KR19990025857A - 자동차용 통합형 열교환 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 통합형 열교환 장치에 관한 것으로서, 라디에터(21), 콘덴서(22) 및 그와 유사한 구성의 보조 라디에터(23)가 각각의 외부 냉각공기의 통로를 상호 일치시킨 상태로 일체로 고정되는 열교환기(30); 증발기(16)의 응축수를 냉각수로서 수집하고 주위의 온도가 일정치 이하이면 동결을 방지하도록 배수하는 서모 밸브(27)를 지니는 리저버(26); 그리고 상기 리저버(26)의 냉각수를 보조 라디에터(23)에 보내도록 엔진의 회전력을 받는 부분에 장착되는 펌프(24)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이에 따라 자동차의 엔진 냉각장치와 에어컨 장치의 열교환 부분이 상호 연계되도록 하여 냉각 효율을 향상하는 효과가 있다.

Description

자동차용 통합형 열교환 장치

본 발명은 자동차용 통합형 열교환 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 자동차의 엔진 냉각장치와 에어컨 장치의 열교환 부분이 상호 연계되도록 하여 냉각 효율을 향상하는 자동차용 통합형 열교환 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 열교환 장치를 나타내는 자동차 엔진룸 내부의 사시도가 도시된다. 일반적으로 자동차의 엔진룸 전방으로는 열교환 장치의 하나인 라디에터(11) 및 콘덴서(12)가 나란히 배치된다. 라디에터(11)는 엔진의 물재킷을 순환하면서 데워진 고온의 냉각수를 외부 공기와 열교환하는 수단으로 사용되고, 콘덴서(12)는 증발기(16)·컴프레셔(15)를 거친 고온의 냉매를 외부 공기와 열교환하는 수단으로 사용된다.

라디에터(11)에서 팬모터에 의한 방열로 저온 상태로 되는 냉각수는 엔진의 폭발열을 흡수한다. 엔진으로부터 배출되는 고온의 냉각수는 라디에터(11)로 보내기 전에 히터의 열원으로 사용되기도 한다. 콘덴서(12)에서 팬모터에 의한 방열로 저온의 액체 상태로 되는 냉매는 어큐물레이터(17) 부근의 드라이어에서 수분이 제거되고, 증발기(16)에서 팬모터에 의해 주위의 열을 흡수하여 기화되고, 어큐물레이터(17)를 거쳐 다시 컴프레셔(15)에 유입되는 순환 시스템을 구성한다. 이에 따라 블로우어(18)는 가온되거나 냉각된 외기를 에어벤트 덕트(14)를 통해 실내로 유입시켜 실내의 온도를 조절할 수 있다.

이러한 구성을 지니는 자동차에서 콘덴서(12)를 통과한 고온의 공기를 이용하여 라디에터(11)를 냉각하므로 라디에터(11)의 열교환 효율을 저하시키는 단점이 있다. 더구나 라디에터(11) 및 콘덴서(12)를 별도로 장착하기 때문에 방열을 위한 외부 냉각공기의 통로가 일치하지 않아 효율의 저하를 심화시킨다.

따라서 본 발명은 이러한 종래의 단점을 해소하기 위한 것으로서, 자동차의 엔진 냉각장치와 에어컨 장치의 열교환 부분이 상호 연계되도록 하여 냉각 효율을 향상하는 자동차용 통합형 열교환 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 종래의 열교환 장치를 나타내는 자동차 엔진룸 내부의 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 열교환 장치를 나타내는 자동차 엔진룸 내부의 사시도,

도 3은 도 2의 열교환기를 일부 절개하여 주요 구성을 나타내는 사시도,

도 4는 도 2의 열교환기에 대한 변형예를 나타내는 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11, 21, 41: 라디에터 12, 22, 42: 콘덴서

