KR101765578B1 - 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치 - Google Patents

통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치 Download PDF

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윌리엄 마이어스 존
알렌 바우셔 마크
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현대자동차 주식회사
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현대 아메리카 테크니컬 센타, 아이엔씨
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Abstract

냉각수 흐름 제어 장치는 엔진 냉각수를 엔진에 보내기 위한 펌프와 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치가 통합되어 있다. 상기 장치에 따르면 엔진으로부터 냉각수는 밸브 바디 부분을 통과하고 그 후 열 교환 부분을 통과한 후 엔진으로 다시 돌아온다. 상기 열 교환 부분에서 냉각수는 열 교환기 위를 지나간다. 본 발명의 장치는 특히 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차에 유용하다.

Description

통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치{INTEGRATED PUMP, COOLANT FLOW CONTROL AND HEAT EXCHANGE DEVICE}
본 발명은 냉각수를 전기 자동차와 하이브리드 자동차(예를 들어, 전기 모터 및/또는 내연기관에 의하여 동력을 받는)와 같은 차량의 엔진에 전달하는 시스템 및 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치 및 이를 포함하는 시스템에 관한 것이며, 더 상세하게는 유동 통로들과 유동 체적을 동시에 제어할 수 있는 통합된 펌프, 유동 제어 및 열 교환 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량은 엔진, 변속기, 단위 히터, 라디에이터, 엔진에 냉각수를 전달하는 펌프, 그리고 엔진 제어 모듈을 포함한다. 차량에 사용되는 전형적인 냉각 장치는 엔진 우회 회로, 단위 히터를 포함하는 회로, 그리고 라디에이터를 포함하는 회로 등 세 개의 주 흐름 회로를 포함한다.
냉각수 흐름은 밀납 공을 가지는 단순하고 전통적인 써모스탯에 의하여 제어되거나 구동 모터를 가지는 다소 복잡한 냉각수 제어 밸브에 의하여 제어될 수 있다. 이러한 냉각수 제어 밸브는 전통적인 밀납 공 타입의 써모스탯을 대체하기 위한 것으로 발전했다. 상기 냉각수 제어 밸브는 엔진 냉각수 온도로부터 얻어지는 차량 엔진 제어 모듈로부터의 신호에 기초하여 회로 내에서의 냉각수 흐름을 변화시킨다.
상기 냉각수 제어 밸브는 최초 냉 시동시에 냉각수 흐름을 막고 또한 정상 작동 시 엔진 내에서 냉각수 온도(그리고 기본적으로 엔진 오일)를 보다 높은 평균 온도로 조절함으로써 엔진의 윤활성을 향상시키기 위하여 엔진(냉각수와 오일)이 더 높은 온도에서 작동하도록 함으로써 엔진 승온 시간을 감소시킨다.
그러나, 냉각수 제어 밸브는 변속기 오일 쿨러의 위치적 제약 때문에 변속기 오일 회로의 온도를 더 급격히 높이지 못한다. 구체적으로, 변속기 오일 쿨러는 변속기 냉각 요구 사항에 따라 전통적으로 차량 엔진 냉각 모듈 정면의 공기 흐름(즉, 공기-오일 쿨러)에서 라디에이터 끝단 탱크(즉, 오일-냉각수 타입의 열 교환기)에 위치하거나, 그 둘에 직렬로 위치한다. 이와는 달리, 변속기 오일 쿨러는 오일-냉각수 타입의 쿨러로부터 먼 곳에 홀로 제공될 수 있다.
이러한 변속기 오일 쿨러는 세 개의 주 흐름 회로 내 또는 보조 회로에 위치한다. 이에 따라, 냉각수가 복수개의 냉각 회로를 흐름에 따라, 변속기 오일 쿨러는 이용 가능한 최대 냉각 잠재력을 완전히 사용하지 못하게 된다.
변속기 오일 쿨러가 차량의 전단부(라디에이터 탱크거나 공기 흐름이거나)에 위치하는 경우, 추운 날씨에서 운행 중에 변속기 오일은 만일 냉각을 위해 제공된 열 교환기들 내에서의 흐름이 허용된다면 최소 작동 온도까지 일반적으로 냉각된다. 이것은 오일이 늦게 승온되도록 하고 최적의 변속기 오일 윤활성을 위한 온도보다 낮은 온도에서 오일이 작동하도록 한다. 결과적으로, 더 많은 변속기의 기계적 마찰이 발생되고 추운 날씨 조건에서는 차량의 연료 경제성이 저감된다. 공기-오일 변속기 오일 쿨러의 경우, 만일 회로 내에 온도 우회 밸브가 없다면, 쿨러 내의 오일은 너무 차갑고 진하게 되어 오일 쿨러가 얼거나 오일이 쿨러를 통과할 수 없게 된다. 또한, 몇몇 경우에는, 변속기 오일 쿨러를 오일이 통과하지 못하게 되어 변속기가 과열되거나 손상될 수 있다.
엔진 연비 성능에 기생하는 추가적인 손실은 엔진 구동 기계 워터 펌프이다. 상기 엔진 구동 기계 워터 펌프는 주위 온도 또는 실제 냉각 요구와 상관 없이 엔진 속도의 배수 또는 분수로 항시 작동한다. 몇몇 차량에서는 최근 내연기관에 전기 워터 펌프를 도입하였으나, 이 기술은 차량을 적절히 냉각시키기에 충분한 냉각수가 흘러가도록 할 수 있는 독립된 워터 펌프를 지원하기 위하여 높은 전류를 사용하기 때문에 차량의 전기 파워 한계로 전통적으로 사용되지 않았다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 상기 엔진 구동 기계 워터 펌프 또는 FEAD (front end assembly drive; 보기류 드라이브)에 의해 기계적으로 구동되는 임펠러/풀리 워터 펌프는 크랭크샤프트 회전 속도의 배수로 회전하도록 엔진에 의하여 구동되었다. 전통적으로, 펌프 풀리는 벨트(예를 들어, 구불구불한 벨트)에 의하여 크랭크샤프트에 작동적으로 결합되었다.
비록, 예를 들어 미국특허등록 US 6,182,749, US 6,371,060, US 6,997,143, US 6,705,586, US 6,796,375, US 7,077,776, US 7,168,397에 기재된 것처럼 변속기 오일 승온을 빠르게 하는 장치와 시스템이 제안되었지만, 여전히 개선의 여지가 남아 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명은 복수개의 유동 모드들을 제어하고 열 교환 혼합 박스를 통하여 냉각수 흐름의 모든 통로를 제어하는 냉각수 흐름 밸브로부터(또는 밸브로) 분기되어 나가는(또는 합쳐지는) 냉각수 통로들을 제어하여 냉각수를 엔진에 펌핑 또는 전달하는 통합된 냉각수 전달, 흐름 제어 및 열 교환 장치를 특징으로 한다. 상기 통합된 냉각수 전달, 흐름 제어 및 열 교환 장치는 연비와 차량의 구성요소들 사이의 열 교환 관리를 향상시킨다. 이러한 향상된 성능은 본 발명의 장치를, 예를 들어 (a) 엔진 속도보다는 실제 필요에 흐름 제어 속도를 최적화하고, (b) 냉 시동시 펌프가 꺼진 상태로 유지하고, (c) 기계 정지시(하이브리드 차량을 위한 시동-정지 기술) 내부 히팅을 전기 보조 히터보다는 엔진 냉각수로 하게 하고, (d) 오일(변속기 및 엔진) 승온(warm-up)을 빠르게 하고, (e) 차가운 엔진을 빠르게 승온하고(냉각수 흐름을 최적화하여), (f) 워터 펌프 하중을 줄이고(높은 유동 압력 강하를 최소화하여), (g) 온도 제어를 향상시키고(냉각수와 엔진 오일의 온도 변화를 엔진과 증가된 혹한 변속기 오일 작동 온도("혹한에서 오일 히팅 모드")의 범위 내에서 최소화하여), 및/또는 (h) 최적의 효율을 위하여 엔진 제어 모듈을 통하여 어느 작동 조건에 엔진 냉각수 작동 온도 조정을 가능하도록 한다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 엔진 냉각수를 차량의 엔진에 전달하는 펌프와 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치를 포함하는 통합된 냉각수 전달, 흐름 제어 및 열 교환 장치를 제공한다. 상기 펌프는 기계적으로 및 유체적으로 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치에 결합되어 통합된 조립체를 형성한다. 몇몇 실시예에서, 상기 장치는 상기 펌프를 포함하는 펌프부를 포함하며, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치는 밸브 바디 부분과 열 교환 부분을 더 포함한다.
본 발명의 장치의 상기 통합된 펌프 부분은 적당하게 상기 장치의 구성요소에 통합된(예를 들어, 사출된) 펌프 하우징 유닛을 포함한다. 예를 들어, 상기 펌프 하우징은 상기 장치의 열 교환 유닛에 통합(사출)될 수 있다.
