KR20120124306A - 차량용 열교환기 - Google Patents

Abstract

차량용 열교환기가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기는 라디에이터로부터 공급되는 냉각수와, 자동변속기로부터 공급되는 변속기오일이 각각 내부로 유입되며, 차량의 주행 상태에 따라 내부에서 상호 열교환을 통해 변속기오일의 온도를 조절하기 위한 것으로, 복수개의 플레이트가 적층되어 내부에 교차적으로 각기 다른 연결유로를 형성하고, 상기 각 연결유로를 통해 냉각수와 변속기오일이 각각 통과하면서 상호 열교환이 이루어지는 방열부를 포함하고, 상기 각 플레이트는 복수개의 엠보싱 돌기가 형성되고, 상기 각 엠보싱 돌기의 돌출된 부분이 상호 마주한 상태로 접합된 각 엠보싱 돌기의 사이사이로 냉각수가 유동되는 제1 연결유로를 형성하며, 상기 각 제1 연결유로를 사이에 두고, 상기 각 엠보싱 돌기의 오목한 부분이 마주하는 내부에 방열핀이 장착되어 변속기오일이 유동되는 제2 연결유로를 형성한다.

Description

차량용 열교환기{HEAT EXCHANGER FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각각의 작동유체가 내부로 유입되어 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.

한편, 최근에는 차량 냉간 시, 변속기오일의 마찰저항을 감소시켜 자동변속기의 성능을 향상시키도록 자동변속기오일 온도를 상온상태의 냉각수를 이용하여 적정 온도로 조기에 상승시키거나, 또는 차량의 고속 주행 시, 가열된 변속기오일을 저온의 냉각수와의 열교환을 통해 냉각시키기 위해 열교환기가 적용되고 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 열교환기는 내부에서 발생되는 통수저항에 의해 냉각수의 유동이 원활하게 이루어지지 못하게 됨에 따라 냉각수와 변속기오일의 열교환 효율이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 냉각수와 변속기오일의 열교환 효율이 저하됨에 따라, 변속기오일의 웜업 및 냉각 성능이 불리해져 자동변속기 내부에서 마찰저항이 증가하고, 이로 인해 자동변속기의 내구성이 저하되는 문제점도 내포하고 있다.

따라서, 본 발명의 실시예들은 냉각수와 변속기오일의 상호 열교환을 통한 변속기오일의 온도 조절 시, 냉각수와 변속기오일의 유동방향을 제어하고, 열교환 면적을 증대를 통해 열교환 효율을 최대화시킴으로써, 변속기오일의 웜업 및 냉각기능을 효율적으로 수행할 수 있도록 하는 차량용 열교환기를 제공하고자 한다.

또한, 내부에 구비되는 방열핀과, 엠보 형상 적용을 통해 통수저항에 의한 냉각수 유량이 축소되는 것을 방지할 수 있고, 변속기오일의 웜업 및 냉각기능이 향상됨으로써, 자동변속기의 마찰저항을 저감시켜 내구성을 향상시키도록 하는 차량용 열교환기를 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는, 라디에이터로부터 공급되는 냉각수와, 자동변속기로부터 공급되는 변속기오일이 각각 내부로 유입되며, 차량의 주행 상태에 따라 내부에서 상호 열교환을 통해 변속기오일의 온도를 조절하기 위한 것으로, 복수개의 플레이트가 적층되어 내부에 교차적으로 각기 다른 연결유로를 형성하고, 상기 각 연결유로를 통해 냉각수와 변속기오일이 각각 통과하면서 상호 열교환이 이루어지는 방열부를 포함하고, 상기 각 플레이트는 복수개의 엠보싱 돌기가 형성되고, 상기 각 엠보싱 돌기의 돌출된 부분이 상호 마주한 상태로 접합된 각 엠보싱 돌기의 사이사이로 냉각수가 유동되는 제1 연결유로를 형성하며, 상기 각 제1 연결유로를 사이에 두고, 상기 각 엠보싱 돌기의 오목한 부분이 마주하는 내부에 방열핀이 장착되어 변속기오일이 유동되는 제2 연결유로를 형성할 수 있다.

상기 방열부는 일면에 양측에 길이방향으로 냉각수가 유입되고 상기 제1 연결유로와 연결되는 제1 유입홀과, 변속기오일이 유입되고 상기 제2 연결유로와 연결되는 제2 유입홀이 형성되며, 상기 제1, 제2 유입홀에 대응하여 상기 방열부의 길이방향으로 양측에서 상기 제1, 제2 유입홀과 각각 이격되게 형성되고, 상기 제1 연결유로와 연결되는 제1 배출홀과, 상기 제2 연결유로와 연결되는 제2 배출홀이 형성될 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 방열핀은 상기 제2 연결유로 상에서 성형방향이 상기 방열부로 유입된 변속기오일의 유동 방향과 반대방향으로 장착될 수 있다.

