KR101318644B1

KR101318644B1 - 차량용 에어컨의 냉동 사이클

Info

Publication number: KR101318644B1
Application number: KR1020110014858A
Authority: KR
Inventors: 신성홍; 장준일; 이상옥; 민은기
Original assignee: 한라비스테온공조 주식회사
Priority date: 2011-02-21
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2013-10-17
Also published as: KR20120095502A

Abstract

본 발명은 차량용 에어컨의 냉동 사이클에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 차량용 에어컨의 냉동 사이클에서 응축기를 복수개의 플레이트가 적층되어 제1열교환매체와 제2열교환매체가 교대로 각각 유동되는 수랭식 응축기로 구성하고 상기 응축기로부터 배출되는 제1열교환매체가 제1팽창밸브와 제2팽창밸브로 분지되도록 구성함으로써, 상기 수랭식 응축기의 응축영역에는 제2열교환매체로 저온 라디에이터로부터 공급되는 냉각수를 이용하고, 과냉영역에는 상기 제2팽창밸브에서 추가적으로 감압된 제2열교환매체를 이용하여 종래의 이중관 열교환기보다 더 큰 과냉효과를 얻을 수 있으며, 더불어 과도한 감압에 의한 증발기의 아이싱(icing)을 방지할 수 있는 차량용 에어컨의 냉동 사이클에 관한 것이다.

Description

차량용 에어컨의 냉동 사이클{Refrigerant cycle of air conditioner for vehicles}

일반적인 차량용 에어컨의 냉동 사이클에서는, 액체 상태의 열교환매체가 주변에서 기화열만큼의 열량을 흡수하여 기화되는 증발기에 의해 실제 냉각 작용이 일어나게 된다. 상기 증발기로부터 압축기로 유입되는 기체 상태의 열교환매체는 압축기에서 고온 및 고압으로 압축되고, 상기 압축된 기체 상태의 열교환매체가 응축기를 통과하면서 액화되는 과정에서 주변으로 액화열이 방출되며, 상기 액화된 열교환매체가 다시 팽창밸브를 통과함으로써 저온 및 저압의 습포화 증기 상태가 된 후 다시 증발기로 유입되어 기화하게 되어 사이클을 이루게 된다.

즉, 응축기는 고온ㆍ고압의 기체 상태인 냉매가 유입되어 열교환에 의해 액화열을 방출하면서 액체 상태로 응축된 후 배출되며, 상기 냉매를 냉각시키는 열교환매체로서 공기를 이용하는 공랭식, 액체를 이용하는 수랭식으로 형성될 수 있다.

상기 공랭식 응축기(Condenser)는 차량 전면의 개구부를 통해 유입되는 공기와 열교환되는 구성으로서, 공기와 원활한 열교환을 위하여 범퍼 빔이 형성되는 차량 전측에 고정된다.

그런데, 상기 공냉식 응축기는 차량 사고가 발생될 경우에, 범퍼 빔의 후단에 형성되므로, 보행자에 가해지는 충격력이 커질 수 있으며, 열교환기 구성 역시 충격에 의해 파손될 위험성이 크며, 이에 따른 수리비 예상에 따라 보험료 산정 기준이 상승될 수 있는 문제점이 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 수랭식 응축기(10)는 복수의 플레이트(20)가 적층된 판형 열교환기가 이용될 수 있다.

상기 수랭식 응축기는 복수개의 플레이트(20)가 적층되어 제1열교환매체 및 제2열교환매체가 각각 유동되는 제1유동부(21) 및 제2유동부(22)가 형성되고, 제1열교환매체가 유입/배출되는 제1입구파이프(31) 및 제1출구파이프(32), 제2열교환매체가 유입/배출되는 제2입구파이프(41) 및 제2출구파이프(42), 상기 제1열교환매체를 기상 열교환매체와 액상 열교환매체로 분리하는 기액분리기(50), 상기 제1유동부(21)의 응축영역과 상기 기액분리기(50)를 연결하는 제1연결파이프(51) 및 상기 기액분리기와 상기 제1유동부(21)의 과냉영역을 연결하는 제2연결파이프(52)를 포함하여 형성된다.

상기 수랭식 응축기(10)는 상기 제1입구파이프(31)를 통해 유입된 제1열교환매체가 상기 제1유동부(21)의 응축영역을 유동하고, 상기 제1연결파이프(51)를 통해 상기 기액분리기(50)로 이동하며, 다시 상기 제2연결파이프(52) 통해 상기 제1유동부의(21) 과냉영역을 유동한 후, 상기 제1출구파이프(32)를 통해 배출된다.

이 때, 상기 제2열교환매체는 상기 제2입구파이프(41)를 통해 유입되어 상기 제1유동부(21)와 교번되어 형성되는 제2유동부(22)에 유동되며, 상기 제1열교환매체를 냉각시키게 된다.

상술한 바와 같은 판형 열교환기 형태의 수랭식 응축기 내부에 유동되는 제1열교환매체가 냉매이고 제2열교환매체가 냉각수인 경우, 상기 냉각수는 응축기에 유입되기 전에 저온 라디에이터를 통과하여 온도가 낮아진 상태에서 냉매와 열교환하게 된다.

