KR100379041B1 - 듀얼방식 에어컨의 오버헤드 이베퍼레이터 구조 - Google Patents

듀얼방식 에어컨의 오버헤드 이베퍼레이터 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 듀얼방식 에어컨의 오버헤드 이베퍼레이터 구조에 관한 것으로서, 오버헤드 이베퍼레이터를 구성함에 있어, 다수개의 플레이트형 핀이 이격된 상태로 공기의 흐름방향에 횡방향으로 적층 배치되는 핀 부를 구성하고, 냉매유입측과 냉매배출측에 냉매분배부와 냉매포집부를 각각 형성시켜 냉매분배부에서 분기된 튜브가 상기 핀 부를 관통하여 냉매포집부로 연결되도록 하되, 상기 분기된 튜브의 직경을 중앙측에서 크게 하고, 이베퍼레이터 코어의 상단부와 하단부에 에어컨 케이스와의 절연공간이 형성되도록 튜브를 배치함으로써, 각 튜브와 핀 플레이트간의 접촉부분에서 발생되는 아이싱(icing) 현상의 급속한 확산방지 및 통풍구간의 확보가 가능하고, 오버헤드 에어컨의 케이스에서 발생되는 결로현상을 방지할 수 있는 듀얼방식 에어컨의 오버헤드 이베퍼레이터 구조를 제공하고자 한 것이다.
이로써, 에어컨의 성능이 향상될 수 있으며, 솔레노이드 밸브가 삭제 가능하여 원가 및 중량의 절감을 이룰 수 있다.

Description

듀얼방식 에어컨의 오버헤드 이베퍼레이터 구조{Structure of overhead evaporator for dual-type air-conditioner}
본 발명은 듀얼방식 에어컨의 오버헤드 이베퍼레이터 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오버헤드 이베퍼레이터를 구성함에 있어, 다수개의 플레이트형 핀이 이격된 상태로 공기의 흐름방향에 횡방향으로 적층 배치되는 핀 부를 구성하고, 냉매유입측과 냉매배출측에 냉매분배부와 냉매포집부를 각각 형성시켜 냉매분배부에서 분기된 튜브가 상기 핀 부를 관통하여 냉매포집부로 연결되도록 하되, 상기 분기된 튜브의 직경을 중앙측에서 크게 하고, 이베퍼레이터 코어의 상단부와 하단부에 에어컨 케이스와의 절연공간이 형성되도록 튜브를 배치한 듀얼방식 에어컨의 오버헤드 이베퍼레이터 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 냉동사이클을 이용하는 에어컨은 컴프레서(compressor)에서 압축된 냉매(冷媒)를 컨덴서(condenser)에서 액화시킨 뒤, 팽창 밸브(expansion valve)를 통해 이베퍼레이터(evaporator)에서 기화시켜, 흡수되는 기화열에 의해 실내를 냉각시키는 공기조절장치로서, 사회 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.
예를 들어, 자동차에 있어서도 차내의 냉방용으로 사용되고 있는데, 소형 승용차의 경우에는 냉방공간이 비교적 좁으므로 이베퍼레이터가 엔진룸에 하나만 구비되는 싱글방식 에어컨으로도 충분하나, 왜건(wagon)형 또는 승합차 등의 경우에는 냉방공간이 상당히 넓으므로 싱글방식 에어컨으로는 차내의 후방까지 충분히 냉각시키기가 어렵다.
이에 따라, 차내가 비교적 넓은 왜건형 등의 자동차에는 둘 이상의 이베퍼레이터가 엔진룸과 차체의 루프에 각각 구비되는 듀얼방식 에어컨이 일반적으로 사용되고 있다.
첨부한 도 5는 종래의 듀얼방식 에어컨 시스템을 나타내는 장치구성도로서, 이를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
컨덴서(10)에서 나온 중온의 냉매는 팽창 밸브(20)를 통과하면서 저온ㆍ저압인 습증기상태의 냉매로 변하고, 상기 냉매는 이베퍼레이터(30)를 통과하면서 블로어(40)에서 송출된 공기에 의해 저온ㆍ저압인 기체상태로 기화하게 된다.
