KR101542978B1

KR101542978B1 - 차량용 쿨링모듈

Info

Publication number: KR101542978B1
Application number: KR1020130154967A
Authority: KR
Inventors: 김재연
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2015-08-07
Also published as: DE102014107869A1; US20150167532A1; KR20150068843A; CN104709071A

Abstract

차량용 쿨링모듈이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈은 차량의 전후방을 기준으로 후방에 배치되며, 외기와의 열교환을 통해 엔진에 냉각된 냉각수를 공급하는 메인 라디에이터; 상기 메인 라디에이터의 전방에 평행하게 배치되며, 양측 헤더탱크 중, 하나의 헤더탱크에는 냉각수가 유입되는 유입구와, 냉각수가 배출되는 배출구가 각각 형성되며, 내부에 상기 유입구와 상기 배출구를 통해 유입 및 배출되는 냉각수의 혼입을 방지하는 격막이 형성되고, 외기와의 열교환을 통해 인터쿨러 또는 전장품으로 냉각된 냉각수를 공급하는 서브 라디에이터; 및 상기 서브 라디에이터의 양측 헤더탱크 중, 다른 하나의 헤더탱크 내부에 구비되며, 냉각수를 열교환 매체로 하여 냉매를 1차로 응축시키는 수랭식 컨덴서; 및 상기 수랭식 컨덴서와 상호 연결되어 상기 수랭식 컨덴서에서 1차로 응축된 냉매가 유입되고, 상기 서브 라디에이터의 전방에 배치되어 외기와의 열교환을 통해 냉매를 2차로 응축시키는 공랭식 컨덴서를 포함한다.

Description

차량용 쿨링모듈{COOLING MODULE FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 쿨링모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉매를 응축하는 컨덴서를 공랭식과 수랭식으로 분리 구성하여 수랭식 컨덴서를 라디에이터에 내장하고, 라디에이터의 냉각수 흐름 방식을 변경하여 전체적인 냉각성능을 향상시키도록 하는 차량용 쿨링모듈에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 에어컨 시스템은 외부의 온도변화에 관계없이 자동차 실내의 온도를 적당한 온도로 유지하여 쾌적한 실내환경을 유지할 수 있도록 하는 것이다.

한편, 최근에는 에너지 효율과 환경오염 문제에 대한 관심이 날로 커지면서 내연기관 자동차를 실질적으로 대체할 수 있는 친환경 자동차의 개발이 요구되고 있으며, 이러한 친환경 자동차는 보통 연료전지나 전기를 동력원으로 하여 구동되는 전기 자동차나, 엔진과 전기배터리를 이용하여 구동되는 하이브리드 자동차로 구분된다.

여기서, 하이브리드 자동차는 일반적인 연료로 작동하는 엔진과 함께, 상기한 연료전지나, 전기 배터리로부터 공급되는 전기를 이용해 모터를 구동시켜 구동력을 발생시키게 되는 바, 연료전지나 배터리, 및 모터로부터 발생되는 열을 효과적으로 제거해야만 모터의 성능을 확보할 수 있게 된다.

이에 따라, 하이브리드 자동차에 구비되는 종래의 냉각시스템은 엔진에 냉각수를 공급하는 엔진용 라디에이터, 인버터와 모터를 포함하는 전장품에 냉각수를 공급하는 전장용 라디에이터, 차량의 전면에 에어컨 시스템의 냉매를 냉각하는 컨덴서 및 쿨링팬으로 구성되는 쿨링모듈과, 상기 쿨링모듈과 구동 시스템을 각각 상호 연결하는 냉각라인과, 냉각수를 순환시키는 냉각펌프와, 냉각수가 저장되는 리저버 탱크를 포함하여 구성된다.

여기서, 종래 기술에 따른 차량용 쿨링모듈에서 컨덴서는 수랭식을 적용할 경우, 냉각수가 냉매가 열교환됨으로써, 컨덴서의 출구 냉매온도가 상승되어 소요동력이 증대되는 문제점이 있다.

또한, 수랭식 컨덴서는 공랭식 컨덴서에 비해 냉각수의 열용량이 커서 응축 압력은 낮아지지만, 냉각수와 냉매의 온도차이가 작고, 외기에 비해 냉각수온이 높아 서브쿨(Sub cool)형성이 어려워 에어컨 시스템의 전체적인 냉방성능이 저하되는 단점이 있다.

이를 방지하기 위해서는 대용량의 쿨링팬과 라디에이터가 요구되는 바, 협소한 엔진룸 내부에서 레이아웃이 불리해지고, 차량의 전체적인 중량과 원가의 측면에서 악영향을 주는 단점도 있다.

