KR101601409B1

KR101601409B1 - 차량 공조 시스템의 열 교환기를 위한 유체 관리 시스템

Info

Publication number: KR101601409B1
Application number: KR1020140049706A
Authority: KR
Inventors: 오레스트 드지우빈스치 알렉산드루; 씨. 레티어 데이비드
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2013-04-29
Filing date: 2014-04-25
Publication date: 2016-03-08
Also published as: KR20140128872A; US10704456B2; US20140318735A1; US20180252149A1; US9988969B2

Abstract

차량 공조 시스템의 냉각 모듈을 위한 유체 관리 시스템이 제공된다. 상기 냉각 모듈은 액체 냉각 시스템과 유체 소통하는 제 1 열 교환기, 및 상기 제 1 열 교환기의 상류에 배치되고 그리고 상기 차량 공조 시스템과 유체 소통하는 제 2 열 교환기를 포함하고, 상기 유체 관리 시스템은 상기 냉각 모듈의 제 2 열 교환기의 유입 유체 온도를 최소화한다.

Description

차량 공조 시스템의 열 교환기를 위한 유체 관리 시스템{FLUID MANAGEMENT SYSTEM FOR A HEAT EXCHANGER OF A VEHICLE AIR CONDITIONING SYSTEM}

본원 발명은 일반적으로 유체 관리 시스템에 관한 것이고 그리고, 보다 특히, 차량 공조 시스템의 열 교환기를 위한 유체 관리 시스템에 관한 것이다.

하나의 매체로부터 다른 매체로 열을 전달하기 위한 열 교환기들이 일반적으로 공지되어 있다. 전형적으로, 열 교환기는 냉각 유체의 스트림을 통해서 유체를 순환시키기 위한 유체 순환 시스템과 직렬로 배치된다. 그러한 열 교환기들은 일반적으로 유체 순환 시스템으로부터 유체를 수용하기 위한 유입구 매니폴드, 상기 유체를 유체 순환 시스템으로 돌려보내기 위한 배출구 매니폴드, 및 상기 유입구 매니폴드와 배출구 매니폴드 사이에 개재된 도관 코어를 포함한다. 상기 도관 코어는 상기 유체 순환 시스템의 유체로부터 냉각 유체로 열을 전달하기 위해서 상기 냉각 유체의 스트림을 가로지른다(intercept).

열 교환기들은 특정 응용분야를 위한 크기 및 형태별로 분류되어 이용될 수 있다. 전술한 타입의 열 교환기들은 일반적으로 차량의 냉각 모듈과 관련하여 이용된다. 통상적인 차량들은 일반적으로 내연기관에 의해서 동력을 제공받고, 상기 내연기관은, 라디에이터라고 일반적으로 지칭되는, 냉각 모듈의 제 1 열 교환기를 포함하는 액체 냉각 시스템에 의해서 냉각된다. 공조 기능을 구비한 차량들의 경우에, 응축기라고 일반적으로 지칭되는, 냉각 팩의 제 2 열 교환기가 라디에이터의 전방 측에 부착된다. 응축기를 이용하여, 고온, 고압 가스로 압축된 차량의 공조 시스템의 냉매(refrigerant)가 저온, 저압 액체로 응축되도록 한다. 냉각 모듈의 팬(fan)이 라디에이터의 후방 측에 배치되어, 냉각 유체의 스트림이 응축기 및 라디에이터를 통해서 유동하게 한다.

오늘날, 응축기는, 특히 차량이 공회전 중일 때, 주변 공기 온도 보다 상당히 높은(즉, 8℃-30℃) 평균 유입구 공기 온도에 노출된다. 높은 유입구 공기 온도들은 응축기의 성능에 영향을 미치고, 그리고 결과적으로 공조 시스템의 압축기의 동력 사용 및 동작 압력을 증가시키고, 그러한 증가는 공조 시스템의 성능 및 신뢰성 저하를 유발할 수 있다. 지면으로부터의 가열된 공기(2), 차량의 전방 단부 부재들(예를 들어, 후드, 범퍼, 등)로부터의 가열된 공기(4), 차량의 하부 본체로부터의 공기 재순환으로 인한 가열된 공기(6), 냉각 모듈 주위의 공기 재순환으로 인한 가열된 공기(8), 및 냉각 모듈 내부로부터의 공기 재순환으로 인한 가열된 공기(10)와 같은, 유입구 공기 온도의 증가에 기여하는 공급원들(sources)이 도 1에 도시되어 있다.

공기 재순환은 응축기의 유입구 공기 온도의 증가에 주로 기여하는 것들 중 하나라는 것이 명백하다. 그러한 공기 재순환을 최소화하기 위한 많은 피동적인(passive) 수단들이 종래 기술에서 제시되었다. 도 2에 도시된 하나의 그러한 수단은 하나 이상의 밀봉부들(12)을 이용하는 것이다. 상기 밀봉부들은 전형적으로 응축기의 외측 둘레의 부분들을 따라서 배치된 고무 플랜지들 또는 포옴(foam) 부재들이다. 그러나, 그러한 밀봉부들은, 차량의 조립 중뿐만 아니라, 사용 중에 가혹한 외부 조건들에 노출되는 것으로 인해서 유발되는 오정렬 및 손상에 민감하다.

