KR101844295B1 - 차량용 열교환기 - Google Patents

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갑을오토텍 주식회사
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    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/04—Fastening; Joining by brazing

Abstract

차량용 열교환기가 개시된다. 본 발명에 의한 차량용 열교환기는 다수개의 플레이트가 적층되어 내부에 상호 교차되게 복수의 연결유로를 형성하고, 일면에 상기 각 연결유로와 연통된 복수의 유입홀과 배출홀이 형성된 방열부와, 상기 각각의 유입홀 및 배출홀와 연통되는 유입구 및 배출구가 형성되고, 복수의 삽입구가 형성되어 상기 방열부의 일면에 결합되는 조립부재와, 헤드부가 상기 조립부재의 삽입구에 고정되고 나사부가 상기 삽입구를 통해 상기 조립부재의 외측으로 노출된 볼트부재와, 상기 방열부의 일면에 고정되고 상기 볼트부재의 나사부가 끼워지는 복수의 체결구가 형성된 분기부와, 상기 분기부의 체결구를 관통한 상기 볼트부재의 나사산에 체결되는 너트부재를 포함한다.

Description

차량용 열교환기{Heat exchanger for vehicle}
본 발명은 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 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.
그러나, 별도의 분기회로 및 밸브의 미설치 시에는 작동유체의 유량에 따른 열교환량의 제어가 불가능하여 작동유체의 효율적인 온도조절이 불가능해지는 더 큰 문제점을 내포하고 있다.
도 1은 종래 차량용 열교환기의 방열부에 분기부 및 밸브를 설치하는 과정을 보인 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 차량용 열교환기의 방열부에 분기부 및 밸브를 설치하기 위해 먼저, 방열부(11)에 복수의 통공(12)을 형성하고, 각각의 통공(12)에 중공의 이음관(13)을 조립 및 코킹(caulking)한 후, 납땜(brazing)하여 고정한다. 그리고, 분기부(14) 및 밸브를 볼트(15) 등으로 조립하는 과정으로 되어 있다.
이러한, 종래의 방식은 이음관(13)을 통공(12)에 안착하기 위해 정밀치수관리(1/100공차)가 필요하고, 추가 공정으로 코킹(caulking) 공정이 필요하며 추가 작업에 따른 제조상 치수 불안정 요인을 내포하고 있다.
또한, 이음관(13) 각각의 높이를 동일하게 유지하기 어려움이 있고, 따라서, 분기부(14) 및 밸브의 조립 안정성이 확보되기 어려운 문제점이 있다.
아울러, 이음관(13)과 접촉하는 방열부(11)의 표면에 알루미늄 클래드(clad)소재를 적용할 수 없어 두 부품을 조립하기 전에 0.1t 정도의 클래드 시트(clad sheet)를 삽입하는 공정이 필요하며, 클래드 시트(clad sheet)를 누락할 경우 납땜(brazing) 불량으로 제품의 내구성에 치명적인 결함을 발생할 수 있으며, 클래드 시트(clad sheet)의 조립 상태를 100%로 검수할 수 없어 공정상 위험 요소를 내포하고 있다.
따라서, 보다 간편하면서 수치 안정성 및 조립 안정성이 확보된 방열부와 분기부 및 밸브를 설치 구조의 제공이 필요하다.
한국등록특허 10-1283591호
본 발명의 일 실시예는 종래 방열부의 통공 및 이음관의 치수 및 평탄도 관리는 물론 클래드 시트의 삽입과 코킹 공정에 필요한 치수 관리가 생략되고, 조립부재의 평탄도 관리 만으로 치수 안정화가 이루어질 수 있는 차량용 열교환기를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 다수개의 플레이트가 적층되어 내부에 상호 교차되게 복수의 연결유로를 형성하고, 일면에 상기 연결유로와 연통된 복수의 유입홀과 배출홀이 형성된 방열부; 상기 유입홀 및 배출홀과 연통된 유입구 및 배출구와, 상기 유입구 및 배출구의 주변에 복수 개의 삽입구가 형성되어 상기 방열부의 일면에 결합되되, 상기 삽입구가 형성된 영역이 상기 방열부의 일면과 이격되도록 융기된 돌출부가 형성된 조립부재; 헤드부가 상기 삽입구에 고정되고 나사부가 상기 삽입구를 통해 상기 조립부재의 외측으로 노출된 볼트부재; 상기 방열부의 일면에 고정되고 상기 볼트부재의 나사부가 끼워지는 복수의 체결구가 형성된 분기부; 및 상기 체결구를 관통한 상기 볼트부재의 나사산에 체결되는 너트부재;를 포함하고, 상기 조립부재와 상기 방열부는 납땜(brazing)으로 고정될 수 있다.
