KR100633413B1 - 응축수 미립화 분무를 통한 에어컨 증발기의 선냉각장치 - Google Patents

응축수 미립화 분무를 통한 에어컨 증발기의 선냉각장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 증발기 코어에서 발생되는 응축수가 초음파 분무기와 진공증발기를 통해서 미립화되는 과정에서 증발기 블로워로부터 증발기 코어를 향하는 공기의 선냉각이 이루어질 수 있도록 하는 응축수 미립화 분무를 통한 에어컨 증발기의 선냉각장치에 관한 것으로,
저온의 액상 냉매가 흐르는 증발기 코어와, 상기한 증발기 코어 측으로 실내로 유입되기 위한 공기를 불어넣기 위한 증발기 블로워와, 상기한 증발기 코어 및 증발기 블로워를 수용하며 공기유입구 및 공기유출구가 구비된 증발기 유닛과, 상기한 증발기 코어에서 생성되는 응축수를 받기 위해 증발기 유닛의 하부에 마련되는 응축수받이를 포함하여 구성되는 에어컨 시스템의 증발기에 있어서,
진공펌프와; 상기한 증발기 코어와 증발기 블로워가 위치되는 사이의 증발기 유닛 내부에 상하방향으로 가로질러 형성되며, 그 상부측에 마련된 유출구는 진공펌프 측과 연통되도록 형성되는 진공증발기와; 상기한 진공증발기의 하부측에 마련된 유입구와 상기한 응축수받이의 하부측을 연결하는 응축수 파이프와; 상기한 응축수 파이프와 진공증발기가 연결되는 도중에 응축수가 고일 수 있도록 소정용적의 크기를 가진 응축수 챔버와; 전원공급시 진동되어 상기한 응축수 챔버 내에 고인 액상의 응축수를 미립자상태로 변환시켜주기 위해 형성되는 초음파 분무기; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
에어컨, 증발기, 진공증발기, 초음파 분무기, 응축수

Description

응축수 미립화 분무를 통한 에어컨 증발기의 선냉각장치{Pre-cooling apparatus of the evaporator}
도 1은 본 발명에 의해 구성된 에어컨 증발기 선냉각장치의 구성도.
도 2 내지 도 3은 본 발명에 의한 에어컨 증발기 선냉각장치의 작동상태도.
도 4는 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
30 : 증발기 31 : 증발기 유닛
32 : 증발기 코어 33 : 증발기 블로워
34 : 응축수받이 35 : 응축수 파이프
36 : 노즐 40 : 진공증발기
41 : 케이스 42 : 냉각핀
43 : 유입구 44 : 유출구
50 : 초음파 분무기 51 : 응축수 챔버
52 : 수위 센서 60 : 진공펌프
62 : 솔레노이드 밸브
본 발명은 응축수 미립화 분무를 통한 에어컨 증발기의 선냉각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 증발기 코어에서 발생되는 응축수가 초음파 분무기와 진공증발기를 통해서 미립화되는 과정에서 증발기 블로워로부터 증발기 코어를 향하는 공기의 선냉각이 이루어질 수 있도록 하는 응축수 미립화 분무를 통한 에어컨 증발기의 선냉각장치에 관한 것이다.
일반적인 에어컨의 냉매 순환 시스템은 냉매가 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기를 차례로 순환하는 과정에서 증발기 코어 주변의 열교환된 차가운 공기가 실내로 유입되도록 이루어지는 것이다.
그리고 에어컨 시스템의 증발기에서는 주변의 뜨거운 공기와, 증발기 코어를 통과하는 냉매가 열교환되는 과정에서 응축수가 발생되는데, 이와 같이 발생되는 응축수의 처리를 위하여 기존의 에어컨 시스템에서는 별도의 드레인 호스가 마련되어야만 했다. 따라서, 건물의 실내에 장치되는 에어컨 시스템의 경우에는 건물 외부로 응축수를 빼내기 위한 드레인 호스가 배관되므로서 미관이 좋지 않게 되었으며, 에어컨 시스템이 버스 차량에 탑재되는 경우에도 응축수의 배출을 위한 드레인 호스의 배관 및 응축수로 인한 도로의 오염 측면에서 불리한 점이 많이 있었다.
