KR20130044875A - 차량의 멀티냉각 라디에이터 - Google Patents

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Abstract

평행하게 나란히 배치된 복수의 냉매파이프; 및 평행하게 나란히 배치된 복수의 히트파이프가 1조로 구성된 복수의 히트파이프세트가 상기 각각의 냉매파이프에 대응되도록 연결되되, 양측 냉매파이프의 사이에 위치되는 히트파이프세트는 히트파이프의 양단이 각각 양측의 냉매파이프에 연결되도록 결합되고, 각각의 히트파이프세트는 작동유체의 끓는점이 서로 상이한 열교환부;를 포함하는 차량의 멀티냉각 라디에이터가 소개된다.

Description

차량의 멀티냉각 라디에이터 {RADIATOR FOR MULTI-COOLING FOR VEHICLE}
본 발명은 사용 냉매 수와 같은 수의 히트파이프를 적용하여 열전달 효율을 향상시키고, 최적 온도 제어가 가능토록 하는 차량의 멀티냉각 라디에이터에 관한 것이다.
종래 하이브리드 자동차 등의 경우 도 1에서 볼 수 있듯이, 엔진의 냉각을 위한 엔진냉각 라디에이터(10), 공조장치의 작동을 위한 콘덴서(20), 배터리나 모터 등의 전장품을 냉각하기 위한 전장냉각 라디에이터(30)의 3 가지 방열장비가 연속하여 탑재됨이 일반적이다.
그러나 이러한 구조의 방열장비는 3개의 냉각계 코어가 필요한 문제가 있었고, 그에 따라 공간 패키징이 불리하고, 원가가 상승되며, 중량이 증가되는 문제가 있다.
이는 기본적으로 각각의 냉매가 상호 다른 온도에서 순환되고, 그에 따라 각각의 냉매는 서로 분리된 공간에서 공랭식이든 수냉식이든 냉각이 분리되어야 할 필요가 있었기 때문이다. 그러나 이러한 구조는 근본적으로 동일 구조의 중복 설치로서 공간적, 비용적, 열효율적으로 매우 비효율적일 수밖에 없었던 것이다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 사용 냉매 수와 같은 수의 히트파이프를 적용하여 열전달 효율을 향상시키고, 최적 온도 제어가 가능토록 하는 차량의 멀티냉각 라디에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 멀티냉각 라디에이터는, 평행하게 나란히 배치된 복수의 냉매파이프; 및 평행하게 나란히 배치된 복수의 히트파이프가 1조로 구성된 복수의 히트파이프세트가 상기 각각의 냉매파이프에 대응되도록 연결되되, 양측 냉매파이프의 사이에 위치되는 히트파이프세트는 히트파이프의 양단이 각각 양측의 냉매파이프에 연결되도록 결합되고, 각각의 히트파이프세트는 작동유체의 끓는점이 서로 상이한 열교환부;를 포함한다.
상기 각각의 히트파이프세트에 결합된 복수의 방열코어;를 더 포함할 수 있다.
상기 냉매파이프는 냉매의 목표온도 순으로 배치되며, 상기 히트파이프세트는 작동유체의 끓는점 순으로 배치될 수 있다.
상기 냉매파이프는 순서대로 배치되는 엔진냉매파이프, 전장냉매파이프, 콘덴서냉매파이프로 구성될 수 있다.
상기 히트파이프세트는 엔진냉매파이프에 연결된 엔진히트파이프세트, 엔진냉매파이프와 전장냉매파이프를 연결하는 전장히트파이프세트, 전장냉매파이프와 콘덴서냉매파이프를 연결하는 콘덴서히트파이프세트로 구성될 수 있다.
상기 히트파이프세트 작동유체의 끓는점은 엔진히트파이프세트, 전장히트파이프세트, 콘덴서히트파이프세트 순으로 갈수록 낮아질 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량의 멀티냉각 라디에이터에 따르면, 공간 패키지가 개선된다. 즉, 냉각 성능을 위한 개구면적이 축소됨으로써 디자인 자유도가 향상되고, 냉각 사양이 과도하게 투입되는 것을 방지하여 중량저감 및 원가개선이 이루어질 수 있다. 또한, 팬 사양 증대가 방지됨으로써 하이브리드 차량 등의 충방전 성능이 향상될 수 있다.