그런데, 상기 저온 라디에이터를 통과한 냉각수의 온도는 외기 온도 45℃에서 실차 평가 시 50~60℃정도이기 때문에, 상기 응축기에서 배출되는 냉매의 온도를 50℃이하로 떨어뜨리는 것이 어려워 상기 응축기의 응축 성능이 저하될 수 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 응축기로부터 배출되는 제1열교환매체가 제1팽창밸브와 제2팽창밸브로 분지되도록 구성함으로써, 복수개의 플레이트가 적층되어 제1열교환매체와 제2열교환매체가 교대로 각각 유동되는 수랭식 응축기의 응축영역에는 제2열교환매체로 저온 라디에이터로부터 공급되는 냉각수를 이용하고, 과냉영역에는 상기 제2팽창밸브에서 추가적으로 감압된 제2열교환매체를 이용하여 종래의 이중관 열교환기보다 더 큰 과냉효과를 얻을 수 있으며, 더불어 과도한 감압에 의한 증발기의 아이싱(icing)을 방지할 수 있는 차량용 에어컨의 냉동 사이클을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 수냉 방식에 의해 열교환되므로, 기존의 공랭식 열교환기에 비해 요구되는 공기의 양이 적어 차량 전측에 장착되지 않아도 되기 때문에 엔진룸 장착 위치가 제한되지 않는 수랭식 응축기를 포함하는 차량용 에어컨의 냉동 사이클을 제공하는 것이다.

본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클은 제1열교환매체를 흡입하여 압축시키는 압축기(5); 상기 압축기(5)에서 압축된 제1열교환매체를 응축시키며, 복수의 플레이트(100)가 적층되어 제1열교환매체 및 제2열교환매체가 교대로 각각 유동되는 제1유동부(110) 및 제2유동부(120)가 형성되되, 상기 1유동부(110) 및 제2유동부(120)의 일정영역에 응축영역(220)이 형성되고, 나머지 일정영역에 과냉각이 이루어지는 과냉영역(210)이 형성되는 열교환부(200)를 포함하는 응축기(1); 상기 응축기(1)에서 응축된 제1열교환매체를 교축시키는 제1팽창밸브(2); 상기 제1팽창밸브(2)로부터 유입되는 제1열교환매체를 증발시키는 증발기(4); 를 포함하는 차량용 에어컨의 냉동사이클에 있어서, 상기 차량용 에어컨의 냉동사이클은 상기 응축기(1)로부터 배출되는 냉매라인(6)이 분기되어 하나는 상기 제1팽창밸브(2)와 연결되며, 분기된 나머지 하나의 냉매라인(6)에는 제2팽창밸브(3)가 더 구비되고, 상기 제2팽창밸브(3)로부터 배출된 제2-2열교환매체가 상기 제2유동부(120)의 과냉영역(210)에 유동되되, 상기 제2-2열교환매체 및 상기 제2유동부(120)의 응축영역(220)에 유동되는 제2-1열교환매체가 서로 다른 유체인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 응축기(1)는 상기 열교환부(200)에 제1열교환매체가 유입되는 제1입구파이프(310) 및 배출되는 제1출구파이프(320); 상기 열교환부(200)에 제2-1열교환매체가 유입되는 제2입구파이프(410) 및 배출되는 제2출구파이프(420); 상기 열교환부(200)에 제2-2열교환매체가 유입되는 제3입구파이프(510) 및 배출되는 제3출구파이프(520); 상기 제1열교환매체의 기상 열교환매체와 액상 열교환매체를 분리하는 수액기(600); 상기 제1유동부(110)의 응축영역(220)과 상기 수액기(600)를 연결하는 제1연결파이프(610) 및 상기 수액기(600)와 상기 제1유동부(110)의 과냉영역(210)을 연결하는 제2연결파이프(620); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다,

