KR20240044890A - 모빌리티 통합열관리 시스템 - Google Patents

모빌리티 통합열관리 시스템 Download PDF

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KR20240044890A
KR20240044890A KR1020220124418A KR20220124418A KR20240044890A KR 20240044890 A KR20240044890 A KR 20240044890A KR 1020220124418 A KR1020220124418 A KR 1020220124418A KR 20220124418 A KR20220124418 A KR 20220124418A KR 20240044890 A KR20240044890 A KR 20240044890A
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KR1020220124418A
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윤남석
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Abstract

본 발명에서는 공조시스템의 배치를 최적화하여, 실내 공간이 확보되고 공조기에 의한 외관 상품성 저하가 방지된다.
또한, 모빌리티가 실내부와 동력부로 분리 구성됨에 있어, 실내부와 동력부를 결합시 공조시스템의 냉매순환라인 및 냉각수순환라인이 연결되어 공조 시스템의 구성이 용이한 모빌리티 통합열관리 시스템이 소개된다.

Description

모빌리티 통합열관리 시스템 {INTERGRATED THERMAL MANEGEMENT SYSTEM FOR MOBILITY}
본 발명은 모빌리티 통합열관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게 다목적 모빌리티의 공조시스템 배치를 최적화하여, 실내 공간이 확보되고 공조기에 의한 외관 상품성 저하가 방지되는 모빌리티 통합열관리 시스템에 관한 것이다.
종래에는 차량이 아닌 구조물에서는 구조물간 전원을 확장하는 형태로 제작되어 사용되었다. 이러한 종래의 전원 확장 구조는 다양한 용도를 제공하는 조립식 차량에 사용할 수 있는 구조가 아니므로 다용도 차량을 조립시 구조물에서 사용하는 전원 확장 구조를 사용할 수 없는 문제가 있다.
최근 차량 기술이 발달함에 따라 서비스를 다양하게 지원하는 모빌리티인 목적기반 모빌리티(Purpose Built Vehicle) 개발이 증대되고 있다. 목적기반 모빌리티란 목적지까지 이동하는 동안 탑승객에게 다양한 서비스를 제공할 수 있는 친환경 이동수단으로서 대중교통부터 물류 산업, 로보택시 등 목적기반 모빌리티의 활용도가 확대될 수 있다.
또한, 목적기반 모빌리티는 다품종 소량 생산의 시장 흐름에 부응할 수 있도록, 차량을 주행에 관련된 드라이브 모듈과, 시장 요구에 따른 다양한 형태의 탑승 및 탑재 공간을 형성하는 라이프 모듈이 결합되어 구성된다.
따라서, 모빌리티의 사용 목적에 따라 라이프 모듈만 변경하면, 시장의 요구에 부응하는 모빌리티를 신속하게 생산할 수 있는 장점이 있다.
이러한 라이프 모듈의 경우 탑승자가 탑승할 수 있음에 따라 실내 공조를 위한 공조기가 마련되어야 한다.
다만, 공조기의 경우 라이프 모듈에 마련시 실내 공간이 축소되는 문제가 있으며, 실내 공간의 축소를 방지하기 위해 루프 측에 설치시 외관 상품성이 저하된다.
또한, 동력부에 공조기를 마련할 경우 라이프 모듈에 공조공기를 제공하는데 한계가 발생되며, 동력부 내에 공조기기에는 공간적 제약도 발생된다.
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 10-2336410 B1 (2021.12.02)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 다목적 모빌리티의 공조시스템 배치를 최적화하여, 실내 공간이 확보되고 공조기에 의한 외관 상품성 저하가 방지되는 모빌리티 통합열관리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모빌리티 통합열관리 시스템은 실내공간이 마련되는 실내부와 동력계 부품이 마련되는 동력부로 이루어진 모빌리티; 냉매가 순환되고, 압축기, 제1 열교환기, 팽창기, 제2 열교환기가 포함되며, 압축기에서 배출된 냉매가 제1 열교환기 또는 제2 열교환기에 유통되도록 압축기 후방에서 분기되도록 이루어진 냉매순환라인; 냉각수가 순환되고, 전장부품, 라디에이터, 냉매순환라인의 제1 열교환기를 포함하는 냉각수순환라인; 및 냉매순환라인의 분기 지점에 마련되어 냉매의 유통방향이 전환되도록 하는 전환밸브;를 포함하며, 제1 열교환기와 제2 열교환기의 경우 실내부에 마련된고, 냉매순환라인과 냉각수순환라인의 나머지의 경우 동력부에 마련된 것을 특징으로 한다.
