KR101198641B1 - Air-conditioning System of a Vehicle - Google Patents

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KR101198641B1 KR1020060044177A KR20060044177A KR101198641B1 KR 101198641 B1 KR101198641 B1 KR 101198641B1 KR 1020060044177 A KR1020060044177 A KR 1020060044177A KR 20060044177 A KR20060044177 A KR 20060044177A KR 101198641 B1 KR101198641 B1 KR 101198641B1
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Abstract

본 발명은 이산화탄소를 냉매로 사용하는 차량용 공조시스템의 안전장치에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 차량 공조시스템은 압축기(15), 가스쿨러(21), 팽창밸브(13), 증발기(14)를 포함하는 차량 공조시스템에 있어서, 상기 가스쿨러(21)의 일 측에 가스쿨러 파쇄수단(30)이 구비되는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 차량 공조시스템의 냉매는 CO2인 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a safety device for a vehicle air conditioning system using carbon dioxide as a refrigerant. The vehicle air conditioning system according to the present invention includes a compressor (15), a gas cooler (21), an expansion valve (13), and an evaporator (14). In the vehicle air conditioning system, characterized in that the gas cooler crushing means 30 is provided on one side of the gas cooler 21. At this time, the refrigerant of the vehicle air conditioning system is characterized in that the CO 2 .

상기 가스쿨러 파쇄수단(30)은 상기 가스쿨러(21)의 전방에 돌출형 쐐기(24)가 장착되어 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 돌출형 쐐기(24)는 상기 가스쿨러(21)를 구성하는 헤더부에 형성되는 것을 특징으로 한다. 더불어, 상기 돌출형 쐐기(24)는 가스쿨러(21)의 전방에 장착되는 캐리어(200)에 일체로 형성되는 것이 바람직하다.The gas cooler crushing means 30 is characterized in that the protruding wedge 24 is mounted in front of the gas cooler 21. In addition, the protruding wedge 24 is characterized in that formed in the header portion constituting the gas cooler 21. In addition, the protruding wedge 24 is preferably formed integrally with the carrier 200 mounted in front of the gas cooler 21.

또는, 상기 가스쿨러 파쇄수단(30)은 별도의 프레임 형상에 돌출형 쐐기(24)가 일체로 형성되어 상기 가스쿨러(21)와 라디에이터(40) 사이의 공간에 삽입되어 장착되는 것을 특징으로 한다.Alternatively, the gas cooler crushing means 30 is characterized in that the protruding wedge 24 is integrally formed in a separate frame shape is inserted into the space between the gas cooler 21 and the radiator 40 is mounted. .

열교환기 파쇄수단, 이산화탄소, 돌출형 쐐기, 가스쿨러 Heat exchanger shredding means, carbon dioxide, protruding wedges, gas cooler

Description

차량 공조시스템 {Air-conditioning System of a Vehicle}Air-conditioning system of a vehicle

도 1은 이산화탄소를 냉매로 사용하는 냉동공조 시스템을 도시한 것이다.1 illustrates a refrigeration air conditioning system using carbon dioxide as a refrigerant.

도 2는 차량의 프런트 엔드 모듈(FEM ; Front End Module)에서 캐리어(200)를 발췌하여 도시한 것이다.FIG. 2 shows an extract of a carrier 200 from a front end module (FEM) of a vehicle.

도 3은 열교환기 파쇄수단이 가스쿨러(21) 전방의 캐리어(200)에 장착되는 실시예를 도시한 것이다.3 illustrates an embodiment in which the heat exchanger crushing means is mounted on the carrier 200 in front of the gas cooler 21.

도 4는 가스쿨러 파쇄수단(30)이 가스쿨러(21)의 후방에 장착되는 실시예를 도시한 것이다. 4 shows an embodiment in which the gas cooler crushing means 30 is mounted to the rear of the gas cooler 21.

