JP6211357B2 - 車両用熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は車両用熱交換器に係り、より詳しくはそれぞれの作動流体が内部に流入して相互熱交換を通じて温度が調節される車両用熱交換器に関する。

一般に熱交換器は温度が高い流体から伝熱壁を通じて温度が低い流体に熱を伝達するものであって、加熱器、冷却器、蒸発器、凝縮器などに使用される。

このような熱交換器は熱エネルギーを再利用したり用途に合うように流入する作動流体の温度を調節し、通常車両の空調システムや変速機オイルクーラーなどに適用し、エンジンルームに装着される。

ここで、熱交換器は限定された空間を有するエンジンルームに装着時、空間確保および装着の困難が発生するところ、小型、軽量化および高効率高機能化のための研究が続けられているのが実情である。

しかし、前記のような従来の熱交換器は車両の状態によってそれぞれ作動流体の温度を調節して車両のエンジンまたは変速機、空調装置に作動流体を供給しなければならないが、このためには流入する作動流体の流路上に別途の分岐回路およびバルブを設置しなければならないところ、構成要素および組立工数が増加し、レイアウトが複雑になるという問題点がある。

また、別途の分岐回路およびバルブを設置しない時には、作動流体の流量による熱交換量の制御が不可能で、作動流体の効率的な温度調節が不可能になるという問題点もある。

したがって、本発明は前記のような問題点を解決するために発明されたものであって、本発明はそれぞれの作動流体が内部で相互熱交換を通じた温度調節時、車両の走行状態や初期始動条件で流入する作動流体の温度によって作動するバルブユニットを通じて作動流体のウォームアップ機能と冷却機能を同時に遂行することができる車両用熱交換器の提供を目的とする。

また、車両の状態によって作動流体の温度調節が可能であることにより、車両の燃費改善、および暖房性能を向上させることができ、構成を簡素化して組立工数を節減させるようにする車両用熱交換器の提供を目的とする。

このような目的を達成するための本発明の実施形態による車両用熱交換器は、複数個のプレートが積層されて内部に第１連結流路と第２連結流路を交互に形成し、前記第１、第２連結流路に第１、第２作動流体がそれぞれ流入して前記第１、第２連結流路を通過しながら相互熱交換が行われ、前記第１、第２連結流路に供給された第１、第２作動流体は互いに混合されず循環する放熱部と、前記第１、第２作動流体のうちの一つを流入させるための流入ホールと前記一つの作動流体を排出するための排出ホールを連結し、前記一つの作動流体の温度によって前記一つの作動流体が前記放熱部をバイパスするようにする分岐部と、前記分岐部を形成する前記流入ホールに装着され、流入した作動流体の温度変化によって、その内部に充填された変形物質の膨張または収縮変形を通じて前記放熱部の連結流路のうちのいずれか一つを選択的に開放または閉鎖して前記流入ホールに流入した作動流体を前記放熱部に通過させるか前記分岐部に通過させるバルブユニットとを含むことができる。

前記各流入ホールと前記各排出ホールは、前記放熱部の一面と他面にそれぞれ形成される第１、第２流入ホールと、前記第１、第２流入ホールと互いに対向した位置で前記放熱部の一面と他面にそれぞれ形成され、前記放熱部の内部でそれぞれの連結流路を通じて前記第１、第２流入ホールと相互連結される第１、第２排出ホールと、を含むことができる。

前記バルブユニットは、前記第１流入ホールに対応して前記放熱部に挿入され、下端部の中央に装着溝が一体に形成され前記放熱部の他面に固定装着される固定部、および、前記固定部の上部に一体に形成され、前記放熱部の連結流路に対応して少なくとも一つ以上の第１開口ホールが長さ方向に沿って形成され、前記分岐部に対応して少なくとも一つ以上のバイパスホールが形成される挿入部、を含んで構成されるアウターケースと、前記アウターケースの内部に挿入されて前記固定部の装着溝に下端が固定装着される固定ロッドと、前記固定ロッドの上部にスライディング可能に結合され作動流体の温度変化によってその内部に充填された変形物質が膨張または収縮しながら前記固定ロッド上で上昇または下降する変形部材と、前記アウターケースの第１開口ホールに対応して長さ方向に沿って少なくとも一つ以上の第２開口ホールが形成され、前記アウターケースに昇下降可能に挿入されるインナーケースと、前記インナーケースの内部でその下端に固定装着され、前記変形部材の下部に固定されるフランジ部材と、前記アウターケースの上端に固定装着されるストッパーと、前記変形部材と前記ストッパーの間に介され前記変形部材に弾性力を提供する弾性部材とを含むことができる。

前記アウターケースは、前記固定部の下部で前記放熱部にスナップリングを通じて固定され得る。

前記アウターケースは、上端が開口された円筒形状に形成され得る。

前記バイパスホールと前記第１開口ホールは、前記アウターケースの長さ方向に離隔した位置に形成され得る。

前記各第１開口ホールは、前記バイパスホールから離隔した下部で前記アウターケースの長さ方向に沿って形成され得る。

前記インナーケースは、両端が開口された円筒形状に形成され得る。

前記各第２開口ホールは、前記インナーケースの長さ方向に上部および下部にそれぞれその周りに沿って設定角度で離隔して形成され得る。

前記各第２開口ホールは、前記インナーケースの長さ方向に上部と下部にそれぞれ相互交差した位置に形成され得る。

前記インナーケースは、前記アウターケースの内部で前記変形部材の上昇時、前記各第２開口ホールが前記各第１開口ホールに位置しながら前記各第１開口ホールを開放し、前記バイパスホールを閉鎖させることができる。

