KR20200077206A

KR20200077206A - 쿨링모듈

Info

Publication number: KR20200077206A
Application number: KR1020180166499A
Authority: KR
Inventors: 박대석
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2020-06-30

Abstract

실시 예는, 냉각수를 냉각하기 위해, 서로 이격하여 배치되는 제1 헤더탱크 및 제2 헤더탱크, 및 상기 제1 헤더탱크와 상기 제2 헤더탱크를 연결하는 복수의 튜브를 포함하는 라디에이터; 바람길을 형성하고, 상기 복수의 튜브 상에 배치되는 슈라우드; 및 상기 슈라우드의 송풍구에 배치되어 바람을 유동시키는 냉각팬을 포함하고, 상기 제1 헤더탱크 및 상기 제2 헤더탱크는, 각각 한 쌍의 배플에 의해 상부영역, 더미영역 및 하부영역으로 구획되고, 상기 냉각팬의 중심은 상기 복수의 튜브 중 상기 제1 헤더탱크의 더미영역과 상기 제2 헤더탱크의 더미영역을 연결하는 더미튜브 상에 배치되는 쿨링모듈을 개시한다.

Description

쿨링모듈{COOLING MODULE}

실시 예는 쿨링모듈에 관한 것이다.

최근 자동차 조립공정에 있어서, 조립공정을 단순화 및 자동화하여 생산성을 향상시킬 목적으로 복수의 부품을 모듈화하는 기술이 제안되고 있다.

통상적으로 차량용 쿨링모듈은 엔진용 라디에이터, 응축기 및 팬 슈라우드를 포함한다.

특히, 하이브리드 차량(Hybrid Electonic Vehicle)의 경우, 차량용 쿨링모듈에는 상기 구성 외에 추가적으로 전장품을 냉각시키기 위한 전장품용 라디에이터가 포함된다.

하이브리드 차량은 초기 구동 및 정속 주행 시에는 전기 모터에 의해 구동되고 배터리 방전 시에는 엔진에 의해 구동되는 차량으로서, 기존 차량에 비해 향상된 연비를 장점으로 가진다.

이와 같이 하이브리드 차량은 전기 모터 등의 전장품을 포함하는데, 전장품에서 발생한 열을 냉각시켜야만 전장품의 입출력 특성을 최적의 상태로 유지할 수 있다. 하지만, 엔진을 통과한 냉각수의 온도와 전장품을 통과한 냉각수의 온도는 서로 상이하여 하나의 냉각 시스템에 의해 냉각시킬 수는 없다.

따라서, 차량용 냉각 시스템은 엔진 냉각 시스템과 전장품 냉각 시스템을 개별적으로 구비하고, 각각의 시스템은 엔진용 라디에이터와 전장품용 라디에이터를 포함한다.

최근에는 전장품용 라디에이터에 대한 요구 증대 및 차량 패키지 감소에 따라 엔진용 라디에이터와 전장품용 라디에이터를 일체화한 일체형 라디에이터에 대한 수요가 발생하고 있다. 이 경우, 쿨링모듈 설계 시 엔진용 라디에이터와 전장품용 라디에이터간 온도 차이에 의한 열응력을 억제하는 한편 냉각 효율을 증대시킬 수 있는 구조설계를 고려할 필요가 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2017-0079203호(2017.07.10., 차량용 쿨링모듈)

실시 예는 일체형 라디에이터에 있어서 고온 영역과 저온 영역간 온도 차이에 의한 열응력을 억제하는 한편, 냉각 효율을 개선한 쿨링모듈을 제공한다.

실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.

본 발명의 일 특징에 따른 쿨링모듈은, 냉각수를 냉각하기 위해, 서로 이격하여 배치되는 제1 헤더탱크 및 제2 헤더탱크, 및 상기 제1 헤더탱크와 상기 제2 헤더탱크를 연결하는 복수의 튜브를 포함하는 라디에이터; 바람길을 형성하고, 상기 복수의 튜브 상에 배치되는 슈라우드; 및 상기 슈라우드의 송풍구에 배치되어 바람을 유동시키는 냉각팬을 포함하고, 상기 제1 헤더탱크 및 상기 제2 헤더탱크는, 각각 한 쌍의 배플에 의해 상부영역, 더미영역 및 하부영역으로 구획되고, 상기 냉각팬의 중심은 상기 복수의 튜브 중 상기 제1 헤더탱크의 더미영역과 상기 제2 헤더탱크의 더미영역을 연결하는 더미튜브 상에 배치될 수 있다.

