KR101208929B1

KR101208929B1 - 2중 증발 시스템

Info

Publication number: KR101208929B1
Application number: KR1020090119633A
Authority: KR
Inventors: 안용남; 박태영; 민은기; 김덕수
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2012-12-07
Also published as: KR20110062798A

Abstract

본 발명의 2중 증발 시스템은, 차량에 구비되는 증발 시스템에 있어서, 압축기(10); 응축기(20); 상기 응축기(20)에서 응축된 냉매를 적어도 2개 이상의 배출부(32a 내지 32n)를 통해 배출하는 팽창수단(30); 상기 팽창수단(30)으로부터 배출된 냉매를 유입받아 증발시켜 상기 압축기(10)로 유입시키되, 상기 제1배출부(32a)로부터 배출된 냉매를 유입받아 증발시키는 제1증발부(41) 및 상기 제2배출부(32b)로부터 배출된 냉매를 유입받아 증발시키는 제2증발부(42)로 구성되며, 상기 제1증발부(41) 및 상기 제2증발부(42)는, 단일 개의 블로워(60)에 의해 송풍되는 공기가 상기 제1증발부(41) 및 상기 제2증발부(42)를 순차적으로 통과하며 냉각되도록, 상기 제1증발부(41) 및 상기 제2증발부(42)를 통과하는 공기의 유동 방향으로 중첩되어 서로 밀착되어 병렬 배치되고, 상기 제1배출부(32a)와 상기 제1증발부(41)를 연결하는 냉매 유로 및 상기 제2배출부(32b)와 상기 제2증발부(42)를 연결하는 냉매 유로들이 서로 병렬 배치되는 증발기(40); 상기 팽창수단(30)과, 상기 증발기(40) 및 상기 압축기(10)를 연결하는 유로를 연결하여, 리턴된 냉매의 물리적 특성에 따라 상기 팽창수단(30)의 동작을 제어하도록, 상기 압축기(10) 전단에서 냉매 일부 또는 전량을 리턴하여 상기 팽창수단(30)으로 유통시키는 리턴유로(70); 를 포함하여 이루어지되, 상기 팽창수단(30)은 상기 유입부(31)로부터 유입되는 냉매를 통과시키는 유입유로(33), 상기 유입유로(33)가 2개로 분기되어 각각 형성되며, 각각 상기 제1배출부(32a) 및 상기 제2배출부(32b)로 냉매를 배출시키는 제1배출유 로(34a) 및 제2배출유로(34b)를 포함하여 이루어지며, 팽창밸브로 구현되어 상기 유입유로(33) 상에 구비되어 냉매를 교축시키는 분기전팽창부(35) 및 감압수단으로 구현되어 상기 제2배출유로(34b) 상에 구비되어 냉매를 교축시키는 제2팽창부(35b)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

차량, 자동차, 공조, 2중 증발, 냉매 분기, 이젝터

Description

2중 증발 시스템 {Double-Evaporation System}

본 발명은 2중 증발 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량용 공조 시스템의 냉방 사이클에 있어서, 2중 증발을 함으로써 시스템 효율을 상승시키는 2중 증발 시스템에 관한 것이다.

세계적으로 에너지 및 환경 문제에 관한 관심사가 커져 감에 따라, 최근 자동차 생산 산업에 있어서 연비를 포함한 각 부품의 효율 개선이 꾸준히 이루어지고 있으며, 또한 다양한 소비자의 욕구를 만족시키기 위하여 자동차 외관의 형태 역시 다양화되고 있는 추세이다. 이러한 경향에 따라, 차량의 각 부품들은 점차로 경량화ㆍ소형화 및 고기능화를 위한 꾸준한 연구 개발이 이루어지고 있다. 특히 차량용 공조 장치에 있어서, 대개 엔진룸 내부에서 충분한 공간을 확보하기 어려운 실정이기 때문에 작은 크기를 가지면서도 높은 효율을 가지는 냉방 시스템을 제조하기 위한 노력이 있어 왔다.

한편, 통상적으로 냉방 시스템은 주변으로부터 열을 흡수하는 증발기, 냉매를 압축하는 압축기, 주변으로 열을 방출하는 응축기, 냉매를 팽창시키는 팽창수단으로 구성된다. 냉각 시스템에서는, 상기 증발기로부터 압축기로 유입되는 기체 상 태의 냉매는 압축기에서 고온 및 고압으로 압축되고, 상기 압축된 기체 상태의 냉매가 응축기를 통과하면서 액화되는 과정에서 주변으로 액화열이 방출되며, 상기 액화된 냉매가 다시 팽창수단을 통과함으로써 저온 및 저압의 습포화 증기 상태가 된 후 다시 증발기로 유입되어 기화하게 되어 사이클을 이루게 된다.