제1 열교환기는 냉매순환라인과 냉각수순환라인이 연결되어 냉매와 냉각수가 열교환되도록 하는 것을 특징으로 한다.
냉매순환라인은 압축기와 전환밸브에 연결된 제1 라인, 전환밸브와 제1 열교환기에 연결된 제2 라인, 전환밸브와 제2 열교환기에 연결된 제3 라인, 제1 열교환기와 제2 열교환기가 연결되며 팽창기가 포함된 제4 라인으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
냉매순환라인은 제1 열교환기와 제2 열교환기를 순환한 냉매가 압축기로 복귀되도록 하는 제5 라인이 더 마련되고, 제5 라인에는 어큐뮬레이터가 포함된 것을 특징으로 한다.
실내공간 냉방시, 냉매순환라인에서 냉매는 전환밸브에 의해 압축기에서 압축된 후 제1 열교환기에서 냉각수와 열교환되어 응축되고 팽창기에서 팽창되며 제2 열교환기를 통해 증발됨에 따라, 실내공간에 냉방공기가 제공되는 것을 특징으로 한다.
실내공간 난방시, 냉매순환라인에서 냉매는 전환밸브에 의해 압축기에서 압축된 후 제2 열교환기에서 응축됨에 따라 실내공간에 난방공기가 제공되고, 팽창기에서 팽창된 후 제1 열교환기에서 증발되면서 냉각수와 열교환되는 것을 특징으로 한다.
제1 열교환기는 실내부의 필러 내부에 설치된 것을 특징으로 한다.
필러는 이너 판넬과 아우터 판넬이 결합됨에 따라 내측으로 설치공간을 갖도록 형성되고, 제1 열교환기는 설치공간에 마련된 상태에서 이너 판넬 또는 아우터 판넬에 장착되되 이너 판넬과 아우터 판넬에 접촉되어 지지 구조를 이루도록 장착된 것을 특징으로 한다.
제2 열교환기는 실내부의 루프 내부에 설치된 것을 특징으로 한다.
모빌리티는 실내부와 동력부가 상하로 분리되도록 구성되고, 실내부와 동력부에는 각각 상호 결합시 마주하는 방향으로 매칭되어 조립되는 복수의 라인 피팅부가 형성되어, 상하측으로 분리된 냉매순환라인과 냉각수순환라인이 각각의 라인 피팅부를 매개로 연결되는 것을 특징으로 한다.
실내부에는 제1 열교환기에 연결되는 냉매순환라인이 연결된 제1 상부 냉매라인 피팅부, 제2 열교환기에 연결되는 냉매순환라인이 연결된 제2 상부 냉매라인 피팅부, 제1 열교환기에 연결된 제1 상부 냉각수라인 피팅부 및 제2 상부 냉각수라인 피팅부가 형성되고, 동력부에는 제1 상부 냉매라인 피팅부에 매칭되는 제1 하부 냉매라인 피팅부, 제2 상부 냉매라인 피팅부에 매칭되는 제2 하부 냉매라인 피팅부, 제1 상부 냉각수라인 피팅부와 제2 상부 냉각수라인 피팅부에 각각 매칭되는 제1 하부 냉각수라인 피팅부와 제2 하부 냉각수라인 피팅부가 형성된 것을 특징으로 한다.
제1 열교환기와 제2 열교환기를 제외한 냉매순환라인의 나머지 및 냉각수순환라인은 전장부품이 마련되는 공간에 함께 마련된 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 모빌리티 통합열관리 시스템은 공조시스템의 배치를 최적화하여, 실내 공간이 확보되고 공조기에 의한 외관 상품성 저하가 방지된다.
또한, 모빌리티가 실내부와 동력부로 분리 구성됨에 있어, 실내부와 동력부를 결합시 공조시스템의 냉매순환라인 및 냉각수순환라인이 연결되어 공조 시스템의 구성이 용이하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모빌리티 통합열관리 시스템을 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 모빌리티 통합열관리 시스템의 실내공간 냉방을 나타낸 도면.
도 3은 도 1에 도시된 모빌리티 통합열관리 시스템의 실내공간 난방을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모빌리티 통합열관리 시스템의 필러 및 제1 열교환기를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모빌리티 통합열관리 시스템을 나타낸 도면.
