KR101279929B1 - 축냉 기술을 이용한 이중관 열교환 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 축냉 기술을 이용한 이중관 열교환 시스템은 냉매의 열기를 외부에 발산하는 응축기(210), 냉매를 압축하는 압축기(220), 냉매를 팽창시키는 TXV(240), 냉매의 냉기를 실내에 전달하는 증발기(250)를 포함하는 차량용 공조 시스템에 대하여, 외부유체와 상기 응축기(210)에서 토출되어 상기 TXV(240)로 유입되기 전의 냉매가 열교환이 일어나도록 하는 이중관(230)을 가지되, 별도의 축냉 시스템을 더 포함하고, 상기 축냉 시스템은 증발기(250)와 연계하여 축냉 사이클을 이루는 IHX(270) 및 워터펌프(260)를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 외부유체는 상기 축냉 시스템에 적용되는 냉각수인 것을 특징으로 한다.
이처럼 외부유체에 의해 상기 TXV(240) 상류의 냉매가 열교환이 일어나기 때문에 압축기(220)의 토출 압력 및 온도 저하로 인한 압축기 자체의 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

Description

축냉 기술을 이용한 이중관 열교환 시스템{DUALPIPE HEAT EXCHANGE SYSTEM USING COLD RESERVE TECHNIQUE}
본 발명은 축냉 기술을 이용한 이중관 열교환 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉각수를 이용한 축냉 시스템으로 이중관을 사용한 축냉 기술을 이용한 이중관 열교환 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 공조 시스템에서 이중관 열교환기를 적용하는 경우에는, 압축기 측의 저온의 냉매를 이용하여 TXV(감온팽창밸브, Thermal Expansion Valve)를 통과한 냉매와 열교환을 하여, 냉매의 과냉각을 증가시켜 전체 사이클의 효율을 증대시키는 방식을 적용하여 왔다.
도 1은 앞서 언급한 일반적인 이중관 열교환기의 적용례를 나타내는 개략적인 도면이다.
일반적인 이중관 열교환 시스템은 응축기(10), 압축기(20), 열교환부(30), TXV(40), 증발기(50)를 포함한다. 도 1에는 리퀴드 라인(80) 및 석션 라인(90)이 도시되어 있다.
증발기(50)를 통과하여 나온 저온의 냉매에 대한 열을 이용하기 위하여 TXV(40)측을 흐르는 냉매와 열교환을 하여 보다 낮은 온도로 진입하기 위한 구조이며, 공조 사이클 상의 냉매의 과냉각을 증가시켜 전체적인 열교환의 효율을 극대화시키는 방법으로 소개되어 왔다.
하지만 이러한 기술의 문제점으로는 상기 TXV(40)에서 상기 석션 라인(90)측의 과열도를 확인할 수 없기 때문에, 상대적인 냉매의 상황에 관계없이 강제적으로 열교환이 일어나게 되어 석션 라인(90)의 과열도를 조절할 수 없게 된다. 따라서 상기 압축기(20)의 배출 압력 및 온도가 기존의 열교환을 하지 않았던 시스템에 비해 증가하는 경향이 있어 상기 압축기(20)의 내구성에 많은 악영향을 끼치게 되는 부작용이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 워터 펌프를 이용한 축냉 기술과 이중관을 이용한 열교환 시스템을 효율적으로 결합할 수 있는 축냉 기술을 이용한 이중관 열교환 시스템을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 축냉 기술을 이용한 이중관 열교환 시스템은 냉매의 열기를 외부에 발산하는 응축기(210), 냉매를 압축하는 압축기(220), 냉매를 팽창시키는 TXV(240), 냉매의 냉기를 실내에 전달하는 증발기(250)를 포함하는 차량용 공조 시스템에 대하여, 외부유체와 상기 응축기(210)에서 토출되어 상기 TXV(240)로 유입되기 전의 냉매가 열교환이 일어나도록 하는 이중관(230)을 가지되, 별도의 축냉 시스템을 더 포함하고, 상기 축냉 시스템은 증발기(250)와 연계하여 축냉 사이클을 이루는 IHX(270) 및 워터펌프(260)를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 외부유체는 상기 축냉 시스템에 적용되는 냉각수인 것을 특징으로 한다.
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본 발명의 축냉 기술을 이용한 이중관 열교환 시스템은 압축기 석션 측의 냉매를 활용하지 않는 이중관 구조를 가지게 됨으로써, 압축기의 토출 압력 및 온도 저하로 인한 압축기 자체의 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있고,
또한 축냉을 위하여 적용되는 냉각수를 이용한 축냉 시스템을 기존의 이중관 구조에 적용하기 때문에 내부 열교환기의 활용도를 비약적으로 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 이중관 열교환기를 가지는 공조 시스템을 나타내는 개략적인 개념도이다.
도 2는 종래의 이중관 열교환기를 적용한 냉각수 축냉 시스템을 나타내는 계략적인 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 축냉 기술을 이용한 이중관 열교환 시스템을 나타내는 계략적인 개념도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 2는 종래의 이중관 열교환기를 적용한 냉각수 축냉 시스템을 나타내는 계략적인 개념도이다.
도 2를 참조하면, 종래의 이중관 열교환기를 적용한 냉각수 축냉 시스템은 응축기(110), 압축기(120), 증발기(150), TXV(140) 및 이중관(130)을 포함하며, 이와는 별도로 워터펌프(160), IHX(내부 열교환기, 170)를 포함하여 축냉 시스템을 구비한다.
