KR20170036366A - 쿨링모듈 및 차량용 냉방시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 쿨링모듈은 차량 폭방향으로 일정거리 이격되어 나란하게 구비되는 한 쌍의 제1헤더탱크(110)와, 상기 제1헤더탱크(110)에 양단이 고정되어 전장부품 냉각수 유로를 형성하는 제1튜브(120)와, 상기 제1튜브(120) 사이에 개재되는 제1핀(130)을 포함하는 라디에이터(100); 상기 라디에이터(100) 내부에 구비되고 전장부품 냉각수와 열교환하여 냉매를 응축하는 제1응축기(200); 및 차량 높이방향으로 일정거리 이격되어 나란하게 구비되는 한 쌍의 제2헤더탱크(310)와, 상기 제2헤더탱크(310)에 양단이 고정되어 냉매 유로를 형성하는 제2튜브(320)와, 상기 제2튜브(320) 사이에 개재되는 제2핀(330)과, 상기 제2헤더탱크(310)의 일측에 구비되는 기액분리기(340)를 포함하며, 공기 흐름방향으로 상기 라디에이터 전측에 위치되어 상기 제1응축기(200)를 통과한 냉매가 연결배관(420)을 통해 유입되어 응축되는 제2응축기(300); 를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이를 통해, 본 발명의 쿨링모듈(1000)은 라디에이터(100), 상기 라디에이터(100) 내부의 제1응축기(200) 및 제2응축기(300)를 포함하여 냉매의 응축 성능을 높여 냉방효율을 향상하고, 압축기(2100)의 부하를 줄일 수 있는 장점이 있다.

Description

쿨링모듈 및 차량용 냉방시스템{Cooling module and Cooling System for Vehicles}

본 발명은 쿨링모듈 및 차량용 냉방시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게, 라디에이터, 상기 라디에이터 내부의 제1응축기 및 제2응축기를 포함하여 냉매의 응축 성능을 높여 냉방효율을 향상하고, 압축기의 부하를 줄일 수 있는 쿨링모듈 및 차량용 냉방시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 내연기관이 장착된 차량에서는 엔진의 가동 시 발생하는 열이 실린더 헤드, 피스톤, 밸브 등에 전도되며, 이로 인하여 이 부품들의 온도가 과도하게 높아지면 열팽창이나 열화에 따라 부품의 강도가 떨어지고, 엔진 수명이 단축되며, 연소상태도 나빠져 노킹이나 조기점화가 발생하여 엔진의 출력도 저하된다.

또한, 엔진의 냉각이 불완전하게 이루어지는 경우에는 실린더 내주면의 유막이 끊어지는 등 윤활기능도 저하됨과 아울러 엔진오일이 변질됨으로써 실린더의 이상마모를 일으키게 될 뿐만 아니라 피스톤이 실린더 내벽 면에 융착되는 현상도 발생하게 된다.

한편, 차량에서는 엔진 외에도 모터, 인버터, 배터리 스택 등을 포함하는 전기, 전자 구성품인 전장부품 역시 냉각해야하는데, 상기 엔진을 통과한 냉각수와 전장부품을 통과한 냉각수는 일정 온도 차이가 발생되어 하나의 냉각 시스템을 갖지 못한다.

도 1은 차량용 냉각 시스템을 나타낸 것으로서, 도 1 (a) 는 엔진 냉각 시스템을, 도 1 (b)는 전장부품 냉각 시스템을 나타내었다.

더욱 상세하게, 상기 엔진 냉각 시스템(10)은 엔진(1)을 냉각하기 위한 냉각수를 순환하는 워터펌프(15), 냉각수를 냉각하는 제1라디에이터(11), 상기 제1라디에이터(11)로 냉각수를 공급하기 위한 제1냉각수저장탱크(13), 및 제1냉각수조절캡(12)을 포함하여 형성된다.

이 때, 상기 엔진 냉각 시스템(10)은 상기 제1라디에이터(11)와, 워터펌프(15), 및 엔진(1)이 제1연결라인(14)을 통해 연결된다.

또, 상기 전장부품 냉각 시스템(20)은 전장부품(2)을 냉각하기 위한 냉각수를 순환하는 워터펌프(25), 및 냉각수를 냉각하는 제2라디에이터(21), 상기 제2라디에이터(21)로 냉각수를 공급하기 위한 제2냉각수저장탱크(23), 및 제2냉각수조절캡(22)을 포함하여 형성된다.

이 때, 상기 전장부품 냉각 시스템(20)은 상기 전장부품(2)이 인버터 및 스타터 겸용 제너레이터를 포함하도록 형성된 예를 도시하였다.

