KR20130038417A - 냉각수 회로용 팽창 탱크 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 냉각수 회로용 팽창 탱크(1)는 커버(2)에 의해 폐쇄될 수 있는 충전 개구부(3)를 팽창 탱크(1)의 측지학적 상부 영역에 포함하되, 커버(2)에 적어도 2개의 절환 위치들을 갖는 차압 제어 방식의 밸브(4)가 통합되고, 커버 영역(10)으로 통하는 적어도 하나의 유입 연결부(5) 및 팽창 탱크(1)의 측지학적 하부 영역에 있는 배출 연결부(6)를 포함하되, 유입 연결부(5)가 밸브(4)에 의해 제1 절환 위치에서 폐쇄되고, 적어도 하나의 제2 절환 위치에서 개방됨으로써 유입 연결부(5)가 팽창 탱크(1)로 공기를 배출할 수 있다.

Description

냉각수 회로용 팽창 탱크{EQUALIZING CONTAINER FOR A COOLANT CIRCUIT}
본 발명은 적어도 하나의 유입 연결부 및 배출 연결부와, 커버에 의해 폐쇄될 수 있는 충전 개구부를 구비하고, 커버에 적어도 2개의 절환 위치들을 갖는 차압 제어 방식의 밸브가 통합된 냉각수 회로용 팽창 탱크(expansion tank)에 관한 것이다.
그러한 타입의 팽창 탱크는 내연 기관, 특히 자동차용 내연 기관의 냉각수 회로에서 냉각수 회로로부터 공기를 분리하고 냉각수의 가열 시에 냉각수의 체적 증가를 보상하며 냉각수 회로를 충전하고 냉각수의 비등을 피하기 위한 과압을 형성하는데 사용된다.
DE 40 39 993 A1은 내연 기관의 냉각 회로에 있는 배기 라인을 개시하고 있는데, 그 배기 라인은 냉각기를 그 천장이 더 높게 놓인 팽창 탱크의 상부 섹션에서 그 팽창 탱크와 연결한다. 팽창 탱크는 커버에 의해 폐쇄될 수 있는 주입 파이프를 천장에 구비하는데, 커버에는 감압 밸브가 마련된다. 배기 라인의 파이프 요소는 상부 섹션에서 팽창 탱크 내에 담기고, 탱크 바닥의 부근에 개구부를 구비한다. 그러한 파이프 요소는 팽창 탱크 내에서의 그 가장 높은 지점의 영역에 대기 쪽으로 개방될 수 있는 연결부를 구비하는데, 그 연결부는 주입 파이프 내에서 팽창 탱크의 내부 공간 쪽으로 차단된 공간에 의해 형성되고, 그 공간은 주입 파이프의 폐쇄 시에 대기 쪽으로 차폐된다. 그럼으로써, 팽창 탱크와 냉각기의 충전 시에 밀려 나온 공기를 개방된 공간을 경유하여 주입 파이프를 통해 배출할 수 있다. 주행 운전 중에는, 주입 파이프의 폐쇄 시에 공기가 그 공간을 경유하여 커버 쪽으로 밀려 나오는데, 커버는 그 커버의 타입에 의존하여 달라지는 압력치의 초과 시에 위로 들어 올려져서 팽창 탱크가 대기로 공기를 배출할 수 있게 된다.
그러한 타입의 팽창 탱크에서의 단점은 냉각 회로의 웜업 작동 중에 배기 라인이 확실하게 차단될 수 없어 냉각 회로로부터 팽창 탱크로의 원하지 않는 열 반입이 있을 수 있다는 것이다. 또한, 팽창 탱크는 상시로 과압 하에서 작동되어야 하는 냉각 회로에는 부적합한데, 왜냐하면 일정한 압력 한계치로부터 대기로의 배기가 이뤄짐으로 인해 과압이 해체되기 때문이다.
따라서 본 발명의 과제는 가능한 한 신속한 냉각수의 가열에 도움이 되는 과압으로 작동되는 냉각수 회로를 위한 팽창 탱크를 제공하는 것이다.
그러한 과제는 청구항 1 또는 청구항 6의 특징들에 의해 해결된다.
