KR101534713B1 - 자동차의 에어 덕트 및 냉각 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 자동차의 냉각 장치는, 차량 전방의 외기를 엔진룸으로 받아들이는 외기 흡기구의 양측에 형성되고, 차량 전방의 외기를 받아들여 휠을 향하여 유출시키는 적어도 2개 이상의 에어 덕트; 상기 외기 흡기구에 배치되고, 냉각수의 열을 공기 중으로 방출하도록 기능하는 중앙 저온 라디에이터; 상기 외기 흡기구에 배치되고, 냉각수의 열을 공기 중으로 방출하도록 기능하는 고온 라디에이터; 상기 적어도 2개 이상의 에어 덕트 중 적어도 하나의 내부에 배치되고, 냉각수의 열을 공기 중으로 방출하도록 기능하는 제1 저온 라디에이터; 상기 적어도 2개 이상의 에어 덕트 중 다른 하나의 내부에 배치되고, 냉각수의 열을 공기 중으로 방출하도록 기능하는 제2 저온 라디에이터; 압축공기를 생성하여 엔진에 공급하는 과급기; 상기 제1, 2 저온 라디에이터 중 적어도 하나를 경유한 냉각수를 사용하여 상기 과급기에서 생성된 압축공기를 냉각하는 인터 쿨러; 압축 냉매를 생성하여 에어컨에 공급하는 콤프레서; 상기 제1, 2 저온 라디에이터 중 적어도 하나를 경유한 냉각수를 사용하여 상기 콤프레서에서 생성된 압축 냉매를 냉각하는 콘덴서; 및 냉각수가 상기 인터 쿨러 및 상기 콘덴서를 경유하여 순환하도록 냉각수를 펌핑하는 워터 펌프; 를 포함할 수 있다.

Description

자동차의 에어 덕트 및 냉각 장치{AIR DUCT AND COOLING SYSTEM FOR VEHICLE}
본 발명은 자동차의 에어 덕트 및 냉각 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각 성능 및 공력 성능이 향상되도록 하는 자동차의 에어 덕트 및 냉각 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 에어 덕트는 공기의 통로로서, 공기의 유입이 용이한 부분으로부터 공기의 공급이 필요한 부분까지 공기의 흐름을 유도하기 위한 파이프를 말한다.
예를 들어, 이러한 에어 덕트는 엔진에 흡입되는 공기를 유도하는 에어 덕트 혹은 브레이크를 냉각시키기 위한 에어 덕트 등이 있다.
한편, 최근에는 엔진의 온도를 보존하고, 초기 시동 시에 연료의 소모를 최소화하도록 하는 기술의 개발이 활발히 전개되고 있다.
하지만, 엔진의 온도를 보존하는 방안만이 수행되면, 필요에 따른 엔진의 냉각이 원활히 수행되지 못하고, 고속 주행 시에 연비가 악화되며, 고온의 배기 통로 주변 부품에 열해가 발생될 수 있다. 또한, 라디에이터 그릴을 통하여 유입된 공기가 엔진의 주변에 구비된 보조기계류에 의해 간섭을 받게 되면, 엔진의 냉각 성능 저하, 연비의 악화를 초래하며 열해가 더욱 심해질 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 냉각 성능이 향상되도록 하는 자동차의 에어 덕트 및 냉각 장치를 제공하는 것이다.
또한, 공기의 유동에 대한 차체, 보조기계류 및 휠 등과의 간섭을 상쇄하여 공력 성능이 향상되도록 하는 자동차의 에어 덕트 및 냉각 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 에어 덕트는, 차량 전방의 외기를 엔진룸으로 받아들이는 외기 흡기구의 양측에 배치되고, 차량 전방의 외기를 받아들이도록 형성된 전방 덕트; 상기 전방 덕트를 경유한 공기가 통과하도록 상대적으로 후방에 형성된 후방 덕트; 및 상기 후방 덕트를 통과한 공기를 유출시키는 덕트 출구; 를 포함하되, 상기 외기 흡기구 양측의 전방 덕트는 그 연장선이 차량의 전방에서 유선형을 형성하도록 구부러진 형상으로 형성될 수 있다.
상기 양측의 후방 덕트는 차량의 후방으로 갈수록 양측의 각 휠을 향하여 구부러질 수 있다.
상기 덕트 출구에는 공기의 흐름이 상기 휠을 향하여 유도되도록 공기의 유동 방향을 가이드 하는 판인 가이드 플레이트가 구비될 수 있다.
상기 가이드 플레이트는 상기 덕트 출구를 통하여 유출된 공기가 상기 휠의 전방에서 에어 커튼을 형성하도록 공기의 유동 방향을 가이드 하고, 상기 휠의 전방에서 에어 커튼을 형성한 공기가 상기 휠의 측면에서 에어 커튼의 효과가 극대화되는 설정각도로 분사되도록 할 수 있다.
상기 전방 덕트와 상기 후방 덕트의 사이에는 저온 라디에이터가 구비되고, 상기 저온 라디에이터는 상기 전방 덕트 및 상기 후방 덕트를 경유하는 공기에 의해 냉각될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 자동차의 냉각 장치는, 차량 전방의 외기를 엔진룸으로 받아들이는 외기 흡기구의 양측에 형성되고, 차량 전방의 외기를 받아들여 휠을 향하여 유출시키는 적어도 2개 이상의 에어 덕트; 상기 외기 흡기구에 배치되고, 냉각수의 열을 공기 중으로 방출하도록 기능하는 중앙 저온 라디에이터; 상기 외기 흡기구에 배치되고, 냉각수의 열을 공기 중으로 방출하도록 기능하는 고온 라디에이터; 상기 적어도 2개 이상의 에어 덕트 중 적어도 하나의 내부에 배치되고, 냉각수의 열을 공기 중으로 방출하도록 기능하는 제1 저온 라디에이터; 상기 적어도 2개 이상의 에어 덕트 중 다른 하나의 내부에 배치되고, 냉각수의 열을 공기 중으로 방출하도록 기능하는 제2 저온 라디에이터; 압축공기를 생성하여 엔진에 공급하는 과급기; 상기 제1, 2 저온 라디에이터 중 적어도 하나를 경유한 냉각수를 사용하여 상기 과급기에서 생성된 압축공기를 냉각하는 인터 쿨러; 압축 냉매를 생성하여 에어컨에 공급하는 콤프레서; 상기 제1, 2 저온 라디에이터 중 적어도 하나를 경유한 냉각수를 사용하여 상기 콤프레서에서 생성된 압축 냉매를 냉각하는 콘덴서; 및 냉각수가 상기 인터 쿨러 및 상기 콘덴서를 경유하여 순환하도록 냉각수를 펌핑하는 워터 펌프; 를 포함할 수 있다.
상기 제1, 2 저온 라디에이터를 경유하는 냉각수는 상기 제1, 2 저온 라디에이터가 각각 배치된 상기 에어 덕트를 통과하는 공기와 열교환할 수 있다.
