KR101316268B1

KR101316268B1 - 가변 코어형 열교환기 유닛

Info

Publication number: KR101316268B1
Application number: KR1020110131536A
Authority: KR
Inventors: 서정민
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2013-10-08
Also published as: JP2013122235A; US20130149119A1; CN103162551A; KR20130064913A; CN103162551B; DE102012105047B4; DE102012105047A1; JP6097016B2

Abstract

본 발명의 가변 코어형 열교환기 유닛은 엔진 라디에이터와 전장 라디에이터를 함께 묶어 일체화 한 열교환기(1)와, 고온냉각수가 들어오고 열교환된 저온냉각수가 나가는 좌ㅇ우 리저버탱크(10,10-1)의 공간을 격벽판(70)으로 가변시켜주도록 컨트롤러(80)의 제어되는 액추에이터모듈(20)로 구성됨으로써, 엔진과 전장중 우선적으로 먼저 냉각되어야 할 대상에 집중될 수 있고, 특히 엔진 라디에이터와 전장 라디에이터가 1개의 열교환기(1)로 일체됨에 따른 레이아웃 제약 해소는 물론 엔진룸을 저속 충돌(RCAR)등급 확보에도 보다 유리하게 구현하는 특징을 갖는다.

Description

가변 코어형 열교환기 유닛{Variable Capacity Core type Heat Exchanger Unit}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 특히 엔진과 전장을 담당하는 열교환 코어로 들어가는 고온냉각수량을 조정해줌으로써 우선적으로 고려되어야 할 코어에 대한 열교환 성능을 크게 높여 신속한 냉각작용이 구현될 수 있는 가변 코어형 열교환기 유닛에 관한 것이다.

일반적으로 가솔린 차량의 냉각계는 엔진냉각을 위한 엔진 라디에이터와 에어컨 냉매를 냉각하기 위한 콘덴서를 필요로 하는데 반해 하이브리드 차량에서는 이와 더불어 전장품을 냉각시키기 위한 전장 라디에이터를 더 갖추게 된다.

통상, 엔진 라디에이터와 콘덴서 및 전장 라디에이터를 열교환기로 칭한다.

특히, 냉각계 측면에서 상용차량에 적용되는 디젤 및 가스 엔진의 경우 섭씨 95도 수준의 냉각수온을 유지하여 냉각시키는 반면, 모터 및 인버터 등의 하이브리드 구성부품은 섭씨 50도 이하의 냉각수온을 유지해야만 한다.

상기와 같이 하이브리드 차량의 냉각계는 전장 라디에이터를 더 갖춰 구성됨으로써, 가솔린 엔진에 비해 상대적으로 낮게 관리되는 냉각수온에서도 냉각계 성능을 원활하게 구현할 수 있게 된다.

국내특허공개 한국공개특허 10-2005-0037464(2005.04.21)은 열교환기에 관한 것이며, 이는 도 4a 참조.

하지만, 하이브리드 차량과 같이 냉각수온이 상대적으로 낮게 관리됨으로써 엔진 라디에이터와 전장 라디에이터는 보다 높은 성능을 필요로 하고, 이로 인해 엔진 라디에이터와 전장 라디에이터는 별도의 시스템으로 구성되거나 또는 함께 구성되더라도 격벽으로 차단하고 코어내 냉각수 유동도 분리시켜 줄 수밖에 없다.

도 6은 하이브리드 차량의 냉각계 레이아웃의 예로서, 도 6(가)는 엔진룸(300)에 설치된 엔진 라디에이터(400)이고, 도 6(나)는 동일한 엔진룸(300)내에서 별도의 격벽으로 구획된 격실(500)에 설치된 전장 라디에이터(600)를 나타낸다.

상기와 같이 별도로 구성된 엔진 라디에이터(400)와 전장 라디에이터(600)는 냉각팬도 각각 별도로 요구됨으로써, 냉각팬 추가로 인한 비용상승은 물론 2개의 냉각팬 구동을 위한 추가적인 동력 소비에 따른 연비 개선 효과 저하와 이의 개선을 위한 별도의 제어로직 추가를 필요로 할 수밖에 없다.

특히, 상기와 같이 엔진룸(300)을 이용하면서도 여유 공간이 거의 없는 상태에서 엔진 라디에이터(400)와 전장 라디에이터(600)를 위한 별도의 공간을 마련해야 함으로써, 하이브리드 차량에서는 가솔린 차량에 비해 엔진룸의 공간여유가 상대적으로 더 없을 수밖에 없다.

이러한 엔진룸 레이아웃 제약은 더욱 넓어지는 차량 실내공간확보 경향과 저속 충돌(RCAR)등급 확보를 위한 엔진룸 패키지 축소 경향에 반함으로써 특히 준중형급 하이브리드 차량에서 더욱 불리하게 작용되고 있다.

