KR101184196B1

KR101184196B1 - 오일 냉각 및 가열 시스템

Info

Publication number: KR101184196B1
Application number: KR1020090016193A
Authority: KR
Inventors: 이종두; 민은기; 전태수
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2009-02-26
Filing date: 2009-02-26
Publication date: 2012-09-20
Anticipated expiration: 2029-02-26
Also published as: KR20100097313A

Abstract

본 발명은 오일 냉각 및 가열 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 오일을 냉각 또는 가열함으로써 오일 적정 온도를 항상 유지할 수 있도록 해 주되, 하나의 열교환기에서 오일의 냉각 및 가열이 동시에 이루어지도록 함으로써 시스템을 간소화하는 오일 냉각 및 가열 시스템을 제공함에 있다.

본 발명에 의한 오일 냉각 및 가열 시스템은, 엔진(100); 미션(110); 상기 엔진(100)으로부터 발생되는 열을 흡수하는 냉각수를 냉각하는 라디에이터(200); 실내로 송풍되는 공기를 가열하는 히터(300); 냉각수 및 상기 미션(110)을 윤활하는 오일이 유통되며, 냉각수 및 오일을 냉각 또는 가열하는 냉각 및 가열 열교환기(400); 를 포함하여 이루어지며, 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)는 초기 시동 시에는 오일을 가열하고, 주행 중에는 오일을 냉각하는 것을 특징으로 한다.

오일, 냉각수, 워머, 쿨러, 냉각 및 가열 열교환기

Description

오일 냉각 및 가열 시스템 {Oil Warming and Cooling System}

본 발명은 오일 냉각 및 가열 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 열교환기로 워머 및 쿨러 기능을 동시에 수행할 수 있도록 하는 오일 냉각 및 가열 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 실내 냉방을 목적으로 한 공조 시스템 뿐 아니라 라디에이터(radiator)나 오일쿨러(oil cooler)와 같은 열교환기 형태로 된 냉각 시스템이 구비된다.

라디에이터는 엔진의 온도가 일정 온도 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.

또한, 자동차의 엔진이나 변속기와 같은 부품에는 윤활작용 및 기밀유지를 위하여 오일이 충전되는데, 오일이 너무 뜨거워지면 오일의 점성이 낮아져서 상기 목적한 기능(즉 윤활작용 및 기밀유지)을 발휘할 수 없게 되며 특히 윤활이 잘 이루어지지 않음으로써 엔진 등의 부품이 손상될 우려가 있다. 이와 같은 현상을 방 지하기 위하여 상기 오일을 냉각하는 수단이 오일쿨러이다.

주행 중에는 엔진에서 많은 열이 발생하기 때문에 냉각수 및 오일이 고온이 되는 바, 각각 라디에이터 및 오일쿨러에 의해 냉각이 이루어진다. 한편, 오일의 경우 온도가 낮아지면 점성이 높아지게 되는 성질이 있기 때문에 한대 지방, 동절기 등과 같이 주변 온도가 매우 낮은 경우에는 시동 초기에는 오일의 점성이 필요 이상으로 높아진 상태에 있게 된다. 그런데 이를 오일쿨러를 사용하여 더욱 냉각시키게 되면 오히려 엔진 등의 부품에 손상을 발생시킬 우려가 있다. 이와 같은 현상을 저온충격이라고 하며, 이와 같은 저온충격을 방지하기 위해 시동 초기에는 오일쿨러를 작동시키지 않거나, 또는 오일을 오히려 가열시켜 주는 장치로서 워머(warmer)를 작동시키는 등의 여러 방법들이 사용된다. (이하, 워머와 대응하여 오일쿨러는 쿨러로 줄여 칭하기로 한다.)

도 1은 종래의 오일 냉각 시스템을, 도 2는 종래의 오일 가열 시스템을 각각 도시하고 있다. 또한 각 도에서 (A)는 초기 시동 시의 동작을, (B)는 주행 시의 동작을 도시하고 있다.

종래의 오일 냉각 시스템에 대해 설명한다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 엔진(100) 주변을 통과하는 냉각수는 라디에이터(200), 히터(300), 쿨러(210)를 통과하며 루프를 돌게 되며, 오일은 미션(110)과 쿨러(210)를 통과하며 루프를 돌게 된다.

