KR20240059881A - 차량용 어큐뮬레이터 및 이를 포함하는 차량용 열관리 유체 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 어큐뮬레이터는 내부에 유동공간이 형성되는 하우징, 상기 하우징의 일측 하부에서 유입된 저온의 냉매가 상기 유동공간으로 유입되는 냉매 유입체, 상기 하우징의 내부에 설치되고, 상기 냉매 유입체로 유입된 냉매가 유동하는 제1 냉매 파이프 및 상기 유동공간 상에 설치되고, 상기 저온의 냉매와 열교환하기 위한 고온의 냉매가 유동하는 제2 냉매 파이프를 포함하고, 상기 하우징의 일측에는 저온의 냉매가 유입되는 제1 유입구; 및 고온의 냉매가 유입되는 제2 유입구가 형성될 수 있다.

Description

차량용 어큐뮬레이터 및 이를 포함하는 차량용 열관리 유체 모듈{ACCUMULATOR FOR VEHICLE AND FLUID MODULE FOR AUTOMOTIVE THERMAL MANAGEMENT}

본 발명은 차량용 어큐뮬레이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기상의 냉매와 액상의 냉매를 분리하기 위한 차량용 어큐뮬레이터 및 이를 포함하는 차량용 열관리 유체 모듈에 관한 것이다.

차량은 실내의 공기 온도를 조절하기 위한 공조장치(HVAC : Heating, Ventilating & Air Conditioning system)를 갖추고 있다. 상기 공조장치는 온기를 발생시켜 차량의 실내를 따뜻하게 유지시키거나, 냉기를 발생시켜 차량의 실내를 시원하게 유지시킨다. 여기서, 차량용 공조장치는 열교환매체를 순환시키도록 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기 및 이를 연결하는 파이프 등을 포함할 수 있다.

상기 공조장치는 기상의 냉매와 액상의 냉매를 분리하는 어큐뮬레이터(Accumulator)를 포함할 수 있다. 기존의 어큐뮬레이터에서는 저압부의 냉매 유동이 어큐뮬레이터 상부로 유입되어 사이클론을 통과하면서 기체와 액체로 분리된다. 그리고, 사이클론을 통과한 기상의 냉매는 파이프 하부로 이동한 후 다시 파이프와 사이클론 상부로 이동되고, 어큐뮬레이터 하부로 다시 유동하여 유출되는 경로를 가진다.

이와 같이 기존의 어큐뮬레이터는 냉매의 저압부 유동이 복잡하여 냉매의 유동 저항이 증가하므로 히트펌프 시스템의 난방 성능을 악화시키는 문제가 있었다.

본 발명은 저온 저압의 냉매가 유입되어 내부를 순환할 때 보다 유동 경로를 최소화함으로써 냉매의 유동 저항을 감소시킬 수 있는 차량용 어큐뮬레이터 및 이를 포함하는 차량용 열관리 유체 모듈을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 안정적인 액상의 냉매 수위를 유지하여 높은 건도의 냉매가 압축기로 유입될 수 있는 구조를 가진 차량용 어큐뮬레이터 및 이를 포함하는 차량용 열관리 유체 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 어큐뮬레이터는 내부에 유동공간이 형성되는 하우징; 상기 하우징의 일측 하부에서 유입된 저온의 냉매가 상기 유동공간으로 유입되는 냉매 유입체; 상기 하우징의 내부에 설치되고, 상기 냉매 유입체로 유입된 냉매가 유동하는 제1 냉매 파이프; 및 상기 유동공간 상에 설치되고, 상기 저온의 냉매와 열교환하기 위한 고온의 냉매가 유동하는 제2 냉매 파이프를 포함하고, 상기 하우징의 일측에는 저온의 냉매가 유입되는 제1 유입구; 및 고온의 냉매가 유입되는 제2 유입구가 형성될 수 있다.

상기 제2 유입구는 상기 제2 냉매 파이프와 연결되어 고온의 냉매는 상기 제2 냉매 파이프로 공급될 수 있다.

