KR101182186B1 - 차량용 에어컨의 냉동사이클 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 에어컨의 냉동사이클에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 다중 증발영역을 갖는 증발기가 구비되고, 하나의 팽창수단을 이용하여 교축된 냉매를 각 증발영역으로 공급할 수 있어 전체 시스템의 효율을 높일 수 있는 차량용 에어컨의 냉동사이클을 제공하는 것이다.
냉동사이클, 팽창밸브, 증발

Description

차량용 에어컨의 냉동사이클{Refrigerant cycle of air conditioner for vehicles}
본 발명은 차량용 에어컨의 냉동사이클에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 다중 증발영역을 갖는 증발기가 구비되고, 하나의 팽창수단을 이용하여 교축된 냉매를 각 증발영역으로 공급할 수 있어 전체 시스템의 효율을 높일 수 있는 차량용 에어컨의 냉동사이클을 제공하는 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 팽창수단(3), 그리고, 상기 팽창수단(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 팽창수단(3)의 교축작용으로 급속히 팽창되어 저온 저압의 습포화 상태로 증발기(4)로 보내어지고, 증발기(4)는 그 냉매를 블로어(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 블로어(미도시)가 송풍하는 공기가 상기 증발기(4)를 거치면서 증발기(4)내를 순환하는 액상 냉매의 증발 잠열로 냉각되어 차가워진 상태로 차량 실내에 토출됨으로써 이루어진다.
이 때, 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.
특히, 전체 시스템의 냉방 효율을 높이기 위해서는 냉매의 유동 길이, 압력강하량, 및 냉매 유량 등이 복합적으로 영향을 끼치며, 더욱 상세하게 냉매 유속이 동일한 경우, 냉매 유로 길이를 짧게 하면서도 냉매측 압력강하량을 낮추고 냉매 유량을 높여 증발조건도를 높일 수 있도록 하는 방안이 요구되고 있다.
한편, 상기 팽창밸브의 일 예를 도 2에 도시하였다.
상기 도 2에 도시한 팽창밸브는 과열도 제어식 팽창밸브(TXV, Thermal Expansion Valve)로서, 고온고압의 액체 냉매를 저온저압으로 감압함과 아울러 냉매의 유량을 제어하고, 냉동사이클의 전체 압력 평형을 조절하게 된다.
상기 팽창밸브는 유입구(32), 상기 유입구(32)로부터 공급된 냉매를 교축하여 공급하는 공급유로(33), 및 증발기(4)로부터 배출된 냉매가 유입되어 배출되는 배출유로(34)가 형성된 본체(31); 파워 엘리먼트(35), 및 상기 파워 엘리먼트(35) 로부터 연장되어 상기 공급유로(33)를 선택적으로 개폐하는 조절수단(36)을 포함하여 형성된다.
그런데, 상기 팽창밸브는 하나의 공급유로가 형성된 구성으로서, 응축기를 통과하여 본체 내부로 유입된 냉매를 교축하여 증발기의 단일 증발 영역에만 공급할 수 있을 뿐, 본 출원인이 개발한 다중 증발 시스템, 즉 단일 증발기를 다중 증발 영역으로 구분한 시스템의 경우에는 복수개의 팽창밸브가 구비되어야 하므로 소형화를 방해하게 되며 그 구성이 복잡해지는 단점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 증발기가 다중 증발 영역을 갖도록 구성되고, 팽창밸브에 다중 공급유로가 형성됨으로써 복수 상태의 냉매를 동시에 공급할 수 있는 차량용 에어컨의 냉동사이클을 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 다중 증발 영역을 갖는 증발기를 통해 냉매 유로 길이를 짧게 하고, 냉매의 압력강하량을 낮춤으로써 냉매 유량을 증대하고, 증발조건을 향상할 수 있어 전체 시스템의 효율을 높일 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 적어도 2개 이상으로 분기하여 공급하는 적어도 2개 이상의 공급유로(301 내지 30N)가 형성되는 팽창밸브(300); 및 상기 팽창밸브(300)의 공급유로(301 내지 30N)를 통해 공급된 냉매를 증발시키는 적어도 2개 이상의 증발부(401 내지 40N)로 구성된 증발기(400); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 한다.
