JP2014118140A - 車両用クーリングモジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】凝縮圧力を低減させ、冷媒の凝縮性能を高めて、冷房性能を向上させると同時に、パッケージ性能を向上させるようにする車両用クーリングモジュールを提供する。
【解決手段】車両用クーリングモジュールは、車両の前方に配置され、内部に冷却水が流入して外気との熱交換によって冷却水を冷却させるラジエータと;車両の幅方向に前記ラジエータの一側に配置され、前記ラジエータと冷却水配管を通じて連結されて内部に冷却水が流入し、冷媒配管を通じて冷媒が流入して、内部で冷却水との熱交換によって冷媒を凝縮させる第1コンデンサと;前記第1コンデンサと前記冷媒配管を通じて相互連結されて、前記第1コンデンサから凝縮した冷媒が流入し、前記ラジエータの前方に配置されて、走行中に流入する外気と冷媒の相互熱交換によって前記冷媒を追加的に凝縮させる第2コンデンサとを含む。
【選択図】図1

Description

本発明は、車両用クーリングモジュールに関し、より詳しくは、冷却水を外気との熱交換によって冷却させるラジエータにおける冷媒の凝縮時に、冷却水と外気をそれぞれ使用する水冷式コンデンサと空冷式コンデンサを含んで構成した車両用クーリングモジュールに関する。
一般に、自動車のエアコンシステムは、外部の温度変化に関係なく、自動車の室内温度を適当な温度に維持して、快適な室内環境を維持できるようにする。
このようなエアコンシステムは、冷媒を圧縮する圧縮器と、前記圧縮器で圧縮された冷媒を凝縮して液化させるコンデンサと、前記コンデンサで凝縮して液化した冷媒を急速に膨張させる膨張バルブと、前記膨張バルブで膨張した冷媒を蒸発させながら、冷媒の蒸発潜熱を利用して前記エアコンシステムが設けられた室内に送風される空気を冷却する蒸発器などを主な構成要素として含む。
しかし、このような従来のエアコンシステムは、冷媒の凝縮のための冷却時に、水冷式コンデンサを適用する場合、冷却水がコンデンサで冷媒と熱交換されることにより、コンデンサの出口の冷媒温度が上昇することによって、所要動力が増大するという問題点がある。
また、水冷式コンデンサは、空冷式コンデンサに比べて、冷却水の熱容量が大きくて凝縮圧力は低くなるが、冷却水と冷媒の温度差が小さく、外気に比べて冷却水温が高いことで、サブクール(Sub cool)の形成が困難であるため、エアコンシステムの全体的な冷房性能が低下するという短所がある。
これを防止するためには、大容量のクーリングファンとラジエータが要求されるが、狭いエンジンルーム内部でレイアウトが不利になり、車両の全体的な重量と原価の側面で悪影響を与える短所もある。
また、狭いエンジンルーム内部に水冷式コンデンサを装着するためには、フェンダの後方またはエンジンルームの後方に装着しなければならないが、空間確保が困難で、連結配管及び配置レイアウトが複雑になり、組立性及び装着性が低下すると同時に、エンジンルームの熱害が性能の阻害要素として作用するおそれがあり、冷媒流動抵抗が増加して圧縮器の消費動力が増加する問題点もある。
そして、モータと電気動力部品及びスタックなどが適用される親環境車両の場合には、冷却水が各構成要素を冷却した後にコンデンサに流入して、その温度が上昇することにより、冷媒の凝縮量がさらに低下する問題点も有している。
そこで、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、冷媒の凝縮時に、冷却水を使用する水冷式と、外気を使用する空冷式とを共に適用することにより、凝縮圧力を低減させ、冷媒の凝縮性能を高めて、冷房性能を向上させると同時に、冷却水を外気との熱交換によって冷却させるラジエータに含めて構成することにより、パッケージ性能を向上させるようにする車両用クーリングモジュールを提供することにある。
