WO2024029908A1 - 매니폴드 유체 모듈 - Google Patents

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WO2024029908A1
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heat exchanger
manifold
heat
manifold plate
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우상구
김무중
노경태
이해준
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Hanon Systems Corp
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    • F25B2339/047—Water-cooled condensers

Definitions

  • the present invention relates to a manifold fluid module, and more specifically, to a manifold fluid module in which parts such as heat exchangers and valves are modularized into one.
  • Electric vehicles and hybrid vehicles are equipped with batteries to provide driving power, and the batteries are used not only for driving but also for cooling and heating.
  • a heat pump refers to a device that absorbs low-temperature heat and moves the absorbed heat to a high temperature.
  • a heat pump has a cycle in which a liquid fluid evaporates in an evaporator, takes heat from the surroundings, becomes a gas, and then liquefies while releasing heat to the surroundings through a condenser. Applying this to an electric vehicle or hybrid vehicle has the advantage of securing a heat source that is insufficient in conventional air conditioning devices.
  • the current modular configuration of the heat pump system for electric vehicles is a partial modularization method in which important parts (valves, accumulators, chillers, condensers, internal heat exchangers, sensors, etc.) are connected by piping, and fittings and connectors are used to connect these piping. It must be constructed separately, and an appropriate gap is created for connection between parts. Because of this, there are disadvantages in packaging, cost, and workability. In addition, there is a problem that heat pump performance is deteriorated due to thermal interference between high-temperature fluid and low-temperature fluid during the modularization process of the manifold.
  • One embodiment of the present invention provides a manifold fluid module that can reduce costs, reduce weight, and increase workability by using a manifold plate that performs the functions of piping, fittings, and housing.
  • an embodiment of the present invention provides a manifold fluid module that can minimize thermal interference between refrigerants and improve heat pump performance through arrangement of the fluid flow path of the manifold plate and heat exchanger.
  • a manifold fluid module includes a manifold plate with a fluid flow path formed therein; A compressor coupled to the manifold plate; and a first heat exchanger coupled to the manifold plate, connected so that the first fluid discharged from the compressor is directly introduced, and heat-exchanging the first fluid and the second fluid, wherein the compressor is connected to one surface of the manifold plate.
  • the first heat exchanger is coupled to the other side of the manifold plate, wherein the compressor has a first fluid inlet port and a first fluid outlet port, and the first heat exchanger has a first fluid inlet port and a first fluid It has an outlet port, and either the first fluid inlet port or the first fluid outlet port of the compressor may be directly connected and communicated with either the first fluid inlet port or the first fluid outlet port of the first heat exchanger.
  • the first fluid outlet port of the compressor may be directly connected and communicated with the first fluid inlet port of the first heat exchanger.
  • the first fluid inlet port of the compressor may be coupled to one side of the manifold plate, and the first fluid discharge port of the first heat exchanger may be coupled to the other side of the manifold plate.
  • It may further include a second heat exchanger coupled to the manifold plate and heat-exchanging the first fluid discharged from the first heat exchanger and the second fluid.
  • the first fluid flows into the upper part and moves to the lower part, and the first fluid flows into the lower part and moves to the upper part, thereby exchanging heat with each other.
  • a first fluid inlet port and a first fluid outlet port through which the first fluid flows in and out are provided on one side of the first heat exchanger and the second heat exchanger, respectively, and on the other side of the first heat exchanger and the second heat exchanger.
  • a second fluid inlet port and a second fluid outlet port through which the second fluid flows in and out may be provided, respectively.
  • the first fluid inlet port and the first fluid outlet port are directly connected to the fluid flow path of the manifold plate, and the second fluid inlet port and the second fluid outlet port are outside the first and second heat exchangers. It can be provided on the side.
  • the first fluid inlet port may be disposed at upper portions of the first and second heat exchangers, and the first fluid outlet port may be disposed at lower portions of the first heat exchanger and the second heat exchanger.
  • the second fluid inlet port may be disposed at lower portions of the first and second heat exchangers, and the second fluid outlet port may be disposed at upper portions of the first and second heat exchangers.
  • Fastening portions for coupling with the manifold plate may be extended and formed on the upper and lower portions of the second heat exchanger.
  • At least one opening may be formed in the manifold plate to avoid thermal interference between the high-temperature first fluid and the low-temperature first fluid.
  • the opening may be formed adjacent to a flow path of the first fluid flowing into the compressor.
  • the manifold plate includes a third heat exchanger that evaporates the first fluid discharged from the first heat exchanger by heat-exchanging it with a second fluid, and separates the first fluid that has passed through the second heat exchanger into a gaseous fluid and a liquid fluid. Accumulators that do so can be combined.
  • the first heat exchanger may be disposed on one side of the manifold plate, the second heat exchanger and the third heat exchanger may be disposed on the other side, and the accumulator may be disposed between them.
  • the first heat exchanger may be a water-cooled condenser
  • the second heat exchanger may be a water-cooled evaporator
  • the third heat exchanger may be a chiller
  • the second fluid heat-exchanged in the water-cooled condenser heats the interior of the vehicle
  • the second fluid heat-exchanged in the water-cooled evaporator cools the interior of the vehicle
  • the second fluid heat exchanged in the chiller cools the battery.
  • cost reduction, weight reduction, and workability can be improved by using a manifold plate that performs the functions of piping, fittings, and housing.
  • thermal interference between refrigerants can be minimized and heat pump performance can be improved through the arrangement of the fluid flow path of the manifold plate and the heat exchanger.
  • Figure 1 is a perspective view showing a manifold fluid module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view showing a manifold plate of a manifold fluid module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a plan view of a manifold fluid module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a diagram showing the overall flow of the first fluid in the manifold fluid module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a diagram illustrating a first heat exchanger of a manifold fluid module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a diagram illustrating a second heat exchanger of a manifold fluid module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a diagram illustrating a third heat exchanger of a manifold fluid module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a diagram illustrating the inflow and outflow flow of the first fluid from the manifold fluid module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is a diagram showing a second heat exchanger and a third heat exchanger being coupled to the manifold plate of the manifold fluid module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 10 is a front view of the second heat exchanger of the manifold fluid module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 11 is a front view of the third heat exchanger of the manifold fluid module according to an embodiment of the present invention.
  • connection does not mean that two or more components are directly connected, but rather that two or more components are indirectly connected through other components, or physically connected. It can mean not only being connected but also being electrically connected, or being integrated although referred to by different names depending on location or function.
  • Figure 1 is a perspective view showing a manifold fluid module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a perspective view showing a manifold plate of a manifold fluid module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a perspective view showing a manifold fluid module according to an embodiment of the present invention. This is a drawing showing a plan view of a manifold fluid module according to an embodiment of the invention.
