KR20140143650A

KR20140143650A - 차량용 쿨링모듈

Info

Publication number: KR20140143650A
Application number: KR20130065503A
Authority: KR
Inventors: 김재연; 조완제; 이상옥; 안병훈; 김윤성; 이순종; 최준영; 안용남
Original assignee: 현대자동차주식회사; 주식회사 두원공조; 한라비스테온공조 주식회사
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2014-12-17
Also published as: US9534849B2; CN104236176A; US20140360703A1; DE102013114183A1

Abstract

차량용 쿨링모듈이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 차랑용 쿨링모듈은 냉각수가 유입되는 제1 헤더탱크와, 상기 제1 헤더탱크로부터 일정간격 이격되게 배치되어 냉각수가 배출되는 제2 헤더탱크와, 상기 제1, 제2 헤더탱크를 상호 연결하며, 상호 등간격으로 이격되게 배치되어 사이사이에 방열핀이 장착되는 다수개의 튜브로 구성되어 차량의 전방에 배치되고, 상기 제1 헤더탱크로 유입되는 과열된 냉각수가 상기 각 튜브를 통과하면서 외기와의 열교환을 통해 냉각되며, 냉각된 냉각수를 상기 제2 헤더탱크를 통해 배출시키는 라디에이터; 냉매배관을 통해 냉매가 유입되고, 상기 라디에이터의 제2 헤더탱크 내부에 다수개의 플레이트가 적층 구성되며, 상기 제2 헤더탱크에 유입되는 냉각된 냉각수와의 열교환을 통해 냉매를 응축시키는 수랭식 컨덴서; 및 상기 수랭식 컨덴서와 상기 냉매배관을 통해 상호 연결되어 상기 수랭식 컨덴서에서 1차로 응축된 냉매가 유입되고, 상기 라디에이터의 전방에 배치되어 주행 중 유입되는 외기와 냉매의 상호 열교환을 통해 상기 냉매를 추가로 응축시키는 공랭식 컨덴서를 포함한다.

Description

차량용 쿨링모듈{COOLING MODULE FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 쿨링모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각수를 외기와 열교환을 통해 냉각시키는 라디에이터의 헤더탱크에 냉각수와 외기를 각각 사용하는 수랭식 컨덴서를 구성하고, 라디에이터의 전방에는 공랭식 컨덴서를 포함하여 구성한 차량용 쿨링모듈에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 에어컨 시스템은 외부의 온도변화에 관계없이 자동차 실내의 온도를 적당한 온도로 유지하여 쾌적한 실내환경을 유지할 수 있도록 하는 것이다.

이러한 에어컨 시스템은 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하여 액화시키는 컨덴서와, 상기 컨덴서에서 응축되어 액화된 냉매를 급속히 팽창시키는 팽창밸브, 및 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키면서 냉매의 증발 잠열을 이용하여 상기 에어컨 시스템이 설치된 실내로 송풍되는 공기를 냉각하는 증발기 등을 주요한 구성요소로 포함한다.

그러나 상기와 같은 종래의 에어컨 시스템은 냉매의 응축을 위한 냉각 시, 수랭식 컨덴서를 적용할 경우, 냉각수가 컨덴서에서 냉매와 열교환 됨으로써, 컨덴서의 출구 냉매온도가 상승됨에 따라 소요동력이 증대되는 문제점이 있다.

또한, 수랭식 컨덴서는 공랭식 컨덴서에 비해 냉각수의 열용량이 커서 응축 압력은 낮아지지만, 냉각수와 냉매의 온도차이가 작고, 외기에 비해 냉각수온이 높아 서브쿨(Sub cool)형성이 어려워 에어컨 시스템의 전체적인 냉방성능이 저하되는 단점이 있다.

이를 방지하기 위해서는 대용량의 쿨링팬과 라디에이터가 요구되는 바, 협소한 엔진룸 내부에서 레이아웃이 불리해지고, 차량의 전체적인 중량과 원가의 측면에서 악영향을 주는 단점도 있다.

