KR101403432B1 - 차량용 에어컨의 냉방시스템 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량용 에어컨의 냉방시스템 및 그 제조방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 이중관형 내부열교환기의 응축기측 확관부에 냉매주입수단인 고압차지포트용 파이프 및 고압차지포트와, 응축기측 고온 냉매파이프를 용접으로 연결함으로써, 상기 고압차지포트가 주변부품이 가장 적은 범퍼의 헤드램프와 인접하여 위치하게 되어 냉매 주입기가 주변부품들과 간섭되는 문제를 방지함은 물론 작업자가 범퍼 앞에서 냉매 주입 작업을 할 수 있으므로 작업성을 향상하고, 또한 상기 고압차지포트용 파이프와 고압차지포트를 먼저 용접한 후 상기 응축기측 고온 냉매파이프를 용접한 제품을 상기 확관부에 최종 용접하도록 하여 작업성을 향상함과 아울러 각 용접부간 거리를 40mm 이상 이격되게 구성하여 선용접부가 후용접에 의해 열변형이 발생하는 것을 최소화 할 수 있는 차량용 에어컨의 냉방시스템 및 그 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 차량용 에어컨의 냉방시스템 및 그 제조방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 이중관형 내부열교환기의 응축기측 확관부에 냉매주입수단인 고압차지포트용 파이프 및 고압차지포트와, 응축기측 고온 냉매파이프를 용접으로 연결함으로써, 상기 고압차지포트가 주변부품이 가장 적은 범퍼의 헤드램프와 인접하여 위치하게 되어 냉매 주입기가 주변부품들과 간섭되는 문제를 방지함은 물론 작업자가 범퍼 앞에서 냉매 주입 작업을 할 수 있으므로 작업성을 향상하고, 또한 상기 고압차지포트용 파이프와 고압차지포트를 먼저 용접한 후 상기 응축기측 고온 냉매파이프를 용접한 제품을 상기 확관부에 최종 용접하도록 하여 작업성을 향상함과 아울러 각 용접부간 거리를 40mm 이상 이격되게 구성하여 선용접부가 후용접에 의해 열변형이 발생하는 것을 최소화 할 수 있는 차량용 에어컨의 냉방시스템 및 그 제조방법에 관한 것이다.
차량용 공조장치는, 하절기나 동절기에 자동차 실내를 냉,난방하거나 또는 우천시나 동절기에 윈드 실드에 끼게 되는 성에 등을 제거하여 운전자가 전후방 시야를 확보할 수 있게 할 목적으로 설치되는 자동차의 내장품으로, 이러한 공조장치는, 통상, 난방시스템과 냉방시스템을 동시에 갖추고 있어서, 외기나 내기를 선택적으로 도입하여 그 공기를 가열 또는 냉각한 다음 자동차의 실내에 송풍함으로써 자동차 실내를 냉,난방하거나 또는 환기한다.
이러한 공조장치의 일반적인 냉방시스템은 통상, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉매를 압축하여 송출하는 압축기(Compressor)(1), 압축기(1)에서 송출되는 고압의 냉매를 응축하는 응축기(Condenser)(2), 응축기(2)에서 응축되어 액화된 냉매를 교축하는 예컨대 팽창밸브(Expansion Valve)(3), 그리고, 상기 팽창밸브(3)에 의해 교축된 저압의 액상 냉매를 차량 실내측으로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 실내에 토출되는 공기를 냉각하는 증발기(Evaporator)(4) 등이 냉매 파이프로 연결되어 이루어진 냉동사이클로 구성되며, 다음과 같은 냉매 순환과정을 통하여 자동차 실내를 냉방한다.
자동차 공조장치의 냉방스위치(미도시)가 온(On) 되면, 먼저 압축기(1)가 엔진의 동력으로 구동하면서 저온 저압의 기상 냉매를 흡입,압축하여 고온 고압의 기체 상태로 응축기(2)로 송출하고, 응축기(2)는 그 기상 냉매를 외기와 열교환하여 고온 고압의 액체로 응축한다. 이어, 응축기(2)에서 고온 고압의 상태로 송출되는 액상 냉매는 팽창밸브(3)의 교축작용으로 급속히 팽창되어 저온 저압의 습포화 상태로 증발기(4)로 보내어지고, 증발기(4)는 그 냉매를 블로어(미도시)가 차량 실내로 송풍하는 공기와 열교환시킨다. 이에 냉매는 증발기(4)에서 증발하여 저온 저압의 기체 상태로 배출되고 다시 압축기(1)에 흡입되어 상술한 바와 같은 냉동사이클을 재순환하게 된다. 이상의 냉매순환과정에 있어서, 차량 실내의 냉방은 상술한 바와 같이 블로어(미도시)가 송풍하는 공기가 상기 증발기(4)를 거치면서 증발기(4)내를 순환하는 액상 냉매의 증발 잠열로 냉각되어 차가워진 상태로 차량 실내에 토출됨으로써 이루어진다.
