KR102439432B1

KR102439432B1 - 차량용 쿨링모듈

Info

Publication number: KR102439432B1
Application number: KR1020160040016A
Authority: KR
Inventors: 이해준; 김성훈; 안용남
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2016-04-01
Filing date: 2016-04-01
Publication date: 2022-09-05
Also published as: KR20170112659A

Abstract

본 발명은 차량용 쿨링모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 응축기, 저온 라디에이터 및 팬쉬라우드로 구성되되, 응축성능 향상을 위해 공랭식 응축과 수냉식 응축이 모두 가능하면서도, 배관 및 레이아웃이 간단하고, 엔진룸 공간을 효율적으로 사용가능한 차량용 쿨링모듈에 관한 것이다.

Description

차량용 쿨링모듈{Cooling module for hybrid vehicle}

일반적인 차량용 에어컨의 냉동 사이클에서는, 액체 상태의 열교환매체가 주변에서 기화열만큼의 열량을 흡수하여 기화되는 증발기에 의해 실제 냉각 작용이 일어나게 된다. 상기 증발기로부터 압축기로 유입되는 기체 상태의 열교환매체는 압축기에서 고온 및 고압으로 압축되고, 상기 압축된 기체 상태의 열교환매체가 응축기를 통과하면서 액화되는 과정에서 주변으로 액화열이 방출되며, 상기 액화된 열교환매체가 다시 팽창밸브를 통과함으로써 저온 및 저압의 습포화 증기 상태가 된 후 다시 증발기로 유입되어 기화하게 되어 사이클을 이루게 된다.

즉, 응축기는 고온ㆍ고압의 기체 상태인 냉매가 유입되어 열교환에 의해 액화열을 방출하면서 액체 상태로 응축된 후 배출되며, 상기 냉매를 냉각시키는 열교환매체로서 공기를 이용하는 공냉, 액체를 이용하는 수냉으로 형성될 수 있다.

상기 공냉 응축기(Condenser)는 차량 전면의 개구부를 통해 유입되는 공기와 열교환 되는 구성으로서, 공기와 원활한 열교환을 위하여 일반적으로 범퍼빔이 형성되는 차량 전측에 고정된다.

한편, 차량용 에어컨의 냉동사이클을 구성하는 응축기는, 열교환효율을 높이기 위해 공냉 응축기와 수냉 응축기가 모두 사용되기도 한다.

기존 공냉 응축기를 사용하는 공냉식 에어컨 시스템은, 응축기가 차량 전면에 위치하여 냉매 라인 구성이 길어지고 복잡하며, 외기 공기 온도에 따라서 컨덴서 성능이 민감하게 반응한다는 단점이 있다.

반면, 수냉 응축기를 사용하는 수냉식 에어컨 시스템은, 냉각수의 온도 범위가 공기보다 크지 않기 때문에 안정적인 냉방 성능 확보가 가능하며, 차량 전면부의 공냉 응축기를 삭제하므로 차량 전면부 패키지 개선이 가능하다는 장점이 있다.

하지만, 수냉 응축기는 공기가 아닌 전장 라디에이터의 냉각수를 이용하여 냉매를 응축시키게 되는데, 전장 라디에이터의 냉각수 온도가 외기 공기 온도보다 높기 때문에 단독으로 사용 시 효율이 낮으며, 이 때문에 수냉부 후단에 공냉부를 구성하고, 내부 열교환기능을 추가하여 개선하기도 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 수냉 응축기(11)와 공냉 응축기(12)가 모두 사용되는 경우, 차량용 에어컨시스템은 서로 다른 타입의 열교환기들을 연결하기 위해 배관 구성이 복잡할 뿐만 아니라, 배관을 추가 구성하고 조립해야 하므로 생산 원가 상승을 초래하기도 한다.

또한, 배관 레이아웃이 길어지고 복잡하게 되면, 냉매가 이동하면서 압력강하에 불리한 측으로 작용하여 차량용 에어컨 시스템의 성능 및 효율이 저하될 수밖에 없다.

이를 개선하기 위한 시도로, 일본공개특허 제2008-180485호(공개일 2008.08.07, 명칭 : 열교환기)에는 서브라디에이터로부터 냉각된 냉각수가 수냉 응축기로 보내어져 압축기로부터 토출된 고온고압의 냉매와 열교환한 후, 이는 냉매는 다시 공냉 응축기로 보내어지는 시스템에서, 서브라디에이터와 수냉 응축기와 공냉 응축기를 일체형으로 구성하고 있지만, 서브 라디에이터의 탱크와 수냉 및 공냉 응축기의 헤더가 다르고 조립성이나 접합부의 용접성이 떨어진다는 문제점이 있으며, 상술한 바와 같은 문제점을 모두 개선하기엔 한계가 있었다.

한편, 통상적으로 차량용 쿨링모듈은 라디에이터와 콘덴서 및 상기 라디에이터와 콘덴서를 공기와 열교환 시켜 냉각시키기 위한 팬 슈라우드를 모듈화하여 구성되는데, 하이브리드 차량(Hybrid Electronic Vehicle)이나 연료 전지 차량의 경우, 상기 구성이외에 추가적으로 전장품을 냉각시키는 전장용 라디에이터가 포함된다.

하이브리드 차량은 정속 주행 및 초기 구동시에는 모터에 의해 구동되며, 배터리 방전 모드 시 내연기관에 의해 작동되어 연비를 향상시키는 장치이다.