또한, 협소한 엔진룸 내부에 수랭식 컨덴서를 장착하기 위해서는 휀더 후방 또는 엔진룸의 후방에 장착해야만 하는 바, 공간확보가 어려워 연결배관 및 배치 레이아웃이 복잡해지고, 조립성 및 장착성이 저하되는 동시에, 엔진룸의 열해가 성능저해로 작용될 수 있으며, 냉매의 유동저항 증가로 인해 압축기의 소비 동력이 증가되어 되는 문제점도 있다.

그리고 모터와 전기동력부품 및 스택 등이 적용되는 친환경 차량의 경우에는 냉각수가 각 구성요소를 냉각한 후, 컨덴서로 유입되어 그 온도가 상승됨에 따라 냉매의 응축량이 더욱 저하되는 문제점이 있다.

또한, 협소한 엔진룸과 범퍼의 사이에서 쿨링모듈을 장착하기 위한 공간확보가 어려워지며, 각각의 라디에이터와 에어컨 컨덴서의 전열량과 운전온도가 상이하게 구성되는 바, 쿨링팬과 주행풍에 의한 일률적인 냉각 시에, 냉각성능의 차이가 발생되어 차량의 냉각성능과 실내 냉방효율이 저하되고, 쿨링팬과 워터펌프의 사용동력 증가로 인해 주행거리가 줄어드는 등의 문제점도 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 냉매를 응축하는 컨덴서를 공랭식과 수랭식으로 분리 구성하여 수랭식 컨덴서를 라디에이터에 내장하고, 수랭식 컨덴서가 내장된 라디에이터의 냉각수 흐름을 유턴 플로우 타입으로 적용함으로써, 냉각수의 유동저항 증가 대비 방열량을 증대시켜 전체적인 냉각성능을 향상시키는 동시에, 냉매의 응축 시, 응축압력 저감 및 응축성능을 향상시켜 냉방성능을 향상시키도록 하는 차량용 쿨링모듈을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 라디에이터를 전열량에 따라 배치하고, 수랭식 컨덴서와 공랭식 컨덴서를 포함하여 구성함으로써, 패키지를 단순화하여 공간 활용성을 향상시키는 동시에, 용량 증대 없이도 냉각성능을 향상시킬 수 있어 제작원가를 절감하고자 하는 차량용 쿨링모듈을 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈은 차량의 전후방을 기준으로 후방에 배치되며, 외기와의 열교환을 통해 엔진에 냉각된 냉각수를 공급하는 메인 라디에이터; 상기 메인 라디에이터의 전방에 평행하게 배치되며, 양측 헤더탱크 중, 하나의 헤더탱크에는 냉각수가 유입되는 유입구와, 냉각수가 배출되는 배출구가 각각 형성되며, 내부에 상기 유입구와 상기 배출구를 통해 유입 및 배출되는 냉각수의 혼입을 방지하는 격막이 형성되고, 외기와의 열교환을 통해 인터쿨러 또는 전장품으로 냉각된 냉각수를 공급하는 서브 라디에이터; 및 상기 서브 라디에이터의 양측 헤더탱크 중, 다른 하나의 헤더탱크 내부에 구비되며, 냉각수를 열교환 매체로 하여 냉매를 1차로 응축시키는 수랭식 컨덴서; 및 상기 수랭식 컨덴서와 상호 연결되어 상기 수랭식 컨덴서에서 1차로 응축된 냉매가 유입되고, 상기 서브 라디에이터의 전방에 배치되어 외기와의 열교환을 통해 냉매를 2차로 응축시키는 공랭식 컨덴서를 포함하며, 상기 격막은 상기 공랭식 컨덴서의 장착 위치와 상기 공랭식 컨덴서를 통과하는 냉매의 상태에 따라 상기 유입구와 상기 배출구의 사이에서 그 위치가 가변되고, 상기 수랭식 컨덴서는 두 개의 플레이트가 상호 결합되어 냉매가 유동되는 하나의 냉매유로를 형성하고, 상기 냉매유로가 적어도 하나 이상이 구비되도록 상호 결합된 2개의 플레이트가 적어도 두 개 이상이 구비되어 이격되게 배치되는 응축부; 상기 응축부의 길이방향으로 일단에 형성되며, 상기 서브 라디에이터의 헤더탱크 외부로 돌출되는 냉매 유입구; 및 상기 냉매 유입구에 대응하여 상기 응축부의 타단에 형성되어 상기 헤더탱크의 외부로 돌출되고, 상기 공랭식 컨덴서와 연결되는 냉매 배출구;를 포함하되, 두 개의 상기 플레이트 중, 일측에 배치되는 플레이트는 외측면에 다수개의 돌기가 설정간격으로 형성되며, 각각의 상기 돌기를 통하여 타측에 배치되는 상기 플레이트의 외측면에 접촉된 상태로 결합되고, 상기 각 돌기를 통하여 형성되는 공간의 사이사이로 유입된 냉각수의 유동을 변경시키며, 두 개의 상기 플레이트 중, 타측에 배치되는 플레이트는 상기 응축부의 폭 방향으로 양측에 외측을 향하여 방열돌기가 일체로 돌출 형성될 수 있다.

