KR101169047B1

KR101169047B1 - 차량용 에어컨의 냉동사이클

Info

Publication number: KR101169047B1
Application number: KR1020100012616A
Authority: KR
Inventors: 안용남; 임홍영; 민은기; 지용준; 오광헌; 박창호
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2010-02-11
Filing date: 2010-02-11
Publication date: 2012-07-26
Also published as: KR20110092913A

Abstract

본 발명은 차량용 에어컨의 냉동사이클에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 본 발명은 제1증발부와, 축냉부가 형성된 제2증발부(500)로 냉매가 분기되어 유동되고, 이젝터에 의해 다시 혼합되어 순환됨으로써 냉방 효과를 높일 수 있으며, 축냉 성능을 높여 사용자의 냉방 쾌적성을 높일 수 있는 차량용 에어컨의 냉동사이클에 관한 것이다.

Description

차량용 에어컨의 냉동사이클{Refrigerant cycle of air conditioner for vehicles}

본 발명은 차량용 에어컨의 냉동사이클에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 본 발명은 제1증발부와, 축냉부가 형성된 제2증발부로 냉매가 분기되어 유동되고, 이젝터에 의해 다시 혼합되어 순환됨으로써 냉방 효과를 높일 수 있으며, 축냉 성능을 높여 사용자의 냉방 쾌적성을 높일 수 있는 차량용 에어컨의 냉동사이클에 관한 것이다.

차량용 공조장치는, 하절기나 동절기에 자동차 실내를 냉, 난방하거나 또는 우천 시나 동절기에 윈드 실드에 끼게 되는 성에 등을 제거하여 운전자가 전후방 시야를 확보할 수 있게 할 목적으로 설치되는 자동차의 내장품으로, 이러한 공조장치는, 통상, 난방시스템과 냉방시스템을 동시에 갖추고 있어서, 외기나 내기를 선택적으로 도입하여 그 공기를 가열 또는 냉각한 다음 자동차의 실내에 송풍함으로써 자동차 실내를 냉, 난방하거나 또는 환기한다.

이러한 공조장치의 일반적인 냉동사이클은 통상, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉매를 압축하여 송출하는 압축기(Compressor)(1), 압축기(1)에서 송출되는 고압의 냉매를 응축하는 응축기(Condenser)(2), 응축기(2)에서 응축되어 액화된 냉매를 교축하는 팽창밸브(3), 그리고, 상기 팽창밸브(3)에 의해 교축된 저압의 액상 냉매를 차량 실내 측으로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 실내에 토출되는 공기를 냉각하는 증발기(Evaporator)(4) 등이 냉매 파이프(5)로 연결되어 이루어지며, 다음과 같은 냉매 순환과정을 통하여 자동차 실내를 냉방한다.

더욱 상세하게, 종래의 냉동사이클을 설명한다.

상기 자동차 공조장치의 냉방스위치(미도시)가 온(On) 되면, 먼저 압축기(1)가 엔진의 동력으로 구동하면서 저온 저압의 기상 냉매를 흡입, 압축하여 고온 고압의 기체 상태로 응축기(2)로 송출하고, 응축기(2)는 그 기상 냉매를 외기와 열교환하여 고온 고압의 액체로 응축한다.

이어, 상기 응축기(2)에서 고온 고압의 상태로 송출되는 액상 냉매는 팽창밸브(3)의 교축작용으로 급속히 팽창되어 저온 저압의 습포화 상태로 증발기(4)로 보내어지고, 증발기(4)는 그 냉매를 송풍기(미도시)가 차량 실내로 송풍하는 공기와 열교환시킨다.

또한, 상기 증발기(4)로 유입된 냉매는 증발기(4) 순환과정에서 증발하여 저온 저압의 기체 상태로 배출되고 다시 압축기(1)에 흡입되어 상술한 바와 같은 냉동사이클을 재순환하게 된다.

이상의 냉매순환과정에 있어서, 차량 실내의 냉방은 상술한 바와 같이 송풍기(미도시)가 송풍하는 공기가 상기 증발기(4)를 거치면서 증발기(4)내를 순환하는 액상 냉매의 증발 잠열로 냉각되어 차가워진 상태로 차량 실내에 토출됨으로써 이루어진다.

한편, 상기 응축기(2)와 팽창밸브(3)의 사이에는 기상과 액상의 냉매를 분리하는 리시버드라이어(미도시)가 설치되어 상기 팽창밸브(3)로 액상의 냉매만 공급될 수 있도록 하고 있다.

