KR102405141B1 - 차량용 오일 워머 및 열교환 시스템 - Google Patents

차량용 오일 워머 및 열교환 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 오일 워머 및 열교환 시스템에 관한 것으로, 차량의 초기 시동 시 및 외기 온도가 낮을 때 고온의 냉각수가 유동되는 워머를 이용해 변속기 오일의 온도를 상승시킬 수 있도록 하되, 냉각수 유량을 조절하는 별도의 밸브 없이 냉각수의 온도에 따라 변속기 오일과의 열교환이 일어나지 않도록 하거나 냉각수와 변속기 오일이 열교환되어 변속기 오일이 가열되도록 하여, 초기 시동 시 차량 실내의 난방 성능을 확보하면서 동시에 변속기 오일을 가열할 수 있으며, 또한 차량의 초기 시동 시 및 외기 온도가 낮을 때 고온의 냉각수가 유동되는 워머를 이용해 변속기 오일의 온도를 상승시킬 수 있으며 차량의 주행 시에는 저온의 냉각수가 유동되는 오일 쿨러를 이용해 변속기 오일의 온도를 하강시킬 수 있어, 변속기 오일의 온도를 적절하게 조절할 수 있는 차량용 오일 워머 및 열교환 시스템에 관한 것이다.

Description

차량용 오일 워머 및 열교환 시스템 {Oil warmer for vehicle and heat exchange system}
본 발명은 차량용 오일 워머 및 열교환 시스템에 관한 것으로, 차량의 초기 시동 시 및 외기 온도가 낮을 때 고온의 냉각수가 유동되는 워머를 이용해 변속기 오일의 온도를 상승시킬 수 있으며, 차량의 주행 시에는 저온의 냉각수가 유동되는 오일 쿨러를 이용해 변속기 오일의 온도를 하강시킬 수 있어, 변속기 오일의 온도를 적절하게 조절할 수 있는 차량용 오일 워머 및 열교환 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 실내 냉방을 목적으로 한 공조 시스템 뿐 아니라 라디에이터(radiator)나 오일 쿨러(oil cooler)와 같은 열교환기 형태로 된 냉각 시스템이 구비된다.
라디에이터는 엔진의 온도가 일정 온도 이상으로 상승되는 것을 방지하기 위한 구성으로, 엔진 내부를 순환하면서 연소에 의해 발생된 열을 흡수한 고온의 냉각수가 워터펌프에 의해 순환되어 상기 라디에이터를 통과하면서 외부에 열을 방출하여 엔진의 과열을 방지하며 최적의 운전상태가 유지되도록 하는 열교환기이다.
또한, 자동차의 엔진이나 변속기와 같은 부품에는 윤활작용 및 기밀유지를 위하여 오일이 충전되는데, 오일이 너무 뜨거워지면 오일의 점성이 낮아져서 상기 목적한 기능(윤활작용 및 기밀유지)을 발휘할 수 없게 되며, 특히 윤활이 잘 이루어지지 않음으로써 엔진 등의 부품이 손상될 우려가 있다. 이와 같은 현상을 방지하기 위하여 상기 오일을 냉각하는 수단이 오일 쿨러이다.
주행 중에는 엔진에서 많은 열이 발생하기 때문에 냉각수 및 오일이 고온이 되는 바, 각각 라디에이터 및 오일 쿨러에 의해 냉각이 이루어진다. 한편, 오일의 경우 온도가 낮아지면 점성이 높아지게 되는 성질이 있기 때문에 한대 지방이나 동절기 등과 같이 외기 온도가 매우 낮은 경우에는 시동 초기에 오일의 점성이 필요 이상으로 높아진 상태에 있게 된다. 그런데 이를 오일 쿨러를 사용하여 더욱 냉각시키게 되면 오히려 엔진 등의 부품에 손상을 발생시킬 우려가 있다. 이와 같은 현상을 저온충격이라고 하며, 이와 같은 저온충격을 방지하기 위해 시동 초기에는 오일 쿨러를 작동시키지 않으며, 또한 오일을 가열시켜 주는 장치로서 워머(warmer)를 작동시키는 등의 여러 방법들이 사용된다.
도 1은 종래의 차량용 오일 열교환 시스템을 나타낸 개략도이다.
도시된 바와 같이 종래의 차량용 오일 열교환 시스템은, 엔진(10)에 의해 가열된 냉각수를 이용해 차량의 실내를 난방하기 위한 공기를 가열시키는 히터코어(20)를 통과하도록 한 후 다시 엔진(10)으로 유입되어 순환되도록 하는 냉각수 흐름을 형성하는 제1순환라인(1)이 형성된다. 이때, 히터코어(20)를 통과한 냉각수는 제1조절밸브(25)에 의해 워머(30)를 통과한 후 엔진(10)으로 유입되거나 워머(30)를 통과하지 않고 바이패스되어 엔진(10)으로 바로 유입되도록 흐름이 조절될 수 있다. 그리고 상기 제1순환라인(1)과는 별도로 엔진(10)에 의해 가열된 냉각수를 외부 공기를 이용해 냉각시키는 라디에이터(50)를 통과하도록 한 후 다시 엔진(10)으로 유입되어 순환되도록 하는 냉각수 흐름을 형성하는 제2순환라인(2)이 형성된다. 이때, 라디에이터(50)의 내부에는 오일 쿨러(40)가 장착된다. 또한, 제3순환라인(3)은 변속기용 오일이 순환되도록 형성되며, 변속기(11)에서 나온 변속기 오일은 온도에 따라 제2조절밸브(35)에 의해 워머(30)를 통과하거나 오일 쿨러(40)를 통과한 후 다시 변속기(11)로 유입되도록 변속기 오일의 흐름이 형성된다.
