KR101163995B1

KR101163995B1 - 오일쿨러

Info

Publication number: KR101163995B1
Application number: KR1020080109521A
Authority: KR
Inventors: 조병선; 민은기; 정순안; 심호창; 박창호; 김광일
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2007-11-14
Filing date: 2008-11-05
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2028-11-05
Also published as: CN101504259B; KR20090049989A; CN101504259A

Abstract

본 발명은 오일쿨러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연통부를 형성하여 오일쿨러 내부를 유동하는 오일의 분배를 균일하게 하고, 난류화를 촉진함으로써 오일과 냉각수의 열교환 성능을 향상시키는 오일쿨러에 관한 것이다.

본 발명에 따른 오일쿨러(100)는 일정거리 이격되어 구비되는 한 쌍의 입출구 보스부(110)와, 상기 입출구 보스부(110)에 각각 결합되는 입구파이프(120) 및 출구파이프(130)와, 상기 입출구 보스부(110)에 양 단이 결합되어 오일 유로를 형성하는 튜브(140)를 포함하여 이루어진 오일쿨러(100)에 있어서, 상기 오일쿨러(100)는 상기 튜브(140)가 병렬로 다단 배열되며, 상기 튜브(140)는 상기 튜브(140)의 길이방향으로 상기 입구파이프(120) 및 출구파이프(130) 사이의 영역에서 이웃하는 튜브(140)와 연통되어 오일이 유동가능한 연통부(160)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 오일쿨러는 튜브에 제 1 돌출부 및 제 2 돌출부를 형성하는 간단한 방법으로 튜브 간 오일이 유통되는 연통부를 형성하여 상기 연통부를 통해 오일의 흐름을 난류화를 촉진시킴으로써 열교환효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

오일쿨러, 연통, 오일, 냉각수, 라디에이터

Description

오일쿨러{Oilcooler}

라디에이터는 엔진의 온도가 일정온도 이상으로 상승되는 것을 방지하기 위한 구성으로, 엔진 내부를 순환하면서 연소에 의해 발생된 열을 흡수한 고온의 냉각수가 워터펌프에 의해 순환되어 상기 라디에이터를 통과하면서 외부에 열을 방출하여 엔진의 과열을 방지하며 최적의 운전상태가 유지되도록 하는 열교환기이다.

한편, 오일쿨러(Oil Cooler)는 자동변속 차량에 구비되는 것으로 토크 컨버터나 동력전달 계통의 엔진오일을 냉각시키는 장치이다. 상기 오일쿨러 내부를 연통하는 자동변속기 오일의 온도는 상기 라디에이터의 온도보다 높은 상태이므로 라디에이터의 엔진 냉각수를 이용하여 열교환이 이루어져 냉각된다.

상기 오일쿨러는 크게 라디에이터 탱크 내부에 구비되는 내장형 오일쿨러와, 외장형 오일쿨러로 구분할 수 있으며, 상기 내장형 오일쿨러는 이중관 형태를 갖는 이중관형 오일쿨러, 및 적층형 오일쿨러로 구분할 수 있고, 상기 이중관형 오일쿨러 및 라디에이터 탱크 조립체를 도 1a에 도시하였다. 상기 도 1a에 도시한 상기 이중관형 오일쿨러(10)는 라디에이터의 탱크 내부에 구비되고, 동심원 형상으로 된 본체(11)가 구비되며 일측에 상기 본체(11)로 오일을 유입 또는 배출되도록 하는 입구파이프(13) 및 출구파이프(14)가 형성되고, 상기 본체(11) 내측과 외측에 라디에이터의 냉각수가 흐르게 되어 상기 본체(11)로 공급되는 오일을 냉각시키게 된다.

상기 본체(11)는 열교환효율을 높이기 위해 이너핀(12, Inner fin) 등에 의해 상기 탱크의 길이방향으로 길게 다수개의 채널이 형성된다.

그러나 상기 내장형 오일쿨러는 이중관의 형태로 형성되어 오일쿨러의 길이가 제한되는 경우에, 상기 오일쿨러의 용량에는 한계가 있고, 상기 오일이 상기 본체에 형성된 채널로 각각 분배되기 위한 구조가 복잡하여 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

상기 적층형 오일쿨러를 도 1b에 도시하였으며, 상기 적층형 오일쿨러(20)는 일반적인 열교환기의 구성과 같이 일정거리 이격되어 형성되는 한 쌍의 헤더탱크(25), 상기 헤더탱크(25)에 각각 형성되는 입구파이프(23) 및 출구파이프(24); 상기 헤더탱크(25)에 양단이 고정되어 유로를 형성하는 튜브(21), 및 상기 튜브(21) 사이에 개재되는 핀(22);을 포함하여 이루어진다.

상기 적층형 오일쿨러의 핀(22)이라 함은 상기 튜브(21) 사이에 개재되어 라 디에이터 탱크 내부의 냉각수가 유통되는 부분에 형성되는 아우터핀(Outer fin)을 의미하며, 상기 튜브(21) 내부의 오일이 유통되는 공간에는 이너핀이 별도로 형성된다.

상기 적층형 오일쿨러는 상기 튜브와 핀이 적층되어 열교환 효율을 높일 수 있는 장점이 있으나, 상기 적층형 오일쿨러는 생산비용이 상대적으로 높은 문제점이 있다.