따라서, 열 교환기의 유입구 유체 온도를 최소화하는, 차량 공조 시스템의 열 교환기와 함께 이용하기 위한 유체 관리 시스템을 생성하는 것이 요구된다 할 수 있을 것이다.

본원 개시 내용에 따라서 그리고 그에 일치되어, 열 교환기의 유입구 유체 온도를 최소화하는, 차량 공조 시스템의 열 교환기와 함께 이용하기 위한 유체 관리 시스템이 놀랍게도 발견되었다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 냉각 유체의 유동을 내부로 수용하고 가열된 냉각 유체의 유동을 방출하도록 구성된 냉각 모듈; 및 제3 유체 흐름의 적어도 일부가 가열된 유체 흐름의 적어도 일부의 흐름 방향을 변경시키도록 하거나, 가열된 냉각 유체 흐름의 적어도 일부가 가열된 유체 흐름의 적어도 일부의 흐름 방향을 변경시키도록 하거나, 가열된 냉각 유체 흐름의 적어도 일부를 차량 외부를 향하도록 하는 유체 관리 시스템;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량이 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 냉각 모듈 및 유체 관리 시스템을 포함하고, 상기 냉각 모듈은: 제 1 유체를 내부로 수용하도록 구성된 제 1 열 교환기; 상기 제 1 열 교환기에 인접하여 배치되고 그리고 제 2 유체를 내부로 수용하도록 구성되는 제 2 열 교환기; 및 상기 제 1 열 교환기에 인접하여 배치되고 그리고 상기 제 1 열 교환기 및 상기 제 2 열 교환기 중 적어도 하나를 통한 상기 냉각 유체의 유동을 조절하도록 구성된 슈라우드를 포함하고, 상기 제 1 열 교환기 및 상기 제 2 열 교환기 중 적어도 하나가 냉각 유체의 유동을 내부로 유입한 후 그로부터 가열된 냉각 유체의 유동을 방출하도록 구성되며; 상기 유체 관리 시스템은, 제3 유체 흐름의 적어도 일부가 가열된 유체 흐름의 적어도 일부의 흐름 방향을 변경시키도록 하거나, 가열된 냉각 유체 흐름의 적어도 일부가 가열된 유체 흐름의 적어도 일부의 흐름 방향을 변경시키도록 하거나, 가열된 냉각 유체 흐름의 적어도 일부를 차량 외부를 향하도록 하는 것을 특징으로 하는 차량이 제공된다.
발명은 또한 차량의 냉각 모듈을 위한 유체 관리 방법에 관한 것이다.

상기 방법은: 차량의 냉각 모듈을 위한 유체 관리 방법으로서: 냉각 유체의 유동을 내부로 유입한 후 그로부터 가열된 냉각 유체의 유동을 방출하도록 구성된 냉각 모듈을 제공하는 단계; 상기 냉각 모듈을 위한 유체 관리를 제공하도록 구성된 시스템을 제공하는 단계; 및 제3 유체 흐름의 적어도 일부가 가열된 유체 흐름의 적어도 일부의 흐름 방향을 변경시키도록 하거나, 가열된 냉각 유체 흐름의 적어도 일부가 가열된 유체 흐름의 적어도 일부의 흐름 방향을 변경시키도록 하거나, 가열된 냉각 유체 흐름의 적어도 일부를 차량 외부를 향하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 관리 방법 포함한다.

삭제

발명의 전술한, 그리고 다른 목적들 및 장점들은, 첨부 도면들의 고려할 때, 이하의 발명의 상세한 설명으로부터 소위 당업자가 자명하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 차량의 공조 시스템의 열 교환기의 유입구 영역으로의 공기 재순환의 공급원들을 도시한, 종래 기술에 따른 차량의 전방 부분의 부분적인 개략적 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 공기 재순환을 최소화하기 위한 피동적인 수단을 도시한, 종래 기술에 따른 차량의 전방 부분의 부분적인 개략적 측면도로서, 상기 피동적인 수단이 열 교환기의 외측 둘레의 부분들을 따라서 배치된 복수의 밀봉부들인, 측면도이다.
도 3은 본원 발명의 실시예에 따른 차량의 공조 시스템을 위한 유체 관리 시스템을 포함하는 차량의 전방 부분의 부분적인 개략적 측면도이다.
도 4는 본원 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 공조 시스템을 위한 유체 관리 시스템을 포함하는 차량의 전방 부분의 부분적인 개략적 측면도이다.
도 5는 본원 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 공조 시스템을 위한 유체 관리 시스템을 포함하는 차량의 전방 부분의 부분적인 개략적 측면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 유체 관리 시스템의 대안적인 구성을 포함한 도면으로서, 일부를 절개하여 도시한 차량의 전방 부분의 부분적인 개략적 측면도이다.

이하의 상세한 설명 및 첨부된 도면들은 발명의 여러 가지 예시적인 실시예들을 기술하고 묘사한다. 그러한 설명 및 도면들은 당업자가 본원 발명을 제조 및 이용할 수 있게 하는 역할을 하고, 그리고 어떠한 방식으로도 발명의 범위를 제한하도록 의도된 것이 아니다.

