)가 고정로드(146)에서 상승되지 않음에 따라, 초기 위치(도 7 참조)를 유지하게 되며, 상기 아웃터 케이스(132)의 바이패스홀(142)은 개방된 상태를 유지하게 된다.

이 경우, 전술한 바와 같이, 상기 인너 케이스(152)의 폐쇄된 부분이 각 제1 개구홀(138)을 폐쇄한 상태를 유지하고, 상기 각 제2 개구홀(154)도 상기 아웃터 케이스(132)의 폐쇄된 부분에 위치됨으로서, 아웃터 케이스(132)가 인너 케이스(152)의 내부와 폐쇄된 상태를 유지하게 된다.

따라서, 상기 밸브유닛(130)의 내부로 유입된 냉각수는 상기 제1 연결유로(114a)로 유입되는 것이 방지된다.

그러면, 유입된 냉각수는 개방된 상기 바이패스홀(142)을 통해 상기 밸브유닛(130)으로부터 배출되어 상기 방열부(110)의 제1 연결유로(114a)로 유입되지 않고, 상기 바이패스부(120)가 형성하는 바이패스 유로(122)를 통해 유동되어 제1 배출홀(118a)로 바로 바이패스 되어 배출된다.

이에 따라, 냉각수는 방열부(110)의 제1 연결유로(114a)로 유입되는 것이 방지되며, 상기 제2 유입홀(116b)과 제3 유입홀(116c)을 통해 유입되어 방열부(110)의 제2 연결유로(114b)와 제3 연결유로(114c)를 각각 통과하는 엔진오일, 및 변속기오일과의 열교환이 방지된다.

즉, 상기 바이패스 유로(122)는 차량의 주행 상태나 아이들 모드, 또는 초기 시동과 같이 차량의 상태나 모드에 따라 엔진오일과 변속기오일의 웜업이 필요할 경우, 저온상태의 냉각수가 제1 연결유로(114a)로 유입되는 것을 방지하도록 바이패스 시킴으로써, 엔진오일과 변속기오일이 냉각수와 열교환을 통해 온도가 저하되는 것을 방지하게 된다.

반대로, 냉각수의 수온이 설정수온보다 높을 경우에는, 도 11에서 도시한 바와 같이, 상기 밸브유닛(130)의 변형부재(148)는 상기 스토퍼(166)의 관통홀(168)로 유입된 냉각수에 의해 내부에서 팽창되어 상기 고정로드(146) 상에서 상승하게 된다.

이 때, 상기 플랜지 부재(156)는 변형부재(148)와 함께 상승되면서 상기 인너 케이스(152)를 아웃터 케이스(132)의 내부에서 상부로 이동시키게 된다.

이에 따라, 상기 인너 케이스(152)는 폐쇄된 상단부를 통하여 상기 바이패스홀(142)을 폐쇄시킨 상태(도 9 참조)를 유지시키게 되며, 이 때, 상기 각 제2 개구홀(154)은 상기 제1 개구홀(138)과 동일하게 위치됨에 따라, 상기 인너 케이스(152)의 내부가 개방된다.

이에 따라, 상기 제1, 제2 개구홀(138, 154)은 상기 인너 케이스(152)의 내부와 아웃터 케이스(132)의 외부를 상호 연결하여 상기 밸브유닛(130)이 개방된 상태가 된다.

그러면, 상기 밸브유닛(130)으로 유입된 냉각수는 인너 케이스(152)를 통하여 폐쇄된 바이패스홀(142)에 의해 바이패스 유로(122)로 유입이 방지된 상태로, 개방된 상기 제1, 제2 개구홀(138, 154)을 통하여 배출되어 상기 제1 연결유로(114a)로 유입되어 방열부(110)를 통과하면서 상기 제1 배출홀(118a)을 통해 배출된다.

한편, 상기 제1 유입홀(116a)로 유입된 냉각수 중 일부분은 상기 밸브유닛(130)을 통과하지 않은 상태로 상기 바이패스 유로(122)를 통해 유동되어 제1 연결유로(114a)를 통과한 냉각수와 함께 상기 제1 배출홀(118a)을 통해 배출될 수 있다.

이에 따라, 냉각수는 방열부(110)의 제1 연결유로(114a)를 통과하게 되며, 상기 제2 유입홀(116b)과 제3 유입홀(116c)을 통해 유입되어 제2, 제3 연결유로(114b)를 각각 통과하는 엔진오일과 변속기오일은 상기 제1 연결유로(114a)를 통과하는 냉각수와 상기 방열부(110) 내부에서 상호 열교환되어 그 온도가 조절된다.

