KR101703603B1

KR101703603B1 - 캔형 열교환기

Info

Publication number: KR101703603B1
Application number: KR1020150084261A
Authority: KR
Inventors: 김재연; 김주형
Original assignee: 현대자동차 주식회사; 갑을오토텍(주)
Priority date: 2015-06-15
Filing date: 2015-06-15
Publication date: 2017-02-07
Anticipated expiration: 2035-06-15
Also published as: CN106246884B; EP3115726A1; JP2017003249A; US9810491B2; CN106246884A; US20160363398A1; EP3115726B1; KR20160147476A

Abstract

캔형 열교환기가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 캔형 열교환기는 일면은 개구되고, 타면이 폐쇄되어 내부에 공간이 형성되며, 측면 일측에는 상기 공간과 연결되는 장착부가 일체로 형성되고, 상기 장착부와 측면에 각각 제1 유입구와 제1 배출구가 형성되는 하우징; 상기 하우징에 일체로 형성되고, 상기 공간과 상기 장착부의 내부를 구획하여 상기 제1 유입구와 제1 배출구에 연결되며, 상기 하우징의 내부에 별도의 바이패스 통로를 형성하는 격벽; 상기 공간에 삽입되며, 다수개의 플레이트가 적층되어 상호 교차되게 연결유로를 형성하고, 각각의 상기 연결유로 중, 하나의 연결유로가 상기 공간과 연결되며, 서로 다른 작동유체가 상기 각 연결유로를 통과하면서 상호 열교환되는 방열유닛; 상기 공간에 대응하는 일면에 상기 방열유닛이 일체로 장착되고, 상기 연결유로 중, 다른 하나의 연결유로와 연결되는 제2 유입구와 제2 배출구가 각각 형성되며, 상기 하우징의 개구된 일면에 장착되는 커버 캡; 및 상기 제1 유입구에 대응하여 상기 장착부의 내부에서 일단부가 상기 격벽을 관통하여 장착되고, 상기 제1 유입구를 통해 유입된 작동유체의 온도에 따라, 변형되면서 상기 격벽을 통해 구획된 상기 공간 또는 상기 바이패스 통로를 각각 선택적으로 개폐하여 작동유체의 유동을 조절하는 밸브유닛을 포함한다.

Description

캔형 열교환기{CAN-TYPE HEAT EXCHANGER}

본 발명은 캔형 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각각의 작동유체가 내부로 유입되어 각각 유동되며, 유입된 작동유체의 온도에 따라 선택적으로 각 작동유체가 상호 열교환을 통해 온도가 조절되고, 열교환 효율은 증대시키면서 중량 및 사이즈를 축소가 가능하여 패키지 성을 향상시키도록 하는 캔형 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기는 온도가 높은 유체로부터 전열벽을 통해 온도가 낮은 유체로 열을 전달하는 것으로 가열기, 냉각기, 증발기, 응축기 등에 사용된다.

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.

그러나 상기와 같은 종래의 열교환기는 차량의 상태에 따라 각기 작동유체의 온도를 조절하여 차량의 엔진 또는 변속기, 공조장치로 작동유체를 공급해야 하지만, 이를 위해서는 유입되는 작동유체의 유로 상에 별도의 분기회로 및 밸브를 설치해야 하는 바, 구성요소 및 조립공수가 증가되고, 레이아웃이 복잡해지는 문제점이 있다.

또한, 별도의 분기회로 및 밸브의 미설치 시에는 작동유체의 유량에 따른 열교환량의 제어가 불가능하여 작동유체의 효율적인 온도조절이 불가능해지는 문제점도 있다.

또한, 종래의 열교환기는 열교환 효율 증대를 위해서 크기를 증가시켜야 하며, 작동유체의 유동흐름을 제어하는 밸브가 외부에 별도로 장착되어 패키지가 불리하고 중량 및 제작원가가 증가되는 단점이 있으며, 이로 인해, 협소한 엔진룸 내부에 장착 시, 레이아웃이 복잡해지고, 장착공간의 확보가 어려워지는 문제점도 내포하고 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 각각의 작동유체가 내부에서 유동되면서 상호 열교환을 통한 온도 조절 시, 차량의 주행상태나 초기 시동 조건에 맞게 유입된 작동유체의 온도에 따라 작동하는 밸브유닛을 통하여 작동유체의 웜업기능과 냉각기능을 동시에 수행할 수 있도록 하는 캔형 열교환기를 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 캔형 열교환기는 일면은 개구되고, 타면이 폐쇄되어 내부에 공간이 형성되며, 측면 일측에는 상기 공간과 연결되는 장착부가 일체로 형성되고, 상기 장착부와 측면에 각각 제1 유입구와 제1 배출구가 형성되는 하우징; 상기 하우징에 일체로 형성되고, 상기 공간과 상기 장착부의 내부를 구획하여 상기 제1 유입구와 제1 배출구에 연결되며, 상기 하우징의 내부에 별도의 바이패스 통로를 형성하는 격벽; 상기 공간에 삽입되며, 다수개의 플레이트가 적층되어 상호 교차되게 연결유로를 형성하고, 각각의 상기 연결유로 중, 하나의 연결유로가 상기 공간과 연결되며, 서로 다른 작동유체가 상기 각 연결유로를 통과하면서 상호 열교환 되는 방열유닛; 상기 공간에 대응하는 일면에 상기 방열유닛이 일체로 장착되고, 상기 연결유로 중, 다른 하나의 연결유로와 연결되는 제2 유입구와 제2 배출구가 각각 형성되며, 상기 하우징의 개구된 일면에 장착되는 커버 캡; 및 상기 제1 유입구에 대응하여 상기 장착부의 내부에서 일단부가 상기 격벽을 관통하여 장착되고, 상기 제1 유입구를 통해 유입된 작동유체의 온도에 따라, 변형되면서 상기 격벽을 통해 구획된 상기 공간 또는 상기 바이패스 통로를 각각 선택적으로 개폐하여 작동유체의 유동을 조절하는 밸브유닛을 포함하되, 상기 밸브유닛은 상기 장착부에 형성된 상기 제1 유입구에 대응하여 상기 장착부의 외측에서 상기 제1 유입구를 향하여 삽입되며, 내면에 장착홈이 일체로 형성되어 상기 제1 유입구의 반대측에서 상기 장착부의 외측에 장착되는 고정부와, 상기 고정부에 일체로 형성되며, 상기 격벽에 의해 구획된 상기 공간에 대응하여 적어도 하나 이상의 제1 개구홀이 길이방향을 따라 형성되고, 상기 바이패스 통로에 대응하여 적어도 하나 이상의 바이패스홀이 형성되는 삽입부를 포함하여 구성되는 아웃터 케이스; 상기 아웃터 케이스의 내부에 삽입되어 상기 고정부의 장착홈에 일단이 고정 장착되는 고정로드; 상기 고정로드의 타단부에 삽입되며, 작동유체의 온도변화에 따라 내부에서 팽창 또는 수축이 이루어지면서, 상기 고정로드 상에서 이동되는 변형부재; 상기 아웃터 케이스의 제1 개구홀에 대응하여 길이방향을 따라 적어도 하나 이상의 제2 개구홀이 형성되며, 상기 아웃터 케이스의 내부에서 슬라이드 이동 가능하게 삽입되는 인너 케이스; 상기 인너 케이스의 내부에서 일단에 고정 장착되며, 중앙이 상기 변형부재의 하부에 고정되는 플랜지 부재; 상기 아웃터 케이스의 고정부 반대측에서 상기 삽입부에 고정 장착되는 스토퍼; 및 상기 변형부재와 상기 스토퍼 사이에 개재되어 상기 변형부재의 팽창에 따른 전진 시, 압축되면서 상기 변형부재에 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함할 수 있다.

상기 커버 캡은 외주면에 상기 하우징을 향하여 일체로 절곡 형성되는 결합부를 포함할 수 있다.

