KR101527871B1 - 서포트형 튜브가 구비된 오일쿨러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오일쿨러(Oil Cooler)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 헤더탱크와 튜브를 갖는 오일쿨러에 관한 것이다.

본 발명의 오일쿨러는, 앤드캡에 의해 내측 공간이 차단되어 있고, 상부와 하부에 각각 위치되어 있는 헤더탱크; 중공을 가지며, 상, 하의 헤더탱크를 연결하고 있는 다수 개의 튜브; 튜브와 튜브 사이에 위치되어 있는 핀; 헤더탱크 내에 격벽 형태로 설치되어 있는 배플; 및 중공을 가지며, 각각의 헤더탱크에 구비된 앤드캡과 배플을 관통하여 헤더탱크의 내측 공간과 연결되어 있는 오일유입파이프와 오일유출파이프;를 포함하여 구성되어 있고, 가장 외측에 위치된 튜브로는 오일이 경유하지 않도록 되어 있다.

본 발명의 오일쿨러는, 헤더탱크를 연결하는 다수 개의 튜브 중 가장 외측에 위치된 튜브가 종래의 서포트를 대신한다.

따라서 보다 소형, 경량화된 오일쿨러로 구현된다.

또, 별도의 금형과 복잡한 조립공정이 요구되는 서포트가 구비되는 것이 아니라 통상의 튜브를 서포트로 사용하는 것이어서 제조 원가가 저렴하다.

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Description

서포트형 튜브가 구비된 오일쿨러{THE OIL COOLER HAVING SUPPORT TYPE TUBE}

본 발명은 오일쿨러(Oil Cooler)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 헤더탱크와 튜브를 갖는 오일쿨러에 관한 것이다.

열에너지를 재사용하거나 용도에 맞게 온도를 낮추거나 높여 사용할 목적 등으로 각종 열교환기가 사용되고 있으며, 자동차에도 각종 열교환기가 구비되고 있는 실정이다.

자동변속 차량 등에 있어서, 토크 컨버터나 동력전달 계통의 엔진오일을 냉각시키기 위한 오일쿨러가 설치되어 있는데 이러한 오일쿨러 역시 열교환기에 해당된다.

자동차 산업에서 각종 구성요소의 소형, 경량화는 연비의 향상으로 이어지고, 소비자의 욕구를 충족시킬 수 있는 차체 디자인을 가능하게 하는 등 여러 가지 이점을 갖기 때문에 각종 구성요소를 소형, 경량화하면서도 고기능화하는 기술이 연구되고 있는 실정이다.

엔진룸에서 공간확보에 어려움을 겪고 있는 차량용 공조시스템 분야에서도 소형, 경량화를 위한 연구가 계속되고 있는 실정이며, 이로 인하여 차량용 공조시스템의 구성요소인 열교환기도 소형, 경량화와 고효율, 고기능화가 추구되고 있다.

다양한 형태의 열교환기가 있지만 판형 열교환기와 튜브형 열교환기가 주로 사용되고 있다.

대부분의 판형 열교환기는 복수 개의 플레이트가 적층되어 플레이트를 사이에 두고 제1매체유동공간과 제2매체유동공간이 형성되고, 제1열교환매체가 제1매체유동공간을 경유하고 제2열교환매체가 제2매체유동공간을 경유하면서 제1열교환매체와 제2열교환매체 간에 열교환이 이루어지는 구조이다.

튜브형 열교환기는 도 1과 같이 상, 하 또는 좌, 우 양단에 헤더탱크(1)가 있고 그 사이를 다수 개의 튜브(2)로 연결하여 열교환매체를 유통시키며, 튜브(2)들 사이에는 핀(3)이 구비되어 있는 형태로서, 그 내부에서의 열교환매체 흐름은 기본적으로 다음과 같다.

먼저 일측 헤더탱크에 열교환매체가 유입되면, 이 열교환매체는 헤더탱크에 연결된 다수 개의 튜브를 따라 흘러가게 된다.

튜브는 매우 얇은 납작관 형태를 가지고 있으며 보통 금속 재질로 만들어지기 때문에, 튜브 내를 흘러가는 열교환매체는 외부와의 열교환이 매우 원활하게 이루어지게 된다.

또한, 이와 같은 열교환이 더욱 원활하도록 하기 위해 튜브들 사이에 열전달 면적을 넓히기 위한 핀이 구비된다.

튜브를 통해 흘러간 열교환매체는 다른 쪽 헤더탱크로 유입된다.

