WO2025259082A1 - 냉매 모듈 - Google Patents

냉매 모듈

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WO2025259082A1
WO2025259082A1 PCT/KR2025/095297 KR2025095297W WO2025259082A1 WO 2025259082 A1 WO2025259082 A1 WO 2025259082A1 KR 2025095297 W KR2025095297 W KR 2025095297W WO 2025259082 A1 WO2025259082 A1 WO 2025259082A1
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WO
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refrigerant
flange
valve
heat exchanger
manifold
Prior art date
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PCT/KR2025/095297
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English (en)
French (fr)
Inventor
강인근
조영욱
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Hanon Systems Corp
Original Assignee
Hanon Systems Corp
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Publication date
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    • B60Y2304/07—Facilitating assembling or mounting
    • B60Y2304/072—Facilitating assembling or mounting by preassembled subunits

Definitions

  • the present invention relates to a refrigerant module installed in a vehicle.
  • Recent hybrid and electric vehicles are equipped with cooling systems to prevent overheating of the motor, electrical components, and batteries containing fuel cells. These systems involve piping within the engine compartment, connecting numerous components, including the air conditioning system for heating and cooling the cabin, cooling systems, and battery cooling systems. This piping system, however, requires numerous components, leading to complex piping layouts. Therefore, refrigerant modules are being used to simplify this process.
  • a refrigerant module is a device that exchanges heat between a refrigerant and a cooling water
  • the refrigerant module may include a heat exchange unit having an internal flow path through which the refrigerant and the cooling water flow, a valve unit that changes the flow direction of the refrigerant toward the heat exchange unit or expands the refrigerant, and a manifold that supports the heat exchange unit and the valve unit and guides the flow direction of the refrigerant so that the refrigerant can move outside the heat exchange unit and the valve unit.
  • a flow path may be formed in the manifold to guide the flow direction of the refrigerant.
  • the manifold of a conventional refrigerant module includes a flow path formed in a direction that runs counter to the direction of gravity (e.g., from bottom to top).
  • the flow path formed along the direction against the direction of gravity may cause the refrigerant and the oil contained in the refrigerant to pool. This may cause a delay in the flow of the refrigerant, which may reduce the heat exchange performance of the heat exchange unit.
  • the oil pooling occurs within the flow path, the amount of oil returned to the compressor located along the refrigerant flow path may be insufficient. This may interfere with the smooth lubrication of the compressor, which may cause damage to the components inside the compressor and a decrease in the durability of the compressor.
  • the present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and an object of an embodiment of the present invention is to provide an improved refrigerant module capable of preventing accumulation of refrigerant and oil due to a flow path formed along a direction opposite to the direction of gravity.
  • a refrigerant module comprises: a manifold having a refrigerant passage formed therein through which refrigerant flows; at least one heat exchanger coupled to the manifold for exchanging heat between refrigerant and cooling water; and at least one valve coupled to the manifold for changing the state of the refrigerant or changing the flow direction of the refrigerant; wherein the refrigerant passage of the manifold is connected to an inlet/outlet of the heat exchanger and the valve to allow the refrigerant to flow, and the refrigerant inlet of the heat exchanger is disposed at the same level as or above a refrigerant outlet in the direction of gravity, and the refrigerant passage connected to the refrigerant outlet of the heat exchanger is formed such that the refrigerant can flow downward in the direction of gravity.
  • the heat exchanger may include a first heat exchanger and a second heat exchanger that are stacked in the direction of gravity, and the at least one valve may include a first valve arranged parallel to the first heat exchanger; and a third valve arranged between the first heat exchanger and the second heat exchanger.
  • the above manifold may include a flange portion connected to an internal refrigerant passage, heat exchanger, valve or pipe.
  • the heat exchanger may include a first heat exchanger and a second heat exchanger that are stacked in the direction of gravity, and the at least one valve may include a second valve disposed between the first heat exchanger and the second heat exchanger, and a fourth valve disposed on an upper side of the second heat exchanger and connected to a refrigerant inlet of the second heat exchanger.
  • the flange portion may include a first flange connected to the first valve and guiding refrigerant flowing from the outside of the manifold to be introduced into the inside of the manifold; and a second flange connected to the first heat exchanger; and the refrigerant passage may include a first passage arranged between the first flange and the second flange and connected to the first flange and the second flange, respectively; and a second passage connecting the second flange and the second valve.
  • the refrigerant introduced into the interior of the manifold through the first flange may be characterized in that it sequentially passes through the first valve, the first flange, and the first flow path and then flows toward the second flange or the second flow path.
  • the above flange portion may include a third flange connected to the second valve and guiding the refrigerant so that the refrigerant is discharged to the outside of the manifold; and a fourth flange.
  • the fourth flange may be characterized in that it is connected to the third valve while being connected to the second valve.
  • the refrigerant passing through the second passage may be introduced into the second valve, and the refrigerant that has entered the second valve and passed through the second valve may be directed to the third flange or the fourth flange and then discharged to the outside of the manifold.
  • the above refrigerant passage may include a third passage connecting the second flange and the third valve.
  • the refrigerant discharged from the first heat exchanger may be introduced into the third flow path through the second flange, and the refrigerant passing through the third flow path may be introduced into the third valve.
  • the above refrigerant path may include a fourth path connected to the third valve and the fourth valve.
  • the refrigerant that is introduced into the third valve through the third passage and then discharged from the third valve may be discharged to the outside of the manifold through the fourth flange or introduced into the fourth passage.
  • the flange portion may include a fifth flange positioned facing the fourth valve, and the fifth flange may include a 5-1 flange connected to the fourth valve; and a 5-2 flange connected to the fourth valve and positioned below the 5-1 flange along the direction of gravity.
  • the above refrigerant passage may include a fifth passage connected to the fourth valve and the second heat exchanger, respectively, and connecting the fourth valve and the second heat exchanger; and the flange portion may include a sixth flange connected to the fifth passage and the second heat exchanger.
  • the refrigerant introduced into the fourth valve through the 5-1 flange may be characterized in that it is discharged from the 4th valve and then introduced into the 4th flow path, or introduced into the 5-2 flange, or introduced into the 5th flow path.
  • the refrigerant introduced into the sixth flange through the fifth euro may be characterized in that it passes through the sixth flange and is introduced into the second heat exchanger.
  • the above refrigerant passage may include a sixth passage connected to the sixth flange, and the flange portion may include a seventh flange connected to the fourth passage and the sixth passage.
  • the refrigerant discharged from the third valve or the fourth valve may flow into the fourth passage, and the refrigerant flowing into the fourth passage may flow toward the seventh flange through the fourth passage and then pass through the seventh flange to be discharged to the outside of the manifold.
  • the refrigerant that passes through the second heat exchanger and is discharged to the outside of the second heat exchanger passes through the sixth flange and then flows into the sixth flow path, and the refrigerant that flows into the sixth flow path flows into the seventh flange through the sixth flow path and then is discharged to the outside of the manifold.
  • the refrigerant module may include a plurality of flow paths extending from the inlet to the outlet in a direction along the direction of gravity or at least perpendicular to the direction of gravity. Accordingly, when refrigerant flows from the outside of the manifold or flows within the manifold, the refrigerant or the amount of refrigerant accumulated can be reduced. Consequently, smooth flow of refrigerant is enabled, thereby preventing a deterioration in the heat exchange performance of the heat exchange unit.
  • the refrigerant module can reduce the amount of oil contained in the refrigerant. Therefore, the amount of oil returned to the compressor located along the refrigerant flow path can be preserved, thereby preventing degradation in the performance and durability of the compressor.
  • FIG. 1 is a drawing illustrating a refrigerant module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a drawing showing a heat exchange unit and a valve unit.
  • Figure 3 is a drawing showing the front view of the manifold.
  • Figure 4 is a drawing showing the back surface of the manifold.
  • Figure 5 is a drawing showing the path through which the refrigerant flows inside the refrigerant module.
  • a component when a component is described as being “connected,” “coupled,” or “connected” to another component, it may include not only cases where the component is directly connected, coupled, or connected to the other component, but also cases where the component is “connected,” “coupled,” or “connected” by another component between the component and the other component.
  • “above” or “below” when described as being formed or arranged “above or below” each component, “above” or “below” includes not only cases where the two components are in direct contact with each other, but also cases where one or more other components are formed or arranged between the two components. Furthermore, when expressed as “above” or “below,” it can include the meaning of not only the upward direction but also the downward direction based on one component.
  • FIG. 1 is a drawing illustrating a refrigerant module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a drawing illustrating a heat exchange unit and a valve unit.
