KR100819014B1

KR100819014B1 - 차량용 냉방장치

Info

Publication number: KR100819014B1
Application number: KR1020020029950A
Authority: KR
Inventors: 왕윤호; 강성호
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2002-05-29
Filing date: 2002-05-29
Publication date: 2008-04-02
Also published as: KR20030092318A

Abstract

본 발명에 따르면, 차량용 냉방장치가 개시된다. 상기 차량용 냉방장치는 압축기와; 이 압축기에 의해 압축된 냉매를 열교환시켜 응축시키는 응축기와; 이 응축기에 의해 응축된 냉매를 교축 팽창시키는 팽창밸브와; 유입된 냉매를 기화시켜 주위 공기와 열교환시키는 증발기와; 제1통로가 형성된 내부관과 이 내부관의 외측에 배치된 외부관을 구비하여 내부관과 외부관 사이에 제2통로를 형성한 이중관과, 상기 내,외부관의 일 단부가 각각 결합되고 제1,2통로와 각각 연통된 제1,2분기통로가 형성된 제1커넥터와, 상기 내,외부관의 타 단부가 각각 결합되고 제1,2통로와 각각 연통된 제3,4분기통로가 형성된 제2커넥터를 구비하는 연결유닛과; 응축기의 토출구와 제1분기통로를 연결하는 제1연결관과; 압축기의 유입구와 제2분기통로를 연결하는 제2연결관과; 증발기의 유입구와 제3분기통로를 연결하는 제3연결관; 및 압축기의 토출구와 응축기의 유입구를 연결하는 제4연결관;을 구비한다. 이와 같이 구성된 본 발명의 차량용 냉방장치에 의하면, 온도가 서로 다른 유동냉매 사이의 열교환이 상기 이중관 내에서 이루어지기 때문에, 종래에 비하여 적은 설치 공간 내에 냉매의 유동 라인을 구성할 수 있으며, 열교환 효율이 개선되어 냉방성능의 향상를 도모할 수 있다.

Description

차량용 냉방장치{ Cooling apparatus for vehicle}

도 1a는 종래의 차량용 냉방장치를 개략적으로 도시한 구성도,

도 1b는 차량용 냉방장치에 대한 냉동사이클의 p-h 선도를 간략하게 나타낸 도면,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉방장치를 개략적으로 도시한 구성도,

도 3a 및 3b는 도 2에 도시된 이중관의 실시예들을 나타낸 사시도,

도 4a 및 도 4b는 도 2에 도시된 제1커넥터를 설명하기 위해 나타낸 분리사시도 및 단면도,

도 5a 및 도 5b는 도 2에 도시된 제2커넥터를 설명하기 위해 나타낸 분리사시도 및 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

10...압축기 20...응축기

30...증발기 40...이중관

41...내부관 41a...제1통로

42...외부관 42a...제2통로

43...리브 44...열교환핀

50...제1커넥터 51,52...제1,2분기통로

60...제2커넥터 61,62...제3,4분기통로

71,72...제1,2연결관 81,82...제3,제4연결관

90...팽창밸브

본 발명은 차량용 냉방장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉매의 유동통로인 연결관 사이의 연결구조를 개선한 차량용 냉방장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 공기조화장치는 차의 실내 공기온도를 조절하여 쾌적한 환경을 만들어 주는 것으로서, 그 목적에 따라 차의 실내를 냉방하기 위한 냉방장치와 차의 실내를 난방하기 위한 난방장치를 포함한다.

상기 냉방장치는 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기가 폐사이클을 이루도록 연결된 것으로서, 냉매가 증발기를 통과하는 동안 냉기를 생산하며, 이렇게 생산된 냉기를 송풍기에 의해 공급함으로써 차의 실내를 냉방하도록 구성된다. 이러한 종래의 차량용 냉방장치의 일 예를 간략하게 나타낸 구성도가 도 1a에 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 종래의 차량용 냉방장치는 냉매를 압축하는 압축기(1)와, 이 압축기(1)에 의해 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(2)와, 이 응축기에 의해 응축된 냉매를 교축 팽창시키는 팽창밸브(3)와, 유입된 냉매를 기화시켜 주위 공기와 열교환시키는 증발기(4) 및 이들 압축기(1), 응축기(2), 팽창밸(3) 및 증발기(4) 사이를 순차적으로 연결하는 연결관들(5,6,7)을 포함하는데, 냉매가 증발기(4)로 유입되어 통과하는 동안 냉매의 증발에 필요한 기화잠열을 주위 공기로부터 흡수함으로써 냉기를 생성하게 된다.