상기 제1 헤더탱크에는 상기 제1 헤더탱크의 상부영역에 연결되는 제1 유입구, 및 상기 제1 헤더탱크의 하부영역에 연결되는 제2 유입구가 형성되고, 상기 제2 헤더탱크에는, 상기 제2 헤더탱크의 상부영역에 연결되는 제1 배출구, 및 상기 제2 헤더탱크의 하부영역에 연결되는 제2 배출구가 형성되고, 상기 복수의 튜브는, 상기 더미튜브; 상기 제1 헤더탱크의 상부영역과 상기 제2 헤더탱크의 상부영역을 연결하는 상부튜브; 및 상기 제1 헤더탱크의 하부영역과 상기 제2 헤더탱크의 하부영역을 연결하는 하부튜브를 포함할 수 있다.

상기 제1 유입구에는 제1 열교환매체가 공급되고, 상기 제2 유입구에는 상기 제1 열교환매체보다 낮은 온도의 제2 열교환매체가 공급될 수 있다.

상기 제1 열교환매체의 공급 온도는 100℃ 내지 120℃이고, 상기 제2 열교환매체의 공급 온도는 50℃ 내지 70℃일 수 있다.

상기 냉각팬을 회전시키는 구동부를 포함할 수 있다.

상기 구동부는 상기 냉각팬을 시계 방향으로 회전시킬 수 있다.

상기 구동부는 상기 냉각팬의 블레이드가 상기 제1 유입구, 상기 제1 배출구 및 상기 제2 유입구를 순서대로 바라보는 방향으로 상기 냉각팬을 회전시킬 수 있다.

실시 예에 따른 쿨링모듈은, 라디에이터에 더미영역을 형성함으로써 고온의 상부영역과 저온의 하부영역간의 온도 차이에 의한 열응력을 억제할 수 있는 한편, 상대적으로 공기 유동이 거의 발생하지 않는 냉각팬의 회전축을 더미튜브 상에 배치함으로써 실제 냉각이 요구되는 상부튜브와 하부튜브 상에 충분한 공기 유동이 발생하게 할 수 있으며, 그로 인해 냉각 효율이 개선될 수 있다.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 쿨링모듈의 정면도이고,
도 2는 도 1의 라디에이터의 정면도이고,
도 3은 도 2의 단면도이고,
도 4는 도 1의 I - I에서 절단하여 공기 유동 분포를 나타낸 도면이고,
도 5는 도 1의 구동 예를 나타낸 정면도이고,
도 6은 도 1의 다른 구동 예를 나타낸 정면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 기술사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시 예에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.

이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.

그리고, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.

또한, 각 구성요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성요소가 두 개의 구성요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 쿨링모듈의 정면도이고, 도 2는 도 1의 라디에이터의 정면도이고, 도 3은 도 2의 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 쿨링모듈(10)은 라디에이터(100), 슈라우드(200), 냉각팬(300) 및 구동부(400)를 포함할 수 있다.

라디에이터(100)는 제1 헤더탱크(110), 제2 헤더탱크(120), 및 복수의 튜브(131, 132, 133)를 포함할 수 있다.

제1 헤더탱크(110)와 제2 헤더탱크(120)는 상호간에 이격하여 배치될 수 있다.

제1 헤더탱크(110)의 내부공간은 한 쌍의 제1 배플(113)에 의해 상부영역(110a), 더미영역(110b) 및 하부영역(110c)으로 구획될 수 있다.

제1 헤더탱크(110)에는 제1 유입구(111) 및 제2 유입구(112)가 형성될 수 있다.

제1 유입구(111)는 상부영역(110a)에 연결될 수 있고, 제1 열교환매체가 제1 유입구(111)를 통해 상부영역(110a)으로 공급될 수 있다.

제2 유입구(112)는 하부영역(110c)에 연결될 수 있고, 제2 열교환매체가 제2 유입구(112)를 통해 하부영역(110c)으로 공급될 수 있다. 제2 열교환매체는 제1 열교환매체보다 낮은 온도를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 열교환매체의 공급 온도는 100℃ 내지 120℃, 바람직하게는 110℃인 반면, 제2 열교환매체의 공급 온도는 50℃ 내지 70℃, 바람직하게는 60℃일 수 있다. 제1 열교환매체는 차량에 탑재된 엔진을 거친 냉각수일 수 있고, 제2 열교환매체는 차량에 탑재된 전기 모터 등의 전장품을 거친 냉각수일 수 있다.