도 5는 가스쿨러에 돌출형 쐐기가 침범하여 냉매튜브를 손상시켜 고압의 이산화탄소 냉매가 분출되는 것을 보여주기 위한 개념도이다.5 is a conceptual view showing that a high pressure carbon dioxide refrigerant is ejected by damaging the refrigerant tube due to the intrusion of a protruding wedge into the gas cooler.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

11, 21 : 가스쿨러 12 : 내부열교환기11, 21: gas cooler 12: internal heat exchanger

13 : 팽창밸브 14 : 증발기13 expansion valve 14 evaporator

15 : 압축기 22 : 센터 서포트 브라켓15: Compressor 22: Center Support Bracket

23 : 범퍼빔 24 : 돌출형 쐐기23 bumper beam 24 protruding wedge

25 : 사이트 서포트 브라켓 26 : 어퍼 서포트 브라켓25: site support bracket 26: upper support bracket

27 : 냉매튜브 28 : 헤더파이프27: refrigerant tube 28: header pipe

29 : 인서트패널 30 : 열교환기 파쇄수단29 insert panel 30 heat exchanger shredding means

40 : 라디에이터 100 : 냉동공조시스템40 radiator 100 refrigeration air conditioning system

200 : 캐리어200 carrier

본 발명은 차량 공조 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이산화탄소를 냉매로 사용하는 차량용 공조시스템의 안전장치에 관한 것이다. 1800년대 중반 탄소 가스와 탄소 무수 화합물로 알려졌던 이산화탄소가 처음으로 증기압축 시스템에 냉매로서 제안된 이래 1900년대 중반까지 주로 얼음제조공장, 냉동육 운반선 등의 선박용 냉동기에 사용되었으며 그 이후 CFC 계열 냉매들로 교체되기 시작하였다. 그러나 상기 CFC 계열 냉매들은 폐기처리 시 프레온 가스가 생성되며 이 프레온 가스는 이산화탄소의 약 16,000배에 달하는 온실효과를 일으켜 지구온난화의 주범으로 지적되어 전세계적으로 사용이 규제되고 있는 추세이며, 이를 대체하기 위하여 개발된 신냉매(HFC)도 이산화탄소에 비하여 약 1,300배 정도의 강한 온실효과를 유발하는 것으로 알려지고 있다. The present invention relates to a vehicle air conditioning system, and more particularly, to a safety device of a vehicle air conditioning system using carbon dioxide as a refrigerant. Carbon dioxide, previously known as carbon gas and carbon anhydride in the mid-1800s, was first used as a refrigerant in steam compression systems until the mid-1900s. It was mainly used in ship refrigerators such as ice manufacturing plants and frozen meat carriers. It started to be replaced. However, the CFC-based refrigerants generate freon gas when disposed of, and this freon gas has a greenhouse effect of about 16,000 times that of carbon dioxide, which has been pointed out as the main culprit of global warming and is regulated worldwide. Newly developed refrigerants (HFCs) are also known to cause a strong greenhouse effect of about 1,300 times that of carbon dioxide.

이와 같이 오존층의 파괴 및 지구 온난화 등의 환경문제의 심각성으로 인하 여 최근 인체에 무해하며 열전달성능이 우수한 대체냉매 연구가 진행 중이며, 특히 자동차업계에서는 그 중에서도 과거 한때 사용되었던 이산화탄소(CO2)와 같은 탄산가스를 이용한 기술개발이 다시 활발하게 진행되고 있다. Thus harmless cuts over the last body destroyed, and the seriousness of environmental problems such as global warming, ozone and heat transfer performance jungyimyeo excellent alternative refrigerants research is in progress, in particular automotive industry, as in the past, once used among them carbon dioxide (CO 2) has been The development of technology using carbon dioxide is actively underway.