이때, 상기 볼트부재의 헤드부는 상기 돌출부와 방열부의 사이 공간에 끼워져 고정될 수 있다.
이때, 상기 삽입구는 상기 볼트부재의 헤드부가 끼워지도록 상기 헤드부와 동일하거나 헤드부 보다 큰 크기를 갖는 제1삽입구와, 상기 볼트부재의 나사부가 끼워지도록 상기 제1삽입구와 연통되고 상기 헤드부 보다 작은 크기를 갖는 제2 삽입구를 포함할 수 있다.
이때, 상기 볼트부재는 상기 헤드부와 나사부의 경계부분에 상기 헤드부보다 작은 크기를 갖는 삽입부를 형성하고, 상기 삽입부가 상기 제2삽입구에 끼워질 수 있다.
이때, 상기 제2삽입구의 폭은 상기 삽입부의 폭과 동일하게 형성되어, 상기 삽입부가 제2삽입구에 압입방식으로 끼워질 수 있다.
이때, 상기 제2삽입구 및/또는 상기 삽입부는 정사각형으로 형성될 수 있다.
이때, 상기 방열부와 돌출부 사이 간격은 상기 헤드부의 두께와 동일하게 형성되어 상기 헤드부가 상기 방열부와 돌출부 사이에 압입방식으로 끼워질 수 있다.
삭제
이때, 상기 유입홀은 상기 방열부의 길이방향으로 일면 양측에 각각 형성되는 제1, 제2 유입홀을 포함하고, 상기 배출홀은 상기 제1, 제2 유입홀에 대응하여 상기 방열부의 길이방향으로 양측에 각각 형성되는 제1, 제2 배출홀을 포함하되, 상기 제1유입홀과 제1배출홀은 상기 제2유입홀 및 제2배출홀과 서로 다른 연결유로와 연통할 수 있다.
이때, 상기 분기부는, 상기 방열부의 외부에서 상기 유입홀과 배출홀을 연결하며, 상기 유입홀에 인접한 부분에 유입포트를 형성하고, 상기 배출홀에 인접한 부분에 배출포트를 형성하며 양측 단부가 차폐된 연결파이프와, 상기 유입홀과 인접한 상기 연결파이프의 일단부에 장착되어 작동유체의 온도에 따라 신축하면서 상기 유입포트를 통해 유입된 작동유체를 상기 배출포트로 직접 바이패스시키거나 상기 유입홀로 유입시키는 밸브유닛을 포함할 수 있다.
이때, 상기 삽입구는 상기 유입구 및 배출구를 중심으로 0°보다 크고 180°보다 작은 각도를 형성하도록 양측에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환기는 종래 방열부의 통공 및 이음관의 치수 및 평탄도 관리는 물론 클래드 시트의 삽입과 코킹 공정에 필요한 치수 관리가 생략되고, 조립부재의 평탄도 관리 만으로 치수 안정화가 이루어질 수 있다.
또한, 통공에 이음관을 연결하는 공정 및 클래드 시트의 삽입 공정의 삭제로 조립 공정이 보다 간편하고 쉽게 이루어질 수 있음은 물론, 이음관 및 클래드시트가 생략됨에 따라 제조원가를 절감할 수 있다.
도 1은 종래 차량용 열교환기의 방열부에 분기부 및 밸브를 설치하는 과정을 보인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환기의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 다른 차량용 열교환기의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 다른 차량용 열교환기의 일부 구성요소인 볼트부재의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 다른 차량용 열교환기의 일부 구성요소인 조립부재의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 다른 차량용 열교환기의 일부 구성요소인 조립부재에 볼트부재가 삽입되는 과정을 보인 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환기의 일부 구성요소인 방열부와 조립부재의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 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.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환기를 보다 상세히 설명하도록 한다. 또한, 이하 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환기가 차량용 자동변속기의 냉각 시스템에 적용된 예를 들어 설명하나, 이는 일 실시예에 해당될 뿐이며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환기는 차량용 자동변속기 냉각 시스템에 적용될 수 있다.