14: 에어벤트 덕트 15, 25: 컴프레셔

16: 증발기 17: 어큐물레이터

18: 블로우어 23, 43: 보조 라디에터

24: 펌프 26: 리저버

27: 서모 밸브 28: 상부관

29: 캡 29′: 드레인

30, 40: 열교환기 31, 32, 33: 튜브

34: 코루게이트 핀 35: 단열루버

44: 오일쿨러

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 라디에터(21), 콘덴서(22) 및 그와 유사한 구성의 보조 라디에터(23)가 각각의 외부 냉각공기의 통로를 상호 일치시킨 상태로 일체로 고정되는 열교환기(30); 증발기(16)의 응축수를 냉각수로서 수집하고 주위의 온도가 일정치 이하이면 동결을 방지하도록 배수하는 서모 밸브(27)를 지니는 리저버(26); 그리고 상기 리저버(26)의 냉각수를 보조 라디에터(23)에 보내도록 엔진의 회전력을 받는 부분에 장착되는 펌프(24)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 통합형 열교환 장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 열교환기(30)에는 라디에터(21), 콘덴서(22) 및 그와 유사한 구성의 보조 라디에터(23)가 각각의 외부 냉각공기의 통로를 상호 일치시킨 상태로 일체로 고정된다. 보조 라디에터(23)는 본 발명의 한 실시예에 따라 추가되는 것으로서 라디에터(21) 및 콘덴서(22)와 동일한 형식을 사용해야 외부 냉각공기의 통로를 상호 일치시킬 수 있다. 상기 각각의 재질도 상호 동일하게 알루미늄 합금을 사용한다.

도 3을 참조하면, 상기 열교환기(30)는 별치되는 각각의 튜브(31)(32)(33)가 일체형 코루게이트 핀(34)과 함께 적층된다. 부호 31, 32, 33의 튜브는 각각 도 2의 라디에터(21), 콘덴서(22), 보조 라디에터(23)를 형성하는 부분인데, 코루게이트 핀(34)이 사이사이에 접합되는 적층 구조를 형성한다. 보조 라디에터(23)의 튜브(33)는 다른 튜브(31)(32)에 비해 유로 단면적이 작은 소재를 사용한다. 이때 상기 코루게이트 핀(34)은 각각의 튜브(31)(32)(33) 사이의 열전도를 차단하도록 단열루버(35)가 추가로 설치된다. 단열루버(35)는 슬랏을 가공한 후 그 슬랏에 절연재질을 채워서 형성하는데, 라디에터(21), 콘덴서(22), 보조 라디에터(23) 간에 코루게이트 핀(34)을 통한 열전도가 일어나 상호 불필요하게 영향을 끼치는 것을 방지한다.

도 2 및 도 3에서, 이러한 열교환기(30)의 보조 라디에터(23)는 외부 냉각공기의 흐름상에서 라디에터(21)의 상류에 인접한다. 이에 따라 보조 라디에터(23)는 후술하는 별도의 냉각수가 순환되는 곳으로서 라디에터(21) 및 콘덴서(22) 사이에 개재된다. 도시에서 A, B, C, D는 각각 라디에터(21)에서 냉각수의 흐름, 보조 라디에터(23)에서 냉각수의 흐름, 콘덴서(22)에서 냉매의 흐름, 외부 냉각공기의 흐름을 나타낸다. 이러한 구성에 의하면 외부 냉각공기가 보조 라디에터(23)의 튜브(33)를 지나면서 약간 냉각된 상태로 라디에터(21)에 전달된다.

또, 도 2에서, 본 발명에 따르면 증발기(16)의 응축수를 냉각수로서 수집하고 주위의 온도가 일정치 이하이면 동결을 방지하도록 배수하는 서모 밸브(27)를 지니는 리저버(26)를 설치한다. 서모 밸브(27)는 도시처럼 리저버(26)의 상류에 별치하는 것도 가능하다. 하절기에 에어콘을 작동하면 증발기(16)의 표면에 과포화된 수분이 응축되는데 이때의 응축수는 외부로 버리지 않고 리저버(26)에 낙하되도록 한다. 10℃이하의 저온 상태의 응축수는 본 발명에서 보조 라디에터(23)를 순환하는 냉각수로 사용된다. 응축수가 보조 라디에터(23)를 순환할 수 있을 정도로 충분치 않을 경우에 대비하여 응축수의 부족을 보충하기 위한 캡(29)을 상기 리저버(26)의 상면에 형성한다. 상부관(28)은 리저버(26)로부터의 오버플로우를 처리할 수도 있도록 한다.

이때 본 발명에 따르면 외기 온도로 동절기를 인식하여 서모 밸브(27)가 작동되도록 함으로써 증발기(16)의 냉각수는 리저버(26)에 수집되지 않고 배수되도록 한다. 리저버(26)에 수집된 냉각수는 드레인(29′)을 통하여 배출하는데 솔레노이드를 추가하면 자동으로 배수하는 것도 가능하다.

그리고 리저버(26)의 캡(29)을 통해 리저버(26) 내에 동절기용 와셔액 등을 충전하면 배수하지 않아도 동파를 방지할 수 있다.