또한, 상기 아우터핀이 형성되는 부분은 상기 라디에이터 탱크 내부를 유동하는 액체인 냉각수와 열교환되는 면적을 증가하는 기능을 하지만, 상기 냉각수의 흐름을 방해하게 되는 문제점이 발생될 수 있다.

아울러, 상기 이중관형 및 적층형 오일쿨러는 그 내부를 유동하는 오일은 점성이 높아 일반 유체와 비교하여 그 흐름이 원활하지 않으며, 이에 따라 입구파이프를 통해 유입된 오일이 균일하게 분배되기 어려워 열교환 효율이 저하되는 문제점이 있다.

한편, 상기 오일쿨러는 내부를 유동하는 오일의 유동저항, 흐름 특성, 및 내부에 구비되는 핀 밀도 등은 오일쿨러 성능에 큰 영향을 준다.

도 2는 종래 오일쿨러 내부에 구비되는 이너핀(12)의 사시도로, 도 2 A방향의 흐름과 같이, 상기 이너핀(12)의 격벽부(30)와 수직인 방향으로 오일이 유동되는 경우에는 상기 오일의 흐름이 상기 격벽부(30)에 의해 사방으로 분기되어 난류화되지만 그만큼 오일 저항이 높아져 그 흐름이 원활하게 이루어지지 않으므로 상기 이너핀(12)의 핀밀도를 줄일 수밖에 없게 됨으로써 결국 방열 면적이 줄어들게 되어 전체적인 오일쿨러의 방열 성능이 저하되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 도 2의 B방향의 흐름과 같이, 오일의 유동방향이 상기 격벽부(30)와 평행하게 유동하도록 이너핀(12)이 구비되는 방법이 제시된 바 있다.

그러나 상기 도 2에 도시한 형태는 오일의 저항을 낮추어 핀밀도를 높임으로써 방열 성능을 높일 수 있는 장점이 있으나, 그 흐름이 층류와 유사한 형태를 갖게 됨으로써 오일저항 감소로 인해 열교환이 저하되는 문제점이 있다.

즉, 오일흐름을 B방향으로 하여 오일저항을 낮추면서도, 오일쿨러의 방열 성능을 높이기 위해서 오일 흐름의 난류화를 촉진할 수 있는 방안이 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 튜브 간에 오일이 혼합될 수 있는 연통부를 형성하여 오일의 배분을 균일화하며, 오일의 흐름을 난류화하여 오일의 흐름을 원활히 함으로써 열교환 효율을 높일 수 있는 오일쿨러를 제공함에 있다.

또한, 상기 연통부(160)는 상기 튜브(140)의 길이방향으로 복수개 형성되는 것을 특징으로 하고, 상기 연통부(160)는 상기 튜브(140)의 적층방향을 따라 동일선상에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 연통부(160)는 상기 튜브(140) 내부의 오일 유동방향과 수직방향으 로 상기 전체 튜브(140) 영역에 걸쳐 형성되어 상기 특정 튜브(140)를 유동하는 오일이 상기 연통부(160)를 통해 다른 모든 튜브(140)로 이동 가능한 것을 특징으로 하고, 이 때, 상기 연통부(160)의 상ㆍ하류측 튜브(140) 내부의 오일 유동방향은 동일하게 형성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 튜브(140)는 상부 플레이트(141)와 하부 플레이트(142)의 결합에 의해 형성되며, 이웃하는 튜브(140) 간의 마주하는 일측 튜브(140)의 플레이트(141, 142)와 타측 튜브(140)의 플레이트(141, 142)는 상기 일측 튜브(140)의 플레이트(141, 142)에 타측 튜브(140) 방향으로 수직 돌출되는 제 1 돌출부(143)가 형성되고, 상기 타측 튜브(140)의 플레이트(141, 142)에 상기 일측 튜브(140) 방향으로 수직 돌출되어 상기 제 1 돌출부(143)의 내면 또는 외면에 밀착 고정되는 제 2 돌출부(144)가 형성되며, 상기 제 1 돌출부(143)와 제 2 돌출부(144)의 결합에 의해 상기 연통부(160)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 오일쿨러(100)는 상기 튜브(140)의 적층방향으로 서로 대응되도록 상기 튜브(140) 면에 일정영역이 중공된 중공부(145)가 형성되고, 이웃하는 상기 튜브(140)의 중공부(145)를 연결하는 연통부형성부재(161)가 형성되어 상기 연통부(160)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 튜브(140)는 내부에 이너핀(150)이 구비되는 것을 특징으로 하고, 상기 이너핀(150)은 상기 연통부(160)를 유동하는 오일이 원활히 유동되도록 상기 연통부(160)와 대응되는 위치에 일정영역 중공된 핀삭제부(155)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 이너핀(150)은 평면부(151)에 상측 수직방향으로 돌출되는 제1격벽부(152)와 상기 제1격벽부(152)에 수직으로 상기 평면부(151)와 평행하게 연장형성되는 연장부(153) 및 상기 연장부(153)와 하측 수직방향으로 상기 제1격벽부(152)와 평행하게 형성되는 제2격벽부(154)가 반복되는 제1열, 및 상기 제1열과 같은 형상을 가지며 상기 제1격벽부(152)의 기준위치가 소정거리 이격되어 형성되는 제2열이 교대로 반복형성되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 이너핀(150)은 상기 제1격벽부(152) 및 제2격벽부(154)가 상기 오일쿨러 내부를 유동하는 오일의 유동방향과 평행한 방향으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 오일쿨러(100)는 일정거리 이격되어 구비되는 한 쌍의 입출구 보스부(110)와, 상기 입출구 보스부(110)에 각각 결합되는 입구파이프(120) 및 출구파이프(130)와, 상기 입출구 보스부(110)에 양 단이 결합되어 오일 유로를 형성하는 튜브(140)를 포함하여 이루어진 오일쿨러(100)에 있어서, 상기 오일쿨러(100)는 상기 튜브(140) 내부의 오일 유동 경로 상에 난류발생부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 난류발생부는 상기 튜브(140)열 간의 오일 유동이 가능하도록 인접한 튜브(140)를 서로 연통하는 연통부(160)인 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 연통부(160)는 상기 튜브(140) 내부의 오일 유동방향과 수직방향으로 상기 전체 튜브(140) 영역에 걸쳐 형성되어 상기 특정 튜브(140)를 유동하 는 오일이 상기 연통부(160)를 통해 다른 모든 튜브(140)로 이동 가능한 것을 특징으로 한다.