이 때, 실질적인 냉각 작용은 액체 상태의 냉매가 주변에서 기화열만큼의 열량을 흡수하여 기화되는 증발기에 의해 일어나게 된다. 따라서 냉방 시스템에 있어 증발기의 효율 향상은 항상 매우 중요한 과제이다.

도 1은 일반적인 증발기의 사시도이다. 도시된 바와 같이 증발기(100)는, 한 쌍의 헤더탱크(110), 복수 개의 튜브(120) 및 복수 개의 핀(130)으로 이루어진다. 상기 헤더탱크(110)는, 폭 방향으로 연장되고 길이 방향으로 배열되는 복수 개의 튜브삽입홀(113)이 상면 또는 하면에 형성되며, 엔드캡(114)에 의해 길이 방향의 양 끝이 폐쇄되고, 내부 공간에 냉매유로를 형성하되 상기 냉매유로 공간을 길이 방향으로 구획하는 적어도 1개 이상의 격벽(111) 및 상기 냉매유로 공간을 폭 방향으로 구획하는 적어도 1개 이상의 배플(112)을 포함하여 이루어진다. 또한 상기 튜브(120)는 상기 헤더탱크(110)의 상기 튜브삽입홀(113)에 양단이 삽입 고정되어 냉매유로를 형성하며, 상기 핀(130)은 상기 튜브(120) 사이에 개재되어 열교환성능을 높이게 된다. 여기에서, 도 1에 도시된 증발기의 형태는 하나의 예시일 뿐으로, 상기 증발기(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 튜브(120)가 2열로 형성될 수도 있고, 또는 단열이나 3열로 이루어질 수도 있다. 또한 냉매 유로의 설계에 따라 상기 격벽(111)이나 상기 배플(112)의 위치나 형태가 달라질 수도 있고, 상기 격벽(111) 상에 연통홀이 형성될 수도 있는 등, 여기에서 말하는 증발기가 도 1의 형태로 한정되는 것은 아니다.

도 1에 도시된 바와 같은 기본적인 형태의 증발기의 구성을 다양하게 변형 또는 개선함으로써 증발기의 효율을 증대시키려는 많은 노력이 있어 왔다. 도 2는 종래에 증발기 효율을 개선시키고자 하는 여러 기술들에 의한 증발 시스템들을 도시하고 있다.

도 2(A)는 일본특허공개 제2000-062452호(이하 선행기술1)에 개시된 기술에 의한 증발 시스템을 도시한 것으로, 상기 선행기술1에서는 증발기를 2개 나란히 배치하여 구성하고 팽창수단을 통과해 나온 냉매가 분기되어 각각의 증발기를 통과되도록 하되, 도 2(A)의 우측에 도시된 실시예에서는 일측 증발기가 축냉제를 수용하고 있음으로써 축냉부 역할을 함으로써 증발기를 통과하는 공기의 냉각 효율을 높이도록 하고 있다. 또한, 도 2(B)는 일본특허공개 제2005-308384호(이하 선행기술2)에 개시된 기술에 의한 증발 시스템을 도시한 것으로, 상기 선행기술2에서는 역시 증발기를 2개 나란히 배치하여 구성하되, 팽창수단을 통과해 나온 냉매가 증발기 - 이젝터 - 증발기를 순차적으로 통과하도록 하고 있다.

그러나 상기 선행기술들에서 개시된 증발 시스템의 경우 다음과 같은 문제점들을 가지고 있다. 선행기술1의 경우 두 개의 증발기 중 하나의 증발기는 실질적으로는 축냉기가 되는 것으로, 축냉기가 충분히 축냉되어 있을 경우라면 공기의 냉각 이 보다 효과적으로 이루어질 수 있겠으나, 시동 초기와 같이 축냉기에 축냉이 전혀 이루어지지 않은 시점에서는 증발기를 통과하는 냉매가 공기 및 축냉제 양측으로부터 열을 흡수하여야 하는 바 오히려 공기의 냉각 효율은 떨어지게 되는 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 선행기술 1과 같이 간헐적으로 축냉기 측으로 운전 및 저온 냉매를 저장하는 경우, 유량 조절 기능을 구현하기 어려운 문제 또한 있다. 더불어, 선행기술 1은 단순히 축냉 역할만 하기 때문에 엔진 정지 시에만 차량 실내 냉방을 소정 시간 지속시키는 것일 뿐으로, 궁극적으로 공조 성능을 전체적으로 향상시킬 수 없다.