한편, 도 1b는 차량용 냉방장치에 대한 이상적 냉동사이클의 압력(p)-엔탈피(h) 선도를 간략하게 나타낸 것으로, 과정 1 →2는 압축기에서의 등엔트로피 압축과정을, 과정 2 →3은 응축기에서의 응축과정을, 3 →4는 팽창밸브에서 등엔탈피 팽창과정을, 4 →1은 증발기에서의 증발과정을 나타낸다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 응축기(2)에서 토출된 냉매의 온도(T₁)는 증발기(4)에서 유출된 냉매의 온도(T₂)보다 고온이다. 따라서, 응축기(2)로부터 토출된 냉매와 증발기(4)로부터 유출된 냉매 사이에 열교환이 이루어진다면, 냉방성능의 향상을 꾀할 수 있다. 만약, 등압과정으로 열교환이 이루어진다면, 응축기(2)로부터 토출된 냉매(상태 3)는 열을 방출하여 온도가 T₁에서 T_1'로 냉각(상태 3')되고, 증발기(4)로부터 유출된 냉매(상태 1)는 열을 흡수하여 온도가 T₂에서 T_2'로 가열(상태 1')된다. 따라서 압축기에서의 압축일은 감소하고, 증발기에서의 흡입열량은 증가하여 전체적으로 냉방성능이 개선된다.

그런데, 종래에는 응축기(2)로부터 토출되는 냉매의 유동라인과 증발기(4)로부터 유출되는 냉매의 유동라인을 별도로 구성하였다. 다만, 냉매의 유동 통로인 연결관들 사이를 서로 근접 배치함으로써 유동하는 냉매 사이에 열교환이 이루어지 도록 하여 냉방 효과의 증대를 도모하였다.

그러나, 이러한 종래의 열교환 방식은 상대적으로 고온의 냉매가 흐르는 유동라인과 상대적으로 저온의 냉매가 흐르는 유동라인이 별도로 구성되기 때문에, 유동라인의 설치를 위한 공간이 많이 필요하게 되고, 열교환 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 설치 공간을 적게 차지하면서도 열교환 성능을 향상시킬 수 있도록, 냉매의 유동통로인 연결관들과 이들 연결관들 사이를 연결하는 연결유닛의 구조를 개선한 차량용 냉방장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 차량용 냉방장치는 압축기와; 상기 압축기에 의해 압축된 냉매를 열교환시켜 응축시키는 응축기와; 상기 응축기에 의해 응축된 냉매를 교축 팽창시키는 팽창밸브와; 유입된 냉매를 기화시켜 주위 공기와 열교환시키는 증발기와; 제1통로가 형성된 내부관과 상기 내부관의 외측에 배치된 외부관을 구비하여 상기 내부관과 상기 외부관 사이에 제2통로를 형성한 이중관과, 상기 내,외부관의 일 단부가 각각 결합되고 상기 제1,2통로와 각각 연통된 제1,2분기통로가 형성된 제1커넥터와, 상기 내,외부관의 타 단부가 각각 결합되고 상기 제1,2통로와 각각 연통된 제3,4분기통로가 형성된 제2커넥터를 구비하는 연결유닛과; 상기 응축기의 토출구와 상기 제1분기통로를 연결하는 제1연결관과; 상기 압축기의 유입구와 상기 제2분기통로를 연결하는 제2연결관과; 상기 증발기의 유입구와 상기 제3분기통로를 연결하는 제3연결관; 및 상기 압축기의 토출구와 상기 응축기의 유입구를 연결하는 제4연결관;을 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 내부관과 외부관은 일체인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 내,외부관의 각 단부는 상기 제1,2,3,4분기통로에 강제 압입되어 결합될 수 있다.