이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 오일쿨러(100)를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 오일쿨러(100)를 나타낸 사시도이고, 상기 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 오일쿨러(100)는 일정거리 이격되어 구비되는 한 쌍의 입출구 보스부(110)와, 상기 입출구 보스부(110)에 각각 결합되는 입구파이프(120) 및 출구파이프(130)와, 상기 입출구 보스부(110)에 양단이 결합되어 오일 유로를 형성하는 튜브(140)를 포함하여 이루어진 오일쿨러(100)에 있어서, 상기 오일쿨러(100)는 상기 튜브(140)가 병렬로 다단 배열되며, 상기 튜브(140)는 이웃하는 튜브(140)와 연통되어 오일이 유동가능한 연통부(160)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

즉, 상기 연통부(160)는 상기 튜브(140)의 길이방향으로 상기 입구파이 프(120) 및 출구파이프(130) 사이의 영역에 형성되어 상기 입구파이프(120)를 통해 유입된 오일이 출구측으로 유동하는 과정에서 일측 튜브(140) 내부의 오일이 다른 튜브(140)로 유동되도록 함으로써 난류화를 촉진한다.

더욱 상세하게, 상기 연통부(160)는 이웃하는 상기 튜브(140)를 연결하여 종래의 오일쿨러가 상기 입구파이프(120) 및 일측 입출구 보스부(110)를 통해 유입된 오일이 특정 튜브(140) 하나를 따라 이동되어 타측 입출구 보스부(110) 및 출구파이프(130)를 통해 이동되는 것과 비교하여, 본 발명의 오일쿨러(100)는 상기 연통부(160)가 형성되어 상기 특정 튜브(140)를 통해 유입된 오일은 상기 연통부(160)를 통해 다른 모든 튜브(140)로 이동 가능하여 특정 튜브(140)의 유량이 많은 경우에 다른 튜브(140)로 유량이 분배됨으로써 튜브(140) 각각의 유량 분포를 균일화하는 장점이 있다.

또한, 상기 오일은 점성이 강해 그 흐름이 원활하지 못하였으나 본 발명은 상기 연통부(160)를 통해 상기 오일의 흐름을 난류화하여 오일쿨러(100) 내부의 흐름을 원활히 하는 장점이 있다.

이 때, 상기 연통부(160)는 오일을 다른 튜브(140)로만 안내할 뿐, 상기 연통부(160)의 상ㆍ하류측 튜브(140) 내부의 오일 유동방향은 동일하게 형성된다.

아울러, 종래의 오일쿨러는 상기 튜브(140)와 튜브(140) 사이에 아우터핀이 존재하지 않는 경우에, 상기 튜브(140)가 길이방향으로 길게 형성되고 복수개 적층됨에 따라 외력이 가해질 경우에 상기 튜브(140)가 변형되기 쉬운 문제점이 있으나, 본 발명의 오일쿨러(100)는 상기 연통부(160)가 상기 튜브(140) 외측을 지지하 여 전체 내구성을 증대할 수 있는 효과가 있다.

상기 연통부(160)는 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 상기 튜브(140)에 일정부분 중공된 영역을 형성하고 상기 중공된 영역이 연통되도록 별도의 부재를 이용하여 접합할 수도 있으며, 상기 튜브(140)를 형성하는 플레이트(141, 142)를 이용하여 형성할 수 있다.

도 4a는 본 발명의 오일쿨러(100)를 나타낸 부분 절개사시도이고, 도 4b는 상기 도 4a에 도시한 이너핀(150)의 사시도이며, 상기 5a는 본 발명의 오일쿨러(100)를 나타낸 부분 단면도로, 상기 도 4a 및 도 5a는 상기 플레이트(141, 142)를 이용하여 연통부(160)를 동시에 형성한 예를 도시하였다.