여기서, 냉각수와 엔진오일 및 변속기오일은 제1 유입홀(116a)이 제2, 제3 유입홀(116b, 116c)과 상기 방열부(110)의 일면과 타면에서 각각 대각선 방향으로 형성됨에 따라 유동을 대향류(counterflow, 對向流) 시켜 상호 열교환됨으로써, 보다 효율적인 열교환이 이루어진다.

한편, 상기 엔진오일은, 도 12에서 도시한 바와 같이, 상기 방열부(110)의 일면에 형성된 제2 유입홀(116b)을 통해 엔진(10)으로부터 유입되며, 격벽(119)에 의해 구획된 방열부(110)의 상부에 위치되는 제2 연결유로(114b)를 통과한 후, 제2 배출홀(118b)을 통해 배출되면서, 냉각수의 온도에 따라 선택적으로 작동되는 밸브유닛(130)을 통해 냉각수와 선택적으로 열교환된다.

또한, 상기 변속기오일은, 도 13에서 도시한 바와 같이, 상기 방열부(110)의 타면에 형성된 제3 유입홀(116c)을 통해 자동변속기(40)로부터 유입되어 제3 연결유로(114c)를 통과한 후, 제3 배출홀(118c)을 통해 배출되면서 냉각수의 온도에 따라 선택적으로 작동되는 상기 밸브유닛(130)을 통해 냉각수와 선택적으로 열교환된다.

이에 따라, 엔진(10)의 가동에 의해 발열된 엔진오일과, 토크 컨버터의 작동으로 인해 발생되는 유체 마찰로 발열되어 냉각이 필요한 변속기오일은 상기 방열부(110)에서 각각 냉각수와의 상호 열교환을 통해 냉각된 상태로 엔진(10)과 자동변속기(40)로 각각 공급된다.

즉, 상기 열교환기(100)는 각 피스톤이 작동하는 엔진(10)과, 고속으로 회전되는 자동변속기(40)로 냉각된 엔진오일과 변속기오일을 공급함으로써, 엔진(10)의 피스톤 작동을 원활하게 하는 동시에, 자동변속기(40)의 슬립 발생을 방지하게 된다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기(100)는 유입되는 냉각수의 수온에 따라 상기 밸브유닛(130)의 변형부재(148)가 수축 또는 팽창되면서 상기 고정로드(146)를 상에서 상승 또는 하강됨에 따라, 인너 케이스(152)를 위치 이동시키는 동시에 각 개구홀(138, 154)을 폐쇄하거나 개방시킴으로써, 내부로 유입된 냉각수를 바이패스홀(142), 또는 제1, 제2 개구홀(138, 154)을 통해 제1 연결유로(114a)로 배출시켜 열교환기(100)를 통과하는 냉각수의 유동을 조절하게 된다.

따라서, 상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기(100)를 적용하면, 변속기오일, 엔진오일, 냉각수가 각각 내부에서 유동되면서 상호 열교환을 통해 온도가 조절되며, 온도 조절 시, 냉각수의 온도변화에 따라 팽창 또는 수축 시, 직선 운동을 하는 밸브유닛(130)을 통하여 변속기오일과 엔진오일의 웜업기능과 냉각기능을 동시에 수행함으로써, 차량의 상태에 따라 변속기오일과 엔진오일의 온도 조절을 효율적으로 수행할 수 있다.

또한, 차량의 상태에 따라 각 작동유체의 온도조절이 가능함에 따라 차량의 연비를 개선하고 난방성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 온도에 따라 팽창 및 수축을 하는 왁스소재의 변형부재(148)가 적용된 밸브유닛(130)을 통해 이용해 냉각수를 변속기오일과 엔진오일의 열교환이 가능하게 구성함으로써, 종래 각각 별도로 구성되던 열교환기를 하나로 통합할 수 있어 배관 레이아웃과 구성요소를 간소화하면서 응답성은 향상시키고, 원가를 절감하는 동시에 중량을 저감시킬 수 있다.

또한, 변속기오일의 냉시동 시에 마찰 저감을 위한 웜업기능과, 주행 시 슬립 방지 및 내구 유지를 위한 냉각기능의 동시 수행이 가능하여 연비 및 변속기 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 자동변속기(40)의 일측에 열교환기(100)를 부착함으로써, 배관의 길이를 최소화할 수 있고, 종래에 비해 엔진룸 내부에서 장착공간 확보에 따른 어려움을 해소할 수 있다.