삭제

상기 헤더탱크는 상기 유입구와 상기 배출구가 형성되는 제1 헤더탱크와 상기 수랭식 컨덴서가 내부에 구비되는 제2 헤더탱크로 형성될 수 있다.

상기 유입구와 상기 배출구는 상기 격막을 사이에 두고, 상기 제1 헤더탱크의 일단부와 타단부에 각각 형성될 수 있다.

상기 서브 라디에이터는 상기 유입구를 통해 유입되는 냉각수를 상기 격막에 의해 구획된 상기 제1 헤더탱크의 내부에서 상기 제2 헤더탱크로 유동시키면서 외기와 열교환을 통해 1차로 냉각하고, 상기 제2 헤더탱크로부터 상기 배출구가 위치되는 상기 제1 헤더탱크로 유동시키면서 외기와 열교환을 통해 2차로 냉각하여 상기 배출구를 통해 배출할 수 있다.

상기 서브 라디에이터는 상기 냉각수를 상기 제1 헤더탱크로부터 상기 제2 헤더탱크를 거쳐 다시 상기 제1 헤더탱크로 유동시켜 냉각수의 흐름을 유턴 유동시킬 수 있다.

상기 메인 라디에이터와 상기 서브 라디에이터는 상호 마주하는 내측이 다수개의 튜브와, 상기 각 튜브 사이에 방열핀이 구비되는 핀-튜브 타입의 열교환기로 형성될 수 있다.

상기 공랭식 컨덴서는 다수개의 냉매튜브가 등간격으로 배치되며, 상기 각 냉매튜브의 사이에 방열핀이 구비되는 핀-튜브 타입의 열교환기로 이루어질 수 있다.

상기 공랭식 컨덴서는 상기 수랭식 컨덴서로부터 공급되는 냉매의 상태별로 각각 순차적으로 응축시키도록 높이방향으로 분리 구획될 수 있다.

상기 공랭식 컨덴서는 일측에 상기 수랭식 컨덴서로부터 유입되는 냉매 내부에 잔존하는 기체상태의 냉매를 분리하는 리시버 드라이어가 장착되며, 상기 리시버 드라이어를 통해 상기 수랭식 컨덴서와 상호 연결될 수 있다.

상기 메인 라디에이터는 차량의 전후방향을 기준으로 후방에 쿨링팬이 장착될 수 있다.

삭제

상기 헤더탱크는 상기 유입구와 상기 배출구가 형성되어 상기 격막으로 구획되는 제1 헤더탱크와, 상기 제1 헤더탱크와 상호 연결되는 제2 헤더탱크로 구성되고, 상기 수랭식 컨덴서는 상기 배출구가 위치되는 상기 제1 헤더탱크의 내부에 배치될 수 있다.

상기 서브 라디에이터는

내연기관 차량에 적용될 경우, 인터쿨러로 냉각된 냉각수를 공급하고, 하이브리드 차량에 적용될 경우에는 전장품에 냉각된 냉각수를 공급할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈에 의하면, 냉매를 응축하는 컨덴서를 공랭식과 수랭식으로 분리 구성하여 수랭식 컨덴서를 라디에이터에 내장하고, 수랭식 컨덴서가 내장된 라디에이터의 냉각수 흐름을 유턴 플로우 타입으로 적용함으로써, 냉각수의 유동저항 증가 대비 방열량을 증대시켜 전체적인 냉각성능을 향상시키는 동시에, 수랭식 컨덴서를 통과한 냉매를 다시 공랭식 컨덴서로 유입시켜 냉매의 응축압력을 저감하고, 응축성능을 향상시켜 냉방성능을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 라디에이터에 수랭식 컨덴서와 공랭식 컨덴서를 포함하여 구성함으로써, 배관의 레이아웃 간소화 및 패키지를 단순화하여 장착공간을 최소화할 수 있어 차량 엔진룸의 공간 활용성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 라디에이터와 쿨링팬의 용량증대 없이도 냉각성능을 향상시킬 수 있어 제작원가를 절감하고, 배관 레이아웃의 간소화를 통해 작동유체들의 유동저항을 저감 및 통과유량을 증가시키는 효과도 있다.