상기 도 5a 에 도시된 도면은 그 흐름을 설명하기 위해 상기 튜브(140) 내부에 구비되는 이너핀(150)의 구성을 삭제한 상태로 도시하였다.

상기 도 4a 및 도 5a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 오일쿨러(100)는 상기 튜브(140)가 상부 플레이트(141)와 하부 플레이트(142)의 결합에 의해 형성되며, 이웃하는 튜브(140) 간의 마주하는 일측 튜브(140)의 플레이트(141, 142)와 타측 튜브(140)의 플레이트(141, 142)는 상기 일측 튜브(140)의 플레이트(141, 142)에 타측 튜브(140) 방향으로 수직 돌출되는 제 1 돌출부(143)가 형성되고, 상기 타측 튜브(140)의 플레이트(141, 142)에 상기 일측 튜브(140)의 방향으로 수직 돌출되어 상기 제 1 돌출부(143)의 내면 또는 외면에 밀착 고정되는 제 2 돌출부(144)가 형 성되며, 상기 제 1 돌출부(143)와 제 2 돌출부(144)의 결합에 의해 상기 연통부(160)가 형성되는 예를 도시하였다.

다시 설명하면, 이웃하는 튜브(140) 중의 일측 튜브(140)를 구성하는 하부 플레이트(142)와 타측 튜브(140)를 구성하는 상부 플레이트(141)가 서로 연결되도록 각각 수직방향으로 돌출되는 제 1 돌출부(143) 및 제 2 돌출부(144)가 형성되고, 상기 제 1 돌출부(143) 및 제 2 돌출부(144)의 내부 영역은 중공되어 상기 제 1 돌출부(143) 및 제 2 돌출부(144)의 결합에 의해 상기 튜브(140)와 튜브(140)가 연결되도록 한다.

상기 제 1 돌출부(143) 및 제 2 돌출부(144)의 결합은 상기 튜브(140)를 형성하기 위한 상부 플레이트(141) 및 하부 플레이트(142)의 용접 가공과 동일한 방법을 행해질 수 있으며, 접촉 면적이 외부로 드러나지 않으므로 외부를 유동하는 라디에이터 냉각수와의 작용에 의한 부식 문제를 미연에 방지할 수 있게 된다.

상기 도 4a 내지 도 5a에 도시한 일측 튜브(140)는 하부 플레이트(142)에 제 1 돌출부(143)가 형성되고, 타측 튜브(140)에 상기 제 1 돌출부(143)의 외면과 접합되는 제 2 돌출부(144)가 형성된 예를 도시하였으나, 본 발명은 이에 제한됨이 없이 다양하게 형성가능하다.

상기 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 튜브(140)를 통해 유동하는 오일은 상기 연통부(160)가 형성됨에 따라 그 흐름이 난류화되며 다른 튜브(140)로의 이동이 용이하게 됨을 알 수 있으며, 본 발명의 오일쿨러(100)는 상기 오일의 흐름이 원활화됨에 따라 열교환효율을 더욱 높일 수 있게 되는 장점이 있다.

또한, 상기 도 3 및 도 4a에 도시한 오일쿨러(100)는 상기 연통부(160)가 상기 튜브(140)의 길이방향으로 두 곳에 형성되고, 상기 튜브(140) 내부의 오일 유동방향과 수직방향으로 상기 전체 튜브(140) 영역에 걸쳐 형성된 예를 도시한 것으로서, 상기 연통부(160)는 오일쿨러(100)의 용량, 튜브(140)의 크기 등에 따라 상기 튜브(140)의 길이방향으로 복수개 형성될 수 있고, 상기 연통부(160)는 상기 튜브(140) 내부의 오일 유동방향과 수직방향으로(상기 입구파이프(120) 또는 출구파이프(130)의 형성방향과 평행한 방향) 상기 전체 튜브(140) 영역에 걸쳐 형성되거나 일부 튜브(140) 사이만이 연통되도록 할 수도 있다.

본 발명의 오일쿨러(100)는 상기 연통부(160)가 복수개 형성되는 경우에, 상기 복수개의 연통부(160)가 상기 튜브(140)의 적층방향을 따라 동일선상에 형성되어 일측 튜브(140) 내부를 유동하는 오일이 다른 모든 튜브(140)로 원활히 유동될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 오일쿨러(100)는 상기 튜브(140) 내부에는 오일의 흐름을 난류화하여 열교환효율을 높일 수 있도록 하는 이너핀(150)이 구비되며, 상기 이너핀(150)은 상기 도 4b에 도시된 바와 같이, 평면부(151)에 상측 수직방향으로 돌출되는 제1격벽부(152)와 상기 제1격벽부(152)에 수직으로 상기 평면부(151)와 평행하게 연장형성되는 연장부(153) 및 상기 연장부(153)와 하측 수직방향으로 상기 제1격벽부(152)와 평행하게 형성되는 제2격벽부(154)가 반복되는 제1열, 및 상기 제1열과 같은 형상을 가지며 상기 제1격벽부(152)의 기준위치가 소정거리 이격되어 형성되는 제2열이 교대로 반복형성되며, 이 때, 상기 오일쿨러(100) 내부를 유동하는 오일은 상기 제1격벽부(152) 및 제2격벽부(154)와 평행한 방향으로 유동되어, 오일의 저항을 낮추고 핀밀도를 높임으로써 방열 성능을 높임과 동시에 상기 연통부(160)를 통해 오일의 난류화를 촉진함으로써 열교환성능을 최적화할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 오일쿨러(100)는 상기 튜브(140)와 튜브(140) 사이에 아우터핀이 구비되어 상기 라디에이터 탱크 내부를 유동하는 냉각수와 열교환되도록 할 수 있으며, 상기 아우터핀을 삭제하여 한정된 공간에 구비되는 튜브(140)의 단수가 증가되도록 할 수도 있다.