이 때, 초기 시동 시에는 상술한 바와 같이 오일이 상기 쿨러(210)를 통과하면서 더 냉각될 경우 점성이 높아져서 오히려 상기 미션(110)에 무리를 주는 저온 충격 현상이 발생할 수 있기 때문에, 도 1(A)에 도시된 바와 같이 상기 라디에이터(200) 및 상기 쿨러(210)를 통과하는 냉각수 유로가 차단되며, 따라서 냉각수는 상기 히터(300)로만 유통된다. 이와 같이 초기 시동 시에는 냉각수가 상기 라디에이터(200) 및 상기 쿨러(210)를 통과하지 않기 때문에, 상기 쿨러(210)에서는 오일의 냉각이 이루어지지 않고 따라서 오일이 더 저온으로 내려가는 것을 방지할 수 있다.

초기 시동 시가 아닌 주행 시에는, 상술한 바와 같이 오일이 매우 뜨거워지기 때문에 이를 냉각시켜야 할 필요성이 있다. 따라서 상기 엔진(100)에 구비되어 있는 서모스탯(120)을 사용하여 냉각수 온도를 감지하다가, 냉각수 온도가 소정의 기준 온도에 도달하게 되면 도 1(B)에 도시된 바와 같이 상기 라디에이터(200)로 통하는 냉각수 유로를 개방하게 된다. 따라서 상기 엔진(100)에서 발생된 열을 냉각수가 흡수하고, 열을 흡수하여 고온이 된 냉각수가 상기 라디에이터(200)를 통과하면서 냉각되며, 냉각되어 다시 저온이 된 냉각수가 상기 엔진(100)으로 돌아와 다시 상기 엔진(100)에서 발생된 열을 흡수하는 냉각 작용을 수행한다. 이 때, 상기 쿨러(210)에서는 상기 라디에이터(200)를 통과하는 냉각수에 의하여 오일의 냉각이 이루어지게 된다.

종래의 오일 가열 시스템에 대하여 설명한다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 엔진(100) 주변을 통과하는 냉각수는 라디에이터(200), 히터(300), 워머(310)를 통과하며 루프를 돌게 되며, 오일은 미션(110)과 워머(310)를 통과하며 루프를 돌게 된다.

이 때, 동절기와 같이 외부 온도가 낮을 경우 냉각수는 저온 상태가 되어 있는 바, 초기 시동 시에는 저온 상태로 점성이 높은 냉각수가 상기 미션(110)에 무리를 주는 저온 충격 현상이 발생할 수 있기 때문에, 도 2(A)에 도시된 바와 같이 상기 라디에이터(200) 및 상기 쿨러(210)를 통과하는 냉각수 유로가 차단됨과 더불어, 상기 히터(300)를 통과하며 가열된 냉각수에 의하여 상기 워머(310)에서 오일이 가열된다. 즉 초기 시동 시에는 상기 워커(310)에 의하여 오일이 가열되어 오일의 점성이 높아짐으로써 저온 충격을 방지할 수 있게 되는 것이다.

초기 시동 시가 아닌 주행 시에는 도 1에서와 마찬가지로 상기 라디에이터(200)로 통하는 냉각수 유로가 개방되며, 냉각수는 상기 라디에이터(200)를 통과하면서 냉각되고, 상기 라디에이터(200)에 의하여 냉각된 냉각수에 의해 상기 쿨러(210)를 통과하는 오일이 냉각되게 된다. 한편, 상기 히터(300)는 초기 시동 시에만 동작하는 바, 주행 시에는 상기 히터(300)의 동작이 멈춘 상태이며 따라서 상기 히터(300)를 통과하는 냉각수에는 큰 온도 변화가 일어나지 않는다. 그런데 상기 워머(310) 역시 열교환기 형태로 되어 있으므로 냉각수는 상기 워머(310)를 통과하면서 일부 냉각이 이루어질 수 있으며, 더불어 주행 중에는 상기 워머(310)를 통과하는 오일의 온도가 상기 워머(310)를 통과하는 냉각수의 온도보다 훨씬 높다. 따라서 상기 라디에이터(200) 및 상기 쿨러(210)에서와 마찬가지 원리에 의하여, 오일은 상기 워머(310)에서도 일부 냉각이 이루어지게 된다. 즉 상기 워머(310)는 초기 시동 시에는 오일을 가열하는 역할을, 주행 중에는 오일을 보조 냉각(sub-cooling)하는 역할을 하는 것이다.

