KR0127172Y1 - 자동차용 공기 조화장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전기 자동차의 공기조화장치를 개시한다.

본 고안은 열교환 매체를 압축하는 압축기와, 압축기로부터 압축된 열교환 매체를 응축하는 복수개의 열교환기를 구비한 고압부와, 고압부에 의해 응축된 열교환 매체를 증발시키는 복수개의 열교환기를 구비한 저압부를, 포함하여 구성된 자동차용 공기조화장치에 관한 것으로, 한쌍의 고압부 열교환기 사이에 적어도 하나의 저압부 열교환기가 설치되어, 상기 열교환기 상호간의 열교환이 이루어질 수 있도록 구성된 것에 그 특징이 있으며, 이는 외기의 온도에 관계없이 공기조화장치를 가동시킬 수 있으며, 외기온도가 낮은 경우에도 난방효율을 향상시킬 수 있는 이점을 가진다.

Description

자동차용 공기 조화장치

제1도는 종래 자동차용 공기 조화장치를 도시한 개략도.

제2도는 종래 자동차용 공기조화장치의 다른 실시예를 도시한 개략도.

제3도는 본 고안에 따른 자동차용 공기조화 장치를 도시한 개략도.

제4도는 본 고안에 따른 자동차용 공기조화장치의 다른 실시예를 도시한 개략도.

제5도는 본 고안에 따른 자동차용 공기조화장치의 또 다른 실시예를 도시한 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 압축기 13,13 : 3웨이 밸브

16 : 교축밸브 20,20' : 보조 응축기

30 : 주 응축기 40 : 증발기

100 : 제1연결관 200 : 제2연결관

50,70 : 케이스 51 : 제1통로

52 : 제2통로 53 : 격벽

54 : 바이패스 통로 61: 제1도어

62 : 제2도어

본 고안은 자동차용 공기 조화장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 히이트 펌프(heat pump)의 원리를 이용한 전기 자동차용 공기조화장치에 관한 것이다.

지구 온실화 현상에 의거한 환경문제가 세계적인 관심사로 대두됨에 따라 세계 각국의 자동차 업체와 자동차 관련기관에서는 공해발생의 주범으로 지목받고 있는 가솔린 자동차를 대신할 수 있는 무공해 자동차 즉, 전기 자동차. 수소자동차, 태양전지를 이용한 자동차등의 개발에 총력을 기울이고 있으며, 이러한 추세와 더불어 자동차 및 가정용 에어콘 업체 역시 대체 냉매를 이용한 공기조화 장치의 개발에 전력을 다하고 있다.

이러한 무공해 자동차 중에서 가장 개발이 앞서고 있는 것이 전기 자동차이며 이 전기 자동차에 적용되는 공기조화 장치는 현재 가솔린 엔진 차량과 같이 엔진 냉각수에 의한 가열원을 얻을 수 없기 때문에 현재 사용되고 있는 냉동 사이클과 별도의 히이터를 구비하여 사용하거나 히트 펌프의 원리를 이용한 것을 사용하고 있다.

제1도에는 이러한 냉방장치중 히트 펌프의 원리를 이용한 공기조화장치의 일예를 나타내 보였다.

이것은 덕트(21)의 내부에 적어도 두개의 공기 통로를 형성하는 격벽(22)이 마련되고, 이 격벽(22)에 의해 분리 형성된 통로의 전면에는 각 통로로 공기의 흐름을 선택적으로 제어하는 도어(23)가 설치된다. 그리고 상기 격벽(22)에 의해 분리된 일측의 통로에는 보조 응축기(26)가 설치되고, 덕트(21)의 유입구측에는 증발기(25)가 설치된다. 이 증발기(25)와 보조 응축기(26)는 압축기(27)와 제1연결관(28)에 의해 연결되어 폐회로를 구성하게 되고, 상기 압축기(27)와 보조 응축기(26) 사이의 제1연결관(28)에는 실외측에 위치되는 주 응축기(29)가 설치되며 이 주응축기(29)의 입구측과 출구측을 연결하는 제1연결관(28)은 입구측의 제1연결관(28)에 설치된 3웨이 밸브(31)와 제2연결관(32)에 의해 연결된다.