상기 결합부는 상기 하우징의 외주면을 감싼 상태에서 외주면 둘레가 클린칭(Clinching) 접합될 수 있다.

상기 하우징과 상기 커버 캡의 사이에는 시일링이 개재될 수 있다.

상기 제1 유입구와 상기 제1 배출구는 상기 제2 유입구와 상기 제2 배출구와 상호 엇갈린 위치에 각각 형성될 수 있다.

상기 플레이트는 상기 하우징에 대응하여 원판 형상으로 형성되되, 상기 격벽에 대응하는 일측이 직선형으로 형성될 수 있다.

상기 플레이트는 상기 제2 유입구와 상기 제2 배출구에 대응하여 제1, 제2 연결홀이 각각 형성될 수 있다.

상기 방열유닛은 상기 커버 캡에 고정되는 일면에 장착되고, 상기 제1, 제2 연결홀에 대응하여 제1, 제2 홀이 형성되는 제1 고정 플레이트와, 상기 공간으로 삽입되는 타면에 장착되는 제2 고정 플레이트를 더 포함할 수 있다.

상기 플레이트는 다수개의 돌기가 설정간격으로 이격되어 돌출 형성되고, 중심으로부터 상기 격벽을 향하는 외주면까지 분배돌기가 형성될 수 있다.

상기 돌기는 반구형으로 형성되며, 상기 분배돌기와 동일한 방향으로 상기 플레이트의 일면으로 돌출 형성될 수 있다.

삭제

상기 아웃터 케이스는 상기 고정부의 외측에서 상기 장착부에 장착되는 엔드캡에 스냅링을 통하여 고정될 수 있다.

상기 아웃터 케이스는 일단이 개구된 원통 형상으로 형성될 수 있다.

상기 바이패스홀과 상기 제1 개구홀은 상기 아웃터 케이스의 길이방향으로 이격된 위치에서 원주방향을 따라 설정각도로 이격되게 형성될 수 있다.

상기 각 제1 개구홀은 상기 바이패스홀로부터 이격된 하부에서 상기 고정부를 향하여 상기 아웃터 케이스의 길이방향을 따라 형성될 수 있다.

상기 인너 케이스는 양단이 개구된 원통 형상으로 형성될 수 있다.

상기 각 제2 개구홀은 상기 인너 케이스의 길이방향으로 중앙을 기준으로 양측에 각각 그 둘레를 따라 설정각도로 이격되어 각각 상호 엇갈린 위치에 형성될 수 있다.

상기 인너 케이스는 상기 아웃터 케이스의 내부에서 상기 변형부재의 팽창 변형에 의해 상기 제1 유입구 측을 향하여 이동 시, 상기 각 제2 개구홀이 상기 각 제1 개구홀에 위치되면서 상기 각 제1 개구홀을 개방하고, 상기 바이패스홀을 폐쇄시킬 수 있다.

상기 인너 케이스는 초기 장착 시, 상기 각 제2 개구홀이 상기 아웃터 케이스의 폐쇄된 구간에 위치되어 상기 각 제1 개구홀을 폐쇄시킨 상태로 장착될 수 있다.

상기 변형부재는 그 재질이 작동유체의 온도에 따라 내부에서 수축과 팽창이 이루어지는 왁스 소재로 형성될 수 있다.

상기 플랜지 부재는 외주면 둘레를 따라 설정각도로 이격된 위치에 유동홀이 형성될 수 있다.

상기 플랜지 부재는 외주면이 상기 고정부를 향하는 상기 인너 케이스의 일단 내주면에 고정되고, 중앙에 형성된 연결부가 상기 변형부재에 장착된 고정링을 통하여 고정될 수 있다.

상기 스토퍼는 상기 제1 유입구로 유입되는 작동유체가 상기 밸브유닛의 내부로 유입되도록 적어도 하나 이상의 유입홀이 형성될 수 있다.

상기 각 유입홀은 상기 스토퍼의 중앙과, 원주방향을 따라 설정각도로 이격된 위치에 형성될 수 있다.

상기 스토퍼는 상기 탄성부재가 고정되도록 고정단이 돌출 형성될 수 있다.

상기 아웃터 케이스는 상기 삽입부의 내주면 일측에 상기 스토퍼가 안착되는 안착단이 형성될 수 있다.

상기 아웃터 케이스는 상기 스토퍼를 고정시키는 스토퍼 링이 장착되는 링홈이 상기 안착단으로부터 이격된 내주면 둘레를 따라 형성될 수 있다.

상기 각 작동유체는 라디에이터로부터 유입되는 냉각수와, 자동변속기로부터 유입되는 변속기오일로 구성될 수 있다.

상기 냉각수는 상기 제1 유입구와 상기 제1 배출구를 통해 상기 공간과 상기 방열유닛으로 순환되고, 상기 변속기오일은 제2 유입구와 제2 배출구를 통해 상기 방열유닛으로 순환되며, 상기 각 연결유로는 냉각수가 유입되어 이동하는 제1 연결유로와, 변속기 오일이 유입되어 이동하는 제2 연결유로를 포함할 수 있다.

상기 격벽은 상기 공간에 위치되는 일단부가 상기 장착부에 위치되는 타단부로부터 설정각도로 절곡 형성될 수 있다.

상기 격벽은 상기 방열유닛에 대응하는 일단부에 관통홀이 형성될 수 있다.

상기 하우징은 원통 형상으로 형성되되, 그 재질이 플라스틱 소재로서 사출 성형을 통해 형성될 수 있다.

상기 커버 캡은 금속재질로 형성되며, 상기 방열유닛이 브레이징 용접을 통해 일체로 결합될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 캔형 열교환기에 의하면, 각각의 작동유체가 내부에서 유동되면서 상호 열교환을 통한 온도 조절 시, 차량의 주행상태나 초기 시동 조건에 맞게 유입된 작동유체의 온도에 따라 작동하여 작동유체의 유동흐름을 선택적으로 제어하는 밸브유닛을 적용함으로써, 작동유체의 웜업기능과 냉각기능을 동시에 효율적으로 수행할 수 있다.

또한, 차량의 상태에 따라 밸브유닛의 작동을 통하여 작동유체의 온도 조절이 가능하고, 열교환 효율은 증대시키면서 중량 및 사이즈를 축소가 가능한 캔 형상으로 형성함으로써, 차량의 연비 개선, 및 난방성능을 향상시킬 수 있고, 협소한 엔진룸 내부에서 레이아웃을 간소화하는 동시에, 장착공간의 확보가 용이하여 탑재성 및 패키지 성을 향상시킬 수 있다.

또한, 온도에 따라 신속하게 팽창 및 수축을 하는 왁스소재의 변형부재가 적용된 밸브유닛을 통하여 유입된 작동유체를 선택적으로 유동시킴으로써, 작동유체의 유동을 정확하게 제어하면서 응답성을 향상시킬 수 있다.

또한, 열교환기의 내부에 밸브유닛을 탑재함으로써, 작동유체의 유동을 제어하는 별도의 제어밸브와 분기회로를 제거할 수 있어 제작원가 절감 및 작업성을 향상시킬 수 있다.

또한, 방열유닛이 일체로 장착된 커버 캡을 사출 성형으로 제작된 하우징에 결합하여 제작을 완료함으로써, 제작 및 조립 작업이 용이해지고, 생산성을 향상시킬 수 있다.

아울러, 커버 캡의 조립 전에 방열유닛의 불량 여부 확인이 가능해짐으로써, 완제품의 불량발생을 미연에 방지하고, 작동유체의 온도에 따른 밸브 개폐작동의 응답성을 향상시킴으로써, 전체적인 상품성을 향상시킬 수 있다.