아울러, 상기 전장부품 냉각 시스템(20) 역시 상기 엔진 냉각 시스템(10)과 마찬가지로, 상기 제2라디에이터(21)와, 워터펌프(24), 및 전장부품(2)은 제2연결라인(24)을 통해 연결된다.

이 때, 상기 제1라디에이터(11) 및 제2라디에이터(21)는 응축기(30)와 팬 및 쉬라우드 조립체(40)를 포함하여 쿨링모듈(50)을 구성하며, 주행풍 및 상기 팬 및 쉬라우드 조립체(40)를 통해 유입되는 공기와 열교환된다.

상기 쿨링모듈(50)의 일예를 도 2에 도시하였다.

그러나, 도 2에 도시한 형태의 경우, 제2라디에이터(21)의 형성 영역만큼 응축기(30)의 크기가 줄어들어 충분한 응축 효능을 기대하기 어렵고, 제2라디에이터(21) 역시 내부를 유동하는 냉각수의 양을 충분히 확보하기 어려운 문제점이 있다.

한편, 다른 쿨링모듈(50)로서, 다른 예를 도 3에 도시하였다.

도 3에 도시한 쿨링모듈(50)은 공기 흐름방향으로 응축기(30), 제2라디에이터(21), 및 제1라디에이터(11)가 병렬로 나열된다. 그러나, 도 3에 도시한 형태의 경우, 응축기(30)를 통과하면서 가열된 공기가 제2라디에이터(21)를 통과하게 되므로, 상기 제2라디에이터(21)의 성능에 악영향을 미치게 된다.

또한, 상기 응축기(30)의 부하량에 따라, 상기 제2라디에이터(21)로 공급되는 공기의 온도에 급격한 차이가 발생됨에 따라 안정적인 제2라디에이터(21)의 성능을 확보하기 어려운 문제점이 있다.

아울러, 응축기(30)의 성능은 외부를 통과하는 공기에 의해 냉각됨에 따라 내부 냉매의 온도를 공기측 온도 이하로 낮출 수 없으므로 엔탈피를 줄이는데 한계가 있다. 즉, 냉각 효율을 높이는 것에 제한이 있는 문제점이 있다.

이에 따라, 쿨링모듈을 구성하는 제1라디에이터, 제2라디에이터 및 응축기의 각 성능을 충분히 확보할 수 있으면서도, 소형화 가능한 쿨링모듈의 개발이 요구되고 있다.

대한민국공개특허 2013-0012986호(발명의 명칭 : 쿨링모듈 및 그 제어 방법)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 라디에이터, 상기 라디에이터 내부의 제1응축기 및 제2응축기를 포함하여 냉매의 응축 성능을 높여 냉방효율을 향상하고, 압축기의 부하를 줄일 수 있는 쿨링모듈 및 차량용 냉방시스템을 제공하는 것이다. 특히, 고온 고압의 냉매가 수냉식의 제1응축기를 통과한 후, 공랭식의 제2응축기를 통과하여 냉매의 냉각 효율을 높여 차량용 냉방시스템의 효율을 향상하고, 과열 냉매의 비체적을 빠르게 줄여 압축기의 토출압력을 낮출 수 있으며, 이에 따라 압축기의 부하를 줄임으로써 내구성을 높일 수 있고, 냉방을 위해 소모되는 에너지를 절감할 수 있는 쿨링모듈 및 차량용 냉방시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 제2응축기의 제2헤더탱크가 차량 높이방향으로 이격되어 제2튜브가 차량 높이방향으로 길게 형성되어 응축수가 착상되지 않아 응축수 착상에 의해 발생할 수 있는 문제(악취, 위생 및 안전성 등)를 저감할 수 있는 쿨링모듈 및 차량용 냉방시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 쿨링모듈은 차량 폭방향으로 일정거리 이격되어 나란하게 구비되는 한 쌍의 제1헤더탱크와, 상기 제1헤더탱크에 양단이 고정되어 전장부품 냉각수 유로를 형성하는 제1튜브와, 상기 제1튜브 사이에 개재되는 제1핀을 포함하는 라디에이터; 상기 라디에이터 내부에 구비되고 전장부품 냉각수와 열교환하여 냉매를 응축하는 제1응축기; 및 차량 높이방향으로 일정거리 이격되어 나란하게 구비되는 한 쌍의 제2헤더탱크와, 상기 제2헤더탱크에 양단이 고정되어 냉매 유로를 형성하는 제2튜브와, 상기 제2튜브 사이에 개재되는 제2핀과, 상기 제2헤더탱크의 일측에 구비되는 기액분리기를 포함하며, 공기 흐름방향으로 상기 라디에이터 전측에 위치되어 상기 제1응축기를 통과한 냉매가 연결배관을 통해 유입되어 응축되는 제2응축기; 를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이를 통해, 본 발명의 쿨링모듈은 라디에이터, 상기 라디에이터 내부의 제1응축기 및 제2응축기를 포함하여 냉매의 응축 성능을 높여 냉방효율을 향상하고, 압축기의 부하를 줄일 수 있는 장점이 있다.