このような目的を達成するための本発明の実施例による車両用クーリングモジュールは、車両の前方に配置され、内部に冷却水が流入して外気との熱交換によって冷却水を冷却させるラジエータ;車両の幅方向に前記ラジエータの一側に配置され、前記ラジエータと冷却水配管を通じて連結されて内部に冷却水が流入し、冷媒配管を通じて冷媒が流入して、内部で冷却水との熱交換によって冷媒を凝縮させる第1コンデンサと;前記第1コンデンサと前記冷媒配管を通じて相互連結されて、前記第1コンデンサから凝縮した冷媒が流入し、前記ラジエータの前方に配置されて、走行中に流入する外気と冷媒の相互熱交換によって前記冷媒を追加的に凝縮させる第2コンデンサとを含む。
前記第1コンデンサは、一面の一側と他側に冷却水流入口と冷却水排出口がそれぞれ形成されて、前記ラジエータと冷却水配管を通じて連結されるハウジングと;前記ハウジングの一端にそれぞれ装着される流入タンク及び排出タンクと;前記流入タンクと前記排出タンクに対応して前記ハウジングの他端にそれぞれ装着されて、内部で相互連結される連結タンクと;前記流入タンクと前記排出タンクを前記連結タンクと相互連結する複数個の冷媒流動チューブとを含むことができる。
前記各冷媒流動チューブは、前記流入タンク、前記排出タンク、及び第1、第2連結タンクの長さ方向に沿って、等間隔で離隔するように装着することができる。
前記各冷媒流動チューブは、前記冷媒流動チューブの長さ方向に沿って相互交差した位置に交互に配置して、前記ハウジングの内部で流動する冷却水の流動方向を変更する複数個の隔膜を装着することができる。
前記各冷媒流動チューブは、間に放熱ピンを備えることができる。
前記第1コンデンサは、前記ハウジングの一側で前記排出タンクと前記第2コンデンサに前記冷媒配管を通じて相互連結され、前記排出タンクから排出される凝縮した冷媒内部に残存する気体状態の冷媒を分離するレシーバドライヤを装着することができる。
前記第1コンデンサは、前記レシーバドライヤを通じて前記第2コンデンサと直列に連結することができる。
前記第2コンデンサは、前記ラジエータの前方上部に長さ方向に装着することができる。
前記第2コンデンサは、ピン−チューブタイプの熱交換機から形成することができる。
前記ラジエータは、冷却水が流入する流入口が形成された第1ヘッダタンクと;前記第1ヘッダタンクから一定の間隔で離隔するように配置され、冷却水が排出される排出口が形成されて、前記冷却水配管を通じて冷却された冷却水を前記ハウジングに排出する第2ヘッダタンクと;前記第1ヘッダタンクと第2ヘッダタンクを相互連結し、前記第1、第2ヘッダタンクの長さ方向に沿って一定の間隔で離隔して、間に放熱ピンが装着される複数個のチューブを含むことができる。
前記流入口と排出口は、互いに反対方向で前記第1ヘッダタンクと第2ヘッダタンクにそれぞれ形成することができる。
上述のように、本発明の実施例による車両用クーリングモジュールによれば、冷媒の凝縮時に、冷却水を使用する水冷式と、外気を使用する空冷式とを共に適用することにより、凝縮圧力を低減させ、冷媒の凝縮性能を高めて、冷房性能を向上させると同時に、冷却水を外気との熱交換によって冷却させるラジエータに含めて統合型で構成することにより、パッケージ性能を向上させる効果がある。
また、冷媒の凝縮圧力の低減と凝縮性能を向上させることにより、圧縮器の所要日を低減させることができるので、車両の全体的な燃費を改善する効果もある。
さらに、車両の幅方向にラジエータの一側に水冷式が適用された第1コンデンサを装着し、ラジエータの前方に空冷式が適用された第2コンデンサを配置して一体形に構成することにより、狭いエンジンルーム内部でレイアウトを簡素化して、空間活用性を向上させ、重量の低減及び製作原価を節減する効果もある。
本発明の実施例による車両用クーリングモジュールの斜視図である。 本発明の実施例による車両用クーリングモジュールの正面図である。 図1に示された車両用クーリングモジュールの一部分に対する拡大図であって、本発明の実施例による車両用クーリングモジュールに適用される第1コンデンサの投影斜視図である。 本発明の実施例による車両用クーリングモジュールに適用された第1コンデンサの正面図である。 本発明の実施例による車両用クーリングモジュールにおいて第1コンデンサを通過する冷却水と冷媒の流動を示した図面である。
以下、本発明の好ましい実施例について、添付した図面を参照して詳細に説明する。