또한, 상기 응축기(1)는 상기 제1입구파이프(310)를 통해 유입된 제1열교환매체가 상기 제1유동부(110)의 응축영역(220)을 유동하고, 상기 제1연결파이프(610)를 통해 상기 수액기(600)로 이동하며, 다시 상기 제2연결파이프(620) 통해 상기 제1유동부(110)의 과냉영역(210)을 유동한 후, 상기 제1출구파이프(320)를 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 응축기(1)는 상기 제2입구파이프(410) 및 제2출구파이프(420)가 워터펌프(8) 및 저온 라디에이터(7)를 포함하는 냉각수 순환라인(9)과 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차량용 에어컨의 냉동사이클은 상기 제1입구파이프(310)가 상기 압축기(5)의 출구측 냉매라인(6c)과 연결되고, 상기 제1출구파이프(320)가 상기 제1팽창밸브(2) 및 제2팽창밸브(3)의 입구측 냉매라인(6b)과 연결되며, 상기 제3입구파이프(510)가 상기 제2팽창밸브(3)의 출구측 냉매라인(6a)과 연결되며, 상기 제3출구파이프(520)가 상기 압축기(5)의 흡입구측 냉매라인(6d) 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차량용 에어컨의 냉동사이클은 상기 응축기(1)의 제1출구파이프(320)를 통해 배출된 제1열교환매체가 상기 제2팽창밸브(3)보다 상기 제1팽창밸브(2)로 더 많은 냉매량이 분지되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 플레이트(100)는 상기 플레이트(100)의 적층방향으로 상기 제1유동부(110)가 연통되도록 중공되며 그 둘레가 상부 또는 하부 방향으로 돌출되는 제1접합부(710)가 형성되는 제1연통홀(810) 내지 제4연통홀(840); 및 상기 플레이트(100)의 적층방향으로 상기 제2유동부(120)가 연통되도록 중공되며 그 둘레가 상기 제1접합부(710)의 돌출방향과 반대 방향으로 돌출되는 제2접합부(720)가 형성되는 제5연통홀(850) 및 제6연통홀(860); 이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 응축기(1)는 상기 열교환부(200)의 응축영역(220)과 과냉영역(210)이 구분되는 영역에 상기 제1열교환매체 및 제2열교환매체가 적층방향으로 연통되지 않도록 상기 제1연통홀(810) 내지 제6연통홀(860)이 모두 폐쇄된 폐쇄플레이트(103)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 응축기(1)는 상기 제1접합부(710)가 상측 방향으로 형성되고 상기 제2접합부(720)가 하측 방향으로 형성된 제1플레이트(101)와, 상기 제1접합부(710)가 하측 방향으로 형성되고 상기 제2접합부(720)가 상측 방향으로 형성된 제2플레이트(102)가 교대로 적층되되, 상기 제1플레이트(101)와 제2플레이트(102)는 이웃하는 제1접합부(710) 및 제2접합부(720) 끼리 접합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 응축기(1)는 상기 응축영역(220)의 제1연통홀(810)은 상측에서 상기 제1입구파이프(310) 및 제1연결파이프(610) 중 어느 하나와 연결되고, 상기 응축영역(220)의 제2연통홀(820)은 상측에서 상기 제1입구파이프(310) 및 제2연결파이프(620) 중 나머지와 연결되며, 상기 과냉영역(210)의 제1연통홀(810)은 하측에서 상기 제1출구파이프(320) 및 제2연결파이프(620) 중 어느 하나와 연결되고, 상기 과냉영역(210)의 제2연통홀(820)은 하측에서 상기 제1출구파이프(320) 및 제2연결파이프(620) 중 나머지와 연결되며, 상기 응축영역(220)의 제5연통홀(850)은 상측에서 상기 제2입구파이프(410) 및 제2출구파이프(420) 중 어느 하나와 연결되고, 상기 응축영역(220)의 제6연통홀(860)은 상측에서 상기 제2입구파이프(410) 및 제2출구파이프(420) 중 나머지 하나와 연결되며, 상기 과냉영역(210)의 제5연통홀(850)은 하측에서 상기 제3입구파이프(510) 및 제3출구파이프(520) 중 어느 하나와 연결되고, 상기 응축영역(220)의 제6연통홀(860)은 하측에서 상기 제3입구파이프(510) 및 제3출구파이프(520) 중 나머지 하나와 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 플레이트(100)는 상기 제1연통홀(810) 내지 제6연통홀(860)이 형성되지 않은 영역에 상기 제1유동부(110) 또는 제2유동부(120)가 너비방향으로 분리되어 제1유로(131) 및 제2유로(132)가 형성되도록 길이방향으로 상부 또는 하부 방향으로 돌출되는 구획부(140)가 형성되되, 상기 구획부(140)의 길이방향으로 일측 단부는 상기 제3연통홀(830)과 제4연통홀(840) 사이에 연장 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 차량용 에어컨의 냉동 사이클은 응축기로부터 배출되는 제1열교환매체가 제1팽창밸브와 제2팽창밸브로 분지되도록 구성함으로써, 복수개의 플레이트가 적층되어 제1열교환매체와 제2열교환매체가 교대로 각각 유동되는 수랭식 응축기의 응축영역에는 제2열교환매체로 저온 라디에이터로부터 공급되는 냉각수를 이용하고, 과냉영역에는 상기 제2팽창밸브에서 추가적으로 감압된 제2열교환매체를 이용하여 종래의 이중관 열교환기보다 더 큰 과냉효과를 얻을 수 있으며, 더불어 과도한 감압에 의한 증발기의 아이싱(icing)을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동 사이클에 포함되는 수랭식 응축기는 수냉 방식에 의해 열교환되므로, 기존의 공랭식 열교환기에 비해 요구되는 공기의 양이 적어 차량 전측에 장착되지 않아도 되기 때문에 엔진룸 장착 위치가 제한되지 않는다는 장점이 있다.

도 1은 종래의 수랭식 응축기를 나타낸 분해사시도.
도 2는 본 발명에 따른 수랭식 응축기를 포함하는 차량용 에어컨의 냉동사이클을 나타낸 시스템도.
도 3은 본 발명에 따른 수랭식 응축기를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 수랭식 응축기를 나타낸 분해사시도.
도 5는 본 발명에 따른 수랭식 응축기의 플레이트를 나타낸 사시도.
도 6은 상기 도 3에 도시한 수랭식 응축기의 제1열교환매체 유동을 나타낸 도면.
도 7 및 8은 도 3에 도시한 수랭식 응축기의 제2열교환매체 유동을 나타낸 도면.

이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 종래의 수랭식 응축기를 나타낸 분해사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 수랭식 응축기를 포함하는 차량용 에어컨의 냉동사이클을 나타낸 시스템도이고, 도 3은 본 발명에 따른 수랭식 응축기를 나타낸 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 수랭식 응축기를 나타낸 분해사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 수랭식 응축기의 플레이트를 나타낸 사시도이며, 도 6은 상기 도 3에 도시한 수랭식 응축기의 제1열교환매체 유동을 나타낸 도면이고, 도 7 및 8은 도 3에 도시한 수랭식 응축기의 제2열교환매체 유동을 나타낸 도면이다.

도 2에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클은 압축기(5) -> 응축기(1) -> 제1팽창밸브(3) -> 증발기(4)를 냉매라인(6)으로 연결하여 제1열교환매체가 순환되도록 구성된 냉동사이클에서 상기 응축기(1)로부터 배출되는 냉매라인(6)이 분기되어 하나는 상기 제1팽창밸브(2)와 연결되며, 분기된 나머지 하나의 냉매라인(6)이 연결되는 제2팽창밸브(3)가 더 구비되도록 형성함으로써, 상기 제2팽창밸브(3)로부터 배출된 제2-2열교환매체가 응축기(1)의 과냉영역(210)에 유동되되, 상기 제2-2열교환매체 및 응축기(1)의 응축영역(220)에 유동되는 제2-1열교환매체가 서로 다른 유체가 되도록 구성한 것이다.