상기 인터 쿨러 및 상기 콘덴서는 상기 외기 흡기구의 후방에서 엔진의 근방에 배치되고, 상기 인터 쿨러와 상기 콘덴서를 연결하는 제1 냉각수 통로; 상기 인터 쿨러와 상기 제1 저온 라디에이터를 연결하는 제2 냉각수 통로; 상기 제1 저온 라디에이터와 상기 제2 저온 라디에이터를 연결하는 제3 냉각수 통로; 상기 제2 저온 라디에이터와 상기 콘덴서를 연결하는 제4 냉각수 통로; 상기 제3 냉각수 통로로부터 분기되어 상기 제2 냉각수 통로 상에 연결되는 제5 냉각수 통로; 및 상기 제4 냉각수 통로로부터 분기되어 상기 제3 냉각수 통로 상에 연결되는 제6 냉각수 통로; 를 더 포함하되, 냉각수는 상기 워터 펌프에 의해 상기 제1 냉각수 통로로부터 상기 제2 냉각수 통로를 향하는 방향으로 펌핑되어 순환될 수 있다.
상기 제3 냉각수 통로는 상기 제1 저온 라디에이터와 상기 제2 저온 라디에이터의 사이에서 상기 고온 라디에이터를 경유할 수 있다.
상기 제3 냉각수 통로는 상기 제1 저온 라디에이터와 상기 제2 저온 라디에이터의 사이에서 상기 중앙 저온 라디에이터를 경유할 수 있다.
상기 제5 냉각수 통로가 연결되는 상기 제2 냉각수 통로 상에는 상기 제1 냉각수 통로를 통과한 냉각수를 상기 제2 냉각수 통로 또는 상기 제5 냉각수 통로에 선택적으로 공급하는 볼 밸브가 배치될 수 있다.
상기 볼 밸브는 냉각수의 온도를 감지하여 작동되며, 냉각수의 온도가 설정온도 이상이면, 상기 제1 냉각수 통로와 상기 제2 냉각수 통로를 연통시키고, 냉각수의 온도가 설정온도 미만이면, 상기 제1 냉각수 통로와 상기 제5 냉각수 통로를 연통시킬 수 있다.
상기 볼 밸브는 전기적인 제어를 수행하는 제어기와 연결되고, 상기 제어기는 상기 볼 밸브에 유입되는 냉각수 온도를 감지하도록 구비된 온도 센서와 연결되며, 상기 제어기는 상기 온도 센서로부터 냉각수 온도에 대한 정보를 전달받아 상기 볼 밸브를 전기적으로 제어할 수 있다.
상기 볼 밸브는, 밸브 바디인 하우징; 상기 하우징의 내부에 배치되는 볼; 상기 하우징에 유입된 냉각수의 온도에 따라 형상이 변경되는 감지부; 및 상기 감지부의 형상변경에 의해 상기 볼을 회전시키는 액추에이터; 를 포함하되, 상기 볼의 회전에 따라 상기 제1 냉각수 통로와 상기 제2 냉각수 통로를 연통시키거나 상기 제1 냉각수 통로와 상기 제5 냉각수 통로를 연통시키도록 작동될 수 있다.
상기 제6 냉각수 통로가 연결되는 상기 제3 냉각수 통로 상에는 상기 제3 냉각수 통로를 통과한 냉각수를 상기 제4 냉각수 통로 또는 상기 제6 냉각수 통로에 선택적으로 공급하는 볼 밸브가 배치될 수 있다.
상기 볼 밸브는 냉각수의 온도를 감지하여 작동되며, 냉각수의 온도가 설정온도 이상이면, 상기 제3 냉각수 통로와 상기 제4 냉각수 통로를 연통시키고, 냉각수의 온도가 설정온도 미만이면, 상기 제3 냉각수 통로와 상기 제6 냉각수 통로를 연통시킬 수 있다.
상기 볼 밸브는 전기적인 제어를 수행하는 제어기와 연결되고, 상기 제어기는 상기 볼 밸브에 유입되는 냉각수 온도를 감지하도록 구비된 온도 센서와 연결되며, 상기 제어기는 상기 온도 센서로부터 냉각수 온도에 대한 정보를 전달받아 상기 볼 밸브를 전기적으로 제어할 수 있다.
상기 볼 밸브는, 밸브 바디인 하우징; 상기 하우징의 내부에 배치되는 볼; 상기 하우징에 유입된 냉각수의 온도에 따라 형상이 변경되는 감지부; 및 상기 감지부의 형상변경에 의해 상기 볼을 회전시키는 액추에이터; 를 포함하되, 상기 볼의 회전에 따라 상기 제1 냉각수 통로와 상기 제2 냉각수 통로를 연통시키거나 상기 제1 냉각수 통로와 상기 제5 냉각수 통로를 연통시키도록 작동될 수 있다.
상기 워터 펌프는 상기 인터 쿨러와 상기 콘덴서의 사이에서 상기 제1 냉각수 통로 상에 배치되고, 상기 워터 펌프와 상기 콘덴서의 사이에는 냉각수의 역류를 방지하는 체크 밸브가 배치될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 에어 덕트의 형상이 공기의 유동에 대한 저항을 최소화하도록 형성됨으로써, 에어 덕트를 통과하는 공기에 의한 냉각 성능이 향상될 수 있다.
또한, 에어 덕트를 통과한 공기가 휠의 전방에서 에어 커튼을 형성하는 성능이 향상되도록 덕트 출구가 형성됨으로써, 공력 성능이 개선될 수 있다.
나아가, 에어 덕트에 라디에이터가 배치됨에 따라 냉각수의 순환에 대한 다양한 설계가 가능하다.
더 나아가, 볼 밸브의 제어에 따라 다양하게 구현되는 냉각수의 순환에 따라 엔진의 조건에 맞는 냉각 성능의 향상이 가능해지고, 궁극적으로 연비가 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 장치의 기본적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 적용되는 볼 밸브의 어느 하나의 예를 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 적용되는 볼 밸브의 다른 하나의 예를 도시한 구성도이다.
도 5 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 장치의 작동도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 장치의 기본적인 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 냉각 장치(1)는 외기 흡입구(22) 및 에어 덕트(10, 11)을 포함한다.
상기 외기 흡입구(22)는 라디에이터 그릴(도시하지 않음) 등을 통하여 차량 전방의 외기를 엔진룸으로 받아들이는 공기의 통로이다.
상기 외기 흡입구(22)를 통과하는 공기는 인터 쿨러(30), 저온 라디에이터(26), 및 고온 라디에이터(28)를 냉각시키고, 엔진룸으로 유입된다. 즉, 상기 인터 쿨러(30), 상기 저온 라디에이터(26), 및 상기 고온 라디에이터(28)는 상기 외기 흡입구(22) 상에 배치된다. 여기서, 상기 인터 쿨러(30)는 과급기(32)가 흡입한 공기를 냉각시키는 장치이고, 상기 고온 라디에이터(28)는 엔진(E)을 경유한 고온의 냉각수의 열을 공기 중으로 방출하는 장치이며, 상기 저온 라디에이터(26)는 상기 고온 라디에이터(28)와는 별도로 저온의 냉각수에 잔존하는 열을 공기 중으로 방출하는 장치이다. 또한, 상기 과급기(32)는 엔진(E)의 출력을 높이기 위하여 배기가스나 외부공기를 흡입하여 터빈을 돌리고, 고온의 압축공기를 엔진(E)의 실린더에 공급하는 장치이다. 나아가, 상기 인터 쿨러(30)가 상기 과급기(32)에 의해 압축된 고온의 공기를 냉각함으로써, 공기의 밀도가 높아지고 실린더의 흡입효율이 향상되며 엔진(E)의 연소효율 및 연비가 개선됨과 동시에 이산화탄소 배출량이 감소된다.