그러나 상술한 바와 같은 냉동사이클로는 냉방성능을 증대시키는 데에 한계가 있기 때문에 냉방성능 증대를 위한 개발이 시급한 실정이며, 아울러 압축기(1)의 부하로 인해 전체 시스템의 효율을 향상시키는 데에도 한계가 있었다.

한편, 최근 차량에 있어, 신호대기 등의 정차시 자동으로 엔진을 정지하고 다시 변속기의 조작으로 엔진이 재시동되도록 하는 아이들 스톱/고 시스템을 채택하는 경우가 많다.

그런데 냉방장치는 엔진에 의해 작동되므로 엔진이 정지될 경우, 압축기도 정지하게 되고 이에 따라, 증발기의 온도가 상승되어 사용자의 쾌적함을 떨어뜨리는 문제점이 있다. 또한, 증발기 내부의 냉매는 상온에서도 쉽게 기화되므로 압축기가 동작되지 않는 짧은 시간동안 냉매가 기화되어 다시 엔진이 작동되어 압축기 및 증발기가 작동되더라도 기화된 냉매를 압축하여 액화해야하므로 실내에 냉풍이 공급되기 위한 시간이 오래 소요될 뿐만 아니라 전체 에너지 소요량을 높이는 문제점이 있다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 축냉재에 의해 냉방성능을 높이도록 하는 증발기가 제안된 바 있으나, 축냉재에 의한 냉방 효과 역시 제한적이어서, 냉방 성능을 보다 향상할 수 있는 시스템 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 분기된 냉매가 각각 제1증발부 및 축냉부가 형성된 제2증발부를 통과한 후 이젝터를 통해 혼합되어 순환되도록 함으로써 제1증발부의 냉매 유속 에너지를 통해 압축기의 입구측 압력이 증가되어 압축기의 부하가 감소되고, 에어컨 냉방성능이 개선되며 이로 인해 전체 시스템의 효율을 개선할 수 있는 차량용 에어컨의 냉동사이클을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 제2증발부의 냉매 압력이 낮아짐에 따라 냉매의 밀도가 낮아져 냉매의 증발량을 증대할 수 있으며, 축냉재를 효과적으로 냉각함으로써 아이들상태에서 축냉재에 의한 냉방 효과를 최대화할 수 있는 차량용 에어컨의 냉동사이클을 제공하는 것이다.

이에 따라, 본 발명의 목적은 보다 낮은 온도에서 축냉재가 축냉됨으로써 축냉 효과를 극대화할 수 있고, 장기간 축냉재에 의한 냉방 효과가 지속되어 사용자의 냉방쾌적성을 높이며, 차량 연비를 향상할 수 있는 차량용 에어컨의 냉동사이클을 제공하는 것이다.

본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 냉매를 흡입하여 압축시키는 압축기(100); 상기 압축기(100)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(200); 상기 응축기(200)에서 응축된 냉매를 제1유로(301) 및 제2유로(302)로 분기하되 분기되기 전 또는 후의 냉매를 교축시키는 하나 이상의 팽창밸브(300); 상기 팽창밸브(300)의 제1유로(301)를 통해 공급된 냉매를 증발시키는 제1증발부(400); 상기 팽창밸브(300)의 제2유로(302)를 통해 공급된 냉매를 증발시키되 축냉재가 저장되는 축냉부(502)가 일체로 형성되는 제2증발부(500); 및 상기 제1증발부(400) 및 제2증발부(500)와, 압축기(100) 사이에 구비되어 상기 제1증발부(400)에서 토출된 냉매를 감압 팽창시키면서 냉매 유속을 증가시키는 노즐부(610)와, 상기 노즐부(610)로부터 분사되는 냉매의 증가된 유속을 이용하여 상기 제2증발부(500)에서 토출되는 냉매를 흡입시키는 흡입부(620)와, 상기 노즐부(610)에서 분사되는 냉매와 흡입부(620)를 통해 흡입되는 냉매를 혼합한 후 이 냉매의 압력을 승압시키는 디퓨져부(630)로 구성되는 이젝터(600)(ejector); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 팽창밸브(300)와 상기 제2증발부(500) 사이에는 감압장치(330)가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 상기 팽창밸브(300)와, 상기 이젝터(600) 및 압축기(100)를 연결하는 유로에 설치되어 냉매의 온도와 압력을 감지하여 상기 팽창밸브(300)의 동적 제어에 이용되도록 하는 감지수단(800)이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 이젝터(600)의 노즐부(610)는 냉매 이동방향으로 직경이 좁아지도록 축관되는 축관부(611) 및 상기 축관부(611)에 연속되며 일정 직경을 갖는 목(throat)부(612)를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 제2증발부(500)는 내부의 냉매 유로(501)의 전 영역에서 축냉부(502)와 접촉되는 것을 특징으로 한다.