이 때, 상기 쿨링모듈은, 상기 제1응축기가 상기 한 쌍의 제1헤더탱크 중 하나의 내부에 상기 제1헤더탱크의 길이방향으로 길게 형성되되, 차량 높이방향으로 상기 제1응축기 내부의 냉매 흐름과 상기 제1응축기가 구비되는 제1헤더탱크 내부의 전장부품 냉각수 흐름이 서로 반대인 것을 특징으로 한다. 더욱 상세하게, 상기 쿨링모듈은 상기 라디에이터의 입구부가 상기 제1응축기가 내장되지 않은 제1헤더탱크의 차량 높이방향 하측에 연결되고, 상기 제1응축기로 냉매를 유입하는 제1배관이 차량 높이방향 상측에 위치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 쿨링모듈은 상기 제1응축기로부터 배출된 냉매가 상기 제2응축기로 이송되는 연결배관 및 상기 제2응축기를 통과한 냉매가 배출되는 제2배관이 상측 제2헤더탱크에 각각 연결되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 기액분리기는 차량 폭방향으로 일측에 차량 높이방향으로 길게 형성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 쿨링모듈은 응축된 냉매를 기액분리기로 이송하는 제1이송관 및 기액분리기로부터 배출된 액상 냉매를 이송하는 제2이송관이 상기 제2응축기의 하측 제2헤더탱크에 각각 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1응축기는 일정거리 이격되어 각각 냉매를 유입 및 배출하는 한 쌍의 입출구 보스부와, 상기 한 쌍의 입출구 보스부에 양단이 고정되는 열교환부를 포함하며, 상기 제1응축기의 열교환부는 이중관형 또는 판형인 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 쿨링모듈은, 상기 제1배관을 통해 유입된 냉매가 상기 제1응축기를 통과하면서 응축되는 제1응축영역; 상기 연결배관을 통해 제2응축기로 유입된 냉매가 일부 제2튜브를 유동하면서 응축되는 제2응축영역; 상기 제1이송관을 통해 기액분리기로 유입된 냉매 중 액상 냉매만을 분리하여 상기 제2이송관을 통해 배출되는 기액분리영역; 및 나머지 제2튜브를 유동하면서 과냉각되는 과냉각영역을 거쳐 상기 제2배관을 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 차량용 냉방 시스템은 냉매를 흡입하여 압축시키는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 순차적으로 응축시키며, 상술한 바와 같은 쿨링모듈에 의한 제1응축기 및 제2응축기; 상기 제1응축기 및 제2응축기에서 응축된 냉매를 교축시키는 팽창밸브; 및 상기 팽창밸브를 통해 공급된 냉매를 증발시키는 증발기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 쿨링모듈 및 차량용 냉방시스템은 라디에이터, 상기 라디에이터 내부의 제1응축기 및 제2응축기를 포함하여 냉매의 응축 성능을 높여 냉방효율을 향상하고, 압축기의 부하를 줄일 수 있는 장점이 있다. 특히, 고온 고압의 냉매가 수냉식의 제1응축기를 통과한 후, 공랭식의 제2응축기를 통과하여 냉매의 냉각 효율을 높여 차량용 냉방시스템의 효율을 향상하고, 과열 냉매의 비체적을 빠르게 줄여 압축기의 토출압력을 낮출 수 있으며, 이에 따라 압축기의 부하를 줄임으로써 내구성을 높일 수 있고, 냉방을 위해 소모되는 에너지를 절감할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 쿨링모듈 및 차량용 냉방시스템은 제2응축기의 제2헤더탱크가 차량 높이방향으로 이격되어 제2튜브가 차량 높이방향으로 길게 형성되어 응축수가 착상되지 않아 응축수 착상에 의해 발생할 수 있는 문제(악취, 위생 및 안전성 등)를 저감할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 차량용 냉각 시스템.
도 2 및 도 3은 각각 종래의 쿨링모듈을 나타낸 개략도.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 쿨링모듈의 사시도, 분해사시도, 및 측면 개략도.
도 7 및 도 8은 각각 본 발명에 따른 쿨링모듈의 제1응축기를 나타낸 도면.
도 9는 상기 도 2 및 도 3에 도시한 쿨링모듈의 라디에이터 내부의 전장부품 냉각수 및 냉매 흐름을 나타낸 도면.
도 10은 본 발명에 따른 쿨링모듈의 라디에이터 내부의 전장부품 냉각수 및 냉매 흐름을 나타낸 다른 도면.
도 11은 본 발명에 따른 쿨링모듈의 제2응축기 내부의 냉매 흐름을 나타낸 도면.
도 12 및 도 13은 본 발명에 따른 쿨링모듈의 다른 사시도 및 제2응축기 내부의 냉매 흐름을 나타낸 도면.
도 14는 본 발명에 따른 차량용 냉방시스템을 나타낸 개략도.