도 3은 종래의 오일 냉각 시스템 및 오일 가열 시스템을 같이 도시한 것이다. 그런데, 상술한 바와 같이 오일 냉각에 사용되는 열교환기(즉 상기 쿨러(210))와 오일 가열에 사용되는 열교환기(즉 상기 워머(310))가 따로 구비되는 바, 부품의 개수가 늘어나고 엔진 룸 내 공간이 협소해지는 문제점이 있다. 뿐만 아니라 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 시스템 구성 라인이 매우 복잡하여 설계 및 조립이 난해해지는 문제점 또한 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 오일을 냉각 또는 가열함으로써 오일 적정 온도를 항상 유지할 수 있도록 해 주되, 하나의 열교환기에서 오일의 냉각 및 가열이 동시에 이루어지도록 함으로써 시스템을 간소화하는 오일 냉각 및 가열 시스템을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오일 냉각 및 가열 시스템은, 엔진(100); 미션(110); 상기 엔진(100)으로부터 발생되는 열을 흡수하는 냉각수를 냉각하는 라디에이터(200); 실내로 송풍되는 공기를 가열하는 히터(300); 냉각수 및 상기 미션(110)을 윤활하는 오일이 유통되며, 냉각수 및 오일을 냉각 또는 가열하는 냉각 및 가열 열교환기(400); 를 포함하여 이루어지며, 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)는 초기 시동 시에는 오일을 가열하고, 주행 중에는 오일을 냉각하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 오일 냉각 및 가열 시스템은 초기 시동 시에는 상기 엔진(100)으로부터 배출된 냉각수가 상기 엔진(100) - 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)를 순차적으로 통과한 후 상기 엔진(100)으로 재유입되는 시동유로를 따라 루프를 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오일 냉각 및 가열 시스템은 주행 중에는 상기 엔진(100)으로부터 배출된 냉각수가 상기 엔진(100) - 상기 라디에이터(200) - 상기 냉각 및 가열 열교환기(400) - 상기 라디에이터(200)를 순차적으로 통과하여 상기 엔진(100)으로 재유입되는 제1주행유로를 따라 루프를 형성하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 라디에이터(200)는 상기 엔진(100)과 유통되는 부분과 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)와 유통되는 부분으로 구획되며, 각 부분에 유입구 및 배출구가 1쌍씩 구비되는 것을 특징으로 한다.

또는, 상기 오일 냉각 및 가열 시스템은 주행 중에는 상기 엔진(100)으로부터 배출된 냉각수가 상기 엔진(100) - 상기 라디에이터(200) - 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)를 순차적으로 통과하여 상기 엔진(100)으로 재유입되는 제2주행유로를 따라 루프를 형성하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 오일 냉각 및 가열 시스템은 상기 엔진(100)으로부터 배출된 냉각수가 상기 히터(300)를 먼저 통과한 후 각 유로로 유입되어 루프를 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오일 냉각 및 가열 시스템은 상기 엔진(100)으로부터 배출된 냉각수를 선택적으로 상기 라디에이터(200) 또는 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)로 유통시키는 제1삼방밸브(410); 상기 라디에이터(200) 또는 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)로부터 선택적으로 배출된 냉각수를 상기 엔진(100)으로 유통시키는 제2삼방밸브(420); 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오일 냉각 및 가열 시스템은 냉각수 또는 오일의 온도를 감지하 는 서모스탯(120); 을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 오일 냉각 및 가열 시스템은 상기 서모스탯(120)에 의해 감지된 냉각수 또는 오일의 온도에 따라 상기 라디에이터(200)로의 냉각수 유통을 개방 또는 폐쇄하는 제어기(500); 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오일 냉각 및 가열 시스템은 상기 서모스탯(120)에 의해 감지된 냉각수 및 오일의 온도를 비교하여, 오일의 온도가 더 낮을 경우 상기 시동유로를 따라 냉각수를 유통시키고, 냉각수의 온도가 더 낮을 경우 상기 제1주행유로 또는 상기 제2주행유로를 따라 냉각수를 유통시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 종래 오일 냉각 시스템만을 구비하였을 경우 동절기와 같이 외부 온도가 매우 낮은 시기에 오일의 점성이 높아져 미션에 무리를 주는 저온 충격 현상이 발생할 수 있었던 문제점을 완전히 해소하고, 초기 시동 시에는 오일을 적절히 가열해 주고 주행 중에는 오일을 냉각해 줌으로써 오일 적정 온도를 항상 유지할 수 있도록 해 주는 효과가 있다. 물론 이에 따라 시스템 효율이 높아지고 연비가 향상되는 효과 또한 있다.

