KR20150044767A - 차량용 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

차량의 전장품을 냉각시키는 라디에이터; 및 상기 라디에이터와 근접하여 위치하되 라디에이터의 냉각수가 냉매에 의해 콘덴싱되도록 형성된 수냉식 콘덴서;를 포함하는 차량용 냉각 장치가 소개된다.

Description

차량용 냉각 장치 {COOLING APPARATUS FOR VEHICLE}

본 발명은 연료전지 차량용 스택 냉각 장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 수냉식 콘덴서를 이용하여 스택을 냉각하도록 하는 차량용 냉각 장치에 관한 것이다.

연료전지 차량은 내연기관 차량에 비해 발열량이 매우 클 뿐만 아니라, 스택 및 전장 부품들의 내구 성능을 유지하기 위하여 냉각 스펙 또한 매우 높은 수준을 필요로 한다. 따라서, 종래의 연료전지 차량용 냉각 장치는 콘덴서와, 전장 라디에이터와, 스택 라디에이터와, 냉각팬 등으로 구성되고, 일반적으로 전장 부품(주행용 모터 등)의 냉각을 담당하는 전장 라디에이터는 콘덴서와 함께 스택 라디에이터의 앞쪽에 위치하게 된다.

도 1은 종래의 차량용 냉각 장치를 도시한 도면으로써, 차량 내의 제한된 설치 공간으로 인하여 전장 라디에이터(20)의 상측에 공냉식 콘덴서(10)가 위치하고, 이들의 후면에 스택 라디에이터(30)가 위치하며 스택 라디에이터(30)의 후면에 냉각팬(40)이 위치하게 된다.

이러한 종래의 냉각 장치의 구성들에 대한 배치에 있어서 가장 큰 문제점은 전장 부품 냉각을 위한 전장 라디에이터의 크기 및 용량 부족을 고려하여 전장 라디에이터의 두께 증대 등을 도모하려 하여도 그 제한된 설치 공간으로 인해 전장 라디에이터의 크기 및 용량을 증가시키는데 한계가 있다는 점이다.

또한, 상기 전장 라디에이터의 높이를 증대시키는 경우, 상대적으로 콘덴서의 높이를 축소해야 하므로, 오히려 콘덴서의 축소로 인해 차량의 실내 냉방 성능이 불리해질 뿐만 아니라, 콘덴서 구조상 서브쿨 영역 확보를 위해 일정 높이 이상 축소는 불가능하며, 콘덴서 및 전장 라디에이터의 두께나 핀 피치 등을 약간씩이라도 증가시키는 조정을 할 경우, 차량의 전방에서 불어오는 외기의 저항 즉, 전체 통기저항을 증대시키는 원인이 되어, 결국 콘덴서 및 전장 라디에이터의 뒤쪽에 배치되는 스택 라디에이터의 냉각 성능이 떨어지는 문제점이 초래된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 특허 공개번호 10-2011-0138514 A의 "차량용 배터리 냉각 시스템"은 제1열교환매체를 저장하는 리저버 탱크; 상기 리저버탱크와 연결되는 연결라인에 구비되어 제1열교환매체를 순환시키는 순환펌프; 상기 연결라인에 구비되며, 상기 제1열교환매체가 내부를 순환하여 배터리를 냉각시키는 배터리 냉각부; 및 제2열교환매체가 유입되는 입구파이프 및 상기 제2열교환매체가 배출되는 출구파이프가 형성되어 상기 제2열교환매체가 내부를 순환하되, 상기 리저버 탱크 내부에 구비되어 상기 리저버 탱크에 저장되는 제1열교환매체와 열교환 되는 열교환기;를 포함하여 구성된다.

그러나, 상기와 같은 냉각 시스템은 구성이 복잡하고, 리저버 탱크에 열교환매체가 구성되어 내구성에도 문제가 발생하는 등의 단점이 있었다.

따라서, 스택 냉각과 전장 부품 냉각을 동시에 만족시키는 냉각 성능 즉, 연료전지 냉각성능을 만족할만한 수준으로 유지할 수 있는 차량용 냉각 장치가 필요한 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.

KR 10-2011-0138514 A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 스택 냉각과 전장 부품 냉각을 동시에 만족시키는 냉각 성능 즉, 연료전지 냉각성능을 만족할만한 수준으로 유지할 수 있는 차량용 냉각 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 냉각 장치는 차량의 전장품을 냉각시키는 라디에이터; 및 상기 라디에이터와 근접하여 위치하되 라디에이터의 냉각수가 냉매에 의해 콘덴싱되도록 형성된 수냉식 콘덴서;를 포함한다.

상기 라디에이터의 냉각수는 상기 전장품을 냉각시킨 후 상기 수냉식 콘덴서로 유입되어 냉매와의 열교환을 통하여 냉각될 수 있다.

상기 수냉식 콘덴서에서 유출되는 냉각수는 공조장치의 에어컨 컴프레셔와 연결될 수 있다.