이러한 자동차에 장착되는 인터 쿨러(30), 저온 라디에이터(26), 고온 라디에이터(28), 및 과급기(32)는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, 당업자)에게 자명하므로 더 이상의 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 에어 덕트(10, 11)는 상기 외기 흡입구(22)의 양측에 형성된다. 즉, 상기 냉각 장치(1)는 적어도 2개의 에어 덕트(10, 11)를 포함한다. 도 1에는 2개의 에어 덕트(10, 11)가 도시되었다. 여기서, 상기 2개의 에어 덕트(10, 11) 중 하나를 제1 에어 덕트(10)라 칭하고, 다른 하나를 제2 에어 덕트(11)라 칭하기로 한다.
상기 제1, 2 에어 덕트(10, 11)는 전방 덕트(12), 후방 덕트(14), 및 덕트 출구(16)를 포함한다.
상기 전방 덕트(12)는 차량 전방의 외기를 받아들이도록 상기 제1, 2 에어 덕트(10, 11)에서 상대적으로 전방에 형성된 부분이다. 또한, 상기 전방 덕트(12)는 상기 제1 에어 덕트(10)의 전방 덕트(12)의 연장선과 상기 제2 에어 덕트(11)의 전방 덕트(12)의 연장선이 차량의 전방에서 유선형을 형성하도록 차량의 전방으로 갈수록 내측으로 구부러진 형상으로 형성된다. 나아가, 상기 전방 덕트(12)가 유선형을 형성함으로써, 공기의 저항이 최소화된다. 따라서, 상기 전방 덕트(12)는 상기 외기 흡입구(22)의 양측에서 차량 전방의 외기를 용이하게 받아들일 수 있다. 즉, 상기 전방 덕트(12)를 통과하는 공기의 공력 성능이 향상된다.
상기 후방 덕트(14)는 상기 전방 덕트(12)를 경유한 공기가 통과하도록 상기 제1, 2 에어 덕트(10, 11)에서 상대적으로 후방에 형성된 부분이다. 또한, 상기 후방 덕트(14)는 상기 제1 에어 덕트(10)의 후방 덕트(14)의 연장선과 상기 제2 에어 덕트(11)의 후방 덕트(14)의 연장선이 차량의 전방에서 유선형을 형성하도록 차량의 후방으로 갈수록 외측으로 구부러진 형상으로 형성된다. 나아가, 상기 차량의 외측으로 구부러진 후방 덕트(14)는 휠(W)을 향한다. 즉, 상기 후방 덕트(14)는 공기의 저항을 최소화하면서 휠(W)을 향하여 공기의 흐름을 유도한다. 여기서, 상기 휠(W)이 프론트 휠(front wheel)임은 물론이다.
상기 덕트 출구(16)는 상기 후방 덕트(14)를 경유한 공기가 통과하도록 형성된다. 또한, 상기 덕트 출구(16)는 상기 제1, 2 에어 덕트(10, 11)로부터 공기가 유출되는 출구이다. 나아가, 상기 덕트 출구(16)에는 공기의 흐름이 휠(W)을 향하여 유도되도록 가이드 플레이트(18)가 구비된다.
상기 가이드 플레이트(18)는 상기 덕트 출구(16)를 통하여 유출되는 공기의 유동 방향을 가이드 하는 판이다. 한편, 상기 덕트 출구(16)는 휠 하우스(24)와 일체로 형성된다. 즉, 상기 가이드 플레이트(18)는 상기 휠 하우스(24)에 장착된다. 여기서, 상기 휠 하우스(24)는 차체의 일부분으로서, 휠(W)을 덮고 있는 하우징이다.
상기 가이드 플레이트(18)는 상기 덕트 출구(16)를 통하여 유출되는 공기가 휠(W)의 전방에서 에어 커튼을 형성하도록 공기의 유동 방향을 가이드한다. 또한, 상기 가이드 플레이트(18)는 휠(W)의 전방에서 에어 커튼을 형성한 공기가 휠(W)의 측면에서 설정각도(a)로 분사되도록 구비될 수 있다. 나아가, 상기 설정각도(a)는 당업자에 의해 에어 커튼의 효과가 극대화되는 각도로 설정될 수 있다.
도 1에는 휠(W)의 측면에서 공기가 분사되는 상기 설정각도(a)를 가시적으로 나타내기 위해 차체의 측 방향 보조선(L1) 및 차체의 길이방향 보조선(L2)가 도시되었다. 다시 말해, 도 1에는 상기 차체의 측 방향 보조선(L1)과 상기 차체의 길이방향 보조선(L2)은 직교하며, 휠(W)의 측면에서 공기가 분사되는 방향과 상기 차체의 길이방향 보조선(L2)은 상기 설정각도(a)의 끼인각을 갖는 것이 도시되었다.
상기 제1, 2 에어 덕트(10, 11)의 내부에는 각각 저온 라디에이터(20, 21)가 더 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1, 2 에어 덕트(10, 11)의 내부에 배치되는 저온 라디에이터(20, 21)는 상기 제1, 2 에어 덕트(10, 11)를 통과하는 공기를 사용하여 냉각을 수행한다. 여기서, 상기 제1, 2 에어 덕트(10, 11)의 내부에 배치되는 저온 라디에이터(20, 21)는 상기 외기 흡입구(22) 상에 배치되는 저온 라디에이터(26)와 같이, 상기 고온 라디에이터(28)와는 별도로 저온의 냉각수에 잔존하는 열을 공기 중으로 방출하는 장치이다. 한편, 설명의 편의상 상기 외기 흡입구(22) 상에 배치되는 저온 라디에이터(26)를 중앙 저온 라디에이터(26)라 칭하고, 상기 제1, 2 에어 덕트(10, 11)의 내부에 각각 배치되는 저온 라디에이터(20, 21)를 제1 저온 라디에이터(20) 및 제2 저온 라디에이터(21)라 칭하기로 한다.
한편, 상기 인터 쿨러(30)는 냉각 방식에 따라 수랭식 또는 공랭식이 있다. 상기된 바와 같이, 상기 인터 쿨러(30)는 공랭식이다.
이러한 공랭식 인터 쿨러(30)가 엔진(E)의 전방에 배치되는 경우, 외기에 의해 가장 먼저 냉각될 수 있다. 따라서, 엔진(E)의 냉각 및 인터 쿨러(30)의 반응성이 크게 요구되지 않는 엔진(E)의 저속 저부하 시에 상기 인터 쿨러(30)의 냉각 효율이 향상될 수 있다. 하지만, 엔진(E)의 고부하 시에는 상기 인터 쿨러(30)의 간섭에 의해 외기의 흐름이 방해를 받음에 따라 엔진의 냉각 성능이 저하될 수 있다. 특히, 엔진(E)의 고속 고부하 시에는 인터 쿨러(30)를 엔진(E) 및 과급기(32)에 연결하는 배관의 길이가 길기 때문에 상기 인터 쿨러(30)의 응답성이 저하될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 장치의 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 장치(2)는 중앙 저온 라디에이터(26), 고온 라디에이터(28), 에어 플랩(29), 제1 저온 라디에이터(20), 제2 저온 라디에이터(21), 후방 인터 쿨러(31), 과급기(32), 후방 콘덴서(40), 콤프레서(42), 워터 펌프(50), 체크 밸브(52), 냉각수 통로(60, 62, 64, 65, 66, 68), 볼 밸브(70a, 70b)를 포함한다.