도 1은 간단한 튜브형 열교환기의 구조를 설명하기 위해 좌, 우로 헤더탱크가 1개씩만 구비되어 있고, 일측 헤더탱크로 열교환매체가 유입되어 타측 헤더탱크에서 열교환매체가 리턴되어 열교환매체가 유출되도록 설계된 매우 간단한 구조를 도시한 것이다.

한편, 차량용 오일쿨러의 내부를 흐르는 엔진오일은 대부분 라디에이터와의 열교환에 의해 냉각되는데 내장형 오일쿨러는 라디에이터 내부에 위치됨으로써 라디에이터를 경유하는 냉각수에 의해 냉각되는 수냉식이다.

외장형 오일쿨러는 라디에이터의 외부에 인접되게 위치되어 라디에이터 주변의 공기에 의해 냉각되는 공냉식이다.

일반적으로 수냉식은 공냉식에 비하여 열교환 속도가 빠르기 때문에 냉각 효율이 우수한 특징이 있으나 라디에이터 내부 공간의 크기 및 형태에 제약을 받는다는 단점이 있다.

따라서 내장형 오일쿨러는 이중관 형태로 되어 있는 이중관형 오일쿨러와, 유로가 형성된 튜브와 핀이 적층된 형태의 적층형 오일쿨러로 구분되지만 그 크기가 비교적 작고, 라디에이터 내부 공간의 형태에 따라 형상이 결정된다.

오일쿨러의 크기가 작다는 것은 순간 처리용량이 작다는 것을 의미하는 것이기도 하다.

외장형 오일쿨러는 내장형 오일쿨러에 비하여 열교환 속도는 다소 늦지만 라디에이터 내부 공간의 크기 및 형태 등에 제약을 적게 받으므로, 순간 처리용량이 큰 형태로 구현이 가능하고, 실제로 내장형 오일쿨러에 비하여 순간 처리용량이 큰 경우가 대부분이다.

따라서 차종과 그 구조 등에 따라 내장형 오일쿨러가 사용되는 경우도 있지만 외장형 오일쿨러가 사용되는 경우도 상당히 많다.

외장형 오일쿨러의 경우에 있어서도 소형, 경량화를 위한 연구, 개발이 지속적으로 진행되고 있는 실정이다.

종래의 외장형 오일쿨러는, 튜브 등의 파손을 방지하기 위해 도 1과 같이 튜브의 외측에 서포트가 설치되어 있는 것이었다.

이러한 서포트가 설치됨에 따라 오일쿨러를 소형, 경량화하는데 상당한 어려움을 겪고 있는 실정이었다.

또, 서포트 제작을 위해 별도의 금형이 요구되고, 오일쿨러가 복잡한 구조를 가지며, 서포트 조립공정이 추가로 요구되는 등의 이유로 제조원가가 높은 문제점도 발생되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하려는 것으로서, 더욱 상세하게는 견고하면서도 보다 소형, 경량화되고 제조원가가 저렴한 튜브형 오일쿨러를 제공하려는데 목적이 있다.

본 발명에서는 생산을 위해 별도의 금형과 복잡한 조립공정이 요구되던 종래의 서포트가 갖는 기능을 헤더탱크를 연결하는 튜브가 대신하도록 함으로써 견고하면서도 제조 원가가 저렴하고, 보다 소형, 경량화된 오일쿨러가 되도록 한다.

이러한 본 발명의 오일쿨러는, 앤드캡에 의해 내측 공간이 차단되어 있고, 상부와 하부에 각각 위치되어 있는 헤더탱크를 갖는다..

또, 중공을 가지며, 상, 하의 헤더탱크를 연결하고 있는 다수 개의 튜브를 갖는다.

또, 상기 튜브와 튜브 사이에 위치되어 있는 핀을 갖는다.

또, 상기 헤더탱크 내에 격벽 형태로 설치되어 있는 배플을 갖는다.

또, 중공을 가지며, 각각의 헤더탱크에 구비된 앤드캡과 배플을 관통하여 헤더탱크의 내측 공간과 연결되어 있는 오일유입파이프와 오일유출파이프를 갖는다.

또, 다수 개의 튜브 중 가장 외측에 위치된 튜브로는 오일이 경유하지 않도록 되어 있다.

본 발명의 오일쿨러는, 헤더탱크를 연결하는 다수 개의 튜브 중 가장 외측에 위치된 튜브가 종래의 서포트를 대신한다.

따라서 보다 소형, 경량화된 오일쿨러로 구현된다.