  • a refrigerant module (1) may be placed on a path through which refrigerant flows.
  • This refrigerant module (1) may include a heat exchange unit (1000), a valve unit (2000), and a manifold (3000).
  • Figure 2 is a drawing showing a heat exchange unit and a valve unit.
  • a heat exchange unit (1000) may be configured to allow refrigerant and cooling water to exchange heat with each other.
  • This heat exchange unit (1000) may include a first heat exchanger (1200) and a second heat exchanger (1400).
  • the first heat exchanger (1200) may include a water-cooled heat exchanger or a water-cooled condenser.
  • the first heat exchanger (1200) may have a flow path through which refrigerant and cooling water can intersect each other internally. Accordingly, the first heat exchanger (1200) may exchange heat between high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant discharged from a compressor or an internal condenser and the cooling water.
  • the first heat exchanger (1200) may include a first body (1220) having an internal flow path and a first connector (1240) that is arranged on the outer surface of the first body (1220), is connected to a manifold (3000), and allows the refrigerant to flow so that the refrigerant is introduced into or discharged from the first body (1220).
  • the second heat exchanger (1400) may include a chiller or a battery chiller.
  • the second heat exchanger (1400) may have a flow path through which a low-temperature, low-pressure refrigerant and a cooling water moving in a cooling water circulation line (not shown) can intersect with each other. Accordingly, the second heat exchanger (1400) may exchange heat between the refrigerant and the cooling water.
  • the cooling water heat-exchanged in the chiller may cool a battery placed on the cooling water circulation line.
  • the second heat exchanger (1400) may include a second body (1420) having an internal flow path and a second connector (1440) disposed on the outer surface of the second body (1420), connected to a manifold (3000), and allowing the refrigerant to flow so that the refrigerant is introduced into or discharged from the second body (1420).
  • the first heat exchanger (1200) and the second heat exchanger (1400) of the heat exchange unit (1000) may be sequentially arranged along the direction of gravity as illustrated in FIGS. 1 and 2.
  • the first heat exchanger (1200) and the second heat exchanger (1400) may be spaced apart from each other.
  • the first heat exchanger (1200) is exemplified as being arranged above the second heat exchanger (1400), but the present invention is not limited thereto, and the second heat exchanger (1400) may also be arranged above the first heat exchanger (1200).
  • the valve unit (2000) can receive refrigerant into the interior along the refrigerant flow path. This valve unit (2000) can change the state of the refrigerant or change the flow direction of the refrigerant.
  • the valve unit (2000) may be an expansion valve.
  • the valve unit (2000) may include a first valve (2200), a second valve (2400), a third valve (2600), and a fourth valve (2800).
  • the first valve (2200) may be arranged parallel to the first heat exchanger (1200). More specifically, the first valve (2200) may be arranged parallel to the first heat exchanger (1200) along a direction perpendicular to the direction from the first heat exchanger (1200) to the second heat exchanger (1400). The first valve (2200) may expand or allow the refrigerant introduced through the manifold (3000) to pass through. The refrigerant discharged through the first valve (2200) may be introduced into the first heat exchanger (1200).
  • the second valve (2400), the third valve (2600), and the fourth valve (2800) may be arranged between the first heat exchanger (1200) and the second heat exchanger (1400) along the direction of gravity.
  • the second valve (2400), the third valve (2600), and the fourth valve (2800) may be directional valves that control the direction of the refrigerant discharged from the first heat exchanger (1200).
  • the second valve (2400), the third valve (2600), and the fourth valve (2800) are sequentially arranged from the left to the right, but the present invention is not limited thereto.
  • Figure 3 is a drawing showing the front side of the manifold
  • Figure 4 is a drawing showing the back side of the manifold.
  • a manifold (3000) may be coupled to a heat exchange unit (1000) and a valve unit (2000) to support the heat exchange unit (1000) and the valve unit (2000).
  • the manifold (3000) may include a third body (3200), a flange portion (3400), and a refrigerant passage (3600).
  • the manifold (3000) may be a medium that connects the refrigerant passage (3600), the heat exchanger (1200, 1400), the valve unit (2000), and an external pipe (not shown) to each other so that the refrigerant can flow.
  • the third body (3200) may be a plate on a plate.
  • the third body (3200) may be arranged on one side of the heat exchange unit (1000) and the valve unit (2000) to cover the heat exchange unit (1000) and the valve unit (2000).
  • the location where the third body (3200) is arranged may be an area where refrigerant is discharged in each of the heat exchange unit (1000) and the valve unit (2000).
  • the flange portion (3400) can cause refrigerant to flow into or out of the manifold (3000).
  • the flange portion (3400) can include a first flange (3410), a second flange (3420), a third flange (3430), a fourth flange (3440), a fifth flange (3450), a sixth flange (3460), and a seventh flange (3470).
  • the shapes of the respective components of the flange portion (3400) formed on the surface facing the heat exchange unit (1000) and the valve unit (2000) of the third body (3200) and the opposite surface can be different.
  • the respective components of the flange portion (3400) formed on each surface can be connected to each other to perform the function of causing refrigerant to flow.
  • the first flange (3410) may be formed at a position facing the first valve (2200) among the third main bodies (3200).
  • the first flange (3410) is connected to the first valve (2200) and can guide refrigerant flowing from the outside of the manifold (3000) into the inside of the manifold (3000).
  • the first flange (3410) may be connected to an external structure, such as a pipe, to receive refrigerant from the external structure.
  • the second flange (3420) may be formed at a position facing the first connector (1240) of the first heat exchanger (1200) among the third main bodies (3200).
  • the second flange (3420) may be connected to the first connector (1240) of the first heat exchanger (1200).
  • the second flange (3420) may allow the refrigerant discharged from the first valve (2200) to flow to the first heat exchanger (1200), and may allow the refrigerant discharged from the first heat exchanger (1200) to flow to the third flow path (3630) to be described later.
  • the third flange (3430) and the fourth flange (3440) may be positioned facing the second valve (2400) in the third body (3200).
  • the third flange (3430) and the fourth flange (3440) may be positioned below the first flange (3410) along the direction of gravity.
  • the third flange (3430) and the fourth flange (3440) may be spaced apart from each other with the second valve (2400) interposed therebetween.
  • the third flange (3430) and the fourth flange (3440) are connected to the second valve (2400) and can cause the refrigerant to flow so that the refrigerant is discharged to the outside of the manifold (3000). More specifically, the third flange (3430) and the fourth flange (3440) can cause the refrigerant discharged from the second valve (2400) to flow so that the refrigerant is discharged to the outside of the manifold (3000).
  • the third flange (3430) and the fourth flange (3440) can be connected to an external structure, such as a pipe, that can receive the refrigerant discharged to the outside of the manifold (3000).
  • the fourth flange (3440) can be connected to the third valve (2600) while being connected to the second valve (2400). That is, the fourth flange (3440) can allow the refrigerant discharged from multiple valves to flow.
  • the refrigerant module (1) of the present invention can prevent refrigerant flow delay by minimizing the flow distance of the refrigerant. This can facilitate the smooth flow of the refrigerant, thereby enabling rapid heat exchange of the cooling water through the refrigerant.
  • the fifth flange (3450) may be positioned facing the fourth valve (2800) of the third body (3200).
  • the fifth flange (3450) may include a fifth-first flange (3451) and a fifth-second flange (3452).
  • the 5-1 flange (3451) can be connected to the 4th valve (2800).
  • the 5-1 flange (3451) can allow the refrigerant flowing from the outside of the manifold (3000) to flow into the inside of the manifold (3000).
  • the 5-1 flange (3451) can be connected to an external structure, such as a pipe, to receive the refrigerant from the external structure. Therefore, the refrigerant flowing into the inside of the manifold (3000) through the 5-1 flange (3451) can flow into the inside of the 4th valve (2800).
  • the 5-2 flange (3452) is connected to the 4th valve (2800) and can flow the refrigerant so that the refrigerant is discharged to the outside of the manifold (3000).
  • the 5-2 flange (3452) can be positioned below the 5-1 flange (3451) along the direction of gravity.
  • the 5-2 flange (3452) can be formed integrally with the 5-1 flange (3451).
  • the 5-2 flange (3452) may be arranged along a direction perpendicular to the direction in which the 5-1 flange (3451) is arranged.
  • the 5-2 flange (3452) is exemplified as being arranged below the 5-1 flange (3451) along the direction of gravity, but is not limited thereto.
  • the 5-2 flange (3452) may also be arranged above the 5-1 flange (3451) along the direction of gravity.
  • the 5-2 flange (3452) may be connected to an external configuration, such as a pipe that can receive refrigerant discharged to the outside of the manifold (3000).