상기 제1 유입구 및 제2 유입구는 상기 하우징의 하부에 서로 인접하게 배치될 수 있다.

상기 하우징의 타측에는 저온의 냉매가 유출되는 제1 유출구; 및 고온의 냉매가 유출되는 제2 유출구가 형성될 수 있다.

상기 제1 유출구 및 제2 유출구는 상기 하우징의 상부에 서로 인접하게 배치될 수 있다.

상기 냉매 유입체는 상기 유동공간의 하면에서 상기 제1 유입구와 연결되어 상부로 연장되는 파이프 형상일 수 있다.

상기 냉매 유입체의 선단부에는 측면 방향으로 절곡되는 절곡부가 형성될 수 있다.

상기 제1 냉매 파이프는, 상기 유동공간의 중앙을 관통하여 설치되는 내부 파이프; 및 상기 내부 파이프의 외주면과 이격되어 상기 내부 파이프를 감싸도록 설치되고, 상부에는 냉매가 유입되는 유입부가 형성되고, 하부에는 상기 내부 파이프의 하단으로 냉매가 방향을 전환하여 유입되는 전환부가 형성되는 외부 파이프를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 열관리 유체 모듈은 내부에 유동공간이 형성되는 하우징; 상기 하우징의 내부에 설치되고, 상기 하우징으로 유입된 저온의 냉매 중 기상의 냉매가 유동하는 제1 냉매 파이프; 및 상기 유동공간 상에 설치되고, 상기 저온의 냉매와 열교환하기 위한 고온의 냉매가 유동하는 제2 냉매 파이프를 포함하는 어큐뮬레이터; 및 상기 어큐뮬레이터가 일면에 결합되고, 저온의 냉매와 고온의 냉매가 내부를 순화하도록 상기 어큐뮬레이터와 연결되며, 압축기, 열교환기 및 팽창밸브가 결합되는 매니폴드 플레이트를 포함할 수 있다.

상기 하우징의 일측에는 저온의 냉매가 유입되는 제1 유입구; 및 고온의 냉매가 유입되는 제2 유입구가 형성되고, 상기 하우징의 타측에는 저온의 냉매가 유출되는 제1 유출구; 및 고온의 냉매가 유출되는 제2 유출구가 형성될 수 있다.

상기 제1 유입구 및 제2 유입구는 상기 하우징의 하부에 서로 인접하게 배치될 수 있다.

상기 제1 유출구 및 제2 유출구는 상기 하우징의 상부에 서로 인접하게 배치될 수 있다.

상기 제1 유입구 및 제2 유입구와, 상기 제1 유출구 및 제2 유출구는 상기 매니폴드 플레이트의 일면에 연결되고, 상기 매니폴드 플레이트의 타면에는 상기 압축기가 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 저온 저압의 냉매가 유입되어 내부를 순환할 때 보다 유동 경로를 최소화함으로써 냉매의 유동 저항을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 안정적인 액상의 냉매 수위를 유지하여 높은 건도의 냉매가 압축기로 유입될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 어큐뮬레이터를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 어큐뮬레이터의 내부 구성을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 어큐뮬레이터의 내부를 도시한 횡단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 차량용 어큐뮬레이터에서 냉매가 유동하는 것을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열관리 유체 모듈을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 매니폴드 플레이트에서의 제1 유체의 흐름을 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 차량용 어큐뮬레이터 및 이를 포함하는 차량용 열관리 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 차량용 어큐뮬레이터를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 어큐뮬레이터의 내부 구성을 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 어큐뮬레이터의 내부를 도시한 횡단면도이다.

이에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 어큐뮬레이터는 내부에 유동공간(12)이 형성되는 하우징(10), 상기 하우징(10)의 하부에서 유입된 저온의 냉매가 상기 유동공간(12)으로 유입되는 냉매 유입체(30), 상기 하우징(10)의 내부에 설치되고, 상기 냉매 유입체(30)로 유입된 냉매가 유동하는 제1 냉매 파이프(40), 및 상기 유동공간(12) 상에 설치되고, 상기 저온의 냉매와 열교환하기 위한 고온의 냉매가 유동하는 제2 냉매 파이프(50)를 포함할 수 있다.