상기 냉매가 기화되면서 이베퍼레이터(30)의 코어 표면 지나는 공기의 열을 빼앗게 되고, 이로써 냉각된 공기가 차량의 실내로 유입되어 냉방이 이루어지는 것이다.
컴프레서(50)는 이베퍼레이터(30)로부터 다시 팽창 밸브(20)를 거쳐 나온 냉매를 고압으로 압축하여 송출하는 일을 하고, 컨덴서(10)는 컴프레서(50)에서 송출되어 온 냉매를 물 또는 공기에 의해 냉각 및 응축시켜 다시 팽창 밸브(20)로 보내게 된다.
듀얼방식 에어컨 시스템에서는 작동시 컨덴서(10)로부터 나온 냉매를 별도로 구비된 냉매유로를 통해 역시 별도로 구비된 솔레노이드 밸브(60)와 팽창 밸브(70)로 보내게 되고, 이를 통과한 냉매가 루프에 장착된 오버헤드 이베퍼레이터(90)로 보내지게 되어 있다.
또한, 상기 오버헤드 이베퍼레이터(90)를 통과한 냉매는 엔진룸의 이베퍼레이터(30)를 통과한 냉매와 합쳐져 컴프레서(50)로 다시 유입되게 된다.
상기 솔레노이드 밸브는 오버헤드 에어컨(80)의 온(ON)/오프(OFF)를 위해 설치되고, 오버헤드 에어컨(80)의 작동스위치(110)로부터 배터리(120)의 전원을 선택적으로 공급받아 동작하며, 오버헤드 이베퍼레이터(90)로의 냉매흐름을 선택 개폐하도록 되어 있다.
도시된 바와 같이, 차량에 이베퍼레이터를 오버헤드형으로 설치한 에어컨은 루프 패널내의 헤드라이닝(100)에 케이스(82)가 설치되며, 상기 에어컨 케이스(82)에는 일측과 타측에 공기를 흡입하는 공기흡입구(82a)와 냉기를 토출하는 냉기토출구(82b)가 각각 구비된다.
상기 이베퍼레이터(90)는 공기흡입구(82a)와 냉기토출구(82b) 사이에서 대체로 경사진 상태로 설치되며, 이베퍼레이터(90)의 일방에는 송풍팬(84)이 설치된다.
상기 송풍팬(84)에 의해 공기흡입구(82a)로 흡입된 공기는 이베퍼레이터(90)를 통과하여 냉기가 된 후 냉기토출구(82b)로 토출되는 것이다.
상기 송풍팬(84)은 솔레노이드 밸브(60)와 마찬가지로 오버헤드 에어컨(80)의 작동스위치(110)로부터 배터리(120)의 전원을 선택적으로 공급받아 작동한다.
첨부한 도 6은 종래의 오버헤드 이베퍼레이터 코어를 나타내는 정면도로서, 핀의 형상 및 튜브의 배치가 상태, 그리고 상기 튜브 내에서 냉매가 흐르게 되는 경로를 보여주고 있다.
이에 도시된 바와 같이, 팽창 밸브(70)를 통과한 냉매는 이베퍼레이터 코어(92)의 상측에 배치된 튜브(92a)를 먼저 통과하게 되고, 이후 하측에 배치된 튜브(92b)를 통과하여 다시 팽창 밸브(70)로 흐르게 된다.
상기와 같이 이루어진 종래의 오버헤드 에어컨(80)에서는 이베퍼레이터 코어(92)를 통과하는 냉매가 상측 튜브(92a)를 통과한 후, 하측 튜브(92b)로 흐르게 되는 바, 일률적으로 이베퍼레이터 코어(92)의 상단부에서 하단부로 흐르게 된다.