한편, 히트파이프의 작동유체 종류, 파이프 두께, 삽입 개수 등을 조절하여 자유롭게 냉각계의 온도를 설정할 수 있고, 열전달 현상을 이용하여 자동으로 온도를 제어할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 차량의 멀티냉각 라디에이터를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 멀티냉각 라디에이터의 개념도.
도 3은 도 2에 도시된 차량의 멀티냉각 라디에이터의 상세도.
도 4는 도 3에 도시된 차량의 멀티냉각 라디에이터의 A-A 선을 따라 절개한 단면도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량의 멀티냉각 라디에이터에 대하여 살펴본다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 멀티냉각 라디에이터의 개념도로서, 본 발명의 차량의 멀티냉각 라디에이터는, 평행하게 나란히 배치된 복수의 냉매파이프(100); 및 평행하게 나란히 배치된 복수의 히트파이프(320)가 1조로 구성된 복수의 히트파이프세트(300)가 상기 각각의 냉매파이프(100)에 대응되도록 연결되되, 양측 냉매파이프(100)의 사이에 위치되는 히트파이프세트(300)는 히트파이프(320)의 양단이 각각 양측의 냉매파이프(100)에 연결되도록 결합되고, 각각의 히트파이프세트(300)는 작동유체의 끓는점이 서로 상이한 열교환부;를 포함한다.
본 발명의 차량의 멀티냉각 라디에이터는 도 2에 도시된 바와 같이 하나의 열교환부를 통해 복수의 냉매파이프(100)의 열교환이 가능하도록 한다. 이를 통해 부품의 수가 축소되고 공간이 절약되는 것이다.
구체적으로, 도 3은 도 2에 도시된 차량의 멀티냉각 라디에이터의 상세도이고, 도 4는 도 3에 도시된 차량의 멀티냉각 라디에이터의 A-A 선을 따라 절개한 단면도로서, 본 발명의 차량의 멀티냉각 라디에이터는 냉매파이프(100)가 평행하게 나란히 배치되고, 복수의 히트파이프(320)가 1조로 구성된 복수의 히트파이프세트(300)가 및 평행하게 나란히 배치된다. 그리고, 각각의 히트파이프세트(300)는 각각의 냉매파이프(100)에 대응되도록 연결되되, 양측 냉매파이프(100)의 사이에 위치되는 히트파이프세트(300)의 경우 히트파이프(320)의 양단이 각각 양측의 냉매파이프(100)에 연결되도록 결합된다. 또한, 각각의 히트파이프세트(300)는 작동유체의 끓는점이 서로 상이하도록 구성한다.
이러한 구성을 통해 각각의 냉매파이프(100)는 서로 다른 냉매의 목표 온도를 달성할 수 있는 것이며, 일측을 통해 타측이 함께 냉각되는 높은 열교환율을 달성할 수 있는 것이다.
또한, 상기 각각의 히트파이프세트(300)에는 복수의 방열코어(500)가 결합될 수 있다. 그리고, 냉매파이프(100)는 냉매의 목표온도 순으로 배치되며, 상기 히트파이프세트(300)는 작동유체의 끓는점 순으로 배치되도록 할 수 있다.
한편, 냉매파이프(100)는 순서대로 배치되는 엔진냉매파이프(100a), 전장냉매파이프(100b), 콘덴서냉매파이프(100c)로 구성되며, 히트파이프세트(300)는 엔진냉매파이프(100a)에 연결된 엔진히트파이프세트(300a), 엔진냉매파이프(100a)와 전장냉매파이프(100b)를 연결하는 전장히트파이프세트(300b), 전장냉매파이프(100b)와 콘덴서냉매파이프(100c)를 연결하는 콘덴서히트파이프세트(300c)로 구성될 수 있다.
그리고, 히트파이프세트(300) 작동유체의 끓는점은 엔진히트파이프세트(300a), 전장히트파이프세트(300b), 콘덴서히트파이프세트(300c) 순으로 갈수록 낮아지도록 구성할 경우 각각의 냉매파이프가 각각의 히트파이프세트 사이에서 서로 적절한 온도구간을 자동적으로 유지할 수 있는 것이다.