상기 차량용 에어컨의 냉동사이클에 있어서, 상기 압축기(5)는 상기 제1열교환매체를 흡입하여 압축시키며, 상기 응축기(1)는 상기 압축기(5)에서 압축된 제1열교환매체를 응축시키고, 상기 제1팽창밸브(2)는 상기 응축기(1)에서 응축된 제1열교환매체를 교축시키며, 상기 증발기(4)는 상기 제1팽창밸브(2)로부터 유입되는 제1열교환매체를 증발시킨다.

도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 상기 응축기(1)는 제1열교환매체와 제2열교환매체가 교대로 유동하면서 열교환이 이루어지는 구성으로서, 복수의 플레이트(100)가 적층되어 상기 제1열교환매체가 유동되는 제1유동부(110) 및 제2열교환매체가 유동되는 제2유동부(120)가 교대로 형성되는 열교환부(200)를 포함한다.

또한, 상기 응축기(1)는 제1열교환매체의 기상 열교환매체와 액상 열교환매체를 분리하는 수액기(600)를 포함하여 형성된다.

상기 제1유동부(110)는 상기 제2유동부(120)와 교번되도록 형성되며, 일정영역은 제1열교환매체가 응축되는 응축영역(220) 및 나머지영역은 상기 과냉각(Sub-cooling)이 이루어지는 과냉영역(210)을 형성하며, 상기 응축영역(220)은 상측에 과냉영역(210)은 하측에 형성되는 것이 바람직하다.

이 때, 상기 제1유동부(110) 및 제2유동부(120)의 각 공간을 유동하는 제1열교환매체 및 제2열교환매체는 각각 유동되어 열교환될 뿐 서로 혼합되지 않으며, 이를 위한 플레이트(100)의 상세 구성은 아래에서 다시 설명한다.

특히, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클에 구성되는 상기 응축기(1)는 제2열교환매체가 상기 응축영역(220)의 제2유동부(120)에 유동되는 제2-1열교환매체 및 상기 과냉영역(210)의 제2유동부(120)에 유동되는 제2-2열교환매체로 이루어지되, 상기 제2-1열교환매체 및 상기 제2-2열교환매체가 서로 다른 유체인 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 상기 응축기(1)는 상기 제2-1열교환매체 및 제2-2열교환매체로 구성되는 제2열교환매체와, 상기 제1열교환매체가 내부에 유동되므로 각각의 열교환매체가 유입 및 배출될 수 있는 각각의 입구파이프 및 출구파이프가 구비된다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 응축기(1)는 상기 열교환부(200)에 제1열교환매체가 유입되는 제1입구파이프(310) 및 배출되는 제1출구파이프(320)와, 상기 열교환부(200)에 제2-1열교환매체가 유입되는 제2입구파이프(410) 및 배출되는 제2출구파이프(420)와, 상기 열교환부(200)에 제2-2열교환매체가 유입되는 제3입구파이프(510) 및 배출되는 제3출구파이프(520)를 포함하여 형성된다.

한편, 상기 수액기(600)는 상기 열교환부(200)와는 별도로 상기 제1유동부(110)의 응축영역(220)을 통과한 제1열교환매체의 기상 열교환매체와 액상 열교환매체를 분리하는 구성으로서, 상기 응축영역(220)과 수액기(600)는 제1연결파이프(610)에 의해 연결되며, 상기 수액기(600)와 과냉영역(210)은 제2연결파이프(620)를 통해 연결된다.

즉, 본 발명의 응축기(1)는 상기 제1열교환매체가 제1입구파이프(310)를 통해 유입되어 제1유동부(110)의 응축영역(220)을 지나, 상기 제1연결파이프(610)를 통해 상기 수액기(600)로 이동되며, 다시 상기 제2연결파이프(620)를 통해 상기 열교환부(200)의 과냉영역(210)에 유동된 후, 상기 제1출구파이프(320)를 통해 배출된다.

상기 응축기(1)는 상기 제2입구파이프(410) 및 제2출구파이프(420)가 워터펌프(8) 및 저온 라디에이터(7)를 포함하는 냉각수 순환라인(9)과 연결되어 상기 제2-1열교환매체를 공급받는다.

이 때, 상기 제2입구파이프(410)는 상기 워터펌프(8)의 입구측 냉각수 순환라인(9)과 연결되고, 상기 제2출구파이프(420)는 상기 저온 라디에이터(7)의 출구측 냉각수 순환라인(9)과 연결될 수 있으며, 상기 워터펌프(8)와 상기 저온 라디에이터(7)의 위치가 서로 변경되어 연결될 수도 있다.

도 2 및 3을 참고로 설명하면, 상기 차량용 에어컨의 냉동사이클은 상기 응축기(1)의 상기 제1입구파이프(310)가 상기 압축기(5)의 출구측 냉매라인(6c)과 연결되고, 상기 제1출구파이프(320)가 상기 제1팽창밸브(2) 및 제2팽창밸브(3)의 입구측 냉매라인(6b)과 연결되며, 상기 제3입구파이프(510)가 상기 제2팽창밸브(3)의 출구측 냉매라인(6a)과 연결되며, 상기 제3출구파이프(520)가 상기 압축기(5)의 흡입구측 냉매라인(6d) 즉, 상기 압축기(5)의 흡입단계에서 합쳐져 흡입되도록 연결될 수 있다.