또한 선행기술2의 경우, 냉매가 증발기 - 이젝터 - 증발기를 순차적으로 통과하도록 한 것으로서, 이젝터를 사용함으로써 서로 온도가 다른 냉매를 혼합하여 줌으로써 냉매의 온도 조건을 개선하여 냉각 효율을 높이고자 하고 있으나, 선행기술2는 다음과 같은 문제점을 가지게 된다. 즉 선행기술2의 구성은, 냉매의 흐름 상 2개의 증발기가 직렬 연결되어 있는 형태인데, 이에 따라 실제로 열교환이 일어나는 냉매 유로 길이를 최대화하는 장점은 있으나, 냉매 유로가 지나치게 길어짐에 따라 증발기 통과로 인한 압력강하량이 급격히 상승하게 되어 시스템 효율이 크게 떨어지게 되는 문제점이 있다. 또한, 선행기술 2의 구조에서는 두 번째 증발기의 냉매가 첫 번째 증발기에 유입됨으로 인해 증발압이 과도하게 상승되는 문제점이 있으며, 이에 따라 시스템 성능이 저하되는 문제점 또한 발생하게 된다.

이와 같이, 구동 조건이나 시점에 구애받지 않으면서도 증발기 자체에서의 냉방 효율과 시스템 효율을 동시에 증대시킬 수 있는 증발 시스템의 구성에 대한 연구가 더욱 필요한 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 병렬 배치된 다수 개의 증발부에 의하여 2중 증발이 이루어지고, 이젝터를 사용하여 냉매를 혼합하여 냉매 온도 조건을 개선함으로써 냉방 효율 및 시스템 효율을 향상시키는, 2중 증발 시스템을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 2중 증발 시스템은, 차량에 구비되는 싱글 에어컨 증발 시스템에 있어서, 냉매를 흡입하여 압축시키는 압축기(10); 상기 압축기(10)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(20); 상기 응축기(20)에서 응축된 냉매를 유입부(31)를 통해 유입받아 2개로 분기하여 제1배출부(32a) 및 제2배출부(32b)를 통해 배출하되, 분기되기 전 또는 후의 냉매를 교축시키는 팽창수단(30); 상기 팽창수단(30)으로부터 배출된 냉매를 유입받아 증발시켜 상기 압축기(10)로 유입시키되, 상기 제1배출부(32a)로부터 배출된 냉매를 유입받아 증발시키는 제1증발부(41) 및 상기 제2배출부(32b)로부터 배출된 냉매를 유입받아 증발시키는 제2증발부(42)로 구성되며, 상기 제1증발부(41) 및 상기 제2증발부(42)는, 단일 개의 블로워(60)에 의해 송풍되는 공기가 상기 제1증발부(41) 및 상기 제2증발부(42)를 순차적으로 통과하며 냉각되도록, 상기 제1증발부(41) 및 상기 제2증발부(42)를 통과하는 공기의 유동 방향으로 중첩되어 서로 밀착되어 병렬 배치되고, 상기 제1배출부(32a)와 상기 제1증발부(41)를 연결하는 냉매 유로 및 상기 제2배출부(32b)와 상기 제2증발부(42)를 연결하는 냉매 유로들이 서로 병렬 배치되는 증발기(40); 상기 팽창수단(30)과, 상기 증발기(40) 및 상기 압축기(10)를 연결하는 유로에 설치되어, 냉매의 온도와 압력을 감지하여 상기 팽창수단(30)의 동작 제어에 이용되도록 하는 감지수단(70);을 포함하여 이루어지되, 상기 팽창수단(30)은 상기 유입부(31)로부터 유입되는 냉매를 통과시키는 유입유로(33), 상기 유입유로(33)가 2개로 분기되어 각각 형성되며, 각각 상기 제1배출부(32a) 및 상기 제2배출부(32b)로 냉매를 배출시키는 제1배출유로(34a) 및 제2배출유로(34b)를 포함하여 이루어지며, 팽창밸브로 구현되어 상기 유입유로(33) 상에 구비되어 냉매를 교축시키는 분기전팽창부(35) 및 감압수단으로 구현되어 상기 제2배출유로(34b) 상에 구비되어 냉매를 교축시키는 제2팽창부(35b)가 구비되는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 감압수단은 캐필러리 튜브인 것이 바람직하다.