상기 제2증발부(500)는 한 쌍의 플레이트(540)가 접합되어 냉매가 유동되는 냉매 유로(501) 및 축냉부(502)를 형성하는 튜브(530)가 다수개 일렬로 적층되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 제2증발부(500)는 복수개의 튜브(530) 내부에 형성된 축냉부(502)의 축냉재가 유통되는 축냉재 유통홀(543)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클은 분기된 냉매가 각각 제1증발부 및 축냉부가 형성된 제2증발부를 통과한 후 이젝터를 통해 혼합되어 순환되도록 함으로써 제1증발부의 냉매 유속 에너지를 통해 압축기의 입구측 압력이 증가되어 압축기의 부하가 감소되고, 에어컨 냉방성능이 개선되며, 이로 인해 전체 시스템의 효율을 개선할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클은 제2증발부의 냉매 압력이 낮아짐에 따라 냉매의 밀도가 낮아져 냉매의 증발량을 증대할 수 있으며, 축냉재를 효과적으로 냉각함으로써 아이들 상태에서 축냉재에 의한 냉방 효과를 최대화할 수 있는 장점이 있다.

이에 따라, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클은 보다 낮은 온도에서 축냉재가 축냉됨으로써 축냉 효과를 극대화할 수 있고, 장기간 축냉재에 의한 냉방 효과가 지속되어 사용자의 냉방쾌적성을 높이며, 차량 연비를 향상할 수 있는 장점이 있다.

또, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클은 이젝터가 구비됨으로써, 압축기의 입구측 압력이 증가되어 압축기의 부하를 감소할 수 있으며, 차량 연비를 향상할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 일반적인 냉동사이클을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클을 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클에서 냉매의 압력과 엔탈피의 관계를 나타내는 선도.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클에서 이젝터를 나타내는 단면도.
도 5 내지 도 7은 각각 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클을 나타낸 다른 구성도.
도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클에서 제2증발부의 일 실시예를 나타낸 사시도, 튜브 분해사시도, 및 플레이트 평면도.
도 11 및 도 12는 상기 도 8 내지 도 9에 따른 제2증발부가 형성된 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클을 나타낸 개략 사시도 및 냉매흐름개략도.

이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은, 압축기(100) -> 응축기(200) -> 팽창밸브(300) -> 제1증발부(400) 및 제2증발부(500) -> 이젝터(600)를 순환하게 된다.

상기 압축기(100)(Compressor)는 동력공급원(엔진 또는 모터 등)으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 제1증발부(400) 및 제2증발부(500)로부터 각각 토출되어 이젝터(600)를 통과한 기상 냉매를 흡입, 압축하여 고온 고압의 기체 상태로 응축기(200)로 토출하게 된다.

상기 응축기(200)(Condenser)는 상기 압축기(100)에서 토출된 고온 고압의 기상 냉매를 외기와 열교환시켜 고온 고압의 액체로 응축하여 팽창밸브(300)로 토출하게 된다.

상기 팽창밸브(300)는 상기 응축기(200)로부터 토출된 냉매를 교축하는 수단으로서, 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 상기 응축기(200)에서 응축된 냉매를 제1유로(301) 및 제2유로(302)로 분기하되, 분기되기 전 또는 후의 냉매를 교축시킨다.

상기 도 2에 도시한 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 상기 팽창밸브(300)가 2개(제1팽창밸브(310) 및 제2팽창밸브(320)) 형성되어 상기 제1증발부(400) 및 제2증발부(500)로 공급되는 냉매를 각각 교축하는 예를 도시하였다.

상기 도 2에서, 상기 팽창밸브(300)가 2개 형성됨에 따라 상기 응축기(200)와 팽창밸브(300)를 연결하는 냉매파이프(900)는 팽창밸브(300) 전단에서 2개로 분기되며, 각각의 냉매파이프(900)에 각각 제1팽창밸브(310) 및 제2팽창밸브(320)가 형성되어 제1유로(301) 및 제2유로(302)로 분기되어 유동되는 냉매를 교축시킨다.

따라서, 상기 응축기(200)에서 토출된 고온 고압의 액상 냉매는 상기 분기된 각각의 냉매파이프(900)를 유동하면서 상기 제1팽창밸브(310) 및 제2팽창밸브(320)에 의한 교축작용으로 급속히 팽창되어 저온 저압의 습포화 상태가 된 후 상기 제1증발부(400) 및 제2증발부(500) 영역으로 공급된다.