자동변속 냉각 시스템은 기본적으로, 워터펌프를 통해 냉각팬이 장착된 라디에이터를 통과하면서 냉각된 냉각수가 엔진을 냉각시키는 냉각라인(cooling line)에 구비되고, 이 냉각라인 상에는 차량 난방시스템과 연결되는 히터 코어를 포함될 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환기는 각각의 작동유체가 그 내부로 유입되어 상호 열교환이 이루어지면서, 작동유체의 웜업기능과 냉각기능을 동시에 수행하게 된다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환기는 상기 워터펌프와 히터코어 사이에 구비될 수 있으며, 자동변속기와 오일라인(oil line)을 통해 상호 연결될 수 있다.
즉, 본 실시예에서 상기 각 작동유체는 상기 라디에이터로부터 유입되는 냉각수와, 상기 자동변속기로부터 유입되는 변속기오일로 구성될 수 있으며, 상기 열교환기를 통해 냉각수와 변속기오일을 상호 열교환시켜 변속기오일의 온도를 조절하게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환기의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 다른 차량용 열교환기의 분해 사시도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환기의 일부 구성요소인 방열부와 조립부재의 단면도이다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 다른 차량용 열교환기는 방열부(100)와, 조립부재(200)와, 볼트부재(300)와, 분기부(400)와, 너트부재(500)를 포함한다.
방열부(100)는 복수의 플레이트(101)가 상호 이격하여 적층된 형태를 취하며, 일면에 복수의 유입홀(111,112)과 배출홀(121,122)을 형성하고 내부에 복수의 유로를 번갈아가며 형성한다.
도 7을 참조하면, 방열부(100)는 상호 이격하여 적층된 복수의 플레이트(101)에 의해 내부에 각기 다른 연결유로(130)가 번갈아가며 형성된다. 일례로, 상기 연결유로(130)는 제1유로(131)와 제2유로(132)가 번갈아가며 형성되고, 제1유로(131)끼리는 서로 연통되고, 제2유로(132) 끼리도 서로 연통된다.
또한, 제1유로(131)와 제2유로(132)는 각각 별도의 유입홀(111,112) 및 배출홀(121,122)과 연결된다. 따라서, 유입홀(111,112)을 통해 각각 온도가 다른 작동유체가 방열부(100)로 공급되면, 제1유로(131)와 제2유로(132)를 순환시켜 열교환이 이루어지게 한 뒤, 배출홀(121,122)을 통해 방열부(100) 밖으로 배출하게 된다.
일례로, 방열부(100)로 유입되는 작동유체는 냉각수와 변속기오일이 해당될 수 있다. 이때, 냉각수는 제1유로(131)에 유입되고, 변속기오일은 제2유로(132)에 유입되며, 각각 제1유로(131) 및 제2유로(132)는 순환하면서 상호간의 열교환이 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 방열부(100)는 냉각수와 변속기오일의 유동을 대향류(counterflow)시켜 상호 열교환시킬 수 있다.
도 3을 참조하면, 조립부재(200)는 상기 방열부(100)에 형성된 복수의 유입홀(111,112) 및 배출홀(121,122)과 연통되는 복수의 유입구(210) 및 배출구(220)가 형성되고, 복수의 삽입구(230)가 형성되어 상기 방열부(100)의 일면에 결합된다.
일예로, 조립부재(200)는 상기 방열부(100) 일면의 형상과 동일하게 판형으로 형성되어 방열부(100)의 일면 전체를 커버하는 방식으로 방열부(100)에 결합될 수 있다.
다른 예로, 조립부재(200)는 상기 방열부(100) 일면 보다 작은 크기로 형성되고, 상기 방열부(100) 일면의 일부 영역에만 형성될 수 있다. 또한, 조립부재(200)는 복수로 구비되어 방열부(100)의 일면에 영역별로 형성되는 것도 가능하다.
본 실시예에서, 상기 조립부재(200)와 상기 방열부(100)는 공지의 다양한 방법으로 결합될 수 있다.
일예로, 조립부재(200)는 방열부(100)의 일면에 납땜(brazing) 방식으로 고정될 수 있다.
이때, 조립부재(200)가 판형으로 이루어져 방열부(100)의 일면 전체를 커버하도록 형성된 경우, 조립부재(200)의 경계부와 방열부(100)의 경계부를 납땜(brazing)하여 고정할 수 있다.
