KR100804661B1 - 자동차 에어컨의 냉동사이클 - Google Patents

자동차 에어컨의 냉동사이클 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉매가 순차적으로 순환하는 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 갖는 자동차 에어컨의 냉동사이클에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 팽창밸브에서 토출된 냉매와 증발기에서 토출된 냉매를 상호 열교환 할 수 있도록 한 자동차 에어컨의 냉동사이클에 관한 것이다.
이에 본 발명은 제 1 유로(20)와 제 2 유로(30)가 개별적으로 내부에 형성된 열교환부재(10)와; 상기 제 1 유로(20)의 일측 개구부(20a)와 상기 응축기(2)의 출구측을 연결하는 제 1 리퀴드튜브(11)와; 상기 제 1 유로(20)의 타측 개구부(20b)와 상기 팽창밸브(3)의 입구측을 연결하는 제 2 리퀴드튜브(12)와; 상기 열교환부재(10)의 제 2 유로(30)의 일측 개구부(30a)와 상기 압축기(1)의 입구측을 연결하는 제 1 석션튜브(13)와; 상기 제 2 유로(30)의 타측 개구부(30b)와 상기 증발기(4)의 출구측을 연결하는 제 2 석션튜브(14)와; 상기 열교환부재(10)와 상기 각각의 튜브(11)(12)(13)(14)들을 결합하는 결합수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다. 따라서, 버려지는 열을 효과적으로 이용할 수가 있고 압축기(1)의 수명이 연장되며 냉방성능 및 효율을 증가시키는 자동차 에어컨의 냉동사이클을 제공하는 것이다.
열교환부재, 팽창밸브, 증발기, 압축기, 응축기, 냉동사이클

Description

자동차 에어컨의 냉동사이클{Freezing cycle of car air conditioner}
도 1은 일반적인 자동차 에어컨의 냉동사이클을 나타내는 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 자동차 에어컨의 냉동사이클을 나타내는 개략도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환부재와 각각의 튜브와의 결합관계를 나타내는 분해 사시도,
도 4는 도 3에서의 열교환부재와 각각의 튜브가 결합된 상태를 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환부재와 각각의 튜브와의 결합관계를 나타내는 분해 사시도,
도 6는 도 5에서의 열교환부재와 각각의 튜브가 결합된 상태를 나타내는 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
1: 압축기 2: 응축기
3: 팽창밸브 4: 증발기
5: 리퀴드튜브 6: 석션튜브
10: 열교환부재 11: 제 1 리퀴드튜브
12: 제 2 리퀴드튜브 13: 제 1 석션튜브
14: 제 2 석션튜브 15: 걸림턱
20: 제 1 유로 20a,20b,30a,30b: 개구부
21,31,41,61,70: 나사부 30: 제 2 유로
40: 연결부재 42: 관통공
50: 기밀유지부재 60: 체결너트
62: 지지턱 D1,D2: 직경
본 발명은 냉매가 순차적으로 순환하는 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 갖는 자동차 에어컨의 냉동사이클에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 팽창밸브에서 토출된 냉매와 증발기에서 토출된 냉매를 상호 열교환 할 수 있도록 한 자동차 에어컨의 냉동사이클에 관한 것이다.
일반적인 자동차 에어컨의 내동사이클을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
냉매는 리퀴드튜브(5)와 석션튜브(6)상에 설치된 압축기(1), 응축기(2), 팽창밸브(3) 그리고 증발기(4)를 순차적으로 통과하면서 차실내로 공급되는 외기와 열교환을 수행하게 되는 바,
먼저, 압축기(1)는 기체 상태의 냉매를 액화되기 쉬운 고온,고압의 기체 상태로 압축하여 이를 응축기(2)로 이송한다.
이렇게 기체 상태의 냉매는 응축기(2)를 거치면서 액체 상태로 상변화되어 팽창밸브(3)로 유입된다.
이후, 액체 상태로 상변화된 냉매는 팽창밸브(3)의 교축 작용에 의해 저온,저압의 습포화 증기 상태로 변화되어 증발기(4)로 유입된다.
다음으로, 증발기(4)로 유입된 냉매는 주변의 공기로부터 증발에 필요한 열(증발잠열)을 흡수하여 스스로 증발함과 아울러 기체 상태로 변화한 다음 압축기(1)로 유입되는 사이클을 반복적으로 수행한다.
그러나, 이러한 종래의 냉동사이클에서는 리퀴드튜브(5)와 석션튜브(6)가 상호 분리되어 설치됨에 따라 상기 각 튜브(5)(6)내를 이동하는 냉매에서 발생되는 열이 그대로 버려지게 된다.