  • the sixth flange (3460) may be formed at a position facing the second connector (1440) of the second heat exchanger (1400) among the third main bodies (3200).
  • the sixth flange (3460) may be connected to the fifth flow path (3650) and the second heat exchanger (1400), which will be described later. More specifically, the sixth flange (3460) may be connected to the second connector (1440) of the second heat exchanger (1400).
  • the sixth flange (3460) may allow the refrigerant flowing along the fifth flow path (3650) to flow to the second heat exchanger (1400), and may allow the refrigerant discharged from the second heat exchanger (1400) to flow to the sixth flow path (3660), which will be described later.
  • the seventh flange (3470) may be positioned in the third body (3200) to overlap with the second heat exchanger (1400).
  • the seventh flange (3470) may be connected to the fourth flow path (3640) and the sixth flow path (3660) to be described later.
  • the seventh flange (3470) may cause the refrigerant, which is discharged from the third valve (2600) and the fourth valve (2800) and flows along the fourth flow path (3640) to be described later, to flow to the outside of the manifold (3000).
  • the seventh flange (3470) may cause the refrigerant, which is discharged from the second heat exchanger (1400) and flows along the sixth flow path (3660) to be described later, to flow to the outside of the manifold (3000).
  • the seventh flange (3470) can share the outlet area of the fourth and sixth euros (3660).
  • the seventh flange (3470) can be connected to an external configuration, such as a pipe that can receive refrigerant discharged to the outside of the manifold (3000).
  • the refrigerant passage (3600) is connected to the flange portion (3400) and can cause the refrigerant flowing inside the manifold (3000) to flow.
  • the refrigerant passage (3600) can include a first passage (3610), a second passage (3620), a third passage (3630), a fourth passage (3640), a fifth passage (3650), and a sixth passage (3660).
  • the first flow path (3610) may be positioned between the first flange (3410) and the second flange (3420) and may be connected to the first flange (3410) and the second flange (3420), respectively.
  • the first flow path (3610) may cause the refrigerant discharged from the first flange (3410) to flow to the second flange (3420).
  • the second flow path (3620) may be positioned below the first flow path (3610) along the direction of gravity.
  • the second flow path (3620) may be positioned between the first heat exchanger (1200) and the second valve (2400).
  • the second flow path (3620) may be connected to the second valve (2400).
  • the second flow path (3620) may connect the second flange (3420) and the second valve (2400). Therefore, the second flow path (3620) may cause the refrigerant discharged from the first flow path (3610) to flow to the second valve (2400). That is, the refrigerant discharged from the first flow path (3610) can be introduced into the first heat exchanger (1200) through the second flange (3420) or introduced into the second valve (2400) through the second flow path (3620).
  • the third flow path (3630) may be positioned at a position overlapping the first heat exchanger (1200) and the third valve (2600) among the third main body (3200).
  • the third flow path (3630) may connect the second flange (3420) and the third valve (2600).
  • the third flow path (3630) may be connected to the first connector (1240) of the first heat exchanger (1200) and may be connected to the second valve (2400). Therefore, the third flow path (3630) may cause the refrigerant discharged to the outside of the first connector (1240) of the first heat exchanger (1200) to flow to the third valve (2600).
  • the fourth flow path (3640) may be positioned between the third valve (2600) and the fourth valve (2800).
  • the fourth flow path (3640) may be connected to the third valve (2600) and the fourth flow path (3640).
  • the fourth flow path (3640) may be positioned along a direction from the first heat exchanger (1200) toward the second heat exchanger (1400), but is not limited thereto.
  • the fourth flow path (3640) may be positioned overlapping the second heat exchanger (1400).
  • the fourth flow path (3640) may be connected to the seventh flange (3470). Therefore, the fourth flow path (3640) may cause the refrigerant to flow toward the seventh flange (3470).
  • the fifth flow path (3650) may be positioned in the third body (3200) to overlap the fourth valve (2800) and the second heat exchanger (1400).
  • the fifth flow path (3650) may be connected to the fourth valve (2800) and the second heat exchanger (1400), respectively, to connect the fourth valve (2800) and the second heat exchanger (1400).
  • the fifth flow path (3650) may be connected to the second connector (1440) of the second heat exchanger (1400).
  • the fifth flow path (3650) may cause the refrigerant discharged from the fourth valve (2800) to flow to the second heat exchanger (1400).
  • the sixth flow path (3660) may be positioned between the second connector (1440) of the second heat exchanger (1400) and the seventh flange (3470).
  • the sixth flow path (3660) may be connected to the sixth flange (3460). Accordingly, the sixth flow path (3660) may allow the refrigerant discharged to the outside of the second heat exchanger (1400) to flow to the seventh flange (3470).
  • the manifold (3000) may be provided with a shape in which the refrigerant flowing in from the outside to the inside of the manifold (3000) or the refrigerant discharged from the heat exchange unit (1000) and the valve unit (2000) flows.
  • Figure 5 is a drawing showing the path through which the refrigerant flows inside the refrigerant module.
  • the refrigerant introduced into the interior of the manifold (3000) through the first flange (3410) may sequentially pass through the first valve (2200), the first flange (3410), and the first flow path (3610) and then may flow toward the second flange (3420) or the second flow path (3620).
  • the refrigerant introduced into the second flange (3420) may flow into the interior of the first heat exchanger (1200) through the first connector (1240).
  • the refrigerant introduced into the second flow path (3620) may flow into the interior of the second valve (2400).
  • the refrigerant introduced into the first valve (2200) may be discharged from the first valve (2200) with or without expansion.
  • the refrigerant introduced into the first heat exchanger (1200) can likewise undergo heat exchange with the cooling water flowing inside the first heat exchanger (1200). Additionally, the refrigerant directed toward the second valve (2400) can be discharged from the second valve (2400) with or without expansion.
  • the refrigerant passing through the second duct (3620) flows into the second valve (2400), and the refrigerant that flows into the second valve (2400) and passes through the second valve (2400) may be directed to the third flange (3430) or the fourth flange (3440) and then discharged to the outside of the manifold (3000).
  • the refrigerant that flows into the interior of the second valve (2400) may be discharged from the second valve (2400) with or without expansion.
  • the refrigerant discharged from the first heat exchanger (1200) passes through the second flange (3420) and flows into the third flow path (3630), and the refrigerant passing through the third flow path (3630) can flow into the third valve (2600).
  • the refrigerant flowing into the interior of the third valve (2600) can be discharged from the second valve (2400) with or without expansion.
  • the refrigerant introduced into the fourth valve (2800) through the 5-1 flange (3451) may be discharged from the 4th valve (2800) and then introduced into the 4th passage (3640), introduced into the 5-2 flange (3452), or introduced into the 5th passage (3650). At this time, the refrigerant introduced into the interior of the 4th valve (2800) may be discharged from the 4th valve (2800) with or without expansion.
  • the refrigerant discharged from the fourth valve (2800) and then introduced into the fifth-second flange (3452) can ultimately be discharged to the outside of the manifold (3000).
  • the refrigerant discharged from the fourth valve (2800) and then introduced into the fifth passage (3650) can be introduced into the second heat exchanger (1400).
  • the refrigerant introduced into the sixth flange (3460) through the fifth refrigerant (3650) can pass through the sixth flange (3460) and then be introduced into the second heat exchanger (1400). More specifically, the refrigerant introduced into the sixth flange (3460) can be introduced into the interior of the third body (3200) of the second heat exchanger (1400) through the second connector (1440) of the second heat exchanger (1400). In addition, the refrigerant introduced into the interior of the second heat exchanger (1400) can likewise be heat-exchanged with the cooling water flowing inside the interior of the second heat exchanger (1400).
  • the refrigerant discharged from the third valve (2600) or the fourth valve (2800) flows into the fourth passage (3640), and the refrigerant flowing into the fourth passage (3640) flows through the fourth passage (3640) toward the seventh flange (3470) and then passes through the seventh flange (3470) to be discharged to the outside of the manifold (3000).
  • the refrigerant discharged to the outside of the second heat exchanger (1400) through the second heat exchanger (1400) passes through the sixth flange (3460) and then flows into the sixth passage (3660), and the refrigerant that flows into the sixth passage (3660) flows into the seventh flange (3470) through the sixth passage (3660) and then can be discharged to the outside of the manifold (3000).
  • the refrigerant module (1) may include a refrigerant passage (3600) including a plurality of passages that follow the direction of gravity or at least a direction perpendicular to the direction of gravity from the inlet to the outlet. Accordingly, when refrigerant is introduced from the outside of the manifold (3000) or when refrigerant flows within the manifold (3000), the amount of refrigerant or the amount of refrigerant accumulated may be reduced. Accordingly, smooth flow of the refrigerant is enabled, and thus a decrease in the heat exchange performance of the heat exchange unit (1000) may be prevented.