또한, 수랭식 컨덴서와 공랭식 컨덴서의 동시 적용으로 냉매의 응축압력을 저감하고, 응축성능을 향상시킴으로써, 압축기의 소요일을 저감시킬 수 있어 차량의 전체적인 연비를 개선하는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈의 투영 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈의 후면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈에 적용되는 수랭식 컨덴서의 사시도이다.
도 6은 도 5의 A-A 선에 따른 단면도이다.
도 7과 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈의 블록 구성도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈의 투영 사시도이며, 도 2와 도 3은 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈의 정면도 및 후면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈의 평면도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈에 적용되는 수랭식 컨덴서의 사시도이고, 도 6은 도 5의 A-A 선에 따른 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈(100)은 냉매를 응축하는 컨덴서(130, 140)를 공랭식과 수랭식으로 분리 구성하여 수랭식 컨덴서(130)를 라디에이터에 내장하고, 수랭식 컨덴서(130)가 내장된 라디에이터의 냉각수 흐름을 유턴 플로우 타입으로 적용함으로써, 냉각수의 유동저항 증가 대비 방열량을 증대시켜 전체적인 냉각성능을 향상시키는 동시에, 냉매의 응축 시, 응축압력 저감 및 응축성능을 향상시켜 냉방성능을 향상시키도록 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈(100)은 라디에이터(110, 120)를 전열량에 따라 배치하고, 수랭식 컨덴서(130)와 공랭식 컨덴서(140)를 포함하여 구성함으로써, 패키지를 단순화하여 공간 활용성을 향상시키는 동시에, 용량 증대 없이도 냉각성능을 향상시킬 수 있어 제작원가를 절감하도록 한다.

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈(100)은, 도 1 내지 도 4에서 도시한 바와 같이, 메인 라디에이터(110), 서브 라디에이터(120), 수랭식 컨덴서(130), 및 공랭식 컨덴서(140)를 포함한다.

먼저, 상기 메인 라디에이터(110)는 엔진룸의 전방에서 차량의 전후방을 기준으로 후방에 배치되며, 외기와의 열교환을 통해 엔진에 냉각된 냉각수를 공급하게 된다.

이러한 메인 라디에이터(110)는 차량의 전후방향을 기준으로 후방에 쿨링팬(111)이 장착되어 주행 중 유입되는 외기와 함께 상기 메인 라디에이터(110)에 바람을 송풍함으로써, 냉각수를 보다 효율적으로 냉각하게 된다.

본 실시예에서, 상기 서브 라디에이터(120)는 상기 메인 라디에이터(110)의 전방에 평행하게 배치되어 외기와의 열교환을 통해 인터쿨러 또는 전장품으로 냉각된 냉각수를 공급하게 된다.

즉, 상기 서브 라디에이터(120)는 내연기관 차량에 적용될 경우, 미도시된 인터쿨러로 냉각된 냉각수를 공급하고, 하이브리드 차량에 적용될 경우에는 미도시된 전장품에 냉각된 냉각수를 공급할 수 있다.

이러한 서브 라디에이터(120)는 양측 헤더탱크(121) 중, 하나의 헤더탱크(121)에는 냉각수가 유입되는 유입구(123)와, 냉각수가 배출되는 배출구(125)가 각각 형성되며, 내부에 상기 유입구(123)와 상기 배출구(125)를 통해 유입 및 배출되는 냉각수의 혼입을 방지하는 격막(127)이 형성된다.

여기서, 상기 헤더탱크(121)는 상기 유입구(123)와 상기 배출구(125)가 형성되는 제1 헤더탱크(121a)와 상기 수랭식 컨덴서(130)가 내부에 구비되는 제2 헤더탱크(121b)로 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 유입구(123)와 상기 배출구(125)는 상기 격막(127)을 사이에 두고, 상기 제1 헤더탱크(121a)의 일단부와 타단부에 각각 형성될 수 있다.

여기서, 상기 격막(127)은 상기 공랭식 컨덴서(140)의 장착 위치와 상기 공랭식 컨덴서(140)를 통과하는 냉매의 상태에 따라 상기 유입구(123)와 상기 배출구(125)의 사이에서 그 위치가 가변될 수 있다.

이와 같이 구성되는 상기 서브 라디에이터(120)는 상기 유입구(123)를 통해 유입되는 냉각수를 상기 격막(127)에 의해 구획된 상기 제1 헤더탱크(121a)의 내부에서 상기 제2 헤더탱크(121b)로 유동시키면서 외기와 열교환을 통해 1차로 냉각하게 된다.

그런 후, 상기 서브 라디에이터(120)는 제2 헤더탱크(121b)로부터 상기 배출구(125)가 위치되는 상기 제1 헤더탱크(121a)로 냉각수를 유동시키면서 외기와 열교환을 통해 2차로 냉각하여 상기 배출구(125)를 통해 배출하게 된다.

이러한 서브 라디에이터(120)는 냉각수를 상기 제1 헤더탱크(121a)로부터 상기 제2 헤더탱크(121b)를 거쳐 다시 상기 제1 헤더탱크(121a)로 유동시켜 냉각수의 흐름을 유턴 유동시키는 유턴 플로우 타입으로 형성될 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이 구성되는 상기 메인 라디에이터(110)와 상기 서브 라디에이터(120)는 상호 마주하는 내측이 다수개의 튜브(T)와, 상기 각 튜브(T) 사이에 방열핀(P)이 구비되는 핀-튜브 타입의 열교환기로 형성될 수 있다.

