KR101910489B1 - 차량용 쿨링 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 한 쌍의 헤더가 결합되어 형성되는 탱크(210)와, 양 단부가 탱크(210)에 삽입되는 복수의 튜브(250)들, 복수의 튜브(250)들 사이에 배열되는 핀(260)을 포함하는 열 교환기(200); 및 열 교환기(200)의 전방 또는 후방에 설치되며, 차량의 전방으로부터 열 교환기(200)를 거쳐 공기를 유입시키도록 회전하는 블레이드(320)와, 블레이드(320)를 열 교환기(200)에 지지하는 쉬라우드(330)를 포함하는 팬(300)을 구비하는 차량용 쿨링 모듈(100)에 있어서, 튜브(250)는 일 방향으로 연장되어 차량의 전방으로부터 유입되는 공기와 접촉하는 외측면(252)을 구비하고, 핀(260)은 튜브(250)의 외측면(252)에 대하여 외측으로 돌출되도록 배열되며 차량의 전방으로부터 유입되는 공기와 접촉하는 외측면(262)을 구비하며, 블레이드(320)가 회전하는 면(335)(635)(835)은 열 교환기(200)의 차량 후방을 향하는 면(270)에 대하여 경사지도록 배열되며, 튜브(250)의 외측면(252)과 핀(260)의 외측면(262)은 블레이드(320)가 회전하는 면(335)에 대하여 수직인 방향으로 배열되어 있는 차량용 쿨링 모듈을 제공한다.

Description

차량용 쿨링 모듈{Cooling module for vehicle}

본 발명은 차량용 쿨링 모듈에 관한 것으로서, 상세하게는 열 교환기와 팬을 구비한 차량용 쿨링 모듈에 관한 것이다.

엔진으로 구동되는 차량에는 전통적으로 엔진에서 발생하는 열을 외부로 방출함으로써 엔진의 과열을 방지하기 위하여 다양한 차량용 쿨링 모듈이 채택되어 왔다. 예컨대, 엔진 내부의 실린더 주변에 냉각수가 흐르는 유로를 배열함으로써 엔진 내부의 실린더에서 발생한 열을 냉각수로 전달하여 고온의 엔진을 냉각시키는 경우가 있다. 실린더에서 발생한 열을 전달받아 가열된 냉각수는 차량의 전면부에 배치된 열 교환기로 유입되며, 열 교환기는 차량의 전면에서 유입된 차가운 공기와의 접촉에 의하여 가열된 냉각수와 열을 교환하게 된다. 이러한 열 교환 과정에 의하여 냉각된 냉각수는 다시 엔진의 실린더 주변으로 이동하여 실린더 주변을 유동함으로써 실린더를 냉각시키는 과정을 반복하게 된다. 이러한 열 교환기에는 일반적으로 열 교환 효율을 향상시키기 위하여 차량 외부로부터 내부로의 공기 유입을 원활하게 하는 팬이 설치된다.

한편, 최근에는 차량을 구동시키기 위하여 휘발유에 의하여 작동되는 엔진 이외에 전기에 의하여 작동되는 모터와 같은 전장품을 채택하는 하이브리드 차량이나 엔진 없이 모터에 의해서만 구동하는 전기 차량이 점차 증가하고 있다. 이러한 하이브리드 차량이나 전기 차량에서도 엔진이나 전장 부품에서 발생하는 열을 외부로 방출함으로써 엔진의 과열을 방지하고 효율을 높이기 위하여 차량용 쿨링 모듈을 채택할 필요가 있다.

차량에서 열 교환기와 팬으로 이루어진 차량용 쿨링 모듈을 채택함에 있어서는, 차량용 쿨링 모듈이 열 교환 효율을 높일 수 있도록 공기 유동을 적절하게 조절할 수 있어야 하고, 협소한 차량 내부 공간에서 최소한의 부피를 차지할 수 있도록 차량용 쿨링 모듈의 부피를 가능한 한 줄이는 것이 바람직하게 된다.

대한민국 공개특허공보 제10-2008-0039122호에는 열 교환기의 일 측에 축류팬을 배열하여 공기 유동 방향을 조절하는 차량용 쿨링 모듈의 일 예가 개시되어 있다. 또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0032585호에는 엔진 또는 전장품 냉각용 라디에이터의 일 측에 횡류팬을 배열하여 공기 유동 방향을 조절하는 차량용 쿨링 모듈의 일 예가 개시되어 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2008-0039122호에는, 열 교환기의 일 측에 그 열 교환 면에 대하여 축류팬의 회전면이 소정의 각도를 갖도록 축류팬을 배열함으로써, 축류팬 후류의 공기가 축류팬 후류 측에 위치한 엔진이나 전장품과 같은 장애물에 의하여 방해받지 않고 유동되도록 유동 방향을 조절하는 냉각 시스템이 개시되어 있다. 또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0032585호에는, 열 교환기의 일 측에 횡류팬을 배열함으로써, 횡류팬 후류의 공기가 횡류팬 후류 측에 위치한 엔진이나 전장품과 같은 장애물에 의하여 방해받지 않고 유동되도록 유동 방향을 조절하는 냉각 시스템이 개시되어 있다.