  • the manifold fluid module includes a manifold plate 1 with a fluid flow path formed therein, a compressor 30 coupled to the manifold plate 1, and the manifold plate 1.
  • a first heat exchanger 40 coupled to the fold plate 1, into which the first fluid discharged from the compressor 30 is directly introduced, and for heat exchanging the first fluid and the second fluid, and the manifold plate 1 ) and may include a second heat exchanger 60 for heat exchanging the first fluid discharged from the first heat exchanger and the second fluid.
  • a bottom plate (2) can be coupled to one side of the manifold plate (1) to cover the flow path, and can be manufactured by joining using brazing, structural adhesives, gaskets, etc.
  • the material of the manifold plate (1) can be applied in various ways depending on the purpose and function, such as aluminum, thermo-plastic, or stainless steel, depending on the manufacturing method.
  • the bottom plate 2 may be installed on a mounting frame 4 that is structured to be mounted within a vehicle.
  • the manifold plate 1 is formed to have a fluid flow path substantially recessed therein and has a plate shape with a predetermined thickness.
  • the manifold plate 1 includes a first heat exchanger 40, a second heat exchanger 60, a third heat exchanger 80, an accumulator 50, and an expansion valve 70, which are heat exchange devices of the heat pump system. 90) are combined and modularized to reduce product manufacturing man-hours and also reduce man-hours on the vehicle assembly line.
  • the manifold plate (1) simultaneously performs the functions of piping, fittings, and housing, thereby reducing costs and improving workability.
  • An opening 6 that opens forward and backward may be formed in the manifold plate 1.
  • the opening 6 is a part formed so that the high-temperature region and the low-temperature region of the flow path of the manifold plate 1 can be separated as much as possible, and also serves to prevent interference with the fluid port of the heat exchanger.
  • the opening 6 may be formed adjacent to the flow path of the first fluid flowing into the compressor 30 to avoid thermal interference.
  • a fluid flow path may be formed on the rear of the manifold plate 1 to guide movement in heat exchange, expansion, inflow, and outflow of fluid.
  • various fluid ports may be provided on the rear of the manifold plate 1 for the inflow and outflow of fluid.
  • the first heat exchanger outlet port 8 through which the first fluid flows out of the first heat exchanger 40 is a fluid port
  • the accumulator inlet port 10 through which the first fluid flows in and out of the accumulator 50.
  • first expansion valve port 16 through which the first fluid flows in and out of the first expansion valve 70, and a first fluid flows into and out of the second expansion valve 90.
  • a second expansion valve port 20 that flows out may be provided.
  • the compressor 30 is coupled to one side, that is, the rear, of the manifold plate 1.
  • the compressor 30 serves to compress the first fluid to high temperature and pressure and move it to the first heat exchanger 40.
  • a first heat exchanger 40, a second heat exchanger 60, and a third heat exchanger 80 are coupled to one side, that is, the front side, of the manifold plate 1 as heat exchange devices.
  • the first fluid and the second fluid may exchange heat while passing through the first heat exchanger 40, the second heat exchanger 60, and the third heat exchanger 80, respectively.
  • a water-cooled condenser can be used as the first heat exchanger 40, a water-cooled evaporator can be used as the second heat exchanger 60, and a chiller can be used as the third heat exchanger 80.
  • the water-cooled condenser serves to condense the high-temperature, high-pressure gaseous fluid (refrigerant) discharged from the compressor or internal condenser into a high-pressure liquid by exchanging heat with an external heat source.
  • the water-cooled evaporator serves to evaporate the expanded first fluid (refrigerant) by heat exchange with the second fluid (coolant) and cool the second fluid.
  • the second fluid heat-exchanged in the water-cooled condenser may heat the interior of the vehicle, and the second fluid heat-exchanged in the water-cooled evaporator may cool the interior of the vehicle.
  • the chiller is a device in which a low-temperature, low-pressure first fluid is supplied and exchanges heat with a second fluid (coolant) moving in a coolant circulation line (not shown).
  • the cold second fluid heat-exchanged in the chiller circulates in the coolant circulation line to connect the battery and the battery. Heat can be exchanged.
  • a refrigerant, a coolant, etc. may be used as the first fluid and the second fluid.
  • a refrigerant may be used as the first fluid and coolant may be used as the second fluid.
  • the first heat exchanger 40 is connected directly to the compressor 30 described above so that fluid can move.
  • the first fluid inlet port 41 through which the first fluid flows from the first heat exchanger 40 is directly connected to the port through which the first fluid flows out of the compressor 30, so that the first fluid flows into the manifold. It can flow directly without passing through the flow path on the fold plate (1).
  • the first fluid can move through a directly connected flow path without passing through the manifold plate 1 in the process of moving from the compressor 30 to the first heat exchanger 40.
  • the compressor 30 does not pass through a separate flow path on the manifold plate 1, the high-temperature, high-pressure first fluid compressed in the compressor 30 (the highest temperature and high pressure in the heat pump system) is connected to the manifold plate ( 1), heat transfer can be fundamentally blocked, thereby improving the performance of the heat pump system.
  • the compressor 30 and the first heat exchanger 40 are each coupled to the manifold plate 1, but are not coupled through the manifold plate 1 but directly to the first fluid. Some parts are combined to allow for movement.
  • the compressor 30 has a first fluid inlet port 32 and a first fluid outlet port 34
  • the first heat exchanger 40 has a first fluid inlet port 41 and a first fluid outlet port 34. It has a fluid outlet port (42).
  • Either the first fluid inlet port 32 or the first fluid outlet port 34 of the compressor 30 is the first fluid inlet port 41 or the first fluid outlet port 42 of the first heat exchanger 40. ) can be directly connected and communicated with any one of the following.
  • the first fluid outlet port 34 of the compressor 30 is directly connected to and communicates with the first fluid inlet port 32 of the first heat exchanger 40. And, the first fluid inlet port 32 of the compressor 30 is coupled to one surface of the manifold plate 1, and the first fluid outlet port 42 of the first heat exchanger 40 is connected to the manifold plate 1. ) can be combined with the other side of.
  • the first heat exchanger 40 is disposed on one side, that is, at the left or right end, of the manifold plate 1, and on the other side, the accumulator 50, the second heat exchanger 60, and the third heat exchanger 80 are sequentially installed. can be placed. In this way, by sequentially arranging the components necessary for fluid flow, they can be integrated and modularized in the limited space of the manifold plate (1).
  • a first expansion valve 70 and a second expansion valve 90 are disposed on the upper part of the second heat exchanger 60 and the upper part of the third heat exchanger 80, respectively.
  • the first expansion valve 70 and the second expansion valve 90 serve to expand the first fluid flowing into the second heat exchanger 60 and the third heat exchanger 80.
  • the accumulator 50 serves to separate the first fluid that has passed through the second heat exchanger 60 into a gaseous fluid and a liquid fluid.