이 때, 상기 2중 증발 시스템은 상기 증발기(40)와 상기 압축기(10) 사이에 구비되어 상기 제1증발부(41) 또는 제2증발부(42) 중 어느 하나에서 토출된 냉매의 유속을 이용하여 다른 하나에서 토출되는 냉매를 흡입한 후 승압하여 상기 압축기(10)로 공급하는 이젝터(50); 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 이젝터(50)는 상기 제1증발부(41)와 제2증발부(42) 중 어느 하나에서 토출된 냉매를 감압 팽창시키면서 냉매 유속을 증가시키는 노즐부(51), 상 기 노즐부(51)로부터 분사되는 냉매의 증가된 유속을 이용하여 상기 제1증발부(41)와 상기 제2증발부(42) 중 다른 하나에서 토출되는 냉매를 흡입하는 흡입부(52), 상기 노즐부(51)에서 분사되는 냉매와 상기 흡입부(52)를 통해 흡입되는 냉매를 혼합한 후 이 냉매의 압력을 승압시키는 디퓨져부(53)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 이 때, 상기 이젝터(50)는 냉매 유동이 아음속을 이루도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1증발부(41) 및 상기 제2증발부(42)는 단일의 증발기(40)가 2개의 증발 영역으로 분리되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 팽창수단을 통과하면서 2개로 분기된 냉매가 병렬 배치된 2개의 증발부로 구성된 증발기에 의하여 2중 증발됨으로써, 냉매의 증발이 보다 효과적으로 이루어질 수 있도록 하는 큰 효과가 있다. 즉, 유입된 과열 공기가 각각의 증발부를 통과하면서 온도가 낮아지게 됨에 따라 각 증발부 전단에 설치된 팽창 장치는 각각의 증발 영역 별로 유입되는 공기 온도에 맞춰 냉매의 압력 및 온도를 적절하게 팽창시키게 되며(고온 영역 : 냉매 압력 및 온도 소폭 상승, 저온 영역 : 냉매 압력 및 온도 저감) 이로 인해 증발 영역에 대한 조절이 기존 시스템 대비 보다 세밀하게 이루어지게 되어 증발이 효과적으로 이루어지게 된다. 또한, 냉매가 분기되어 증발부를 지나는 과정에서 종래에 비해 냉매가 통과하는 유로의 길이가 크게 줄어들게 되어, 증발기 통과 후의 냉매의 압력강하 특성을 개선하는 큰 효과가 있다.

또한 이에 따라 본 발명에 의하면 공조 시스템 전체적인 시스템 효율을 크게 향상시키는 큰 효과가 있다.

뿐만 아니라, 본 발명에서는 2개로 분기되어 각각의 증발부에서 증발된 냉매를 이젝터를 사용하여 혼합하여 줌으로써, 증발기에서 배출되어 압축기로 유입되는 냉매의 온도, 압력 등의 조건을 최적화해주어, 궁극적으로 시스템 효율을 더욱 향상시키는 큰 효과가 있다. 특히 본 발명에 사용되는 이젝터는 냉매 유동이 아음속을 이루도록 구성되어, 냉매를 효과적으로 혼합하면서도 소음 등의 문제를 발생시키지 않는 장점이 있다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 2중 증발 시스템을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 2중 증발 시스템의 한 실시예의 시스템도이다. 본 발명의 2중 증발 시스템은, 기본적으로는 일반적인 냉방 사이클 시스템과 유사하게, 냉매를 흡입하여 압축시키는 압축기(10); 상기 압축기(10)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(20); 상기 응축기(20)에서 응축된 냉매를 교축(throttling)시키는 팽창수단(30); 및 상기 팽창수단(30)에서 교축된 냉매를 증발시키는 증발기(40); 로 이루어져, 상기 증발기(40)에서 배출된 냉매가 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 상기 압축기(10)로 재유입됨으로써 냉매의 순환이 이루어진다. 여기에서, 본 발명의 2중 증발 시스템에는, 상기 팽창수단(30)과, 상기 증발기(40) 및 상기 압축기(10)를 연결하는 유로에 설치되어, 냉매의 온도와 압력을 감지하여 상기 팽창수단(30)의 동작 제어에 이용되도록 하는 감지수단(70)이 더 구비된다.

이 때, 본 발명의 2중 증발 시스템은 상기 팽창수단(30) 및 상기 증발기(40)의 구성에 있어 일반적인 냉방 사이클 시스템과 완전히 구분되는 특징을 가진다.

