KR20220130865A - 차량용 리저버 탱크 - Google Patents

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박종일
차용웅
윤중수
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 상부에 커버가 결합되며, 서로 다른 온도를 가진 냉각수가 공급되는 탱크부, 상기 탱크부를 제1수용 공간 및 제2수용 공간으로 구획시키며, 상기 제1수용 공간 및 상기 제2수용 공간이 서로 이격되게 형성되는 열교환 저감부 및 상기 열교환 저감부에 형성되어 상기 열교환 저감부로 유입된 냉각수를 각각 상기 제1수용 공간 및 상기 제2수용 공간으로 재배출되게 형성되는 배출부를 포함한다.

Description

차량용 리저버 탱크{RESERVOR TANK FOR A VEHICLE}
본 발명은 차량용 리저버 탱크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서로 다른 부품의 냉각 성능을 만족하기 위해 각각 서로 다른 온도의 냉각수가 수용된 복수의 리저버 탱크에 대하여, 통합이 이루어지게 하여 중량 및 재료비의 저감이 가능하게 하는 차량용 리저버 탱크에 관한 것이다.
일반적으로, 내연기관이 장착된 차량에서는 엔진의 가열 시 발생되는 열의 온도가 대략 1500℃ 이상으로 고온에 달하는데, 이러한 열이 실린더헤드, 피스톤, 밸브 등에 그대로 전달되면 이 부품들의 온도가 과다하게 높아지면서 열팽창이나 열화에 따라 부품의 변형, 윤활유의 유막 파괴, 윤활유 부족은 물론 연소 상태도 나빠져서 노킹이나, 조기 점화가 발생하여 엔진의 출력이 저하되며, 심할 경우에는 운전불능 상태를 초래하는 엔진의 과열현상이 발생된다.
그리고, 이와는 달리 엔진의 온도가 너무 낮은 과냉 상태인 경우에는 실린더 내로 흡입되는 무화 혼합가스의 가솔린이 충분히 가스화 하지 않고, 연소상태가 불량하게 되어 연료소비량이 증가하며, 미연소 가솔린이 실린더벽에 남아 윤활유를 희박하게 하고, 엔진의 작동과 내구성에 영향을 준다.
따라서, 자동차에는 엔진의 작동에 가장 적합한 온도를 유지하기 위해 냉각 시스템을 설치한다.
이와 같은 냉각 시스템은 외부의 공기를 엔진부위로 위치시켜 고온이 엔진을 냉각하는 공냉식과, 냉각수를 엔진의 연소실 부위로 순환시켜 고온의 엔진을 냉각시키는 수냉식으로 나누어지는데, 공냉식은 수냉식보다 낮은 냉각 성능으로 인해 자동차에는 주로 냉각효과가 좋은 수냉식을 사용한다.
통상, 냉각수를 사용하는 냉각 시스템의 경우, 실린더헤드와 냉각수 통로 및 연소실로 구성된 엔진, 상기 엔진 내에서 온도가 상승한 물을 냉각하는 라디에이터, 라디에이터를 통해 공기를 흡입하여 라디에이터의 통풍을 보조하는 냉각팬, 라디에이터에서 냉각된 물을 다시 엔진의 냉각수 통로에 공급하는 물펌프와 냉각수 통로에 구비된 리저버 탱크로 구성된다.
이러한 리저버 탱크는 일정한 양의 냉각수를 저장하는 것으로 라디에이터 및 엔진 계통에서 생성되어 냉각수 통로에 발생하는 기포를 지속적으로 배출시키고, 물펌프로 일정한 양의 냉각수를 공급하여 냉각수 계통의 부압이 발생되는 것을 방지한다.
하지만, 리저버 탱크는 예를 들어 전기차의 경우, 전장품을 냉각시키기 위한 냉각회로에서 요구되는 냉각수의 종류, 온도 조건 등과, 배터리를 냉각시키기 위한 냉각회로에서 요구되는 냉각수의 종류, 온도 조건 등이 서로 다르기 때문에, 각각 구비되어야 한다.
그에 따라, 냉각수를 주입하고 보관하는 리저버 탱크의 증가로 인하여 중량, 재료비, 투자비 등이 증가하게 되는 문제가 발생되고 있는 실정이다.