前記インナーケースは、初期装着時、前記各第２開口ホールが前記アウターケースの閉鎖された区間に位置して前記各第１開口ホールを閉鎖させた状態で装着され得る。

前記変形部材に充填される変形物質は、その材質が作動流体の温度によって内部で収縮と膨張が行われるワックス素材からなり得る。

前記フランジ部材は、外周面の周りに沿って流動ホールが形成され得る。

前記フランジ部材は、外周面が前記インナーケースの下端内周面に固定され、中央に形成された装着部が前記変形部材の下部に締まりばめされ、前記変形部材に装着された固定リングを通じて固定され得る。

前記フランジ部材は、前記インナーケースの下端内周面に結合され得る。

前記ストッパーには、前記第１流入ホールに流入する作動流体が前記バルブユニットの内部に流入するように少なくとも一つ以上の貫通ホールが形成され得る。

前記各貫通ホールは、前記ストッパーの中央と、円周方向に沿って設定角度で離隔した位置に形成され得る。

前記弾性部材は、一端が前記ストッパーに支持され、他端が前記変形部材に支持されるコイルスプリングからなり得る。

前記ストッパーには、下部に前記弾性部材が固定されるように固定端が突出形成され得る。

前記アウターケースには、上端に前記ストッパーが安着される安着端が形成され得る。

前記アウターケースは、前記ストッパーの上部を固定させるストッパーリングを装着するためのリング溝が前記安着端の上部で内周面の周りに沿って形成され得る。

前記放熱部とアウターケースの固定部の間には、前記バルブユニットの内部に流入した作動流体が前記放熱部の外部に漏出されることを防止するシーリングが装着され得る。

前記分岐部は、前記第１流入ホールと第１排出ホールの間を相互連結し、前記放熱部の一面に突出して形成され得る。

前記第１流入ホールと第１排出ホールは、前記放熱部の一面で対角線方向に各角部に形成され得る。

前記第２流入ホールと第２排出ホールは、前記放熱部の他面で対角線方向に形成され、前記第１流入ホールと第１排出ホールに互いに対向して形成され得る。

前記各作動流体は、ラジエータから流入する冷却水と、自動変速機から流入する変速機オイルであり得る。

前記冷却水は第１流入ホールと第１排出ホールを通じて循環し、前記変速機オイルは第２流入ホールと第２排出ホールを通じて循環し、前記各連結流路は、冷却水が流入して移動する第１連結流路と、変速機オイルが流入して移動する第２連結流路を含むことができる。

前記分岐部には、前記第１流入ホールと第１排出ホールに近接した位置で前記第１連結流路とは別途に、前記第１流入ホールに流入した冷却水が前記バルブユニットを通じて前記第１排出ホールに直ちに排出させるようにバイパス流路が形成され得る。

前記放熱部は、各作動流体の流動を対向流（ｃｏｕｎｔｅｒｆｌｏｗ）させて相互熱交換させることができる。

本発明の実施形態による車両用熱交換器を適用すれば、車両の走行状態や初期始動条件によって流入する作動流体の温度を利用して作動流体のウォームアップ機能と冷却機能を同時に遂行することによって、作動流体の温度調節を効率的に遂行することができる。

また、車両の状態によって作動流体の温度調節が可能であることにより、車両の燃費改善、および暖房性能を向上させることができ、構成を簡素化して組立工数を節減させることができる。

また、温度によって膨張および収縮するワックス素材の変形物質が適用されたバルブユニットを通じて流入した作動流体の温度によって作動流体を放熱部と分岐部に選択的に流動させることができる。したがって、作動流体の流動を正確に制御することができ、構成要素を簡素化し応答性は向上させることができて製作原価を節減し、同時に重量を低減させることができる。

また、別途に分岐回路が必要でないので、製作原価の節減および作業性を向上させることができ、狭いエンジンルームの内部で空間活用性を高め、連結ホースのレイアウトを簡素化することができる。

また、作動流体が自動変速機の変速機オイルである場合、冷始動時に摩擦低減のためのウォームアップ機能と、走行時スリップ防止および耐久維持のための冷却機能の同時遂行が可能で燃費および変速機耐久性を向上させることができる。

本発明の実施形態による車両用熱交換器が適用される自動変速機冷却システムのブロック構成図である。 本発明の実施形態による車両用熱交換器の斜視図である。 本発明の実施形態による車両用熱交換器の背面図である。 図２のＡ−Ａ線による断面図である。 図３のＢ−Ｂ線による断面図である。 本発明の実施形態による車両用熱交換器に適用されるバルブユニットの斜視図である。 本発明の実施形態によるバルブユニットの分解斜視図である。 本発明の実施形態によるバルブユニットの作動状態図である。 本発明の実施形態による車両用熱交換器の段階別作動状態図である。 本発明の実施形態による車両用熱交換器の段階別作動状態図である。 本発明の実施形態による車両用熱交換器の段階別作動状態図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付した図面に基づいて詳細に説明する。

