KR200212902Y1 - 차량용냉각시스템 - Google Patents

Abstract

차량용 냉각 시스템이 개시된다.

개시된 차량용 냉각 시스템은, 차량의 엔진룸 일측으로 설치되어 외부로부터 냉각공기가 흡입되는 흡입부를 가지며, 상기 흡입부로부터 흡입된 냉각공기가 그 외부와 차단되어 외부로 배출되도록 하는 배기부가 형성되며, 상기 흡입부와 상기 배기부 사이에 냉각공기 통로부가 구비되는 냉각팬 하우징과; 상기 흡입부와 상기 배기부 사이에 설치되며, 상기 흡입부로부터 흡입된 냉각공기에 의해 냉각되는 라디에이터와; 상기 라디에이터 후면의 통로부에 설치되어 냉각공기를 받아 다른 장소로 압송하는 냉각팬;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 고안에 따르면, 냉각공기에 의해 냉각되는 열교환기 예컨대, 라디에이터로 공급되는 공기량 또는 송풍량을 동일 냉각팬 속도에서 최대로 공급시키기 위해서 엔진룸내의 구성부품에 의한 불필요한 공기저항 요소를 제외한 별도의 폐쇄회로로 구성하여, 요구되는 송풍량을 공급시 냉각팬 속도 및 소요동력을 최소화 할 수 있는 이점이 있다.

Description

차량용 냉각 시스템{Cooling system in cars}

본 고안은 차량용 냉각 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각팬 하우징이 설치된 차량용 냉각 시스템에 관한 것이다.

차량 특히, 기동 차량의 경우 극도의 제한된 공간(Powerpack Room) 내에서 극저온 및 극고온의 외기 온도에서 최대 주행조건 혹은, 최대 토오크(Torque) 상태로 지속 운행조건을 만족하는 냉각성능을 요구한다. 따라서, 기동 차량은 운행중 외기의 온도범위를 고려하여 동력장치의 냉각 시스템을 설계하여야 한다. 즉, 저온의 외기 온도에서의 과냉과, 고온의 외기 온도에서의 과열을 방지하면서 동력장치의 출력을 극대화 할 수 있도록 설계하여야 한다.

도 1a 내지 도 1b에는 일반적인 냉각공기의 유동경로와 냉각 시스템의 일 예가 각각 도시되어 있다.

도면을 각각 참조하면, 우선, 냉각팬, 라디에이터, 및 엔진으로 연결되는 냉각팬 방식과 이들의 배치에 따라 대별할 수 있다. 도 1의 석션 타입(Suction Type)의 차량용 냉각 시스템(10)은, 흡기그릴(Inlet Grille)(11)을 통하여 냉각공기가 흡입되고, 흡입된 냉각공기는 상기 흡기그릴(11)의 일측에 설치되는 라디에이터(Radiator)(12)를 지난다. 흡입된 냉각공기가 냉각팬(Fan)(13)에 의해 압송(壓送)되어 엔진부(14)를 지나서 배기그릴(Exhaust Grille)(15)로 배출된다.

그리고, 도 1b의 블로잉 타입(Blowing Type)의 차량용 냉각 시스템(20)은, 흡기그릴(21)을 통하여 흡입된 냉각공기를 냉각팬(23)에 의해 압송되어 라디에이터(22)로 보내진다. 상기 라디에이터(22)를 지난 냉각공기는 엔진부(24)를 지난 후, 배기그릴(25)로 배출된다.

이와 같은 각각의 차량용 냉각 시스템(10, 20)은 냉각장치의 냉각공기 유동경로가 반드시 엔진부(14, 24)를 지남으로서 송풍 시스템의 시스템 압력 강하가 높으므로 일정 송풍량을 얻기 위해서는 소요 동력이 과대하게 요구되는 문제점이 있다.

도 2a에는 압력(P)과 송풍량(Q)의 관계를 그래프로 나타내 보인 도면이다.

도면을 참조하면, 도 2a는 냉각공기의 양을 결정하는 원리를 설명하고자 나타낸 그래프 도면으로서, 냉각팬 임의의 속도(31)와, 시스템 압력강하 특성(32)과, 시스템 메칭(System Matching)을 각각 나타낸 그래프이다. X축을 송풍량(Q)으로 하고 Y축을 압력(P)이라 하면, 상기 냉각팬 임의의 속도(31)와 시스템 압력강하 특성(32)을 각각 나타내는 두 곡선의 교차점이 매칭 포인트(33)에 해당하는 송풍량(Q)에서 최대의 송풍량(Qmax)을 결정한다.

도 2b에는 냉각팬의 속도변화와, 시스템의 압력강하 특성 변화에 따라 송풍량이 변화하는지를 나타낸 그래프 도면이다.