즉, 상기 제1팽창밸브(2)에서는 상기 증발기(4)로 유입되는 제1열교환매체의 교축이 이루어지며, 상기 제2팽창밸브(3)에서는 상기 응축기(1) 과냉영역(210)에서의 열교환을 위한 냉매의 교축이 이루어진다.

이 때, 상기 차량용 에어컨의 냉동사이클은 상기 응축기(1)의 제1출구파이프(320)를 통해 배출된 제1열교환매체가 상기 제2팽창밸브(3)보다 상기 제1팽창밸브(2)로 더 많은 냉매량이 분지되도록 형성되는 것이 바람직하다.

이는 과냉영역(210)에서 열교환되기 위해 필요한 냉매량보다 상기 차량용 에어컨의 냉동사이클의 작동이 원활하게 이루어지도록 하기위한 냉매량이 더 많이 필요하기 때문이다.

상기 응축기(1)는 상기 제3입구파이프(510)가 상기 제2팽창밸브(3)의 출구측 냉매라인(6a)과 연결되어 제2-2열교환매체를 공급받는데, 이 때 상기 제2팽창밸브에서 추가적으로 감압된 제2-2열교환매체가 과냉영역(210)에서 열교환됨으로써, 종래의 이중관 열교환기보다 더 큰 과냉효과를 얻을 수 있으며, 더불어 과도한 감압에 의한 상기 증발기(4)의 아이싱(icing)을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

다시 한 번 정리하면, 상기 차량용 에어컨의 냉동사이클은 응축영역(220)의 제2유동부(120)에 유동되는 제2-1열교환매체가 상기 저온 라디에이터(7)로부터 공급되며, 과냉영역(210)의 제2유동부(120)에 유동되는 제2-2열교환매체가 상기 제2팽창밸브(3)의 출구측 냉매라인(6a)을 통해 공급될 수 있다.

한편, 도 4 및 5에서 도시된 바와 같이, 복수개 적층되어 상기 응축기(1)의 열교환부(200)를 형성하는 상기 플레이트(100)는 적층방향으로 상기 제1유동부(110)가 연통되도록 중공되며 그 둘레가 상부 또는 하부 방향으로 돌출되는 제1접합부(710)가 형성되는 제1연통홀(810) 내지 제4연통홀(840)과, 상기 플레이트(100)의 적층방향으로 상기 제2유동부(120)가 연통되도록 중공되며 그 둘레가 상기 제1접합부(710)의 돌출방향과 반대 방향으로 돌출되는 제2접합부(720)가 형성되는 제5연통홀(850) 및 제6연통홀(860)을 포함하여 형성된다.

도 5에서, 상기 플레이트(100)는 좌측에 후측에서 전측으로 상기 제5연통홀(850), 제3연통홀(830), 제4연통홀(840), 및 제6연통홀(860)이 순차적으로 형성되고, 우측에 후측에서 전측으로 제1연통홀(810), 및 제2연통홀(820)이 형성된 예를 도시하였다.

즉, 동일한 플레이트(100)에서 상기 제5연통홀(850) 및 제6연통홀(860)은 동일한 방향의 제2접합부(720)가 형성되고, 상기 제1연통홀(810) 내지 제4연통홀(840)은 상기 제2접합부(720)와 반대 방향의 제1접합부(710)가 형성된다.

도 5에서 도시된 바와 같이, 상기 열교환부(200)를 구성하는 기본 플레이트(100)는 상기 제1접합부(710)가 상측방향으로 형성되고, 상기 제2접합부(720)가 하측방향으로 형성된 제1플레이트(101)와 상기 제1접합부(710)가 하측방향으로 형성되고 상기 제2접합부(720)가 상측방향으로 형성된 제2플레이트(102)가 이용되며, 상기 제1플레이트(101)와 제2플레이트(102)가 교대로 적층되고, 이 때, 이웃하는 접합부는 서로 접합된다.

즉, 상기 제1플레이트(101)와 제2플레이트(102)가 적층되되, 상기 제1플레이트(101)가 상측에 상기 제2플레이트(102)가 하측에 위치된 경우에 상기 제1플레이트(101) 및 제2플레이트(102)에 의해 형성되는 공간을 살펴보면, 상기 제1플레이트(101)의 상측으로 돌출된 제1접합부(710)와 상기 제2플레이트(102)의 하측으로 돌출된 제1접합부(710)는 서로 연통되어 상기 공간을 통해 제1열교환매체가 수직방향으로 이동될 수 있으며, 상기 접합된 부분을 제외한 나머지 공간에 제2열교환매체가 유동되는 제2유동부(120)가 형성된다.

이 때, 상기 제1플레이트(101)와 제2플레이트(102)는 서로 교번되어 적층되므로, 상기 제2유동부(120)의 상ㆍ하측에는 제1열교환매체가 유동되는 제1유동부(110)가 형성된다.

도 5에서 도시된 바와 같이, 상기 응축기(1)는 상기 응축영역(220)과 과냉영역(210)의 제2유동부(120)에 각각 서로 다른 유체인 제2-1열교환매체와 제2-2열교환매체가 유동되도록 하고, 상기 과냉영역(210)의 제1유동부(110)에 상기 수액기(600)를 통과하여 분리된 액상의 제1열교환매체가 유동되도록 하기 위해 상기 제1연통홀(810) 내지 제6연통홀(860)이 모두 폐쇄된 폐쇄플레이트(103)를 포함하여 형성될 수 있다.