그런데 이산화탄소를 냉매로 사용하는 냉동공조 시스템은 작동압력이 높고 초임계영역에서 작동되는 과동임계 냉동사이클을 이루고 있으므로 기존의 일반적인 냉동공조 시스템과는 상당한 차이를 갖는다. 특히 이산화탄소를 사용하는 열교환기는 기존의 R134a 냉매를 사용할 경우에 비하여 약 5배 이상의 내부 압력(예 : 100기압 ～ 140기압)을 감당할 수 있는 구조적인 강도가 요구된다. 이에 따라 각각의 헤더부위 및 튜브와의 삽입부는 통상 슬라이딩 체결방식에 의해 결착된 후 브레이징 접합 과정을 거치게 되며 체결부위는 클래드 알루미늄합금의 피재를 땜납 또는 희생양극재로 이용하여 밀봉 결합시킴으로써 이산화탄소를 응축가스 또는 냉매로 사용하는 상태의 고내압 환경에서도 균열, 파열 또는 파손 등이 발생되지 않도록 가공되며, 부분적으로 스테인레스 스틸재를 사용하기도 한다.However, the refrigeration air conditioning system using carbon dioxide as a refrigerant has a significant difference from the conventional refrigeration air conditioning system because the operating pressure is high and constitutes an over-critical refrigeration cycle operated in the supercritical region. In particular, heat exchangers using carbon dioxide require structural strength that can withstand about five times more internal pressure (eg, 100 to 140 atmospheres) than conventional R134a refrigerants. Accordingly, each of the header part and the tube is inserted by a sliding fastening method and then subjected to a brazing process, and the fastening part is sealed by using a clad aluminum alloy as a solder or a sacrificial cathode material to condense carbon dioxide. It is processed to prevent cracking, rupture, or breakage even in a high pressure resistant environment in which gas or refrigerant is used. In some cases, stainless steel is also used.

그러나 수십 개의 튜브가 헤더탱크에 결합되는 구조적인 복잡성, 열교환 효율의 필요성 및 양산성을 고려할 때 고내압성(高內壓性)과 경제성을 동시에 만족하며 나아가 외부 충격 등으로부터 완벽하게 보호되는 열교환기의 제작에는 한계가 있는 것이 현실이다. However, considering the structural complexity in which dozens of tubes are coupled to the header tank, the necessity of heat exchange efficiency, and the mass production, the heat exchanger that satisfies high pressure resistance and economic efficiency simultaneously and is completely protected from external shocks, etc. The reality is that there is a limit to production.

한편, 이산화탄소를 사용하는 공조시스템은 고압에서 작동되기 때문에 안전성에 주의하지 않으면 안 된다는 문제가 있으며, 이와 같은 안전성을 보장하기 위 하여 종래 공조시스템이 최고 압력한계를 넘지 않도록 압력센서를 이용하여 압축기의 작동능력을 감소시키거나 또는 압력스위치를 이용하여 이상고압이 감지될 때 이산화탄소 냉매를 대기 중으로 분출시키는 방법이 사용되고 있다. 그러나 이러한 방식은 이산화탄소를 냉매로 사용하는 공조시스템을 장착한 차량이 추돌 등의 외부 요인에 의하여 충격을 받거나 상해를 입는 경우 공조시스템으로부터 불시에 발생할 수 있는 냉매가스의 고압분출로부터 운전자를 보호할 수 있는 안전장치나 수단은 현재 특별히 개발되지 못하고 있는 실정이다. On the other hand, the air conditioning system using carbon dioxide has a problem that you must pay attention to safety because it is operated at high pressure, and in order to ensure the safety of the compressor using a pressure sensor so that the conventional air conditioning system does not exceed the maximum pressure limit. A method of reducing the operating capacity or ejecting carbon dioxide refrigerant into the atmosphere when an abnormal high pressure is detected by using a pressure switch is used. However, this method can protect the driver from the high-pressure release of refrigerant gas, which may occur unexpectedly from the air conditioning system when a vehicle equipped with an air conditioning system using carbon dioxide as a refrigerant is shocked or injured by external factors such as a collision. Safety devices and means are currently not specifically developed.