도면을 참조하면, 우선, 그래프 도면에서 참조부호 34a 및 34b는 시스템 압력강하를 나타낸 그래프 곡선이고, 참조부호 35a 내지 35d는 냉각팬 속도를 나타낸 그래프 곡선이며, 참조부호 36a 내지 36d는 소요동력을 각각 나타낸 그래프 곡선이다. 그리고, X축을 송풍량(Q)으로 하고 Y축을 시스템 압력강하(P)라 하면, 임의의 냉각팬 속도(35a)에서 시스템 압력강하를 예컨대, 그래프 곡선(34a)에서 그래프 곡선(34b)으로 감소시키면 동일 회전수(rpm)에서 송풍량은, 그래프 곡선(35a)의 경우, Q에서 Q＋△Q로 증가하고 냉각팬 구동 소요동력도 다소 감소한다. 일반적으로 송풍량을 증가시키는 방법은 단순히 냉각팬 속도를 증가시키는 방법이다. 즉, 그래프 곡선(35a)에서 그래프 곡선(35b)으로 증가시키는 것이다.

그러나, 냉각팬 속도를 높게 설계할 경우 냉각성능 만족은 충분히 가능하나, 냉각팬 구동 소음 증가 및 냉각장치의 과냉을 유발시켜 결과적으로 동력장치의 성능저하를 초래하며 또한, 냉각팬 구동을 위한 구동장치 및 기타 부품의 중량 증가 설계 및 동력 손실을 유발하므로 동력장치의 또 다른 성능 및 기동성능 등의 저하를 가져온다. 이는, 차량의 냉각성능을 증대시킬 필요가 있다고 해서 냉각팬의 사양을 무조건 높일 수 없다는 문제점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 냉각공기의 유동경로를 차단하여 필요한 요소만을 상기 냉각공기가 지날 수 있도록 하여 송풍 시스템의 압력 강하를 최소화하여 냉각팬의 소요동력을 최소화 할 수 있는 차량용 냉각 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 내지 도 1b는 일반적인 차량용 냉각 시스템의 일 예가 각각 도시된 개략적인 구성도,

도 2a 내지 도 2b는 압력과 송풍량의 관계를 그래프로 나타내 보인 도면,

도 3a는 본 고안에 따른 차량용 냉각 시스템의 구성을 나타낸 개략적인 계통도,

도 3b는 도 3a의 차량용 냉각 시스템의 구성을 나타낸 개략적인 사시도 이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

41. 냉각팬 하우징 41a. 흡입부

41b. 통로부 41c. 배출부

42. 흡기그릴 43. 라디에이터

44. 냉각팬 44a. 냉각팬 구동장치

45. 온도센서 46. 배기 하우징

47. 엔진룸 48. 배기그릴

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 차량용 냉각 시스템은, 차량의 엔진룸 일측으로 설치되어 외부로부터 냉각공기가 흡입되는 흡입부를 가지며, 상기 흡입부로부터 흡입된 냉각공기가 그 외부와 차단되어 외부로 배출되도록 하는 배기부가 형성되며, 상기 흡입부와 상기 배기부 사이에 냉각공기 통로부가 구비되는 냉각팬 하우징과; 상기 흡입부와 상기 배기부 사이에 설치되며, 상기 흡입부로부터 흡입된 냉각공기에 의해 냉각되는 라디에이터와; 상기 라디에이터 후면의 통로부에 설치되어 냉각공기를 받아 다른 장소로 압송하는 냉각팬;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 고안에 있어서, 상기 흡입부에 설치되어 소정의 냉각공기가 외부로부터 흡입 및 이물질 유입 방지를 위한 흡기그릴을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 고안에 있어서, 상기 배기부의 단부와 연통되게 설치되고, 상기 배기부로부터 배출되는 냉각공기의 경로를 변경 가능하게 하는 배기 하우징을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 고안에 있어서, 상기 배기 하우징의 배기구가 최종적으로 냉각공기가 배출되는 단부측으로 설치되는 배기그릴을 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3a에는 본 고안에 따른 차량용 냉각 시스템의 계통도가 개략적으로 도시되어 있고, 도 3b에는 도 3a의 차량용 냉각 시스템의 구성을 나타낸 사시도가 도시되어 있다.

도면을 각각 참조하면, 외부로부터 냉각공기가 흡입되는 흡입부(41a)와, 상기 흡입부(41a)로부터 냉각공기가 통과되는 통로부(41b)와, 상기 통로부(41b)를 지나 다시 외부로 배출되는 배출부(41c)를 각각 갖는 냉각팬 하우징(41)이 차량의 엔진 및 동력장치의 룸(40)에 설치된다. 상기 냉각팬 하우징(41)의 흡입부(41a)에는 외부로부터 냉각공기가 흡입 가능하게 하는 흡기그릴(Inlet Grille)(42))이 설치된다. 상기 흡기그릴(42)로부터 흡입된 냉각공기는 상기 흡기그릴(42)의 하측으로 상기 통로부(41b)에 설치된 라디에이터(43)로 유동된다.