한편, 상기 응축기(200)와 팽창밸브(300) 사이에는 기상과 액상의 냉매를 분리하는 리시버드라이어(미도시)가 설치되어 상기 팽창밸브(300)로 액상의 냉매만 공급될 수 있도록 한다.

상기 제1증발부(400) 및 제2증발부(500)는 각각 상기 제1유로(301)를 통해 공급된 냉매 및 상기 제2유로(302)를 통해 공급된 냉매를 증발시키는 구성으로서, 상기 팽창밸브(300)에서 교축된 저압의 액상 냉매를 차량 실내 측으로 송풍되는 공기와 열교환시켜 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 차량 실내에 토출되는 공기를 냉각하게 된다.

이 때, 상기 제1증발부(400)는 전 영역에서 냉매가 유동됨으로써 외부 공기와 열교환되어 주된 냉방을 담당하는 부분이다.

상기 제2증발부(500)는 내부에 냉매가 유동될 뿐만 아니라, 축냉재가 저장되는 축냉부(502)가 일체로 형성됨으로써 상기 제2증발부(500)를 유동하는 냉매는 외부 공기 및 축냉재를 냉각하게 된다.

상기 축냉부(502)는 상기 제2증발부(500) 내부를 유동하는 냉매와 전체적으로 접촉되도록 형성되는 것이 바람직하며, 상기 제2증발부(500)의 형태는 냉매가 유동되되, 축냉부(502)가 일체로 형성된 다양한 예가 이용될 수 있고, 제2증발부(500)의 구체적인 예는 아래에서 다시 설명한다.

이 때, 상기 제1증발부(400)와 제2증발부(500)는 도 2에 도시한 바와 같이, 공기 유동방향으로 나란하게 구성되어, 단일 개의 송풍기(700)에 의해 송풍되는 공기가 상기 제1증발부(400) 및 제2증발부(500)를 순차적으로 통과하여 냉각된다.

더욱 상세하게, 외부 공기는 1차적으로 상기 제1증발부(400)를 통과하는 냉매를 통해 냉각되고, 2차적으로 상기 제2증발부(500)를 통과함으로써 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 냉방 성능을 높일 수 있다.

또한, 상기 제2증발부(500)는 축냉부(502)가 일체로 형성됨으로써 축냉재를 효과적으로 냉각할 수 있어 축냉재 냉각 효율을 높일 수 있으며, 엔진이 정지되는 아이들 상태에서도 축냉재에 의한 냉방 지속 시간이 증대되어 사용자의 냉방 쾌적성을 향상할 수 있다.

상기 이젝터(600)는 상기 제1증발부(400) 및 제2증발부(500)와, 압축기(100) 사이에 구비되어 상기 제1증발부(400) 및 제2증발부(500)에서 각각 토출된 냉매를 혼합하여 승압한 후, 압축기(100)로 공급하게 된다.

상기 이젝터(600)는 노즐부(610), 흡입부(620), 및 디퓨져부(630)로 구성되는 데, 상기 노즐부(610)는 상기 제1증발부(400)로부터 토출된 냉매가 감압 팽창시키면서 냉매 유속을 증가시키는 부분이다.

상기 흡입부(620)는 상기 노즐부(610)로부터 분사되는 냉매의 증가된 유속을 이용하여 제2증발부(500)에서 토출되는 냉매를 흡입하는 부분으로, 이젝터(600)의 외주면에 형성된다.

즉, 상기 이젝터(600)는 상기 제1증발부(400)로부터 토출된 냉매의 유속을 이용하여 제2증발부(500)로부터 토출되는 냉매를 흡입한 후, 승압하여 압축기(100)로 공급하게 된다.

상기 노즐부(610)는 냉매 이동방향으로 직경이 좁아지도록 축관되는 축관부(611) 및 상기 축관부(611)에서 연속되며 일정 직경을 갖는 목(throat)부(612)를 포함하여 형성된다.

따라서, 상기 제1증발부(400)에서 토출된 저온 저압의 기상 냉매는 상기 이젝터(600)의 노즐부(610) 내부 영역을 통과하면서 아음속상태까지 가속되고, 이때 증가된 유속으로 인하여 냉매의 압력이 낮아짐에 따라 부압이 발생되어 제2증발부(500)에서 토출된 냉매가 상기 흡입부(620)를 통해 상기 이젝터(600) 내부로 흡입된다.

