KR20160082887A

KR20160082887A - 차량용 열교환기

Info

Publication number: KR20160082887A
Application number: KR1020140192670A
Authority: KR
Inventors: 이상용; 남상우; 최해성
Original assignee: 갑을오토텍(주)
Priority date: 2014-12-29
Filing date: 2014-12-29
Publication date: 2016-07-11
Anticipated expiration: 2034-12-29
Also published as: KR101682488B1

Abstract

본 발명은 기존의 차량용 열교환기에 독립된 구조물 형태로 설치되던 밸브조립체와 작동유체가 유입 및 배출되는 유입포트 및 배출포트를 일체화하여 구성함으로써 열교환기 제품의 제작단가를 절감시킬 수 있고 생산성을 향상시킬 수 있는 차량용 열교환기에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명에 따른 차량용 열교환기는, 다수개의 플레이트 적층되어 내부에 상호 교대로 연결유로를 형성하며, 상기 각 연결유로로 서로 다른 유체가 유입되어 상호 열교환되며, 일면에 복수 개의 유입홀과 배출홀이 형성되어 상기 각 연결유로와 각각 연결되는 방열부; 상기 방열부의 일측에 일체로 형성되며, 상기 방열부 내의 연결유로를 선택적으로 개폐하는 밸브조립체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 열교환기{Heat exchanger for vehicles}

본 발명은 차량용 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존 열교환기에 독립된 구조물 형태로 설치되던 밸브조립체와 작동유체의 유입포트 및 배출포트를 일체화함으로써 열교환기의 부품 수를 감소시켜 제작단가를 절감시킬 수 있고 생산성을 높일 수 있는 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 열에너지를 재사용하거나 용도에 맞게 유입되는 작동유체의 온도를 조절하게 되고, 보통 차량의 공조시스템이나 변속기 오일쿨러 등에 적용하며, 엔진룸에 장착된다.

여기서, 차량에 장착되는 열교환기는 한정적인 공간을 갖는 엔진룸에 장착 시, 공간확보 및 장착의 어려움이 발생하게 되는데, 이러한 공간확보 및 장착 등의 어려움을 해소하고자 열교환기의 소형, 경량화 및 고효율 고기능화를 위한 연구가 계속되고 있는 실정이다.

한편 종래의 열교환기는 차량의 상태에 따라 각기 작동유체의 온도를 조절하여 차량의 엔진 또는 변속기, 공조장치로 작동유체를 공급해야 하는데, 이를 위해서는 유입되는 작동유체의 유로 상에 별도의 분기회로 및 밸브를 설치해야 한다.

도 1은 종래의 차량용 열교환기의 일 예를 보여주는 것으로, 도면에 도시된 바와 같이, 종래의 열교환기는 상하로 적층된 다수의 플레이트 사이에 서로 다른 작동유체가 이동되는 유로가 형성되어 상기 유로를 통해 흐르는 서로 다른 작동유체가 상호 열교환되는 방열부(10)를 구비한다.

그리고 방열부(10)의 최상단에는 고온의 작동유체(예를 들어, 변속기 오일, 냉각수) 유입되는 유입측 파이프(40)와, 상기 유입측 파이프(40)로 고온의 작동유체가 유입되어 방열부(10) 내부에서 열교환 된 후 다시 냉각된 상태로 배출되는 배출측 파이프(30)와, 방열부(10) 유입측 파이프(40)로 유입되는 작동유체의 흐름을 선택적으로 개폐하는 밸브(20)를 포함하여 구성된다.

그러나, 상기와 같은 구성을 갖는 종래의 차량용 열교환기에서는 작동유체가 유입 및 배출되는 유입측 파이프(40) 및 배출측 파이프(30)와, 방열부(10) 내부로 작동유체의 유입 및 배출을 선택적으로 개폐하는 밸브(20)가 열교환기의 유로 위치에 따라 서로 다른 위치상에 독립된 구조물 형태로 장착되기 때문에, 장착 구조물들의 개수 증가로 인해 열교환기 주변의 레이아웃이 복잡해지고, 이는 결국 엔진 룸 내부의 공간활용성을 저하시키게 되는 문제가 있었다.