그러나, 위와 같은 종래의 축류팬이나 횡류팬을 채택한 차량용 쿨링 모듈에서는, 열 교환기의 열 교환 면에 대하여 소정의 각도로 기울어진 축류팬에 의하여 또는 공기의 유동 방향을 횡류시키는 횡류팬에 의하여 차량의 전방에서 열 교환기로 유입된 공기가 열 교환기를 통과하면서 열 교환기를 구성하는 튜브나 핀에 의하여 발생하는 공기 저항으로 유동 압력을 대폭 손실하게 됨으로써 방열 성능이 대폭 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은, 위와 같은 종래의 문제점을 고려하여, 열 교환기의 일 측에 그 열 교환면에 대하여 소정의 각도로 팬을 배열한 차량용 쿨링 모듈에 있어서, 팬 후류의 공기가 팬 후류 측에 위치한 엔진이나 전장품과 같은 장애물에 의하여 방해받지 않도록 유동 방향을 조절함과 동시에, 팬에 의하여 차량의 전방에서 열 교환기로 유입되는 공기가 열 교환기를 통과하면서 유동 압력이 떨어지는 것을 방지함으로써, 방열 성능을 대폭 향상시킬 수 있는 차량용 쿨링 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 한 쌍의 헤더가 결합되어 형성되는 탱크(210)(220)(520)(720)와, 양 단부가 상기 탱크(210)(220)(520)(720)에 삽입되는 복수의 튜브(250)(550)(580)들, 상기 복수의 튜브(250)(550)(580)들 사이에 배열되는 핀(260)(560)(590)을 포함하는 열 교환기(200)(500)(700); 및 상기 열 교환기(200)(500)(700)의 전방 또는 후방에 설치되며, 차량의 전방으로부터 상기 열 교환기(200)(500)(700)를 거쳐 공기를 유입시키도록 회전하는 블레이드(320)와, 상기 블레이드(320)를 상기 열 교환기(200)(500)(700)에 지지하는 쉬라우드(330)(630)(830)를 포함하는 팬(300)(600)(800)을 구비하는 차량용 쿨링 모듈(100)에 있어서, 상기 튜브(250)(550)(580)는 일 방향으로 연장되어 차량의 전방으로부터 유입되는 공기와 접촉하는 외측면(252)(552)(582)을 구비하고, 상기 핀(260)(560)(590)은 상기 튜브(250)(550)(580)의 외측면(252)(552)(582)에 대하여 외측으로 돌출되도록 배열되며 차량의 전방으로부터 유입되는 공기와 접촉하는 외측면(262)을 구비하며, 상기 블레이드(320)가 회전하는 면(335)(635)(835)은 상기 열 교환기(200)(500)(700)의 차량 후방을 향하는 면(270)(570)(770)에 대하여 경사지도록 배열되며, 상기 튜브(250)(550)(580)의 외측면(252)(552)(582)과 상기 핀(260)(560)(590)의 외측면(262)은 상기 블레이드(320)가 회전하는 면(335)(635)(835)에 대하여 수직인 방향으로 배열되어 있는 차량용 쿨링 모듈을 제공한다.

여기서, 상기 열 교환기(500)에는, 상기 튜브(550)의 외측면(552)이 향하는 방향과 다른 방향을 향하며 차량의 전방으로부터 유입되는 공기와 접촉하는 외측면(582)을 갖는 복수의 제2 튜브(580)들과, 상기 복수의 제2 튜브(580)들 사이에 배열되며 상기 제2 튜브(580)의 외측면(582)에 대하여 외측으로 돌출되고 차량의 전방으로부터 유입되는 공기와 접촉하는 외측면을 구비하는 제2 핀(590)이 더 구비되고, 상기 열 교환기(500)의 전방 또는 후방에, 차량의 전방으로부터 상기 열 교환기(500)를 통하여 공기를 유입시키도록 회전하는 제2 블레이드와, 상기 제2 블레이드를 상기 열 교환기(500)에 지지하는 제2 쉬라우드(830)를 포함하는 제2 팬(800)을 더 구비하고, 상기 제2 블레이드가 회전하는 면(835)은 상기 제2 튜브(580)가 배열되어 있는 상기 열 교환기(500)의 차량 후방을 향하는 면(570)에 대하여 경사지도록 배열되며, 상기 제2 튜브(580)의 외측면(582) 및 상기 제2 핀(590)의 외측면은 상기 제2 블레이드의 회전면(835)에 대하여 수직인 방향으로 배열되어 있을 수 있다.

여기서, 상기 열 교환기(500)의 상기 튜브(550)의 외측면(552)이 향하는 방향과 다른 방향을 향하며 차량의 전방으로부터 유입되는 공기와 접촉하는 외측면을 갖는 복수의 제2 튜브들과, 상기 복수의 제2 튜브들 사이에 배열되며 상기 제2 튜브의 외측면에 대하여 외측으로 돌출되고 차량의 전방으로부터 유입되는 공기와 접촉하는 제2 핀을 구비하는 제2 열 교환기(700)를 더 포함하며, 상기 제2 열 교환기(700)의 전방 또는 후방에, 차량의 전방으로부터 상기 제2 열 교환기(700)를 통하여 공기를 유입시키도록 회전하는 제2 블레이드와, 상기 제2 블레이드를 상기 제2 열 교환기(700)에 지지하는 제2 쉬라우드(830)를 포함하는 제2 팬(800)을 더 구비하고, 상기 제2 블레이드가 회전하는 면(835)은 상기 제2 열 교환기(700)의 차량 후방을 향하는 면(770)에 대하여 경사지도록 배열되며, 상기 제2 튜브의 외측면 및 상기 제2 핀의 외측면은 상기 제2 블레이드의 회전면(835)에 대하여 수직인 방향으로 배열되어 있을 수 있다.

본 발명은, 열 교환기의 일 측에 그 열 교환면에 대하여 소정의 각도로 팬을 배열한 차량용 쿨링 모듈에 있어서, 팬 후류의 공기가 팬 후류 측에 위치한 엔진이나 전장품과 같은 장애물에 의하여 방해받지 않도록 유동 방향을 조절함과 동시에, 팬에 의하여 차량의 전방에서 열 교환기로 유입되는 공기가 열 교환기를 통과하면서 유동 압력이 떨어지는 것을 방지함으로써, 방열 성능을 대폭 향상시킬 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 차량용 쿨링 모듈을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 차량용 쿨링 모듈에서 열 교환기를 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은 도 1의 차량용 쿨링 모듈에서 열 교환기를 나타내는 부분 단면도이다.
도 4는 도 1의 차량용 쿨링 모듈에서 튜브와 핀을 나타내는 부분 사시도이다.
도 5는 도 1의 차량용 쿨링 모듈에서 팬과 쉬라우드를 나타내는 분리 사시도이다.
도 6a는 도 1의 차량용 쿨링 모듈에서 열 교환기와 팬이 결합된 것을 나타내는 측면도이다.
도 6b는 도 1의 차량용 쿨링 모듈에서 열 교환기와 팬이 결합된 것과 대비하기 위한 차량용 쿨링 모듈을 나타내는 측면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 관한 차량용 쿨링 모듈을 개략적으로 나타나는 횡단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 차량용 쿨링 모듈을 개략적으로 나타내는 횡단면도이다.