이와 같이 구성된 종래의 자동차용 공기 조화장치는 냉방운전시, 벤트모드(vent mode)이면 상기 도어(23)가 회동되어 보조응축기(26)가 설치된 통로를 차단하게 되고 상기 압축기(27)와 연결된 주 응축기(29)와 증발기(25)로 열교환 매체가 통과하게 된다. 따라서 공조 덕트를 흐르는 공기는 증발기(25)를 통과하면서 냉각되어 자동차의 실내로 공급하게 된다. 그리고 난방운전시에는 3웨이 밸브(31)가 닫힘으로써 별도의 폐회로를 구성하여 압축기(27)에 의해 펌핑되는 열교환 매체가 보조응축기(26)와 증발기(25)를 통하여 흐르도록 한다. 그리고 상기 도어(23)를 조작하여 보조 응축기(26)가 설치된 통로가 열리도록 한다. 이와 같이 하면 상기 공조 덕트의 내부로 유입되는 공기는 상기 증발기(25)에 의해 일차적으로 냉각된 후 보조 응축기(26)에 의해 가열되어 자동차의 실내로 공급되게 된다. 이때에 상기 증발기(25)에서 흡수하는 열량은 보조 응축기(26)에 의해 방열되는 열량보다 적다. 즉, 상기 보조 응축기(26)를 통과하는 열교환매체는 증발기로(25)로부터 흡수한 열량과 압축기(27)의 압축일량이 포함되어 있으므로 보조 응축기(26)로 부터의 방열량이 많아 자동차의 실내를 난방할 수 있게 되는 것이다.

그러나 이와 같은 종래 자동차용 공기조화장치는 난방모드시 외부로부터 공조 덕트(21)의 내부로 공급되는 공기가 상기 증발기(25)에서 냉각되고 보조 응축기(26)에 의해 가열된후 덕트를 통하여 자동차의 실내로 공급되게 되므로 만족할 만한 난방성능을 얻을 수 없으며, 자동차 내부의 온도를 소정의 온도로 유지하기 위해서는 자동차의 실내 공기를 순환시켜야 하는 문제점이 내재되어 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 고안인은 공기조화장치를 한국 특허 출원번호 93-7484호로 출원한 바 있다.

이는 제2도에 도시된 바와 같이 덕트 내에 증발기(51)와 보조 응축기(52)를 설치하고 이들 사이에 증발기(51)와 보조 응축기(52)로 공기를 선택적으로 흐르도록 제어하는 도어(82)를 설치하고 덕트(70)의 출구측에 바이패스 수단(90)을 설치하여 난방시 상기 응축기를 통과한 공기의 일부가 증발기를 통하여 바이패스 수단(90)으로 배출되도록 함으로써 외부 공기의 온도에 관계없이 공기조화시스템을 작동시키고 있으나 이는 보조 응축기를 통과한 공기의 일부를 의도적으로 증발기를 통과시켜야 하므로 이에 따른 부대 설비가 복잡하여 지고 열교환기의 성능을 향상시킬 수 없는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 외기의 온도가 낮은 경우에도 별도의 열원없이 증발기에서의 열교환 매체증발을 유발시킬 수 있어 가동에 따른 외기 온도의 영향을 배제할 수 있는 자동차용 공기조화장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은,

압축기와,

이 압축기의 토출구와 연결된 제1전환밸브와 접속되어 폐회로를 이루는 제1연결관에 직렬로 설치된 한 쌍의 보조 응축기 및 주 응축기와,

상기 압축기의 흡입구와 상기 주 응축기와 보조 응축기 사이의 제1연결관에 설치된 제2전환 밸브를 연결하는 제2연결관에 설치되며 상기 한쌍의 보조 응축기 사이에 위치되는 증발기를 구비하여 구성된 것이다.

본 고안의 또 다른 특징은

상호 소정간격 이격된 제1, 2통로가 형성되며 상기 제1, 2통로 선택적으로 공기를 공급하는 제1도어와, 상기 제1, 2통로 사이의 격벽에 설치된 제2도어와, 제1통로의 후단부에 제3도어에 의해 개폐되는 바이패스통로가 마련된 케이스와,

열교환 매체를 압축하는 압축기와,

상기 압축기의 토출구와 연결된 제1전환밸브와 접속하는 폐회로를 이루는 제1연결관에 직열로 설치되며 상기 제2통로의 제2도어 양측에 설치된 보조 응축기 및 주 응축기와, 상기 압축기의 흡입구와 상기 주응축기와 보조 응축기 사이의 제1연결관에 설치된 제2전환밸브를 연결하는 제2연결관에 설치되며 상기 캐이스의 제1통로에 상기 제2도어와 인접되게 설치된 증발기를 구비하여 된 것을 그 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 고안에 따른 자동차용 공기 조화장치는 열교환 매체를 압축하는 압축기의 토출구와 접속되어 압축기로부터 압축된 열교환 매체를 응축하는 복수개의 열교환기가 설치된 고압부가 마련되고, 이 고압부에 의해 응축된 열교환 매체를 증발시키는 복수개의 열교환기를 구비하여 구성되는데, 상기 한 쌍의 고압부측의 열교환기 사이에 적어도 하나의 저압부측 열교환기가 설치되어 상기 열교환기 상호간의 열교환이 이루어질 수 있도록 구성된다.