상기 방열핀은 사각형상의 돌기가 상호 엇갈리게 배치되어 연결될 수 있다.

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

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기에 의하면, 냉각수와 변속기오일의 상호 열교환을 통해 변속기오일의 온도 조절 시, 냉각수와 변속기오일의 유동방향을 제어하고, 열교환 면적을 증대를 통해 열교환 효율을 최대화시킴으로써, 변속기오일의 웜업 및 냉각기능을 효율적으로 수행할 수 있다.

또한, 내부에 구비되는 방열핀과, 엠보 형상 적용을 통해 통수저항에 의한 냉각수 유량이 축소되는 것을 방지할 수 있고, 이로 인해, 냉시동 시에 마찰 저감을 위한 변속기오일의 웜업 기능과, 주행 시 슬립방지 및 내구 유지를 위한 냉각기능의 동시 수행이 가능하여 연비 및 자동변속기의 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기가 적용되는 자동변속기 냉각시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기의 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A 선에 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기에 적용되는 방열핀의 부분 사시도이다.
도 5는 도 2의 B-B 선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 2의 C-C 선에 따른 단면도이다.

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.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기가 적용되는 자동변속기 냉각시스템의 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기의 사시도이며, 도 3은 도 2의 A-A 선에 따른 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기에 적용되는 방열핀의 부분 사시도이며, 도 5는 도 2의 B-B 선에 따른 단면도이고, 도 6은 도 2의 C-C 선에 따른 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기(100)는 차량의 자동변속기 냉각 시스템에 적용된다.

상기한 자동변속기 냉각 시스템은 기본적으로, 도 1에서 도시한 바와 같이, 워터펌프(10)를 통해 냉각팬(21)이 장착된 라디에이터(20)를 통과하면서 냉각된 냉각수가 엔진을 냉각시키는 냉각라인(Cooling Line : 이하 ‘C.L’이라 함)이 구비되고, 이 냉각라인(C.L) 상에는 미도시된 차량 난방시스템과 연결되는 히터 코어(30)를 포함하여 구성된다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기(100)는 냉각수와 변속기오일의 상호 열교환을 통한 변속기오일의 온도 조절 시, 냉각수와 변속기오일의 유동방향을 제어하고, 열교환 면적을 증대를 통해 열교환 효율을 최대화시킴으로써, 변속기오일의 웜업 및 냉각기능을 효율적으로 수행할 수 있도록 구성된다.

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기(100)는 상기 워터펌프(10)와 히터코어(30) 사이에 구비되며, 자동변속기(40)와 오일라인(Oil Line : 이하‘O.L’이라 함)을 통해 상호 연결된다.

즉, 본 실시예에서, 차량용 열교환기(100)는 상기 라디에이터(20)로부터 공급되는 냉각수와, 자동변속기(40)로부터 공급되는 변속기오일이 각각 내부로 유입되며, 차량의 주행 상태에 따라 내부에서 상호 열교환을 통해 변속기오일의 온도를 조절하게 된다.

이러한 열교환기(100)는, 도 2와 도 3에서 도시한 바와 같이, 복수개의 플레이트(111)가 적층되어 내부에 교차적으로 각기 다른 연결유로(113, 115)를 형성하고, 상기 각 연결유로(113, 115)를 통해 냉각수와 변속기오일이 각각 통과하면서 상호 열교환이 이루어지는 방열부(110)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 방열부(110)는 냉각수와 변속기오일의 유동을 대향류(counterflow, 對向流) 시켜 상호 열교환시키게 된다.

이와 같이 구성되는 상기 방열부(110)는 복수개의 플레이트(111)가 적층되는 플레이트형(또는, ‘판형’이라고도 함)으로 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 각 플레이트(111)는 일면으로 돌출된 복수개의 엠보싱 돌기(115)가 형성된다.

이러한 각 플레이트(111)는 상기 각 엠보싱 돌기(117)의 돌출된 부분이 상호 마주한 상태로 접합되어 각 엠보싱 돌기(117)의 사이사이로 냉각수가 유동되는 제1 연결유로(113)를 형성하게 된다.

그리고 상기 제 1 연결유로(113)를 형성하도록 상호 접합된 상기 플레이트(111)는 상기 제1 연결유로(113)를 사이에 두고, 각 엠보싱 돌기(117)의 오목한 부분이 마주하는 내부에 방열핀(130)이 장착되어 내부에 변속기오일이 유동되는 제2 연결유로(115)를 형성하게 된다.

즉, 상기 제1 연결유로(113)와 제2 연결유로(115)는 상기 방열부(110)의 내부에 교번적으로 형성되며, 냉각수와 변속기오일이 교차되어 유입됨으로써, 열교환이 이루어지게 된다.

