KR102011275B1

KR102011275B1 - 실외 열교환기의 장착 구조

Info

Publication number: KR102011275B1
Application number: KR1020140020034A
Authority: KR
Inventors: 김재용
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2019-08-21
Also published as: KR20150098744A

Abstract

본 발명은 실외 열교환기의 장착 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 라디에이터 및 팬쉬라우드와 조립되어 쿨링모듈을 이루는 차량용 히트펌프 시스템의 실외 열교환기가 캐리어의 하부 멤버에 장착되어 고정되는 실외 열교환기의 장착 구조에 있어서, 상기 실외 열교환기의 하측면에 위치한 상기 하부 멤버의 일정 영역이 개방되는 개구부가 형성되며, 상기 개구부에 차량 엔진룸의 공기를 안내하는 역류용 덕트가 장착되도록 함으로써, 차량용 히트펌프 시스템이 난방 모드로 작동 시, 엔진룸의 뜨거운 공기를 실외 열교환기의 전면으로 역류시켜 빙결 현상을 방지할 수 있는 실외 열교환기의 장착 구조에 관한 것이다.

Description

실외 열교환기의 장착 구조{Installing Structure of external heat exchanger}

휘발유, 경유 등을 에너지원으로 하는 엔진을 구동원으로 하는 차량이 현재 일반적인 차량의 형태이나, 이러한 차량용 에너지원 역시 환경오염 문제 뿐 아니라 석유 매장량의 감소 등과 같은 다양한 원인으로 인해 새로운 에너지원의 필요성이 점점 대두되고 있는 바, 현재 가장 실용화 단계에 가까운 기술 중 하나가 연료 전지를 에너지원으로 하여 구동되는 차량이다.

그런데, 이와 같은 연료 전지를 사용하는 차량에서는 종래의 석유를 에너지원으로 하는 엔진을 가지는 차량과는 달리 냉각수를 이용한 히팅 시스템을 사용할 수 없다. 즉, 종래의 석유를 에너지원으로 하는 엔진을 구동원으로 하는 차량의 경우 엔진에서 매우 많은 열이 발생하게 되고, 엔진을 냉각하기 위한 냉각수 순환 시스템이 구비되며, 냉각수가 엔진으로부터 흡수한 열을 실내 난방에 이용하도록 하고 있었다. 그러나 엔진에서 발생하는 것과 같은 많은 열이 연료 전지를 사용하는 차량의 구동원에서는 발생하지 않기 때문에, 이러한 종래의 난방 방식을 사용하기에는 한계가 있었다.

이에 따라 연료 전지 차량에서는, 공조 시스템에 히트펌프를 추가하여 이를 열원으로서 사용할 수 있게 하거나, 전기 히터와 같은 별도의 열원을 구비하는 등 여러 연구가 이루어지고 있다.

이와 관련된 기술로, 국내공개특허 제2012-0103054호(공개일 2012.09.19, 명칭 : 차량용 히트펌프시스템)가 개시된 바 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 차량용 히트 펌프 시스템은 압축기(10)와 실내열교환기(20)를 구비한다. 상기 압축기(10)는 기화된 냉매를 고온ㆍ고압의 가스로 압축하고, 상기 실내열교환기(20)는 압축된 고온ㆍ고압의 냉매를 내부 공기와 열교환하여 실내에 열을 공급한다.

특히, 상기 실내열교환기(20)는 고온ㆍ고압의 냉매를 열교환하는 과정에서 고온의 열을 방출하고, 방출된 열기를 차량의 실내로 공급하여 실내를 난방한다.

여기서, 실내열교환기(20)의 열기는 송풍기(미도시)에 의해 송풍되고, 송풍된 열기는 덕트(미도시)를 통해 차량의 실내로 공급된다.

또, 상기 히트 펌프 시스템은 팽창수단(30)과 실외열교환기(40)를 더 구비한다. 상기 팽창수단(30)은 상기 실내열교환기(20)에서 열교환된 냉매를 저온ㆍ저압으로 팽창시키고, 실외열교환기(40)는 팽창된 저온ㆍ저압의 냉매를 유입한 후, 주변의 공기와 열교환시켜서 기화시킨다. 특히, 상기 실외열교환기(40)는 저온ㆍ저압의 냉매를 기화시키는 과정에서 주위의 열을 흡수한다.

그리고 상기 히트 펌프 시스템은 압축기(10)의 출입구 측에 설치되는 유로전환밸브(50)를 구비한다. 상기 유로전환밸브(50)는 압축기(10)로부터 토출되는 냉매의 흐름을 정방향에서 역방향으로 바꾸어 주는 역할을 수행한다.