즉, 상기 메인 라디에이터(110)와 서브 라디에이터(120)는 핀-튜브 타입의 열교환기로서 유입된 냉각수를 각각의 튜브(T)를 통해 유동시키면서 상기 각 튜브(T)의 사이에 장착된 방열핀(P)으로 유입되는 외기와 상호 열교환시킴으로써, 냉각수를 냉각시키게 된다.

본 실시예에서, 상기 수랭식 컨덴서(130)는 상기 서브 라디에이터(120)의 양측 헤더탱크(121) 중, 다른 하나의 헤더탱크(121) 내부에 다수개의 플레이트(133)가 적층 구성되어 장착되며, 냉각수를 열교환 매체로 하여 냉매를 1차로 응축시키게 된다.

즉, 상기 수랭식 컨덴서(130)는 전술한 바와 같이, 제1, 제2 헤더탱크(121a, 121b) 중, 상기 유입구(123)와 배출구(125)가 형성되지 않는 상기 제2 헤더탱크(121b)의 내부에 구비된다.

여기서, 상기 수랭식 컨덴서(130)는 응축부(132), 냉매 유입구(137), 및 냉매 배출구(139)를 포함하여 구성되며, 하기에서 이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명한다.

먼저, 상기 응축부(132)는 두 개의 플레이트(133)가 상호 결합되어 냉매가 유동되는 하나의 냉매유로(135)를 형성하고, 상기 냉매유로(135)가 적어도 하나 이상이 구비되도록 상호 결합된 2개의 플레이트(133)가 적어도 두 개 이상이 구비되어 이격되게 배치된다.

여기서, 상기 응축부(132)는 상호 결합된 두 개의 플레이트(133)를 통해 형성되는 냉매유로(135)가 7열이 되도록 7쌍의 상호 결합된 플레이트(133)가 상호 적층되어 구성될 수 있다.

상기 냉매 유입구(137)는 상기 응축부(132)의 길이방향으로 일단에 형성되며, 상기 서브 라디에이터(120)의 제2 헤더탱크(121b) 외부로 돌출되어 냉매배관(131)과 연결되고, 상기 냉매배관(131)을 통해 냉매를 상기 응축부(132)로 유입시키게 된다.

그리고 상기 냉매 배출구(139)는 냉매 유입구(137)에 대응하여 상기 응축부(132)의 타단에 형성되어 상기 제2 헤더탱크(12b1)의 외부로 돌출되고, 상기 공랭식 컨덴서(140)와 냉매배관(131)을 통해 연결된다.

여기서, 두 개의 상기 플레이트(133) 중, 일측에 배치되는 플레이트(133)는 일면에 다수개의 돌기(134)가 설정간격으로 형성되며, 각각의 상기 돌기(134)를 통하여 타측에 배치되는 상기 플레이트(133)의 외측면에 접촉된 상태로 결합될 수 있다.

즉, 본 실시예에서, 상기 각 플레이트(133)는 도면을 기준으로 상부에 배치되는 플레이트(133)의 상면에 상기 각 돌기(134)가 형성되며, 상기 돌기(134)를 통하여 하부에 배치되는 플레이트(133)에 상호 결합됨으로써, 두 개의 상호 결합된 상기 플레이트(133)들을 보다 안정적으로 결합할 수 있다.

또한, 상기 제2 헤더탱크(121b)로 유입된 냉각수가 상기 각 돌기(134)를 통하여 형성되는 공간의 사이사이로 유동될 경우, 상기 각 돌기(134)를 통해 냉각수의 유동이 계속해서 변경됨으로써, 냉각수와 냉매의 열교환이 보다 수월하게 효율적으로 이루어지고, 냉매의 응축률이 증가된다.

한편, 본 실시예에서, 두 개의 상기 플레이트(133) 중, 타측에 배치되는 플레이트(133)는 상기 응축부(132)의 폭 방향으로 양측에 외측을 향하여 방열돌기(136)가 일체로 돌출 형성될 수 있다.

상기 방열돌기(136)는 상기 수랭식 컨덴서(130)의 냉매유로(135)를 통과하는 냉매의 열을 상기 제2 헤더탱크(121b)의 내부에서 냉각수와의 열교환 시, 원활하게 방출시키게 된다.

이와 같이 구성되는 수랭식 컨덴서(130)는 냉각수가 두 개의 플레이트(133)들 사이에 형성되는 공간으로 유동 시, 상기 각 돌기(134)들이 유동저항으로 작용하여 상기 플레이트(133)와 접촉면적이 증가됨으로써, 냉매유로(135)를 통과하는 냉매와 냉각수를 보다 효율적으로 열교환시켜 냉매의 응축효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 방열돌기(136)들은 상기 냉매유로(135)를 통과하는 냉매로부터 전달되는 열을 상기 제2 헤더탱크(121b)의 내부로 유입되는 냉각수로 원활하게 방출할 수 있다.