또한, 협소한 엔진룸 내부에 수랭식 컨덴서를 장착하기 위해서는 팬더 후방 또는 엔진룸의 후방에 장착해야만 하는 바, 공간확보가 어려워 연결배관 및 배치 레이아웃이 복잡해지고, 조립성 및 장착성이 저하되는 동시에, 엔진룸의 열해가 성능저해로 작용될 수 있고, 냉매 유동 저항이 증가되어 압축기의 소비 동력이 증가되는 문제점도 있다.

그리고 모터와 전기동력부품 및 스택 등이 적용되는 친환경 차량의 경우에는 냉각수가 각 구성요소를 냉각한 후, 컨덴서로 유입되어 그 온도가 상승됨에 따라 냉매의 응축량이 더욱 저하되는 문제점도 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 라디에이터의 헤더탱크 내부에서 냉각수를 열교환매체로 사용하는 수랭식 컨덴서를 적용하고, 라디에이터의 전방에 외기를 열교환매체로 사용하는 공랭식 컨덴서를 함께 적용함으로써, 냉매의 응축 시에 응축압력을 저감시키고, 냉매의 응축성능을 높여 냉방성능을 향상시키도록 하는 차량용 쿨링모듈을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 라디에이터에 수랭식 컨덴서와 공랭식 컨덴서를 포함하여 구성함에 따라, 패키지 성능을 향상시켜 공간 활용성을 증대시키도록 하는 차량용 쿨링모듈을 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈은 냉각수가 유입되는 제1 헤더탱크와, 상기 제1 헤더탱크로부터 일정간격 이격되게 배치되어 냉각수가 배출되는 제2 헤더탱크와, 상기 제1, 제2 헤더탱크를 상호 연결하며, 상호 등간격으로 이격되게 배치되어 사이사이에 방열핀이 장착되는 다수개의 튜브로 구성되어 차량의 전방에 배치되고, 상기 제1 헤더탱크로 유입되는 과열된 냉각수가 상기 각 튜브를 통과하면서 외기와의 열교환을 통해 냉각되며, 냉각된 냉각수를 상기 제2 헤더탱크를 통해 배출시키는 라디에이터; 냉매배관을 통해 냉매가 유입되고, 상기 라디에이터의 제2 헤더탱크 내부에 다수개의 플레이트가 적층 구성되며, 상기 제2 헤더탱크에 유입되는 냉각된 냉각수와의 열교환을 통해 냉매를 응축시키는 수랭식 컨덴서; 및 상기 수랭식 컨덴서와 상기 냉매배관을 통해 상호 연결되어 상기 수랭식 컨덴서에서 1차로 응축된 냉매가 유입되고, 상기 라디에이터의 전방에 배치되어 주행 중 유입되는 외기와 냉매의 상호 열교환을 통해 상기 냉매를 추가로 응축시키는 공랭식 컨덴서를 포함한다.

상기 제1 헤더탱크에는 냉각수가 유입되는 유입구가 형성되고, 상기 유입구에 대응하여 상기 제2 헤더탱크에는 냉각수가 배출되는 배출구가 형성될 수 있다.

상기 유입구와 상기 배출구는 서로 반대방향에서 상기 제1 헤더탱크와 상기 제2 헤더탱크에 각각 형성될 수 있다.

상기 수랭식 컨덴서는 하나의 냉매유로를 형성하도록 두 개의 플레이트가 상호 결합되며, 상호 결합된 2 개의 플레이트가 각각 다수개 구비되어 설정간격으로 이격되게 배치되는 응축부; 상기 응축부의 일단에 형성되어 상기 각 냉매유로와 연결되고, 상기 제2 헤더탱크의 외부에서 상기 냉매배관과 연결되는 냉매 유입구; 및 상기 냉매 유입구에 대응하여 상기 응축부의 타단에 형성되어 상기 각 냉매유로와 연결되며, 상기 제2 헤더탱크의 외부에서 상기 냉매배관과 연결되는 냉매 배출구;를 포함할 수 있다.

두 개의 상기 플레이트 중, 일측에 배치되는 플레이트는 외측면에 다수개의 돌기가 설정간격으로 형성되며, 각각의 상기 돌기를 통하여 타측에 배치되는 상기 플레이트의 외측면에 접촉된 상태로 결합될 수 있다.

두 개의 상기 플레이트 중, 타측에 배치되는 플레이트는 상기 응축부의 폭 방향으로 양측에 외측을 향하여 방열돌기가 일체로 돌출 형성될 수 있다.