여기서, 모터를 포함한 전장품은 작동 시 열이 발생되고, 부품들의 입출력 특성을 최상의 상태로 유지하기 위하여 부품의 온도 상승을 억제하는 냉각장치를 설치할 필요가 있다.

특히, 하이브리드 차량에서는 엔진 외에도 모터, 인버터, 배터리 스택 등을 포함하는 전기, 전자 구성품인 전장부품 역시 냉각해야하는데, 상기 엔진을 통과한 냉각수와 전장부품을 통과한 냉각수는 일정 온도 차이가 발생되어 하나의 냉각 시스템을 갖지 못한다.

따라서 차량용 냉각 시스템은 크게 엔진 냉각용 시스템과, 전장부품 냉각용 시스템이 개별적으로 구비되며, 엔진 냉각을 위한 라디에이터와 전장부품 냉각을 위한 저온 라디에이터(LTR, low temperature radiator)가 개별적으로 구비된다.

상기 저온 라디에이터는 일반적으로 별도로 제작되어 응축기의 상측 또는 하측에 조립된다.

그런데, 상술한 바와 같이 공랭 및 수냉 응축기를 모두 사용하는 차량용 에어컨 시스템은 쿨링모듈 구성 시, 저온 라디에이터도 차량의 엔진룸 전방에 같이 구비되어야 한다.

이때, 상기 쿨링모듈은 공랭 및 수냉 응축기를 모두 별도로 구성할 경우, 배관 및 레이아웃이 복잡해지고, 저온 라디에이터도 배치해야 하는데 이를 위한 공간 확보가 어렵다는 문제점이 있다.