상기 펌프 파트와 펌프 하우징 유닛은 전기 모터와 다른 요소들, 특히 임펠러 조립체 및 제어 회로 부분을 포함하는 펌프 모터 조립체를 포함하고, 그 요소들은 펌프 하우징 유닛 내에 또는 펌프 하우징 유닛에 부착(예를 들어, 볼트 결합 등에 의하여)될 수 있다. 상기 펌프 모터 조립체는 엔진 제어 모듈에 의하여 제어될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 열 교환 부분과 밸브 바디 부분과, 펌프 부분을 포함하는 차량용 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치가 개시된다. 특히, 상기 펌프 부분은 냉각수를 열 교환 부분과 밸브 바디 부분을 통하여 빼어내어 상기 냉각수를 엔진에 전달한다. 본 발명의 실시예에서, 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치는 전기 모터 및/또는 내연 기관, 변속기, 단위 히터, 라디에이터, 그리고 엔진 제어 모듈을 더 포함한다.
상기 펌프 부분은 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치의 통합된(예를 들어, 사출) 요소인 펌프 하우징 유닛을 포함한다. 예를 들어, 상기 펌프 하우징 유닛은 열 교환 유닛의 하우징에 일체(예를 들어, 사출)로 될 수 있다.
상기 펌프 부분은 전기 모터와 다른 요소들, 특히 임펠러 조립체와 제어 회로 부분을 포함하는 펌프 모터 조립체를 포함하고, 그 요소들은 펌프 하우징 유닛 내에 또는 펌프 하우징 유닛에 부착(예를 들어, 볼트 결합 등에 의하여)될 수 있다. 상기 펌프 모터 조립체는 엔진 제어 모듈에 의하여 제어될 수 있다.
상기 열 교환 부분은 열 교환 부분으로부터 펌프로 냉각수를 배출하기 위한 출구, 라디에이터로부터 오는 냉각수를 받기 위한 제1입구, 단위 히터로부터 오는 냉각수를 받기 위한 제2입구, 열 교환 부분 내에 제공된 열 교환기를 포함한다. 상기 열 교환기는 공급원으로부터 오는 다른 차량 유체를 받기 위한 입구와 상기 차량 유체를 열 교환기로부터 공급원을 향하여 배출하기 위한 출구를 가지며, 그것에 의하여 열 교환기는 공급원과 유체가 흘러갈 수 있도록 연결되어 있다.
밸브 바디 부분은 엔진으로부터 오는 냉각수를 받기 위한 입구, 밸브 바디 부분으로부터 라디에이터를 향하여 냉각수를 배출하기 위한 제1출구 그리고 밸브 바디 부분으로부터 단위 히터로 냉각수를 배출하기 위한 제2출구를 포함한다.
밸브 바디 부분은 제3출구를 더 포함하고 열 교환 부분은 제3입구를 더 포함한다. 밸브 바디 부분의 제3출구는 열 교환 부분의 제3입구와 연결되고, 그것에 의하여 밸브 바디 부분과 열 교환 부분이 유체가 흘러갈 수 있도록 연결되어 있다. 제3입구와 제3출구 사이의 유체적 연결은 밸브 바디 부분 내의 냉각수를 열 교환 부분에 아무것도 보내지 않거나, 일부를 보내거나, 또는 전부를 보내는 엔진 바이패스 기능을 수행함으로써 열 교환기 내의 차량 유체를 그들 사이의 열 교환에 의하여 승온하고 냉각한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 열 교환 부분, 펌프 부분, 그리고 밸브 바디 부분을 포함하는 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치가 개시된다. 특히, 상기 펌프 부분은 밸브 및 열 교환 부분을 통하여 냉각수를 빼어내어 엔진에 전달한다. 본 발명의 실시예에서, 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치는 전기 모터 및/또는 내연 기관, 변속기, 단위 히터, 라디에이터, 그리고 엔진 제어 모듈을 포함한다.
열 교환 부분은 열 교환 부분으로부터 펌프 쪽으로 냉각수를 배출하기 위한 출구와, 열 교환 부분 내에 제공되는 열 교환기를 포함한다. 열 교환기는 공급원으로부터 차량 유체를 받기 위한 입구와, 열 교환기로부터 유체 공급원으로 차량 유체를 배출하기 위한 출구를 포함하며, 그것에 의하여 열 교환기는 유체 공급원과 유체적으로 연통되어 있다.
밸브 바디 부분은 엔진으로부터 오는 냉각수를 받기 위한 제1입구와, 라디에이터로부터 오는 냉각수를 받기 위한 제2입구와, 단위 히터로부터 오는 냉각수를 받기 위한 제3입구를 포함한다. 밸브 바디 부분은 출구를 더 포함하며, 열 교환 부분은 입구를 더 포함한다. 밸브 바디 부분의 출구는 열 교환 부분의 입구와 연결(즉, 유체적으로 결합)되어 밸브 바디 부분 내의 모든 냉각수가 열 교환 부분으로 전달되어 열 교환기 내에서 그들 사이의 열 교환에 의하여 차량 유체를 승온하거나 냉각한다.
실시예들에서, 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치는 밸브 바디 부분이 열 교환 부분의 상류에 위치하고 장치 내에서 다른 모든 지부 냉각수 회로들의 하류에 위치하여 엔진을 떠난 냉각수가 밸브 바디 부분에 들어가기 전에 모든 지부 냉각수 회로들을 흐르도록 되어 있다. 게다가, 외부 지부 냉각수 회로는 엔진을 제1입구에 유체적으로 결합하기 위하여 제공되어 엔진 바이패스 흐름을 위한 통로를 제공한다.
상기 펌프 부분은 엔진 냉각수를 엔진에 전달하기 위한 펌프를 포함한다. 펌프 부분은 상기 장치에 통합된(예를 들어, 사출된) 요소인 펌프 하우징 유닛을 포함한다. 상기 펌프 하우징 유닛은, 예를 들어 열 교환 유닛의 하우징에 일체화(예를 들어, 사출)될 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 펌프 하우징 유닛은 전기 모터와 다른 요소들, 특히 임펠러 조립체와 제어 회로 부분을 포함하는 펌프 모터 조립체를 포함하는데, 그 요소들은 펌프 하우징 유닛 내에 또는 펌프 하우징 유닛에 부착(예를 들어, 볼트 결합 등)될 수 있다. 상기 펌프 모터 조립체는 엔진 제어 모듈에 의하여 제어될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 통합된 냉각수 전달, 흐름 제어 및 열 교환 장치들과 통합된 펌프 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치들은 펌프와, 상기 펌프, 밸브 바디 부분 및 상기 장치의 다른 작동요소들에 작동적으로 결합된 냉각수 흐름 제어 장치를 포함한다. 상기 펌프와 냉각수 흐름 제어 장치는 펌프, 밸브 바디, 그리고 장치의 다른 작동 요소들을 제어하도록 되어 있고, 상기 장치를 제어하여 여기에 기재된 본 발명의 실시예에 따른 장치의 기능을 수행하도록 되어 있다.
이 명세서에서 사용되는 "차량", "차량의" 또는 유사한 용어들은 일반적으로 SUV(sports utility vehicles), 버스, 트럭, 다양한 상업 차량을 포함하는 승용차, 다양한 보트와 배를 포함하는 선박, 항공기, 및 이와 유사한 것들을 포함하고, 하이브리드 차량, 전기 차량, 플러그-인 하이브리드 전기 차량, 수소 전원 차량 또는 다른 대체 연료 차량(예를 들어, 석유 외의 자원으로부터 얻어지는 연료를 사용하는 차량)을 모두 포함한다. 여기에서 사용된, 하이브리드 차량은 두 개 이상의 전원, 예를 들어 가솔린 전원과 전기 전원을 가지는 차량을 의미한다.
여기에서 논의된 바와 같이, 본 발명의 장치들을 사용하기에 적당한 차량에는 전기 동력으로 구동하는 차량들(전기 자동차를 포함한다.)과 하이브리드 차량들(특히, 가솔린 엔진과 전기 엔진을 모두 가지는 가솔린-전기 하이브리드 차량)을 포함한다.
본 발명의 장치는 이러한 차량을 포함하는 응용분야에만 한정되는 것으로 인식되어서는 안 된다. 본 발명의 장치가 내연 기관을 사용하는 다른 응용분야, 예를 들어 독립된 내연기관들 또는 전기를 발전하기 위한 전기 발전기와 작동적으로 결합된 내연기관들에 사용되는 것도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 보아야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 차량 유체(예를 들어, 변속기 오일)가 재빠르게 승온되거나 냉각될 수 있다. 또한 본 발명의 통합된 설계에 의하여, 공간 활용이 향상되고 장치를 구성하는 부품들의 개수가 줄어든다.
본 발명의 특징들은 첨부된 도면에 나타난 특정 실시예를 참고하여 상세히 설명되며, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치를 보인다.
도 2는 도 1의 장치를 포함하는 냉각수 흐름 제어 장치를 보인다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치를 포함하는 예시적인 냉각수 및 차량 유체 흐름 회로를 보인다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치를 보인다.
도 5는 도 4의 장치를 포함하는 냉각수 흐름 제어 장치를 보인다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치에서 열 교환 부분이 차량의 공급원 하우징에 장착되어 있으며, 복수개의 열 교환기들을 포함하고 있는 것을 도시한 개략도이다.
첨부된 도면들은 치수를 조정하지 않았으며, 본 발명의 기본 원리를 나타내는 다양한 특징들을 다소 간략화한 방식으로 표시하였음을 이해하여야 할 것이다. 본 명세서에 나타난 본 발명의 특별한 외형적 특징들은 적용 분야 및 사용 환경에 따라 결정될 수 있다.