다른 예로, 조립부재(200)가 방열부(100) 일면의 일부 영역에만 형성된 경우, 조립부재(200)의 경계부를 방열부(100)의 일면에 납땜(brazing)하여 고정할 수 있다.
상기와 같은 조립부재(200)에는 방열부(100)의 유입홀(111,112) 및 배출홀(121,122)과 대응하는 위치에 유입구(210) 및 배출구(220)를 형성하여, 유입구(210)를 통해 작동유체가 유입홀(111,112)로 유입될 수 있고, 배출홀(121,122)로 배출된 작동유체가 배출구(220)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
이때, 방열부(100)의 유입홀(111,112)과 배출홀(121,122)이 복수 구비되면, 조립부재(200)에도 복수의 유입구(210)와 배출구(220)가 형성된다.
또한, 조립부재(200)에는 후술되는 볼트부재(300)의 헤드부(310)가 고정되는 복수의 삽입구(230)가 형성된다. 일례로, 상기 삽입구(230)는 유입구(210) 및 배출구(220)의 주변에 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 다른 차량용 열교환기의 일부 구성요소인 볼트부재의 사시도이다.
도 4를 참조하면, 볼트부재(300)는 헤드부(310)와 나사부(320)를 포함하고, 헤드부(310)가 상기 조립부재(200)의 삽입구(230)에 고정되고, 나사부(320)는 상기 삽입구(230)를 통해 상기 조립부재(200)의 외측으로 노출된다.
상기와 같이 볼트부재(300)의 헤드부(310)를 조립부재(200)의 삽입구(230)에 고정하는 방법은 다양한 실시예가 발생할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 다른 차량용 열교환기의 일부 구성요소인 조립부재의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 다른 차량용 열교환기의 일부 구성요소인 조립부재에 볼트부재가 삽입되는 과정을 보인 도면이다.
도 5 내지 도 6을 참조하면, 상기 조립부재(200)는 상기 삽입구(230)가 형성된 영역이 상기 방열부(100)의 일면과 이격하도록 융기된 돌출부(240)를 형성하고, 상기 볼트부재(300)의 헤드부(310)는 상기 돌출부(240)와 방열부(100)의 사이 공간(S)에 끼워져 고정될 수 있다.
즉, 상기 볼트부재(300)의 헤드부(310)를 돌출부(240)의 내측면과 방열부(100)의 일면 사이 공간(S)에 끼워 고정하는 것이다. 따라서, 볼트부재(300)를 돌출부(240)와 방열부(100)의 사이 공간(S)에 끼우는 작업만으로 볼트부재(300)를 손쉽게 조립부재(200) 및 방열부(100)에 고정시킬 수 있으며, 추후 간편하게 분리시킬 수도 있다.
이때, 상기 삽입구(230)는 상기 볼트부재(300)의 헤드부(310)가 끼워지도록 상기 헤드부(310)와 동일하거나 헤드부(310) 보다 큰 크기를 갖는 제1삽입구(231)와 상기 볼트부재(300)의 나사부(320)가 끼워지도록 상기 제1삽입구(231)와 연통되고 상기 헤드부(310) 보다 작은 크기를 갖는 제2 삽입구(232)를 포함할 수 있다.
한편, 도 5를 참조하면, 상기 삽입구(230)는 상기 유입구(210) 및 배출구(220)를 중심으로 0°보다 크고 180°보다 작은 각도를 형성하도록 양측에 배치될 수 있다.
즉, 상기 삽입구(230)는 유입구(210) 및 배출구(220)의 양측에 근접해서 한쌍으로 형성되며, 한쌍의 삽입구(230)와 유입구(210) 및 한쌍의 삽입구(230)와 배출구(220)가 이루는 각도(α)는 0°보다 크고 180°보다 작은 각도로 형성될 수 있다.
상기와 같이 삽입구(230)와 유입구(210) 및 삽입구(230)와 배출구(220)가 이루는 각도(α)가 0°보다 크고, 180° 보다 작아야 하는 이유는 차량 진동으로 인해 너트부재(500)가 풀릴 경우, 볼트부재(300)가 동시에 같은 방향으로 이동하면서 분기부(400)가 이탈되는 문제를 예방하기 위함이다.