그리고 작동유체가 자동변속기의 변속기오일일 경우 냉시동 시에 마찰 저감을 위한 웜업기능과, 주행 시 슬립 방지 및 내구 유지를 위한 냉각기능의 동시 수행이 가능하여 연비 및 변속기 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 캔형 열교환기가 적용되는 차량 냉각시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 캔형 열교환기의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 캔형 열교환기의 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 A-A 선에 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 캔형 열교환기에 적용되는 방열유닛에서 플레이트의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 캔형 열교환기에 적용되는 밸브유닛의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 캔형 열교환기에 적용되는 밸브유닛의 분해 사시도이다.
도 8은 도 6의 B-B 선에 따른 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 캔형 열교환기에 적용되는 밸브유닛의 작동 상태도이다.
도 10 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 캔형 열교환기의 단계별 작동 상태도이다.

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.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 “...유닛”, “...수단”, “...부”, “...부재” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 캔형 열교환기가 적용되는 차량 냉각시스템의 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 캔형 열교환기(100)는 차량의 자동변속기 냉각 시스템에 적용된다.

상기한 자동변속기 냉각 시스템은, 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 캔형 열교환기(100)는 각각의 작동유체가 내부에서 유동되면서 상호 열교환을 통한 온도 조절 시, 차량의 주행상태나 초기 시동 조건에 맞게 유입된 작동유체의 온도에 따라 작동하는 밸브유닛(130)을 통하여 작동유체의 웜업기능과 냉각기능을 동시에 수행할 수 있도록 한다.

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 캔형 열교환기(100)는 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, 상기 각 작동유체는 상기 라디에이터(20)로부터 유입되는 냉각수와, 상기 자동변속기(40)로부터 유입되는 변속기오일로 구성되며, 캔형 열교환기(100)를 통해 냉각수와 변속기오일을 상호 열교환시켜 변속기오일의 온도를 조절하게 된다.

도 2와 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 캔형 열교환기의 사시도 및 분해 사시도이고, 도 4는 도 2의 A-A 선에 따른 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 캔형 열교환기에 적용되는 방열유닛에서 플레이트의 사시도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 캔형 열교환기(100)는, 하우징(101), 격벽(104), 방열유닛(110), 커버 캡(120), 및 밸브유닛(130)을 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 하우징(101)은 원통형상으로 형성되어 일면은 개구되고, 타면이 폐쇄되어 내부에 공간(S)이 형성된다.

한편, 상기 하우징(101)은 원형을 포함한 다각형 형상으로도 형성될 수 있다.

이러한 하우징(101)은 측면 일측에 상기 공간(S)과 연결되는 장착부(103)가 일체로 형성되고, 상기 장착부(103)와 측면에 각각 제1 유입구(105)와 제1 배출구(107)가 형성된다.

여기서, 상기 하우징(101)은 그 재질이 플라스틱 소재로 형성되고, 사출 성형을 통해 제작될 수 있다.

또한, 상기 하우징(101)은 타면 둘레에 적어도 하나의 체결부(109)가 일체로 형성될 수 있다.

상기 체결부(109)는 엔진룸의 내부에 열교환기(100)를 장착하기 위한 것으로, 본 실시예에서는 상기 하우징(101)의 외주면 둘레를 따라 3 개가 설정각도로 이격된 위치에 형성된다.

본 실시예에서는 체결부(109)가 상기 하우징(101)의 타면에서 외주면 둘레에 3 개가 설정각도로 이격되어 형성되는 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 상기 체결부(109)의 위치 및 개수는 변경하여 적용 할 수 있다.

그리고 상기 격벽(104)은 상기 하우징(101)에 일체로 형성되고, 상기 공간(S)과 상기 장착부(103)의 내부를 구획하여 상기 장착부(103)에 형성되는 제1 유입구(105)와 상기 하우징(101)의 측면에 형성된 상기 제1 배출구(107)에 연결되며, 상기 하우징(101)의 내부에 별도의 바이패스 통로(106)를 형성한다.

여기서, 상기 격벽(104)은 상기 공간(S)의 일부를 구획하도록 상기 공간(S)에 위치되는 일단부가 상기 장착부(103)에 위치되는 타단부로부터 설정각도로 절곡 형성될 수 있다.

이러한 격벽(104)은 일단부가 타단부로부터 일정곡률로 라운드지게 형성될 수도 있다.

또한, 상기 격벽(104)은 상기 방열유닛(110)에 대응하는 일단부에 관통홀(108)이 형성될 수 있다.

상기 관통홀(108)은 밸브유닛(130)의 작동에 따라 상기 공간(S)으로 유입된 냉각수가 방열유닛(110)을 통과한 후, 열교환기(100)의 외부로 배출되도록 상기 공간(S)과 상기 제1 배출구(107)를 연결하게 된다.

즉, 상기 방열유닛(110)을 통과한 냉각수는 격벽(104)의 관통홀(108)을 통해 바이패스 통로(106)로 배출되어 제1 배출구(107)를 통해 상기 하우징(101)의 외부로 배출된다.

본 실시예에서, 상기 방열유닛(110)은, 도 3 내지 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 공간(S)의 내부에 삽입되며, 다수개의 플레이트(111)가 적층되어 상호 교대로 연결유로(113)를 형성한다.

이러한 방열유닛(110)은 각각의 상기 연결유로(113) 중 하나의 연결유로(113)가 상기 공간(S)과 연결되며, 서로 다른 작동유체가 상기 각 연결유로(113)를 통과하면서 상호 열교환 된다.

그리고 상기 커버 캡(120)은 상기 공간(S)에 대응하는 일면에 상기 방열유닛(110)이 일체로 장착된다.

이러한 커버 캡(120)은 상기 방열유닛(110)과 상기 연결유로(113) 중, 다른 하나의 연결유로(113)와 연결되는 제2 유입구(121)와 제2 배출구(123)가 각각 형성되며, 상기 하우징(101)의 개구된 일면에 장착된다.

여기서, 상기 커버 캡(120)은 금속재질로 형성되며, 상기 방열유닛(110)이 브레이징 용접을 통해 일체로 결합될 수 있다.

즉, 상기 방열유닛(110)은 상기 커버 캡(120)이 상기 하우징(101)에 결합되기 전에 상기 커버 캡(120)에 먼저 조립된다.

이에 따라, 상기 방열유닛(110)은 상기 제2 유입구(121)와 상기 제2 배출구(123)에 연결되는 다른 하나의 연결유로(113)에서 유입된 작동유체의 누유를 미리 검사하여 방열유닛(110)의 작동불량 발생을 방지할 수 있다.

한편, 본 실시예에서, 상기 제2 유입구(121)와 상기 제2 배출구(123)는 상기 커버 캡(120)의 일면에서 이격되게 형성될 수 있다.

즉, 상기 제2 유입구(121)와 상기 제2 배출구(123)는 상기 제1 유입구(105) 및 상기 제1 배출구(107)와 상호 엇갈린 위치에 각각 형성될 수 있다.

이에 따라, 냉각수는 상기 제1 유입구(105)와 상기 제1 배출구(107)를 통해 상기 공간(S)과 방열유닛(110)으로 순환되고, 변속기오일은 제2 유입구(121)와 제2 배출구(123)를 통해 방열유닛(110)으로 순환될 수 있다.

여기서, 상기 커버 캡(120)은 외주면에 상기 하우징(101)을 향하여 일체로 절곡 형성되는 결합부(125)를 더 포함한다.

상기 결합부(125)는 상기 하우징(101)의 외주면을 감싼 상태에서 외주면 둘레가 적어도 하나의 클린칭(Clinching)을 통하여 접합될 수 있다.

즉, 상기 커버 캡(120)은 상기 결합부(125)의 외주면 둘레가 반복적으로 클린칭 됨으로써, 상기 하우징(101)에 견고하게 결합된다.

본 실시예에서, 상기 하우징(101)은 상기 커버 캡(120)과의 사이에 시일링(127)이 개재될 수 있다.