상기 아우터핀을 삭제하는 경우에 상기 튜브(140) 내부를 유동하는 오일과 열교환되는 냉각수의 유량을 증대시킬 수 있고 상기 라디에이터 탱크의 크기가 작아지더라도 상기 튜브(140)의 단수를 증가하여 열교환성능을 증대시킬 수 있다.

도 5b는 상기 도 5a에 도시한 C와 D 지점의 온도를 나타낸 개략도로, 더욱 상세하게 상기 도 5b (a)에 도시한 도면은 상기 도 5a에 도시한 C 지점(최상측 튜브의 중앙선의 수직방향)의 높이에 따른 온도를 나타낸 개략도이고, 상기 도 5b (b)에 도시한 도면은 상기 도 5a에 도시한 D 지점의 높이에 따른 온도를 나타낸 개략도이다.

상기 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 연통부(160)의 형성 이전에는 튜브(140) 내측으로 갈수록 오일의 온도가 증가되는 층류와 유사한 형태를 가지며 내측과 표면측의 온도차가 큰 형태를 띠지만, 상기 연통부(160)를 통과한 후에는 튜브(140) 내측과 외측의 온도차가 작아져 상기 튜브(140) 내부의 온도가 보다 균일 해진다.(도 12 참조)

도 6은 본 발명의 오일쿨러(100)에 따른 튜브(140)의 또 다른 예를 나타낸 사시도로서, 상기 연통부(160)가 원형의 단면을 갖도록 형성된 예를 도시하였으나, 상기 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 연통부(160)는 단면이 사각형상을 갖도록 형성되어도 무방하며, 상기 사각형 및 원형 외에도 튜브(140) 내부를 유동하는 오일쿨러가 타측 튜브(140)로 이동 가능하도록 상기 튜브(140)의 외측부를 연결한다면 어떠한 형태라도 제한 없이 실시가능하다.

도 7은 본 발명의 오일쿨러(100)를 형성하는 튜브(140)의 제작공정도로, 상기 도 4a 내지 도 5a에 도시된 바와 같은 오일쿨러(100)의 튜브(140)를 형성하기 위한 일 실시예의 단계를 설명하면, 상기 도 7 (a)에 도시된 바와 같이, 튜브(140)를 형성하는 상부 플레이트(141)와 하부 플레이트(142)를 준비하고, 상기 도 7 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 튜브(140)의 양측 면을 절곡하여 접합 가능하도록 하며, 상기 도 7 (c)에 도시된 바와 같이, 플레이트(141, 142)에 제 1 돌출부(143) 또는 제 2 돌출부(144)를 형성하고 내부에 이너핀(150)이 구비되도록 상기 상부 플레이트(141) 및 하부 플레이트(142)의 접합에 의해 튜브(140) 및 연통부(160)를 형성하게 된다.

도 8은 본 발명의 오일쿨러(100)를 형성하는 튜브(140) 및 연통부(160)의 다른 제작공정도로, 본 발명의 오일쿨러(100)는 상기 도 7에 도시한 플레이트(141, 142)를 이용한 형태 외에도 상기 도 8의 (a)에 도시한 바와 같은 압출형의 튜브(140)가 이용될 수 있다.

이 때, 상기 압출형 튜브(140)는 상기 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 적층방향으로 서로 대응되도록 일정영역이 중공된 중공부(145)가 형성된다.

다음으로, 상기 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 튜브(140)의 이격 거리 정도의 높이를 갖는 내부가 중공된 관형태의 연통부형성부재(161)가 상기 튜브(140)의 중공부(145)를 서로 연결하여 상기 연통부(160)를 형성할 수 있으며, 본 발명의 오일쿨러(100)는 상기 도 7 및 도 8에 도시된 형태 외에도 이웃하는 튜브(140)와 연통되어 오일이 유동가능한 연통부(160)를 형성할 수 있도록 하는 구성이라면 다양한 형태로 형성될 수 있다.

상기 도 8에서 상기 연통부형성부재(161)는 상기 튜브(140)의 중공부(145)에 삽입되는 깊이를 조절할 수 있도록 상ㆍ하측의 둘레면에 돌출부가 형성된 예를 도시하였다.

도 9는 본 발명의 오일쿨러(100)를 나타낸 다른 부분 절개사시도이고, 도 10은 상기 도 9에 도시한 오일쿨러(100)를 형성하는 튜브(140)의 분해사시도로, 상기 도 9에 도시한 오일쿨러(100)는 상기 도 4a에 도시한 오일쿨러(100)와 기본적인 구성은 동일하지만, 상기 튜브(140) 내부에 이너핀(150)이 구비되되, 상기 이너핀(150)은 상기 연통부(160)를 유동하는 오일이 원활히 유동되도록 상기 연통부(160)와 대응되는 위치에 일정영역 중공된 핀삭제부(155)가 형성될 수 있다.

