자동차공학과, 자동차정비기능사 등 내연기관 필수과목 자동차기관 요점 22. 냉각장치 구성 및 기능 2

22. 냉각장치 구성 및 기능 2

 

라. 라디에이터(radiator, 방열기)
(1) 라디에이터의 기능
라디에이터는 실린더헤드 및 블록에서 뜨거워진 냉각수가 라디에이터 위 탱크로 들어
오면 수관(튜브)을 통하여 아래탱크로 흐르는 동안 자동차의 주행속도와 냉각 팬에 의
하여 유입되는 대기와의 열교환이 냉각핀에서 이루어져 냉각된다. 냉각 효과는 라디에
이터와 함께 냉각 팬, 물 펌프의 성능에 따라 좌우된다. 라디에이터의 구비 조건은 다
음과 같다.
① 단위 면적당 방열량이 클 것
② 가볍고 작으며, 강도가 클 것
③ 냉각수 흐름저항이 적을 것
④ 공기 흐름저항이 적을 것

(2) 라디에이터의 구조
라디에이터는 위쪽에 위 탱크, 라디에이터 캡, 오버플로 파이프, 입구 파이프 등이 있
고, 중간에는 코어(수관과 냉각 핀)가 있으며 아래쪽에는 출구 파이프와 냉각수 배출용
드레인 플러그(drain plug)가 설치되어 있다.

라디에이터의 구조와 작용

가) 라디에이터 코어의 재질 및 구조
라디에이터 코어는 냉각수가 흐르는 수관(tube)과 냉각 핀(cooling fin)으로 구
성되어 있으며, 재질은 열전도성이 큰 얇은 판재의 구리나 황동이다. 최근에는 알 루미늄 합금이 사용된다.
냉각핀의 종류에는 평면 판을 일정한 간격으로 설치한 플레이트 핀(plate fin),
핀이 파도 모양으로 된 코루케이트 핀(corrugate fin), 그리고 수관이 벌집 모양으
로 된 리본 셀룰러 핀(ribbon cellular fin) 등이 있다.

나) 라디에이터 캡(radiator cap)
1) 라디에이터 캡의 개요
라디에이터 캡은 냉각수 주입구멍의 뚜껑이며, 냉각장치 내의 비등점(비점)을
높여 냉각 범위를 넓게 하기 위하여 압력식 캡을 사용한다. 압력식 캡의 압력은 게
이지 압력으로 0.2~0.9kg/cm2 정도이며 이때 냉각수 비등점은 112℃ 정도이다.

① 액체를 가압하면 냉각이 잘 되는 것은 액체의 비등 온도가 액체 면에 가하는 압력에 따라서 변화하며, 액체에 따라 다소 차이점은 있으나 일반적으로 액체를 가압하면 비등점이 상승하 고, 감압하면 비등점이 내려가는 성질이 있다. ② 게이지 압력이란 대기압력을 0으로 하여 측정하는 압력이다.

2) 압력식 캡의 작용
① 압력이 낮을 때
압력이 낮을 때(냉각수가 냉각된 상태)압력밸브와 진공(부압)밸브는 밸브 스프
링의 장력으로 각각 시트에 밀착되어 냉각장치의 기밀을 유지한다.
② 압력밸브의 작동
냉각장치 내의 압력이 규정 값 이상이 되면 압력밸브가 스프링 장력을 이기고
열려 통로를 연다. 이에 따라 냉각장치 내의 과잉 압력의 수증기가 오버플로 파이
프(over flow pipe)를 거쳐 배출된다. 압력밸브의 주작용은 냉각수의 비등점을 상
승시키는 것이므로 압력밸브 스프링이 파손되거나 장력이 약해지면 비등점이 낮
아진다.

압력식 라디에니터 캡의 작용

3) 진공밸브의 작동
냉각수가 냉각되어 냉각장치 내의 압력이 부압(진공)으로 되면 대기압력으로
인 하여 진공밸브가 그 스프링을 누르고 열려 압력 순환방식의 경우에는 라디에이
터 내로 대기가 유입되고, 밀봉 압력방식의 경우에는 보조 물탱크 내의 냉각수가
들어가 라디에이터 수관(코어)의 파손을 방지한다.
마. 정온기(수온 조절기 : thermostat)
정온기는 실린더 헤드 물 재킷 출구부분에 설치되어 냉각수 온도에 따라 냉각수 통
로를 개폐하여 기관의 온도를 알맞게 유지하는 기구이다. 작동은 냉각수의 온도가 차
가울 때는 정온기가 닫혀서 라디에이터 쪽으로 냉각수가 흐르지 못하게 하고, 냉각수
가 가열되면 점차 열리기 시작하여 정상 온도가 되면 완전히 열려서 냉각수가 라디에
이터로 순환한다.
정온기의 종류에는 바이메탈형, 벨로즈형, 펠릿형 등이 있으며, 현재는 펠릿형 이외
에는 사용하지 않는다.
(1) 벨로즈형(bellows type) 정온기
이 형식은 벨로즈 속에 휘발성이 큰 에테르나 알코올을 봉입하여 냉각수 온도에 따라
봉입한 액체가 팽창 또는 수축하며, 여기에 고정된 밸브가 통로를 개폐하는 방식이며,
65℃ 정도에서 열리기 시작하여 85℃에서 완전히 열린다.

(2) 펠릿형(pellet type) 정온기
이 형식은 왁스 케이스 내에 왁스와 합성고무를 봉입하고 냉각수 온도가 상승하면 왁
스가 합성 고무 막을 압축하여 왁스 케이스가 스프링을 누르고 내려가므로 밸브가 열려
냉각수 통로를 열어 준다. 내구성이 우수하며 85℃ 정도에서 열리기 시작하여 100℃ 정
도에서 완전히 열린다.