여기서, 중앙 저온 라디에이터(26) 및 고온 라디에이터(28)에 대한 설명은 도 1을 참조로 설명된 본 발명의 실시예에 따른 냉각 장치의 기본적인 구성과 동일하므로 이에 대한 반복적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 에어 플랩(29)은 공기의 통로를 선택적으로 개폐시키는 장치이다. 또한, 상기 에어 플랩(29)은 상기 라디에이터 그릴과 냉각 팬(도시하지 않음)의 사이에 배치되고, 상기 외기 흡입구(22)로 유입되는 공기의 흐름을 선택적으로 차단하도록 기능한다. 한편, 상기 중앙 저온 라디에이터(26) 및 상기 고온 라디에이터(28)는 상기 에어 플랩(29)과 상기 냉각 팬의 사이에 배치된다.
상기 에어 플랩(29)이 상기 외기 흡입구(22)를 개방하면, 상기 라디에이터 그릴, 에어 플랩(29), 상기 중앙 저온 라디에이터(26), 상기 고온 라디에이터(28), 및 상기 냉각 팬을 경유한 공기는 엔진(E)을 냉각시키거나 엔진(E)의 흡기로서 공급된다. 또한, 엔진의 냉각이 요구되지 않는 경우 등에는 상기 라디에이터 그릴과 상기 냉각 팬의 사이에 배치된 상기 에어 플랩(29)이 상기 외기 흡입구(22)를 폐쇄한다. 여기서, 상기 에어 플랩(29)은 엔진(E)의 구동 상태에 따라 엔진룸이 차량의 전방으로부터 외기를 선택적으로 받아들이도록 선택적으로 개폐되는 엑티브 에어 플랩(active air flap)일 수 있다.
상기 제1 에어 덕트(10) 및 상기 제2 에어 덕트(11)의 내부에는 각각 저온 라디에이터(20, 21)가 배치되고, 상기 제1 에어 덕트(10) 및 상기 제2 에어 덕트(11)의 후방에는 후방 인터 쿨러(31), 과급기(32), 후방 콘덴서(40), 콤프레서(42), 및 워터 펌프(50)가 배치된다.
상기 제1 저온 라디에이터(20)는 상기 제1 에어 덕트(10)의 내부에 배치된 저온 라디에이터(20)이다.
상기 제2 저온 라디에이터(21)는 상기 제2 에어 덕트(11)의 내부에 배치된 저온 라디에이터(21)이다.
상기 후방 인터 쿨러(31)는 상기 제1 에어 덕트(10)의 후방에서 엔진(E)의 근방에 배치되는 수랭식 인터 쿨러(31)이다.
상기 과급기(32)는 엔진(E)의 근방에서 상기 후방 인터 쿨러(31)와 연결된 과급기(32)이다.
상기 후방 콘덴서(40)는 상기 제2 에어 덕트(11)의 후방에서 엔진(E)의 근방에 배치되는 수랭식 콘덴서(40)이다.
상기 콤프레서(42)는 엔진(E)의 근방에서 상기 후방 콘덴서(40)와 연결되고, 에어컨(도시하지 않음)에 압축 냉매를 공급하는 콤프레서(42)이다. 또한, 상기 콤프레서(42)를 경유한 냉매는 상기 후방 콘덴서(40)를 경유하면서, 상기 후방 콘덴서(40)를 경유하는 냉각수에 의해 냉각된다. 여기서, 전기용량을 확보하기 위한 장치인 상기 콘덴서(40) 및 공기를 압축하여 압력을 높이는 장치인 상기 콤프레서(42)는 당업자에게 자명하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 워터 펌프(50)는 상기 후방 인터 쿨러(31)와 상기 후방 콘덴서(40)의 사이에서 냉각수를 펌핑한다.
상기 체크 밸브(52)는 상기 워터 펌프(50)와 상기 후방 콘덴서(40)의 사이에 배치되며, 냉각수가 역류하는 것을 방지한다.
상기 냉각수 통로(60, 62, 64, 65, 66, 68)는 냉각수가 상기 워터 펌프(50)의 펌핑에 의해 상기 제1 저온 라디에이터(20), 상기 제2 저온 라디에이터(21), 상기 후방 인터 쿨러(31), 및 상기 후방 콘덴서(40)를 경유하면서 순환하도록 형성된다. 또한, 상기 냉각수 통로(60, 62, 64, 65, 66, 68)는 제1, 2, 3, 4, 5, 6 냉각수 통로(60, 62, 64, 65, 66, 68)를 포함한다.
상기 제1 냉각수 통로(60)는 엔진(E)의 근방에 배치된 상기 후방 인터 쿨러(31)와 상기 후방 콘덴서(40)를 연결한다. 또한, 상기 제1 냉각수 통로(60) 상에는 상기 워터 펌프(50) 및 상기 체크 밸브(52)가 배치된다.
상기 제2 냉각수 통로(62)는 상기 후방 인터 쿨러(31)와 상기 제1 저온 라디에이터(20)를 연결한다. 또한, 상기 제2 냉각수 통로(62) 상에는 상기 볼 밸브(70a)가 배치된다. 여기서, 상기 제2 냉각수 통로(62)가 연결되는 제1 저온 라디에이터(20)의 일단은 제1 저온 라디에이터(20)에서 상대적으로 휠(W) 측에 가까운 외측 부분일 수 있다. 한편, 설명의 편의상 상기 제2 냉각수 통로(62) 상에 배치된 상기 볼 밸브(70a)를 제1 볼 밸브(70a)라 칭하기로 한다.
상기 제3 냉각수 통로(64)는 상기 제1 저온 라디에이터(20)와 상기 제2 저온 라디에이터(21)를 연결한다. 또한, 상기 제3 냉각수 통로(64)는 상기 제1 저온 라디에이터(20)와 상기 제2 저온 라디에이터(21)의 사이에서 상기 중앙 저온 라디에이터(26) 또는 상기 고온 라디에이터(28)를 경유한다. 즉, 도 2에는 상기 제3 냉각수 통로(64)가 상기 중앙 저온 라디에이터(26)를 경유하는 것이 도시되었으나, 이에 한정되지 않는다. 나아가, 상기 중앙 저온 라디에이터(26)와 제2 저온 라디에이터(21) 사이의 상기 제3 냉각수 통로(64) 상에는 상기 볼 밸브(70b)가 배치된다. 여기서, 상기 제3 냉각수 통로(64) 연결되는 상기 제1 저온 라디에이터(20)의 타단 및 상기 제2 저온 라디에이터(21)의 일단은 상기 제1 저온 라디에이터(20) 및 상기 제2 저온 라디에이터(21)에서 상대적으로 휠(W) 측으로부터 먼 내측 부분일 수 있다. 한편, 설명의 편의상 상기 제3 냉각수 통로(64) 상에 배치된 상기 볼 밸브(70b)를 제2 볼 밸브(70b)라 칭하기로 한다.
상기 제4 냉각수 통로(65)는 상기 제2 저온 라디에이터(21)와 상기 후방 콘덴서(40)를 연결한다. 여기서, 상기 제4 냉각수 통로(65)가 연결되는 제2 저온 라디에이터(21)의 타단은 제2 저온 라디에이터(21)에서 상대적으로 휠(W) 측에 가까운 외측 부분일 수 있다.
상기 제5 냉각수 통로(66)는 상기 제1 저온 라디에이터(20)와 상기 중앙 저온 라디에이터(26)의 사이에서 상기 제3 냉각수 통로(64)로부터 분기되어 상기 제2 냉각수 통로(62) 상에 배치된 상기 제1 볼 밸브(70a)와 연결된다.