또, 별도의 금형과 복잡한 조립공정이 요구되는 서포트가 구비되는 것이 아니라 통상의 튜브를 서포트로 사용하는 것이어서 제조 원가가 저렴하다.

서포트형 튜브(가장 좌측에 위치된 튜브와 가장 우측에 위치된 튜브)의 외벽 두께가 다른 튜브에 비하여 두껍게 구현된 경우 서포트형 튜브가 서포트의 기능을 더욱 원활하게 수행하기 때문에 견고한 오일쿨러가 되는 특징이 있다.

또, 배플을 사용하여 서포트형 튜브로의 오일 유입을 차단하되 헤더탱크의 오일유로를 차단하는 형태가 되면서 서포트형 튜브로부터 이격되게 배플을 설치한 경우 서포트형 튜브가 서포트의 기능을 더욱 원활하게 수행하기 때문에 견고한 오일쿨러가 되는 특징이 있다.

또, 오일의 유입이나 유출을 위해 헤더탱크에 연결된 오일유입파이프와 오일유출파이프가 헤더탱크의 가장자리에 위치된 앤드캡을 관통하여 상기 배플과 일체화되어 있는 경우에는 더욱 견고한 오일쿨러가 되는 특징이 있다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설 명한다.

그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 서포트형 튜브가 구비된 오일쿨러를 설명하기 위한 단면 개략도이고, 도 3은 입구가 차단된 서포트형 튜브가 헤더탱크에 연결되어 서포트형 튜브로 오일이 유입되지 못하도록 된 구조를 설명하기 위한 개략도이다.

또, 도 4는 헤더탱크의 오일유로를 차단하도록 설치된 배플에 의해서 서포트형 튜브로 오일이 유입되지 못하는 구조를 설명하기 위한 개략도이다.

또, 도 5는 헤더탱크의 오일유로를 차단하도록 설치된 배플에 의해서 서포트형 튜브로 오일이 유입되지 못하도록 되어 있고, 헤더탱크에 연결되는 오일유입파이프(41)와 오일유출파이프(42)가 배플에 연결된 구조를 설명하기 위한 개략도이다.

또, 도 6은 외벽의 두께가 두꺼운 서포트형 튜브를 설명하기 위한 튜브의 단면 개략도이다.

본 발명은 헤더탱크(10)를 가지며, 헤더탱크(10)와 헤더탱크(10) 사이를 튜브(20, 21, 22)로 연결한 오일쿨러에 관한 것이다.

즉, 헤더탱크와 헤더탱크 사이를 다수 개의 튜브가 연결하고 있어 오일이 헤더탱크와 각각의 튜브를 경유하도록 되어 있는 오일쿨러인 것이다.

그런데 본 발명은 소형, 경량화되면서도 제조원가가 저렴한 오일쿨러를 제공 하려는 목적을 갖는다.

오일쿨러의 소형, 경량화를 어렵게 하는 원인 중 하나가 헤더탱크(10)와 연결된 튜브(20)의 파손 방지를 위해 설치되는 서포트(4)였다.

이러한 서포트(4)는 헤더탱크(10)와 연결됨에 있어 튜브(20)의 연결방식과는 다른 복잡한 연결방식을 갖는 것으로서, 연결을 위해 별도의 공정이 요구되고 이러한 공정에 결코 짧지 않은 시간이 소요되는 것이었다.

또, 서포트(4) 제작을 위해 별도의 금형도 요구되는 것이었다.

상기와 같이 서포트(4) 연결을 위한 별도의 공정이 요구되고, 서포트(4) 제작을 위해 별도의 금형이 요구되는 등의 이유로 종래기술에서와 같은 서포트(4)의 구조는 제조 원가의 상승 원인이 되기도 하였다.

이러한 이유로 본 발명에서는 종래기술에서와 같은 서포트(4)가 구비될 필요 없는 오일쿨러의 구조를 제시한다.

전술한 종래기술에서와 같은 서포트(4)를 구비하지 않으려면 그 기능을 대신하는 수단이 요구된다.

본 발명에서는 상부의 헤더탱크(10)와 하부의 헤더탱크(10)를 연결하는 다수 개의 튜브(20, 21, 22) 중 가장 좌측에 위치된 튜브(21)와 가장 우측에 위치된 튜브(22)가 종래기술에서의 서포트(4)를 대신하도록 한다.

튜브가 서포트의 기능을 하도록 하기 위해서, 가장 좌측에 위치된 튜브(21)와 가장 우측에 위치된 튜브(22)는 오일이 경유되지 못하도록 차단한다.