이때, 냉매의 흐름량은 하단부로 집중된다.
따라서, 각 튜브(92a, 92b)내의 냉매유량이 균일하지 못하게 되고, 각 튜브(92a, 92b) 사이에서 온도차가 발생하게 되는 것이다.
이에 더하여, 상기 에어컨 케이스(82)의 저면부(A1)에서는 상기 이베퍼레이터 코어(92)의 하단부가 근접하여 설치되므로, 하단부를 통과한 냉기와 상기 저면부(A1) 외측 실내공기와의 온도차로 인해 상기 저면부(A1)에서 에어컨 케이스(82)의 외면 상에는 물방울이 생기는 결로(結露)현상이 발생한다.
또한, 종래의 이베퍼레이터 코어(92)에서는 핀(93b)의 형상이 미세한 간격을 유지한 채 접혀진 상태로 코어의 튜브(92a, 92b)와 접촉된 상태이며, 상기 핀(93b)의 폭과 상기 튜브(92a, 92b)의 폭(직경)이 대략 일치하게 되어 있다.
따라서, 접촉부분에 아이싱(icing) 현상이 생기면 급격히 핀(93b) 전체로 전달되고, 결국, 송풍팬(84)으로부터 송출된 공기가 코어(92)를 통과하게 되는 통로를 막게 된다.
이는 냉기의 토출량을 줄여 오버헤드 에어컨(80)의 냉각성능을 저하시키는 문제점이 된다.
특히, 미세한 간격으로 접혀진 핀(93b)의 형상으로 그 표면에 발생된 응축수 또한 배출이 용이하지 않게 된다.
또한, 종래의 오버헤드 에어컨(80)에서는 저면부(A1)에서 에어컨 케이스(82) 외면 상에 발생되는 결로현상과, 상기 핀(93b)과 튜브(92a, 92b)의 접촉부분에서 발생하는 아이싱 현상의 급속한 확산으로 인해, 냉매의 흐름을 인위적으로 차단할 수 있는 솔레노이드 밸브(60)가 반드시 설치되어야 하므로 원가 상승의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 오버헤드 이베퍼레이터를 구성함에 있어, 다수개의 플레이트형 핀이 이격된 상태로 공기의 흐름방향에 횡방향으로 적층 배치되는 핀 부를 구성하고, 냉매유입측과 냉매배출측에 냉매분배부와 냉매포집부를 각각 형성시켜 냉매분배부에서 분기된 튜브가 상기 핀 부를 관통하여 냉매포집부로 연결되도록 하되, 상기 분기된 튜브의 직경을 중앙측에서 크게 하고, 이베퍼레이터 코어의 상단부와 하단부에 에어컨 케이스와의 절연공간이 형성되도록 튜브를 배치한 듀얼방식 에어컨의 오버헤드 이베퍼레이터 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 듀얼방식 에어컨 시스템을 나타내는 장치구성도,
도 2는 본 발명에 따른 오버헤드 이베퍼레이터 코어를 나타내는 정면도,
도 3은 본 발명에 따른 오버헤드 이베퍼레이터 코어를 나타내는 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 오버헤드 에어컨의 일 실시예를 나타내는 단면도,
도 5는 종래의 듀얼방식 에어컨 시스템을 나타내는 장치구성도,
도 6은 종래의 오버헤드 이베퍼레이터 코어를 나타내는 정면도,
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 컨덴서 20 : 팽창 밸브
30 : 이베퍼레이터 40 : 블로어
50 : 컴프레서 60 : 솔레노이드 밸브
70 : 팽창 밸브 80 : 오버헤드 에어컨
82 : 케이스 82a : 공기흡입구
82b : 공기토출구 84 : 송풍팬
90 : 오버헤드 이베퍼레이터 92 : 오버헤드 이베퍼레이터 코어
93 : 핀(fin) 부 93a : 핀 플레이트
95 : 냉매분배부 96, 97, 98 : 튜브
99 : 냉매포집부 110 : 작동스위치
120 : 배터리
