KR20210139096A - 차량용 라디에이터조립체 및 이를 포함한 냉각시스템 - Google Patents

차량용 라디에이터조립체 및 이를 포함한 냉각시스템 Download PDF

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KR20210139096A
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Abstract

개시된 차량용 라디에이터조립체는, 고온측 인렛챔버 및 저온측 인렛챔버를 가진 공통 인렛탱크; 고온측 아웃렛챔버 및 저온측 아웃렛챔버를 가지고, 상기 공통 인렛탱크에 대해 이격된 공통 아웃렛탱크; 상기 고온측 인렛챔버 및 상기 고온측 아웃렛챔버를 연결하는 복수의 고온측 튜브 및 상기 복수의 고온측 튜브에 대해 교대로 배열된 복수의 고온측 냉각핀을 포함한 고온측 라디에이터코어; 상기 저온측 인렛챔버 및 상기 저온측 아웃렛챔버를 연결하는 복수의 저온측 튜브 및 상기 복수의 저온측 튜브에 대해 교대로 배열된 복수의 저온측 냉각핀을 포함한 저온측 라디에이터코어; 및 상기 고온측 라디에이터코어 및 상기 저온측 라디에이터코어 사이에 배치된 바이메탈;을 가진다. 상기 고온측 라디에이터코어로 유입되는 고온측 냉각수의 온도가 기준온도 이상일 때 상기 바이메탈이 구부러짐으로써 상기 고온측 라디에이터코어는 상기 저온측 라디에이터코어에 열적으로 연결되도록 구성된다.

Description

차량용 라디에이터조립체 및 이를 포함한 냉각시스템{VEHICLE RADIATOR ASSEMBLY AND COOLING SYSTEM HAVING THE SAME}
본 발명은 차량용 라디에이터조립체 및 이를 포함한 냉각시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고온측 냉각수루프의 냉각효율 및 저온측 냉각수루프의 냉각효율을 효율적으로 관리할 수 있는 차량용 라디에이터조립체 및 이를 포함한 냉각시스템에 관한 것이다.
하이브리드차량은 내연기관과 전기모터를 함께 장착하여 일반 차량에 비해 유해가스 배출량을 줄이고, 연비를 획기적으로 늘린 차세대 친환경차량이다. 전기 모터는 차량 내부에 장착된 고전압 배터리로부터 전원을 공급받고 배터리는 자동차가 감속할 때 다시 충전되고, 차량 속도나 주행 생태 등에 따라 엔진과 모터의 힘을 적절하게 제어하여 효율성을 극대화할 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 하이브리드차량은 내연기관(5)의 냉각을 위한 고온측 냉각수루프(1, high temperature coolant loop) 및 전장부품들(6, 7, 8, Power Electronic components)들의 냉각을 위한 저온측 냉각수루프(2, low temperature coolant loop)를 포함한다.
고온측 냉각수루프(1)는 내연기관(5)의 워터자켓 및 고온 라디에이터(3, High Temperature Radiator)를 연결하도록 구성된다. 고온 라디에이터(3)는 상대적으로 고온(대략 110℃)인 고온측 냉각수를 냉각하도록 구성될 수 있다.
저온측 냉각수루프(2)는 전장부품(6, 7)들의 냉각수통로 및 저온 라디에이터(4)를 연결하도록 구성된다. 저온 라디에이터(4)는 상대적으로 저온(대략 70℃)인 저온측 냉각수를 냉각하도록 구성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 내연기관(5)만의 작동에 의해 차량이 주행하는 HEV모드에서, 고온측 냉각수가 내연기관(5)의 워터자켓 및 고온 라디에이터(3) 사이를 순환한다(도 2의 실선 참조). 고온측 냉각수가 내연기관(5)의 워터자켓으로부터 고온 라디에이터(3)로 공급되고, 고온측 냉각수는 고온 라디에이터(3)에 의해 냉각된다. HEV모드에서, 전장부품(6, 7)들이 작동하지 않으므로 저온측 냉각수가 전장부품(6, 7)들과 저온 라디에이터(4) 사이를 순환하지 않는다(도 2의 점선 참조).
도 3을 참조하면, 전기모터(6)만의 작동에 의해 차량이 주행하는 EV모드에서, 저온측 냉각수가 전기모터(6)의 냉각수통로, 하이브리드 파워 컨트롤유닛(7, HPCU: Hybrid Power Control Unit)의 냉각수통로, 전기워터펌프(8, EWP:Electric Water Pump), 리저버탱크(9), 저온 라디에이터(4)를 순환한다(도 3의 실선 참조). 저온측 냉각수(예컨대, 70℃)는 전장부품(6, 7)들의 냉각수통로로부터 저온 라디에이터(4)로 공급되고, 저온측 냉각수는 저온 라디에이터(4)에 의해 냉각된다. EV모드에서, 내연기관(5)이 작동하지 않으므로 고온측 냉각수가 내연기관(5)의 워터자켓 및 고온 라디에이터(3) 사이를 순환하지 않는다(도 3의 점선 참조).
상술한 바와 같이, 고온 라디에이터는 고온측 냉각수(예컨대, 110℃)를 냉각시키고, 저온 라디에이터는 저온측 냉각수(예컨대, 70℃)를 냉각시킨다. 즉, 고온측 냉각수의 온도가 저온측 냉각수의 온도 보다 높으므로 고온 라디에이터의 방열성능(heat dissipation performance)이 저온 라디에이터의 방열성능 보다 높게 결정된다.
한편, 하이브리드차량은 내연기관만이 작동하는 HEV모드 및 전기모터만이 작동하는 EV모드 중에서 어느 한 모드를 선택적으로 실행한다. 이에, 고온 라디에이터 및 저온 라디에이터가 동시에 사용되지 않는다. 고온 라디에이터의 방열성능은 내연기관의 최대 전열량을 기준으로 결정되고, 저온 라디에이터의 방열성능은 전장부품들의 최대 전열량을 기준으로 결정된다. 예컨대, 내열기관의 최대 전열량이 10KW이면 고온 라디에이터의 방열성능은 대략 10KW이고, 전장부품들의 최대 전열량이 5KW이면 저온 라디에이터의 방열성능은 대략 5KW이다.
이와 같이, 고온 라디에이터의 방열성능이 저온 라디에이터의 방열성능과 다르므로 고온측 냉각수루프는 저온측 냉각수루프로부터 유체적으로 분리되고, 이에 고온 라디에이터가 저온 라디에이터에 대해 유체적으로 연결되는 통합형 구조를 적용하는 것은 실질적으로 불가능하다. 또한, 고온 라디에이터의 방열성능 및 저온 라디에이터의 방열성능이 서로 상이함에 따라 고온측 냉각수루프의 냉각효율 및 저온측 냉각수루프의 냉각효율을 전체적으로 관리하기 어려운 단점이 있었다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출된 것으로, 고온측 냉각수루프의 냉각효율 및 저온측 냉각수루프의 냉각효율을 효율적으로 관리할 수 있는 차량용 라디에이터조립체 및 이를 포함한 냉각시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 라디에이터조립체는, 고온측 인렛챔버 및 저온측 인렛챔버를 가진 공통 인렛탱크; 고온측 아웃렛챔버 및 저온측 아웃렛챔버를 가지고, 상기 공통 인렛탱크에 대해 이격된 공통 아웃렛탱크; 상기 고온측 인렛챔버 및 상기 고온측 아웃렛챔버를 연결하는 복수의 고온측 튜브 및 상기 복수의 고온측 튜브에 대해 배열된 복수의 고온측 냉각핀을 포함한 고온측 라디에이터코어; 상기 저온측 인렛챔버 및 상기 저온측 아웃렛챔버를 연결하는 복수의 저온측 튜브 및 상기 복수의 저온측 튜브에 대해 배열된 복수의 저온측 냉각핀을 포함한 저온측 라디에이터코어; 및 상기 고온측 라디에이터코어 및 상기 저온측 라디에이터코어 사이에 배치된 바이메탈;을 포함할 수 있다. 상기 고온측 라디에이터코어로 유입되는 고온측 냉각수의 온도가 기준온도 이상일 때 상기 고온측 라디에이터코어는 상기 바이메탈의 구부러짐에 의해 상기 저온측 라디에이터코어에 열적으로 연결되도록 구성될 수 있다.