그리고, 응축기(2)에서 냉매가 고온/고압의 액체상태가 되어 팽창밸브(3)로 유입될 때, 기체가 일부 포함된 2상(TWO-PHASE) 상태로 유입되는 경우가 발생하게 되는데, 이때 상기 기체는 냉매가 이동하는 팽창밸브(3)내의 냉매 흐름을 방해하며 이로인해 팽창밸브(3)가 오작동 하게 되어 에어컨 시스템이 불안정해지는 문제가 발생하게 된다.
또한, 증발기(4)에서 냉매의 증발이 원활하게 이루어지지 않아 냉매의 건도가 낮은 상태로 압축기(1)에 유입 될 경우에 압축기(1)에서는 냉매를 습압축하게 되어 압축기(1)의 수명을 단축시킴과 아울러 냉방성능 및 효율이 저하되는 문제점도 있다.
상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 응축기와 팽창밸브를 연결하는 리퀴드튜브와, 증발기와 압축기를 연결하는 석션튜브내에서 유동하는 냉매의 버려지는 열을 효과적으로 이용함과 아울러 압축기의 수명을 연장하고 냉방성능 및 효율을 증가시키는 자동차 에어컨의 냉동사이클을 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 냉매가 순차적으로 순환하는 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 갖는 자동차 에어컨의 냉동사이클에 있어서, 제 1 유로와 제 2 유로가 개별적으로 내부에 형성된 열교환부재와; 상기 제 1 유로의 일측 개구부와 상기 응축기의 출구측을 연결하는 제 1 리퀴드튜브와; 상기 제 1 유로의 타측 개구부와 상기 팽창밸브의 입구측을 연결하는 제 2 리퀴드튜브와; 상기 열교환부재의 제 2 유로의 일측 개구부와 상기 압축기의 입구측을 연결하는 제 1 석션튜브와; 상기 제 2 유로의 타측 개구부와 상기 증발기의 출구측을 연결하는 제 2 석션튜브와; 상기 열교환부재와 상기 각각의 튜브들을 결합하는 결합수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 결합수단은 상기 열교환부재의 각 유로 양측의 내면에 나사부가 형성되고, 상기 나사부에 나사 결합되도록 외면 전체에 나사부가 형성됨과 아울러 일부가 상기 열교환부재의 단부로부터 돌출되게 설치되는 양단 관통 형상의 연결부재가 구비되며, 상기 연결부재의 나사부에 나사 결합되도록 일단부 내면에 나사부가 형성됨과 아울러 타단부 내면에는 상기 각각의 리퀴드튜브와 각각의 석션튜브의 각 선단부 외면에 돌출 형성된 걸림턱에 걸려 지지되도록 지지턱이 형성되어 상기 각각의 튜브에 개재되는 양단 관통 형상의 체결너트가 구비되고, 상기 각각의 튜브의 단부와 이들에 대응되는 상기 연결부재의 단부 사이에 기밀유지부재가 개재되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 자동차 에어컨의 냉동사이클을 나타내는 개략도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환부재와 각각의 튜브와의 결합관계를 나타내는 분해 사시도이며, 도 4는 도 3에서의 열교환부재와 각각의 튜브가 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉동사이클은 종래와 동일한 압축기(1)와, 응축기(2), 팽창밸브(3), 증발기(4)로 이루어지는 사이클로 구성된다.
그리고, 상기 응축기(2)의 출구측과 연결되는 제 1 리퀴드튜브(11)와, 상기 팽창밸브(3)의 입구측과 연결되는 제 2 리퀴드튜브(12)와, 상기 압축기(1)의 입구측과 연결되는 제 1 석션튜브(13)와, 상기 증발기(4)의 출구측과 연결되는 제 2 석션튜브(14)로 이루어짐과 아울러 단일체로 형성되고 양단이 관통되는 제 1 유로(20)와 제 2 유로(30)가 개별적으로 내부에 형성된 열교환부재(10)를 구비한다.
따라서, 상기 제 1 유로(20)의 일측 개구부(20a)와 상기 제 1 리퀴드튜브(11)의 선단부를 연결하고, 상기 제 1 유로(20)의 타측 개구부(20b)와 상기 제 2 리퀴드튜브(12)의 선단부를 연결한다.
또한, 상기 제 2 유로(30)의 일측 개구부(30a)와 상기 제 1 석션튜브(13)의 선단부를 연결하고, 상기 제 2 유로(30)의 타측 개구부(30b)와 상기 제 2 석션튜브(14)의 선단부를 연결한다.