이하, 상술한 바와 같은 특징을 갖는 본 발명의 쿨링모듈(1000) 및 차량용 냉방시스템을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 쿨링모듈(1000)의 사시도, 분해사시도, 및 측면 개략도이고, 도 7 및 도 8은 각각 본 발명에 따른 쿨링모듈(1000)의 제1응축기(200)를 나타낸 도면이며, 도 9는 상기 도 2 및 도 3에 도시한 쿨링모듈(1000)의 라디에이터(100) 내부의 전장부품 냉각수 및 냉매 흐름을 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 쿨링모듈(1000)의 라디에이터(100) 내부의 전장부품 냉각수 및 냉매 흐름을 나타낸 다른 도면이고, 도 11은 본 발명에 따른 쿨링모듈(1000)의 제2응축기(300) 내부의 냉매 흐름을 나타낸 도면이며, 도 12 및 도 13은 본 발명에 따른 쿨링모듈(1000)의 다른 사시도 및 제2응축기(300) 내부의 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.

본 발명의 쿨링모듈(1000)은 라디에이터(100), 제1응축기(200), 및 제2응축기(300)를 포함한다.

상기 라디에이터(100)는 전장부품을 냉각하기 위한 구성으로, 한 쌍의 제1헤더탱크(110), 제1튜브(120) 및 제1핀(130)을 포함한다. 상기 전장부품은 엔진 외에 모터, 인버터, 배터리 스택 등을 포함하는 전기, 전자 구성품으로서, 이 외에도 엔진보다 낮은 발열온도를 가지며 냉각해야하는 전자 구성품들일 수 있다. 즉, 상기 제2라디에이터(100)는 전기자동차(EV) 또는 하이브리드 자동차(HEV)에 구비될 수 있다.

상기 제1헤더탱크(110)는 한 쌍이 차량 폭방향으로 일정거리 이격되어 나란하게 구비된다. 도 4 및 도 5에서, 차량의 폭방향, 길이방향 및 높이방향을 표시하였다. 상기 한 쌍의 헤더탱크는 제1헤더(111) 및 제1탱크(112)의 결합에 의해 형성되며, 내부에 제1배플(113)이 구비되어 내부 전장부품 냉각수의 흐름을 조절할 수도 있다. 또한, 상기 제1헤더(111)에는 제1튜브(120)에 대응되는 크기로 중공되는 튜브삽입홀(미도시)이 중공형성된다. 상기 한 쌍의 헤더탱크는 전장부품 냉각수를 유입하기 위한 입구부(141) 및 배출하기 위한 출구부(142)가 형성된다. 이 때, 상기 한 쌍의 헤더탱크 중 하나에는 상기 제1응축기(200)가 내장되며, 상기 제1응축기(200)가 내장되는 제1헤더탱크(110)의 제1탱크(112)에 제1응축기(200)를 고정하며 상기 제1응축기(200)로 냉매를 공급하고 배출하기 위하여 일정영역 중공되는 한 쌍의 중공부(112a)가 형성된다.

상기 제1튜브(120)는 상기 한 쌍의 제1헤더탱크(110)에 양단이 고정되어 전장부품 냉각수 유로를 형성하는 구성으로, 상기 한 쌍의 제1헤더탱크(110)가 차량 폭방향으로 일정거리 이격되게 구비되어 상기 제1튜브(120) 역시 차량 폭방향으로 길게 형성된다. 상기 제1튜브(120) 사이에는 제1핀(130)이 개재된다.