상기 바이메탈은 제1메탈 및 상기 제1메탈에 접합된 제2메탈을 포함하고, 상기 제1메탈 및 제2메탈은 서로 다른 열팽창율을 가질 수 있다.
상기 고온측 튜브의 길이방향 축선 및 상기 저온측 튜브의 길이방향 축선은 상기 차량용 라디에이터조립체의 길이방향을 따라 연장되고, 상기 고온측 튜브의 길이방향 축선은 상기 저온측 튜브의 길이방향 축선에 대해 평행하며, 상기 고온측 튜브의 폭방향 축선 및 상기 저온측 튜브의 폭방향 축선은 상기 차량용 라디에이터조립체의 폭방향을 따라 연장되고, 상기 고온측 튜브의 폭방향 축선은 상기 저온측 튜브의 폭방향 축선과 평행하며, 상기 고온측 튜브는 상기 저온측 튜브에 대해 상기 차량용 라디에이터조립체의 폭방향을 따라 이격되고, 상기 고온측 튜브의 폭방향 축선은 인접한 2개의 저온측 튜브의 폭방향 축선들 사이에 위치할 수 있다.
상기 바이메탈은 상기 고온측 튜브에 고정되는 고정단 및 상기 고정단의 맞은편에 위치한 자유단을 포함할 수 있다.
상기 바이메탈은 상기 고온측 튜브로 유입되는 고온측 냉각수의 온도에 따라 변형되도록 구성되고, 상기 바이메탈의 자유단이 상기 바이메탈의 변형에 의해 상기 저온측 튜브와 접촉하거나 이격됨으로써 상기 고온측 튜브는 상기 저온측 튜브와 열적으로 연결 내지 분리되도록 구성될 수 있다.
상기 바이메탈은 상기 고정단에 연결된 부착부를 포함하고, 상기 부착부는 상기 고온측 튜브의 가장자리에 부착되도록 구성될 수 있다.
상기 부착부는 상기 고온측 튜브의 가장자리에 매칭되는 접합면을 가지고, 상기 접합면이 상기 고온측 튜브의 가장자리에 접합될 수 있다.
상기 바이메탈은 상기 자유단에 연결된 접촉부를 포함하고, 상기 접촉부는 상기 바이메탈의 구부러짐에 의해 상기 저온측 튜브의 가장자리와 접촉하도록 구성될 수 있다.
상기 접촉부는 상기 고온측 튜브의 가장자리에 매칭되는 접촉면을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드차량의 냉각시스템은, 고온측 라디에이터코어, 상기 고온측 라디에이터코어에 대해 이격된 저온측 라디에이터코어, 및 상기 고온측 라디에이터코어 및 상기 저온측 라디에이터코어 사이에 배치된 바이메탈을 포함한 라디에이터조립체; 고온측 냉각수가 순환함을 허용하도록 구성되고, 내연기관의 워터자켓 및 상기 고온측 라디에이터코어를 연결하도록 구성된 고온측 냉각수루프; 및 저온측 냉각수가 순환함을 허용하도록 구성되고, 전장부품들의 냉각수통로, 전기워터펌프, 리저버탱크, 및 상기 저온측 라디에이터코어를 연결하도록 구성된 저온측 냉각수루프;를 포함하고, 상기 저온측 라디에이터코어, 상기 리저버탱크, 상기 전기워터펌프, 상기 전장부품들이 상기 저온측 냉각수의 흐름방향을 따라 배치되며, 상기 고온측 라디에이터코어로 유입되는 고온측 냉각수의 온도가 기준온도 이상일 때 상기 고온측 라디에이터코어는 상기 바이메탈의 구부러짐에 의해 상기 저온측 라디에이터코어에 열적으로 연결되도록 구성되며, 상기 저온측 냉각수루프는 상기 전기워터펌프의 하류 및 상기 전장부품들의 상류 사이의 지점으로부터 상기 전장부품들의 하류지점까지 연결된 바이패스유로를 포함하고, 상기 바이패스유로는 T자형 커넥터 및 쓰리웨이밸브에 의해 상기 저온측 냉각수루프에 연결되도록 구성될 수 있다.
상기 고온측 라디에이터코어로 유입되는 고온측 냉각수의 온도가 기준온도 이상일 때 상기 저온측 냉각수가 상기 저온측 냉각수루프를 따라 순환하고, 상기 저온측 냉각수는 상기 바이패스유로로 흘러감을 허용하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 고온측 라디에이터코어 및 저온측 라디에이터코어가 공통 인렛탱크 및 공통 아웃렛탱크 사이에 평행하게 배열되고, 고온측 라디에이터코어 및 저온측 라디에이터코어 사이에 바이메탈이 배치되며, 내연기관의 작동 시에 고온측 라디에이터코어가 바이메탈에 의해 저온측 라디에이터코어와 열적으로 연결됨으로써 저온측 라디에이터코어가 고온측 라디에이터코어의 냉각(방열)을 도와줄 수 있다. 이를 통해, 고온측 라디에이터코어에 유체적으로 연결된 고온측 냉각수 루프의 냉각성능 및 저온측 라디에이터코어에 유체적으로 연결된 저온측 냉각수 루프에 대한 냉각성능을 효율적으로 관리할 수 있다.
또한, 고온측 라디에이터코어의 방열성능이 종래의 고온 라디에이터에 비해 낮아짐으로써 고온측 라디에이터코어의 제조비용 및 중량 등을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 효율적인 냉각시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 하이브리드차량의 냉각시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 하이브리드차량이 HEV모드로 주행될 때, 냉각시스템의 고온측 냉각수루프가 작동하는 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 하이브리드차량이 EV모드로 주행할 때, 냉각시스템의 저온측 냉각수루프가 작동하는 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 라디에이터조립체를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 A-A선을 따라 도시한 단면도이다.
도 6은 도 4의 B-B선을 따라 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 라디에이터조립체에서 복수의 고온측 튜브, 복수의 고온측 냉각핀, 복수의 저온측 튜브, 복수의 저온측 냉각핀, 복수의 바이메탈을 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 라디에이터조립체에서 바이메탈이 평평해진 상태를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 라디에이터조립체에서 바이메탈이 구부러진 상태를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 라디에이터조립체에 이용되는 바이메탈의 일 형태를 도시한 도면이다.