これに先立ち、本明細書に記載された実施形態と図面に示された構成は本発明の最も好ましい一実施形態に過ぎないだけであり本発明の技術的な思想を全て代弁するのではないので、本出願時点においてこれらを代替できる多様な均等物と変形例がある可能性があるのを理解しなければならない。

図１は本発明の実施形態による車両用熱交換器が適用される自動変速機冷却システムのブロック構成図であり、図２と図３は本発明の実施形態による車両用熱交換器の斜視図および背面図であり、図４は図２のＡ−Ａ線による断面図であり、図５は図３のＢ−Ｂ線による断面図であり、図６と図７は本発明の実施形態による車両用熱交換器に適用されるバルブユニットの斜視図および分解斜視図である。

図面に示す通り、本発明の実施形態による車両用熱交換器１００は車両の自動変速機冷却システムに適用される。

前記自動変速機冷却システムは基本的に、図１で示したように、ウォータポンプ１０を通じて冷却ファン２１が装着されたラジエータ２０を通過しながら冷却された冷却水がエンジンを冷却させる冷却ライン（Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｌｉｎｅ：以下、‘Ｃ．Ｌ’という）が備えられ、この冷却ラインＣ．Ｌ上には図示されなかった車両暖房システムと連結されるヒーターコア３０を含んで構成される。

ここで、本発明の実施形態による車両用熱交換器１００はそれぞれの作動流体が内部で流動する水冷式で相互熱交換を通じた温度調節時、車両の走行状態や初期始動条件に合わせて流入する作動流体の温度によって作動するバルブユニット１３０を通じて作動流体のウォームアップ機能と冷却機能を同時に遂行することができる構造からなる。

また、車両の状態によって作動流体の温度調節が可能で車両の燃費と暖房性能を向上させることができ、構成を簡素化して組立工数を節減させることができる構造からなる。

このために、本発明の実施形態による車両用熱交換器１００は前記ウォータポンプ１０とヒーターコア３０の間に備えられ、自動変速機４０とオイルライン（Ｏｉｌ Ｌｉｎｅ：以下、‘Ｏ．Ｌ’という）を通じてそれぞれ相互連結される。

つまり、本実施形態で、前記各作動流体は、前記ラジエータ２０から流入される冷却水と、前記自動変速機４０から流入する変速機オイルで構成され、前記熱交換器１００を通じて冷却水と変速機オイルを相互熱交換させ変速機オイルの温度を調節する。

このような熱交換器１００は、図２乃至図３で示したように、大きく放熱部１１０、分岐部１２０、およびバルブユニット１３０を含んで構成され、以下、これを各構成別にさらに詳しく説明する。

まず、前記放熱部１１０は複数個のプレート１１２が積層されて形成され、隣接するプレート１１２の間には複数の連結流路１１４が形成される。前記複数の連結流路１１４の一部には冷却水が流れ、複数の連結流路１１４の他の一部には変速機オイルが流れる。前記変速機オイルが流れる他の一部の連結流路１１４は前記冷却水が流れる隣接する一部の連結流路１１４の間に配置され、区画されている。この過程で前記冷却水と変速機オイルの間に熱交換が行われる。

また、一つの連結流路１１４に供給された作動流体は他の一つの連結流路１１４に供給された他の作動流体と混ざらないようになっている。

ここで、前記放熱部１１０は冷却水と、変速機オイルおよびエンジンオイルの流動を対向流（ｃｏｕｎｔｅｒｆｌｏｗ）させて相互熱交換させる。

このように構成される前記放熱部１１０は複数のプレート１１２が積層される板型（または、‘プレート型’とも言う）に形成され得る。

そして前記分岐部１２０は、前記放熱部１１０で各作動流体を流入させるように形成された複数の流入ホール１１６のうちのいずれか一つの流入ホール１１６と、前記放熱部１１０から各作動流体を排出させるように形成された複数の排出ホール１１８のうちのいずれか一つの排出ホール１１８を相互連結する。

このような分岐部１２０は、流入した作動流体の温度によって作動するバルブユニット１３０によって作動流体をバイパスさせる。

一方、本実施形態で、前記流入ホール１１６は、放熱部１１０の一面と他面にそれぞれ形成される第１、第２流入ホール１１６ａ、１１６ｂから構成される。

そして前記各排出ホール１１８は、前記第１、第２流入ホール１１６ａ、１１６ｂと互いに対向した位置で前記放熱部１１０の一面と他面にそれぞれ形成され、前記放熱部１１０の内部でそれぞれの連結流路１１４と相互連結される第１、第２排出ホール１１８ａ、１１８ｂを含むことができる。

ここで、前記第１流入ホール１１６ａと第１排出ホール１１８ａは、前記放熱部１１０の一面で対角線方向に各角部に形成される。

前記第２流入ホール１１６ｂと前記第２排出ホール１１８ｂは、前記放熱部１１０の他面で対角線方向に形成され、前記第１流入ホール１１６ａと第１排出ホール１１８ａに互いに対向して形成される。

そして前記分岐部１２０は、前記第１流入ホール１１６ａと第１排出ホール１１８ａの間を相互連結し、前記放熱部１１０の一面で突出して形成される。

本実施形態で、冷却水は前記第１流入ホール１１６ａと第１排出ホール１１８ａを通じて循環し、変速機オイルは前記第２流入ホール１１６ｂと第２排出ホール１１８ｂを通じて循環する。