본 발명의 목적은, 서로 다른 부품의 냉각 성능을 만족하기 위해 각각 서로 다른 온도의 냉각수가 수용된 복수개의 리저버 탱크에 대하여, 열교환 저감 구조를 적용하여 통합이 이루어지게 함으로써, 중량 및 재료비 저감이 가능하게 하면서도, 냉각수 열교환에 의한 성능 감소를 미연에 방지할 수 있도록 하는 차량용 리저버 탱크를 제공함에 있다.
본 발명에 따른 차량용 리저버 탱크는 상부에 커버가 결합되며, 서로 다른 온도를 가진 냉각수가 공급되는 탱크부, 상기 탱크부를 제1수용 공간 및 제2수용 공간으로 구획시키며, 상기 제1수용 공간 및 상기 제2수용 공간이 서로 이격되게 형성되는 열교환 저감부 및 상기 열교환 저감부에 마련되어 상기 열교환 저감부로 유입된 냉각수를 각각 상기 제1수용 공간 및 상기 제2수용 공간으로 재배출되게 형성되는 배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 열교환 저감부는 상기 제1수용 공간과 경계를 형성하는 제1구획부재, 상기 제2수용 공간과 경계를 형성하는 제2구획부재 및 상기 탱크부의 내부에서 상기 제1구획부재 및 상기 제2구획부재를 지지하는 지지부재를 구비한다.
이러한 상기 배출부는 상기 제1구획부재 및 상기 제2구획부재 각각에 형성되며, 상기 지지부재는 상기 배출부가 형성된 위치에서 각각 상기 제1수용 공간 및 상기 제2수용 공간을 향해 하향 경사지게 형성된다.
그리고, 상기 지지부재는 상기 제1구획부재 및 상기 제2구획부재의 내부 공간에서, 상기 배출부를 향해 점진적으로 하향 경사지게 형성된다.
또한, 상기 배출부는 상기 지지부재의 저면으로부터 상기 커버와의 경계면까지의 길이를 가지도록 형성된다.
한편, 상기 배출부는 상기 탱크부의 내부에 마련된 최대 냉각수 라인 보다 높은 위치에 형성되어 상기 제1수용 공간 및 상기 제2수용 공간의 공기가 상기 열교환 저감부로 유동할 수 있도록 한다.
본 발명은, 서로 다른 부품의 냉각 성능을 만족하기 위해 각각 서로 다른 온도의 냉각수가 수용된 복수의 리저버 탱크에 대해, 열교환 저감 구조를 적용하여 통합이 이루어지게 함으로써, 중량 및 재료비 저감이 가능하게 함과 함께, 냉각수 열교환에 의한 성능 감소를 미연에 방지할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
그리고, 본 발명은 열교환 저감 구조에 배출구를 구비하고, 이러한 배출구를 통해 리저버 탱크의 공기가 열교환 저감 구조의 내부로 유입될 수 있게 함으로써, 리저버 탱크에서 요구되는 공기를 열교환 저감 구조로 분산시킬 수 있으며, 그에 따라 리저버 탱크의 부피를 축소시킬 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 차량의 흔들림, 기울어짐 등의 원인에 의해 열교환 저감 구조의 내부로 냉각수가 유입될 경우, 배출구의 경사를 통해 리저버 탱크의 내부로 냉각수가 재배출되게 함으로써, 열교환 저감 구조 내에서의 열전달 또한 저감시킬 수 있는 효과를 갖는다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 리저버 탱크에 대한 탱크부를 보여주기 위한 도면이다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 리저버 탱크에 대한 커버가 분리된 상태의 탱크부를 보여주기 위한 도면이다.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 리저버 탱크에 대한 배출부를 보여주기 위한 도면이다.
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 리저버 탱크에 대한 도 3에 표시된 부분을 확대하여 보여주기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에 개시되는 실시 예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 리저버 탱크에 대한 탱크부를 보여주기 위한 도면이고, 도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 리저버 탱크에 대한 커버가 분리된 상태의 탱크부를 보여주기 위한 도면이다.
그리고, 도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 리저버 탱크에 대한 배출부를 보여주기 위한 도면이며, 도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 리저버 탱크에 대한 도 3에 표시된 부분을 확대하여 보여주기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량용 리저버 탱크는 탱크부(100), 열교환 저감부(200) 및 배출부(300)를 포함한다.