도 3-6은 본원 발명에 따른 차량(101)을 위한 유체 관리 시스템(100)의 여러 실시예들을 도시한다. 실시예들의 각각은 휘일들(104)에 의해서 대표되는 샤시에 의해서 지지되는 본체(102)를 가지는 차량(101)을 포함한다. 전방 단부(108)와 승객실(110) 중간에, 엔진 격실(112)이 본체(102)의 전방 부분(106) 내에 위치된다. 엔진 격실(112)의 내부가 엔진 격실(112) 위에서 연장하는 동작가능한 후드(113)(도 6에만 도시됨), 한 쌍의 대향하는 전방 펜더들(114), 및 전방 단부(108)에 의해서 형성된다. 개구부들(미도시)이 전방 단부(108) 내에 형성되어, 주변 공기와 같은 냉각 유체(A)가 엔진 격실(112) 내로 유동하는 것을 허용한다. 원하는 경우에, 장식용 그릴(미도시)이 전방 단부(108) 내에 형성된 개구부들을 가로질러 연장할 수 있을 것이다.

도시된 바와 같이, 내부 연소 엔진(120) 및 냉각 모듈(122)이 차량(101)의 엔진 격실(112) 내에 배치된다. 엔진(120)은 액체 냉각 시스템에 의해서 냉각된다. 액체 냉각 시스템은 제 1 유체(예를 들어, 엔진 냉각제)를 내부에 수용하기 위해서 엔진(120) 내에서 연장하는 연속적인 유동 경로 또는 냉각 자켓을 포함한다. 제 1 유체가, 예를 들어, 수압식 또는 전기식 모터와 같은 원동기(미도시)에 의해서 액체 냉각 시스템을 통해서 순환된다. 엔진(120)을 통과한 후에, 가열된 제 1 유체가 냉각 모듈(122)의, 일반적으로 라디에이터로 지칭되는, 제 1 열 교환기(124) 내로 유동한다. 제 1 열 교환기(124) 내에서, 제 1 액체로부터 통과 유동하는 냉각 유체(A)(예를 들어, 주변 공기)로의 열 전달에 의해서, 제 1 유체의 온도가 감소된다. 제 1 유체가 일단 냉각되면, 그러한 제 1 유체는 제 1 열 교환기(124)로부터, 우회적인(circuitous) 유동 경로를 통해서, 엔진(120)으로 유동하여 엔진으로부터 열을 흡수한다.

냉각 모듈(122)은 제 1 열 교환기(124)의 전방에 배치된, 응축기로서 일반적으로 지칭되는, 제 2 열 교환기(126)를 더 포함한다. 도시된 제 2 열 교환기(126)는 차량(101)의 공조 시스템에서의 이용을 위한 것이다. 공조 시스템은, 우회적인 유동 경로에 의해서 모두 유체적으로 연결되는, 유동 경로 압축기(미도시), 제 2 열 교환기(126), 팽창 장치(미도시), 및 증발기(미도시)를 포함한다. 우회적인 유동 경로는 예를 들어 냉매와 같은 고압 또는 저압의 제 2 유체의 유동을 이송할 수 있다. 일반적으로, 공조 시스템에서 이용되는 제 2 유체는 예를 들어 R-134a, CO₂, 및 HFO-1234yf와 같은 냉매이다. 압축기는 공조 시스템을 통한 제 2 유체의 유동을 압축하고 촉진한다. 압축기는 흡입 측부 및 방출 측부를 포함한다. 상기 흡입 측부는 저압 측부로서 지칭되고, 그리고 방출 측부가 고압 측부로서 지칭된다.

공조 시스템의 증발기는 일반적으로 차량(101)의 승객실(110) 내에 배치된다. 원하는 경우에, 공조 시스템의 증발기가 차량(101) 내의 임의 개소에 배치될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 증발기 내에서, 제 2 유체의 액체 및 증기의 저압의 2-상(phase) 혼합물이 승객실(110)로부터 열을 흡수함에 따라 비등한다. 이어서, 저온, 저압의 증기 형태의 제 2 유체가 증발기를 빠져나온다. 상기 증발기로부터의 저온, 저압, 증기 형태의 제 2 유체가 압축기 내에서 수용되고 그리고 압축기에 의해서 고온, 고압, 증기 형태의 제 2 유체로 압축된다. 이어서, 압축된 고온, 고압, 증기 형태의 제 2 유체가 압축기에 의해서 제 2 열 교환기(126)로 방출된다. 고온, 고압, 증기 형태의 제 2 유체가 제 2 열 교환기(126)를 통과할 때, 제 2 유체가 승객실(110)로부터 그리고 압축 프로세스에서 흡수된 열을 통과 유동하는 냉각 유체로 전달함에 따라, 제 2 유체가 온난한(warm), 고압, 액체 형태의 제 2 유체로 응축된다. 제 2 열 교환기(126)를 빠져나가는, 온난한, 고압, 액체 형태의 제 2 유체가 팽창 장치를 통과하고, 그러한 팽창 장치는 증발기에 대한 제 2 유체의 유동을 조절한다. 증발기로부터 압축기로 복귀되는 저압, 증기 형태의 제 2 유체의 온도가 전형적으로 응축기를 빠져나오는 고압, 액체 형태의 제 2 유체의 온도 보다 약 40 ℉ 내지 약 100 ℉ 더 낮다.