도 11은 도 10에 도시된 바이메탈이 고온측 라디에이터 및 저온측 라디에이터 사이에 배치된 구조를 도시한다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 라디에이터조립체에 이용되는 바이메탈의 다른 형태를 도시한 도면이다.
도 13은 도 12에 도시된 바이메탈이 고온측 라디에이터 및 저온측 라디에이터 사이에 배치된 구조를 도시한다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드차량의 냉각시스템을 도시한 도면으로, HEV모드에서 고온측 라디에이터로 유입되는 냉각수가 기준온도 미만일 때 냉각수의 흐름을 나타낸다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드차량의 냉각시스템을 도시한 도면으로, HEV모드에서 고온측 라디에이터로 유입되는 냉각수가 기준온도 이상일 때 냉각수의 흐름을 나타낸다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드차량의 냉각시스템을 도시한 도면으로, EV모드에서 냉각수의 흐름을 나타낸다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 라디에이터조립체(10)는, 공통 인렛탱크(11, common inlet tank), 공통 인렛탱크(11)에 대해 이격된 공통 아웃렛탱크(12, common outlet tank), 공통 인렛탱크(11) 및 공통 아웃렛탱크(12) 사이에 배치된 고온측 라디에이터코어(21, high temperature radiator core); 고온측 라디에이터코어(21)와 평행한 저온측 라디에이터코어(22, low temperature radiator core)를 포함할 수 있다.
도 6 및 도 14를 참조하면, 공통 인렛탱크(11)는 내연기관(5)의 워터자켓으로부터 공급된 고온측 냉각수를 수용하도록 구성된 고온측 인렛챔버(41)와, 전장부품들(6, 7, 8 도 14 참조)로부터 공급된 저온측 냉각수를 수용하도록 구성된 저온측 인렛챔버(42)를 포함할 수 있다. 고온측 인렛챔버(41) 및 저온측 인렛챔버(42)는 제1칸막이(45)에 의해 구획됨으로써 고온측 인렛챔버(41) 및 저온측 인렛챔버(42)는 유체적으로 분리될 수 있다.
공통 인렛탱크(11)는 고온측 인렛챔버(41)와 소통하는 고온측 인렛피팅(15)과, 저온측 인렛챔버(42)와 소통하는 저온측 인렛피팅(16)을 포함할 수 있다.
내연기관(5)의 워터자켓의 출구으로부터 연장된 고온측 인렛파이프가 고온측 인렛피팅(15)에 연결될 수 있다. 이에, 고온측 냉각수가 내연기관(5)의 워터자켓의 출구로부터 고온측 인렛피팅(15)을 통해 고온측 인렛챔버(41)로 흘러들어올 수 있다.
전장부품(6, 7) 중에서 어느 하나의 전장부품로부터 연장된 저온측 인렛파이프가 저온측 인렛피팅(16)에 연결될 수 있다. 일 예에 따르면, 전기모터(6)의 냉각수통로의 출구로부터 연장된 저온측 인렛파이프가 저온측 인렛피팅(16)에 연결될 수 있다. 이에, 저온측 냉각수가 전기모터(6)의 냉각수통로의 출구로부터 저온측 인렛피팅(16)을 통해 저온측 인렛챔버(42)로 흘러들어올수 있다.
도 6 및 도 14를 참조하면, 공통 아웃렛탱크(12)는 고온측 냉각수가 내연기관(5)의 워터자켓를 향해 배출됨을 허용하도록 구성된 고온측 아웃렛챔버(43) 및 저온측 냉각수가 전장부품들(6, 7, 8)를 향해 배출됨을 허용하도록 구성된 저온측 아웃렛챔버(44)를 포함할 수 있다. 고온측 아웃렛챔버(43) 및 저온측 아웃렛챔버(44)는 제2칸막이(46)에 의해 구획됨으로써 고온측 아웃렛챔버(43) 및 저온측 아웃렛챔버(44)는 유체적으로 분리될 수 있다.
공통 아웃렛탱크(12)는 고온측 아웃렛챔버(43)와 소통하는 고온측 아웃렛피팅(17)과, 저온측 아웃렛챔버(44)와 소통하는 저온측 아웃렛피팅(18)을 포함할 수 있다.
내연기관(5)의 워터자켓의 입구로부터 연장된 고온측 아웃렛파이프가 고온측 아웃렛피팅(17)에 연결될 수 있다. 이에, 고온측 냉각수가 고온측 아웃렛챔버(43)로부터 고온측 아웃렛피팅(17)을 통해 내연기관(5)의 워터자켓의 입구로 흘러들어갈 수 있다.
전장부품(6, 7) 중에서 어느 하나의 전장부품로부터 연장된 저온측 아웃렛파이프가 저온측 인렛피팅(16)에 연결될 수 있다. 일 예에 따르면, 리저버탱크(9)의 입구로부터 연장된 저온측 아웃렛파이프가 저온측 아웃렛피팅(18)에 연결될 수 있다. 이에, 저온측 냉각수가 저온측 아웃렛챔버(44)로부터 저온측 아웃렛피팅(18)을 통해 리저버탱크(9)의 입구로 흘러들어갈 수 있다.
고온측 라디에이터코어(21)는 고온측 인렛챔버(41) 및 고온측 아웃렛챔버(43)를 연결하는 복수의 고온측 튜브(31)를 포함할 수 있다. 복수의 고온측 냉각핀(33)이 인접한 2개의 고온측 튜브(31)들 사이에 개재될 수 있고, 이에 복수의 고온측 냉각핀(33)은 복수의 고온측 튜브(31)와 교대로 배열될 수 있다.
저온측 라디에이터코어(22)는 저온측 인렛챔버(42) 및 저온측 아웃렛챔버(44)를 연결하는 복수의 저온측 튜브(32)를 포함할 수 있다. 복수의 저온측 냉각핀(34)이 인접한 2개의 저온측 튜브(32)들 사이에 개재될 수 있고, 이에 복수의 저온측 냉각핀(34)은 복수의 저온측 튜브(32)와 교대로 배열될 수 있다.
고온측 라디에이터코어(21)는 저온측 라디에이터코어(22)에 대해 차량용 라디에이터조립체(10)의 폭방향을 따라 이격될 수 있다. 즉, 각 고온측 튜브(31)는 각 저온측 튜브(32)에 대해 차량용 라디에이터조립체(10)의 폭방향을 따라 이격될 수 있고, 각 고온측 튜브(31)는 각 저온측 튜브(32)와 평행할 수 있다.
도 5를 참조하면, 각 고온측 튜브(31)의 폭방향 축선(WX1) 및 각 저온측 튜브(32)의 폭방향 축선(WX2)은 차량용 라디에이터조립체(10)의 폭방향을 따라 연장될 수 있다. 각 고온측 튜브(31)의 폭방향 축선(WX1)은 각 저온측 튜브(32)의 폭방향 축선(WX2)과 평행할 수 있다. 각 고온측 튜브(31)의 폭방향 축선(WX1)은 차량용 라디에이터조립체(10)의 높이방향을 따라 각 저온측 튜브(32)의 폭방향 축선(WX2)로부터 이격될 수 있다. 구체적으로 도 5 및 도 7을 참조하면, 각 고온측 튜브(31)의 폭방향 축선(WX1)이 인접한 2개의 저온측 튜브(32)의 폭방향 축선(WX2)들 사이에 위치할 수 있다. 즉, 각 고온측 튜브(31)의 폭방향 축선(WX1)은 각 저온측 튜브(32)의 폭방향 축선(WX2)에 대해 차량용 라디에이터조립체(10)의 높이방향을 따라 교대로 배열될 수 있다. 즉, 복수의 고온측 튜브(31) 및 복수의 저온측 튜브(32)는 스태커 패턴(staggered pattern)으로 배열될 수 있다. 이에 의해, 각 고온측 튜브(31)는 해당하는 저온측 냉각핀(34)과 수평방향으로 인접할 수 있다.
