압력 배출용 라디에이터 캡

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개실용신안공보(U)
(51) Int. Cl.
6
F28F 9/00
(11) 공개번호 실1999-0025364
(43) 공개일자 1999년07월05일
(21) 출원번호 20-1997-0037871
(22) 출원일자 1997년12월16일
(71) 출원인 대우자동차 주식회사 양재신
인천광역시 부평구 청천동 199번지
(72) 고안자 임건식
인천광역시 부평구 산곡3동 현대아파트 211-1206
(74) 대리인 손은진
심사청구 : 있음
(54) 압력 배출용 라디에이터 캡
요약
본 고안은 차량에 장착된 엔진의 실린더와 피스톤에 의하여 형성된 실린더의 내부에서 연료와 공기가 일
정비율로 혼합된 혼합기를 흡입, 압축, 폭발, 배기의 과정을 연속적으로 수행함으로써 발생되는 열로 인
하여 과열되는 것을 방지하기 위하여 차량의 엔진 전방에 장착된 라디에이터의 압력 배출용 라디에이터
캡에 관한 것이다. 즉 피스톤 밸브 본체(113)와, 이 피스톤 밸브 본체(113)가 삽입되는 실린더(103)를
구비한 캡 본체(101)와, 실린더(103) 내부 중앙부에 수직으로 연결된 제 1증기통로(105)와, 캡
본체(101)의 외부로부터 제 2증기통로(107)와 연결되는 배출구(123)와, 캡 본체(101)의 하부에 구비된
원통형의 외주면에 형성되는 연결용 나사산(125)과 패킹(127)을 포함하여 이루어져 라디에이터 캡 개방
시 고온·고압의 증기로 인하여 발생되는 화상 등의 상해를 예방할 수 있으며 동시에 라디에이터 캡을
개방할 필요가 발생되어도 라디에이터 내부의 고온·고압의 증기가 냉각·수축될 때까지 장시간 기다려
야만 하는 불편함을 해소할 수 있는 효과를 가져온다.
대표도
도3
명세서
도면의 간단한 설명
도 1은 종래의 자동차에 장착된 일반적으로 사용되고 있는 압력식 라디에이 터 캡의 측면
도
도 2는 종래의 자동차에 장착된 압력식 라디에이터 캡의 내부 단면도 및 진 공밸브의 작
동상태를 도시한 상태도
도 3은 본 고안에 자동차용 라디에이터 캡의 장착상태와 압력 배출용 라디에 이터 캡의 부
품결합도를 나타낸 사시도
도 4는 본 고안에 따른 압력 배출용 라디에이터 캡의 단면도
도 5는 본 고안에 따른 압력 배출용 라디에이터 캡의 장착상태를 나타낸 사 시도
〈도면의 주요부호에 대한 부호의 설명〉
101 : 캡 본체 103 : 실 린 더
105 : 제 1증기 통로 107 : 제 2증기통로
108 : 제 3증기 통로 109 : 스 프 링
111 : 오 링 113 : 피스톤 밸브본체
115 : 오링 장착홈 117 : 슬 롯
119 : 핀 결합공 121 : 고 정 핀
123 : 증기 배출구 125 : 나 사 산
127 : 패 킹 129 : 연 결 구
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공개실용신안실1999-0025364
고안의 상세한 설명
고안의 목적
고안이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 고안은 차량에 장착된 엔진의 실린더와 피스톤에 의하여 형성된 실린더의 내부에서 연료와 공기가 일
정비율로 혼합된 혼합기를 흡입, 압축, 폭발, 배기의 과정을 연속적으로 수행함으로써 발생되는 열로 인
하여 과열되는 것을 방지하기 위하여 차량의 엔진 전방에 장착된 라디에이터의 압력 배출용 라디에이터
캡에 관한 것이다.