또한, 상기 이중관은 상기 내부관과 외부관 사이에 방사상으로 연장된 복수의 리브를 더 구비하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 내부관, 외부관 및 리브는 일체로 형성될 수 있다.

더욱이, 상기 이중관은 그 내부에 열교환 면적을 확장하는 열교환수단을 더 구비할 수 있는데, 상기 열교환수단은 상기 내부관의 외주면 상에 마련되고 그 횡단면이 톱니 형상인 열교환핀인 것이 바람직하다. 여기서도, 상기 내부관, 외부관, 리브 및 열교환핀은 일체로 형성될 수 있다.

게다가, 상기 내부관의 관축과 상기 제1분기통로는 동축선상에 형성되는 것이 바람직하다.

나아가, 상기 제1,2,3,4분기통로에는 상기 제1,2,3,4연결관과 각각 결합하고 방사상으로 확장된 제1,2,3,4결합부가 각각 형성된 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉방장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 냉방장치는 냉매를 소정의 압력으로 압축하는 압축기(10)와, 이 압축기(10)에 의해 압축된 냉매를 열교환시켜 응축시키는 응축기(20)와, 이 응축기(20)에 의해 응축된 냉매를 교축 팽창시키는 팽창밸브(90)와, 유입된 냉매를 기화시켜 주위 공기와 열교환시키는 증발기(30)와, 상기 압축기(10), 응축기(20), 팽창밸브(90) 및 증발기(30) 사이를 순차적으로 연결하여 냉매의 유동 통로가 되는 복수의 연결관 및 이들 연결관 사이를 연결시키는 연결유닛을 구비한다. 다만, 도 1에서는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉방장치가 차량의 전방부에 설치된 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것에 지나지 아니한다. 따라서, 본 발명의 차량용 냉방장치는 차량의 후방부에도 동일하게 적용될 수 있다.

상기 연결유닛은 이중관(40)과, 제1커넥터(50) 및 제2커넥터(60)를 구비한다. 이하, 이중관(40), 제1커넥터(50) 및 제2커넥터(60)의 구성에 대해 상세히 설명하도록 한다.

도 3a 및 도 3b는 상기 이중관의 실시예들을 나타낸 사시도이다. 도시된 바와 같이, 이중관(40)은 제1통로(41a)가 형성된 내부관(41)과, 이 내부관(41)의 외측에 배치된 외부관(42)을 구비한다. 따라서, 상기 내부관(41)의 외주면과 외부관(42)의 내주면 사이에는 제2통로(42a)가 형성된다. 여기서, 상기 내부관(41)과 외부관(42)은 압출에 의해 일체로 형성될 수 있다.

또한, 상기 내부관(41)과 외부관(42)을 대략 동축선상에 위치시키기 위해, 내부관(41)과 외부관(42) 사이에는 방사상으로 배열되고 상기 이중관(40)과 나란하 게 연장된 복수의 리브(43)가 마련되어 있다. 여기서도, 상기 내부관(41), 외부관(42) 및 리브(43)는 압출에 의해 일체로 형성될 수 있다.

더욱이, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 내부관(41)의 외주면에는 열교환 성능을 향상시키기 위해 상기 내부관(41)과 나란하게 연장되고 그 횡단면이 톱니 형상인 열교환핀(44)이 마련되어 있다, 여기서도, 상기 내부관(41), 외부관(42), 리브(43) 및 열교환핀(44)은 압출에 의해 일체로 형성될 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 상기 제1커넥터를 설명하기 위해 나타낸 분리사시도 및 단면도이다. 도면을 참조하면, 제1커넥터(50)에는 상기 내부관(41)의 일 단부(41b)가 결합되고 상기 제1통로(41a)와 연통된 제1분기통로(51)와, 상기 외부관(42)의 일 단부(42b)가 결합되고 상기 제2통로(42a)와 연통된 제2분기통로(52)가 형성되어 있다. 여기서, 상기 내부관(41)의 관축과 제1분기통로(51)는 동축선상에 형성되는 것이 바람직하다