일본공개특허 제2008-180485호(공개일 2008.08.07, 명칭 : 열교환기)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 응축기, 엔진 라디에이터, 저온 라디에이터 및 팬쉬라우드로 구성되되, 응축성능 향상을 위해 공랭식 응축과 수냉식 응축이 모두 가능하면서도, 배관 및 레이아웃이 간단하고, 엔진룸 공간을 효율적으로 사용가능한 차량용 쿨링모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 차량용 쿨링모듈은 차량 후방에 배치되는 팬쉬라우드(F); 상기 팬쉬라우드(F) 전방에 배치되며, 엔진 냉각수를 냉각시키는 엔진 라디에이터(R); 상기 엔진 라디에이터(R) 전방에 배치되며, 전장부품 냉각용 냉각수가 유입되는 제1냉각수 유입구(311)와, 배출되는 제1냉각수 배출구(312)가 형성된 저온 라디에이터(L); 및 상기 저온 라디에이터(L)의 길이방향 또는 높이방향으로 어느 한 면에 배치되며, 압축기로부터 유입된 냉매를 상기 저온 라디에이터(L)로부터 유입된 냉각수와의 열교환으로 응축시키는 수냉 영역(101)과, 공기와의 열교환으로 응축시키는 공냉 영역(102)이 일체로 형성된 응축기(100); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 응축기(100)는 상기 수냉 영역(101)이 배치되는 영역으로 냉매가 유입되는 제1냉매 유입구(211); 상기 수냉 영역(101)이 배치되는 영역에서 냉매가 배출되는 제1냉매 배출구(212); 상기 공냉 영역(102)이 배치되는 영역으로 냉매가 유입되는 제2냉매 유입구(221); 상기 공냉 영역(102)이 배치되는 영역에서 냉매가 배출되는 제2냉매 배출구(222); 상기 수냉 영역(101)이 배치되는 영역으로 전장부품 냉각용 냉각수가 유입되는 제2냉각수 유입구(321); 및 상기 수냉 영역(101)이 배치되는 영역에서 전장부품 냉각용 냉각수가 배출되는 제2냉각수 배출구(322); 를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 응축기(100)는 냉매의 기액분리가 이루어지는 기액분리기(140)를 포함하되, 상기 기액분리기(140)는 쿨링모듈의 길이방향으로 일측 또는 타측에 높이방향으로 연장 형성되어 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 응축기(100)는 상기 저온 라디에이터(L)의 길이방향으로 일측면에 배치되는 경우, 수냉 영역(101)이 상부에 배치되고, 공냉 영역(102)이 하측에 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 응축기(100)는 냉매가 수냉 영역(101)을 모두 거친 다음, 기액분리기(140)를 통과한 후, 공냉 영역(102)을 통과하여 외부로 배출될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 응축기(100)는 상기 수냉 영역(101)의 길이방향으로 일측면 상부 영역에 제1냉매 유입구(211) 및 하부 영역에 제2냉각수 유입구(321)가 배치되고, 상기 수냉 영역(101)의 길이방향으로 타측면 하부 영역에 제1냉매 배출구(212) 및 상부 영역에 제2냉각수 배출구(322)가 배치되며, 상기 공냉 영역(102)의 길이방향으로 타측면 하부 영역 중 공기 유동 방향으로 후방 영역에 제2냉매 유입구(221) 및 전방 영역에 제2냉매 배출구(222)가 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 응축기(100)는 상기 저온 라디에이터(L)의 높이방향으로 일측면에 배치되는 경우, 수냉영역이 길이방향으로 일측에 배치되고, 공냉영역이 타측에 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 응축기(100)는 냉매가 수냉 영역(101)을 모두 거친 다음, 공냉 영역(102) 중 공기 유동 방향으로 후방에 위치한 영역을 통과한 후, 기액분리기(140)를 통과하며, 이후 공냉 영역(102) 중 공기 유동 방향으로 전방에 위치한 영역을 통과하여 외부로 배출될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 응축기(100)는 상기 수냉 영역(101)의 높이방향으로 일측면의 길이방향으로 일측 영역에 제1냉매 유입구(211) 및 길이방향으로 타측 영역에 제2냉각수 유입구(321)가 배치되고, 상기 수냉 영역(101)의 높이방향으로 타측면의 길이방향으로 일측 후방 영역에 제1냉매 배출구(212) 및 전방 영역에 제2냉각수 배출구(322)가 배치되며, 상기 공냉 영역(102)의 높이방향으로 타측면의 길이방향으로 타측 후방 영역에 제2냉매 유입구(221) 및 전방 영역에 제2냉매 배출구(222)가 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 쿨링모듈은 상기 저온 라디에이터(L)의 제1냉각수 배출구(312)와, 상기 응축기(100)의 제2냉각수 유입구(321)가 인접하여 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 응축기(100)는 플레이트 타입으로 형성되되, 하나의 플레이트 상에 수냉 영역(101) 및 공냉 영역(102)이 구획되어 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 응축기(100)는 제1상부 플레이트(201) 및 제1하부 플레이트(202)가 한 쌍을 이루어 적층되어 형성되며, 길이방향으로 영역이 구획되어 수냉 영역(101)을 이루는 수냉 응축기용 냉매유로부(110)와 공냉 영역(102)을 이루는 공냉 응축기용 냉매유로부(120)로 이루어지는 냉매 플레이트(200); 상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)를 이루는 상기 냉매 플레이트(200)와 교대로 적층되어 수냉 영역(101)을 이루며, 내부에 냉각수가 유동되는 냉각수 플레이트(300); 및 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)를 이루는 상기 냉매 플레이트(200) 사이 공간에 개재되는 방열핀(400); 을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 냉매 플레이트(200)는 상기 공냉 영역(102)을 이루는 공냉 응축기용 냉매유로부(120)가 공기 유동방향으로 전ㆍ후 영역으로 분리되도록 구획부(255)에 의해 구획될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 냉매 플레이트(200) 및 냉각수 플레이트(300)는 적층 방향으로 제1냉매 유입구(211) 및 제1냉매 배출구(212)와 연통되어, 상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)에 냉매가 유동되도록 중공되며, 그 둘레가 상기 냉매 플레이트(200)의 외측으로 돌출되는 제1접합부(251)가 형성되는 제1연통홀(231) 및 제2연통홀(232); 적층 방향으로 상기 제2냉각수 유입구(321) 및 제2냉각수 배출구(322)와 연통되어 상기 냉각수 플레이트(300)로 냉각수가 유동되도록 중공되며, 그 둘레가 상기 냉각수 플레이트(300)의 외측으로 돌출되는 제2접합부(252)가 형성되는 제3연통홀(233) 및 제4연통홀(234); 및 적층 방향으로 상기 제2냉매 유입구(221) 및 제2냉매 배출구(222) 연통되어 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)에 냉매가 유동되도록 중공되며, 그 둘레가 상기 냉매 플레이트(200)의 외측으로 돌출되는 제3접합부(253)가 형성되는 제5 내지 제8연통홀(235~238); 을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 응축기(100)는 플레이트의 적층방향으로 일측 또는 타측에서, 상기 플레이트가 더 적층되어 형성되며, 상기 공냉 영역(102)을 거친 냉매가 유입되어 내부에 유동되는 보조열교환기(I)가 일체로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 차량용 쿨링모듈은 응축기, 엔진 라디에이터, 저온 라디에이터 및 팬쉬라우드로 구성되되, 공랭식 응축과 수냉식 응축이 모두 가능한 응축기가 저온 라디에이터의 높이방향 또는 길이방향으로 일측에 배치되도록 함으로써, 배관 및 레이아웃이 간단하고, 엔진룸 공간을 효율적으로 사용가능하다는 장점이 있다.

더욱 상세하게, 본 발명은 수냉 영역 및 공냉 영역이 일체로 형성된 응축기를 포함하여 형성됨으로써, 기존에 공냉 응축기와 수냉 응축기가 별도로 형성되어 연결되었던 것과 비교하여, 배관 구성이 간단하고, 배관을 외부에서 연결한다 하더라도 매우 짧게 구성할 수 있어 생산 원가를 절감할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 기존의 차량 전면에 배치되던 공랭식 응축기 삭제가 가능하므로, 에어컨 연결 라인 단순화가 가능하고, 차량 전방의 추가 공간 확보가 가능하다.

아울러, 본 발명은 응축기가 하나의 플레이트 상에 수냉 영역 및 공냉 영역이 형성되도록 하여 기존 응축기보다 소형화가 가능하며, 이를 통해 기존 팬쉬라우드가 차지하는 면적 내에서 저온 라디에이터와 함께, 보조 라디에이터의 높이방향 또는 길이방향으로 일측에 장착될 수 있어 전체 패키지 크기가 축소된다.