상기 수냉식 콘덴서에서 유출되는 냉각수는 상기 라디에이터로 유입될 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 냉각 장치에 따르면 기존의 공냉식 콘덴서를 삭제하였기 때문에 차량의 외부에서 공급되는 공기가 별다른 저항을 받지 않고 그대로 스택 라디에이터를 통과한 후 냉각팬을 지나므로 기존의 공냉식 콘덴서에 의해 발생하던 통기저항이 감소하고, 스택 라디에이터에 전달되는 냉각 풍량이 증대되고, 스택 라디에이터 입구의 공기 온도가 냉매와의 열교환을 통해 상승된 공기가 아닌 주변의 외기온이 유입됨으로써, 스택의 냉각 효율을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 스택의 냉각 효율이 향상되었기 때문에 쿨링 시스템을 굳이 증대할 필요가 없고, 연료전지 차량의 스택 온도 상승으로 인한 출력 저하를 방지하여 상품성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 차량용 냉각 장치를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉각 장치를 도시한 도면.
도 3은 도 2에 대한 회로도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 냉각 장치에 대하여 살펴본다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉각 장치를 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에 대한 회로도이다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량용 냉각 장치는 차량의 전장품(100)을 냉각시키는 라디에이터(200); 및 상기 라디에이터(200)와 근접하여 위치하되 라디에이터(200)의 냉각수가 냉매에 의해 콘덴싱되도록 형성된 수냉식 콘덴서(300);를 포함한다.

본 발명은 기존의 스택 라디에이터 전방의 공냉식 콘덴서를 라디에이터의 냉각수를 이용하는 수냉식 콘덴서로 대체하되, 상기 수냉식 콘덴서에서의 냉매의 흐름은 기존과 동일하도록 한다.

도 3은 냉매를 콘뎅싱하기 위한 라디에이터(200)와 수냉식 콘덴서(300) 간의 냉각수의 흐름을 도시한 도면으로써, 상기 라디에이터(200)에서 충분히 냉각된 냉각수는 전장품(100)을 냉각시킨 후, 어느 정도 온도가 높아진 상태에서 상기 수냉식 콘덴서(300)를 통과하게 된다.

냉각수는 상기 수냉식 콘덴서(300)를 통과하면서 냉매와 열교환을 하여 냉각되고, 냉각된 냉각수는 에어컨 컴프레셔(500)를 통해 공조장치(400)로 공급되어 실내를 냉방하는데 사용되고, 상기 수냉식 콘덴서(300)에서 냉각된 냉각수가 스택을 냉각시킨 후 혹은 실내를 냉방 후 온도가 높아진 상태에서 다시 라디에이터(200)로 유입되는 순환구조를 형성한다.

상기 수냉식 콘덴서(300)는 스택 및 라디에이터(200)에 영향을 주지 않는 곳에 설치되며, 콘덴싱을 위한 냉각수는 전장품(100)을 냉각한 후의 라디에이터(200)의 냉각수를 이용하게 된다. 상기 전장품(100)을 냉각한 후의 냉각수는 수냉식 콘덴서(300)에 충분히 이용 가능한 온도의 수온으로써, 스택 냉각수를 이용하는 것보다 훨신 효율적이게 된다.

도 2에서처럼, 기존의 공냉식 콘덴서를 삭제하였기 때문에 차량의 외부에서 공급되는 공기가 별다른 저항을 받지 않고 그대로 스택 라디에이터를 통과한 후 냉각팬을 지나므로 기존의 공냉식 콘덴서에 의해 발생하던 통기저항이 감소하고, 스택 라디에이터에 전달되는 냉각 풍량이 증대되고, 스택 라디에이터 입구의 공기 온도가 냉매와의 열교환을 통해 상승된 공기가 아닌 주변의 외기온이 유입됨으로써, 스택의 냉각 효율을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 스택의 냉각 효율이 향상되었기 때문에 쿨링 시스템을 굳이 증대할 필요가 없고, 연료전지 차량의 스택 온도 상승으로 인한 출력 저하를 방지하여 상품성을 향상시킬 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 : 전장품 200 : 라디에이터
300 : 수냉식 콘덴서 400 : 공조장치
500 : 에어컨 컴프레셔 600 : 냉각팬
700 : 스택 라디에이터

Claims (4)

1. 차량의 전장품을 냉각시키는 라디에이터; 및
   상기 라디에이터와 근접하여 위치하되 라디에이터의 냉각수가 냉매에 의해 콘덴싱되도록 형성된 수냉식 콘덴서;를 포함하는 차량용 냉각 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 라디에이터의 냉각수는 상기 전장품을 냉각시킨 후 상기 수냉식 콘덴서로 유입되어 냉매와의 열교환을 통하여 냉각되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 수냉식 콘덴서에서 유출되는 냉각수는 공조장치의 에어컨 컴프레셔와 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 수냉식 콘덴서에서 유출되는 냉각수는 상기 라디에이터로 유입되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각 장치.

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