KR19990017596A - 자동차용 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각수의 가열로 인하여 라디에이터에서 발생되는 수증기나 고압의 냉각수로부터 공기와 냉각수를 각각 분리하여 공기를 외부로 배출하고 냉각수는 리저버 탱크로 다시 회수할 수 있도록 하는 자동차용 냉각장치에 관한 것으로서, 이는 라디에이터(1)보다 높게 설치되어서 라디에이터(1)에 냉각수를 보충하는 한편 라디에이터(1)의 압력 팽창으로 인한 수증기와 고압의 냉각수를 외부로 배출하도록 된 리저버 탱크(11)를 포함하여 구성된 자동차용 냉각장치에 있어서, 라디에이터(1)와 엔진의 진공탱크(10) 그리고 외부와 연결되어서 라디에이터(1)에서 배출되는 수증기 또는 냉각수를 공기와 냉각수로 분리 수집하여 냉각수가 리저버 탱크(11)에 회수되게 하는 기수 분리탱크(2)를 포함하여 구성된 자동차용 냉각장치에 관한 것이다.

Description

자동차용 냉각장치

본 발명은 자동차용 냉각장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉각수의 가열로 인하여 라디에이터에서 발생되는 수증기나 고압의 냉각수로부터 공기와 냉각수를 각각 분리하여 공기를 외부로 배출하고 냉각수는 리저버 탱크로 다시 회수할 수 있도록 하는 자동차용 냉각장치(cooling system for a car)에 관한 것이다.

엔진의 실린더 내에서 혼합기가 연소될 때 발생되는 배기가스의 최대온도는 대략 2500℃정도에 달한다. 이 열 중의 일부는 실린더 블록, 실린더 헤드, 그리고 피스톤에 전달되는데 이를 제거하지 않으면 엔진은 곧 과열되게 된다. 즉 실린더 블록의 온도가 약 200℃∼600℃ 정도를 넘지 않도록 냉각해야 하는데, 이는 실린더 블록과 실린더 헤드의 온도가 높아지면 유막이 파손되고 윤활유가 고유의 윤활특성을 상실하기 때문이다. 또한 엔진은 윤활유 고유의 특성을 유지되는 최고 한계온도 부근에서 최고의 성능을 발휘하게 되므로 배기가스에 의해서 실린더 헤드나 실린더 블록에서 발생되는 열을 너무 낮추게 되면 엔진의 열효율이 낮아진다는 점을 유의해야 한다.

이렇게 모든 주행조건과 전속도범위에 걸쳐서 엔진의 정상 작동온도를 유지하도록 하는 냉각장치는 크게 공냉식과 수냉식으로 대별되는데, 공냉식 냉각장치는 엔진을 감싸고 있는 냉각핀을 차가운 외부공기에 노출시켜 혼합기 연소시 실린더 헤드와 실린더 블록을 포함하는 엔진에서 발생되는 열을 발산시키는 방식으로서 주로 소형엔진에 사용되고, 수냉식 냉각장치는 실린더 헤드와 실린더 블록 내에 형성된 냉각수회로를 통해서 물을 강제 순환시켜 엔진의 온도를 조절하는 방식으로서 대부분의 차량에 채용되고 있다.

여기서, 냉각장치의 일 실시예에 대해서 살펴보면, 엔진에 형성된 물자켓에 충진된 냉각수는 냉각수온으로 개폐되는 수온 조절기의 개폐상태에 따라 순환관 혹은 라디에이터를 경유하여 순환되면서 엔진에서 발생되는 열을 발산한다. 특히, 순환관과 라디에이터의 출구측 그리고 물자켓의 연결점에 설치된 물펌프에 의해서 냉각수를 강제 순환시켜 엔진을 보다 효과적으로 냉각할 수 있으며, 또한 크랭크축과 연결된 냉각팬에 의해서 라디에이터를 순환하는 냉각수를 공냉시키면서 냉각수를 순환시켜 엔진열에 의해 가열된 냉각수를 냉각시킬 수 있는 것이다.