일례로, 삽입구(230)와 유입구(210) 및 삽입구(230)와 배출구(220)가 이루는 각도(α)는 90°이상인 것이 바람직하다.
삽입구(230)와 유입구(210) 및 삽입구(230)와 배출구(220)가 이루는 각도(α)가 90°일 경우 도 5에 표시된 a방향을 기준으로 b방향의 벡터 성분을 분리하면 a방향과 동일한 벡터는 없는 것을 확인할 수 있으며, 같은 방향 벡터 성분이 없기 때문에 극단적으로 너트부재(500)가 풀리는 경우에도 분기부(400)가 이탈되는 것은 방지할 수 있다.
또한, 삽입구(230)와 유입구(210) 및 삽입구(230)와 배출구(220)가 이루는 각도(α)가 90°보다 큰 경우에는 도 5에 표시된 a방향 기준으로 b방향의 벡터 성분을 분리하면 a방향과 반대 방향 벡터 성분이 있기 때문에 분기부(400)가 이탈되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 제1삽입구(231)는 헤드부(310)와 동일하거나 헤드부(310) 보다 큰 크기를 갖기 때문에 헤드부(310)가 끼워질 수 있다. 이후, 헤드부(310)를 제2삽입구(232) 방향으로 밀면, 나사부(320)가 제2삽입구(232)에 끼워지고 헤드부(310)는 돌출부(240)의 내측면과 방열부(100)의 일면 사이 공간(S)에 끼워져 진다.
이때, 제2삽입구(232)는 헤드부(310)의 크기보다 작게 형성되기 때문에 헤드부(310)가 제2삽입구(232)로 빠지지 않고 돌출부(240)의 내측면과 방열부(100)의 일면 사이 공간(S)에 끼워진 상태를 유지할 수 있으며, 나사부(320)는 제2삽입구(232)를 통해 외부로 노출된다. 이와 같이 제2삽입구(232)를 통해 외부로 노출된 나사부(320)에는 후술되는 분기부(400)의 체결구(411)가 끼워지고, 너트부재(500)가 체결되면서, 분기부(400)가 방열부(100)에 고정될 수 있다.
한편, 상기 볼트부재(300)는 상기 헤드부(310)와 나사부(320)의 경계부분에 상기 헤드부(310)보다 작은 크기를 갖는 삽입부(330)를 형성하고, 상기 삽입부(330)가 상기 제2삽입구(232)에 끼워진다.
만약 제2삽입구(232)에 나사부(320)가 끼워지면, 나사부(320)와 제2삽입구(232)의 유격에 의해 나사부(320) 및 헤드부(310)가 흔들리거나, 임의로 움직일 가능성이 있다. 하지만, 헤드부(310)와 나사부(320)의 경계부분에 삽입부(330)가 형성되면, 삽입부(330)가 제2삽입구(232)에 끼워져 지지되기 때문에 나사부(320) 및 헤드부(310)가 흔들리거나 임의로 움직이지 않고 고정될 수 있다.
이때, 상기 제2삽입구(232)의 폭은 상기 삽입부(330)의 폭과 동일하게 형성되어, 상기 삽입부(330)가 제2삽입구(232)에 압입방식으로 끼워질 수 있다.
따라서, 삽입부(330)가 제2삽입구(232)에 보다 확실하게 끼워지고, 끼워진 상태를 견고하게 유지할 수 있으며, 나사부(320) 및 헤드부(310) 또한 흔들리거나 임의로 움직이지 않고 단단히 고정될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제2삽입구(232) 및/또는 상기 삽입부(330)는 정사각형으로 형성될 수 있다.
상기와 같이 제2삽입구(232)와 삽입부(330)가 정사각형으로 형성되면, 삽입부(330)의 3면이 제2삽입구(232)의 내측면과 접촉지지되어, 삽입부(330)가 제2삽입구(232)에 끼워진 상태를 보다 견고하게 유지할 수 있으며, 나사부(320) 및 헤드부(310) 또한 흔들리거나 임의로 움직이지 않고 단단히 고정될 수 있다.
한편, 상기 방열부(100)와 돌출부(240) 사이 간격은 상기 헤드부(310)의 두께와 동일하게 형성되어 상기 헤드부(310)가 상기 방열부(100)와 돌출부(240) 사이에 압입방식으로 끼워질 수 있다.