이러한 차량용 히트펌프 시스템은 냉방 모드시 냉방 사이클을 형성할 수도 있다. 즉, 실외열교환기(4)는 응축기 역할을 수행하고, 실내열교환기(20)는 증발기 역할을 수행하여 주위 열을 흡수하면서 차량의 실내에 차가운 공기를 공급한다.

이와는 반대로, 차량용 히트펌프 시스템이 난방 모드로 사용될 때에는 상술한 바와 같이 상기 실외열교환기(40)가 주변 열을 흡수하며 증발기 역할을 수행하게 되고, 상기 실내열교환기(20)가 외부로 열을 방출하며 히터 역할을 수행하게 된다.

차량용 히트펌프 시스템의 실내열교환기가 히터 역할을 하게 되는 난방 모드는 동절기와 같은 저온 조건일 때 사용되는 것이 일반적인데, 이 때문에 증발기 역할을 하게 되는 상기 실외열교환기의 온도가 빙결점 이하로 내려갈 수 있다.

특히, 기온이 영하일 경우, 상기 실외열교환기는 빙결 현상이 가속화되어 실외기로서의 기능을 원활하게 수행하기 어려우며, 열교환 성능이 크게 저하될 수 있다는 문제점이 있다.

국내공개특허 제2012-0103054호(공개일 2012.09.19, 명칭 : 차량용 히트펌프시스템)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 라디에이터 및 팬쉬라우드와 조립되어 쿨링모듈을 이루는 차량용 히트펌프 시스템의 실외 열교환기가 캐리어의 하부 멤버에 장착되어 고정되는 실외 열교환기의 장착 구조에 있어서, 상기 실외 열교환기의 하측면에 위치한 상기 하부 멤버의 일정 영역이 개방되는 개구부가 형성되며, 상기 개구부에 차량 엔진룸의 공기를 안내하는 역류용 덕트가 장착되도록 함으로써, 차량용 히트펌프 시스템이 난방 모드로 작동 시, 엔진룸의 뜨거운 공기를 실외 열교환기의 전면으로 역류시켜 빙결 현상을 방지할 수 있는 실외 열교환기의 장착 구조를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 실외 열교환기의 장착 구조는 라디에이터(120) 및 팬쉬라우드(130)와 조립되어 쿨링모듈(100)을 이루는 차량용 히트펌프 시스템의 실외 열교환기(110)가 캐리어(200)의 하부 멤버(210)에 장착되어 고정되는 실외 열교환기의 장착 구조(1)에 있어서, 상기 실외 열교환기(110)의 하측면에 위치한 상기 하부 멤버(210)의 일정 영역이 개방되는 개구부가 형성되며, 상기 개구부에 차량 엔진룸(2)의 공기를 안내하는 역류용 덕트(300)가 장착되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 역류용 덕트(300)는 공기가 유동되는 통로의 개폐가 조절되도록 내부에 구비되며, 상기 차량용 히트펌프 시스템이 난방 모드로 작동시 개방되는 플랩 도어(310)를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 역류용 덕트(300)는, 난방 시 상기 쿨링모듈(100)을 경유한 상기 엔진룸(2) 내 고온의 공기가 상기 역류용 덕트(300)로 유입되도록 상기 엔진룸(2) 측에 위치한 단부의 하측면이 상측으로 기울어져 연장 형성되는 제1가이드(320)를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 역류용 덕트(300)는, 상기 역류용 덕트(300)에서 유출되는 공기가 상기 실외 열교환기(110)의 전방에 공급되도록 상기 개구부(250) 측에 위치한 단부의 하측면이 상측으로 기울어져 연장 형성되는 제2가이드(330)를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실외 열교환기의 장착 구조(1)는 상기 실외 열교환기(110)의 전면에서 하부 일정 영역에 구비되며, 하측에서 유입되는 고이를 상측으로 안내하는 댐퍼(340)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실외 열교환기의 장착 구조(1)는 상기 하부 멤버(210)에 형성된 하부 마운팅부재(240)를 통해 상기 쿨링모듈(100)의 길이방향으로 양측이 결합 고정되며, 상기 개구부가 상기 하부 마운팅부재(240) 사이 공간에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실외 열교환기의 장착 구조는 라디에이터 및 팬쉬라우드와 조립되어 쿨링모듈을 이루는 차량용 히트펌프 시스템의 실외 열교환기가 캐리어의 하부 멤버에 장착되어 고정되는 실외 열교환기의 장착 구조에 있어서, 상기 실외 열교환기의 하측면에 위치한 상기 하부 멤버의 일정 영역이 개방되는 개구부가 형성되며, 상기 개구부에 차량 엔진룸의 공기를 안내하는 역류용 덕트가 장착되도록 함으로써, 차량용 히트펌프 시스템이 난방 모드로 작동 시, 엔진룸의 뜨거운 공기를 실외 열교환기의 전면으로 역류시켜 빙결 현상을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