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 엔진 라디에이터와 전장 라디에이터를 함께 구성하여 일체화시키고 두 구역을 구분하는 고온냉각수 유입공간을 이동시켜줌으로써, 우선적으로 높은 냉각성능이 요구되는 라디에이터쪽 코어로 들어가는 고온냉각수량 증대로 신속한 냉각작용을 구현할 수 있는 가변 코어형 열교환기 유닛을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 엔진 라디에이터와 전장 라디에이터가 고온냉각수 공급 구간을 변화시키도록 이동되는 격벽으로 일체화됨으로써, 각각 분리되었던 2개의 라디에이터로 인한 레이아웃 제약 해소는 물론 저속 충돌(RCAR)등급 확보에도 보다 유리한 엔진룸을 구현할 수 있는 가변 코어형 열교환기 유닛을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가변 코어형 열교환기 유닛은 엔진과 전장에서 각각 나온 고온냉각수를 외부와 열교환시켜 냉각하고, 저온냉각수를 상기 엔진과 상기 전장으로 각각 보내주는 코어로 이루어진 열교환기와;

상기 고온냉각수가 들어와 상기 열교환기로 보내지고, 상기 열교환기를 통해 열교환되어 나온 저온냉각수를 상기 엔진으로 보내주고 동시에 상기 전장으로 보내주는 리저버탱크와;

컨트롤러의 제어로 상기 리저버탱크의 상기 고온냉각수의 유입공간과 상기 저온냉각수의 토출공간을 가변시키고, 상기 유입공간의 변화와 상기 토출공간의 변화가 동일하도록 연동시켜주는 액추에이터모듈;

을 포함해 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 열교환기는 상기 엔진에서 나온 고온냉각수가 유입되어 흐른후 빠져나가는 구간을 형성하는 엔진방열코어와, 상기 전장에서 나온 고온냉각수가 유입되어 흐른 후 빠져나가는 구간을 형성하는 전장방열코어로 나뉘어지고;

상기 리저버탱크는 상기 엔진방열코어와 상기 전장방열코어로 상기 엔진과 전장에서 각각 나온 고온냉각수를 보내주는 좌 리저버탱크와, 상기 엔진방열코어와 상기 전장방열코어에서 나온 저온냉각수를 상기 엔진과 상기 전장에서 각각 보내주는 우 리저버탱크로 구성되며;

상기 액추에이터모듈은 상기 엔진과 상기 전장에서 각각 나온 고온냉각수가 상기 좌 리저버탱크로 유입되는 공간을 가변시키고, 동시에 상기 엔진방열코어와 상기 전장방열코어에서 각각 나온 저온냉각수가 상기 우 리저버탱크로 토출되는 공간을 가변시켜준다.

상기 엔진방열코어와 상기전장방열코어는 냉각수흐름을 수평하게 흘려주도록 수평으로 중첩되게 배열되고, 상기 좌 리저버탱크와 상기 우 리저버탱크는 수평으로 중첩되게 배열된 상기 엔진방열코어와 상기 전장방열코어의 좌우 양쪽부위로 각각 결합된다.

상기 엔진방열코어와 상기전장방열코어는 냉각수흐름을 수직하게 흘려주도록 수직으로 중첩되게 배열되고, 상기 좌 리저버탱크와 상기 우 리저버탱크는 수직으로 중첩되게 배열된 상기 엔진방열코어와 상기 전장방열코어의 상하 양쪽부위로 각각 결합된다.

상기 엔진방열코어와 상기 전장방열코어는 상기 열교환기의 전체 크기를 양분하는 크기로 이루어진다.

상기 액추에이터모듈은 동력을 발생시키는 모터와, 상기 모터가 결합된 하우징블록에 내장되어 상기 모터를 통해 회전되는 회전기구와, 상기 회전기구의 회전방향에 따라 상기 모터에서 멀어지거나 또는 상기 모터로 다가가는 이동기구와, 상기 이동기구의 이동방향으로 함께 움직여 상기 좌 리저버탱크의 유입공간과 상기 우 리저버탱크의 토출공간을 가변시키는 격벽판으로 구성된다.

상기 모터에는 상기 이동기구의 이동거리를 검출하고, 검출신호를 상기 컨트롤러로 전송하는 레조버센서가 내장되어진다.