탱크부(100)에 해당하는 리저버 탱크는 저장되는 유체의 체적이 온도 변화에 따라 가변될 경우에 사용하는 저장 탱크로, 통상 차량에서는 냉각수 리저버 탱크나, 또는 클러치 오일 리저버 탱크, 브레이크 오일 리저버 탱크, 동력 조향장치의 오일 리저버 탱크 등이 사용되고 있다.
이러한 탱크부(100)는 소정의 용량을 저장할 수 있는 플라스틱 등의 소재로 구비되며, 냉각수를 주입할 수 있는 주입구(110)가 형성되고, 주입구(110)를 개폐하는 캡(120)이 탱크부(100)에 착탈 가능하게 결합된다.
또한, 탱크부(100)에는 냉각수의 수위를 확인할 수 있도록 하는 최대 냉각수 라인과 최소 냉각수 라인이 형성된다.
그리고, 탱크부(100)에는 서로 다른 온도를 가진 냉각수가 제1수용 공간(A) 및 제2수용 공간(B)로 각각 공급 및 저장되며, 각각의 탱크부(100)에는 캡(120)을 구비한 커버(10)가 상부에 결합된다.
여기서, 열교환 저감부(200)는 탱크부(100)를 제1수용 공간(A) 및 제2수용 공간(B)이 서로 이격되게 형성되도록 탱크부(100)의 내부를 구획하는 역할을 한다.
이를 위해, 열교환 저감부(200)는 제1구획부재(210), 제2구획부재(220) 및 지지부재(230)를 구비한다.
제1구획부재(210)는 열교환 저감부(200)와 제1수용 공간(A) 사이에서 경계를 형성하며, 커버(10)의 결합 시, 커버(10)의 메인 격벽(12)이 열교환 저감부(200)와 일치된 상태에서, 커버(10)의 제1격벽(14)과 일치되도록 구비된다.
제1구획부재(210)는 상대적으로 고온의 냉각수가 수용된 제2수용 공간(B)과 저온의 냉각수가 수용된 제1수용 공간(A)이 직접적으로 마주하지 않도록, 다시 말해 제2수용 공간(B)에 수용된 냉각수의 열이 제1수용 공간(A)에 수용된 냉각수에 영향을 미치지 않도록 제1수용 공간(A)과 제2수용 공간(B) 사이를 이격시킨다.
제2구획부재(220)는 열교환 저감부(200)와 제2수용 공간(B) 사이에서 경계를 형성하며, 제1구획부재(210)와 동일하게 구비된다.
또한, 제2구획부재(220)는 커버(10)의 결합 시, 커버(10)의 메인 격벽(12)이 열교환 저감부(200)와 일치된 상태에서, 커버(10)의 제2격벽(16)과 일치되도록 구비된다.
제2구획부재(220)는 상대적으로 저온의 냉각수가 수용된 제1수용 공간(A)과 고온의 냉각수가 수용된 제2수용 공간(B)이 직접적으로 마주하지 않도록, 다시 말해 제1수용 공간(A)에 수용된 냉각수가 제2수용 공간(B)에 수용된 냉각수의 열에 영향을 미치지 않도록 제2수용 공간(B)과 제1수용 공간(A) 사이를 이격시킨다.
그리고, 지지부재(230)는 제1수용 공간(A)과 제2수용 공간(B)을 연결하는 탱크부(100)의 하부 중심부에 형성되며, 제1구획부재(210) 및 제2구획부재(220)를 지지한다.
이러한 지지부재(230)는 열교환 저감부(200)의 중심부가 소정 길이를 가지며 메인 격벽(12)으로 연장되어 일측과 타측의 영역을 제1수용 공간(A)과 제2수용 공간(B)과 구획시키며, 결과적으로 제1구획부재(210) 및 제2구획부재(220)를 함께 지지함으로써, 내부에 한 쌍의 이격 공간(A', B')이 형성되게 한다.
지지부재(230)는 제1구획부재(210) 및 제2구획부재(220)의 내부 공간에서, 다시 말해 한 쌍의 이격 공간(A', B')에서, 그 폭 방향을 따르는 길이와 동일한 길이를 가지며, 제1구획부재(210) 및 제2구획부재(220) 상에 형성된 배출부(300)를 향하는 방향으로 점진적으로 하향 경사지게 형성된다.