한편, 증발기에서 발생되는 응축수의 처리 및 에어컨 시스템의 냉방성능 향상을 위하여 증발기 코어에서 생성된 응축수를 따로 모아 응축기 코어에 분무해주는 기술도 한창 개발되고 있는 실정이다.
도 4는 대한민국 특허청 공개공보(특2001-0100401호)에 공개된 기술로, 증발기에서 발생된 응축수를 모아 응축기 코어에 분무해주는 '자동차용 에어컨의 응축기 냉각장치'의 구조를 나타내고 있는 것이다.
즉, 버스 차량의 루프 패널 상부측에 마련되는 증발기(4)의 응축수팬(5)에 응축수관(7)이 연결되고, 이 응축수관(7)은 응축기(1)의 전방에 설치되는 워터펌프(8)에 연결되며, 이 워터펌프(8)에는 상기 응축기(1)로 응축수를 분사하는 노즐(9)이 설치되고, 상기 응축수팬(5)에는 응축수 수위가 일정치 이상일 때 상기 워터펌프(8)와 전원(13)에 연결되어 에어컨 스위치(12)가 on될 때 연결되는 릴레이(11)를 전기적으로 연결하는 수위 센서(10)가 설치되는 구조로 이루어진 것입니다.
그런데 상기와 같은 '자동차용 에어컨의 응축기 냉각장치'에서는 응축기팬에 모여진 응축수를 응축기로 강제 분무시키기 위해서는 워터펌프가 마련되어야만 했으며, 비교적 복잡한 구조의 워터펌프에 고장이 발생될 경우에는 응수기팬 내에 고이는 응축수가 넘쳐 실내로 흐르게 되는 등의 문제점이 발생될 소지가 있었다.
또한, 응축기 코어에 액체상태의 응축수를 직접 뿌려주는 방식이 채택되므로서 인하여 응축기 코어의 냉각성능향상의 목적이 충분히 달성될 수 없었던 문제점 이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 증발기 코어에서 발생되는 응축수가 초음파 분무기와 진공증발기를 통해서 미립화되는 과정에서 증발기 블로워로부터 증발기 코어를 향하는 공기의 선냉각이 이루어질 수 있도록 하는 응축수 미립화 분무를 통한 에어컨 증발기의 선냉각장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 상기와 같은 발명의 목적달성을 위한 수단으로서,
저온의 액상 냉매가 흐르는 증발기 코어와, 상기한 증발기 코어 측으로 실내로 유입되기 위한 공기를 불어넣기 위한 증발기 블로워와, 상기한 증발기 코어 및 증발기 블로워를 수용하며 공기유입구 및 공기유출구가 구비된 증발기 유닛과, 상기한 증발기 코어에서 생성되는 응축수를 받기 위해 증발기 유닛의 하부에 마련되는 응축수받이를 포함하여 구성되는 에어컨 시스템의 증발기에 있어서,
진공펌프와; 상기한 증발기 코어와 증발기 블로워가 위치되는 사이의 증발기 유닛 내부에 상하방향으로 가로질러 형성되며, 그 상부측에 마련된 유출구는 진공펌프 측과 연통되도록 형성되는 진공증발기와; 상기한 진공증발기의 하부측에 마련된 유입구와 상기한 응축수받이의 하부측을 연결하는 응축수 파이프와; 상기한 응 축수 파이프와 진공증발기가 연결되는 도중에 응축수가 고일 수 있도록 소정용적의 크기를 가진 응축수 챔버와; 전원공급시 진동되어 상기한 응축수 챔버 내에 고인 액상의 응축수를 미립자상태로 변환시켜주기 위해 형성되는 초음파 분무기; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 에어컨 증발기의 선냉각장치의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 의해 구성된 에어컨 증발기 선냉각장치의 구성도이고, 도 2 내지 도 3은 본 발명에 의한 에어컨 증발기 선냉각장치의 작동상태도이다.