한편, 상기 응축기(2)와 팽창밸브(3)의 사이에는 기상과 액상의 냉매를 분리하는 리시버드라이어(미도시)가 설치되어 상기 팽창밸브(3)로 액상의 냉매만 공급될 수 있도록 하고 있다.
상술한 바와 같은 냉동사이클을 통해 냉방작용을 하는 공조장치의 냉방효율은 여러 가지 요인들에 의해 결정되는 바, 그 중에서도 팽창밸브(3)에 의해 교축되기 직전의 고압 냉매의 과냉도와 증발기(4)에서 배출되는 저압 냉매의 과열도는 각각 냉매 유동성과 증발기(4)에서의 압력 강하량 그리고 증발기(4)의 과열영역(증발기의 냉매 배출구측 일부 영역)과 압축기(1)의 체적효율 등에 영향을 미쳐 공조장치의 냉방효율에 상당한 영향을 주게 된다.
예컨대, 교축되기 전 냉매의 과냉도가 증가하면, 냉매의 비체적이 감소되어 냉매유동이 안정화되고 증발기(4)에서의 냉매 압력강하량이 감소되어 공조장치의 냉방효율이 증대되며 압축기(1)의 동력소모량은 감소한다. 반면, 증발기(4)에서 배출되는 저압 냉매의 과열도가 적정하게 유지되지 않으면, 액상 냉매의 압축기(1) 유입을 방지하기 위해 냉매가 완전히 기화할 수 있게 설정되는 상대적으로 온도가 높은 증발기(4)의 과열영역이 확대되어야 하기 때문에 공조장치의 냉방성능이 떨어지게 된다.
따라서, 차량 공조장치들은, 일반적으로, 교축되기 전 냉매의 과냉도가 증가하고 증발기(4)에서 배출되는 냉매의 과열도가 적정하게 유지되면 냉방성능이 높아지게 된다.
이에, 차량 공조장치의 냉방성능을 향상하기 위해 증발기(4)에 유입되기에 앞서 팽창밸브(3)에 의해 교축되는 고온 고압의 액상 냉매를 과냉화하고 증발기(4)에서 배출되는 냉매의 과열도를 적정화할 수 있는 다양한 시도들이 있어 온 바, 현재에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 팽창밸브(3)에 유입되는 고온 고압의 액상 냉매와 증발기(4)에서 배출되는 저온 저압의 기상 냉매를 상호 열교환시킴으로써 교축 전의 고온 고압 액상 냉매를 과냉화하고 증발기(4)로부터 배출되는 저압 냉매의 과열도를 적정화하는 내부열교환기(10)가 주로 사용되고 있다.
이 내부열교환기(10)는 팽창밸브(3)에 의해 교축되기전의 고온 고압 액상냉매와 증발기(4)에서 배출되는 저온 저압의 기상 냉매를 상호 열교환시킴으로써, 증발기(4)에 유입되는 냉매의 유동을 안정화하고 증발기(4) 내에서의 냉매 압력강하량을 감소시키며, 액상 냉매의 압축기(1) 유입 방지를 위해 냉매가 완전히 기화할 수 있게 설정되어 온도가 상대적으로 높은 증발기(4)의 과열영역(미도시)을 축소할 수 있게 한다.
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 내부열교환기(10)가 냉방시스템에 채용되는 경우, 증발기(4)에 유입되는 냉매의 비체적이 줄어 증발기(4)에서의 냉매 압력강하량이 축소되므로 증발기(4)내 각 냉각튜브에서의 냉매 유동을 안정화할 수 있고, 아울러 압축기(1)에 유입되는 냉매를 증발기(4)에서 배출된 이후에 과열화할 수 있으므로 온도가 상대적으로 높아 공조장치의 냉방성능 저하의 요인이 되는 증발기(4)의 과열영역을 축소할 수 있어 공조장치의 냉방효율을 크게 높일 수 있다. 결과적으로 압축기(1), 응축기(2) 및 증발기(4)의 효율화를 도모하여 공조장치의 고효율화 및 소형화에 기여할 수 있다.
도 3은 상기한 내부열교환기(10)의 일예를 나타낸 도면으로써, 도시된 바와 같이, 상기 내부열교환기(10)는 이중관형 내부열교환기로써, 상기 증발기(4)와 압축기(1)를 연결하는 저온 냉매파이프(5)와 상기 응축기(2)와 팽창밸브(3)를 연결하는 고온 냉매파이프(6a,6b)의 특정구간을 이중관구조로 구성하여 각 냉매파이프를 유동하는 냉매를 상호 열교환시키게 된다.