상기 시일링(127)은 상기 하우징(101)의 공간(S)과 상기 커버 캡(120) 사이를 시일하여 상기 공간(S)으로 유입된 냉각수가 외부로 누출되는 것을 방지하게 된다.

이러한 방열유닛(110)은 각각의 상기 연결유로(113) 중, 하나의 연결유로(113)가 상기 공간(S)과 연결되며, 상기 제1, 제2 유입구(105, 121)를 통해 유입되는 냉각수와 변속기오일이 각 연결유로(113)를 통과하면서 상호 열교환 된다.

즉, 상기 방열유닛(110)은 변속기오일이 제2 유입구(121)를 통해 내부로 유입되어 순환될 경우, 상기 제1 유입구(105)를 통해 하우징(101)의 공간(S)으로 유입되는 냉각수와 서로 반대방향으로 흘러 그 유동을 대향류(counterflow, 對向流)시켜 상호 열교환시키게 된다.

여기서, 상기 각 연결유로(113)는 상기 공간(S)의 내부로 유입된 냉각수가 이동하는 제1 연결유로(113a)와, 변속기오일이 유입되어 이동하는 제2 연결유로(113b)를 포함한다.

여기서, 상기 플레이트(111)는 상기 하우징(101)의 외형에 대응하여 원판 형상으로 형성되되, 상기 격벽(104)에 대응하는 일측이 직선형으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 플레이트(111)는 상기 제2 유입구(121)와 상기 제2 배출구(123)에 대응하여 제1, 제2 연결홀(115, 117)이 각각 형성된다.

이에 따라, 상기 제2 유입구(121)를 통해 유입된 변속기오일은 상기 제1 연결홀(115)을 통해 상기 방열유닛(110)의 내부로 유입되어 제2 연결유로(113b)를 통과한 후, 제2 연결홀(117)을 통해 제2 배출구(123)로 배출된다.

한편, 상기 플레이트(111)는, 도 5에서 도시한 바와 같이, 다수개의 돌기(118)가 설정간격으로 이격되어 돌출 형성되고, 중심으로부터 상기 격벽(104)을 향하는 외주면까지 분배돌기(119)가 형성될 수 있다.

상기 각 돌기(118)는 반구형으로 형성되며, 상기 분배돌기(119)와 동일한 방향으로 상기 플레이트(111)의 일면에 돌출 형성되고, 상기 플레이트(111)의 중심으로부터 외주면을 향하여 원주방향을 따라 다수개가 형성될 수 있다.

이와 같이 구성되는 상기 플레이트(111)는 각 돌기(118)와 분배돌기(119)가 돌출된 일면이 상호 접촉되도록 적층된다.

따라서, 상기 방열유닛(110)은 각 돌기(118)와 분배돌기(119)가 상호 접촉되게 결합된 두 장의 플레이트(111)를 다수개 적층하여 제1 연결유로(113a)와 제2 연결유로(113b)를 교차되게 형성할 수 있다.

여기서, 상기 각 돌기(118)는 상기 방열유닛(110)의 제1 연결유로(113a)를 통과하는 변속기오일과 제2 연결유로(113b)를 통과하는 냉각수에 유동저항을 발생시켜 열교환 효율을 증대시키게 된다.

또한, 상기 분배돌기(119)는 상기 제1, 제2 연결유로(113a, 113b)를 통과하는 변속기오일과 냉각수가 유동되는 거리를 증가시키도록 각 작동유체의 유동을 분배하여 각 작동유체가 방열유닛(110)의 플레이트(111) 전 영역으로 고르게 유동시키게 된다.

이와 같이 구성되는 상기 방열유닛(110)은 제1, 제2 고정 플레이트(112, 114)를 더 포함한다.

상기 제1 고정 플레이트(112)는 상기 커버 캡(120)에 고정되는 상기 방열유닛(110)의 일면에 장착되고, 상기 제1, 제2 연결홀(115, 117)에 대응하여 제1, 제2 홀(112a, 112b)이 형성된다.

그리고 상기 제2 고정 플레이트(114)는 상기 공간(S)으로 삽입되는 상기 방열유닛(110)의 타면에 장착된다.

여기서, 상기 제2 고정 플레이트(114)는 상기 방열유닛(110)의 타면에서 상기 플레이트(111)에 형성된 제1, 제2 연결홀(115, 117)을 폐쇄하여 상기 제1, 제2 연결홀(115, 117)을 통해 유입된 변속기오일이 외부로 누출되는 것을 방지하게 된다.

한편, 본 실시예에서는 상기 제1 유입구(104)와 제1 배출구(107)를 통해 유입 및 배출되는 냉각수가 상기 공간(S)의 내부에서 제1 연결유로(113a)로 유동되며, 제2 유입구(121)를 통해 유입된 변속기오일이 제2 연결유로(113b)로 유동되는 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 냉각수와 변속기오일은 서로 변경하여 적용할 수 있다.

그리고 상기 밸브유닛(130)은 상기 장착부(103)에 형성되는 상기 제1 유입구(105)에 대응하여 상기 장착부(103)의 내부에서 일단부가 상기 격벽(104)을 관통하여 장착된다.

이러한 밸브유닛(130)은 상기 제1 유입구(105)를 통해 유입된 냉각수의 온도변화에 따라, 팽창 또는 수축 변형되면서 발생되는 직선 변위를 이용하여 상기 격벽(104)을 통해 구획된 상기 공간(S) 또는 상기 바이패스 통로(106)를 각각 선택적으로 개폐하여 냉각수의 유동을 조절하게 된다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 캔형 열교환기에 적용되는 밸브유닛의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 캔형 열교환기에 적용되는 밸브유닛의 분해 사시도이며, 도 8은 도 6의 B-B 선에 따른 단면도이다.

상기 밸브유닛(130)은, 도 6 내지 도 8에서 도시한 바와 같이, 아웃터 케이스(132), 고정로드(146), 변형부재(148), 인너 케이스(152), 플랜지 부재(156), 스토퍼(166), 및 탄성부재(174)를 포함하여 구성되며, 이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 아웃터 케이스(132)는 상기 장착부(103)의 외측에서 제1 유입구(105)를 향하여 삽입된다.

이러한 아웃터 케이스(132)는 내면에 장착홈(133)이 일체로 형성되어 상기 제1 유입구(105)의 반대측에서 상기 장착부(103)의 외측에 장착되는 고정부(134)와, 상기 고정부(134)로부터 상기 제1 유입구(105)를 향하여 일체로 형성되는 삽입부(136)로 구성된다.

상기 삽입부(136)는 원통 형상으로 되며, 상기 격벽 플레이트(120)에 의해 구획된 상기 공간(S)에 대응하여 적어도 하나 이상의 제1 개구홀(138)이 길이방향을 따라 형성되고, 상기 바이패스 통로(106)에 대응하여 적어도 하나 이상의 바이패스홀(142)이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 각 제1 개구홀(138)과 각 바이패스홀(142)은 상기 아웃터 케이스(132)의 길이방향으로 이격된 위치에서 원주방향을 따라 설정각도로 이격되게 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 상기 삽입부(136)의 외주면 둘레를 따라 90°각도로 이격되어 4 개가 등간격으로 형성된다.

또한, 상기 각 제1 개구홀(138)은 상기 바이패스홀(142)로부터 이격된 하부에서 상기 아웃터 케이스(132)의 길이방향을 따라 형성될 수 있다.

이와 같이 구성되는 상기 아웃터 케이스(132)는 상기 고정부(134)의 외측에서 상기 장착부(103)에 인서트 사출 방식으로 장착되는 엔드캡(178)에 스냅 링(144)을 통하여 고정될 수 있다.