도면 중에 표시되는 도면부호 30은 본 발명이 적용되는 에어컨 시스템의 증발기를 지시하는 것이며, 도면부호 40은 본 발명에 의해 형성된 진공증발기를 지시하는 것이다.
상기한 증발기(30)는 에어컨 시스템의 한 구성요소로 이미 공지된 구성 및 작동에 대한 상세한 설명은 생략하고, 본 발명에 의한 진공증발기(40)가 추가됨으로 인해 변화되는 구성 및 그에 따른 작동을 위주로 설명하기로 한다.
증발기(30)는 증발기 유닛(31) 내부에 냉매가 지그재그방향으로 흐르도록 하는 증발기 코어(32)와, 상기 증발기 코어(32)로 공기를 불어 넣어주기 위한 증발기 블로워(33)가 수용된다. 그리고 증발기 코어(33)의 하부측의 증발기 유닛(31)에는 증발기 코어(32)를 지나는 공기가 증발기 코어 내부를 통과하는 냉매와 열교환되는 과정에서 생성되는 응축수가 한 곳으로 모일 수 있도록 하는 응축수받이(34)가 마련된다.
한편, 본 발명에 의한 증발기(30)의 증발기 유닛(31) 내부 도중에는 증발기 블로워(33)를 통과한 공기가 증발기 코어(32)로 향하는 도중에 선(先)냉각이 이루어질 수 있도록 하기 위한 진공증발기(40)가 형성된다.
그리고 응축수받이(34)에서 모아진 응축수를 진공증발기(40)의 유입구(43) 측으로 유도하기 위한 응축수 파이프(35)가 응축수받이(34)의 일측 하부에서부터 진공증발기(40)의 유입구(43)까지 배관된다.
응축수 파이프(35)와 진공증발기(40)의 연결되는 도중에는 응축수가 고일 수 있도록 하기 위한 소정용적의 응축수 챔버(51)가 형성되는데, 이 응축수 챔버(51)에는 응축수의 수위를 측정하기 위한 수위 센서(52)가 마련된다.
응축수 파이프(35)의 도중에는 응축수받이(34) 내에 고이는 응축수의 응축수 챔버(51)로의 자연스런 이동은 허용하지만, 진공증발기(40)에 걸리는 진공압에 의해서 응축기 코어(32)를 통과한 공기가 흡입되는 것은 최소화될 수 있도록 하기 위한 오리피스 형태의 노즐(36)이 마련되어야 한다.
한편, 응축수 챔버(51)에 고인 액상의 응축수를 수증기 상태로 미립화시키기 위한 초음파 분무기(50)가 상기 응축기 챔버(51)와 함께 형성된다. 초음파 분무기(50)는 시중에서 가습기나 세척기 등에서 흔히 사용되고 있는 것으로, 본 발명의 실시예에서는 응축수 챔버(51)에 일반적인 초음파 분무기의 원리를 적용시켜 초음파 분무기(50)에 전원이 인가되면 응축수 챔버(51) 내의 응축수가 미립화되도록 구성된다. 초음파 분무기에 대한 기본적인 원리에 대한 설명은 이미 공지된 바와 같으므로 그에 따른 설명은 본 명에서 상에서는 생략하기로 한다.
진공증발기(40)는 그 케이스(41)의 하부와 상부에 각각 유입구(43)와 유출구(44)가 형성된 통형으로, 그 하부의 유입구(43)는 상기한 바와 같이 응축수 파이프(35)와 연결되고, 그 상부의 유출구(44)는 진공펌프(60) 측에 연결되어진다. 한편, 케이스(41)의 외측벽에는 냉각성능이 향상될 수 있도록 다수의 냉각핀(42)이 돌출형성된다.
진공펌프(60)는 상기한 진공증발기(40) 내부에 진공압이 가해지도록 하기 위한 것으로, 별도로 형성될 수도 있으나 에어컨 시스템이 차량에 적용되는 경우에는 차량에 이미 구비되어 있는 진공장치가 이용될 수도 있는 것이다.