특히 본 발명에 의하면, 종래에 오일 냉각 시스템과 오일 가열 시스템을 모두 갖추는 경우 시스템 라인이 복잡하고 부품 개수가 늘어나는 등의 문제점이 있었던 것을 완전히 해소하도록, 하나의 열교환기에서 오일의 냉각 및 가열이 동시에 이루어지도록 함으로써, 시스템을 간소화하는 효과가 있다. 이에 따라 설계 및 조 립이 수월해지고 부품 수나 조립 공정이 줄어드는 효과가 있으며, 따라서 생산성을 향상시키는 효과 또한 있다. 또한 이에 따라 엔진 룸 내 공간 활용성 역시 크게 향상되는 효과도 있다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 오일 냉각 및 가열 시스템을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 의한 오일 냉각 및 가열 시스템이다. 본 발명에 의한 오일 냉각 및 가열 시스템은 도 4에 도시된 바와 같이 엔진(100); 미션(110); 상기 엔진(100)으로부터 발생되는 열을 흡수하는 냉각수를 냉각하는 라디에이터(200); 실내로 송풍되는 공기를 가열하는 히터(300); 냉각수 및 상기 미션(110)을 윤활하는 오일이 유통되며, 냉각수 및 오일을 냉각 또는 가열하는 냉각 및 가열 열교환기(400); 를 포함하여 이루어진다. 이 때 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)는 초기 시동 시에는 오일을 가열하고, 주행 중에는 오일을 냉각하는 것을 특징으로 한다.

종래에는 주행 중에는 상기 라디에이터(200)와 연결되어 상기 라디에이터(200)에 의해 냉각된 냉각수를 유통시키는 쿨러(도 1 및 도 3의 210)를 사용하여 오일을 냉각하고, 초기 시동 시에는 상기 히터(300)와 연결되어 상기 히터(300)에 의해 가열된 냉각수를 유통시키는 워머(도 2 및 도 3의 310)를 사용하여 오일을 가열하였다. 그런데 이와 같이 오일의 냉각과 가열에 각각 따로 열교환기(냉각 시에 는 쿨러(210), 가열 시에는 워머(310))를 사용함으로써, 도 1 내지 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 시스템 라인 구성이 복잡했다. 또한 이러한 오일의 냉각 및 가열 시스템은, 기존의 냉각 시스템에 워머(310)가 추가되는 구성으로 되어 있는 바, 워머 자체 및 이에 따른 유통 라인의 추가로 인하여 엔진 룸 내 공간이 너무 협소해지게 되는 문제가 있었다.

본 발명에서는 이러한 문제점을 개선하기 위하여, 시스템 라인 구성을 변경하고 하나의 열교환기, 즉 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)만을 사용하여 조건에 따라 오일의 냉각 및 가열이 선택적으로 이루어질 수 있도록 하고 있다. 따라서 종래의 냉각 및 가열 시스템과 비교할 경우 (워머(310)를 따로 필요로 하지 않으므로) 부품 수가 줄어들게 되며, 최소한 기존의 냉각 시스템(즉 워머(310)가 없는 냉각 시스템) 구성과 실질적으로 부품 수에 있어 차이가 없게 되어, 엔진 룸 공간을 훨씬 많이 확보할 수 있게 된다. 또한 도 4에 도시된 실시예에서 알 수 있듯이, 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)를 사용함으로써 냉각수 유통 라인 및 오일 유통 라인이 (도 3에 도시된 바와 같은) 종래의 오일 냉각 및 가열 시스템에 비해 훨씬 줄어드는 바, 종래에 비하여 설계 및 구현이 훨씬 수월해지게 된다.