또한, 상기 아웃터 케이스(132)는 상기 제1 유입구(105)를 향하는 상기 삽입부(136)의 일단이 개구된 원통 형상으로 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 고정로드(146)는 상기 아웃터 케이스(132)의 내부에 삽입되어 상기 고정부(134)의 장착홈(133)에 일단이 고정 장착된다.

이러한 고정로드(146)는 상기 고정부(134)의 장착홈(133)에서 상기 제1 유입구(105)를 향하여 상기 고정부(134)와 수직하게 배치된 상태로 장착된다.

그리고 상기 변형부재(148)는 상기 고정로드(146)의 상부에 삽입되며, 작동유체의 온도변화에 따라 내부에서 팽창 또는 수축이 이루어지면서, 상기 고정로드(146) 상에서 전진 또는 후진됨에 따라 직선 변위가 발생을 통해 그 위치가 가변된다.

이러한 변형부재(148)는 그 재질이 작동유체의 온도에 따라 내부에서 수축과 팽창이 이루어지는 왁스 소재로 이루어질 수 있다.

여기서 왁스소재는 온도에 따라 부피가 팽창되거나 수축이 이루어지는 것으로, 온도가 높아지면 내부에서 그 부피가 팽창되었다가 온도가 낮아지면 다시 수축되어 초기 부피로 복원되는 성질을 갖는 소재이다.

즉, 상기 변형부재(148)는 내부에 왁스소재가 포함된 어셈블리로 구성되며, 내부에 왁스소재가 온도에 따라 부피변형이 발생될 경우, 외형은 변형되지 않으면서, 고정로드(146) 상에서 전진 또는 후진될 수 있다.

이에 따라, 상기 변형부재(148)는 상기 제1 유입구(105)를 통해 온도가 상승된 냉각수가 유입될 경우, 온도가 상승되어 그 부피가 팽창됨으로써, 상기 고정로드(146)에 장착된 초기위치에서 상기 고정로드(146)의 타단을 향하여 전진되어 위치가 변경된다.

이와는 반대로, 상기 변형부재(148)는 전술한 바와 같이, 내부에서 그 부피가 팽창된 상태에서 온도가 낮은 냉각수가 유입될 경우, 온도가 하강되어 그 부피가 수축됨으로써, 상기 고정로드(146) 상에서 후진되어 초기위치로 복귀된다.

또한, 상기 변형부재(148)는 상기 고정로드(146)에 장착된 초기상태에서 설정 온도 이하의 온도가 낮은 냉각수가 유입될 경우에는 팽창 또는 수축이 발생되지 않아 위치의 가변이 이루어지지 않게 된다.

본 실시예에서, 상기 인너 케이스(152)는 상기 아웃터 케이스(132)의 제1 개구홀(138)에 대응하여 길이방향을 따라 적어도 하나 이상의 제2 개구홀(154)이 형성되며, 상기 아웃터 케이스(132)의 내부에서 슬라이드 이동 가능하게 삽입된다.

여기서, 상기 인너 케이스(152)는 양단이 개구된 원통 형상으로 형성된다.

그리고 상기 각 제2 개구홀(154)은 상기 각 제1 개구홀(138)에 대응하여 상기 인너 케이스(152)의 길이방향으로 중앙을 기준으로 상, 하부에 각각 그 둘레를 따라 설정각도로 이격된 위치에서 상호 엇갈리게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 각 제2 개구홀(154)은 상기 인너 케이스(152)의 상, 하부에서 각각 외주면 둘레를 따라 90°각도로 이격되어 등간격으로 4 개가 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 플랜지 부재(156)는 상기 인너 케이스(152)의 내부에서 일단에 고정 장착되며, 중앙이 상기 변형부재(148)의 하부에 고정된다.

여기서, 상기 플랜지 부재(156)는 상기 인너 케이스(152)에 일체형으로 제작될 수 있으며, 상기 아웃터 케이스(132)의 내부에서 슬라이드 이동 가능하게 삽입된 상기 인너 케이스(156)를 상기 변형부재(148)의 하부에 고정시키게 된다.

이러한 플랜지 부재(156)는 외주면 둘레를 따라 설정각도로 이격된 위치에 유동홀(158)이 형성될 수 있다.

상기 각 유동홀(158)은 상기 플랜지 부재(156)의 외주면 둘레를 따라 90°각도로 이격되어 4개가 형성될 수 있으며, 상기 제1 유입구(105)로 유입된 냉각수를 상기 인너 케이스(152)의 내부에서 각 제2 개구홀(154)을 통해 상기 방열유닛(110)의 제1 연결유로(113a)로 유입시키는 기능을 하게 된다.

이러한 플랜지 부재(156)는 외주면이 상기 인너 케이스(152)의 하단 내주면에 고정되고, 중앙에 형성된 연결부(162)가 상기 변형부재(148)의 하부에 장착된 고정로드(164)를 통하여 고정될 수 있다.

한편, 본 실시예에서, 상기 인너 케이스(152)는 상기 아웃터 케이스(132)의 내부에서 상기 변형부재(148)의 팽창 변형 시, 상기 플랜지 부재(156)에 의해 변형부재(148)와 함께 고정로드(146) 상에서 전진된다.

이 경우, 상기 인너 케이스(152)는 상기 각 제2 개구홀(154)이 상기 각 제1 개구홀(138)에 위치되면서 상기 각 제1 개구홀(138)을 개방하고, 외주면이 폐쇄된 상단부가 상기 바이패스홀(142)에 위치되어 상기 바이패스홀(142)을 폐쇄시키게 된다.

이러한 인너 케이스(152)는 초기 장착 시, 상기 각 제2 개구홀(154)이 상기 아웃터 케이스(132)의 길이방향으로 각 제1 개구홀(138) 사이에서 폐쇄된 구간에 위치되어 상기 각 제1 개구홀(138)을 폐쇄시키고, 상기 바이패스홀(142)의 하부에 상단이 위치되어 바이패스홀(142)을 개방시킨 상태로 장착될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 스토퍼(166)는 상기 아웃터 케이스(132)의 고정부(134) 반대측에서 상기 삽입부(136)에 고정 장착된다.

여기서, 상기 스토퍼(166)는 상기 제1 유입구(105)로 유입되는 냉각수가 상기 밸브유닛(130)의 내부로 유입되어 상기 변형부재(148)에 변형이 이루어질 수 있도록 상면에 적어도 하나 이상의 유입홀(168)이 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 각 유입홀(168)은 상기 스토퍼(166)의 중앙에 하나가 형성되고, 원주방향을 따라 설정각도로 이격된 위치에 120°각도로 3개가 각각 형성될 수 있다.

즉, 상기 스토퍼(166)는 상기 아웃터 케이스(132)의 삽입부(136) 일단에 장착되어 제1 유입구(105)를 통해 유입된 냉각수를 상기 아웃터 케이스(132)의 내부로 유입시키게 된다.

한편, 상기 아웃터 케이스(132)는 상단에 상기 스토퍼(166)가 안착되는 안착단(135)이 형성될 수 있다.

상기 안착단(135)은 상기 아웃터 케이스(132)의 내주면 둘레를 따라 상기 아웃터 케이스(132)의 중심을 향하여 돌출 형성된다.

이러한 아웃터 케이스(132)는 상기 스토퍼(166)의 상부를 고정시키는 스토퍼 링(172)을 장착하기 위한 링홈(137)이 상기 안착단(135)의 상부에서 내주면 둘레를 따라 형성될 수 있다.

이에 따라, 상기 스토퍼(166)는 상기 아웃터 케이스(132)의 상단에서 상기 안착단(135)에 안착된 상태로, 상기 링홈(137)에 장착되는 스토퍼 링(172)을 통하여 고정된다.

그리고 상기 탄성부재(174)는 상기 변형부재(148)와 상기 스토퍼(166) 사이에 개재되어 상기 변형부재(148)의 팽창에 따른 전진 시, 압축되면서 상기 변형부재(148)에 탄성력을 제공하게 된다.