여기에서 차량의 초기 시동 시 냉각수가 워머(30)를 통과하면서 변속기 오일이 가열되면, 차량의 연비는 개선되나 냉각수 열원이 변속기 오일의 가열에 활용됨에 따라 냉각수 열원을 이용해 차량의 실내를 난방하는 히터코어(20)는 열원이 부족하여 충분한 난방 성능을 얻을 수 없게 된다. 이에 따라 초기 시동 시에는 실내 난방 성능을 확보하면서 동시에 변속기 오일을 가열할 수 있도록 워머(30)로 유입되는 냉각수 유량을 제어하는 제1조절밸브(바이패스 밸브, 25)가 워머(30)에 장착되어 있다.
보다 상세하게는 상기 제1조절밸브(바이패스 밸브, 25)는 일반적으로 온도에 따라 체적이 변화하는 왁스 봉입형 써모스탯이 사용되며, 워머(30)로 유입되는 냉각수 온도가 상승함에 따라 왁스가 팽창하여 밸브를 열게 되며, 이에 따라 바이패스 되는 냉각수 유량이 줄어들고 워머(30) 내부로 유입되는 냉각수 유량이 증가하여 변속기 오일을 가열하게 된다.
그런데 이와 같은 종래의 차량용 오일 열교환 시스템에는, 워머 내부로 유입되는 냉각수 유량을 조절하기 위해 제1조절밸브(바이패스 밸브)가 장착되어 하고, 이를 위한 냉각수 유로의 구조가 복잡해져 제작이 용이하지 않으며, 냉각수의 압력 손실이 발생하게 된다.
KR 2014-0102492 A1 (2014.08.22)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 차량의 초기 시동 시 및 외기 온도가 낮을 때 고온의 냉각수가 유동되는 워머를 이용해 변속기 오일의 온도를 상승시킬 수 있도록 하되, 냉각수 유량을 조절하는 별도의 밸브 없이 냉각수의 온도에 따라 변속기 오일과의 열교환이 일어나지 않도록 하거나 냉각수와 변속기 오일이 열교환되어 변속기 오일이 가열되도록 하여, 초기 시동 시 차량 실내의 난방 성능을 확보하면서 동시에 변속기 오일을 가열할 수 있도록 한 차량용 오일 워머를 제공하는 것이다.
또한, 차량의 초기 시동 시 및 외기 온도가 낮을 때 고온의 냉각수가 유동되는 워머를 이용해 변속기 오일의 온도를 상승시킬 수 있으며, 차량의 주행 시에는 저온의 냉각수가 유동되는 오일 쿨러를 이용해 변속기 오일의 온도를 하강시킬 수 있어, 변속기 오일의 온도를 적절하게 조절할 수 있는 차량용 오일 열교환 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량용 오일 워머(1000)는, 물결 형태로 주름지게 형성되고, 주름지게 형성된 형태를 따라 내부가 중공된 복수개의 세관(110)이 형성되며, 상기 세관(110)들에 작동유체(120)가 충진되어 온도에 따라 열교환 성능이 변하도록 형성되는 코루게이트 튜브(100); 상기 코루게이트 튜브(100)를 감싸 밀폐하며, 내부로 냉각수가 유입되는 제1입구 파이프(210), 냉각수가 배출되는 제1출구 파이프(220), 내부로 변속기 오일이 유입되는 제2입구 파이프(230) 및 변속기 오일이 배출되는 제2출구 파이프(240)가 형성되는 케이스(200); 및 상기 코루게이트 튜브(100) 및 케이스(200)에 결합되어 상기 케이스(200)의 내부 공간을 길이방향 상측과 하측으로 구획하여, 상측에 냉각수가 유동되는 제1공간부(A)가 형성되고 하측에 제2공간부(B)가 형성되도록 하는 구획부재(300); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 코루게이트 튜브(100)는 제1공간부(A)를 통과하는 냉각수의 온도가 특정 온도를 초과할 때 세관(110) 내에서 작동유체(120)가 유동되어 냉각수와 오일의 열교환이 일어나는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 코루게이트 튜브(100)는 압출 튜브로 형성되고 절곡되어 주름지게 형성되며, 상기 코루게이트 튜브(100)의 세관(110)들에 작동유체(120)가 충진된 후 개방된 세관(110)들의 양단이 밀폐되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 케이스(200)는 서로 결합되어 내부에 공간을 형성하며 내부 공간이 밀폐되도록 하는 제1케이스(200a) 및 제2케이스(200b)를 포함하여 이루어지며, 상기 제1케이스(200a) 및 제2케이스(200b)에는 각각 가이드 홈(250)이 형성되어, 상기 가이드 홈(250)에 구획부재(300)의 둘레가 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구획부재(300)는, 길이방향 상측에서 하측으로 상기 코루게이트 튜브(100)에 끼워지는 제1구획부재(300a) 및 길이방향 하측에서 상측으로 상기 코루게이트 튜브(100)에 끼워지는 제2구획부재(300b)를 포함하여 이루어져, 상기 제1구획부재(300a) 및 제2구획부재(300b)가 밀착되어 결합되며, 상기 제1구획부재(300a)는 상하를 관통하는 복수개의 관통공(310a)이 두께방향으로 서로 이격되어 형성되고 제2구획부재(300b)는 상하를 관통하는 복수개의 관통공(310b)이 두께방향으로 서로 이격되어 형성되되, 상기 제1구획부재(300a)의 관통공(310a)들과 제2구획부재(300b)의 관통공(310b)들이 서로 엇갈리게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1구획부재(300a) 또는 제2구획부재(300b)는 일면에 클래드 층이 형성된 클래드 부재로 형성되어, 상기 제1구획부재(300a) 및 제2구획부재(300b)는 서로 밀착되는 면이 브레이징에 의해 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구획부재(300)는, 폭방향으로 양측에서 상기 코루게이트 튜브(100)에 끼워져 결합되는 제3구획부재(300c) 및 제4구획부재(300d)를 포함하여 이어지며, 상기 제3구획부재(300c) 및 제4구획부재(300d)에는 상기 코루게이트 튜브(100)에 끼워지는 측의 단부가 개방된 복수개의 슬롯(310c, 310d)이 형성되며, 상기 제3구획부재(300c) 및 제4구획부재(300d)가 서로 만나는 단부가 서로 밀착되어 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3구획부재(300c)는 코루게이트 튜브(100)에 끼워지는 단부가 길이방향으로 단차지게 형성된 단차부(320c)로 형성되어, 상기 제3구획부재(300c) 및 제4구획부재(300d)가 만나는 단부들이 