이를 더욱 상세하게 설명하면 제3도에 나타내 보인바와 같이 상기 고압부는 압축기(11)의 토출구(11a)와 연결된 제1전환 밸브인 3웨이밸브(12)의 두 출구와 접속된 제1연결관(100)에 의해 폐회로가 구성되고 이 제1연결관(100)에는 한 쌍의 보조 응축기(20)(20') 및 주 응축기(30)가 직렬로 설치되어 구성된다.

그리고 상기 저압부는 상기 압축기(11)의 흡입구(11b)와 상기 보조 응축기(20')와 주 응축기(30) 사이의 제1연결관(100)에 설치된 제2전환 밸브인 3웨이 밸브(13)을 연결하는 제2연결관(200)이 설치되고 이 제2연결관(200)에는 증발기(40)가 설치되는데, 이 증발기(40)는 상기 보조 응축기(20)(20')의 사이에 설치되어 적어도 일측의 보조 응축기(20)(20')와 상호 열교환이 이루어지게 된다. 여기에서 상기 증발기(40)는 한 쌍의 보조 응축기(20)(20')중 적어도 하나와 인접되게 설치하여도 무방하다. 그리고 상기 제2전환 밸브인 3웨이 밸브(13)와 증발기(40)의 입구측(41) 사이의 제2연결관(200)에는 3웨이 밸브(13) 측으로부터 드라이어(15)와 교축밸브(16)가 설치된다.

그리고 본 고안의 다른 실시예는 제4도에 나타내 보인바와 같이 상술한 공기조화장치에 캐이스(50)이 더 구비되는데, 상기 케이스(50)의 내부에는 격벽(53)에 의해 구획된 제1, 2통로(51)(52)가 마련되고 상기 제2통로(52)에는 상호 소정간격 되도록 상술한 보조 응축기(20)(20')가 설치되고 보조 응축기(20)(20')의 제1통로(51)에는 저압부측의 증발기(40)가 설치된다. 그리고 상기 케이스(50)의 공기 유입구측에는 이로부터 공급되는 공기를 상기 제1, 2통로(51)(52)에 선택적으로 공급하는 제1도어(61)가 설치되고 상기 보조 응축기(20')와 증발기(30) 사이의 격벽(53)에는 제1통로(51)로 공급된 공기를 제2통로(52)로 공급할 수 있는 제2도어(62)가 설치된다. 그리고 케이스(50)의 제1통로(51) 후단부에는 제1통로(51)로 공급된 에어를 바이패스키는 바이패스통로(54)와 이 입구를 개폐하는 제3도어(63)가 설치된다.

그리고 본 고안에 따른 캐이스의 다른 실시예는 제5도에 도시된 바와 같이 캐이스(70)의 내부에 격벽(71)에 의해 구획된 제1, 2통로(72)(73)가 마련되고 상기 공기조화장치의 두개의 보조 응축기중 하나의 보조 응축기(20')는 제1, 2통로에 걸쳐 설치되고 이와 소정간격 이격되도록 제1, 2통로(72)(73)에는 증발기(40)와 보조 응축기(20)가 각각 설치된다. 그리고 케이스(70)의 입구측에는 에어를 선택적으로 제1, 2통로(72)(73)에 공급하는 제1도어(81)가 설치되고 상기 제1통로(72)의 후단에는 제1통로(72)로 공급되는 에어를 외부로 바이패스 시키는 바이패스통로(75)와 이의 입구를 개폐하는 제3도어(82)가 설치된다.

이와같이 구성된 본 고안에 따른 자동차용 공기조화장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저 자동차 실내를 냉방하기 위한 냉방 운전시에는 제3도 및 제4도에 도시된 공기조화장치에 냉매의 흐름을 화살표 300으로써 나타내 보였다.

냉방시에는 케이스(50)의 제1도어(61)을 회전시켜 제2통로(52)의 입구를 차단하고 제2도어(62)를 회전시켜 제1, 2통로(51)(52)를 연결하는 통로를 차단한다.

이 상태에서 압축기(11)로부터 압축된 냉매는 제1연결관(100)에 설치된 3웨이 밸브(12)에 의해 주 응축기(30)으로 흘러 주응축기(30)에서 응축되고 응축된 냉매는 3웨이 밸브(13)에 의해 제2연결관(200)으로 흘러 이에 설치된 드라이어(15)에 의해 수분이 제거된 후 교축 밸브(16)를 통과하여 증발기(40)에서 기화되게 된다. 상기 증발기(40)에서 기화되면서 열을 흡수한 열교한 매체는 압축기(11)의 흡입구(11b) 측으로 흐르게 된다. 상기와 같은 작용으로 차가워진 증발기(40)로 케이스(50)로 유입된 공기가 통과되면서 냉각되어 자동차의 실내에 공급됨으로써 자동차의 실내를 냉방하게 된다.