이 때, 상기 제1증발부(400)와 이젝터(600)의 노즐부(610)는 냉매파이프(900)로 연결되며, 제2증발부(500)와 이젝터(600)의 흡입부(620) 역시 냉매파이프(900)로 연결된다.

상기 디퓨져부(630)는 이젝터(600)의 출구측에 확관되는 형태로 형성되어 상기 노즐부(610)에서 분사되는 냉매와 흡입부(620)를 통해 흡입되는 냉매를 혼합한 후 , 이 냉매의 압력을 승압시켜 상기 압축기(100)로 토출한다.

본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 상기 이젝터(600)를 이용함으로써, 상기 디퓨져부(630)에 의해 내부 냉매를 승압할 수 있어, 압축기(100)의 입구측 압력이 증가되어 압축기(100)의 부하를 감소할 수 있으며, 차량 연비를 향상할 수 있다.

상술한 바와 같이, 이젝터(600)의 특성에 따라 상기 흡입부(620)를 통해 흡입되는 제2증발부(500)에서는 증발압이 낮아 냉매의 밀도가 낮아지게 되고, 증발이 더욱 쉽게 일어나게 되면서, 제2증발부(500)의 축냉부(502) 내부에 저장된 축냉재를 효과적으로 냉각할 수 있으며, 엔진 정지 상태에서도 축냉재에 저장된 냉기가 장시간 방출됨으로써 축냉에 의한 냉방 성능이 더욱 향상되게 된다.

상기 제2증발부(500) 내부의 냉매 밀도가 제1증발부(400) 내부의 냉매 밀도에 비해 낮아지게 되는 것은 상기 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 제1증발부(400) 영역인 d-e 구간보다 상기 제2증발부(500) 영역인 f-g 구간의 압력이 더욱 낮아지는 것으로 확인할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 단일 송풍기(700)에 의해 송풍되는 공기가 제1증발부(400) 및 제2증발부(500) 영역을 순차적으로 통과함에 따라 외부 공기를 더욱 효과적으로 냉각할 수 있는 장점이 있다.

한편, 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 상기 팽창밸브(300)와, 상기 이젝터(600) 및 압축기(100)를 연결하는 유로에 설치되어 냉매의 온도와 압력을 감지하여 상기 팽창밸브(300)의 동적 제어에 이용되도록 하는 감지수단(800)이 구비된다.

이하, 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)의 작용을 도 2 및 도 3을 참조하여 다시 설명한다.

먼저, 상기 압축기(100)에서 압축되는 고온 고압의 기상 냉매(a-b 구간)는 상기 응축기(200)로 유입된다.

상기 응축기(200)로 유입된 기상냉매는 외부 공기와의 열교환을 통해 응축되면서 고온 고압의 액상 냉매로 상변화 한 후(b-c 구간), 상기 팽창밸브(300)에 의해 감압 팽창된다.

상기 팽창밸브(300)를 통해 제1유로(301) 및 제2유로(302)를 통과하는 각각의 감압 팽창된 냉매는 저온 저압의 무화 상태가 되어(c-d 구간, c-f 구간), 상기 제1증발부(400)와 제2증발부(500)로 각각 유입된다.

상기 제1증발부(400) 및 제2증발부(500)로 유입된 저온 저압의 냉매는 차량 실내 측으로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발함과 통시에 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 차량 실내로 송풍되는 공기를 냉각시키게 된다. (d-e 구간, f-g 구간)

이 때, 상기 제2증발부(500)는 외부 공기뿐만 아니라 내부 축냉부(502)에 저장된 축냉재를 냉각한다.

계속해서, 상기 증발기의 제1증발부(400)에서 배출된 저온 저압의 냉매는 상기 이젝터(600)로 유입되어 노즐부(610)를 통과하면서 감압 팽창하고 아음속 상태로 유속이 증가되며, 상기 유속에 의해 낮아진 압력으로 인해 상기 제2증발부(500)의 냉매가 흡입부(620)를 통해 이젝터(600) 내부로 흡입되고, 이 과정에서 제2증발부(500)는 증발압이 낮아져 증발이 더욱 쉽게 일어나게 되면서 냉방 성능이 향상되고, 축냉 효과를 더욱 증대할 수 있게 된다. (f-g 구간)

한편, 상기 이젝터(600) 내부에서는 상기 노즐부(610)를 통과한 제1증발부(400)의 기상냉매와 상기 흡입부(620)를 통해 흡입된 제2증발부(500)의 기상냉매가 혼합되게 되고, 이젝터(600)의 디퓨져부(630)를 통과하면서 냉매의 압력이 승압되어 이젝터(600)에서 배출된다. (e-a 구간, g-a구간)

즉, 상기 제1증발부(200)의 기상냉매와 상기 제2증발부(500)의 기상냉매는 상기 디퓨져부(630)에서 혼합됨으로써, 전체적인 기상냉매의 압력이 상승된다.