여기서, 상기 탄성부재(174)는 일단이 상기 스토퍼(166)에 지지되고, 타단이 상기 변형부재(148)에 지지되는 코일 스프링으로 이루어질 수 있다.

이에 따라, 상기 탄성부재(174)는 상기 변형부재(148)가 팽창되어 상기 고정로드(146) 상에서 전진될 경우, 압축된 상태를 유지한다.

한편, 본 실시예에서, 상기 스토퍼(166)는 하부에 상기 탄성부재(174)가 고정되도록 고정단(167)이 돌출 형성될 수 있다.

상기 고정단(167)은 탄성부재(174)의 일단 내주면으로 일정부분 삽입되어 타단이 상기 변형부재(148)에 삽입된 상기 탄성부재(174)를 안정적으로 지지하게 된다.

한편, 본 실시예에서는 상기 제1, 제2 개구홀(138, 154), 바이패스홀(142), 유동홀(158)이 각각 원주방향을 따라 90°각도로 이격되어 4개가 형성되고, 유입홀(168)이 120°각도로 이격되어 3개가 형성되는 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 상기 각 개구홀(138, 154), 바이패스홀(142), 유동홀(158), 및 유입홀(168)의 개수 및 위치는 변경하여 적용할 수 있다.

한편, 상기 장착부(103)에 장착된 상기 엔드캡(178)과 상기 아웃터 케이스(132)의 고정부(134) 사이에는 상기 하우징(101)의 내부로 유입되는 냉각수가 상기 제1 배출구(107)를 제외하고 외부로 누출되는 것을 방지하는 동시에, 상기 엔드캡(178)과 고정부(134)의 사이로 작동유체가 누출되는 것을 방지하기 위한 고무 링(176)이 장착된다.

즉, 상기 고무 링(176)은 상기 고정부(134)의 외주면과 상기 장착부(103)에 장착된 엔드캡(178) 사이를 시일하여 상기 아웃터 케이스(132)의 고정부(134) 외주면을 따라 냉각수가 외부로 누출되는 것을 방지하게 된다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 캔형 열교환기에 적용되는 밸브유닛의 작동 상태도이다.

이와 같이 구성되는 상기 밸브유닛(130)은, 도 9에서 도시한 바와 같이, 상기 제1 유입구(105)를 통해 설정온도를 갖는 냉각수가 유입되면, 상기 스토퍼(166)의 각 관통홀(168)을 통해 아웃터 케이스(132), 및 인너 케이스(152)의 내부로 유입된다.

이에 따라, 상기 변형부재(148)는 내부에서 팽창되면서 상기 고정로드(146) 상에서 전진하게 된다.

이와 동시에, 상기 인너 케이스(152)는 상기 플랜지 부재(156)와 함께 아웃터 케이스(132)의 내부에서 상기 제1 유입구(105)를 향하여 슬라이드 이동된다.

이 경우, 상기 탄성부재(174)는 압축되며, 동시에, 상기 바이패스홀(142)은 전진 이동된 상기 인너 케이스(152)에 의해 폐쇄된 상태가 된다.

이 때, 상기 각 제2 개구홀(154)은 상기 각 제1 개구홀(138)과 동일하게 위치되며, 동시에, 아웃터 케이스(132)의 고정부(134) 측에 위치된 각 제1 개구홀(138)은 상승된 인너 케이스(152)에 의해 개방된 상태를 유지하여 하우징(101)의 공간(S)으로 냉각수를 유입시켜 제1 연결유로(113a)를 통과시키게 된다.

이와는 반대로, 설정온도 이하의 냉각수가 상기 제1 유입구(105)로 유입되면, 상기 변형부재(148)는, 다시 도 6과 같이, 수축되어 상기 고정로드(146)의 상부에서 하부로 하강된다.

이 때, 상기 탄성부재(174)는 압축된 상태에서 그 탄성력을 상기 변형부재(148)에 제공함으로써, 신속하게 상승되었던 상기 변형부재(148)를 후진시키게 된다.

그러면, 상기 인너 케이스(152)는 상기 변형부재(148)와 함께 후진 이동되는 플랜지 부재(156)에 의해 후진됨으로써, 상기 바이패스홀(142)을 다시 개방시키는 동시에, 개방된 상태였던 각 제1 개구홀(138)을 폐쇄시키게 된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 캔형 열교환기(100)의 작동 및 작용을 상세히 설명한다.

도 10 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 캔형 열교환기의 단계별 작동 상태도이다.

먼저, 상기 제1 유입구(105)를 통해 냉각수가 유입될 경우, 냉각수의 수온이 설정수온보다 낮으면, 도 10에서 도시한 바와 같이, 상기 변형부재(148)는 상기 밸브유닛(130)에서 상기 스토퍼(166)의 관통홀(168)로 유입된 냉각수의 수온이 변형 발생 온도보다 낮기 때문에 변형되지 않고 초기상태를 유지하게 된다.

이에 따라, 상기 인너 케이스(152)는 상기 변형부재(148)가 고정로드(146)에서 전진되지 않음에 따라, 초기 위치(도 6 참조)를 유지하게 되며, 상기 아웃터 케이스(132)의 바이패스홀(142)은 개방된 상태를 유지하게 된다.

이 경우, 전술한 바와 같이, 상기 인너 케이스(152)의 폐쇄된 부분이 각 제1 개구홀(138)을 폐쇄한 상태를 유지하고, 상기 각 제2 개구홀(154)도 상기 아웃터 케이스(132)의 폐쇄된 부분에 위치됨으로써, 아웃터 케이스(132)가 인너 케이스(152)의 내부와 폐쇄된 상태를 유지하게 된다.

따라서, 상기 하우징(101) 내부로 유입된 냉각수는 상기 제1 연결유로(113a)로 유입되는 것이 방지된다.

그러면, 유입된 냉각수는 개방된 상기 바이패스홀(142)을 통해 상기 밸브유닛(130)으로부터 배출되어 상기 방열유닛(110)으로 유입되지 않고, 격벽(104)에 의해 구획되어 형성된 상기 바이패스 통로(106)를 통하여 제1 배출구(107)로 바로 바이패스 되어 배출된다.

이에 따라, 냉각수는 방열유닛(110)의 제1 연결유로(113a)로 유입되는 것이 방지되며, 상기 제2 유입구(121)를 통해 유입되어 방열유닛(110)의 제2 연결유로(113b)를 통과하는 변속기오일과의 열교환이 방지된다.

즉, 상기 바이패스 통로(106)는 차량의 주행 상태나 아이들 모드, 또는 초기 시동과 같이 차량의 상태나 모드에 따라 변속기오일의 웜업이 필요할 경우, 저온상태의 냉각수가 제1 연결유로(113a)로 유입되는 것을 방지하도록 바이패스 시킴으로써, 변속기오일이 냉각수와 열교환을 통해 온도가 저하되는 것을 방지하게 된다.

반대로, 냉각수의 수온이 설정수온보다 높을 경우에는, 도 11에서 도시한 바와 같이, 상기 밸브유닛(130)의 변형부재(148)는 제1 유입구(105)로부터 상기 스토퍼(166)의 유입홀(168)로 유입된 냉각수에 의해 내부에서 팽창되어 상기 고정로드(146) 상에서 전진하게 된다.

이 때, 상기 플랜지 부재(156)는 변형부재(148)와 함께 전진되면서 상기 인너 케이스(152)를 아웃터 케이스(132)의 내부에서 제1 유입구(105) 측을 향하여 이동시키게 된다.

이에 따라, 상기 인너 케이스(152)는 폐쇄된 일단부를 통하여 상기 바이패스홀(142)을 폐쇄시킨 상태(도 9 참조)를 유지시키게 되며, 이 때, 상기 각 제2 개구홀(154)은 상기 제1 개구홀(138)과 동일하게 위치됨에 따라, 상기 인너 케이스(152)의 내부가 개방된다.