본 발명에 따른 냉각수 회로용 팽창 탱크는 커버에 의해 폐쇄될 수 있는 충전 개구부를 팽창 탱크의 측지학적(geodetically) 상부 영역에 포함하되, 커버에 적어도 2개의 절환 위치들을 갖는 차압 제어 방식의 밸브가 통합되고, 커버 영역으로 통하는 적어도 하나의 유입 연결부 및 팽창 탱크의 측지학적 하부 영역에 있는 배출 연결부를 포함하며, 유입 연결부는 밸브에 의해 제1 절환 위치에서 폐쇄되고, 적어도 하나의 제2 절환 위치에서 개방됨으로써 유입 연결부가 팽창 탱크로 공기를 배출할 수 있다.
팽창 탱크의 커버에 차압 제어 방식의 벨브가 통합됨으로써, 유입 연결부가 제1 절환 위치에서 폐쇄되고, 제2 절환 위치에서 개방될 수 있다. 따라서 제1 절환 위치에서는, 팽창 탱크를 통한 냉각수 유동이 없고, 그럼으로써 그 단계 동안 냉각 회로에서 냉각수가 신속히 가열될 수 있다. 팽창 탱크의 내부와 대기 사이에 충분한 차압이 존재하는 경우에 밸브가 취하는 밸브의 제2 절환 위치에서는, 유입 연결부가 적어도 부분적으로 개방되고, 그럼으로써 유입 연결부가 팽창 탱크로 공기를 배출할 수 있다. 그럼으로써, 냉각수 회로가 정해진 과압 하에서 작동될 수 있고, 또한 냉각수 회로가 매우 신속하게 가열될 수 있다. 밸브가 제1 절환 위치와 제2 절환 위치 사이에서 전환되는 것은 자동으로 이뤄진다. 따라서 냉각수 회로의 작동 신뢰성이 매우 높게 된다. 커버가 나사 체결되지 않았을 때에는 밸브가 유입 연결부를 차단할 수 없기 때문에, 냉각수 회로가 팽창 탱크를 통해 간단하게 충전될 수 있다. 또한, 충전 중에 지속적인 공기 배출이 이뤄진다. 냉각수 회로에서 발생하여 떠오르는 기포들이 자동으로 유입 연결부에 그리고 밸브의 절환 위치 여하에 따라 팽창 탱크에 도달할 수 있도록 하기 위해서는, 팽창 탱크가 냉각수 회로에서 측지학적으로 가장 높은 냉각수 지점에 배치되는 것이 바람직하다.
바람직한 구성에 있어서, 커버는 중간 위치 또는 말단 위치로 나사 체결될 수 있는데, 중간 위치에서는 유입 연결부가 계속해서 개방된다. 유입 연결부가 계속해서 개방되는 중간 위치로 커버가 나사 체결되면, 냉각수 또는 가스가 충전 개구부를 통해 누출될 수 있는 일이 없이 냉각수 회로가 유입 연결부를 통해 매우 신속하게 공기를 배출할 수 있다. 냉각수 회로로부터 냉각수를 인가받는 내연 기관은 커버가 중간 위치로 나사 체결되었을 때에 이미 작동될 수 있다. 커버가 더 깊숙이 말단 위치로 나사 체결되면, 차압 제어 방식의 밸브가 팽창 탱크로의 유입 연결부의 공기 배출을 자동으로 제어한다.
바람직한 구성에 있어서, 밸브는 팽창 탱크가 대기로 공기를 배출할 수 있는 제3 절환 위치를 취할 수 있다. 그러한 제3 절환 위치에 의해, 팽창 탱크와 대기 사이의 압력 차가 매우 높을 때에, 밸브가 대기로의 팽창 탱크의 공기 배출 및 그에 따른 냉각수 회로 보호를 위한 압력 보상을 수행할 수 있다.
바람직한 구성에 있어서, 밸브는 스프링이 걸려 있고 축 방향으로 안내되는 밸브 디스크를 구비한다. 그럼으로써, 차압 제어 방식의 밸브가 매우 간단하게 제조될 수 있다. 이때, 스프링은 팽창 탱크의 내부의 압력을 저지한다. 스프링 특성 곡선을 적절히 맞춤으로써, 개개의 절환 위치들을 일으키는데 필요한 차압들을 미리 설정할 수 있다.
바람직한 구성에 있어서, 유입 연결부는 반경 방향으로 밸브 디스크에 이르는데, 밸브 디스크는 제1 절환 위치에서는 유입 연결부를 완전히 폐쇄하고, 제2 절환 위치에서는 유입 연결부를 개방한다. 밸브 디스크는 제1 절환 위치에서는 반경 방향으로 그에 이르는 유입 연결부의 높이에 위치하고, 그럼으로써 유입 연결부가 밸브 디스크에 의해 완전히 차폐된다. 밸브 디스크의 스프링이 차압에 의해 압축되면, 유입 연결부가 적어도 부분적으로 개방되어 공기를 배출할 수 있도록 밸브 디스크가 축 방향으로 이동한다. 유입 연결부가 반경 방향으로 밸브 디스크에 이르게 함으로써, 밸브를 작동하기 위한 힘이 작게 유지될 수 있다.