도면들에서 도면 부호들은 본 발명의 동일하거나 유사한 부분을 참조하기 위한 것이다.
앞에서 설명한 바와 같이, 통합된 냉각수 전달, 흐름 제어 및 열 교환 장치와 통합된 펌프, 흐름 제어 및 열 교환 장치가 제공된다. 상기 장치는 가장 넓은 양상으로 복수의 유동 모드들과 냉각수 흐름 밸브에서 분기되어 나가는(또는 냉각수 흐름 밸브로 합류되는) 냉각수 통로들을 제어하여 결국 열 교환 혼합 박스를 통하여 흐르는 냉각수 흐름의 모든 통로들을 제어함으로써 냉각수를 엔진에 펌핑 또는 전달한다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 상기 장치는 엔진 냉각수를 엔진에 전달하는 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 장치는, 예를 들어 FEAD(front end accessory drive; 보기류 드라이브)에 의해 기계적으로 구동되는 임펠러/풀리 워터 펌프의 필요성을 삭감할 수 있고, 몇 개의 연결 튜브들, 호스, 클램프 부분을 잠재적으로 간단하게 하거나 없앨 수 있으며, 냉각수 흐름 제어를 향상시킬 수 있고, 무게와 제작비를 절감할 수 있는 등 종래의 장치에 비하여 주목할만한 장점을 제공할 수 있다.
논의된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 장치는 냉각 장치의 하나의 부품으로서 자체적으로 동작하는 워터 펌프를 필요로 하는 하이브리드 차량 및 모든 전기 차량에 특히 유용하다. 그러한 차량을 위해서, 본 발명의 실시예에 따른 장치는 순환 펌프의 필요성을 삭감할 수 있으며, 하이브리드 차량의 경우에는 FEAD에 의해 기계적으로 구동되는 임펠러/풀리 워터 펌프의 필요성을 삭감할 수 있고, 몇 개의 연결 튜브들, 호스, 클램프 부분을 제거할 수 있으며, 무게와 제작비를 절감할 수 있게 한다.
논의된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 상기 장치는 이러한 차량을 포함하는 응용분야에만 한정되지는 않는다. 상기 장치가 다른 응용분야, 예를 들어 독립된 내연기관들 또는 전기를 발전하기 위한 전기 발전기와 작동적으로 결합된 내연기관들에 사용되는 것도 본 발명의 범위에 포함된다.
하나의 양상에 따르면 차량용 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치가 제공되는데, 상기 장치는 (a) 엔진 냉각수를 엔진에 전달하기 위한 펌프; (b) 열 교환 부분으로부터의 냉각수를 상기 펌프를 향하여 배출하기 위한 열 교환 부분; 그리고 (c) 냉각수 흐름 제어 유닛을 포함하며, 상기 펌프와 상기 열 교환 부분은 하나의 통합된 유닛을 형성한다.
또한, 차량용 냉각수 흐름 제어 장치가 제공되는데, 상기 장치는 엔진; 냉각수를 상기 엔진에 전달하기 위하여 상기 엔진과 유체적으로 연통된 펌프; 냉각수를 엔진에 전달하기 위하여 엔진과 유체적으로 연통된 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치를 포함한다. 상기 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치는 냉각수를 엔진에 전달하기 위하여 엔진과 유체적으로 연통된 펌프, 밸브 바디 부분 및 상기 밸브 바디 부분과 유체적으로 연통된 열 교환 부분을 포함한다. 상기 밸브 바디 부분은 엔진과 유체적으로 연통되어 엔진에서 오는 모든 냉각수를 받도록 되어 있고, 라디에이터는 제1지부 냉각수 회로에 구비되고 상기 밸브 바디 부분과 유체적으로 연통되어 밸브 바디 부분으로부터 오는 냉각수를 받지 않거나, 일부 받거나, 전부 받을 수 있도록 되어 있으며, 단위 히터는 제2지부 냉각수 회로에 구비되고 상기 밸브 바디 부분과 유체적으로 연통되어 밸브 바디 부분으로부터 오는 냉각수를 받지 않거나, 일부 받거나, 전부 받을 수 있도록 되어 있고, 그리고 엔진 바이패스는 제3지부 냉각수 회로에 구비되고 상기 밸브 바디 부분과 유체적으로 연통되어 상기 밸브 바디 부분으로부터 오는 냉각수를 받지 않거나, 일부 받거나, 전부 받을 수 있도록 되어 있으며, 제1지부 냉각수 회로를 통과한 냉각수는 열 교환 부분을 통과한 후 다시 펌프로 전달되고, 제2지부 냉각수 회로를 통과한 냉각수는 열 교환 부분을 통과한 후 다시 펌프로 전달되며, 제3지부 냉각수 회로를 통과한 냉각수는 열 교환 부분을 통과한 후 다시 펌프로 전달된다.
또한, 차량용 냉각수 흐름 제어 장치가 더 제공되는데, 상기 장치는 엔진; 냉각수를 엔진에 전달하기 위하여 상기 엔진과 유체적으로 연통된 펌프; 밸브 바디 부분과, 상기 밸브 바디 부분과 유체적으로 연통된 열 교환 부분을 포함하고, 상기 밸브 바디 부분은 엔진과 유체적으로 연통되어 엔진으로부터 오는 모든 냉각수를 받을 수 있도록 되어 있으며, 펌프와 열 교환 부분이 통합되어 있는 통합된 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치; 제1지부 냉각수 회로에 구비되고 밸브 바디 부분과 유체적으로 연통되어 밸브 바디 부분으로부터 오는 냉각수를 받지 않거나, 일부 받거나, 전부 받을 수 있는 라디에이터; 제2지부 냉각수 회로에 구비되고 밸브 바디 부분과 유체적으로 연통되어 밸브 바디 부분으로부터 오는 냉각수를 받지 않거나, 일부 받거나, 전부 받도록 되어 있는 단위 히터; 그리고 제3지부 냉각수 회로에 구비되고 밸브 바디 부분과 유체적으로 연통되어 밸브 바디 부분으로부터 오는 냉각수를 받지 않거나, 일부 받거나, 전부 받을 수 있도록 된 엔진 바이패스를 포함하고, 제1지부 냉각수 회로를 통과한 냉각수는 열 교환 부분을 통과한 후 다시 펌프에 전달되고, 제2지부 냉각수 회로를 통과한 냉각수는 열 교환 부분을 통과한 후 다시 펌프에 전달되며, 제3지부 냉각수 회로를 통과한 냉각수는 열 교환 부분을 통과한 후 다시 펌프에 전달된다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들이 첨부한 도면과 아래의 설명에 의하여 참고적으로 제시된다. 본 발명의 실시예들과 연계되어 설명되는 반면에, 여기에서의 설명은 본 발명이 그 실시예들에 제한되는 것을 의미하는 것은 아니다. 이와는 달리, 본 발명의 실시예들 뿐만 아니라 다양한 대체물, 변형물, 균등물, 그리고 다른 실시예들을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, 그것은 첨부된 청구항들에 의하여 정의된 발명의 범위 및 그 기술적 사상에 포함되는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 통합된 냉각수 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치(10)를 보인다. 차량은 내연 기관 및/또는 전기 모터, 변속기, 단위 히터, 라디에이터, 그리고 엔진 제어 모듈을 포함한다. 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치(10)는 통합된 펌프 부분(50) 또는 통합된 워터 펌프, 밸브 바디 부분(20)과 열 교환 부분(30)을 포함한다.
통합된 펌프 부분(50)은 상기 장치에 통합된(예를 들어, 사출된) 요소이고 냉각수가 전기 모터 및/또는 차량의 엔진으로 돌아갈 수 있도록하는 출구(51)를 가진 펌프 하우징 유닛을 포함한다. 예를 들어, 상기 펌프 하우징 유닛은 열 교환 유닛(30)의 하우징에 일체로 형성(예를 들어, 사출)될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치(10)는 밸브 바디(20), 열 교환 부분(30) 그리고 펌프(50) 각각을 수용할 수 있는 통합된 하우징 유닛을 포함한다. 예를 들어, 하우징은 당업계에 알려진 다수의 물질을 사용하여 사출되거나 당업계에 알려진 다수의 물질을 사용하여 형성되어 펌프 부분(50)(또는 통합된 펌프) 그리고 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치(10)를 위한 하나의 하우징을 형성한다. 이러한 하우징은 출구(51)를 제공할 수 있는데, 그것에 의하여 유체는 전기 모터 및/또는 엔진에 되돌아갈 수 있다.
상기 펌프 부분(50)은 또한 펌프(103) 또는 펌프 모터 조립체를 포함한다. 상기 펌프(103)는 전기 모터, 임펠러 조립체, 그리고 제어 회로 부분을 포함한다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 임펠러 조립체는 펌프에 의하여 유체가 원하는 방향으로 움직이도록 유체를 가합하기 위해 움직이는(예를 들어, 회전 또는 맥동하는) 임펠러를 포함한다. 상기 전기 모터는 기계적으로 임펠러 조립체에 결합되어(예를 들어, 기어 결합에 의하여) 임펠러가 원하는 속도로 움직이도록 한다(예를 들어, 원하는 회전 속도로 회전하게 한다). 상기 제어 회로 부분은 임펠러가 원하는 속도록 회전하도록 전기 모터를 제어하도록 되어 있다. 몇몇 실시예에서, 전기 모터는 설정된 속도 범위 내에서 임펠러가 회전 가능하도록 그 속도가 제어 가능한 가변 속도 모터이다.