이후, 상기 이젝터(600)에서 승압되어 배출된 냉매는 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 냉동사이클(1000)을 재순환하게 된다.

한편, 상기와 같은 냉매순환과정에서, 차량 실내의 냉방은 차량 공조장치의 송풍기(700)가 송풍하는 공기가 상기 제1증발부(400) 및 제2증발부(500)를 순차적으로 통과하면서, 상기 제1증발부(400) 및 제2증발부(500)를 순환하는 액상 냉매의 증발 잠열로 냉각되어 차가워진 상태로 차량 실내에 토출됨으로써 이루어진다.

도 5 내지 도 7은 각각 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)을 나타낸 다른 구성도로서, 도 2에서 팽창밸브(300)가 제1팽창밸브(310) 및 제2팽창밸브(320)로 구성되고, 상기 제1증발부(400) 및 제2증발부(500)는 개별 구성으로 형성되며, 공기흐름방향으로 제2증발부(500) 영역에서 냉매 유로(501) - 축냉부(502) - 냉매 유로(501)가 형성되는 예를 도시하였다.

도 7에 도시한 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 상기 제1증발부(400) 및 제2증발부(500)가 일체로 형성되며, 상기 제2증발부(500) 영역이 공기 흐름방향으로 축냉부(502) - 냉매 유로(501) - 축냉부(502)가 형성되고, 상기 팽창밸브(300)가 단일 개 설치된 예를 나타내었다.

상기 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 상기 축냉부(502)가 상기 제2증발부(500)에 복수개 형성될 수도 있다.

상기 제1증발부(400) 및 제2증발부(500)는 단일 구성품으로 구비되되, 상기 제1증발부(400) 및 제2증발부(500)는 각각 입구파이프 및 출구파이프가 형성되어 상기 팽창밸브(300)에 의해 각각 교축된 냉매가 증발된다.

또한, 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 상기 도 5에 도시한 바와 같이, 단일 팽창밸브(300)가 형성되는 경우에, 팽창밸브(300)와 상기 제2증발부(500) 사이에는 감압장치(330)가 더 설치될 수 있다. (도 6 및 도 7 참조)

상기 감압장치(330)는 선택적으로 설치되는 구성으로서, 상기 도 7에서는 상기 감압장치(330)로서, 캐필러리 튜브(340)가 이용된 예를 도시하였다.

한편, 도 6에 도시한 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 상기 제2증발부(500)가 공기 흐름방향으로 축냉부(502) - 냉매 유로(501)를 형성하는 예를, 도 7에 도시한 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 상기 제2증발부(500)가 공기 흐름방향으로 냉매 유로(501) - 축냉부(502)를 형성하는 예를 도시하였다.

상기 제2증발부(500)는 냉매가 유동되면서 축냉재와 용이하게 열교환될 수 있도록, 상기 제2증발부(500)는 내부 냉매 유로(501)의 전 영역에서 축냉부(502)와 접촉되는 것이 바람직하다.

도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)에서 제2증발부(500)의 일 실시예를 나타낸 것으로서, 상기 제2증발부(500)는 한 쌍의 플레이트(540)가 접합되어 냉매가 유동되는 냉매 유로(501) 및 축냉부(502)를 형성하는 튜브(530)가 다수개 일렬로 적층되어 형성될 수 있다.

도 8 내지 도 10에 도시한 제2증발부(500)는 개별 열교환기로서, 상기 제1증발부(400)와는 별도의 구성품으로 형성되는 예를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 제1증발부(400)와 제2증발부(500)는 일체로 형성될 수 있다.

도 8 내지 도 10에 도시한 제2증발부(500)는 한 쌍의 플레이트(540)가 접합되어 냉매가 유동되는 냉매 유로(501) 및 축냉부(502)를 형성하는 복수개의 튜브(530); 상기 튜브(530) 사이에 개재되는 핀(550); 상기 튜브(530)의 상부 또는 하부에 상기 튜브(530)와 연통되는 탱크(570); 상기 탱크(570)와 연통되어 냉매가 유입되는 제2입구파이프(510) 및 배출되는 제2출구파이프(520);를 포함하여 형성한다.