도 6을 참조하면, 각 고온측 튜브(31)의 길이방향 축선(LX1) 및 각 저온측 튜브(32)의 길이방향 축선(LX2)은 차량용 라디에이터조립체(10)의 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 각 고온측 튜브(31)의 길이방향 축선(LX1)은 각 저온측 튜브(32)의 길이방향 축선(LX2)과 평행할 수 있다.
공통 인렛탱크(11)는 복수의 슬롯을 가진 인렛측 헤더플레이트(13)를 가질 수 있고, 각 고온측 튜브(31)의 입구단 및 각 저온측 튜브(32)의 입구단이 인렛측 헤더플레이트(13)의 각 슬롯에 밀봉적으로 결합될 수 있다. 복수의 인렛측 슬롯은 복수의 고온측 튜브(31) 및 복수의 저온측 튜브(32)에 대응하도록 스태거 패턴(staggered pattern)으로 배열될 수 있다.
공통 아웃렛탱크(12)는 복수의 아웃렛측 슬롯을 가진 아웃렛측 헤더플레이트(14)를 가질수 있고, 각 고온측 튜브(31)의 출구단 및 각 저온측 튜브(32)의 출구단이 아웃렛측 헤더플레이트(14)의 각 슬롯에 밀봉적으로 결합될 수 있다. 복수의 아웃렛측 슬롯은 복수의 고온측 튜브(31) 및 복수의 저온측 튜브(32)에 대응하도록 스태거 패턴(staggered pattern)으로 배열될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 라디에이터조립체(10)는 고온측 라디에이터코어(21) 및 저온측 라디에이터코어(22) 사이에 개재된 복수의 바이메탈(50)을 포함할 수 있다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 각 바이메탈(50)은 제1메탈(51) 및 제1메탈(51)에 용접, 접착제 등을 통해 접합된 제2메탈(52)을 포함할 수 있고, 제1메탈(51) 및 제2메탈(52)은 서로 다른 열팽창율을 가질 수 있다. 제1메탈(51)은 제2메탈(52)의 아래에 접합될 수 있고, 제1메탈(51)의 열팽창율이 제2메탈(52)의 열팽창율 보다 상대적 클 수 있다.
각 바이메탈(50)은 고온측 라디에이터코어(21)로부터 그에 대응하는 저온측 냉각핀(34)을 향해 수평으로 연장될 수 있다. 특히, 각 바이메탈(50)은 각 고온측 튜브(31)에 고정된 고정단(53) 및 고정단(53)의 맞은편에 위치한 자유단(54)을 가질 수 있다.
고온측 튜브(31)는 대향하는 제1가장자리(31a) 및 제2가장자리(31b)를 가질 수 있고, 제1가장자리(31a)는 저온측 튜브(32)와 인접할 수 있으며, 제2가장자리(31b)는 저온측 튜브(32)로부터 멀게 위치할 수 있다. 각 바이메탈(50)은 고정단(53)에 연결된 부착부(57)를 포함할 수 있고, 부착부(57)는 고온측 튜브(31)의 제1가장자리(31a)에 매칭되는 형상을 가질 수 있다. 부착부(57)는 용접, 접착제 등을 통해 고온측 튜브(31)의 제1가장자리(31a)에 부착될 수 있다. 즉, 각 바이메탈(50)의 고정단(53)은 부착부(57)를 통해 고온측 튜브(31)에 고정될 수 있다.
도 10을 참조하면, 제1가장자리(31a) 및 제2가장자리(31b)는 라운드질 수 있고, 이에 고온측 튜브(31)는 타원형 단면(oval cross-section)을 가진 웰디드 튜브(welded tube)일 수 있고, 이에 부착부(57)는 고온측 튜브(31)의 제1가장자리(31a)에 매칭되도록 커브진 형상(curved shape)을 가질 수 있다. 부착부(57)는 고온측 튜브(31)의 제1가장자리(31a)에 매칭되는 접합면(57a)을 가질 수 있고, 부착부(57)의 접합면(57a)이 용접, 접착제 등을 통해 고온측 튜브(31)의 제1가장자리(31a)에 접합될 수 있다. 특히, 부착부(57)는 제1메탈(51)의 제1단부(고정단에 해당됨)에 일체로 연결될 수 있다.
고온측 라디에이터코어(21)의 고온측 튜브(31)로 유입되는 고온측 냉각수의 온도에 따라 제1메탈(51) 및 제2메탈(52)이 수축 내지 팽창함에 따라 바이메탈(50)은 평평해지거나 변형할 수 있고(구부려질 수 있고), 바이메탈(50)의 자유단(54)은 바이메탈(50)의 변형에 의해 저온측 튜브(32)로부터 이격되거나 저온측 튜브(32)와 접촉할 수 있다. 예컨대, 고온측 라디에이터코어(21)의 고온측 튜브(31)로 유입되는 고온측 냉각수의 온도(즉, 공통 인렛탱크(11)의 고온측 인렛챔버(14)로 흘러들어오는 고온측 냉각수의 온도)가 설정된 기준온도(예컨대, 100℃) 이상이면 제1메탈(51)이 제2메탈(52) 보다 더 많이 팽창할 수 있고, 이에 도 9와 같이 바이메탈(50)은 구부러짐으로써 자유단(54)이 저온측 튜브(32)와 접촉할 수 있다. 고온측 라디에이터코어(21)의 고온측 튜브(31)로 유입되는 고온측 냉각수의 온도가 설정된 기준온도(예컨대, 100℃) 미만일 때 제1메탈(51) 및 제2메탈(52)이 수축함으로써 도 8과 같이 바이메탈(50)은 수평으로 평평해짐으로써 자유단(54)은 저온측 튜브(32)로부터 이격될 수 있다.
도 8을 참조하면, 제1메탈(51) 및 제2메탈(52)이 수축함에 따라 바이메탈(50)은 수평으로 평평해질 때, 이에 자유단(54)은 수직방향으로 인접한 2개의 저온측 튜브(32)들 사이에 개재된 저온측 냉각핀(34)과 인접하거나 접촉할 수 있다.
도 9를 참조하면, 제1메탈(51) 및 제2메탈(52)이 팽창함에 따라 바이메탈(50)은 저온측 냉각핀(34)의 위에 위치한 저온측 튜브(32)를 향해 구부러질 수 있고, 이에 자유단(54)은 저온측 튜브(32)와 직접적으로 접촉할 수 있다.
저온측 튜브(32)는 대향하는 제1가장자리(32a) 및 제2가장자리(32b)를 가질 수 있고, 제1가장자리(32a)는 고온측 튜브(31)와 인접할 수 있으며, 제2가장자리(32b)는 고온측 튜브(31)로부터 멀게 위치할 수 있다.