즉, 본 발명은 기존에 저온 라디에이터, 엔진 라디에이터 및 공랭식 응축기로 구성된 3 레이어의 쿨링모듈에서 저온 라디에이터, 엔진 라디에이터로 구성된 2 레이어로 줄여 패키지 감소뿐만 아니라, 뒤쪽 통기저항이 줄어 전체 냉각 성능이 향상될 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 압축기에서 전달받은 냉매를 먼저 수냉 영역에서 응축한 다음, 기액분리를 거쳐 공냉 영역에서 과냉각이 이루어지도록 함으로써, 기존 수냉 응축만 했을 때보다 응축 효율이 향상될 수 있다.

아울러, 본 발명의 일실시예에 따른 응축기는 응축기가 하나의 플레이트 상에 수냉 영역 및 공냉 영역이 형성됨으로써, 한 번의 브레이징 결합으로 기존의 공냉 응축기 및 수냉 응축기의 일체형 모듈제작이 가능하며, 이로 인해 패키지 크기가 축소되고, 조립 및 제조 공정이 단순화될 수 있다는 장점이 있다.

아울러, 본 발명은 응축기의 단부에 플레이트를 더 적층하여 내부 열교환기 역할을 하는 보조 열교환기를 일체로 형성할 수 있으며, 이를 통해 냉매의 압력강하가 감소하게 되어 에어컨 시스템 전체의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 공랭식 응축기, 수냉식 응축기 및 IHX를 모두 포함하여 형성되는 차량용 에어컨시스템을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 쿨링모듈이 적용된 차량용 에어컨 시스템을 나타낸 구성도.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 쿨링모듈의 사시도 및 평면도
도 5는 도 2의 쿨링모듈에 구비되는 응축기에서의 냉매 흐름도.
도 6은 도 2의 쿨링모듈에 구비되는 응축기 및 저온 라디에이터에서의 냉각수 흐름도.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 또 다른 쿨링모듈의 사시도 및 평면도
도 9는 도 7의 쿨링모듈에 구비되는 응축기에서의 냉매 흐름도.
도 10은 도 7의 쿨링모듈에 구비되는 응축기 및 저온 라디에이터에서의 냉각수 흐름도.
도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 쿨링모듈에 구비되는 응축기의 일실시예를 나타낸 사시도 및 분해사시도.

이하, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 차량용 쿨링모듈을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 쿨링모듈은 팬쉬라우드(F)와, 저온 라디에이터(L) 및 응축기(100)를 포함한다.

본 발명에 따른 차량용 쿨링모듈은 수냉식 인터쿨러를 장착한 내연기관 차량, 전기차량, 또는 하이브리드 차량에 모두 적용가능하다.

이때, 본 발명에 따른 차량용 쿨링모듈은 내연기관 차량 또는 하이브리드 차량일 경우에는 엔진 라디에이터를 더 포함하여 형성될 수 있다.

이를 기준으로 설명하면, 상기 팬쉬라우드(F)는 차량 후방에 배치되며, 상기 엔진 라디에이터(R)는 상기 팬쉬라우드(F)의 전방에 배치되어 엔진 냉각수를 냉각시킨다.

상기 저온 라디에이터(L)는 상기 엔진 라디에이터(R) 전방에 상기 엔진 라디에이터(R)와 비슷한 면적을 차지하며 배치되고, 전장부품 냉각용 냉각수가 유입되는 제1냉각수 유입구(311)와, 배출되는 제1냉각수 배출구(312)가 형성된다.

상기 엔진 라디에이터(R) 및 저온 라디에이터(L)는 이미 공지된 기술로, 공지된 그것과 동일하게 기본적인 구성인 한 쌍의 헤더탱크, 튜브 및 핀으로 이루어지므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 응축기(100)는 상기 저온 라디에이터(L)의 길이방향 또는 높이방향으로 어느 한 면에 배치되며, 압축기로부터 유입된 냉매를 상기 저온 라디에이터(L)로부터 유입된 냉각수와의 열교환으로 응축시키는 수냉 영역(101)과, 공기와의 열교환으로 응축시키는 공냉 영역(102)을 포함하여 형성된다.

상기 응축기(100)는 도 11 및 도 12와 같이, 플레이트 타입으로 형성되되, 하나의 플레이트 상에 수냉 영역(101) 및 공냉 영역(102)이 구획 배치되는 일체형으로 제작될 수 있다.

물론, 상기 응축기(100)는 공랭식 응축기와 수냉식 응축기가 별도로 형성된 실시예도 가능하며, 플레이트 타입 외에 핀 튜브 타입 등으로 다양하게 변경실시가 가능하다,

상술한 바와 같이, 상기 응축기(100)는 하나의 플레이트가 적층되어 형성됨으로써, 기존에 공랭식 응축기 및 수냉식 응축기를 따로 구성하는 것보다 소형화가 가능하다.

따라서 상기 응축기(100)는 기존 팬쉬라우드(F)가 차지하는 면적 내에서 저온 라디에이터(L)와 함께, 저온 라디에이터(L)의 높이방향 또는 길이방향으로 일측에 장착될 수 있어 쿨링모듈의 패키지가 축소되도록 할 수 있다.

도 3 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 응축기(100)는 상기 수냉 영역(101)이 배치되는 영역으로 냉매가 유입되는 제1냉매 유입구(211)와, 상기 수냉 영역(101)이 배치되는 영역에서 냉매가 배출되는 제1냉매 배출구(212)와, 상기 공냉 영역(102)이 배치되는 영역으로 냉매가 유입되는 제2냉매 유입구(221)와, 상기 공냉 영역(102)이 배치되는 영역에서 냉매가 배출되는 제2냉매 배출구(222)와, 상기 수냉 영역(101)이 배치되는 영역으로 전장부품 냉각용 냉각수가 유입되는 제2냉각수 유입구(321), 및 상기 수냉 영역(101)이 배치되는 영역에서 전장부품 냉각용 냉각수가 배출되는 제2냉각수 배출구(322)를 포함할 수 있다.