아울러, 열교환기 주변에 다수의 개별 구조물 설치에 따른 별도의 추가 부품이 요구되기 때문에 제품의 조립성이 떨어지고 조립공수가 증가되어 결국 제품의 생산성을 떨어뜨리게 되는 문제점이 있었다.

한국 공개특허 제2014-0072735호(2014.06.13) 한국 공개특허 제2012-0124306호(2012.11.13)

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는, 기존의 열교환기에서 독립된 개별 구조물 형태로 설치되던 밸브조립체와 작동유체의 유입 및 배출 포트를 일체화시켜 구성함으로써, 열교환기에 조립되는 개별 부품 수를 최소화하여 제품의 생산단가를 절감시킬 수 있고, 열교환기 주변의 레이아웃 배치를 간단하게 구현하여 엔진 룸 내부의 공간활용성을 높일 수 있도록 한 차량용 열교환기를 제공하는 데에 있다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 차량용 열교환기는, 다수개의 플레이트 적층되어 내부에 상호 교대로 연결유로를 형성하며, 상기 각 연결유로로 서로 다른 유체가 유입되어 상호 열교환되며, 일면에 복수 개의 유입홀과 배출홀이 형성되어 상기 각 연결유로와 각각 연결되는 방열부; 상기 방열부의 일측에 일체로 형성되며, 상기 방열부 내의 연결유로를 선택적으로 개폐하는 밸브조립체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 밸브조립체는, 방열부의 연결유로로 유체가 유입되는 방향을 따라 유입측 입구 및 출구가 순차적으로 형성되고, 유체가 배출되는 방향을 따라 배출측 입구 및 출구가 순차적으로 형성된 밸브 하우징과; 상기 밸브 하우징 내에서 직선운동하며 상기 유입측 입구 및 출구, 상기 배출측 입구 및 출구를 선택적으로 개폐하는 밸브체;를 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 유입측 입구 및 배출측 출구는 상기 밸브 하우징의 일측면에 평행하게 배치되도록 구성할 수 있다.

또는, 상기 유입측 입구와 출구를 상기 밸브 하우징의 서로 다른 측면에 수직하게 배치되도록 구성할 수도 있다.

또는, 상기 배출측 입구와 출구를 상기 밸브 하우징의 대향하는 양 측면에 일직선상에 위치하도록 평행하게 배치할 수도 있다.

그리고, 상기 밸브체는, 밸브 하우징 내부에 고정되는 캡과; 상기 캡의 일측에 직선이동 가능하게 결합되는 피스톤 밸브와; 상기 캡과 피스톤 밸브 사이 공간에 개재되며, 주변의 온도변화에 따라 팽창 또는 수축되어 피스톤 밸브를 직선이동시키는 열팽창수단과; 피스톤 밸브를 지지하며 탄성 복귀력을 제공하는 리턴 스프링;을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 플레이트에는 상기 연결유로 내부를 통과하는 유체의 유턴(U-turn) 흐름을 유도하기 위한 격벽이 형성될 수 있다.

아울러, 상기 플레이트는 장축과 단축이 구비된 사각형 형상으로 형성되며, 상기 격벽은 상기 장축과 평행하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 유입홀과 배출홀 사이의 이격거리가 최소화되도록 상기 유입홀과 배출홀은 상기 단축과 평행하게 배치될 수 있다.

또한, 상기 유입홀과 배출홀은 상기 플레이트의 일측에 편향되게 배치될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 차량용 열교환기에는 밸브 하우징의 유입측 입구에 연결되는 유입측 파이프와; 상기 방열부 내의 연결유로와 상기 밸브 하우징의 배출측 입구를 연결하는 제1배출측 파이프와; 상기 제1배출측 파이프와 연통되도록 상기 배출측 출구에 연결되는 제2배출측 파이프;가 구비될 수 있다.

이때, 상기 밸브 조립체는 방열부의 최상면 플레이트에 브레이징(brazing)을 통해 고정될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 차량용 열교환기 제조방법은, 다수 개의 플레이트를 적층하는 단계와; 상기 플레이트 중 최상면 플레이트에 밸브 하우징을 적층하는 단계와; 상기 플레이트 및 밸브 하우징을 일체로 브레이징하는 단계와; 상기 밸브 하우징 내부에 피스톤 밸브, 열팽창 수단, 리턴 스프링을 조립하는 단계와; 캡을 조립하여 상기 밸브 하우징을 폐쇄하는 단계;를 포함하여 구성될 수 있다.