그리고 상기 공랭식 컨덴서(140)는 상기 수랭식 컨덴서(130)와 냉매배관(131)을 통해 상호 연결되어 상기 수랭식 컨덴서(130)에서 1차로 응축된 냉매가 유입되고, 상기 서브 라디에이터(120)의 전방에 배치되어 외기와의 열교환을 통해 냉매를 2차로 응축시키게 된다.

여기서, 상기 공랭식 컨덴서(140)는 상기 서브 라디에이터(120)의 전방에 길이방향으로 장착될 수 있으며, 다수개의 냉매튜브(141)가 등간격으로 배치되며, 상기 각 냉매튜브(141)의 사이에 방열핀(P)이 구비되는 핀-튜브 타입의 열교환기로 이루어질 수 있다.

이러한 공랭식 컨덴서(140)는 상기 수랭식 컨덴서(130)로부터 공급되는 냉매의 상태별로 각각 순차적으로 응축시키도록 높이방향으로 분리 구획될 수 있다.

예를 들어, 상기 공랭식 컨덴서(140)는 3단 또는 2단으로 분리 구획될 수 있으며, 3단으로 분리될 경우에는 수랭식 컨덴서(130)로부터 공급된 냉매 중, 과열증기 냉매를 상부에서 냉각하여 응축시키고, 응축된 냉매 중, 습증기 냉매를 중앙에서 냉각하여 응축시키며, 하부에서는 최종적으로 액냉매를 과냉하여 응축시키게 된다.

또한, 2단으로 분리 구획될 경우에는 상부와 중앙을 포함하는 영역에서는 과열증기 냉매가 포함된 습증기 냉매를 응축시키고, 하부에서는 액냉매를 과냉하여 응축시키는 서브쿨 냉매 영역으로 분리되어 냉매를 응축시키게 된다.

이와 같이 구성되는 상기 공랭식 컨덴서(140)는 일측에 상기 수랭식 컨덴서(130)로부터 냉매배관(131)을 통해 유입되는 냉매에 포함된 기체상태의 냉매를 분리하는 리시버 드라이어(143)가 장착되며, 상기 리시버 드라이어(143)를 통해 상기 수랭식 컨덴서(130)와 상호 연결될 수 있다.

즉, 상기 공랭식 컨덴서(140)는 상기 수랭식 컨덴서(130)로부터 유입되는 냉매를 리시버 드라이어(141)를 통과시킨 후, 유입시켜 외기와 열교환을 통해 응축시키게 됨으로써, 냉매의 2차 응축 시, 기체냉매를 제거한 상태로 응축시켜 응축효율을 높일 수 있다.

도 7과 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈의 블록 구성도이다.

먼저, 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈(200)에서는 상기 제1 헤더탱크(221a)의 내부에 구비된 격막(227)이 상기 공랭식 컨덴서(240)의 하부에 위치되는 서브쿨 냉매영역에 대응하여 위치된다.

이에 따라, 상기 격막(227)은 상기 공랭식 컨덴서(240)의 서브쿨 냉매영역 상부를 통과한 가열된 공기가 서브 라디에이터(220)의 전 영역으로 유입됨으로써, 서브 라디에이터(220)의 방열 성능이 저하되는 것을 방지하게 된다.

또한, 상기 격막(227)은 제2 헤더탱크(221b)로 유입되면서 냉각된 냉각수가 다시 제1 헤더탱크(221a)로 유동하면서 외기와의 열교환을 통해 추가로 냉각될 때, 공랭식 컨덴서(240)의 서브쿨 냉매 영역을 통과하면서 상부를 통과하면서 가열된 외기보다는 덜 가열되어 온도가 상대적으로 낮은 외기를 유입시킴으로써, 냉각수의 냉각효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

그리고 도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈(300)에서는 수랭식 컨덴서(330)를 제1 헤더탱크(321a)에서 격막(327)으로 구획되어 상기 배출구(325)가 위치되는 내부에 배치될 수 있다.

이에 따라, 수랭식 컨덴서(330)는 격막(327)이 없는 제2 헤더탱크(321b)의 내부에 구비될 경우보다 사이즈가 축소되어 전열량은 감소될 수 있으나, 상기 배출구(325)를 통해 배출되는 냉각이 완료된 낮은 온도의 냉각수와의 열교환을 통해 냉매를 응축시킬 수 있어 사이즈 축소대비 동등한 성능을 확보할 수 있다.

즉, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈(300)에서는 수랭식 컨덴서(330)의 사이즈를 축소해도 동등한 응축성능의 확보가 가능하여 제작원가 및 전체 중량을 줄일 수 있게 된다.