여기서, 상기 제 1 유로(20)와 상기 각각의 리퀴드튜브(11)(12)의 직경(D1)은 동일하고, 상기 제 2 유로(30)와 상기 각각의 석션튜브(13)(14)의 직경(D2)은 동일하되, 액체보다 비체적이 큰 기체상태의 냉매가 이동하는 상기 직경(D2)은 액체상태의 냉매가 이동하는 상기 직경(D1)보다 일정치 크게 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 열교환부재(10)의 각 유로(20)(30) 양측과 상기 각각의 튜브(11)(12)(13)(14) 선단부의 연결구조에 대해서 설명하면 다음과 같다.
상기 열교환부재(10)의 각 유로(20)(30) 양측의 내면에 나사부(21)(31)를 일정한 깊이로 형성하고, 상기 각 유로(20)(30) 양측에 형성된 나사부(21)(31)에 나사 결합되어 일부가 상기 열교환부재(10)의 외부로부터 돌출되게 연결부재(40)를 구비하는 바, 상기 연결부재(40)는 외면 전체에 나사부(41)가 형성됨과 아울러 양단이 관통되게 관통공(42)이 형성된다.
그리고, 상기 각각의 리퀴드튜브(11)(12)와 각각의 석션튜브(13)(14)의 각 선단부 외면에 걸림턱(15)을 돌출 형성함과 아울러 상기 각각의 튜브(11)(12)(13)(14)에 개재되어 상기 걸림턱(15)에 걸려 이탈되지 않고 자유회동되는 체결너트(60)를 구비한다.
상기 체결너트(60)는 양단이 관통되고 일단부 내면에 상기 연결부재(40)의 외면에 형성된 나사부(41)에 나사 결합되도록 나사부(61)가 형성됨과 아울러 타단부 내면에는 상기 걸림턱(15)에 걸려 지지되도록 지지턱(62)이 형성된다.
한편, 상기 열교환부재(10)에 나사결합된 연결부재(40)의 단부와 상기 각각의 튜브(11)(12)(13)(14)의 단부 사이에는 고무재 등으로 되는 기밀유지부재(50)가 개재된다.
상기한 본발명에 따르면, 상기 각각의 리퀴드튜브(11)(12)의 선단부와 자유회동되게 결합된 체결너트(60)를 상기 열교환부재(10)의 제 1 유로(20)의 양측 나사부(21)에 나사 결합된 연결부재(40)와 각각 체결하여 결합하고, 상기 각각의 석션튜브(13)(14)의 선단부와 자유회동되게 결합된 체결너트(60)는 상기 열교환부재(10)의 제 2 유로(30)의 양측 나사부(31)에 나사 결합된 연결부재(40)와 각각 체결하여 결합하게 된다.
또한, 상기 체결너트(60)와 상기 연결부재(40)의 결합에 의해 상기 연결부재(40)의 단부와 상기 각각의 튜브(11)(12)(13)(14)의 단부 사이에 개재된 기밀유지부재(50)가 압착되어 기밀을 유지할 수 있는 것이다.
따라서, 압축기(1)에서 압축된 냉매는 응축기(2)로 유입되어 응축되고, 상기 응축기(2)에서 토출된 냉매는 제 1 리퀴드튜브(11)를 통과하여 상기 열교환부재(10)의 제 1 유로(20)를 통과하고 계속해서 제 2 리퀴드튜브(12)를 거쳐 팽창밸브(3)로 유입되게 된다.
그리고, 증발기(4)에서 토출된 냉매는 제 2 석션튜브(14)를 통과하여 상기 열교환부재(10)의 제 2 유로(30)를 통과하고 계속해서 제 1 석션튜브(13)를 거쳐 압축기(1)로 유입되게 된다.
그리하여, 응축기(2)에서 토출된 냉매와 증발기(4)에서 토출된 냉매는 상기 열교환부재(10)의 각각의 유로(20)(30)를 통과하면서 상호 열교환하여, 즉 응축기(2)에서 토출된 냉매는 증발기(4)에서 토출된 냉매에 열을 발산하여 냉각되고, 열교환부재(10)에서 냉각된 냉매는 완전한 액체상태가 되어 팽창밸브(3)로 유입되어 감압팽창 된다.
또한, 증발기(4)에서 증발된 냉매는 전술한 바와 같이 응축기(2)에서 토출된 냉매와 열교환부재(10)에서 상호 열교환에 의해 가열되어 압축기(1)로 복귀한다.
따라서, 응축기(2)에서 토출된 냉매를 열교환부재(10)에서 과냉시켜 완전한 액체상태의 냉매를 팽창밸브(3)로 유입시키므로써 팽창밸브(3)의 오작동을 방지하게 되어 에어컨 시스템이 불안정해지는 문제를 예방할 수가 있다.