상기 팽창수단(30)은 상기 응축기(20)에서 응축된 냉매를 유입부(31)를 통해 유입받아 냉매를 교축시켜 배출시키게 된다. 이 때, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 상기 팽창수단(30)에서는 냉매의 유로가 2개로 분기되어 제1배출부(32a) 내지 제2배출부(32b)를 통해 배출되게 된다. 또한 상기 팽창수단(30) 내에서는 분기되기 전 또는 후의 냉매가 교축되게 된다. 상기 팽창수단(30)에서 배출된 냉매는 상술한 바와 같이 2개로 분기되며, 각각이 서로 독립된 2개의 냉매 유로를 따라 상기 증발기(40)로 유입된다.

상기 증발기(40)는 상기 팽창수단(30)으로부터 배출된 냉매를 유입받아 증발시켜 상기 압축기(10)로 유입시키는 역할을 한다. 이 때 본 발명에서, 상기 증발기(40)는 도시된 바와 같이 상기 제1배출부(32a)로부터 배출된 냉매를 유입받아 증발시키는 제1증발부(41) 내지 상기 제2배출부(32b)로부터 배출된 냉매를 유입받아 증발시키는 제2증발부(42)로 구성된다. 또한, 상기 제1증발부(41) 내지 상기 제2증발부(42)를 통과하는 공기의 유동 방향으로 중첩되어 서로 밀착되어 병렬 배치되는 데, 이에 따라 단일 개의 블로워(60)에 의해 송풍되는 공기가 상기 제1증발부(41) 내지 상기 제2증발부(42)를 순차적으로 통과하며 냉각되게 된다. 물론, 상기 제1증발부(41) 내지 상기 제2증발부(42)가 병렬 배치됨으로써, 상기 제1배출부(32a)와 상기 제1증발부(41)를 연결하는 냉매 유로 내지 상기 제2배출부(32b)와 상기 제2증발부(42)를 연결하는 냉매 유로들 역시 서로 병렬 배치되게 된다.

2개의 상기 증발부들(41)(42)은 상술한 바와 같이 병렬 배치되어, 단일 개의 상기 블로워(60)에 의해 송풍되는 공기가 상기 증발부들(41)(42)을 순차적으로 통과하게 된다. 이에 따라, 제1증발부(41)에서 1차적으로 냉각된 공기가 제2증발부(42)로 유입되는 과정을 거쳐, 공기가 2차로 반복 냉각되게 된다.

이 때, 이러한 반복 냉각 과정은 일반적인 2열 이상의 증발기에서의 냉각과는 다른 양상을 띤다. 도 1에 도시된 예시와 같은 2열로 된 증발기의 경우, 냉매는 1열 및 2열을 순차적으로 통과하게 되는데, 냉매가 1열을 통과하면서 공기로부터 열을 흡수하게 되는 바, 2열을 통과하는 냉매는 1열을 통과하는 냉매보다 당연히 그 온도가 높아지게 된다. 따라서 1열에서의 공기 냉각 성능보다 2열에서의 공기 냉각 성능이 떨어지게 됨은 당연하다. 반면, 본 발명의 경우 상기 증발부들(41)(42)로 유입되는 냉매는 상기 팽창수단(30)으로부터 미리 2개로 분기되어 나온 것으로서, 각각의 상기 증발부들(41)(42)에 유입되는 냉매는 모두 동일한 온도 조건을 가진다. 즉 종래의 다열 증발기의 경우 각 열을 통과할 때마다 (이전 열에서 공기와의 열교환을 일으켜 열을 흡수하기 때문에) 냉매의 온도가 올라가게 되어, 열 번이 증가함에 따라(즉 1열보다 2열이, 2열보다 3열이, … 이하 마찬가지) 공기 냉각 성능이 떨어지게 되는 반면, 본 발명의 경우 상기 증발부들(41)(42)을 통과하는 냉매의 온도 조건이 모두 동일하기 때문에 열 번의 증가에 따른 공기 냉각 성능의 저하 문제가 원천적으로 해소되게 된다. 이에 따라 본 발명의 상기 증발기(40)의 전체적인 공기 냉각 성능은 종래의 증발기에 비해 월등히 높아지게 되는 것이다.

