KR102142069B1 - 쿨링 모듈 - Google Patents

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박대석
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한온시스템 주식회사
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/08—Units comprising pumps and their driving means the working fluid being air, e.g. for ventilation
    • F04D25/082—Units comprising pumps and their driving means the working fluid being air, e.g. for ventilation the unit having provision for cooling the motor

Abstract

본 발명은 쿨링 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차의 엔진 냉각과 에어컨 냉매의 냉각을 위해 장착되는 응축기, 라디에이터 및 팬 쉬라우드 조립체가 적층되어 형성되는 쿨링 모듈에 있어서, 쿨링팬을 구동시키는 구동모터 쪽으로 공기가 유입되도록 스테이터에 홈을 형성함으로써 구동모터의 냉각 효과를 향상시킬 수 있는 쿨링 모듈에 관한 것이다.

Description

쿨링 모듈 {Cooling module}
본 발명은 쿨링 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차의 엔진 냉각과 에어컨 냉매의 냉각을 위해 장착되는 응축기, 라디에이터 및 팬 쉬라우드 조립체가 적층되어 형성되는 쿨링 모듈에 있어서, 쿨링팬을 구동시키는 구동모터 쪽으로 공기가 유입되도록 함으로써 구동모터의 냉각 효과를 향상시킬 수 있는 쿨링 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 쿨링 모듈은 자동차의 엔진 냉각과 에어컨 냉매의 냉각을 위해 차량 전방의 프론트 엔드 모듈 캐리어에 장착되고, 응축기와 라디에이터가 일정거리 이격되어 나란히 적층 구성되며 라디에이터의 일면에 팬 쉬라우드 조립체가 구성되어 차량의 진행시 공기의 유동 또는 냉각팬의 구동에 의해 응축기 및 라디에이터에서 열교환을 일으키는 구조로 형성된다.
이러한 쿨링 모듈(10)은 도 1과 같이 응축기(C), 라디에이터(R) 및 팬 쉬라우드 조립체(F)의 순서로 적층 형성되어, 차량의 캐리어에 장착되어 주로 쿨링 모듈에서 강성이 큰 라디에이터의 헤더탱크에 마운팅 핀을 형성하여 차량에 장착되며, 냉각 공기는 응축기 및 라디에이터를 거쳐 팬 쉬라우드 조립체를 통과하도록 구성된다.
여기에서 쿨링 모듈의 팬 쉬라우드 조립체는 쿨링 모듈의 후방(냉각 공기 유동방향의 하류)에 배치되며, 쿨링팬이 라디에이터 쪽에 배치되고 쿨링팬의 구동을 위한 구동모터(1)가 쿨링팬의 후방(공기 유동방향의 최하류)에 배치된다. 이때, 구동모터(1)는 모터 장착부(3)에 결합되고 모터 장착부(3)는 스테이터(4)들에 의해 연결되어 쉬라우드(5)에 고정된다.
그런데 이와 같은 쿨링 모듈의 구조에서 쿨링팬의 중앙부분인 허브(2)는 컵 형태로 형성되어 구동모터(1)의 전방(공기 유동방향의 상류쪽)과 둘레면을 감싸는 형태로 구동모터(1)에 결합되므로, 쿨링 모듈을 통과하는 냉각 공기가 구동모터 쪽으로 유입되지 않아 구동모터의 냉각이 잘 이루어지지 않는 단점이 있다.
그리고 최근에는 차량의 레이아웃이 협소해 짐에 따라서 도 1의 구조에서 쿨링팬과 구동모터의 위치가 반대로 구성된 역전 타입의 팬이 적용되는 추세가 증가하고 있으며, 이와 같은 역전 팬 구조에서도 구동모터로 쪽으로 냉각 공기가 유입되지 않아 구동모터의 냉각이 잘 이루어지지 않는 단점이 있다.
특히 구동모터가 BLDC 모터인 경우 전기소자 및 회로가 많이 구성되는 특성상 기존의 브러쉬 타입의 구동모터보다 열이 많이 발생하므로 구동모터의 냉각 효과를 향상시켜야 할 필요성이 있다.
이와 관련된 종래 기술로는 한국공개특허(10-2013-0074041) "차량용 캐리어"가 개시되어 있다.