一方、前記第１、第２流入ホール１１６ａ、１１６ｂと第１、第２排出ホール１１８ａ、１１１８ｂにはそれぞれ連結ポート（図示せず）が装着され、この連結ポートに装着される連結ホースまたは連結配管などを通じて前記ラジエータ２０と自動変速機４０に連結され得る。

本実施形態で、前記各連結流路１１４は、図４と図５で示したように、冷却水が流入して移動する第１連結流路１１４ａと、変速機オイルが流入して移動する第２連結流路１１４ｂを含む。

ここで、前記分岐部１２０は、前記第１流入ホール１１６ａと第１排出ホール１１８ａに近接した位置で前記第１連結流路１１４ａとは別途に前記第１流入ホール１１６ａに流入した冷却水を第１排出ホール１１８ａに直ちに排出させるように別途のバイパス流路１２２を形成する。

一方、本実施形態では前記第１流入ホール１１６ａと第１排出ホール１１８ａを通じて流入および排出される冷却水が第１連結流路１１４ａに流動し、冷却水が前記バルブユニット１３０を選択的に作動させ、前記第２流入ホール１１６ｂと第２排出ホール１１８ｂを通じて流入および排出される変速機オイルが第２連結流路１１４ｂに流動することを一実施形態として説明しているが、これに限定されたのではなく、冷却水と変速機オイルは互いに変更して適用することができる。

そして、前記バルブユニット１３０は、前記分岐部１２０を形成する第１流入ホール１１６ａに対応して前記放熱部１１０の内部に装着され、冷却水の温度によって前記放熱部１１０の内部またはバイパス流路１２２に冷却水を流入させる。

ここで、前記バルブユニット１３０は図６と図７で示したように、アウターケース１３２、固定ロッド１４６、変形部材１４８、インナーケース１５２、フランジ部材１５６、ストッパー１６６、および弾性部材１７４を含んで構成され、以下、これを各構成別にさらに詳しく説明する。

まず、前記アウターケース１３２は、前記第１流入ホール１１６ａに対応して前記放熱部１１０に挿入される。

このようなアウターケース１３２は、下端部の中央に装着溝１３３が形成されて前記放熱部１１０の他面に固定装着される固定部１３４と、前記固定部１３４の上部に一体に形成される挿入部１３６と、を含む。

前記挿入部１３６は円筒形状に形成され、前記放熱部１１０の第１連結流路１１４ａに対応して外周面上に複数個の第１開口ホール１３８が形成され、前記分岐部１２０のバイパス流路１２２に対応して少なくとも一つ以上のバイパスホール１４２が形成され得る。

ここで、前記各第１開口ホール１３８と各バイパスホール１４２は前記アウターケース１３２の長さ方向に離隔した位置で円周方向に沿って設定角度で離隔して形成され得、本実施形態では前記挿入部１３６の外周面の周りに沿って９０°角度で離隔して４つが等間隔で形成されていると示されているが、これに限定されるのではない。

また、前記各第１開口ホール１３８は、前記バイパスホール１４２から離隔した下部で前記アウターケース１３２の長さ方向に沿って形成され得る。

このように構成される前記アウターケース１３２は、前記固定部１３４の下部で前記放熱部１１０の他面に装着されるスナップリング１４４を通じて固定され得る。

また、前記アウターケース１３２は、前記挿入部１３６の上端が開口された円筒形状に形成され得る。

本実施形態で、前記固定ロッド１４６は、前記アウターケース１３２の内部に挿入されて前記固定部１３４の装着溝１３３に下端が固定装着される。

このような固定ロッド１４６は、前記固定部１３４の装着溝１３３で上部に向かって前記固定部１３４と垂直に立てられた状態で装着される。

そして前記変形部材１４８は前記固定ロッド１４６の上部に結合され、作動流体の温度変化によって内部に充填された変形物質が膨張または収縮しながら、前記固定ロッド１４６上で上昇または下降してその位置が可変する。

このような変形物質はその材質が作動流体の温度によって収縮と膨張が行われるワックス素材からなり得る。

ここで、ワックス素材は温度によって体積が膨張するか収縮が行われるものであって、温度が高くなると内部でその体積が膨張し、温度が低くなると再び収縮して初期体積に復元される性質を有する素材である。

つまり、前記変形部材１４８は内部にワックス素材が含まれているアセンブリーから構成され、内部のワックス素材が温度によって体積変形が発生する場合、外形は変形されずに、固定ロッド１４６上で上昇または下降することができる。

これにより、前記変形部材１４８は、前記第１流入ホール１１６ａを通じて温度が上昇した冷却水が流入する場合、その内部に充填された変形物質が膨張することによって、前記固定ロッド１４６に装着された初期位置から前記固定ロッド１４６の上部に向かって上昇して位置が変更される。

これとは反対に、前記変形部材１４８は前述のように、内部でその体積が膨張した状態で温度が低い冷却水が流入する場合、その内部に充填された変形物質の体積が収縮することによって、前記固定ロッド１４６上で下降して初期位置に復帰する。

また、前記変形部材１４８は、前記固定ロッド１４６に装着された初期状態で設定温度以下の温度が低い冷却水が流入する場合には膨張または収縮が発生しなくて位置の可変が行われなくなる。