상술한 본 발명의 차량용 열교환기 구조에 따르면, 기존의 열교환기에 독립된 구조물 형태로 설치되던 밸브조립체와 방열부 내,외로 작동유체를 유입 및 배출시키기 위한 유입배관 및 배출배관을 통합시켜 하나의 밸브조립체 구조물에 일체화시켜 구성함으로써, 열교환기에 장착되는 부품 수를 최소화하여 조립공수를 최소화하고, 열교환기 제품의 생산단가를 떨어뜨려 제품의 생산성을 향상시킬 수 있다. 아울러, 열교환기 주변의 레이아웃이 간단하게 구현될 수 있기 때문에 엔진 룸 내부의 공간활용성을 높일 수 있다.

또한, 열교환기에 설치되는 밸브조립체를 유입되는 작동유체의 온도변화에 따라 내부의 열팽창수단의 팽창 또는 수축작용에 의해 피스톤 밸브를 직선 운동시켜 작동유체의 흐름을 개폐하도록 하는 왁스 엑츄에이터 형태로 채용함으로써, 차량의 주행상태나 초기 시동 조건에 맞게 밸브조립체 내부로 유입되는 작동유체의 온도에 따라 밸브의 개폐동작이 자동으로 이루어질 수 있도록 하여 작동유체의 웜업기능과 냉각기능을 선택적으로 수행할 수 있고, 작동유체의 온도 조절을 효율적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.

또한, 밸브조립체의 유입측 입구 및 배출측 출구를 밸브 하우징의 일측면에 평행하게 배치하고, 유입측 입구와 출구를 밸브 하우징의 서로 다른 측면에 수직하게 배치하는 한편, 배출측 입구와 출구를 밸브 하우징의 대향하는 양 측면에 일직선상에 위치하도록 평행하게 배치함으로써, 밸브조립체를 통해 방열부 내부로 유출입되는 작동유체의 유동통로를 단순화시켜 밸브의 개폐성능을 향상시킬 수 있고, 밸브조립체를 작고 콤팩트한 구조로 구현이 가능해질 뿐 아니라, 밸브조립체 주변에 설치되는 작동유체의 유입 및 배출 포트를 최소화하여 정렬된 형태로 배열할 수 있게 되어 열교환기 주변의 레이아웃 설계에 대한 자유도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 열교환기 구조를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 차량용 열교환기 구조를 도시한 사시도.
도 3은 도 2의 분리 사시도.
도 4는 고온의 작동유체 유입 시 열교환기 내부에서의 작동유체 흐름을 보여주는 작동상태도.
도 5는 도 4와 같은 상태에서 밸브조립체 내부에서의 작동유체의 흐름을 보여주는 단면도.
도 6은 저온의 작동유체 유입 시 열교환기 내부에서의 작동유체 흐름을 보여주는 작동상태도.
도 7은 도 6과 같은 상태에서 밸브조립체 내부에서의 작동유체의 흐름을 보여주는 단면도.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시 예를 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 차량용 열교환기 구조를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 분리 사시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 열교환기는 외부로부터 서로 다른 두 종류의 작동유체가 유입되어 상호 열교환작용을 수행하게 되는 방열부(200)와, 방열부(200)의 일측에 일체로 형성되며 상기 방열부(200) 내부로의 작동유체 유입을 선택적으로 개폐하도록 하는 밸브조립체를 포함하여 구성된다.

방열부(200)는 외부로부터 유입된 두 종류의 작동유체(예를 들어, 냉각수와 변속기 오일)가 서로 반대방향으로 교차되어 유동되며 상호 열교환이 이루어지도록 한다.

이러한 방열부(200)는 판 형상을 갖는 복수 개의 플레이트(210)가 적층되어 이루어지며, 그 내부에는 각각의 플레이트(210)를 사이에 두고 상호 교대로 연결유로(220)가 형성되어, 상기 각 연결유로(220)로 서로 다른 작동유체가 유입되어 상호 열교환된다.