또한, 상기 팽창밸브(300)는 상기 응축기(200)로부터 토출된 냉매가 내부로 유입되는 유입구(311), 상기 유입구(311)와 연통되는 공간부(312), 상기 공간부(312)와 연통홀(314)에 의해 연통되어 하나의 공급유로(301)를 형성하는 제1유출구(315), 상기 공간부(312)와 하나 이상의 오리피스(316)에 의해 각각 연통되어 나머지 공급유로(302 내지 30N)들을 형성하는 하나 이상의 제2유출구(317), 및 상기 공급유로(301 내지 30N)들과 일정거리 이격되며 상기 증발기(400)로부터 배출된 냉매가 유입되어 배출되는 배출유로(318)가 형성된 본체(310); 상기 배출유로(318)에 인접하게 구비되어 냉매 온도에 따라 압축 또는 팽창되는 파워 엘리먼트(320); 상기 파워 엘리먼트(320)로부터 연장되어 상기 공급유로(301)를 개폐하는 조절수단(330);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 오리피스(316)는 내부 직경이 길이방향으로 점차 좁아지다가 다시 넓어지는 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 조절수단(330)은 상기 파워 엘리먼트(320)로부터 상기 공간부(312) 영역까지 연장되어 상기 파워 엘리먼트(320)의 압축 또는 팽창에 따라 높이방향으로 이동되는 로드(331) 및 상기 로드(331) 단부에 형성되어 상기 연통홀(314)의 개도량을 조절하는 볼(332)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 팽창밸브(300)의 조절수단(330)은 상기 공간부(312)에 상기 로드(331)의 볼(332)을 지지하는 측으로 탄성력이 작용하도록 구비되는 탄성수단(340)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 파워 엘리먼트(320)는 배출유로(318) 내부의 냉매 온도에 반응하여 팽창 또는 수축되는 작동유체가 충진된 작동부(321)와, 상기 작동부(321)에 밀착되게 구비되는 다이어프램(322)을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 상기 증발기(400)가 2개의 증발부(401, 402)로 형성되고, 상기 증발기(400)와 압축기(100) 사이에 구비되어 상기 증발부(401, 402) 중 어느 하나에서 토출된 냉매의 유속을 이용하여 다른 하나에서 토출되는 냉매를 흡입한 후 승압하여 상기 배출유로(318)를 통과하여 상기 압축기(100)로 공급하는 이젝터(600)(ejector)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 증발기(400)는 상기 적어도 2개 이상의 증발부(401 내지 40N)들은 단일 개의 블로워(미도시)에 의해 송풍되는 공기가 상기 증발부(401 내지 40N)들을 순차적으로 통과하며 냉각되도록, 상기 증발부(401 내지 40N)들을 통과하는 공기의 유동 방향으로 중첩되어 서로 밀착되어 병렬 배치되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 적어도 2개 이상의 증발부(401 내지 40N)들은 단일의 증발기(400)가 적어도 2개 이상의 증발 영역으로 분리되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클은 증발기가 다중 증발 영역을 갖도록 구성되고, 팽창밸브에 다중 공급유로가 형성됨으로써 복수 상태의 냉매를 동시에 공급할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클은 조절수단에 의해 개폐되는 제1공급유로 및 하나 이상의 오리피스에 의해 형성되는 복수의 공급유로를 형성하 는 팽창밸브를 이용함으로써 증발기의 각 영역으로 냉매를 원활하게 공급할 수 있다.
특히, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클은 다중 증발 영역을 갖는 증발기를 통해 냉매 유로 길이를 짧게 하고, 냉매의 압력강하량을 낮춤으로써 냉매 유량을 증대시키고, 증발조건을 향상시킬 수 있어 전체 시스템의 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)을 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)을 나타내는 다른 구성도이며, 도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)의 팽창수단을 나타낸 사시도, 분해사시도, 부분 단면사시도, 및 단면사시도이며, 도 9는 팽창밸브(300)의 본체(310)를 나타낸 단면도이고, 도 10은 팽창밸브(300)의 내부 작동을 설명한 도면이며, 도 11은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)을 나타내는 다른 구성도이고, 도 12 및 도 13은 팽창밸브(300)의 단면사시도 및 본체(310)를 나타낸 단면도이다.