상기 제1응축기(200)는 상기 라디에이터(100) 내부에 구비되고, 전장부품 냉각수와 열교환하여 냉매를 1차로 응축한다. 더욱 상세하게, 상기 제1응축기(200)는 일정거리 이격되어 각각 냉매를 유입 및 배출하는 한 쌍의 입출구 보스부(210)와, 상기 한 쌍의 입출구 보스부(210)에 양단이 고정되는 열교환부(220)를 포함한다. 상기 열교환부(220)는 이중관형 또는 판형일 수 있으며, 도 7에 도시한 제1응축기(200)는 플레이트(223)가 적층되는 판형 열교환기 형태를 나타내었고, 도 8에 도시한 제1응축기(200)는 내관(221) 및 외관(222)을 포함하는 이중관형 열교환기 형태로, 상기 내관(221)과 외관(222) 사이 공간에 냉매가 유동되는 예를 나타내었다. 상기 제1응축기(200)는 상기 라디에이터(100)의 헤더탱크 내부에 구비됨에 따라, 차량 높이방향으로 상기 한 쌍의 입출구 보스부(210)가 이격되며, 상기 열교환부(220)가 차량 높이방향으로 길게 형성된다.

상기 제2응축기(300)는 공기 흐름방향(차량 길이방향)으로 상기 라디에이터(100) 전측에 위치되며, 외기와 열교환하여 냉매를 응축한다. 더욱 상세하게, 상기 제2응축기(300)는 제2헤더탱크(310)와, 제2튜브(320), 제2핀(330) 및 기액분리기(340)를 포함한다. 상기 제2헤더탱크(310)는 차량 높이방향으로 일정거리 이격되어 나란하게 구비되며, 상기 제2헤더탱크(310)는 제2헤더(311) 및 제2탱크(312)의 결합에 의해 형성될 수 있으며, 내부에 제2배플(313)이 구비되어 냉매 흐름이 조절된다. 이 때, 상기 제2헤더탱크(310)에는 제1응축기(200)를 통과한 냉매가 유입되는 연결배관(420), 기액분리기(340)로 냉매가 이동되는 제1이송관(341), 기액분리기(340)로부터 배출된 냉매가 이송되는 제2이송관(342), 및 제1응축기(200)를 통과한 냉매가 배출되는 제2배관(430)이 연결된다.

상기 제2튜브(320)는 상기 제2헤더탱크(310)에 양단이 고정되어 냉매 유로를 형성하는 부분이며, 복수개가 나란하게 위치되고, 복수개의 제2튜브(320) 사이에 제2핀(330)이 개재된다. 이 때, 상기 제2튜브(320)는 상기 제2헤더탱크(310)가 차량 높이방향으로 위치됨에 따라 차량 높이방향으로 길게 형성된다. 이를 통해, 본 발명의 쿨링모듈(1000)은 제2튜브(320)가 차량 폭방향으로 길게 형성되는 형태에 비하여 상기 제2응축기(300)에 냉각수가 착상되는 것을 방지할 수 있어, 냉각수가 착상됨에 따라 발생할 수 있는 악취, 위생 및 안전성 문제를 저감할 수 있다. 특히, 제2응축기(300)가 히트펌프 시스템의 난방 모드로도 이용할 수 있는 경우, 제2응축기(300)에 냉각수가 착상되는 경우 응축수가 기화되면서 탑승객에게 불쾌감을 초래할 수 있으며, 전자기기의 오작동을 유발할 수 있는 문제점이 있다. 다시 말해, 본 발명의 쿨링모듈(1000)은 상기 제2응축기(300)의 제2헤더탱크(310)가 차량 높이방향으로 이격되게 위치되고, 제2튜브(320)가 차량 높이방향으로 길게 형성되어 응축수의 착상을 줄여 응축수 착상에 따른 문제점을 저감할 수 있는 장점이 있다.

상기 기액분리기(340)는 상기 제2헤더탱크(310)의 일측에 구비되어 기상 냉매와 액상 냉매를 분리한다. 이 때, 상기 기액분리기(340)는 차량 폭방향으로 일측에 차량 높이방향으로 길게 형성된다. 즉, 상기 기액분리기(340)는 상기 튜브와 나란하게 위치되되 차량 폭방향으로 제2응축기(300)의 양측 중 일측에 구비되는 것으로, 튜브 및 핀 형성 부분과 차량 폭방향으로 일측에 나란하게 구비된다. 상기 도 4 및 도 5에 도시한 쿨링모듈(1000)은 차량 폭방향으로 상기 기액분리기(340)가 우측에 위치되는 예를 나타내었고, 상기 도 12에 도시한 쿨링모듈(1000)은 차량 폭방향으로 상기 기액분리기(340)가 좌측에 위치되는 예를 나타내었다. 또한, 상기 기액분리기(340)는 상기 제2헤더탱크(310)와 연결되어 응축된 냉매가 이송되는 제1이송관(341) 및 내부의 분리된 액상 냉매가 배출되는 제2이송관(342)이 연결된다.