그리고, 상기 방열부(200)에는 각각의 연결유로(220)와 서로 연결되는 복수 개의 유입홀(230)과 배출홀(240)이 형성된다.

아울러, 상기 방열부(200)를 구성하는 각 플레이트(210)의 내측에는 각 연결유로(220) 내부를 통과하는 작동유체의 유턴(U-turn) 흐름을 유도하기 위한 격벽(250)이 형성된다.

상기 플레이트(210)는 장축(a)과 단축(b)이 구비된 사각형 형상으로 형성되며, 상기 격벽(250)은 상기 장축(a)과 평행하게 형성된다.

이때, 상기 유입홀(230)과 배출홀(240) 사이의 이격거리(X)가 최소화되도록 상기 유입홀(230)과 배출홀(240)은 상기 단축(b)과 평행하게 배치된다.

또한, 상기 유입홀(230)과 배출홀(240)은 상기 플레이트(210)의 일측에 편향되도록 배치된다.

한편, 상기 방열부(200)의 최상단 플레이트(210)에는 복수 개의 유입홀(230)과 배출홀(240) 중 어느 하나의 유입홀(230)과 배출홀(240)을 상호 연결하며 복수 개의 연결유로(220)를 선택적으로 개폐하는 밸브조립체가 일체로 설치된다.

상기 밸브조립체는 외부로부터 유입되는 작동유체의 온도에 따라 내부의 열팽창수단(123)을 팽창 또는 수축시켜 피스톤 밸브(122)를 전후로 진퇴시키는 동작을 통해 방열부(200) 내부로 작동유체의 유입을 선택적으로 개방 또는 차단하도록 한다.

이와 같은 밸브조립체는, 방열부(200)의 최상단 플레이트(210)에 고정되는 밸브 하우징(110)과, 밸브 하우징(110)의 내부에 장착되어 유로를 선택적으로 개폐하는 밸브체(120)를 포함한다.

밸브 하우징(110)에는 방열부(200) 내부의 연결유로(220)를 향하여 작동유체가 유입되는 방향을 따라 유입측 입구(112)와 출구(114)가 순차적으로 구비된다.

이때, 상기 밸브 하우징(110)의 유입측 입구(112)에는 외부에서 작동유체를 유입시킬 수 있도록 유입측 파이프(255)가 연결된다.

그리고, 밸브 하우징(110)에는 방열부(200) 내부의 연결유로(220)로부터 작동유체가 배출되는 방향을 따라 배출측 입구(116)와 출구(118)가 순차적으로 구비된다.

이때, 상기 유입측 입구(112)와 배출측 출구(118)는 밸브 하우징(110)의 일측면 상에 평행하게 배치된다.

또한, 상기 유입측 입구(112)와 출구(114)는 밸브 하우징(110)의 서로 다른 측면에 수직하게 배치된다.

이에 따라, 상기 유입측 입구(112)를 통해 수평방향으로 유입된 작동유체는 밸브 하우징(110) 내부의 밸브체(120)를 거쳐 수직 하방에 배치된 유입측 출구(114)를 통해 배출되어 방열부(200) 내의 연결유로(220)로 유입하게 된다.

아울러, 상기 배출측 입구(116)와 출구(118)는 밸브 하우징(110)의 대향하는 양 측면에 서로 마주보는 일직선상에 위치되도록 평행하게 배치된다.

이때, 방열부(200) 내의 연결유로(220)와 밸브 하우징(110)의 배출측 입구(116) 사이에는 제1배출측 파이프(260)가 연결 설치되고, 배출측 출구(118)에는 상기 제1배출측 파이프(260)와 연통되도록 제2배출측 파이프(270)가 연결 설치된다.

상기 유입측 파이프(255)를 비롯한 제1배출측 파이프(260)와 제2배출측 파이프(270)는 플랙서블한 연결호스 또는 연결배관 등의 형태로 적용될 수 있다.

한편, 상기와 같은 구성을 갖는 밸브 하우징(110)은 방열부(200)의 최상단 플레이트(210)의 상면부에 브레이징(brazing) 용접을 고정된다.

그리고 밸브 하우징(110) 내부에는 전후 직선운동을 수행하며 밸브 하우징(110)의 유입측 입,출구(112)(114)를 선택적으로 개폐하는 밸브체(120)가 구비된다.