상기 핀삭제부(155)란, 상기 이너핀(150)의 상기 연통부(160)와 대응되는 일정 공간이 중공되는 공간을 의미하며, 상기 도 9 및 도 10에서 사각형상을 갖도록 도시하였으나, 상기 연통부(160)의 형상 등의 요소에 따라 다양하게 형성될 수 있 다.

상기 이너핀(150)의 평면부(151) 및 연장부(153)는 상기 연통부(160)를 유동하는 오일의 유동방향과 수직방향으로 형성되어 오일의 흐름을 방해하는 요소로 작용할 수 있으므로, 본 발명의 오일쿨러(100)는 상기 이너핀(150)의 연통부(160)와 대응되는 부분에 일정영역 중공된 핀삭제부(155)를 형성하여 상기 튜브(140) 간 오일이 원활히 유동되도록 하여 오일의 흐름을 난류화함으로써 열교환효율을 높이고자 하는 연통부(160)의 기능을 극대화할 수 있는 장점이 있다.

[실시예 1]

실시예 1은 도 11에 도시된 바와 같은 오일쿨러를 대상으로 하였으며, 더욱 상세하게는 입구 파이프(120)의 중심선부터 출구 파이프(130)의 중심선까지의 거리가 375 mm, 상기 일측 입출구 보스부(110)로부터 타측 입출구 보스부(110)까지의 거리(튜브(140)가 상기 입출구 보스부(110)에 삽입되는 부분을 제외한 길이, 이하 튜브(140)의 길이로 표현함, 도면 3의 x 축 방향)가 346 mm, 튜브(140)의 폭(도면 3의 y축 방향)이 26 mm, 상기 튜브(140)가 7단으로 적층되며, 상기 입출구 보스부(110)로부터 84 mm 되는 지점에 중심선을 가지며 단면이 원형인 연통부(160)가 2곳에 형성된다.

이 때, 비교예는 상기 연통부(160)가 형성되었다는 점을 제외하고, 다른 요소는 모두 동일하며, 상기 입구파이프(120)를 통해 유입되는 오일의 유량은 12 l/min, 온도는 418 K이고, 상기 오일쿨러(100) 외면을 유동하는 라디에이터 냉각수 의 유량은 80 l/min, 수온은 383 K 인 상태에서 상기 실시예 1과 비교예를 실험하였다.

도 12는 상기 도 11에 도시한 오일쿨러의 오일 온도 분포를 나타낸 도면으로 실제 상기 연통부(160)를 통과하기 이전 튜브(140) 내부의 온도분포를 살펴보면, 하나의 튜브(140) 내에서도 내측의 온도가 보다 높고 표면측의 온도가 낮은 형태를 띠고 있으며, 상기 연통부(160)를 통과하면서 상기 튜브(140) 내부의 온도분포가 균일하게 되는 것을 확인할 수 있다.

도 13은 상기 도 11에 도시한 오일쿨러(100)의 튜브(140) 내측의 오일 평균 온도를 나타낸 그래프이고, 도 14는 상기 도 11에 도시한 오일쿨러(100) 튜브(140)의 표면 평균 온도를 나타낸 그래프이며, 도 15는 상기 도 11에 도시한 오일쿨러(100)의 튜브(140) 표면측의 열유속(플레이트(141, 142) 단위면적당 플레이트(141, 142) 외부의 냉각수로 전달되는 열유동율)을 나타낸 그래프로, 상기 도 13 내지 도 14상기 입구파이프(120)가 구비된 입출구 보스부(110)의 최외측을 기준으로 하며, 상기 튜브(140)의 길이가 진행함에 따른 각 값을 도시하였다.

상기 도면에서 상ㆍ하 방향의 실선은 상기 연통부(160)의 중심선을 의미하며, 굵은 실선은 본 발명의 실시예 1을 얇은 점선은 비교예를 나타낸다.

상기 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 1은 튜브(140) 내측의 오일 평균 온도가 전체적으로 비교예와 비교하여 낮아졌으며, 상기 첫 번째 연통부(160) 및 두 번째 연통부(160) 영역을 지남에 따라 오일 평균 온도가 급격히 하강하여 상기 실시예 1은 비교예에 비해 열교환효율이 좋아졌음을 확인할 수 있다.

상기 도 14는 튜브(140)의 표면 평균 온도를 나타낸 것으로, 상기 도 14에서 본 발명의 실시예 1은 상기 연통부(160)가 형성됨에 따라 상기 튜브(140) 내부의 온도불균일성(내측과 표면의 온도의 차이가 큰)을 해결하여 튜브(140) 내측에 위치하던 오일의 열교환이 더욱 활발히 이루어질 수 있게 되며, 시간이 지남에 따라 층간 오일(튜브(140) 내측과 표면측)이 혼합되고 외부의 냉각수와 열교환되어 비교예와 비슷한 수준으로 표면온도가 저하되며, 다시 두 번째 연통부(160)에서도 첫 번째 연통부(160)를 지남에 따른 효과가 첫 번째 연통홀의 효과보다는 작지만 뚜렷하게 나타난다.