  • the accumulator 50 is equipped with a separate heat exchanger, so that the first fluid that has passed through the first heat exchanger 40 flows in, exchanges heat, and then flows into the second heat exchanger 60 and the third heat exchanger 80. Let it flow in.
  • Figure 4 is a diagram showing the overall flow of the first fluid in the manifold fluid module according to an embodiment of the present invention.
  • the dotted arrow indicates the flow of the high-temperature and high-pressure first fluid
  • the solid arrow indicates the flow of the low-temperature and low-pressure first fluid.
  • the first fluid compressed at high temperature and high pressure in the compressor 30 flows into the first heat exchanger 40.
  • the first fluid that has exchanged heat with the second fluid in the first heat exchanger (40) flows out through the first heat exchanger outlet port (8).
  • the first fluid flows into the accumulator 50 through the accumulator inlet port 10 and then exchanges heat in the internal heat exchanger.
  • the first fluid flows into the first expansion valve 70 and the second expansion valve 90 through the first expansion valve port 16 and the second expansion valve port 20.
  • the first fluid flowing into the first expansion valve 70 and the second expansion valve 90 is expanded and passes through the second heat exchanger inlet port 13 and the third heat exchanger inlet port 17 to the second heat exchanger ( 60) and flows into the third heat exchanger (80).
  • the first fluid heat-exchanged with the second fluid in the second heat exchanger 60 and the third heat exchanger 80 flows out through the second heat exchanger outlet port 14 and the third heat exchanger outlet port 18, respectively.
  • the first fluid separated into gaseous fluid and liquid fluid in the accumulator 50 may be introduced back into the compressor 30 and circulated while repeating the above-described process.
  • Figure 5 is a diagram showing a first heat exchanger of a manifold fluid module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 is a diagram showing a second heat exchanger of a manifold fluid module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a third heat exchanger of a manifold fluid module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a flow diagram of a first fluid flowing in and out of a manifold fluid module according to an embodiment of the present invention. This is a drawing showing.
  • a first fluid inlet port 41 and a first fluid outlet port 42 through which the first fluid flows in and out are provided on one side, that is, the back side, of the first heat exchanger 40, respectively.
  • the first fluid inlet port 41 and the first fluid outlet port 42 may be provided on one side coupled to the manifold plate (1). This is to minimize thermal interference between the high-temperature region and the low-temperature region of the first fluid by eliminating a separate piping for the flow of the first fluid and minimizing the flow section of the first fluid circulating through the manifold plate 1.
  • the first fluid inlet port 41 is provided at the top and the first fluid outlet port 42 is provided at the bottom, so that the first fluid can move in the direction of gravity.
  • the other side, that is, the front, of the first heat exchanger 40 is provided with a second fluid inlet port 43 and a second fluid outlet port 44 through which the second fluid flows in and out, respectively.
  • the second fluid inlet port 43 is provided at the bottom of the first heat exchanger 40 and the second fluid outlet port 44 is provided at the top of the first heat exchanger 40, so the second fluid outlet port 43 is provided at the bottom of the first heat exchanger 40.
  • the fluid moves from the bottom to the top. In this way, when the second fluid moves from the bottom to the top, the flow efficiency of the second fluid can be improved because the second fluid proceeds in a state that fills the flow cross-sectional area.
  • ports for the inflow and outflow of the first fluid are provided on one side of the first heat exchanger 40 and ports for the inflow and outflow of the second fluid are provided on the other side.
  • Heat exchange can be smoothly performed between the first fluid and the second fluid, and assembly efficiency for coupling with the manifold plate 1 can also be improved.
  • first fluid inlet ports 61 and 81 through which the first fluid flows in and out.
  • 1 fluid outlet ports 62 and 82 are provided, respectively.
  • the first fluid inlet ports 61 and 81 and the first fluid outlet ports 62 and 82 may be provided on one side coupled to the manifold plate (1). This is to minimize thermal interference between the high-temperature region and the low-temperature region of the first fluid by eliminating a separate piping for the flow of the first fluid and minimizing the flow section of the first fluid circulating through the manifold plate 1.
  • the first fluid inlet ports 61 and 81 are provided at the top and the first fluid outlet ports 62 and 82 are provided at the bottom, so that the first fluid can move in the direction of gravity.
  • second fluid inlet ports (63,83) and second fluid outlet ports (64,84) through which the second fluid flows in and out are provided.
  • the second fluid inlet ports 63 and 83 are provided at the lower portions of the second heat exchanger 60 and the third heat exchanger 80
  • the second fluid outlet ports 64 and 84 are provided at the bottom of the second heat exchanger 60 and the third heat exchanger 80. Since it is provided at the upper part of (60) and the third heat exchanger (80), the second fluid moves from the lower part to the upper part. In this way, when the second fluid moves from the bottom to the top, the flow efficiency of the second fluid can be improved because the second fluid proceeds in a state that fills the flow cross-sectional area.
  • ports for the inflow and outflow of the first fluid are provided on one side of the second heat exchanger 60 and the third heat exchanger 80, and ports for the inflow and outflow of the second fluid are provided on the other side.
  • the dotted lines in FIG. 8 indicate the inflow and outflow portions of the first and second fluids, respectively, the solid arrows indicate the movement of the first fluid, and the dotted arrows indicate the movement of the second fluid. It indicates movement.
  • the first fluid moves through the inner part directly connected to the manifold plate (1) based on the heat exchanger, and the second fluid moves to the outer part of the heat exchanger, so the second fluid moves through the manifold plate (1).
  • Direct thermal interference from the side can be minimized.
  • Figure 9 is a diagram showing the second heat exchanger and the third heat exchanger being coupled to the manifold plate of the manifold fluid module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 10 is a diagram showing the manifold according to an embodiment of the present invention.
  • This is a view showing the front of the second heat exchanger of the fluid module
  • Figure 11 is a view showing the front of the third heat exchanger of the manifold fluid module according to an embodiment of the present invention.
  • a fastening groove 19 is formed in the manifold plate 1 for coupling with the second heat exchanger 60 and the third heat exchanger 80.
  • the fastening grooves 19 may be formed at positions corresponding to the upper and lower portions of the second heat exchanger 60 and the third heat exchanger 80, respectively.
  • fastening portions 66 and 86 are formed to extend from the upper and lower portions of the second heat exchanger 60 and the third heat exchanger 80, respectively, and the fastening portions 66 and 86 have fastening holes 68 and 88. ) are formed by penetrating each.
  • the fastening bolt 100 passes through the fastening holes 68 and 88 and is fastened to the fastening groove 19, so that the second heat exchanger 60 and the third heat exchanger 80 are coupled to the manifold plate 1. do.
  • the assembly of the second heat exchanger 60 and the third heat exchanger 80 can be improved through the above-described fastening structure.