KR 10-2013-0074041 A (2013.07.04)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 자동차의 엔진 냉각과 에어컨 냉매의 냉각을 위해 장착되는 응축기, 라디에이터 및 팬 쉬라우드 조립체가 적층되어 형성되는 쿨링 모듈에 있어서, 쿨링팬을 구동시키는 구동모터 쪽으로 공기가 유입되도록 스테이터에 홈을 형성함으로써 구동모터의 냉각 효과를 향상시킬 수 있는 쿨링 모듈을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 쿨링 모듈(1000)은, 응축기(100), 라디에이터(200) 및 팬 쉬라우드 조립체(300)가 적층되어 형성되는 쿨링 모듈에 있어서, 상기 팬 쉬라우드 조립체(300)는 쉬라우드(310) 및 상기 쉬라우드(310)에서 내측으로 연장 형성된 스테이터(313)를 포함하여 이루어지고, 상기 스테이터(313)에는 냉각 공기 유동방향의 상류측 면에 가이드 홈(313-1)이 형성되어, 상기 가이드 홈(313-1)은 구동모터(320) 쪽으로 냉각 공기가 유입되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 팬 쉬라우드 조립체(300)는 스테이터(313), 모터 장착부(314) 및 구동모터(320)가 냉각 공기 유동방향의 최하류에 배치되고 스테이터(313)와 라디에이터(200) 사이에 쿨링팬(330)이 배치되어 쿨링팬(330) 허브(331)가 구동모터(320)의 전방을 감싸도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 팬 쉬라우드 조립체(300)는 구동모터(320)가 라디에이터(200) 쪽에 배치되고, 상기 구동모터(320)의 일면 및 둘레를 감싸도록 쿨링팬(330)의 허브(331)가 구동모터(320)에 결합되되, 상기 쿨링팬(330)은 냉각 공기 유동방향의 최하류에 배치되어 상기 허브(331)가 구동모터(320)의 후방측을 감싸도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구동모터(320)는 BLDC 모터 또는 DC 모터인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스테이터(313)는 단면이 'U'자형 또는 'V'자 형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 모터 장착부(314)는 링 형태로 형성되어 내측이 상기 가이드 홈(313-1)과 연결되며, 상기 가이드 홈(313-1)의 단부와 모터 장착부(314)의 중공된 내측이 만나는 부분에 확장부(313-2)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구동모터(320)와 접촉되는 모터 장착부(314)의 면에는 상기 가이드 홈(313-1)과 연통되는 배출 홈(313-3)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스테이터(313)는 외측이 냉각 공기 유동방향의 상류측을 향해 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 쿨링 모듈은, 쿨링팬을 구동시키는 구동모터 쪽으로 냉각 공기가 유입되어 구동모터가 냉각될 수 있어 구동모터의 냉각 효과를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
특히 구동모터가 BLDC 모터인 경우 전기소자 및 회로가 많이 구성되는 특성상 기존의 브러쉬 타입의 구동모터보다 열이 많이 발생하므로 구동모터의 냉각 효과가 향상되는 장점이 있다.
도 1은 종래의 쿨링 모듈을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 쿨링 모듈을 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 쿨링 모듈을 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 스테이터, 모터 장착부 및 구동모터 부분을 나타낸 부분단면도.
도 5는 도 4의 부분확대도.
도 6은 본 발명의 쿨링 모듈을 나타낸 정면도.
도 7 내지 도 10은 본 발명에 따른 스테이터에 형성된 가이드 홈 및 확장부를 나타낸 부분 사시도.
도 11은 본 발명에 따른 스테이터가 경사지게 형성된 실시예를 나타낸 단면도.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 쿨링 모듈을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1은 종래의 쿨링 모듈을 나타낸 사시도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 쿨링 모듈을 나타낸 사시도 및 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 스테이터, 모터 장착부 및 구동모터 부분을 나타낸 부분단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 쿨링 모듈(1000)은, 응축기(100), 라디에이터(200) 및 팬 쉬라우드 조립체(300)가 적층되어 형성되는 쿨링 모듈에 있어서, 상기 팬 쉬라우드 조립체(300)는 쉬라우드(310) 및 상기 쉬라우드(310)에서 내측으로 연장 형성된 스테이터(313)를 포함하여 이루어지고, 상기 스테이터(313)에는 냉각 공기 유동방향의 상류측 면에 가이드 홈(313-1)이 형성되어, 상기 가이드 홈(313-1)은 구동모터(320) 쪽으로 냉각 공기가 유입되도록 구성될 수 있다.