또한, 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 쿨링모듈(1000)은 엔진 라디에이터(500)와, 팬 및 쉬라우드 조립체(600)가 더 형성될 수 있다.

상기 엔진 라디에이터(500)는 엔진을 냉각하기 위한 구성으로서, 내부에 엔진 냉각수가 유동되어 외기와 열교환된다. 이 때, 상기 엔진 라디에이터(500)는 공기 흐름방향(차량 길이방향)으로 상기 라디에이터(100)의 후측에 구비된다.

상기 팬 및 쉬라우드 조립체(600)는 상기 팬 및 쉬라우드 조립체(600)는 공기를 강제송풍하기 위한 구성으로, 상기 도 4 내지 도 6에서, 공기 흐름방향으로 상기 엔진 라디에이터(500)의 후측에 구비된 예를 나타내었다.

본 발명의 쿨링모듈(1000)은 제1응축기(200)의 응축 효율을 원활히 하고, 전장부품 냉각수를 유입 및 배출하기 위한 입구부(141) 및 출구부(142), 냉매를 이송하기 위한 제1배관(410), 연결배관(420), 제1이송관(341), 제2이송관(342), 및 제2배관(430) 등의 구성을 효과적으로 연결하고 소형화가능하도록 아래와 같이 입구부(141), 출구부(142), 제1배관(410), 연결배관(420), 제1이송관(341), 제2이송관(342), 및 제2배관(430)이 구비되며, 전장부품 냉각수 및 냉매 흐름을 가질 수 있다.

더욱 상세하게, 본 발명의 쿨링모듈(1000)은 라디에이터(100)의 입구부(141)가 상기 제1응축기(200)가 내장되지 않은 제1헤더탱크(110)의 차량 높이방향 하측에 연결되고, 상기 제1응축기(200)로 냉매를 유입하는 제1배관(410)이 차량 높이방향 상측에 위치되어 상기 제1응축기(200) 내부의 냉매 흐름과, 상기 제1응축기(200)가 내장되는 라디에이터(100)의 제1헤더탱크(110) 내부의 전장부품 냉각수 흐름이 서로 반대가 된다. 이의 실시예로서, 도 9 및 도 10에 전장부품 냉각수의 흐름을 점선으로, 냉매의 흐름을 실선으로 나타내었다. 먼저, 도 9는 입구부(141)가 우측 제1헤더탱크(110) 하측에 구비되고 일부 제1튜브(120)를 통해 좌측 제1헤더탱크(110)로 이동된 후, 나머지 제1튜브(120)를 통해 우측 제1헤더탱크(110)로 이동되어 출구부(142)를 통해 배출되는 흐름을 갖는다. 또한, 제1응축기(200)의 제1배관(410)이 차량 높이방향 상측에 구비되어 하측으로 이동되면서 그 반대방향 흐름을 갖는 전장부품 냉각수와 열교환되고 상기 연결배관(420)을 통해 상기 제2응축기(300)로 이동된다. 또한, 도 10은 상기 도 9에 도시한 제1응축기(200) 내부의 냉매 흐름과 동일하되, 상기 출구부(142)가 좌측 제1헤더탱크(110) 상측에 위치되어, 입구부(141)를 통해 우측 제1헤더탱크(110)로 유입된 전장부품 냉각수는 제1튜브(120)를 통해 모두 좌측 제1헤더탱크(110)로 이동된 후 상기 출구부(142)를 통해 배출된다.

또한, 상기 제1응축기(200)로부터 배출된 냉매가 상기 제2응축기(300)로 이송되는 연결배관(420) 및 상기 제2응축기(300)를 통과한 냉매가 배출되는 제2배관(430)이 상측 제2헤더탱크(310)에 각각 연결되고, 응축된 냉매를 기액분리기(340)로 이송하는 제1이송관(341) 및 기액분리기(340)로부터 배출된 액상 냉매를 이송하는 제2이송관(342)이 상기 제2응축기(300)의 하측 제2헤더탱크(310)에 각각 연결되는 것이 바람직하다.