상기 회전기구는 상기 모터를 통해 직접 회전되고 상기 하우징블록에 자유회전되도록 지지된 출력축과, 상기 출력축에 대해 평행하게 배열되고 상기 하우징블록에에 고정된 가이드축으로 구성되고; 상기 이동기구는 상기 출력축에 결합되어 상기 출력축의 회전방향에 따라 상기 모터에서 멀어지거나 상기 모터로 다가가는 직선이동이 일어나는 이송블록과, 상기 이송블록의 이동방향으로 함께 이동되어 상기 격벽판을 이동시켜주는 격벽불록으로 구성된다.

상기 출력축과 상기 이송블록은 스크류 결합되고, 상기 가이드축과 상기 격벽불록은 스플라인 결합된다.

상기 이송블록과 상기 격벽불록은 서로 끼워져 결합되어진다.

상기 회전기구에는 상기 가이드축에 대해 평행하게 배열되고 상기 하우징블록에에 고정된 서포트축이 더 배열되고; 상기 이동기구에는 상기 격벽불록의 이동방향으로 함께 이동되어 상기 격벽불록의 이동을 가이드하는 가이드블록이 더 구비된다.

상기 격벽불록과 상기 가이드블록은 서로 끼워져 결합되어진다.

상기 컨트롤러는 상기 엔진의 냉각수온과 상기 전장의 냉각수온이 고려되고, 상기 냉각수온 차이를 기반으로 상기 액추에이터모듈이 제어되는 제어로직이 더 포함된다.

상기 제어로직은 상기 액추에이터모듈에 구비된 레조버센서의 신호로 상기 액추에이터모듈의 피드백 제어를 구현한다.

이러한 본 발명은 고온냉각수 공급 구간을 변화시키는 격벽을 이용해 엔진 라디에이터와 전장 라디에이터를 일체화함으로써, 각각 분리되었던 2개의 라디에이터로 인한 레이아웃 제약 해소는 물론 저속 충돌(RCAR)등급 확보에도 보다 유리한 엔진룸을 구현할 수 있고, 특히 우선적으로 높은 냉각성능이 요구되는 라디에이터를 집중적으로 냉각시켜 줄 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 엔진 라디에이터와 전장 라디에이터로 들어가는 고온 냉각수량을 조건에 맞춰 가변해줌으로써, 동일성능 대비 독립적인 2개의 라디에이터에 비해 코어 전체의 면적을 약 20% 축소하거나 또는 동일크기 대비 엔진 라디에이터면적크기를 약 117%증가하고 동시에 전장 라디에이터 면적크기를 약 137% 확대할 수 있는 효과도 있다.

또한, 본 발명은 엔진 라디에이터와 전장 라디에이터를 1개로 일체화하여 냉각팬도 1개만 적용함으로써, 냉각팬 수량 감소에 따른 비용저감과 약 40%의 소비동력 저감에 따른 연비 개선 효과는 물론 별도의 제어로직 추가도 요구되지 않는 효과도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가변 코어형 열교환기 유닛의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 열교환기 유닛의 액추에이터 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 가변 코어형 열교환기 유닛의 작동도이고, 도 4는 본 발명에 따른 가변 코어형 열교환기 유닛의 레이아웃 변형이며, 도 5는 본 발명에 따른 레이아웃 변형된 가변 코어형 열교환기 유닛의 작동도이고, 도 6은 종래에 따른 하이브리드 차량의 냉각계 레이아웃이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따른 가변 코어형 열교환기 유닛의 구성을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 열교환기 유닛은 고온냉각수를 외부와 열교환시키는 코어로 이루어져 적어도 2개의 구간으로 구별된 열교환기(1)와, 고온냉각수가 들어오고 열교환된 저온냉각수가 나가도록 열교환기(1)의 좌ㅇ우측면부위에 각각 결합된 좌ㅇ우 리저버탱크(10,10-1)와, 컨트롤러(80)의 제어로 열교환기(1)의 구획된 2구간 크기를 변경시켜주는 액추에이터모듈(20)로 구성된다.

상기 열교환기(1)는 엔진에서 나온 고온냉각수가 저온냉각수로 전환되어 다시 엔진으로 보내지도록 고온냉각수를 외부와 열교환시키는 엔진방열코어(2)와, 전장에서 나온 고온냉각수가 저온냉각수로 전환되어 다시 전장으로 보내지도록 고온냉각수를 외부와 열교환시키는 전장방열코어(3)로 구성되고, 상기 엔진방열코어(2)와 상기 전장방열코어(3)가 함께 구성됨으로써 2개의 구간으로 구별된다.

상기 엔진방열코어(2)와 상기 전장방열코어(3)는 한쪽으로 냉각수가 유입되고 반대쪽으로 빠져나가도록 양쪽끝을 개구시킨 코어로 이루어지고, 상기 코어는 직선상으로 다층 배열된 코어 집합체로 구성된다.