몇몇 실시예에서, 펌프 하우징 유닛은 펌프 모터 조립체를 탈착 가능하게 수용한다. 실시예에서, 펌프 모터 조립체는 볼트 또는 당업계에 알려진 다수의 기계적인 방법에 의하여 기계적으로 펌프 하우징 유닛에 고정 또는 장착된다.
밸브 바디 부분(20)은 적어도 하나의 입구와 적어도 하나의 출구를 포함한다. 적절하게는, 도 1에 도시된 바와 같이, 밸브 바디 부분(20)은 입구(21), 제1출구(22), 제2출구(23), 그리고 제3출구(24)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치(10)를 사용할 때 예시적인 냉각수 및 차량 유체 흐름 회로를 도시하고 있는 도 3 역시 참조하여 설명한다. 열 교환 부분(30)은 적어도 하나의 입구를 포함하며, 냉각수를 통합된 워터 펌프(50)에 보낼 수 있다. 적절하게는, 열 교환 부분(30)은 복수개의 입구들, 즉 도 1에 도시된 바와 같이 제1입구(32), 제2입구(33), 그리고 제3입구(34)를 포함할 수 있다. 열 교환 부분(30)은 또한 도 1에 도시된 바와 같이 펌프 부분(50)을 향한 하나 또는 다수의 출구(31)를 포함할 수 있다.
여기에서 지적한 바와 같이, 펌프 부분(50) 또는 통합된 워터 펌프는 출구(51)를 포함하여 펌프의 작동은 냉각수를 전기 모터 또는 엔진에 돌리는 것이다. 몇몇 실시예에서, 펌프 부분(50)은 열 교환 부분(30)의 출구(31)와 유체적으로 결합된 입구(52)를 가져 냉각수는 열 교환 부분에서 펌프로 흐르고 그 이후 전기 모터 및/또는 엔진으로 흐른다.
밸브 바디 부분(20)의 입구(21)는 엔진/전기 모터로부터 오는 냉각수를 받아 들이도록 제공된다. 밸브 바디 부분(20)의 제1출구(22)는 밸브 바디 부분(20)으로부터 라디에이터를 향하여 냉각수를 배출하도록 제공된다. 밸브 바디 부분(20)의 제2출구(23)는 밸브 바디 부분(20)으로부터 단위 히터를 향하여 냉각수를 배출하도록 제공된다.
열 교환 부분(30)의 출구(31)는 열 교환 부분(30)으로부터 펌프 부분(50)으로 냉각수를 배출하도록 제공된다. 열 교환 부분(30)의 제1입구(32)는 라디에이터로부터 흘러 오는 냉각수를 받아 들이도록 제공된다. 열 교환 부분(30)의 제2입구(33)는 단위 히터로부터 오는 냉각수를 받아 들이도록 제공된다. 밸브 바디 부분(20)의 제3출구(24)는 열 교환 부분(30)의 제3입구(34)로 연결되어(예를 들어, 기계적 및 유체적으로 결합되어) 전통적인 엔진 냉각수 우회 회로를 대체한다. 밸브 바디 부분(20)은 냉각수가 열 교환 부분(30)으로 하나도 공급되지 않거나, 일부 공급되거나, 또는 전부 공급될 수 있도록 냉각수 흐름을 제어하며, 그것에 의하여 열 교환기(40) 내의 차량 유체가 그들 사이의 열 교환에 의하여 승온되거나 냉각되도록 한다.
몇몇 실시예에서, 밸브 바디 부분(20)은 흐름 제어를 위한 유동 벽(26)을 더 포함할 수 있다. 밸브 바디 부분(20) 내에서 이러한 유동 벽(26)은 다양한 장치 회로로 유입되는 냉각수의 양을 조절하는 기능을 한다. 도 1에 도시된 형상을 위하여, 유동 벽(26)은 거꾸로 된 컵 형상을 가지고 있을 수 있으며, 상기 컵 형상의 내부에는 크기가 다른 개구들을 포함하고 상기 개구들은 서로 다른 출구들과 일치하도록 되어 있다. 상기 유동 벽(26)은 장치의 요구 사항에 따라 출구로 가는 모든 흐름을 막거나 특정 출구로 전체 흐름이 흘러가도록 하는 범위 내에서 흐름의 비율을 조절할 수 있다. 상기 흐름량은 유동 벽(26) 내에 위치한 단일의 제어된 개구 양상(unique controlled opening patterns)에 의하여 조절될 수 있으며, 상기 단일의 제어된 개구 양상은 회로의 요구 사항에 기초하여 특정 장치의 냉각수 흐름량을 맞추도록 설계되어 있다.
몇몇 실시예에서, 열 교환 부분(30)은 그 내부에 제공된 (유체 대 유체)열 교환기(40)를 더 포함할 수 있다. 열 교환기(40)는 적어도 하나의 입구와 적어도 하나의 출구를 포함할 수 있다. 적절하게는, 열 교환기(40)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 입구(41)와 출구(42)를 포함할 수 있다. 입구(41)는 공급원으로부터 차량 유체를 받을 수 있도록 이상적으로 제공되고, 출구(42)는 차량 유체를 열 교환기(40)로부터 배출하기 위하여 제공된다. 차량 유체의 예로는, 비록 이에 한정되지는 않지만, 변속기 오일, 엔진 오일, 조향 오일, 디퍼런샬 오일(differential oil), 트랜스 액슬 오일(trans axle oil), 전기 쿨러 유체, 컨버터 오일, 제너레이터 오일, 에어컨 냉매 및/또는 차량 내에서 냉각과 승온을 위해 필요한 장치에 사용되는 어떠한 종류의 유체를 모두 포함한다. 차량 유체는 오일, 냉매, 냉각수, 또는 염과 같이 냉각 또는 가열을 위한 유체, 가스, 또는 혼합물 중 어느 형태일 수 있다. 단지 설명의 편의를 위하여, 도 1(및 다른 도면들)에 도시된 장치(10)는 차량 유체로서 변속기 오일을 포함하고 공급원으로서 변속기를 포함하는 것을 예시한다.
여기에서 더 지적한 바와 같이, 상기 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치, 더 자세하게는 그것의 열 교환 부분(30)을 위한 본 발명의 범위에는 열 교환 부분(30) 내에 복수개의 상기 열 교환기(40)가 제공된 것을 포함한다.
상기 장치(10)는 밸브 바디 부분(20) 상에 또는 근처에 배치된 액츄에이터(25)를 더 포함할 수 있다. 상기 액츄에이터(25)는 엔진 제어 모듈(Engine Control Module; ECM)로부터의 제어 신호에 반응하여 작동하도록 되어 엔진 제어 모듈로부터의 각 제어 신호들에 반응하여 밸브 바디 부분(20)의 출구들(22, 23, 24)을 통한 흐름을 열거나, 변화시키거나, 닫는 유동 벽(26)의 움직임을 선택적으로 동작시킨다. 상기 액츄에이터(25)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 하나의 예는 냉각수와 오일 온도에 의하여 회로 내에서의 냉각수의 흐름을 최적화하기 위하여 유동 벽(26)의 위치를 제어하는 엔진 제어기로부터 받은 신호에 의하여 제어되는 스텝 모터(예를 들어, 전기 스텝 모터)이다.
바람직하게는, 상기 장치(10)는 열 교환 부분(30)의 일정 부분 상에 압력 캡(38)을 더 포함한다. 종래에 스프링에 의하여 작동하는 압력 캡과 유사하게, 압력 캡(38)은 시스템 내에서 냉각수 작동 압력의 조절기의 역할과 시스템에 사용하기 위하여 냉각수를 추가하기 위한 장치 내의 접속 지점의 역할을 한다.
밸브 바디 부분(20)의 형상, 크기, 그리고 위치는 특정의 것에 한정되지 않으며, 디자인 선택 및/또는 작동 조건에 따라 독립적으로 변화할 수 있다. 예를 들어, 밸브 바디 부분(20)은 원형의 단면을 가질 수 있다.
이와 유사하게, 밸브 바디 부분(20)의 입구(21)와 제1,2,3출구들(22, 23, 24), 열 교환 부분(30)의 출구(31)와 제1,2,3입구들(32, 33, 34), 그리고 열 교환기(40)의 입구(41)와 출구(42)의 위치, 형상, 그리고 크기는 특정의 것에 한정되지 않으며, 디자인 선택 및/또는 작동 조건에 따라 독립적으로 변화할 수 있다. 예를 들어, 입구들(21, 32, 33, 34, 41)과 출구들(22, 23, 24, 31, 42) 각각은 원형의 단면을 가질 수 있다. 바람직하게는, 입구들(21, 32, 33, 34, 41)과 출구들(22, 23, 24, 31, 42)의 일부 또는 전부는 동일하거나 또는 다른 형상과 크기를 가지도록 설계될 수 있다. 적절하게는, 제3출구(24)와 제3입구(34)는 일체로 또는 따로 형성될 수 있다.