본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명을 실시하기 위한 일 예로서의 차량용 쿨링 모듈은, 차량의 구동 과정에서 열을 발생시키는 부품, 예컨대, 휘발유나 경유와 같은 연료를 사용하여 차량을 구동하는 과정에서 열을 발생시키는 엔진뿐만 아니라 전기를 사용하여 차량을 구동하는 과정에서 열을 발생시키는 모터를 냉각하는 것이다.

본 실시예의 차량용 쿨링 모듈(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 열 교환기(200)와 팬(300)을 구비한다. 이러한 차량용 쿨링 모듈(100)은, 차량의 전방 쪽에 위치한 프런트 엔드 모듈(front end module), 그 후방에 위치하는 콘덴서를 더 포함할 수 있다. 차량용 쿨링 모듈(100)은, 콘덴서의 차량 후방 쪽에 위치한다.

열 교환기(200)는, 도 2를 참조하면, 차량의 엔진룸이나 구동모터 룸에 설치되어, 차량의 전방으로부터 유입되는 차가운 공기와의 접촉을 통하여 엔진이나 구동모터를 냉각시키는 과정에서 가열되어 유입된 고온의 냉각수와 열 교환을 하는 것으로서, 라디에이터와 같은 것을 예로 들 수 있다. 열 교환기(200)는, 서로 이격되어 나란하게 수직 방향으로 연장되고 양 단부가 밀폐되도록 형성된 제1 탱크(210)와 제2 탱크(220), 이들을 연결하는 서로 나란하게 배열된 복수의 튜브(250)들, 및 튜브(250)들 사이에 설치된 복수의 핀(260)들을 구비한다.

제1 탱크(210)와 제2 탱크(220)는 각각 한 쌍의 헤더들의 결합에 의하여 밀폐된다. 제1 탱크(210)와 제2 탱크(220)는 각각 그 길이를 따라 냉매의 흐름을 유도하는 통로(212)(222)를 내부에 형성하고 있다. 제1 및 제2 탱크(210)(220)에는 각각 복수의 슬롯들(213)(223)이 형성되어 있다. 제1 탱크(210)에는 엔진 등으로 유출되는 냉각된 냉매가 유출되는 유출구(240)가 형성되어 있고, 제2 탱크(220)에는 엔진 등으로부터 유입되는 가열된 냉매가 유입되는 유입구(230)가 형성되어 있다. 제1 탱크(210)와 제2 탱크(220)에 각각 형성된 복수의 슬롯들(213)(223)에는 튜브(250)들이 삽입되어 제1 탱크(210)와 제2 탱크(220)를 연결한다. 도 2에는, 제1 및 제2 탱크(210)(220)가 수직 방향으로 배열되어 있는 것으로 나타나 있으나, 반드시 이에 한정되지 않으며 제1 및 제2 탱크(210)(220)는 수평 방향으로 배열되어 있을 수도 있다.

튜브(250)들은 제1 탱크(210)의 통로(212)와 이에 대응되는 제2 탱크(220)의 통로(222)를 연결하도록 수평 방향으로 연장되어 있다. 튜브(250)들은, 도 3 및 도 4를 참조하면, 납작한 외형으로 되어 있다. 튜브(250)들은 외측면(252)들을 가지며, 내부에 냉매가 유동하는 미세 유로(251)를 갖는다.

튜브(250)들 사이에 배열되는 핀(260)들은, 튜브(250)들의 외측면(252)들 상에 배치되고, 튜브(250)의 외측면(252)에 대하여 외측으로 돌출된 외측면(262)을 가지며, 차량의 전방으로부터 열 교환기(200)로 유입되는 차가운 공기와의 접촉을 통하여 튜브(250) 내부의 가열된 냉매와 열 교환을 하게 된다. 핀(260)들은 튜브(250)들과 열적으로 접촉한 상태로 배치된다. 열 교환기(200) 내에서 튜브(250)들과 핀(260)들은 제1 및 제2 탱크(210)(220)의 길이 방향에 따라 교대로 배치되어 있다.

팬(300)은, 차량 전방의 공기를 유입시키는 블레이드(320)와, 팬(300)을 열 교환기(200)에 지지하면서 유입된 공기를 팬(300)의 후방으로 유도하는 쉬라우드(330)를 구비한다. 팬(300)은 열 교환기(200)의 차량 후방은 물론 전방에 배치될 수도 있다.

블레이드(320)는, 도 5를 참조하면, 열 교환기(200)의 차량의 후방을 향하는 측에 위치한 중심축(310)을 중심으로 방사 방향과 같이 외측 방향으로 연장되도록 배열된 복수의 날개(321)들을 구비한다. 중심축(310)에는 블레이드(320)를 회전시키는 모터(311)가 위치해 있다. 블레이드(320)의 외측 단부에는 블레이드(320)를 구성하는 각 날개(321)들을 연결하여 지지하는 원주 띠 형상의 지지부(322)가 형성되어 있다. 블레이드(320)는 모터(311)의 구동에 의하여 회전함으로써, 차량의 전방으로부터 열 교환기(200)를 거쳐 공기를 차량의 엔진룸이나 구동모터 룸으로 유입시키는 역할을 한다. 모터(311)의 회전 속도에 따라 공기 유입량이 다르게 되는데, 통상적으로 팬(300)에는 모터의 회전 속도를 조절하기 위한 제어부(미도시)가 구비된다. 이러한 제어부는 일반적으로 PWM(pulse width modulation) 방식을 사용하여 모터(311)와 이에 의하여 구동되는 블레이드(320)의 회전 속도를 제어한다. 블레이드(320)는 쉬라우드(330)에 지지되어 열 교환기(200)의 차량 후방을 향하는 측에 결합된다.