상기 밸브체(120)는, 캡(121), 피스톤 밸브(122), 열팽창수단(123) 및 리턴 스프링(124)을 포함하여 구성된다.

밸브 하우징(110) 내부에는 피스톤 밸브(122)가 직선운동 가능하게 설치된다.

그리고, 상기 밸브 하우징(110) 내부에는 주변의 온도에 따라 팽창 또는 수축되며 피스톤 밸브(122)를 직선이동시키는 구동력을 제공하는 열팽창수단(123)이 구비된다.

아울러, 밸브 하우징(110)의 내부에는 피스톤 밸브(122)를 탄성 지지하며 상기 피스톤 밸브(122)에 탄성 복귀력을 제공하는 리턴 스프링(124)이 구비된다.

캡(121)은 밸브 하우징(110) 내부에 상기 피스톤 밸브(122), 열팽창수단(123), 리턴 스프링(124)을 포함하는 밸브의 주요 구성품을 모두 삽입한 상태에서 상기 밸브 하우징(110)을 폐쇄하도록 결합된다.

상기 열팽창수단(123)으로는 밸브 하우징(110) 내부로 유입된는 작동유체의 온도에 따라 수축 및 팽창작용이 이루어질 수 있는 왁스(Wax) 소재가 적용될 수 있다.

상기 왁스 소재는 온도가 높아지면 부피가 팽창되었다가 온도가 낮아지면 다시 수축되어 초기 부피로 복원되는 성질을 갖는 소재이다.

따라서, 밸브조립체의 유입측 입구(112)를 통해 고온의 작동유체가 유입될 경우 온도 상승에 의해 열팽창수단(123)의 부피가 팽창됨으로써 캡(121) 상의 초기 위치에 있던 피스톤 밸브(122)가 리턴 스프링(124)을 압축시키며 전방 측으로 전진되고, 이후 열팽창수단(123)의 온도가 다시 낮아질 경우 부피가 축소되면서 리턴 스프링(124)의 탄성 복원력에 의해 피스톤 밸브(122)는 다시 초기 위치상에 복귀된다.

상기한 구성을 갖는 본 발명에 따른 차량용 열교환기 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 방열부(200) 내부에 상호 교대로 연결유로(220)가 형성되도록 다수 개의 플레이트(210)를 적층하여 밀봉되도록 결합한다.

그리고, 상기 적층된 다수 개의 플레이트(210) 중에서 최상면 플레이트(210)의 상면에 밸브 하우징(110)을 적층한다.

다음으로, 상기 최상면 플레이트(210) 및 밸브 하우징(110)을 브레이징(brazing)하여 일체로 결합한다.

그런 다음, 상기 밸브 하우징(110)의 내부에 피스톤 밸브(122)와, 열팽창 수단(123)과, 리턴 스프링(124)을 조립한다.

마지막으로, 상기 피스톤 밸브(122), 열팽창 수단(123), 리턴 스프링(124)이 조립된 밸브 하우징(110)의 끝단에 캡(121)을 조립하여 상기 밸브 하우징(110)을 폐쇄함으로써, 열교환기의 조립을 완성하게 된다.

도 4는 고온의 작동유체 유입 시 열교환기 내부에서의 작동유체 흐름을 보여주는 작동 상태도이고, 도 5는 도 4와 같은 상태에서의 밸브조립체 내부의 작동유체의 흐름을 보여주는 단면도이다.

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 밸브 하우징(110)의 유입측 입구(112)를 통해 고온(약 70℃ 이상)의 작동유체가 유입될 경우, 밸브 하우징(110)의 내부 온도가 상승됨에 따라 캡(121)과 피스톤 밸브(122) 사이에 있는 열팽창수단(123)이 팽창하여 피스톤 밸브(122)를 전방 측으로 전진시키게 된다.

이때, 상기 열팽창수단(123)의 팽창력에 의해 피스톤 밸브(122)는 리턴 스프링(124)을 탄성 압축시키면서 전방 측으로 전진하게 되고, 상기 피스톤 밸브(122)의 전진에 의해 밸브 하우징(110)의 유입측 입구(112)와 출구(114) 사이를 연결하는 유로와, 배출측 입구(116)와 출구(118) 사이를 연결하는 유로를 개방하게 된다.