상기 코어에는 지나가는 냉각수의 열교환성능이 높아지도록 방열핀 형상이 더 형성될 수 있다.

본 실시예에서 상기 열교환기(1)의 전체크기는 1/2 크기의 엔진방열코어(2)와 1/2 크기의 전장방열코어(3)로 구성되지만, 하이브리드 차량의 사양에 따라 엔진방열코어(2)가 전장방열코어(3)에 비해 상대적으로 더 큰 크기로 구성하거나 또는 그 역으로 구성될 수 있다.

상기 좌ㅇ우 리저버탱크(10,10-1)는 좌 리저버탱크(10)와 우 리저버탱크(10-1)로 각각 개별적인 부품인데 반해, 냉각수가 충진되는 빈 공간인 캐비티하우징(11)과, 캐비티하우징(11)에 연통되고 냉각수라인과 연결되는 한쌍의 어퍼ㅇ로어 니플(12,13)을 갖춘 동일한 구성으로 이루어진다.

본 실시예에서 좌 리저버탱크(10)는 엔진의 고온냉각수를 열교환기(1)의 엔진방열코어(2)로 보내주고, 전장의 고온냉각수를 열교환기(1)의 전장방열코어(3)로 보내주는 작용을 하게 된다.

이를 위해, 상기 좌 리저버탱크(10)의 어퍼니플(12)은 엔진의 냉각수배출라인과 연결되고, 로어니플(13)은 전장의 냉각수배출라인과 연결된 레이아웃을 갖는다.

또한, 우 리저버탱크(10-1)는 엔진방열코어(2)에서 냉각된 저온냉각수를 엔진으로 다시 보내주고, 전장방열코어(3)에서 냉각된 저온냉각수를 전장으로 다시 보내주는 작용을 하게 된다.

이를 위해, 상기 우 리저버탱크(10-1)의 어퍼니플(12)은 엔진의 냉각수복귀라인과 연결되고, 로어니플(13)은 전장의 냉각수복귀라인과 연결된 레이아웃을 갖는다.

이에 따라, 상기 좌 리저버탱크(10)가 열교환기(1)의 한쪽 측면부위로 설치되면, 상기 우 리저버탱크(10-1)는 대향되는 반대쪽 측면부위로 설치된다.

한편, 도 2는 본 발명에 따른 열교환기 유닛의 액추에이터 구성을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 액추에이터모듈(20)은 엔진방열코어(2)와 전장방열코어(3)로 보내지는 고온냉각수량을 달리하도록 좌 리저버탱크(10)에 장착되고, 더불어 엔진방열코어(2)와 전장방열코어(3)에서 나오는 고온냉각수량도 달리하도록 우 리저버탱크(10-1)에 장착되며, 상기 한쌍의 액추에이터모듈(20)은 서로 연동 제어되고 그 구성도 동일하게 이루어진다.

상기 액추에이터모듈(20)은 동력을 발생시키는 모터(30)와, 모터(30)를 결합하고 빈 공간을 형성한 하우징블록(40)과, 하우징블록(40)에 내장되어 모터(30)를 통해 회전되는 회전기구(50)와, 회전기구(50)의 회전방향에 따라 모터(30)에서 멀어지거나 또는 모터(30)로 다가가는 이동기구(60)와, 이동기구(60)의 이동방향으로 함께 움직이는 격벽판(70)으로 구성된다.

상기 모터(30)는 스텝모터가 적용되지만, 동일한 작용 및 효과가 구현되는 다양한 모터를 적용할 수 있다.

또한, 모터(30)에는 이동기구(60)의 이동거리를 검출하는 레조버센서 내장되며, 상기 레조버센서의 검출신호는 컨트롤러(8)로 전송된다.

상기 하우징블록(40)은 외부로부터 보호되도록 전체적으로 밀폐된 구조를 이루지만, 격벽판(70)이 노출되는 면에는 격벽판(70)의 이동을 허용하도록 개구되어진다.

그러므로, 상기 하우징블록(40)의 개구면적은 격벽판(70)의 이동거리에 따라 결정되어진다.

상기 회전기구(50)는 모터(30)를 통해 직접 회전되도록 모터(30)에 연결되고 외주면으로 스크류 가공된 출력축(51)과, 출력축(51)에 대해 평행하게 배열되고 회전되지 않는 가이드축(52)과, 가이드축(52)에 대해 평행하게 배열되고 회전되지 않는 서포트축(53)으로 구성된다.

상기 출력축(51)의 자유단부위는 하우징블록(40)에 지지되고, 필요에 따라 하우징블록(40)에 고정된 베어링을 매개로 지지될 수 있다.