서로 폭방향으로 중첩되어 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3구획부재(300c)의 단차부(320c)는, 일부가 길이방향 상측으로 단차진 상부 단차부(321c)로 형성되고 나머지는 길이방향 하측으로 단차진 하부 단차부(322c)로 형성되어, 상기 제4구획부재(300d)의 단부가 제3구획부재(300c)의 상부 단차부(321c)와 하부 단차부(322c) 사이에 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 차량용 오일 열교환 시스템(2000)은, 엔진(400)에 의해 가열된 냉각수를 이용해 차량의 실내를 난방하기 위한 공기를 가열시키는 히터코어(500)를 통과한 후 상기 엔진(400)으로 유입되어 순환되도록 하는 제1순환부(C1); 상기 제1순환부(C1)와는 별도로 엔진(400)에 의해 가열된 냉각수를 외부 공기를 이용해 냉각시키는 라디에이터(600)를 통과한 후 엔진(400)으로 유입되어 순환되도록 하는 제2순환부(C2); 변속기(410)와 연결되어 변속기용 오일이 순환되는 제3순환부(C3); 상기 제1순환부(C1)의 히터코어(500) 후단에 직렬로 연결되어 냉각수가 유동되며, 상기 제3순환부(C3)에 연결되어 오일이 유동되어, 냉각수와 오일이 열교환되는 상기 차량용 오일 워머(1000); 냉각수가 유동되는 상기 라디에이터(600)의 탱크 내부에 장착되며, 상기 제3순환부(C3)에 연결되어 오일이 유동되어, 냉각수와 오일이 열교환되는 오일 쿨러(700); 및 상기 제3순환부(C3)에 설치되어 차량용 오일 워머(100)와 오일 쿨러(700)를 통과하는 오일의 흐름을 조절하는 오일 조절부(800); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 차량용 오일 워머 및 열교환 시스템은, 워머로 유입되는 냉각수 유량을 조절하는 별도의 밸브 없이 냉각수의 온도에 따라 변속기 오일과의 열교환이 일어나지 않도록 하거나 냉각수와 변속기 오일이 열교환되어 변속기 오일이 가열되도록 할 수 있으며, 이에 따라 밸브를 삭제할 수 있고 및 냉각수 흐름을 조절하기 위한 유로 구조를 형성할 필요가 없어 구성이 간단하며 제조비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 냉각수 유로의 구조가 간단해져 냉각수의 유동 압력손실을 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 차량의 초기 시동 시 및 외기 온도가 낮을 때 고온의 냉각수가 유동되는 워머를 이용해 변속기 오일의 온도를 상승시킬 수 있으며, 차량의 주행 시에는 저온의 냉각수가 유동되는 오일 쿨러를 이용해 변속기 오일의 온도를 하강시킬 수 있어, 변속기 오일의 온도를 적절하게 조절할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 차량용 오일 열교환 시스템을 나타낸 개략도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 오일 워머를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 오일 워머의 코루게이트 튜브 제작 및 구획부재와의 결합과정을 나타낸 사시도.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 오일 워머를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도.
도 9는 도 5의 AA'방향 단면도.
도 10은 도 5의 BB'방향 단면도.
도 11은 본 발명의 차량용 오일 열교환 시스템을 나타낸 개략도.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 차량용 오일 워머 및 열교환 시스템을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 오일 워머를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 오일 워머의 코루게이트 튜브 제작 및 구획부재와의 결합과정을 나타낸 사시도이며, 도 5 내지 도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 오일 워머를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도이며, 도 9 및 도 10은 도 5의 AA'방향 및 BB'방향 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 차량용 오일 워머(1000)는, 물결 형태로 주름지게 형성되고, 상기 주름진 형태를 따라 내부가 중공된 복수개의 세관(110)이 형성되며, 상기 세관(110)들에 작동유체(120)가 충진되어 온도에 따라 열교환 성능이 변하도록 형성되는 코루게이트 튜브(100); 상기 코루게이트 튜브(100)를 감싸 밀폐하며, 내부로 냉각수가 유입되는 제1입구 파이프(210), 냉각수가 배출되는 제1출구 파이프(220), 내부로 변속기 오일이 유입되는 제2입구 파이프(230) 및 변속기 오일이 배출되는 제2출구 파이프(240)가 형성되는 케이스(200); 및 상기 코루게이트 튜브(100) 및 케이스(200)에 결합되어 상기 케이스(200)의 내부 공간을 길이방향 상측과 하측으로 구획하여, 상측에 냉각수가 유동되는 제1공간부(A)가 형성되고 하측에 제2공간부(B)가 형성되도록 하는 구획부재(300); 를 포함하여 이루어질 수 있다.
우선, 코루게이트 튜브(100)는 물결 형태로 주름지게 형성되어, 굴곡된 부분이 길이방향 상측 및 하측을 하도록 배치될 수 있으며, 직선형태의 부분은 이격되도록 배치되어 폭방향으로 열교환매체가 통과될 수 있도록 형성될 수 있다. 그리고 코루게이트 튜브(100)는 주름지게 형성된 형태를 따라 내부가 중공된 복수개의 세관(110)이 형성될 수 있으며, 도시된 바와 같이 코루게이트 튜브(100)는 두께가 얇게 형성되어 세관(110)들은 폭방향으로 서로 이격되도록 형성될 수 있다. 또한, 세관(110)들에는 작동유체(120)가 충진될 수 있다. 또한, 세관(110)은 모세관 현상에 의해 내부에 충진된 작동유체(120)가 유동될 수 있도록 직경이 매우 중공된 유로로 형성될 수 있다. 그리하여 코루게이트 튜브(100)는 접촉되는 열교환매체의 온도에 따라 열교환 성능이 변하도록 형성될 수 있다.