  • a refrigerant passage (3600) including a plurality of passages that follow the direction of gravity or at least a direction perpendicular to the direction of gravity from the inlet to the outlet.
  • the refrigerant module (1) can reduce the amount of oil contained in the refrigerant. Accordingly, the amount of oil returned to the compressor located on the flow path of the refrigerant can be preserved, thereby preventing a decline in the performance and durability of the compressor.
  • the refrigerant module (1) according to the present embodiment can shorten the flow path of the refrigerant through the arrangement structure of the heat exchange unit (1000) and the valve unit (2000). Therefore, since the delay in the flow time of the refrigerant toward the heat exchange unit (1000) is prevented, the heat exchange performance of the heat exchange unit (1000) can be maintained.
  • Refrigerant module 1000 Heat exchange unit
  • First heat exchanger 1220 First body
  • Second body 1440 Second connector
  • Valve unit 2200 First valve

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Abstract

본 발명은 중력 방향을 거스르는 방향을 따라 형성되는 유로에 의한 냉매 및 오일의 고임을 방지시킬 수 있도록 개선된 냉매 모듈을 개시한다. 냉매 모듈은 냉매와 냉각수가 서로 열교환되도록 교차시키며, 중력 방향을 따라 순차적으로 배치되는 제1 열교환기와 제2 열교환기를 포함하는 열교환 유닛, 냉매의 상태를 변환시키거나 냉매의 흐름 방향을 전환시키는 밸브 유닛 및 열교환 유닛 및 밸브 유닛에 결합되어 열교환 유닛과 밸브 유닛을 지지하는 매니폴드를 포함하고, 매니폴드는, 입구에서 출구로 향하는 방향이 중력 방향 또는 적어도 중력 방향과 수직한 방향을 따르는 복수 개의 유로를 포함하는 가이드 유닛을 포함한다.

Description

냉매 모듈
본 발명은 차량에 설치되는 냉매 모듈에 관한 것이다.
근래의 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차에는 모터, 전장품 및 연료전지를 포함하는 배터리의 발열을 방지하도록 냉각장치 등이 구비되어 있다. 이는, 엔진룸 내부에 차실내 냉난방을 위한 공조 시스템, 냉각장치 및 배터리 냉각장치등 다수의 부품들을 연결하는 배관들을 포함하는데, 이러한 배관들은 다수의 부품들을 연결해야 하므로, 배관들의 레이아웃이 복잡해지는 문제가 있다. 따라서, 이를 간소화시키기 위한 일환으로 냉매 모듈이 사용되고 있다.
냉매 모듈은 냉매와 냉각수를 서로 열교환시는 장치로서, 냉매 모듈은 냉매와 냉각수가 흐르는 내부 유로를 가지는 열교환 유닛, 열교환 유닛으로 향하는 냉매의 유동 방향을 전환시키거나 냉매를 팽창시키는 밸브 유닛 및 열교환 유닛과 밸브 유닛을 지지하며, 열교환 유닛과 밸브 유닛의 외부에서 냉매가 이동될 수 있도록 냉매의 유동 방향을 가이드하는 매니폴드를 포함할 수 있다.
여기서, 매니폴드에는 냉매의 유동 방향을 가이드하기 위한 유로가 형성될 수 있다. 그러나, 종래의 냉매 모듈의 매니폴드는 중력 방향을 거스르는 방향(예: 하측에서 상측을 향하는 방향)을 따라 형성되는 유로를 포함하고 있다.
따라서, 중력 방향을 거스르는 방향을 따라 형성되는 유로는 냉매 및 냉매에 포함된 오일의 고임현상을 불러일으키게 되는 문제를 발생시킬 수 있다. 이는 냉매의 흐름 지연을 발생시켜 열교환 유닛의 열교환 성능을 저하시킬 수 있다. 또한, 유로 내에서 오일의 고임현상이 발생되면, 냉매의 흐름 경로 상에 배치되는 압축기로 리턴되는 오일량이 부족해지는 문제가 발생될 수 있다. 이는, 압축기의 원활한 윤활을 방해하여 압축기 내부의 부품 손상 및 압축기의 내구성의 저하를 발생시킬 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 목적은 중력 방향을 거스르는 방향을 따라 형성되는 유로에 의한 냉매 및 오일의 고임을 방지시킬 수 있도록 개선된 냉매 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 냉매 모듈은 내부에 냉매가 유동하는 냉매 유로가 형성되는 매니폴드; 상기 매니폴드에 결합되고, 냉매와 냉각수를 열교환시키는 적어도 하나 이상의 열교환기; 상기 매니폴드에 결합되고, 냉매의 상태를 변환시키거나 냉매의 흐름 방향을 전환시키는 적어도 하나 이상의 밸브;를 포함하고, 상기 매니폴드의 상기 냉매 유로는 상기 열교환기와 상기 밸브의 입출구와 연결되어 냉매가 유동하게 하며, 상기 열교환기의 냉매 유입구는 냉매 유출구보다 중력 방향으로 같거나 상측에 배치되고, 상기 열교환기의 상기 냉매 유출구와 연결되는 상기 냉매 유로는 냉매가 중력 방향으로 하측으로 유동할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 열교환기는 중력 방향으로 적층 배치되는 제1 열교환기와 제2 열교환기를 포함하고, 상기 적어도 하나 이상의 밸브는 상기 제1 열교환기와 평행하게 배치되는 제1 밸브; 및 상기 제1 열교환기와 상기 제2 열교환기의 사이에 배치되는 제3 밸브를 포함할 수 있다.
상기 매니폴드의 내부 냉매 유로, 열교환기, 밸브 또는 파이프와 연결되는 플랜지부;를 포함할 수 있다.
상기 열교환기는 중력 방향으로 적층 배치되는 제1 열교환기와 제2 열교환기를 포함하고, 상기 적어도 하나 이상의 밸브는, 상기 제1 열교환기와 상기 제2 열교환기의 사이에 배치되는 제2 밸브 및 상기 제2 열교환기의 상측에 배치되어 상기 제2 열교환기의 냉매 유입구와 연결되는 제4 밸브를 포함할 수 있다.
상기 플랜지부는 상기 제1 밸브와 연결되며, 상기 매니폴드의 외부에서 흐르는 냉매를 상기 매니폴드의 내부로 유입 가능하게 가이드 하는 제1 플랜지; 및 상기 제1 열교환기와 연결되는 제2 플랜지;를 포함하고, 상기 냉매 유로는 상기 제1 플랜지와 상기 제2 플랜지의 사이에 배치되어 상기 제1 플랜지와 상기 제2 플랜지에 각각 연결되는 제1 유로; 및 상기 제2 플랜지와 상기 제2 밸브를 연결하는 제2 유로;를 포함할 수 있다.
상기 제1 플랜지를 통해 상기 매니폴드의 내부로 유입된 냉매는 상기 제1 밸브, 상기 제1 플랜지 및 상기 제1 유로를 순차적으로 통과한 후 상기 제2 플랜지 또는 상기 제2 유로로 향하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 플랜지부는 상기 제2 밸브와 연결되며, 냉매가 상기 매니폴드의 외부로 배출되도록 상기 냉매를 가이드 하는 제3 플랜지; 및 제4 플랜지;를 포함할 수 있다.
상기 제4 플랜지는 상기 제2 밸브와 연결된 상태에서 상기 제3 밸브에도 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제2 유로를 통과하는 냉매는 상기 제2 밸브로 유입되며, 상기 제2 밸브로 유입되어 상기 제2 밸브를 통과한 냉매는 상기 제3 플랜지 또는 상기 제4 플랜지로 향한 뒤 상기 매니폴드의 외부로 배출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 냉매 유로는 상기 제2 플랜지와 상기 제3 밸브를 연결하는 제3 유로;를 포함할 수 있다.
상기 제1 열교환기에서 배출된 냉매는 상기 제2 플랜지를 통과하여 상기 제3 유로로 유입되며, 상기 제3 유로를 통과하는 냉매는 상기 제3 밸브로 유입되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 냉매 유로는 상기 제3 밸브 및 상기 제4 밸브와 연결되는 제4 유로;를 포함할 수 있다.