우선, 본 발명의 쿨링 모듈(1000)은 크게 응축기(100), 라디에이터(200) 및 팬 쉬라우드 조립체(300)로 구성되어 나란하게 적층되는 형태로 결합될 수 있다. 그리고 팬 쉬라우드 조립체(300)에는 쿨링팬(330)을 회전시키기 위한 구동모터(320)가 형성되고, 구동모터(320)는 쉬라우드(310)의 모터 장착부(314)에 장착될 수 있다. 또한, 구동모터(320)는 쉬라우드(310)의 내측인 송풍구(312)에 배치된다. 그리하여 팬 쉬라우드 조립체(300)의 쿨링팬(330)이 회전되면 냉각 공기가 응축기(100), 라디에이터(200) 및 팬 쉬라우드 조립체(300)의 쿨링팬(330)을 순차적으로 통과하도록 구성된다.
또한, 상기 팬 쉬라우드 조립체(300)는 쉬라우드(310), 상기 쉬라우드(310)에서 내측으로 연장 형성된 스테이터(313) 및 상기 스테이터(313)에 고정된 모터 장착부(314)를 포함하여 이루어지고, 상기 구동모터(320)는 모터 장착부(314)에 결합될 수 있다.
여기에서 스테이터(313)에는 냉각 공기 유동방향의 상류측 면(단면도 상의 좌측)에 가이드 홈(313-1)이 형성되어, 상기 가이드 홈(313-1)에 의해 구동모터(320) 쪽으로 냉각 공기가 유입되도록 할 수 있다. 이때, 가이드 홈(313-1)의 바깥쪽 단부는 쉬라우드(310)에 결합되고 안쪽 단부는 모터 장착부(314)에 결합되므로, 모터 장착부(314)의 외주면에 스테이터(313)가 결합되도록 형성되는 경우에는 스테이터(313)에 형성된 가이드 홈(313-1)에 연결되도록 모터 장착부(314)에도 홈이 연장 형성될 수 있다.
그리하여 냉각 공기가 응축기(100), 라디에이터(200) 및 팬 쉬라우드 조립체(300)를 순차적으로 통과하는 동안, 팬 쉬라우드 조립체(300)의 쿨링팬(330)을 통과하는 냉각 공기의 일부가 스테이터(313)에 형성된 가이드 홈(313-1)을 따라 유동되어 구동모터(320) 쪽으로 유입되어 구동모터(320)가 냉각될 수 있다.
이와 같이 스테이터(313)에 형성된 가이드 홈(313-1)을 따라 냉각 공기가 유동되어 구동모터(320) 쪽으로 유입되어 구동모터(320)의 냉각 효과를 향상시킬 수 있다.
이때, 스테이터(313)에 형성된 가이드 홈(313-1)은 쿨링 모듈을 통과하는 전체적인 냉각 공기의 유동에 저항으로 작용하므로, 도 6에서 방사상으로 형성된 스테이터들 중에서 일부의 스테이터에만 가이드 홈을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 팬 쉬라우드 조립체(300)는 스테이터(313), 모터 장착부(314) 및 구동모터(320)가 냉각 공기 유동방향의 최하류(단면도 상 우측)에 배치되고 스테이터(313)와 라디에이터(200) 사이에 쿨링팬(330)이 배치되어 쿨링팬(330) 허브(331)가 구동모터(320)의 전방을 감싸도록 배치되거나, 상기 팬 쉬라우드 조립체(300)는 구동모터(320)가 라디에이터(200) 쪽에 배치되고, 상기 구동모터(320)의 일면 및 둘레를 감싸도록 쿨링팬(330)의 허브(331)가 구동모터(320)에 결합되되, 상기 쿨링팬(330)은 냉각 공기 유동방향의 최하류에 배치되어 상기 허브(331)가 구동모터(320)의 후방측을 감싸도록 배치될 수 있다.