본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은, 압축기(100), 응축기(200), 팽창밸브(300) 및 증발기(400)를 냉매파이프(500)로 연결하여 구성되며, 내부 냉매는 상기 압축기(100), 응축기(200), 팽창밸브(300), 및 증발기(400)를 순차적으로 순환하게 된다.
먼저, 상기 압축기(100)(Compressor)는 동력공급원(엔진 또는 모터 등)으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 상기 증발기(400)로부터 토출된 기상 냉매를 흡입, 압축하여 고온 고압의 기체 상태로 압축한다.
상기 응축기(200)(Condenser)는 상기 압축기(100)에서 토출된 고온 고압의 기상 냉매를 외기와 열교환하여 고온 고압의 액체로 응축한다.
상기 팽창밸브(300)(Expansion Valve)는 상기 압축기(100)에서 토출된 고온 고압의 액체 냉매를 팽창하여 저온 저압의 습포화 상태로 교축하는 수단으로서, 냉매를 적어도 2개 이상으로 분기하여 공급하는 적어도 2개 이상의 공급유로(301 내지 30N)가 형성된다.
상기 공급유로(301 내지 30N)들은 용이한 설명을 위하여 아래에서 제1공급유로(301) 내지 제N공급유로(30N)로 명명하며, 이 때, 상기 N은 2 이상의 정수이다.
한편, 상기 응축기(200)와 팽창밸브(300)의 사이에는 기상과 액상의 냉매를 분리하는 리시버드라이어(미도시)가 설치되어 상기 팽창밸브(300)로 액상의 냉매만 공급될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 증발기(400)는 상기 팽창밸브(300)에 의해 교축된 저압의 액상 냉매를 차량 실내 측으로 송풍되는 공기와 열교환시켜 증발시킴으로써 차량 실내에 토출되 는 공기를 냉각한다.
이 때, 상기 증발기(400)는 상기 팽창밸브(300)의 적어도 2개 이상의 공급유로(301 내지 30N)와 대응되는 적어도 2개 이상의 증발부(401 내지 40N)로 구성된다.
상기 증발부(401 내지 40N) 역시, 각각의 증발부(401 내지 40N)를 제1증발부(401) 내지 제N증발부(40N)로 설명한다.
즉, 상기 제1증발부(401) 내지 제N증발부(40N)는 각각 상기 팽창밸브(300)의 제1공급유로(301) 내지 제N공급유로(30N)로부터 교축된 냉매를 공급받아 증발시킨다.
상기 증발기(400)는 상기 제1증발부(401) 내지 제N증발부(40N)가 단일 개의 블로워에 의해 송풍되는 공기가 상기 제1증발부(401) 내지 제N증발부(40N)를 순차적으로 통과하여 냉각되도록 공기의 유동 방향으로 중첩되어 병렬 배치된다.
상기 팽창밸브(300)의 제1공급유로(301) 내지 제N공급유로(30N)와 대응되는 상기 증발기(400)의 제1증발부(401) 내지 제N증발부(40N)를 연결하는 냉매파이프(500)가 배치된다.
또한, 상기 제1증발부(401) 내지 제N증발부(40N)는 밀착배치되는 것이 바람직하며, 도 3, 도 11에 도시한 바와 같이, 상기 증발부(401 내지 40N)들은 단일의 증발기(400)가 적어도 2개 이상의 증발 영역으로 분리되어 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 상기 증발기(400)가 제1증발 부(401) 내지 제N증발부(40N)로 형성되고, 팽창밸브(300)가 이에 대응되는 제1공급유로(301) 내지 제N공급유로(30N)를 갖도록 형성됨으로써 증발기(400) 내부의 냉매 유로를 짧게 형성하고, 냉매의 압력강하량을 낮추어 냉매의 유량을 증대할 수 있으며, 냉매 밀도를 낮추어 증발량을 높임으로써 전체 냉방 효율을 향상할 수 있는 장점이 있다.