상기 제3 유로를 통해 상기 제3 밸브로 유입된 후 다시 상기 제3 밸브에서 배출된 냉매는 상기 제4 플랜지를 통해 상기 매니폴드의 외부로 배출되거나 상기 제4 유로에 유입되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 플랜지부는 상기 제4 밸브와 마주보는 위치에 배치되는 제5 플랜지;를 포함하고, 상기 제5 플랜지는 상기 제4 밸브와 연결되는 제5-1 플랜지; 및 상기 제4 밸브와 연결되며, 중력 방향을 따라 상기 제5-1 플랜지의 하측에 배치되는 제5-2 플랜지;를 포함할 수 있다.
상기 냉매 유로는 상기 제4 밸브 및 상기 제2 열교환기와 각각 연결되어 상기 제4 밸브와 상기 제2 열교환기를 연결하는 제5 유로;를 포함하고, 상기 플랜지부는 상기 제5 유로 및 상기 제2 열교환기와 연결되는 제6 플랜지;를 포함할 수 있다.
상기 제5-1 플랜지를 통해 상기 제4 밸브로 유입된 냉매는 상기 제4 밸브에서 배출된 후 상기 제4 유로로 유입되거나 상기 제5-2 플랜지로 유입되거나 상기 제5 유로로 유입되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제5 유로를 통해 상기 제6 플랜지로 유입된 냉매는 상기 제6 플랜지를 통과하여 상기 제2 열교환기로 유입되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 냉매 유로는 상기 제6 플랜지와 연결되는 제6 유로;를 포함하고, 상기 플랜지부는 상기 제4 유로 및 상기 제6 유로와 연결되는 제7 플랜지;를 포함할 수 있다.
상기 제3 밸브 또는 상기 제4 밸브로부터 배출된 냉매는 상기 제4 유로로 유입되며, 상기 제4 유로에 유입된 냉매는 상기 제4 유로를 통해 상기 제7 플랜지로 향한 뒤 상기 제7 플랜지를 통과하여 상기 매니폴드의 외부로 배출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제2 열교환기를 통과하여 상기 제2 열교환기의 외부로 배출된 냉매는 상기 제6 플랜지를 통과한 뒤 제6 유로에 유입되며, 상기 제6 유로에 유입된 냉매는 상기 제6 유로를 통해 상기 제7 플랜지에 유입된 후 상기 매니폴드의 외부로 배출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 냉매 모듈은 입구에서 출구로 향하는 방향이 중력 방향 또는 적어도 중력 방향과 수직한 방향을 따르는 복수 개의 유로를 포함할 수 있다. 따라서, 매니폴드의 외부로부터 냉매가 유입되거나, 매니폴드의 내부에서 냉매가 유동할 때 냉매 또는 냉매의 고임량이 감소될 수 있다. 따라서, 냉매의 원활한 흐름이 가능해져 열교환 유닛의 열교환 성능의 저하가 방지될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 냉매 모듈은 냉매에 포함된 오일의 고임량을 감소시킬 수 있다. 따라서, 냉매의 유동 경로 상에 배치되는 압축기로 리턴되는 오일량이 보존될 수 있으므로, 압축기의 성능 및 내구성의 저하가 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉매 모듈을 도시한 도면이다.
도 2는 열교환 유닛 및 밸브 유닛을 도시한 도면이다.
도 3은 매니폴드의 정면을 도시한 도면이다.
도 4는 매니폴드의 배면을 도시한 도면이다.
도 5는 냉매가 냉매 모듈의 내부를 흐르는 경로를 도시한 도면이다.
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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 냉매 모듈을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉매 모듈을 도시한 도면이며, 도 2는 열교환 유닛 및 밸브 유닛을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 냉매 모듈(1)은 냉매가 유동하는 경로 상에 배치될 수 있다. 이러한 냉매 모듈(1)은 열교환 유닛(1000), 밸브 유닛(2000) 및 매니폴드(3000)를 포함할 수 있다.
도 2는 열교환 유닛 및 밸브 유닛을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 열교환 유닛(1000)은 냉매와 냉각수가 서로 열교환되도록 교차시킬 수 있다. 이러한 열교환 유닛(1000)은 제1 열교환기(1200) 및 제2 열교환기(1400)를 포함할 수 있다.
제1 열교환기(1200)는 수냉식 열교환기 또는 수냉식 콘덴서(Water condenser)를 포함할 수 있다. 제1 열교환기(1200)는 냉매와 냉각수가 내부에서 서로 교차시킬 수 있는 유로를 가질 수 있다. 이에 따라, 제1 열교환기(1200)는 압축기 또는 내부 응축기에서 토출된 고온고압의 기상 냉매를 냉각수와 열교환시킬 수 있다. 이와 같은 제1 열교환기(1200)는 내부 유로를 가지는 제1 본체(1220) 및 제1 본체(1220)의 외면에 배치되며, 매니폴드(3000)와 연결되고, 냉매가 제1 본체(1220)로 유입되거나 배출되도록 냉매를 유동시키는 제1 커넥터(1240)를 포함할 수 있다.
제2 열교환기(1400)는 칠러(Chiller), 또는 배터리 칠러를 포함할 수 있다. 제2 열교환기(1400)는 저온 저압의 냉매와 냉각수 순환라인(미도시)에서 이동하는 냉각수가 서로 교차시킬 수 있는 유로를 가질 수 있다. 이에 따라, 제2 열교환기(1400)는 냉매와 냉각수를 서로 열교환시킬 수 있다. 칠러에서 열교환된 냉각수는 냉각수 순환라인 상에 배치되는 배터리를 냉각시킬 수 있다. 이와 같은 제2 열교환기(1400)는 내부 유로를 가지는 제2 본체(1420) 및 제2 본체(1420)의 외면에 배치되며, 매니폴드(3000)와 연결되고, 냉매가 제2 본체(1420)로 유입되거나 배출되도록 냉매를 유동시키는 제2 커넥터(1440)를 포함할 수 있다.
이와 같은 열교환 유닛(1000)의 제1 열교환기(1200)와 제2 열교환기(1400)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 중력 방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 여기서, 제1 열교환기(1200)와 제2 열교환기(1400)는 이격 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 제1 열교환기(1200)가 제2 열교환기(1400)의 상측에 배치된 것을 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 열교환기(1400)가 제1 열교환기(1200)의 상측에 배치될 수 도 있다.
밸브 유닛(2000)은 냉매가 유동하는 경로 상에서 내부로 냉매를 받아들일 수 있다. 이러한 밸브 유닛(2000)은 냉매의 상태를 변환시키거나 냉매의 흐름 방향을 전환시킬 수 있다. 밸브 유닛(2000)은 팽창밸브(Expansion valve) 일 수 있다. 밸브 유닛(2000)은 제1 밸브(2200), 제2 밸브(2400), 제3 밸브(2600) 및 제4 밸브(2800)를 포함할 수 있다.
제1 밸브(2200)는 제1 열교환기(1200)와 평행하게 배치될 수 있다. 보다 자세하게는, 제1 밸브(2200)는 제1 열교환기(1200)에서 제2 열교환기(1400)를 향하는 방향과 수직 교차되는 방향을 따라 제1 열교환기(1200)와 평행하게 배치될 수 있다. 제1 밸브(2200)는 매니폴드(3000)를 통해 유입되는 냉매를 팽창 또는 통과시킬 수 있다. 제1 밸브(2200)를 거쳐 배출되는 냉매는 제1 열교환기(1200)로 유입될 수 있다.
제2 밸브(2400), 제3 밸브(2600) 및 제4 밸브(2800)는 중력 방향을 따라 제1 열교환기(1200)와 제2 열교환기(1400)의 사이에 배치될 수 있다. 제2 밸브(2400), 제3 밸브(2600) 및 제4 밸브(2800)는 제1 열교환기(1200)에서 배출된 냉매의 방향을 제어하는 방향전환밸브 일 수 있다. 본 실시예에서는 도 1, 도 2에 도시된 바와 같이 제2 밸브(2400), 제3 밸브(2600) 및 제4 밸브(2800)가 좌측에서 우측을 향해 순차적으로 배치된 것을 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 매니폴드의 정면을 도시한 도면이며, 도 4는 매니폴드의 배면을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 매니폴드(3000)는 열교환 유닛(1000) 및 밸브 유닛(2000)에 결합되어 열교환 유닛(1000)과 밸브 유닛(2000)을 지지할 수 있다. 매니폴드(3000)는 제3 본체(3200) 및 플랜지부(3400) 및 냉매 유로(3600)를 포함할 수 있다. 이러한, 매니폴드(3000)는 냉매가 유동할 수 있도록 냉매 유로(3600), 열교환기(1200, 1400), 밸브 유닛(2000) 및 외부의 파이프(미도시)를 서로 연결시키는 매개체일 수 있다.