본 발명의 쿨링모듈은 도 3 내지 도 6과 같이, 상기 응축기(100)가 저온 라디에이터(L)의 길이방향으로 일측에 배치될 수도 있고, 도 7 및 도 10과 같이, 상기 이리체형 응축기가 저온 라디에이터(L)의 높이방향으로 일측에 배치될 수도 있다.

이때, 상기 쿨링모듈은 상기 응축기(100)의 폭방향으로의 두께가, 상기 엔진 라디에이터(R) 및 저온 라디에이터(L)의 두께를 합한 것과 거의 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.

이에 따라, 본 발명의 쿨링모듈은 기존에 저온 라디에이터(L), 엔진 라디에이터(R) 및 공랭식 응축기로 구성된 3 레이어의 쿨링모듈에서 저온 라디에이터(L), 엔진 라디에이터(R)로 구성된 2 레이어로 줄여 패키지 감소뿐만 아니라, 뒤쪽 통기저항이 줄어 전체 냉각 성능이 향상될 수 있다.

또한, 상기 쿨링모듈은 상기 저온 라디에이터(L)의 제1냉각수 배출구(312)와, 상기 응축기(100)의 제2냉각수 유입구(321)가 인접하여 배치됨으로써, 저온 라디에이터(L)와 수냉 영역(101) 간에 연결되는 냉각수 배관이 최대한 짧게 형성될 수 있도록 하는 것이 좋다.

아울러, 상기 쿨링모듈은 압축기를 통과하여 압축된 냉매가 상기 응축기(100)의 수냉 영역(101)을 먼저 통과한 후, 공냉 영역(102)으로 유동될 수 있도록 한다.

이때, 상기 응축기(100)는 도 3과 같이 상기 저온 라디에이터(L)의 길이방향으로 일측에 배치되는 경우, 위에서 아래로 냉매가 유동될 수 있도록 상기 수냉 영역(101)이 상측에 배치되고, 공냉 영역(102)이 하측에 배치되는 것이 바람직하다.

또, 상기 응축기(100)는 과냉을 위해 냉매의 기액분리가 이루어지는 기액분리기(140)를 포함하되, 도 3 및 도 7에 도시된 것과 같이, 상기 기액분리기(140)는 쿨링모듈의 길이방향으로 일측 또는 타측에 높이방향으로 연장 형성되어 배치될 수 있다.

이때, 상기 기액분리기(140)는 상기 수냉 영역(101) 또는 상기 수냉 영역(101)과 상기 공냉 영역(102) 일부를 통과한 냉매가 기액분리기(140)를 거친 다음, 공냉 영역(102)을 거치면서 과냉각이 이루어질 수 있도록 상기 응축기(100)에 연결된다.

이에 따라, 또한, 본 발명은 압축기에서 전달받은 냉매를 먼저 수냉 영역(101)에서 응축한 다음, 기액분리를 거쳐 공냉 영역(102)에서 과냉각이 이루어지도록 함으로써, 기존 수냉 응축만 했을 때보다 더 낮은 온도로 냉각이 가능하여, 응축 효율이 향상될 수 있다.

다음으로, 도 3 내지 도 6에 도시된 쿨링모듈을 기준으로, 상기 응축기(100)에서의 냉매 흐름과, 상기 저온 라디에이터(L) 및 응축기(100)를 통과하는 냉각수의 흐름을 설명한다.

도 3의 응축기(100)는 상기 저온 라디에이터(L)의 길이방향으로 일측면에 배치되며, 수냉 영역(101) 및 공냉 영역(102)이 상ㆍ하로 배치된다.

이때, 도 5와 같이, 상기 응축기(100)를 통과하는 냉매는 먼저 수냉 영역(101)을 모두 통과한 다음, 상기 기액분리기(140)를 통과하게 된다.

이때, 상기 수냉 영역(101)을 통과하는 냉매는 1패스, 3패스 또는 그 이상의 패스로 통과할 수 있으며, 다양하게 변경실시가 가능하다.

이후, 냉매는 공냉 영역(102)을 2패스로 모두 통과하여 내부 열교환기인 보조 열교환기 측으로 유동된 후, 팽창밸브(T), 증발기(E) 및 압축기 순으로 통과한 다음, 다시 응축기(100)의 수냉 영역(101)으로 유입되는 순환 경로를 갖는다.

도 6과 같이, 제1냉각수 유입구(311)를 통해 상기 저온 라디에이터(L)로 유입된 냉각수는 상기 저온 라디에이터(L) 내부를 모두 통과한 다음, 상기 제1냉각수 배출구(312)로 배출된다.

이후, 냉각수는 상기 수냉 영역(101)의 제2냉각수 유입구(321)로 유입되며, 상기 수냉 영역(101)을 1패스 또는 그 이상의 패스로 통과한 후, 상기 제2냉각수 배출구(322)로 배출된다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 응축기(100)는 상기 수냉 영역(101)의 길이방향으로 일측면 상부 영역에 제1냉매 유입구(211) 및 하부 영역에 제1냉각수 유입구(311)가 배치될 수 있다.

