KR101294184B1 - 차량용 냉방장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량용 냉방장치에 관한 것으로, 응축기(2)와 연결된 보조 열교환기를 통해 응축기(2)를 통과하는 냉매를 추가로 더 냉각시켜서 냉방성능을 크게 향상시킬 수 있게 되고, 압축기(1)의 용량 축소를 도모할 수 있게 됨에 따라 차량 중량 감소와 원가 절감 및 연비 향상을 도모할 수 있도록 된 것이다.
Description
본 발명은 차량용 냉방장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 응축기의 리시버드라이어부쪽 냉매를 추가 냉각시킴으로써 냉방성능 향상을 도모할 수 있도록 된 차량용 냉방장치에 관한 기술이다.
일반적으로, 차량의 냉방장치(air conditioner)는 주위의 각종 변화에 따른 실내의 온도 및 습도와 공기의 환경을 승객의 욕구에 맞도록 적절히 유지시켜 줌으로써 승객에게 쾌적한 느낌을 줄 수 있는 장치이다.
냉방원리는 도 1에 도시된 바와 같이, 냉매가스가 압축기(1)를 통해 고온고압 기체 냉매로 압축된 후 응축기(2)로 이동되면, 상기 응축기(2)는 중온고압의 액체 냉매로 응축시키게 되고, 상기 응축기(2)를 통과한 중온고압의 액체 냉매는 리시이버(reciever)를 통해 팽창밸브(3)로 이동된다.
그리고, 상기 팽창밸브(3)를 통과한 저온저압의 포화증기 냉매가 증발기(4)의 안으로 유입되면 상기 증발기(4)는 주변의 열을 흡수해서 활발한 증발작용을 일으키게 되고, 이로 인해 상기 증발기(4)를 통과한 냉매는 저온저압의 기체 냉매로 변하게 된다.
한편, 상기 증발기(4)의 주변에는 송풍팬이 설치되며, 상기 송풍팬의 구동에 의해 고온고습의 더운 공기는 증발기(4)의 주변을 통과하면서 냉각되고, 냉각된 공기는 상기 송풍팬에 의해 토출됨으로써 차량 실내의 냉방이 이루어지게 된다.
그리고, 상기 증발기(4)를 통과한 저온저압의 기체 냉매는 상기 압축기(1)를 통해 고온고압의 기체 냉매로 다시 압축되고, 이후 응축기(2)와 팽창밸브(3) 및 증발기(4)로 재유입되는 냉각싸이클(refrigeration cycle)을 반복 수행하게 된다.
한편, 응축기(3)의 응축효율은 차량의 냉방성능에 지대한 영향을 미치는 중요한 인자이며, 상기 응축효율을 높이기 위하여 응축기(3)의 사이즈를 증대시키는 방안이 있다.
그러나, 응축기(3)의 사이즈가 증대되면 차량의 중량 및 원가가 상승되고, 차량의 중량이 증가함에 따라 연비가 나빠지는 문제가 발생하기 때문에, 응축기(3)의 사이즈를 증대시켜서 냉방성능을 향상시키는 방안에는 한계가 있다.
또한, 법규에 의해 냉매의 의한 지구온난화 방지가 필요하여 고가의 대체냉매(R-1234yf)를 사용해야 하는 상황이며, 이를 위해 에어컨 시스템의 효율 증대 및 봉입 냉매량 축소와 이를 통한 원가절감이 필요한 상황이다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
이에 본 발명은, 증발기를 통과해서 압축기로 이동하는 냉매를 이용해서 응축기의 리시버드라이어부쪽 냉매를 추가 냉각시키고, 이를 통해 실차의 증발기 입구단의 냉매 건도를 줄임(증발기의 엔탈피 차가 커지게 함)과 동시에 응축기 성능 및 효율을 향상시켜서, 응축기의 사이즈를 증대시키지 않고도 냉방성능 향상을 도모할 수 있도록 된 차량용 냉방장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량용 냉방장치는, 고온고압의 기체 냉매를 응축해서 저온저압의 액체 냉매로 변환시키는 응축기; 및 증발기를 통과한 저온저압의 기체 냉매를 이용해서 상기 응축기를 통과하는 냉매를 추가 냉각시킬 수 있도록 구성되면서 상기 응축기와 연결되도록 구비된 보조 열교환기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 보조 열교환기는 상기 응축기의 일측부에서 수직한 방향으로 상기 응축기와 평행하게 설치된 것을 특징으로 한다.