본 발명에 따른 팽창 탱크를 구비한 냉각수 회로에서는, 유입 연결부와 배출 연결부 사이에 차압이 존재한다. 바람직한 구성에 있어서, 배출 연결부는 냉각수 펌프와 유체 역학적으로 연결되고, 그럼으로써 냉각수 펌프가 팽창 탱크로부터 냉각수를 흡인해낼 수 있다. 유입 연결부는 기포들이 그로부터 팽창 탱크에 도달할 수 있도록 냉각수 회로와 연결된다.
첨부 도면들을 참조로 한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로부터 본 발명의 더 상세한 명세, 특징, 및 이점이 드러날 것이다. 첨부 도면들 중에서,
도 1은 커버가 나사 체결되지 않은 팽창 탱크를 나타낸 도면이고;
도 2는 커버가 중간 위치로 나사 체결된 팽창 탱크를 나타낸 도면이며;
도 3은 커버가 말단 위치로 나사 체결되고 밸브가 제1 절환 위치에 있는 팽창 탱크를 나타낸 도면이고;
도 4는 커버가 말단 위치로 나사 체결되고 밸브가 제2 절환 위치에 있는 팽창 탱크를 나타낸 도면이며;
도 5는 커버가 말단 위치로 나사 체결되고 밸브가 제3 절환 위치에 있는 팽창 탱크를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 5에서 모두 공통적으로, 팽창 탱크(1)는 냉각수(9)의 상부에 에어 쿠션이 형성되도록 부분적으로 냉각수(9)로 충전되어 있다. 팽창 탱크(1)의 측지학적 상부 영역에는, 커버(2)에 의해 폐쇄될 수 있는 충전 개구부(3)를 갖는 커버 영역(10)이 배치된다. 팽창 탱크(1) 내로 유입 연결부(5)가 안내되어 커버 영역(10)으로 통한다. 그를 위해, 커버 영역(10)은 바람직하게는 커버(2)의 수납을 위한 나삿니들을 갖는 케이지 형태의 구조물로서 형성될 수 있다. 유입 연결부(5)는 냉각수 회로의 도시되지 않은 열교환기 또는 냉각수 회로에 포함된 도시되지 않은 내연 기관과 유체 역학적으로 연결되고, 그에 따라 가스 및/또는 냉각수(9)가 팽창 탱크(1)에 도달할 수 있게 된다. 냉각수(9)는 팽창 탱크(1)의 측지학적 하부 영역에 배치된 배출 연결부(6)를 통해 도시되지 않은 냉각수 펌프에 도달할 수 있다. 커버(2)에는 3개의 절환 위치들을 갖는, 차압에 의해 제어되는 차압 제어 방식의 밸브(4)가 통합된다. 그러한 밸브(4)는 커버(2) 내에서 축 방향으로 안내되고 압축 스프링(8)에 의한 하중을 받는 밸브 디스크(7)로 구성된다. 이때, 압축 스프링(8)의 특성 곡선은 각각의 절환 위치를 취하는데 필요한, 팽창 탱크(1)와 대기 사이의 차압을 결정한다. 완전히 나사 체결된 상태에서, 밸브 디스크(7)는 제1 절환 위치에서는 반경 방향으로 그에 이르는 유입 연결부를 폐쇄한다. 밸브 디스크(7)는 제2 및 제3 절환 위치들에서는 스프링(8)의 압축에 의해 유입 연결부(5)를 개방한다.
도 1은 커버(2)가 제거된 팽창 탱크(1)를 도시하고 있다. 따라서 충전 개구부(3)가 계속해서 개방된 채로 있고, 그럼으로써 유입 연결부(5) 및 팽창 탱크(1)가 대기로 공기를 배출할 수 있다. 그러한 구성에서는, 팽창 탱크(1) 및 그에 연결된 냉각수 회로에 냉각수(9)를 충전할 수 있다.
도 2는 커버(2)가 중간 위치(A)로 나사 체결된 팽창 탱크(1)를 도시하고 있다. 그러한 중간 위치(A)는 유입 연결부(5)가 계속해서 개방되지만, 충전 개구부(3)가 가스 밀봉적으로 폐쇄되는 것을 특징으로 한다. 따라서 유입 연결부(5)가 계속해서 팽창 탱크(1)로 공기를 배출할 수 있고, 그럼으로써 냉각수 회로의 매우 신속한 공기 배출이 가능하게 된다.