상기 제6 냉각수 통로(68)는 상기 제4 냉각수 통로(65)로부터 분기되어 상기 중앙 저온 라디에이터(26)와 제2 저온 라디에이터(21) 사이에서 상기 제3 냉각수 통로(64) 상에 배치된 상기 제2 볼 밸브(70b)와 연결된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 적용되는 볼 밸브의 어느 하나의 예를 도시한 구성도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 적용되는 볼 밸브의 다른 하나의 예를 도시한 구성도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 볼 밸브(70a, 70b)는 하우징(71), 볼(72), 및 액추에이터(79)를 포함한다.
상기 하우징(71)은 냉각수가 유입되고 유출되도록 형성된 상기 볼 밸브(70a, 70b)의 밸브 바디이다.
상기 볼(72)은 상기 하우징(71)의 내부에 회전 가능하게 구비된다.
상기 액추에이터(79)는 상기 볼(72)이 회전되도록 동력을 전달하는 장치이다.
상기 하우징(71)에는 유입 통로(75), 제1 유출 통로(74), 제2 유출 통로(76), 및 액추에이터 케이스(73)가 형성된다.
상기 유입 통로(75)는 상기 하우징(71)의 내부로 냉각수가 유입되도록 형성된다. 또한, 상기 유입 통로(75)는 상기 볼(72)의 회전에 관계없이 항시 개방된다.
상기 제1 유출 통로(74) 및 상기 제2 유출 통로(76)는 상기 유입 통로(75)를 통하여 상기 하우징(71)의 내부로 유입된 냉각수가 상기 하우징(71)의 외부로 유출되도록 형성된다. 또한, 상기 제1 유출 통로(74) 및 상기 제2 유출 통로(76)는 상기 볼(72)의 회전에 의해 선택적으로 개폐된다. 즉, 상기 볼(72)의 회전에 의해 상기 제1 유출 통로(74) 및 상기 제2 유출 통로(76) 중 하나가 폐쇄되고, 다른 하나가 개방될 수 있다. 나아가, 상기 유입 통로(75)를 통하여 유입된 냉각수는 상기 제1 유출 통로(74) 및 상기 제2 유출 통로(76) 중 개방된 통로를 통하여 유출된다.
상기 액추에이터 케이스(73)는 그 내부에 상기 액추에이터(79)가 배치되도록 형성된다.
상기 볼(72)에는 유입 연결 통로(72a), 유출 연결 통로(72b), 및 회전 축(77)이 형성된다.
상기 유입 연결 통로(72a)는 상기 유입 통로(75)가 상기 볼(72)의 내부와 연통되도록 형성된다. 또한, 상기 유입 연결 통로(72a)는 상기 볼(72)의 회전에 관계없이 상기 유입 통로(75)와 항시 연통된다.
상기 유출 연결 통로(72b)는 상기 유입 연결 통로(72a)와 연통되도록 형성되며, 상기 볼(72)의 회전에 따라 상기 제1 유출 통로(74) 또는 상기 제2 유출 통로(76)와 선택적으로 연통되도록 형성된다.
상기 회전 축(77)은 상기 볼(72)과 상기 액추에이터(79)를 연결한다. 또한, 상기 볼(72)은 상기 회전 축(77)을 통하여 상기 액추에이터(79)의 동력을 전달받는다. 즉, 상기 액추에이터(79)가 상기 회전 축(77)을 회전시킴에 따라 상기 볼(72)이 상기 회전 축(77)을 중심으로 회전된다.
도 3을 참조로 상기 볼 밸브(70a, 70b)의 어느 하나의 예에 따르면, 상기 액추에이터(79)는 회전 축 삽입부(73a), 감지부(78), 및 연결부(77a)를 포함하고, 상기 볼(72)에는 온도 감지 통로(72c)가 더 형성된다.
상기 회전 축 삽입부(73a)는 상기 액추에이터 케이스(73)와 일체로 형성되거나 상기 액추에이터 케이스(73)에 고정된다. 또한, 상기 회전 축 삽입부(73a)에는 상기 회전 축(77)이 회전 가능하게 삽입된다. 한편, 당업자의 설계에 따라 상기 회전 축 삽입부(73a)와 상기 삽입된 회전 축(77)의 사이에는 상기 회전 축(77)의 회전을 원활하게 하는 베어링(도시하지 않음) 등이 개재될 수 있다.
상기 감지부(78)는 냉각수의 온도를 감지하여 형상이 변경되도록 형성된 부분이다. 또한, 상기 감지부(78)는 그 형상이 변경됨에 따라 상기 회전 축(77)을 회전시키도록 구비된다. 한편, 상기 감지부(78)에는 형상 기억 합금 또는 바이 메탈이 적용될 수 있다. 여기서, 형상 기억 합금은 외력에 의해 형상이 변경되고, 열에 의해 형상이 복원되는 합금이며, 바이 메탈은 열팽창계수가 매우 다른 두 종류의 얇은 금속판을 붙여 형성함에 따라 열에 의해 변형되는 성질을 이용해 기기를 온도에 따라 제어하는 역할을 수행할 수 있는 부품이다. 이러한 형상 기억 합금 및 바이 메탈은 당업에게 자명하므로 이를 상기 감지부(78)에 적용하는 것에 대한 더 이상의 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 연결부(77a)는 상기 감지부(78)의 형상 변경에 따라 상기 회전 축(77)이 회전하도록 상기 감지부(78)와 상기 회전 축(77)을 연결한다. 또한, 상기 연결부(77a)는 상기 회전 축(77)과 일체로 형성되거나 상기 회전 축(77)에 고정된다. 예를 들어, 상기 연결부(77a)는 상기 회전 축(77)과 동심의 원통형상으로 형성되고, 상기 감지부(78)는 상기 연결부(77a)의 외주를 여러 번 감싸는 코일 형상으로 형성된다. 나아가, 상기 코일 형상으로 형성된 감지부(78)의 일단에 형성된 고정단(78a)는 상기 연결부(77a)에 고정되고, 타단에 형성된 고정단(78b)는 상기 액추에이터 케이스(73)에 고정된다. 따라서, 냉각수의 온도에 따라 상기 감지부(78)의 길이가 늘어나면, 상기 연결부(77a) 및 상기 회전 축(77)은 일방향으로 회전되고, 상기 감지부(78)의 길이가 줄어들면 상기 연결부(77a) 및 상기 회전 축(77)은 다시 타방향으로 회전된다.
상기 볼(72)의 온도 감지 통로(72c)는 상기 하우징(71)의 유입 통로(75) 및 상기 볼(72)의 유입 연결 통로(72a)를 경유하여 상기 볼(72)의 내부로 유입된 냉각수 중 일부가 상기 액추에이터 케이스(73)의 내측으로 유입되도록 형성된다. 즉, 상기 볼(72)의 내부로 유입된 냉각수 중 일부는 상기 감지부(78)에 접촉되도록 상기 온도 감지 통로(72c)를 통하여 상기 액추에이터 케이스(73)의 내측으로 유입된다. 따라서, 상기 감지부(78)가 냉각수의 온도를 감지하고, 상기 액추에이터(79)가 냉각수의 온도에 따라 상기 볼(72)을 회전시키도록 작동된다.
도 4를 참조로 상기 볼 밸브(70a, 70b)의 다른 하나의 예에 따르면, 상기 액추에이터(79)는 모터 등과 같이 전기적으로 제어되는 장치이다. 또한, 상기 액추에이터(79)는 제어기(80)와 연결되고, 상기 제어기(80)는 온도 센서(90)와 연결된다.