일반적으로 모든 자동차 엔진에 있어서 동력을 발생시키기 위해서는 미립화된 연료와 공기를 일정비율로
혼합하여 엔진의 내부에 있는 연소실로 유입시켜 혼합된 기체가 연소되도록 한다. 즉 엔진의 내부에 원
통형의 실린더와 실린더의 내부면을 따라서 상·하로 왕복 운동을 하는 피스톤에 의해서 매순간 내부의
용적량이 변화되는 연소실이 구비되며, 상기의 피스톤이 하강을 함으로써 용적이 커질 때 발생되는 흡기
력으로 혼합기를 흡입하고 피스톤이 상승할 때 유입된 혼합기를 압축하여 최고로 압축되는 순간에 전기
적으로 고압의 불꽃을 일시적으로 발생시켜 압축된 혼합기를 연소하고, 연소하는 순간에 발생되는 폭발
력에 의하여 피스톤이 하강하면서 피스톤과 기계적으로 연결된 크랭크 축을 회전시킴으로써 발생되는 회
전력을 이용 변속기와 구동축으로 이를 전달시켜 자동차를 구동시킨다.
상기와 같이 연소실에서 연소되는 혼합기의 온도는 매우 고온의 열을 발생시키며 엔진의 각부위로 열을
전달시킨다. 또한 엔진의 연속적인 회전으로 인하여 실린더의 내부벽을 연속적으로 왕복운동를 하면서
발생되는 마찰열에 의하여 엔진으로 열이 전달되며 이같은 여러 가지의 원인으로 인하여 엔진의 온도는
상승하게 된다.
상기와 같이 엔진에서 동력을 발생시키는 과정에서 발생되는 고열은 엔진을 구성하고 있는 각 부품에 열
적 충격을 주게된다. 즉 피스톤과 실린더 및 밸브를 구성하는 각종 부품이 과열되거나 마모되며 엔진의
내부에서 회전하는 회전부위나 베어링부와 실린더 및 벨브 등과 같은 곳에 윤활을 목적으로 연속적으로
급유되는 오일이 변질되어 엔진의 성능이 저하되는 현상이 발생하였다.
이와 같은 엔진의 과열현상을 방지하기 위하여 모든 차량의 엔진의 하부에는 오일팬(OIL PAN)을 구비시
켜 오일을 강제적으로 비산시키거나 압송시켜 마찰되는 각 부분에 발생되는 열을 냉각시키도록 구성되었
다. 또한 엔진의 본체를 구성하고 있는 실린더 블록의 내부에는 물 재킷(WATER JACKET)을 형성시켜 연소
실을 구성하고 있는 실린더 내부의 벽으로부터 전달되는 열을 냉각시키도록 구성되었다. 또한 상기의 물
재킷의 내부에는 냉각수가 유입되는 유입구와 유출구가 있어 엔진의 회전과 동시에 내장된 물 펌프가 회
전하도록 하여 냉각수를 강제 순환되도록 하고 있다.
한편 상기의 물 펌프에 의하여 강제적으로 순환되는 냉각수는 실린더 블록내부에 형성된 각각의 물 재킷
과 연결된 냉각수 라인은 물 재킷과 냉각라인의 중간에서 냉각수의 순환을 통제하는
서모스탯(THERMOSTS)에 의하여 엔진의 온도가 80℃이상일 경우에만 물 재킷 내부의 냉각수가 라디에이터
로 흐를 수 있도록 한다. 이와 같은 이유는 엔진의 온도가 80℃이상이어야만 엔진의 내부를 순환하는 오
일의 점성이 가장 좋기 때문이다.
이상과 같이 서모스탯에 의하여 라디에이터로 유입된 냉각수는 라디에이터의 내부에 구성된 미세관을 따
라서 흐르게 된다. 이 때 미세관에 부착된 열전도율이 좋은 금속핀에 의하여 흐르는 냉각수의 열이 외부
로 방출되는 작용을 하게 되어 냉각수의 온도가 하강하게 된다. 그리고 이러한 냉각작용을 신속히 되게
하기위하여 라디에이터의 전방에는 엔진의 회전력을 이용하여 회전하는 냉각팬이나 전기의 힘에 의하여
회전하는 냉각팬으로 강제적인 송풍을 하는 구조로 되어 있다.