도 5는 초기 시동 시의 본 발명에 의한 오일 냉각 및 가열 시스템의 동작 흐름도이며, 도 6은 주행 중의 본 발명에 의한 오일 냉각 및 가열 시스템의 동작 르흠도로서, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 오일 냉각 및 가열 시스템의 동작을 보다 상세히 설명한다.

먼저 부연하자면, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 종래의 오일 냉각 및 가열 시스템에서는 오일이 냉각 또는 가열을 위해서는 각각 상기 쿨러(210) 또는 상기 워머(310)로 따로 유통되어야 했던 바, 오일 유통로에 분기점이 형성되거나 상기 미션(110)에 상기 쿨러(210) 통하는 유통구 및 상기 워머(310)와 통하는 유통구가 따로 구비되도록 해야 하는 등, 구현에 있어 복잡한 문제점들이 있었다. 그러나 본 발명에서는 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 오일이 단지 상기 미션(110)과 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)만을 루프를 이루며 유통되는 바, 오일의 유통로를 구성하는 것이 훨씬 수월하다. 또한 이와 같이 오일의 유통로가 단순화됨으로써 오일 유통로의 길이가 줄어들게 되고, 이에 따라 오일 유동에 있어서 오일 유통로 전체적인 흐름 저항이 현저하게 줄어들게 되어, 시스템 효율이 훨씬 증대될 수 있게 된다.

도 5는 초기 시동 시 본 발명의 오일 냉각 및 가열 시스템에서의 냉각수 흐름을 도시하고 있다. 본 발명의 시스템은, 초기 시동 시에 상기 엔진(100)으로부터 배출된 냉각수가 상기 히터(300) - 상기 엔진(100) - 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)를 순차적으로 통과한 후 상기 엔진(100)으로 재유입되는 루프를 형성하도록 한다. (이 때 상기 냉각수가 흘러가는 유로를 시동유로라고 칭한다.) 초기 시동 시에는 냉각수가 상기 엔진(100)으로부터 충분히 열을 흡수하지 못했기 때문에 저온 상태이나, 이러한 저온의 냉각수는 도 5(A)에 도시된 바와 같이 상기 히터(300)를 통과하면서 가열되어 온도가 높아지게 된다. 이와 같이 고온이 된 냉각수는 다 시 상기 엔진(100)을 돌아 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)로 유입되는데, 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)로는 냉각수 및 오일이 각각 유통되는 바, 상기 히터(300)에 의하여 가열된 냉각수에 의해 상기 미션(110)으로부터 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)로 유입된 저온의 오일이 가열되어, 고온이 되어 다시 상기 미션(110)으로 유입되게 된다. 오일로 열을 빼앗겨 저온이 된 냉각수는 다시 상기 엔진(100)을 돌아 상기 히터(300)로 유입되어 재가열되며, 이후 이 과정이 반복됨으로써 오일이 적정 온도까지 가열될 수 있게 된다.

도 6은 주행 중 본 발명의 오일 냉각 및 가열 시스템에서의 냉각수 흐름을 도시하고 있다. 본 발명의 시스템은, 주행 중에 냉각수가 상기 엔진(100)으로부터 배출된 냉각수가 상기 히터(300) - 상기 엔진(100) - 상기 라디에이터(200) 및 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)을 순차적으로 통과한 후 상기 엔진(100)으로 재유입되는 루프를 형성하도록 한다. 주행 중에는 냉각수가 상기 엔진(100)으로부터 발생되는 열을 많이 흡수하였기 때문에 고온 상태이며, 주행 중에는 상기 히터(300)가 동작하지 않는다. 즉 상기 엔진(100)으로부터 상기 히터(300)로 유입되고, 상기 히터(300)를 통과한 뒤 다시 상기 엔진(100)으로 되돌아오는 과정에서 유의미한 열교환은 일어나지 않는다. 이러한 고온의 냉각수는 이제 상기 라디에이터(200)로 유입되는데, 상기 라디에이터(200)에서는 외부 공기와 열교환을 일으킴으로써 냉각수를 냉각시키게 되며, 따라서 상기 라디에이터(200)를 통과한 냉각수는 저온 상태가 된다.