케이스(200)는 코루게이트 튜브(100)를 감싸 밀폐할 수 있도록 형성되어, 케이스(200)의 내부 공간에 코루게이트 튜브(100)가 배치될 수 있다. 이때, 케이스(200)의 내부 공간은 2가지의 열교환매체 중 하나인 냉각수와 나머지 하나인 변속기 오일이 통과되는 유동 공간이 될 수 있다. 또한, 케이스(200)는 상부측에 냉각수가 유입되는 제1입구 파이프(210) 및 냉각수가 배출되는 제1출구 파이프(220)가 형성될 수 있으며, 하부측에 변속기 오일이 유입되는 제2입구 파이프(230) 및 변속기 오일이 배출되는 제2출구 파이프(240)가 형성될 수 있다.
여기에서 코루게이트 튜브(100) 및 케이스(200)에는 구획부재(300)가 결합되며, 상기 구획부재(300)는 폭방향 및 두께방향인 수평방향으로 형성되어 케이스(200)의 내부 공간이 길이방향 상측과 하측 2개의 공간으로 나뉘도록 구획하는 부분이다. 즉, 구획부재(300)에 의해 케이스(200)의 길이방향 상측에는 냉각수가 유동되는 제1공간부(A)가 형성되고, 케이스(200)의 길이방향 하측에는 변속기 오일이 유동되는 제2공간부(B)가 형성될 수 있다. 이때, 제1공간부(A)에는 코루게이트 튜브(100)의 상부측이 배치되고, 제2공간부(B)에는 코루게이트 튜브(100)의 하부측이 배치되어, 냉각수와 변속기 오일이 열교환될 수 있다. 이때, 케이스(200)에 형성되는 제1공간부(A)연결되도록 제1입구 파이프(210) 및 제1출구 파이프(220)가 형성될 수 있으며, 제2공간부(B)에 연결되도록 제2입구 파이프(230) 및 제2출구 파이프(240)가 형성될 수 있다.
그리하여 본 발명의 차량용 오일 워머는, 워머로 유입되는 냉각수의 유량을 조절하는 별도의 밸브가 없어도, 냉각수의 온도에 따라 열교환 성능이 변하는 코루게이트 튜브에 의해, 냉각수의 온도에 따라 변속기 오일과의 열교환이 거의 일어나지 않도록 하거나 냉각수와 변속기 오일이 열교환이 활발하게 일어나도록 할 수 있다. 이에 따라 워머로 유입되는 냉각수의 유량을 조절하는 밸브를 삭제할 수 있고 및 냉각수 흐름을 조절하기 위한 유로 구조를 형성할 필요가 없어 구성이 간단하며 제조비용을 절감할 수 있는 장점이 있다. 또한, 냉각수가 유동되는 유로 구조가 간단해지므로 냉각수의 유동 압력손실을 줄일 수 있다.
또한, 상기 코루게이트 튜브(100)는 제1공간부(A)를 통과하는 냉각수의 온도가 특정 온도를 초과할 때 세관(110) 내에서 작동유체(120)가 유동되어 냉각수와 오일의 열교환이 일어날 수 있다.
즉, 코루게이트 튜브(100) 자체의 열전도에 의해 냉각수와 오일의 열교환이 일부 일어나지만, 히트 파이프의 원리와 같이 세관(110) 내부에 충진된 작동유체(120)가 냉각수에 의해 가열되어 기화되되 특정한 온도에서 작동유체(120)가 기화되어 세관(110)의 내부를 따라 유동 또는 순환되면서 열전달이 활발하게 일어날 수 있다. 이때, 세관(110)의 내부에 충진된 작동유체(120)의 종류나 충진률에 따라 열교환 성능이 급격하게 증가되는 온도가 달라질 수 있다.
또한, 상기 코루게이트 튜브(100)는 압출 튜브로 형성되고 절곡되어 주름지게 형성되며, 상기 코루게이트 튜브(100)의 세관(110)들에 작동유체(120)가 충진된 후 개방된 세관(110)들의 양단이 밀폐되도록 형성될 수 있다.
즉, 코루게이트 튜브(100)는 알루미늄 재질로 압출 성형을 통해 납작한 판형의 직선 형태의 튜브로 제조될 수 있으며, 압출 시 내부에 세관(110)들이 동시에 형성되도록 할 수 있다. 그리고 직선 형태의 튜브를 물결 형태로 절곡하여 주름지게 형성될 수 있다. 또한, 압출 성형으로 제조된 튜브는 세관(110)의 양단이 개방된 형태가 되므로, 절곡된 튜브의 개방된 양단이 상측을 향하도록 하여 세관(110)의 내부에 작동유체(120)를 충진할 수 있다. 이후 튜브의 양단이 밀폐되도록 하여 세관(110)에 충진된 작동유체(120)가 외부로 누설되지 않도록 할 수 있다. 이때, 튜브의 양단을 압착하여 밀폐되도록 할 수도 있으며, 이외에도 다양한 형태로 밀폐되도록 할 수 있다.
또한, 상기 케이스(200)는 서로 결합되어 내부에 공간을 형성하며 내부 공간이 밀폐되도록 하는 제1케이스(200a) 및 제2케이스(200b)를 포함하여 이루어지며, 상기 제1케이스(200a) 및 제2케이스(200b)에는 각각 가이드 홈(250)이 형성되어, 상기 가이드 홈(250)에 구획부재(300)의 둘레가 삽입되어 결합될 수 있다.