하우징(10)은 원통 형상으로 형성되고, 내부에는 저온 저압의 냉매가 유동하는 유동공간(12)이 형성된다. 하우징(10)은 하부 베이스를 형성하는 베이스부(14)와 상단에 배치되는 덮개부(16)를 포함할 수 있다. 베이스부(14)와 덮개부(16)는 소정의 두께를 가진 원판 형상으로 형성될 수 있으며, 원판에 추가적인 구조물을 포함하도록 구비될 수 있다. 본 도면에서는 베이스부(14)와 덮개부(16)의 사이에 원주형태의 외면 플레이트가 결합되는 것으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고 하우징(10) 전체가 일체로 형성될 수도 있고, 일부 구성(덮개부(16))만 별개로 결합되도록 구성할 수도 있다.

베이스부(14)에는 저온 저압의 냉매가 유입되는 제1 유입구(20) 및 고온 고압의 냉매가 유입되는 제2 유입구(24)가 형성된다. 제1 유입구(20)로 유입되는 저온 저압의 냉매는 냉매 유입체(30)를 통해 유입되어 제1 냉매 파이프(40)를 유동하게 되고, 제2 유입구(24)로 유입되는 고온 고압의 냉매는 제2 냉매 파이프(50)로 유입되어 유동하게 된다.

본 실시예에서 제1 유입구(20) 및 제2 유입구(24)가 하우징(10)의 하부에 함께 형성되는 것은 이하에서 설명할 열교환기(140,160,180)가 어큐뮬레이터(150)와 나란하게 매니폴드 플레이트(101)에 장착이 되고, 열교환기(140,160,180)를 통과하는 유체가 상부에서 하부로 유동하기 때문에 열교환기(140,160,180)의 하부에서 유출된 유체는 어큐뮬레이터(150)의 하부로 유입되는 것이다.

덮개부(16)에는 저온 저압의 냉매가 유출되는 제1 유출구(22) 및 고온 고압의 냉매가 유출되는 제2 유출구(26)가 형성된다. 제1 냉매 파이프(40)를 유동한 저온 저압의 냉매는 제1 유출구(22)로 유출되고, 제2 냉매 파이프(50)를 유동한 고온 고압의 냉매는 제2 유출구(26)로 유출된다. 이와 같이 본 실시예에서는 베이스부(14) 및 덮개부(16)에 냉매의 유입구(20,24) 및 유출구(22,26)를 함께 배치함으로써 열교환 기능을 극대화할 수 있다.

하우징(10)의 내부 즉 유동공간(12)에는 냉매 유입체(30)가 설치된다. 냉매 유입체(30)는 베이스부(14)의 상면에서 상방으로 연장되어 설치되는 것으로서, 유동공간(12)의 하부에 설치될 수 있다. 냉매 유입체(30)는 저온 제1 유입구(20)로 유입된 저온 저압의 냉매가 유동공간(12)으로 유입되기 위해 통과하는 부분으로서, 유동공간(12)의 하면에서 상방으로 연장되는 파이프 형상을 가질 수 있다. 물론, 냉매 유입체(30)는 본 도면에 도시된 파이프 형상이 아닌 냉매가 유동할 수 있는 형태라면 어떠한 것이라고 적용될 수 있다.

냉매 유입체(30)의 선단부는 측면 방향으로 절곡되는 절곡부(32)를 포함할 수 있다. 냉매 유입체(30)로 유입된 냉매 중에 액상의 냉매는 유동공간(12)의 하부부터 채워지게 되고, 기상의 냉매는 상승하여 제1 냉매 파이프(40)로 유입될 수 있다. 이때, 냉매 유입체(30)의 형상이 상방을 향하여 수직하게 형성된다면 유입된 냉매 중에 액상의 냉매가 유동공간(12)의 하부 측으로 원활하게 채워지지 못할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 냉매 유입체(30)의 선단부에 절곡부(32)를 형성하여 유동공간(12)의 하부 측부터 액상의 냉매가 채워질 수 있도록 한 것이다.