도 10을 참조하면, 각 바이메탈(50)은 자유단(54)에 연결된 접촉부(58)를 포함할 수 있고, 접촉부(58)는 바이메탈(50)의 구부러짐에 의해 저온측 튜브(32)의 제1가장자리(32a)와 접촉하도록 구성될 수 있다. 제1가장자리(32a) 및 제2가장자리(32b)는 라운드질 수 있고, 이에 저온측 튜브(32)는 타원형 단면을 가진 웰디드 튜브(welded tube)일 수 있다. 접촉부(58)는 저온측 튜브(32)의 라운드진 제1가장자리(32a)에 매칭되도록 커브진 형상(curved shape)을 가질 수 있다. 접촉부(58)는 저온측 튜브(32)의 라운드진 제1가장자리(32a)에 매칭되는 접촉면(58a)을 가질 수 있고, 이를 통해 접촉부(58)의 접촉면(58a)이 저온측 튜브(32)의 제1가장자리(32a)와 직접적으로 접촉됨을 확보할 수 있다. 특히, 접촉부(58)는 제1메탈(51)의 제2단부(자유단에 해당됨)에 일체로 연결될 수 있다. 도 11의 실선과 같이, 각 바이메탈(50)이 구부러질 때 접촉부(58)의 접촉면(58a)은 저온측 튜브(32)의 제1가장자리(32a)와 직접적으로 접촉할 수 있다. 도 11의 점선과 같이, 각 바이메탈(50)이 평평해질 때 접촉부(58)의 접촉면(58a)은 저온측 튜브(32)로부터 멀어질 수 있다. 즉, 바이메탈(50)이 구부러지거나 팽팽해짐으로써 자유단(54)은 저온측 냉각핀(34) 및 저온측 튜브(32) 사이를 이동할 수 있다.
고온측 라디에이터코어(21)의 고온측 튜브(31)로 유입되는 고온측 냉각수의 온도가 기준온도 미만일 때, 제1 및 제2 메탈(51, 52)이 수축하므로 바이메탈(50)이 팽팽해질 수 있고, 이에 도 8과 같이 바이메탈(50)의 자유단(54)이 저온측 튜브(32)로부터 이격되고, 이에 고온측 라디에이터코어(21)의 고온측 튜브(31)는 저온측 라디에이터코어(22)의 저온측 튜브(32)와 열적으로 분리된다. 이에 따라, 고온측 튜브(31)를 통과하는 고온측 냉각수는 고온측 라디에이터코어(21)의 방열성능(7KW)에 의해서만 냉각될 수 있다.
고온측 라디에이터코어(21)의 고온측 튜브(31)로 유입되는 고온측 냉각수의 온도가 설정된 기준온도(예컨대, 100℃) 이상이면 제1메탈(51)이 제2메탈(52) 보다 더 많이 팽창함으로써 바이메탈(50)은 저온측 튜브(32)를 향해 변형(구부러질 수 있고)될 수 있다. 도 9와 같이 바이메탈(50)이 저온측 냉각핀(34)으로부터 저온측 튜브(32)를 향해 구부러짐으로써 바이메탈(50)의 자유단(54)은 저온측 튜브(32)와 직접적으로 접촉할 수 있고, 이를 통해 고온측 라디에이터코어(21)의 고온측 튜브(31)는 저온측 라디에이터코어(22)의 저온측 튜브(32)와 열적으로 연결될 수 있고, 열이 고온측 라디에이터코어(21)로부터 저온측 라디에이터코어(22)로 전달됨으로써 고온측 튜브(31)의 내부통로를 통과하는 고온측 냉각수는 고온측 라디에이터코어(21) 및 저온측 라디에이터코어(22)에 의해 냉각될수 있다. 즉, 고온측 튜브(31)로 유입되는 고온측 냉각수의 온도가 기준온도 이상일 때 저온측 라디에이터코어(22)는 고온측 라디에이터코어(21)의 냉각(방열)을 보조할 수 있다.
기준온도는 내연기관(5)의 최대 전열량을 기초로 결정될 수 있고, 고온측 라디에이터코어(21)는 기준온도를 기초로 결정된 방열성능을 가질 수 있다. 예컨대, 내연기관의 최대 전열량이 10KW일 때 기준온도는 100℃로 결정될 수 있고, 기준온도가 100℃일 때 고온측 라디에이터코어(21)는 7KW의 방열성능을 가질 수 있다. 한편, 내연기관(5)의 최대 전열량이 10KW이고 전장부품(6, 7)의 최대 전열량이 5KW일 때 종래의 고온측 라디에이터는 10KW의 방열성능을 가지고, 종래의 저온측 라디에이터는 5KW의 방열성능을 가진다. 고온측 라디에이터코어(21)로 유입되는 고온측 냉각수의 온도가 기준온도 미만일 때 내연기관(5)의 전열량(대략 7KW)이 내연기관(5)의 최대 전열량(대략 10KW) 보다 상대적으로 낮아지므로 본 발명의 고온측 라디에이터코어(21)의 방열성능은 종래의 고온측 라디에이터의 방열성능 보다 낮은 7KW일 수 있고, 본 발명의 저온측 라디에이터코어(22)의 방열성능은 종래의 저온 라디에이터의 방열선능과 동일한 5KW일 수 있다. 즉, 본 발명의 고온측 라디에이터코어(21)의 방열성능은 기준온도를 기초로 결정되므로 종래의 고온측 라디에이터의 방열성능 보다 낮게 결정될 수 있다. 이와 같이, 고온측 라디에이터코어(21)의 방열성능이 낮아지므로 고온측 라디에이터코어(21)의 제조비용 및 중량 등이 절감될 수 있고, 특히 하이브리드차량의 냉각시스템의 열교환효율을 대폭 개선할 수 있다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 라디에이터조립체를 도시한다. 도 13을 참조하면, 고온측 라디에이터코어(21)의 고온측 튜브(71)는 대향하는 제1가장자리(71a) 및 제2가장자리(71b)를 가질 수 있고, 제1가장자리(71a)는 저온측 튜브(72)와 인접할 수 있으며, 제2가장자리(71b)는 저온측 튜브(72)로부터 멀게 위치할 수 있다. 고온 라디에이터코어(21)의 고온측 냉각핀(73)이 인접한 2개의 고온측 튜브(71)들 사이에 개재됨으로써 복수의 고온측 냉각핀(73)은 복수의 고온측 튜브(71)와 교대로 배열될 수 있다. 저온측 라디에이터코어(22)의 저온측 튜브(72)는 대향하는 제1가장자리(72a) 및 제2가장자리(72b)를 가질 수 있고, 제1가장자리(72a)는 고온측 튜브(71)와 인접할 수 있으며, 제2가장자리(72b)는 고온측 튜브(71)로부터 멀게 위치할 수 있다. 저온측 라디에이터코어(22)의 저온측 냉각핀(74)이 인접한 2개의 저온측 튜브(72)들 사이에 개재됨으로써 복수의 저온측 냉각핀(74)은 복수의 저온측 튜브(72)와 교대로 배열될 수 있다.