도 5a 및 도 5b는 상기 제2커넥터를 설명하기 위해 나타낸 분리사시도 및 단면도이다. 도시된 바와 같이, 제2커넥터(60)에는 상기 내부관(41)의 타 단부(41c)가 결합되고 상기 제1통로(41a)와 연통된 제3분기통로(61)와, 상기 외부관(42)의 타 단부(42c)가 결합되고 상기 제2통로(42a)와 연통된 제4분기통로(62)가 형성되어 있다. 여기서, 상기 내부관(41)의 관축과 제3분기통로(61)는 동축선상에 형성되는 것이 바람직하다

이하, 상기 이중관(40), 제1커넥터(50) 및 제2커넥터(60)를 구비하는 연결유닛을 이용하여 상기 압축기(10), 응축기(20) 및 증발기(30)를 순차적 연결함으로 써, 냉매의 유동 통로가 되는 연결관들에 대해 설명하도록 한다.

먼저, 도 2, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 응축기(20)의 토출구와 제1커넥터(50)의 제1분기통로(51)는 제1연결관(71)에 의해 연결되며, 압축기(10)의 흡입구와 제1커넥터(50)의 제2분기통로(52)는 제2연결관(72)에 의해 연결된다.

다음으로, 도 2, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 증발기(30)의 유입구와 제2커넥터(60)의 제3분기통로(61)는 제3연결관(81)에 의해 연결되며, 증발기(30)의 토출구와 제2커넥터(60)의 제4분기통로(62)는 제4연결관(82)에 의해 연결된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉방장치의 작용을 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도2, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 압축기(10)에 의해 소정의 압력으로 압축되어 토출된 냉매는 응축기(20)로 유입된다. 응축기(20)에 유입되어 응축된 냉매는 제1연결관(71) 내를 유동하여 제1커넥터(50)의 제1분기통로(51)로 유입된다. 이렇게 제1커넥터(50)의 제1분기통로(51)로 유입된 냉매는 제1분기통로(51)와 연통되어 있는 이중관(40)의 내부관(41)에 형성된 제1통로(41a)에 유입된다.

다음으로, 도2, 도5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1통로(41a)를 따라 유동하는 냉매는 제1통로(41a)와 연통되어 있는 제2커넥터(60)의 제3분기통로(61)로 유입된다. 이와 같이 제2커넥터(60)의 제3분기통로(61)로 유입된 냉매는 제3분기통로(61)와 연결되어 있는 제3연결관(81) 내를 유동하여 증발기(30)로 유입된다. 증발기(30)를 통해서 유출된 냉매는 제4연결관(82) 내를 유동하여 제4연결관(82)과 연결되어 있는 제2커넥터(60)의 제4분기통로(62)로 유입된다. 이렇게 제4분기통로(62)로 유입된 냉매는 제4분기통로(62)와 연결되어 있는 이중관(40)의 내부관(41)의 외주면과 외부관(42)의 내주면 사이에 형성된 제2통로(42a)를 따라 유동한다.

그리고, 도 2, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 제2통로(42a)를 따라 유동하는 냉매는 제2통로(42a)와 연통된 제1커넥터(50)의 제2분기통로(51)로 유입된다. 이렇게 제2분기통로(51)로 유입된 냉매는 제2분기통로(51)와 연결되어 있는 제2연결관(72)을 통해 압축기(10)로 흡수되어 하나의 사이클을 완성하게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉방장치의 냉매 유도 라인에 있어서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 이중관(40)의 내부관(41)에 형성된 제1통로(41a)를 통해 상대적으로 고온인 냉매가 제1커넥터(50)의 제1분기통로(51)로부터 제2커넥터(60)의 제3분기통로(61)로 유동하고, 내부관(41)의 외주면과 외부관(42)의 내주면 사이에 형성된 제2통로(42a)를 통해 상대적으로 저온인 냉매가 제2커넥터(60)의 제4분기통로(62)로부터 제1커넥터(50)의 제2분기통로(52)로 유동하므로, 결국 이중관(40)의 제1통로(41a)와 제2통로(42a)를 통해 서로 반대방향으로 유동하는 냉매 사이에 열교환이 이루어진다.