따라서, 본 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈(100, 200, 300)은 서브 라디에이터(120, 220, 320)에서 냉각수를 유턴 플로우 타입으로 유동시킴으로써, 냉각수를 두 번에 걸쳐 외기와의 열교환을 통해 냉각할 수 있어 방열성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 수랭식 컨덴서(130, 230, 330)에서 외기에 비해 열전달 계수가 큰 냉각수를 열교환 매체로 이용해 냉매를 냉각시킴으로써, 내부에서 발생되는 냉매의 응축압력을 저감시킬 수 있다.

그리고 공랭식 컨덴서(140,2430, 340)는 수랭식 컨덴서(130, 230, 330)를 통과하면서 응축된 냉매를 리시버 드라이어(143, 243, 343)를 통해 액체냉매만 공급받아 보다 효율적인 응축이 가능하도록 냉매의 상태별로 분리 구획된 각 영역을 통과시키면서 외기와의 열교환을 통해 응축시킬 수 있다.

이에 따라, 상기 공랭식 컨덴서(140, 240, 340)는 외기와 냉매의 온도차를 크게 할 수 있어 서브쿨 형성에 유리하며, 냉매배관(131, 231, 331)의 전열량을 줄일 수 있다.

따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈(100)을 적용하면, 냉매를 응축하는 컨덴서(130, 140)를 공랭식과 수랭식으로 분리 구성하여 수랭식 컨덴서(130)를 서브 라디에이터(120)에 내장하고, 수랭식 컨덴서(130)가 내장된 서브 라디에이터(120)의 냉각수 흐름을 유턴 플로우 타입으로 적용함으로써, 냉각수의 유동저항 증가 대비 방열량을 증대시켜 전체적인 냉각성능을 향상시키는 동시에, 수랭식 컨덴서(130)를 통과한 냉매를 다시 공랭식 컨덴서(140)로 유입시켜 냉매의 응축압력을 저감하고, 응축성능을 향상시켜 냉방성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 서브 라디에이터(120)에 수랭식 컨덴서(130)를 포함하여 구성함으로써, 냉매배관(131)의 레이아웃 간소화 및 패키지를 단순화하여 장착공간을 최소화할 수 있어 차량 엔진룸의 공간 활용성을 향상시킬 수 있다.

또한, 라디에이터(110, 120)와 쿨링팬(111)의 용량증대 없이도 냉각성능을 향상시킬 수 있어 제작원가를 절감하고, 배관 레이아웃의 간소화를 통해 작동유체들의 유동저항을 저감 및 통과유량을 증가시킬 수 있다.

또한, 수랭식 컨덴서(130)와 공랭식 컨덴서(140)의 동시 적용으로 냉매의 응축압력을 저감하고, 응축성능을 향상시킴으로써, 압축기의 소요일을 저감시킬 수 있어 차량의 전체적인 연비를 개선할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100, 200, 300 : 쿨링모듈
110 : 메인 라디에이터
111 : 쿨링팬
120, 220, 320 : 서브 라디에이터
121, 221, 321 : 헤더탱크
121a, 221a, 321a : 제1 헤더탱크
121b, 221b, 321b : 제2 헤더탱크
123, 223, 323: 유입구
125, 225, 325 : 배출구
127, 227, 327 : 격막
130, 230, 330 : 수랭식 컨덴서
131 : 냉매배관
132 : 응축부
133 : 플레이트
134 : 돌기
135 : 냉매유로
136 : 방열돌기
137 : 냉매 유입구
139 : 냉매 배출구
140, 240, 340 : 공랭식 컨덴서
141 : 냉매튜브
143, 243, 343 : 리시버 드라이어
T : 튜브
P : 방열핀