다시 말해, 본 발명의 실외 열교환기의 장착 구조는 난방 모드 시 히트펌프 작동을 인해 엔진룸 측에 발생되는 뜨거운 공기가 실외 열교환기 측으로 안내될 수 있도록 엔진룸에서 실외 열교환기의 전면까지 공기를 안내하는 역류용 덕트가 장착되도록 함으로써, 실외 열교환기가 증발기 역할을 하면서 발생된 표면의 응축수가 얼지 않고 녹아 흘러내릴 수 있도록 할 수 있다.

이때, 본 발명은 역류용 덕트 내부에 공기가 유동되는 통로의 개폐를 조절하는 플랩 도어가 더 구비되도록 하고, 플랩 도어가 히트펌프 작동시에만 개방되도록 제어하여, 냉방 모드에는 영향을 미치지 않도록 할 수 있다.

도 1은 종래 차량용 히트펌프 시스템의 냉방 사이클을 나타낸 구성도.
도 2는 종래 차량용 히트펌프 시스템의 난방 사이클을 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 실외 열교환기의 장착 구조를 차량 전면에서 개략적으로 나타낸 정면도.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 실외 열교환기의 장착 구조를 개략적으로 나타낸 측면도.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 또 다른 실외 열교환기의 장착 구조를 개략적으로 나타낸 측면도.

이하, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 실외 열교환기의 장착 구조를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 실외 열교환기의 장착 구조(1)를 차량 전면에서 개략적으로 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 실외 열교환기의 장착 구조(1)는 라디에이터(120) 및 팬쉬라우드(130)와 조립되어 쿨링모듈(100)을 이루는 차량용 히트펌프 시스템의 실외 열교환기(110)가 캐리어(200)의 하부 멤버(210)에 장착되어 고정되는 구조에 관한 것이다.

특히, 본 발명에 따른 실외 열교환기의 장착 구조(1)는 상기 캐리어(200)에 상기 실외 열교환기(110)의 하측면에 위치한 상기 하부 멤버(210)의 일정 영역이 개방되는 개구부(250)가 형성된다.

또한, 상기 개구부(250)에는 차량 엔진룸(2)의 공기를 안내하는 역류용 덕트(300)가 장착된다.

이에 따라, 본 발명에 따른 실외 열교환기의 장착 구조(1)는 차량 엔진룸(2) 측에 위치한 팬의 작동으로 발생되는 전장 라디에이터(120)를 통과한 엔진룸(2)의 뜨거운 공기가 도 5와 같이 상기 역류용 덕트(300)를 통해 실외 열교환기(110)의 전면으로 역류되도록 한 후, 재유입될 수 있다.

이러한 특징을 갖는 본 발명에 따른 실외 열교환기의 장착 구조(1)를 설명하기 위해 간략히 주변 구성에 대해 설명하면,

먼저, 프론트 엔드 모듈은 차량의 전면부를 형성하는 것으로, 크게 캐리어(200), 헤더램프, 범퍼 및 쿨링모듈(100)을 포함하여 형성되며, 상기 쿨링모듈(100)은 난방 모드시에는 증발기 역할을 하고, 냉방 모드시에는 응축기 역할을 하는 실외 열교환기(110)와, 라디에이터(120) 및 팬쉬라우드(130)가 조립되어 구성된다.

상기 캐리어(200)는 상부와 하부에 각각 수평하게 형성되는 상부 멤버(220) 및 하부 멤버(210), 상기 상부 멤버(220)의 양단에서 상기 하부 멤버(210)의 양단을 향해 수직하게 연장되어 형성되는 사이드 멤버(230)를 포함하여 형성된다.

일반적으로, 상기 프론트 엔드 모듈은 상기 쿨링모듈(100)을 캐리어(200)에 장착 및 고정시키기 위해, 상기 쿨링모듈(100)의 상부를 별도의 브라켓과 같은 체결수단을 통해 캐리어(200)에 장착시키며, 상기 쿨링모듈(100)의 하부는 상기 쿨링모듈(100)의 하측 마운팅 핀(미도시)을 상기 하부 멤버(210)의 하부 마운팅부재(240)에 삽입시키게 된다.