따라서, 응축기(20)로부터 토출되는 냉매의 유동라인과 증발기(30)로부터 유출되는 냉매의 유동라인을 하나의 이중관(40)에 의해 구성하므로, 설치 공간을 적게 차지하면서도 열교환의 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 차량용 냉방장치의 효과는 다음과 같다.

첫째, 온도가 서로 다른 유동냉매 사이의 열교환이 이중관 내에서 이루어지기 때문에, 종래에 비하여 냉매 유동라인의 설치를 위한 공간을 적게 필요로 한다.

둘째, 온도가 서로 다른 유동냉매 사이의 열교환이 이중관 내에서 이루어지기 때문에, 불필요한 열손실이 줄어들어 열교환 효율이 증대된다. 따라서 냉방성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

압축기와;

상기 압축기에 의해 압축된 냉매를 열교환시켜 응축시키는 응축기와;

상기 응축기에 의해 응축된 냉매를 교축 팽창시키는 팽창밸브와;

유입된 냉매를 기화시켜 주위 공기와 열교환시키는 증발기와;

제1통로가 형성된 내부관과 상기 내부관의 외측에 배치된 외부관을 구비하여 상기 내부관과 상기 외부관 사이에 제2통로를 형성한 이중관과, 상기 내,외부관의 일 단부가 각각 결합되고 상기 제1,2통로와 각각 연통된 제1,2분기통로가 형성된 제1커넥터와, 상기 내,외부관의 타 단부가 각각 결합되고 상기 제1,2통로와 각각 연통된 제3,4분기통로가 형성된 제2커넥터를 구비하는 연결유닛과;

상기 응축기의 토출구와 상기 제1분기통로를 연결하는 제1연결관과;

상기 압축기의 유입구와 상기 제2분기통로를 연결하는 제2연결관과;

상기 증발기의 유입구와 상기 제3분기통로를 연결하는 제3연결관; 및

상기 압축기의 토출구와 상기 응축기의 유입구를 연결하는 제4연결관;을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉방장치.
제1항에 있어서,

상기 내부관과 외부관은 일체인 것을 특징으로 하는 공기조화장치용 파이프 조립체.
제1항에 있어서,

상기 이중관은 상기 내부관과 외부관 사이에 방사상으로 연장되는 복수의 리브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 공기조화장치용 파이프 조립체.
제3항에 있어서,

상기 내부관, 외부관 및 리브는 일체인 것을 특징으로 하는 공기조화장치용 파이프 조립체.
제1항에 있어서,

상기 내,외부관의 각 단부는 상기 제1,2,3,4분기통로에 강제 압입되어 결합된 것을 특징으로 하는 공기조화장치용 파이프 조립체.
제1항에 있어서,

상기 이중관은 그 내부에 열교환 면적을 확장하는 열교환수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 공기조화장치용 파이프 조립체.
제6항에 있어서,

상기 열교환수단은 상기 내부관의 외주면 상에 마련된 것을 특징으로 하는 공기조화장치용 파이프 조립체.
제7항에 있어서,

상기 열교환수단은 횡단면이 톱니 형상인 것을 특징으로 하는 공기조화장치용 파이프 조립체.
제7항에 있어서,

상기 내부관, 외부관, 리브 및 열교환수단은 일체인 것을 특징으로 하는 공기조화장치용 파이프 조립체.
제1항에 있어서,

상기 내부관의 관축과 상기 제1분기통로는 동축선상에 형성된 것을 특징으로 하는 공기조화장치용 파이프 조립체.
제1항에 있어서,

상기 제1,2,3,4분기통로에는 상기 제1,2,3,4연결관과 각각 결합하고 방사상으로 확장된 제1,2,3,4결합부가 각각 형성된 것을 특징으로 하는 공기조화장치용 파이프 조립체.