그리고 자동차의 실내를 따뜻하게 하기 위한 난방운전시는 제3도 및 제4도에 도시된 바와 같이 열교환 매체의 흐름을 화살표 400으로써 나타내 보였다.

난방시는 상기 케이스(50)의 입구측에 설치된 제1도어(61)을 회전시켜 제1통로(51)의 입구를 차단하고 제2도어(62)를 회전시켜 제1통로(51)을 차단함과 아울러 제3도어(63)을 조작하여 바이페스통로(54)를 열어 제1통로(52)가 차단되도록 한다.

이 상태에서 상기 압축기(11)을 작동시키게 되면 압축기(11)로부터 압축된 열교환 매체는 3웨이 밸브(12)에 의해 한 쌍의 보조 응축기(20)(20') 측으로 흐르고, 이 보조 응축기(20)(20')에 의해 응축된 열교환 매체는 3웨이 밸브(13)에 의해 주 응축기(30)으로 흐르지 않고 제2연결관(200)에 설치된 드라이어(15)에 의해 수분이 제거된 후 교축밸브(16)를 통하여 증발기(40)로 흘러 기화된다. 여기에서 상기 증발기(40)는 제1통로(51)에 설치되어 있다하여도 제2도어(62)에 의해 제2통로(52)와 연통되어 있으므로 제2통로(52)로 유입되어 보조 응축기(20')를 통과한 공기의 일부가 제1통로(51)로 흘러 증발기를 통과한 후 바이패스 통로(54)를 통해 외부로 유출되게 된다. 따라서 외기의 온도가 매우 낮다 하더라도 증발기(40)내에서 열교환매체를 증발시키기 위한 열을 상기 보조 응축기(20)(20') 부터 얻어 공기조화장치의 원활한 작동이 이루어지게 된다.

상술한 바와 같이 작동되는 과정에서 상기 보조 응축기(20)(20')로부터 방열된 열에 의해 자동차 실내의 난방이 이루어지게 된다. 즉, 가열된 보조 응축기(20)(20')에 공기를 통과시켜 가열시킨 후 이 공기의 일부를 증발기를 통하여 외부로 방출하고 나머지는 자동차의 실내에 공급함으로써 자동차의 난방이 이루어지게 되는 것이다.

그리고 제5도에 도시된 자동차용 공기조화장치는 보조 응축기(20')가 설치되어 난방시 보조 응축기(20')에 의해 증발기를 가열할 수 있다는 측면에서 상술한 실시예와 작용은 같다.

이상에서 설명한 바와같이 본 고안에 따른 자동차용 공기조화장치는 보조 응축기와 증발기 사이에 열교환이 이루어지도록 함으로써 외기의 온도가 낮은 곳에서 히트 펌프의 맹점인 열교환 매체의 기화가 저하되는 문제점을 근본적으로 해결하였으며, 나아가서는 장치의 신뢰성을 향상과 난방효율 저하를 방지할 수 있다.

Claims (4)

1. 압축기와, 상기 압축기의 토출구와 연결된 제1전환밸브와 접속되어 폐회로를 이루는 제1연결관에 직렬로 설치된 한 쌍의 보조 응축기 및 주 응축기와, 상기 압축기의 흡입구와 상기 주 응축기와 보조 응축기 사이의 제1연결관에 설치된 제2전환 밸브를 연결하는 제2연결관과, 상기 제2연결관에 설치되며 상기 한쌍의 보조 응축기중 적어도 하나와 인접되게 설치되어 열교환이 이루어지는 증발기를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 공기조화장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1전환 밸브 또는 제2전환 밸브가 3웨이 밸브인 것을 특징으로 하는 자동차용 공기조화장치.
3. 상호 소정간격 이격된 제1, 2통로가 형성되며 상기 제1, 2통로 선택적으로 공기를 공급하는 제1도어와, 상기 제1, 2통로 사이의 격벽에 설치된 제2도어와, 제1통로의 후단부에 제3도어에 의해 개폐되는 바이패스통로가 마련된 캐이스와, 열교환 매체를 압축하는 압축기와, 상기 압축기의 토출구와 연결된 제1전환밸브와 접속되어 폐회로를 이루는 제1연결관에 직열로 설치되며 상기 제2통로의 제2도어 양측에 설치된 보조 응축기 및 주 응축기와, 상기 압축기의 흡입구와 상기 주 응축기와 보조 응축기 사이의 제1연결관에 설치된 제2전환 밸브를 연결하는 제2연결관에 설치되며 상기 캐이스의 제1통로에 상기 제2도어와 인접되게 설치된 증발기를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 보조 응축기중 케이스의 입구측에 위치한 보조 응축기가 제1, 2통로에 걸쳐 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 공기조화장치.