상기 공랭식 컨덴서는 상기 라디에이터의 전방에 길이방향으로 장착될 수 있다.

상기 공랭식 컨덴서는 다수개의 냉매튜브가 등간격으로 배치되며, 상기 각 냉매튜브의 사이에 방열핀이 구비되는 핀-튜브 타입의 열교환기로 이루어질 수 있다.

상기 공랭식 컨덴서는 상기 수랭식 컨덴서로부터 공급되는 냉매의 상태별로 각각 순차적으로 응축시키도록 높이방향으로 분리 구획될 수 있다.

상기 공랭식 컨덴서는 일측에 냉매 내부에 잔존하는 기체상태의 냉매를 분리하는 리시버 드라이어가 일체로 장착될 수 있다.

상기 라디에이터는 차량의 폭 방향으로 일측에 상기 공랭식 컨덴서를 통과하면서 응축된 냉매의 내부에 잔존하는 기체상태의 냉매를 분리하기 위한 리시버 드라이어가 장착되어 상기 공랭식 컨덴서와 상기 냉매배관을 통해 상호 연결될 수 있다.

상기 라디에이터는 차량의 폭 방향으로 일측에 배치되며, 상기 수랭식 컨덴서와 상기 공랭식 컨덴서 사이에서 상기 냉매배관 상에 구비되어 상기 수랭식 컨덴서로부터 배출되는 응축된 냉매 내부에 잔존하는 기체상태의 냉매를 분리하는 리시버 드라이어가 장착될 수 있다.

상기 수랭식 컨덴서는 상기 리시버 드라이어를 통하여 상기 공랭식 컨덴서와 직렬로 연결될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈에 의하면, 라디에이터의 헤더탱크 내부에서 냉각수를 열교환매체로 사용하는 수랭식 컨덴서를 적용하고, 라디에이터의 전방에 외기를 열교환매체로 사용하는 공랭식 컨덴서를 함께 적용함으로써, 냉매의 응축 시에 응축압력을 저감시키고, 냉매의 응축성능을 높여 냉방성능을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 라디에이터에 수랭식 컨덴서와 공랭식 컨덴서를 포함하여 통합형으로 구성함에 따라, 패키지 성능을 향상시키고, 협소한 엔진룸 내부에서 레이아웃을 간소화하여 공간 활용성을 증대시키며, 중량 저감 및 제작원가를 절감하는 효과도 있다.

또한, 냉매의 응축압력 저감과 응축성능을 향상시킴에 따라, 압축기의 소요일을 저감시킬 수 있어 차량의 전체적인 연비를 개선하는 효과도 있다.

그리고 냉각이 완료된 냉각수가 저장되는 헤더탱크의 내부에 수랭식 컨덴서를 구비함으로써, 냉각수와 냉매를 보다 효율적으로 열교환시키는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈의 투영 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈의 투영 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈에 적용되는 수랭식 컨덴서의 사시도이다.
도 4는 도 3의 A-A 선에 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈의 제2 헤더탱크에서 냉각수의 유동과 수랭식 컨덴서를 통과하는 냉매의 유동을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈의 투영 정면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈의 투영 정면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 “...유닛”, “...수단”, “...부”, “...부재” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1과 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈의 투영 사시도 및 투영 정면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈에 적용되는 수랭식 컨덴서의 사시도이며, 도 4는 도 3의 A-A 선에 따른 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈(1)은 라디에이터(10)의 헤더탱크 내부에서 냉각수를 열교환매체로 사용하는 수랭식 컨덴서(20)를 적용하고, 라디에이터(10)의 전방에 외기를 열교환매체로 사용하는 공랭식 컨덴서(30)를 함께 적용함으로써, 냉매의 응축 시에 응축압력을 저감시키고, 냉매의 응축성능을 높여 냉방성능을 향상시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

또한, 상기 쿨링모듈(1)은 라디에이터(10)에 수랭식 컨덴서(20)와 공랭식 컨덴서(30)를 포함하여 구성함에 따라, 패키지 성능을 향상시켜 공간 활용성을 증대시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈(1)은, 도 1과 도 2에서 도시한 바와 같이, 라디에이터(10), 수랭식 컨덴서(20), 및 공랭식 컨덴서(30)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 라디에이터(10)는 차량의 전방에 배치되며, 내부에 엔진 또는 전장품을 냉각한 후, 과열된 냉각수가 유입된다. 상기 라디에이터(10)에 유입된 냉각수는 차량의 주행 중, 유입되는 외기와의 열교환을 통해 냉각된다.