뿐만 아니라, 이와 같이 상기 증발기(40)가 병렬 배치된 상기 증발부들(41)(42)로 이루어짐에 따라 다음과 같은 효과를 또 얻을 수 있다. 도 1에 도시된 종래의 증발기의 경우나, 도 2(B)에 도시된 증발기(2개의 증발기가 냉매의 흐름 상 직렬 연결되는 경우)의 경우 냉매 유로가 길어지게 된다. 냉매 유로가 길어짐에 따라 열교환성능 및 압력강하량은 증가하게 되는데, 압력강하량이 지나치게 증가하게 되면 열교환성능에도 악영향을 미쳐 오히려 열교환성능이 저하되는 경향이 나타나게 된다는 사실은 일반적으로 잘 알려져 있다. 이에 따라 증발기의 냉각 성능을 증대시키고자 하는 형태 개선 연구에서는, 열교환성능의 증대에 주안점을 맞추는 관점 뿐 아니라 압력강하량의 저감에 주안점을 맞추는 관점 역시 매우 중요하게 여겨지고 있다.

본 발명의 경우 상기 증발부들(41)(42)이 병렬 배치될 뿐만 아니라 상기 증발부들(41)(42)로 유입되는 냉매 역시 상기 팽창수단(30)에서 미리 상기 증발부들(41)(42)의 개수(2)만큼 분기되어 들어가게 되며, 상기 증발부들(41)(42) 각각은 1열로 이루어지게 되므로, 실질적으로 냉매가 통과하는 유로 길이 자체는 증발기 길이에 상응하는 길이가 된다. 반면, 도 1에 도시된 종래의 일반적인 증발기의 경 우, 냉매가 2열을 모두 통과해야 하므로 냉매 유로 길이는 증발기 길이의 2배에 상응하는 길이가 되며, 도 2(B)에 도시된 증발기의 경우에는 그 냉매 유로 길이가 훨씬 더 늘어나게 된다. 즉 본 발명의 증발기(40)는 냉매 유로 길이를 최소화함으로써 냉매에서의 압력강하량을 크게 저감시킬 수 있어, 궁극적으로 증발기(40)에서의 냉각 성능을 극대화할 수 있게 되는 것이다.

특히 본 발명의 증발기(40)는, 단일의 증발기(40)가 2개의 증발 영역으로 분리되어 구성되도록 함으로써 매우 쉽게 구현할 수 있다. 즉 예를 들자면, 도 1에 도시된 증발기 형태에서, 각 열이 격벽으로 모두 서로 구분되게 형성하고, 각 열마다 유입구 및 배출구가 구비되도록 하면 되는 것이다. 이와 같이 본 발명의 증발기(40)를 구현하게 되면, 각각의 상기 증발부들(41)(42)이 서로 밀착 배치되게 되는 바, 하나의 증발부를 통과한 공기가 곧바로 다음 증발부로 유입되게 됨으로써 열손실을 최대한 방지할 수 있어, 공기 냉각 성능을 더욱 극대화할 수 있다. 더불어, 이와 같은 형태로 상기 증발기(40)를 구현할 경우, 종래의 증발기 형태에서 크게 벗어나지 않는 형태인 바 기존의 증발기 생산 시스템을 거의 그대로 활용할 수 있어 추가적인 설비 초기 투자 비용이 전혀 들어가지 않는다는 경제적인 장점 또한 얻을 수 있다.

도 5는 본 발명의 2중 증발 시스템의 다른 실시예의 시스템도로서, 도 5의 실시예에서는 도 3의 실시예의 시스템과 더불어, 상기 증발기(40)에서 배출된 냉매를 혼합하여 압력, 온도 등의 조건들을 개선하도록, 상기 증발기(40)와 상기 압축 기(10) 사이에는 이젝터(50)가 더 구비된다.

이 때, 상기 증발부들(41)(42)을 통과하여 나온 냉매들은 각각 서로 압력, 온도 조건 등이 상이하게 형성되게 된다. 분기되어 있던 유로들을 곧바로 하나로 합쳐도 자연적으로 혼합이 일어나 압력, 온도 조건 등이 평준화되겠으나, 상기 압축기(10)로 공급되기 전에 완전한 혼합이 이루어지지 않을 수도 있으며, 이에 따라 상기 압축기(10)에서의 효율이 일부 감소할 수 있다. 본 발명에서는 이러한 문제점을 피하기 위하여, 상기 증발기(40)와 상기 압축기(10) 사이에 상기 이젝터(50)가 구비되도록 한다.