더욱 상세하게, 도 4, 도 5, 및 도 11에 도시한 본 발명의 쿨링모듈(1000)은 상기 연결배관(420)이 상측의 제2헤더탱크(310) 좌측에, 상기 제2배관(430)이 상측의 제2헤더탱크(310) 우측에 구비되고, 상기 제1이송관(341) 및 제2이송관(342)이 하측의 제2헤더탱크(310)에 각각 구비되는 예를 나타내었다. 이 때, 상기 제1배관(410)을 통해 제1응축기(200)로 유입된 냉매는 1차로 전장부품 냉각수와 열교환되면서 응축되는 제1응축영역(A1)을 거쳐 상기 연결배관(420)을 통해 상기 제2응축기(300)의 상측 제2헤더탱크(310)로 이동되고, 일부 제2튜브(320)를 통해 하측 제2헤더탱크(310)로 이동되면서 응축되는 제2응축영역(A2)을 통과하며, 상기 제1이송관(341)을 통해 기액분리기(340)로 이동되어 기상 냉매와 액상 냉매가 분리되는 기액분리영역(A3)을 거쳐 상기 제2이송관(342)을 통해 다시 하측 제2헤더탱크(310)로 이동되고, 나머지 제2튜브(320)를 통해 상측 제2헤더탱크(310)로 이동되면서 과냉각되는 과냉각영역(A4)을 거쳐 상기 제2배관(430)을 통해 배출된다.

또한, 상기 도 11 및 도 12에 도시한 본 발명의 쿨링모듈(1000)은 상기 연결배관(420)이 상측의 제2헤더탱크(310) 우측에, 상기 제2배관(430)이 상측의 제2헤더탱크(310) 좌측에 구비되며, 상기 제1이송관(341) 및 제2이송관(342)이 하측의 제2헤더탱크(310)에 각각 구비되는 예를 나타내었다. 이 경우에도, 제1배관(410)을 통해 유입된 냉매는 제1응축영역(A1)을 거쳐, 제2응축영역(A2), 기액분리영역(A3), 과냉각영역(A4)을 통과하여 제2배관(430)을 통해 배출된다.

한편, 도 14는 본 발명에 따른 차량용 냉방시스템을 나타낸 개략도이다. 본 발명의 차량용 냉방시스템(2000)은 압축기(2100), 상술한 바와 같은 특징을 가지는 제1응축기(200), 제2응축기(300), 팽창밸브(2200), 및 증발기(2300)를 포함한다.

상기 압축기(2100)(Compressor)는 동력공급원(엔진 또는 모터 등)으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 증발기(2300)에서 토출된 기상 냉매를 흡입, 압축하여 고온 고압의 기체 상태로 상기 제2응축기(300)(400)로 토출하게 된다.

상기 제1응축기(200)로 유입된 냉매는 수냉식으로 1차 냉각된 후, 상기 제2응축기(300)로 이동되어 공랭식으로 2차 냉각된다. 이를 통해, 상기 압축기(2100)에서 토출된 고온 고압의 기상 냉매가 고온 고압의 액체 상태로 응축된다.

상기 팽창밸브(2200)(Expansion Valve)는 상기 제2응축기(300)에서 토출된 고온 고압의 액상 냉매를 교축작용으로 급속히 팽창되어 저온 저압의 습포화 상태로서 상기 증발기(2300)로 토출한다.

상기 증발기(2300)는(Evaporator)는 상기 팽창밸브(2200)에서 교축된 저압의 액상 냉매를 차량 실내 측으로 송풍되는 공기와 열교환시켜 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 차량 실내에 토출되는 공기를 냉각하게 된다.

이를 통해, 본 발명의 차량용 냉방시스템(2000)은 상기 제1응축기(200) 및 제2응축기(300)가 구비됨에 따라 냉방 효율이 증가할 뿐만 아니라, 과열 냉매의 비체적을 빠르게 줄여 압축기(2100)의 토출압력을 낮출 수 있는 효과가 있다. 특히, 냉매를 빠르게 응축하여 과열 냉매의 비체적을 빠르게 줄여 압력손실을 최소화하고, 냉매의 압력강하량을 줄일 수 있어 압축기(2100)의 토출압력을 낮출 수 있다. 또한, 압축기(2100)의 부하를 줄임으로써 내구성을 높일 수 있고, 냉방을 위해 소모되는 에너지를 절감할 수 있다.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

1000 : 쿨링모듈
100 : 라디에이터
110 : 제1헤더탱크 111 : 제1헤더
112 : 제1탱크 112a : 중공부
113 : 제1배플
120 : 제1튜브
130 : 제1핀
141 : 입구부 142 : 출구부
200 : 제1응축기
210 : 입출구 보스부
220 : 열교환부
221 : 내관 222 : 외관
223 : 플레이트
300 : 제2응축기
310 : 제2헤더탱크 311 : 제2헤더
312 : 제2탱크 313 : 제2배플
320 : 제2튜브
330 : 제2핀
340 : 기액분리기 341 : 제1이송관
342 : 제2이송관
410 : 제1배관
420 : 연결배관
430 : 제2배관
500 : 엔진 라디에이터
600 : 팬 및 쉬라우드 조립체
A1 : 제1응축영역 A2 : 제2응축영역
A3 : 기액분리영역
A4 : 과냉각영역
2000 : 차량용 냉방 시스템
2100 : 압축기
2200 : 팽창밸브
2300 : 증발기