상기 보조 열교환기는 상기 응축기와 연결된 냉매입구통로 및 냉매출구통로를 구비한 아우터파이프; 상기 아우터파이프속에 설치되고 상기 증발기로부터 냉매가 유입되는 인렛플랜지 및 압축기로 냉매를 유출하는 아웃렛플랜지를 구비한 인너파이프; 상기 인너파이프를 감싼 상태로 상기 아우터파이프와 상기 인너파이프사이에 설치되는 열교환핀;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 인렛플랜지와 상기 아웃렛플랜지는 상기 인너파이프의 양단부쪽에 각각 위치하도록 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 보조 열교환기는 상기 아우터파이프와 상기 인너파이프의 양단을 밀폐시키는 상부캡 및 하부캡을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 보조 열교환기는 냉매에 포함된 불순물을 제거하기 위한 필터 또는 건조제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 필터는 상기 냉매입구통로 및 상기 냉매출구통로와 연결되도록 상기 아우터파이프속에 고정 설치된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 냉방장치에 의하면, 응축기와 연결된 보조 열교환기를 통해 응축기를 통과하는 리시버드라이어부 냉매를 추가로 더 냉각시킬 수 있게 되고, 이를 통해 증발기 입구단에서의 냉매 건도를 줄여서 증발기의 입구단과 출구단의 엔탈피 차를 크게 할 수 있게 됨으로써 증발기의 냉방성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 응축기의 응축성능 및 효율을 향상시킬 수 있게 되고, 이를 통해 에어컨 시스템의 충진 냉매량을 줄일 수 있게 되며, 더 나아가 향상된 냉방능력으로 압축기의 용량 축소가 가능해 짐에 따라 차량 중량 감소와 원가 절감 및 연비 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 냉방장치를 설명하기 위한 냉매사이클의 도면,
도 2는 본 발명에 따른 냉방장치를 설명하기 위한 냉매사이클의 도면,
도 3은 본 발명에 따른 보조 열교환기가 구비된 응축기의 정면도 및 평면도,
도 4와 도 5는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ선 및 Ⅱ-Ⅱ선 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 보조 열교환기의 분해도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 냉방장치를 설명하기 위한 냉매사이클의 도면,
도 3은 본 발명에 따른 보조 열교환기가 구비된 응축기의 정면도 및 평면도,
도 4와 도 5는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ선 및 Ⅱ-Ⅱ선 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 보조 열교환기의 분해도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 냉방장치에 대해 살펴본다.
차량용 냉방장치는 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이 냉매가스를 고온고압 기체 냉매로 압축시키는 압축기(1)와, 상기 압축기(1)를 통과한 냉매를 전달받아서 중온고압의 액체 냉매로 응축시키는 응축기(2)와, 상기 응축기(2)를 통과한 냉매를 전달받아서 저온저압의 증기 냉매로 변환시키는 팽창밸브(3)와, 상기 팽창밸브(3)를 통과한 냉매를 저온저압의 기체 냉매로 열교환시키는 증발기(4)와, 상기 응축기(2)와 연결되도록 구비되면서 상기 증발기(4)를 통과한 저온저압의 기체 냉매를 이용해서 상기 응축기(2)의 리시버드라이어부를 통과하는 냉매를 추가 냉각시킬 수 있도록 구성된 보조 열교환기(10)를 포함하여 이루어진 구성이다.
상기 압축기(1)를 통과해서 입구단(2a)을 통해 응축기(2)로 유입된 고온고압 기체 냉매는 응축기(2)를 통과하면서 중온고압 액체 냉매로 변환되는데, 이때 응축기(2)의 중온고압 액체 냉매는 응축기(2)와 연결된 보조 열교환기(10)를 경유한 후 출구단(2b)을 통해 빠져나가게 되며, 상기 응축기(2)를 통과한 냉매는 추가로 냉각이 이루어진 액체 냉매가 된다.