도 15는 상기 도 11에 도시한 오일쿨러(100)의 튜브(140) 표면측의 평균 열유속을 나타낸 그래프로, 상기 열유속이란 상기 튜브(140) 표면의 단위 면적당 외부 냉각수로 전달되는 열유동율을 나타내는 것으로, 상기 도 14와 유사한 그래프 곡선을 보인다.

따라서 본 발명의 실시예 1은 상기 연통부(160)가 형성되지 않은 비교예와 비교하여 연통홀을 기점으로 상기 튜브(140) 내부의 온도분포가 균일해져 열교환이 적절히 이루어지지 않았던 튜브(140) 내측의 오일도 외부 냉각수와 열교환될 수 있어 오일쿨러의 열교환성능을 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 특정 튜브(140) 내부의 온도분포의 불균일성을 해결할 뿐만 아니라, 상기 특정 튜브(140)를 유동하는 오일이 다른 튜브(140)들로 이동가능하여, 열교환이 어려운 중앙(높이방향으로)에 위치한 튜브(140)를 유동하는 오일이 서로 혼합되어 전체적으로 오일 흐름의 난류화를 촉진시킴으로써 열교환성능을 향상시킴을 확인할 수 있다.

실제로, 상기 도 15에서 빗금 친 면적은 튜브(140)의 길이(mm)에 대하여 비교예보다 추가적으로 방열되는 열량을 의미한다.

도 16a는 상기 도 11에 도시한 오일쿨러(100)의 온도 분포를 나타낸 다른 그래프이고, 도 16b는 비교예의 온도 분포를 나타낸 그래프로, 상기 입구파이프(120)가 형성된 입출구 파이프 및 상기 오일쿨러(100) 중앙 부분의 튜브(140) 부분의 온도 분포를 나타내었다.

상기 도 16a의 실시예 1은 도 16b의 비교예와 비교하여 상기 연통부(160)가 형성된 영역을 기준으로 온도가 매우 상승되는 것을 확인할 수 있다.

이에 따라, 방열량은 온도차에 비례하므로, 오일 온도가 상승되면 냉각수와의 온도차를 증가시켜 방열량을 증가시키게 되고, 전체적인 오일의 평균온도는 더욱 하강하게 된다.

상기 도 13 내지 도 16b의 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 연통부(160)가 2개 형성된 실시예 1은 비교예와 비교하여 오일 흐름을 더욱 난류화하여 더욱 활발히 열교환이 이루어지게 되어 최종적으로 오일쿨러(100) 내부를 유동하는 오일의 온도를 효율적으로 저하시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 다른 오일쿨러(100)는 일정거리 이격되어 구비되는 한 쌍의 입출구 보스부(110)와, 상기 입출구 보스부(110)에 각각 결합되는 입구파이프(120) 및 출구파이프(130)와, 상기 입출구 보스부(110)에 양 단이 결합되어 오일 유로를 형성하는 튜브(140)를 포함하여 이루어진 오일쿨러(100)에 있어서, 상기 오일쿨러(100)는 상기 튜브(140) 내부의 오일 유동 경로 상에 난류발생부가 형성되는 것을 특징으로 하고, 이 때, 상기 난류발생부는 상기 튜브(140)열 간의 오일 유동이 가능하도록 인접한 튜브(140)를 서로 연통하는 연통부(160)인 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 연통부(160)는 상기 튜브(140) 내부의 오일 유동방향과 수직방향으로 상기 전체 튜브(140) 영역에 걸쳐 형성되어 상기 특정 튜브(140)를 유동하는 오일이 상기 연통부(160)를 통해 다른 모든 튜브(140)로 이동 가능하여 상기 연통부(160)를 통해 튜브(140) 내부를 유동하는 오일이 효율적으로 난류화된다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

도 1a는 종래의 이중관형 오일쿨러 및 라디에이터탱크 조립체를 나타낸 단면도.

도 1b는 종래의 적층형 오일쿨러를 나타낸 사시도.

도 2는 종래 오일쿨러 내부에 구비되는 이너핀의 사시도.

도 3은 본 발명의 오일쿨러를 나타낸 사시도.

도 4a는 본 발명의 오일쿨러를 나타낸 부분 절개사시도.

도 4b는 상기 도 4a에 도시한 이너핀의 사시도.

도 5a는 본 발명의 오일쿨러를 나타낸 부분 단면도.

도 5b는 상기 도 5a에 도시한 C와 D 지점의 온도를 나타낸 개략도.

도 6은 본 발명의 오일쿨러에 따른 튜브의 또 다른 예를 나타낸 사시도.

도 7은 본 발명의 오일쿨러를 형성하는 튜브의 제작공정도.

도 8은 본 발명의 오일쿨러를 형성하는 튜브 및 연통부의 다른 제작공정도.

도 9는 본 발명의 오일쿨러를 나타낸 다른 부분 절개사시도.

도 10은 상기 도 9에 도시한 오일쿨러를 형성하는 튜브의 분해사시도.

도 11은 본 발명에 따른 오일쿨러의 일 실시예를 나타낸 단면도.