즉, 상기 제1연통홀(810) 내지 제6연통홀(860)이 모두 폐쇄된 폐쇄플레이트(103)는 상기 열교환부(200)의 응축영역(220)과 과냉영역(210)이 구분되는 영역에 상기 제1열교환매체 및 제2열교환매체가 적층방향으로 연통되지 않도록 구비될 수 있다.

상기 응축기(1)는 상기 열교환부(200) 일측 단부의 상측에 상기 제1입구파이프(310) 및 제1연결파이프(610)가 형성되고, 타측 단부의 하측에 상기 제1출구파이프(320) 및 제2연결파이프(620)가 형성되며, 타측 단부의 상측 또는 하측에 상기 제2입구파이프(410) 및 제2출구파이프(420)가 형성되고, 상기 제2입구파이프(410) 및 제2출구파이프(420)가 형성되지 않은 타측 단부의 상측 또는 하측에 상기 제3입구파이프(510) 및 제3출구파이프(520)가 형성될 수 있다.

상기 제1입구파이프(310), 제1출구파이프(320), 제1연결파이프(610) 및 제2연결파이프(620)는 제2입구파이프(410), 제2출구파이프(420), 제3입구파이프(510) 및 제3출구파이프(520)가 형성되지 않은 타측에 형성되는데, 상기 제1입구파이프(310) 및 제1연결파이프(610)는 응축영역(220)이 형성되는 상측에 형성되고, 상기 제1출구파이프(320) 및 제2연결파이프(620)는 과냉영역(210)이 형성되는 하측에 형성되어 상기 수액기(600)를 통과한 낮은 온도의 제1열교환매체가 유입되도록 함으로써 냉각성능을 보다 향상시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이 때, 상기 응축영역(220)의 제1연통홀(810)은 상측에서 상기 제1입구파이프(310) 및 제1연결파이프(610) 중 어느 하나와 연결되고, 상기 응축영역(220)의 제2연통홀(820)은 상측에서 상기 제1입구파이프(310) 및 제2연결파이프(620) 중 나머지와 연결되며, 상기 과냉영역(210)의 제1연통홀(810)은 하측에서 상기 제1출구파이프(320) 및 제2연결파이프(620) 중 어느 하나와 연결되고, 상기 과냉영역(210)의 제2연통홀(820)은 하측에서 상기 제1출구파이프(320) 및 제2연결파이프(620) 중 나머지와 연결된다.

또한, 상기 응축영역(220)의 제5연통홀(850)은 상측에서 상기 제2입구파이프(410) 및 제2출구파이프(420) 중 어느 하나와 연결되고, 상기 응축영역(220)의 제6연통홀(860)은 상측에서 상기 제2입구파이프(410) 및 제2출구파이프(420) 중 나머지 하나와 연결되며, 상기 과냉영역(210)의 제5연통홀(850)은 하측에서 상기 제3입구파이프(510) 및 제3출구파이프(520) 중 어느 하나와 연결되고, 상기 응축영역(220)의 제6연통홀(860)은 하측에서 상기 제3입구파이프(510) 및 제3출구파이프(520) 중 나머지 하나와 연결된다.

도 5에서 도시된 바와 같이, 상기 플레이트(100)는 길이방향으로 상기 제1연통홀(810) 내지 제6연통홀(860)이 형성되지 않은 영역에 상기 제1유동부(110) 또는 제2유동부(120)를 좌ㆍ우로 구분하여 제1유로(131) 및 제2유로(132)가 형성되도록 상부 또는 하부 방향으로 돌출되는 구획부(140)가 더 형성될 수 있다.

본 발명에서 상기 제1유로(131) 및 제2유로(132)는 도면에서 각각 제1열 및 제2열을 형성하는 부분으로서, 상기 구획부(140)에 의해 구획되는 전ㆍ후열에 형성된 유로를 의미한다.

이 때, 상기 응축기(1)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제3연통홀(830) 및 제4연통홀(840)이 위치된 측에서 제1열교환매체가 너비 방향으로 유동되지 않도록 상기 구획부(140)의 길이방향으로 일측 단부가 상기 제3연통홀(830)과 제4연통홀(840) 사이에 연장 형성되며, 상기 제1연통홀(810) 내지 제4연통홀(840) 중 하나 이상의 연통홀이 폐쇄되어 그 흐름이 조절될 수 있다.

또한, 상기 플레이트(100)는 상기 구획부(140)와 함께 적층이 용이하며 실링성능을 높이기 위하여 둘레면이 상부 또는 하부 방향으로 돌출되는 단차부(150)가 형성되는 것이 바람직하며, 상기 제1열교환매체와 제2열교환매체의 열교환면적을 늘릴 수 있도록 상기 제1유로(131) 및 제2유로(132)의 상부 또는 하부 방향으로 돌출된 비드(160)가 형성될 수 있다.

이 때, 상기 비드(160)는 상기 구획부(140)의 형성 방향과 반대로 형성되는 것이 바람직하다.

도 6 내지 8을 참고로 본 발명에 따른 응축기(1)에서 제1열교환매체 및 제2열교환매체의 흐름을 설명하면,

상기 제1열교환매체는 제1입구파이프(310)를 통해 유입되어 제1연통홀(810) 내지 제 4연통홀을 통해 수직으로 이동되며, 교번되어 형성되는 제1유동부(110)의 제1유로(131) 및 제2유로(132)를 따라 유동되며 응축영역(220)을 지나 상기 제1연결파이프(610)를 통해 상기 수액기(600)로 이동된다.