도 2 내지 도 10은 상기 N이 2로 형성된 예를 도시한 것으로, 더욱 상세하게, 상기 팽창밸브(300)는 공급유로(301, 302)가 2개로서, 제1공급유로(301) 및 제2공급유로(302)로 형성되고, 상기 증발기(400)는 증발부(401, 402)가 2개로서, 제1증발부(401) 및 제2증발부(402)로 형성된 예를 도시하였으며,
도 11 내지 도 13은 상기 N이 3으로 형성된 예를 도시한 것으로, 더욱 상세하게, 상기 팽창밸브(300)는 공급유로(301, 302, 303)가 3개로서, 제1공급유로(301) 내지 제3공급유로(303)로 형성되고, 상기 증발기(400)는 증발부(401, 402, 403)가 3개로서, 제1증발부(401) 내지 제3증발부(403)로 형성된 예를 도시하였다.
도면에서 N이 2, 3인 예를 도시하였으나, 본원발명은 이에 한정되지 않는다.
더불어, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 도 4에 도시한 바와 같이 상기 증발기(400)가 2개의 증발부(401, 402)로 형성(제1증발부(401), 제2증발부(402))된 경우, 이젝터(600)(ejector)가 더 구비될 수 있다.
상기 이젝터(600)는 상기 증발기(400)와 압축기(100) 사이에 구비되어 상기 제1증발부(401) 및 제2증발부(402) 중 어느 하나에서 토출된 냉매의 유속을 이용하여 다른 하나에서 토출되는 냉매를 흡입한 후 승압하여 상기 압축기(100)로 공급하 는 구성으로서, 상기 증발기(400)의 제1증발부(401) 및 제2증발부(402)를 각각 통과한 냉매는 상기 이젝터(600)를 통해 혼합된 후, 상기 압축기(100)로 공급된다.
상기 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 상기 증발기(400)가 상기 제1증발부(401) 및 제2증발부(402)로 구성된다 하더라도, 상기 이젝터(600)가 형성됨으로써 상기 제1증발부(401) 및 제2증발부(402)를 각각 통과한 냉매를 용이하게 혼합할 수 있는 장점이 있다.
이 때, 상기 제1증발부(401) 및 제2증발부(402)를 통과하여 상기 이젝터(600)를 통해 혼합된 냉매는 상기 팽창밸브(300)의 배출유로(318)를 통과한 후, 상기 압축기로 공급된다.
이를 통해, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 각각의 증발부(401, 402)를 통과한 냉매가 상기 이젝터(600)에 의해 혼합되어 상기 배출유로(318)를 통과하게 되므로 상기 증발기(400)로 공급되는 냉매의 양을 적절하게 조절할 수 있는 장점이 있다.
상기 배출유로(318) 및 이를 포함하는 팽창밸브(300)의 구체적인 구성은 아래에서 다시 설명한다.
한편, 상기 팽창밸브(300)는 본체(310), 파워 엘리먼트(320), 및 조절수단(330)을 포함하여 형성되는 데, 상기 본체(310)는 상기 팽창밸브(300)를 형성하는 기본 몸체이다.
상기 본체(310)는 상기 응축기(200)로부터 토출된 냉매가 내부로 유입되는 유입구(311)와, 상기 유입구(311)와 연통되는 공간부(312), 상기 공간부(312)와 연통되어 상기 공급유로(301 내지 30N)들을 형성하는 제1유출구(315) 및 하나 이상의 제2유출구(317)와 배출유로(318)가 형성된다.
상기 제1공급유로(301) 내지 제N공급유로(30N)는 각각 상기 유입구(311)를 통해 공간부(312)로 유입된 냉매를 교축하여 증발기(400)로 공급하는 유로로서, 상기 제1공급유로(301)는 상기 공간부(312)와 연통홀(314)에 의해 연통되는 제1유출구(315)를 포함하여 형성된다.
상기 제N공급유로(30N)는 상기 공간부(312)와 하나 이상의 오리피스(316)에 의해 각각 연통되는 하나 이상의 제2유출구(317)를 포함하여 형성된다.
즉, 상기 유입구(311)를 통해 공간부(312)로 유입된 냉매 중 일부는 상기 연통홀(314) 및 제1유출구(315)를 포함하는 제1공급유로(301)를 통해 증발기(400)의 제1증발부(401)로 공급되고, 나머지 냉매는 하나 이상 형성된 오리피스(316) 및 상기 각각의 오리피스(316)에 대응되도록 형성되는 하나 이상의 제2유출구(317)를 통해 증발기(400)의 제2증발부(402) 내지 제N증발부(40N)로 공급된다.