즉, 응축기(2)의 중온고압 액체 냉매가 보조 열교환기(10)를 통과하는 과정에서 증발기(4)를 통과한 저온저압 기체 냉매와 한번 더 열교환이 이루어지게 됨으로써, 응축기(2)의 출구단(2b)을 통해 팽창밸브(3)로 이동하는 냉매는 추가로 냉각이 이루어진 중온고압의 액체 냉매가 되는 것이다.
그리고, 증발기(4)에서 압축기(1)로 이동하는 냉매는 저온저압 기체 냉매인데, 본 발명은 증발기(4)를 통과한 저온저압 기체 냉매가 보조 열교환기(10)를 통과하면서 응축기(2)의 중온고압 액체 냉매를 한번 더 추가로 냉각시켜 주는 구성인 바, 이에 따라 보조 열교환기(10)를 통과해서 압축기(1)로 이동하는 냉매는 온도가 상승된 저온저압 기체 냉매가 된다.
한편, 본 발명에 따른 상기 보조 열교환기(10)는 상기 응축기(2)의 일측부에서 수직한 방향으로 상기 응축기(2)와 평행하게 설치된 구조인 바, 상기와 같은 설치 구조로 인해 보조 열교환기(10)의 설치공간을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.
상기 보조 열교환기(10)는 상기 응축기(2)와 연결된 냉매입구통로(11a) 및 냉매출구통로(11b)를 구비한 아우터파이프(11)와, 상기 아우터파이프(11)속에 설치되고 상기 증발기(4)로부터 냉매가 유입되는 인렛플랜지(12a) 및 상기 압축기(1)로 냉매를 유출하는 아웃렛플랜지(12b)를 구비한 인너파이프(12)와, 상기 인너파이프(11)를 감싼 상태로 상기 아우터파이프(11)와 상기 인너파이프(12)사이에 설치되는 열교환핀(13)과, 상기 아우터파이프(11)와 상기 인너파이프(12)의 양단을 밀폐시키는 상부캡(14) 및 하부캡(15)과, 냉매에 포함된 수분 및 기포를 제거하기 위한 필터(16) 또는 건조제를 포함하여 이루어진 구성이다.
여기서, 상기 인렛플랜지(12a)와 상기 아웃렛플랜지(12b)는 상기 인너파이프(12)의 양단부쪽에 각각 위치하도록 구비된다.
따라서, 증발기(4)를 통과한 저온저압의 기체 냉매는 인렛플랜지(12a)를 통해 유입된 후 인너파이프(12)를 따라 아웃렛플랜지(12b)쪽으로 이동하게 되고, 이 과정에서 아우터파이프(11)와 인너파이프(12)의 사이공간을 통과하는 응축기(2)의 냉매는 열교환핀(13)을 이용한 열교환으로 한번 더 냉각이 이루어지게 된다.
그리고, 상기 필터(16)는 상기 냉매입구통로(11a) 및 상기 냉매출구통로(11b)와 연결되도록 상기 아우터파이프(11)속에 고정 설치되는 바, 이에 따라 응축기(2)의 출구단(2b)으로 빠져나가기 전 냉매에 포함된 불순물(수분, 기포 등)은 모두 제거가 된다.
이하, 본 발명 실시예의 작용에 대해 설명한다.
압축기(1)를 통과한 고온고압 기체 냉매는 응축기(2)의 입구단(2a)을 통해 응축기(2)로 유입되고, 상기 응축기(2)를 통과하면서 중온고압 액체 냉매로 변환되며, 보조 열교환기(10)를 통과한 후 최종적으로 팽창밸브(3)쪽으로 이동하게 된다.
이때, 응축기(2)의 액체 냉매가 보조 열교환기(10)를 통과하는 과정에서 증발기(4)를 통과한 저온저압 기체 냉매와 한번 더 열교환이 이루어지게 됨으로써, 응축기(2)의 출구단(2b)을 통해 팽창밸브(3)로 이동하는 냉매는 추가로 냉각이 이루어진 액체 냉매가 된다.