본 발명은 상기와 같은 종래 차량용 공조시스템의 문제점을 극복하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 차량 등이 충돌 또는 추돌 시 가장 쉽게 손상을 입을 수 있는 차량 전방부에 인위적인 열교환기 파쇄수단으로서 장착된 가스쿨러에 특별한 구조물을 부가하거나 또는 가스쿨러 전방 또는 후방에 장착되는 차량 부품에 일정한 형상의 구조물을 추가하여 충돌 또는 추돌 등으로 인한 외부 충격이 전달될 때 상기 구조물이 가장 먼저 가스쿨러의 튜브 또는 헤더부를 손상시켜 고압의 냉매가 손상된 부위를 통하여 운전자와 멀리 떨어진 차량의 최전방에서 미리 분출되도록 함으로써 고압의 이산화탄소 냉매의 유출로 인한 운전자 상해를 방지하는 것을 목적으로 하고 있다. The present invention has been made to overcome the problems of the conventional vehicle air conditioning system, the present invention is a gas mounted as an artificial heat exchanger crushing means in the front of the vehicle that can be most easily damaged in the event of a collision or collision When a special structure is added to the cooler, or a certain shape is added to a vehicle component mounted at the front or rear of the gas cooler, the structure or the tube or header portion of the gas cooler is the first to be delivered when an external impact caused by collision or collision is transmitted. It is intended to prevent driver injury due to the outflow of high pressure carbon dioxide refrigerant by damaging the high pressure refrigerant in advance in the front of the vehicle away from the driver through the damaged portion.

상술한 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 차량 공조시스템은 압축기(15), 가스쿨러(21), 팽창밸브(13), 증발기(14)를 포함하는 차량 공조시스템에 있어서, 상기 가스쿨러(21)의 일 측에 가스쿨러 파쇄수단(30)이 구비되는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 차량 공조시스템의 냉매는 CO2인 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above technical problem of the present invention, the vehicle air conditioning system according to the present invention includes a compressor 15, a gas cooler 21, expansion valve 13, the evaporator 14, The gas cooler crushing means 30 is provided on one side of the gas cooler 21. At this time, the refrigerant of the vehicle air conditioning system is characterized in that the CO 2 .

상기 가스쿨러 파쇄수단(30)은 상기 가스쿨러(21)의 전방에 돌출형 쐐기(24)가 장착되어 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 돌출형 쐐기(24)는 상기 가스쿨러(21)를 구성하는 헤더부에 형성되는 것을 특징으로 한다. 더불어, 상기 돌출형 쐐기(24)는 가스쿨러(21)의 전방에 장착되는 캐리어(200)에 일체로 형성되는 것이 바람직하다.The gas cooler crushing means 30 is characterized in that the protruding wedge 24 is mounted in front of the gas cooler 21. In addition, the protruding wedge 24 is characterized in that formed in the header portion constituting the gas cooler 21. In addition, the protruding wedge 24 is preferably formed integrally with the carrier 200 mounted in front of the gas cooler 21.

또는, 상기 가스쿨러 파쇄수단(30)은 별도의 프레임 형상에 돌출형 쐐기(24)가 일체로 형성되어 상기 가스쿨러(21)와 라디에이터(40) 사이의 공간에 삽입되어 장착되는 것을 특징으로 한다.Alternatively, the gas cooler crushing means 30 is characterized in that the protruding wedge 24 is integrally formed in a separate frame shape is inserted into the space between the gas cooler 21 and the radiator 40 is mounted. .

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration of the present invention with reference to the accompanying drawings will be described in detail.

도 1은 이산화탄소를 냉매로 사용하는 냉동공조 시스템을 도시한 것으로서, 통상 압축기(15), 가스쿨러(11), 내부열교환기(12), 팽창밸브(13), 및 증발기(14)로 구성된다. 1 shows a refrigeration air conditioning system using carbon dioxide as a refrigerant, and is generally composed of a compressor 15, a gas cooler 11, an internal heat exchanger 12, an expansion valve 13, and an evaporator 14.