냉각 모듈(122)이, 예를 들어, 엔진 오일 시스템 또는 트랜스미션 유체 시스템과 함께 이용하기 위해서 채용된 제 3 열 교환기(미도시)를 더 포함할 수 있을 것이다. 제 1 열 교환기(124), 제 2 열 교환기(126), 및 선택적으로, 제 3 열 교환기는, 적어도 액체 냉각 시스템의 제 1 유체 및 차량(101)의 공조 시스템의 제 2 유체를 동시적으로 냉각시키기 위한 통합형 열 전달 장치로서 기능한다. 유체-이동 장치(128)를 냉각 모듈(122) 내에서 채용하여, 냉각 유체(A)가 제 1 열 교환기(124), 제 2 열 교환기(126), 및 선택적으로, 제 3 열 교환기를 통해서 유동하게 한다. 유체-이동 장치(128)는, 예를 들어, 팬 또는 송풍기와 같은 희망에 따른 임의의 통상적인 장치일 수 있다.

냉각 모듈(122)을 통한 냉각 유체(A)의 유동이 슈라우드(shroud)(130)에 의해서 제어된다. 슈라우드(130)는 단부 벽(132)을 포함하고, 상기 단부 벽은 상기 단부벽으로부터 연장하는 연속적인 측벽(134)을 가진다. 상기 측벽(134)은 제 1 열 교환기(124)의 배출구 영역에 인접한 개방 단부(138)를 형성하는 엣지로 종료된다. 하나 이상의 배출구 개구부들(140)이 상기 단부 벽(132) 내에 형성되어, 제 1 유체 및 제 2 유체로부터 열을 흡수한 가열된 냉각 유체(B)의 스트림이 냉각 모듈(122)로부터 방출되도록 허용한다. 냉각 모듈(122)로부터 방출된 가열된 냉각 유체(B)가 엔진 격실(112) 내에서 순환한다.

도 3은 발명의 실시예에 따른 차량(101)의 냉각 모듈(122)을 위한 유체 관리 시스템(100)을 도시한다. 유체 관리 시스템(100)은, 제 2 열 교환기(126)의 유입구 영역으로 순환되는 가열된 유체(C)의 양을 최소화하도록 구성된 하나 이상의 유체 유동 경로들(142)을 포함한다. 가열된 유체(C)는 가열된 냉각 유체(B), 그리고 지면, 차량(101)의 전방 단부 부재들, 차량(101)의 하부 본체, 냉각 모듈 주변, 및 냉각 모듈(122) 내부 중 하나 이상으로부터의 가열된 공기 중 적어도 하나를 포함할 수 있을 것이다. 가열된 냉각 유체(B)의 스트림이 냉각 모듈(122)로부터 방출됨에 따라, 슈라우드(130)의 배출구 개구부(140)에서의 정압이 감소된다. 슈라우드(130)의 배출구 개구부(140)에서의 정압이 엔진 격실(112) 내의 압력 보다 낮을 때, 압력차에 의해서 가열된 유체(C)가 유체 유동 경로들(142)을 통해서 유동하게 되고 그리고 냉각 모듈(122)로부터 방출되는 가열된 냉각 유체(B)의 스트림과 수렴하게 된다.

도시된 바와 같이, 유체 유동 경로(142)가 슈라우드(130)의 단부 벽(132)과 중앙 개구부(146)가 형성된 부가적인 벽(144) 사이에 형성된다. 부가적인 벽(144)이, 도 3에 도시된 바와 같이, 슈라우드(130)의 단부 벽(132)을 실질적으로 커버할 수 있고, 또는 슈라우드(130)의 미리-결정된 영역만을 커버하는 보다 작은 세그먼트일 수 있다. 대안적으로, 유체 유동 경로들(142) 중 적어도 하나가 채널, 베인(vane), 또는 단부 벽(132) 내에 일체로 형성된 다른 특징부일 수 있고, 그에 따라 부가적인 벽(144)의 필요성을 배제할 수 있을 것이다. 도시된 유체 유동 경로들(142)이 냉각 모듈(122)의 상부 및 하부 영역에서 개구부들(148)을 가지지만, 유체 유동 경로들(142)의 각각의 개구부(148)가, 제 2 열 교환기(126)의 유입구 영역으로 순환하는 가열된 유체(C)의 양을 최소화하기에 적합한 임의 위치에서, 제 2 열 교환기(126) 하류의 임의 개소에 배치될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 유체 유동 경로들(142)의 개구부들(148)이 제 2 열 교환기(126)의 대향 측부들에 인접하여 배치될 수 있고, 그에 따라 냉각 모듈(122) 주위로 순환하는 가열된 유체(C)가 냉각 모듈(122)로부터 방출되는 가열된 냉각 유체(B)의 스트림과 수렴할 수 있게 하고, 그에 의해서 제 2 열 교환기(126)의 유입구 영역으로 유동하는 가열된 유체(C)의 양을 최소화할 수 있다.