  • the second heat exchanger 60 and the third heat exchanger 80 have been described as examples, but it is not limited thereto, and the manifold plate 1, such as the first heat exchanger 40 and the accumulator 50, is used as an example. All of the above-described fastening structures can be applied to the combined configuration.
  • Second heat exchanger outlet port 16 First expansion valve port
  • first fluid outlet port 63 second fluid inlet port
  • first fluid outlet port 83 second fluid inlet port

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Abstract

본 발명은 매니폴드 유체 모듈에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드 유체 모듈은 내부에 유체 유로가 형성되는 매니폴드 플레이트, 상기 매니폴드 플레이트에 결합되는 압축기, 및 상기 매니폴드 플레이트에 결합되고, 상기 압축기로부터 유출된 제1 유체가 직접 유입되도록 연결되며, 제1 유체와 제2 유체를 열교환시키는 제1 열교환기를 포함하고, 상기 압축기는 상기 매니폴드 플레이트의 일면에 결합되며, 상기 제1 열교환기는 상기 매니폴드 플레이트의 타면에 결합되는데, 상기 압축기는 제1 유체 유입 포트 및 제1 유체 유출 포트를 가지고, 상기 제1 열교환기는 제1 유체 유입 포트 및 제1 유체 유출 포트를 가지며, 상기 압축기의 제1 유체 유입 포트 또는 제1 유체 유출 포트 중 어느 하나는 상기 제1 열교환기의 제1 유체 유입 포트 또는 제1 유체 유출 포트 중 어느 하나와 직접 연결되어 연통될 수 있다.

Description

매니폴드 유체 모듈
본 발명은 매니폴드 유체 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열교환기 및 밸브류의 부품들을 하나로 모듈화한 매니폴드 유체 모듈에 관한 것이다.
환경 친화적인 산업 발전 및 화석원료를 대체하는 에너지원의 개발 기조 아래, 근래 자동차 산업에서 가장 주목받는 분야는 전기자동차와 하이브리드 자동차가 있다. 전기자동차와 하이브리드 자동차에는 배터리가 장착되어 구동력을 제공하는데, 주행 운전뿐만 아니라 냉난방 시에도 배터리를 이용한다.
배터리를 이용하여 구동력을 제공하는 차량에서, 냉난방 시 배터리가 열원으로 사용된다는 것은 그만큼 주행거리가 감소된다는 것을 의미하는데, 위 문제를 극복하기 위하여 종래부터 가정용 냉난방장치로 널리 활용된 히트펌프 시스템을 자동차에 적용하는 방법이 제안되었다.
참고로, 히트펌프란 저온의 열을 흡수하여 흡수된 열을 고온으로 이동시키는 것을 말한다. 일 예로서의 히트펌프는 액체 유체가 증발기 내에서 증발하고 주위에서 열을 빼앗아 기체가 되며, 다시 응축기에 의해 주위에 열을 방출하면서 액화되는 사이클을 가진다. 이를 전기자동차 또는 하이브리드 자동차에 적용하면, 종래 일반적인 공조장치에 부족한 열원을 확보할 수 있는 장점이 있다.
현재 전기 자동차용 히트펌프 시스템의 모듈화 구성은 부분 모듈화 방식으로 중요부품(밸브, 어큐뮬레이터, 칠러, 응축기, 내부 열교환기 및 센서 등)이 배관에 의해 연결되며, 이러한 배관의 연결을 위해 피팅 및 커넥터들이 별도로 구성되어야 하며, 부품간의 연결을 위해 적정 간격이 발생하게 된다. 이로 인해 패키징, 원가 및 작업성에서 불리한 점이 존재한다. 또한, 매니폴드의 모듈화 과정에서 고온의 유체와 저온의 유체 간의 열간섭으로 인하여 히트펌프 성능이 저하되는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예는 배관, 피팅 및 하우징의 기능을 수행하는 매니폴드 플레이트를 이용하여 원가절감, 중량저감 및 작업성을 증대할 수 있는 매니폴드 유체 모듈을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 매니폴드 플레이트와 열교환기의 유체 유로 배치를 통하여 냉매 간의 열간섭을 최소화하고 히트펌프 성능을 향상시킬 수 있는 매니폴드 유체 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드 유체 모듈은 내부에 유체 유로가 형성되는 매니폴드 플레이트; 상기 매니폴드 플레이트에 결합되는 압축기; 및 상기 매니폴드 플레이트에 결합되고, 상기 압축기로부터 유출된 제1 유체가 직접 유입되도록 연결되며, 제1 유체와 제2 유체를 열교환시키는 제1 열교환기를 포함하고, 상기 압축기는 상기 매니폴드 플레이트의 일면에 결합되며, 상기 제1 열교환기는 상기 매니폴드 플레이트의 타면에 결합되는데, 상기 압축기는 제1 유체 유입 포트 및 제1 유체 유출 포트를 가지고, 상기 제1 열교환기는 제1 유체 유입 포트 및 제1 유체 유출 포트를 가지며, 상기 압축기의 제1 유체 유입 포트 또는 제1 유체 유출 포트 중 어느 하나는 상기 제1 열교환기의 제1 유체 유입 포트 또는 제1 유체 유출 포트 중 어느 하나와 직접 연결되어 연통될 수 있다.
상기 압축기의 제1 유체 유출 포트는 상기 제1 열교환기의 제1 유체 유입 포트와 직접 연결되어 연통될 수 있다.
상기 압축기의 제1 유체 유입 포트는 상기 매니폴드 플레이트의 일면에 결합되고, 상기 제1 열교환기의 제1 유체 배출 포트는 상기 매니폴드 플레이트의 타면에 결합될 수 있다.
상기 매니폴드 플레이트에 결합되고, 상기 제1 열교환기에서 유출된 제1 유체와, 제2 유체를 열교환시키는 제2 열교환기를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기에서 제1 유체는 상부로 유입되어 하부로 이동하고, 제1 유체는 하부로 유입되어 상부로 이동하면서 서로 열교환될 수 있다.
상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기의 일면에는 제1 유체가 유입 및 유출되는 제1 유체 유입 포트 및 제1 유체 유출 포트가 각각 구비되고, 상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기의 타면에는 제2 유체가 유입 및 유출되는 제2 유체 유입 포트 및 제2 유체 유출 포트가 각각 구비될 수 있다.
상기 제1 유체 유입 포트 및 제1 유체 유출 포트는 상기 매니폴드 플레이트의 유체 유로와 직접 연결되고, 상기 제2 유체 유입 포트 및 제2 유체 유출 포트는 상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기의 바깥쪽에 구비될 수 있다.
상기 제1 유체 유입 포트는 상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기의 상부에 배치되고, 상기 제1 유체 유출 포트는 상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기의 하부에 배치될 수 있다.