상기 이젝터(50)는, 상기 제1증발부(41) 또는 제2증발부(42) 중 어느 하나에서 토출된 냉매의 유속을 이용하여 다른 하나에서 토출되는 냉매를 흡입한 후 승압하여 상기 압축기(10)로 공급한다. 이 때, 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 이젝터(50)는 상기 제1증발부(41)와 제2증발부(42) 중 어느 하나에서 토출된 냉매를 감압 팽창시키면서 냉매 유속을 증가시키는 노즐부(51), 상기 노즐부(51)로부터 분사되는 냉매의 증가된 유속을 이용하여 상기 제1증발부(41)와 상기 제2증발부(42) 중 다른 하나에서 토출되는 냉매를 흡입하는 흡입부(52), 상기 노즐부(51)에서 분사되는 냉매와 상기 흡입부(52)를 통해 흡입되는 냉매를 혼합한 후 이 냉매의 압력을 승압시키는 디퓨져부(53)를 포함하여 이루어지게 된다. 즉, 상기 증발부들(41)(42) 중 하나에서 배출된 냉매가 상기 이젝터(50)의 상기 노즐부(51)로 유입되고, 나머지에서 배출된 냉매가 상기 이젝터(50)의 상기 흡입부(52)로 유입되어, 상기 이젝터(50) 내의 상기 디퓨저부(53)에서 혼합이 이루어지게 되는 것이다.

또한 여기에서, 상기 이젝터(50)는 냉매 유동이 아음속을 이루도록 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 일반적인 이젝터는 그 내부를 통과하는 유체의 유동이 초음속을 이루도록 형성되는 경우가 많은데, 이 경우 이젝터에서 발생되는 소음이 매우 커지게 된다. 본 발명의 증발 시스템은 자동차에 구비되는 것인 바, 소음 발생을 억제해야 할 필요성이 있으므로, 본 발명에서는 상기 이젝터(50)에서의 냉매 유동이 초음속을 이루지 않고 아음속을 이루도록 한다. 이에 따라 본 발명의 상기 이젝터(50)에서는 큰 소음이 발생하지 않으면서도 효과적인 냉매의 혼합을 이룰 수 있게 된다.

이와 같이 복수 개의 상기 증발부들(41)(42)을 통과해 나온 냉매들이 상기 이젝터(50)를 통과함으로써 잘 혼합되도록 하여, 상기 압축기(10)로 유입되는 냉매의 압력, 온도 조건 등을 안정화할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명에 의한 2중 증발 시스템의 한 실시예의 시스템도 및 팽창수단의 상세도이며, 도 6은 본 발명에 의한 2중 증발 시스템의 다른 실시예의 시스템도 및 팽창수단의 상세도이다. 도 4 및 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 팽창수단(30)은 상기 유입부(31)와 연결되는 유입유로(33)와, 2개의 상기 배출부(32a)(32b)과 각각 연결되는 2개의 배출유로들(34a)(34b)과, 각각의 유로들에 구비되는 팽창부들(35)(35b)을 포함하여 이루어진다.

상기 유입유로(33)는 상기 유입부(31)로부터 유입되는 냉매를 통과시키며, 상기 제1배출유로(34a) 내지 상기 제2배출유로(34b)는 상기 유입유로(33)가 2개로 분기되어 각각 형성되게 된다. 상기 제1배출유로(34a) 내지 상기 제2배출유로(34b)는 물론, 상기 제1배출부(32a) 내지 상기 제2배출부(32b)와 각각 연결되어 냉매를 배출시킨다.

각각의 상기 유로들에 구비되는 팽창부들(35)(35b)에 대해 보다 상세히 설명한다. 본 발명의 팽창수단(30)은 팽창밸브로 구현되어 상기 유입유로(33) 상에 구비되어 냉매를 교축시키는 분기전팽창부(35) 및 감압수단으로 구현되어 상기 제2배출유로(34b) 상에 구비되어 냉매를 교축시키는 제2팽창부(35b)가 구비된다. 이 때, 상기 제2팽창부(35b)는 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 캐필러리 튜브로 구현될 수도 있고, 또는 오리피스로 구현될 수도 있는 등, 설계의 목적이나 원하는 성능 향상 정도 등에 따라 다양한 형태로 구성될 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

도 1은 일반적인 증발기 구성.

도 2는 종래의 증발 시스템.

도 3은 본 발명에 의한 2중 증발 시스템의 한 실시예의 시스템도.

도 4는 본 발명의 의한 2중 증발 시스템의 한 실시예의 시스템도 및 팽창수단의 상세도.

도 5는 본 발명에 의한 2중 증발 시스템의 다른 실시예의 시스템도.

도 6은 본 발명의 의한 2중 증발 시스템의 다른 실시예의 시스템도 및 팽창수단의 상세도.

도 7은 본 발명에 의한 2중 증발 시스템의 팽창수단의 실시예.