쉬라우드(330)는, 도 5 및 도 6a를 참조하면, 블레이드(320)의 회전에 의하여 유입되는 공기를 유도하는 플래넘부(331)를 구비한다. 플래넘부(331)는 열 교환기(200)의 차량 후방을 향하는 측면에 설치되어 연결 부재(332)에 의하여 열 교환기(200)에 결합된다. 플래넘부(331)는 열 교환기(200)의 차량 후방을 향하는 면이 개방되고 이 개방된 면을 감싸면서 차량 후방으로 연장되는 플레이트 형상으로서 열 교환기(200)의 튜브(250) 및 핀(260)에 의하여 열 교환이 이루어지는 부분을 감싸서 커버하도록 연장되어 있다. 플래넘부(331)의 열 교환기(200)를 향하여 개방된 면의 반대 면에는 블레이드(320)의 회전에 의하여 유입되는 공기가 통과하는 공기 유통구(332)가 형성되어 있다. 공기 유통구(332)의 중심부에는 모터(311)가 수용되는 모터 수용부(333)가 마련되어 있다. 모터 수용부(333)는 그로부터 방사 방향으로 연장되는 지지부(334)에 의하여 플래넘부(331)에 연결되어 지지된다. 이때 모터 수용부(333)는 차량 전방을 향하는 면이 차량 상부에서 하부 방향으로 경사지도록 플래넘부(331)에 결합된다. 이는 쉬라우드(330)의 차량 상부 쪽 면을 차량 하부 쪽 면보다 차량 후방 쪽으로 더 연장되도록 함으로써 형성될 수 있다. 블레이드(320)는 열 교환기(200)와 쉬라우드(300)의 사이에서 중심축에 마련된 모터(311)가 쉬라우드(330)의 모터 수용부(333)에 결합됨으로써 쉬라우드(330)에 결합된다. 이와 같이 결합된 블레이드(320)의 회전하는 면(335)은 열 교환기(200)의 차량 후방을 향하는 면(270)에 대하여 차량의 후방 상측에서 전방 하측으로 경사지도록 배열된다. 따라서 블레이드(320)가 회전하는 면은 열 교환기(200)의 차량 후방을 향하는 면에 대하여 차량의 후방 상측에서 전방 하측으로 경사진 상태에서 소정의 각도를 갖게 된다. 이 각도는 쉬라우드(330)의 플래넘부(331)에서 차량 하부 쪽 면의 차량 후방 쪽으로 연장된 폭의 길이를 일정하게 유지한 상태에서 차량 상부 쪽 면(336)의 차량 후방 쪽으로 연장된 폭의 길이를 조절함으로써 결정할 수 있다. 예컨대, 플래넘부(331)의 차량 하부 쪽 면의 차량 후방 쪽으로 연장된 폭의 길이를 일정하게 유지한 상태에서, 차량 상부 쪽 면(336)의 차량 후방 쪽으로 연장된 폭의 길이를 그보다 크게 할수록 차량의 후방 상측에서 전방 하측으로 경사진 각도는 커지게 된다.

팬(300)은, 위와 같이 블레이드(320)가 열 교환기(200)의 차량 후방 쪽을 향하는 면(270)에 대하여 경사진 상태에서 회전하는 면(335)을 형성함으로써, 차량의 전방으로부터 열 교환기(200)을 거쳐 유입되는 공기의 송풍 방향을 변경시키게 된다. 예컨대, 팬(300)의 후류 측에 배열된 엔진이나 전기모터(미도시)에 팬(300)을 통과한 공기가 부딪히고 반사된 공기가 다시 팬(300)이나 열 교환기(200)로 역류하면서 차량의 전방으로부터의 차가운 공기의 유입을 방해할 수 있는데, 이를 방지하기 위하여, 팬(300)을 통과한 공기가 엔진이나 전기모터와 같은 부분에 부딪히지 않도록 블레이드(320)의 회전면(335)을 열 교환기(200)의 차량 후방을 향하는 면(270)에 대하여 적절하게 경사지게 조절함으로써, 공기의 송풍 방향을 조절할 수 있다.

그밖에 팬(300)의 차량 후방을 향하는 측에는, 도 5 및 도 6a에 도시된 바와 같이, 공기 유도체(400)를 더 구비할 수 있다. 공기 유도체(400)는 쉬라우드(330)의 공기 유통구(332)를 향하는 공기 유입구(410)와 유입된 공기의 송풍 방향이 변경되도록 유도하는 본체(420) 및 유입된 공기를 배출하는 배출구(430)를 구비할 수 있다. 공기 유도체(400)는 팬(300)을 통과한 공기가 팬(300)의 후류에 위치한 엔진이나 전기모터와 같은 부품이 부딪히지 않도록 공기의 송풍 방향을 변경하도록 유도하는 것이다. 이러한 공기 유도체(400)가 구비되는 경우 공기 유도체(400)를 통과한 공기가 엔진이나 전기모터와 같이 팬(300)의 후류에 위치하는 부품에 부딪히는 것을 방지할 수 있게 된다. 따라서 열 교환기(200)의 차량 후방을 향하는 면(270)에 대하여 경사진 팬(300)에 의하여 팬(300)의 후류 측 송풍 방향을 더욱 용이하게 조절할 수 있게 된다.