상기 가이드축(52)은 하우징블록(40)을 이용해 양쪽끝부위가 고정되고, 외주면에는 스플라인을 형성한다.

상기 서포트축(53)은 하우징블록(40)을 이용해 양쪽끝부위가 고정된다.

상기 이동기구(60)는 스크류결합된 출력축(51)의 회전방향에 따라 모터(30)에서 멀어지거나 또는 모터(30)로 다가가는 직선이동이 일어나는 이송블록(61)과, 이송블록(61)의 이동방향으로 함께 이동되도록 이송블록(61)으로부터 힘을 전달받는 격벽불록(62)과, 격벽불록(62)의 이동을 지지하여 안정적인 이동을 가이드하는 가이드블록(63)으로 구성된다.

상기 이송블록(61)의 내주면으로는 스크류를 형성하고, 상기 격벽불록(62)의 내주면으로는 스플라인을 형성한다.

그리고, 상기 격벽불록(62)은 격벽판(70)과 함께 구성되며, 격벽판(70)과 일체로 형성되거나 또는 스크류 결합될 수 있다.

또한, 격벽불록(62)의 이동거리는 모터(30)에 내장된 레조버센서로 검출되고, 검출신호는 컨트롤러(8)로 전송된다.

상기와 같이 구성된 이동기구(60)는 결합구조 측면에서, 이송블록(61)과 격벽불록(62)의 결합구조와 격벽불록(62)과 가이드블록(63)의 결합구조는 모두 요철구조를 이용해 서로 끼워지는 구조가 적용된다.

이를 위해, 상기 격벽불록(62)에는 돌출부위를 형성하는 단차턱이 형성되고, 상기 이송블록(61)과 상기 가이드블록(63)에는 단차홈이 형성된다.

상기와 같이 격벽불록(62)은 모터(30)로 회전되는 출력축(51)을 통해 직선이동되는 이송블록(61)에 연계되어 움직임과 더불어 서포트축(53)에 결합된 가이드블록(63)에 연계되어 지지받음으로써, 격벽판(70)은 격벽불록(62)과 함께 보다 안정적으로 움직일 수 있게 된다.

한편, 상기 컨트롤러(80)는 차량의 다양한 정보를 이용해 차량을 제어하는 로직을 기본으로 하고, 엔진의 냉각수온과 함께 전장의 냉각수온의 온도차를 고려한 액추에이터모듈(20)의 제어로 엔진방열코어(2)와 전장방열코어(3)로 보내지는 냉각수량을 가변시키는 제어로직이 더 포함된다.

상기 제어로직은 엔진의 냉각수온과 전장의 냉각수온간 온도차를 기반으로 제어되고, 레조버센서에서 검출된 격벽불록(62)이나 또는 격벽판(70)의 이동거리와 검출된 엔진의 냉각수온과 전장의 냉각수온간 온도차를 함께 고려함으로써 액추에이터모듈(20)을 피드백 제어(Feedback Control)하도록 이루어진다.

통상, 상기 컨트롤러(80)는 ECU(Engine Control Unit)이나 또는 MCU(Motor Control Unit)이 적용된다.

도 3은 본 실시예에 따른 가변 코어형 열교환기 유닛의 작동을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 액추에이터모듈(20)은 컨트롤러(80)의 출력신호로 구동되고, 이를 위해 컨트롤러(80)는 검출된 엔진의 냉각수온과 전장의 냉각수온을 각각의 요구면적선도에 대해 매칭한 다음, 매칭에 의한 결과로 엔진방열코어(2)로 들어가는 엔진의 고온냉각수량과 전장방열코어(3)로 들어가는 전장의 고온냉각수량을 도출한 후, 그 결과를 출력신호로 전환하여 액추에이터모듈(20)로 전송하여 준다.

이때, 상기 엔진의 고온냉각수량과 상기 전장의 고온냉각수량은 각각에 대한 비율로 정해지는데, 일례로 열교환기(1)의 용량을 100%으로 할 때 엔진방열코어(2)와 전장방열코어(3)는 각각 50%로 정의된다.

그러므로, 엔진방열코어(2)가 전장방열코어(3)에 비해 상대적으로 더 낮은 열교환 작용을 필요로 한다는 의미는 엔진방열코어(2)의 용량을 30%로 하는 반면 전장방열코어(3)의 용량을 70%로 변경해줌을 위미한다.

이어, 컨트롤러(80)에서 나온 출력신호가 액추에이터모듈(20)로 전달되면, 모터(30)가 구동됨으로써 이에 연결된 출력축(51)도 함께 회전(시계방향으로 가정)하고, 상기 출력축(51)의 회전은 이에 스크류 결합된 이송블록(61)이 모터(30)로부터 멀어지게 된다.