복수의 바이메탈(60)이 고온측 라디에이터(21) 및 저온측 라디에이터코어(22) 사이에 개재될 수 있고, 각 바이메탈(60)은 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 제1메탈(61) 및 제1메탈(61)에 용접, 접착제 등을 통해 접합된 제2메탈(62)을 포함할 수 있고, 제1메탈(61) 및 제2메탈(62)은 서로 다른 열팽창율을 가질 수 있다. 제1메탈(61)은 제2메탈(62)의 아래에 접합될 수 있고, 제1메탈(61)의 열팽창율이 제2메탈(62)의 열팽창율 보다 상대적으로 클 수 있다.
바이메탈(60)은 고온측 튜브(71)로부터 그에 대응하는 저온측 냉각핀(74)을 향해 연장될 수 있다. 특히, 바이메탈(60)은 고온측 튜브(71)에 고정된 고정단(63) 및 고정단(63)의 맞은편에 위치한 자유단(64)을 가질 수 있다.
도 12를 참조하면, 바이메탈(60)은 고정단(63)에 연결된 부착부(67)를 포함할 수 있고, 부착부(67)는 고온측 튜브(71)의 제1가장자리(71a)에 매칭되는 형상을 가질 수 있다. 부착부(67)는 용접, 접착제 등을 통해 고온측 튜브(71)의 제1가장자리(71a)에 부착될 수 있다. 즉, 바이메탈(60)의 고정단(63)은 부착부(67)를 통해 고온측 튜브(31)에 고정될 수 있다.
도 13을 참조하면, 제1가장자리(71a) 및 제2가장자리(71b)가 사각형일 수 있고, 이에 고온측 튜브(71)는 사각형 단면(rectangular cross-section)을 가진 폴디드 튜브(folded tube)일 수 있다. 부착부(67)는 고온측 튜브(71)의 제1가장자리(71a)에 매칭되는 형상을 가질 수 있다. 부착부(67)는 고온측 튜브(71)의 제1가장자리(71a)에 매칭되는 접합면(67a)을 가질 수 있고, 부착부(67)의 접합면(67a)이 용접, 접착제 등을 통해 고온측 튜브(71)의 제1가장자리(71a)에 접합될 수 있다. 특히, 부착부(67)는 제1메탈(61)의 제1단부(고정단에 해당됨)에 일체로 연결될 수 있다.
고온측 라디에이터코어(21)의 고온측 튜브(71)로 유입되는 고온측 냉각수의 온도에 따라 제1메탈(61) 및 제2메탈(62)이 수축 내지 팽창함에 따라 바이메탈(60)은 평평해지거나 구부려질 수 있고, 바이메탈(60)의 자유단(64)은 바이메탈(60)의 변형에 의해 저온측 튜브(72)로부터 이격되거나 저온측 튜브(72)와 접촉할 수 있다. 예컨대, 고온측 라디에이터코어(21)의 온도가 설정된 기준온도(예컨대, 100℃) 이상이면 제1메탈(61)이 제2메탈(62) 보다 더 많이 팽창할 수 있고, 이에 도 13의 실선과 같이 바이메탈(60)이 구부러짐으로써 자유단(64)은 저온측 튜브(72)와 접촉할 수 있다. 고온측 라디에이터코어(21)의 온도가 설정된 기준온도(예컨대, 100℃) 미만일 때 제1메탈(61) 및 제2메탈(62)이 수축함으로써 도 13의 점선과 같이 바이메탈(60)이 수평으로 평평해짐으로써 자유단(64)은 저온측 튜브(72)로부터 이격될 수 있다.
도 12를 참조하면, 바이메탈(60)은 자유단(64)에 연결된 접촉부(68)를 포함할 수 있고, 접촉부(68)는 바이메탈(60)의 구부러짐에 의해 저온측 튜브(72)와 접촉하도록 구성될 수 있다. 제1가장자리(72a) 및 제2가장자리(72b)가 사각형일 수 있고, 이에 저온측 튜브(72)는 사각형 단면을 가진 폴디드 튜브(folded tube)일 수 있다. 접촉부(68)는 저온측 튜브(72)의 제1가장자리(72a)에 매칭되도록 일정각도(α)로 경사진 직선형상을 가질 수 있다. 접촉부(68)는 저온측 튜브(72)의 제1가장자리(72a)에 매칭되는 접촉면(68a)을 가질 수 있고, 이를 통해 접촉부(68)의 접촉면(68a)이 저온측 튜브(72)의 제1가장자리(72a)와 직접적으로 접촉함을 확보할 수 있다. 특히, 접촉부(68)는 제1메탈(61)의 제2단부(자유단에 해당됨)에 일체로 연결될 수 있다. 도 13의 실선과 같이, 바이메탈(60)이 구부러질 때 접촉부(68)의 접촉면(68a)은 저온측 튜브(72)의 제1가장자리(72a)와 직접적으로 접촉할 수 있다. 도 13의 점선과 같이, 바이메탈(60)이 평평해질 때 접촉부(68)의 접촉면(68a)은 저온측 튜브(72)로부터 멀어질 수 있다. 즉, 바이메탈(60)이 구부러지거나 팽팽해짐으로써 자유단(64)은 저온측 냉각핀(74) 및 저온측 튜브(72) 사이를 이동할 수 있다.
도 14 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드차량의 냉각시스템은 내연기관(5)의 냉각을 위한 고온측 냉각수루프(1) 및 전장부품들(6, 7, 8)들의 냉각을 위한 저온 냉각루프(2)를 포함할 수 있다.
고온측 냉각수루프(1)는 내연기관(5)의 워터자켓 및 고온측 라디에이터코어(21)를 유체적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 고온측 냉각수루프(1)는 HEV모드일 때 고온측 냉각수가 순환함을 허용하도록 구성될 수 있다. 고온측 라디에이터코어(21)는 고온측 냉각수(대략 110℃)를 냉각하도록 구성될 수 있다.
저온측 냉각수루프(2)는 전장부품(6, 7)들의 냉각수통로, 전기워터펌프(8), 리저버탱크(9), 및 저온측 라디에이터코어(22)를 유체적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 저온측 냉각수루프(2)는 EV모드 또는 고온측 라디에이터코어(21)로 유입되는 고온측 냉각수의 온도가 기준온도 이상일 때 저온측 냉각수가 순환함을 허용하도록 구성될 수 있다. 저온측 라디에이터코어(22), 리저버탱크(9), 전기워터펌프(8), 전장부품(6, 7)들은 저온측 냉각수루프(2) 상에서 저온측 냉각수의 흐름방향을 따라 배치될 수 있다. 저온측 라디에이터(4)는 고온측 냉각수 보다 상대적으로 낮은 온도의 저온측 냉각수(대략 70℃)를 냉각하도록 구성될 수 있다. 일 예에 따르면, 전장부품(6, 7)들은 전기모터(6) 및 하이브리드 파워컨트롤유닛(7)일 수 있고, 전기모터(6)는 저온측 냉각수의 흐름방향 상에서 하이브리드 파워컨트롤유닛(7)의 하류 측에 위치할 수 있다.
또한, 저온측 냉각수루프(2)는 전기워터펌프(8)의 하류 및 하이브리드 파워컨트롤유닛(7)의 상류 사이의 지점으로부터 전기모터(6)의 하류지점까지 연장된 바이패스유로(81)를 포함할 수 있다. 바이패스유로(81)는 T자형 커넥터(82) 및 쓰리웨이밸브(83)를 통해 저온측 냉각수루프(2)에 연결될 수 있다.