또한, 냉각수를 다른 지부 냉각 회로(도시하지 않음)에 공급하기 위한 추가적인 포트들이 추가될 수 있다. 예를 들어, 출구(23)와 유사한 추가적인 출구들이 있을 수 있다. 추가적인 출구들은 냉각수를 다른 가능한 회로 내의 장치들(즉, 엔진 쿨러, 조향 쿨러, 전기 쿨러, 스로틀 바디 승온기, 또는 차량 내에서 냉각 및 승온을 위해 제공된 다른 장치들)에 공급할 수 있다.
밸브 바디 부분(20)은 열 교환 부분(30)과 유체적으로 연통되어 있으며, 열 교환 부분(30)과 일체로 형성될 수 있다. 이와는 달리, 밸브 바디 부분은(20)은 열 교환 부분(30)과 유체적으로 연통되어 있는 반면 열 교환 부분(30)으로부터 원격으로 배치될 수 있다.
또한, 열 교환 부분은 복수개의 열 교환기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 열 교환 부분(130)은 두 개의 열 교환기들(131, 132)을 포함할 수 있다. 더 나아가, 열 교환 부분(30)은, 적당하게는, 공급원 하우징(예를 들어, 변속기하우징)(102)과 유체적으로 연통되어 있으며, 공급원 하우징(102)의 일정 부분 또는 일정 부분들에 장착될 수 있다. 이와는 달리, 열 교환 부분(30)은 공급원 하우징(102)과 유체적으로 연통되어 있지만, 공급원 하우징(102)으로부터 원격에 배치될 수 있다.
실시예에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 열 교환 부분(130)은 공급원 하우징(예를 들어, 변속기 하우징)(102)의 부분에 장착될 수 있다. 열 교환 부분(130)은 제1열 교환기(131)와 제2열 교환기(132)를 가질 수 있다. 이 경우, 비록 도시되지는 않았지만, 밸브 바디 부분(20)은 앞에서 언급한 방식으로 배치될 수 있다.
실시예에서, 제1열 교환기(131)는 제1열 교환기 입구(151)와 제1열 교환기 출구(152)(그것들은 각각 입구(41) 및 출구(42)와 유사하다.)를 통하여 공급원 하우징(102)과 유체적으로 연통될 수 있다. 제1열 교환기 입구(151)와 출구(152)는 제1열 교환기(131)와 유체적으로 연통되어 있으며 공급원 하우징(102) 내에 형성되어 있거나, 제1열 교환기(131)와 유체적으로 연통되면서 다른 차량 장치 내에 형성될 수 있다. 제2열 교환기(132)는 제1열 교환기 입구(151) 및 출구(152)와 유사한 제2열 교환기 입구(도시하지 않음) 및 제2열 교환기 출구(도시하지 않음)를 통하여 공급원 하우징(102)과 유체적으로 연통되어 있을 수 있다. 이와는 달리, 제2열 교환기(132)는 냉각이나 승온이 필요한 추가적인 차량 장치들(도시하지 않음)과 유체적으로 연통되도록 설계될 수 있다. 앞에서 설명한 바와 같이, 열 교환 부분의 장착 위치와 상기 열 교환 부분 내에 배치된 열 교환기들의 개수는 디자인 선택 및 작동 조건에 따라 조정될 수 있다.
여기에서 사용된 "차량 유체"라는 용어는 냉각 또는 승온 목적으로 차량 내의 어떠한 장치에서 사용되는 어떠한 종류의 유체 모두를 말한다. 이에 따라, 차량 유체는 예를 들어, 오일, 냉매, 냉각수 또는 염일 수 있으며, 액체, 기체, 또는 혼합물의 형태를 포함한다. 제한이 없는 유체의 예로는 변속기 오일, 엔진 오일, 조향 오일, 디퍼런샬 오일, 트랜스 액슬 오일, 전기 쿨러 유체, 컨버터 오일, 제너레이터 오일, 그리고 에어컨 냉매 등을 포함한다.
도 2를 참조로, 본 발명의 제1실시예에 따른 통합된 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치(10)를 포함하는 냉각수 흐름 제어 장치(100)를 설명한다.
냉각수 제어 장치(100)는 통합된 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치(10), 엔진(101), 펌프(103), 라디에이터(104), 단위 히터(105), 그리고 스로틀 바디 승온기(106)를 포함한다.
통합된 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치(10)는 밸브 바디 부분(120)과, 이 밸브 바디 부분과 유체적으로 연통된 열 교환 부분(130)을 포함한다. 밸브 바디 부분(120)은 엔진(101)과 유체적으로 연통되어 있으며, 엔진(101)으로부터 오는 냉각수 전부를 받는다. 열 교환 부분(130)은 제1차량 유체를 받고, 조정하고, 배출하는 제1열 교환기(131)를 포함한다. 제1열 교환기(131) 내의 제1차량 유체는 열 교환 부분(130) 내의 냉각수와 열 교환을 하고, 그것에 의하여 승온되거나 냉각될 수 있다.
펌프(103)는 냉각수를 상기 엔진(101)에 전달하기 위하여 엔진(101)과 유체적으로 연통되어 있다.
라디에이터(104)는 제1지부 냉각수 회로(110)에 구비되어 있으며, 밸브 바디 부분(120)과 유체적으로 연통되어 밸브 바디 부분(120)으로부터 오는 냉각수를 전혀 받지 않거나, 일부를 받거나, 또는 전부를 받을 수 있다.
단위 히터(105) 및 스로틀 바디 승온기(106)는 제2지부 냉각수 회로(111)에 구비되어 있으며, 밸브 바디 부분(120)과 유체적으로 연통되어 밸브 바디 부분(120)으로부터 오는 냉각수를 전혀 받지 않거나, 일부를 받거나, 또는 전부를 받을 수 있다.
엔진 바이패스(107)는 제3지부 냉각수 회로(112)에 있으며, 밸브 바디 부분(120)과 열 교환 부분(130) 사이에서 유체적으로 연통되어 밸브 바디 부분(120)으로부터 오는 냉각수를 전혀 받지 않거나, 일부 받거나, 또는 전부 받는다. 제3지부 회로(112)는 밸브 바디 부분(120)과 열 교환 부분(130) 사이에서 일체로 형성되거나 연통 장치를 사용하여 별도로 형성될 수 있다.
제1지부 냉각수 회로(110)를 통과하는 냉각수는 열 교환 부분(130)을 통과한 후 다시 펌프(103)에 전달된다. 제2지부 냉각수 회로(111)를 통과한 냉각수는 열 교환 부분(130)을 통과한 후 다시 펌프(103)에 전달된다. 제3지부 냉각수 회로(112)를 통과한 냉각수는 열 교환 부분(130)을 통과한 후 다시 펌프(103)에 전달된다. 상기 장치(10)에 의하여 제어되는 지부 냉각수 회로들(110, 111, 112)의 개수는 설치 공간이 허용하고 적절한 기능이 보장되는 한 설계 의도에 따라서 조정될 수 있다.
바람직하게는, 상기 장치는 냉각 장치 설계 및 요구사항에 따라서 냉각 및/또는 승온이 필요한 다른 공급원으로 및 다른 공급원으로부터 유체를 흐르게 하는 추가적인 지부 냉각수 회로를 더 포함할 수 있다. 상기 장치(10)의 밸브 바디 부분(120)에 의하여, 냉각수는 상기 지부 냉각수 회로들을 통과하도록 제어될 수 있다.
적절하게는, 상기 장치는 추가적인 열 교환기를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 열 교환기는 단위 히터(105)에 연결된 스로틀 바디(106)와 같이 존재하는 회로들에 병렬로 또는 직렬로 연결될 수 있으며, 지부 냉각수 회로들(110, 111, 112) 중 적어도 하나와 병렬로 또는 직렬로 연결될 수 있으며, 독립적이지만 열 교환 부분(130)을 통과한 냉각수를 다시 펌프로 전달하는 자체 지부 회로를 가질 수 있다.
앞에서 설명한 바와 같이, 도 6에 의하면, 열 교환 부분(130)은 제2차량 유체를 받고, 조정하고, 배출하기 위한 제2열 교환기(132)를 더 포함할 수 있다. 제2열 교환기(132) 내의 제2차량 유체는 열 교환 부분(130) 내의 냉각수와 열 교환하고, 그것에 의하여 승온되거나 냉각될 수 있다. 제2차량 유체는 제1차량 유체와 동일하거나 다를 수 있다. 제2차량 유체는 냉각 및 승온을 목적으로 한 차량 내의 장치에 사용되는 어떠한 종류의 차량 유체일 수 있다. 제2차량 유체의 예는, 그것에 한정되지는 않지만, 변속기 오일, 엔진 오일, 조향 오일, 디퍼런샬 오일, 트랜스 액슬 오일, 전기 쿨러 유체, 컨버터 오일, 제너레이터 오일, 그리고 에어컨 냉매 등이 있다.
앞에서 논의된 바와 같이, 제1열 교환기(131)는 공급원 하우징(예를 들어, 변속기 하우징)(102)의 부분에 위치할 수 있고, 그 경우 추가적인 연결 하드웨어는 필요로 하지 않을 수 있다.
도 4에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치(10a)가 도시되어 있다. 상기 통합된 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치(10a)는 밸브 바디 부분(60)과 열 교환 부분(70)과 펌프 부분(50) 또는 통합된 펌프를 포함한다.