여기서, 상기 방열핀(130)은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 제2 연결유로(115) 상에서 성형방향이 상기 방열부(110)로 유입된 변속기오일의 유동 방향과 반대방향으로 장착될 수 있다.

이러한 방열핀(130)은 사각형상의 돌기가 상호 엇갈리게 배치되어 연결되게 성형될 수 있다.

이에 따라, 상기 방열핀(130)이 장착된 제2 연결유로(115)를 통과하는 변속기오일은 상기 방열핀(130)의 성형방향과 90°각도로 수직하게 유동되고, 냉각수는 제1 연결유로(113) 상에서 상기 각 엠보싱 돌기(117)의 사이사이로 상기 변속기오일의 유동방향과 반대방향으로 흐르면서 열교환을 하게 된다.

여기서, 냉각수는, 도 5와 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 각 엠보싱 돌기(117)에 의해 상기 각 플레이트(111)와의 접촉면적이 증가되는 동시에, 통수저항이 축소된다.

반대로, 변속기오일은 상기 방열핀(130)의 성형방향과 수직하게 유동되어 통수저항이 증가함으로써, 상기 방열부(110)에서 냉각수와 변속기오일의 열교환이 보다 효율적으로 이루어지게 된다.

본 실시예에서, 상기 방열부(110)는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 일면에 양측에 길이방향으로 냉각수가 유입되고 상기 제1 연결유로(113)와 연결되는 제1 유입홀(121)과, 변속기오일이 유입되고 상기 제2 연결유로(115)와 연결되는 제2 유입홀(125)이 형성된다.

그리고 상기 방열부(110)는 상기 제1, 제2 유입홀(121, 125)에 대응하여 상기 방열부(110)의 길이방향으로 양측에서 상기 제1, 제2 유입홀(121, 125)과 각각 이격되게 형성되고, 상기 제1 연결유로(113)와 연결되는 제1 배출홀(123)과, 상기 제2 연결유로(115)와 연결되는 제2 배출홀(127)이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 제1 유입홀(121)과 제1 배출홀(123)은 상기 방열부(110)의 일면에서 대각선 방향으로 각 모서리부에 형성될 수 있다.

그리고 상기 제2 유입홀(125)과 제2 배출홀(127)은 상기 방열부(110)의 일면에서 대각선 방향으로 각 모서리부에 형성되며, 상기 제1 유입홀(121)과 제1 배출홀(123)에 서로 대향되게 형성된다.

한편, 상기 제1, 제2 유입홀(121, 125)과, 제1, 제2 배출홀(123, 127)에는 각각 냉각수 연결포트(140)와 오일 연결포트(150)가 장착되며, 상기 냉각수 및 오일 연결포트(140, 150)에 연결호스 또는 연결배관 등을 통해 상기 라디에이터(20)와 자동변속기(40)에 연결될 수 있다.

즉, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기(100)는, 도 5와 도 6에서 도시한 바와 같이, 차량의 주행 상태나 아이들모드, 또는 초기 냉시동과 같이 차량의 상태나 모드에 따라 변속기오일의 웜업이나 냉각이 필요할 경우, 상기 방열부(110)의 내부에 형성되는 제1, 제2 연결유로(113, 115)로 각각 냉각수와 변속기오일을 유입시켜 유동시키게 된다.

이 때, 상기 제1 연결유로(113)를 통과하는 냉각수는 돌출된 부분이 상호 접합된 상기 각 엠보싱 돌기(117)의 사이사이로 냉각수를 유동됨으로써, 통수저항이 최소화된 상태로 유동되며, 동시에, 각 플레이트(111)와의 접촉면적이 증가된 상태로 유동된다.

그리고 상기 제2 연결유로(115)를 통과하는 변속기오일은 유동방향과 수직방향으로 성형된 상기 방열핀(130)에 의해 통수저항이 증가되어 유속이 저하된 상태로 유동되는 바, 각 플레이트(111)와 접촉면적이 증가된 상태로 유동하는 냉각수와의 열교환이 보다 효율적으로 이루어지게 된다.

즉, 변속기오일의 웜업이 필요한 차량의 냉시동 시, 변속기오일은 상온상태의 냉각수와 방열부(110)의 내부에서 보다 효율적인 열교환을 통해 보다 빠르게 온도가 상승된 상태로 자동변속기로 공급된다.

이와는 반대로, 변속기오일의 냉각이 필요한 차량의 고속 주행 시, 변속기오일은 냉각이 활발히 이루어져 저온 상태의 냉각수와 방열부(110)의 내부에서 보다 효율적인 열교환을 통해 보다 빠르게 온도가 저하된 상태로 자동변속기로 공급된다.