이에 따라, 상기 제1, 제2 개구홀(138, 154)은 상기 인너 케이스(152)의 내부와 아웃터 케이스(132)의 외부를 상호 연결하여 상기 밸브유닛(130)이 개방된 상태가 된다.

그러면, 상기 밸브유닛(130)으로 유입된 냉각수는 폐쇄된 바이패스홀(142)에 의해 바이패스 통로(121)로 유입이 방지된 상태로, 개방된 상기 제1, 제2 개구홀(138, 154)을 통하여 배출되며, 격벽(104)에 의해 구획된 공간(S)으로 유입되어 방열유닛(130)의 외측과 제1 연결유로(113a)를 통과한 후, 상기 제1 배출구(107)를 통해 배출된다.

이에 따라, 냉각수는 방열유닛(110)의 제1 연결유로(113a)를 통과하게 되며, 상기 제2 유입구(121)를 통해 유입되어 제2 연결유로(113b)를 통과하는 변속기오일은 상기 제1 연결유로(113a)를 통과하는 냉각수와 상기 하우징(101)의 공간(S)에서 상호 열교환되어 그 온도가 조절된다.

여기서, 냉각수와 변속기오일은 제1, 제2 유입구(105, 121)가 상기 하우징(101)의 측면과 상기 커버 캡(120)의 일면에서 상호 엇갈린 방향으로 형성됨에 따라, 각 작동유체의 유동을 대향류(counterflow, 對向流) 시켜 상호 열교환됨으로써, 보다 효율적인 열교환이 이루어진다.

한편, 상기 변속기오일은 제2 유입구(121)를 통해 자동변속기(40)로부터 유입되어 상기 하우징(101)의 공간(S)에서 방열유닛(110)의 제2 연결유로(113b)를 통과한 후, 제2 배출구(123)를 통해 배출되면서 냉각수의 온도에 따라 선택적으로 작동되는 상기 밸브유닛(130)을 통해 냉각수와 선택적으로 열교환된다.

이에 따라, 자동변속기(40)의 내부에서 발생되는 유체 마찰로 발열되어 냉각이 필요한 변속기오일은 캔형 열교환기(100)의 방열유닛(110)에서 냉각수와의 상호 열교환을 통해 냉각된 상태로 상기 자동변속기(40)로 공급된다.

즉, 상기 열교환기(100)는 고속으로 회전되는 자동변속기(40)로 냉각된 변속기오일이 공급을 공급함으로써, 자동변속기(40)의 슬립 발생을 방지하게 된다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 캔형 열교환기(100)는 유입되는 냉각수의 수온에 따라 상기 밸브유닛(130)의 변형부재(148)가 수축 또는 팽창되면서 상기 고정로드(146) 상에서 전진 또는 후진됨에 따라, 인너 케이스(152)를 위치 이동시키는 동시에, 각 개구홀(138, 154)을 폐쇄하거나 개방시킴으로써, 내부로 유입된 냉각수를 바이패스 통로(106), 또는 제1, 제2 개구홀(138, 154)을 통해 하우징(101)의 내부로 유입시켜 열교환기(100)를 통과하는 냉각수의 유동을 조절하게 된다.

따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 캔형 열교환기(100)를 적용하면, 각각의 작동유체가 내부에서 유동되면서 상호 열교환을 통한 온도 조절 시, 차량의 주행상태나 초기 시동 조건에 맞게 유입된 작동유체의 온도에 따라 작동하여 작동유체의 유동흐름을 선택적으로 제어하는 밸브유닛(130)을 적용함으로써, 작동유체의 웜업기능과 냉각기능을 동시에 효율적으로 수행할 수 있다.

또한, 차량의 상태에 따라 밸브유닛(130)의 작동을 통하여 작동유체의 온도 조절이 가능하고, 열교환 효율은 증대시키면서 중량 및 사이즈를 축소가 가능한 캔 형상으로 형성함으로써, 차량의 연비 개선, 및 난방성능을 향상시킬 수 있고, 협소한 엔진룸 내부에서 레이아웃을 간소화하는 동시에, 장착공간의 확보가 용이하여 탑재성 및 패키지성을 향상시킬 수 있다.

또한, 온도에 따라 신속하게 팽창 및 수축을 하는 왁스소재의 변형부재(148)가 적용된 밸브유닛(130)을 통하여 유입된 작동유체를 선택적으로 유동시킴으로써, 작동유체의 유동을 정확하게 제어하면서 응답성을 향상시킬 수 있다.

또한, 캔형 열교환기(100)의 내부에 밸브유닛(130)을 탑재함으로써, 작동유체의 유동을 제어하는 별도의 제어밸브와 분기회로를 제거할 수 있어 제작원가 절감 및 작업성을 향상시킬 수 있다.

아울러, 작동유체가 자동변속기의 변속기오일일 경우 냉시동 시에 마찰 저감을 위한 웜업기능과, 주행 시 슬립 방지 및 내구 유지를 위한 냉각기능의 동시 수행이 가능하여 연비 및 변속기 내구성을 향상시킬 수 있다.

나아가, 작동유체의 온도에 따른 밸브 개폐작동의 응답성을 향상시킴으로써, 전체적인 상품성을 향상시킬 수 있다.

또한, 방열유닛(110)이 일체로 장착된 커버 캡(120)을 사출 성형으로 제작된 하우징(101)에 결합하여 제작을 완료함으로써, 제작 및 조립 작업이 용이해지고, 제작비용을 절감하는 동시에, 생산성을 향상시킬 수 있다.

아울러, 커버 캡(120)의 조립 전에 방열유닛(110)의 불량 여부 확인이 가능해짐으로써, 완제품의 불량발생을 미연에 방지하고, 상품성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 캔형 열교환기(100)를 설명함에 있어 본 실시예에서는 상기 열교환기(100)가 원통형상으로 형성되는 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 상기 열교환기(100)의 형상은 원형을 포함한 다각형 형상으로 형성될 수도 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 : 캔형 열교환기 101 : 하우징
103 : 장착부 104 : 격벽
105 : 제1 유입구 106 : 바이패스 통로
107 : 제1 배출구 108 : 관통홀
109 : 체결부 110 : 방열유닛
111 : 플레이트 112 : 제1 고정 플레이트
112a, 112b : 제1, 제2 홀 113 : 연결유로
113a, 113b : 제1, 제2 연결유로
114 : 제2 고정 플레이트 115 : 제1 연결홀
117 : 제2 연결홀 118 : 돌기
119 : 분배돌기 120 : 커버 캡
121 : 제2 유입홀 123 : 제2 배출홀
125 : 결합부 127 : 시일링
130 : 밸브유닛 132 : 아웃터 케이스
134 : 고정부 135 : 안착단
136 : 삽입부 137 : 링홈
138 : 제1 개구홀 142 : 바이패스홀
144 : 스냅 링 146 : 고정로드
148 : 변형부재 152 : 인너 케이스
154 : 제2 개구홀 156 : 플랜지 부재
158 : 유동홀 162 : 연결부
164 : 고정링 166 : 스토퍼
167 : 고정단 168 : 유입홀
172 : 스토퍼 링 174 : 탄성부재
176 : 고무 링 178 : 엔드캡
S : 공간