아래에서 다르게 설명하는 것을 제외하고는, 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치(10)와 그 기능에 대하여 앞에서 논의된 바는 본 실시예에 따른 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치(10a)의 상세사항 및 기능을 이해하기 위하여 참조되어야 한다.
본 실시예에 따른 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치(10a) 및 도 3에 도시된 바와 같이, 시스템 내에서 밸브 바디 부분(60)은 열 교환 부분(70)의 상류에 위치하고 다른 모든 지부 냉각수 회로들의 하류에 위치하여 엔진을 떠난 냉각수는 밸브 바디 부분(60)에 진입하기 전에 모든 지부 냉각수 회로들을 통과하도록 되어 있다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 외부의 지부 냉각수 회로(240)가 밸브 바디의 입구(61)와 라디에이터의 공급라인에 유체적으로 결합되도록 제공된다.이 지부 회로(24)와 내부 파이프(예를 들어, 제1입구(61))는 엔진 바이패스(240) 흐름을 위해 제공된다. 앞에서 설명한 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치(10)에서, 모든 지부 냉각수 회로는 펌프에 의하여 가압된다.
밸브 바디 부분(60)은 적어도 하나의 입구와 적어도 하나의 출구를 포함한다. 바람직하게는, 도 4에 도시된 바와 같이, 밸브 바디 부분(60)은 제1입구(61), 제2입구(62), 제3입구(63), 그리고 출구(64)를 포함한다. 열 교환 부분(70)은 적어도 하나의 입구와 적어도 하나의 출구를 포함한다. 바람직하게는, 열 교환 부분(70)은 출구(71)와 제1입구(74)를 포함한다.
밸브 바디 부분(60)의 제1입구(61)는 엔진으로부터 오는 냉각수를 받도록 구비되어 있다. 밸브 바디 부분(60)의 제2입구(62)는 라디에이터로부터 오는 냉각수를 받도록 구비되어 있다. 밸브 바디 부분(60)의 제3입구(63)는 단위 히터로부터 오는 냉각수를 받도록 구비되어 있다. 열 교환 부분(70)의 출구(71)는 열 교환 부분(70)으로부터 펌프 부분(50) 또는 통합된 펌프를 향하여 모든 냉각수를 배출하도록 구비되어 있다.
열 교환 부분(70)의 제1입구(74)는 밸브 바디 부분(60)으로부터 오는 모든 냉각수를 받도록 구비되어 있다. 밸브 바디 부분(60)의 출구(64)는 열 교환 부분(70)의 입구(74)에 연결되어(유체적으로 결합되어) 밸브 바디 부분(60) 내의 모든 냉각수가 열 교환 부분(70)으로 전달될 수 있으며, 그것에 의하여 열 교환기(80) 내의 공급원 유체(예를 들어, 변속기 오일)를 그들 사이의 열 교환에 의하여 승온하고 냉각할 수 있다.
밸브 바디 부분(60)은 유동 벽(66)을 더 포함한다. 여기에서 기재한 바와 같이, 유동 벽(66)은 다양한 회로로부터 흘러오는 냉각수의 양을 조절하는 기능을 한다. 유동 벽(66)은 예를 들어 서로 다른 입구들과 일치하도록 변화하는 개구 형상이 그 내부에 형성된 거꾸로 된 컵 형상을 가지고 있다. 유동 벽(66)은 장치의 요구 사항에 따라 입구로부터 들어오는 모든 흐름을 막을 수 있거나 특정 입구를 통하여 전체 흐름이 흘러들어오도록 하는 범위 내에서 흐름의 비율을 조절할 수 있다. 흐름량은 적당하게는 유동 벽 내에 위치한 단일의 제어된 개구 양상에 의하여 조절될 수 있으며, 상기 단일의 제어된 개구 양상은 회로의 요구 사항에 기초하여 특정 장치의 냉각수 흐름량을 맞추도록 설계되어 있다.
열 교환 부분(70)은 그 내부에 구비된 열 교환기(80)를 더 포함한다. 열 교환기(80)는 적어도 하나의 입구와 적어도 하나의 출구를 포함한다. 바람직하게, 열 교환기(80)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 입구(81)와 출구(82)를 포함할 수 있다. 입구(81)는 공급원(예를 들어, 변속기)으로부터의 차량 유체(예를 들어, 변속기 오일)를 받도록 구비되어 있고, 출구(82)는 열 교환기(80)로부터 공급원을 향하여 차량 유체를 배출하도록 구비되어 있으며, 그것에 의하여 열 교환기(80)는 공급원과 유체적으로 연통되어 있다.
상기 펌프 부분(50)은 상기 장치의 통합된(예를 들어, 사출된) 요소이고 출구(51)를 가진 펌프 하우징 유닛을 포함하여 냉각수가 전기 모터 및/또는 차량의 엔진에 되돌아갈 수 있다. 몇몇 실시예에서, 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치(10a)는 밸브 바디(70), 열 교환 부분(60), 그리고 펌프(50) 각각을 수용하는 통합된 하우징 유닛을 포함하고, 출구(51)는 상기 하우징 내에 구비되며, 그것에 의하여 유체가 전기 모터 및/또는 엔진에 돌아갈 수 있다.
여기에서 지적한 바와 같이, 펌프 부분(50)은 펌프(103) 또는 펌프 모터 조립체를 더 포함한다. 상기 펌프(103)는 전기 모터, 임펠러 조립체, 그리고 제어 회로 부분을 포함한다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 임펠러 조립체는 펌프에 의하여 유체가 원하는 방향으로 움직이도록 유체를 가합하기 위해 움직이는(예를 들어, 회전 또는 맥동하는) 임펠러를 포함한다. 상기 전기 모터는 기계적으로 임펠러 조립체에 결합되어(예를 들어, 기어 결합에 의하여) 임펠러가 원하는 속도로 움직이도록 한다(예를 들어, 원하는 회전 속도로 회전하게 한다). 상기 제어 회로 부분은 임펠러가 원하는 속도록 회전하도록 전기 모터를 제어하도록 되어 있다.
여기에서 명백하게 제공하지 않은 펌프 부분(50)의 상세 사항을 위하여 앞에서 논의한 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치(10)를 참고하여야 한다.
상기 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치(10a)는 밸브 바디 부분(60) 상에 또는 근처에 액츄에이터(65)를 더 포함한다. 상기 액츄에이터는 엔진 제어 모듈로부터의 제어 신호에 대응하여 작동하여 엔진 제어 모듈로부터의 제어 신호에 대응하여 유동 바디 부분(60) 내에서 유동 벽(66)의 움직임을 선택적으로 작동시킨다. 상기 액츄에이터(65)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 하나의 예는 냉각수와 오일 온도에 의하여 회로 내에서의 냉각수의 흐름을 최적화하기 위하여 유동 벽(66)의 위치를 제어하는 엔진 제어기로부터 받은 신호에 의하여 제어되는 스텝 모터이다.
바람직하게는, 상기 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치(10a)는 열 교환 부분(70)의 일정 부분 상에 압력 캡(78)을 더 포함한다. 앞에서 언급한 바와 같이, 상기 압력 캡(78)은, 압력 캡(38)과 유사하게 시스템 내에서 냉각수 작동 압력의 조절기의 역할과 시스템에 사용하기 위하여 냉각수를 추가하기 위한 장치 내의 접속 지점의 역할을 한다.
밸브 바디 부분(60)의 형상, 크기, 그리고 위치는 특정의 것에 한정되지 않으며, 디자인 선택 및/또는 작동 조건에 따라 독립적으로 변화할 수 있다. 예를 들어, 밸브 바디 부분(20)의 수직 방향의 단면은 원형이어서 상기 유동 벽(66)이 상기 밸브 바디 부분(60) 내에서 회전하고 다양한 지부 냉각수 회로 내에서 유량을 조절할 수 있다.
이와 유사하게, 밸브 바디 부분(60)의 입구(61, 62, 63)와 출구(64), 열 교환 부분(70)의 출구(71)와 제1입구(74), 그리고 열 교환기(80)의 입구(81)와 출구(82)의 위치, 형상, 그리고 크기는 특정의 것에 한정되지 않으며, 디자인 선택 및/또는 작동 조건에 따라 독립적으로 변화할 수 있다. 예를 들어, 입구들(61, 62, 63, 74, 81)과 출구들(64, 71, 82) 각각은 원형의 단면을 가질 수 있다. 바람직하게는, 입구들(61, 62, 63, 74, 81)과 출구들(64, 71, 82)의 일부 또는 전부는 동일하거나 또는 다른 형상과 크기를 가지도록 설계될 수 있다. 적절하게는, 출구(64)와 입구(74)는 일체로 또는 따로 형성될 수 있다. 예를 들어, 전체 밸브 바디 부분(60)은 열 교환 부분(70)과 그 둘을 나누는 벽이 없는 하나의 부분으로 통합될 수 있다.
더 나아가, 다른 지부 냉각수 회로들(도시하지 않음)로부터 냉각수를 받기 위한 추가적인 포트들이 추가될 수 있다. 예를 들어, 다른 가능한 지부 냉각수 회로들로부터 냉각수를 받는 입구(63)와 유사한 추가적인 입구들이 있을 수 있다.
또한, 열 교환 부분은 복수개의 열 교환기들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 열 교환 부분(230)은 두 개의 열 교환기(231, 232)를 포함할 수 있다.