튜브(250)들은, 도 6a에 도시된 바와 같이, 열 교환기(200)의 후방에 설치된 팬(300)의 블레이드(310)들에 의하여 외부의 차가운 공기가 차량의 전방 상측으로부터 후방 하측으로 경사지게 유입될 때에, 외측면(252)들이 공기의 경사진 흐름과 나란한 방향이 되도록 팬(300)의 블레이드(310)가 회전하는 면에 대하여 수직인 방향으로 배열되어 있다. 본 실시예에서는 튜브(250)들의 외측면(252)들이 차량의 전방 상측에서 후방 하측으로 경사지게 배열되어 있다. 따라서 팬(300)에 의하여 차량 전방에서 열 교환기(200)로 유입된 공기는 열 교환이 이루어진 다음, 튜브(250)에 의하여 방해받지 않고 용이하게 원활하게 열 교환기(200)를 빠져나가게 되므로, 열 교환 효율이 대폭 향상된다. 그러나, 만일 튜브(250)들이, 도 6b에 도시된 바와 같이, 열 교환기(200)의 후방에 설치된 팬(300)의 블레이드(310)들에 의하여 외부의 차가운 공기가 차량의 전방 상측으로부터 후방 하측으로 경사지게 유입될 때에, 외측면(252)들이 공기의 경사진 흐름과 나란한 방향이 되지 않고 차량의 전방에서 후방 쪽으로 수평 방향으로 배열되어 있을 수 있다. 이 경우에는, 팬(300)에 의하여 차량 전방에서 열 교환기(200)로 유입된 공기는 열 교환이 이루어진 다음, 튜브(250)에 의하여 흐름이 방해받게 되어 원활하게 열 교환기(200)를 빠져나가지 못하게 되므로, 열 교환 효율이 떨어지게 된다.

열 교환기(200)의 핀(260)은, 도 4 및 도 6a에 도시된 바와 같이, 그 외측면(262)이 튜브(250)의 외측면(262)으로부터 연장되면서 팬(300)에 의하여 차량의 전방으로부터 유입되는 공기가 열 교환기(200)를 통과하는 흐름과 나란한 방향이 되도록, 팬(300)의 블레이드(310)가 회전하는 면(335)에 대하여 수직인 방향으로 배열되어 있다. 예컨대, 팬(300)에 의하여 차량의 전방 상측으로부터 후방 하측 방향으로 유입되는 공기가 열 교환기(200)를 통과하는 경우에, 핀(260)의 외측면(262)은 튜브(250)의 외측면(252)으로부터 외측으로 돌출되면서 차량의 전방 상측에서 후방 하측으로 연장되도록 배열되어 있다. 핀(260)의 외측면(262)을 이와 같이 배열할 경우에는, 튜브(250)의 내부에서 유동하는 가열된 냉매로부터 핀(260)을 거쳐 차량의 전방 상측으로부터 유입되는 차가운 공기로 열을 효율적으로 전달함과 동시에 열 교환이 이루어진 공기가 핀(260)에 의하여 방해받지 않고 신속하게 차량의 후방 하측 방향으로 열 교환기(200)를 통과하게 됨으로써, 전체적으로 열 교환이 효율적으로 이루어지게 된다. 핀(260)은 그 외측면(262)이 튜브(250)의 외측면(262)으로부터 연장되면서 팬(300)에 의하여 차량의 전방으로부터 유입되는 공기가 열 교환기(200)를 통과하는 흐름과 나란한 방향이 되도록 배열되는 한, 도 4에 도시된 바에 한정되지 않고, 다양한 방법으로 배열될 수 있다.

한편, 열 교환기(200)의 튜브(250)와 핀(260)을 그 외측면(252)(262)이 팬(300)에 의하여 차량의 전방 상측으로부터 후방 하측 방향으로 경사지게 열 교환기(200)로 유입되는 공기의 흐름과 나란하도록 경사지게 배열될 경우에는, 튜브(250)와 핀(260)의 각 외측면(252)(262)의 면적이 경사지게 배열되지 않은 경우에 비하여 상대적으로 더 커지게 됨으로써, 전체적으로 열 교환이 이루어지는 면적이 증가하게 되어 효율을 증가시킬 수 있다. 예컨대, 도 6a에 나타나 있는 바와 같이 본 실시예에서와 같은 튜브(250)의 외측면(252)의 폭 길이 a는, 도 6b에 나타나 있는 바와 같이 그렇지 않은 튜브(250’)의 외측면(252’)의 폭 길이 b보다 더 크게 되므로, 본 실시예에서의 튜브(250)의 외측면(252)의 전체 면적이 종래 튜브(250’)의 외측면(252’)의 전체 면적보다 크게 된다. 따라서 본 실시예에서의 튜브(250) 및 그 외측면(252)에 설치되는 핀(260)에 의한 열 교환값이 종래의 튜브(250’) 및 그 외측면(252’)에 설치되는 핀(260’)에 의한 열 교환값보다 더 크게 된다.