또, 도 2에서, 본 발명에 따르면 상기 리저버(26)의 냉각수를 보조 라디에터(23)에 보내도록 펌프(24)가 엔진의 회전력을 받는 부분에 장착된다. 펌프(24)는 컴프레셔(25)처럼 엔진의 풀리와 상시 벨트로 연결되지만 마그네틱 클러치를 지니기 때문에 전기적으로 동력전달을 단속하는 것이 가능하다. 마그네틱 클러치의 작동도 ECU에 위해 수행되는데 라디에터(21)의 강제방열이 진행되는 동안만 펌프(24)가 작동되도록 온된다. 즉 라디에터(21)의 냉각수온 센서의 입력을 받는 ECU는 라디에터(21)의 팬모터를 작동하는 강제방열 시점에 펌프(24)의 마그네틱 클러치를 작동시켜 보조 라디에터(23)에 응축수가 순환되도록 한다.

한편 본 발명에 따른 열교환기(30)는 하나의 팬모터를 사용하므로 컴프레셔(25)의 작동을 수반하는 에어콘 작동모드에서 팬모터가 연동될 수 있다. 이 경우에도 라디에터(21)의 냉각수온이 소정치 이하로 되어 강제방열이 불요하다면 펌프(24)가 작동되지 않도록 하여 불필요한 동력소모를 방지한다. 또한 리저버(26)에 레벨 스위치를 설치하여 수위가 일정치 이하로 되면 펌프(24)가 어떠한 경우에도 작동되지 않도록 하여 공운전을 피한다. 만일 동절기가 아닌 때에 이러한 현상이 발생하면 경보하도록 하는 것도 가능하다. 동절기의 판단은 전술한 바와 같이 기동직후 라디에터(21)의 냉각수온 센서의 입력으로 한다.

또, 도 4를 참조하면 본 발명에 따른 변형예로서 열교환기(30)는 자동 트랜스밋션 오일을 냉각하기 위한 오일쿨러(44)를 추가로 병합하는 것도 가능하다. 부호 41a, 42a, 43a, 44a는 각각 라디에터(21), 콘덴서(22), 보조 라디에터(23), 오일쿨러(44) 등을 배관하기 위한 이음부를 나타낸다. 일예로서 오일쿨러(44)는 라디에터(41)의 일측면에 일체로 설치된다. 냉각수가 엔진으로 송출되는 출구측이 비교적 저온 상태이므로 오일쿨러(44)의 설치 위치로 적절하다.

이와 같은 열교환기(30)는 보조 라디에터(23)에 의해 라디에터(21)에 보내지는 냉각공기의 온도를 낮추고 코루게이트 핀(34)의 균등한 배치에 의해 냉각공기의 유동저항도 감소시키므로 라디에터(21)의 냉각효율을 개선할 수 있다. 이에 더하여 통합구조로 설치공간 및 중량을 줄이는 것은 물론 조립작업에 소요하는 공수를 절감하는 이점도 있다.

이상의 구성 및 작용을 지니는 본 발명의 자동차용 통합형 열교환 장치는 자동차의 엔진 냉각장치와 에어컨 장치의 열교환 부분이 상호 연계되도록 하여 냉각효율을 향상하는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 라디에터, 콘덴서 및 그와 유사한 구성의 보조 라디에터가 각각의 외부 냉각공기의 통로를 상호 일치시킨 상태로 일체로 고정되는 열교환기;

   증발기의 응축수를 냉각수로서 수집하고 주위의 온도가 일정치 이하이면 동결을 방지하도록 배수하는 서모 밸브를 지니는 리저버; 그리고

   상기 리저버의 냉각수를 보조 라디에터에 보내도록 엔진의 회전력을 받는 부분에 장착되는 펌프를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 통합형 열교환 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 열교환기는 별치되는 각각의 튜브가 동일한 코루게이트 핀과 함께 적층되는 것을 특징으로 하는 자동차용 통합형 열교환 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 코루게이트 핀은 각각의 튜브 사이의 열전도를 차단하도록 단열루버가 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 통합형 열교환 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 열교환기의 보조 라디에터는 외부 냉각공기의 흐름상에서 라디에터의 상류에 인접하는 것을 특징으로 하는 자동차용 통합형 열교환 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 리저버는 응축수의 부족을 보충하기 위한 상부관이 개폐 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차용 통합형 열교환 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 리저버의 서모 밸브는 라디에터의 냉각수온이 빙점에 근접하면 증발기의 응축수를 리저버로 보내지 않고 배수되도록 하는 것을 특징으로 하는 자동차용 통합형 열교환 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 펌프는 마그네틱 클러치를 개재하여 엔진과 벨트전동 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차용 통합형 열교환 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 마그네틱 클러치는 라디에터의 강제방열이 진행되는 동안만 펌프가 작동되도록 온되는 것을 특징으로 하는 자동차용 통합형 열교환 장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 열교환기는 자동 트랜스밋션 오일을 냉각하기 위한 오일쿨러를 추가로 병합하는 것을 특징으로 하는 자동차용 통합형 열교환 장치.