즉, 스테이터(313), 모터 장착부(314) 및 구동모터(320)가 냉각 공기 유동방향의 최하류(단면도 상 우측)에 배치되고 스테이터(313)와 라디에이터(200) 사이에 쿨링팬(330)이 배치되어 쿨링팬(330) 허브(331)가 구동모터(320)의 전방을 감싸는 형태로 형성되는 쿨링 모듈(라디에이터와 스테이터 사이에 쿨링팬의 블레이드(332)가 배치됨)에도 스테이터(313)에 가이드 홈(313-1)이 적용될 수 있으며, 이와 반대로 라디에이터(200) 쪽에 근접하여 스테이터(313), 모터 장착부(314) 및 구동모터(320)가 배치되고 냉각 공기 유동방향의 최하류(단면도 상 우측)에 쿨링팬(330)이 배치되어 쿨링팬(330)의 허브(331)가 구동모터(320)의 후방측을 감싸도록 배치되는 역전 팬 형태의 쿨링 모듈(라디에이터와 쿨링팬의 블레이드(332) 사이에 스테이터가 배치됨)의 스테이터(313)에 가이드 홈(313-1)이 적용되는 경우에 구동모터(320)의 냉각 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 스테이터(313)는 단면이 'U'자형 또는 'V'자 형으로 형성될 수 있다. 즉, 스테이터(313)는 냉각 공기의 유동에 따른 저항을 줄이고 구동모터(320)를 지지하는 강성이 크도록 냉각 공기의 유동방향과 나란한 판 형태로 형성되므로, 도 7 내지 도 9와 같이 가이드 홈(313-1)이 형성됨에 따라 단면이 'U'자형 또는 'V'자 형으로 형성될 수 있다. 이에 따라 유동되는 냉각 공기에 대한 저항은 줄이면서 강성은 크게 할 수 있으며, 스테이터(313)에 가이드 홈(313-1)의 형태를 형성하기 용이한 장점이 있다.
또한, 상기 모터 장착부(314)는 링 형태로 형성되어 내측이 상기 가이드 홈(313-1)과 연결되며, 상기 가이드 홈(313-1)의 단부와 모터 장착부(314)의 중공된 내측이 만나는 부분에 확장부(313-2)가 형성될 수 있다.
즉, 모터 장착부(314)는 구동모터(320)가 장착될 수 있도록 판형으로 형성될 수도 있으나, 재료의 절감 및 구동모터(320)의 냉각을 위해 중앙부(내측)가 비어있는 링 형태로 형성될 수 있으며, 모터 장착부(314)가 링 형태로 형성되어 스테이터(313)에 형성된 가이드 홈(313-1)이 모터 장착부(314)에도 연장 형성되어 구동모터(320) 쪽으로 냉각 공기가 유입되기 용이하도록 할 수 있다.
이때, 도 10과 같이 상기 가이드 홈(313-1)의 단부와 모터 장착부(314)의 중공된 내측이 만나는 부분에 나팔 형태로 확장부(313-2)가 형성되어, 가이드 홈(313-1)을 따라 모터 장착부(314)의 내측으로 유입되는 냉각 공기가 확장부(313-2)에 확장됨에 따라 보다 원활하게 냉각 공기가 구동모터(320) 쪽으로 유입될 수 있다.
또한, 상기 구동모터(320)와 접촉되는 모터 장착부(314)의 면에는 상기 가이드 홈(313-1)과 연통되는 배출 홈(313-3)이 형성될 수 있다.
즉, 스테이터(313)에 형성된 가이드 홈(313-1)을 따라 구동모터(320) 쪽으로 유입된 냉각 공기가 용이하게 배출되어 구동모터(320)의 냉각 효과를 향상시킬 수 있도록, 모터 장착부(314)에 가이드 홈(313-1)과 연통되는 배출 홈(313-3)이 형성될 수 있으며, 배출 홈(313-3)은 구동모터(320)와 접촉되는 면에 형성되어 모터 장착부(314)에 구동모터(320)가 밀착 결합되더라도 냉각 공기의 배출이 이루어질 수 있다.
또한, 상기 스테이터(313)는 외측이 냉각 공기 유동방향의 상류측을 향해 경사지게 형성될 수 있다.
즉, 도 11과 같이 냉각 공기가 스테이터(313)에 형성된 가이드 홈(313-1)을 따라 구동모터(320) 쪽으로 보다 용이하게 유입될 수 있도록, 스테이터(313)의 외측(스테이터가 쉬라우드에 결합된 부분)이 라디에이터(200) 쪽으로 기울어진 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 구동모터(320)는 BLDC 모터일 수 있다.
즉, 구동모터(320)는 일반적인 AC 모터 또는 DC 모터일 수도 있으며 브러쉬 타입의 DC 모터이거나 BLDC(brushless direct current) 모터일 수 있으나, 구동모터가 BLDC 모터인 경우 전기소자 및 회로가 많이 구성되는 특성상 기존의 브러쉬 타입의 구동모터보다 열이 많이 발생하므로 구동모터의 냉각 효과가 더욱 향상될 수 있다.