제3 본체(3200)는 판 상의 플레이트 일 수 있다. 제3 본체(3200)는 열교환 유닛(1000) 및 밸브 유닛(2000)의 일측에 배치되어 열교환 유닛(1000)과 밸브 유닛(2000)을 커버할 수 있다. 이 때, 제3 본체(3200)가 배치되는 위치는 열교환 유닛(1000)과 밸브 유닛(2000)의 각각의 구성에서 냉매가 배출되는 영역일 수 있다.
플랜지부(3400)는 매니폴드(3000)의 내부 또는 외부로 냉매를 유동시킬 수 있다. 플랜지부(3400)는 제1 플랜지(3410), 제2 플랜지(3420), 제3 플랜지(3430), 제4 플랜지(3440), 제5 플랜지(3450), 제6 플랜지(3460) 및 제7 플랜지(3470)를 포함할 수 있다. 여기서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 플랜지부(3400)의 각 구성들은 제3 본체(3200) 중 열교환 유닛(1000) 및 밸브 유닛(2000)과 마주보는 면과 그 반대되는 면에 형성된 형상이 각각 다를 수 있다. 그러나, 각각의 면에 형성된 플랜지부(3400)의 각각의 구성들은 서로 연결되어 냉매를 유동시키는 기능을 수행할 수 있다.
제1 플랜지(3410)는 제3 본체(3200) 중 제1 밸브(2200)와 마주보는 위치에 형성될 수 있다. 제1 플랜지(3410)는 제1 밸브(2200)와 연결되며, 매니폴드(3000)의 외부에서 흐르는 냉매를 매니폴드(3000)의 내부로 유입 가능하게 가이드할 수 있다. 제1 플랜지(3410)는 배관과 같은 외부 구성과 연결되어 외부 구성으로부터 냉매를 전달받을 수 있다.
제2 플랜지(3420)는 제3 본체(3200) 중 제1 열교환기(1200)의 제1 커넥터(1240)와 마주보는 위치에 형성될 수 있다. 제2 플랜지(3420)는 제1 열교환기(1200)의 제1 커넥터(1240)와 연결될 수 있다. 제2 플랜지(3420)는 제1 밸브(2200)에서 배출된 냉매를 제1 열교환기(1200)로 유동시킬 수 있으며, 제1 열교환기(1200)에서 배출된 냉매를 후술할 제3 유로(3630)로 유동시킬 수 있다.
제3 플랜지(3430) 및 제4 플랜지(3440)는 제3 본체(3200) 중 제2 밸브(2400)와 마주보는 위치에 배치될 수 있다. 제3 플랜지(3430) 및 제4 플랜지(3440)는 중력 방향을 따라 제1 플랜지(3410)의 하측에 배치될 수 있다. 제3 플랜지(3430) 및 제4 플랜지(3440)는 제2 밸브(2400)를 사이에 두고 이격 배치될 수 있다.
제3 플랜지(3430) 및 제4 플랜지(3440)는 제2 밸브(2400)와 연결되며, 냉매가 매니폴드(3000)의 외부로 배출되도록 냉매를 유동시킬 수 있다. 더 자세하게는, 제3 플랜지(3430) 및 제4 플랜지(3440)는 제2 밸브(2400)로부터 배출된 냉매가 매니폴드(3000)의 외부로 배출되도록 냉매를 유동시킬 수 있다. 제3 플랜지(3430) 및 제4 플랜지(3440)는 매니폴드(3000)의 외부로 배출되는 냉매를 전달받을 수 있는 배관과 같은 외부 구성과 연결될 수 있다.
제4 플랜지(3440)는 제2 밸브(2400)와 연결된 상태에서 제3 밸브(2600)에도 연결될 수 있다. 즉, 제4 플랜지(3440)는 복수의 밸브로부터 배출되는 냉매를 유동시킬 수 있다. 제4 플랜지(3440)를 통해, 본 발명의 냉매 모듈(1)은 냉매의 유동 거리를 최소화시켜 냉매의 유동 지연을 방지시킬 수 있다. 이는, 냉매의 원활한 흐름을 야기시켜 냉매를 통한 냉각수의 신속한 열교환을 가능하게 할 수 있다.
제5 플랜지(3450)는 제3 본체(3200) 중 제4 밸브(2800)와 마주보는 위치에 배치될 수 있다. 제5 플랜지(3450)는 제5-1 플랜지(3451) 및 제5-2 플랜지(3452)를 포함할 수 있다.
제5-1 플랜지(3451)는 제4 밸브(2800)와 연결될 수 있다. 제5-1 플랜지(3451)는 매니폴드(3000)의 외부에서 흐르는 냉매를 매니폴드(3000)의 내부로 유입 가능하게 유동시킬 수 있다. 제5-1 플랜지(3451)는 배관과 같은 외부 구성과 연결되어 외부 구성으로부터 냉매를 전달받을 수 있다. 따라서, 제5-1 플랜지(3451)를 통해 매니폴드(3000)의 내부로 유입되는 냉매는 제4 밸브(2800)의 내부로 유입될 수 있다.
제5-2 플랜지(3452)는 제4 밸브(2800)와 연결되며, 냉매가 매니폴드(3000)의 외부로 배출되도록 냉매를 유동시킬 수 있다. 제5-2 플랜지(3452)는 중력 방향을 따라 제5-1 플랜지(3451)의 하측에 배치될 수 있다. 제5-2 플랜지(3452)는 제5-1 플랜지(3451)와 일체로 형성될 수 있다.
제5-2 플랜지(3452)는 제5-1 플랜지(3451)가 배치된 방향과 수직 교차된 방향을 따라 배치될 수 있다. 본 실시예에서는, 제5-2 플랜지(3452)가 중력 방향을 따라 제5-1 플랜지(3451)의 하측에 배치된 것을 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제5-2 플랜지(3452)는 중력 방향을 따라 제5-1 플랜지(3451)의 상측에 배치될 수도 있다. 제5-2 플랜지(3452)는 매니폴드(3000)의 외부로 배출되는 냉매를 전달받을 수 있는 배관과 같은 외부 구성과 연결될 수 있다.
제6 플랜지(3460)는 제3 본체(3200) 중 제2 열교환기(1400)의 제2 커넥터(1440)와 마주보는 위치에 형성될 수 있다. 제6 플랜지(3460)는 제6 플랜지(3460)는 후술할 제5 유로(3650) 및 제2 열교환기(1400)와 연결될 수 있다. 더 자세하게는, 제6 플랜지(3460)는 제2 열교환기(1400)의 제2 커넥터(1440)와 연결될 수 있다. 제6 플랜지(3460)는 제5 유로(3650)를 타고 흐르는 냉매를 제2 열교환기(1400)로 유동시킬 수 있으며, 제2 열교환기(1400)에서 배출된 냉매를 후술할 제6 유로(3660)로 유동시킬 수 있다.
제7 플랜지(3470)는 제3 본체(3200) 중 제2 열교환기(1400)와 중첩되는 위치에 배치될 수 있다. 제7 플랜지(3470)는 후술할 제4 유로(3640) 및 제6 유로(3660)와 연결될 수 있다. 제7 플랜지(3470)는 제3 밸브(2600) 및 제4 밸브(2800)로부터 배출되어 후술할 제4 유로(3640)를 타고 흐르는 냉매를 매니폴드(3000)의 외부로 배출되도록 냉매를 유동시킬 수 있다. 또한, 제7 플랜지(3470)는 제2 열교환기(1400)로부터 배출되어 후술할 제6 유로(3660)를 타고 흐르는 냉매를 매니폴드(3000)의 외부로 배출되도록 냉매를 유동시킬 수 있다. 즉, 제7 플랜지(3470)는 제 4 유로와 제6 유로(3660)의 출구 영역을 공유할 수 있다. 또한, 제7 플랜지(3470)는 매니폴드(3000)의 외부로 배출되는 냉매를 전달받을 수 있는 배관과 같은 외부 구성과 연결될 수 있다.
냉매 유로(3600)는 플랜지부(3400)와 연결되어 매니폴드(3000)의 내부에서 흐르는 냉매를 유동시킬 수 있다. 냉매 유로(3600)는 제1 유로(3610), 제2 유로(3620), 제3 유로(3630), 제4 유로(3640), 제5 유로(3650) 및 제6 유로(3660)를 포함할 수 있다.
제1 유로(3610)는 제1 플랜지(3410)와 제2 플랜지(3420)의 사이에 배치되어 제1 플랜지(3410)와 제2 플랜지(3420)에 각각 연결될 수 있다. 제1 유로(3610)는 제1 플랜지(3410)로부터 배출되는 냉매를 제2 플랜지(3420)로 유동시킬 수 있다.