이상에서는 절곡부(32)가 측면 방향으로 절곡되는 것으로 설명하였으나 이에 제한되는 것은 아니고 절곡부(32)는 측면 방향으로 절곡되었다가 다시 하방으로 절곡된 형상을 가질 수도 있다.

어큐뮬레이터로 유입되는 저온 저압의 냉매에는 액상과 기상의 냉매를 포함하는데, 위와 같이 유동공간(12)의 하부에서 냉매 유입체(30)를 통해 냉매가 유입되면 액상의 냉매는 유동공간(12)의 하부부터 채워지면서 냉매 수위를 안정적으로 유지할 수 있고 압축기(미도시)로 건도가 높은 기상의 냉매가 유입될 수 있어 히트펌프 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.

한편, 상방으로 이동되는 기상의 냉매는 제1 냉매 파이프(40)로 유입된다. 제1 냉매 파이프(40)는, 상기 유동공간(12)의 중앙을 관통하여 설치되는 내부 파이프(42), 및 상기 내부 파이프(42)의 외주면과 이격되어 상기 내부 파이프(42)를 감싸도록 설치되고, 상부에는 냉매가 유입되는 유입부(46)가 형성되고, 하부에는 상기 내부 파이프(42)의 하단으로 냉매가 방향을 전환하여 유입되는 전환부(48)가 형성되는 외부 파이프(44)를 포함할 수 있다.

내부 파이프(42)는 유동공간(12)의 상부에서 하부로 연장되어 설치된다. 내부 파이프(42)의 하단은 유동공간(12)의 하면으로부터 소정 높이만큼 이격되기 때문에 전환부(48)를 통해 냉매가 내부로 유입될 수 있다.

외부 파이프(44)는 유동공간(12)의 하부에서 상부로 연장되어 설치되는데, 내부 파이프(42)의 외주면을 감싸도록 형성된다. 따라서, 유동공간(12)의 상부로 이동한 기상의 냉매는 내부 파이프(42)와 외부 파이프(44)의 사이에 형성된 유입부(46)를 통해 유입될 수 있다. 유입부(46)를 통해 유입된 냉매는 하강하였다가 전환부(48)를 통해 내부 파이프(42)로 유입된 후 다시 상승하여 제1 유출구(22)로 유출된다. 이때, 제1 유출구(22)는 고압으로 흡입력을 발휘하는 압축기와 연결되기 때문에 냉매는 상승 또는 하강을 반복하면 압축기 측으로 유동할 수 있다.

한편, 유동공간(12)에는 저온 저압의 냉매와 열교환하기 위한 고온 고압의 냉매가 유동하는 제2 냉매 파이프(50)가 설치된다. 제2 냉매 파이프(50)는 제1 냉매 파이프(40)의 외주면을 감싸도록 나선 형상으로 형성될 수 있다. 제2 냉매 파이프(50)의 하부에는 유동공간(12)의 하면에서 연장되는 제2 유입부(52)가 구비되고, 상부에는 제2 냉매 파이프(50)를 유동한 냉매가 유출되는 제2 유출부(54)가 구비된다.

제2 냉매 파이프(50)로는 응축기(미도시)에서 유출된 고온 고압의 냉매가 유동하면서 제1 냉매 파이프(40)를 유동하는 저온 저압의 냉매와 열교환을 하게 된다.

한편, 유동공간(12)에는 냉매 및 오일 내에 포함되어 있는 수분을 흡수하여 냉방성능 향상 및 동결문제를 해결하기 위한 부품으로 내부에 건조제가 봉입되는 건조제팩(60)이 설치된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 차량용 어큐뮬레이터에서 냉매가 유동하는 것을 도시한 도면이다.