여기서, 상기 라디에이터(10)는 후방에 바람을 송풍하는 쿨링팬(미도시)이 장착되어 주행 중 유입되는 외기와 함께 상기 라디에이터(10)에 바람을 송풍함으로써, 냉각수를 보다 효율적으로 냉각하게 된다.

이와 같은 기능을 하는 상기 라디에이터(10)는 냉각수가 유입되는 제1 헤더탱크(11)와, 상기 제1 헤더탱크(11)로부터 일정간격 이격되게 배치되어 냉각수가 배출되는 제2 헤더탱크(13)와, 상기 제1, 제2 헤더탱크(11, 13)를 상호 연결하며, 상호 등간격으로 이격되게 배치되어 사이사이에 방열핀(P)이 장착되는 다수개의 튜브(15)를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 라디에이터(10)는 상기 제1 헤더탱크(11)로 유입되는 과열된 냉각수가 상기 각 튜브(15)를 통과하면서 외기와의 열교환을 통해 냉각되며, 냉각된 냉각수를 상기 제2 헤더탱크(13)를 통해 배출시키게 된다.

여기서, 상기 제1 헤더탱크(11)에는 냉각수가 유입되는 유입구(12)가 형성되고, 상기 유입구(12)에 대응하여 상기 제2 헤더탱크(13)에는 냉각수가 배출되는 배출구(14)가 형성된다.

이러한 유입구(12)와 상기 배출구(14)는 서로 반대방향에서 상기 제1 헤더탱크(11)와 상기 제2 헤더탱크(13)에 각각 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 상부에 배치되는 제1 헤더탱크(11)와 하부에 배치되는 제2 헤더탱크(13)에서 차폭 방향을 기준으로 양측에 대향하여 형성된다.

이와 같이 구성되는 상기 라디에이터(10)는 핀-튜브 타입의 열교환기로서 상기 제1 헤더탱크(11)로 유입되어 각 튜브(15)를 통해 제2 헤더탱크(13)로 유동하는 냉각수를 상기 각 튜브(15)의 사이사이로 유입되는 외기와 상호 열교환시킴으로써, 냉각수를 냉각시키게 된다.

여기서, 상기 방열핀(P)은 상기 각 튜브(15)의 사이사이에 구성되어 각 튜브(15)를 통해 유동되는 냉각수로부터 전달되는 열을 외부로 방출하게 된다.

한편, 본 실시예에서는 상기 제1, 제2 헤더탱크(11, 13)가 라디에이터(10)의 상, 하부에 각각 배치되는 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 상기 제1, 제2 헤더탱크(11, 13)는 차량의 폭 방향을 기준으로 상기 라디에이터(110)의 양측에 각각 배치된 상태로, 상기 각 튜브(116)를 통해 상호 연결되어 구성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 수랭식 컨덴서(20)는, 도 3과 도 4에서 도시한 바와 같이, 냉매배관(21)을 통해 냉매가 유입되고, 상기 라디에이터(10)에서 냉각이 완료된 냉각수가 유입되는 제2 헤더탱크(13) 내부에 다수개의 플레이트(23)가 적층 구성된다.

이러한 수랭식 컨덴서(20)는 상기 제2 헤더탱크(13)에 유입되는 냉각된 냉각수와의 열교환을 통해 냉매를 응축시키게 된다.

여기서, 상기 수랭식 컨덴서(20)는 응축부(22), 냉매 유입구(27), 및 냉매 배출구(29)를 포함하여 구성되며, 하기에서 이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명한다.

먼저, 상기 응축부(22)는 하나의 냉매유로(25)를 형성하도록 두 개의 플레이트(23)가 상호 결합되며, 상호 결합된 2 개의 플레이트(23)가 각각 다수개 구비되어 설정간격으로 이격되게 배치된다.