사용시에, 냉각 유체(A)가 차량(101)의 외부로부터 엔진 격실(112) 내로 그리고 열 흡수를 위해서 냉각 모듈(122)의 제 1 열 교환기(124) 및 제 2 열 교환기(126)를 통해서 유동하도록 유도된다. 가열된 냉각 유체(B)가 냉각 모듈(122)로부터 엔진 격실(112) 내로 방출됨에 따라, 가열된 유체(C)가 유체 유동 경로들(142)을 통해서 유동하도록 그리고 가열된 냉각 유체(B)의 스트림과 수렴하도록 유도된다. 제 2 열 교환기(126)의 유입구 영역으로 유동하는 가열된 유체(C)의 양이 유체 관리 시스템(100)에 의해서 최소화되기 때문에, 제 2 열 교환기(126)의 유입구 유체 온도가 또한 최소화된다. 따라서, 제 2 열 교환기(126)의 성능이 최대화되고, 그리고 결과적으로 공조 시스템의 압축기의 동력 이용 및 동작 압력이 최소화되고, 이는 공조 시스템의 성능 및 내구성을 최적화한다.

도 4는 도 3에 도시된 유체 관리 시스템(100)의 다른 실시예를 도시한다. 명료함을 위해서, 도 1-3에 도시된 것과 유사한 구조는 동일한 참조 번호 및 프라임(') 기호를 포함한다. 도 4에서, 유체 관리 시스템(100')은, 이하에서 설명하는 것을 제외하고, 유체 관리 시스템(100)과 실질적으로 유사하다.

유체 관리 시스템(100')은 제 2 열 교환기(126')의 유입구 영역으로 순환하는 가열된 유체의 양을 최소화하도록 구성된 하나 이상의 유체 유동 경로들(202)을 포함한다. 유체 유동 경로들(202)은 가열된 냉각 유체(B')의 스트림을 엔진 격실(112')의 적어도 하나의 영역으로 안내하고, 상기 스트림은 상기 엔진 격실(112')의 적어도 하나의 영역에서 엔진 격실(112') 외부로 용이하게 환기될 수 있고 및/또는 제 2 열 교환기(126')의 유입구 영역으로 순환될 수 있는 가열된 유체(C')의 유동에 대향한다. 도시된 바와 같이, 유체 유동 경로들(202)이 슈라우드(130')의 단부 벽(132')과 중앙 개구부(206)가 형성된 부가적인 벽(2044) 사이에 형성된다. 부가적인 벽(204)이, 도 4에 도시된 바와 같이, 슈라우드(130')의 단부 벽(132')을 실질적으로 커버할 수 있고, 또는 슈라우드(130')의 미리-결정된 영역만을 커버하는 보다 작은 세그먼트일 수 있다. 대안적으로, 유체 유동 경로들(202) 중 적어도 하나가 채널, 베인, 또는 단부 벽(132') 내에 일체로 형성된 다른 특징부일 수 있고, 그에 따라 부가적인 벽(204)의 필요성을 배제할 수 있을 것이다.

도시된 유체 유동 경로들(202)이 냉각 모듈(122')의 상부 영역 및 하부 영역에서 개구부들(208)을 가지지만, 유체 유동 경로들(202)의 각각의 개구부(208)가, 제 2 열 교환기(126')의 유입구 영역으로 순환하는 가열된 유체(C')의 양을 최소화하기에 적합한 임의 위치에서, 제 2 열 교환기(126') 하류의 임의 개소에 배치될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 유체 유동 경로들(202)의 개구부들(208)이 제 2 열 교환기(126')의 대향 측부들에 인접하여 배치될 수 있고, 그에 따라 냉각 모듈(122') 주위로 순환하는 가열된 유체(C')가 냉각 모듈(122')로부터 방출되는 가열된 냉각 유체(B)의 스트림과 수렴할 수 있게 하고, 그에 의해서 제 2 열 교환기(126')의 유입구 영역으로 유동하는 가열된 유체(C')의 양을 최소화할 수 있다.

사용시에, 냉각 유체(A)가 차량(101')의 외부로부터 엔진 격실(112') 내로 그리고 열 흡수를 위해서 냉각 모듈(122')의 제 1 열 교환기(124') 및 제 2 열 교환기(126')를 통해서 유동하도록 유도된다. 이어서, 가열된 냉각 유체(B')가 냉각 모듈(122')로부터 유체 유동 경로들(202)을 통해서 방출되고, 그리고 엔진 격실(112')로부터 환기되도록 및/또는 제 2 열 교환기(126')의 유입구 영역으로 순환될 수 있는 가열된 유체(C')의 유동에 반대되는 방향이 되도록 유도된다. 제 2 열 교환기(126')의 유입구 영역으로 유동하는 가열된 유체(C')의 양이 유체 관리 시스템(100')에 의해서 최소화되기 때문에, 제 2 열 교환기(126')의 유입구 유체 온도가 또한 최소화된다. 따라서, 제 2 열 교환기(126')의 성능이 최대화되고, 그리고 결과적으로 공조 시스템의 압축기의 동력 이용 및 동작 압력이 최소화되고, 이는 공조 시스템의 성능 및 내구성을 최적화한다.

도 5는 도 3 및 4에 각각 도시된 유체 관리 시스템(100, 100')의 다른 실시예를 도시한다. 명료함을 위해서, 도 1-4에 도시된 것과 유사한 구조는 동일한 참조 번호 및 더블 프라임(") 기호를 포함한다.