Claims

일면은 개구되고, 타면이 폐쇄되어 내부에 공간이 형성되며, 측면 일측에는 상기 공간과 연결되는 장착부가 일체로 형성되고, 상기 장착부와 측면에 각각 제1 유입구와 제1 배출구가 형성되는 하우징;
상기 하우징에 일체로 형성되고, 상기 공간과 상기 장착부의 내부를 구획하여 상기 제1 유입구와 제1 배출구에 연결되며, 상기 하우징의 내부에 별도의 바이패스 통로를 형성하는 격벽;
상기 공간에 삽입되며, 다수개의 플레이트가 적층되어 상호 교차되게 연결유로를 형성하고, 각각의 상기 연결유로 중, 하나의 연결유로가 상기 공간과 연결되며, 서로 다른 작동유체가 상기 각 연결유로를 통과하면서 상호 열교환되는 방열유닛;
상기 공간에 대응하는 일면에 상기 방열유닛이 일체로 장착되고, 상기 연결유로 중, 다른 하나의 연결유로와 연결되는 제2 유입구와 제2 배출구가 각각 형성되며, 상기 하우징의 개구된 일면에 장착되는 커버 캡;
상기 제1 유입구에 대응하여 상기 장착부의 내부에서 일단부가 상기 격벽을 관통하여 장착되고, 상기 제1 유입구를 통해 유입된 작동유체의 온도에 따라, 변형되면서 상기 격벽을 통해 구획된 상기 공간 또는 상기 바이패스 통로를 각각 선택적으로 개폐하여 작동유체의 유동을 조절하는 밸브유닛;을 포함하되,
상기 밸브유닛은
상기 장착부에 형성된 상기 제1 유입구에 대응하여 상기 장착부의 외측에서 상기 제1 유입구를 향하여 삽입되며, 내면에 장착홈이 일체로 형성되어 상기 제1 유입구의 반대측에서 상기 장착부의 외측에 장착되는 고정부와, 상기 고정부에 일체로 형성되며, 상기 격벽에 의해 구획된 상기 공간에 대응하여 적어도 하나 이상의 제1 개구홀이 길이방향을 따라 형성되고, 상기 바이패스 통로에 대응하여 적어도 하나 이상의 바이패스홀이 형성되는 삽입부를 포함하여 구성되는 아웃터 케이스;
상기 아웃터 케이스의 내부에 삽입되어 상기 고정부의 장착홈에 일단이 고정 장착되는 고정로드;
상기 고정로드의 타단부에 삽입되며, 작동유체의 온도변화에 따라 내부에서 팽창 또는 수축이 이루어지면서, 상기 고정로드 상에서 이동되는 변형부재;
상기 아웃터 케이스의 제1 개구홀에 대응하여 길이방향을 따라 적어도 하나 이상의 제2 개구홀이 형성되며, 상기 아웃터 케이스의 내부에서 슬라이드 이동 가능하게 삽입되는 인너 케이스;
상기 인너 케이스의 내부에서 일단에 고정 장착되며, 중앙이 상기 변형부재의 하부에 고정되는 플랜지 부재;
상기 아웃터 케이스의 고정부 반대측에서 상기 삽입부에 고정 장착되는 스토퍼; 및
상기 변형부재와 상기 스토퍼 사이에 개재되어 상기 변형부재의 팽창에 따른 전진 시, 압축되면서 상기 변형부재에 탄성력을 제공하는 탄성부재;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 커버 캡은
외주면에 상기 하우징을 향하여 일체로 절곡 형성되는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제2항에 있어서,
상기 결합부는
상기 하우징의 외주면을 감싼 상태에서 외주면 둘레가 클린칭(Clinching) 접합되는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 하우징과 상기 커버 캡의 사이에는
시일링이 개재되는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 제1 유입구와 상기 제1 배출구는
상기 제2 유입구와 상기 제2 배출구와 상호 엇갈린 위치에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 플레이트는
상기 하우징에 대응하여 원판 형상으로 형성되되, 상기 격벽에 대응하는 일측이 직선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 플레이트는
상기 제2 유입구와 상기 제2 배출구에 대응하여 제1, 제2 연결홀이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제7항에 있어서,
상기 방열유닛은
상기 커버 캡에 고정되는 일면에 장착되고, 상기 제1, 제2 연결홀에 대응하여 제1, 제2 홀이 형성되는 제1 고정 플레이트와,
상기 공간으로 삽입되는 타면에 장착되는 제2 고정 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 플레이트는
다수개의 돌기가 설정간격으로 이격되어 돌출 형성되고, 중심으로부터 상기 격벽을 향하는 외주면까지 분배돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제9항에 있어서,
상기 돌기는
반구형으로 형성되며, 상기 분배돌기와 동일한 방향으로 상기 플레이트의 일면으로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
삭제
제1항에 있어서,
상기 아웃터 케이스는
상기 고정부의 외측에서 상기 장착부에 장착되는 엔드캡에 스냅링을 통하여 고정되는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기
제1항에 있어서,
상기 아웃터 케이스는
일단이 개구된 원통 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 바이패스홀과 상기 제1 개구홀은
상기 아웃터 케이스의 길이방향으로 이격된 위치에서 원주방향을 따라 설정각도로 이격되게 형성되는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 각 제1 개구홀은
상기 바이패스홀로부터 이격된 하부에서 상기 고정부를 향하여 상기 아웃터 케이스의 길이방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 인너 케이스는
양단이 개구된 원통 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 각 제2 개구홀은
상기 인너 케이스의 길이방향으로 중앙을 기준으로 양측에 각각 그 둘레를 따라 설정각도로 이격되어 각각 상호 엇갈린 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 인너 케이스는
상기 아웃터 케이스의 내부에서 상기 변형부재의 팽창 변형에 의해 상기 제1 유입구 측을 향하여 이동 시, 상기 각 제2 개구홀이 상기 각 제1 개구홀에 위치되면서 상기 각 제1 개구홀을 개방하고, 상기 바이패스홀을 폐쇄시키는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 인너 케이스는
초기 장착 시, 상기 각 제2 개구홀이 상기 아웃터 케이스의 폐쇄된 구간에 위치되어 상기 각 제1 개구홀을 폐쇄시킨 상태로 장착되는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 변형부재는
그 재질이 작동유체의 온도에 따라 내부에서 수축과 팽창이 이루어지는 왁스 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 플랜지 부재는
외주면 둘레를 따라 설정각도로 이격된 위치에 유동홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 플랜지 부재는
외주면이 상기 고정부를 향하는 상기 인너 케이스의 일단 내주면에 고정되고, 중앙에 형성된 연결부가 상기 변형부재에 장착된 고정링을 통하여 고정되는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 스토퍼는
상기 제1 유입구로 유입되는 작동유체가 상기 밸브유닛의 내부로 유입되도록 적어도 하나 이상의 유입홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제23항에 있어서,
상기 각 유입홀은
상기 스토퍼의 중앙과, 원주방향을 따라 설정각도로 이격된 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 스토퍼는
상기 탄성부재가 고정되도록 고정단이 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 아웃터 케이스는
상기 삽입부의 내주면 일측에 상기 스토퍼가 안착되는 안착단이 형성되는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제26항에 있어서,
상기 아웃터 케이스는
상기 스토퍼를 고정시키는 스토퍼 링이 장착되는 링홈이 상기 안착단으로부터 이격된 내주면 둘레를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 각 작동유체는
라디에이터로부터 유입되는 냉각수와, 자동변속기로부터 유입되는 변속기오일로 구성되는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제28항에 있어서,
상기 냉각수는 상기 제1 유입구와 상기 제1 배출구를 통해 상기 공간과 상기 방열유닛으로 순환되고, 상기 변속기오일은 제2 유입구와 제2 배출구를 통해 상기 방열유닛으로 순환되며,
상기 각 연결유로는 냉각수가 유입되어 이동하는 제1 연결유로와, 변속기 오일이 유입되어 이동하는 제2 연결유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 격벽은
상기 공간에 위치되는 일단부가 상기 장착부에 위치되는 타단부로부터 설정각도로 절곡 형성되는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 격벽은
상기 방열유닛에 대응하는 일단부에 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 하우징은
원통 형상으로 형성되되, 그 재질이 플라스틱 소재로서 사출 성형을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 커버 캡은
금속재질로 형성되며, 상기 방열유닛이 브레이징 용접을 통해 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는 캔형 열교환기.