그리고 밸브유닛(130)을 통하여 작동유체의 온도에 따른 밸브 개폐작동의 응답성을 향상시킴으로써, 전체적인 상품성을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100 : 열교환기 110 : 방열부
112 : 플레이트 114 : 연결유로
114a, 114b, 114c : 제1, 제2, 제3 연결유로
116 : 유입홀
116a, 116b, 116c : 제1, 제2, 제3 유입홀
118 : 배출홀
118a, 118b, 118c : 제1, 제2, 제3 배출홀
119 : 격벽 120 : 바이패스부
122 : 바이패스 유로 130 : 밸브유닛
132 : 아웃터 케이스 134 : 고정부
135 : 안착단 136 : 삽입부
137 : 링홈 138 : 제1 개구홀
142 : 바이패스홀 144 : 스냅 링
146 : 고정로드 148 : 변형부재
152 : 인너 케이스 154 : 제2 개구홀
156 : 플랜지 부재 158 : 유동홀
162 : 장착부 164 : 고정링
166 : 스토퍼 167 : 고정단
168 : 관통홀 172 : 스토퍼 링
176 : 시일링

Claims

다수개의 플레이트가 적층되어 내부에 상호 교차되게 연결유로를 형성하되, 상, 하부가 구획되어 각기 다른 작동유체가 순환되고, 구획된 상, 하부를 유동하는 각 작동유체와는 다른 작동유체가 내부를 순환하면서 각각의 작동유체와 상호 열교환되며, 상기 각 연결유로와 각각 연결되도록 일면과 타면에 각각 적어도 하나 이상의 유입홀과 배출홀이 형성되는 방열부;
상기 방열부의 일면에 형성된 적어도 하나 이상의 상기 각 유입홀과 상기 각 배출홀 중, 하나의 유입홀과 배출홀을 상호 연결하며, 유입된 작동유체를 상기 방열부의 통과 없이 바이패스 시키도록 상기 방열부의 일면으로부터 일체로 돌출되어 상기 각 연결유로와는 별도의 바이패스 유로가 형성되는 바이패스부; 및
유입된 작동유체의 온도변화에 따라, 팽창 또는 수축 변형되면서 발생되는 직선변위를 이용해 상기 연결유로 또는 상기 바이패스 유로를 각각 선택적으로 개폐하여 작동유체의 유동을 조절하도록 상기 바이패스부가 형성되는 상기 유입홀에 대응하여 상기 방열부의 내부에 장착되는 밸브유닛;을 포함하되,
상기 각 연결유로는 하나의 작동유체가 유입되어 이동하는 제1 연결유로; 상기 각 제1 연결유로의 사이사이에 교차되게 형성되되, 상기 방열부의 내부에서 격벽에 의해 구획된 상부에 다른 하나의 작동유체가 유입되어 이동되는 제2 연결유로; 및 상기 방열부의 내부에서 상기 격벽에 의해 구획된 하부에 또 다른 하나의 작동유체가 유입되어 이동되는 제3 연결유로; 를 포함하며,
상기 각 유입홀은 상기 방열부의 일면 양측에 각각 형성되는 제1, 제2 유입홀과, 상기 제1 유입홀과 대향된 위치에서 상기 방열부의 타면에 형성되는 제3 유입홀을 포함하고,
상기 배출홀은 상기 제1, 제2, 제3 유입홀에 대응하여 상기 방열부의 일면 양측에서 상기 제1, 제2 유입홀과 각각 이격되게 형성되고, 상기 제3 유입홀에 대응하여 상기 방열부의 타면에서 상기 제3 유입홀과 이격되게 형성되며, 상기 방열부의 내부에서 각각의 상기 연결유로를 통하여 상기 제1, 제2, 제3 유입홀과 상호 연결되는 제1, 제2, 제3 배출홀을 포함하며,
상기 밸브유닛은
상기 제1 유입홀에 대응하여 상기 방열부에 삽입되며, 하단부 내면 중앙에 장착홈이 일체로 형성되어 상기 방열부의 타면에 고정 장착되는 고정부와, 상기 고정부의 상부에 일체로 형성되고, 상기 방열부의 연결유로에 대응하여 적어도 하나 이상의 제1 개구홀이 길이방향을 따라 형성되고, 상기 바이패스부에 대응하여 적어도 하나 이상의 바이패스홀이 형성되는 삽입부를 포함하여 구성되는 아웃터 케이스;
상기 아웃터 케이스의 내부에 삽입되어 상기 고정부의 장착홈에 하단이 고정 장착되는 고정로드;
상기 고정로드의 상부에 삽입되며, 작동유체의 온도변화에 따라 내부에서 팽창 또는 수축이 이루어지면서, 상기 고정로드 상에서 상승 또는 하강되는 변형부재;
상기 아웃터 케이스의 제1 개구홀에 대응하여 길이방향을 따라 적어도 하나 이상의 제2 개구홀이 형성되며, 상기 아웃터 케이스에 승하강 가능하게 삽입되는 인너 케이스;
상기 인너 케이스의 내부에서 하단에 고정 장착되며, 중앙이 상기 변형부재의 하부에 고정되는 플랜지 부재;
상기 아웃터 케이스의 상단에 고정 장착되는 스토퍼; 및
상기 변형부재와 상기 스토퍼 사이에 개재되어 상기 변형부재의 팽창에 따른 상승 시, 압축되면서 상기 변형부재에 탄성력을 제공하는 탄성부재; 를 포함하고,
상기 각 제2 개구홀은 상기 인너 케이스의 길이방향으로 중앙을 기준으로 상, 하부에 각각 그 둘레를 따라 설정각도로 이격되게 형성되며, 상기 인너 케이스의 길이방향으로 중앙을 기준으로 상부와 하부에 각각 상호 엇갈린 위치에 형성되고,
상기 인너 케이스는 상기 아웃터 케이스의 내부에서 상기 변형부재의 팽창 변형에 의한 상승 시, 상기 각 제2 개구홀이 상기 각 제1 개구홀에 위치되면서 상기 각 제1 개구홀을 개방하고, 상기 바이패스홀을 폐쇄시키는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 아웃터 케이스는