여기서, 상기 응축부(22)는 상호 결합된 두 개의 플레이트(23)를 통해 형성되는 냉매유로(25)가 7열이 되도록 7쌍의 상호 결합된 플레이트(23)가 상호 적층되어 구성될 수 있다.

상기 냉매 유입구(27)는 상기 응축부(22)의 일단에 형성되어 상기 각 냉매유로(25)와 연결되고, 상기 제2 헤더탱크(13)의 외부에서 상기 냉매배관(21)과 연결된다.

그리고 상기 냉매 배출구(29)는 상기 냉매 유입구(27)에 대응하여 상기 응축부(22)의 타단에 형성되어 상기 각 냉매유로(25)와 연결되며, 상기 제2 헤더탱크(14)의 외부에서 상기 냉매배관(21)과 연결된다.

여기서, 두 개의 상기 플레이트(23) 중, 일측에 배치되는 플레이트(23)는 일면에 다수개의 돌기(24)가 설정간격으로 형성되며, 각각의 상기 돌기(24)를 통하여 타측에 배치되는 상기 플레이트(23)의 외측면에 접촉된 상태로 결합될 수 있다.

즉, 본 실시예에서, 상기 각 플레이트(23)는 도면을 기준으로 상부에 배치되는 플레이트(23)의 상면에 상기 각 돌기(24)가 형성되며, 상기 돌기(24)를 통하여 하부에 배치되는 플레이트(23)에 상호 결합됨으로써, 두 개의 상호 결합된 상기 플레이트(23)들을 보다 안정적으로 결합할 수 있다.

또한, 상기 제2 헤더탱크(13)로 유입된 냉각수가 상기 각 돌기(24)를 통하여 형성되는 공간의 사이사이로 유동될 경우, 상기 각 돌기(24)를 통해 냉각수의 유동이 계속해서 변경됨으로써, 냉각수와 냉매의 열교환이 보다 수월하게 효율적으로 이루어지고, 냉매의 응축률이 증가된다.

한편, 본 실시예에서, 두 개의 상기 플레이트(23) 중, 타측에 배치되는 플레이트(23)는 상기 응축부(22)의 폭 방향으로 양측에 외측을 향하여 방열돌기(26)가 일체로 돌출 형성될 수 있다.

상기 방열돌기(26)는 상기 수랭식 컨덴서(20)의 냉매유로(25)를 통과하는 냉매의 열을 상기 제2 헤더탱크(13)의 내부에서 냉각수와의 열교환 시, 원활하게 방출시키게 된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈의 제2 헤더탱크에서 냉각수의 유동과 수랭식 컨덴서를 통과하는 냉매의 유동을 나타낸 도면이다.

즉, 상기와 같이 구성되는 수랭식 컨덴서(20)는, 도 5에서 도시한 바와 같이, 냉각수가 두 개의 플레이트(23)들 사이에 형성되는 공간으로 유동 시, 상기 각 돌기(24)들이 유동저항으로 작용하여 상기 플레이트(23)와 접촉면적이 증가됨으로써, 냉매유로(25)를 통과하는 냉매와 냉각수를 보다 효율적으로 열교환시켜 냉매의 응축효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 방열돌기(26)들은 상기 냉매유로(25)를 통과하는 냉매로부터 전달되는 열을 상기 제2 헤더탱크(13)의 내부로 유입되는 냉각수로 원활하게 방출할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 상기 수랭식 컨덴서(20)가 상기 제1 헤더탱크(11)의 하부에 배치되는 제2 헤더탱크(13)의 내부에 구비되는 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 라디에이터(10)에서 각 헤더탱크(11, 13)가 양측에 배치되는 크로스 플로우 타입일 경우에는 양측 헤더탱크 중, 냉각이 완료된 냉각수가 유입되는 헤더탱크의 내부에 장착될 수 있다.

그리고 상기 공랭식 컨덴서(30)는 상기 수랭식 컨덴서(20)와 상기 냉매배관(21)을 통해 상호 연결되어 상기 수랭식 컨덴서(20)에서 1차로 응축된 냉매가 유입되고, 상기 라디에이터(10)의 전방에 배치되어 주행 중 유입되는 외기와 냉매의 상호 열교환을 통해 상기 냉매를 추가로 응축시키게 된다.