本実施形態で、前記インナーケース１５２は前記アウターケース１３２の第１開口ホール１３８に対応して長さ方向に沿って少なくとも一つ以上の第２開口ホール１５４が形成され、前記アウターケース１３２に昇下降可能に挿入される。

ここで、前記インナーケース１５２は両端が開口された円筒形状に形成される。

そして前記各第２開口ホール１５４は、前記各第１開口ホール１３８に対応して前記インナーケース１５２の長さ方向に中央を基準に上部および下部にそれぞれその周りに沿って設定角度で離隔した位置で相互交互に形成され得る。

ここで、前記各第２開口ホール１５４は前記インナーケース１５２の上部および下部でそれぞれ外周面の周りに沿って９０°角度で離隔して等間隔で４つが形成されていると示されているが、これに限定されるのではない。

本実施形態で、前記フランジ部材１５６は前記インナーケース１５２の内周に固定装着され、中央が前記変形部材１４８の下部に固定される。

一方、前記フランジ部材１５６は前記インナーケース１５２に一体形に製作され得、前記アウターケース１３２の内部でスライド移動可能に挿入され、変形部材１４８の下部に固定され得る。

このようなフランジ部材１５６は外周面の周りに沿って設定角度で離隔した位置に流動ホール１５８が形成され得る。

前記各流動ホール１５８は前記フランジ部材１５６の外周面の周りに沿って９０°角度で離隔して４つが形成され得、前記第１流入ホール１１６ａに流入した作動流体が前記インナーケース１５２の内部から前記流動ホール１５８と第２開口ホール１５４を通じて前記放熱部１１０の第１連結流路１１４ａに流れ得る。

このようなフランジ部材１５６は外周面が前記インナーケース１５２の下端内周面に固定され、中央に形成された装着部１６２が前記変形部材１４８とその下部に装着された固定リング１６４を通じて固定され得る。

一方、本実施形態で、前記インナーケース１５２は前記アウターケース１３２の内部で前記変形部材１４８の上昇時、前記フランジ部材１５６によって変形部材１４８と共に上昇する。

この場合、前記インナーケース１５２は前記各第２開口ホール１５４が前記各第１開口ホール１３８に位置しながら前記各第１開口ホール１３８を開放し、その上部が前記バイパスホール１４２を閉鎖させる。

このようなインナーケース１５２は初期装着時、前記各第２開口ホール１５４が各第１開口ホール１３８の間で閉鎖された区間に位置して前記各第１開口ホール１３８を閉鎖させ、前記バイパスホール１４２の下部にその上端が位置してバイパスホール１４２を開放させた状態で装着され得る。

本実施形態で、前記ストッパー１６６は前記アウターケース１３２の上端に固定装着される。

ここで、前記ストッパー１６６には前記第１流入ホール１１６ａに流入する作動流体が前記バルブユニット１３０の内部に流入して前記変形部材１４８に伝達されるように少なくとも一つ以上の貫通ホール１６８が形成され得る。

本実施形態で、前記各貫通ホール１６８は前記ストッパー１６６の中央に一つが形成され、円周方向に沿って設定角度で離隔した位置に９０°角度で４つがそれぞれ形成されていると示されているが、これに限定されるのではない。

一方、前記アウターケース１３２の上端には前記ストッパー１６６が安着する安着端１３５が形成され得る。

前記安着端１３５は前記アウターケース１３２の内周面の周りに沿って前記アウターケース１３２の中心に向かって突出形成される。

このようなアウターケース１３２は前記ストッパー１６６の上部を固定させるストッパーリング１７２を装着するためのリング溝１３７が前記安着端１３５の上部で内周面の周りに沿って形成され得る。

これにより、前記ストッパー１６６は前記アウターケース１３２の上端で前記安着端１３５に安着した状態で、前記リング溝１３７に装着されるストッパーリング１７２を通じて固定される。

そして前記弾性部材１７４は、前記変形部材１４８と前記ストッパー１６６の間に介されて前記変形部材１４８に弾性力を提供する。

ここで、前記弾性部材１７４は一端が前記ストッパー１６６に支持され、他端が前記変形部材１４８に支持されるコイルスプリングからなり得る。

これにより、前記弾性部材１７４は前記変形部材１４８が前記固定ロッド１４６上で上昇する場合、圧縮された状態を維持する。

反対に、前記弾性部材１７４は前記変形部材１４８が下降時、前記変形部材１４８に弾性力を提供することによって、前記変形部材１４８を固定ロッド１４６上で迅速に下降させて初期位置に復帰させる。

一方、本実施形態で、前記ストッパー１６６の下部には前記弾性部材１７４が固定されるように固定端１６７が突出形成され得る。

前記固定端１６７は前記弾性部材１７４を安定的に支持する。

一方、本実施形態では前記第１、第２開口ホール１３８、１５４、バイパスホール１４２、流動ホール１５８、および貫通ホール１６８がそれぞれ円周方向に沿って９０°角度で離隔して４つが形成されることを一実施形態にして説明しているが、これに限定されるのではなく、前記各開口ホール１３８、１５４、バイパスホール１４２、流動ホール１５８、および貫通ホール１６８の個数および位置は変更して適用することができる。

一方、前記放熱部１１０とアウターケース１３２の固定部１３４の間には、前記バルブユニット１３０の内部に流入する作動流体の冷却水が前記バルブユニット１３０の各開口ホール１３８、１５４とバイパスホール１４２を除いて外部に漏出されることを防止すると同時に、前記放熱部１１０と固定部１３４の間に作動流体が漏出されることを防止するためのシーリング１７６が装着される。