한편 라디에이터의 내부로 유입되는 냉각수를 보충하는 라디에이터 캡은 도 1에 도시한 바와 같이 내부
에 스프링의 탄성력을 이용하여 일정 압력으로 라디에이터 유입구를 밀폐시키는 구조로 되어 있으며 이
러한 스프링의 장력은 일반적으로 0.2∼0.9㎏/㎠를 유지하도록 라디에이터의 내부 압력이 대기압보다 높
도록 되어 있어 내부의 냉각수가 100℃이상에서 끓도록 되었다. 따라서 엔진의 내부로부터 전달된 열에
의해서도 냉각수는 쉽게 끓지 않게 된다.
특히 라디에이터내에 흐르는 냉각수는 동절기시 엔진을 냉각함으로 인하여 결빙되는 현상이 발생되어 엔
진이 파손되지 않도록 비등점이 높은 부동액 등을 첨가하는 관계로 인하여 냉각수의 끓는 온도는 더욱
상승된다.
라디에이터 캡의 내부에는 도 2에 도시한 바와 같이 엔진으로부터 전달된 열로 인하여 팽창되었던 냉각
수는 엔진의 정지시 다시 냉각되어 부피의 수축이 이루어진다. 이렇게 냉각수의 부피가 수축되는 경우에
는 라디에이터의 내부에 진공압력이 형성되어 라디에이터에 무리가 가게 된다. 바로 이런 문제를 방지하
고자 대기압이 유입될 수 있도록 진공 밸브가 캡 하단에 위치하게 된다.
상술한 바와 같이 라디에이터 내부로 흐르는 냉각수는 첨가된 부동액과 라디에이터의 캡에 의하여 고온
·고압의 상태를 유지하게 된다. 그러나 이와 같은 현상으로 인하여 엔진의 장시간 회전후에 엔진의 고
장이나 기타 필요한 정비로 인하여 라디에이터의 캡을 개방하게 될 경우에는 고온·고압의 증기가 분출
되어 화상을 입게 되는 경우가 발생되었다. 또한 이러한 위험을 피하기 위해선 엔진의 라디에이터내부의
압력과 온도가 적정수준까지 냉각되고 하강될 때까지 기다려야만 하는 문제가 발생되었다.
고안이 이루고자하는 기술적 과제
본 고안은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 라디에이터 내부의 냉각수가
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고온·고압을 형성하는 관계로 인하여 내부의 냉각수를 보충하거나 수리를 위하여 라디에이터의 캡을 개
방하게 될 경우 고온·고압의 증기가 분출되어 사람에게 상해를 입히는 문제를 해결하기 위하여 라디에
이터 내부의 고압의 증기를 임의로 배출시킬 수 있는 구조를 수단으로 하는 압력 배출용 라디에이터 캡
을 제공하는 데에 있다.
이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
고안의 구성 및 작용
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 크게 환봉의 일단부에 구비되는 핀 결합공과, 일단부의 외주
면에 형성되는 오링 장착 홈과 일측면에 형성된 원통형의 스프링 삽입 홀(HOLE) 및 이와 결합되는 스프
링과 제 3증기 통로 등으로 이루어지는 피스톤 밸브본체와, 피스톤 밸브본체가 결합되는 실린더를 구비
한 캡 본체와, 실린더의 내부의 중앙부위에 형성된 수직으로 연결된 제 1증기통로와, 캡의 외부로부터
제 2증기통로와 연결되는 배출구와, 캡의 하부에 구비된 원통형의 외주면에 형성되는 연결용 나사산과
패킹으로 구성된다.
본 고안의 구체적인 실시 과정을 첨부된 도면을 참조하며 살펴보면, 도 3에 도시한 바와 같이 원형의 단
면을 갖는 일정길이의 환봉으로 형성된 피스톤 밸브본체(113)가 구비되고, 피스톤 밸브본체(113)의 일단
부 외주면에 핀 결합공(119)이 수직으로 관통되어 형성된다. 또한 밸브본체 타단부의 외부면에는 오링
장착홈(115)이 형성되며 오링(111)이 결합된다.