도 5에서, 유체 관리 시스템(100")은, 예를 들어, 유체-이동 장치와 같은 유체의 공급원(302) 및 제 2 열 교환기(126")의 유입구 영역으로 순환하는 가열된 유체(C")의 양을 최소화하도록 구성된 하나 이상의 유체 유동 경로들(304)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 유체 유동 경로들(304)의 각각은 노즐(306) 및, 상기 노즐(306)을 유체의 공급원(302)과 유체적으로 연결하는 도관(308)에 의해서 형성된다. 유체의 공급원(302)으로부터의 그리고 노즐들(306)을 통한 제 3 유체(D)의 유동을 선택적으로 제어하기 위해서, 하나 이상의 밸브들(미도시)이 유체 유동 경로들(304) 내에 배치될 수 있을 것이다. 예를 들어, 버터플라이 밸브, 플랩퍼(flapper) 밸브, 및 솔레노이드 밸브 등과 같은 임의의 적합한 밸브가 이용될 수 있을 것이다. 또한, 제 3 유체(D)가, 예를 들어, 냉각 유체(A)(예를 들어, 주변 공기)와 같은 희망에 따른 임의 유체일 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 노즐들(306) 및 도관(308)이, 예를 들어, 실질적으로 가요성인 재료, 실질적으로 강성인 재료, 플라스틱 재료, 또는 금속 재료 등과 같은 희망에 따른 임의 재료로 형성될 수 있다. 유체의 공급원(302) 및 유체 유동 경로들(304)이 차량(101")의 본체(102")의 전방 부분(106") 및 엔진 격실(112") 내에 배치될 수 있을 것이다. 유체 유동 경로들(304)의 각각은 제 3 유체(D)의 스트림을 제 2 열 교환기(126")의 유입구 영역으로 및/또는 엔진 격실(112")의 영역으로 안내하고, 상기 엔진 격실(112")의 영역에서 상기 스트림은 상기 제 2 열 교환기(126")의 유입구 영역으로 순환될 수 있는 가열된 유체(C")의 유동과 대향한다. 상기 노즐들(306)로부터 출력된 제 3 유체(D)의 스트림은, 상기 제 2 열 교환기(126")의 유입구 영역으로 진입하는 가열된 유체(C")를 희석하기 위해서 이용될 수 있을 것이다. 유체 유동 경로(304)가 냉각 모듈(122")의 상부 영역으로 지향된 노즐들(306)을 가지는 것으로 도시되어 있지만, 상기 노즐들(306)이, 상기 제 2 열 교환기(126")의 유입구 영역으로 유동하는 가열된 유체(C")의 양을 최소화하기에 적합한 방향 및 임의 위치 내의 임의 개소에 배치될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 상기 냉각 모듈(122")을 돌아서 상기 제 2 열 교환기(126")의 유입구 영역으로 순환하는 가열된 유체(C")에 대해서 영향을 미치도록(militate), 유체 유동 경로들(202")의 노즐들(306)이 제 2 열 교환기(126")의 대향 측부들에 인접하여 배치될 수 있다. 유체의 공급원(302)이 공조 시스템의 동작시에 활성화될 수 있고 또는, 예를 들어, 차량(101")의 속도가 미리 결정된 속도 보다 느릴 때, 제 2 열 교환기(126")의 유입구 유체 온도가 미리 결정된 온도에 도달할 때, 또는 공조 시스템의 압축기의 방출 압력이 미리 결정된 방출 압력에 도달할 때와 같은, 차량(101")의 특정 동작 조건들의 경우에 선택적으로 활성화될 수 있을 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 유체 관리 시스템(100")의 도관(308)은 상기 제 2 열 교환기(126")의 상부 부분에 인접하여 배치된 제 1 부분(310), 상기 제 2 열 교환기(126")의 하부 부분에 인접하여 배치된 제 2 부분(312), 상기 제 2 열 교환기(126")의 제 1 측부 부분에 인접하여 배치된 제 3 부분(314), 및 상기 제 2 열 교환기(126")의 제 2의 대향하는 측부 부분에 인접하여 배치된 제 4 부분(316)을 포함한다. 상기 도관(308)의 부분들(310, 312, 314, 316)의 각각은, 방출되는 제 3 유체(D)의 스트림을 지향시키기 위한 복수의 노즐들(306)을 구비한다. 제 1 부분(310) 및 제 2 부분(312)의 각각에 7개의 노즐들(306)이 도시되어 있고, 그리고 제 3 부분(314) 및 제 4 부분(316)의 각각에 3개의 노즐들(306)이 도시되어 있지만, 임의 수의 노즐들(306)을 이용하여 제 3 유체(D)의 스트림을 엔진 격실(112") 내의 희망하는 위치로 제공할 수 있을 것이다. 상기 제 2 열 교환기(126")의 유입구 영역으로 유동하는 가열된 유체(C")의 양을 최소화하기 위해서, 상기 도관(308)의 부분들(310, 312, 314, 316) 중 적어도 하나의 부분의 하나 이상의 노즐들(306)이 제 3 유체(D)의 커튼(curtain)을 제공하도록 구성될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