즉, 헤더탱크(10)에 위치된 오일이 가장 좌측에 위치된 튜브(21)와 가장 우 측에 위치된 튜브(22)로는 유입되지 못하도록 하는 것이다.

이것은 서포트의 기능을 하는 튜브(가장 좌측에 위치된 튜브(21)와 가장 우측에 위치된 튜브(22))가 외력을 받아 파손이나 변형되더라도 오일쿨러가 정상적으로 작동하도록 하기 위한 것이다.

가장 좌측에 위치된 튜브(21)와 가장 우측에 위치된 튜브(22)로 오일이 유입되지 못하도록 하는 구조는 다양하게 구현될 수 있다.

오일이 유입되지 못하도록 튜브(21, 22)의 입구를 막은 후 헤더탱크(10)에 결합하는 방식으로 구현할 수 있다.(도 3참조)

또, 헤더탱크(10)에 설치된 배플(30)에 의해서 가장 좌측에 위치된 튜브(21)와 가장 우측에 위치된 튜브(22)가 차단되도록 할 수도 있다.

즉, 배플(30)은 다수 개의 튜브(20, 21, 22) 중 가장 외측에 위치된 튜브(21, 22)와 그 옆의 튜브가 분리되도록 설치되어 있어 가장 외측에 위치된 튜브(21, 22)로 오일이 경유하지 못하도록 하는 것이다.

배플(30)을 사용해서 오일이 유입되지 못하도록 하는 경우 배플(30)을 설치함에 있어서는 헤더탱크(10)의 오일유로(11)를 차단하는 형태로 배플(30)을 설치하되 가장 좌측에 위치된 튜브(21)와 가장 우측에 위치된 튜브(22)로부터 이격되게 설치하는 것이 좋다.(도 4 참조)

이러한 구성은 헤더탱크(10)와 서포트의 기능을 하는 튜브(가장 외측에 위치된 튜브(21, 22))의 연결부에서 파손이나 변형이 발생되더라도 오일의 누수가 발생되지 않아 오일쿨러가 정상적으로 작동할 수 있기 때문이다.

이격되는 정도는 튜브(21, 22)로부터 3mm 이상 되도록 하는 것이 바람직하고, 가장 바람직한 것은 가장 외측에 위치된 튜브(21, 22)와 그 옆의 튜브 사이에 발생되는 공간의 중간지점에 설치되는 것이다.

유체가 흐르는 유로를 차단하는 배플의 구조는 다양하게 구현 가능한 것이고, 널리 공지된 것이므로 보다 구체적인 설명은 생략한다.

본 발명에 있어서, 오일의 유입이나 유출을 위해 헤더탱크(10)에 연결된 오일유입파이프(41)나 오일유출파이프(42)가 헤더탱크(10)의 가장자리에 위치된 앤드캡(12)을 관통하여 배플(30, 가장 좌측에 위치된 튜브(21)와 가장 우측에 위치된 튜브(22)로의 오일 유입을 차단하기 위한 배플)과 일체화되도록 하면 견고함을 얻을 수 있다.(도 5참조)

즉, 서포트형 튜브(가장 좌측에 위치된 튜브(21)와 가장 우측에 위치된 튜브(22))가 설치된 부근에 압력이 발생되거나 외력이 가해지더라도 쉽게 변형되지 않는 견고함을 얻을 수 있는 것이다.

물론, 오일의 유입이나 유출을 위해 헤더탱크(10)에 연결되는 오일유입파이프(41)와 오일유출파이프(42)와 헤더탱크(10)의 가장자리에 위치된 앤드캡(12)도 일체화되도록 하는 것이 견고성을 고려할 때 더욱 바람직하다.

헤더탱크(10)에 연결되는 오일유입파이프(41) 및 오일유출파이프(42)와 헤더탱크(10)의 가장자리에 위치된 앤드캡(12)을 일체화함에 있어서는 브레이징(Brazing) 방법을 사용할 수 있다.

또, 헤더탱크(10)에 연결되는 오일유입파이프(41)및 오일유출파이프(42)와 배플(30)을 일체화함에 있어서도 브레이징(Brazing) 방법을 사용할 수 있다.

이러한 브레이징 방법은 널리 공지된 것이고, 오일쿨러 분야에서도 이미 공지된 것이므로 구체적인 설명은 생략한다.

본 발명에 있어서, 다수 개의 튜브(20) 중 서포트형 튜브(가장 좌측에 위치된 튜브(21)와 가장 우측에 위치된 튜브(22))는 다른 튜브(20)에 비하여 외벽의 두께를 두껍게 구현할 수 있다.