더 나아가, 열 교환 부분(70)은, 바람직하게는, 공급원 하우징(202)과 유체적으로 연통되어 있으며, 공급원 하우징(202)(예를 들어, 변속기 하우징)의 정해진 부분 또는 부분들에 장착될 수 있다.
유사하게, 밸브 바디 부분(60)은 열 교환 부분(70)과 유체적으로 연통되어 있으며, 열 교환 부분(70)에 일체로 형성될 수 있다. 이와는 달리, 밸브 바디 부분(60)은 열 교환 부분(70)과 유체적으로 연통되어 있으며, 열 교환 부분(70)으로부터 원격에 배치될 수 있다.
실시예에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 열 교환 부분(230)은 공급원 하우징(예를 들어, 변속기 하우징)(202)의 부분에 장착될 수 있다. 열 교환 부분(230)은 제1열 교환기(231)와 제2열 교환기(232)를 가질 수 있다. 이 경우, 비록 도시되지는 않았지만, 밸브 바디 부분(60)은 앞에서 언급한 방식으로 배치될 수 있다.
실시예에서, 제1열 교환기(231)는 제1열 교환기 입구(251)와 제1열 교환기 출구(252)(그것들은 각각 입구(41) 및 출구(42)와 유사하다.)를 통하여 공급원 하우징(202)과 유체적으로 연통될 수 있다. 제1열 교환기 입구(251)와 출구(252)는 제1열 교환기(231)와 유체적으로 연통되어 있으며 공급원 하우징(202) 내에 형성되어 있거나, 제1열 교환기(231)와 유체적으로 연통되면서 다른 차량 장치 내에 형성될 수 있다. 제2열 교환기(232)는 제1열 교환기 입구(251) 및 출구(252)와 유사한 제2열 교환기 입구(도시하지 않음) 및 제2열 교환기 출구(도시하지 않음)를 통하여 공급원 하우징(202)과 유체적으로 연통되어 있을 수 있다. 이와는 달리, 제2열 교환기(132)는 냉각이나 승온이 필요한 추가적인 차량 장치들(도시하지 않음)과 유체적으로 연통되도록 설계될 수 있다. 앞에서 설명한 바와 같이, 열 교환 부분의 장착 위치와 상기 열 교환 부분 내에 배치된 열 교환기들의 개수는 디자인 선택 및 작동 조건에 따라 조정될 수 있다.
도 5를 참조로, 앞에서 설명한 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치(10a)를 포함하는 차량용 냉각수 흐름 제어 장치(200)를 설명한다.
냉각수 흐름 제어 장치(200)는 통합된 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치(10a), 엔진(201), 펌프(203), 라디에이터(204), 단위 히터(205), 스로틀 바디 승온기(206), 그리고 엔진 제어 모듈(260)을 포함한다.
통합된 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치(10a)는 밸브 바디 부분(220)과, 상기 밸브 바디 부분(220)과 유체적으로 연통된 열 교환 부분(230)을 포함한다. 여기에서 지적한 바와 같이, 펌프 부분(50) 또는 펌프(203)는 밸브 바디 부분을 통하여 냉각수를 뽑아 열 교환 부분을 통하여 엔진(201)에 전달하기 위한 펌프에 전달한다. 열 교환 부분(230)은 그 내부에 제1차량 유체를 받고, 조정하고, 배출하기 위한 제1열 교환기(231)를 포함한다. 제1열 교환기(231) 내의 제1차량 유체는 열 교환 부분(230) 내에서 냉각수와 열 교환을 하고, 그것에 의하여 승온되거나 냉각될 수 있다.
펌프(203)는 냉각수를 엔진(201)에 공급하기 위하여 엔진(201)과 유체적으로 연통되어 있다.
라디에이터(204)는 제1지부 냉각수 회로(210)에 구비되어 있으며, 엔진과 유체적으로 연통되어 엔진(201)으로부터 오는 냉각수의 일부 또는 전부를 받도록 되어 있다.
단위 히터(205)는 제2지부 냉각수 회로(211)에 구비되어 있으며, 엔진과 유체적으로 연통되어 엔진(201)으로부터 오는 냉각수의 일부 또는 전부를 받도록 되어 있다.
엔진 바이패스(240)는 제3지부 냉각수 회로(212)에 구비되어 있으며, 엔진과 유체적으로 연통되어 엔진(201)으로부터 오는 냉각수의 일부 또는 전부를 받도록 되어 있다.
제1지부 냉각수 회로(210)를 통과한 모든 냉각수는 밸브 바디 부분(220)과 열 교환 부분(230)을 순차적으로 통과한 후 펌프(203)로 다시 공급된다. 제2지부 냉각수 회로(211)를 통과한 모든 냉각수는 밸브 바디 부분(220)과 열 교환 부분(230)을 순차적으로 통과한 후 펌프(203)로 다시 공급된다. 제3지부 냉각수 회로(212)를 통과한 모든 냉각수는 밸브 바디 부분(220)과 열 교환 부분(230)을 순차적으로 통과한 후 다시 펌프(203)에 공급된다. 이것은 엔진 냉각 장치의 부분인 다른 추가적인 지부 냉각수 회로들 어느 것에 대하여도 동일하게 적용된다.
몇몇 실시예에서, 상기 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치는 냉각 장치 설계 및 요구에 따라 냉각이나 승온이 필요한 다른 모든 가능한 공급원으로부터 또는 공급원으로 유체를 흐르게 하는 하나 또는 다수의, 특히 적어도 하나 이상의 추가적인 지부 냉각수 회로를 더 포함할 수 있다.
적절하게는, 상기 통합된 펌프, 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치는 추가적인 열 교환기를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 추가적인 열 교환기는 단위 히터(105, 205)에 연결된 스로틀 바디(106, 206)와 같이 존재하는 회로들에 병렬로 또는 직렬로 연결될 수 있으며, 지부 냉각수 회로들(210, 211, 212) 중 적어도 하나에 병렬로 또는 직렬로 연결될 수 있으며, 밸브 바디 부분(220)과 열 교환 부분(230)을 통과한 냉각수를 펌프로 다시 공급하는 자체적인 독립된 지부 회로를 가질 수 있다.
앞에서 논의되고 도 6에 도시된 바와 같이, 열 교환 부분(230)은 제2차량 유체를 받고, 조정하고, 배출하기 위한 제2열 교환기(232)를 더 포함할 수 있다. 제2열 교환기(232) 내의 제2차량 유체는 열 교환 부분(230) 내의 냉각수와 열 교환을 하고, 그것에 의하여 승온되거나 냉각될 수 있다. 제2차량 유체는 제1차량 유체와 동일하거나 다를 수 있다. 제2차량 유체는 냉각 또는 승온 목적으로 차량의 장치에서 사용되기 위한 어떠한 종류의 차량 유체일 수 있다. 제2차량 유체의 예는, 그것에 한정되지는 않지만, 변속기 오일, 엔진 오일, 조향 오일, 디퍼런샬 오일, 트랜스 액슬 오일, 전기 쿨러 유체, 컨버터 오일, 제너레이터 오일, 및/또는 에어컨 냉매를 포함한다.
앞에서 논의된 바와 같이, 제1열 교환기(231)는 공급원 하우징(예를 들어, 변속기 하우징)(202)의 일정 부분에 위치할 수 있으며, 이 경우 유체 통로는 추가적인 연결 하드웨어를 필요로 하지 않는다.
냉각수 흐름 제어 장치(100, 200)에 따르면, 유체(예를 들어, 변속기 오일)는 빨리 승온되거나 냉각될 수 있다. 특히, 승온 모드의 경우, 공급원 유체(변속기 오일)보다 따뜻한 모든 지부 냉각수 회로들(110, 111, 112, 210, 211, 212)로부터의 모든 냉각수는 펌프(103, 203)로 돌아가기 전에 열 교환기(131, 231)를 통과하도록 제어되고, 그것에 의하여 다른 차량 부분으로부터 생성된 소모되는 열을 가지고 공급원 유체(변속기 오일)를 승온시킨다. 재빠른 승온과 함께, 그것은 추운 날씨에서 운전 중에 공급원 유체의 온도 변화를 적게 함과 동시에 공급원 유체의 평균 온도를 보다 높게 유지하고, 이에 따라 공급원 장치(변속기) 내에서 오일의 윤활성 및 씰링의 내구성의 향상 덕택에 연비를 향상시키게 된다.
다른 한편으로는, 냉각 모드의 경우, 공급원 유체(변속기 오일)보다 차가운 엔진으로부터의 모든 냉각수가 펌프(103, 203)로 돌아가기 전에 열 교환기(131, 231)를 통과하도록 제어되고, 그것에 의하여 공급원 유체(변속기 오일)를 냉각하게 된다. 재빠른 냉각과 더불어, 그것은 공급원 유체(변속기 오일)의 평균 온도를 최적의 온도 근처에 또는 허용 온도 내에서 유지되도록 하고, 이에 따라 변속기 내에서 오일의 윤활성 및 씰링의 내구성의 향상 덕택에 연비를 향상시키게 된다.
앞에서 논의된 밸브 바디의 냉각수 제어 특징들과 함께, 밸브 바디(20, 60) 내에서 유동 벽(26, 66)의 위치를 제어함으로써 구현되는 밸브 바디 부분(20, 60)은 다음과 같은 특징들을 제공한다.