이러한 냉각시스템에는 라디에이터의 갑작스런 가열이나 엔진이 지속적으로 고속 운전되면서 발생하는 수증기나 고압의 냉각수를 처리하면서 유실되는 냉각수를 보충할 수 있도록 리저버 탱크를 설치되어있다. 이에따라 냉각시스템을 순환하는 중에 고열로 팽창된 냉각수는 리저버 탱크로 순환되어짐은 물론이고, 고압의 냉각수나 수증기는 리저버 탱크의 상단에 설치된 파이프를 통해서 외부로 배출되어진다. 또한 냉각시스템이 냉각되어 냉각수가 부족한 경우에는 리저버 탱크에 충진되어있던 냉각수가 보충되어 냉각수가 원활하게 순환되면서 엔진열을 조절하게 되는 것이다. 물론 이 리저버 탱크의 상단에는 분리 가능한 여압식 캡이 설치되어있어 고압의 냉각수 혹은 수증기 형태로서 외부로 손실되는 냉각수를 수시로 보충할 수도 있다.

그러나 라디에이터에서 팽창되어진후 리저버 탱크를 통해서 고온 고압의 형태로 배출되는 수증기나 냉각수가 엔진룸의 각 부품에 닿게 되면 부품의 일부가 산화되거나 혹은 녹아버리는 결점을 가진다. 또한 고온 고압의 수증기나 냉각수가 외부로 분출되어 냉각수가 손실됨으로써, 냉각수를 수시로 보충해야만 하는 번거로움을 갖는다.

이에 본 발명은 상기한 바와같은 종래의 결점을 해결하기위해서 안출된 것으로, 기수 분리탱크를 이용하여 고온 고압의 형태로 라디에이터에서 배출되는 수증기나 냉각수로부터 냉각수와 공기를 분리하고, 이 중 공기는 대기중으로 배출하고 냉각수는 리저버 탱크로 회수시켜 재사용함으로써, 엔진룸의 부품이 손상되는 것을 방지하는 한편, 냉각수의 손실을 방지할 수 있도록 하는 자동차용 냉각장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

더 나아가서는 고온 고압의 수증기나 냉각수가 엔진룸의 각 부품에 분출되어 이를 손상시키는 것을 미연에 방지할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 냉각장치를 도시한 개략 구성도이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 라디에이터 2 : 기수 분리탱크

3 : 기수 분리판 4 : 하부공간

5 : 상부공간 6 : 유입관

7 : 체크 밸브 8 : 파이프

9 : 3 위치 밸브 10 : 진공탱크

11 : 리저버 탱크 12 : 냉각수 회수관

13 : 솔레노이드 밸브 14 : 플로트 스위치

15 : 체크 밸브 16 : 파이프

상기한 바와같은 목적을 달성하기위한 본 발명은 라디에이터보다 높게 설치되어서 라디에이터에 냉각수를 보충하는 한편 라디에이터의 압력 팽창으로 인한 수증기와 고압의 냉각수를 외부로 배출하도록 된 리저버 탱크를 포함하여 구성된 자동차용 냉각장치에 있어서, 라디에이터와 엔진의 진공탱크 그리고 외부와 연결되어서 라디에이터에서 배출되는 수증기 또는 냉각수를 공기와 냉각수로 분리 수집하여 냉각수가 리저버 탱크에 회수되게 하는 기수 분리탱크를 포함하여 구성되어짐을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 구성을 예시도면과 함께 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 목적을 달성하기위한 구성을 보이기위한 개략 구성도이다.