이를 참조하면, 먼저 기상과 액상을 포함하는 저온 저압의 냉매가 제1 유입구(20)를 통해 유입된다. 제1 유입구(20)로 유입된 저온 저압의 냉매는 냉매 유입체(30)를 통해 유동공간(12)으로 유입된다. 이때, 저온 저압의 냉매는 측면 방향으로 절곡된 절곡부(32)로 유출되고 액상의 냉매는 유동공간(12)의 하부부터 유동공간(12) 상에 채워진다.

기상의 냉매는 상부로 이동한 후 제1 냉매 파이프(40)의 유입부(46)로 유입된다. 유입부(46)로 유입된 기상의 냉매는 내부 파이프(42)와 외부 파이프(44)의 사이로 하강한 후 전환부(48)에서 다시 상승하여 내부 파이프(42)의 내부를 유동하게 된다. 그리고, 기상의 냉매는 제1 유출구(22)를 통해 압축기 측으로 유입될 수 있다.

한편, 응축기 측에서 유입된 고온 고압의 냉매는 제2 유입구(24)를 통해 유입된다. 제2 유입구(24)로 유입된 고온 고압의 냉매는 제2 유입부(52)를 통해 제2 냉매 파이프(50)로 유입되어 유동하게 된다. 이때, 고온 고압의 냉매는 제1 냉매 파이프(40)를 유동하는 저온 저압의 냉매와 열교환된다. 그리고, 냉매는 제2 유출구(26)를 통해 유출될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 저온 저압의 냉매는 액상의 냉매가 분리된 후에 상승, 하강, 상승을 거쳐 제1 유출구(22)로 유출될 수 있다. 이와 같이 저온 저압의 냉매는 기존의 어큐뮬레이터에서의 유동에 비하여 간단한 유동 구조를 구현할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열관리 유체 모듈을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 매니폴드 플레이트에서의 제1 유체의 흐름을 도시한 도면이다.

매니폴드 플레이트(101)의 일면에는 유로를 커버하도록 바텀 플레이트(102)가 결합될 수 있는데, 브레이징(Brazing), 구조용 접착제(Structural adhesives), 가스켓 등을 이용하여 결합하는 방식으로 제작이 가능하다. 또한, 매니폴드 플레이트(101)의 재료는 제작방식에 따라, 알루미늄, 열가소성 플라스틱(Thermo-plastic), 스테인리스강 등 목적과 기능에 따라 다양하게 적용될 수 있다. 바텀 플레이트(102)는 차량 내에 장착되는 구조를 가진 장착 프레임(104)에 설치될 수 있다.

매니폴드 플레이트(101)는 대략 내부에 유체 유로가 요입되게 형성되며 소정의 두께를 가진 플레이트 형상을 가진다. 이와 같이 매니폴드 플레이트(101)에는 열관리 시스템의 열교환 장치인 제1 열교환기(140), 제2 열교환기(160), 제3 열교환기(180), 어큐뮬레이터(150) 및 팽창밸브(170,190)가 결합되어 모듈화됨으로써 제품 제작 공수가 절감되고 차량 조립라인의 공수도 절감될 수 있다. 또한, 매니폴드 플레이트(101)는 배관, 피팅 및 하우징의 기능을 동시에 수행하므로 원가절감 및 작업성을 향상시킬 수 있다.