이때, 상기 하부 마운팅부재(240)는 상기 쿨링모듈(100)의 길이방향으로 양측에 위치되어 결합 고정될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 개구부(250)는 쿨링모듈(100)의 하측면에 위치한 일정 영역이 하측 방향으로 파여져 형성되거나, 일부 영역이 개방되어 형성되는데, 쿨링 모듈이 하부 멤버(210)에 장착되는 것을 방해하지 않도록 상기 하부 마운팅부재(240) 사이 공간에 형성되는 것이 바람직하다.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 실외 열교환기의 장착 구조(1)를 개략적으로 나타낸 측면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 역류용 덕트(300)는 높이방향으로 상기 캐리어(200)의 하부 멤버(210)와 상기 쿨링모듈(100) 사이에 장착될 수 있다.

좀 더 자세히 살펴보면, 상기 쿨링모듈(100)은 차량 전면에서부터 실외 열교환기(110), 라디에이터(120), 팬쉬라우드(130)의 순서로 조립되는데, 상기 역류용 덕트(300)의 상면은 상기 쿨링모듈(100)과 접하여 이를 지지하고, 상기 역류용 덕트(300)의 하면은 상기 하부 멤버(210) 측에 장착된다.

이때, 상기 역류용 덕트(300)는 공기가 유동되는 통로의 개폐가 조절되도록 내부에 구비되는 플랩 도어(310)를 더 포함하여 형성될 수 있다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 플랩 도어(310)는 가운데에 중심축(311)이 형성되고, 중심축(311)을 기준으로 개폐 상태에 따라 회전되도록 형성된다.

상기 플랩 도어(310)는 주행 시 주행풍에 의한 풍압에 의해 의도하지 않게 열리거나 닫힐 수 있으므로, 위ㆍ아래로 균일한 풍압이 가해져 제어에 의한 개폐가 이루어질 수 있도록 중심축(311)이 가운데 있는 것이 바람직하다.

도 4는 냉방 모드시의 상기 플랩 도어(310) 상태를 나타낸 것으로, 냉방 모드시에는 상기 플랩 도어(310)가 폐쇄되도록 수직하게 세워진다.

도 5는 난방 모드시의 상기 플랩 도어(310) 상태를 나타낸 것으로, 난방 모드시에는 상기 플랩 도어(310)가 개방되도록 상기 역류용 덕트(300)에 나란하게 눕혀진다.

즉, 상기 플랩도어는 상기 차량용 히트펌프 시스템에서 난방 모드로 작동될 때만 개방되는 것으로, 히트펌프 작동과 동기화되어 작동되도록 제어될 수 있다.

이때, 상기 역류용 덕트(300)는 난방 모드 시 상기 엔진룸(2) 내에 뜨거워진 공기가 상기 실외 열교환기(110)로 안내되도록 상기 엔진룸(2) 측에 위치한 단부의 하측면이 상측으로 기울어져 연장 형성되는 제1가이드(320)를 포함하여 형성되는 것이 바람직하다.

이에 따라, 상기 역류용 덕트(300)는 팬의 작동으로 인해 발생되는 전장 라디에이터(120)를 통과한 엔진룸(2)의 뜨거운 공기가 유입되어 원활하게 실외 열교환기(110)의 전면으로 역류되도록 할 수 있다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 역류용 덕트(300)는 상기 개구부(250) 측에 위치한 단부의 하측면이 상측으로 기울어져 연장 형성되는 제2가이드(330)를 더 포함하여 형성될 수 있는데, 이는 상기 역류용 덕트(300)를 통과하여 역류된 뜨거운 공기가 상기 역류용 덕트(300)의 위쪽에 위치한 상기 실외 열교환기(110)의 전면으로 안내될 수 있도록 한다.

이와 마찬가지로, 본 발명에 따른 실외 열교환기의 장착 구조(1)는 상기 실외 열교환기(110)의 전면과 일정 거리 이격되어 하부 일정 영역에 구비되는 댐퍼(340)를 더 포함하여 형성될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 댐퍼(340)는 상기 실외 열교환기(110)의 전면에서 상기 실외 열교환기(110) 측으로 갈수록 상측으로 기울어져 형성되는 형태를 갖는데, 상기 제2가이드(330)와 같이 상기 역류용 덕트(300)를 통해 역류된 뜨거운 공기가 상기 실외 열교환기(110)의 전면으로 안내도록 하는 역할을 한다.