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 공기흡입구(82a)와 냉기토출구(82b)가 형성된 케이스(82) 내부에서 상기 공기흡입구(82a)로부터 송풍팬(84)에 의해 흡입된 공기를 통과시켜 이후 생성된 냉기가 상기 냉기토출구(82b)를 통해 토출되도록 한 오버헤드 이베퍼레이터 구조에 있어서, 이베퍼레이터 코어(92)가 다수개의 플레이트 형 핀(93a)이 이격된 상태로 공기의 흐름방향에 횡방향으로 적층 배치되는 핀 부(93)와; 냉매유입측에 형성되고 팽창 밸브(70)로부터 들어온 냉매가 분배되어 흐르도록 상하로 배치된 다수개의 튜브(96a, 97a, 98a)로 분기되는 냉매분배부(95)와; 상기 냉매분배부(95)로부터 분기되어 상기 핀 부(93)의 전측에서 상기 각 핀 플레이트(93a)를 그 적층방향으로 일방향 관통하고 연결부(96b, 97b, 98b)를 통해 상기 핀 부(93)의 후측에서 그 역방향으로 다시 관통하도록 된 튜브(96, 97, 98)와; 상기 각 튜브(96, 97, 98) 내의 냉매가 포집되어 팽창 밸브(70)로 흐르도록 냉매배출측에 형성된 냉매포집부(99);로 이루어진 것을 특징으로 한다.
특히, 상하 배치된 상기 튜브(96, 97, 98)는 중앙측에 배치된 튜브(97)의 직경(D2)을 상/하측에 배치된 튜브(96, 98)의 직경(D1, D3)보다 크게 형성시킨 것을 특징으로 한다.
여기서 본 발명의 실시예로서, 첨부한 도면을 참조로 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 듀얼방식 에어컨 시스템을 나타내는 장치구성도이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 듀얼방식 에어컨 시스템에서는 종래기술의 설명에서 기술된 결로현상의 발생 및 아이싱 현상의 급속한 확산이 방지될 수 있으므로, 오버헤드 이베퍼레이터(90)로 유입되는 냉매의 흐름을 인위적으로 차단하는 솔레노이드 밸브가 삭제되고 있다.
따라서, 오버헤드 에어컨(80)의 온/오프는 그 케이스(82) 내에서 작동되는 송풍팬(84)을 온/오프시킴으로써 이루어지게 된다.
이때, 상기 송풍팬(84)의 온/오프는 오버헤드 에어컨(80)의 작동스위치(110)가 온/오프됨으로써 이루어지며, 종래기술에서 설명한 바와 같이 기존 장착된 것이다.
또한, 결로현상의 발생 및 아이싱 현상의 급속한 확산은 이베퍼레이터 코어(92)에 구비된 튜브와 핀의 형상 및 구조를 변경시킴으로써 방지될 수 있는데, 이를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 2는 본 발명에 따른 오버헤드 이베퍼레이터 코어를 나타내는 정면도로서, 이베퍼레이터 코어(92)의 핀 부(93)는 다수개의 핀 플레이트(93a)가 소정의 간격을 유지한 채 이격된 상태로 적층 배치되고 있다.
송풍팬(84)으로부터 흡입된 공기는 상기 각 핀 플레이트(93a)사이의 간격,즉 이격된 공간(A2)으로 통과된다.
상기 핀 플레이트(93a)사이의 간격은 미세하게 접혀진 상태가 아닌, 적층 배치된 상태이므로, 이러한 간격의 크기는 핀 부(93)의 제작시 용이하게 설정 가능하다.
상기와 같은 구조의 핀 부(93)에서는 각 핀 플레이트(93a)의 표면상으로 공기가 흐르게 되므로 상기의 이격된 공간이 아이싱 현상을 최대한 줄일 수 있는 통풍공간의 역할을 하게 되며, 응축수가 흐를 수 있는 공간의 확보가 용이하여 응축수 배출이 용이하게 이루어질 수 있다.