한편 라디에이터의 상부에 형성된 연결구(129)와 결합되는 원형의 캡 본체(101)의 내부에는 상기의 피스
톤 밸브본체(113)가 결합될 수 있도록 실린더(103)가 구비되며 실린더의 입구를 형성하는 캡 본체의 일
부분은 횡방향으로 관통된 슬롯(117)을 구비하며 일정 길이로 돌출되어 형성된다. 그리고 상기
실린더(103)의 내부면의 중앙부의 일측면에는 제 1증기통로(105)가 수평으로 연결되어 일정 길이로 연장
된 후 캡 본체(101)의 하부로 관통되어 형성된다. 또한 상기와 같이 실린더(103)의 내면에 형성된 제 1
증기통로(105)와 평행하게 제 2증기통로(107)가 형성되어 캡 본체(101)의 측면으로 관통되어 입구면에
형성된 원통형의 배출구(123)의 내부와 연결된다.
상기와 같이 형성되는 캡의 본체 하부면에는 연결구(129)의 내부면에 형성된 나사산과 결합되는
나사산(125)을 외주면에 구비한 원통의 연결부가 연장되어 구성된다. 또한 상기의 외주면의 상단부와 캡
본체(101)가 연결되는 부위에 원통의 외경과 동일한 내경을 구비하는 패킹(127)이 삽입된다.
상술한 바와 같이 형성된 압력 배출용 라디에이터 캡은 도 4에 도시한 바와 같이 라디에이터 상부에 돌
출되어 구비된 연결구(129)와 캡 본체의 하단부의 나사산(125)이 체결된다. 따라서 자동차의 엔진 회전
시 발생되는 열로 인하여 라디에이터의 내부에는 고온·고압이 형성된다. 이때 고온·고압의 증기는 캡
본체(101)의 내부면에 균일하게 압력을 가하게 된다. 그러나 상기의 구성에서 상술한 바와 같은 각각의
부품이 결합됨으로써 오링(115)과 스프링(109)의 반력이 피스톤 밸브본체(113)를 일정한 위치에 고정시
키는 작용을 함으로써 제 1증기통로는 피스톤 밸브본체(101)의 외주면과의 접촉으로 밀폐되어 외부로 배
출이 이루어지지 않는다.
한편 도 5에 나타낸 바와 같이 외부로 돌출된 피스톤 밸브본체(113)의 일단부를 가압하게 되면 도 4에
나타낸 캡(101)의 내부에서는 결합된 피스톤 밸브본체(113)가 움직이게 되며 제 3증기통로(108)와 제 1
·2증기 통로(105),(107)가 횡방향으로 일치되며 모든 증기통로가 연통된다. 따라서 캡(101)본체 내부의
하부면으로 연통된 제 1증기통로(105)의 내부로 고온·고압의 증기가 유입되며 연통된 제 2·제 3증기통
로(107),(108)을 따라서 외부로 연결된 배출구(123)로 배출된다. 이상과 같은 고온·고압의 증기배출 작
용으로 인하여 라디에이터의 내부에 형성된 고온·고압의 증기가 제거되어 라디에이터 캡을 안전하게 개
방하는 작용을 한다.
고안의 효과
이와 같이 구성된 본 고안은 압력 배출용 라디에이터 캡에 상술한 바와 같이 라디에이터 내부에 형성된
고온·고압의 증기를 배출할 수 있는 수단을 실시함으로써 라디에이터 캡을 개방시 고온·고압의 증기로
인하여 발생되는 화상 등의 상해를 예방할 수 있으며 동시에 라디에이터 캡을 개방할 필요가 발생되어도
라디에이터 내부의 고온·고압의 증기가 냉각·수축될 때까지 장시간 기다려야만 하는 불편함을 해소할
수 있는 효과를 가져온다.
(57) 청구의 범위
청구항 1
자동차 라디에이터 캡에 있어서, 외주면에 핀결합공(119)을 형성하고 타단에는 오링 장착홈(115)이 구비
된 피스톤 밸브 본체(113)와, 이 피스톤 밸브 본체(113)가 삽입되는 실린더(103)를 구비한 캡 본체(101)
와, 상기 밸브 본체(113)와 캡 본체(101) 사이에 위치하는 스프링(109)과, 실린더(103) 내부 중앙부에
수직으로 연결된 제 1증기통로(105)와, 캡 본체(101)의 외부로부터 제 2증기통로(107)와 연결되는 배출
구(123)와, 캡 본체(101)의 하부에 구비된 원통형의 외주면에 형성되는 연결용 나사산(125)과 패킹(127)
을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력 배출용 라디에이터 캡
도면
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도면1
도면2
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