도 12는 상기 도 11에 도시한 오일쿨러의 오일 온도 분포를 나타낸 도면.

도 13은 상기 도 11에 도시한 오일쿨러의 튜브 내측의 오일 평균 온도를 나타낸 그래프.

도 14는 상기 도 11에 도시한 오일쿨러 튜브의 표면 평균 온도를 나타낸 그 래프.

도 15는 상기 도 11에 도시한 오일쿨러의 튜브 표면측의 열유속을 나타낸 그래프.

도 16a는 상기 도 11에 도시한 오일쿨러의 온도 분포를 나타낸 다른 그래프.

도 16b는 비교예의 온도 분포를 나타낸 그래프.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

100 : 본 발명의 오일쿨러

110 : 입출구 보스부

120 : 입구파이프 130 : 출구파이프

140 : 튜브

141 : 상부 플레이트 142 : 하부 플레이트

143 : 제 1 돌출부 144 : 제 2 돌출부

150 : 이너핀

151 : 평면부 152 : 제1격벽부

153 : 연장부 154 : 제2격벽부

155 : 핀삭제부

160 : 연통부

Claims

일정거리 이격되어 구비되는 한 쌍의 입출구 보스부(110)와, 상기 입출구 보스부(110)에 각각 결합되는 입구파이프(120) 및 출구파이프(130)와, 상기 입출구 보스부(110)에 양 단이 결합되어 오일 유로를 형성하는 튜브(140)를 포함하여 이루어진 오일쿨러(100)에 있어서,

상기 오일쿨러(100)는

상기 튜브(140)가 병렬로 다단 배열되며, 상기 튜브(140)는 상기 튜브(140)의 길이방향으로 상기 입구파이프(120) 및 출구파이프(130) 사이의 영역에서 이웃하는 튜브(140)와 연통되어 오일이 유동가능한 연통부(160); 및

상기 튜브(140) 내부에 상기 연통부(160)를 유동하는 오일이 원활히 유동되도록 상기 연통부(160)와 대응되는 위치에 일정영역 중공된 핀삭제부(155)가 형성된 이너핀(150)이 형성되는 것을 특징으로 하는 오일쿨러.
제 1 항에 있어서,

상기 연통부(160)는 상기 튜브(140)의 길이방향으로 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 오일쿨러.
제 2 항에 있어서,

상기 연통부(160)는 상기 튜브(140)의 적층방향을 따라 동일선상에 형성되는 것을 특징으로 하는 오일쿨러.
제1항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 연통부(160)는 상기 튜브(140) 내부의 오일 유동방향과 수직방향으로 상기 튜브(140)의 전체 영역에 걸쳐 형성되어 상기 튜브(140) 중 특정한 튜브(140) 내부를 유동하는 오일이 상기 연통부(160)를 통해 다른 모든 튜브(140)로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 오일쿨러.
제4항에 있어서,

상기 연통부(160)의 상ㆍ하류측 튜브(140) 내부의 오일 유동방향은 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 오일쿨러.
제4항에 있어서,

상기 튜브(140)는 상부 플레이트(141)와 하부 플레이트(142)의 결합에 의해 형성되며,

이웃하는 튜브(140) 간의 마주하는 일측 튜브(140)의 플레이트(141, 142)와 타측 튜브(140)의 플레이트(141, 142)는 상기 일측 튜브(140)의 플레이트(141, 142)에 타측 튜브(140) 방향으로 수직 돌출되는 제 1 돌출부(143)가 형성되고, 상 기 타측 튜브(140)의 플레이트(141, 142)에 상기 일측 튜브(140) 방향으로 수직 돌출되어 상기 제 1 돌출부(143)의 내면 또는 외면에 밀착 고정되는 제 2 돌출부(144)가 형성되며, 상기 제 1 돌출부(143)와 제 2 돌출부(144)의 결합에 의해 상기 연통부(160)가 형성되는 것을 특징으로 하는 오일쿨러.
제4항에 있어서,

상기 오일쿨러(100)는

상기 튜브(140)의 적층방향으로 서로 대응되도록 상기 튜브(140) 면에 일정영역이 중공된 중공부(145)가 형성되고, 이웃하는 상기 튜브(140)의 중공부(145)를 연결하는 연통부형성부재(161)가 형성되어 상기 연통부(160)가 형성되는 것을 특징으로 하는 오일쿨러.
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제 1 항에 있어서,

상기 이너핀(150)은 평면부(151)에 상측 수직방향으로 돌출되는 제1격벽부(152)와 상기 제1격벽부(152)에 수직으로 상기 평면부(151)와 평행하게 연장형성되는 연장부(153) 및 상기 연장부(153)와 하측 수직방향으로 상기 제1격벽부(152)와 평행하게 형성되는 제2격벽부(154)가 반복되는 제1열, 및 상기 제1열과 같은 형상을 가지며 상기 제1격벽부(152)의 기준위치가 소정거리 이격되어 형성되는 제2열이 교대로 반복형성되는 것을 특징으로 하는 오일쿨러.
제 10 항에 있어서,

상기 이너핀(150)은 상기 제1격벽부(152) 및 제2격벽부(154)가 상기 오일쿨러 내부를 유동하는 오일의 유동방향과 평행한 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 오일쿨러.
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