종래의 자동차용 냉각시스템에서와 같이, 엔진의 물자켓에 냉각수를 공급하는 라디에이터(1)에는 리저버 탱크(11)가 접속되어있는데, 이 리저버 탱크(11)는 라디에이터(1)보다 높게 설치되어서 라디에이터(1)에 냉각수를 보충하는 한편 엔진열로 인한 라디에이터(1)의 압력 팽창에 의해 분출되는 수증기와 고압의 냉각수를 회수하여 다시 라디에이터(1)로 궤환되게 한다. 이때 라디에이터(1)에서 분출되는 고온 고압의 수증기 또는 냉각수를 공기와 냉각수로 분리 수집하여 냉각수가 리저버 탱크(11)에 회수되게 하는 기수 분리탱크(2)가 라디에이터(1)와 엔진의 진공탱크(10) 그리고 외부와 연결되어있다.

이 기수 분리탱크(2)는 기수 분리판(3)에 의해 냉각수와 공기를 분리할 수 있는 상/하부 공간(5)(4)으로 구획되고, 이 상부공간(5)에는 엔진의 진공탱크(10)에 연결된 파이프(8)가 내입되며, 하부공간(4)에는 라디에이터(1)에 연결된 유입관(6)이 유입되어진다. 그리고 이 기수 분리판(3)은 공기와 물을 선별적으로 통과시키는 재질로 이루어진다. 또한, 기수 분리탱크(2)에 충진되어있는 냉각수가 보다 원활하게 리저버 탱크(11)로 유입되도록 기수 분리탱크(2)가 리저버 탱크(11)보다 높게 설치되어진다.

라디에이터(1)로부터 분출되어 기수 분리탱크(2)에 충진되는 냉각수의 수위에 따라 구동되어서 솔레노이드 밸브(13)를 개폐시키는 플로트 스위치(14)가 기수 분리탱크(2) 내에 설치되고, 이 솔레노이드 밸브(13)는 기수 분리탱크(2)와 리저버 탱크(11)를 연결하는 냉각수 회수관(12) 상에 설치되어 기수 분리탱크(2)로부터 리저버 탱크(11)에 유입되는 냉각수를 단속하도록 한다.

라디에이터(1)에서 발생된 고온 고압의 냉각수 혹은 수증기가 리저버 탱크(1)로 역류하는 것을 차단하도록 라디에이터(1)와 리저버 탱크(11)를 연결하는 파이프(16) 상에 체크밸브(15)를 설치하는 한편, 기수 분리탱크(2)의 냉각수가 라디에이터(1)로 역류하는 것을 차단하도록 라디에이터(1)와 기수 분리탱크(2)의 하부공간(4)을 연결하는 유입관(6) 상에 체크밸브(15)를 설치한다.

그리고, 유입관(6)을 통한 수증기 또는 냉각수 압력에 의해 개폐위치가 결정되는 3위치 밸브(9)가 파이프(8) 상에 설치되어 기수 분리탱크(2)의 상부공간(5)을 외부와 진공탱크(10)에 선택적으로 연결하여 준다. 또한, 라디에이터(1)와 연결된 파이프(16)는 리저버 탱크(11)의 하단까지 유입되고, 기수 분리탱크(2)에 연결된 냉각수 회수관(12)은 리저버 탱크(11)의 상단에 유입되어 기수 분리탱크(2)의 냉각수가 리저버 탱크(11)에 원활하게 유입되는 한편, 리저버 탱크(11)의 냉각수가 보다 원활하게 라디에이터(1)에 유입되도록 한다.

이와같이 구성된 본 발명의 작용을 설명한다.

엔진열이 정상일때에는 3 위치 밸브(9)가 개폐되어 엔진의 진공탱크(10)와 가수 분리탱크(2)의 상부공간(5)이 개통되면서 엔진의 진공압(부압)이 파이프(8)를 통해 기수 분리탱크(2)의 상부공간(5)에 가해지면서 기수 분리탱크(2) 내가 진공상태를 유지하게 된다. 이때 라디에이터(1)를 포함하는 냉각시스템을 순환하는 냉각수가 손실되게 되면, 리저버 탱크(11)에 충진되어있던 냉각수가 파이프(16)와 체크밸브(15)를 통해서 라디에이터(1)에 보충되게 된다. 물론 라디에이터(1)를 포함하는 냉각시스템을 순환하는 냉각수는 차량의 유동이나 기타 외부요인이 발생되어도 파이프(16) 상에 설치된 체크밸브(7)에 의해 차단되어 리저버 탱크(11)로 역류하지 않는다.