도 6을 참조하면, 매니폴드 플레이트(101)의 후면에는 유체의 열교환, 팽창, 유입 및 유출에 있어서 이동을 가이드하는 유체 유로가 형성될 수 있다. 또한, 매니폴드 플레이트(101)의 후면에는 유체의 유입 및 유출을 위한 각종 유체 포트가 구비될 수 있다. 본 실시예에서는 유체 포트로서 제1 열교환기(140)에서 제1 유체가 유출되는 제1 열교환기 유출 포트(108), 어큐뮬레이터(150)에서 제1 유체가 유입 및 유출되는 어큐뮬레이터 유입 포트(110) 및 어큐뮬레이터 유출 포트(112), 제2 열교환기(160)에서 제1 유체가 유입 및 유출되는 제2 열교환기 유입 포트(113) 및 제2 열교환기 유출 포트(114), 제3 열교환기(180)에서 제1 유체가 유입 및 유출되는 제3 열교환기 유입 포트(117) 및 제3 열교환기 유출 포트(118)를 포함할 수 있다. 또한, 매니폴드 플레이트(101)의 후면에는 제1 팽창밸브(170)로 제1 유체가 유입 및 유출되는 제1 팽창밸브 포트(116), 제2 팽창밸브(190)로 제1 유체가 유입 및 유출되는 제2 팽창밸브 포트(120)가 구비될 수 있다.

다시 도 5를 참조하면, 매니폴드 플레이트(101)의 일면, 즉 후면에는 압축기(130)가 결합된다. 압축기(130)는 제1 유체를 고온 고압으로 압축하여 제1 열교환기(140)로 이동시키는 역할을 한다. 그리고, 매니폴드 플레이트(101)의 일면, 즉 전면에는 열교환 장치로서 제1 열교환기(140), 제2 열교환기(160) 및 제3 열교환기(180)가 결합된다. 제1 열교환기(140), 제2 열교환기(160) 및 제3 열교환기(180)에는 제1 유체 및 제2 유체가 각각 통과하면서 열교환될 수 있다.

본 실시예에서 제1 열교환기(140)로는 수냉식 응축기, 제2 열교환기(160)로는 수냉식 증발기, 제3 열교환기(180)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(140)는 상술한 압축기(130)와 직접 유체가 이동할 수 있도록 연결된다. 이와 같이 압축기(130)에서 별도의 매니폴드 플레이트(101) 상의 유로를 거치지 않게 되면, 압축기(130)에서 압축된 고온 고압의 제1 유체(열관리 시스템에서 가장 고온 고압임)가 매니폴드 플레이트(101)를 통해 열전달하는 것을 원천적으로 차단할 수 있어 열관리 시스템의 성능이 향상될 수 있다. 도 5에 잘 도시된 바와 같이 압축기(130)와 제1 열교환기(140)는 매니폴드 플레이트(101)에 각각 결합되기는 하지만, 매니폴드 플레이트(101)를 매개로 하여 결합되지 않고 직접 제1 유체의 유동이 가능하도록 일부가 결합되는 것이다.

제1 열교환기(140)는 매니폴드 플레이트(101)의 일측, 즉 좌측 또는 우측 끝에 배치되고, 다른 한쪽으로 어큐뮬레이터(150), 제2 열교환기(160) 및 제3 열교환기(180)가 차례로 배치될 수 있다. 이와 같이 유체 유동에 필요한 구성들을 차례로 배치함으로써 매니폴드 플레이트(101)의 제한된 공간에 집적화하여 모듈화할 수 있다.

그리고, 제2 열교환기(160)의 상부 및 제3 열교환기(180)의 상부에는 각각 제1 팽창밸브(170) 및 제2 팽창밸브(190)가 배치된다. 제1 팽창밸브(170) 및 제2 팽창밸브(190)는 제2 열교환기(160) 및 제3 열교환기(180)로 유입되는 제1 유체를 팽창시키는 역할을 한다.

어큐뮬레이터(150)는 제2 열교환기(160)를 통과한 제1 유체가 기상 유체와 액상 유체로 분리하는 역할을 한다. 본 실시예에서는 어큐뮬레이터(150)가 상술한 바와 같은 구성을 가지고, 매니폴드 플레이트(101)의 일면에 결합되어 유체가 유동하도록 연결될 수 있다. 즉, 어큐뮬레이터(150)는 매니폴드 플레이트(101)에 열교환기(140,160,180)와 함께 나란하게 장착되고 열교환기(140,160,180)를 통과하는 유체가 상부에서 하부로 유동하기 때문에 열교환기(140,160,180)의 하부에서 유출된 유체는 어큐뮬레이터(150)의 하부로 유입되는 것이다.

