KR100309433B1 - 차량용에어콘의냉각시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차용 에어컨의 개선된 냉각시스템을 개시한다.
본 발명은 고온고압의 냉매를 압축시키는 압축기(P)와, 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(C)와, 응축된 냉매의 불순물을 제거하는 리시버 드라이어(D)와, 냉매를 저온의 액냉매로 변화시키는 팽창밸브(V)와, 저온의 액냉매를 기화시켜 주변의 공기와 열교환시키는 증발기(E)를 구비하는 자동차용 에어컨의 냉각시스템에 있어서, 상기 증발기(E)의 응축수 배출구와 응축수 배관(20)을 통해서 연결되어 응축수를 저장하는 저장용기(10)가 설치되고, 상기 응축기(C)와 리시버 드라이버(D)를 연결하는 냉매 배관(18)이 상기 저장용기(10)의 내부를 통과하도록 설치되고, 상기 저장용기(10) 내부에 위치하는 냉매 배관(18)에 서브 응축기(SC)가 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 증발기의 응축수를 이용한 서브 응축기를 추가하므로써 냉각 시스템의 응축능력을 향상시킬 수 있으며 냉각 시스템의 안정적인 작동 및 제어가 가능한 이점이 있다.

Description

차량용 에어콘의 냉각시스템{COOLING SYSTEM OF AIR CONDITIONER FOR AUTOMOBILE}
본 발명은 자동차용 에어컨(air conditioner)의 냉각시스템(cooling system)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 증발기(evaporator)에서 발생되는 응축수를 이용하여 응축불량 상태의 냉매를 다시 한번 응축시킬 수 있는 서브 응축기(sub condenser)를 구비하는 자동차용 에어컨의 냉각시스템에 관한 것이다.
주지하다시피 에어컨은 냉각사이클(cooling cycle)을 이용하여 실내를 적절히 냉각시키는데 사용되는 공기조절장치로 사회전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다. 예를 들어 자동차에 있어서도 여름철 무더운 날에 고속으로 주행할 경우 차내의 온도는 약 66℃ 정도까지 도달할 수 있으므로 차내의 편안하고 쾌적한 온도유지를 위해 에어컨이 구비되는 바, 도 1을 통해 이러한 자동차용 에어컨의 냉각시스템 구성을 살펴보기로 한다.
제 1 도에서, 압축기(compressor:P)에서 고온, 고압으로 압축된 냉매가스(冷媒gas)는 응축기(condenser:C)로 보내지고 이를 통과하면서 주변의 공기와 열교환하여 고온의 액냉매로 변하게 된다. 액화된 냉매는 리시버 드라이어(receiver drier:D)에 의해 불순물 등이 제거된 뒤, 팽창밸브(expansion valve:V)를 통과하면서 저온의 액냉매로 변한다. 저온으로 변화된 냉매는 증발기(evaporator:E)로 유입되고, 이를 통과하면서 주변의 공기와 열교환하여 기화됨으로써 저온의 기체로 변하게 된다. 이에 따라 차가워진 냉기를 팬(fan)으로 불어서 차내를 냉각시키게 되며, 증발기(E)를 통과한 저온의 기체냉매는 다시 압축기(C)로 보내져 고온, 고압으로 압축되어 전술한 바와 같이 순환되게 된다.
이와 같은 냉각시스템에서 알 수 있듯이 에어컨의 냉각효율을 높이기 위해서는 응축된 냉매의 압력과 온도를 낮추는 것이 우선적으로 중요한데, 움직이는 자동차의 경우에는 응축여건이 일정하지 못해 시스템이 불안정해지게 된다. 즉 자동차가 고속으로 주행할 때와 서행할 때 및 정지상태일 때 등에 따라 응축기(C)에서의 냉매의 응축효율이 각기 달라지게 되는 바, 설정된 정상압력으로의 냉매의 균일한 응축이 사실상 불가능하여 에어컨의 냉각시스템이 불안정해지는 것이다.
이로 인해 리시버 드라이어(D)를 통과한 액상의 냉매압력이 설정압력보다 높아지는 이상고압 현상이 발생되어 팽창밸브(V)를 통과한 냉매의 온도가 증발기(E)에서의 설정온도 보다 높아져 증발기(E)의 냉각효율이 저하됨으로써 차내를 충분히 냉각시킬 수 없게 된다. 뿐만 아니라 액상냉매가 증발기(E)에서 완전히 기화되지 못한 채 압축기(P)로 유입되어 압축기(P)의 내구성을 저하시키게 됨은 물론 냉각시스템의 불안정을 초래하게 된다.