Claims (10)

1. 차량 폭방향으로 일정거리 이격되어 나란하게 구비되는 한 쌍의 제1헤더탱크와, 상기 제1헤더탱크에 양단이 고정되어 전장부품 냉각수 유로를 형성하는 제1튜브와, 상기 제1튜브 사이에 개재되는 제1핀을 포함하는 라디에이터;
   상기 라디에이터 내부에 구비되고 전장부품 냉각수와 열교환하여 냉매를 응축하는 제1응축기; 및
   차량 높이방향으로 일정거리 이격되어 나란하게 구비되는 한 쌍의 제2헤더탱크와, 상기 제2헤더탱크에 양단이 고정되어 냉매 유로를 형성하는 제2튜브와, 상기 제2튜브 사이에 개재되는 제2핀과, 상기 제2헤더탱크의 일측에 구비되는 기액분리기를 포함하며, 공기 흐름방향으로 상기 라디에이터 전측에 위치되어 상기 제1응축기를 통과한 냉매가 연결배관을 통해 유입되어 응축되는 제2응축기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 쿨링모듈.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 쿨링모듈은,
   상기 제1응축기가 상기 한 쌍의 제1헤더탱크 중 하나의 내부에 상기 제1헤더탱크의 길이방향으로 길게 형성되되,
   차량 높이방향으로 상기 제1응축기 내부의 냉매 흐름과 상기 제1응축기가 구비되는 제1헤더탱크 내부의 전장부품 냉각수 흐름이 서로 반대인 것을 특징으로 하는 쿨링모듈.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 쿨링모듈은 상기 라디에이터의 입구부가 상기 제1응축기가 내장되지 않은 제1헤더탱크의 차량 높이방향 하측에 연결되고, 상기 제1응축기로 냉매를 유입하는 제1배관이 차량 높이방향 상측에 위치되는 것을 특징으로 하는 쿨링모듈.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 쿨링모듈은 상기 제1응축기로부터 배출된 냉매가 상기 제2응축기로 이송되는 연결배관 및 상기 제2응축기를 통과한 냉매가 배출되는 제2배관이 상측 제2헤더탱크에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 쿨링모듈.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 기액분리기는 차량 폭방향으로 일측에 차량 높이방향으로 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 쿨링모듈.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 쿨링모듈은 응축된 냉매를 기액분리기로 이송하는 제1이송관 및 기액분리기로부터 배출된 액상 냉매를 이송하는 제2이송관이 상기 제2응축기의 하측 제2헤더탱크에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 쿨링모듈.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1응축기는 일정거리 이격되어 각각 냉매를 유입 및 배출하는 한 쌍의 입출구 보스부와, 상기 한 쌍의 입출구 보스부에 양단이 고정되는 열교환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 쿨링모듈.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1응축기의 열교환부는 이중관형 또는 판형인 것을 특징으로 하는 쿨링모듈.
   
9. 제6항에 있어서,
   상기 쿨링모듈은,
   상기 제1배관을 통해 유입된 냉매가 상기 제1응축기를 통과하면서 응축되는 제1응축영역;
   상기 연결배관을 통해 제2응축기로 유입된 냉매가 일부 제2튜브를 유동하면서 응축되는 제2응축영역;
   상기 제1이송관을 통해 기액분리기로 유입된 냉매 중 액상 냉매만을 분리하여 상기 제2이송관을 통해 배출되는 기액분리영역;
   나머지 제2튜브를 유동하면서 과냉각되는 과냉각영역을 거쳐 상기 제2배관을 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 쿨링모듈.
   
10. 냉매를 흡입하여 압축시키는 압축기;
    상기 압축기에서 압축된 냉매를 순차적으로 응축시키며, 제1항 내지 제9항 중 선택되는 어느 한 항의 쿨링모듈에 의한 제1응축기 및 제2응축기;
    상기 제1응축기 및 제2응축기에서 응축된 냉매를 교축시키는 팽창밸브; 및
    상기 팽창밸브를 통해 공급된 냉매를 증발시키는 증발기를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉방시스템.

Images