또한, 상기 응축기(100)는 상기 수냉 영역(101)의 길이방향으로 타측면 하부 영역에 제1냉매 배출구(212) 및 상부 영역에 제1냉각수 배출구(312)가 배치될 수 있다.

또, 상기 응축기(100)는 상기 공냉 영역(102)의 길이방향으로 타측면 하부 영역 중 공기 유동 방향으로 후방 영역에 제2냉매 유입구(221) 및 전방 영역에 제2냉매 배출구(222)가 배치될 수 있다.

이때, 상기 응축기(100)는 제1냉매 유입구(211), 제1냉매 배출구(212), 제2냉매 유입구(221), 제2냉매 배출구(222), 제2냉각수 유입구(321) 및 제2냉각수 배출구(322)가 상술한 바와 같은 위치로 한정되지 않으며, 얼마든지 변경실시가 가능하다.

다음으로, 도 7 내지 도 10에 도시된 쿨링모듈을 기준으로, 상기 응축기(100)에서의 냉매 흐름과, 상기 저온 라디에이터(L) 및 응축기(100)를 통과하는 냉각수의 흐름을 설명한다.

도 7의 응축기(100)는 상기 저온 라디에이터(L)의 높이방향으로 일측면에 배치되며, 수냉 영역(101) 및 공냉 영역(102)이 좌ㆍ우로 배치된다.

이때, 도 9와 같이, 상기 응축기(100)를 통과하는 냉매는 먼저 수냉 영역(101)을 모두 통과한 다음, 공기 유동방향으로 전방 및 후방 영역이 구획된 상기 공냉 영역(102)의 후방 영역을 먼저 통과한 후, 상기 기액분리기(140)를 통과하게 된다.

이때, 상기 수냉 영역(101)을 통과하는 냉매는 2패스, 4패스 또는 그 이상의 패스로 통과할 수 있으며, 다양하게 변경실시가 가능하다.

이후, 냉매는 공냉 영역(102)의 전방 영역을 모두 통과하여 내부 열교환기인 보조 열교환기 측으로 유동된 후, 팽창밸브(T), 증발기(E) 및 압축기 순으로 통과한 다음, 다시 응축기(100)의 수냉 영역(101)으로 유입되는 순환 경로를 갖는다.

도 10과 같이, 제1냉각수 유입구(311)를 통해 상기 저온 라디에이터(L)로 유입된 냉각수는 상기 저온 라디에이터(L) 내부를 모두 통과한 다음, 상기 제1냉각수 배출구(312)로 배출된다.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 응축기(100)는 상기 수냉 영역(101)의 높이방향으로 일측면의 길이방향으로 일측 영역에 제1냉매 유입구(211) 및 길이방향으로 타측 영역에 제2냉각수 유입구(321)가 배치될 수 있다.

또한, 상기 응축기(100)는 상기 수냉 영역(101)의 높이방향으로 타측면의 길이방향으로 일측 후방 영역에 제1냉매 배출구(212) 및 전방 영역에 제2냉각수 배출구(322)가 배치될 수 있다.

또, 상기 공냉 영역(102)의 높이방향으로 타측면의 길이방향으로 타측 후방 영역에 제2냉매 유입구(221) 및 전방 영역에 제2냉매 배출구(222)가 배치될 수 있다.

한편, 도 11 및 도 12에는 상기 응축기(100)의 구체적인 실시예가 도시되었다.

상기 응축기(100)는 크게, 냉매 플레이트(200), 냉각수 플레이트(300) 및 방열핀(400)으로 이루어진다.

상기 냉매 플레이트(200)는 제1상부 플레이트(201) 및 제1하부 플레이트(202)가 한 쌍을 이루어 적층되어 형성되며, 길이방향으로 영역이 구획되어 수냉 영역(101)을 이루는 수냉 응축기용 냉매유로부(110)와 공냉 영역(102)을 이루는 공냉 응축기용 냉매유로부(120)로 이루어질 수 있다.

또, 상기 냉각수 플레이트(300)는 상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)를 이루는 상기 냉매 플레이트(200)와 교대로 적층되어 수냉 영역(101)을 이루며, 내부에 냉각수가 유동된다.

상기 냉매 플레이트(200)와 마찬가지로, 상기 냉각수 플레이트(300)는 제2상부 플레이트(301) 및 제2하부 플레이트(302)가 한 쌍을 이루어 적층되어 형성될 수 있다.

또, 상기 방열핀(400)은 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)를 이루는 상기 냉매 플레이트(200) 사이 공간에 개재된다.

이때, 상기 냉매 플레이트(200)는 공기 유동방향으로 전ㆍ후 영역으로 분리되도록 상기 공냉 영역(102)을 이루는 공냉 응축기용 냉매유로부(120)가 구획부(255)에 의해 구획된다.

상기 구획부(255)에 의해 분리되는 제1유동부(260) 및 제2유동부(270)는 어느 한 영역에서 서로 연결되어 제1유동부(260)를 통과한 냉매가 제2유동부(270)를 통과하여 외부로 배출될 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 상기 냉매 플레이트(200) 및 냉각수 플레이트(300)에는 제1 내지 제 8연통홀이 형성될 수 있다.