도 6은 도 5에 도시된 모빌리티 통합열관리 시스템에서 실내부와 동력부 결합시 냉매순환라인 및 냉각수순환라인의 연결을 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 모터 제어기(MCU: Motor Control Unit), 하이브리드 제어기(HCU: Hybrid Control Unit) 등의 명칭에 포함된 유닛(Unit) 또는 제어 유닛(Control Unit)은 차량 특정 기능을 제어하는 제어 장치(Controller)의 명명에 널리 사용되는 용어일 뿐, 보편적 기능 유닛(Generic function unit)을 의미하는 것은 아니다.
제어기(Controller)는 담당하는 기능의 제어를 위해 다른 제어기나 센서와 통신하는 통신 장치, 운영체제나 로직 명령어와 입출력 정보 등을 저장하는 메모리 및 담당 기능 제어에 필요한 판단, 연산, 결정 등을 수행하는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모빌리티 통합열관리 시스템에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모빌리티 통합열관리 시스템을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 모빌리티 통합열관리 시스템의 실내공간 냉방을 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1에 도시된 모빌리티 통합열관리 시스템의 실내공간 난방을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모빌리티 통합열관리 시스템의 필러 및 제1 열교환기를 나타낸 도면이다.
한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모빌리티 통합열관리 시스템을 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 모빌리티 통합열관리 시스템에서 실내부와 동력부 결합시 냉매순환라인 및 냉각수순환라인의 연결을 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 모빌리티 통합열관리 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 실내공간이 마련되는 실내부(110)와 동력계 부품이 마련되는 동력부(120)로 이루어진 모빌리티(100); 냉매가 순환되고, 압축기(210), 제1 열교환기(220), 팽창기(230), 제2 열교환기(240)가 포함되며, 압축기(210)에서 배출된 냉매가 제1 열교환기(220) 또는 제2 열교환기(240)에 유통되도록 압축기(210) 후방에서 분기되도록 이루어진 냉매순환라인(200); 냉각수가 순환되고, 전장부품(310), 라디에이터(320), 냉매순환라인(200)의 제1 열교환기(220)를 포함하는 냉각수순환라인(300); 및 냉매순환라인(200)의 분기 지점에 마련되어 냉매의 유통방향이 전환되도록 하는 전환밸브(250);를 포함한다.
본 발명의 모빌리티(100)는 실내부(110)와 동력부(120)로 분리 구성되며, 실내부(110)의 경우 다양한 목적에 맞춰 다양한 형태의 탑승 및 탑재 공간을 제공하도록 이루어지고, 동력부(120)의 경우 모빌리티(100)의 주행에 관련된 각종 동력계 부품이 마련되도록 이루어진다. 여기서 동력계 부품은 구동모터 및 전장부품(310)을 포함할 수 있다.
이렇게, 모빌리티(100)는 실내부(110)와 동력부(120)를 사용 목적에 따라 탈착하도록 구성된다.
특히, 본 발명은 모빌리티(100)가 실내부(110)와 동력부(120)로 구성됨에 있어, 공조 시스템의 최적 배치를 통해, 실내부(110)의 실내공간 냉난방이 수행되고 외관 상품성이 개선되며 공조시스템의 정상 구동이 수행되도록 한다.
이에 따라, 제1 열교환기(220)와 제2 열교환기(240)의 경우 실내부(110)에 마련된고, 냉매순환라인(200)의 나머지인 압축기(210), 팽창기(230)와, 냉각수순환라인(300)의 전장부품(310), 라디에이터(320)의 경우 동력부(120)에 마련된다.
즉, 냉매순환라인(200)의 각 구성중 제1 열교환기(220)와 제2 열교환기(240)는 모빌리티(100)의 실내부(110)에 마련됨으로써, 실내부(110)에 공조시스템의 최소한의 부품만이 마련됨에 따라 실내공간을 확보할 수 있다.
이렇게, 냉매와 냉각수가 열교환되도록 하는 제1 열교환기(220)와 냉매와 실내공기가 열교환되도록 하는 제2 열교환기(240)는 특성상 열교환 효율을 확보하기 위해 일정면적의 공간이 요구된다.
본 발명은 제1 열교환기(220)와 제2 열교환기(240)를 실내부(110)에 마련하되 실내부(110)의 비가용 공간에 제1 열교환기(220)와 제2 열교환기(240)를 마련함으로써, 실내부(110)의 실내공간을 확보할 수 있다. 또한, 냉매순환라인(200)에서 제1 열교환기(220)와 제2 열교환기(240)를 제외한 나머지 부품들과 냉각수순환라인(300)의 부품들을 동력부(120)에 마련됨으로써, 실내부(110)에 마련되는 부품들이 최소화되어 실내공간을 확보하기가 용이하다.