여기서, 상기 공랭식 컨덴서(30)는 상기 라디에이터(10)의 전방에 길이방향으로 장착될 수 있으며, 다수개의 냉매튜브(31)가 등간격으로 배치되며, 상기 각 냉매튜브(31)의 사이에 방열핀(P)이 구비되는 핀-튜브 타입의 열교환기로 이루어 질 수 있다.

이러한 공랭식 컨덴서(30)는 상기 수랭식 컨덴서(20)로부터 공급되는 냉매의 상태별로 각각 순차적으로 응축시키도록 높이방향으로 분리 구획될 수 있다.

예를 들어, 상기 공랭식 컨덴서(30)는 본 실시예에서, 3단으로 분리 구획될 경우, 상기 수랭식 컨덴서(20)로부터 공급된 냉매 중, 과열증기 냉매를 상부에서 냉각하여 응축시키고, 응축된 냉매 중, 습증기 냉매를 중앙에서 냉각하여 응축시키며, 하부에서는 최종적으로 액냉매를 과냉하여 응축시키게 된다.

이와 같이 구성되는 공랭식 컨덴서(30)는 차량의 폭 방향으로 일측에 냉매배관(21)을 통해 상기 공랭식 컨덴서(20)와 상호 연결되며, 응축된 냉매 내부에 잔존하는 기체상태의 냉매를 분리하는 리시버 드라이어(40)가 일체로 장착될 수 있다

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈의 투영 정면도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈(100)에서 상기 공랭식 컨덴서(120)가 2단으로 분리 구획될 경우에는 상부에서 습증기 냉매를 냉각하여 응축시키고, 하부에서 액냉매를 과냉하여 응축시키게 될 수 있다.

여기서, 상기 라디에이터(110)는 차량의 폭 방향으로 일측에 상기 공랭식 컨덴서(120)를 통과하면서 응축된 냉매의 내부에 잔존하는 기체상태의 냉매를 분리하기 위한 리시버 드라이어(140)가 장착되어 상기 공랭식 컨덴서(120)와 상기 냉매배관(121)을 통해 상호 연결될 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈의 투영 정면도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈(200)에서는 상기 공랭식 컨덴서(220)가 분리 구획되지 않으며, 상기 라디에이터(210)는 차량의 폭 방향으로 일측에 배치되며, 상기 수랭식 컨덴서(220)와 상기 공랭식 컨덴서(230) 사이에서 상기 냉매배관(221) 상에 구비되어 상기 수랭식 컨덴서(220)로부터 배출되는 응축된 냉매 내부에 잔존하는 기체상태의 냉매를 분리하는 리시버 드라이어(240)가 장착될 수 있다.

여기서, 상기 수랭식 컨덴서(220)는 상기 리시버 드라이어(240)를 통하여 상기 공랭식 컨덴서(230)와 직렬로 연결될 수 있다.

이에 따라, 상기 공랭식 컨덴서(230)는 상기 수랭식 컨덴서(220)로부터 배출된 1차로 응축된 냉매 중, 리시버 드라이어(240)를 통해 상변화 되지 못한 기체상태의 냉매가 분리된 액체상태의 냉매만 유입되어 외기와의 열교환을 통해 2차로 응축시키게 된다.

즉, 전술한 바와 같이, 상기 리시버 드라이어(40, 140, 240)는 차량의 폭 방향을 기준으로 상기 공랭식 컨덴서(30)의 일측에 일체형으로 장착되거나, 상기 라디에이터(110, 210)의 일측에 일체형으로 장착될 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈(1, 100, 200)은 수랭식 컨덴서(20, 120, 220)에서 외기에 비해 열전달 계수가 큰 냉각수를 열교환 매체로 이용해 냉매를 냉각시킴으로써, 내부에서 발생되는 냉매의 응축압력을 저감시킬 수 있다.

그리고 공랭식 컨덴서(30, 130, 230)는 수랭식 컨덴서(20, 120, 220)를 통과하면서 응축된 냉매를 직접 공급받아 보다 효율적인 응축이 가능하도록 냉매의 상태별로 분리 구획된 각 영역을 통과시키면서 외기와의 열교환을 통해 응축시킨 후, 리시버 드라이어(40, 140)로 배출하고, 다시 리시버 드라이어(40, 140)로부터 기체 냉매가 분리된 액체냉매만 공급받아 추가로 응축시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예와 같이, 상기 공랭식 컨덴서(230)는 상기 수랭식 컨덴서(220)로부터 배출된 냉매를 상기 리시버 드라이어(240)를 통과시킨 후, 액체상태의 냉매만 공급받아 외기를 이용해 냉각시킬 수 있다.