도 12를 기준으로 설명하면, 상기 제1연통홀(231) 및 제2연통홀(232)은 적층 방향으로 제1냉매 유입구(211) 및 제1냉매 배출구(212)와 연통되어, 상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)에 냉매가 유동되도록 중공되며, 그 둘레가 상기 냉매 플레이트(200)의 외측으로 돌출되는 제1접합부(251)가 형성된다.

상기 제3연통홀(233) 및 제4연통홀(234)은 적층 방향으로 상기 제2냉각수 유입구(321) 및 제2냉각수 배출구(322)와 연통되어 상기 냉각수 플레이트(300)로 냉각수가 유동되도록 중공되며, 그 둘레가 상기 냉각수 플레이트(300)의 외측으로 돌출되는 제2접합부(252)가 형성된다.

상기 제5연통홀 내지 제8연통홀(235~238)은 적층 방향으로 상기 제2냉매 유입구(221) 및 제2냉매 배출구(222) 연통되어 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)에 냉매가 유동되도록 중공되며, 그 둘레가 상기 냉매 플레이트(200)의 외측으로 돌출되는 제3접합부(253)가 형성된다.

한편, 상기 응축기(100)는 플레이트의 적층방향으로 일측 또는 타측에서, 상기 플레이트가 더 적층되어 형성되며, 상기 공냉 영역(102)을 거친 냉매가 유입되어 내부에 유동되는 보조열교환기(I)가 일체로 형성될 수 있다.

상기 보조 열교환기는 내부 열교환기(IHX)라는 명칭으로 사용되는 것으로, 응축기를 통과한 냉매와, 증발기(E)를 통과한 냉매가 상호 열교환 되도록 한다.

이에 따라, 상기 응축기(100)는 보조 열교환기가 따로 형성될 때보다, 냉매가 통과하는 유동경로가 짧아져, 냉매의 압력강하가 감소되도록 할 수 있으며, 이를 통해 에어컨 시스템 전체의 열교환 효율 향상에 기여할 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

T : 팽창밸브
E : 증발기
I : 보조열교환기
R: 엔진 라디에이터
L: 저온 라디에이터
F: 팬쉬라우드
100 : 응축기
101 : 수냉 영역 102: 공냉 영역
110 : 수냉 응축기용 냉매유로부
120 : 공냉 응축기용 냉매유로부
140 : 기액분리기
141 : 기액분리기 유입구 142 : 기액분리기 배출구
200 : 냉매 플레이트
201 : 제1상부 플레이트 202 : 제1하부 플레이트
211 : 제1냉매유입구 212 : 제1냉매배출구
221 : 제2냉매유입구 222 : 제2냉매배출구
231~238 : 제1 내지 8연통홀
251~253 : 제1~3접합부
255 : 구획부
260 : 제1유동부 270 : 제2유동부
300 : 냉각수 플레이트
301 : 제2상부 플레이트 302 : 제2하부 플레이트
311 : 제1냉각수 유입구 312 : 제1냉각수 배출구
321 : 제2냉각수 유입구 322 : 제2냉각수 배출구
400 : 방열핀