여기서, 제1 열교환기(220)와 제2 열교환기(240)를 제외한 냉매순환라인(200)의 나머지 및 냉각수순환라인(300)은 전장부품(310)이 마련되는 공간에 함께 마련될 수 있다. 즉, 동력부(120)에서 전장부품(310)이 마련되는 공간의 경우 잉여공간이 발생되는데, 해당 잉여공간에 나머지 부품들을 마련함으로써 냉매순환라인(200)과 냉각수순환라인(300)의 각 부품들을 최적 배치할 수 있다.
한편, 공조 시스템은 냉매가 순환되는 냉매순환라인(200)과 냉각수가 순환되는 냉각수순환라인(300)이 구성되며, 냉매와 냉각수가 순환됨에 따른 열교환환을 통해 실내공간 공조 및 히트펌프가 구현되도록 한다.
즉, 냉매순환라인(200)은 냉매가 순환되고, 압축기(210), 제1 열교환기(220), 팽창기(230), 제2 열교환기(240)가 포함되며, 압축기(210)에서 배출된 냉매가 제1 열교환기(220) 또는 제2 열교환기(240)에 유통되도록 압축기(210)의 후방에서 분기되도록 이루어지며, 분기 지점에 전환밸브(250)가 마련되어 냉매의 유통방향이 전환되도록 이루어진다.
또한, 냉각수순환라인(300)은 냉각수가 순환되고, 전장부품(310), 라디에이터(320), 냉매순환라인(200)의 제1 열교환기(220)를 포함한다.
이를 통해, 냉매순환라인(200)에서 냉매가 순환되되 전환밸브(250)에 의해 냉매의 유통방향이 전환됨으로써 실내 냉난방을 수행할 수 있고, 제1 열교환기(220)를 통해 냉각수순환라인(300)의 냉각수와 냉매가 열교환됨에 따라 냉매의 온도 관리 및 히트펌프가 구현될 수 있다.
상세하게, 냉매순환라인(200)은 압축기(210)와 전환밸브(250)에 연결된 제1 라인(L1), 전환밸브(250)와 제1 열교환기(220)에 연결된 제2 라인(L2), 전환밸브(250)와 제2 열교환기(240)에 연결된 제3 라인(L3), 제1 열교환기(220)와 제2 열교환기(240)가 연결되며 팽창기(230)가 포함된 제4 라인(L4)으로 이루어질 수 있다.
또한, 냉매순환라인(200)은 제1 열교환기(220)와 제2 열교환기(240)를 순환한 냉매가 압축기(210)로 복귀되도록 하는 제5 라인(L5)이 더 마련되고, 제5 라인(L5)에는 어큐뮬레이터(260)가 포함된다.
이를 통해, 냉매순환라인(200)은 압축기(210)에서 배출된 냉매가 전환밸브(250)에 의해 제1 열교환기(220)로 유통되거나, 제2 열교환기(240)로 유통됨으로써, 냉매의 유통방향에 따라 실내공간의 냉난방 및 히트펌프가 구현될 수 있다.
일례로, 실내공간 냉방시, 냉매순환라인(200)에서 냉매는 전환밸브(250)에 의해 압축기(210)에서 압축된 후 제1 열교환기(220)에서 냉각수와 열교환되어 응축되고 팽창기(230)에서 팽창되며 제2 열교환기(240)를 통해 증발됨에 따라, 실내공간에 냉방공기가 제공되도록 할 수 있다.
도 2에서 볼 수 있듯이, 실내공간에 냉방공기를 제공해야 하는 경우, 압축기(210)에서 배출된 냉매는 제1 라인(L1)을 통해 전환밸브(250)로 유통되고, 전환밸브(250)는 냉매가 제2 라인(L2)을 통해 제1 열교환기(220)에 유통되도록 하여 응축되도록 하며, 제4 라인(L4)에서 팽창기(230)가 팽창됨에 따라 제2 열교환기(240)는 증발 동작되어 실내공기를 냉각하게 된다. 여기서, 실내부(110)에는 냉방공기가 실내 공간에 공급되도록 송풍팬(F)이 구비됨에 따라, 송풍팬(F)의 동작에 의해 실내공간에 냉방공기가 제공될 수 있다. 이렇게, 제2 열교환기(240)를 통과한 냉매는 전환밸브(250)를 통과하여 제5 라인(L5)에 유통됨으로써 어큐뮬레이터(260)를 통해 냉매액과 냉매가스가 분리된 후 압축기(210)에 재순환된다.