방열부(100)와 돌출부(240) 사이 간격은 헤드부(310)의 삽입이 용이하도록 헤드부(310)의 두께와 동일하거나, 헤드부(310)의 두께 보다 크게 형성됨이 바람직하나, 방열부(100)와 돌출부(240) 사이 공간(S)에 끼워진 헤드부(310)가 움직이지 않도록 고정하기 위해 방열부(100)와 돌출부(240) 사이 간격을 헤드부(310)의 두께와 동일하게 형성하여, 헤드부(310)를 상기 방열부(100)와 돌출부(240) 사이 공간(S)에 압입시킨다.
다시 도 3을 참조하면, 분기부(400)는 상기 방열부(100)의 일면에 고정되고 상기 볼트부재(300)의 나사부(320)가 끼워지는 복수의 체결구(411)가 형성된다. 이때, 상기 체결구(411)는 전술한 조립부재(200)의 삽입구(230)와 대응되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 조립부재(200)의 외측으로 노출된 나사부(320)에 체결구(411)를 끼우고, 나사부(320)를 너트부재(500)로 체결하면 분기부(400)가 방열부(100)에 고정될 수 있다.
분기부(400)는 상기 방열부(100)에 형성된 복수의 유입홀(111,112)과 배출홀(121,122) 중 어느 하나의 유입홀(111,112)과 배출홀(121,122)을 상호 연결하며, 유입된 작동유체의 온도에 따라 작동유체를 방열부(100)의 통과 없이 바이패스시키도록 방열부(100)의 외부에 장착된다.
본 실시예에서, 상기 유입홀(111,112)은 방열부(100)의 길이방향으로 일면 양측에 각각 형성되는 제1유입홀(111)과 제2유입홀(112)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 각 배출홀(121,122)은 상기 제1,2유입홀(111,121)과 이격하여 상기 방열부(100)의 길이방향으로 일면 양측에 각각 형성되는 제1배출홀(121)과 제2배출홀(122)을 포함할 수 있다.
여기서, 제1유입홀(111)과 제1배출홀(121)은 방열부(100)의 일면에 대각선 방향으로 배치되고, 제2유입홀(112)과 제2배출홀(122) 역시 방열부(100)의 일면에 대각선 방향으로 배치된다.
이때, 상기 제1유입홀(111)과 제1배출홀(121)은 제1유로(131)와 연통되고, 제2유입홀(112)과 제2배출홀(122)은 제2유로(132)와 연통될 수 있다.
한편, 상기 분기부(400)는 연결파이프(410)와 밸브유닛(420)을 포함하여 구성되며, 이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 연결파이프(410)는 양측이 개방된 중공의 형상으로 이루어져, 개방된 양측 단부가 각각 상기 방열부(100)의 제1유입홀(111)과 제1배출홀(121)에 연결된다.
또한, 상기 연결파이프(410)는 제1유입홀(111)과 인접한 부분에 유입포트(412)를 형성하고, 상기 제1배출홀(121)에 인접한 부분에 배출포트(413)를 형성하며, 외측으로 돌출된 복수의 브라켓(416)을 구비할 수 있다. 이때, 상기 체결구(411)는 브라켓(416)을 관통하여 형성될 수 있다.
한편, 상기 밸브유닛(420)은 상기 유입포트(412)와 배출포트(413) 사이에 위치하도록 연결파이프(410)의 중심부에 장착되어 유입되는 작동유체의 온도에 따라 신축한다. (여기서 '신축한다'는 표현은 이완과 수축됨을 의미한다.)
이에 따라, 상기 밸브유닛(420)은 유입포트(412)를 통해 연결파이프(410)로 유입된 작동유체를 방열부(100)의 통과 없이 배출포트(413)로 직접 바이패스 시키거나, 방열부(100)의 제1유입홀(111)로 배출시켜 방열부(100)를 통과시키게 한다.
일예로, 연결파이프(410)로 유입되는 작동유체는 냉각수와 변속기오일이 해당될 수 있다. 이때, 냉각수는 상기 유입포트(412)를 통해 유입되어 상기 밸브유닛(420)의 선택적인 작동에 따라 연결파이프(410)를 통해 배출포트(413)로 바이패스 되거나, 방열부(100)의 제1유입홀(111)로 유입되어 제1유로(131)를 순환하고 제1배출홀(121)을 빠져나오며, 변속기오일은 제2유입홀(112)로 유입되어 제2유로(132)를 순환하고 제2배출홀(122)을 빠져나오게 된다.