진공펌프(60)로부터 인출된 진공라인(61)이 연결되는 진공증발기(40)의 유출구(44)도중에는 진공증발기(40)로 전달되는 진공펌프(60)의 압력을 단속하기 위한 솔레노이드 밸브(62)가 형성된다. 상기한 솔레노이드 밸브(62)는 상술한 수위 센서 (52)와 그 동작이 연계되도록 하므로서, 응축수 챔버(51) 내에 설정치 이상의 응축수가 존재할 경우에만 솔레노이드 밸브(62)가 개방되어 진공증발기(40) 내부에 진공압이 걸리도록 한다. 상기한 솔레노이드 밸브(62)와 수위 센서(52)의 동작은 제어부(70)의 제어에 의해서 전자적으로 이루어지도록 구성되는 것이 바람직할 것이다.
이상과 같이 구성되는 본 발명에 의한 에어컨 증발기 선냉각장치의 작동상태를 이하에 간단히 설명한다.
에어컨 시스템의 사용자가 에어컨 스위치를 온(On) 위치로 하게 되면, 본 발명에 의한 증발기 선냉각장치가 적용된 에어컨의 경우도 일반적인 에어컨 시스템의 메카니즘대로 운전되어진다.
다만, 증발기(30)에서 발생되어 응축수받이(34)에 모이는 응축수가 응축수 파이프(35)를 따라서 초음파 분무기(50)의 응축수 챔버(51)로 흐르게 되고, 이 응축수가 초음파 분무기(50)에 의해서 미립화 된 후에 진공증발기(40)에서의 진공압에 의해서 물의 증발(물의 증발열 540kcal/1kg)이 촉진되면서 물의 표면적이 더욱 커지게 되므로서, 진공증발기(40)의 열교환효율이 상승되어 증발기 블로워(33)에서 증발기 코어(32)로 향하는 공기의 온도를 미리 낮출 수 있게 되는 것이다.
즉, 응축수받이(34)에서 모여지는 응축수는 응축수 파이프(35)에 마련된 노 즐(36)을 지나 초음파 분무기(50)의 진동영향을 받는 응축수 챔버(51)로 흐르게 된다.
초음파 분무기(50)이 응축수 챔버(51) 내에는 응축수가 고이게 되고, 이렇게 고인 후 수위 센서(52)에서 측정된 응축수의 양이 설정양 이상이 되면 진공증발기(40)의 유출구(44) 측에 마련된 솔레노이드 밸브(62)의 개방동작과 함께 초음파 분무기(40)의 작동이 개시된다.
따라서, 상기한 초음파 분무기(40)에 진동작동에 의해서 응축수 챔버(51) 내에 액상의 응축수는 미립화 상태로 변하게 되고, 솔레노이드 밸브(62)의 개방동작에 의해서 진공증발기(40)에는 진공펌프(60)의 진공압이 걸리게 되므로서 초음파 분무기(50)를 통해서 미립화상태로 변화된 응축수는 더욱 미세한 기체상태로 유도된다.
미세한 기체상태의 응축수가 진공증발기(40)의 케이스(41) 내을 통과하여 유출구(44)로 통해 유출되는 과정에서 증발기 블로워(33)에서 송풍된 후 진공증발기(40)이 케이스 외부로 지나는 공기는 케이스(41)의 냉각핀(42)에 부딪치면서 냉각이 이루어지게 된다. 한편, 진공증발기(40)의 유출구(44)를 통과한 기체상태의 응축수는 대기중으로 비산되거나 별도로 마련되는 응축수 파이프를 통해 외부로 배출되어진다.
상기와 같이 진공증발기(40)의 케이스 외부를 지나면서 선냉각된 공기는 증 발기 코어(32)를 지나면서 저온의 냉매가 통과되는 증발기 코어(32)에 의해서 2차 냉각이 이루어지게 된다. 이 2차 냉각은 일반적인 에어컨 시스템에서와 같이 이루어진다.