본 실시예에 관한 차량용 쿨링 모듈의 작용을 설명한다. 열 교환기(200)의 차량 후방을 향하는 면(270)에 대하여 경사진 회전면(335)을 갖는 팬(300)의 블레이드(320)가 모터(311)의 구동에 의하여 회전하게 되면, 열 교환기(200)의 차량 전방을 향하는 측의 상측으로부터 차량의 후방 하측을 향하는 방향으로 차가운 공기가 유입된다. 열 교환기(200)에 유입된 차가운 공기는 엔진이나 전기모터의 주변에 마련된 냉매 관으로부터 이동된 튜브(250) 내의 가열된 냉매와 튜브(250) 자체 및 핀(260)을 통해 열 교환을 하고, 열 교환기(200)의 차량 후방을 향하는 측으로 빠져나가게 된다. 이때, 열 교환기(200)의 차량 전방을 향하는 측에 전방 상측으로부터 차량의 후방 하측 방향으로 경사지게 유입되는 공기는, 가열된 냉매와의 열 교환 후에, 공기의 흐름과 동일하게 경사진 방향으로 배열된 외측면(252)(262)을 갖는 튜브(250)와 핀(260)에 의하여 방해받지 않고 신속하고 용이하게 빠져나가게 된다. 따라서 차량의 전방으로부터 차가운 공기가 계속해서 신속하고 용이하게 열 교환기(200)로 유입될 수 있어서 열 교환 효율이 대폭 향상된다. 또한, 튜브(250)가 열 교환기(200)의 차량 전방 또는 후방을 향하는 측면에 대하여 경사진 방향으로 배열된 외측면(252)을 갖고 핀(260)이 튜브(250)의 외측면(252)에서 외측으로 돌출되면서 경사진 방향으로 배열되어 있으므로, 동일한 열 교환기(200)에 있어서 튜브(250)가 열 교환기(200)의 차량 전방 또는 후방을 향하는 측면에 수직한 방향으로 배열되어 있는 외측면을 갖는 경우에 비하여, 전체적으로 외측면들의 총 면적이 더 크게 된다. 따라서 열 교환이 이루어지는 총 면적이 증가하게 되므로 열 교환 효율이 대폭 향상된다. 열 교환기(200)를 통과한 공기는 팬(300)에 유입된 후에 공기 유통구(332)를 통해 배출된다. 팬(300)의 공기 유통구(332)를 통과한 공기는, 직접 또는 공기 유도체(400)에 의하여 유도되어, 차량의 전방 상측에서 차량의 후방 하측 방향으로 이동하게 되므로, 차량의 후방 쪽에 위치한 엔진이나 전기모터에 의하여 방해받지 않고 원활하게 이동하게 된다.

본 발명을 실시하기 위한 다른 예에 대하여 도 7을 참조하여 설명한다.

본 실시예의 열 교환기(500)에서는, 제1 및 제2 탱크(520)가 열 교환기(500)의 상부 및 하부에서 차량의 좌우 방향으로 연장되도록 배열되고, 튜브들은 제1 및 제2 탱크(520)에 결합되어 차량의 상하 방향으로 제1 및 제2 탱크(520)를 연결하도록 배열되며, 핀은 튜브들 사이에 배열되어 있다. 열 교환기(500)의 차량 후방 측에는 제1 팬(600)과 제2 팬(800)이 구비되어 있다. 제1 팬(600)은 열 교환기(500)의 차량 후방의 좌측에 마련되어 있고, 제2 팬(800)은 열 교환기(200)의 차량 후방의 우측에 마련되어 있다. 제1 팬(600)은 열 교환기(500)의 차량 후방을 향하는 면(570)에 대하여 열 교환기(500)의 좌측을 중심으로 차량 후방을 향해 예각을 이루는(경사진) 회전면(635)을 형성하는 제1 블레이드(미도시)와 이를 지지하는 제1 쉬라우드(630)를 포함한다. 제2 팬(800)은 열 교환기(500)의 차량 후방을 향하는 면(570)에 대하여 열 교환기(500)의 우측을 중심으로 차량 후방을 향해 예각을 이루는(경사진) 회전면(835)을 형성하는 제2 블레이드(미도시)와 이를 지지하는 제2 쉬라우드(830)를 포함한다. 제1 팬(600)은 차량의 외부로부터 공기를 열 교환기(500)의 좌측 부분에 배열된 제1 튜브(550) 및 제1 핀(560)을 거치도록 차량의 전방 우측에서 차량 후방 좌측 방향으로 유입시키고, 제2 팬(500)은 차량의 외부로부터 공기를 열 교환기(500)의 우측 부분에 배열된 제2 튜브(580) 및 제2 핀(590)을 거치도록 차량의 전방 우측에서 차량 후방 좌측 방향으로 유입시킨다. 열 교환기(500)의 차량 후방을 향하는 면(570)에 대하여, 제1 블레이드의 회전면(635)이 이루는 예각과 제2 블레이드의 회전면(835)이 이루는 예각을 각각 조절함으로써, 제1 팬(600)과 제2 팬(800)에 의하여 열 교환기(500)를 거쳐 유입되는 공기의 각 흐름 방향들을 조절할 수 있으며, 이에 의하여 제1 팬(600)과 제2 팬(800)의 차량 후방에 위치하는 엔진이나 전기모터와 같은 부품에 공기 흐름이 부딪히지 않도록 송풍 방향을 조절할 수 있다. 본 실시예에서는 대용량인 하나의 열 교환기를 채택하고, 하이브리드 자동차와 같이 엔진과 전기모터가 동시에 설치되어 있어서 팬의 후류에서 공기 흐름을 방해하는 부품이 두 개인 경우에 적합하다.

본 실시예의 열 교환기(500)에서, 제1 튜브(550)의 외측면(552)과 제1 핀(560)의 외측면은 모두 제1 팬(600)의 제1 블레이드 회전면(635)에 대하여 수직인 방향으로 배열되어 있다. 따라서 제1 튜브(550)의 외측면(552)과 제1 핀(560)의 외측면은 모두 제1 블레이드의 회전에 의하여 열 교환기(500)의 제1 튜브(550) 및 제1 핀(560)을 거쳐 유입되는 공기의 흐름과 나란한 방향으로 배열되게 된다. 그러므로, 제1 튜브(550) 및 제1 핀(560)을 거쳐 유입되는 공기는 제1 튜브(550) 및 제1 핀(560)에 의하여 흐름이 방해받지 않고 신속하고 용이하게 열 교환기(500)를 빠져나갈 수 있게 된다. 마찬가지로, 제2 튜브(580)의 외측면(582)과 제2 핀(590)의 외측면은 모두 제2 팬(800)의 제2 블레이드 회전면(835)에 대하여 수직인 방향으로 배열되어 있다. 따라서 제2 튜브(580)의 외측면(582)과 제2 핀(590)의 외측면은 모두 제2 블레이드의 회전에 의하여 열 교환기(500)의 제2 튜브(580) 및 제2 핀(590)을 거쳐 유입되는 공기의 흐름과 나란한 방향으로 배열되게 된다. 그러므로, 제2 튜브(580) 및 제2 핀(590)을 거쳐 유입되는 공기는 제2 튜브(580) 및 제2 핀(590)에 의하여 흐름이 방해받지 않고 신속하고 용이하게 열 교환기(500)를 빠져나갈 수 있게 된다.