상기와 같이 본 발명에 따른 보조 열교환기(10)에 의해 응축기(2)의 냉매가 추가로 더 냉각이 되면, 증발기(4) 입구단에서의 냉매 건도를 크게 줄일 수 있게 되고, 이를 통해 증발기(4)의 입구단과 출구단의 엔탈피 차를 크게 할 수 있게 된다.
또한, 리시버드라이어내의 냉매를 추가로 냉각시킬 수 있게 됨으로써 응축기(2) 성능 및 효율을 향상시킬 수 있게 되고, 냉매 충진량이 감소하는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 냉방성능을 통해 압축기(1)의 용량 축소가 가능해 짐에 따라 차량 중량 감소와 원가 절감 및 연비 향상을 도모할 수 있는 장점도 있다.
또한, 본 발명에 따른 보조 열교환기(10)는 응축기(2)의 액체 냉매를 직접 냉각시키는 구성이기에, 냉방장치에 봉입되는 냉매량의 축소가 가능한 장점도 있다.
한편, 증발기(4)에서 압축기(1)로 이동하는 냉매는 보통의 경우 저온저압 기체 냉매인데, 본 발명은 증발기(4)를 통과한 저온저압 기체 냉매가 보조 열교환기(10)를 통과하면서 응축기(2)의 중온고압 액체 냉매를 한번 더 추가로 냉각시켜 주는 구성이기에 상기 보조 열교환기(10)를 통과해서 압축기(1)로 이동하는 냉매는 온도가 상승된 저온저압 기체 냉매가 된다.
따라서, 본 발명에 따른 실시예는 냉방성능 향상 및 냉매 충진량 감소로 동일 냉방성능 기준으로 압축기(1)의 동력 소모를 줄일 수 있는 구성으로, 이를 통해 압축기(1)의 용량 축소, 차량 중량 감소, 원가 절감 및 연비 향상을 도모할 수 있는 장점도 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
1 - 압축기 2 - 응축기
4 - 증발기 10 - 보조 열교환기
11 - 아우터파이프 12 - 인너파이프
13 - 열교환핀 14 - 상부캡
15 - 하부캡 16 - 필터
4 - 증발기 10 - 보조 열교환기
11 - 아우터파이프 12 - 인너파이프
13 - 열교환핀 14 - 상부캡
15 - 하부캡 16 - 필터
Claims (7)
- 고온고압의 기체 냉매를 응축해서 중온고압의 액체 냉매로 변환시키는 응축기(2); 및
증발기(4)를 통과한 저온저압의 기체 냉매를 이용해서 상기 응축기(2)의 리시버드라이어부를 통과하는 냉매를 추가 냉각시킬 수 있도록 구성되면서 상기 응축기(2)와 연결되도록 구비된 보조 열교환기(10)를 포함하고;
상기 보조 열교환기(10)는 상기 응축기(2)와 연결된 냉매입구통로(11a) 및 냉매출구통로(11b)를 구비한 아우터파이프(11);
상기 아우터파이프(11)속에 설치되고 상기 증발기(4)로부터 냉매가 유입되는 인렛플랜지(12a) 및 압축기(1)로 냉매를 유출하는 아웃렛플랜지(12b)를 구비한 인너파이프(12);
상기 인너파이프(12)를 감싼 상태로 상기 아우터파이프(11)와 상기 인너파이프(12)사이에 설치되는 열교환핀(13); 및
냉매에 포함된 불순물을 제거하기 위한 필터(16) 또는 건조제;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉방장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 보조 열교환기(10)는 상기 응축기(2)의 일측부에서 수직한 방향으로 상기 응축기(2)와 평행하게 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 냉방장치. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 인렛플랜지(12a)와 상기 아웃렛플랜지(12b)는 상기 인너파이프(12)의 양단부쪽에 각각 위치하도록 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 냉방장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 보조 열교환기(10)는 상기 아우터파이프(11)와 상기 인너파이프(12)의 양단을 밀폐시키는 상부캡(14) 및 하부캡(15)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉방장치. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 필터(16)는 상기 냉매입구통로(11a) 및 상기 냉매출구통로(11b)와 연결되도록 상기 아우터파이프(11)속에 고정 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 냉방장치.
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- 2011-11-17 KR KR1020110120435A patent/KR101294184B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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