1) 급속 엔진 승온 모드: 완전히 차단된 모드에서, 유동 벽(26, 66)은 밸브 바디(20, 60) 내에 위치하여 모든 회로 또는 엔진에서 냉각수가 흐르지 않도록 한다. 이 상태는 엔진에서 생성된 모든 열이 냉각수를 재빠르게 승온시키고 냉 시동 연비를 향상시키는데 사용되는 냉 시동시에 요구된다.
2) 디폴트/서비스 필 모드(Default/Service Fill Mode): 디폴트/서비스 필 모드에서는, 액츄에이터(25, 65)가 엔진 제어 모듈로부터의 신호를 잃었을 때 유동 벽(26, 66)이 위치했던 위치에서, 유동 벽(26, 66)은 냉각수 흐름 제어 장치의 모든 지부를 통한 흐름을 허용하는 위치에 도달하고 작동 중에 차량이 가열되는 것을 방지하며, 차량의 정비를 받는 동안 배수하고 채우는 정비 절차를 향상시킨다.
통합된 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치(10, 50)의 다른 특징은 지부 냉각수 회로 중 어느 곳에서 흐르는 어떤 냉각수도 펌프(103, 203)에 돌아가기 전에 열 교환 부분(130, 230)을 통과하고 그 후 열 교환기를 지나쳐 가야 하며, 그것에 의하여 열 교환 성능이 극대화된다.
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.

Claims (17)

  1. 차량용 통합된 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치에 있어서,
    엔진 냉각수를 엔진에 전달하기 위한 펌프;
    냉각수를 상기 펌프를 향하여 배출하기 위한 열 교환 부분; 그리고
    냉각수 흐름 제어 유닛;
    을 포함하며,
    상기 펌프와 상기 열 교환 부분은 하나의 통합된 유닛을 형성하고,
    상기 열 교환 부분은 그로부터 상기 펌프를 향하여 냉각수를 배출하기 위한 출구, 라디에이터로부터 오는 냉각수를 받기 위한 제1입구, 단위 히터로부터 오는 냉각수를 받기 위한 제2입구, 그리고 그 내부에 구비된 열 교환기를 포함하며,
    상기 열 교환기는 공급원으로부터 차량 유체를 받기 위한 입구와, 열 교환기로부터 공급원을 향하여 상기 차량 유체를 배출하기 위한 출구를 포함하고, 그것들에 의하여 상기 열 교환기는 공급원과 유체적으로 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 통합된 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 장치는 전기식 엔진에 결합된 것을 특징으로 하는 차량용 통합된 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 장치는 하이브리드 엔진 장치에 결합된 것을 특징으로 하는 차량용 통합된 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 장치는 엔진으로부터 오는 냉각수를 받기 위한 입구와, 그로부터 라디에이터를 향하여 냉각수를 배출하기 위한 제1출구와, 그로부터 단위 히터를 향하여 냉각수를 배출하기 위한 제2출구를 포함하는 밸브 바디 부분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 통합된 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 밸브 바디 부분은 제3출구를 더 포함하고, 열 교환 부분은 제3입구를 더 포함하며, 밸브 바디 부분의 제3출구는 열 교환 부분의 제3입구와 연결되고, 그것에 의하여 밸브 바디 부분과 열 교환 부분은 서로 유체적으로 연통되어 엔진 바이패스의 기능을 수행하여 밸브 바디 부분 내의 냉각수가 열 교환 부분으로 전혀 전달되지 않거나, 일부 전달되거나, 또는 전부 전달되도록 함으로써 열 교환 부분 내에 포함된 열 교환기 내의 차량 유체와의 열 교환을 통하여 차량 유체를 승온하거나 냉각하는 것을 특징으로 하는 차량용 통합된 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치.
  7. 엔진 장치와 제1항의 장치를 포함하는 차량 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 엔진 장치는 전기 엔진을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 엔진 장치는 내연 기관을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 장치.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 차량 장치는 내연 기관 또는 전기 엔진, 변속기, 단위 히터, 라디에이터, 그리고 엔진 제어 모듈을 포함하는 차량 장치.
  11. 차량용 냉각수 흐름 제어 장치에 있어서,
    엔진;
    냉각수를 상기 엔진으로 전달하기 위하여 상기 엔진과 유체적으로 연통된 펌프;
    밸브 바디 부분과, 이 밸브 바디 부분과 유체적으로 연통된 열 교환 부분을 포함하고, 상기 밸브 바디 부분은 엔진과 유체적으로 연통되어 엔진으로부터 오는 모든 냉각수를 받을 수 있도록 되어 있는 통합된 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치;
    제1지부 냉각수 회로에 구비되고, 밸브 바디 부분과 유체적으로 연통되어 밸브 바디 부분으로부터 오는 냉각수를 받지 않거나, 일부 받거나, 전부 받을 수 있도록 된 라디에이터;
    제2지부 냉각수 회로에 구비되고, 밸브 바디 부분과 유체적으로 연통되어 밸브 바디 부분으로부터 오는 냉각수를 받지 않거나, 일부 받거나, 전부 받을 수 있도록 된 단위 히터;
    제3지부 냉각수 회로에 구비되고, 밸브 바디 부분과 유체적으로 연통되어 밸브 바디 부분으로부터 오는 냉각수를 받지 않거나, 일부 받거나, 전부 받을 수 있도록 된 엔진 바이패스;
    를 포함하고,
    제1지부 냉각수 회로를 통과한 냉각수는 열 교환 부분을 통과한 후 다시 펌프로 전달되고, 제2지부 냉각수 회로를 통과한 냉각수는 열 교환 부분을 통과한 후 다시 펌프로 전달되며, 제3지부 냉각수 회로를 통과한 냉각수는 열 교환 부분을 통과한 후 다시 펌프로 전달되며,
    밸브 바디 부분은 유동 벽을 포함하며, 상기 유동 벽은 그 상에 있는 크기가 다른 개구들을 통하여 모든 냉각수 지부 회로들 내에서 흐름 제어를 하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수 흐름 제어 장치.
  12. 삭제
  13. (1) 내연 기관 또는 전기 엔진, (2) 변속기, (3) 단위 히터, (4) 라디에이터, (5) 엔진 제어 모듈, 그리고 제11항의 장치를 포함하는 차량 장치.
  14. 제 11항에 있어서,
    엔진 제어 모듈로부터의 제어 신호에 대응하여 작동할 수 있는 액츄에이터를 더 포함하고, 상기 액츄에이터는 밸브 바디 부분의 출구들을 통한 흐름을 열거나, 변화시키거나, 닫을 수 있도록 유동 벽의 움직임을 선택적으로 작동시키는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수 흐름 제어 장치.
  15. 차량용 냉각수 흐름 제어 장치에 있어서,
    엔진;
    냉각수를 엔진에 전달하기 위하여 상기 엔진과 유체적으로 연통된 펌프;
    밸브 바디 부분과, 상기 밸브 바디 부분과 유체적으로 연통된 열 교환 부분을 포함하고, 상기 밸브 바디 부분은 엔진과 유체적으로 연통되어 엔진으로부터 오는 모든 냉각수를 받을 수 있도록 되어 있으며, 펌프와 열 교환 부분이 통합되어 있는 통합된 냉각수 흐름 제어 및 열 교환 장치;
    제1지부 냉각수 회로에 구비되고 밸브 바디 부분과 유체적으로 연통되어 밸브 바디 부분으로부터 오는 냉각수를 받지 않거나, 일부 받거나, 전부 받을 수 있는 라디에이터;
    제2지부 냉각수 회로에 구비되고 밸브 바디 부분과 유체적으로 연통되어 밸브 바디 부분으로부터 오는 냉각수를 받지 않거나, 일부 받거나, 전부 받도록 되어 있는 단위 히터; 그리고
    제3지부 냉각수 회로에 구비되고 밸브 바디 부분과 유체적으로 연통되어 밸브 바디 부분으로부터 오는 냉각수를 받지 않거나, 일부 받거나, 전부 받을 수 있도록 된 엔진 바이패스;
    를 포함하고,
    제1지부 냉각수 회로를 통과한 냉각수는 열 교환 부분을 통과한 후 다시 펌프에 전달되고, 제2지부 냉각수 회로를 통과한 냉각수는 열 교환 부분을 통과한 후 다시 펌프에 전달되며, 제3지부 냉각수 회로를 통과한 냉각수는 열 교환 부분을 통과한 후 다시 펌프에 전달되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수 흐름 제어 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    단위 히터에 연결된 스로틀 바디에 병렬 또는 직렬로 연결되거나, 다른 지부 냉각수 회로에 병렬 또는 직렬로 되거나, 열 교환 부분을 통과한 냉각수를 다시 펌프로 전달하는 자체의 독립적인 냉각 회로를 가지는 냉각 또는 승온을 위한 적어도 하나의 추가적인 열 교환기를 더 포함하는 차량용 냉각수 흐름 제어 장치.
  17. 제 15항에 있어서,
    열 교환 부분은 그 내부에 제1차량 유체를 받고, 조정하고, 배출하기 위한 제1열 교환기를 포함하고, 그것에 의하여 상기 제1열 교환기 내의 제1차량 유체는 열 교환 부분 내의 냉각수와 열 교환을 통하여 승온되거나 냉각되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수 흐름 제어 장치.
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