여기에서, 도 6(A)에 도시된 바와 같이 상기 엔진(100)으로부터 상기 라디에이터(200)로 유입된 냉각수가 상기 라디에이터(200)를 통과한 후 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)로 유입되고, 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)를 통과하여 나온 냉각수가 다시 상기 라디에이터(200)로 재유입된 후 상기 엔진(100)으로 리턴되도록 할 수도 있다. 즉, 상기 엔진(100)으로부터 배출된 냉각수가 상기 라디에이터(200) - 상기 냉각 및 가열 열교환기(400) - 상기 라디에이터(200)를 순차적으로 통과하여 상기 엔진(100)으로 재유입되는 경로를 따라 냉각수가 유통되는 것이다. (따라서 이 경우 전체적으로는 상기 엔진(100)으로부터 배출된 냉각수가 상기 히터(300) - 상기 엔진(100) - 상기 라디에이터(200) - 상기 냉각 및 가열 열교환기(400) - 상기 라디에이터(200)를 순차적으로 통과하여 상기 엔진(100)으로 재유입되는 루프를 형성한다. 이 때 상기 냉각수가 흘러가는 유로를 제1주행유로라고 칭한다.) 이 경우에는 상기 라디에이터(200)에 유입구 및 배출구가 1쌍씩 구비되고, 상기 라디에이터(200)에서의 유로가 상기 엔진(100)과 유통되는 부분과 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)와 유통되는 부분으로 구획되도록 형성될 수 있다. 즉, 일반적인 라디에이터는 도 7(A)에 도시되어 있는 바와 같이 유입구 및 배출구가 각각 1개씩 구비되어 냉각수가 유입 및 배출되도록 형성되어 있으나, 도 6(A)와 같은 방식으로 냉각수 유로가 구성될 때에는 상기 라디에이터(200)는 두 부분으로 구획될 수 있는데, 도 7(B)에 그 한 예시가 도시되어 있다. 도시되어 있는 바와 같이 상기 라디에이터(200)는 상기 엔진(100)과 유통되는 부분(S1)과 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)와 유통되는 부분(S2)으로 구획되며, 각각의 부분에 냉각수가 유입 및 배출되도록 유입구 및 배출구가 1쌍씩 구비되게 되는 것이다. 물론 이과 같이 구성되는 라디에이터의 구조는 하나의 예시일 뿐으로, 이로써 본 발명이 제한되는 것은 아니다.

또한, 도 6(B)에 도시된 바와 같이 상기 엔진(100)으로부터 상기 라디에이터(200)로 유입된 냉각수가 상기 라디에이터(200)를 통과한 후 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)로 유입되고, 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)를 통과하여 나온 냉각수가 그대로 상기 엔진(100)으로 리턴되도록 할 수도 있다. 즉, 상기 엔진(100)으로부터 배출된 냉각수가 상기 라디에이터(200) - 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)를 순차적으로 통과하여 상기 엔진(100)으로 재유입되는 경로를 따라 냉각수가 유통되는 것이다. (따라서 이 경우 전체적으로는 상기 엔진(100)으로부터 배출된 냉각수가 상기 히터(300) - 상기 엔진(100) - 상기 라디에이터(200) - 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)를 순차적으로 통과하여 상기 엔진(100)으로 재유입되는 루프를 형성한다. 이 때 상기 냉각수가 흘러가는 유로를 제2주행유로라고 칭한다.)

어느 경우에든, 상기 라디에이터(200)를 통과하면서 냉각되어 저온이 된 냉각수는 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)로 유입되는데, 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)로는 냉각수 및 오일이 각각 유통되는 바, 상기 라디에이터(200)에 의하여 냉각된 냉각수에 의해 상기 미션(110)으로부터 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)로 유입된 고온의 오일이 냉각되어, 저온이 되어 다시 상기 미션(110)으로 유입되게 된다. 오일로부터 열을 흡수하여 고온이 된 냉각수는 다시 상기 엔진(100)으로부터 시작되는 냉각 루프를 도는 과정이 반복됨으로써 오일이 적정 온도까지 냉각될 수 있게 된다.