여기서, 제1 핀(560)은 인접한 제1 튜브(550)들 사이에서 제1 튜브(550)의 외측면(552)에 대하여 외측으로 돌출되도록 배열된 외측면을 갖고, 제2 핀(590)은 인접한 제2 튜브(580)들 사이에서 제2 튜브(580)의 외측면(582)에 대하여 외측으로 돌출되도록 배열된 외측면을 가짐으로써, 제1 핀(560) 및 제2 핀(590)의 각 외측면은 제1 핀(560) 및 제2 핀(590)을 거쳐 유입하는 공기의 각 흐름과 나란하게 되어 있다.

본 실시예는, 제1 팬(600) 및 제2 팬(800)에 의하여 하나의 열 교환기(500)를 거쳐 유입되는 공기의 서로 다른 흐름이 각각 존재할 경우, 열 교환기(500)의 튜브 및 핀을 각각 공기 흐름과 나란한 방향의 외측면을 갖는 제1 튜브(550) 및 제1 핀(560) 그리고 제2 튜브(580) 및 제2 핀(590)으로 구분하여 배열하여, 열 교환기(500)를 통과하는 서로 다른 방향의 공기 흐름이 튜브와 핀에 의하여 방해받지 않고 신속하고 용이하게 열 교환기(500)를 빠져나가게 함으로써, 열 교환 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.

본 발명을 실시하기 위한 또 다른 예에 대하여 도 8을 참조하여 설명한다. 본 실시예는 제1 열 교환기(500)와 제2 열 교환기(700)를 구비하고 있다. 제1 열 교환기(500)와 제2 열 교환기(700)에서는, 탱크(520)(720)들이 각각 제1 열 교환기(500)와 제2 열 교환기(700)의 상부 및 하부에서 차량의 좌우 방향으로 연장되도록 배열되고, 튜브들은 탱크(520)(720)들에 결합되어 차량의 상하 방향으로 탱크(520)(720)들을 연결하도록 배열되며, 핀은 튜브들 사이에 배열되어 있다.

제1 열 교환기(500)의 차량 후방 측에 제1 팬(600)이 설치되고, 제2 열 교환기(700)의 차량 후방 측에 제2 팬(800)이 설치되어 있다. 제1 팬(600)과 제2 팬(700)은 각각 서로 다른 제1 열 교환기(500)와 제2 열 교환기(800)의 차량 후방 측에 설치되어 있다는 점을 제외하고는 도 7을 참조하여 설명한 실시예에서의 제1 팬 및 제2 팬과 유사하다.

제1 열 교환기(500)에서, 제1 튜브와 제1 핀의 각 외측면은 모두 제1 팬(600)의 제1 블레이드 회전면(635)에 대하여 수직인 방향으로 배열되어 있고, 제2 튜브와 제2 핀의 외측면은 모두 제2 팬(800)의 제2 블레이드 회전면(835)에 대하여 수직인 방향으로 배열되어 있다. 따라서 제1 튜브와 제1 핀의 외측면은 모두 제1 블레이드의 회전에 의하여 제1 튜브 및 제2 핀을 거쳐 유입되는 공기의 흐름과 나란한 방향으로 배열되고, 제2 튜브와 제2 핀의 외측면은 모두 제2 블레이드의 회전에 의하여 제2 튜브 및 제2 핀을 거쳐 유입되는 공기의 흐름과 나란한 방향으로 배열된다. 그러므로, 제1 튜브 및 제1 핀을 거쳐 유입되는 공기는 제1 튜브 및 제1 핀에 의하여 흐름이 방해받지 않고 신속하고 용이하게 제1 열 교환기(500)를 빠져나갈 수 있고, 제2 튜브 및 제2 핀을 거쳐 유입되는 공기는 제2 튜브 및 제2 핀에 의하여 흐름이 방해받지 않고 신속하고 용이하게 제2 열 교환기(700)를 빠져나갈 수 있게 된다.

여기서, 제1 핀은 인접한 제1 튜브들 사이에서 제1 튜브의 외측면에 대하여 외측으로 돌출되도록 배열된 외측면을 갖고, 제2 핀은 인접한 제2 튜브들 사이에서 제2 튜브의 외측면에 대하여 외측으로 돌출되도록 배열된 외측면을 가짐으로써, 제1 핀 및 제2 핀의 각 외측면은 제1 핀 및 제2 핀을 거쳐 유입하는 공기의 각 흐름과 나란하게 되어 있다.

본 실시예에서는 하이브리드 자동차와 같이 엔진과 전기모터가 동시에 설치되어 있어서 팬의 후류에서 공기 흐름을 방해하는 부품이 복수인 경우에 각각을 냉각시키는 열 교환기를 각각 별개로 구비시키는 경우에 적합하다.

본 발명은 차량에서 발생된 열을 냉각시키기 위한 차량용 쿨링 모듈에 적용될 수 있다.

100: 차량용 쿨링 모듈, 200: 열 교환기,
210: 제1 탱크, 220: 제2 탱크,
230: 유입구, 240: 유출구,
250: 튜브, 251: 미세 유로,
252: 튜브 외측면, 260: 핀,
262: 핀 외측면, 300: 팬,
310: 중심축, 311: 모터,
320: 블레이드 , 321: 날개,
330: 쉬라우드 , 400: 공기 유도체.