이 때, 상기 오리피스(316) 및 제2유출구(317)의 개수는 본체(310)의 크기 및 형성되는 영역을 고려하여 하나 이상 형성된다.
상기 배출유로(318)는 상기 제1공급유로(301) 내지 제N공급유로(30N)와 일정거리 이격되어 상기 증발기(400)로부터 배출된 냉매가 유입되어 배출되는 공간이다.
상기 제1공급유로(301)는 상기 파워 엘리먼트(320) 및 조절수단(330)에 의해 개폐되는 데, 상기 파워 엘리먼트(320)는 상기 배출유로(318)에 인접하게 구비되어 냉매 온도에 따라 압축 또는 팽창된다.
이 때, 상기 조절수단(330)은 상기 파워 엘리먼트(320)의 압축 또는 팽창에 의해 제1공급유로(301)를 개폐하는 수단으로서, 더욱 상세하게 상기 공간부(312) 측에서 상기 공간부(312)와 제1유출구(315)를 연통하는 연통홀(314)을 개폐한다.
상기 파워 엘리먼트(320)는 배출유로(318) 내부의 냉매 온도에 반응하여 팽창 또는 수축되는 작동유체가 충진된 작동부(321)와, 상기 작동부(321)에 밀착되게 구비되는 다이어프램(322)을 포함하여 형성된다.
상기 조절수단(330)은 상기 파워 엘리먼트(320)로부터 연장되어 상기 제1공급유로(301)를 개폐하는 데, 상기 파워 엘리먼트(320)로부터 상기 공간부(312) 영역까지 연장되어 상기 파워 엘리먼트(320)의 압축 또는 팽창에 따라 높이방향으로 이동되는 로드(331) 및 상기 로드(331) 단부에 형성되어 상기 연통홀(314)의 개도량을 조절하는 볼(332)을 포함하여 형성된다.
이 때, 상기 조절수단(330)은 상기 공간부(312)에 상기 로드(331)의 볼(332)을 지지하는 측으로 탄성력이 작용되도록(도면에서 상측방향으로) 구비되는 탄성수단(340)이 구비된다.
상기 공간부(312)는 상기 연통홀(314) 측으로 경사진 안내부(313)가 형성되어 상기 볼(332)이 안착될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 안내부(313)는 상기 볼(332)이 안착되는 공간으로써, 상기 안내부(313)가 형성됨에 따라 상기 볼(332)은 상기 제1공급유로(301)가 더욱 확실히 밀 폐되도록 하고, 상기 조절수단(330)이 상기 탄성수단(340)의 탄성력 반대방향으로의 이동에 의해 유동되는 냉매의 흐름을 원활히 하는 장점이 있다.
도 10 (a)는 제1공급유로(301)가 폐쇄된 상태를, 도 10 (b)는 제1공급유로(301)가 개방되어 증발기(400)의 제1증발부(401)로 냉매가 공급되는 상태를 도시하였다.
상기 도 10을 참조로, 상기 조절수단(330)의 작동을 더욱 상세히 설명하면, 상기 도 10 (a)에 도시한 바와 같이, 상기 팽창밸브(300)는 상기 배출유로(318)를 통과하는 냉매의 온도가 낮은 경우에 상기 파워 엘리먼트(320)가 수축되며, 상기 조절수단(330)의 볼(332)은 상기 제1연통홀(314)을 폐쇄하여 제1공급유로(301)를 차단한다.
이와 반대로, 상기 도 10 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 팽창밸브(300)는 상기 배출유로(318)를 통과하는 냉매의 온도가 높은 경우에 상기 파워 엘리먼트(320)가 팽창되며, 상기 조절수단(330)은 상기 탄성수단(340)의 탄성력이 작용되는 반대방향으로 이동되어 상기 연통홀(314)을 개방함으로써 제1공급유로(301)(연통홀(314) 및 제1유출구(315))를 통해 제1증발부(401)로 냉매를 공급한다.