상기 제2 유체 유입 포트는 상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기의 하부에 배치되고, 상기 제2 유체 유출 포트는 상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기의 상부에 배치될 수 있다.
상기 제2 열교환기의 상부 및 하부에는 상기 매니폴드 플레이트와의 결합을 위한 체결부가 연장되어 형성될 수 있다.
상기 매니폴드 플레이트에는 고온의 제1 유체와 저온의 제1 유체 간의 열간섭을 피하기 위해 적어도 하나 이상의 개구부가 형성될 수 있다.
상기 개구부는 상기 압축기로 유입되는 제1 유체의 유로에 인접하여 형성될 수 있다.
상기 매니폴드 플레이트에는, 상기 제1 열교환기에서 유출된 제1 유체를, 제2 유체와 열교환시켜 증발시키는 제3 열교환기 및 상기 제2 열교환기를 통과한 제1 유체를 기상 유체와 액상 유체로 분리하는 어큐뮬레이터가 결합될 수 있다.
상기 제1 열교환기는 상기 매니폴드 플레이트의 일측에 배치되고, 타측에는 상기 제2 열교환기 및 제3 열교환기가 배치되며, 그 사이에는 상기 어큐뮬레이터가 배치될 수 있다.
상기 제1 열교환기는 수냉식 응축기이고, 상기 제2 열교환기는 수냉식 증발기이며, 상기 제3 열교환기는 칠러일 수 있다.
상기 수냉식 응축기에서 열교환된 제2 유체는 차량의 실내 난방을 수행하고, 상기 수냉식 증발기에서 열교환된 제2 유체는 차량의 실내 냉방을 수행하며, 상기 칠러에서 열교환된 제2 유체는 배터리를 냉각시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 배관, 피팅 및 하우징의 기능을 수행하는 매니폴드 플레이트를 이용하여 원가절감, 중량저감 및 작업성을 증대할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 매니폴드 플레이트와 열교환기의 유체 유로 배치를 통하여 냉매 간의 열간섭을 최소화하고 히트펌프 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드 유체 모듈을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드 유체 모듈의 매니폴드 플레이트를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드 유체 모듈의 평면을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드 유체 모듈의 제1 유체의 전체적인 흐름을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드 유체 모듈의 제1 열교환기를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드 유체 모듈의 제2 열교환기를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드 유체 모듈의 제3 열교환기를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드 유체 모듈에서 제1 유체가 유입 및 유출되는 흐름을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드 유체 모듈의 매니폴드 플레이트에 제2 열교환기 및 제3 열교환기가 결합되는 것을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드 유체 모듈의 제2 열교환기의 정면을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드 유체 모듈의 제3 열교환기의 정면을 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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, 명세서 전체에서, "연결된다"라고 할 때, 이는 둘 이상의 구성요소가 직접적으로 연결되는 것만을 의미하는 것이 아니고, 둘 이상의 구성요소가 다른 구성요소를 통하여 간접적으로 연결되는 것, 물리적으로 연결되는 것뿐만 아니라 전기적으로 연결되는 것, 또는 위치나 기능에 따라 상이한 명칭들로 지칭되었으나 일체인 것을 의미할 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 매니폴드 유체 모듈의 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드 유체 모듈을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드 유체 모듈의 매니폴드 플레이트를 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드 유체 모듈의 평면을 도시한 도면이다.
이에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드 유체 모듈은 내부에 유체 유로가 형성되는 매니폴드 플레이트(1), 상기 매니폴드 플레이트(1)에 결합되는 압축기(30), 상기 매니폴드 플레이트(1)에 결합되고, 상기 압축기(30)로부터 유출된 제1 유체가 직접 유입되며, 제1 유체와 제2 유체를 열교환시키는 제1 열교환기(40), 및 상기 매니폴드 플레이트(1)에 결합되고, 상기 제1 열교환기에서 유출된 제1 유체와, 제2 유체를 열교환시키는 제2 열교환기(60)를 포함할 수 있다.
매니폴드 플레이트(1)의 일면에는 유로를 커버하도록 바텀 플레이트(2)가 결합될 수 있는데, 브레이징(Brazing), 구조용 접착제(Structural adhesives), 가스켓 등을 이용하여 결합하는 방식으로 제작이 가능하다. 또한, 매니폴드 플레이트(1)의 재료는 제작방식에 따라, 알루미늄, 열가소성 플라스틱(Thermo-plastic), 스테인리스강 등 목적과 기능에 따라 다양하게 적용될 수 있다. 바텀 플레이트(2)는 차량 내에 장착되는 구조를 가진 장착 프레임(4)에 설치될 수 있다.
매니폴드 플레이트(1)는 대략 내부에 유체 유로가 요입되게 형성되며 소정의 두께를 가진 플레이트 형상을 가진다. 이와 같이 매니폴드 플레이트(1)에는 히트펌프 시스템의 열교환 장치인 제1 열교환기(40), 제2 열교환기(60), 제3 열교환기(80), 어큐뮬레이터(50) 및 팽창밸브(70,90)가 결합되어 모듈화됨으로써 제품 제작 공수가 절감되고 차량 조립라인의 공수도 절감될 수 있다. 또한, 매니폴드 플레이트(1)는 배관, 피팅 및 하우징의 기능을 동시에 수행하므로 원가절감 및 작업성을 향상시킬 수 있다.
매니폴드 플레이트(1)에는 전후방으로 개구되는 개구부(6)가 형성될 수 있다. 개구부(6)는 매니폴드 플레이트(1)의 유로 중 고온 영역과 저온 영역이 최대한 이격될 수 있도록 형성되는 부분으로서, 열교환기의 유체 포트와의 간섭을 방지하는 역할도 수행한다. 개구부(6)는 열간섭을 피하기 위해 압축기(30)로 유입되는 제1 유체의 유로에 인접하여 형성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 매니폴드 플레이트(1)의 후면에는 유체의 열교환, 팽창, 유입 및 유출에 있어서 이동을 가이드하는 유체 유로가 형성될 수 있다. 또한, 매니폴드 플레이트(1)의 후면에는 유체의 유입 및 유출을 위한 각종 유체 포트가 구비될 수 있다. 본 실시예에서는 유체 포트로서 제1 열교환기(40)에서 제1 유체가 유출되는 제1 열교환기 유출 포트(8), 어큐뮬레이터(50)에서 제1 유체가 유입 및 유출되는 어큐뮬레이터 유입 포트(10) 및 어큐뮬레이터 유출 포트(12), 제2 열교환기(60)에서 제1 유체가 유입 및 유출되는 제2 열교환기 유입 포트(13) 및 제2 열교환기 유출 포트(14), 제3 열교환기(80)에서 제1 유체가 유입 및 유출되는 제3 열교환기 유입 포트(17) 및 제3 열교환기 유출 포트(18)를 포함할 수 있다. 또한, 매니폴드 플레이트(1)의 후면에는 제1 팽창밸브(70)로 제1 유체가 유입 및 유출되는 제1 팽창밸브 포트(16), 제2 팽창밸브(90)로 제1 유체가 유입 및 유출되는 제2 팽창밸브 포트(20)가 구비될 수 있다.