이러한 종래의 이중관 열교환기를 적용한 냉각수 축냉 시스템은 이중관 열교환 시스템과 축냉 시스템을 각각 따로 적용하는 것과 동일하다.
이중관 열교환기의 냉각원은 상기 압축기(120) 측의 저온의 냉매를 사용하며, 이러한 압축기(120) 측의 저온의 냉매를 이용하여 TXV(140) 부분을 지나가는 냉매를 상기 이중관(130)의 영역에서 열교환이 일어나도록 하여 과냉각을 증가시키는 효과를 볼 수 있게 된다.
본 발명에 따른 이중관 열교환기를 적용한 냉각수 축냉 시스템은 열교환을 하는 대상에서 근본적인 차이가 있다. 같은 공조 사이클 내의 부분 간 열교환이 일어나는 것이 아니라, 별도의 외부에서 적용되는 외부유체를 이용하여 TXV 부분을 지나가는 냉매를 냉각하여 과냉각 효과를 보게 된다. 이러한 경우처럼 외부유체를 이용하는 경우에는 공조 사이클 내의 압축기에 내구성을 감소시키는 부작용이 일어나지 않게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 축냉 기술을 이용한 이중관 열교환 시스템을 나타내는 개략적인 개념도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 축냉 기술을 이용한 이중관 열교환 시스템은 냉매의 열기를 외부에 발산하는 응축기(210), 냉매를 압축하는 압축기(220), 냉매를 팽창시키는 TXV(240) 및 냉매의 냉기를 실내에 전달하는 증발기(250)를 포함하는 기본적인 구성을 포함하는 것에 더하여, 외부유체와 상기 TXV(240) 상류의 냉매가 열교환이 일어나도록 하는 이중관(230)을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 TXV(240) 상류에서 냉매를 냉각시키는 역할을 하는 것은 같은 공조 사이클 내의 냉매가 아니고, 외부냉매인 외부유체이므로, 주-공조 사이클 상의 상기 압축기(220)로 투입되는 냉매의 온도가 높아지지 않기 때문에, 압축기 배출 압력이나 온도에 변화가 없게 된다. 실질적으로 상기 TXV(240) 상류 쪽의 냉매 온도만 하강하고, 압축기(220) 쪽의 냉매 온도의 변화는 없게 되어 상기 압축기(220)의 내구성에 문제를 발생시키지 않게 된다.
이러한 외부 유체를 구성하는 방법에 있어서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 축냉 기술을 이용한 이중관 열교환 시스템은 별도의 축냉 시스템을 이용한다. 상기 축냉 시스템에서 사용되는 축냉 시스템용 냉매를 상기 TXV(240) 단의 냉매를 냉각시키는 외부유체로 이용하는 것이다.
보다 구체적으로 살펴보면, 이러한 상기 축냉 시스템은 상기 증발기(250)와 연계하여 축냉 사이클을 이루는 IHX(270) 및 워터펌프(260)를 포함할 수 있다. 앞서 언급한 상기 TXV(240) 상류의 냉매를 냉각하는 외부유체는 상기 축냉 시스템에 적용되는 냉각수가 사용될 수 있다.
따라서 상기 압축기(220) 측의 냉매를 활용하지 않음으로써, 압축기 측 토출 압력 및 온도 저하로 인한 내구성 확보 효과가 있고, 또한 축냉을 위해 적용된 전동 워터 펌프와 내부 열교환기의 활용도를 높이는 효과가 있게 된다.
본 발명에 따른 축냉 기술을 이용한 이중관 열교환 시스템의 핵심은 상기 TXV(240) 상류의 냉매를 냉각시키는 데에 이용하는 냉매가, 같은 사이클 내의 냉매가 아닌 외부의 유체를 이용한다는 것이다. 본 발명의 다른 실시예에서는 기존에 존재하는 축냉 시스템을 이용하여 외부유체의 역할을 하였지만, 이것에 국한되지 않고, 차량 내에 위에서 언급한 TXV(240) 상류의 냉매를 냉각할 수 있는 냉각 원으로 사용할 수 있는 부분이 존재한다면 얼마든지 이용할 수 있는 것이다.
본 발명에서는 공조 시스템의 증발기(250) 측의 차가운 냉매에 의해서 냉각되는 별도 루프의 냉각 시스템을 포함하며, 이러한 냉각 시스템의 구체적인 예로써는 축냉 시스템이 있을 수 있다.
이러한 별도 루프의 냉각 시스템과 상기 TXV(240) 상류의 고온의 냉매를 열교환하도록 이중관(230)이 형성되어, 입력되는 냉매의 온도를 더욱 떨어뜨려 공조 효율을 증대시키는 효과가 있게 된다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10 : 응축기 20 : 압축기
30 : 이중관 40 : TXV
50 : 증발기 80 : 리퀴드 라인
90 : 석션 라인
110 : 응축기 120 : 압축기
130 : 이중관 140 : TXV
150 : 증발기 160 : 워터 펌프
170 : IHX
210 : 응축기 220 : 압축기
230 : 이중관 240 : TXV
250 : 증발기 260 : 워터 펌프
270 : IHX

Claims (3)

  1. 냉매의 열기를 외부에 발산하는 응축기(210); 냉매를 압축하는 압축기(220); 냉매를 팽창시키는 TXV(240); 냉매의 냉기를 실내에 전달하는 증발기(250)를 포함하는 차량용 공조 시스템에 대하여,
    외부유체와 상기 응축기(210)에서 토출되어 상기 TXV(240)로 유입되기 전의 냉매가 열교환이 일어나도록 하는 이중관(230)을 가지되,
    별도의 축냉 시스템을 더 포함하고,
    상기 축냉 시스템은 증발기(250)와 연계하여 축냉 사이클을 이루는 IHX(270) 및 워터펌프(260)를 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 외부유체는 상기 축냉 시스템에 적용되는 냉각수인 것을 특징으로 하는 냉 기술을 이용한 이중관 열교환 시스템.
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