상기 튜브(530)를 형성하는 플레이트(540)는 냉매 유로(501) 형성 영역에 열교환 성능을 높이기 위한 비드(542)가 형성되고, 상기 냉매 유로(501)의 상측 또는 하측에는 이웃하는 튜브(530)로 냉매가 이동되도록 하기 위한 냉매 유출입컵(541)이 형성된다.

또한, 상기 냉매 유로(501) 및 축냉부(502)는 평행하게 형성되어 접촉 면적을 최대화할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 도 8 내지 도 10에서 공기 흐름방향으로 냉매 유로(501) - 축냉부(502) - 냉매 유로(501)를 형성하는 예를 도시한 것으로서, 다열의 냉매 유로(501)가 형성되는 경우에, 일부 튜브(530)는 전열과 후열의 냉매 유로(501)를 연통하도록 연통부(544)가 형성될 수 있다.

또한, 상기 축냉부(502)는 상기 제2입구파이프(510)를 통해 유입되어 제2배출파이프를 통해 배출되는 이동 유로와 전 영역에서 맞닿을 수 있도록 형성되어야 하므로 각각의 튜브(530)에 모두 형성되는데, 이웃하는 축냉부(502) 간 축냉재가 연통될 수 있도록 상기 축냉부(502)의 상측 또는 하측에서 축냉재 유통홀(543)이 형성된다. (도 9 참조)

이 때, 상기 제2증발부(500)는 양측을 형성하는 튜브(530)에 상기 축냉재 유통홀(543)과 연통되어 상기 축냉부(502)에 축냉재가 장입되도록 하는 축냉재장입부(560a) 및 상기 축냉재의 장입시에 상기 축냉부(502) 내부에 잔존하는 공기가 배출되도록 하는 공기배출부(560b)가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 축냉부(502)는 제2증발부(500)의 전 영역에서 연통되므로, 축냉재가 일측에서 삽입될 경우에, 내부에 잔존하는 공기에 의해 축냉재가 장입되는 양이 줄어들 수 있으므로, 상기 축냉재장입부(560a)와 함께 내부 공기가 배출되는 공기배출부(560b)가 함께 형성된다.

더욱 상세하게, 상기 축냉재장입부(560a) 및 공기배출부(560b)는 상기 축냉재 유통홀(543)과 브레이징 결합되는 캡(561)과, 상기 캡(561)의 나사산에 결합되어 밀폐시키는 마개(562)가 구비될 수 있으며, 상기 축냉부(502) 영역이 상기 캡(561)에 의해 개폐되도록 형성됨으로써 축냉재의 최초 보충 및 추가 보충이 용이한 장점이 있다.

도 11 은 상기 도 8 내지 도 10에 도시한 제2증발부(500)가 이용된 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)을 나타낸 개략도이며, 도 12는 상기 도 11에 도시한 예의 제1증발부(400) 및 제2증발부(500) 내부의 냉매 흐름을 나타낸 도면이다.

상기 도 11 및 도 12에 도시한 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)에서, 상기 제1증발부(400)는 제1유로(301)를 통과하여 일측 하부에 형성된 제1입구파이프(410)를 통해 제1증발부(400) 내부의 냉매 유로(401)로 유입된 냉매가 길이방향(도면에서 좌->우)으로 이동하면서 상측으로 이동되고, 다시 길이방향으로 이동하면서 하측으로 이동된 후, 타측 하부에 형성된 제1출구파이프(420)를 통해 배출된다. (도 12 (a) 참조)

상기 제1증발부(400)의 제1입구파이프(410) 및 제1출구파이프(420)의 형성 위치 및 내부 냉매 유로(401)의 형태는 더욱 다양하게 형성될 수 있다.

도 11 및 도 12에 도시한 상기 제2증발부(500)는 공기 흐름방향으로 전열 및 후열의 냉매 유로(501)를 갖는 형태로서, 상기 전열과 후열의 냉매 유로(501) 사이에 축냉부(502)가 형성되며, 전열 상부 양측에 제2입구파이프(510) 및 제2출구파이프(520)가 형성된 예를 도시하였다.