これに先立ち、本明細書に記載された実施例と図面に示された構成は、本発明の最も好ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想を全て代弁するものではないので、本出願時点においてこれらを代替できる多様な均等物と変形例があり得ることを理解しなければならない。
そして、明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」という場合、これは特に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含むことができるのを意味する。
また、明細書に記載された「...ユニット」、「...手段」、「...部」、「...部材」などの用語は、少なくとも一つの機能や動作を行う包括的な構成の単位を意味する。
図1と図2は、本発明の実施例による車両用クーリングモジュールの斜視図及び正面図であり、図3は図1に示された車両用クーリングモジュールの一部分に対する拡大図であって、本発明の実施例による車両用クーリングモジュールに適用される第1コンデンサの投影斜視図であり、図4は、本発明の実施例による車両用クーリングモジュールに適用された第1コンデンサの正面図であり、図5は、本発明の実施例による車両用クーリングモジュールにおいて第1コンデンサを通過する冷却水と冷媒の流動を示した図面である。
図面を参照すれば、本発明の実施例による車両用クーリングモジュール100は、冷媒の凝縮時、冷却水を使用する水冷式と、外気を使用する空冷式とを共に適用することにより、凝縮圧力を低減させ、冷媒の凝縮性能を高めて、冷房性能を向上させると同時に、冷却水を外気との熱交換によって冷却させるラジエータに含めて構成することにより、パッケージ性能を向上させることができる構造で形成される。
このために、本発明の実施例による車両用クーリングモジュール100は、図1と図2に示したように、ラジエータ110、第1コンデンサ120、及び第2コンデンサ130を含んで構成される。
まず、前記ラジエータ110は、車両の前方に配置され、内部に冷却水が流入して外気との熱交換によって冷却水を冷却させるようになる。
このようなラジエータ110は、後方に風を送風するクーリングファン(図示せず)を装着してもよい。このようなクーリングファンは、走行中に流入する外気と共に前記ラジエータ110に風を送風することにより、前記ラジエータ110を冷却するようになる。
本実施例において、前記第1コンデンサ120は、車両の幅方向に前記ラジエータ110の一側に配置され、前記ラジエータ110と冷却水配管111を通じて連結されて内部に冷却水が流入し、冷媒配管121を通じて冷媒が流入して、内部で冷却水との熱交換によって冷媒を凝縮させるようになる。
ここで、前記第1コンデンサ120は、図3と図4に示したように、ハウジング122、流入タンク125、排出タンク126、連結タンク127、及び冷媒流動チューブ128を含んで構成される。
まず、前記ハウジング122は、一面の一側と他側に冷却水流入口123と冷却水排出口124がそれぞれ形成されて、前記ラジエータ110と冷却水配管111を通じて連結される。
前記流入タンク125は、冷媒配管121と連結されて冷媒が流入し、前記排出タンク126は、冷媒配管121と連結されて冷媒を排出するようになる。
本実施例において、前記連結タンク127は、前記流入タンク125と前記排出タンク126に対応して、前記ハウジング122の他端にそれぞれ装着され、内部で相互連結される。
そして、前記冷媒流動チューブ128は、複数個で構成されて、前記流入タンク125と前記排出タンク126を前記連結タンク127と相互連結するようになる。
ここで、前記各冷媒流動チューブ128は、前記流入タンク125、前記排出タンク126、及び連結タンク127の長さ方向に沿って、等間隔で離隔するように装着してもよい。
また、複数個の前記冷媒流動チューブ128は、前記流入タンク125、前記排出タンク126、及び前記連結タンク127の長さ方向に沿って、等間隔で離隔するように装着してもよい。
このような各冷媒流動チューブ128は、前記冷媒流動チューブ128の長さ方向に沿って相互交差した位置に交互に配置して、前記ハウジング122の内部で流動する冷却水の流動方向を変更する複数個の隔膜129を装着することができる。