이때, 제2유입홀(112)과 제2배출홀(122)에는 각각 연결포트(600)가 장착되며, 이 연결포트(600)는 연결호스, 연결배관 등을 통해 자동변속기에 연결될 수 있다.
또한, 유입포트(412)와 배출포트(413)는 별도의 연결호스 또는 연결배관 등을 통해 라디에이터에 연결될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 밸브유닛(420)은 캡부재(421)와 변형부재(422) 및 차폐부재(423)를 포함한다.
먼저, 캡부재(421)는 연결파이프(410)의 내주면에 장착된다. 차폐부재(423)는 연결파이프(410)의 내측에 끼워져, 양방향으로 이동하면서 상기 유입포트(412)로 유입된 작동유체를 배출포트(413)로 바이패스하도록 제1유입홀(111) 방면의 경로를 차단하거나, 제1유입홀(111)로 배출하도록 배출포트(413) 방면 경로를 차단할 수 있다. 변형부재(422)는 형상기억합금으로 이루어지고, 캡부재(421)와 차폐부재(423) 사이에 연결되어 작동유체의 온도에 따라 이완 및 수축 변형된다.
여기서 형성기억합금(shape memory alloy)은 일정한 온도에서 기억된 형상이 보다 높거나 낮은 온도에서 변형되었다가, 형상회복온도까지 냉각 또는 가열되면 원래의 형상으로 복원되는 성질을 갖는 합금이다.
상기와 같은 밸브유닛(420)의 구성으로 상기 연결파이프(410)로 유입되는 냉각수의 온도가 설정온도 이하인 경우, 저온 상태의 냉각수를 배출포트(413)로 바이패스 시켜 설정온도 이하의 냉각수가 제1유로(131)로 유입되는 것을 방지한다. 따라서, 변속기오일이 설정온도 이하의 냉각수와 열교환되는 것을 방지한다.
반대로, 냉각수의 온도가 설정온도 이상인 경우, 냉각수가 제1유입홀(111)을 통해 제1유로(131)로 유입되고, 제1유로(131)를 순환하면서 제2유로(132)를 순환하는 변속기오일과 열교환이 이루어져 최종적으로는 변속기오일의 온도가 조절될 수 있다.
이하, 상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환기의 조립 과정을 설명한다.
먼저, 방열부(100)의 일면에는 조립부재(200)가 납땜(brazing) 등의 방식으로 고정된 상태이며, 이 상태에서 볼트부재(300)의 헤드부(310)를 제1삽입구(231) 방향으로 끼우고, 헤드부(310)를 제2삽입구(232) 방향으로 밀어 넣으면, 헤드부(310)가 돌출부(240)의 내면과 방열부(100)의 일면 사이 공간(S)에 수용된다. 이 과정에서 삽입부(330)가 제2삽입구(232)에 끼워지면서 볼트부재(300)가 방열부(100) 및 조립부재(200)에 단단히 고정될 수 있다.
이후, 제2삽입구(232)를 통해 조립부재(200)의 외측으로 노출된 나사부(320)에 분기부(400)의 체결구(411)를 끼우고 너트부재(500)로 체결하면, 분기부(400)가 방열부(100)에 고정될 수 있다.