도 6에서 점선 화살표는 고온 고압의 제1 유체의 유동을 표시한 것이고, 실선 화살표는 저온 저압의 제1 유체의 유동을 표시한 것이다.

이를 참조하면, 압축기(130)에서 고온 고압으로 압축된 제1 유체는 제1 열교환기(140)로 유입된다. 제1 열교환기(140)에서 제2 유체와 열교환된 제1 유체는 제1 열교환기 유출 포트(108)를 통해 유출된다. 그리고, 고온의 제1 유체는 어큐뮬레이터 유입 포트(110)(좌측 부분)를 통해 어큐뮬레이터(150)의 제2 유입구(24)로 유입된 후 제2 냉매 파이프(50)를 유동한다. 다음으로, 제1 유체는 제2 유출구(26) 및 어큐뮬레이터 유출 포트(112)(우측 부분)를 통해 유출된 후 제1 팽창밸브 포트(116) 및 제2 팽창밸브 포트(120)를 통해 제1 팽창밸브(170) 및 제2 팽창밸브(190)로 유입된다.

제1 팽창밸브(170) 및 제2 팽창밸브(190)로 유입된 제1 유체는 팽창되어 제2 열교환기 유입 포트(113) 및 제3 열교환기 유입 포트(117)를 통해 제2 열교환기(160) 및 제3 열교환기(180)로 유입된다. 제2 열교환기(160) 및 제3 열교환기(180)에서 제2 유체와 열교환된 제1 유체는 각각 제2 열교환기 유출 포트(114) 및 제3 열교환기 유출 포트(118)를 통해 유출되고, 어큐뮬레이터 유입 포트(110)를 통해 어큐뮬레이터(150)로 유입된다. 어큐뮬레이터(150)에서 기상 유체와 액상 유체로 분리된 제1 유체는 다시 압축기(130)로 유입되어 상기한 바와 같은 과정을 반복하면서 순환될 수 있다.

다음으로, 저온의 제1 유체는 어큐뮬레이터 유입 포트(110)(우측 부분)를 통해 어큐뮬레이터(150)의 제1 유입구(20)로 유입된 후 제1 냉매 파이프(40)를 유동한다. 그리고, 제1 유체는 제1 유출구(22)를 유출된 후 압축기(130) 측으로 유입될 수 있다.

이와 같이 본 실시예에서는 어큐뮬레이터(150)가 압축기(130), 열교환기(140,160,180) 및 팽창밸브(170,190)가 장착된 매니폴드 플레이트(101)에 결합되어 유체가 순환될 수 있도록 연결될 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.

10: 하우징 12: 유동공간
14: 베이스부 16: 덮개부
20: 제1 유입구 22: 제1 유출구
24: 제2 유입구 26: 제2 유출구
30: 냉매 유입체 32: 절곡부
40: 제1 냉매 파이프 42: 내부 파이프
44: 외부 파이프 46: 유입부
48: 전환부 50: 제2 냉매 파이프
52: 제2 유입부 54: 제2 유출부
60: 건조체팩
101: 매니폴드 플레이트 102: 바텀 플레이트
104: 장착 프레임 108: 제1 열교환기 유출 포트
110: 어큐뮬레이터 유입 포트 112: 어큐뮬레이터 유출 포트
113: 제2 열교환기 유입 포트 114: 제2 열교환기 유출 포트
116: 제1 팽창밸브 포트 117: 제3 열교환기 유입 포트
118: 제3 열교환기 유출 포트 120: 제2 팽창밸브 포트
130: 압축기 140: 제1 열교환기
150: 어큐뮬레이터 160: 제2 열교환기
170: 제1 팽창밸브 180: 제3 열교환기
190: 제2 팽창밸브

Claims (13)