상기 온도 센서(90)는 상기 볼(72)의 내부로 유인된 냉각수 또는 상기 유입 통로(75)를 통과하는 냉각수의 온도를 감지하도록 구비된다.
상기 제어기(80)는 상기 온도 센서(90)로부터 냉각수의 온도에 대한 정보를 전달받아 상기 액추에이터(79)를 제어하도록 구비된다. 또한, 상기 제어기(80)에 의해 구동되는 상기 액추에이터(79)는 상기 볼(72)을 일방향 또는 타방향으로 회전시킨다. 여기서, 상기 제어기(80)는 차량에 장착되는 통상적인 전자제어유닛(electronic control unit, ECU)일 수 있다.
상기 액추에이터(79)가 전기적으로 제어되면, 펄스 폭 변조(pulse width modulation, PWM) 제어 등에 의해 상기 볼 밸브(70a, 70b)로부터 유출되는 냉각수에 대한 다양하고 정밀한 유량의 분배가 가능하다.
이하, 도 5 내지 도 12를 참조로 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 장치가 구현하는 냉각수의 순환을 자세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 장치(2)에서 상기 제1 볼 밸브(70a)에 형성된 유입 통로(75)는 상기 후방 인터 쿨러(31)와 상기 제1 볼 밸브(70a)를 연결하는 상기 제2 냉각수 통로(62)와 연통된다. 또한, 상기 제1 볼 밸브(70a)에 형성된 제1 유출 통로(74) 및 제2 유출 통로(76) 중 하나는 상기 제1 볼 밸브(70a)와 상기 제1 저온 라디에이터(20)를 연결하는 상기 제2 냉각수 통로(62)와 연통되고, 다른 하나는 상기 제5 냉각수 통로(66)와 연통된다. 나아가, 상기 제2 볼 밸브(70b)에 형성된 유입 통로(75)는 상기 제1 저온 라디에이터(20)와 상기 제2 볼 밸브(70b)를 연결하는 상기 제3 냉각수 통로(64)와 연통된다. 더 나아가, 상기 제2 볼 밸브(70b)에 형성된 제1 유출 통로(74) 및 제2 유출 통로(76) 중 하나는 상기 제2 볼 밸브(70b)와 상기 제2 저온 라디에이터(21)를 연결하는 상기 제3 냉각수 통로(64)와 연통되고, 다른 하나는 상기 제6 냉각수 통로(68)와 연통된다.
도 5 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 장치의 작동도이다. 또한, 도 5 내지 도 8은 상기 에어 플랩(29)이 상기 외기 흡입구(22)를 개방한 냉각 장치의 작동도이고, 도 9 내지 도12는 상기 에어 플랩(29)이 상기 외기 흡입구(22)를 폐쇄한 냉각 장치의 작동도이다.
한편, 도 5 내지 도 12에는 차체의 내부로 유입되는 외기의 흐름이 점선의 화살표로 도시되었고, 냉각수의 흐름이 1점 쇄선의 냉각수 통로(60, 62, 64, 65, 66, 68) 상에 실선의 화살표로 도시되었으며, 상기 과급기(32)와 상기 후방 인터 쿨러(31)를 경유하는 압축공기의 흐름 및 상기 콤프레서(42)와 상기 후방 콘덴서(40)를 경유하는 냉매의 흐름이 실선의 화살표로 도시되었다.
도 5에 도시된 바와 같이, 외기가 상기 외기 흡입구(22)를 통과하여 엔진(E)을 냉각시키도록 상기 에어 플랩(29)이 개방된 상태에서 상기 제1 볼 밸브(70a)에 유입되는 냉각수의 온도가 설정온도 이상이면, 상기 제1 볼 밸브(70a)는 상기 후방 인터 쿨러(31)와 상기 제1 볼 밸브(70a)를 연결하는 상기 제2 냉각수 통로(62)와 상기 제1 볼 밸브(70a)와 상기 제1 저온 라디에이터(20)를 연결하는 상기 제2 냉각수 통로(62)를 연통시키도록 작동된다.
또한, 외기가 상기 외기 흡입구(22)를 통과하여 엔진(E)을 냉각시키도록 상기 에어 플랩(29)이 개방된 상태에서 상기 제2 볼 밸브(70b)에 유입되는 냉각수의 온도가 설정온도 이상이면, 상기 제2 볼 밸브(70b)는 상기 제1 저온 라디에이터(20)와 상기 제2 볼 밸브(70b)를 연결하는 상기 제3 냉각수 통로(64)와 상기 제2 볼 밸브(70b)와 상기 제2 저온 라디에이터(21)를 연결하는 상기 제3 냉각수 통로(64)를 연통시키도록 작동된다.
따라서, 냉각수는 상기 제1 냉각수 통로(60), 상기 제2 냉각수 통로(62), 상기 제3 냉각수 통로(64), 및 상기 제4 냉각수 통로(65)를 순차적으로 경유하여 순환한다. 이와 같이, 상기 에어 플랩(29)을 개방하고, 냉각수가 냉각을 수행하는 모든 구성요소를 경유하도록 순환하는 경우는 상기 후방 인터 쿨러(31)의 부하 및 상기 후방 콘덴서(40)의 부하가 상인 경우일 수 있다.
여기서, 상기 후방 인터 쿨러(31)의 부하 및 상기 후방 콘덴서(40)의 부하는 각각 상, 중, 하 3단계로 구분하여 설명하기로 한다. 이러한 부하의 상, 중, 하는 당업자에 의해 설정될 수 있다. 한편, 상기 제1 볼 밸브(70a)의 설정온도는 제1 설정온도(T1)라 칭하고, 상기 제2 볼 밸브(70b)의 설정온도는 제2 설정온도(T2)라 칭하기로 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 도 5의 상태에서 상기 제2 볼 밸브(70b)에 유입되는 냉각수의 온도가 T2 미만이 되면, 상기 제2 볼 밸브(70b)는 상기 제2 볼 밸브(70b)와 상기 제2 저온 라디에이터(21)를 연결하는 상기 제3 냉각수 통로(64)와의 연통을 차단하고, 상기 제1 저온 라디에이터(20)와 상기 제2 볼 밸브(70b)를 연결하는 상기 제3 냉각수 통로(64)와 상기 제6 냉각수 통로(68)를 연통시키도록 작동된다.
따라서, 냉각수는 상기 제1 냉각수 통로(60), 상기 제2 냉각수 통로(62), 상기 제3 냉각수 통로(64), 및 제6 냉각수 통로(68)를 순차적으로 경유하여 순환한다. 이와 같이, 상기 에어 플랩(29)을 개방하고, 냉각수가 상기 제2 저온 라디에이터(21)를 경유하는 순환이 생략되도록 순환하는 경우는 상기 후방 인터 쿨러(31)의 부하가 상이고, 상기 후방 콘덴서(40)의 부하가 중인 경우일 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 도 5의 상태에서 상기 제1 볼 밸브(70a)에 유입되는 냉각수의 온도가 T1 미만이 되면, 상기 제1 볼 밸브(70a)는 상기 제1 볼 밸브(70a)와 상기 제1 저온 라디에이터(20)를 연결하는 상기 제2 냉각수 통로(62)와의 연통을 차단하고, 상기 후방 인터 쿨러(31)와 상기 제1 볼 밸브(70a)를 연결하는 상기 제2 냉각수 통로(62)와 상기 제5 냉각수 통로(66)를 연통시키도록 작동된다.