또한, 상기 제1공급유로(301)를 제외한 제2공급유로(302) 내지 제N공급유로(30N)는 하나 이상의 오리피스(316) 및 제2유출구(317)를 통해 형성되며, 상기 오리피스(316)는 내부 직경이 길이방향(냉매의 유동방향)으로 점차 좁아지다가 다시 넓어지는 형태로 형성되어 냉매를 교축한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 하나의 팽창밸브(300)를 이용하여 냉매를 분기한 후 각각 교축하여 제1증발부(401) 내지 제N증발부(40N)로 공급할 수 있으며 냉매의 압력강하량을 낮출 수 있는 장점이 있다.
도 3 내지 도 10에서, 증발기(400)가 제1증발부(401) 및 제2증발부(402)로 형성되고, 상기 팽창밸브(300)가 제1공급유로(301) 및 제2공급유로(302)를 갖도록 형성된 예를 도시한 것으로서, 상기 팽창밸브(300)의 유입구(311)를 통해 공간부(312)로 유입된 냉매 중 일부는 상기 연통홀(314) 및 제1유출구(315)를 포함하는 제1공급유로(301)를 통해 제1증발부(401)로 공급되고, 나머지 냉매는 상기 오리피스(316) 및 제2유출구(317)를 포함하는 제2공급유로(302)를 통해 제2증발부(402)로 공급된다.
이 때, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 상기 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 증발기(400)를 통과한 냉매가 전량 상기 팽창밸브(300)의 배출유로(318)를 통과하도록 할 수 있으며, 상기 제1증발부(401) 또는 제2증발부(402)의 일부 냉매만 상기 배출유로(318)를 통과하도록 할 수도 있다.
도 3 및 도 11은 상기 증발기(400)의 각 증발 영역을 통과한 냉매는 상기 팽창밸브(300)의 배출유로(318)에 유입되기 이전에 혼합되어 상기 증발기(400)로 공급된 냉매 전량이 상기 배출유로(318)를 통과하도록 한 예를 나타내었다.
도 11 내지 도 13에서, 증발기(400)가 제1증발부(401) 내지 제3증발부(403)로 형성되고, 상기 팽창밸브(300)가 제1공급유로(301) 내지 제3공급유로(303)를 갖도록 형성된 예를 도시한 것으로서, 상기 제1공급유로(301)는 상기 도 3에 도시한 형태와 동일하게 상기 팽창밸브(300)의 유입구(311)를 통해 공간부(312)로 유입된 냉매 중 일부는 상기 연통홀(314) 및 제1유출구(315)를 포함하는 제1공급유로(301)를 통해 제1증발부(401)로 공급되고, 나머지 냉매 중 또 일부는 하나의 오리피스(316) 및 제2유출구(317)를 포함하는 제2공급유로(302)를 통해 제2증발부(402)로 공급되며, 나머지 냉매는 다른 하나의 오리피스(316) 및 제2유출구(317)를 포함하는 제3공급유로(303)를 통해 제3증발부(403)로 공급된다.
즉, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 상기 조절수단(330)에 의해 개폐되는 제1공급유로(301)를 기본으로 상기 오리피스(316) 및 제2유출구(317)의 개수가 하나 이상 형성되어 제2공급유로(302) 내지 제N공급유로(30N)를 형성하게 된다.
이를 통해, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 상기 제1증발부(401) 내지 제N증발부(40N)로 구성된 증발기(400)와, 상기 팽창밸브(300)를 이용함으로써 하나의 팽창밸브(300)를 이용하여 증발기(400)의 다중 영역에 각각 냉매를 교축하여 공급할 수 있으며, 냉매 유로 길이를 짧게 하고, 냉매의 압력강하량을 낮춤으로써 냉매 유량을 증대하고, 증발조건을 향상할 수 있어 전체 시스템의 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
도 1은 일반적인 차량용 에어컨의 냉동사이클을 나타내는 구성도,
도 2는 일반적인 팽창밸브를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클을 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클을 나타내는 다른 구성도.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클의 팽창수단을 나타낸 사시도, 분해사시도, 부분 단면사시도, 및 단면사시도.
도 9는 팽창밸브의 본체를 나타낸 단면도.
도 10은 팽창밸브의 내부 작동을 설명한 도면.
도 11은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클을 나타내는 다른 구성도.