사용시에, 냉각 유체(A)가 차량(101")의 외부로부터 엔진 격실(112") 내로 그리고 열 흡수를 위해서 냉각 모듈(122")의 제 1 열 교환기(124") 및 제 2 열 교환기(126")를 통해서 유동하도록 유도된다. 가열된 냉각 유체(B")가 냉각 모듈(122")로부터 엔진 격실(112") 내로 방출된다. 유체 관리 시스템(100")의 활성화시에, 제 3 유체(D)는 유체의 공급원(302)으로부터, 유체 유동 경로들(304)의 도관(308)을 통해서, 그리고 노즐들(306)을 통해서 유동하도록 유도된다. 노즐들(306)은 제 3 유체(D)의 스트림을 제 2 열 교환기(126")의 유입구 영역을 향해서 지향시켜, 가열된 유체(C")의 유동을 희석시키고 및/또는 상기 제 2 열 교환기(126")의 유입구 영역으로 순환될 수 있는 가열된 유체(C")의 유동에 반대가 되게 하여 상기 제 2 열 교환기(126")의 유입구 영역으로 유동하는 가열된 유체(C")의 양을 최소화시킨다. 제 2 열 교환기(126")의 유입구 영역으로 순환하는 가열된 유체(C")의 양이 유체 관리 시스템(100")에 의해서 최소화되기 때문에, 제 2 열 교환기(126")의 유입구 유체 온도가 또한 최소화된다. 따라서, 제 2 열 교환기(126")의 성능이 최대화되고, 그리고 결과적으로 공조 시스템의 압축기의 동력 이용 및 동작 압력이 최소화되고, 이는 공조 시스템의 성능 및 내구성을 최적화한다.

다른 실시예들에서, 제 2 열 교환기들(126, 126', 126")의 유입구 유체 온도를 최소화하기 위해서, 유체 관리 시스템들(100, 100', 100")이 조합되어 이용될 수 있다.

또 다른 실시예들에서, 제 2 열 교환기들(126, 126', 126")의 유입구 영역으로 유동하는 가열된 유체(C, C', C")의 양을 최소화하기 위해서, 유체 관리 시스템들(100, 100', 100")이 단독으로 또는 조합되어, 종래 기술의 피동적인 수단과 조합되어 이용될 수 있다.

전술한 설명으로부터, 당업자는 본원 발명의 본질적인 특성들을 용이하게 확인할 수 있을 것이고 그리고, 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고도, 여러 가지 용도들 및 조건들에 맞추기 위해서 발명에 대해서 여러 가지 변경들 및 수정들을 가할 수 있을 것이다.