다시 도 1 및 도 3을 참조하면, 매니폴드 플레이트(1)의 일면, 즉 후면에는 압축기(30)가 결합된다. 압축기(30)는 제1 유체를 고온 고압으로 압축하여 제1 열교환기(40)로 이동시키는 역할을 한다. 그리고, 매니폴드 플레이트(1)의 일면, 즉 전면에는 열교환 장치로서 제1 열교환기(40), 제2 열교환기(60) 및 제3 열교환기(80)가 결합된다. 제1 열교환기(40), 제2 열교환기(60) 및 제3 열교환기(80)에는 제1 유체 및 제2 유체가 각각 통과하면서 열교환될 수 있다.
본 실시예에서 제1 열교환기(40)로는 수냉식 응축기, 제2 열교환기(60)로는 수냉식 증발기, 제3 열교환기(80)로는 칠러가 사용될 수 있다. 수냉식 응축기는 압축기 또는 내부 응축기에서 유출된 고온 고압의 기상 유체(냉매)를 외부 열원과 열교환시켜 고압의 액체로 응축하는 역할을 한다. 수냉식 증발기는 팽창된 제1 유체(냉매)를 제2 유체(냉각수)와 열교환시켜서 증발시키고 제2 유체를 냉각시키는 역할을 한다. 수냉식 응축기에서 열교환된 제2 유체는 차량의 실내 난방을 수행하고, 상기 수냉식 증발기에서 열교환된 제2 유체는 차량의 실내 냉방을 수행할 수 있다. 칠러는 저온 저압의 제1 유체가 공급되어 냉각수 순환라인(미도시)에서 이동하는 제2 유체(냉각수)와 열교환되는 장치로서, 칠러에서 열교환된 차가운 제2 유체는 냉각수 순환라인을 순환하여 배터리와 열교환될 수 있다.
한편, 제1 유체 및 제2 유체는 냉매, 냉각수 등이 적용될 수 있는데, 본 실시예에서는 제1 유체로 냉매, 제2 유체로 냉각수가 적용될 수 있다.
제1 열교환기(40)는 상술한 압축기(30)와 직접 유체가 이동할 수 있도록 연결된다. 보다 구체적으로 설명하면, 제1 열교환기(40)에서 제1 유체가 유입되는 제1 유체 유입 포트(41)는 압축기(30)에서 제1 유체가 유출되는 포트와 직접 연결됨으로써 제1 유체가 매니폴드 플레이트(1) 상의 유로를 거치지 않고 직접 유입될 수 있다. 다시 말해, 제1 유체는 압축기(30)에서 제1 열교환기(40)로 이동하는 과정에서 매니폴드 플레이트(1)를 지나지 않고 직접 연통된 유로를 이동할 수 있는 것이다.
이와 같이 압축기(30)에서 별도의 매니폴드 플레이트(1) 상의 유로를 거치지 않게 되면, 압축기(30)에서 압축된 고온 고압의 제1 유체(히트펌프 시스템에서 가장 고온 고압임)가 매니폴드 플레이트(1)를 통해 열전달하는 것을 원천적으로 차단할 수 있어 히트펌프 시스템의 성능이 향상될 수 있다. 도 1에 잘 도시된 바와 같이 압축기(30)와 제1 열교환기(40)는 매니폴드 플레이트(1)에 각각 결합되기는 하지만, 매니폴드 플레이트(1)를 매개로 하여 결합되지 않고 직접 제1 유체의 유동이 가능하도록 일부가 결합되는 것이다.
보다 구체적으로 설명하면, 압축기(30)는 제1 유체 유입 포트(32) 및 제1 유체 유출 포트(34)를 가지고, 제1 열교환기(40)는 제1 유체 유입 포트(41) 및 제1 유체 유출 포트(42)를 가진다. 압축기(30)의 제1 유체 유입 포트(32) 또는 제1 유체 유출 포트(34) 중 어느 하나는 제1 열교환기(40)의 제1 유체 유입 포트(41) 또는 제1 유체 유출 포트(42) 중 어느 하나와 직접 연결되어 연통될 수 있다.
본 도면에서는 압축기(30)의 제1 유체 유출 포트(34)가 제1 열교환기(40)의 제1 유체 유입 포트(32)와 직접 연결되어 연통된다. 그리고, 압축기(30)의 제1 유체 유입 포트(32)는 매니폴드 플레이트(1)의 일면에 결합되고, 제1 열교환기(40)의 제1 유체 유출 포트(42)는 매니폴드 플레이트(1)의 타면에 결합될 수 있다.
제1 열교환기(40)는 매니폴드 플레이트(1)의 일측, 즉 좌측 또는 우측 끝에 배치되고, 다른 한쪽으로 어큐뮬레이터(50), 제2 열교환기(60) 및 제3 열교환기(80)가 차례로 배치될 수 있다. 이와 같이 유체 유동에 필요한 구성들을 차례로 배치함으로써 매니폴드 플레이트(1)의 제한된 공간에 집적화하여 모듈화할 수 있다.
그리고, 제2 열교환기(60)의 상부 및 제3 열교환기(80)의 상부에는 각각 제1 팽창밸브(70) 및 제2 팽창밸브(90)가 배치된다. 제1 팽창밸브(70) 및 제2 팽창밸브(90)는 제2 열교환기(60) 및 제3 열교환기(80)로 유입되는 제1 유체를 팽창시키는 역할을 한다.
어큐뮬레이터(50)는 제2 열교환기(60)를 통과한 제1 유체가 기상 유체와 액상 유체로 분리하는 역할을 한다. 본 실시예에서는 어큐뮬레이터(50)에 별도의 열교환기가 구비되어 제1 열교환기(40)를 통과한 제1 유체가 유입되어 열교환한 후 제2 열교환기(60) 및 제3 열교환기(80)로 유입되도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드 유체 모듈의 제1 유체의 전체적인 흐름을 도시한 도면이다. 참고로, 본 도면에서 점선 화살표는 고온 고압의 제1 유체의 유동을 표시한 것이고, 실선 화살표는 저온 저압의 제1 유체의 유동을 표시한 것이다.