前記各隔膜129は、図5の(a)に示したように、前記各冷媒流動チューブ128の一側と他側で相互交差した位置に交互に配置されることにより、前記ラジエータ110を通過しながら冷却が完了した冷却水が、前記ハウジング122に流入して冷却水排出口124に向かって流動する場合、冷却水を隔膜129を基準として一側と他側に流動させるようになる。
そのために、冷媒は、前記第1コンデンサ120の各冷媒流動チューブ128を通過する際に、冷却水との接触面積が増加することにより、さらに効率的に凝縮する。
そして、冷媒は、図5の(b)に示したように、冷媒が冷媒配管121を通じて前記流入タンク125に流入すれば、前記各冷媒流動チューブ128を通じて連結タンク127に向かって流動し、連結タンク127からさらに冷媒流動チューブ128に沿って前記排出タンク126に移動して排出される。
このような前記各冷媒流動チューブ128は、間に放熱ピンPが備えられて、内部を流動する冷媒から伝達される熱を前記ハウジング122の内部に流入した冷却水で効率的に放出するようになる。
そして、前記第2コンデンサ130は、前記第1コンデンサ120と前記冷媒配管121を通じて相互連結されて、前記第1コンデンサ120から凝縮した冷媒が流入し、前記ラジエータ110の前方に配置されて、走行中に流入する外気と冷媒の相互熱交換によって前記冷媒を追加的に凝縮させるようになる。
ここで、前記第2コンデンサ130は、ピン−チューブタイプの熱交換機から形成することができ、前記ラジエータ110の前方上部に長さ方向に装着することができる。
一方、本実施例において、前記ラジエータ110は、第1ヘッダタンク113、第2ヘッダタンク115、及び複数個のチューブ117を含んで構成される。
まず、前記第1ヘッダタンク113は、冷却水が流入する流入口112が形成され、冷却水配管111と連結される。
本実施例において、前記第2ヘッダタンク115は、第1ヘッダタンク113から一定の間隔で離隔するように配置され、冷却水が排出される排出口114が形成されて、前記冷却水配管111を通じて冷却された冷却水を前記ハウジング122に排出するようになる。
ここで、前記流入口112と排出口114は、互いに反対方向で前記第1ヘッダタンク113と第2ヘッダタンク115にそれぞれ形成することができる。
そして、前記各チューブ117は、前記第1ヘッダタンク113と第2ヘッダタンク115を相互連結して、前記第1ヘッダタンク113及び第2ヘッダタンク115の長さ方向に沿って一定の間隔で離隔し、間に放熱ピンPが装着される。
このように構成される前記ラジエータ110は、ピン−チューブタイプの熱交換機であって、各チューブ117の間に流入する外気を前記第1ヘッダタンク113に流入して、各チューブ117を通じて第2ヘッダタンク115に流動する冷却水と相互熱交換によって冷却させるようになる。
この時、前記放熱ピンPは、前記各チューブ117の間に構成されて、各チューブ117を通じて流動する冷却水から伝達される熱を外部に放出するようになる。
一方、本実施例では、前記第1ヘッダタンク113及び第2ヘッダタンク115が、ラジエータ110の上下部にそれぞれ配置されるものを一実施例として説明しているが、これに限定されず、前記第1ヘッダタンク113及び第2ヘッダタンク115は、車両の幅方向を基準として前記ラジエータ110の両側にそれぞれ配置されるクロスフロータイプから形成され、前記各チューブ117を通じて相互連結されて構成される。
一方、本実施例において、前記第1コンデンサ120は、前記ハウジング122の一側で前記排出タンク126と前記第2コンデンサ130に前記冷媒配管121を通じて相互連結され、前記排出タンク126から排出される凝縮した冷媒内部に残存する気体状態の冷媒を分離するレシーバドライヤ140を装着することができる。
そのために、冷媒は、図5の(b)に示したように、前記排出タンク126から前記レシーバドライヤ140に排出され、前記レシーバドライヤ140を通過しながら気体状態の冷媒が分離された状態で排出されて、冷媒配管121を通じて前記第2コンデンサ130に供給される。
ここで、前記第1コンデンサ120は、前記レシーバドライヤ140を通じて前記第2コンデンサ130と直列に連結される。