이어서, 고속 주행이나 장시간 동안의 주행으로 인하여 엔진열이 상승되게 되면, 물펌프에 의해 라디에이터(1)에 충진되어있는 냉각수가 엔진의 물자켓으로 순환되어짐과 아울러 라디에이터(1)를 순환하는 냉각수의 온도가 올라가 고온 고압의 냉각수나 혹은 수증기가 발생되어 유입관(6)을 통해 기수 분리탱크(2)의 하부공간(4)으로 유입되게 된다.

이에따라 고온 고압의 수증기나 냉각수는 기수 분리탱크(2)의 하부공간(4)에 충진된 차가운 냉각수와 만나면서 온도차에 의해서 냉각수로 변환되어 하부공간(4)에 수집되는 한편, 유입관(6)을 통한 냉각수를 갖는 공기압 중 순수한 공기는 상부공간(5)과 하부공간(4)의 압력차이와 기수 분리판(3)의 특성에 의해 상부공간(5)으로 배출되어진후 파이프(8)를 통해 3 위치 밸브(9)에 가해진다. 이때 3 위치 밸브(9)는 기수 분리탱크(2) 내의 압력에 의해 개폐되는데, 기수 분리탱크(2) 내의 압력이 고압으로 상승되게 되면, 이 기수 분리탱크(2)의 상부공간(5)의 압력에 의해서 3 위치 밸브(9)가 개폐되어서 상부공간(5)이 외부와 개통되게 된다. 따라서, 상부공간(5)의 압력이 외부로 배출되어진다. 특히, 종래 엔진룸으로 분출되던 공기압과 달리 공기압 중의 냉각수가 제거되기 때문에 분출되는 공기압의 온도가 낮아지는 한편, 엔진룸의 각 부품에 냉각수(수분)가 도포되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

그리고, 기수 분리탱크(2)의 하부공간(4)의 냉각수 수위가 올라감에 따라 플로트 스위치(14)가 동작되게 되면, 미도시된 제어장치에 제어하에 솔레노이드 밸브(13)가 개폐되면서 기준 분리탱크(2)와 리저버 탱크(11)를 연결하여 주는 냉각수 회수관(12)이 개통되게 된다. 이에따라 기수 분리탱크(2)에 수집된 냉각수가 냉각수 회수관(12)을 통해서 리저버 탱크(11)로 회수되게 된다.

이렇게 기수 분리탱크(2)에 의해 고온 고압의 냉각수나 수증기로부터 분리되어 리저버 탱크(11)에 회수된 냉각수는 종래의 기술에서와 같이 라디에이터(1)를 포함하는 냉각시스템에 순환되는 냉각수가 부족한 경우 파이프(16)를 통해서 보충되어 재사용되어진다.

물론, 이 때에도 파이프(16) 상에 체크밸브(15)가 설치되어있으므로 리저버 탱크(11)의 냉각수는 라디에이터(1)를 포함하는 냉각시스템에 냉각시스템의 냉각수량에 따라 보충되지만, 라디에이터(1)를 포함하는 냉각시스템의 냉각수가 고온 고압으로 상승되어도 라디에이터(1)의 냉각수가 리저버 탱크(11)로 역류하지 않게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 엔진열에 의해 라디에이터를 포함하는 냉각시스템에 순환되는 냉각수의 고온 고압으로 상승되면서 고온 고압의 냉각수나 수증기로 분출될 때 이를 기수 분리탱크를 이용하여 공기와 냉각수로 각각 분리하여 저온의 공기를 외부로 배출하는 한편, 분리된 냉각수를 리저버 탱크로 회수하여 라디에이터로 재순환하여 사용함으로써, 냉각수를 포함하는 고온 고압의 공기압이 엔진룸의 각 부품에 가해지는 것을 차단할 수 있으며, 또한 냉각시스템을 순환하는 냉각수의 손실을 줄여 냉각수를 자주 보충해야 하는 번거로움을 없앨 수 있는 것이다.