즉, 케이스(200)는 2개의 부재인 제1케이스(200a) 및 제2케이스(200b)가 서로 결합되어 내부에 공간이 형성되도록 할 수 있으며, 도시된 바와 같이 제1케이스(200a) 및 제2케이스(200b)의 접촉되는 둘레가 접합되어 밀폐되도록 할 수 있다. 그리고 제1케이스(200a) 및 제2케이스(200b)의 내측면에는 각각 가이드 홈(250)이 형성되어, 가이드 홈(250)을 따라 구획부재(300)의 수평방향 외측 둘레가 삽입되어 결합되도록 할 수 있다. 이때, 구획부재(300)의 수평방향 외측 둘레는 케이스(200)와 결합되되, 가이드 홈(250)에 가스켓이나 실링부재를 삽입하여 밀폐되도록 결합됨으로써 제1공간부(A)와 제2공간부(B)의 내부를 유동하는 유체들이 서로 혼합되지 않도록 할 수 있다.
그리고 상기 제1케이스(200a) 및 제2케이스(200b)는 서로 마주보는 면에 마주보는 면을 향해 돌출부(260)가 형성될 수 있으며, 돌출부(260)는 가이드 홈(250)의 상측인 제1공간부(A)에 해당하는 영역에 형성될 수 있다. 그리하여 돌출부(260)들에 의해 제1입구 파이프(210)로 유입된 냉각수가 두께방향으로 유동되어 분산된 후 코루게이트 튜브(100)의 사이를 따라 길이방향으로 유동된 후 다시 두께방향으로 유동되어 모여 제1출구 파이프(220)를 통해 배출되도록 할 수 있다. 이에 따라 냉각수가 분산되어 고르게 코루게이트 튜브(100)로 열을 전달할 수 있으며, 제1케이스(200a)에 제1입구 파이프(210) 및 제1출구 파이프(220)를 모두 형성할 수 있다. 마찬가지로 제2입구 파이프(230)로 유입된 오일은 두께방향으로 유동되어 분산된 후 코루게이트 튜브(100)의 사이를 따라 길이방향으로 유동된 후 다시 두께방향으로 유동되어 모여 제2출구 파이프(240)를 통해 배출되도록 할 수 있다. 이에 따라 냉각수가 분산되어 고르게 코루게이트 튜브(100)로 열을 전달할 수 있으며, 제1케이스(200a)에 제2입구 파이프(230) 및 제2출구 파이프(240)를 모두 형성할 수 있다. 이때, 돌출부(260)는 제1케이스(200a) 및 제2케이스(200b) 중 어느 하나에만 형성될 수도 있다. 또한, 케이스(200)는 제1케이스(200a) 및 제2케이스(200b)가 폭방향 양측에서 결합되는 것을 도시하였으나, 이외에도 길이방향 또는 두께방향 양측에서 결합되도록 형성될 수도 있다.
또한, 상기 구획부재(300)는, 길이방향 상측에서 하측으로 상기 코루게이트 튜브(100)에 끼워지는 제1구획부재(300a) 및 길이방향 하측에서 상측으로 상기 코루게이트 튜브(100)에 끼워지는 제2구획부재(300b)를 포함하여 이루어져, 상기 제1구획부재(300a) 및 제2구획부재(300b)가 밀착되어 결합되며, 상기 제1구획부재(300a)는 상하를 관통하는 복수개의 관통공(310a)이 두께방향으로 서로 이격되어 형성되고 제2구획부재(300b)는 상하를 관통하는 복수개의 관통공(310b)이 두께방향으로 서로 이격되어 형성되되, 상기 제1구획부재(300a)의 관통공(310a)들과 제2구획부재(300b)의 관통공(310b)들이 서로 엇갈리게 형성될 수 있다.
이는 구획부재(300)의 제1실시예로서, 구획부재(300)가 코루게이트 튜브(100)의 사이인 두께방향으로 이격된 공간을 구획하여 밀폐되도록 하기 위한 것으로, 도 4와 같이 구획부재(300)를 2장으로 형성하여 하나를 길이방향 상측에서 코루게이트 튜브(100)에 끼워지도록 하고 다른 하나는 길이방향 하측에서 코루게이트 튜브(100)에 끼워지도록 하여 2장이 서로 밀착되어 결합되도록 하는 것이다. 보다 상세하게는 길이방향 상측에서 하측으로 상기 코루게이트 튜브(100)에 끼워지는 제1구획부재(300a) 및 길이방향 하측에서 상측으로 상기 코루게이트 튜브(100)에 끼워지는 제2구획부재(300b)로 구성될 수 있다. 이때, 코루게이트 튜브(100)는 길이방향 상측 및 하측에 절곡되어 굴곡된 부분이 연결되도록 형성되어 있으며, 상부측의 굴곡된 부분과 하부측의 굴곡된 부분은 서로 두께방향을 따라 번갈아 형성된 형태가 될 수 있다. 그러므로 제1구획부재(300a)에는 상측에서 하측으로 코루게이트 튜브(100)에 끼워질 수 있도록 복수개의 관통공(310a)들이 형성되며, 제2구획부재(300b)에는 하측에서 상측으로 코루게이트 튜브(100)에 끼워질 수 있도록 복수개의 관통공(310b)들이 형성될 수 있다. 이때, 제1구획부재(300a)의 관통공(310a)들과 제2구획부재(300b)의 관통공(310b)들은 서로 엇갈리게 형성되어, 2장의 구획부재가 상하로 적층되어 밀착되도록 결합되었을 때 수평방향으로 코루게이트 튜브(100)의 사이인 관통공들이 형성된 영역이 밀폐되도록 구획될 수 있다.
또한, 상기 제1구획부재(300a) 또는 제2구획부재(300b)는 일면에 클래드 층이 형성된 클래드 부재로 형성되어, 상기 제1구획부재(300a) 및 제2구획부재(300b)는 서로 밀착되는 면이 브레이징에 의해 결합될 수 있다.