そのために、前記第2コンデンサ130は、前記第1コンデンサ120から排出された1次凝縮した冷媒のうち、レシーバドライヤ140を通じて相変化していない気体状態の冷媒が分離された液体状態の冷媒だけが流入して、外気との熱交換によって2次凝縮を行うようになる。
一方、本実施例では、レシーバドライヤ140が、前記第1コンデンサ120の一側に装着されるものを一実施例として説明しているが、これに限定されず、前記レシーバドライヤ140は、前記第2コンデンサ130の一側に一体形に装着することも可能である。
つまり、本実施例において、前記第1コンデンサ120は、冷却流体で冷却水が流入して、内部に流入する冷媒と相互熱交換される水冷式からなり、前記第2コンデンサ130は、車両の走行中、外部から流入する外気で冷媒を熱交換させる空冷式からなる。
したがって、水冷式で構成される第1コンデンサ120は、外気に比べて熱伝達係数が大きい冷却水を利用して冷媒を冷却させることにより、内部における凝縮圧力を低減させることができる。
そして、空冷式で構成される第2コンデンサ130は、第1コンデンサ120を通過しながら凝縮した冷媒を前記レシーバドライヤ140を通じて液体状態の冷媒だけ供給を受けて、外気を利用して冷却させることにより、外気と冷媒の温度差を大きくすることができるので、サブクールの形成に有利であり、冷媒配管121の伝熱量を減らすようになる。
このように構成される本発明の実施例による車両用クーリングモジュール100は、水冷式の長所である凝縮圧力の低減と、空冷式の長所であるサブクールの形成に有利な点を効率的に利用して、各方式による短所を相互補完する第1コンデンサ120及び第2コンデンサ130を前記ラジエータ110の側方と前方に一体形に構成することにより、全体的なサイズと、狭いエンジンルーム内部における空間活用性を向上させることができるようになる。
一方、本発明の実施例による車両用クーリングモジュール100を説明することにおいて、前記第2コンデンサ130が、レシーバドライヤ140を通じて第1コンデンサ120と連結されるものを一実施例として説明しているが、これに限定されることではない。
つまり、前記第2コンデンサ130は、前記第1コンデンサ120から排出される液体と気体の混合冷媒を直接的に供給を受けて、外気との熱交換によって凝縮させた後、レシーバドライヤ140に排出し、さらにレシーバドライヤ140から気体冷媒が分離された液体冷媒だけ供給を受けて追加的に凝縮させるように、冷媒配管121のレイアウトの変更によって連結することができる。
また、前記第2コンデンサ130は、冷媒の凝縮効率を向上するためには冷媒の状態別にそれぞれ順次に凝縮させて、さらに効率的な冷媒の凝縮が可能となるように、内部が少なくとも一つ以上に分離されて区切られる。
したがって、上記のように構成される本発明の実施例による車両用クーリングモジュール100を適用すれば、冷媒の凝縮時に、冷却水を使用する水冷式と、外気を使用する空冷式とを共に適用することにより、凝縮圧力を低減させ、冷媒の凝縮性能を高めて、冷房性能を向上させると同時に、冷却水を外気との熱交換によって冷却させるラジエータ110に含めて統合型で構成することにより、パッケージ性能を向上させることができる。
また、冷媒の凝縮圧力の低減と凝縮性能を向上させることにより、圧縮器の所要日を低減させることができるので、車両の全体的な燃費を改善することができる。
さらに、車両の幅方向にラジエータ110の一側に水冷式が適用された第1コンデンサ120を装着し、ラジエータ110の前方に空冷式が適用された第2コンデンサ130を配置して一体形に構成することにより、狭いエンジンルーム内部でレイアウトを簡素化して、空間活用性を向上させ、重量低減及び製作原価を節減することができる。
以上、本発明は、たとえ限定された実施例と図面によって説明されたが、本発明はこれによって限定されるものではなく、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることはもちろんである。
100 クーリングモジュール
110 ラジエータ
111 冷却水配管
112 流入口
113 第1ヘッダタンク
114 排出口
115 第2ヘッダタンク