상기와 같은 이송블록(61)의 이동은 이에 결합된 격벽불록(62)을 동일한 방향으로 이동시켜 주고, 격벽불록(62)의 이동으로 이에 결합된 격벽판(70)은 격벽불록(62)과 동일한 방향으로 이동되어진다.

이러한 격벽불록(62)은 서로스플라인 결합된 가이드축(52)을 통해 이루어지고 동시에 서포트축(53)에 결합된 가이드블록(63)을 통해 지지됨으로써 보다 안정적인 움직임을 구현할 수 있게 된다.

또한, 격벽판(70)의 이동은 하우징블록(40)의 개구된 부위를 통해 이루어짐으로써 격벽판(70)은 아무런 방해를 받지 않게 된다.

상기 격벽판(70)의 이동 결과는 초기위치(a)로부터 제1이동위치(b)로 가정하고, 이로 인해 엔진방열코어(2)의 용량은 30%로 축소되는 반면 전장방열코어(3)의 용량은 70%로 확장됨으로 가정한다.

상기와 같은 격벽판(70)의 이동은 좌 리저버탱크(10)의 캐비티하우징(11)내 공간에서 일어나고, 이로 인해 캐비티하우징(11)내 공간에서 엔진방열코어(2)와 전장방열코어(3)가 서로 이어진 초기구간(a-1)에 있던 격벽판(70)은 제1가변구간(b-1)으로 이동되어진다.

상기 격벽판(70)이 초기구간(a-1)에서 제1가변구간(b-1)으로 이동됨으로써, 좌 리저버탱크(10)의 캐비티하우징(11)내 공간은 엔진방열코어(2)가 점유하던 공간 축소를 가져오는 반면 전장방열코어(3)가 점유하던 공간 확장을 가져오게 된다.

한편, 상기와 같이 좌 리저버탱크(10)에 장착된 액추에이터모듈(20)이 구동됨으로써 캐비티하우징(11)내 공간이 초기구간(a-1)에서 제1가변구간(b-1)으로 이동되면, 우 리저버탱크(10-1)에 장착된 액추에이터모듈(20)도 구동됨으로써 캐비티하우징(11)내 공간이 초기구간(a-1)에서 제1가변구간(b-1)으로 이동된다.

이와 같은 좌 리저버탱크(10)의 액추에이터모듈(20)과 우 리저버탱크(10)의 액추에이터모듈(20)간 동기화는 컨트롤러(80)의 제어로 구현되며, 우 리저버탱크(10)의 액추에이터모듈(20)의 작동은 좌 리저버탱크(10)의 액추에이터모듈(20)과 동일하게 이루어진다.

상기와 같이 좌 리저버탱크(10)와 우 리저버탱크(10-1)내 공간이 초기구간(a-1)에서 제1가변구간(b-1)으로 전환되면, 좌 리저버탱크(10)의 어퍼니플(12)을 통해 유입되는 엔진의 고온냉각수량은 초기구간(a-1)과 제1가변구간(b-1)의 차이만큼 줄어든 상태로 엔진방열코어(2)로 공급되고, 반면 로어니플(13)을 통해 유입되는 전장의 고온냉각수량은 초기구간(a-1)과 제1가변구간(b-1)의 차이만큼 더 늘어난 상태로 전장방열코어(3)로 공급된다.

이로 인해, 엔진방열코어(2)를 빠져 나온 저온냉각수가 우 리저버탱크(10-1)의 어퍼니플(12)을 통해 빠져나가는 양도 들어온 양에 비례해 줄어드는 반면, 전장방열코어(3)를 빠져 나온 저온냉각수가 우 리저버탱크(10-1)의 로어니플(13)을 통해 빠져나가는 양도 들어온 양에 비례해 증가된다.

그러므로, 엔진방열코어(2)를 통한 엔진의 고온냉각수 열교환성능은 저하될 수 있지만 전장방열코어(3)를 통한 전장의 고온냉각수 열교환성능은 더 높아질 수 있고, 이로부터 엔진 열관리에 비해 더 집중되어야 할 전장 열관리 상황에 최적으로 대처할 수 있게 된다.

반면, 엔진방열코어(2)가 전장방열코어(3)에 비해 상대적으로 더 높은 열교환 작용을 필요로 하면, 컨트롤러(80)는 격벽판(70)이 초기위치(a)에서 제2이동위치(c)로 이동되도록 액추에이터모듈(20)을 제어하게 된다.

이러한 제어는 액추에이터모듈(20)이 초기위치(a)에서 제1이동위치(b)로 이동되는 경우에서 모든 과정을 역으로 수행하는 경우이다.