상기 라디에이터(43)를 지난 냉각공기는 라디에이터(43)의 후면에 설치된 냉각팬(44)에 의해 압송된다. 상기 냉각팬(44)의 냉각팬 구동장치(44a)는 상기 냉각팬 하우징(41)에 차단되어 그 외부에 설치된다. 상기 냉각팬(44)까지 유입된 냉각공기는 상기 냉각팬(44)의 일측에 설치된 온도센서(45)에 의해 냉각공기의 온도가 감지된다. 상기 냉각팬(44)을 지난 냉각공기는 상기 냉각팬 하우징(41)의 배출구(41c)를 통하여 외부로 배출된다.

그리고, 기동차량의 경우, 냉각공기 배출을 엔진 및 동력장치의 룸(40) 하측으로 할 수 없기 때문에 상기 냉각팬 하우징(41)의 배출구(41c) 단부와 연통되도록 배기 하우징(46)을 설치한다. 상기 배기 하우징(46)은 냉각팬 하우징(41)으로부터 배출된 냉각공기의 유동경로를 변경시켜 상기 엔진 및 동력장치의 룸(40) 상측 외부로 배기그릴(48)을 통하여 배출시킨다. 상기 엔진 및 동력장치의 룸(40) 하측에는 즉, 상기 냉각팬 하우징(41) 및 배기 하우징(46) 외부에는 엔진 및 그에 따른 부수장치가 설치된 엔진룸(47)이 구비된다.

이와 같이 구성된 차량용 냉각 시스템은 도 1a의 석션 타입의 차량용 냉각 시스템(10)과 유사하게 구성된 것으로서, 냉각공기가 통과되는 유동경로가 동일하다. 그러나, 상기 냉각팬 구동장치(44a)와 엔진룸(47)은 상기 냉각팬 하우징(41)과 배기 하우징(46)을 경계로 냉각공기로부터 차단하게 했다.

이는, 냉각공기를 엔진룸(47) 등의 동력장치로 직접 공급하지 않음으로서, 엔진 관련 구성품들의 냉각공기 유동저항을 방지하여 상기 냉각팬(44)의 일정 회전 속도에서의 송풍량을 극대화시키고, 냉각팬(44) 소요동력을 최소화하여 냉각성능을 향상시킨다.

그리고, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 엔진룸(47) 냉각은 상기 냉각팬 하우징(41)의 측면부에 별도의 공간부로 냉각공기를 흡입시켜 냉각공기 하우징(미도시)을 통해 외부로 배출시킨다.

상술한 바와 같은 본 고안에 따른 차량용 냉각 시스템은 다음과 같은 효과를 가진다.

냉각팬 하우징(41)과 배기 하우징(46)을 설치하고 그 내부에 라디에이터(43)와 냉각팬(44)을 설치하고 상기 냉각팬 하우징(41)과 배기 하우징(46)으로만 냉각공기가 통과되도록 하고 외부에 있는 엔진룸(47) 등으로부터 냉각공기의 유동경로를 차단하여 필요한 요소만을 상기 냉각공기가 지날 수 있도록 하여 송풍 시스템의 압력 강하를 최소화하여 냉각팬(44)의 소요동력을 최소화 할 수 있다.

이는, 냉각공기를 엔진룸(47) 등의 동력장치로 직접 공급하지 않으므로서, 엔진 관련 구성품들의 냉각공기 유동저항을 방지하여 상기 냉각팬의 일정 회전 속도에서의 송풍량을 극대화시키고, 냉각팬(44) 소요동력을 최소화하여 냉각성능을 향상시킨다는 장점이 있다.

본 고안은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 고안의 진정한 보호 범위는 첨부된 실용신안 등록 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

1. 차량의 엔진룸 일측으로 설치되어 외부로부터 냉각공기가 흡입되는 흡입부를 가지며, 상기 흡입부로부터 흡입된 냉각공기가 그 외부와 차단되어 외부로 배출되도록 하는 배기부가 형성되며, 상기 흡입부와 상기 배기부 사이에 냉각공기 통로부가 구비되는 냉각팬 하우징과;

   상기 흡입부와 상기 배기부 사이에 설치되며, 상기 흡입부로부터 흡입된 냉각공기에 의해 냉각되는 라디에이터와;

   상기 라디에이터 후면의 통로부에 설치되어 냉각공기를 받아 다른 장소로 압송하는 냉각팬; 및

   상기 배기부의 단부와 연통되게 설치되고, 상기 배기부로부터 배출되는 냉각공기가 상부를 향하도록 경로를 변경가능케 하는 배기 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 흡입부에 설치되어 소정의 냉각공기가 외부로부터 흡입 및 이물질 유입 방지를 위한 흡기그릴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 배기 하우징의 배기구는 최종적으로 냉각공기가 배출되는 단부측으로 설치되는 배기그릴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 시스템