이를 참조하면, 압축기(30)에서 고온 고압으로 압축된 제1 유체는 제1 열교환기(40)로 유입된다. 제1 열교환기(40)에서 제2 유체와 열교환된 제1 유체는 제1 열교환기 유출 포트(8)를 통해 유출된다. 그리고, 제1 유체는어큐뮬레이터 유입 포트(10)를 통해 어큐뮬레이터(50)로 유입된 후 내부의 열교환기에서 열교환된다. 다음으로, 제1 유체는 제1 팽창밸브 포트(16) 및 제2 팽창밸브 포트(20)를 통해 제1 팽창밸브(70) 및 제2 팽창밸브(90)로 유입된다.
제1 팽창밸브(70) 및 제2 팽창밸브(90)로 유입된 제1 유체는 팽창되어 제2 열교환기 유입 포트(13) 및 제3 열교환기 유입 포트(17)를 통해 제2 열교환기(60) 및 제3 열교환기(80)로 유입된다. 제2 열교환기(60) 및 제3 열교환기(80)에서 제2 유체와 열교환된 제1 유체는 각각 제2 열교환기 유출 포트(14) 및 제3 열교환기 유출 포트(18)를 통해 유출되고, 어큐뮬레이터 유입 포트(10)를 통해 어큐뮬레이터(50)로 유입된다. 어큐뮬레이터(50)에서 기상 유체와 액상 유체로 분리된 제1 유체는 다시 압축기(30)로 유입되어 상기한 바와 같은 과정을 반복하면서 순환될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드 유체 모듈의 제1 열교환기를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드 유체 모듈의 제2 열교환기를 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드 유체 모듈의 제3 열교환기를 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드 유체 모듈에서 제1 유체가 유입 및 유출되는 흐름을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 제1 열교환기(40)의 일면, 즉 후면에는 제1 유체가 유입 및 유출되는 제1 유체 유입 포트(41) 및 제1 유체 유출 포트(42)가 각각 구비된다. 제1 유체 유입 포트(41) 및 제1 유체 유출 포트(42)는 매니폴드 플레이트(1)와 결합되는 일면 쪽에 구비될 수 있다. 이는 제1 유체의 유동을 위한 별도의 배관을 없애고 매니폴드 플레이트(1)를 순환하는 제1 유체의 유동 구간을 최소화함으로써, 제1 유체의 고온 영역과 저온 영역 간의 열간섭을 최소화하기 위함이다. 그리고, 제1 유체 유입 포트(41)는 상부에 구비되고 제1 유체 유출 포트(42)는 하부에 구비됨으로써, 제1 유체가 중력 방향으로 이동할 수 있다.
제1 열교환기(40)의 타면, 즉 전면에는 제2 유체가 유입 및 유출되는 제2 유체 유입 포트(43) 및 제2 유체 유출 포트(44)가 각각 구비된다. 본 실시예에서 제2 유체 유입 포트(43)는 제1 열교환기(40)의 하부에 구비되고 제2 유체 유출 포트(44)는 제1 열교환기(40)의 상부에 구비되기 때문에, 제2 유체는 하부에서 상부로 이동하게 된다. 이와 같이 제2 유체가 하부에서 상부로 이동하면 제2 유체가 유동 단면적을 채운 상태로 진행하기 때문에 제2 유체의 유동 효율이 향상될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 실시예에서는 제1 열교환기(40)의 일면에 제1 유체의 유입 및 유출을 위한 포트를 구비토록 하고 타면에 제2 유체의 유입 및 유출을 위한 포트를 구비토록 함으로써, 제1 유체 및 제2 유체 간에 열교환이 원활하게 이루어질 수 있고 매니폴드 플레이트(1)와의 결합을 위한 조립성도 향상될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제2 열교환기(60) 및 제3 열교환기(80)의 일면, 즉 후면에는 제1 유체가 유입 및 유출되는 제1 유체 유입 포트(61,81) 및 제1 유체 유출 포트(62,82)가 각각 구비된다. 제1 유체 유입 포트(61,81) 및 제1 유체 유출 포트(62,82)는 매니폴드 플레이트(1)와 결합되는 일면 쪽에 구비될 수 있다. 이는 제1 유체의 유동을 위한 별도의 배관을 없애고 매니폴드 플레이트(1)를 순환하는 제1 유체의 유동 구간을 최소화함으로써, 제1 유체의 고온 영역과 저온 영역 간의 열간섭을 최소화하기 위함이다. 그리고, 제1 유체 유입 포트(61,81)는 상부에 구비되고 제1 유체 유출 포트(62,82)는 하부에 구비됨으로써, 제1 유체가 중력 방향으로 이동할 수 있다.
제2 열교환기(60) 및 제3 열교환기(80)의 타면, 즉 전면에는 제2 유체가 유입 및 유출되는 제2 유체 유입 포트(63,83) 및 제2 유체 유출 포트(64,84)가 각각 구비된다. 본 실시예에서 제2 유체 유입 포트(63,83)는 제2 열교환기(60) 및 제3 열교환기(80)의 하부에 구비되고 제2 유체 유출 포트(64,84)는 제2 열교환기(60) 및 제3 열교환기(80)의 상부에 구비되기 때문에, 제2 유체는 하부에서 상부로 이동하게 된다. 이와 같이 제2 유체가 하부에서 상부로 이동하면 제2 유체가 유동 단면적을 채운 상태로 진행하기 때문에 제2 유체의 유동 효율이 향상될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 실시예에서는 제2 열교환기(60) 및 제3 열교환기(80)의 일면에 제1 유체의 유입 및 유출을 위한 포트를 구비토록 하고 타면에 제2 유체의 유입 및 유출을 위한 포트를 구비토록 함으로써, 제1 유체 및 제2 유체 간에 열교환이 원활하게 이루어질 수 있고 매니폴드 플레이트(1)와의 결합을 위한 조립성도 향상될 수 있다.
도 8을 참조하면, 도 8에서 점선으로 표시한 부분은 제1 유체 및 제2 유체가 각각 유입 및 유출되는 부분을 표시한 것이고, 실선 화살표는 제1 유체의 이동, 점선 화살표는 제2 유체의 이동을 표시한 것이다. 이와 같이 제1 유체는 열교환기를 기준으로 매니폴드 플레이트(1)와 직접 연결되는 안쪽 부분을 통해 이동이 되고, 열교환기의 바깥쪽 부분으로는 제2 유체가 이동되기 때문에 제2 유체가 매니폴드 플레이트(1) 측으로부터 직접적으로 열간섭을 받는 것을 최소화할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드 유체 모듈의 매니폴드 플레이트에 제2 열교환기 및 제3 열교환기가 결합되는 것을 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드 유체 모듈의 제2 열교환기의 정면을 도시한 도면이며, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드 유체 모듈의 제3 열교환기의 정면을 도시한 도면이다.
이를 참조하면, 매니폴드 플레이트(1)에는 제2 열교환기(60) 및 제3 열교환기(80)와의 결합을 위한 체결홈(19)이 형성된다. 체결홈(19)은 제2 열교환기(60) 및 제3 열교환기(80)의 상부 및 하부에 대응되는 위치에 각각 형성될 수 있다.