즉, 2장의 구획부재 사이에 별도의 접착제 등을 이용해 접합되도록 할 수도 있으나, 제1구획부재(300a) 또는 제2구획부재(300b)를 일면이 클래드 층으로 형성된 클래드 부재로 형성하여 브레이징에 의해 결합되도록 함으로써, 제1구획부재(300a) 및 제2구획부재(300b)의 결합 및 밀폐를 확실하게 할 수 있으며, 또한 제1구획부재(300a)와 제2구획부재(300b)의 브레이징 시 용융된 클래드 층에 의해 구획부재(300)와 코루게이트 튜브(100)와의 접촉면도 밀폐되도록 할 수 있다.
또한, 상기 구획부재(300)는, 폭방향으로 양측에서 상기 코루게이트 튜브(100)에 끼워져 결합되는 제3구획부재(300c) 및 제4구획부재(300d)를 포함하여 이루어지며, 상기 제3구획부재(300c) 및 제4구획부재(300d)에는 상기 코루게이트 튜브(100)에 끼워지는 측의 단부가 개방된 복수개의 슬롯(310c, 310d)이 형성되며, 상기 제3구획부재(300c) 및 제4구획부재(300d)가 서로 만나는 단부가 서로 밀착되어 결합될 수 있다.
이는 구획부재(300)의 제2실시예로서, 구획부재(300)가 코루게이트 튜브(100)의 사이인 두께방향으로 이격된 공간을 구획하여 밀폐되도록 하기 위한 것으로, 도 6 내지 도 8과 같이 구획부재(300)를 2장으로 형성하여 하나를 폭방향 전방측에서 코루게이트 튜브(100)에 끼워지도록 하고 다른 하나는 폭방향 후방측에서 코루게이트 튜브(100)에 끼워지도록 하여 2장의 단부가 서로 밀착되어 결합되도록 하는 것이다. 보다 상세하게는 폭방향 전방측에서 후방측으로 상기 코루게이트 튜브(100)에 끼워지는 제3구획부재(300c) 및 폭방향 후방측에서 전방측으로 상기 코루게이트 튜브(100)에 끼워지는 제4구획부재(300d)로 구성될 수 있다. 제3구획부재(300c)에는 코루게이트 튜브(100)의 두께에 해당되는 슬롯(310c)이 형성되되 코루게이트 튜브(100)쪽으로 끼워질 수 있도록 슬롯(310c)의 단부쪽이 개방된 형태로 형성될 수 있다. 마찬가지로 제4구획부재(300d)에는 코루게이트 튜브(100)의 두께에 해당되는 슬롯(310d)이 형성되되 코루게이트 튜브(100)쪽으로 끼워질 수 있도록 슬롯(310d)의 단부쪽이 개방된 형태로 형성될 수 있다. 그리하여 2장의 구획부재가 폭방향으로 코루게이트 튜브(100)에 끼워져 2장의 구획부재의 단부들이 서로 밀착되어 결합될 수 있으며, 밀착되도록 결합되었을 때 코루게이트 튜브(100)의 사이가 수평방향으로 밀폐되도록 구획될 수 있다.
또한, 상기 제3구획부재(300c)는 코루게이트 튜브(100)에 끼워지는 단부가 길이방향으로 단차지게 형성된 단차부(320c)로 형성되어, 상기 제3구획부재(300c) 및 제4구획부재(300d)가 만나는 단부들이 서로 폭방향으로 중첩되어 결합될 수 있다.
즉, 제3구획부재(300c)의 단부의 폭방향 면과 제4구획부재(300d)의 단부의 폭방향 면이 접촉되어 밀착 결합되도록 할 수 있으나 그리하면 결합력 및 밀폐력이 저하될 수 있으므로, 제3구획부재(300c) 단부와 제4구획부재(300d)의 단부가 일정한 폭만큼 폭방향으로 서로 중첩되도록 하여 단부들이 서로 길이방향 상하로 일부가 적층된 형태로 밀착 결합되도록 할 수 있다. 이때, 제3구획부재(300c)에 단차부(320c)를 형성할 수도 있으며, 제4구획부재(300d)에 단차부를 형성할 수도 있다.
또한, 상기 제3구획부재(300c)의 단차부(320c)는, 일부가 길이방향 상측으로 단차진 상부 단차부(321c)로 형성되고 나머지는 길이방향 하측으로 단차진 하부 단차부(322c)로 형성되어, 상기 제4구획부재(300d)의 단부가 제3구획부재(300c)의 상부 단차부(321c)와 하부 단차부(322c) 사이에 삽입되어 결합되도록 할 수 있다.
이는 단차부(320c)가 형성되되 일부는 상부 단차부(321c)로 형성되고 나머지는 하부 단차부(322c)로 형성되어, 상부 단차부(321c) 및 하부 단차부(322c)가 함께 형성된 구조로 형성되는 것이다. 그리하여 상부 단차부(321c)와 하부 단차부(322c)의 사이에 제4구획부재(300d)의 단부가 제3구획부재(300c)에 삽입되어 결합되도록 함으로써, 제3구획부재(300c)와 제4구획부재(300d)의 조립을 용이하게 할 수 있으며, 조립되어 접합되지 않은 상태에서도 제3구획부재(300c)와 제4구획부재(300d)가 서로 쉽게 분리되지 않을 수 있어 이후 접합을 위한 브레이징 공정 등으로의 이동 등이 매우 용이하며, 브레이징을 위해 2장의 구획부재를 고정하기 위한 별도의 지그를 사용하지 않을 수도 있다.
또한, 케이스(200)는 제3케이스(200c)가 길이방향 상측에서 하측으로 결합되고, 제4케이스(200d)가 길이방향 하측에서 상측으로 결합될 수 있으며, 제3케이스(200c) 및 제4케이스(200d)는 둘레가 제3구획부재(300c) 및 제4구획부재(300d)에 밀착되도록 결합될 수 있다. 또한, 제3케이스(200c)에는 일측에 제1입구 파이프(210)가 형성되고 타측에 제1출구 파이프(220)가 형성될 수 있으며, 제4케이스(200d)에는 일측에 제2입구 파이프(230)가 형성되고 타측에 제2출구 파이프(240)가 형성될 수 있다. 또한, 코루게이트 튜브(100)에는 열전달이 용이하도록 핀(100a)이 결합될 수도 있다.