Claims (10)

1. 라디에이터(1)보다 높게 설치되어서 라디에이터(1)에 냉각수를 보충하는 한편 라디에이터(1)의 압력팽창으로 인한 수증기와 고압의 냉각수를 외부로 배출하도록 된 리저버 탱크(11)를 포함하여 구성된 자동차용 냉각장치에 있어서, 라디에이터(1)와 엔진의 진공탱크(10) 그리고 외부와 연결되어서 라디에이터(1)에서 배출되는 수증기 또는 냉각수를 공기와 냉각수로 분리 수집하여 냉각수가 리저버 탱크(11)에 회수되게 하는 기수 분리탱크(2)를 포함하여 구성되어짐을 특징으로 하는 자동차용 냉각장치.
2. 제 1항에 있어서, 이 기수 분리탱크(2)는 기수 분리판(3)에 의해 상/하부 공간(5)(4)으로 구획되고, 이 상부공간(5)에는 엔진의 진공탱크(10)에 연결된 파이프(8)가 내입되며, 하부공간(4)에는 라디에이터(1)에 연결된 유입관(6)이 유입되어짐을 특징으로 하는 자동차용 냉각장치.
3. 제 2항에 있어서, 이 기수 분리판(3)은 공기와 물을 선별적으로 통과시키는 재질로 이루어짐을 특징으로 하는 자동차용 냉각장치.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 기수 분리탱크(2)는 리저버 탱크(11)보다 높게 설치되어짐을 특징으로 하는 자동차용 냉각장치.
5. 제 1항에 있어서, 냉각수의 수위에 따라 구동되어서 솔레노이드 밸브(13)를 개폐시키는 플로트 스위치(14)가 기수 분리탱크(2) 내에 설치되고, 이 솔레노이드 밸브(13)는 기수 분리탱크(2)와 리저버 탱크(11)를 연결하는 냉각수 회수관(12) 상에 설치되어짐을 특징으로 하는 자동차용 냉각장치.
6. 제 1항에 있어서, 라디에이터(1)와 리저버 탱크(11)를 연결하는 파이프(16) 상에는 라디에이터(1)의 압력이 리저버 탱크(1)로 역류하는 것을 차단하도록 하는 체크밸브(15)가 설치되어짐을 특징으로 하는 자동차용 냉각장치.
7. 제 1항에 있어서, 라디에이터(1)와 기수 분리탱크(2)의 하부공간(4)을 연결하는 유입관(6) 상에는 기수 분리탱크(2)의 냉각수가 라디에이터(1)로 역류하는 것을 차단하는 체크밸브(7)가 설치되어짐을 특징으로 하는 자동차용 냉각장치.
8. 제 1항에 있어서, 기수 분리탱크(2)의 상부공간(5)을 외부와 진공탱크(10)에 선택적으로 연결하여 주는 3위치 밸브(9)가 파이프(8) 상에 설치되어짐을 특징으로 하는 자동차용 냉각장치.
9. 제 8항에 있어서, 이 3위치 밸브(9)는 유입관(6)을 통한 수증기 또는 냉각수 압력에 의해 개폐위치가 결정되어짐을 특징으로 하는 자동차용 냉각장치.
10. 제 1항에 있어서, 라디에이터(1)와 연결된 파이프(16)는 리저버 탱크(11)의 하단까지 유입되고, 기수 분리탱크(2)에 연결된 냉각수 회수관(12)은 리저버 탱크(11)의 상단에 유입되어짐을 특징으로 하는 자동차용 냉각장치.