이에 따라, 상기 공랭식 컨덴서(30, 130, 230)는 외기와 냉매의 온도차를 크게 할 수 있어 서브쿨 형성에 유리하며, 냉매배관(21, 121, 221)의 전열량을 줄일 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈(1, 100, 200)은 수랭식의 장점인 응축압력저감과, 공랭식의 장점인 서브쿨 형성에 유리한 점을 효율적으로 이용하여 각 방식에 따른 단점을 상호 보완하고, 수랭식 컨덴서(20, 120, 220)와 공랭식 컨덴서(30, 130, 230)를 상기 라디에이터(10, 110, 210)의 전방과 제2 헤더탱크(13, 113, 213)의 내부에 일체형으로 구성함으로써, 전체적인 크기와 협소한 엔진룸 내부에서 공간 활용성을 향상시킬 수 있게 된다.

따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 쿨링모듈(1, 100, 200)을 적용하면, 라디에이터(10, 110, 210)의 제2 헤더탱크(13, 113, 213) 내부에서 냉각수를 열교환매체로 사용하는 수랭식 컨덴서(20, 120, 220)를 적용하고, 라디에이터(10, 110, 210)의 전방에 외기를 열교환매체로 사용하는 공랭식 컨덴서(30, 130, 230)를 함께 적용함으로써, 냉매의 응축 시에 응축압력을 저감시키고, 냉매의 응축성능을 높여 냉방성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 라디에이터(10, 110, 210)에 수랭식 컨덴서(20, 120, 220)와 공랭식 컨덴서(30, 130, 230)를 포함하여 통합형으로 구성함에 따라, 패키지 성능을 향상시키고, 협소한 엔진룸 내부에서 레이아웃을 간소화하여 공간 활용성을 증대시키며, 중량 저감 및 제작원가를 절감할 수 있다.

또한, 냉매의 응축압력 저감과 응축성능을 향상시킴에 따라, 압축기의 소요일을 저감시킬 수 있어 차량의 전체적인 연비를 개선할 수 있다.

그리고 냉각이 완료된 냉각수가 저장되는 상기 제2 헤더탱크(13, 113, 213)의 내부에 수랭식 컨덴서(20, 120, 220)를 구비함으로써, 냉각수와 냉매를 보다 효율적으로 열교환시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

1 : 쿨링모듈 10 : 라디에이터
11 : 제1 헤더탱크 13 : 제2 헤더탱크
15 : 튜브 20 : 수랭식 컨덴서
21 : 냉매배관 22 : 응축부
23 : 플레이트 24 : 돌기
25 : 냉매유로 26 : 방열돌기
27 : 냉매 유입구 29 : 냉매 배출구
30 : 공랭식 컨덴서 31 : 냉매튜브
40 : 리시버 드라이어 P : 방열핀