도 11은 본 발명의 차량용 오일 열교환 시스템을 나타낸 개략도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 차량용 오일 열교환 시스템(2000)은, 엔진(400)에 의해 가열된 냉각수를 이용해 차량의 실내를 난방하기 위한 공기를 가열시키는 히터코어(500)를 통과한 후 상기 엔진(400)으로 유입되어 순환되도록 하는 제1순환부(C1); 상기 제1순환부(C1)와는 별도로 엔진(400)에 의해 가열된 냉각수를 외부 공기를 이용해 냉각시키는 라디에이터(600)를 통과한 후 엔진(400)으로 유입되어 순환되도록 하는 제2순환부(C2); 변속기(410)와 연결되어 변속기용 오일이 순환되는 제3순환부(C3); 상기 제1순환부(C1)의 히터코어(500) 후단에 직렬로 연결되어 냉각수가 유동되며, 상기 제3순환부(C3)에 연결되어 오일이 유동되어, 냉각수와 오일이 열교환되는 상기 차량용 오일 워머(1000); 냉각수가 유동되는 상기 라디에이터(600)의 탱크 내부에 장착되며, 상기 제3순환부(C3)에 연결되어 오일이 유동되어, 냉각수와 오일이 열교환되는 오일 쿨러(700); 및 상기 제3순환부(C3)에 설치되어 차량용 오일 워머(100)와 오일 쿨러(700)를 통과하는 오일의 흐름을 조절하는 오일 조절부(800); 를 포함하여 이루어질 수 있다.
즉, 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 오일 워머(1000)는 유입되는 냉각수의 유량을 조절할 필요가 없이 온도에 따라 열교환 성능이 변하도록 형성되므로, 본 발명의 차량용 오일 열교환 시스템(2000)에 별도의 밸브 없이 제1순환부(C1) 상에 히터코어(500)와 직렬로 연결되도록 설치될 수 있다. 그리하여 차량의 초기 시동 시나 외기 온도가 낮은 경우에는 냉각수가 충분히 가열되지 않은 상태이므로, 냉각수의 온도가 낮아 차량용 오일 워머(1000)에서 냉각수의 열이 변속기 오일로 거의 전달되지 않을 수 있다. 그리고 엔진(400)이 작동된 후 시간이 경과되면 냉각수가 충분히 가열되어 냉각수의 온도가 상승하게 되고 이때 특정한 온도로 냉각수의 온도가 상승되면 차량용 오일 워머(1000)의 열전달 성능이 급격히 증가하여 냉각수의 열이 변속기 오일로 전달되어 변속기 오일이 가열될 수 있다. 이에 따라 차량의 초기 시동 시에 차량 실내의 난방이 필요한 경우, 초기에 실내 난방 성능을 확보할 수 있으며, 실내가 난방된 후 차량용 오일 워머(1000)에 의해 변속기 오일이 가열될 수 있다.
그리고 오일 조절부(800)에 의해 차량용 오일 워머(1000) 및 오일 쿨러(700)를 통과하는 오일의 흐름을 조절할 수 있다. 이때, 변속기 오일이 가열되도록 해야 하는 경우에는 변속기 오일이 차량용 오일 워머(1000) 만을 통과하도록 할 수 있고, 변속기 오일이 냉각되어야 하는 경우에는 변속기 오일이 오일 쿨러(700)를 통과하도록 할 수 있으며, 또한, 변속기 오일의 가열 및 냉각이 필요없는 경우 변속기 오일이 차량용 오일 워머(1000) 및 오일 쿨러(700)를 모두 통과하지 않도록 제3순환부(C3)를 차단할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
2000 : 차량용 오일 열교환 시스템
1000 : 차량용 오일 워머 100a : 핀
100 : 코루게이트 튜브
110 : 세관 120 : 작동유체
200 : 케이스
200a : 제1케이스 200b : 제2케이스
200c : 제3케이스 200d : 제4케이스
210 : 제1입구 파이프 220 : 제1출구 파이프
230 : 제2입구 파이프 240 : 제2출구 파이프
250 : 가이드 홈 260 : 돌출부
300 : 구획부재
300a : 제1구획부재 300b : 제2구획부재
300c : 제3구획부재 300d : 제4구획부재
310a, 310b : 관통공 310c, 310d : 슬롯
320c : 단차부 321c : 상부 단차부
322c : 하부 단차부
A : 제1공간부 B : 제2공간부
400 : 엔진 410 : 변속기
500 : 히터코어
600 : 라디에이터
700 : 오일 쿨러
800 : 오일 조절부
C1 : 제1순환부 C2 : 제2순환부
C3 : 제3순환부

Claims (10)

  1. 물결 형태로 주름지게 형성되고, 주름지게 형성된 형태를 따라 내부가 중공된 복수개의 세관(110)이 형성되며, 상기 세관(110)들에 작동유체(120)가 충진되어 온도에 따라 열교환 성능이 변하도록 형성되는 코루게이트 튜브(100);
    상기 코루게이트 튜브(100)를 감싸 밀폐하며, 내부로 냉각수가 유입되는 제1입구 파이프(210), 냉각수가 배출되는 제1출구 파이프(220), 내부로 변속기 오일이 유입되는 제2입구 파이프(230) 및 변속기 오일이 배출되는 제2출구 파이프(240)가 형성되는 케이스(200); 및
    상기 코루게이트 튜브(100) 및 케이스(200)에 결합되어 상기 케이스(200)의 내부 공간을 길이방향 상측과 하측으로 구획하여, 상측에 냉각수가 유동되는 제1공간부(A)가 형성되고 하측에 제2공간부(B)가 형성되도록 하는 구획부재(300); 를 포함하여 이루어지고,
    상기 구획부재(300)는,
    길이방향 상측에서 하측으로 상기 코루게이트 튜브(100)에 끼워지는 제1구획부재(300a) 및 길이방향 하측에서 상측으로 상기 코루게이트 튜브(100)에 끼워지는 제2구획부재(300b)를 포함하여 이루어져, 상기 제1구획부재(300a) 및 제2구획부재(300b)가 밀착되어 결합되며,