1. 내부에 유동공간이 형성되는 하우징;
   상기 하우징의 일측 하부에서 유입된 저온의 냉매가 상기 유동공간으로 유입되는 냉매 유입체;
   상기 하우징의 내부에 설치되고, 상기 냉매 유입체로 유입된 냉매가 유동하는 제1 냉매 파이프; 및
   상기 유동공간 상에 설치되고, 상기 저온의 냉매와 열교환하기 위한 고온의 냉매가 유동하는 제2 냉매 파이프를 포함하고,
   상기 하우징의 일측에는 저온의 냉매가 유입되는 제1 유입구; 및 고온의 냉매가 유입되는 제2 유입구가 형성되는 차량용 어큐뮬레이터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 유입구는 상기 제2 냉매 파이프와 연결되어 고온의 냉매는 상기 제2 냉매 파이프로 공급되는 차량용 어큐뮬레이터.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 유입구 및 제2 유입구는 상기 하우징의 하부에 서로 인접하게 배치되는 차량용 어큐뮬레이터.
4. 제1항에 있어서,
   상기 하우징의 타측에는 저온의 냉매가 유출되는 제1 유출구; 및 고온의 냉매가 유출되는 제2 유출구가 형성되는 차량용 어큐뮬레이터.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 유출구 및 제2 유출구는 상기 하우징의 상부에 서로 인접하게 배치되는 차량용 어큐뮬레이터.
6. 제1항에 있어서,
   상기 냉매 유입체는 상기 유동공간의 하면에서 상기 제1 유입구와 연결되어 상부로 연장되는 파이프 형상인 차량용 어큐뮬레이터.
7. 제1항에 있어서,
   상기 냉매 유입체의 선단부에는 측면 방향으로 절곡되는 절곡부가 형성되는 차량용 어큐뮬레이터.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1 냉매 파이프는,
   상기 유동공간의 중앙을 관통하여 설치되는 내부 파이프; 및
   상기 내부 파이프의 외주면과 이격되어 상기 내부 파이프를 감싸도록 설치되고, 상부에는 냉매가 유입되는 유입부가 형성되고, 하부에는 상기 내부 파이프의 하단으로 냉매가 방향을 전환하여 유입되는 전환부가 형성되는 외부 파이프를 포함하는 차량용 어큐뮬레이터.
9. 내부에 유동공간이 형성되는 하우징; 상기 하우징의 내부에 설치되고, 상기 하우징으로 유입된 저온의 냉매 중 기상의 냉매가 유동하는 제1 냉매 파이프; 및 상기 유동공간 상에 설치되고, 상기 저온의 냉매와 열교환하기 위한 고온의 냉매가 유동하는 제2 냉매 파이프를 포함하는 어큐뮬레이터; 및
   상기 어큐뮬레이터가 일면에 결합되고, 저온의 냉매와 고온의 냉매가 내부를 순화하도록 상기 어큐뮬레이터와 연결되며, 압축기, 열교환기 및 팽창밸브가 결합되는 매니폴드 플레이트를 포함하는 차량용 열관리 유체 모듈.
10. 제9항에 있어서,
    상기 하우징의 일측에는 저온의 냉매가 유입되는 제1 유입구; 및 고온의 냉매가 유입되는 제2 유입구가 형성되고,
    상기 하우징의 타측에는 저온의 냉매가 유출되는 제1 유출구; 및 고온의 냉매가 유출되는 제2 유출구가 형성되는 차량용 열관리 유체 모듈.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 유입구 및 제2 유입구는 상기 하우징의 하부에 서로 인접하게 배치되는 차량용 열관리 유체 모듈.
12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 유출구 및 제2 유출구는 상기 하우징의 상부에 서로 인접하게 배치되는 차량용 열관리 유체 모듈.
13. 제10항에 있어서,
    상기 제1 유입구 및 제2 유입구와, 상기 제1 유출구 및 제2 유출구는 상기 매니폴드 플레이트의 일면에 연결되고,
    상기 매니폴드 플레이트의 타면에는 상기 압축기가 연결되는 차량용 열관리 유체 모듈.

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