도 2는 차량의 최전방에 부착되는 범퍼, 헤드램프, 후드랫치, 경음기, 가스 쿨러, 라디에이터, 쿨링팬 등의 단품이 일체로 구성된 프런트 엔드 모듈(FEM ; Front End Module)에서 캐리어(300)를 발췌하여 도시한 것이다. FIG. 2 is an excerpt of a carrier 300 from a front end module (FEM) including a single unit such as a bumper, a headlamp, a hood latch, a horn, a gas cooler, a radiator, and a cooling fan attached to the front of the vehicle. It is shown.

도 3은 캐리어(200)와 가스쿨러(21)와의 결합구성을 자세히 도시한 것이다. 상기 캐리어(200)는 사이드 서포트 브라켓(25), 범퍼빔(23), 인서트패널(29), 어퍼 서포트 브라켓(26), 및 센터 서포트 브라켓(22) 들이 각 피스(Piece)별로 프레스 가공을 통하여 체결되며, 중앙의 개구부 내측으로 가스쿨러(21)가 장착된다. 상기 센터 서포트 브라켓(22)에는 수직방향으로 첨예부를 갖는 돌출형 쐐기(24)가 다수 장착되어 차량의 전방으로부터 전달되는 충돌 또는 추돌압력에 의해 인위적으로 상기 가스쿨러(21)의 냉매튜브에 손상을 주게 되며, 상기 손상된 틈새를 통하여 미리 고압의 이산화탄소 냉매가 분출되도록 하여 운전자에게 고압의 이산화탄소가 분출되어 상해를 입히는 사고를 미연에 방지할 수 있는 것이다. 상기 돌출형 쐐기(24)는 사이드 서포트 브라켓(25)에 장착될 수도 있으며 이는 충돌 또는 추돌압력이 차량의 정중앙이 아닌 측면으로부터 전달될 경우를 대비하여 가스쿨러(21)의 헤더파이프(28)에 손상을 주기 위함이다. 3 illustrates a coupling configuration of the carrier 200 and the gas cooler 21 in detail. The carrier 200 has a side support bracket 25, a bumper beam 23, an insert panel 29, an upper support bracket 26, and a center support bracket 22 by pressing a piece for each piece. The gas cooler 21 is mounted inside the central opening. The center support bracket 22 is provided with a plurality of protruding wedges 24 having sharp parts in the vertical direction to artificially damage the refrigerant tube of the gas cooler 21 by collision or collision pressure transmitted from the front of the vehicle. The high pressure carbon dioxide refrigerant is ejected in advance through the damaged gap, thereby preventing an accident in which the high pressure carbon dioxide is ejected to the driver and causing injury. The protruding wedges 24 may be mounted on the side support brackets 25, which may be mounted on the header pipe 28 of the gas cooler 21 in case a collision or collision pressure is transmitted from the side of the vehicle rather than the center of the vehicle. This is to damage.

도 4는 가스쿨러 파쇄수단(30)이 가스쿨러(21)의 후방에 장착되는 실시예를 도시한 것이다. 상기 가스쿨러 파쇄수단(30)은 가스쿨러(21)와 라디에이터(40) 사이에 장착되며 비교적 얇은 프레임의 수직방향의 돌출형 쐐기가 다수 배열되는 구조로 이루어지며 전방의 가스쿨러(21)의 헤더파이프에 체결수단(32)를 이용하여 간단히 장착될 수 있다. 4 shows an embodiment in which the gas cooler crushing means 30 is mounted to the rear of the gas cooler 21. The gas cooler crushing means 30 is mounted between the gas cooler 21 and the radiator 40 and has a structure in which a plurality of vertically protruding wedges of a relatively thin frame are arranged and a header of the gas cooler 21 in front of the gas cooler 21. The pipe can simply be mounted using the fastening means 32.