    상기 제1구획부재(300a)는 상하를 관통하는 복수개의 관통공(310a)이 두께방향으로 서로 이격되어 형성되고 제2구획부재(300b)는 상하를 관통하는 복수개의 관통공(310b)이 두께방향으로 서로 이격되어 형성되되, 상기 제1구획부재(300a)의 관통공(310a)들과 제2구획부재(300b)의 관통공(310b)들이 서로 엇갈리게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 오일 워머.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코루게이트 튜브(100)는 제1공간부(A)를 통과하는 냉각수의 온도가 특정 온도를 초과할 때 세관(110) 내에서 작동유체(120)가 유동되어 냉각수와 오일의 열교환이 일어나는 것을 특징으로 하는 차량용 오일 워머.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 코루게이트 튜브(100)는 압출 튜브로 형성되고 절곡되어 주름지게 형성되며, 상기 코루게이트 튜브(100)의 세관(110)들에 작동유체(120)가 충진된 후 개방된 세관(110)들의 양단이 밀폐되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 오일 워머.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 케이스(200)는 서로 결합되어 내부에 공간을 형성하며 내부 공간이 밀폐되도록 하는 제1케이스(200a) 및 제2케이스(200b)를 포함하여 이루어지며,
    상기 제1케이스(200a) 및 제2케이스(200b)에는 각각 가이드 홈(250)이 형성되어, 상기 가이드 홈(250)에 구획부재(300)의 둘레가 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 오일 워머.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1구획부재(300a) 또는 제2구획부재(300b)는 일면에 클래드 층이 형성된 클래드 부재로 형성되어, 상기 제1구획부재(300a) 및 제2구획부재(300b)는 서로 밀착되는 면이 브레이징에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 오일 워머.
  7. 물결 형태로 주름지게 형성되고, 주름지게 형성된 형태를 따라 내부가 중공된 복수개의 세관(110)이 형성되며, 상기 세관(110)들에 작동유체(120)가 충진되어 온도에 따라 열교환 성능이 변하도록 형성되는 코루게이트 튜브(100);
    상기 코루게이트 튜브(100)를 감싸 밀폐하며, 내부로 냉각수가 유입되는 제1입구 파이프(210), 냉각수가 배출되는 제1출구 파이프(220), 내부로 변속기 오일이 유입되는 제2입구 파이프(230) 및 변속기 오일이 배출되는 제2출구 파이프(240)가 형성되는 케이스(200); 및
    상기 코루게이트 튜브(100) 및 케이스(200)에 결합되어 상기 케이스(200)의 내부 공간을 길이방향 상측과 하측으로 구획하여, 상측에 냉각수가 유동되는 제1공간부(A)가 형성되고 하측에 제2공간부(B)가 형성되도록 하는 구획부재(300); 를 포함하여 이루어지고,
    상기 구획부재(300)는,
    폭방향으로 양측에서 상기 코루게이트 튜브(100)에 끼워져 결합되는 제3구획부재(300c) 및 제4구획부재(300d)를 포함하여 이루어지며, 상기 제3구획부재(300c) 및 제4구획부재(300d)에는 상기 코루게이트 튜브(100)에 끼워지는 측의 단부가 개방된 복수개의 슬롯(310c, 310d)이 형성되며, 상기 제3구획부재(300c) 및 제4구획부재(300d)가 서로 만나는 단부가 서로 밀착되어 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 오일 워머.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제3구획부재(300c)는 코루게이트 튜브(100)에 끼워지는 단부가 길이방향으로 단차지게 형성된 단차부(320c)로 형성되어, 상기 제3구획부재(300c) 및 제4구획부재(300d)가 만나는 단부들이 서로 폭방향으로 중첩되어 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 오일 워머.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제3구획부재(300c)의 단차부(320c)는, 일부가 길이방향 상측으로 단차진 상부 단차부(321c)로 형성되고 나머지는 길이방향 하측으로 단차진 하부 단차부(322c)로 형성되어, 상기 제4구획부재(300d)의 단부가 제3구획부재(300c)의 상부 단차부(321c)와 하부 단차부(322c) 사이에 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 오일 워머.
  10. 엔진(400)에 의해 가열된 냉각수를 이용해 차량의 실내를 난방하기 위한 공기를 가열시키는 히터코어(500)를 통과한 후 상기 엔진(400)으로 유입되어 순환되도록 하는 제1순환부(C1);
    상기 제1순환부(C1)와는 별도로 엔진(400)에 의해 가열된 냉각수를 외부 공기를 이용해 냉각시키는 라디에이터(600)를 통과한 후 엔진(400)으로 유입되어 순환되도록 하는 제2순환부(C2);
    변속기(410)와 연결되어 변속기용 오일이 순환되는 제3순환부(C3);
    상기 제1순환부(C1)의 히터코어(500) 후단에 직렬로 연결되어 냉각수가 유동되며, 상기 제3순환부(C3)에 연결되어 오일이 유동되어, 냉각수와 오일이 열교환되는 제1항 내지 제4항, 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항의 차량용 오일 워머(1000);
    냉각수가 유동되는 상기 라디에이터(600)의 탱크 내부에 장착되며, 상기 제3순환부(C3)에 연결되어 오일이 유동되어, 냉각수와 오일이 열교환되는 오일 쿨러(700); 및
    상기 제3순환부(C3)에 설치되어 차량용 오일 워머(100)와 오일 쿨러(700)를 통과하는 오일의 흐름을 조절하는 오일 조절부(800); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 오일 열교환 시스템.
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