상기 고정부의 하부에서 상기 방열부에 장착되는 스냅 링을 통하여 고정되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 아웃터 케이스는
상단이 개구된 원통 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 바이패스홀과 상기 제1 개구홀은
상기 아웃터 케이스의 길이방향으로 이격된 위치에서 원주방향을 따라 설정각도로 이격되게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 각 제1 개구홀은
상기 바이패스홀로부터 이격된 하부에서 상기 아웃터 케이스의 길이방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 인너 케이스는
양단이 개구된 원통 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 인너 케이스는
초기 장착 시, 상기 각 제2 개구홀이 상기 아웃터 케이스의 폐쇄된 구간에 위치되어 상기 각 제1 개구홀을 폐쇄시킨 상태로 장착되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 변형부재는
그 재질이 작동유체의 온도에 따라 내부에서 수축과 팽창이 이루어지는 왁스 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 플랜지 부재는
외주면 둘레를 따라 설정각도로 이격된 위치에 유동홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 플랜지 부재는
외주면이 상기 인너 케이스의 하단 내주면에 고정되고, 중앙에 형성된 장착부가 상기 변형부재의 하부에 장착된 고정링을 통하여 고정되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 플랜지 부재는
상기 인너 케이스의 하단 내주면에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 스토퍼는
상기 제1 유입홀로 유입되는 작동유체가 상기 밸브유닛의 내부로 유입되도록 적어도 하나 이상의 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제17항에 있어서,
상기 각 관통홀은
상기 스토퍼의 중앙과, 원주방향을 따라 설정각도로 이격된 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 스토퍼는
하부에 상기 탄성부재가 고정되도록 고정단이 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 아웃터 케이스는
상단에 상기 스토퍼가 안착되는 안착단이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제20항에 있어서,
상기 아웃터 케이스는
상기 스토퍼의 상부를 고정시키는 스토퍼 링을 장착하기 위한 링홈이 상기 안착단의 상부에서 내주면 둘레를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 방열부와 아웃터 케이스의 고정부 사이에는
상기 밸브유닛의 내부로 유입된 작동유체가 상기 방열부의 외부로 누출되는 것을 방지하는 시일링이 장착되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 제1 유입홀과 제1 배출홀은
상기 방열부의 일면에서 대각선 방향으로 각 모서리부에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 제2 유입홀과 제2 배출홀은
상기 방열부의 일면에서 대각선 방향으로 각 모서리부에 형성되며, 상기 제1 유입홀과 제1 배출홀에 서로 대향되게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 제3 유입홀과 상기 제3 배출홀은
상기 방열부의 타면에서 대각선 방향으로 형성되며, 상기 제1 유입홀과 제1 배출홀에 서로 대향되게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 작동유체는
라디에이터로부터 유입되는 냉각수와, 자동변속기로부터 유입되는 변속기오일과, 엔진으로부터 유입되는 엔진오일로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제26항에 있어서,
상기 방열부는
타면이 자동변속기의 일측에 장착되며, 상기 냉각수가 상기 제1 유입홀과 제1 배출홀을 통해 순환되고, 상기 엔진오일이 상기 제2 유입홀과 제2 배출홀을 통해 순환되며, 상기 변속기오일이 상기 제3 유입홀과 제3 배출홀을 통해 순환되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
삭제
제1항에 있어서,
상기 방열부는
각 작동유체의 유동을 대향류(counterflow, 對向流) 시켜 상호 열교환시키는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.