図８は本発明の実施形態によるバルブユニットの作動状態図である。

図８で示したように、高温の作動流体が前記第１流入ホール１１６ａと前記ストッパー１６６の各貫通ホール１６８を通じてアウターケース１３２、およびインナーケース１５２の内部に流入する。

これにより、前記変形部材１４８はその内部が膨張しながら前記固定ロッド１４６上で上部に移動する。

そうすれば、前記フランジ部材１５６は前記変形部材１４８の下端に固定されることにより前記変形部材１４８と共に上昇する。これと同時に、前記インナーケース１５２は前記フランジ部材１５６と共にアウターケース１３２の内部で上部にスライド移動する。

この場合、前記弾性部材１７４は圧縮され、同時に、前記バイパスホール１４２は上部に移動した前記インナーケース１５２によって閉鎖された状態となる。

この時、前記各第２開口ホール１５４は前記各第１開口ホール１３８と同一に位置し開放されて、前記第１連結流路１１４ａに冷却水が流れるようになる。

これとは反対に、設定温度以下の作動流体が前記第１流入ホール１１６ａに流入すれば、前記変形部材１４８は前記固定ロッド１４６の上部から下部に下降する。

この時、前記弾性部材１７４は圧縮された状態でその弾性力を前記変形部材１４８に提供することによって、速かに上昇した前記変形部材１４８を下降させる。

そうすれば、前記インナーケース１５２は前記変形部材１４８と共に下降するフランジ部材１５６によって下降することによって、前記バイパスホール１４２を再び開放させると同時に、開放された状態であった各第１開口ホール１３８を閉鎖させる。

以下、前記のように構成される本発明の実施形態による車両用熱交換器１００の作動および作用を詳しく説明する。

図９乃至図１１は本発明の実施形態による車両用熱交換器の段階別作動状態図である。

まず、前記第１流入ホール１１６ａを通じて冷却水が流入する場合、冷却水の水温が設定水温より低ければ、図９で示したように、前記変形部材１４８は初期状態を維持する。

これにより、前記インナーケース１５２は初期位置を維持し、前記アウターケース１３２のバイパスホール１４２は開放された状態を維持する。

この場合、前述のように、前記第１開口ホール１３８と第２開口ホール１５４がそれぞれ前記インナーケース１５２と前記アウターケース１３２によって閉鎖された状態を維持する。

したがって、前記バルブユニット１３０の内部に流入した冷却水は前記第１連結流路１１４ａに流入することが防止される。

そうすれば、流入した冷却水は、開放された前記バイパスホール１４２を通じて前記バルブユニット１３０から前記分岐部１２０が形成するバイパス流路１２２を通じて流動して第１排出ホール１１８ａに排出される。

これにより、冷却水は、放熱部１１０の第１連結流路１１４ａに流入することが防止され、前記第２流入ホール１１６ｂを通じて流入して放熱部１１０の第２連結流路１１４ｂを通過する変速機オイルとの熱交換が防止される。

つまり、前記バイパス流路１２２は車両の走行状態やアイドルモード、または初期始動のように車両の状態やモードによって変速機オイルのウォームアップが必要な場合、低温状態の冷却水が第１連結流路１１４ａに流入するのを防止するようにバイパスさせることによって、変速機オイルが冷却水との熱交換を通じて温度が低下することを防止する。

反対に、冷却水の水温が設定水温より高い場合には、図１０で示したように、前記バルブユニット１３０の変形部材１４８は、前記ストッパー１６６の貫通ホール１６８に流入した冷却水によって前記固定ロッド１４６上で上昇する。

この時、前記フランジ部材１５６は、変形部材１４８と共に上昇しながら前記インナーケース１５２をアウターケース１３２の内部で上部に移動させる。

これにより、前記インナーケース１５２の上部を通じて前記バイパスホール１４２が閉鎖され（図８参照）、前記第２開口ホール１５４と前記第１開口ホール１３８が同一の位置に位置する。

これにより、前記第１、第２開口ホール１３８、１５４は、前記インナーケース１５２の内部とアウターケース１３２の外部を相互連結して前記バルブユニット１３０が開放された状態となる。

そうすれば、前記バルブユニット１３０に流入した冷却水は、インナーケース１５２を通じて閉鎖されたバイパスホール１４２によってバイパス流路１２２への流入が防止された状態で、開放された前記第１、第２開口ホール１３８、１５４を通じて排出されて前記第１連結流路１１４ａに流入して放熱部１１０を通過しながら前記第１排出ホール１１８ａを通じて排出される。

一方、前記第１流入ホール１１６ａに流入した冷却水の中の一部分は、前記バルブユニット１３０を通過しない状態で前記バイパス流路１２２を通じて流動して第１連結流路１１４ａを通過した冷却水と共に前記第１排出ホール１１８ａを通じて排出され得る。

これにより、冷却水は、放熱部１１０の第１連結流路１１４ａを通過し、前記第２流入ホール１１６ｂを通じて流入して第２連結流路１１４ｂを通過する変速機オイルは、前記第１連結流路１１４ａを通過する冷却水と前記放熱部１１０の内部で相互熱交換されてその温度が調節される。