Claims

차량 후방에 배치되는 팬쉬라우드(F);
상기 팬쉬라우드(F) 전방에 배치되며, 전장부품 냉각용 냉각수가 유입되는 제1냉각수 유입구(311)와, 배출되는 제1냉각수 배출구(312)가 형성된 저온 라디에이터(L); 및
압축기로부터 유입된 냉매를 상기 저온 라디에이터(L)로부터 유입된 냉각수와의 열교환으로 응축시키는 수냉 영역(101)과, 공기와의 열교환으로 응축시키는 공냉 영역(102)을 포함하는 응축기(100); 를 포함하고,
상기 수냉 영역(101) 및 공냉 영역(102)을 포함하는 응축기(100)는 저온 라디에이터(L)의 길이방향 또는 높이방향 측면쪽 외부에 배치되되, 상기 응축기(100)의 수냉 영역(101)과 공냉 영역(102)은 상기 저온 라디에이터(L)의 길이방향 또는 높이방향으로 동일한 측면쪽에 배치되며,
공기의 유동방향으로 보았을 때 상기 응축기(100)의 수냉 영역(101) 및 공냉 영역(102)은 저온 라디에에터(L)와 중첩되지 않게 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링모듈.
제 1항에 있어서,
상기 응축기(100)는
상기 수냉 영역(101)이 배치되는 영역으로 냉매가 유입되는 제1냉매 유입구(211);
상기 수냉 영역(101)이 배치되는 영역에서 냉매가 배출되는 제1냉매 배출구(212);
상기 공냉 영역(102)이 배치되는 영역으로 냉매가 유입되는 제2냉매 유입구(221);
상기 공냉 영역(102)이 배치되는 영역에서 냉매가 배출되는 제2냉매 배출구(222);
상기 수냉 영역(101)이 배치되는 영역으로 전장부품 냉각용 냉각수가 유입되는 제2냉각수 유입구(321); 및
상기 수냉 영역(101)이 배치되는 영역에서 전장부품 냉각용 냉각수가 배출되는 제2냉각수 배출구(322); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링모듈.
제 2항에 있어서,
상기 응축기(100)는
냉매의 기액분리가 이루어지는 기액분리기(140)를 포함하되,
상기 기액분리기(140)는 쿨링모듈의 길이방향으로 일측 또는 타측에 높이방향으로 연장 형성되어 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링모듈.
제 3항에 있어서,
상기 응축기(100)는
상기 저온 라디에이터(L)의 길이방향으로 일측면에 배치되는 경우,
수냉 영역(101)이 상부에 배치되고, 공냉 영역(102)이 하측에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링모듈
제 4항에 있어서,
상기 응축기(100)는
냉매가 수냉 영역(101)을 모두 거친 다음, 기액분리기(140)를 통과한 후, 공냉 영역(102)을 통과하여 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링모듈.
제 5항에 있어서,
상기 응축기(100)는
상기 수냉 영역(101)의 길이방향으로 일측면 상부 영역에 제1냉매 유입구(211) 및 하부 영역에 제2냉각수 유입구(321)가 배치되고,
상기 수냉 영역(101)의 길이방향으로 타측면 하부 영역에 제1냉매 배출구(212) 및 상부 영역에 제2냉각수 배출구(322)가 배치되며,
상기 공냉 영역(102)의 길이방향으로 타측면 하부 영역 중 공기 유동 방향으로 후방 영역에 제2냉매 유입구(221) 및 전방 영역에 제2냉매 배출구(222)가 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링모듈.
제 3항에 있어서,
상기 응축기(100)는
상기 저온 라디에이터(L)의 높이방향으로 일측면에 배치되는 경우,
수냉영역이 길이방향으로 일측에 배치되고, 공냉영역이 타측에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링모듈
제 7항에 있어서,
상기 응축기(100)는
냉매가 수냉 영역(101)을 모두 거친 다음, 공냉 영역(102) 중 공기 유동 방향으로 후방에 위치한 영역을 통과한 후, 기액분리기(140)를 통과하며, 이후 공냉 영역(102) 중 공기 유동 방향으로 전방에 위치한 영역을 통과하여 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링모듈.
제 8항에 있어서,
상기 응축기(100)는
상기 수냉 영역(101)의 높이방향으로 일측면의 길이방향으로 일측 영역에 제1냉매 유입구(211) 및 길이방향으로 타측 영역에 제2냉각수 유입구(321)가 배치되고,
상기 수냉 영역(101)의 높이방향으로 타측면의 길이방향으로 일측 후방 영역에 제1냉매 배출구(212) 및 전방 영역에 제2냉각수 배출구(322)가 배치되며,
상기 공냉 영역(102)의 높이방향으로 타측면의 길이방향으로 타측 후방 영역에 제2냉매 유입구(221) 및 전방 영역에 제2냉매 배출구(222)가 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링모듈.
제 2항에 있어서,
상기 쿨링모듈은
상기 저온 라디에이터(L)의 제1냉각수 배출구(312)와, 상기 응축기(100)의 제2냉각수 유입구(321)가 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링모듈.
제 1항에 있어서,
상기 응축기(100)는
플레이트 타입으로 형성되되,
하나의 플레이트 상에 수냉 영역(101) 및 공냉 영역(102)이 구획 배치되어 일체형으로 제작되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링모듈.
제 11항에 있어서,
상기 응축기(100)는
제1상부 플레이트(201) 및 제1하부 플레이트(202)가 한 쌍을 이루어 적층되어 형성되며, 길이방향으로 영역이 구획되어 수냉 영역(101)을 이루는 수냉 응축기용 냉매유로부(110)와 공냉 영역(102)을 이루는 공냉 응축기용 냉매유로부(120)로 이루어지는 냉매 플레이트(200);
상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)를 이루는 상기 냉매 플레이트(200)와 교대로 적층되어 수냉 영역(101)을 이루며, 내부에 냉각수가 유동되는 냉각수 플레이트(300); 및
상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)를 이루는 상기 냉매 플레이트(200) 사이 공간에 개재되는 방열핀(400); 을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링모듈.
제 12항에 있어서,
상기 냉매 플레이트(200)는
상기 공냉 영역(102)을 이루는 공냉 응축기용 냉매유로부(120)가 공기 유동방향으로 전ㆍ후 영역으로 분리되도록 구획부(255)에 의해 구획되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링모듈.
제 13항에 있어서,
상기 냉매 플레이트(200) 및 냉각수 플레이트(300)는
적층 방향으로 제1냉매 유입구(211) 및 제1냉매 배출구(212)와 연통되어, 상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)에 냉매가 유동되도록 중공되며, 그 둘레가 상기 냉매 플레이트(200)의 외측으로 돌출되는 제1접합부(251)가 형성되는 제1연통홀(231) 및 제2연통홀(232);
적층 방향으로 제2냉각수 유입구(321) 및 제2냉각수 배출구(322)와 연통되어 상기 냉각수 플레이트(300)로 냉각수가 유동되도록 중공되며, 그 둘레가 상기 냉각수 플레이트(300)의 외측으로 돌출되는 제2접합부(252)가 형성되는 제3연통홀(233) 및 제4연통홀(234); 및
적층 방향으로 제2냉매 유입구(221) 및 제2냉매 배출구(222)와 연통되어 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)에 냉매가 유동되도록 중공되며, 그 둘레가 상기 냉매 플레이트(200)의 외측으로 돌출되는 제3접합부(253)가 형성되는 제5 내지 제8연통홀(235~238); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링모듈.
제 11항에 있어서,
상기 응축기(100)는
플레이트의 적층방향으로 일측 또는 타측에서, 상기 플레이트가 더 적층되어 형성되며, 상기 공냉 영역(102)을 거친 냉매가 유입되어 내부에 유동되는 보조열교환기(I)가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링모듈.