제2 헤더탱크(120)의 내부공간은 한 쌍의 제2 배플(123)에 의해 상부영역(120a), 더미영역(120b) 및 하부영역(120c)으로 구획될 수 있다.

제2 헤더탱크(120)에는 제1 배출구(121) 및 제2 배출구(122)가 형성될 수 있다.

제1 배출구(121)는 상부영역(120a)에 연결되어 상부영역(120a)의 제1 열교환매체의 배출 통로를 제공할 수 있고, 제2 배출구(122)는 하부영역(120c)에 연결되어 하부영역(120c)의 제2 열교환매체의 배출 통로를 제공할 수 있다.

복수의 튜브(131, 132, 133)는 각각 제1 헤더탱크(110)와 제2 헤더탱크(120)를 연결할 수 있다.

복수의 튜브(131, 132, 133) 사이에는 방열 성능을 높이기 위한 복수의 방열 핀(미도시)이 개재될 수 있다.

복수의 튜브(131, 132, 133)는 상부튜브(131), 더미튜브(132) 및 하부튜브(133)를 포함할 수 있다. 상부튜브(131)는 제1 헤더탱크(110)의 상부영역(110a)과 제2 헤더탱크(120)의 상부영역(120a)을 연결할 수 있고, 더미튜브(132)는 제1 헤더탱크(110)의 더미영역(110b)과 제2 헤더탱크(120)의 더미영역(120b)을 연결할 수 있으며, 하부튜브(133)는 제1 헤더탱크(110)의 하부영역(110c)과 제2 헤더탱크(120)의 하부영역(120c)을 연결할 수 있다. 따라서, 더미튜브(132)에서는 열교환매체의 유동이 이루어지지 않는다. 상부튜브(131), 더미튜브(132) 및/또는 하부튜브(133)는 복수로 이루어질 수 있다.

슈라우드(200)는 복수의 튜브(131, 132, 133) 상에 배치될 수 있고, 송풍구(210)를 구비할 수 있다.

슈라우드(200)는 브래킷(미도시) 등을 통해 제1 헤더탱크(110) 및 제2 헤더탱크(120)에 결합될 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

냉각팬(300)은 슈라우드(200)의 송풍구(210)에 배치될 수 있다. 특히, 냉각팬(300)의 중심(C)은 더미튜브(132) 상에 배치될 수 있다. 따라서, 실제 냉각이 요구되는 상부튜브(131)와 하부튜브(133) 상에 많은 양의 공기 유동이 유도될 수 있다. 한편, 냉각팬(300)의 중심(C)이 더미튜브(132) 상에 배치된다는 것은 도면에 수직한 방향으로 냉각팬(300)의 중심(C)이 더미튜브(132)와 중첩되는 경우를 포함하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 냉각팬(300)의 중심(C)이 제1 헤더탱크(110)의 더미영역(110b)과 제2 헤더탱크(120)의 더미영역(120b) 사이의 공간에 배치되는 경우도 포함하는 것으로 볼 수도 있다.

구동부(400)는 냉각팬(300)을 회전시킬 수 있다.

구동부(400)는 슈라우드(200)의 허브(220)에 탑재되는 전기 모터를 포함할 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 허브(220)는 송풍구(210)에 배치될 수 있고, 복수의 스포크(230)를 통해 슈라우드(200)의 본체에 연결될 수 있다.

도 4는 도 1의 I - I에서 절단하여 공기 유동 분포를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 냉각팬(300)의 구동 시, 냉각팬(300)의 중심이 배치되는 허브(220)에서는 유동이 거의 발생하지 않는 반면, 냉각팬 블레이드의 끝단부로 갈수록 많은 유동이 발생하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 실제 냉각이 요구되는 상부튜브와 하부튜브 상에 많은 양의 공기 유동이 유도될 수 있다.

도 5는 도 1의 구동 예를 나타낸 정면도이고, 도 6은 도 1의 다른 구동 예를 나타낸 정면도이다.