기액분리를 마친 액상 상태의 제1열교환매체는 다시 상기 제2연결파이프(620)를 통해 상기 열교환부(200)의 과냉영역(210)에 유동된 후 상기 제1출구파이프(320)를 통해 배출된다.

상기 제2-1열교환매체는 상기 제2입구파이프(410)를 통해 유입되어 제5연통홀(850) 또는 제6연통홀(860)을 통해 수직으로 이동되며, 응축영역(220)에서 교번되어 형성되는 제2유동부(120)의 제1유로(131) 및 제2유로(132)를 따라 유동된 후, 다시 제5연통홀(850) 또는 제6연통홀(860)을 통해 수직으로 이동되어 상기 제2출구파이프(420)를 통해 배출된다.

상기 제2-2열교환매체는 상기 제3입구파이프(510)를 통해 유입되어 제5연통홀(850) 또는 제6연통홀(860)을 통해 수직으로 이동되며, 과냉영역(210)에서 교번되어 형성되는 제2유동부(120)의 제1유로(131) 및 제2유로(132)를 따라 유동된 후, 다시 제5연통홀(850) 또는 제6연통홀(860)을 통해 수직으로 이동되어 상기 제3출구파이프(520)를 통해 배출된다.

이 때, 상기 제1유동부(110)에 유동되는 제1열교환매체는 이웃하는 제2유동부(120)에 유동되는 제2열교환매체와 서로 열교환되며, 응축영역(220)에서는 상기 저온 라디에이터(6)로부터 공급되는 제2-1열교환매체와, 과냉영역(210)에서는 상기 증발기(3)의 출구측 냉매라인(5)을 통해 공급되는 제2-2열교환매체와 열교환된다.

이에 따라, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동 사이클은 복수개의 플레이트가 적층되어 제1열교환매체와 제2열교환매체가 교대로 각각 유동되는 수랭식 응축기의 응축영역에는 제2열교환매체로 저온 라디에이터로부터 공급되는 냉각수를 이용하고, 과냉영역에는 증발기의 출구측 냉매를 사용하여 제1열교환매체를 냉각시킴으로써, 과냉각 온도를 증가시켜 응축 성능을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

또한, 별도로 장치를 추가하지 않고, 종래에 포함되어 있던 증발기로부터 냉매를 공급받음으로써 추가적으로 공간을 차지하지 않으면서 과냉효율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

또, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동 사이클에 포함되는 수랭식 응축기는 수냉 방식에 의해 열교환되므로, 기존의 공랭식 열교환기에 비해 요구되는 공기의 양이 적어 차량 전측에 장착되지 않아도 되기 때문에 엔진룸 장착 위치가 제한되지 않는다는 장점이 있다.

본 발명은 상기한 실시 예에 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.

1 : 응축기 2 : 제1팽창밸브
3 : 제2팽창밸브 4 : 증발기
5 : 압축기 6 : 냉매라인
7 : 저온 라디에이터 8 : 워터펌프
9 : 냉각수 순환라인
100 : 플레이트
101 : 제1플레이트 102 : 제2플레이트
110 : 제1유동부 120 : 제2유동부
131 : 제1유로 132 : 제2유로
140 : 구획부 150 : 단차부
160 : 비드
200 : 열교환부
210 : 과냉영역 220 : 응축영역
310 : 제1입구파이프 320 : 제1출구파이프
410 : 제2입구파이프 420 : 제2출구파이프
510 : 제3입구파이프 520 : 제3출구파이프
600 : 수액기
610 : 제1연결파이프 620 : 제2연결파이프
710 : 제1접합부 720 : 제2접합부
810~860 : 제1~6연통홀