Claims

차량의 전후방을 기준으로 후방에 배치되며, 외기와의 열교환을 통해 엔진에 냉각된 냉각수를 공급하는 메인 라디에이터;
상기 메인 라디에이터의 전방에 평행하게 배치되며, 양측 헤더탱크 중, 하나의 헤더탱크에는 냉각수가 유입되는 유입구와, 냉각수가 배출되는 배출구가 각각 형성되며, 내부에 상기 유입구와 상기 배출구를 통해 유입 및 배출되는 냉각수의 혼입을 방지하는 격막이 형성되고, 외기와의 열교환을 통해 인터쿨러 또는 전장품으로 냉각된 냉각수를 공급하는 서브 라디에이터; 및
상기 서브 라디에이터의 양측 헤더탱크 중, 다른 하나의 헤더탱크 내부에 구비되며, 냉각수를 열교환 매체로 하여 냉매를 1차로 응축시키는 수랭식 컨덴서;
상기 수랭식 컨덴서와 상호 연결되어 상기 수랭식 컨덴서에서 1차로 응축된 냉매가 유입되고, 상기 서브 라디에이터의 전방에 배치되어 외기와의 열교환을 통해 냉매를 2차로 응축시키는 공랭식 컨덴서;를 포함하며,
상기 격막은 상기 공랭식 컨덴서의 장착 위치와 상기 공랭식 컨덴서를 통과하는 냉매의 상태에 따라 상기 유입구와 상기 배출구의 사이에서 그 위치가 가변되고,
상기 수랭식 컨덴서는
두 개의 플레이트가 상호 결합되어 냉매가 유동되는 하나의 냉매유로를 형성하고, 상기 냉매유로가 적어도 하나 이상이 구비되도록 상호 결합된 2개의 플레이트가 적어도 두 개 이상이 구비되어 이격되게 배치되는 응축부;
상기 응축부의 길이방향으로 일단에 형성되며, 상기 서브 라디에이터의 헤더탱크 외부로 돌출되는 냉매 유입구; 및
상기 냉매 유입구에 대응하여 상기 응축부의 타단에 형성되어 상기 헤더탱크의 외부로 돌출되고, 상기 공랭식 컨덴서와 연결되는 냉매 배출구;를 포함하되,
두 개의 상기 플레이트 중, 일측에 배치되는 플레이트는 외측면에 다수개의 돌기가 설정간격으로 형성되며, 각각의 상기 돌기를 통하여 타측에 배치되는 상기 플레이트의 외측면에 접촉된 상태로 결합되고, 상기 각 돌기를 통하여 형성되는 공간의 사이사이로 유입된 냉각수의 유동을 변경시키며,
두 개의 상기 플레이트 중, 타측에 배치되는 플레이트는 상기 응축부의 폭 방향으로 양측에 외측을 향하여 방열돌기가 일체로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링모듈.
삭제
제1항에 있어서,
상기 헤더탱크는
상기 유입구와 상기 배출구가 형성되는 제1 헤더탱크와 상기 수랭식 컨덴서가 내부에 구비되는 제2 헤더탱크로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링모듈.
제3항에 있어서,
상기 유입구와 상기 배출구는
상기 격막을 사이에 두고, 상기 제1 헤더탱크의 일단부와 타단부에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링모듈.
제3항에 있어서,
상기 서브 라디에이터는
상기 유입구를 통해 유입되는 냉각수를 상기 격막에 의해 구획된 상기 제1 헤더탱크의 내부에서 상기 제2 헤더탱크로 유동시키면서 외기와 열교환을 통해 1차로 냉각하고, 상기 제2 헤더탱크로부터 상기 배출구가 위치되는 상기 제1 헤더탱크로 유동시키면서 외기와 열교환을 통해 2차로 냉각하여 상기 배출구를 통해 배출하는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링모듈.
제3항에 있어서,
상기 서브 라디에이터는
상기 냉각수를 상기 제1 헤더탱크로부터 상기 제2 헤더탱크를 거쳐 다시 상기 제1 헤더탱크로 유동시켜 냉각수의 흐름을 유턴 유동시키는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링모듈.
제1항에 있어서,
상기 메인 라디에이터와 상기 서브 라디에이터는
상호 마주하는 내측이 다수개의 튜브와, 상기 각 튜브 사이에 방열핀이 구비되는 핀-튜브 타입의 열교환기로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링모듈.
제1항에 있어서,
상기 공랭식 컨덴서는
다수개의 냉매튜브가 등간격으로 배치되며, 상기 각 냉매튜브의 사이에 방열핀이 구비되는 핀-튜브 타입의 열교환기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링모듈.
제1항에 있어서,
상기 공랭식 컨덴서는
상기 수랭식 컨덴서로부터 공급되는 냉매의 상태별로 각각 순차적으로 응축시키도록 높이방향으로 분리 구획되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링모듈.
제1항에 있어서,
상기 공랭식 컨덴서는
일측에 상기 수랭식 컨덴서로부터 유입되는 냉매 내부에 잔존하는 기체상태의 냉매를 분리하는 리시버 드라이어가 장착되며, 상기 리시버 드라이어를 통해 상기 수랭식 컨덴서와 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링모듈.
제1항에 있어서,
상기 메인 라디에이터는
차량의 전후방향을 기준으로 후방에 쿨링팬이 장착되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링모듈.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 헤더탱크는 상기 유입구와 상기 배출구가 형성되어 상기 격막으로 구획되는 제1 헤더탱크와, 상기 제1 헤더탱크와 상호 연결되는 제2 헤더탱크로 구성되고,
상기 수랭식 컨덴서는 상기 배출구가 위치되는 상기 제1 헤더탱크의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링모듈.
제1항에 있어서,
상기 서브 라디에이터는
내연기관 차량에 적용될 경우, 인터쿨러로 냉각된 냉각수를 공급하고, 하이브리드 차량에 적용될 경우에는 전장품에 냉각된 냉각수를 공급하는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링모듈.