그리고 팬 쉬라우드 조립체(300)는, 플래넘(311)에 송풍구(312)가 형성되고 송풍구(312)의 내측에 모터 장착부(314)가 배치되며 상기 송풍구(312)의 둘레와 모터 장착부(314)를 연결하는 복수개의 스테이터(313)가 형성되는 쉬라우드(310); 상기 쉬라우드(310)의 모터 장착부(314)에 장착되는 구동모터(320); 및 상기 구동모터(320)의 회전축에 결합되어 회전되는 쿨링팬(330); 을 포함하여 이루어질 수 있으며, 쉬라우드(310)는 냉각 공기가 통과될 수 있도록 관통된 송풍구(312)가 형성되고, 송풍구(312)의 둘레에 형성된 링부(315)에서 반경방향 내측으로 복수개의 스테이터(313)가 방사상으로 형성되며, 스테이터(313)들의 안쪽 단부들에 결합되도록 모터 장착부(314)가 형성된다. 그리고 모터 장착부(314)는 용기 형태로 형성되어 구동모터(320)의 하부가 안치되어 체결수단 등으로 고정되어 장착될 수 있다. 또한, 스테이터(313)는 쉬라우드(310)의 링부(315)와 모터 장착부(314)의 외주면에 양단이 결합되는 형태로 형성되어 모터 장착부(314)가 지지될 수 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 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.
1000 : 쿨링 모듈
100 : 응축기
200 : 라디에이터
300 : 팬 쉬라우드 조립체
310 : 쉬라우드 311 : 플래넘
312 : 송풍구 313 : 스테이터
313-1 : 가이드 홈
313-2 : 확장부
313-3 : 배출 홈
314 : 모터 장착부 315 : 링부
320 : 구동모터 330 : 쿨링팬
331 : 허브 332 : 블레이드

Claims (8)

  1. 응축기(100), 라디에이터(200) 및 팬 쉬라우드 조립체(300)가 적층되어 형성되는 쿨링 모듈에 있어서,
    상기 팬 쉬라우드 조립체(300)는 쉬라우드(310), 상기 쉬라우드(310)에서 내측으로 연장 형성된 스테이터(313) 및 상기 스테이터(313)에 고정되며 구동모터(320)가 결합되는 모터 장착부(314)를 포함하여 이루어지며,
    상기 스테이터(313)에는 냉각 공기 유동방향의 상류측 면에 가이드 홈(313-1)이 오목하게 형성되어, 상기 가이드 홈(313-1)은 구동모터(320) 쪽으로 냉각 공기가 유입되도록 하고,
    상기 모터 장착부(314)는 링 형태로 형성되어 중공된 내측이 상기 가이드 홈(313-1)과 연결되며, 상기 구동모터(320)와 접촉되는 모터 장착부(314)의 면에는 상기 가이드 홈(313-1)과 연통되는 배출 홈(313-3)이 오목하게 형성되되,
    상기 배출 홈(313-3)은 반경방향으로 모터 장착부(314)의 내주면에서부터 구동모터(320)의 외주면보다 바깥쪽 위치까지 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 쿨링 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 팬 쉬라우드 조립체(300)는 스테이터(313), 모터 장착부(314) 및 구동모터(320)가 냉각 공기 유동방향의 최하류에 배치되고 스테이터(313)와 라디에이터(200) 사이에 쿨링팬(330)이 배치되어 쿨링팬(330) 허브(331)가 구동모터(320)의 전방을 감싸도록 배치되는 것을 특징으로 하는 쿨링 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 팬 쉬라우드 조립체(300)는 구동모터(320)가 라디에이터(200) 쪽에 배치되고, 상기 구동모터(320)의 일면 및 둘레를 감싸도록 쿨링팬(330)의 허브(331)가 구동모터(320)에 결합되되, 상기 쿨링팬(330)은 냉각 공기 유동방향의 최하류에 배치되어 상기 허브(331)가 구동모터(320)의 후방측을 감싸도록 배치되는 것을 특징으로 하는 쿨링 모듈.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 구동모터(320)는 BLDC 모터 또는 DC 모터인 것을 특징으로 하는 쿨링 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스테이터(313)는 단면이 'U'자형 또는 'V'자 형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 쿨링 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 홈(313-1)의 단부와 모터 장착부(314)의 중공된 내측이 만나는 부분에 확장부(313-2)가 형성되는 것을 특징으로 하는 쿨링 모듈.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스테이터(313)는 외측이 냉각 공기 유동방향의 상류측을 향해 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 쿨링 모듈.
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