Claims

제1열교환매체를 흡입하여 압축시키는 압축기(5);
상기 압축기(5)에서 압축된 제1열교환매체를 응축시키며, 복수의 플레이트(100)가 적층되어 제1열교환매체 및 제2열교환매체가 교대로 각각 유동되는 제1유동부(110) 및 제2유동부(120)가 형성되되, 상기 1유동부(110) 및 제2유동부(120)의 일정영역에 응축영역(220)이 형성되고, 나머지 일정영역에 과냉각이 이루어지는 과냉영역(210)이 형성되는 열교환부(200)를 포함하는 응축기(1);
상기 응축기(1)에서 응축된 제1열교환매체를 교축시키는 제1팽창밸브(2);
상기 제1팽창밸브(2)로부터 유입되는 제1열교환매체를 증발시키는 증발기(4); 를 포함하는 차량용 에어컨의 냉동사이클에 있어서,
상기 차량용 에어컨의 냉동사이클은
상기 응축기(1)로부터 배출되는 냉매라인(6)이 분기되어 하나는 상기 제1팽창밸브(2)와 연결되며, 분기된 나머지 하나의 냉매라인(6)에는 제2팽창밸브(3)가 더 구비되고, 상기 제2팽창밸브(3)로부터 배출된 제2-2열교환매체가 상기 제2유동부(120)의 과냉영역(210)에 유동되되,
상기 제2-2열교환매체 및 상기 제2유동부(120)의 응축영역(220)에 유동되는 제2-1열교환매체가 서로 다른 유체인 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
제 1항에 있어서,
상기 응축기(1)는
상기 열교환부(200)에 제1열교환매체가 유입되는 제1입구파이프(310) 및 배출되는 제1출구파이프(320);
상기 열교환부(200)에 제2-1열교환매체가 유입되는 제2입구파이프(410) 및 배출되는 제2출구파이프(420);
상기 열교환부(200)에 제2-2열교환매체가 유입되는 제3입구파이프(510) 및 배출되는 제3출구파이프(520);
상기 제1열교환매체의 기상 열교환매체와 액상 열교환매체를 분리하는 수액기(600);
상기 제1유동부(110)의 응축영역(220)과 상기 수액기(600)를 연결하는 제1연결파이프(610) 및 상기 수액기(600)와 상기 제1유동부(110)의 과냉영역(210)을 연결하는 제2연결파이프(620); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
제 2항에 있어서,
상기 응축기(1)는
상기 제1입구파이프(310)를 통해 유입된 제1열교환매체가 상기 제1유동부(110)의 응축영역(220)을 유동하고, 상기 제1연결파이프(610)를 통해 상기 수액기(600)로 이동하며, 다시 상기 제2연결파이프(620) 통해 상기 제1유동부(110)의 과냉영역(210)을 유동한 후, 상기 제1출구파이프(320)를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
제 2항에 있어서,
상기 응축기(1)는
상기 제2입구파이프(410) 및 제2출구파이프(420)가 워터펌프(8) 및 저온 라디에이터(7)를 포함하는 냉각수 순환라인(9)과 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
제 2항에 있어서,
상기 차량용 에어컨의 냉동사이클은
상기 제1입구파이프(310)가 상기 압축기(5)의 출구측 냉매라인(6c)과 연결되고,
상기 제1출구파이프(320)가 상기 제1팽창밸브(2) 및 제2팽창밸브(3)의 입구측 냉매라인(6b)과 연결되며,
상기 제3입구파이프(510)가 상기 제2팽창밸브(3)의 출구측 냉매라인(6a)과 연결되며,
상기 제3출구파이프(520)가 상기 압축기(5)의 흡입구측 냉매라인(6d) 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
제 5항에 있어서,
상기 차량용 에어컨의 냉동사이클은
상기 응축기(1)의 제1출구파이프(320)를 통해 배출된 제1열교환매체가 상기 제2팽창밸브(3)보다 상기 제1팽창밸브(2)로 더 많은 냉매량이 분지되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
제2항에 있어서,
상기 플레이트(100)는
상기 플레이트(100)의 적층방향으로 상기 제1유동부(110)가 연통되도록 중공되며 그 둘레가 상부 또는 하부 방향으로 돌출되는 제1접합부(710)가 형성되는 제1연통홀(810) 내지 제4연통홀(840); 및
상기 플레이트(100)의 적층방향으로 상기 제2유동부(120)가 연통되도록 중공되며 그 둘레가 상기 제1접합부(710)의 돌출방향과 반대 방향으로 돌출되는 제2접합부(720)가 형성되는 제5연통홀(850) 및 제6연통홀(860); 이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
제7항에 있어서,
상기 응축기(1)는
상기 열교환부(200)의 응축영역(220)과 과냉영역(210)이 구분되는 영역에
상기 제1열교환매체 및 제2열교환매체가 적층방향으로 연통되지 않도록 상기 제1연통홀(810) 내지 제6연통홀(860)이 모두 폐쇄된 폐쇄플레이트(103)가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
제7항에 있어서,
상기 응축기(1)는
상기 제1접합부(710)가 상측 방향으로 형성되고 상기 제2접합부(720)가 하측 방향으로 형성된 제1플레이트(101)와,
상기 제1접합부(710)가 하측 방향으로 형성되고 상기 제2접합부(720)가 상측 방향으로 형성된 제2플레이트(102)가 교대로 적층되되,
상기 제1플레이트(101)와 제2플레이트(102)는 이웃하는 제1접합부(710) 및 제2접합부(720) 끼리 접합되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
제7항에 있어서,
상기 응축기(1)는
상기 응축영역(220)의 제1연통홀(810)은 상측에서 상기 제1입구파이프(310) 및 제1연결파이프(610) 중 어느 하나와 연결되고, 상기 응축영역(220)의 제2연통홀(820)은 상측에서 상기 제1입구파이프(310) 및 제2연결파이프(620) 중 나머지와 연결되며,
상기 과냉영역(210)의 제1연통홀(810)은 하측에서 상기 제1출구파이프(320) 및 제2연결파이프(620) 중 어느 하나와 연결되고, 상기 과냉영역(210)의 제2연통홀(820)은 하측에서 상기 제1출구파이프(320) 및 제2연결파이프(620) 중 나머지와 연결되며,
상기 응축영역(220)의 제5연통홀(850)은 상측에서 상기 제2입구파이프(410) 및 제2출구파이프(420) 중 어느 하나와 연결되고, 상기 응축영역(220)의 제6연통홀(860)은 상측에서 상기 제2입구파이프(410) 및 제2출구파이프(420) 중 나머지 하나와 연결되며,
상기 과냉영역(210)의 제5연통홀(850)은 하측에서 상기 제3입구파이프(510) 및 제3출구파이프(520) 중 어느 하나와 연결되고, 상기 응축영역(220)의 제6연통홀(860)은 하측에서 상기 제3입구파이프(510) 및 제3출구파이프(520) 중 나머지 하나와 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
제7항에 있어서,
상기 플레이트(100)는
상기 제1연통홀(810) 내지 제6연통홀(860)이 형성되지 않은 영역에 상기 제1유동부(110) 또는 제2유동부(120)가 너비방향으로 분리되어 제1유로(131) 및 제2유로(132)가 형성되도록 길이방향으로 상부 또는 하부 방향으로 돌출되는 구획부(140)가 형성되되,
상기 구획부(140)의 길이방향으로 일측 단부는 상기 제3연통홀(830)과 제4연통홀(840) 사이에 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.