상기 제2증발부(500)는 제2유로(302)를 통과하여 전열의 일측 상부에 형성된 제2입구파이프(510)를 통해 제2증발부(500) 내부의 전열 냉매 유로(501)로 유입된 냉매가 길이방향으로 이동하면서 하측으로 이동되고, 일정 튜브(530)에서 후열의 냉매 유로(501)로 이동되어 다시 상측으로 이동되며, 길이방향으로 이동하면서 다시 하측으로 이동되고, 일정 튜브(530)에서 전열의 냉매유로로 이동되어 또 다시 상측으로 이동되어 전열의 타측 상부에 형성된 제2출구파이프(520)를 통해 배출된다. (도 12 (b) 참조)

상기 제2증발부(500) 역시 제2입구파이프(510) 및 제2출구파이프(520)의 형성 위치 및 내부 냉매 유로(501)의 형태는 더욱 다양하게 형성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 증발 영역을 제1증발부(400) 및 제2증발부(500) 영역으로 분리하여, 보다 확실하게 외부 공기를 냉각할 수 있으며, 상기 제2증발부(500)에 축냉부(502)가 일체로 형성됨으로써 축냉 효과를 높여 사용자의 냉방 쾌적성을 보다 높일 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

1000 : 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클
100 : 압축기 200 : 응축기
300 : 팽창밸브
301 : 제1유로 302 : 제2유로
310 : 제1팽창밸브 320 : 제2팽창밸브
330 : 감압장치 340 : 캐필러리 튜브
400 : 제1증발부 401 : 냉매 유로
410 : 제1입구파이프
420 : 제1출구파이프
500 : 제2증발부 501 : 냉매 유로
502 : 축냉부
510 : 제2입구파이프 520 : 제2출구파이프
530 : 튜브
540 : 플레이트 541 : 냉매 유출입컵
542 : 비드 543 : 축냉재 유통홀
544 : 연통부
550 : 핀
560a : 축냉재장입부 560b : 공기배출부
561 : 캡 562 : 마개
570 : 탱크
600 : 이젝터
610 : 노즐부 611 : 축관부
612 : 목부
620 : 흡입부
630 : 디퓨져부
700 : 송풍기
800 : 감지수단
900 : 냉매파이프

Claims

냉매를 흡입하여 압축시키는 압축기(100);
상기 압축기(100)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(200);
상기 응축기(200)에서 응축된 냉매를 제1유로(301) 및 제2유로(302)로 분기하되 분기되기 전 또는 후의 냉매를 교축시키는 하나 이상의 팽창밸브(300);
상기 팽창밸브(300)의 제1유로(301)를 통해 공급된 냉매를 증발시키는 제1증발부(400);
상기 팽창밸브(300)의 제2유로(302)를 통해 공급된 냉매를 증발시키되 축냉재가 저장되는 축냉부(502)가 일체로 형성되는 제2증발부(500);
상기 제1증발부(400) 및 제2증발부(500)와, 압축기(100) 사이에 구비되어 상기 제1증발부(400)에서 토출된 냉매를 감압 팽창시키면서 냉매 유속을 증가시키는 노즐부(610)와, 상기 노즐부(610)로부터 분사되는 냉매의 증가된 유속을 이용하여 상기 제2증발부(500)에서 토출되는 냉매를 흡입시키는 흡입부(620)와, 상기 노즐부(610)에서 분사되는 냉매와 흡입부(620)를 통해 흡입되는 냉매를 혼합한 후 이 냉매의 압력을 승압시키는 디퓨져부(630)로 구성되는 이젝터(600)(ejector); 를 포함하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
제1항에 있어서,
상기 팽창밸브(300)와 상기 제2증발부(500) 사이에는 감압장치(330)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
제1항에 있어서,
상기 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 상기 팽창밸브(300)와, 상기 이젝터(600) 및 압축기(100)를 연결하는 유로에 설치되어 냉매의 온도와 압력을 감지하여 상기 팽창밸브(300)의 동적 제어에 이용되도록 하는 감지수단(800)이 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
제1항에 있어서,
상기 이젝터(600)의 노즐부(610)는 냉매 이동방향으로 직경이 좁아지도록 축관되는 축관부(611) 및 상기 축관부(611)에 연속되며 일정 직경을 갖는 목(throat)부(612)를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
제1항 내지 제4항 중 한 항에 있어서,
상기 제2증발부(500)는 내부의 냉매 유로(501)의 전 영역에서 축냉부(502)와 접촉되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
제5항에 있어서,
상기 제2증발부(500)는 한 쌍의 플레이트(540)가 접합되어 냉매가 유동되는 냉매 유로(501) 및 축냉부(502)를 형성하는 튜브(530)가 다수개 일렬로 적층되며, 상기 복수개의 튜브(530)는 내부에 형성된 축냉부(502)에 축냉재가 유통되는 축냉재 유통홀(543)이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.