즉, 본 실시예에 따른 열교환기(100)는 서로 대향류 유동되는 냉각수와 변속기오일을 엠보싱 돌기(117)가 적용된 제1 연결유로(113)와, 유체 유동방향과 성형방향이 수직하게 장착된 방열핀(130)이 적용된 제2 연결유로(115)를 통하여 보다 효율적인 열교환을 수행하게 되는 것이다.

따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기(100)를 적용하면, 냉각수와 변속기오일의 상호 열교환을 통해 변속기오일의 온도 조절 시, 냉각수와 변속기오일의 유동방향을 제어하고, 열교환 면적을 증대를 통해 열교환 효율을 최대화시킴으로써, 변속기오일의 웜업 및 냉각기능을 효율적으로 수행할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 열교환기(100)는 제1 연결유로(113)에 구비되는 엠보싱 돌기(117)의 적용을 통해 냉각수의 통수저항을 저감시켜 냉각수 유량이 축소되는 것을 방지하고, 제2 연결유로(115)에 구비되는 방열핀(130)을 통해 변속기오일의 통수저항을 증가시켜 유속을 저감시킴으로써, 냉시동 시에 마찰 저감을 위한 변속기오일의 웜업 기능과, 주행 시 슬립방지 및 내구 유지를 위한 냉각기능의 동시 수행이 가능하여 연비 및 자동변속기의 내구성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열교환기(100)를 설명함에 있어, 각 작동유체가 냉각수와 변속기오일로 이루어지는 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 열교환을 통해 냉각 또는 온도 상승이 필요한 작동유체에는 모두 적용이 가능하다.

그리고 본 발명이 실시예에 따른 차량용 열교환기를 설명하는데 있어, 도면 상에는 다수개의 플레이트(111)가 단순히 적층되어 구성되는 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 열교환기(100)의 장착을 고려하여 일면과 타면에 각각 타 부품과의 접촉에 의한 파손을 방지하거나, 타 부품 또는 엔진룸 내부에 고정시키기 위한 커버, 브라켓 등이 장착될 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
111 : 플레이트 113 : 제1 연결유로
115 : 제2 연결유로 117 : 엠보싱 돌기
121 : 제1 유입홀 123 : 제1 배출홀
125 : 제2 유입홀 127 : 제2 배출홀
130 : 방열핀 140 : 냉각수 연결포트
150 : 오일 연결포트

Claims (7)

1. 라디에이터로부터 공급되는 냉각수와, 자동변속기로부터 공급되는 변속기오일이 각각 내부로 유입되며, 차량의 주행 상태에 따라 내부에서 상호 열교환을 통해 변속기오일의 온도를 조절하기 위한 것으로,
   복수개의 플레이트가 적층되어 내부에 교차적으로 각기 다른 연결유로를 형성하고, 상기 각 연결유로를 통해 냉각수와 변속기오일이 각각 통과하면서 상호 열교환이 이루어지는 방열부를 포함하고,
   상기 각 플레이트는
   복수개의 엠보싱 돌기가 형성되고, 상기 각 엠보싱 돌기의 돌출된 부분이 상호 마주한 상태로 접합된 각 엠보싱 돌기의 사이사이로 냉각수가 유동되는 제1 연결유로를 형성하며,
   상기 각 제1 연결유로를 사이에 두고, 상기 각 엠보싱 돌기의 오목한 부분이 마주하는 내부에 방열핀이 장착되어 변속기오일이 유동되는 제2 연결유로를 형성하는 차량용 열교환기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 방열부는
   일면에 양측에 길이방향으로 냉각수가 유입되고 상기 제1 연결유로와 연결되는 제1 유입홀과, 변속기오일이 유입되고 상기 제2 연결유로와 연결되는 제2 유입홀이 형성되며,
   상기 제1, 제2 유입홀에 대응하여 상기 방열부의 길이방향으로 양측에서 상기 제1, 제2 유입홀과 각각 이격되게 형성되고, 상기 제1 연결유로와 연결되는 제1 배출홀과, 상기 제2 연결유로와 연결되는 제2 배출홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 유입홀과 제1 배출홀은
   상기 방열부의 일면에서 대각선 방향으로 각 모서리부에 형성되는 차량용 열교환기.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제2 유입홀과 제2 배출홀은
   상기 방열부의 일면에서 대각선 방향으로 각 모서리부에 형성되며, 상기 제1 유입홀과 제1 배출홀에 서로 대향되게 형성되는 차량용 열교환기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 방열핀은
   상기 제2 연결유로 상에서 성형방향이 상기 방열부로 유입된 변속기오일의 유동 방향과 반대방향으로 장착되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 방열핀은
   사각형상의 돌기가 상호 엇갈리게 배치되어 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 방열부는
   냉각수와 변속기오일의 유동을 대향류(counterflow, 對向流) 시켜 상호 열교환시키는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
   

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