이하 이러한 작용을 도 3을 참고하여 구체적으로 설명한다.
1. 엔진히트파이프세트(300a) 기준
엔진히트파이프세트(300a)의 내부 작동유체의 끓는점을 T1으로 한다. 엔진히트파이프세트(300a)의 하단부는 엔진냉매파이프(100a)에 연결된다. 엔진냉매온(T_ENG)이 T1_H 이상 높게 되면(연결부의 두께 설정을 통하여 T1_H와 T1의 온도 차이 설정이 가능함) 엔진냉매에서 엔진히트파이프세트(300a)로의 열전달이 발생된다. 이에 따라 엔진냉매 온도가 하강되고 작동유체의 기화 발생으로 엔진냉매온(T_ENG)이 T1_H이하로 내려가게 한다(T_ENG<T1_H).
예를 들어, 엔진히트파이프세트(300a) 내부 작동 유체의 끓는점을 T1=110℃라고 한다. 엔진냉매온(T_ENG)이 T1_H=120℃ 이상 높게 되면 엔진냉매에서 엔진히트파이프세트(300a)로의 열전달로 엔진냉매온(T_ENG)이 T1_H=120℃ 이하로 내려가게 한다.
2. 엔진히트파이프세트(300b) 기준
엔진히트파이프세트(300b) 내부 작동 유체의 끓는점을 T2라고 한다. 엔진히트파이프세트(300b) 상단부는 엔진냉매파이프(100a)에 연결된다. 엔진냉매온 (T_ENG)이 T2_L이하로 낮게 되면(연결부의 두께 설정을 통하여 T2_L와 T2의 온도 차이 설정) 엔진히트파이프세트(300b)에서 엔진냉매로의 열전달이 발생하고, 엔진냉매 온도 상승 및 작동유체의 액화 발생으로 엔진냉매온이 T2_L이상으로 올라가게 된다(T2_L<T_ENG).
예를 들어, 엔진히트파이프세트(300b) 내부 작동 유체의 끓는점을 T2=90 ℃로 한다. 엔진냉매온(T_ENG)이 T2_L=80 ℃ 이하 낮게 되면 엔진히트파이프세트(300b)에서 엔진냉매로의 열전달로 엔진냉매온(T_ENG)이 T2_L=80 ℃ 이상으로 올라가게 된다.
따라서 T2_L<T_ENG<T1_H 이 된다. 본 예에서는 80℃<T_ENG<120 ℃로 자동적으로 제어된다.
한편, 엔진히트파이프세트(300b) 하단부는 전장냉매파이프에 연결된다. 전장냉매온(T_ELEC)이 T2_H이상 높게 되면(연결부의 두께 설정을 통하여 T2_H와 T2의 온도 차이 설정) 전장냉매에서 엔진히트파이프세트(300b)로의 열전달이 발생하고, 전장냉매 온도 하강 및 작동유체의 기화 발생으로 전장냉매온(T_ELEC)이 T2_H이하로 내려가게 한다(T_ELEC<T2_H).
예를 들어, 엔진히트파이프세트(300b) 내부 작동 유체의 끓는점을 T2=90℃로 하면, 전장냉매온(T_ELEC)이 T2_H=100℃ 이상 높게 되면 전장냉매에서 엔진히트파이프세트(300b)로의 열전달로 전장냉매온(T_ELEC)이 T2_H=100℃ 이하로 내려가게 한다.
3. 콘덴서히트파이프세트(300c) 기준
콘덴서히트파이프세트(300c) 내부 작동유체의 끓는점을 T3로 한다. 콘덴서히트파이프세트(300c) 상단부는 전장냉매파이프(100b)에 연결된다. 전장냉매온 (T_ELEC) 이 T3_L이하 낮게 되면(연결부의 두께 설정을 통하여 T3_L와 T3의 온도 차이 설정), 콘덴서히트파이프세트(300c)에서 전장냉매로의 열전달이 발생하고, 전장냉매 온도 상승 및 작동유체의 액화 발생으로 전장냉매온(T_ELEC) 이 T3_L이상으로 올라가게 된다(T3_L<T_ELEC).