냉매가 흐르게 되는 이베퍼레이터 코어(92)의 튜브(96, 97, 98)는 좌측의 냉매분배부(95)로부터 각 핀 플레이트(93a)를 관통하여 우측으로(핀 플레이트가 적층된 방향) 길게 배치되며, 우측에는 후측으로 구부러진 연결부(96b, 97b, 98b)가 구비되어 후측에서 다시 좌측으로 각 핀 플레이트(93a)를 관통하고 있다.
첨부한 도 3은 본 발명에 따른 오버헤드 이베퍼레이터 코어를 나타내는 사시도로서, 상기 튜브의 배치구조가 보다 명확하게 보여지고 있다.
팽창 밸브(70)로부터 냉매가 유입되는 이베퍼레이터 코어(92)의 냉매유입측에는 냉매분배부(95)가 형성되고, 상기 냉매분배부(95)로부터 냉매가 동시에 분배되어 흐르도록 다수개의 튜브(96a, 97a, 98a)가 분기된다.
첨부한 도면에서는 보다 명확한 도시를 위해 상/중/하로 배치된 3개의 튜브(96, 97, 98)만이 냉매분배부(95)로부터 분기되는 것으로 도시되고 있으며, 튜브의 수는 달라질 수 있다.
분기된 상기 각 튜브(96a, 97a, 98a)는 중앙측에 배치된 튜브(97)의 직경(D2)을 크게 하고, 상/하측에 배치된 튜브(96, 98)의 직경(D1, D3)을 상대적으로 작게 하여, 중앙측의 튜브(97)에 보다 많은 양의 냉매가 흐르게 한다.
이는 중앙측의 튜브(97)에서 증가된 냉매유량과 확대된 튜브의 표면적으로 보다 많은 기화열을 흡수토록 하는 반면에, 에어컨 케이스(82) 상단부와 하단부에 근접된 상/하측의 튜브(96, 98)에서는 상대적으로 적은 양의 기화열을 흡수토록 하여, 상대적으로 따뜻한 공기에 접촉되는 에어컨 케이스(82)의 상단부와 하단부에서 결로현상이 발생되는 것을 방지하기 위함이다.
상기 각 핀 플레이트(93a)를 좌측에서 우측으로 서로 평행되게 관통하고 있는 각 튜브(96a, 97a, 98a)는 상기 연결부(96b, 97b, 98b)를 통해 각 핀 플레이트(93a)를 다시 우측에서 좌측으로 관통하여, 이베퍼레이터 코어(92)의 냉매배출측에 형성된 냉매포집부(99)로 흐르게 된다.
상기 냉매포집부(99)는 팽창 밸브(70)로 연결된다.
첨부한 도 4는 본 발명에 따른 오버헤드 에어컨의 일 실시예를 단면도로서, 상기 이베퍼레이터 코어(92)는 종래와 마찬가지로 냉기토출구(82b) 인근에서 대체로 경사진 상태로 설치되며, 이베퍼레이터 코어(92)의 일방에는 공기흡입구(82a)로부터 공기를 흡입할 수 있는 송풍팬(84)이 설치된다.
첨부한 도 4에서, 핀 부(93)의 좌측에 상하로 배치된 튜브(96a, 97a, 98a)의 단면은 도 2와 도 3에서, 냉매분배부(95)로부터 연결부(96b, 97b, 98b)로 이어지고 핀 부(93)의 전측을 관통하는 튜브의 단면을 나타낸다.
우측의 튜브(96c, 97c, 98c) 단면은 도 2와 도 3에서, 연결부(96b, 97b, 98b)로부터 냉매포집부(99)로 이어지고 핀 부(93)의 후측을 관통하는 튜브(96c, 97c, 98c)의 단면을 나타낸다.