즉, 배출부(300)의 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1구획부재(210) 및 제2구획부재(220)의 길이 방향에서 서로 마주보며 일측으로 치우치게 형성되는데, 이때 지지부재(230)는 제1구획부재(210) 및 제2구획부재(210)를 지지한 상태에서, 배출부(300)를 향하는 방향으로 하향 경사지게 형성될 수 있다.
그에 따라, 제1구획부재(210) 및 제2구획부재(220)에 각각 형성되어 내부로 유입된, 더 구체적으로는 선택적으로 이격 공간(A', B') 내부로 유입된 냉각수가 상기와 같은 지지부재(230)의 경사를 따라 이동하여 배출구(300)를 통해 각각 제1수용 공간(A) 및 제2수용 공간(B)으로 재배출되게 할 수 있다.
여기서, 지지부재(230)는 이격 공간(A', B')의 내부로 유입된 냉각수가 더 효과적으로 각각의 제1수용 공간(A) 및 제2수용 공간(B)으로 재배출될 수 있도록 도 3에 도시된 바와 같이, 배출부(300)가 형성된 부분의 경사면(S)이 제1수용 공간(A) 및 제2수용 공간(B)을 향해 하향 경사지게 형성될 수도 있다.
이를 위해, 배출부(300)는 제1구획부재(210) 및 제2구획부재(220) 상에 각각 지지부재(230)의 저면으로부터 커버(10)의 경계까지, 더욱 자세하게는 제1격벽(14) 및 제2격벽(16)까지의 길이를 가지도록 형성되되, 도 4에 도시된 바와 같이, 탱크부(100)에 마련된 최대 냉각수 라인(MAX)의 위치 보다 높은 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
만일, 배출부(300)의 위치가 최대 냉각수 라인(MAX) 보다 낮은 위치에 형성되게 되면, 냉각수(300)가 이격 공간(A', B')의 내부로 빈번하게 유동하여 제1수용 공간(A) 및 제2수용 공간(B)의 사이에서 서로 다른 온도의 냉각수에 의한 열교환이 이루어질 수 밖에 없으므로, 이를 미연에 방지하기 위하여 배출부(300)를 최대 냉각수 라인(MAX) 보다 높은 위치에 형성될 수 있게 함으로써, 열교환 저감이 가능하도록 한다.
이와 함께, 지지부재(230)가 열교환 저감부(200)의 단부로부터 최대 냉각수 라인(MAX)에 해당하는 위치까지 하향 경사지도록 형성되기 때문에(도 4 참조), 냉각수(300)가 이격 공간(A', B')의 내부로 유입되더라도, 경사면(S)을 따라 다시 제1수용 공간(A) 및 제2수용 공간(B)으로 배출되게 할 수 있다.
한편, 통상 탱크부(100)는 그 전체 영역에 냉각수가 채워지는 것이 아니라, 나머지 공간에 소정의 비율로 공기 포집 공간이 마련되어야 한다.
따라서, 이와 같은 공기 포집 공간에 의해 탱크부(100)의 크기를 축소시킴에 있어 어려움이 발생할 수 있다.
이를 위해, 본 실시예에서는 서로 다른 온도의 냉각수가 각각 수용, 저장된 탱크부(100)에 제1구획부재(210) 및 제2구획부재(220)를 설치하여 냉각수의 열교환 저감을 가능하게 하되, 배출부(300) 또한 각각에 설치하여 제1수용 공간(A) 및 제2수용 공간(B)의 공기가 배출부(300)를 통해 이격 공간(A', B')으로 유동, 공기 포집 공간이 연장되게 할 수 있다.
그에 따라, 탱크부(100)에서는 이격 공간(A', B')의 크기 만큼 공기 포집 공간을 절약할 수 있고, 결국 2 개의 서로 다른 온도의 냉각수를 수용하여 확장된 크기를 가지는, 즉 2 개의 리저버 탱크가 연결되어 형성된 탱크부(100)의 크기를 절약된 공기 포집 공간 만큼 축소시킬 수 있다.
여기서, 본 실시예에서는 상기와 같이 2 개의 탱크부(100)를 연결하게 되면, 열교환에 의해 각각의 역할을 수행하기 어렵게 된다.
예를 들어, 전기차의 경우 전장품을 냉각시키기 위한 냉각회로에서 요구되는 냉각수의 종류, 온도 조건 등과, 배터리를 냉각시키기 위한 냉각회로에서 요구되는 냉각수의 종류, 온도 조건 등이 서로 다르기 때문에, 열교환이 이루어지게 되면, 해당 냉각회로의 조건을 만족할 수 없는 것이다.