이와 더불어, 냉각수순환라인(300)에서는 냉각수가 라디에이터(320)를 통해 냉각되고 제1 열교환기(220)에서 냉매와 열교환됨에 따라 냉매의 온도가 조절되도록 한다. 또한, 제1 열교환기(220)에서 냉매와 열교환된 냉각수는 온도가 상승되는 것을 이용하여, 전장부품(310)의 요구 온도 조건에 따라 히트펌프를 구현할 수 있다.
한편, 실내공간 난방시, 냉매순환라인(200)에서 냉매는 전환밸브(250)에 의해 압축기(210)에서 압축된 후 제2 열교환기(240)에서 응축됨에 따라 실내공간에 난방공기가 제공되고, 팽창기(230)에서 팽창된 후 제1 열교환기(220)에서 증발되면서 냉각수와 열교환될 수 있다.
도 3에서 볼 수 있듯이, 실내공간에 난방공기를 제공해야 하는 경우, 압축기(210)에서 배출된 냉매는 제1 라인(L1)을 통해 전환밸브(250)로 유통되고, 전환밸브(250)는 냉매가 제3 라인(L3)을 통해 제2 열교환기(240)에 유통되도록 하여 응축되도록 한다. 이때, 제2 열교환기(240)의 응축 동작에 의한 발열에 의해 실내공간에 난방공기가 제공된다. 여기서, 실내부(110)에는 난방공기가 실내 공간에 공급되도록 송풍팬(F)이 구비됨에 따라, 송풍팬(F)의 동작에 의해 실내공간에 난방공기가 제공될 수 있다. 이렇게, 제2 열교환기(240)를 통과한 냉매는 제4 라인(L4)에서 팽창기(230)에 의해 팽창되고, 제1 열교환기(220)에서 증발되어 냉각수순환라인(300)의 냉각수와 열교환된다. 이렇게, 제1 열교환기(220)를 통과한 냉매는 전환밸브(250)를 통과하여 제5 라인(L5)에 유통됨으로써 어큐뮬레이터(260)를 통해 냉매액과 냉매가스가 분리된 후 압축기(210)에 재순환된다.
이와 더불어, 냉각수순환라인(300)에서는 제1 열교환기(220)에서 냉매와 냉각수가 열교환됨에 따라 냉각된 냉각수가 순환될 수 있으며, 라디에이터(320)의 구동 없이 전장부품(310)의 온도 조건에 맞춰 냉각수의 온도 관리를 수행할 수 있다.
이처럼, 본 발명은 전환밸브(250)의 제어를 통해 냉매의 유통방향을 전환함으로써, 실내 냉난방을 수행할 수 있으며, 제1 열교환기(220)를 통해 냉매와 냉각수가 열교환됨에 따라 냉매와 냉각수의 효율적인 온도 관리가 수행될 수 있다. 여기서, 전환밸브(250)는 별도의 제어기에 의해 제어될 수 있으며, 히트펌프가 구현되는 중 제2 열교환기(240)에서 발생되는 난방공기 또는 냉방공기는 실내공간의 온도 조건에 따라 외부로 배출되도록 구성할 수도 있다.
한편, 본 발명에서 제1 열교환기(220)는 실내부(110)의 필러(111) 내부에 설치될 수 있다.
즉, 모빌리티(100)의 실내부(110)는 측방으로 필러(111)가 마련될 수 있으며, 각 필러(111)의 상측으로 루프(114)가 마련되어 실내공간을 형성하도록 구성될 수 있다. 이러한 필러(111)는 모빌리티(100)의 전체 프레임 중 일부이며, 필러(111)의 경우 구조적 강성을 확보하기 위해 내부가 비어있는 형태로 제작될 수 있다.
이에 따라, 필러(111)의 내부는 비가용 공간이 되는데, 제1 열교환기(220)를 필러(111) 내부에 설치함으로써, 실내공간에 간섭되지 않고 실내부(110)에 제1 열교환기(220)를 마련할 수 있다.
상세하게, 도 4에 도시된 바와 같이, 필러(111)는 이너 판넬(112)과 아우터 판넬(113)이 결합됨에 따라 내측으로 설치공간을 갖도록 형성된다. 이러한 필러(111)는 실내공간의 인테리어에 따라 이너 판넬(112)의 형상이 결정될 수 있으며, 외곽 형상에 따라 아우터 판넬(113)의 형상이 결정될 수 있다. 이러한 이너 판넬(112)과 아우터 판넬(113)은 상호 결합되되 중공 구조를 이루어 내측에 설치공간이 형성됨으로써, 필러(111)의 전체 강성이 확보된다.