ここで、冷却水と変速機オイルは、第１、第２流入ホール１１６ａ、１１６ｂが前記放熱部１１０の両面でそれぞれ対角線方向に形成されることにより、流動を対向流（ｃｏｕｎｔｅｒｆｌｏｗ）させて相互熱交換されることによって、より効率的な熱交換が行われる。

一方、前記変速機オイルは、図１１で示したように、前記放熱部１１０の他面に形成された第２流入ホール１１６ｂを通じて自動変速機４０から流入して第２連結流路１１４ｂを通過した後、第２排出ホール１１８ｂを通じて排出されながら冷却水の温度によって選択的に作動する前記バルブユニット１３０を通じて冷却水と選択的に熱交換される。

これにより、トルクコンバーターの作動によって発生する流体摩擦で発熱されて冷却が必要な変速機オイルは、前記放熱部１１０で冷却水との相互熱交換を通じて冷却された状態で前記自動変速機４０に供給される。

つまり、前記熱交換器１００は高速で回転する自動変速機４０に冷却された変速機オイルを供給することによって、自動変速機４０のスリップ発生を防止する。

このように、本発明の実施形態による車両用熱交換器１００は、流入される冷却水の水温によって前記バルブユニット１３０の変形部材１４８が前記固定ロッド１４６上で上昇または下降されることにより、インナーケース１５２を位置移動させると同時に各開口ホール１３８、１５４を閉鎖するか開放させることによって、内部に流入した冷却水をバイパスホール１４２、または第１、第２開口ホール１３８、１５４を通じて排出させて熱交換器１００を通過する冷却水の流動を調節する。

一方、本発明の実施形態による車両用熱交換器１００を説明することにおいて、作動流体として冷却水、変速機オイルおよびエンジンオイルを例示しているが、これに限定されたのではなく、熱交換を通じて冷却または温度上昇が必要な作動流体には全て適用が可能である。

そして本発明の実施形態による車両用熱交換器を説明することにおいて、図面上には複数個のプレートが単純に積層されて構成されることを一実施形態として説明しているが、これに限定されるのではなく、熱交換器の装着を考慮して一面と他面にそれぞれ他部品との接触による破損を防止したり、他部品またはエンジンルームの内部に固定させるためのカバー、ブラケットなどが装着され得る。

以上のように、本発明は限定された実施形態と図面によって説明されたが、本発明はこれによって限定されず、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって本発明の技術思想と以下に記載される特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正および変形が可能であるのはもちろんである。

１００：熱交換器
１１０：放熱部
１１２：プレート
１１４：連結流路
１１４ａ、１１４ｂ：第１、第２連結流路
１１６：流入ホール
１１６ａ、１１６ｂ：第１、第２流入ホール
１１８：排出ホール
１１８ａ、１１８ｂ：第１、第２排出ホール
１２０：分岐部
１２２：バイパス流路
１３０：バルブユニット
１３２：アウターケース
１３４：固定部
１３５：安着端
１３６：挿入部
１３７：リング溝
１３８：第１開口ホール
１４２：バイパスホール
１４４：スナップリング
１４６：固定ロッド
１４８：変形部材
１５２：インナーケース
１５４：第２開口ホール
１５６：フランジ部材
１５８：流動ホール
１６２：装着部
１６４：固定リング
１６６：ストッパー
１６７：固定端
１６８：貫通ホール
１７２：ストッパーリング
１７６：シーリング

Claims (28)