Claims

냉각 유체의 유동을 내부로 수용하고 가열된 냉각 유체의 유동을 방출하도록 구성된 냉각 모듈; 및
제3 유체 흐름의 적어도 일부가 유체 커튼을 생성하는 것에 의해서 가열된 유체 흐름의 적어도 일부의 흐름 방향을 변경시키도록 하거나,
가열된 냉각 유체 흐름의 적어도 일부가 가열된 유체 흐름의 적어도 일부의 흐름 방향을 변경시키도록 하거나,
가열된 냉각 유체 흐름의 적어도 일부를 차량 외부를 향하도록 하는 유체 관리 시스템;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각 모듈을 통과하는 냉각 유체의 유동을 조절하도록 구성된 슈라우드를 통한 가열된 냉각 유체의 유동이 상기 슈라우드 내의 압력 감소를 유도하고, 그에 의해서 가열된 유체의 유동의 적어도 일부의 흐름 방향을 상기 슈라우드 내로 변경하여 상기 가열된 냉각 유체의 유동과 혼합되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각 모듈을 통과하는 냉각 유체의 유동을 조절하도록 구성된 슈라우드에 의해서 상기 가열된 냉각 유체의 유동의 적어도 일부가 상기 가열된 유체 흐름의 적어도 일부를 변경시키는 것을 특징으로 하는 차량.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각 모듈을 통과하는 냉각 유체의 유동을 조절하도록 구성된 슈라우드에 의해서 상기 가열된 냉각 유체의 유동의 적어도 일부가 차량의 외부로 지향되도록 유도되는 것을 특징으로 하는 차량.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 제 3 유체의 유동의 적어도 일부가 유체 커튼을 생성하는 것에 의해서 상기 가열된 유체의 유동의 적어도 일부를 변경시키고 그리고 상기 제 3 유체의 유동의 다른 부분이 상기 냉각 모듈 내로 지향되는 것을 특징으로 하는 차량.
제 1 항에 있어서,
상기 제 3 유체의 유동의 적어도 일부가 상기 가열된 유체의 유동의 적어도 일부를 그 가열된 유체가 유동되던 방향의 반대 방향으로 변경시키고 그리고 상기 제 3 유체의 유동의 다른 부분이 상기 냉각 모듈 내로 지향되는 것을 특징으로 하는 차량.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각 유체가 상기 차량의 엔진 격실 외부로부터의 주변 공기인 것을 특징으로 하는 차량.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각 모듈이 적어도 하나의 열 교환기를 포함하고, 그리고 상기 가열된 냉각 유체는 상기 차량의 엔진 격실 외부로부터의 주변 공기로서, 상기 냉각 모듈의 상기 적어도 하나의 열 교환기 내부를 통해서 유동하는 유체로부터 열을 흡수하는 것을 특징으로 하는 차량.
제 1 항에 있어서,
상기 가열된 유체가, 가열된 냉각 유체, 지면으로부터 순환하는 가열된 공기, 차량의 전방 단부 부재들로부터 순환하는 가열된 공기, 차량의 하부 본체로부터 순환하는 가열된 공기, 상기 냉각 모듈 주위에서 순환하는 가열된 공기, 및 상기 냉각 모듈 내부에서 순환하는 가열된 공기 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 차량.
제 1 항에 있어서,
상기 제 3 유체가, 차량의 엔진 격실 외부로부터의 주변 공기, 가열된 냉각 유체, 지면으로부터 순환하는 가열된 공기, 차량의 전방 단부 부재들로부터 순환하는 가열된 공기, 차량의 하부 본체로부터 순환하는 가열된 공기, 상기 냉각 모듈 주위에서 순환하는 가열된 공기, 및 상기 냉각 모듈 내부에서 순환하는 가열된 공기 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 차량.
냉각 모듈 및 유체 관리 시스템을 포함하는 차량으로서,
상기 냉각 모듈은:
제 1 유체를 내부로 수용하도록 구성된 제 1 열 교환기;
상기 제 1 열 교환기에 인접하여 배치되고 그리고 제 2 유체를 내부로 수용하도록 구성되는 제 2 열 교환기; 및
상기 제 1 열 교환기에 인접하여 배치되고 그리고 상기 제 1 열 교환기 및 상기 제 2 열 교환기 중 적어도 하나를 통한 냉각 유체의 유동을 조절하도록 구성된 슈라우드를 포함하고,
상기 제 1 열 교환기 및 상기 제 2 열 교환기 중 적어도 하나가 냉각 유체의 유동을 내부로 유입한 후 그로부터 가열된 냉각 유체의 유동을 방출하도록 구성되며;
상기 유체 관리 시스템은,
유체 커튼을 생성함으로써, 제3 유체 흐름의 적어도 일부가 가열된 유체 흐름의 적어도 일부의 흐름 방향을 변경시키도록 하거나,
가열된 냉각 유체 흐름의 적어도 일부가 가열된 유체 흐름의 적어도 일부의 흐름 방향을 변경시키도록 하거나,
가열된 냉각 유체 흐름의 적어도 일부를 상기 차량 외부를 향하도록 하는 것을 특징으로 하는 차량.
제 12 항에 있어서,
상기 슈라우드를 통한 가열된 냉각 유체의 유동이 상기 슈라우드 내의 압력 감소를 유도하고, 그에 의해서 가열된 유체의 유동의 적어도 일부를 상기 슈라우드 내로 변경하여 상기 가열된 냉각 유체의 유동과 혼합되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량.
제 12 항에 있어서,
상기 슈라우드는 상기 가열된 냉각 유체의 유동의 적어도 일부가 상기 가열된 유체의 유동의 적어도 일부를 변경시키게 하거나, 상기 가열된 냉각 유체의 유동의 적어도 일부를 상기 차량의 외부로 향하도록 하는 것을 특징으로 하는 차량.
제 12 항에 있어서,
상기 유체 관리 시스템의 적어도 일부는 상기 냉각 모듈에 인접하여 배치되거나, 상기 냉각 모듈의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량.
제 12 항에 있어서,
상기 유체 관리 시스템이, 상기 제 3 유체의 유동을 노즐 및 도관에 의해서 형성된 적어도 하나의 유체 유동 경로를 통해서 유도하도록 구성된 장치를 포함하고, 상기 도관은 상기 노즐 및 상기 장치를 유체가 연통되도록 연결하는 것을 특징으로 하는 차량.
제 16 항에 있어서,
상기 유체 관리 시스템은 유체 커튼을 생성함으로써, 상기 제 3 유체의 유동의 적어도 일부가 상기 가열된 유체의 유동의 적어도 일부를 변경시키도록 하는 복수의 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
제 16 항에 있어서,
상기 유체 관리 시스템은
유체 커튼을 생성함으로써, 상기 제 3 유체의 유동의 적어도 일부가 상기 가열된 유체의 유동의 적어도 일부를 변경시키도록 하는 복수의 노즐, 및
상기 제 3 유체의 유동의 다른 부분이 상기 냉각 모듈 내로 지향되도록 하는 다른 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
제 16 항에 있어서,
상기 유체 관리 시스템이,
상기 제 3 유체의 유동의 적어도 일부가 상기 가열된 유체의 유동의 적어도 일부를 그 가열된 유체가 유동되던 방향의 반대 방향으로 변경시키는 노즐, 및
상기 제 3 유체의 유동의 다른 부분이 상기 냉각 모듈 내로 지향되도록 하는 다른 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
차량의 냉각 모듈을 위한 유체 관리 방법으로서:
냉각 유체의 유동을 내부로 유입한 후 그로부터 가열된 냉각 유체의 유동을 방출하도록 구성된 냉각 모듈을 제공하는 단계;
상기 냉각 모듈을 위한 유체 관리를 제공하도록 구성된 시스템을 제공하는 단계; 및
제3 유체 흐름의 적어도 일부가 유체 커튼을 생성하는 것에 의해서 가열된 유체 흐름의 적어도 일부의 흐름 방향을 변경시키도록 하거나, 가열된 냉각 유체 흐름의 적어도 일부가 가열된 유체 흐름의 적어도 일부의 흐름 방향을 변경시키도록 하거나, 가열된 냉각 유체 흐름의 적어도 일부를 차량 외부를 향하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 관리 방법.