특히, 차량에 장착되는 응축기(C)의 경우 장착 공간에 제약을 받는 구조적인 문제로 응축기(C)의 용량이 제한되는 경우 응축기(C)의 응축능력을 충분히 확보할 수 없어 요구되는 냉방능력을 얻을 수 없게 된다.
본 발명의 목적은 상술한 종래의 문제들을 감안하여 자동차의 주행상태 등에 의한 냉매의 응축불량을 효과적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라 차량 장착 설계시 응축기의 크기가 제한되더라도 충분한 응축기의 응축능력을 확보할 수 있는 자동차용 에어컨의 냉각시스템을 제공하는 것이다.
이와 같은 목적들을 달성하기 위해 본 발명에 의한 자동차용 에어컨의 냉각시스템은, 고온고압의 냉매를 압축시키는 압축기와, 압축된 냉매를 응축시키는 응축기와, 응축된 냉매의 불순물을 제거하는 리시버 드라이어와, 냉매를 저온의 액냉매로 변화시키는 팽창밸브와, 저온의 액냉매를 기화시켜 주변의 공기와 열교환시키는 증발기를 구비하는 자동차용 에어컨의 냉각시스템에 있어서, 상기 증발기의 응축수 배출구와 응축수 배관을 통해서 연결되어 응축수를 저장하는 저장용기가 설치되고, 상기 응축기와 리시버 드라이버를 연결하는 냉매 배관이 상기 저장용기의 내부를 통과하도록 설치되고, 상기 저장용기 내부에 위치하는 냉매 배관에 서브 응축기가 설치되는 것을 특징으로 한다.
이에 따른 본 발명은 자동차의 주행상태 등에 의한 냉매의 응축불량 또는 차량 설계시 크기가 제한되어 충분한 응축능력을 확보하지 못한 응축기를 거친 고온고압의 냉매가 상대적으로 저온상태인 증발기에서 발생된 응축수에 의해 다시 한번 냉각 응축되므로 냉각 시스템의 응축능력을 향상시킬 수 있으며 냉각 시스템의 안정적인 작동 및 제어가 가능한 이점이 있다.
이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 다른 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.
도 1은 종래의 냉각 시스템을 개략적으로 보인 시스템도,
도 2는 본 발명에 따른 냉각 시스템을 개략적으로 보인 시스템도,
도 3은 본 발명에 따른 서브 응축기의 설치구조를 개략적으로 보인 개념도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
P : 압축기(compressor) D : 리시버 드라이어((receiver drier)
E : 증발기(evaporator) C : 응축기(condenser)
V : 팽창밸브(expansion valve) SC : 서브 응축기(sub condenser)
10 : 저장용기 12 : 플로우트(float)
14 : 밸브 16 : 배출구
18 : 냉매 배관 20 : 응축수 배관
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 에어콘의 냉각시스템을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 냉각 시스템을 개략적으로 보인 시스템도이며, 도 3은 본 발명에 따른 서브 응축기의 설치구조를 개략적으로 보인 개념도이다.
도시된 바와 같이, 자동차용 에어컨의 냉각시스템은 냉매를 고온, 고압으로 압축하는 압축기(P)와, 압축된 냉매가스를 액화시키는 응축기(C), 액화된 냉매의불순물을 제거하는 리시버 드라이어(D), 고온의 액상냉매를 저온으로 변화시키는 팽창밸브(V) 및 저온의 액상냉매를 기화시킴으로써 공기를 냉각시키는 증발기(E)를 상호 연이어 통하도록 순차적으로 배치하여 구성된다.
본 발명의 특징에 따라 응축기(C)와 리시버 드라이어(D) 사이의 냉매 배관(18)상에는 서브 응축기(SC)가 마련된다. 서브 응축기(SC)의 구조는 냉매가 흐르는 튜브와 열교환 효율을 증대시키기 위한 전열핀 등으로 구성되는 통상적인 구조를 갖는다.