상기 댐퍼(340)는 냉방 모드시 주행풍에 의한 상기 실외 열교환기(110)의 방열 성능에 영향을 미치지 않도록 일정 높이 이하에 형성되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 실외 열교환기의 장착 구조(1)에 대해 다시 정리하면, 본 발명의 실외 열교환기의 장착 구조(1)는 상기 실외 열교환기(110)의 하측면에 위치한 상기 하부 멤버(210)의 일정 영역이 개방되는 개구부(250)가 형성되며, 상기 개구부(250)에 차량 엔진룸(2)의 공기를 안내하는 역류용 덕트(300)가 장착되도록 함으로써, 차량용 히트펌프 시스템이 난방 모드로 작동 시, 엔진룸(2)의 뜨거운 공기를 실외 열교환기(110)의 전면으로 역류시켜 빙결 현상을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

다시 말해, 본 발명의 실외 열교환기의 장착 구조(1)는 난방 모드 시 히트펌프 작동을 인해 엔진룸(2) 측에 발생되는 뜨거운 공기가 실외 열교환기(110) 측으로 안내될 수 있도록 엔진룸(2)에서 실외 열교환기(110)의 전면까지 공기를 안내하는 역류용 덕트(300)가 장착되도록 함으로써, 실외 열교환기(110)가 증발기 역할을 하면서 발생된 표면의 응축수가 얼지 않고 녹아 흘러내릴 수 있도록 할 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.

1 : 실외 열교환기의 장착 구조
2 : 엔진룸
100 : 쿨링모듈
110 : 실외 열교환기 120 : 라디에이터
130 : 팬쉬라우드
200 : 캐리어 210 : 하부 멤버
220 : 상부멤버 230 : 사이드 멤버
240 : 하부 마운팅부재 250 : 개구부
300 : 역류용 덕트
310 : 플랩 도어 311 : 중심축
320 : 제1가이드 330 : 제2가이드
340 : 댐퍼

Claims

라디에이터(120) 및 팬쉬라우드(130)와 조립되어 쿨링모듈(100)을 이루는 차량용 히트펌프 시스템의 실외 열교환기(110)가 캐리어(200)의 하부 멤버(210)에 장착되어 고정되는 실외 열교환기의 장착 구조(1)에 있어서,
상기 실외 열교환기(110)의 하측면에 위치한 상기 하부 멤버(210)의 일정 영역이 개방되는 개구부(250)가 형성되며,
상기 개구부(250)에 차량 엔진룸(2)의 공기를 안내하는 역류용 덕트(300)가 장착되되,
상기 역류용 덕트(300)는, 난방 시 상기 쿨링모듈(100)을 경유한 상기 엔진룸(2) 내 고온의 공기가 상기 역류용 덕트(300)로 유입되도록 상기 엔진룸(2) 측에 위치한 단부의 하측면이 상측으로 기울어져 연장 형성되는 제1가이드(320)를 포함하여 형성되고,
상기 역류용 덕트(300)는, 상기 역류용 덕트(300)에서 유출되는 공기가 상기 실외 열교환기(110)의 전방에 공급되도록 상기 개구부(250) 측에 위치한 단부의 하측면이 상측으로 기울어져 연장 형성되는 제2가이드(330)를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 실외 열교환기의 장착 구조.
제 1항에 있어서,
상기 역류용 덕트(300)는
공기가 유동되는 통로의 개폐가 조절되도록 내부에 구비되며, 상기 차량용 히트펌프 시스템이 난방 모드로 작동시 개방되는 플랩 도어(310)를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 실외 열교환기의 장착 구조.
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제 1항에 있어서,
상기 실외 열교환기의 장착 구조(1)는
상기 실외 열교환기(110)의 전면에서 하부 일정 영역에 구비되며, 하측에서 유입되는 고이를 상측으로 안내하는 댐퍼(340)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실외 열교환기의 장착 구조.
제 1항에 있어서,
상기 실외 열교환기의 장착 구조(1)는
상기 하부 멤버(210)에 형성된 하부 마운팅부재(240)를 통해 상기 쿨링모듈(100)의 길이방향으로 양측이 결합 고정되며,
상기 개구부(250)가 상기 하부 마운팅부재(240) 사이 공간에 형성되는 것을 특징으로 하는 실외 열교환기의 장착 구조.