결국, 본 실시예에서는 공기 포집 공간의 연장을 위해 배출부(300)가 마련된 상태에서, 차량의 흔들림, 기울어짐 등에 의해 배출부(300)을 통해 이격 공간(A', B')으로 제1수용 공간(A) 및 제2수용 공간(B)에 수용된 냉각수가 유입될 경우, 배출부(300)의 경사면(S)을 따라 냉각수가 재배출되게 함으로써, 제1수용 공간(A) 및 제2수용 공간(B) 사이의 열전달 저감을 가능하게 하며, 결과적으로는 상기와 같은 냉각회로의 조건을 만족할 수 없어 발생되는 문제를 미연에 방지할 수 있다.
본 발명은, 서로 다른 부품의 냉각 성능을 만족하기 위해 각각 서로 다른 온도의 냉각수가 수용된 복수의 리저버 탱크에 대해, 열교환 저감 구조를 적용하여 통합이 이루어지게 함으로써, 중량 및 재료비 저감이 가능하게 함과 함께, 냉각수 열교환에 의한 성능 감소를 미연에 방지할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
그리고, 본 발명은 열교환 저감 구조에 배출구를 구비하고, 이러한 배출구를 통해 리저버 탱크의 공기가 열교환 저감 구조의 내부로 유입될 수 있게 함으로써, 리저버 탱크에서 요구되는 공기를 열교환 저감 구조로 분산시킬 수 있으며, 그에 따라 리저버 탱크의 부피를 축소시킬 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 차량의 흔들림, 기울어짐 등의 원인에 의해 열교환 저감 구조의 내부로 냉각수가 유입될 경우, 배출구의 경사를 통해 리저버 탱크의 내부로 냉각수가 재배출되게 함으로써, 열교환 저감 구조 내에서의 열전달 또한 저감시킬 수 있는 효과를 갖는다.
이상의 본 발명은 도면에 도시된 실시 예(들)를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 상기 설명된 실시예(들)의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해여야 할 것이다.
10 : 커버 12 : 메인 격벽
14 : 제1격벽 16 : 제2격벽
100 : 탱크부 110 : 주입구
120 : 캡 200 : 열교환 저감부
210 : 제1구획부재 220 : 제2구획부재
230 : 지지부재 300 : 배출부
A : 제1수용 공간 A', B' : 이격 공간
B : 제2수용 공간 S : 경사면

Claims (6)

  1. 상부에 커버가 결합되며, 서로 다른 온도를 가진 냉각수가 공급되는 탱크부;
    상기 탱크부를 제1수용 공간 및 제2수용 공간으로 구획시키며, 상기 제1수용 공간 및 상기 제2수용 공간이 서로 이격되게 형성되는 열교환 저감부; 및
    상기 열교환 저감부에 마련되어 상기 열교환 저감부로 유입된 냉각수를 각각 상기 제1수용 공간 및 상기 제2수용 공간으로 재배출되게 형성되는 배출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 리저버 탱크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열교환 저감부는,
    상기 제1수용 공간과 경계를 형성하는 제1구획부재;
    상기 제2수용 공간과 경계를 형성하는 제2구획부재; 및
    상기 탱크부의 내부에서 상기 제1구획부재 및 상기 제2구획부재를 지지하는 지지부재;를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 리저버 탱크.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 배출부는,
    상기 제1구획부재 및 상기 제2구획부재 각각에 형성되며,
    상기 지지부재는, 상기 배출부가 형성된 위치에서 각각 상기 제1수용 공간 및 상기 제2수용 공간을 향해 하향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 리저버 탱크.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지부재는,
    상기 제1구획부재 및 상기 제2구획부재의 내부 공간에서, 상기 배출부를 향해 점진적으로 하향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 리저버 탱크.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 배출부는,
    상기 지지부재의 저면으로부터 상기 커버와의 경계면까지의 길이를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 리저버 탱크.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 배출부는,
    상기 탱크부의 내부에 마련된 최대 냉각수 라인 보다 높은 위치에 형성되어 상기 제1수용 공간 및 상기 제2수용 공간의 공기가 상기 열교환 저감부로 유동할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 리저버 탱크.
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