상기 서브 응축기(SC) 둘레에는 저장용기(10)가 마련되어 서브 응축기(SC)를 완전히 내장시키는 구조를 갖는다. 상기 저장용기(10)에는 증발기(E)에서 발생된 응축수가 저장되며, 상기 서브 응축기(SC)는 응축수에 의해 잠겨진다. 즉, 증발기(E)의 저면에 형성된 배출구와 저장용기(10) 사이에 응축수 배관(20)이 연결되어 증발기(E)에서 발생된 응축수가 바로 외부로 배출되지 않고 저장용기(10)에 머물게된다. 증발기(E)에서 발생된 응축수는 대략 10℃ 미만의 온도를 유지하고 있다.
한편, 저장용기(10) 저부에는 응축수를 외부로 배출하는 배출구(16)가 형성되어 있으며, 저장용기(10)의 내부에는 응축수의 수위를 측정하는 플로우트(12)가 마련되어 있으며, 플로우트(12)에 의해 개폐되는 밸브(14)가 배출구(16)에 설치되어 있다. 따라서 증발기(E)에서 발생된 응축수의 유입량에 따라 서브 응축기(SC)가 응축수에 의해 충분히 잠겨진 상태를 유지할 수 있도록 플로우트(12)에 의해 밸브(14)가 조작되어 유량제어가 이루어진다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 자동차용 에어컨의 냉각시스템 작동을 설명하면 다음과 같다.
에어컨이 작동되면 냉매는 압축기(P)에서 압축된 뒤 응축기(C)를 지나면서 액상으로 응축되고, 리시버 드라이어(D)에 의해 불순물 등이 제거된 뒤 팽창밸브(14)(V)를 지나면서 저온으로 되어 증발기(E)에서 공기와의 열교환에 의해 기화함으로써 차내를 냉각시키게 된다. 한편, 에어콘 가동이 지속됨에 따라 증발기(E)에서는 응축수가 발생되어 응축수 배관을 따라 저장용기(10)로 흘러들어 서브 응축기(SC)가 점차 응축수로 잠겨지게된다. 증발기(E)에서 배출되는 응축수는 앞서 언급한 바와 같이, 대략 10℃ 미만의 온도를 유지하고 있으며, 응축기(C)를 통과한 냉매의 온도는 이보다는 높은 상태이므로 냉매가 다시 한번 냉각 응축되는 과정을 거친다.
특히, 자동차의 주행상태에 따라 냉매의 응축정도가 달라져 액상냉매의 압력이 설정된 압력보다 높아지는 이상고압 현상이 발생되거나, 차량 설계시 구조적인 문제로 응축기(C)의 크기에 제한을 받는 경우 증발기(E)의 응축수를 이용한 서브 응축기(SC)에 의해 응축능력을 증대시킴으로서 에어콘 시스템의 최적상태를 유지할 수 있다.
한편, 플로우트(12)는 저장용기(10)에 저장되는 응축수의 수위를 측정하여 서브 응축기(SC)가 응축수에 의해 충분히 잠겨진 상태를 유지할 수 있도록 하며, 밸브(14)는 플로우트(12)의 감지정도에 따라 적정수위를 초과하는 유량을 외부로 배출할 수 있도록 조작된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 증발기의 응축수를 이용한 서브 응축기를 추가하므로써 냉각 시스템의 응축능력을 향상시킬 수 있으며 냉각 시스템의 안정적인 작동 및 제어가 가능한 이점이 있다.

Claims (2)

  1. 고온고압의 냉매를 압축시키는 압축기(P)와, 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(C)와, 응축된 냉매의 불순물을 제거하는 리시버 드라이어(D)와, 냉매를 저온의 액냉매로 변화시키는 팽창밸브(V)와, 저온의 액냉매를 기화시켜 주변의 공기와 열교환시키는 증발기(E)를 구비하는 자동차용 에어컨의 냉각시스템에 있어서,
    상기 증발기(E)의 응축수 배출구와 응축수 배관(20)을 통해서 연결되어 응축수를 저장하는 저장용기(10)가 설치되고, 상기 응축기(C)와 리시버 드라이버(D)를 연결하는 냉매 배관(18)이 상기 저장용기(10)의 내부를 통과하도록 설치되고, 상기 저장용기(10) 내부에 위치하는 냉매 배관(18)에 서브 응축기(SC)가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉각 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 저장용기(10) 저부에는 응축수를 외부로 배출하는 배출구(16)가 형성되고, 저장용기(10)의 내부에는 응축수의 수위를 측정하는 플로우트(12)가 마련되며, 상기 배출구(16)에는 상기 플로우트(12)에 의해 개폐되는 밸브(14)가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉각 시스템.
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