따라서, 냉각수는 상기 제1 냉각수 통로(60), 상기 제5 냉각수 통로(66), 상기 제3 냉각수 통로(64), 및 제4 냉각수 통로(65)를 순차적으로 경유하여 순환한다. 이와 같이, 상기 에어 플랩(29)을 개방하고, 냉각수가 상기 제1 저온 라디에이터(20)를 경유하는 순환이 생략되도록 순환하는 경우는 상기 후방 인터 쿨러(31)의 부하가 중이고, 상기 후방 콘덴서(40)의 부하가 상인 경우일 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 도 5의 상태에서 상기 제1 볼 밸브(70a)에 유입되는 냉각수의 온도가 T1 미만이 됨과 동시에 상기 제2 볼 밸브(70b)에 유입되는 냉각수의 온도가 T2 미만이 되면, 상기 제1 볼 밸브(70a)는 상기 후방 인터 쿨러(31)와 상기 제1 볼 밸브(70a)를 연결하는 상기 제2 냉각수 통로(62)와 상기 제5 냉각수 통로(66)를 연통시키도록 작동되고, 상기 제2 볼 밸브(70b)는 상기 제1 저온 라디에이터(20)와 상기 제2 볼 밸브(70b)를 연결하는 상기 제3 냉각수 통로(64)와 상기 제6 냉각수 통로(68)를 연통시키도록 작동된다.
따라서, 냉각수는 상기 제1 냉각수 통로(60), 상기 제5 냉각수 통로(66), 상기 제3 냉각수 통로(64), 및 제6 냉각수 통로(68)를 순차적으로 경유하여 순환한다. 이와 같이, 상기 에어 플랩(29)을 개방하고, 냉각수가 상기 제1 저온 라디에이터(20) 및 상기 제2 저온 라디에이터(21)를 경유하는 순환이 생략되도록 순환하는 경우는 상기 후방 인터 쿨러(31)의 부하 및 상기 후방 콘덴서(40)의 부하가 중인 경우일 수 있다. 이 때, 엔진은 아이들(idle) 상태일 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 외기가 상기 외기 흡입구(22)를 통과하지 않도록 상기 에어 플랩(29)이 폐쇄된 상태에서 상기 제1 볼 밸브(70a)에 유입되는 냉각수의 온도가 T1 이상이고, 상기 제2 볼 밸브(70b)에 유입되는 냉각수의 온도가 T2 이상이면, 상기 제1 볼 밸브(70a) 및 상기 제2 볼 밸브(70b)는 도 5의 설명과 동일하게 작동된다.
따라서, 냉각수는 상기 제1 냉각수 통로(60), 상기 제2 냉각수 통로(62), 상기 제3 냉각수 통로(64), 및 상기 제4 냉각수 통로(65)를 순차적으로 경유하여 순환한다. 이와 같이, 상기 에어 플랩(29)을 폐쇄하고, 냉각수가 냉각을 수행하는 모든 구성요소를 경유하도록 순환하는 경우는 상기 후방 인터 쿨러(31)의 부하 및 상기 후방 콘덴서(40)의 부하가 중인 경우일 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 도 9의 상태에서 상기 제2 볼 밸브(70b)에 유입되는 냉각수의 온도가 T2 미만이 되면, 상기 제2 볼 밸브(70b)는 도 6의 설명과 동일하게 작동된다.
따라서, 냉각수는 상기 제1 냉각수 통로(60), 상기 제2 냉각수 통로(62), 상기 제3 냉각수 통로(64), 및 제6 냉각수 통로(68)를 순차적으로 경유하여 순환한다. 이와 같이, 상기 에어 플랩(29)을 폐쇄하고, 냉각수가 상기 제2 저온 라디에이터(21)를 경유하는 순환이 생략되도록 순환하는 경우는 상기 후방 인터 쿨러(31)의 부하가 중이고, 상기 후방 콘덴서(40)의 부하가 하인 경우일 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 도 9의 상태에서 상기 제1 볼 밸브(70a)에 유입되는 냉각수의 온도가 T1 미만이 되면, 상기 제1 볼 밸브(70a)는 도 7의 설명과 동일하게 작동된다.
따라서, 냉각수는 상기 제1 냉각수 통로(60), 상기 제5 냉각수 통로(66), 상기 제3 냉각수 통로(64), 및 제4 냉각수 통로(65)를 순차적으로 경유하여 순환한다. 이와 같이, 상기 에어 플랩(29)을 폐쇄하고, 냉각수가 상기 제1 저온 라디에이터(20)를 경유하는 순환이 생략되도록 순환하는 경우는 상기 후방 인터 쿨러(31)의 부하가 하이고, 상기 후방 콘덴서(40)의 부하가 중인 경우일 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 도 9의 상태에서 상기 제1 볼 밸브(70a)에 유입되는 냉각수의 온도가 T1 미만이 됨과 동시에 상기 제2 볼 밸브(70b)에 유입되는 냉각수의 온도가 T2 미만이 되면, 상기 제1 볼 밸브(70a) 및 상기 제2 볼 밸브(70b)는 도 8의 설명과 동일하게 작동된다.