도시된 실시예와 같이, 이베퍼레이터 코어(92)가 경사진 상태에서는 전측 튜브(96a, 97a, 98a)와 후측 튜브(96c, 97c, 98c)간의 상대적 배치가 대체적으로 핀 플레이트(93a)의 대각선 방향으로 이루어지는 것이 바람직하다.
각 튜브(96, 97, 98)의 상하 배열은 이베퍼레이터 코어(92)의 후면에 대향된 냉기토출구(82b)에 대체적으로 평행되게 경사진 상태가 된다.
이는 각 핀 플레이트(93a)의 상/하 모서리부(94a, 94b)에서, 상/하측 튜브(96, 98)와 케이스(82)간의 거리를 멀게 하여 절연공간(A3)을 확보하기 위함이며, 이를 통해 케이스(82)의 상단부와 하단부상의 온도가 결로발생 가능 온도보다 높게 형성되도록 한다.
도 4에서, 각 튜브(96, 97, 98) 주위의 방사상으로 표시된 화살표(B)는 아이싱 현상의 확산방향을 나타내고 있으며, 핀 형상을 플레이트 형태로 함으로써 튜브(96, 97, 98)와 핀 플레이트(93a)의 접촉부분에서 발생된 아이싱 현상이 핀 부(93) 전체로 급속히 확산되는 것을 방지하게 된다.
이와 같이 하여, 본 발명의 이베퍼레이터 구조에 따르면 결로현상의 발생 및 아이싱 현상의 급속한 확산을 방지할 수 있고, 솔레노이드 밸브를 삭제할 수 있게 된다.
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 듀얼방식 에어컨의 오버헤드 이베퍼레이터 구조에 의하면, 각 튜브와 핀 플레이트간의 접촉부분에서 발생되는 아이싱 현상의 급속한 확산방지 및 통풍구간의 확보가 가능하고, 오버헤드 에어컨의 케이스에서 발생되는 결로현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이로써, 에어컨의 성능이 향상될 수 있으며, 솔레노이드 밸브가 삭제 가능하여 원가 및 중량의 절감을 이룰 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 공기흡입구(82a)와 냉기토출구(82b)가 형성된 케이스(82) 내부에서 상기 공기흡입구(82a)로부터 송풍팬(84)에 의해 흡입된 공기를 통과시켜 이후 생성된 냉기가 상기 냉기토출구(82b)를 통해 토출되도록 한 오버헤드 이베퍼레이터 구조에 있어서,
    이베퍼레이터 코어(92)가 다수개의 플레이트 형태의 핀(93a)이 이격된 상태로 공기의 흐름방향에 횡방향으로 적층 배치되는 핀 부(93)와;
    냉매유입측에 형성되고 팽창 밸브(70)로부터 들어온 냉매가 분배되어 흐르도록 상하로 배치된 다수개의 튜브(96a, 97a, 98a)로 분기되는 냉매분배부(95)와;
    상기 냉매분배부(95)로부터 분기되어 상기 핀 부(93)의 전측에서 상기 각 핀 플레이트(93a)를 그 적층방향으로 일방향 관통하고 연결부(96b, 97b, 98b)를 통해 상기 핀 부(93)의 후측에서 그 역방향으로 다시 관통하도록 된 튜브(96, 97, 98)와;
    상기 각 튜브(96, 97, 98) 내의 냉매가 포집되어 팽창 밸브(70)로 흐르도록 냉매배출측에 형성된 냉매포집부(99);
    로 이루어진 것을 특징으로 하는 듀얼방식 에어컨의 오버헤드 이베퍼레이터 구조.
  2. 제 1 항에 있어서, 상하 배치된 상기 튜브(96, 97, 98)는 중앙측에 배치된 튜브(97)의 직경(D2)을 상/하측에 배치된 튜브(96, 98)의 직경(D1, D3)보다 크게 형성시킨 것을 특징으로 하는 듀얼방식 에어컨의 오버헤드 이베퍼레이터 구조.
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