이 때, 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)는 일반적인 열교환기와 마찬가지로 외부 공기와 열교환을 일으킨다. 즉 초기 시동 시에는 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)를 통과하는 냉각수의 온도가 외부 공기 온도와 거의 비슷하기 때문에 외부와의 유의미한 열교환 효과가 나타나지 않으나, 주행 중에는 냉각수의 온도가 외부 공기 온도에 비해 훨씬 높게 나타나기 때문에, 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)를 통과하면서 냉각수가 더 냉각되는 효과가 나타나게 되는 것이다. 즉 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)는, 고온의 오일을 저온의 냉각수로 냉각할 뿐만 아니라, 냉각수를 보조적으로 더 냉각하게 된다. 따라서 기존에는 상기 라디에이터(200)에서만 냉각되었던 냉각수가 본 발명에 의하면 상기 라디에이터(200)에서 1차적으로 냉각되고 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)에서 보조적으로 더 냉각(sub-cooling)되는 바, 냉각수의 냉각 효율이 종래보다 훨씬 향상되게 된다.

도 4 내지 도 6에서는, 상기 라디에이터(200) 또는 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)를 포함하는 유로를 변경하기 위하여 제1삼방밸브(410) 및 제2삼방밸브(420)를 채용한다. 즉, 상기 제1삼방밸브(410)는 상기 엔진(100)으로부터 배출된 냉각수를 선택적으로 상기 라디에이터(200) 또는 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)로 유통시키고, 상기 제2삼방밸브(420)는 상기 라디에이터(200) 또는 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)로부터 선택적으로 배출된 냉각수를 상기 엔진(100)으로 유통시 킨다.

이 때, 본 발명의 오일 냉각 및 가열 시스템은 냉각수 또는 오일의 온도를 감지하는 서모스탯(120); 을 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 서모스탯(120)이 구비될 경우, 본 발명의 오일 냉각 및 가열 시스템은 상기 서모스탯(120)에 의해 감지된 냉각수 또는 오일의 온도에 따라 상기 라디에이터(200)로의 냉각수 유통을 개방 또는 폐쇄하게 된다. 즉, 초기 시동 시에는 상기 라디에이터(200)로 냉각수가 유통되지 못하도록 하고, 주행 중에는 상기 라디에이터(200)로 냉각수가 유통될 수 있도록 하는 것이다. 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 시스템 라인이 구현되고 상기 제1삼방밸브(410) 및 상기 제2삼방밸브(420)가 구비되는 경우, 상기 서모스탯(120)에서 측정된 온도가 기준 온도 이하이면 초기 시동 시인 것으로 판단하고 도 5와 같이 냉각수 유로를 형성하여 상기 라디에이터(200)로 냉각수가 유통되지 못하도록 하고, 상기 서모스탯(120)에서 측정된 온도가 기준 온도 이상이면 주행 중인 것으로 판단하고 도 6과 같이 냉각수 유로를 형성하여 상기 라디에이터(200)로 냉각수가 유통될 수 있도록 하면 된다. 상기 서모스탯(120)이 구비될 경우, 상기 서모스탯(120)에 의해 측정된 냉각수 또는 오일의 온도를 사용하여 상기 삼방밸브(410)(420)들의 동작을 제어할 수 있도록 하는 제어기(500)가 더 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하 는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

도 1은 종래의 오일 냉각 시스템.

도 2는 종래의 오일 가열 시스템.

도 3은 종래의 오일 냉각 및 가열 시스템.

도 4는 본 발명에 의한 오일 냉각 및 가열 시스템.

도 5는 본 발명에 의한 오일 냉각 및 가열 시스템의 동작 흐름도.

도 6은 본 발명의 시스템에 채용되는 라디에이터의 실시예.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

100: 엔진

110: 미션 120: 서모스탯

200: 라디에이터 210: 쿨러

300: 히터 310: 워머

400: 냉각 및 가열 열교환기

410: 제1삼방밸브 420: 제2삼방밸브

500: 제어기

Claims

엔진(100); 미션(110); 상기 엔진(100)으로부터 발생되는 열을 흡수하는 냉각수를 냉각하는 라디에이터(200); 실내로 송풍되는 공기를 가열하는 히터(300); 냉각수 및 상기 미션(110)을 윤활하는 오일이 유통되며, 냉각수 및 오일을 냉각 또는 가열하는 냉각 및 가열 열교환기(400); 를 포함하여 이루어지며,