따라서, 냉각수는 상기 제1 냉각수 통로(60), 상기 제5 냉각수 통로(66), 상기 제3 냉각수 통로(64), 및 제6 냉각수 통로(68)를 순차적으로 경유하여 순환한다. 이와 같이, 상기 에어 플랩(29)을 폐쇄하고, 냉각수가 상기 제1 저온 라디에이터(20) 및 상기 제2 저온 라디에이터(21)를 경유하는 순환이 생략되도록 순환하는 경우는 상기 후방 인터 쿨러(31)의 부하 및 상기 후방 콘덴서(40)의 부하가 하인 경우일 수 있다. 이 때, 엔진은 아이들(idle) 상태일 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 에어 덕트(10, 11)의 형상이 공기의 유동에 대한 저항을 최소화하도록 형성됨으로써, 에어 덕트(10, 11)를 통과하는 공기에 의한 냉각 성능이 향상될 수 있다. 또한, 에어 덕트(10, 11)를 통과한 공기가 휠(W)의 전방에서 에어 커튼을 형성하는 성능이 향상되도록 덕트 출구(16)가 형성됨으로써, 공력 성능이 개선될 수 있다. 나아가, 에어 덕트(10, 11)에 라디에이터(20, 21)가 배치됨에 따라 냉각수의 순환에 대한 다양한 설계가 가능하다. 더 나아가, 볼 밸브(70a, 70b)의 제어에 따라 다양하게 구현되는 냉각수의 순환에 따라 엔진(E)의 조건에 맞는 냉각 성능의 향상이 가능해지고, 궁극적으로 연비가 개선될 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
1, 2: 냉각 장치
10: 제1 에어 덕트 11: 제2 에어 덕트
12: 전방 덕트 14: 후방 덕트
16: 덕트 출구 18: 가이드 플레이트
20: 제1 저온 라디에이터 21: 제2 저온 라디에이터
22: 외기 흡입구 24: 휠 하우스
26: 중앙 저온 라디에이터 28: 고온 라디에이터
29: 에어 플랩
30: 인터 쿨러 31: 후방 인터 쿨러
32: 과급기
40: 후방 콘덴서 42: 콤프레서
50: 워터 펌프 52: 체크 밸브
60, 62, 64, 65, 66, 68: 제1, 2, 3, 4, 5, 6 냉각수 통로
70a: 제1 볼 밸브 70b: 제2 볼 밸브
71: 하우징 72: 볼
72a: 유입 연결 통로 72b: 유출 연결 통로
72c: 온도 감지 통로 73: 액추에이터 케이스
73a: 회전 축 삽입부 74: 제1 유출 통로
75: 유입 통로 76: 제2 유출 통로
77: 회전 축 77a: 연결부
78: 감지부 78a, 78b: 감지부 고정단
79: 액추에이터
80: 제어기 90: 온도 센서

Claims (19)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 차량 전방의 외기를 엔진룸으로 받아들이는 외기 흡기구의 양측에 형성되고, 차량 전방의 외기를 받아들여 휠을 향하여 유출시키는 적어도 2개 이상의 에어 덕트;
    상기 외기 흡기구에 배치되고, 냉각수의 열을 공기 중으로 방출하도록 기능하는 중앙 저온 라디에이터;
    상기 외기 흡기구에 배치되고, 냉각수의 열을 공기 중으로 방출하도록 기능하는 고온 라디에이터;
    상기 적어도 2개 이상의 에어 덕트 중 적어도 하나의 내부에 배치되고, 냉각수의 열을 공기 중으로 방출하도록 기능하는 제1 저온 라디에이터;
    상기 적어도 2개 이상의 에어 덕트 중 다른 하나의 내부에 배치되고, 냉각수의 열을 공기 중으로 방출하도록 기능하는 제2 저온 라디에이터;
    압축공기를 생성하여 엔진에 공급하는 과급기;
    상기 제1, 2 저온 라디에이터 중 적어도 하나를 경유한 냉각수를 사용하여 상기 과급기에서 생성된 압축공기를 냉각하는 인터 쿨러;
    압축 냉매를 생성하여 에어컨에 공급하는 콤프레서;
    상기 제1, 2 저온 라디에이터 중 적어도 하나를 경유한 냉각수를 사용하여 상기 콤프레서에서 생성된 압축 냉매를 냉각하는 콘덴서; 및
    냉각수가 상기 인터 쿨러 및 상기 콘덴서를 경유하여 순환하도록 냉각수를 펌핑하는 워터 펌프;
    를 포함하며,
    상기 인터 쿨러 및 상기 콘덴서는 상기 외기 흡기구의 후방에서 엔진의 근방에 배치되고,
    상기 인터 쿨러와 상기 콘덴서를 연결하는 제1 냉각수 통로;
    상기 인터 쿨러와 상기 제1 저온 라디에이터를 연결하는 제2 냉각수 통로;
    상기 제1 저온 라디에이터와 상기 제2 저온 라디에이터를 연결하는 제3 냉각수 통로;
    상기 제2 저온 라디에이터와 상기 콘덴서를 연결하는 제4 냉각수 통로;
    상기 제3 냉각수 통로로부터 분기되어 상기 제2 냉각수 통로 상에 연결되는 제5 냉각수 통로; 및
    상기 제4 냉각수 통로로부터 분기되어 상기 제3 냉각수 통로 상에 연결되는 제6 냉각수 통로;
    를 더 포함하되,
    냉각수는 상기 워터 펌프에 의해 상기 제1 냉각수 통로로부터 상기 제2 냉각수 통로를 향하는 방향으로 펌핑되어 순환되는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1, 2 저온 라디에이터를 경유하는 냉각수는 상기 제1, 2 저온 라디에이터가 각각 배치된 상기 에어 덕트를 통과하는 공기와 열교환하는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제3 냉각수 통로는 상기 제1 저온 라디에이터와 상기 제2 저온 라디에이터의 사이에서 상기 고온 라디에이터를 경유하는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제3 냉각수 통로는 상기 제1 저온 라디에이터와 상기 제2 저온 라디에이터의 사이에서 상기 중앙 저온 라디에이터를 경유하는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 제5 냉각수 통로가 연결되는 상기 제2 냉각수 통로 상에는 상기 제1 냉각수 통로를 통과한 냉각수를 상기 제2 냉각수 통로 또는 상기 제5 냉각수 통로에 선택적으로 공급하는 볼 밸브가 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 볼 밸브는 냉각수의 온도를 감지하여 작동되며,
    냉각수의 온도가 설정온도 이상이면, 상기 제1 냉각수 통로와 상기 제2 냉각수 통로를 연통시키고,
    냉각수의 온도가 설정온도 미만이면, 상기 제1 냉각수 통로와 상기 제5 냉각수 통로를 연통시키는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 볼 밸브는 전기적인 제어를 수행하는 제어기와 연결되고, 상기 제어기는 상기 볼 밸브에 유입되는 냉각수 온도를 감지하도록 구비된 온도 센서와 연결되며,
    상기 제어기는 상기 온도 센서로부터 냉각수 온도에 대한 정보를 전달받아 상기 볼 밸브를 전기적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 볼 밸브는,
    밸브 바디인 하우징;
    상기 하우징의 내부에 배치되는 볼;
    상기 하우징에 유입된 냉각수의 온도에 따라 형상이 변경되는 감지부; 및
    상기 감지부의 형상변경에 의해 상기 볼을 회전시키는 액추에이터;
    를 포함하되,
    상기 볼의 회전에 따라 상기 제1 냉각수 통로와 상기 제2 냉각수 통로를 연통시키거나 상기 제1 냉각수 통로와 상기 제5 냉각수 통로를 연통시키도록 작동되는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
  15. 제6항에 있어서,
    상기 제6 냉각수 통로가 연결되는 상기 제3 냉각수 통로 상에는 상기 제3 냉각수 통로를 통과한 냉각수를 상기 제4 냉각수 통로 또는 상기 제6 냉각수 통로에 선택적으로 공급하는 볼 밸브가 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 볼 밸브는 냉각수의 온도를 감지하여 작동되며,
    냉각수의 온도가 설정온도 이상이면, 상기 제3 냉각수 통로와 상기 제4 냉각수 통로를 연통시키고,
    냉각수의 온도가 설정온도 미만이면, 상기 제3 냉각수 통로와 상기 제6 냉각수 통로를 연통시키는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 볼 밸브는 전기적인 제어를 수행하는 제어기와 연결되고, 상기 제어기는 상기 볼 밸브에 유입되는 냉각수 온도를 감지하도록 구비된 온도 센서와 연결되며,
    상기 제어기는 상기 온도 센서로부터 냉각수 온도에 대한 정보를 전달받아 상기 볼 밸브를 전기적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 볼 밸브는,
    밸브 바디인 하우징;
    상기 하우징의 내부에 배치되는 볼;
    상기 하우징에 유입된 냉각수의 온도에 따라 형상이 변경되는 감지부; 및
    상기 감지부의 형상변경에 의해 상기 볼을 회전시키는 액추에이터;
    를 포함하되,
    상기 볼의 회전에 따라 상기 제3 냉각수 통로와 상기 제4 냉각수 통로를 연통시키거나 상기 제3 냉각수 통로와 상기 제6 냉각수 통로를 연통시키도록 작동되는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
  19. 제6항에 있어서,
    상기 워터 펌프는 상기 인터 쿨러와 상기 콘덴서의 사이에서 상기 제1 냉각수 통로 상에 배치되고,
    상기 워터 펌프와 상기 콘덴서의 사이에는 냉각수의 역류를 방지하는 체크 밸브가 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각 장치.
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