도 12 및 도 13은 팽창밸브의 단면사시도 및 본체를 나타낸 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>
1000 : 차량용 에어컨의 냉동사이클
100 : 압축기
200 : 응축기(200)
300 : 팽창밸브
30N : 제N공급유로(301 : 제1공급유로, 302 : 제2공급유로 ...)
310 : 본체 311 : 유입구
312 : 공간부 313 : 안내부
314 : 연통홀 315 : 제1유출구
316 : 오리피스 317 : 제2유출구
318 : 배출유로
320 : 파워 엘리먼트 321 : 작동부
322 : 다이어프램
330 : 조절수단 331 : 로드
332 : 볼
340 : 탄성수단
400 : 증발기
40N : 제N증발부(401 : 제1증발부, 402 : 제2증발부 ...)
500 : 냉매파이프
600 : 이젝터

Claims (9)

  1. 냉매를 흡입하여 압축시키는 압축기(100);
    상기 압축기(100)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(200);
    상기 응축기(200)에서 응축된 냉매를 2개로 분기하여 공급하는 2개의 공급유로(301, 302) 및 상기 공급유로(301, 302)와 일정거리 이격되며 증발기(400)로부터 배출된 냉매가 유입되어 배출되는 배출유로(318)가 형성되는 팽창밸브(300); 및
    상기 팽창밸브(300)의 공급유로(301, 302)를 통해 공급된 냉매를 증발시키는 2개의 증발부(401, 402)로 구성된 증발기(400);
    상기 증발부(401, 402) 중 어느 하나에서 토출된 냉매의 유속을 이용하여 다른 하나에서 토출되는 냉매를 흡입한 후 승압하고, 상기 팽창밸브(300)의 배출유로(318)를 통과하여 상기 압축기(100)로 공급하는 이젝터(600)(ejector); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 팽창밸브(300)는
    상기 응축기(200)로부터 토출된 냉매가 내부로 유입되는 유입구(311), 상기 유입구(311)와 연통되는 공간부(312), 상기 공간부(312)와 연통홀(314)에 의해 연통되어 하나의 공급유로(301)를 형성하는 제1유출구(315), 상기 공간부(312)와 오리피스(316)에 의해 각각 연통되어 다른 공급유로(302)를 형성하는 제2유출구(317), 및 상기 배출유로(318)가 형성된 본체(310);
    상기 배출유로(318)에 인접하게 구비되어 냉매 온도에 따라 압축 또는 팽창되는 파워 엘리먼트(320);
    상기 파워 엘리먼트(320)로부터 연장되어 상기 공급유로(301)를 개폐하는 조절수단(330);을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 오리피스(316)는 내부 직경이 길이방향으로 점차 좁아지다가 다시 넓어지는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 조절수단(330)은 상기 파워 엘리먼트(320)로부터 상기 공간부(312) 영역까지 연장되어 상기 파워 엘리먼트(320)의 압축 또는 팽창에 따라 높이방향으로 이동되는 로드(331) 및 상기 로드(331) 단부에 형성되어 상기 연통홀(314)의 개도량을 조절하는 볼(332)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 팽창밸브(300)의 조절수단(330)은 상기 공간부(312)에 상기 로드(331)의 볼(332)을 지지하는 측으로 탄성력이 작용하도록 구비되는 탄성수단(340)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 파워 엘리먼트(320)는 배출유로(318) 내부의 냉매 온도에 반응하여 팽창 또는 수축되는 작동유체가 충진된 작동부(321)와, 상기 작동부(321)에 밀착되게 구비되는 다이어프램(322)을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
  7. 삭제
  8. 제1항 내지 제6항 중 한 항에 있어서,
    상기 증발기(400)는
    상기 2개의 증발부(401, 402)가 단일 개의 블로워(미도시)에 의해 송풍되는 공기가 상기 2개의 증발부(401, 402)를 순차적으로 통과하며 냉각되도록, 상기 2개의 증발부(401, 402)를 통과하는 공기의 유동 방향으로 중첩되어 서로 밀착되어 병렬 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 2개의 증발부(401, 402)는 단일의 증발기(400)가 적어도 2개 이상의 증발 영역으로 분리되어 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
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