특히, 제1 열교환기(220)는 필러(111)의 설치공간에 마련된 상태에서 이너 판넬(112) 또는 아우터 판넬(113)에 장착되되 이너 판넬(112)과 아우터 판넬(113)에 접촉되어 지지 구조를 이루도록 장착된다.
이렇게, 제1 열교환기(220)는 필러(111) 내부에서 냉매와 냉각수 간의 열교환 역할과 함께 필러(111)의 지지 구조 역할을 수행하도록 마련된다. 이에 따라, 제1 열교환기(220)는 이너 판넬(112) 또는 아우터 판넬(113) 중 강성이 더 높거나 설치 용이성에 따라 어느 하나에 설치될 수 있다. 아울러, 제1 열교환기(220)는 필러(111) 내부에서 이너 판넬(112)과 아우터 판넬(113)에 접촉되도록 마련됨으로써, 제1 열교환기(220)가 이너 판넬(112)과 아우터 판넬(113)을 지지하여 필러(111)의 전체 강성이 확보될 수 있다.
한편, 제2 열교환기(240)는 실내부(110)의 루프(114) 내부에 설치될 수 있다. 또한, 제2 열교환기(240)의 경우 실내공기의 온도를 조절하도록 마련되는 바, 실내부(110)의 루프(114) 중앙에 설치될 수 있다. 아울러, 실내부(110)의 루프(114)에는 제2 열교환기(240)를 통해 온도가 조절된 공조공기가 실내에 제공될 수 있도록 송풍팬(F)이 마련될 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 모빌리티(100)는 실내부(110)와 동력부(120)가 상하로 분리되도록 구성된다. 다만, 본 발명은 제1 열교환기(220)와 제2 열교환기(240)가 실내부(110)에 마련되고, 나머지가 동력부(120)에 마련되기 때문에, 실내부(110)와 동력부(120)가 상하로 분리됨에 의해 냉매순환라인(200)과 냉각수순환라인(300)도 상하로 분리 구성된다.
이에 따라, 실내부(110)와 동력부(120)에는 각각 상호 결합시 마주하는 방향으로 매칭되어 조립되는 복수의 라인 피팅부(130)가 형성되어, 상하측으로 분리된 냉매순환라인(200)과 냉각수순환라인(300)이 각각의 라인 피팅부(130)를 매개로 연결된다.
이렇게, 실내부(110)와 동력부(120)에는 각각 라인 피팅부(130)가 형성되고, 실내부(110)의 라인 피팅부(130)와 동력부(120)의 라인 피팅부(130)는 실내부(110)와 동력부(120)의 결합시 상호 연결됨으로써, 상하로 분리된 냉매순환라인(200)이 연결되어 냉매가 유통되고, 상하로 분리된 냉각수순환라인(300)이 연결되어 냉각수가 유통될 수 있다.
이러한 라인 피팅부(130)는 실내부(110)와 동력부(120)의 결합시 끼움 결합 방식으로 결합될 수 있으며, 별도의 실링수단이 구비되어 냉매 또는 냉각수가 누수되지 않도록 구성될 수 있다.
상세하게, 실내부(110)에는 제1 열교환기(220)에 연결되는 냉매순환라인(200)이 연결된 제1 상부 냉매라인 피팅부(131), 제2 열교환기(240)에 연결되는 냉매순환라인(200)이 연결된 제2 상부 냉매라인 피팅부(132), 제1 열교환기(220)에 연결된 제1 상부 냉각수라인 피팅부(133) 및 제2 상부 냉각수라인 피팅부(134)가 형성될 수 있다.
또한, 동력부(120)에는 제1 상부 냉매라인 피팅부(131)에 매칭되는 제1 하부 냉매라인 피팅부(135), 제2 상부 냉매라인 피팅부(132)에 매칭되는 제2 하부 냉매라인 피팅부(136), 제1 상부 냉각수라인 피팅부(133)와 제2 상부 냉각수라인 피팅부(134)에 각각 매칭되는 제1 하부 냉각수라인 피팅부(137)과 제2 하부 냉각수라인 피팅부(138)가 형성될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 실내부(110)에는 하방으로 제1 상부 냉매라인 피팅부(131)와 제2 상부 냉매라인 피팅부(132)가 형성되고, 동력부(120)에는 상방으로 제1 하부 냉매라인 피팅부(135)와 제2 하부 냉매라인 피팅부(136)가 형성됨으로써, 실내부(110)와 동력부(120)의 결합시 실내부(110) 측 냉매순환라인(200)과 동력부(120) 측 냉매순환라인(200)이 연통되도록 연결된다. 이로 인해, 실내부(110)와 동력부(120)를 결합시, 냉매순환라인(200)에 냉매가 유통될 수 있는 상태가 될 수 있다.