도 3은 커버(2)가 말단 위치(B)로 나사 체결된 팽창 탱크(1)를 도시하고 있다. 밸브 디스크(7)가 제1 절환 위치로 유입 연결부(5)를 완전히 차단할 정도로 팽창 탱크(1)와 대기 사이의 차압이 아직은 낮은 상태이다. 그럼으로써, 냉각수 회로가 팽창 탱크(1)로 공기를 배출할 수 없고, 내연 기관이 팽창 탱크(1)로의 통과 유동이 없음으로 인해 매우 신속하게 가열될 수 있다.
도 4는 커버(2)가 말단 위치(B)로 나사 체결된 팽창 탱크(1)를 도시하고 있다. 스프링(8)이 압축되어 밸브 디스크(7)가 제2 절환 위치로 유입 연결부(5)를 적어도 부분적으로 개방할 정도로 팽창 탱크(1)과 대기 사이의 차압이 상승한다. 그럼으로써, 유입 연결부(5)가 팽창 탱크(1)로 공기를 배출할 수 있다.
도 5는 커버(2)가 말단 위치(B)로 나사 체결된 팽창 탱크(1)를 도시하고 있다. 스프링(8)이 한층 더 압축되어 밸브 디스크(7)가 제3 절환 위치로 유입 연결부(5)를 완전히 개방할 정도로 팽창 탱크(1)와 대기 사이의 차압이 크게 상승한다. 추가로, 팽창 탱크(1)가 커버(2)를 통해 대기로 공기를 배출할 수 있다. 그럼으로써, 과압으로 인한 냉각수 회로에서의 손상이 회피될 수 있다.
A: 중간 위치 B: 말단 위치
1: 팽창 탱크 2: 커버
3: 충전 개구부 4: 밸브
5: 유입 연결부 6: 배출 연결부
7: 밸브 디스크 8: 스프링
9: 냉각수 10: 커버 영역

Claims (7)

  1. 냉각수 회로용 팽창 탱크(1)로서,
    커버(2)에 의해 폐쇄될 수 있는 충전 개구부(3)를 팽창 탱크(1)의 측지학적 상부 영역에 포함하되, 커버(2)에 적어도 2개의 절환 위치들을 갖는 차압 제어 방식의 밸브(4)가 통합되고, 커버 영역(10)으로 통하는 적어도 하나의 유입 연결부(5) 및 팽창 탱크(1)의 측지학적 하부 영역에 있는 배출 연결부(6)를 포함하는 냉각수 회로용 팽창 탱크(1)에 있어서,
    유입 연결부(5)는 밸브(4)에 의해 제1 절환 위치에서 폐쇄되고, 적어도 하나의 제2 절환 위치에서 개방됨으로써 유입 연결부(5)가 팽창 탱크(1)로 공기를 배출할 수 있는 것을 특징으로 하는 팽창 탱크.
  2. 제 1 항에 있어서, 커버(2)는 중간 위치(A) 또는 말단 위치(B)로 나사 체결될 수 있되, 중간 위치(A)에서는 유입 연결부(5)가 계속해서 개방되는 것을 특징으로 하는 팽창 탱크.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 밸브(4)는 팽창 탱크(1)가 대기로 공기를 배출할 수 있는 제3 절환 위치를 취할 수 있는 것을 특징으로 하는 팽창 탱크.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 밸브(4)는 스프링이 걸린 채로 축 방향으로 안내되는 밸브 디스크(7)를 구비하는 것을 특징으로 하는 팽창 탱크.
  5. 제 4 항에 있어서, 유입 연결부(5)는 반경 방향으로 밸브 디스크(7)에 이르되, 밸브 디스크(7)는 제1 절환 위치에서는 유입 연결부(5)를 완전히 폐쇄하고, 제2 절환 위치에서는 유입 연결부(5)를 개방하는 것을 특징으로 하는 팽창 탱크.
  6. 제 1 항에 따른 팽창 탱크를 포함하는 냉각수 회로에 있어서,
    유입 연결부(5)와 배출 연결부(6) 사이에 차압이 존재하는 것을 특징으로 하는 냉각수 회로.
  7. 제 6 항에 있어서, 배출 연결부(6)는 냉각수 펌프와 유체 역학적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 냉각수 회로.
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