이에 따라, 고온의 작동유체가 유입측 입구(112) 및 출구(114)를 통해 방열부(200) 내부의 복수의 유입홀(230)을 거쳐 각 플레이트(210) 내부에 있는 연결유로(220)로 유입되고, 상기 각 연결유로(220)를 통과하면서 열교환이 이루어진 후 냉각된 상태에서 복수의 배출홀(240)을 통해 배출되어 배출측 입구(116) 및 출구(118)를 거쳐 밸브 하우징(110) 외부로 배출된다.

한편, 도 6은 저온의 작동유체 유입 시 열교환기 내부에서의 작동유체 흐름을 보여주는 작동 상태도이고, 도 7은 도 6과 같은 상태에서의 밸브조립체 내부에서의 작동유체의 흐름을 보여주는 단면도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 밸브 하우징(110)의 유입측 입구(112)를 통해 저온(약 70℃ 미만)의 작동유체가 유입될 경우에는, 캡(121)과 피스톤 밸브(122) 사이에 있는 열팽창수단(123)은 팽창 또는 수축이 발생되지 않아 피스톤 밸브(122)의 위치 가변이 이루어지지 않게 된다. 즉, 피스톤 밸브(122)은 리턴 스프링(124)의 탄성력을 제공받은 상태에서 초기의 수축 상태를 유지하게 된다.

이러한 경우에는, 피스톤 밸브(122)에 의해 밸브 하우징(110)의 유입측 입구(112)와 출구(114) 사이의 유로가 폐쇄되어 방열부(200) 내부로 작동유체의 유입이 이루어지지 않게 되어, 상기 유입측 입구(112)를 통해 유입된 작동유체는 방열부(200) 내부로 유입되지 않고 배출측 출구(118)로 바이패스(by-pass)되어 다시 외부로 배출된다.

이와 같이, 밸브조립체는 내부로 유입되는 작동유체의 온도변화에 따라 열팽창수단(123)에 의한 선택적인 팽창 또는 수축 변형을 통해 피스톤 밸브(122)의 직선 변위를 발생시키며 방열부(200)로 유입되는 유로를 선택적으로 개방 또는 폐쇄하여 유입측 입구(112)를 통해 유입된 작동유체를 방열부(200) 내부로 유입시켜 열교환시키거나, 작동유체를 방열부(200) 내부로 유입시키지 않고 바이 패스(By-pass)시키도록 한다.

이에 따라, 차량의 상태에 따라 작동유체의 온도 조절이 가능해져서 차량의 연비와 난방성능을 향상시킬 수 있다.

그리고, 기존의 열교환기에 독립된 구조물 형태로 설치되던 밸브조립체와 방열부 내,외로 작동유체를 유입 및 배출시키기 위한 유입배관 및 배출배관을 통합시켜 하나의 밸브조립체 구조물에 일체화시켜 구성함에 따라, 열교환기에 장착되는 부품 수를 최소화하여 조립공수를 줄일 수 있기 때문에 열교환기 제품의 생산단가를 절감시켜 제품의 생산성을 향상시킬 수 있다. 아울러, 열교환기 주변의 레이아웃이 간단하게 구현될 수 있기 때문에 엔진 룸 내부의 공간활용성을 높일 수 있다.

또한, 밸브조립체를 작동유체의 온도에 따라 팽창 또는 수축되며 피스톤 밸브의 직선변위를 발생시켜 작동유체의 흐름을 개폐하는 엑츄에이터 형태로 적용함으로써, 차량의 주행상태나 초기 시동 조건에 맞게 밸브조립체 내부로 유입되는 작동유체의 온도에 따라 밸브의 개폐동작이 자동으로 이루어지도록 할 수 있고, 이에 따라, 작동유체의 웜업기능과 냉각기능이 선택적으로 수행 가능하고, 작동유체의 온도 조절을 효율적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

110 : 밸브 하우징 112,114 : 유입측 입,출구
116,118 : 배출측 입,출구 120 : 밸브체
121 : 캡 122 : 피스톤 밸브
123 : 열팽창 수단 124 : 스프링
200 : 방열부 210 : 플레이트
220 : 연결유로 230 : 유입홀
240 : 배출홀 255 : 유입측 파이프
260 : 제1배출측 파이프 270 : 제2배출측 파이프

