KR101394191B1 - 라디에이터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 라디에이터에 관한 것으로, 외부공기가 유입되는 공기 유입측의 제 1냉각수 유통로와 공기 배출측의 제 2냉각수 유통로를 통해 유통되는 냉각수의 질량유량이 같도록 상기 제 1냉각수 유통로와 제 2냉각수 유통로의 폭이 변경된 라디에이터에 관한 것이다.
이에 본 발명에 의한 라디에이터는 나란하게 배열되어 냉각수 유통로를 형성하는 복수개의 튜브와; 상기 튜브 사이에 개재되는 복수개의 방열핀; 및 상기 튜브의 양단부가 삽입고정되는 복수개의 튜브삽입홀이 형성된 헤더와 상기 헤더의 상부와 결합되어 냉각수 유로를 형성하는 탱크로 이루어지는 한 쌍의 헤더탱크; 를 포함하는 라디에이터에 있어서,
상기 튜브는 내부에 구비된 격벽에 의하여 공기 유입측의 제 1냉각수 유통로와 공기 배출측의 제 2냉각수 유통로로 구획되며, 상기 제 1냉각수 유통로의 폭(td1)은 상기 제 2냉각수 유통로의 폭(td2)보다 더 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 제 1냉각수 유통로와 제 2냉각수 유통로를 통해 유통되는 냉각수의 질량유량이 같아져 열교환 효율이 향상된다는 작용효과가 있다.
라디에이터, 격벽, 질량유량