그리고, 제2 열교환기(60) 및 제3 열교환기(80)의 상부 및 하부에는 체결부(66,86)가 각각 연장되어 형성되고, 체결부(66,86)에는 체결공(68,88)이 각각 관통되어 형성된다. 체결볼트(100)는 체결공(68,88)을 관통하여 체결홈(19)에 체결됨으로써, 제2 열교환기(60) 및 제3 열교환기(80)가 매니폴드 플레이트(1)에 결합되게 한다. 이와 같이 본 실시예에서는 상술한 체결 구조를 통해 제2 열교환기(60) 및 제3 열교환기(80)의 조립성을 향상시킬 수 있다. 한편, 이상에서는 제2 열교환기(60) 및 제3 열교환기(80)를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고 제1 열교환기(40), 어큐뮬레이터(50) 등 매니폴드 플레이트(1)에 결합되는 구성에 대해서는 상술한 체결 구조를 모두 적용할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 특정의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
[부호의 설명]
1: 매니폴드 플레이트 2: 바텀 플레이트
4: 장착 프레임 6: 개구부
8: 제1 열교환기 유출 포트 10: 어큐뮬레이터 유입 포트
12: 어큐뮬레이터 유출 포트 13: 제2 열교환기 유입 포트
14: 제2 열교환기 유출 포트 16: 제1 팽창밸브 포트
17: 제3 열교환기 유입 포트 18: 제3 열교환기 유출 포트
20: 제2 팽창밸브 포트 30: 압축기
40: 제1 열교환기 41: 제1 유체 유입 포트
42: 제1 유체 유출 포트 43: 제2 유체 유입 포트
44: 제2 유체 유출 포트 50: 어큐뮬레이터
60: 제2 열교환기 61: 제1 유체 유입 포트
62: 제1 유체 유출 포트 63: 제2 유체 유입 포트
64: 제2 유체 유출 포트 66: 체결부
68: 체결공 70: 제1 팽창밸브
80: 제3 열교환기 81: 제1 유체 유입 포트
82: 제1 유체 유출 포트 83: 제2 유체 유입 포트
84: 제2 유체 유출 포트 86: 체결부
88: 체결공 90: 제2 팽창밸브
100: 체결볼트

Claims (16)

  1. 내부에 유체 유로가 형성되는 매니폴드 플레이트;
    상기 매니폴드 플레이트에 결합되는 압축기; 및
    상기 매니폴드 플레이트에 결합되고, 상기 압축기로부터 유출된 제1 유체가 직접 유입되도록 연결되며, 제1 유체와 제2 유체를 열교환시키는 제1 열교환기를 포함하고,
    상기 압축기는 상기 매니폴드 플레이트의 일면에 결합되며, 상기 제1 열교환기는 상기 매니폴드 플레이트의 타면에 결합되는데,
    상기 압축기는 제1 유체 유입 포트 및 제1 유체 유출 포트를 가지고, 상기 제1 열교환기는 제1 유체 유입 포트 및 제1 유체 유출 포트를 가지며, 상기 압축기의 제1 유체 유입 포트 또는 제1 유체 유출 포트 중 어느 하나는 상기 제1 열교환기의 제1 유체 유입 포트 또는 제1 유체 유출 포트 중 어느 하나와 직접 연결되어 연통되는 매니폴드 유체 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압축기의 제1 유체 유출 포트는 상기 제1 열교환기의 제1 유체 유입 포트와 직접 연결되어 연통되는 매니폴드 유체 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압축기의 제1 유체 유입 포트는 상기 매니폴드 플레이트의 일면에 결합되고, 상기 제1 열교환기의 제1 유체 배출 포트는 상기 매니폴드 플레이트의 타면에 결합되는 매니폴드 유체 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 매니폴드 플레이트에 결합되고, 상기 제1 열교환기에서 유출된 제1 유체와, 제2 유체를 열교환시키는 제2 열교환기를 더 포함하는 매니폴드 유체 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기에서 제1 유체는 상부로 유입되어 하부로 이동하고, 제1 유체는 하부로 유입되어 상부로 이동하면서 서로 열교환되는 매니폴드 유체 모듈.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기의 일면에는 제1 유체가 유입 및 유출되는 제1 유체 유입 포트 및 제1 유체 유출 포트가 각각 구비되고, 상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기의 타면에는 제2 유체가 유입 및 유출되는 제2 유체 유입 포트 및 제2 유체 유출 포트가 각각 구비되는 매니폴드 유체 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 유체 유입 포트 및 제1 유체 유출 포트는 상기 매니폴드 플레이트의 유체 유로와 직접 연결되고, 상기 제2 유체 유입 포트 및 제2 유체 유출 포트는 상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기의 바깥쪽에 구비되는 매니폴드 유체 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 유체 유입 포트는 상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기의 상부에 배치되고, 상기 제1 유체 유출 포트는 상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기의 하부에 배치되는 매니폴드 유체 모듈.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제2 유체 유입 포트는 상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기의 하부에 배치되고, 상기 제2 유체 유출 포트는 상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기의 상부에 배치되는 매니폴드 유체 모듈.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 제2 열교환기의 상부 및 하부에는 상기 매니폴드 플레이트와의 결합을 위한 체결부가 연장되어 형성되는 매니폴드 유체 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 매니폴드 플레이트에는 고온의 제1 유체와 저온의 제1 유체 간의 열간섭을 피하기 위해 적어도 하나 이상의 개구부가 형성되는 매니폴드 유체 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 압축기로 유입되는 제1 유체의 유로에 인접하여 형성되는 매니폴드 유체 모듈.
  13. 제4항에 있어서,
    상기 매니폴드 플레이트에는,
    상기 제1 열교환기에서 유출된 제1 유체를, 제2 유체와 열교환시켜 증발시키는 제3 열교환기 및 상기 제2 열교환기를 통과한 제1 유체를 기상 유체와 액상 유체로 분리하는 어큐뮬레이터가 결합되는 매니폴드 유체 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 열교환기는 상기 매니폴드 플레이트의 일측에 배치되고, 타측에는 상기 제2 열교환기 및 제3 열교환기가 배치되며, 그 사이에는 상기 어큐뮬레이터가 배치되는 매니폴드 유체 모듈.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 열교환기는 수냉식 응축기이고, 상기 제2 열교환기는 수냉식 증발기이며, 상기 제3 열교환기는 칠러인 매니폴드 유체 모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 수냉식 응축기에서 열교환된 제2 유체는 차량의 실내 난방을 수행하고, 상기 수냉식 증발기에서 열교환된 제2 유체는 차량의 실내 냉방을 수행하며, 상기 칠러에서 열교환된 제2 유체는 배터리를 냉각시키는 매니폴드 유체 모듈.
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