즉, 오일쿨러에 사용되는 튜브는 열전달효과가 우수하도록 외벽의 두께가 얇게 구현되는 것이 일반적이다.

그러나 외벽의 두께가 얇으면 상대적으로 파손이나 변형이 쉽게 발생되는 것이므로 서포트형 튜브(가장 좌측에 위치된 튜브(21)와 가장 우측에 위치된 튜브(22)))의 외벽 두께를 도 6의 B와 같이 두껍게 구현하여 외력에 쉽게 파손되거나 변형되지 않도록 하는 것이다.

본 발명의 기술적 사상은 좌, 우측에 헤더탱크(10)가 위치된 구조보다는 상, 하에 헤더탱크(10)가 위치된 구조에 적합하다.

즉, 본 발명은 좌, 우에 헤더탱크(10)가 위치된 구조에 적용할 수도 있고, 상, 하에 헤더탱크(10)가 위치된 구조에 적용할 수도 있다.

그러나 오일의 유동이 상, 하로 이루어지는 오일쿨러 즉, 일측의 상부나 하부에서 오일이 유입되어 타측의 상부나 하부로 오일이 유출되는 오일쿨러에 적합한 것이다.

미설명 부호 50은 튜브와 튜브 사이에 위치되어 있는 핀이다.

도 1은 종래의 튜브형 오일쿨러의 구조를 설명하기 위한 개략도

도 2는 본 발명의 서포트형 튜브가 구비된 오일쿨러를 설명하기 위한 단면 개략도

도 3은 입구가 차단된 서포트형 튜브가 헤더탱크에 연결되어 서포트형 튜브로 오일이 유입되지 못하도록 된 구조를 설명하기 위한 개략도

도 4는 헤더탱크의 오일유로를 차단하도록 설치된 배플에 의해서 서포트형 튜브로 오일이 유입되지 못하는 구조를 설명하기 위한 개략도

도 5는 헤더탱크의 오일유로를 차단하도록 설치된 배플에 의해서 서포트형 튜브로 오일이 유입되지 못하도록 되어 있고, 헤더탱크에 연결되는 오일유출파이프가 배플에 연결된 구조를 설명하기 위한 개략도

도 6은 외벽의 두께가 두꺼운 서포트형 튜브를 설명하기 위한 튜브의 단면 개략도

A : 외벽이 얇은 서포트형 튜브의 개략도

B : 외벽이 두꺼운 서포트형 튜브의 개략도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1. 헤더탱크 2. 튜브

3. 핀 4. 서포트

10. 헤더탱크 11. 오일유로

12. 앤드캡 20, 21, 22. 튜브

30. 배플 41. 오일유입파이프

42. 오일유출파이프 50. 핀

Claims (3)

1. 오일쿨러에 있어서,

   앤드캡(12)에 의해 내측 공간이 차단되어 있고, 상부와 하부에 각각 위치되어 있는 헤더탱크(10);

   중공을 가지며, 상기 상, 하의 헤더탱크(10)를 연결하고 있는 다수 개의 튜브(20, 21, 22);

   상기 튜브와 튜브 사이에 위치되어 있는 핀(50);

   상기 헤더탱크(10) 내에 격벽 형태로 설치되어 있는 배플(30); 및

   중공을 가지며, 상기 각각의 헤더탱크(10)에 구비된 앤드캡(12)과 배플(30)을 관통하여 헤더탱크(10)의 내측 공간과 연결되고, 최외측에 위치된 튜브(21,22)로의 오일 유입을 차단하기 위한 배플과 일체로 형성된 오일유입파이프(41)와 오일유출파이프(42);

   를 포함하여 구성되어 있고, 가장 외측에 위치된 튜브(21, 22)로는 오일이 경유하지 않도록 되며,

   최외측에 위치된 튜브(21, 22)가 나머지 튜브(20)에 비해 외벽의 두께가 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 서포트형 튜브가 구비된 오일쿨러.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 배플(30)은 상기 다수 개의 튜브(20, 21, 22) 중 가장 외측에 위치된 튜브(21, 22)와 그 옆의 튜브가 분리되도록 설치되어 있어 가장 외측에 위치된 튜브(21, 22)로 오일이 경유하지 못하는 것을 특징으로 하는, 서포트형 튜브가 구비된 오일쿨러.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 배플(30)은 가장 외측에 위치된 튜브(21, 22)와 그 옆의 튜브 사이에 발생되는 공간의 중간지점에 설치된 것을 특징으로 하는, 서포트형 튜브가 구비된 오일쿨러.

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