Description

라디에이터{RADIATOR}
본 발명은 라디에이터에 관한 것으로, 외부공기가 유입되는 공기 유입측의 제 1냉각수 유통로와 공기 배출측의 제 2냉각수 유통로를 통해 유통되는 냉각수의 질량유량이 같도록 상기 제 1냉각수 유통로와 제 2냉각수 유통로의 폭이 변경된 라디에이터에 관한 것이다.
일반적으로 내연기관은 공급되는 연료를 압축하여 고온·고압의 상태에서 점화·연소시킨다. 이에 따라 내연기관은 항상 상당한 열이 발생되는데 이를 방치하면 피스톤 또는 실린더 등 엔진을 구성하는 부재들이 과열되어 그 기능을 수행할 수 없게 된다. 따라서 일반적으로 엔진의 실린더 주위에 물재킷을 설치하고 그 속에 냉각수를 순환시켜 과열된 엔진을 냉각시키게 되는데, 이 냉각수도 그대로 두면 끓어서 엔진을 냉각시킬 수 없게 되므로 차량의 전방에 라디에이터를 설치하여 주행풍이나 팬을 이용하여 송풍시켜 데워진 냉각수를 냉각시킨다.
도 1은 일반적인 라디에이터를 나타낸 도면으로서, 상기 라디에이터는 나란하게 배열되어 내부에 냉각수 유통로(121)가 형성된 복수개의 튜브(120)와, 상기 튜브(120) 사이에 개재되는 복수개의 방열핀(130) 및 상기 튜브(120)의 양단에 배치되며 내부에 냉각수가 유통되는 냉각수 유로가 형성된 헤더탱크(110)로 이루어진다.
이와 같이 이루어진 라디에이터에는 입구파이프(141)를 통해 냉각수가 유입되는데, 상기 입구파이프(141)로 유입된 냉각수는 일측의 헤더탱크(110a)를 거쳐 튜브(120)로 이동되고, 상기 튜브(120)로 이동된 냉각수는 타측의 헤더탱크(110b)를 거쳐 출구파이프(142)로 배출된다. 이 과정에서 고온의 상기 냉각수는 저온의 외기와 열교환한다.
이때 상기 튜브(120)의 내부는 도 2에서 참조되는 바와 같이 하나의 냉각수 유통로(121)가 형성됨이 일반적이나, 열교환 효율의 향상을 위해 도 3에서 참조되는 바와 같이 상기 튜브(120)의 폭방향 중앙부를 구획하는 격벽(125)을 구비하여 공기 유입측의 제 1냉각수 유통로(121a)와 공기 배출측의 제 2냉각수 유통로(121b)로 형성된다.
그러나 상기 튜브(120)가 도 3에 참조되는 바와 같이 격벽(125)에 의해 제 1냉각수 유통로(121a)와 제 2냉각수 유통로(121b)로 구획될 경우, 저온의 외기와 먼저 접촉하는 제 1냉각수 유통로(121a) 내부에 유통되는 냉각수의 온도가 제 2냉각수 유통로(121b) 내부에 유통되는 냉각수의 온도에 비해 낮아지고, 그에 따라 상기 제 1냉각수 유통로(121a) 내부에 유통되는 냉각수의 밀도와 점성이 높아진다.
이처럼 상기 제 1냉각수 유통로(121a) 내부에 유통되는 냉각수의 밀도와 점성이 높아짐에 따라 상기 제 1냉각수 유통로(121a) 내부에 유통되는 냉각수의 질량유량이 감소되고, 상기 제 1냉각수 유통로(121a)와 제 2냉각수 유통로(121b) 내부에 유통되는 냉각수의 질량유량에 차이가 생겨 방열량에 손실이 발생된다는 문제점이 발생하였다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 공기 유입측의 제 1냉각수 유통로를 통해 유통되는 냉각수의 질량유량과, 공기 배출측의 제 2냉각수 유통로를 통해 유통되는 냉각수의 질량유량이 같은 라디에이터를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 라디에이터는 나란하게 배열되어 냉각수 유통로를 형성하는 복수개의 튜브와; 상기 튜브 사이에 개재되는 복수개의 방열핀; 및 상기 튜브의 양단부가 삽입고정되는 복수개의 튜브삽입홀이 형성된 헤더와 상기 헤더의 상부와 결합되어 냉각수 유로를 형성하는 탱크로 이루어지는 한 쌍의 헤더탱크; 를 포함하는 라디에이터에 있어서,
상기 튜브는 내부에 구비된 격벽에 의하여 공기 유입측의 제 1냉각수 유통로와 공기 배출측의 제 2냉각수 유통로로 구획되며, 상기 제 1냉각수 유통로의 폭(td1)은 상기 제 2냉각수 유통로의 폭(td2)보다 더 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제 1냉각수 유통로(21a)의 폭(td1)과 제 2냉각수 유통로(21b) 의 폭(td2)은
Figure 112007062642405-pat00001
을 만족하는 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 제 1냉각수 유통로와 제 2냉각수 유통로 내부에 유통되는 냉각수의 질량유량 및 압력 강하량이 동일해짐으로써 열교환 성능이 향상된다는 작용효과가 있다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 라디에이터에 대해서 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 라디에이터를 구성하는 튜브의 단면을 나타낸 단면도로써, 상기 튜브(20)는 내부에 구비된 격벽(25)에 의하여 외부공기가 유입되는 공기유입측의 제 1냉각수 유통로(21a)와 공기 배출측의 제 2냉각수 유통로(21b)로 구획된다. 이때 상기 제 1냉각수 유통로(21a)의 폭(td1)은 제 2냉각수 유통로(21b)의 폭(td2)보다 크게 형성됨이 바람직하다.
상기 제 1냉각수 유통로(21a)의 폭(td1)이 상기 제 2냉각수 유통로(21b)의 폭(td2)보다 크게 형성됨에 따라, 상기 제 1냉각수 유통로(21a)와 제 2냉각수 유통로(21b) 내부에 유통되는 냉각수의 질량유량이 같아져 상기 라디에이터의 방열량이 증가된다.
상기 제 1냉각수 유통로(21a)와 제 2냉각수 유통로(21b)의 폭비(td1:td2)에 대해서 도 5의 그래프를 참조하여 설명한다.
도면에 기재된 AR은 튜브(20)의 종횡비이며,
Figure 112007062642405-pat00002
는 비원형관의 압력강하량의 무차원수인 f(friction factor)를 구하기 위한 보정계수이다.
상기 제 1냉각수 유통로(21a)와 제 2냉각수 유통로(21b)의
Figure 112007062642405-pat00003
이 그래프상 직선 범위를 갖는
Figure 112007062642405-pat00004
일 경우,
Figure 112007062642405-pat00005
이 된다.
여기서, 상기
Figure 112007062642405-pat00006
는
Figure 112007062642405-pat00007
범위에 해당하는
Figure 112007062642405-pat00008
로 근사한다.
이때, 상기 냉각수 유통로(21)의 압력강하량(
Figure 112007062642405-pat00009
)은 아래의 수식을 만족한다.
Figure 112007062642405-pat00010
Figure 112007062642405-pat00011
Figure 112007062642405-pat00012
여기서
Figure 112007062642405-pat00013
이며,
Figure 112007062642405-pat00014
를 만족한다.
상기 제 1냉각수 유통로(21a)와 제 2냉각수 유통로(21b)의 유량 및 압력강하 량이 동일해야 하므로
Figure 112007062642405-pat00015
Figure 112007062642405-pat00016
이다.
위의 수식에 따라 제 1냉각수 유통로(21a)에 유통되는 냉각수의 점성계수(
Figure 112007062642405-pat00017
)와 제 2 냉각수 유통로(21b)에 유통되는 냉각수의 점성계수(
Figure 112007062642405-pat00018
)의 상관관계는 아래와 같다.
Figure 112007062642405-pat00019
Figure 112007062642405-pat00020
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 만족하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 일반적인 라디에이터를 나타낸 사시도.
도 2는 일반적인 라디에이터를 구성하는 튜브의 단면을 나타낸 단면도.
도 3은 종래의 라디에이터를 구성하는 튜브의 단면을 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 라디에이터를 구성하는 튜브의 단면을 나타낸 단면도.
도 5는
Figure 112007062642405-pat00022
와
Figure 112007062642405-pat00023
의 상관관계를 나타낸 그래프.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
10: 헤더탱크 11: 헤더
12: 튜브삽입홀 15: 탱크
20: 튜브 21: 냉각수 유통로
21a: 제 1냉각수 유통로 21b: 제 2냉각수 유통로
25: 격벽 30: 방열핀

Claims (2)

  1. 나란하게 배열되어 열교환매체 유통로(21)를 형성하는 복수개의 튜브(20)와; 상기 튜브(20) 사이에 개재되는 복수개의 방열핀(30); 및 상기 튜브(20)의 양단부가 삽입고정되는 복수개의 튜브삽입홀(12)이 형성된 헤더(11)와 상기 헤더(11)의 상부와 결합되어 열교환매체 유로를 형성하는 탱크(15)로 이루어지는 한 쌍의 헤더탱크(10); 를 포함하는 라디에이터에 있어서,
    상기 튜브(20)는 내부에 구비된 격벽(25)에 의하여 공기 유동 방향을 기준으로 공기유입측에 형성되는 제 1냉각수 유통로(21a)와 공기배출측에 형성되는 제 2 냉각수 유통로(21b)로 구획되며, 상기 제 1냉각수 유통로(21a)의 상기 공기 유동 방향 폭(td1)은 상기 제 2냉각수 유통로(21b)의 공기 유동 방향 폭(td2)보다 더 크게 형성되되,
    상기 제 1냉각수 유통로(21a)의 폭(td1)과 제 2냉각수 유통로(21b)의 폭(td2)은
    Figure 112013119675311-pat00030
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 라디에이터.
  2. 삭제
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