Claims

다수개의 플레이트(210)가 적층되어 내부에 상호 교대로 연결유로(220)를 형성하며, 상기 각 연결유로(220)로 서로 다른 유체가 유입되어 상호 열교환되며, 일면에 복수 개의 유입홀(230)과 배출홀(240)이 형성되어 상기 각 연결유로(220)와 각각 연결되는 방열부(200);
상기 방열부(200)의 일측에 일체로 형성되며, 상기 방열부(200) 내의 연결유로(220)를 선택적으로 개폐하는 밸브조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서, 상기 밸브조립체는,
상기 방열부(200)의 연결유로(220)로 유체가 유입되는 방향을 따라 유입측 입구(112) 및 출구(114)가 순차적으로 형성되고, 상기 연결유로(220)로부터 유체가 배출되는 방향을 따라 배출측 입구(116) 및 출구(118)가 순차적으로 형성된 밸브 하우징(110);
상기 밸브 하우징(110) 내에서 직선운동을 하며 상기 유입측 입구(112) 및 출구(114), 상기 배출측 입구(116) 및 출구(118)를 선택적으로 개폐하는 밸브체(120);를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제2항에 있어서, 상기 유입측 입구(112) 및 배출측 출구(118)는 상기 밸브 하우징(110)의 일측면에 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제2항에 있어서, 상기 유입측 입구(112)와 출구(114)는 상기 밸브 하우징(110)의 서로 다른 측면에 수직하게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제2항에 있어서, 상기 배출측 입구(116)와 출구(118)는 상기 밸브 하우징(110)의 대향하는 양 측면에 일직선상에 위치하도록 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제2항에 있어서, 상기 밸브체(120)는,
상기 밸브 하우징(110) 내부에 고정되는 캡(121);
상기 캡(121)의 일측에 직선이동 가능하게 결합되는 피스톤 밸브(122);
상기 캡(121)과 상기 피스톤 밸브(122) 사이 공간에 개재되며, 주변의 온도변화에 따라 팽창 또는 수축되어 상기 피스톤 밸브(122)를 직선이동시키는 열팽창수단(123);
상기 피스톤 밸브(122)를 지지하며 탄성 복귀력을 제공하는 리턴 스프링(124);을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서, 상기 플레이트(210)에는 상기 연결유로(220) 내부를 통과하는 유체의 유턴(U-turn) 흐름을 유도하기 위한 격벽(250)이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제7항에 있어서,
상기 플레이트(210)는 장축(a)과 단축(b)이 구비된 사각형 형상으로 형성되며,
상기 격벽(250)은 상기 장축(a)과 평행하게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제8항에 있어서,
상기 유입홀(230)과 배출홀(240) 사이의 이격거리(X)가 최소화되도록 상기 유입홀(230)과 배출홀(240)은 상기 단축(b)과 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 유입홀(230)과 배출홀(240)은 상기 플레이트(210)의 일측에 편향 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제2항에 있어서,
상기 밸브 하우징(110)의 유입측 입구(112)에 연결되는 유입측 파이프(255);
상기 방열부(200) 내의 연결유로(220)와 상기 밸브 하우징(110)의 배출측 입구(116)를 연결하는 제1배출측 파이프(260);
상기 제1배출측 파이프(260)와 연통되도록 상기 배출측 출구(118)에 연결되는 제2배출측 파이프(270);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기.
제1항에 있어서, 상기 밸브조립체는 상기 방열부(200)의 최상면 플레이트(210)에 브레이징(brazing)을 통해 고정되는 특징으로 하는 차량용 열교환기.
다수 개의 플레이트를 적층하는 단계;
상기 플레이트 중 최상면 플레이트에 밸브 하우징을 적층하는 단계;
상기 플레이트 및 밸브 하우징을 일체로 브레이징하는 단계;
상기 밸브 하우징 내부에 피스톤 밸브, 열팽창 수단, 리턴 스프링을 조립하는 단계;
캡을 조립하여 상기 밸브 하우징을 폐쇄하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기 제조 방법.