또한, 증발기(4)에서 냉매의 증발이 원활하게 이루어지지 않아 냉매의 건도가 낮은 상태로 토출 된다고 하더라도 열교환부재(10)를 통과 하면서 응축기(2)에서 토출된 냉매와 상호 열교환하여 재차 가열되어 건도가 향상된 상태로 압축기(1)로 유입됨으로써, 압축기(1)의 수명을 연장할 수 있음과 동시에 에어컨의 냉방성능 및 효율 또한 증가 시킬수 있는 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환부재와 각각의 튜브와의 결합관계를 나타내는 분해 사시도이고, 도 6는 도 5에서의 열교환부재와 각각의 튜브가 결합된 상태를 나타내는 단면도로써, 상기한 일실시예와 다른 부분에 대해서만 설명하고 작용은 일실시예와 동일함으로 생략한다.
도시된 바와 같이, 상기 열교환부재(10)의 각 유로(20)(30) 양측에 나사부(70)를 일체로 돌출되게 형성하여 상기 각각의 튜브(11)(12)(13)(14)에 자유회동되게 결합된 체결너트(60)와 결합하게 된다.
따라서, 상기한 일실시예에서 열교환부재(10)의 각 유로(20)(30) 양측에 형성된 나사부(21)(31)에 별도의 연결부재(40)를 결합하던 공정이 없어지므로써 작업 능률과 생산성이 향상되게 된다.
상기한 본 발명에 따르면 상기 열교환부재의 각각의 유로를 통과하는 냉매를 상호 열교환되게 하여 응축기에서 토출되어 팽창밸브로 유입되는 냉매를 과냉시키고 증발기에서 토출되어 압축기로 유입되는 냉매를 가열함으로써 버려지는 열을 효율적으로 이용할 수 있을 뿐만 아니라 팽창밸브의 오작동을 방지하게 되어 에어컨 시스템이 불안정해지는 문제를 예방할 수가 있다.
또한, 상기 증발기에서 토출되는 냉매가 열교환부재를 통과하면서 열교환하여 건도가 향상되어 압축기로 유입됨으로써 압축기의 습압축이 방지되어 압축기의 수명을 연장할 수도 있다.

Claims (4)

  1. 냉매가 순차적으로 순환하는 압축기(1), 응축기(2), 팽창밸브(3) 및 증발기(4)를 갖는 자동차 에어컨의 냉동사이클에 있어서,
    제 1 유로(20)와 제 2 유로(30)가 개별적으로 내부에 형성된 열교환부재(10)와;
    상기 제 1 유로(20)의 일측 개구부(20a)와 상기 응축기(2)의 출구측을 연결하는 제 1 리퀴드튜브(11)와; 상기 제 1 유로(20)의 타측 개구부(20b)와 상기 팽창밸브(3)의 입구측을 연결하는 제 2 리퀴드튜브(12)와; 상기 열교환부재(10)의 제 2 유로(30)의 일측 개구부(30a)와 상기 압축기(1)의 입구측을 연결하는 제 1 석션튜브(13)와; 상기 제 2 유로(30)의 타측 개구부(30b)와 상기 증발기(4)의 출구측을 연결하는 제 2 석션튜브(14)와; 상기 열교환부재(10)와 상기 각각의 튜브(11)(12)(13)(14)들을 결합하는 결합수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 에어컨의 냉동사이클.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합수단은 상기 열교환부재(10)와 각 튜브(11)(12)(13)(14)가 나사 및 탭 결합되어 구성된 것을 특징으로 하는 자동차 에어컨의 냉동사이클.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 결합수단은 상기 열교환부재(10)의 각 유로(20)(30) 양측의 내면에 나사부(21)(31)가 형성되고,
    상기 나사부(21)(31)에 나사 결합되도록 외면 전체에 나사부(41)가 형성됨과 아울러 일부가 상기 열교환부재(10)의 단부로부터 돌출되게 설치되는 양단 관통 형상의 연결부재(40)가 구비되며,
    상기 연결부재(40)의 나사부(41)에 나사 결합되도록 일단부 내면에 나사부(61)가 형성됨과 아울러 타단부 내면에는 상기 각각의 리퀴드튜브(11)(12)와 각각의 석션튜브(13)(14)의 각 선단부 외면에 돌출 형성된 걸림턱(15)에 걸려 지지되도록 지지턱(62)이 형성되어 상기 각각의 튜브(11)(12)(13)(14)에 개재되는 양단 관통 형상의 체결너트(60)가 구비되고,
    상기 각각의 튜브(11)(12)(13)(14)의 단부와 이들에 대응되는 상기 연결부재(40)의 단부 사이에 기밀유지부재(50)가 개재되는 것을 특징으로 하는 자동차 에어컨의 냉동사이클.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 유로(30)의 직경(D2)은 상기 제 1 유로(20)의 직경(D1) 보다 크게한, 다음식 D2 > D1 을 만족하는 것을 특징으로 하는 자동차 에어컨의 냉동사이클.
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