반대로, 분기부(400)가 방열부(100)에 고정된 상태에서, 너트부재(500)를 풀고, 분기부(400)를 볼트부재(300)와 분리시키면, 분기부(400)는 방열부(100)로부터 손쉽게 분리될 수 있다. 또한, 헤드부(310)를 제1삽입구(231)를 통해 외부로 빼내면, 볼트부재(300) 또한 방열부(100)와 분리시킬 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환기는 종래 방열부(100)의 통공 및 이음관의 치수 및 평탄도 관리는 물론 클래드 시트의 삽입과 코킹 공정에 필요한 치수 관리가 모두 생략가능하고, 조립부재(200)의 평탄도 관리 만으로 치수 안정화가 이루어질 수 있으며, 통공에 이음관을 연결하는 공정 및 클래드 시트의 삽입 공정이 삭제되어 조립 공정이 보다 간편하고 쉽게 이루어질 수 있음은 물론 이음관 및 클래드시트가 생략됨에 따라 제조원가를 절감할 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100 : 방열부 101 : 플레이트
111 : 제1유입홀 112 : 제2유입홀
121 : 제1배출홀 122 : 제2배출홀
130 : 연결유로 131 : 제1유로
132 : 제2유로 200 : 조립부재
210 : 유입구 220 : 배출구
230 : 삽입구 231 : 제1삽입구
232 : 제2삽입구 240 : 돌출부
300 : 볼트부재 310 : 헤드부
320 : 나사부 330 : 삽입부
400 : 분기부 410 : 연결파이프
411 : 체결구 412 : 유입포트
413 : 배출포트 420 : 밸브유닛
500 : 너트부재

Claims (11)

  1. 다수개의 플레이트가 적층되어 내부에 상호 교차되게 복수의 연결유로를 형성하고, 일면에 상기 연결유로와 연통된 복수의 유입홀과 배출홀이 형성된 방열부;
    상기 유입홀 및 배출홀과 연통된 유입구 및 배출구와, 상기 유입구 및 배출구의 주변에 복수 개의 삽입구가 형성되어 상기 방열부의 일면에 결합되되, 상기 삽입구가 형성된 영역이 상기 방열부의 일면과 이격되도록 융기된 돌출부가 형성된 조립부재;
    헤드부가 상기 삽입구에 고정되고 나사부가 상기 삽입구를 통해 상기 조립부재의 외측으로 노출된 볼트부재;
    상기 방열부의 일면에 고정되고 상기 볼트부재의 나사부가 끼워지는 복수의 체결구가 형성된 분기부; 및
    상기 체결구를 관통한 상기 볼트부재의 나사산에 체결되는 너트부재;를 포함하고,
    상기 조립부재와 상기 방열부는 납땜(brazing)으로 고정되는 차량용 열교환기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 볼트부재의 헤드부는 상기 돌출부와 방열부의 사이 공간에 끼워져 고정되는 차량용 열교환기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 삽입구는 상기 볼트부재의 헤드부가 끼워지도록 상기 헤드부와 동일하거나 헤드부 보다 큰 크기를 갖는 제1삽입구와, 상기 볼트부재의 나사부가 끼워지도록 상기 제1삽입구와 연통되고 상기 헤드부 보다 작은 크기를 갖는 제2 삽입구를 포함하는 차량용 열교환기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 볼트부재는 상기 헤드부와 나사부의 경계부분에 상기 헤드부보다 작은 크기를 갖는 삽입부를 형성하고, 상기 삽입부가 상기 제2삽입구에 끼워지는 차량용 열교환기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제2삽입구의 폭은 상기 삽입부의 폭과 동일하게 형성되어, 상기 삽입부가 제2삽입구에 압입방식으로 끼워지는 차량용 열교환기.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제2삽입구 및/또는 상기 삽입부는 정사각형으로 형성되는 차량용 열교환기,
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 방열부와 돌출부 사이 간격은 상기 헤드부의 두께와 동일하게 형성되어 상기 헤드부가 상기 방열부와 돌출부 사이에 압입방식으로 끼워지는 차량용 열교환기.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 유입홀은 상기 방열부의 길이방향으로 일면 양측에 각각 형성되는 제1, 제2 유입홀을 포함하고, 상기 배출홀은 상기 제1, 제2 유입홀에 대응하여 상기 방열부의 길이방향으로 양측에 각각 형성되는 제1, 제2 배출홀을 포함하되, 상기 제1유입홀과 제1배출홀은 상기 제2유입홀 및 제2배출홀과 서로 다른 연결유로와 연통하는 차량용 열교환기.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 분기부는:
    상기 방열부의 외부에서 상기 유입홀과 배출홀을 연결하며, 상기 유입홀에 인접한 부분에 유입포트를 형성하고, 상기 배출홀에 인접한 부분에 배출포트를 형성하며 양측 단부가 차폐된 연결파이프;
    상기 유입홀과 인접한 상기 연결파이프의 일단부에 장착되어 작동유체의 온도에 따라 신축하면서 상기 유입포트를 통해 유입된 작동유체를 상기 배출포트로 직접 바이패스시키거나 상기 유입홀로 유입시키는 밸브유닛;을 포함하는 차량용 열교환기.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 삽입구는 상기 유입구 및 배출구를 중심으로 0°보다 크고 180°보다 작은 각도를 형성하도록 양측에 배치되는 차량용 열교환기.
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