1. 複数個のプレートが積層されて内部に第１連結流路と第２連結流路を交互に形成し、前記第１、第２連結流路に第１、第２作動流体がそれぞれ流入して前記第１、第２連結流路を通過しながら相互熱交換が行われ、前記第１、第２連結流路に供給された第１、第２作動流体は互いに混合されず循環する放熱部と、
   前記第１、第２作動流体のうちの一つを流入させるための流入ホールと前記一つの作動流体を排出するための排出ホールを連結し、前記一つの作動流体の温度によって前記一つの作動流体が前記放熱部をバイパスするようにする分岐部と、
   前記分岐部を形成する前記流入ホールに装着され、流入した作動流体の温度変化によって、その内部に充填された変形物質の膨張または収縮変形を通じて前記放熱部の連結流路のうちのいずれか一つを選択的に開放または閉鎖して前記流入ホールに流入した作動流体を前記放熱部に通過させるか前記分岐部に通過させるバルブユニットと、
   を含み、
   前記各流入ホールと前記各排出ホールは、
   前記放熱部の一面と他面にそれぞれ形成される第１、第２流入ホールと、前記第１、第２流入ホールと互いに対向した位置で前記放熱部の一面と他面にそれぞれ形成され、前記放熱部の内部でそれぞれの連結流路を通じて前記第１、第２流入ホールと相互連結される第１、第２排出ホールと、からなり、
   前記バルブユニットは、
   前記第１流入ホールに対応して前記放熱部に挿入され、下端部の中央に装着溝が一体に形成され前記放熱部の他面に固定装着される固定部、および、前記固定部の上部に一体に形成され、前記放熱部の連結流路に対応して少なくとも一つ以上の第１開口ホールが長さ方向に沿って形成され、前記分岐部に対応して少なくとも一つ以上のバイパスホールが形成される挿入部、を含んで構成されるアウターケースと、
   前記アウターケースの内部に挿入されて前記固定部の装着溝に下端が固定装着される固定ロッドと、
   前記固定ロッドの上部にスライディング可能に結合され作動流体の温度変化によってその内部に充填された変形物質が膨張または収縮しながら前記固定ロッド上で上昇または下降する変形部材と、
   前記アウターケースの第１開口ホールに対応して長さ方向に沿って少なくとも一つ以上の第２開口ホールが形成され、前記アウターケースに昇下降可能に挿入されるインナーケースと、
   前記インナーケースの内部でその下端に固定装着され、前記変形部材の下部に固定されるフランジ部材と、
   前記アウターケースの上端に固定装着されるストッパーと、
   前記変形部材と前記ストッパーの間に介され前記変形部材に弾性力を提供する弾性部材と、
   を含むことを特徴とする車両用熱交換器。
2. 前記アウターケースは、
   前記固定部の下部で前記放熱部にスナップリングを通じて固定されることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
3. 前記アウターケースは、
   上端が開口された円筒形状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
4. 前記バイパスホールと前記第１開口ホールは、
   前記アウターケースの長さ方向に離隔した位置に形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
5. 前記各第１開口ホールは、
   前記バイパスホールから離隔した下部で前記アウターケースの長さ方向に沿って形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
6. 前記インナーケースは、
   両端が開口された円筒形状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
7. 前記各第２開口ホールは、
   前記インナーケースの長さ方向に上部および下部にそれぞれその周りに沿って設定角度で離隔して形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
8. 前記各第２開口ホールは、
   前記インナーケースの長さ方向に上部と下部にそれぞれ相互交差した位置に形成されることを特徴とする請求項７に記載の車両用熱交換器。
9. 前記インナーケースは、
   前記アウターケースの内部で前記変形部材の上昇時、前記各第２開口ホールが前記各第１開口ホールに位置しながら前記各第１開口ホールを開放し、前記バイパスホールを閉鎖させることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
10. 前記インナーケースは、
    初期装着時、前記各第２開口ホールが前記アウターケースの閉鎖された区間に位置して前記各第１開口ホールを閉鎖させた状態で装着されることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
11. 前記変形部材に充填される変形物質は、
    その材質が作動流体の温度によって内部で収縮と膨張が行われるワックス素材からなることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
12. 前記フランジ部材は、
    外周面の周りに沿って流動ホールが形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
13. 前記フランジ部材は、
    外周面が前記インナーケースの下端内周面に固定され、中央に形成された装着部が前記変形部材の下部に締まりばめされ、前記変形部材に装着された固定リングを通じて固定されることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
14. 前記フランジ部材は、
    前記インナーケースの下端内周面に結合されることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
15. 前記ストッパーには、
    前記第１流入ホールに流入する作動流体が前記バルブユニットの内部に流入するように少なくとも一つ以上の貫通ホールが形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
16. 前記各貫通ホールは、
    前記ストッパーの中央と、円周方向に沿って設定角度で離隔した位置に形成されることを特徴とする請求項１５に記載の車両用熱交換器。
17. 前記弾性部材は、
    一端が前記ストッパーに支持され、他端が前記変形部材に支持されるコイルスプリングからなることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
18. 前記ストッパーには、
    下部に前記弾性部材が固定されるように固定端が突出形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
19. 前記アウターケースには、
    上端に前記ストッパーが安着される安着端が形成され、
    前記安着端は、前記アウターケースの内周面の周りに沿って、アウターケースの中心に向かって突出するよう形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
20. 前記アウターケースは、
    前記ストッパーの上部を固定させるストッパーリングを装着するためのリング溝が前記安着端の上部で内周面の周りに沿って形成されることを特徴とする請求項１９に記載の車両用熱交換器。
21. 前記放熱部とアウターケースの固定部の間には、
    前記バルブユニットの内部に流入した作動流体が前記放熱部の外部に漏出されることを防止するシーリングが装着されることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
22. 前記分岐部は、
    前記第１流入ホールと第１排出ホールの間を相互連結し、前記放熱部の一面に突出して形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
23. 前記第１流入ホールと第１排出ホールは、
    前記放熱部の一面で対角線方向に各角部に形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
24. 前記第２流入ホールと第２排出ホールは、
    前記放熱部の他面で対角線方向に形成され、前記第１流入ホールと第１排出ホールに互いに対向して形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
25. 前記各作動流体は、
    ラジエータから流入する冷却水と、自動変速機から流入する変速機オイルで構成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。
26. 前記冷却水は第１流入ホールと第１排出ホールを通じて循環し、前記変速機オイルは第２流入ホールと第２排出ホールを通じて循環し、
    前記各連結流路は、
    冷却水が流入して移動する第１連結流路と、変速機オイルが流入して移動する第２連結流路を含むことを特徴とする請求項２５に記載の車両用熱交換器。
27. 前記分岐部には、
    前記第１流入ホールと第１排出ホールに近接した位置で前記第１連結流路とは別途に前記第１流入ホールに流入した冷却水が前記バルブユニットを通じて前記第１排出ホールに直ちに排出させるようにバイパス流路が形成されたことを特徴とする請求項２６に記載の車両用熱交換器。
28. 前記放熱部は、
    各作動流体の流動を対向流（ｃｏｕｎｔｅｒｆｌｏｗ）させて相互熱交換させることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱交換器。