제2 유로(3620)는 중력 방향을 따라 제1 유로(3610)의 하측에 배치될 수 있다. 제2 유로(3620)는 제1 열교환기(1200)와 제2 밸브(2400)의 사이에 배치될 수 있다. 제2 유로(3620)는 제2 밸브(2400)와 연결될 수 있다. 또한, 제2 유로(3620)는 제2 플랜지(3420)와 제2 밸브(2400)를 연결할 수 있다. 따라서, 제2 유로(3620)는 제1 유로(3610)로부터 배출된 냉매를 제2 밸브(2400)로 유동시킬 수 있다. 즉, 제1 유로(3610)로로부터 배출된 냉매는 제2 플랜지(3420)를 통해 제1 열교환기(1200)에 유입되거나 제2 유로(3620)를 통해 제2 밸브(2400)에 유입될 수 있다.
제3 유로(3630)는 제3 본체(3200) 중 제1 열교환기(1200) 및 제3 밸브(2600)와 중첩되는 위치에 배치될 수 있다. 제3 유로(3630)는 제2 플랜지(3420)와 제3 밸브(2600)를 연결할 수 있다. 또한, 제3 유로(3630)는 제1 열교환기(1200)의 제1 커넥터(1240)와 연결되며, 제2 밸브(2400)와 연결될 수 있다. 따라서, 제3 유로(3630)는 제1 열교환기(1200)의 제1 커넥터(1240)의 외부로 배출된 냉매를 제3 밸브(2600)로 유동시킬 수 있다.
제4 유로(3640)는 제3 밸브(2600) 및 제4 밸브(2800)의 사이에 배치될 수 있다. 제4 유로(3640)는 제3 밸브(2600) 및 제4 유로(3640)와 연결될 수 있다. 제4 유로(3640)는 제1 열교환기(1200)에서 제2 열교환기(1400)를 향하는 방향을 따라 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제4 유로(3640)는 제2 열교환기(1400)와 중첩되는 위치에 배치될 수 있다. 제4 유로(3640)는 제7 플랜지(3470)와 연결될 수 있다. 따라서, 제4 유로(3640)는 제7 플랜지(3470)를 향해 냉매를 유동시킬 수 있다.
제5 유로(3650)는 제3 본체(3200) 중 제4 밸브(2800) 및 제2 열교환기(1400)와 중첩되는 위치에 배치될 수 있다. 제5 유로(3650)는 제4 밸브(2800) 및 제2 열교환기(1400)와 각각 연결되어 제4 밸브(2800)와 제2 열교환기(1400)를 연결할 수 있다. 여기서, 제5 유로(3650)는 제2 열교환기(1400)의 제2 커넥터(1440)에 연결될 수 있다. 제5 유로(3650)는 제4 밸브(2800)에서 배출된 냉매를 제2 열교환기(1400)로 유동시킬 수 있다.
제6 유로(3660)는 제2 열교환기(1400)의 제2 커넥터(1440)와 제7 플랜지(3470) 사이에 배치될 수 있다. 제6 유로(3660)는 제6 유로(3660)는 제6 플랜지(3460)와 연결될 수 있다. 따라서, 제6 유로(3660)는 제2 열교환기(1400)의 외부로 배출된 냉매를 제7 플랜지(3470)로 유동시킬 수 있다.
이와 같이, 매니폴드(3000)에는 매니폴드(3000)의 외부로부터 내부로 유입되는 냉매 또는 열교환 유닛(1000)과 밸브 유닛(2000)으로부터 배출되는 냉매가 유동되는 형상이 구비될 수 있다.
이하에서는, 냉매가 냉매 모듈(1)의 내부를 흐르는 다양한 경로에 대해 설명하기로 한다.
도 5는 냉매가 냉매 모듈의 내부를 흐르는 경로를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 먼저, 제1 플랜지(3410)를 통해 매니폴드(3000)의 내부로 유입된 냉매는 제1 밸브(2200), 제1 플랜지(3410) 및 제1 유로(3610)를 순차적으로 통과한 후 제2 플랜지(3420) 또는 제2 유로(3620)로 향할 수 있다. 여기서, 제2 플랜지(3420)로 향한 냉매는 제1 커넥터(1240)를 통해 제1 열교환기(1200)의 내부에 유입될 수 있다. 또한, 제2 유로(3620)로 향한 냉매는 제2 밸브(2400)의 내부에 유입될 수 있다. 여기서, 제1 밸브(2200)로 향한 냉매는 팽창되거나 팽창되지 않고 제1 밸브(2200)로부터 배출될 수 있다. 또한, 제1 열교환기(1200)의 내부에 유입된 냉매는 마찬가지로 제1 열교환기(1200)의 내부에서 흐르는 냉각수와 열교환될 수 있다. 또한, 제2 밸브(2400)로 향한 냉매는 팽창되거나 팽창되지 않고 제2 밸브(2400)로부터 배출될 수 있다.
다음으로, 제2 유로(3620)를 통과하는 냉매는 제2 밸브(2400)로 유입되며, 제2 밸브(2400)로 유입되어 제2 밸브(2400)를 통과한 냉매는 제3 플랜지(3430) 또는 제4 플랜지(3440)로 향한 뒤 매니폴드(3000)의 외부로 배출될 수 있다. 여기서, 제2 밸브(2400)의 내부로 유입된 냉매는 팽창되거나 팽창되지 않고 제2 밸브(2400)로부터 배출될 수 있다.
다음으로, 제1 열교환기(1200)에서 배출된 냉매는 제2 플랜지(3420)를 통과하여 제3 유로(3630)로 유입되며, 제3 유로(3630)를 통과하는 냉매는 제3 밸브(2600)로 유입될 수 있다. 여기서, 제3 밸브(2600)의 내부로 유입된 냉매는 팽창되거나 팽창되지 않고 제2 밸브(2400)로부터 배출될 수 있다.
다음으로, 제3 유로(3630)를 통해 제3 밸브(2600)로 유입된 후 다시 제3 밸브(2600)에서 배출된 냉매는 제4 플랜지(3440)를 통해 매니폴드(3000)의 외부로 배출되거나 제4 유로(3640)에 유입될 수 있다.
다음으로, 제5-1 플랜지(3451)를 통해 제4 밸브(2800)로 유입된 냉매는 제4 밸브(2800)에서 배출된 후 제4 유로(3640)로 유입되거나 제5-2 플랜지(3452)로 유입되거나 제5 유로(3650)로 유입될 수 있다. 이 때, 제4 밸브(2800)의 내부로 유입된 냉매는 팽창되거나 팽창되지 않고 제4 밸브(2800)로부터 배출될 수 있다.
여기서, 제4 밸브(2800)에서 배출된 후 제5-2 플랜지(3452)로 유입된 냉매는 최종적으로 매니폴드(3000)의 외부로 배출될 수 있다. 또한, 제4 밸브(2800)에서 배출된 후 제5 유로(3650)에 유입된 냉매는 제2 열교환기(1400)에 유입될 수 있다.
다음으로, 제5 유로(3650)를 통해 제6 플랜지(3460)로 유입된 냉매는 제6 플랜지(3460)를 통과하여 제2 열교환기(1400)로 유입될 수 있다. 보다 자세하게는, 제6 플랜지(3460)로 유입된 냉매는 제2 열교환기(1400)의 제2 커넥터(1440)를 통해 제2 열교환기(1400)의 제3 본체(3200)의 내부에 유입될 수 있다. 또한, 제2 열교환기(1400)의 내부에 유입된 냉매는 마찬가지로 제2 열교환기(1400)의 내부에서 흐르는 냉각수와 열교환될 수 있다.
다음으로, 제3 밸브(2600) 또는 제4 밸브(2800)로부터 배출된 냉매는 제4 유로(3640)로 유입되며, 제4 유로(3640)에 유입된 냉매는 제4 유로(3640)를 통해 제7 플랜지(3470)로 향한 뒤 제7 플랜지(3470)를 통과하여 매니폴드(3000)의 외부로 배출될 수 있다.