한편, 도 4는 본 발명에 따른 가변 코어형 열교환기 유닛의 레이아웃 변형을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 가변 코어형 열교환기 유닛의 레이아웃 변형은 열교환기(1)를 구성하는 엔진방열코어(2-1)와 전장방열코어(3-1)의 수직 배열구조에 따름을 알 수 있고, 이로 인해 열교환기(1)의 상면으로는 어퍼 리저버탱크(100)가 장착되는 반면 하면으로는 로어 리저버탱크(100-1)가 장착되며, 컨틀로러(80)의 제어를 받는 한쌍의 액추에이터모듈(20)은 어퍼 리저버탱크(100)와 로어 리저버탱크(100-1)에 각각 장착된다.

여기서, 상기 어퍼 리저버탱크(100)는 동일한 구성을 갖는 좌 리저버탱크(10)의 다른 명칭이고, 상기 로어 리저버탱크(100-1)는 동일한 구성을 갖는 우 리저버탱크(10-1)의 다른 명칭일 뿐이다.

하지만, 상기와 같이 수직 배열구조인 엔진방열코어(2-1)와 전장방열코어(3-1)를 갖는 열교환기(1)도 전술된 수평배열구조와 동일한 작용 및 효과를 구현한다.

도 5는 열교환기(1)를 구성하는 엔진방열코어(2-1)와 전장방열코어(3-1)가 수직 배열구조이더라도 각각의 냉각능력이 가변됨을 나타낸다.

이 경우에도 컨트롤러(80)로 제어되는 액추에이터모듈(20)을 통해 격벽판(70)이 움직임으로써 어퍼 리저버탱크(100)와 로어 리저버탱크(100-1)의 초기구간을 가변구간으로 변경할 수 있고, 이를 통해 엔진방열코어(2-1)와 전장방열코어(3-1)로 공급되는 고온냉각수량을 조절하여 전술된 수평배열구조인 엔진방열코어(2)와 전장방열코어(3)와 동일한 작용 및 효과가 구현됨을 알 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 가변 코어형 열교환기 유닛은 엔진 라디에이터와 전장 라디에이터를 함께 묶어 일체화 한 열교환기(1)와, 고온냉각수가 들어오고 열교환된 저온냉각수가 나가는 좌ㅇ우 리저버탱크(10,10-1)의 공간을 격벽판(70)으로 가변시켜주도록 컨트롤러(80)의 제어되는 액추에이터모듈(20)로 구성됨으로써, 엔진과 전장중 우선적으로 먼저 냉각되어야 할 대상에 집중될 수 있고, 특히 엔진 라디에이터와 전장 라디에이터가 1개의 열교환기(1)로 일체됨에 따른 레이아웃 제약 해소는 물론 엔진룸을 저속 충돌(RCAR)등급 확보에도 보다 유리하게 구현할 수 있게 된다.

1 : 열교환기 2 : 엔진방열코어
3 : 전장방열코어 10,10-1 : 좌ㅇ우 리저버탱크
11 : 캐비티하우징 12,13 : 어퍼ㅇ로어 니플
20 : 액추에이터모듈 30 : 모터
40 : 하우징블록 50 : 회전기구
51 : 출력축 52 : 가이드축
53 : 서포트축 60 : 이동기구
61 : 이송블록 62 : 격벽불록
63 : 가이드블록
70 : 격벽판 80 : 컨트롤러