도 5를 참조하면, 구동부(400)는 냉각팬(300)을 시계 방향으로 회전시킬 수 있다. 즉, 구동부(400)는 냉각팬(300)의 블레이드(310)가 제1 유입구(111), 제1 배출구(121), 제2 배출구(122) 및 제2 유입구(112)를 순서대로 바라보는 방향으로 냉각팬(300)을 회전시킬 수 있다. 따라서, 제1 유입구(111)를 통해 유입된 직후의 제1 열교환매체를 냉각시키는 과정에서 가열된 고온의 공기가 바로 제2 유입구(112)를 통해 유입된 직후의 제2 열교환매체의 냉각에 사용되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 제2 열교환매체의 냉각 효율이 개선될 수 있다.

도 6을 참조하면, 구동부(400)가 냉각팬(300)을 반 시계 방향으로 회전시킨 경우, 제1 유입구(111)를 통해 유입된 직후의 제1 열교환매체를 냉각시키는 과정에서 가열된 고온의 공기가 바로 제2 유입구(112)를 통해 유입된 직후의 제2 열교환매체의 냉각에 사용됨으로써, 제2 열교환매체의 냉각 효율이 상대적으로 저하될 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

10: 쿨링모듈 100: 라디에이터
110: 제1 헤더탱크 110a: 상부영역
110b: 더미영역 110c: 하부영역
111: 제1 유입구 112: 제2 유입구
113: 제1 배플 120: 제2 헤더탱크
120a: 상부영역 120b: 더미영역
120c: 하부영역 121: 제1 배출구
122: 제2 배출구 123: 제2 배플
131: 상부튜브 132: 더미튜브
133: 하부튜브 200: 슈라우드
210: 송풍구 220: 허브
230: 스포크 300: 냉각팬
310: 블레이드 400: 구동부

Claims

냉각수를 냉각하기 위해, 서로 이격하여 배치되는 제1 헤더탱크 및 제2 헤더탱크, 및 상기 제1 헤더탱크와 상기 제2 헤더탱크를 연결하는 복수의 튜브를 포함하는 라디에이터;
바람길을 형성하고, 상기 복수의 튜브 상에 배치되는 슈라우드; 및
상기 슈라우드의 송풍구에 배치되어 바람을 유동시키는 냉각팬을 포함하고,
상기 제1 헤더탱크 및 상기 제2 헤더탱크는, 각각 한 쌍의 배플에 의해 상부영역, 더미영역 및 하부영역으로 구획되고,
상기 냉각팬의 중심은 상기 복수의 튜브 중 상기 제1 헤더탱크의 더미영역과 상기 제2 헤더탱크의 더미영역을 연결하는 더미튜브 상에 배치되는 쿨링모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1 헤더탱크에는 상기 제1 헤더탱크의 상부영역에 연결되는 제1 유입구, 및 상기 제1 헤더탱크의 하부영역에 연결되는 제2 유입구가 형성되고,
상기 제2 헤더탱크에는, 상기 제2 헤더탱크의 상부영역에 연결되는 제1 배출구, 및 상기 제2 헤더탱크의 하부영역에 연결되는 제2 배출구가 형성되고,
상기 복수의 튜브는,
상기 더미튜브;
상기 제1 헤더탱크의 상부영역과 상기 제2 헤더탱크의 상부영역을 연결하는 상부튜브; 및
상기 제1 헤더탱크의 하부영역과 상기 제2 헤더탱크의 하부영역을 연결하는 하부튜브를 포함하는 쿨링모듈.
제2항에 있어서,
상기 제1 유입구에는 제1 열교환매체가 공급되고,
상기 제2 유입구에는 상기 제1 열교환매체보다 낮은 온도의 제2 열교환매체가 공급되는 쿨링모듈.
제3항에 있어서,
상기 제1 열교환매체의 공급 온도는 100℃ 내지 120℃이고,
상기 제2 열교환매체의 공급 온도는 50℃ 내지 70℃인 쿨링모듈.
제3항에 있어서,
상기 냉각팬을 회전시키는 구동부를 포함하는 쿨링모듈.
제5항에 있어서,
상기 구동부는 상기 냉각팬을 시계 방향으로 회전시키는 쿨링모듈.
제5항에 있어서,
상기 구동부는 상기 냉각팬의 블레이드가 상기 제1 유입구, 상기 제1 배출구 및 상기 제2 유입구를 순서대로 바라보는 방향으로 상기 냉각팬을 회전시키는 쿨링모듈.