117 チューブ
120 第1コンデンサ
121 冷媒配管
122 ハウジング
123 冷媒流入口
124 冷媒排出口
125 流入タンク
126 排出タンク
127 連結タンク
128 冷媒流動チューブ
129 隔膜
130 第2コンデンサ
140 レシーバドライヤ
P 放熱ピン

Claims (11)

  1. 車両の前方に配置され、内部に冷却水が流入して外気との熱交換によって冷却水を冷却させるラジエータと;
    車両の幅方向に前記ラジエータの一側に配置され、前記ラジエータと冷却水配管を通じて連結されて内部に冷却水が流入し、冷媒配管を通じて冷媒が流入して内部で冷却水との熱交換によって冷媒を凝縮させる第1コンデンサと;
    前記第1コンデンサと前記冷媒配管を通じて相互連結されて、前記第1コンデンサから凝縮した冷媒が流入し、前記ラジエータの前方に配置されて、走行中に流入する外気と冷媒の相互熱交換によって前記冷媒を追加的に凝縮させる第2コンデンサと;
    を含むことを特徴とする、車両用クーリングモジュール。
  2. 前記第1コンデンサは、
    一面の一側と他側に冷却水流入口と冷却水排出口がそれぞれ形成されて、前記ラジエータと冷却水配管を通じて連結されるハウジングと;
    前記ハウジングの一端にそれぞれ装着される流入タンク及び排出タンクと;
    前記流入タンクと前記排出タンクに対応して前記ハウジングの他端にそれぞれ装着されて、内部で相互連結される連結タンクと;
    前記流入タンクと前記排出タンクを前記連結タンクと相互連結する複数個の冷媒流動チューブと;
    を含むことを特徴とする、車両用クーリングモジュール。
  3. 前記各冷媒流動チューブは、
    前記流入タンク、前記排出タンク、及び第1、第2連結タンクの長さ方向に沿って等間隔で離隔するように装着されることを特徴とする、請求項2に記載の車両用クーリングモジュール。
  4. 前記各冷媒流動チューブは、
    前記冷媒流動チューブの長さ方向に沿って相互交差した位置に交互に配置されて、前記ハウジングの内部で流動する冷却水の流動方向を変更する複数個の隔膜が装着されることを特徴とする、請求項2に記載の車両用クーリングモジュール。
  5. 前記各冷媒流動チューブは、
    間に放熱ピンを備えることを特徴とする、請求項2に記載の車両用クーリングモジュール。
  6. 前記第1コンデンサは、
    前記ハウジングの一側で前記排出タンクと前記第2コンデンサに前記冷媒配管を通じて相互連結され、前記排出タンクから排出される凝縮した冷媒内部に残存する気体状態の冷媒を分離するレシーバドライヤが装着されることを特徴とする、請求項2に記載の車両用クーリングモジュール。
  7. 前記第1コンデンサは、
    前記レシーバドライヤを通じて前記第2コンデンサと直列に連結されることを特徴とする、請求項6に記載の車両用クーリングモジュール。
  8. 前記第2コンデンサは、
    前記ラジエータの前方上部に長さ方向に装着されることを特徴とする、請求項1に記載の車両用クーリングモジュール。
  9. 前記第2コンデンサは、
    ピン−チューブタイプの熱交換機から形成されることを特徴とする、請求項1に記載の車両用クーリングモジュール。
  10. 前記ラジエータは、
    冷却水が流入する流入口が形成された第1ヘッダタンクと;
    前記第1ヘッダタンクから一定の間隔で離隔するように配置され、冷却水が排出される排出口が形成されて、前記冷却水配管を通じて冷却された冷却水を前記ハウジングに排出する第2ヘッダタンクと;
    前記第1ヘッダタンクと第2ヘッダタンクを相互連結して、前記第1、第2ヘッダタンクの長さ方向に沿って一定の間隔で離隔し、間に放熱ピンが装着される複数個のチューブと;
    を含むことを特徴とする、請求項2に記載の車両用クーリングモジュール。
  11. 前記流入口と排出口は、
    互いに反対方向で前記第1ヘッダタンクと第2ヘッダタンクにそれぞれ形成されることを特徴とする、請求項10に記載の車両用クーリングモジュール。
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