쓰리웨이밸브(83)는 바이패스유로(81)를 전기워터펌프(8)의 하류 및 하이브리드 파워컨트롤유닛(7)의 상류 사이의 지점에 연결하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 쓰리웨이밸브(83)는 전기워터펌프(8)의 하류 및 하이브리드 파워컨트롤유닛(7)의 상류 사이의 지점에 위치하고, 바이패스유로(81)의 입구는 쓰리웨이밸브(83)를 통해 전기워터펌프(8)의 하류 및 하이브리드 파워컨트롤유닛(7)의 상류 사이의 지점에 연결될 수 있다. 쓰리웨이밸브(83)는 저온측 냉각수가 바이패스유로(81) 및 전장부품(6, 7) 측으로 선택적으로 흐르도록 제어할 수 있다.
T자형 커넥터(82)가 바이패스유로(81)를 전기모터(6)의 하류지점에 연결하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, T자형 커넥터(82)는 전기모터(6)의 하류지점에 위치하고, 바이패스유로(81)의 출구는 T자형 커넥터(82)를 통해 전기모터(6)의 하류지점에 연결될 수 있다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 내연기관(5)만의 작동에 의해 하이브리드차량이 주행하는 HEV모드에서, 냉각수는 내연기관(5)의 워터자켓 및 고온측 라디에이터코어(21) 사이를 순환할 수 있다.
도 14를 참조하면, HEV모드에서 고온측 라디에이터코어(21)로 유입되는 고온측 냉각수의 온도가 기준온도(예컨대, 100℃) 미만이면 도 8과 같이 바이메탈(50, 60)이 평평해짐에 따라 바이메탈(50, 60)의 자유단(54, 64)이 저온측 라디에이터코어(22)의 저온측 튜브(32)로부터 이격됨(도 8, 도 11의 점선, 도 13의 점선 참조)으로써 고온측 라디에이터코어(21)의 고온측 튜브(31)는 저온측 라디에이터코어(22)의 저온측 튜브(32)로부터 열적으로 분리될 수 있다. 고온측 냉각수는 고온측 냉각수루프(1) 상에서 내연기관(5)의 워터자켓 및 고온 라디에이터(3) 사이를 순환한다(도 14의 실선 참조). 고온측 라디에이터코어(21)의 방열성능(예컨대, 7KW)만으로도 충분히 냉각될 수 있다. 이때, 저온측 냉각수는 저온측 냉각수루프(2) 상에서 순환하지 않는다(도 14의 점선 참조).
도 15를 참조하면, HEV모드에서 고온측 라디에이터코어(21)의 고온측 튜브(31)로 유입되는 고온측 냉각수의 온도가 기준온도(예컨대, 100℃) 이상일 때 바이메탈(50, 60)이 구부러짐에 따라 바이메탈(50, 60)의 자유단(54, 64)이 저온측 라디에이터코어(22)의 저온측 튜브(32)와 접촉함(도 9, 도 11의 실선, 도 13의 실선 참조)으로써 고온측 라디에이터코어(21)의 고온측 튜브(31)는 저온측 라디에이터코어(22)의 저온측 튜브(32)와 열적으로 연결될 수 있다. 고온측 냉각수는 고온측 라디에이터코어(21)의 방열성능(예컨대, 7KW) 및 저온측 라디에이터코어(22)의 방열성능(예컨대, 5KW)에 의해 냉각될 수 있다. 즉, 저온측 라디에이터코어(22)가 고온측 라디에이터코어(21)의 냉각(방열)을 보조할 수 있다. 고온측 냉각수는 고온측 냉각수루프(1) 상에서 내연기관(5)의 워터자켓 및 고온 라디에이터(3) 사이를 순환하고, 저온측 냉각수는 저온측 냉각수루프(2) 상에서 리저버탱크(9), 전기워터펌프(8), 저온측 라디에이터코어(22) 사이를 순환할 수 있다(도 15의 실선 참조). 이때, 저온측 냉각수는 쓰리웨이밸브(83)에 의해 바이패스유로(81)를 통과함에 따라 하이브리드 파워컨트롤유닛(7), 전기모터(6) 등과 같은 전장부품을 우회한다(도 15의 점선 참조). 즉, 저온측 냉각수는 저온측 냉각수루프(2) 상에서 전장부품(6, 7)을 제외한 리저버탱크(9), 전기워터펌프(8), 저온측 라디에이터코어(22)를 순환함에 따라 저온측 냉각수루프(2)는 고온 라디에이터코어(21)로부터 저온측 라디에이터코어(22)로 전달된 열을 효과적으로 냉각할 수 있다.
도 16을 참조하면, 전기모터(6)만의 작동에 의해 하이브리드차량이 주행하는 EV모드에서, 저온측 냉각수는 저온측 냉각수루프(2) 상에서 전기모터(6), 저온측 라디에이터코어(22), 리저버탱크(9), 전기워터펌프(8), 하이브리드 파워컨트롤유닛(7)을 따라 흐를 수 있다(도 16의 실선 참조). EV모드에서, 내연기관(5)이 작동하지 않으므로 고온 냉각수는 고온측 냉각수루프(2) 상에서 내연기관(5)의 워터자켓 및 고온 라디에이터(3) 사이를 순환하지 않는다(도 16의 점선 참조). 이에, EV모드에서 저온측 냉각수는 저온측 라디에이터코어(22)의 방열성능(5KW)에 의해서만 냉각될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 고온측 라디에이터코어(21) 및 저온측 라디에이터코어(22)는 블레이징용접을 통해 제조될 수 있다. 구체적으로, 복수의 고온측 냉각핀(33)이 복수의 고온측 튜브(31)에 블레이징용접을 통해 결합되고, 복수의 저온측 냉각핀(34)이 복수의 저온측 튜브(32)에 블레이징용접을 통해 결합될 수 있다. 일 예에 따르면, 복수의 고온측 튜브(31) 및 복수의 고온측 냉각핀(33)이 복수의 저온측 튜브(32) 및 복수의 저온측 냉각핀(34)에 평행하도록 지그 위에 수평으로 눕혀진 상태에서 컨베이어벨트을 통해 수평으로 이동하면서 복수의 고온측 냉각핀(33)이 복수의 고온측 튜브(31)에 블레이징용접을 통해 결합되고, 복수의 저온측 냉각핀(34)이 복수의 저온측 튜브(32)에 블레이징용접을 통해 결합된다. 복수의 저온측 튜브(32) 및 복수의 저온측 냉각핀(34)이 복수의 고온측 튜브(31) 및 복수의 고온측 냉각핀(33) 위에 위치할 수 있고, 이에 블레이징용접 도중에 저온측 고온측 냉각핀(33)들이 아래로 흘러내리거나 이탈할 가능성이 있다. 이에 대해, 복수의 바이메탈(50)이 저온측 냉각핀(34) 및 고온측 튜브(31) 사이에 개재됨으로써 저온측 냉각핀(34)은 블레이징용접 도중에서 아래로 흘러내리거나 이탈함이 방지될 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 바이메탈(50, 60)에 의해 고온측 라디에이터코어(21) 및 저온측 라디에이터코어(22)의 생산품질을 개선할 수 있다.