Claims

냉각수가 유입되는 제1 헤더탱크와, 상기 제1 헤더탱크로부터 일정간격 이격되게 배치되어 냉각수가 배출되는 제2 헤더탱크와, 상기 제1, 제2 헤더탱크를 상호 연결하며, 상호 등간격으로 이격되게 배치되어 사이사이에 방열핀이 장착되는 다수개의 튜브로 구성되어 차량의 전방에 배치되고, 상기 제1 헤더탱크로 유입되는 과열된 냉각수가 상기 각 튜브를 통과하면서 외기와의 열교환을 통해 냉각되며, 냉각된 냉각수를 상기 제2 헤더탱크를 통해 배출시키는 라디에이터;
냉매배관을 통해 냉매가 유입되고, 상기 라디에이터의 제2 헤더탱크 내부에 다수개의 플레이트가 적층 구성되며, 상기 제2 헤더탱크에 유입되는 냉각된 냉각수와의 열교환을 통해 냉매를 응축시키는 수랭식 컨덴서; 및
상기 수랭식 컨덴서와 상기 냉매배관을 통해 상호 연결되어 상기 수랭식 컨덴서에서 1차로 응축된 냉매가 유입되고, 상기 라디에이터의 전방에 배치되어 주행 중 유입되는 외기와 냉매의 상호 열교환을 통해 상기 냉매를 추가로 응축시키는 공랭식 컨덴서;
를 포함하는 차량용 쿨링모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1 헤더탱크에는 냉각수가 유입되는 유입구가 형성되고, 상기 유입구에 대응하여 상기 제2 헤더탱크에는 냉각수가 배출되는 배출구가 형성되는 차량용 쿨링모듈.
제2항에 있어서,
상기 유입구와 상기 배출구는
서로 반대방향에서 상기 제1 헤더탱크와 상기 제2 헤더탱크에 각각 형성되는 차량용 쿨링모듈.
제1항에 있어서,
상기 수랭식 컨덴서는
하나의 냉매유로를 형성하도록 두 개의 플레이트가 상호 결합되며, 상호 결합된 2 개의 플레이트가 각각 다수개 구비되어 설정간격으로 이격되게 배치되는 응축부;
상기 응축부의 일단에 형성되어 상기 각 냉매유로와 연결되고, 상기 제2 헤더탱크의 외부에서 상기 냉매배관과 연결되는 냉매 유입구; 및
상기 냉매 유입구에 대응하여 상기 응축부의 타단에 형성되어 상기 각 냉매유로와 연결되며, 상기 제2 헤더탱크의 외부에서 상기 냉매배관과 연결되는 냉매 배출구;
를 포함하는 차량용 쿨링모듈.
제4항에 있어서,
두 개의 상기 플레이트 중, 일측에 배치되는 플레이트는
외측면에 다수개의 돌기가 설정간격으로 형성되며, 각각의 상기 돌기를 통하여 타측에 배치되는 상기 플레이트의 외측면에 접촉된 상태로 결합되는 차량용 쿨링모듈.
제4항에 있어서,
두 개의 상기 플레이트 중, 타측에 배치되는 플레이트는
상기 응축부의 폭 방향으로 양측에 외측을 향하여 방열돌기가 일체로 돌출 형성되는 차량용 쿨링모듈.
제1항에 있어서,
상기 공랭식 컨덴서는
상기 라디에이터의 전방에 길이방향으로 장착되는 차량용 쿨링모듈.
제1항에 있어서,
상기 공랭식 컨덴서는
다수개의 냉매튜브가 등간격으로 배치되며, 상기 각 냉매튜브의 사이에 방열핀이 구비되는 핀-튜브 타입의 열교환기로 이루어진 차량용 쿨링모듈.
제1항에 있어서,
상기 공랭식 컨덴서는
상기 수랭식 컨덴서로부터 공급되는 냉매의 상태별로 각각 순차적으로 응축시키도록 높이방향으로 분리 구획되는 차량용 쿨링모듈.
제9항에 있어서,
상기 공랭식 컨덴서는
일측에 냉매 내부에 잔존하는 기체상태의 냉매를 분리하는 리시버 드라이어가 일체로 장착되는 차량용 쿨링모듈.
제9항에 있어서,
상기 라디에이터는
차량의 폭 방향으로 일측에 상기 공랭식 컨덴서를 통과하면서 응축된 냉매의 내부에 잔존하는 기체상태의 냉매를 분리하기 위한 리시버 드라이어가 장착되어 상기 공랭식 컨덴서와 상기 냉매배관을 통해 상호 연결되는 차량용 쿨링모듈.
제1항에 있어서,
상기 라디에이터는
차량의 폭 방향으로 일측에 배치되며, 상기 수랭식 컨덴서와 상기 공랭식 컨덴서 사이에서 상기 냉매배관 상에 구비되어 상기 수랭식 컨덴서로부터 배출되는 응축된 냉매 내부에 잔존하는 기체상태의 냉매를 분리하는 리시버 드라이어가 장착되는 차량용 쿨링모듈.
제12항에 있어서,
상기 수랭식 컨덴서는
상기 리시버 드라이어를 통하여 상기 공랭식 컨덴서와 직렬로 연결되는 차량용 쿨링모듈.