도 5는 가스쿨러에 돌출형 쐐기가 침범하여 냉매튜브를 손상시켜 고압의 이 산화탄소 냉매가 분출되는 것을 보여주기 위한 개념도이다.FIG. 5 is a conceptual view showing that a high pressure carbon dioxide refrigerant is ejected by damaging the refrigerant tube due to the protruding wedge invading the gas cooler.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

이상으로 기술한 바와 같이 본 발명은, 차량 등이 충돌 또는 추돌 시 가장 쉽게 손상을 입을 수 있는 차량 전방부에 인위적인 열교환기 파쇄수단으로서 가스쿨러의 전방 또는 후방에 장착되는 차량 부품에 일정한 형상의 구조물을 추가하여 충돌 또는 추돌 등으로 인한 외부 충격이 전달될 때 상기 구조물이 가장 먼저 가스쿨러의 튜브 또는 헤더부를 손상시켜 고압의 냉매가 손상된 부위를 통하여 차량의 전방에서 미리 분출되도록 함으로써 고압의 이산화탄소 냉매의 유출로 인한 운전자 상해를 방지하는 효과를 갖는다. As described above, the present invention provides a structure having a constant shape to a vehicle component mounted at the front or rear of the gas cooler as an artificial heat exchanger crushing means in the front part of the vehicle that can be most easily damaged in the event of a collision or collision. When the external shock due to collision or collision is transmitted, the structure first damages the tube or header part of the gas cooler so that the high pressure refrigerant is ejected in front of the vehicle through the damaged part in advance. Has the effect of preventing driver injury from spills.

Claims (6)

압축기(15), 가스쿨러(21), 팽창밸브(13), 증발기(14)를 포함하는 차량 공조시스템에 있어서,In a vehicle air conditioning system including a compressor (15), a gas cooler (21), an expansion valve (13), and an evaporator (14), 상기 가스쿨러(21)의 일 측에 가스쿨러 파쇄수단(30)이 구비되되,Gas cooler crushing means 30 is provided on one side of the gas cooler 21, 상기 차량 공조시스템의 냉매는 CO2이며,The refrigerant in the vehicle air conditioning system is CO2, 상기 가스쿨러 파쇄수단(30)은 상기 가스쿨러(21)의 전방에 돌출형 쐐기(24)가 장착되어 이루어지되, 상기 돌출형 쐐기(24)는 상기 가스쿨러(21)를 구성하는 헤더부에 형성되며, 상기 돌출형 쐐기(24)는 가스쿨러(21)의 전방에 장착되는 캐리어(200)에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 공조시스템.The gas cooler crushing means 30 is formed by mounting a protruding wedge 24 in front of the gas cooler 21, wherein the protruding wedge 24 has a header portion constituting the gas cooler 21. Is formed, the protruding wedge (24) is a vehicle air conditioning system, characterized in that formed integrally with the carrier (200) mounted in front of the gas cooler (21). 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 압축기(15), 가스쿨러(21), 팽창밸브(13), 증발기(14)를 포함하는 차량 공조시스템에 있어서,In a vehicle air conditioning system including a compressor (15), a gas cooler (21), an expansion valve (13), and an evaporator (14), 상기 가스쿨러(21)의 일 측에 가스쿨러 파쇄수단(30)이 구비되되,Gas cooler crushing means 30 is provided on one side of the gas cooler 21, 상기 차량 공조시스템의 냉매는 CO2이며,The refrigerant in the vehicle air conditioning system is CO2, 상기 가스쿨러 파쇄수단(30)은 별도의 프레임 형상에 돌출형 쐐기(24)가 일체로 형성되어 상기 가스쿨러(21)와 라디에이터(40) 사이의 공간에 삽입되어 장착되는 것을 특징으로 하는 차량 공조시스템.The gas cooler crushing means 30 is a vehicle air conditioning, characterized in that the projecting wedge 24 is integrally formed in a separate frame shape is inserted into the space between the gas cooler 21 and the radiator 40 system.
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