다음으로, 제2 열교환기(1400)를 통고하여 제2 열교환기(1400)의 외부로 배출된 냉매는 제6 플랜지(3460)를 통과한 뒤 제6 유로(3660)에 유입되며, 제6 유로(3660)에 유입된 냉매는 제6 유로(3660)를 통해 제7 플랜지(3470)에 유입된 후 매니폴드(3000)의 외부로 배출될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 냉매 모듈(1)은 입구에서 출구로 향하는 방향이 중력 방향 또는 적어도 중력 방향과 수직한 방향을 따르는 복수 개의 유로를 포함하는 냉매 유로(3600)를 포함할 수 있다. 따라서, 매니폴드(3000)의 외부로부터 냉매가 유입되거나, 매니폴드(3000)의 내부에서 냉매가 유동할 때 냉매 또는 냉매의 고임량이 감소될 수 있다. 따라서, 냉매의 원활한 흐름이 가능해져 열교환 유닛(1000)의 열교환 성능의 저하가 방지될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 냉매 모듈(1)은 냉매에 포함된 오일의 오임량을 감소시킬 수 있다. 따라서, 냉매의 유동 경로 상에 배치되는 압축기로 리턴되는 오일량이 보존될 수 있으므로, 압축기의 성능 및 내구성의 저하가 방지될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 냉매 모듈(1)은 열교환 유닛(1000) 및 밸브 유닛(2000)의 배치구조를 통해 냉매의 유동 경로를 단축시킬 수 있다. 따라서, 열교환 유닛(1000)으로 향하는 냉매의 유동 시간의 지연이 방지되므로, 열교환 유닛(1000)의 열교환 성능이 유지될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진자는 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. 그리고, 이러한 수정과 변경에 관계된 차이점들을 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
[부호의 설명]
1: 냉매 모듈 1000: 열교환 유닛
1200: 제1 열교환기 1220: 제1 본체
1240: 제1 커넥터 1400: 제2 열교환기
1420: 제2 본체 1440: 제2 커넥터
2000: 밸브 유닛 2200: 제1 밸브
2400: 제2 밸브 2600: 제3 밸브
2800: 제4 밸브 3000: 매니폴드
3200: 제3 본체 3400: 플랜지부
3410: 제1 플랜지 3420: 제2 플랜지
3430: 제3 플랜지 3440: 제4 플랜지
3450: 제5 플랜지 3451: 제5-1 플랜지
3452: 제5-2 플랜지 3460: 제6 플랜지
3470: 제7 플랜지 3600: 냉매 유로
3610: 제1 유로 3620: 제2 유로
3630: 제3 유로 3640: 제4 유로
3650: 제5 유로 3660: 제6 유로

Claims (20)

  1. 내부에 냉매가 유동하는 냉매 유로가 형성되는 매니폴드;
    상기 매니폴드에 결합되고, 냉매와 냉각수를 열교환시키는 적어도 하나 이상의 열교환기;
    상기 매니폴드에 결합되고, 냉매의 상태를 변환시키거나 냉매의 흐름 방향을 전환시키는 적어도 하나 이상의 밸브;를 포함하고,
    상기 매니폴드의 상기 냉매 유로는 상기 열교환기와 상기 밸브의 입출구와 연결되어 냉매가 유동하게 하며,
    상기 열교환기의 냉매 유입구는 냉매 유출구보다 중력 방향으로 같거나 상측에 배치되고,
    상기 열교환기의 상기 냉매 유출구와 연결되는 상기 냉매 유로는 냉매가 중력 방향으로 하측으로 유동할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 냉매 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기는 중력 방향으로 적층 배치되는 제1 열교환기와 제2 열교환기를 포함하고,
    상기 적어도 하나 이상의 밸브는,
    상기 제1 열교환기와 평행하게 배치되는 제1 밸브; 및
    상기 제1 열교환기와 상기 제2 열교환기의 사이에 배치되는 제3 밸브를 포함하는 냉매 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 매니폴드의 내부 냉매 유로, 열교환기, 밸브 또는 파이프와 연결되는 플랜지부;를 포함하는 냉매 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 열교환기는 중력 방향으로 적층 배치되는 제1 열교환기와 제2 열교환기를 포함하고,
    상기 적어도 하나 이상의 밸브는,
    상기 제1 열교환기와 상기 제2 열교환기의 사이에 배치되는 제2 밸브 및 상기 제2 열교환기의 상측에 배치되어 상기 제2 열교환기의 냉매 유입구와 연결되는 제4 밸브를 포함하는 냉매 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 플랜지부는 상기 제1 밸브와 연결되며, 상기 매니폴드의 외부에서 흐르는 냉매를 상기 매니폴드의 내부로 유입 가능하게 가이드 하는 제1 플랜지; 및 상기 제1 열교환기와 연결되는 제2 플랜지;를 포함하고,
    상기 냉매 유로는 상기 제1 플랜지와 상기 제2 플랜지의 사이에 배치되어 상기 제1 플랜지와 상기 제2 플랜지에 각각 연결되는 제1 유로; 및 상기 제2 플랜지와 상기 제2 밸브를 연결하는 제2 유로;를 포함하는 냉매 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 플랜지를 통해 상기 매니폴드의 내부로 유입된 냉매는 상기 제1 밸브, 상기 제1 플랜지 및 상기 제1 유로를 순차적으로 통과한 후 상기 제2 플랜지 또는 상기 제2 유로로 향하는 것을 특징으로 하는 냉매 모듈.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 플랜지부는 상기 제2 밸브와 연결되며, 냉매가 상기 매니폴드의 외부로 배출되도록 상기 냉매를 가이드 하는 제3 플랜지; 및 제4 플랜지;를 포함하는 냉매 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제4 플랜지는 상기 제2 밸브와 연결된 상태에서 상기 제3 밸브에도 연결되는 것을 특징으로 하는 냉매 모듈.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2 유로를 통과하는 냉매는 상기 제2 밸브로 유입되며, 상기 제2 밸브로 유입되어 상기 제2 밸브를 통과한 냉매는 상기 제3 플랜지 또는 상기 제4 플랜지로 향한 뒤 상기 매니폴드의 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 냉매 모듈.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 냉매 유로는 상기 제2 플랜지와 상기 제3 밸브를 연결하는 제3 유로;를 포함하는 냉매 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 열교환기에서 배출된 냉매는 상기 제2 플랜지를 통과하여 상기 제3 유로로 유입되며, 상기 제3 유로를 통과하는 냉매는 상기 제3 밸브로 유입되는 것을 특징으로 하는 냉매 모듈.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 냉매 유로는 상기 제3 밸브 및 상기 제4 밸브와 연결되는 제4 유로;를 포함하는 냉매 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제3 유로를 통해 상기 제3 밸브로 유입된 후 다시 상기 제3 밸브에서 배출된 냉매는 상기 제4 플랜지를 통해 상기 매니폴드의 외부로 배출되거나 상기 제4 유로에 유입되는 것을 특징으로 하는 냉매 모듈.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 플랜지부는 상기 제4 밸브와 마주보는 위치에 배치되는 제5 플랜지;를 포함하고,
    상기 제5 플랜지는 상기 제4 밸브와 연결되는 제5-1 플랜지; 및 상기 제4 밸브와 연결되며, 중력 방향을 따라 상기 제5-1 플랜지의 하측에 배치되는 제5-2 플랜지;를 포함하는 냉매 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 냉매 유로는 상기 제4 밸브 및 상기 제2 열교환기와 각각 연결되어 상기 제4 밸브와 상기 제2 열교환기를 연결하는 제5 유로;를 포함하고,
    상기 플랜지부는 상기 제5 유로 및 상기 제2 열교환기와 연결되는 제6 플랜지;를 포함하는 냉매 모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제5-1 플랜지를 통해 상기 제4 밸브로 유입된 냉매는 상기 제4 밸브에서 배출된 후 상기 제4 유로로 유입되거나 상기 제5-2 플랜지로 유입되거나 상기 제5 유로로 유입되는 것을 특징으로 하는 냉매 모듈.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제5 유로를 통해 상기 제6 플랜지로 유입된 냉매는 상기 제6 플랜지를 통과하여 상기 제2 열교환기로 유입되는 것을 특징으로 하는 냉매 모듈.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 냉매 유로는 상기 제6 플랜지와 연결되는 제6 유로;를 포함하고,
    상기 플랜지부는 상기 제4 유로 및 상기 제6 유로와 연결되는 제7 플랜지;를 포함하는 냉매 모듈.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제3 밸브 또는 상기 제4 밸브로부터 배출된 냉매는 상기 제4 유로로 유입되며, 상기 제4 유로에 유입된 냉매는 상기 제4 유로를 통해 상기 제7 플랜지로 향한 뒤 상기 제7 플랜지를 통과하여 상기 매니폴드의 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 냉매 모듈.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제2 열교환기를 통과하여 상기 제2 열교환기의 외부로 배출된 냉매는 상기 제6 플랜지를 통과한 뒤 제6 유로에 유입되며, 상기 제6 유로에 유입된 냉매는 상기 제6 유로를 통해 상기 제7 플랜지에 유입된 후 상기 매니폴드의 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 냉매 모듈.
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