또한, 실내부(110)에는 하방으로 제1 상부 냉각수라인 피팅부(133)와 제2 상부 냉각수라인 피팅부(134)가 형성된다. 이러한 제1 상부 냉각수라인 피팅부(133)와 제2 상부 냉각수라인 피팅부(134)는 각각 제1 열교환기(220)에 입구와 출구측에 연결된다. 한편, 동력부(120)의 상방으로 제1 하부 냉각수라인 피팅부(137)와 제2 하부 냉각수라인 피팅부(138)가 형성됨으로써, 실내부(110)와 동력부(120)의 결합시 실내부(110) 측 냉각수순환라인(300)과 동력부(120) 측 냉각수순환라인(300)이 연통되도록 연결된다. 이로 인해, 실내부(110)와 동력부(120)를 결합시, 냉각수순환라인(300)에 냉매가 유통될 수 있다.
이러한 각각의 라인 피팅부(130)는 실내부(110)와 동력부(120)의 결합시 정상적인 연결 상태를 위해, 상하측 냉매라인 피팅부(130)와 상하측 냉각수 라인 피팅부가 서로 다른 위치에서 각기 결합되도록 구성될 수 있다. 또한, 상하측 냉매라인 피팅부는 상호 결합되는 부분의 형상 또는 크기를 일치시키고, 상하측의 냉각수라인 피팅부는 냉매라인 피팅부와 상이한 형상 또는 크기로 형성되도록 하여, 정확한 연결이 수행되도록 할 수 있다.
이를 통해, 실내부(110)와 동력부(120)가 분리 구성되어 냉매순환라인(200)과 냉각수순환라인(300)이 각각 분리되더라도, 각 라인 피팅부(130)를 통한 연결을 통해 냉매순환라인(200)에서 냉매가 유통되고, 냉각수순환라인(300)에서 냉각수가 원활히 유통될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 모빌리티(100)가 실내부(110)와 동력부(120)가 분리 구성되고, 실내부(110)와 동력부(120)를 승차 인원, 주행거리 증대, 배터리 용량 증대, 실내 공간 증대 등 다양한 사용 목적에 따라 변경 가능하다.
특히, 본 발명은 실내부(110)의 실내 공간이 증대되는 경우 실내 공조 성능도 확보되어야 함에 따라, 제1 열교환기(220)를 복수 구성하거나, 제2 열교환기(240)의 사이즈를 증대시켜 실내 공간에 따른 공조 성능을 확보할 수 있다.
일례로, 실내부(110)의 필러(111) 내부에서 제1 열교환기(220)를 복수 구성하거나, 제2 열교환기(240)의 면적을 증대시킴으로써, 실내부(110) 내부의 실내 공간 변화에 맞춰 공조 성능을 만족할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 모빌리티 통합열관리 시스템은 공조시스템의 배치를 최적화하여, 실내 공간이 확보되고 공조기에 의한 외관 상품성 저하가 방지된다.
또한, 모빌리티(100)가 실내부(110)와 동력부(120)로 분리 구성됨에 있어, 실내부(110)와 동력부(120)를 결합시 공조시스템의 냉매순환라인(200) 및 냉각수순환라인(300)이 연결되어 공조 시스템의 구성이 용이하다.