Claims (3)

1. 삭제
2. 한 쌍의 헤더가 결합되어 형성되는 탱크(520)와, 양 단부가 상기 탱크(520)에 삽입되는 복수의 제 1 튜브(550)들, 복수의 상기 제 1 튜브(550)들 사이에 배열되는 제 1 핀(560)을 포함하는 열 교환기(500); 및 상기 열 교환기(500)의 전방 또는 후방에 설치되며, 차량의 전방으로부터 상기 열 교환기(500)를 거쳐 공기를 유입시키도록 회전하는 제 1 블레이드와, 상기 제 1 블레이드를 상기 열 교환기(500)에 지지하는 제 1 쉬라우드를 포함하는 제 1 팬(600)을 구비하는 차량용 쿨링 모듈(100)에 있어서,
   상기 제 1 튜브(550)는 일 방향으로 연장되어 차량의 전방으로부터 유입되는 공기와 접촉하는 외측면(552)을 구비하고, 상기 제 1 핀(560)은 상기 제 1 튜브(550)의 외측면(552)에 대하여 외측으로 돌출되도록 배열되며 차량의 전방으로부터 유입되는 공기와 접촉하는 외측면을 구비하며,
   상기 제 1 블레이드(320)가 회전하는 면(635)은 상기 열 교환기(500)의 차량 후방을 향하는 면(570)에 대하여 경사지도록 배열되며,
   상기 제 1 튜브(550)의 외측면(552)과 상기 제 1 핀(560)의 외측면은 상기 제 1 블레이드가 회전하는 면(635)에 대하여 수직인 방향으로 배열되어 있으며,
   상기 열 교환기(500)에는, 상기 제 1 튜브(550)의 외측면(552)이 향하는 방향과 다른 방향을 향하며 차량의 전방으로부터 유입되는 공기와 접촉하는 외측면(582)을 갖는 복수의 제2 튜브(580)들과, 복수의 상기 제2 튜브(580)들 사이에 배열되며 상기 제2 튜브(580)의 외측면(582)에 대하여 외측으로 돌출되고 차량의 전방으로부터 유입되는 공기와 접촉하는 외측면을 구비하는 제2 핀(590)이 더 구비되고,
   상기 열 교환기(500)의 전방 또는 후방에, 차량의 전방으로부터 상기 열 교환기(500)를 통하여 공기를 유입시키도록 회전하는 제2 블레이드와, 상기 제2 블레이드를 상기 열 교환기(500)에 지지하는 제2 쉬라우드(830)를 포함하는 제2 팬(800)을 더 구비하고,
   상기 제2 블레이드가 회전하는 면(835)은 상기 제2 튜브(580)가 배열되어 있는 상기 열 교환기(500)의 차량 후방을 향하는 면(570)에 대하여 경사지도록 배열되며,
   상기 제2 튜브(580)의 외측면(582) 및 상기 제2 핀(590)의 외측면은 상기 제2 블레이드의 회전면(835)에 대하여 수직인 방향으로 배열되어 있으며,
   상기 제1 블레이드가 회전하는 면(635)에 수직한 방향과 상기 제2 블레이드가 회전하는 면(835)에 수직한 방향은 차량의 후방으로 갈수록 서로 발산하는 차량용 쿨링 모듈.
3. 한 쌍의 헤더가 결합되어 형성되는 탱크(520)와, 양 단부가 상기 탱크(520)에 삽입되는 복수의 제1 튜브들, 복수의 상기 제1 튜브들 사이에 배열되는 제1 핀을 포함하는 제1 열 교환기(500); 및 상기 제1 열 교환기(500)의 전방 또는 후방에 설치되며, 차량의 전방으로부터 상기 제1 열 교환기(500)를 거쳐 공기를 유입시키도록 회전하는 제1 블레이드와, 상기 제1 블레이드를 상기 제1 열 교환기(500)에 지지하는 제1 쉬라우드(630)를 포함하는 제1 팬(600)을 구비하는 차량용 쿨링 모듈(100)에 있어서,
   상기 제1 튜브는 일 방향으로 연장되어 차량의 전방으로부터 유입되는 공기와 접촉하는 외측면을 구비하고, 상기 제1 핀은 상기 제1 튜브의 외측면에 대하여 외측으로 돌출되도록 배열되며 차량의 전방으로부터 유입되는 공기와 접촉하는 외측면을 구비하며,
   상기 제1 블레이드가 회전하는 면(635)은 상기 제1 열 교환기(500)의 차량 후방을 향하는 면(570)에 대하여 경사지도록 배열되며,
   상기 제1 튜브의 외측면과 상기 제1 핀의 외측면은 상기 제1 블레이드가 회전하는 면(635)에 대하여 수직인 방향으로 배열되어 있으며,
   상기 제1 열 교환기(500)의 상기 제1 튜브의 외측면이 향하는 방향과 다른 방향을 향하며 차량의 전방으로부터 유입되는 공기와 접촉하는 외측면을 갖는 복수의 제2 튜브들과, 상기 복수의 제2 튜브들 사이에 배열되며 상기 제2 튜브의 외측면에 대하여 외측으로 돌출되고 차량의 전방으로부터 유입되는 공기와 접촉하는 제2 핀을 구비하는 제2 열 교환기(700)를 더 포함하며,
   상기 제2 열 교환기(700)의 전방 또는 후방에, 차량의 전방으로부터 상기 제2 열 교환기(700)를 통하여 공기를 유입시키도록 회전하는 제2 블레이드와, 상기 제2 블레이드를 상기 제2 열 교환기(700)에 지지하는 제2 쉬라우드(830)를 포함하는 제2 팬(800)을 더 구비하고,
   상기 제2 블레이드가 회전하는 면(835)은 상기 제2 열 교환기(700)의 차량 후방을 향하는 면(770)에 대하여 경사지도록 배열되며,
   상기 제2 튜브의 외측면 및 상기 제2 핀의 외측면은 상기 제2 블레이드의 회전면(835)에 대하여 수직인 방향으로 배열되어 있으며,
   상기 제1 블레이드가 회전하는 면(635)에 수직한 방향과 상기 제2 블레이드가 회전하는 면(835)에 수직한 방향은 차량의 후방으로 갈수록 서로 발산하는 차량용 쿨링 모듈.

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