본 발명에 의하면, 고온측 라디에이터코어 및 저온측 라디에이터코어가 공통 인렛탱크 및 공통 아웃렛탱크 사이에 평행하게 배열되고, 고온측 라디에이터코어 및 저온측 라디에이터코어 사이에 바이메탈이 배치되며, 내연기관의 작동 시에 고온측 라디에이터코어가 바이메탈에 의해 저온측 라디에이터코어와 열적으로 연결됨으로써 저온측 라디에이터코어가 고온측 라디에이터코어의 냉각(방열)을 도와줄 수 있다. 이를 통해, 고온측 라디에이터코어에 유체적으로 연결된 고온측 냉각수 루프의 냉각성능 및 저온측 라디에이터코어에 유체적으로 연결된 저온측 냉각수 루프에 대한 냉각성능을 효율적으로 관리할 수 있다.
또한, 고온측 라디에이터코어의 방열성능이 종래의 고온 라디에이터에 비해 낮아짐으로써 고온측 라디에이터코어의 제조비용 및 중량 등을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 효율적인 냉각시스템을 제공할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 차량용 라디에이터조립체
11: 공통 인렛탱크 12: 공통 아웃렛탱크
21: 고온측 라디에이터코어 22: 저온측 라디에이터코어
31: 고온측 튜브 32: 저온측 튜브
33: 고온측 냉각핀 34: 저온측 냉각핀
50, 60: 바이메탈 51, 61: 제1메탈
52, 62: 제2메탈 53, 63: 고정단
54, 64: 자유단 57, 67: 부착부
58, 68: 접촉부

Claims (11)

  1. 고온측 인렛챔버 및 저온측 인렛챔버를 가진 공통 인렛탱크;
    고온측 아웃렛챔버 및 저온측 아웃렛챔버를 가지고, 상기 공통 인렛탱크에 대해 이격된 공통 아웃렛탱크;
    상기 고온측 인렛챔버 및 상기 고온측 아웃렛챔버를 연결하는 복수의 고온측 튜브 및 상기 복수의 고온측 튜브에 대해 배열된 복수의 고온측 냉각핀을 포함한 고온측 라디에이터코어;
    상기 저온측 인렛챔버 및 상기 저온측 아웃렛챔버를 연결하는 복수의 저온측 튜브 및 상기 복수의 저온측 튜브에 대해 배열된 복수의 저온측 냉각핀을 포함한 저온측 라디에이터코어; 및
    상기 고온측 라디에이터코어 및 상기 저온측 라디에이터코어 사이에 배치된 바이메탈;을 포함하고,
    상기 고온측 라디에이터코어로 유입되는 고온측 냉각수의 온도가 기준온도 이상일 때 상기 고온측 라디에이터코어는 상기 바이메탈의 구부러짐에 의해 상기 저온측 라디에이터코어에 열적으로 연결되도록 구성되는 차량용 라디에이터조립체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 바이메탈은 제1메탈 및 상기 제1메탈에 접합된 제2메탈을 포함하고,
    상기 제1메탈 및 제2메탈은 서로 다른 열팽창율을 가지는 차량용 라디에이터조립체.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 고온측 튜브의 길이방향 축선 및 상기 저온측 튜브의 길이방향 축선은 상기 차량용 라디에이터조립체의 길이방향을 따라 연장되고, 상기 고온측 튜브의 길이방향 축선은 상기 저온측 튜브의 길이방향 축선에 대해 평행하며,
    상기 고온측 튜브의 폭방향 축선 및 상기 저온측 튜브의 폭방향 축선은 상기 차량용 라디에이터조립체의 폭방향을 따라 연장되고, 상기 고온측 튜브의 폭방향 축선은 상기 저온측 튜브의 폭방향 축선과 평행하며,
    상기 고온측 튜브는 상기 저온측 튜브에 대해 상기 차량용 라디에이터조립체의 폭방향을 따라 이격되고, 상기 고온측 튜브의 폭방향 축선은 인접한 2개의 저온측 튜브의 폭방향 축선들 사이에 위치하는 차량용 라디에이터조립체.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 바이메탈은 상기 고온측 튜브에 고정되는 고정단 및 상기 고정단의 맞은편에 위치한 자유단을 포함하는 차량용 라디에이터조립체.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 바이메탈은 상기 고온측 튜브로 유입되는 고온측 냉각수의 온도에 따라 변형되도록 구성되고,
    상기 바이메탈의 자유단이 상기 바이메탈의 변형에 의해 상기 저온측 튜브와 접촉하거나 이격됨으로써 상기 고온측 튜브는 상기 저온측 튜브와 열적으로 연결 내지 분리되도록 구성되는 차량용 라디에이터조립체.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 바이메탈은 상기 고정단에 연결된 부착부를 포함하고, 상기 부착부는 상기 고온측 튜브의 가장자리에 부착되도록 구성된 차량용 라디에이터조립체.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 부착부는 상기 고온측 튜브의 가장자리에 매칭되는 접합면을 가지고, 상기 접합면이 상기 고온측 튜브의 가장자리에 접합되는 차량용 라디에이터조립체.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 바이메탈은 상기 자유단에 연결된 접촉부를 포함하고, 상기 접촉부는 상기 바이메탈의 구부러짐에 의해 상기 저온측 튜브의 가장자리와 접촉하도록 구성된 차량용 라디에이터조립체.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 접촉부는 상기 고온측 튜브의 가장자리에 매칭되는 접촉면을 가지는 차량용 라디에이터조립체.
  10. 고온측 라디에이터코어, 상기 고온측 라디에이터코어에 대해 이격된 저온측 라디에이터코어, 및 상기 고온측 라디에이터코어 및 상기 저온측 라디에이터코어 사이에 배치된 바이메탈을 포함한 라디에이터조립체;
    고온측 냉각수가 순환함을 허용하도록 구성되고, 내연기관의 워터자켓 및 상기 고온측 라디에이터코어를 연결하도록 구성된 고온측 냉각수루프; 및
    저온측 냉각수가 순환함을 허용하도록 구성되고, 전장부품들의 냉각수통로, 전기워터펌프, 리저버탱크, 및 상기 저온측 라디에이터코어를 연결하도록 구성된 저온측 냉각수루프;를 포함하고,
    상기 저온측 라디에이터코어, 상기 리저버탱크, 상기 전기워터펌프, 상기 전장부품들이 상기 저온측 냉각수의 흐름방향을 따라 배치되며,
    상기 고온측 라디에이터코어로 유입되는 고온측 냉각수의 온도가 기준온도 이상일 때 상기 고온측 라디에이터코어는 상기 바이메탈의 구부러짐에 의해 상기 저온측 라디에이터코어에 열적으로 연결되도록 구성되며,
    상기 저온측 냉각수루프는 상기 전기워터펌프의 하류 및 상기 전장부품들의 상류 사이의 지점으로부터 상기 전장부품들의 하류지점까지 연결된 바이패스유로를 포함하고,
    상기 바이패스유로는 T자형 커넥터 및 쓰리웨이밸브에 의해 상기 저온측 냉각수루프에 연결되도록 구성된 하이브리드 차량의 냉각시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 고온측 라디에이터코어로 유입되는 고온측 냉각수의 온도가 기준온도 이상일 때 상기 저온측 냉각수가 상기 저온측 냉각수루프를 따라 순환하고, 상기 저온측 냉각수는 상기 바이패스유로로 흘러감을 허용하도록 구성된 하이브리드차량의 냉각시스템.

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