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:모빌리티 110:실내부
111:필러 112:이너 판넬
113:아우터 판넬 114:루프
120:동력부 130:라인 피팅부
131:제1 상부 냉매라인 피팅부 132:제2 상부 냉매라인 피팅부
133:제1 상부 냉각수라인 피팅부 134:제2 상부 냉각수라인 피팅부
135:제1 하부 냉매라인 피팅부 136:제2 하부 냉매라인 피팅부
137:제1 하부 냉각수라인 피팅부 138:제2 하부 냉각수라인 피팅부
200:냉매순환라인 210:압축기
220:제1 열교환기 230:팽창기
240:제2 열교환기 250:전환밸브
260:어큐뮬레이터 300:냉각수순환라인
310:전장부품 320:라디에이터

Claims (12)

  1. 실내공간이 마련되는 실내부와 동력계 부품이 마련되는 동력부로 이루어진 모빌리티;
    냉매가 순환되고, 압축기, 제1 열교환기, 팽창기, 제2 열교환기가 포함되며, 압축기에서 배출된 냉매가 제1 열교환기 또는 제2 열교환기에 유통되도록 압축기 후방에서 분기되도록 이루어진 냉매순환라인;
    냉각수가 순환되고, 전장부품, 라디에이터, 냉매순환라인의 제1 열교환기를 포함하는 냉각수순환라인; 및
    냉매순환라인의 분기 지점에 마련되어 냉매의 유통방향이 전환되도록 하는 전환밸브;를 포함하며,
    제1 열교환기와 제2 열교환기의 경우 실내부에 마련된고, 냉매순환라인과 냉각수순환라인의 나머지의 경우 동력부에 마련된 것을 특징으로 하는 모빌리티 통합열관리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제1 열교환기는 냉매순환라인과 냉각수순환라인이 연결되어 냉매와 냉각수가 열교환되도록 하는 것을 특징으로 하는 모빌리티 통합열관리 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    냉매순환라인은 압축기와 전환밸브에 연결된 제1 라인, 전환밸브와 제1 열교환기에 연결된 제2 라인, 전환밸브와 제2 열교환기에 연결된 제3 라인, 제1 열교환기와 제2 열교환기가 연결되며 팽창기가 포함된 제4 라인으로 이루어진 것을 특징으로 하는 모빌리티 통합열관리 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    냉매순환라인은 제1 열교환기와 제2 열교환기를 순환한 냉매가 압축기로 복귀되도록 하는 제5 라인이 더 마련되고, 제5 라인에는 어큐뮬레이터가 포함된 것을 특징으로 하는 모빌리티 통합열관리 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    실내공간 냉방시, 냉매순환라인에서 냉매는 전환밸브에 의해 압축기에서 압축된 후 제1 열교환기에서 냉각수와 열교환되어 응축되고 팽창기에서 팽창되며 제2 열교환기를 통해 증발됨에 따라, 실내공간에 냉방공기가 제공되는 것을 특징으로 하는 모빌리티 통합열관리 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    실내공간 난방시, 냉매순환라인에서 냉매는 전환밸브에 의해 압축기에서 압축된 후 제2 열교환기에서 응축됨에 따라 실내공간에 난방공기가 제공되고, 팽창기에서 팽창된 후 제1 열교환기에서 증발되면서 냉각수와 열교환되는 것을 특징으로 하는 모빌리티 통합열관리 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    제1 열교환기는 실내부의 필러 내부에 설치된 것을 특징으로 하는 모빌리티 통합열관리 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    필러는 이너 판넬과 아우터 판넬이 결합됨에 따라 내측으로 설치공간을 갖도록 형성되고,
    제1 열교환기는 설치공간에 마련된 상태에서 이너 판넬 또는 아우터 판넬에 장착되되 이너 판넬과 아우터 판넬에 접촉되어 지지 구조를 이루도록 장착된 것을 특징으로 하는 모빌리티 통합열관리 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    제2 열교환기는 실내부의 루프 내부에 설치된 것을 특징으로 하는 모빌리티 통합열관리 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    모빌리티는 실내부와 동력부가 상하로 분리되도록 구성되고,
    실내부와 동력부에는 각각 상호 결합시 마주하는 방향으로 매칭되어 조립되는 복수의 라인 피팅부가 형성되어, 상하측으로 분리된 냉매순환라인과 냉각수순환라인이 각각의 라인 피팅부를 매개로 연결되는 것을 특징으로 하는 모빌리티 통합열관리 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    실내부에는 제1 열교환기에 연결되는 냉매순환라인이 연결된 제1 상부 냉매라인 피팅부, 제2 열교환기에 연결되는 냉매순환라인이 연결된 제2 상부 냉매라인 피팅부, 제1 열교환기에 연결된 제1 상부 냉각수라인 피팅부 및 제2 상부 냉각수라인 피팅부가 형성되고,
    동력부에는 제1 상부 냉매라인 피팅부에 매칭되는 제1 하부 냉매라인 피팅부, 제2 상부 냉매라인 피팅부에 매칭되는 제2 하부 냉매라인 피팅부, 제1 상부 냉각수라인 피팅부와 제2 상부 냉각수라인 피팅부에 각각 매칭되는 제1 하부 냉각수라인 피팅부와 제2 하부 냉각수라인 피팅부가 형성된 것을 특징으로 하는 모빌리티 통합열관리 시스템.
  12. 청구항 1에 있어서,
    제1 열교환기와 제2 열교환기를 제외한 냉매순환라인의 나머지 및 냉각수순환라인은 전장부품이 마련되는 공간에 함께 마련된 것을 특징으로 하는 모빌리티 통합열관리 시스템.
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