도 8은 본 발명에 구비되는 이젝터의 실시예.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10: 압축기 20: 응축기

30: 팽창수단

31: 유입부 32a, 32b: 제1, 제2배출부

33: 유입유로 34a, 34b: 제1, 제2배출유로

35: 분기전팽창부 35a, 35b: 제1, 제2팽창부

40: 증발기 41, 42: 제1, 제2증발부

50: 이젝터 60: 블로워

70: 감지수단

Claims

차량에 구비되는 싱글 에어컨 증발 장치에 있어서,

냉매를 흡입하여 압축시키는 압축기(10);

상기 압축기(10)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(20);

상기 응축기(20)에서 응축된 냉매를 유입부(31)를 통해 유입받아 2개로 분기하여 제1배출부(32a) 및 제2배출부(32b)를 통해 배출하되, 분기되기 전 또는 후의 냉매를 교축시키는 팽창수단(30);

상기 팽창수단(30)으로부터 배출된 냉매를 유입받아 증발시켜 상기 압축기(10)로 유입시키되, 상기 제1배출부(32a)로부터 배출된 냉매를 유입받아 증발시키는 제1증발부(41) 및 상기 제2배출부(32b)로부터 배출된 냉매를 상기 제1증발부(41)와 동시에 유입받아 증발시키는 제2증발부(42)로 구성되며,

상기 제1증발부(41) 및 상기 제2증발부(42)는, 단일 개의 블로워(60)에 의해 송풍되는 공기가 상기 제1증발부(41) 및 상기 제2증발부(42)를 순차적으로 통과하며 냉각되도록, 상기 제1증발부(41) 및 상기 제2증발부(42)를 통과하는 공기의 유동 방향으로 중첩되어 서로 밀착되어 병렬 배치되고,

상기 제1배출부(32a)와 상기 제1증발부(41)를 연결하는 냉매 유로 및 상기 제2배출부(32b)와 상기 제2증발부(42)를 연결하는 냉매 유로들이 서로 병렬 배치되는 증발기(40);

상기 팽창수단(30)과, 상기 증발기(40) 및 상기 압축기(10)를 연결하는 유로에 설치되어, 냉매의 온도와 압력을 감지하여 상기 팽창수단(30)의 동작 제어에 이용되도록 하는 감지수단(70);

상기 증발기(40)와 상기 압축기(10) 사이에 구비되어 상기 제1증발부(41) 또는 제2증발부(42) 중 어느 하나에서 토출된 냉매의 유속을 이용하여 다른 하나에서 토출되는 냉매를 흡입한 후 승압하여 상기 압축기(10)로 공급하는 이젝터(50);

를 포함하여 이루어지되,

상기 팽창수단(30)은

상기 유입부(31)로부터 유입되는 냉매를 통과시키는 유입유로(33),

상기 유입유로(33)가 2개로 분기되어 각각 형성되며, 각각 상기 제1배출부(32a) 및 상기 제2배출부(32b)로 냉매를 배출시키는 제1배출유로(34a) 및 제2배출유로(34b)

를 포함하여 이루어지며,

팽창밸브로 구현되어 상기 유입유로(33) 상에 구비되어 냉매를 교축시키는 분기전팽창부(35) 및 감압수단으로 구현되어 상기 제2배출유로(34b) 상에 구비되어 냉매를 교축시키는 제2팽창부(35b)가 구비되는 것을 특징으로 하는 2중 증발 장치.
제 1항에 있어서, 상기 감압수단은

캐필러리 튜브인 것을 특징으로 하는 2중 증발 장치.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 이젝터(50)는

상기 제1증발부(41)와 제2증발부(42) 중 어느 하나에서 토출된 냉매를 감압 팽창시키면서 냉매 유속을 증가시키는 노즐부(51),

상기 노즐부(51)로부터 분사되는 냉매의 증가된 유속을 이용하여 상기 제1증발부(41)와 상기 제2증발부(42) 중 다른 하나에서 토출되는 냉매를 흡입하는 흡입부(52),

상기 노즐부(51)에서 분사되는 냉매와 상기 흡입부(52)를 통해 흡입되는 냉매를 혼합한 후 이 냉매의 압력을 승압시키는 디퓨져부(53)

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 2중 증발 장치.
제 4항에 있어서, 상기 이젝터(50)는

냉매 유동이 아음속을 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 2중 증발 장치.
제 1항에 있어서, 상기 제1증발부(41) 및 상기 제2증발부(42)는

단일의 증발기(40)가 2개의 증발 영역으로 분리되어 구성되는 것을 특징으로 하는 2중 증발 장치.