결국, 본 발명이 적용된 에어컨 시스템에서는 증발기(30)에서 생성되는 응축수가 미립화되는 과정에서 증발기 블로워(33)에서 증발기 코어(32)로 향하는 공기의 열이 1차로 빼앗겨 선냉각 되고, 이미 1차의 냉각이 이루어진 공기가 증발기 코어(32)를 통과하게 되면서 저온 냉매와의 열교환에 의한 2차 냉각이 이루어지게 되므로서 증발기 코어(32)를 통과하는 공기의 냉각성능이 상대적으로 향상되는 것이다.
이상과 같이 구성되는 본 발명은 증발기에서 생성되는 응축수가 미립화되는 과정에서 증발기 블로워에서 증발기 코어로 향하는 공기의 열이 1차로 빼앗겨 선냉각 되고, 진공증발기를 통과하며 이미 1차의 냉각이 이루어진 공기가 증발기 코어를 통과하게 되면서 저온 냉매와의 열교환에 의한 2차 냉각이 이루어지게 되므로서 증발기 코어를 통과하여 실내로 유입되는 공기의 냉각성능이 상대적으로 향상될 수 있는 커다란 장점이 있는 것이다.

Claims (5)

  1. 저온의 액상 냉매가 흐르는 증발기 코어와, 상기한 증발기 코어 측으로 실내로 유입되기 위한 공기를 불어넣기 위한 증발기 블로워와, 상기한 증발기 코어 및 증발기 블로워를 수용하며 공기유입구 및 공기유출구가 구비된 증발기 유닛과, 상기한 증발기 코어에서 생성되는 응축수를 받기 위해 증발기 유닛의 하부에 마련되는 응축수받이를 포함하여 구성되는 에어컨 시스템의 증발기에 있어서,
    진공펌프(60)와;
    상기한 증발기 코어(32)와 증발기 블로워(33)가 위치되는 사이의 증발기 유닛(31) 내부에 상하방향으로 가로질러 형성되며, 그 상부측에 마련된 유출구(44)는 진공펌프(60) 측과 연통되도록 형성되는 진공증발기(40)와;
    상기한 진공증발기(40)의 하부측에 마련된 유입구(43)와 상기한 응축수받이+(34)의 하부측을 연결하는 응축수 파이프(35)와;
    상기한 응축수 파이프(35)와 진공증발기(40)가 연결되는 도중에 응축수가 고일 수 있도록 소정용적의 크기를 가진 응축수 챔버(51)와;
    전원공급시 진동되어 상기한 응축수 챔버(51) 내에 고인 액상의 응축수를 미립자상태로 변환시켜주기 위해 형성되는 초음파 분무기(50); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 응축수 미립화 분무를 통한 에어컨 증발기의 선냉각장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기한 응축수 챔버(51)에는 수위측정을 위한 수위 센서(52)가 구비되고, 상기한 수위 센서(52)에서 측정되는 응축수의 양이 설정수준 이상일 때에만 상기한 진공증발기(40)로 진공펌프(60)의 진공압이 가해질 수 있도록 상기한 진공증발기(40)의 유출구(44) 도중에 솔레노이드 밸브(62)가 형성된 것을 특징으로 하는 응축수 미립화 분무를 통한 에어컨 증발기의 선냉각장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기한 응축수 파이프(35)의 도중에는 진공증발기(40)로부터의 진공압이 증발기받이(34) 측까지 전달되는 것이 제한되도록 하기 위한 오리피스 형상의 노즐(36)이 형성된 것을 특징으로 하는 응축수 미립화 분무를 통한 에어컨 증발기의 선냉각장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기한 진공증발기(40)의 케이스(41) 외부면에는 다수의 냉각핀(42)이 형성된 것을 특징으로 하는 응축수 미립화 분무를 통한 에어컨 증발기의 선냉각장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기한 에어컨 시스템은 차량의 냉방장치에 적용되고, 상기한 진공펌프(60)는 차량에 기형성되어 있는 진공장치가 이용되는 것을 특징으로 하는 응축수 미립화 분무를 통한 에어컨 증발기의 선냉각장치.
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