상기 냉각 및 가열 열교환기(400)는 초기 시동 시에는 오일을 가열하고, 주행 중에는 오일을 냉각하는 것을 특징으로 하는 오일 냉각 및 가열 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 오일 냉각 및 가열 시스템은

초기 시동 시에는 상기 엔진(100)으로부터 배출된 냉각수가 상기 엔진(100) - 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)를 순차적으로 통과한 후 상기 엔진(100)으로 재유입되는 시동유로를 따라 루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 오일 냉각 및 가열 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 오일 냉각 및 가열 시스템은

주행 중에는 상기 엔진(100)으로부터 배출된 냉각수가 상기 엔진(100) - 상기 라디에이터(200) - 상기 냉각 및 가열 열교환기(400) - 상기 라디에이터(200)를 순차적으로 통과하여 상기 엔진(100)으로 재유입되는 제1주행유로를 따라 루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 오일 냉각 및 가열 시스템.
제 3항에 있어서, 상기 라디에이터(200)는

상기 엔진(100)과 유통되는 부분과 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)와 유통되는 부분으로 구획되며, 각 부분에 유입구 및 배출구가 1쌍씩 구비되는 것을 특징으로 하는 오일 냉각 및 가열 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 오일 냉각 및 가열 시스템은

주행 중에는 상기 엔진(100)으로부터 배출된 냉각수가 상기 엔진(100) - 상기 라디에이터(200) - 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)를 순차적으로 통과하여 상기 엔진(100)으로 재유입되는 제2주행유로를 따라 루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 오일 냉각 및 가열 시스템.
제 2항, 제 3항 및 제 5항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서, 상기 오일 냉각 및 가열 시스템은

상기 엔진(100)으로부터 배출된 냉각수가 상기 히터(300)를 먼저 통과한 후 각 유로로 유입되어 루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 오일 냉각 및 가열 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 오일 냉각 및 가열 시스템은

상기 엔진(100)으로부터 배출된 냉각수를 선택적으로 상기 라디에이터(200) 또는 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)로 유통시키는 제1삼방밸브(410);

상기 라디에이터(200) 또는 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)로부터 선택적으로 배출된 냉각수를 상기 엔진(100)으로 유통시키는 제2삼방밸브(420);

를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오일 냉각 및 가열 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 오일 냉각 및 가열 시스템은

냉각수 또는 오일의 온도를 감지하는 서모스탯(120);

을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오일 냉각 및 가열 시스템.
제 8항에 있어서, 상기 오일 냉각 및 가열 시스템은

상기 서모스탯(120)에 의해 감지된 냉각수 또는 오일의 온도에 따라 상기 라디에이터(200)로의 냉각수 유통을 개방 또는 폐쇄하는 제어기(500);

를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오일 냉각 및 가열 시스템.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 오일 냉각 및 가열 시스템은

초기 시동 시에, 상기 엔진(100)으로부터 배출된 냉각수가 상기 엔진(100) - 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)를 순차적으로 통과한 후 상기 엔진(100)으로 재유입되는 시동유로를 따라 루프를 형성하고,

주행 중에 상기 엔진(100)으로부터 배출된 냉각수가 상기 엔진(100) - 상기 라디에이터(200) - 상기 냉각 및 가열 열교환기(400) - 상기 라디에이터(200)를 순차적으로 통과하여 상기 엔진(100)으로 재유입되는 제1주행유로를 따라 루프를 형성하거나, 상기 엔진(100)으로부터 배출된 냉각수가 상기 엔진(100) - 상기 라디에이터(200) - 상기 냉각 및 가열 열교환기(400)를 순차적으로 통과하여 상기 엔진(100)으로 재유입되는 제2주행유로를 따라 루프를 형성하며,

냉각수 또는 오일의 온도를 감지하는 서모스탯(120)에 의해 감지된 냉각수 및 오일의 온도를 비교하여, 오일의 온도가 더 낮을 경우 상기 시동유로를 따라 냉각수를 유통시키고, 냉각수의 온도가 더 낮을 경우 상기 제1주행유로 또는 상기 제2주행유로를 따라 냉각수를 유통시키는 것을 특징으로 하는 오일 냉각 및 가열 시스템.