Claims

엔진과 전장에서 각각 나온 고온냉각수를 외부와 열교환시켜 냉각하고, 저온냉각수를 상기 엔진과 상기 전장으로 각각 보내주는 코어로 이루어진 열교환기와;
상기 고온냉각수가 들어와 상기 열교환기로 보내지고, 상기 열교환기를 통해 열교환되어 나온 저온냉각수를 상기 엔진으로 보내주고 동시에 상기 전장으로 보내주는 한쌍의 좌우 리저버탱크와;
컨트롤러의 제어로 동력을 발생시키는 모터와, 상기 모터가 결합된 하우징블록에 내장되어 상기 모터를 통해 회전되는 회전기구와, 상기 회전기구의 회전방향에 따라 상기 모터에서 멀어지거나 또는 상기 모터로 다가가는 이동기구와, 상기 이동기구의 이동방향으로 함께 움직여 상기 좌 리저버탱크의 유입공간과 상기 우 리저버탱크의 토출공간을 가변시키는 격벽판으로 이루어진 액추에이터모듈;이 포함되고,
상기 회전기구는 상기 모터를 통해 직접 회전되고 상기 하우징블록에 자유회전되도록 지지된 출력축과, 상기 출력축에 대해 평행하게 배열되고 상기 하우징블록에에 고정된 가이드축으로 이루어지고;
상기 이동기구는 상기 출력축에 결합되어 상기 출력축의 회전방향에 따라 상기 모터에서 멀어지거나 상기 모터로 다가가는 직선이동이 일어나는 이송블록과, 상기 이송블록의 이동방향으로 함께 이동되어 상기 격벽판을 이동시켜주는 격벽불록으로 이루어지며;
상기 격벽판의 이동거리는 상기 컨트롤러의 제어로 구동되는 상기 모터의 회전으로 제한되는 것을 특징으로 하는 가변 코어형 열교환기 유닛.
청구항 1에 있어서, 상기 열교환기는 상기 엔진에서 나온 고온냉각수가 유입되어 흐른후 빠져나가는 구간을 형성하는 엔진방열코어와, 상기 전장에서 나온 고온냉각수가 유입되어 흐른 후 빠져나가는 구간을 형성하는 전장방열코어로 나뉘어지고;
상기 리저버탱크는 상기 엔진방열코어와 상기 전장방열코어로 상기 엔진과 전장에서 각각 나온 고온냉각수를 보내주는 좌 리저버탱크와, 상기 엔진방열코어와 상기 전장방열코어에서 나온 저온냉각수를 상기 엔진과 상기 전장에서 각각 보내주는 우 리저버탱크로 구성되며;
상기 액추에이터모듈은 상기 엔진과 상기 전장에서 각각 나온 고온냉각수가 상기 좌 리저버탱크로 유입되는 공간을 가변시키고, 동시에 상기 엔진방열코어와 상기 전장방열코어에서 각각 나온 저온냉각수가 상기 우 리저버탱크로 토출되는 공간을 가변시키는 것을 특징으로 하는 가변 코어형 열교환기 유닛.
청구항 2에 있어서, 상기 엔진방열코어와 상기전장방열코어는 냉각수흐름을 수평하게 흘려주도록 수평으로 중첩되게 배열되고, 상기 좌 리저버탱크와 상기 우 리저버탱크는 수평으로 중첩되게 배열된 상기 엔진방열코어와 상기 전장방열코어의 좌우 양쪽부위로 각각 결합되는 것을 특징으로 하는 가변 코어형 열교환기 유닛.
청구항 2에 있어서, 상기 엔진방열코어와 상기전장방열코어는 냉각수흐름을 수직하게 흘려주도록 수직으로 중첩되게 배열되고, 상기 좌 리저버탱크와 상기 우 리저버탱크는 수직으로 중첩되게 배열된 상기 엔진방열코어와 상기 전장방열코어의 상하 양쪽부위로 각각 결합되는 것을 특징으로 하는 가변 코어형 열교환기 유닛.
청구항 2내지 청구항 4중 어느 한 항에 있어서, 상기 엔진방열코어와 상기 전장방열코어는 상기 열교환기의 전체 크기를 양분하는 크기로 이루어진 것을 특징으로 하는 가변 코어형 열교환기 유닛.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 모터에는 상기 이동기구의 이동거리를 검출하고, 검출신호를 상기 컨트롤러로 전송하는 레조버센서가 내장되어진 것을 특징으로 하는 가변 코어형 열교환기 유닛.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 출력축과 상기 이송블록은 스크류 결합되고, 상기 가이드축과 상기 격벽불록은 스플라인 결합된 것을 특징으로 하는 가변 코어형 열교환기 유닛.
청구항 1에 있어서, 상기 이송블록과 상기 격벽불록은 서로 끼워져 결합되어진 것을 특징으로 하는 가변 코어형 열교환기 유닛.
청구항 1에 있어서, 상기 회전기구에는 상기 가이드축에 대해 평행하게 배열되고 상기 하우징블록에에 고정된 서포트축이 더 배열되고;
상기 이동기구에는 상기 격벽불록의 이동방향으로 함께 이동되어 상기 격벽불록의 이동을 가이드하는 가이드블록이 더 구비된 것을 특징으로 하는 가변 코어형 열교환기 유닛.
청구항 11에 있어서, 상기 격벽불록과 상기 가이드블록은 서로 끼워져 결합되어진 것을 특징으로 하는 가변 코어형 열교환기 유닛.
청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 엔진의 냉각수온과 상기 전장의 냉각수온이 고려되고, 상기 냉각수온 차이를 기반으로 상기 액추에이터모듈이 제어되는 제어로직이 더 포함된 것을 특징으로 하는 가변 코어형 열교환기 유닛.
청구항 13에 있어서, 상기 제어로직은 상기 액추에이터모듈에 구비된 레조버센서의 신호로 상기 액추에이터모듈의 피드백 제어를 구현하는 것을 특징으로 하는 가변 코어형 열교환기 유닛.