예를 들어, 콘덴서히트파이프세트(300c) 내부 작동 유체의 끓는점이 T3=60 ℃라면, 전장냉매온(T_ELEC)이 T3_L=50 ℃ 이하 낮게 되면 전장냉매온(T_ELEC)이 T3_L=50 ℃ 이상으로 올라가게 된다. 따라서 본 예에서는 50℃<T_ELEC<100 ℃로 자동적으로 제어 된다.
한편, 콘덴서히트파이프세트(300c) 하단부는 컨덴서냉매파이프(100c)에 연결된다. 콘덴서냉매온(T_COND)이 T3_H이상 높게 되면(연결부의 두께 설정을 통하여 T3_H와 T3의 온도 차이 설정), 콘덴서냉매에서 콘덴서히트파이프세트(300c)로의 열전달이 발생하고, 콘덴서냉매 온도 하강 및 작동유체의 기화 발생으로 콘덴서냉매온(T_COND)이 T3_H이하로 내려가게 한다.
예를 들어, 콘덴서히트파이프세트(300c) 내부 작동 유체의 끓는점이 T3=60℃이면, 콘덴서냉매온(T_COND)이 T3_H=70℃ 이상 높게 되면 콘덴서냉매에서 콘덴서히트파이프세트(300c)로의 열전달로 콘덴서냉매온(T_COND)이 T3_H=70℃ 이하로 내려가게 한다.
따라서 본 예에서는 T_COND<70 ℃로 자동적으로 제어된다.
즉, 이러한 본 발명의 차량의 멀티냉각 라디에이터에 따르면, 냉각 성능을 위한 개구면적이 축소됨으로써 디자인 자유도가 향상되고, 냉각 사양이 과도하게 투입되는 것을 방지하여 중량저감 및 원가개선이 이루어질 수 있다. 또한, 팬 사양 증대가 방지됨으로써 하이브리드 차량 등의 충방전 성능이 향상될 수 있다.
한편, 히트파이프의 작동유체 종류, 파이프 두께, 삽입 개수 등을 조절하여 자유롭게 냉각계의 온도를 설정할 수 있고, 열전달 현상을 이용하여 자동으로 온도를 제어할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 냉매파이프 300 : 히트파이프세트
500 : 방열코어

Claims (6)

  1. 평행하게 나란히 배치된 복수의 냉매파이프(100); 및
    평행하게 나란히 배치된 복수의 히트파이프(320)가 1조로 구성된 복수의 히트파이프세트(300)가 상기 각각의 냉매파이프(100)에 대응되도록 연결되되, 양측 냉매파이프(100)의 사이에 위치되는 히트파이프세트(300)는 히트파이프(320)의 양단이 각각 양측의 냉매파이프(100)에 연결되도록 결합되고, 각각의 히트파이프세트(300)는 작동유체의 끓는점이 서로 상이한 열교환부;를 포함하는 차량의 멀티냉각 라디에이터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 각각의 히트파이프세트(300)에 결합된 복수의 방열코어(500);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 멀티냉각 라디에이터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉매파이프(100)는 냉매의 목표온도 순으로 배치되며, 상기 히트파이프세트(300)는 작동유체의 끓는점 순으로 배치되는 것을 특징으로 하는 차량의 멀티냉각 라디에이터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉매파이프(100)는 순서대로 배치되는 엔진냉매파이프(100a), 전장냉매파이프(100b), 콘덴서냉매파이프(100c)로 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 멀티냉각 라디에이터.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 히트파이프세트(300)는 엔진냉매파이프(100a)에 연결된 엔진히트파이프세트(300a), 엔진냉매파이프(100a)와 전장냉매파이프(100b)를 연결하는 전장히트파이프세트(300b), 전장냉매파이프(100b)와 콘덴서냉매파이프(100c)를 연결하는 콘덴서히트파이프세트(300c)로 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 멀티냉각 라디에이터.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 히트파이프세트(300) 작동유체의 끓는점은 엔진히트파이프세트(300a), 전장히트파이프세트(300b), 콘덴서히트파이프세트(300c) 순으로 갈수록 낮아지는 것을 특징으로 하는 차량의 멀티냉각 라디에이터.
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