즉, 상기 증발기(4)와 압축기(1)를 연결하는 저온 냉매파이프(5)의 특정구간을 나선형으로 형성하여 내측관(5a)을 구성하고, 상기 내측관(5a)의 외주면에 원형파이프를 이중관 구조로 결합하여 외측관(11)을 구성하게 된다.
이때, 상기 외측관(11)의 입구측에는 상기 응축기(2)측 고온 냉매파이프(6a)가 용접으로 결합되고, 출구측에는 상기 팽창밸브(3)측 고온 냉매파이프(6b)가 용접으로 결합된다.
따라서, 상기 응축기(2)에서 토출된 고온 고압의 액상 냉매는 상기 고온 냉매파이프(6a)를 통해 상기 외측관(11)으로 유입되며, 상기 외측관(11)으로 유입된 냉매는 상기 외측관(11)과 내측관(5a)의 사이에 형성된 복수개의 나선형 유로를 따라 유동한 후 상기 고온 냉매파이프(6b)를 통해 상기 팽창밸브(3)로 이동하게 된다.
또한, 상기 증발기(4)에서 토출된 저온 저압의 기상 냉매는 상기 내측관(5a) 내부를 통과하게 되는데, 이때 상기 내측관(5a)을 통과하는 냉매와 상기 외측관(11)을 통과하는 냉매가 상호 열교환하게 된다.
이후, 상기 내측관(5a)을 통과한 냉매는 상기 압축기(1)로 유입된다.
그리고, 도 4는 종래의 이중관형 내부열교환기를 갖는 차량용 냉방 시스템이 엔진룸에 설치된 상태를 나타내는 평면도이고, 도 5는 도 4에서 이중관형 내부열교환기를 갖는 차량용 냉방 시스템을 나타내는 사시도로서, 상기 외측관(11)과 팽창밸브(3)를 연결하는 고온 냉매파이프(6b)상에는 자동차 조립라인에서 작업자가 냉매를 주입할 수 있도록 하는 고압차지포트(20)가 구비된다.
여기서, 상기 고압차지포트(20)는 냉매 주입성 때문에 위치 선정이 매우 중요하다.
그러나, 종래에는 도 4 및 도5에 도시된 바와 같이, 상기 고압차지포트(20)를 상기 팽창밸브(3)측 고온 냉매파이프(6b)상에 설치해야 함에 따라, 상기 고압차지포트(20)가 주변부품들이 많은 곳, 즉 차량 엔진룸의 안쪽, 특히 엔진과 인접한 곳에 위치하게 되어, 냉매 주입 작업시 작업성이 저하됨은 물론 냉매 주입기가 주변부품들에 간섭되는 문제가 있었다.
이로인해, 냉매 주입 작업을 위해 상기 고압차지포트(20)의 높이를 상당히 높게 증가시켜 제작해야 하는 문제도 있었다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 이중관형 내부열교환기의 응축기측 확관부에 냉매주입수단인 고압차지포트용 파이프 및 고압차지포트와, 응축기측 고온 냉매파이프를 용접으로 연결함으로써, 상기 고압차지포트가 주변부품이 가장 적은 범퍼의 헤드램프와 인접하여 위치하게 되어 냉매 주입기가 주변부품들과 간섭되는 문제를 방지함은 물론 작업자가 범퍼 앞에서 냉매 주입 작업을 할 수 있으므로 작업성을 향상하고, 또한 상기 고압차지포트용 파이프와 고압차지포트를 먼저 용접한 후 상기 응축기측 고온 냉매파이프를 용접한 제품을 상기 확관부에 최종 용접하도록 하여 작업성을 향상함과 아울러 각 용접부간 거리를 40mm 이상 이격되게 구성하여 선용접부가 후용접에 의해 열변형이 발생하는 것을 최소화 할 수 있는 차량용 에어컨의 냉방시스템 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기를 냉매파이프로 연결하여 구성되고, 상기 증발기와 압축기를 연결하는 저온 냉매파이프 및 상기 응축기와 팽창밸브를 연결하는 고온 냉매파이프의 특정구간을 이중관 구조로 구성하여 이루어지며, 이중관의 내측관을 유동하는 저온 냉매파이프측 냉매와 외측관을 유동하는 고온 냉매파이프측 냉매를 상호 열교환시키는 이중관형 내부열교환기를 포함하여 이루어진 차량용 에어컨의 냉방시스템에 있어서, 상기 외측관의 양단부에는 상기 고온 냉매파이프측 냉매가 원활하게 유입되고 배출되도록 내부 유로를 확관시킨 확관부가 각각 형성되고, 상기 양 확관부 중 어느 하나에는 냉매를 주입하기 위한 냉매주입수단이 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기를 냉매파이프로 연결하여 구성되고, 상기 증발기와 압축기를 연결하는 저온 냉매파이프 및 상기 응축기와 팽창밸브를 연결하는 고온 냉매파이프의 특정구간을 이중관 구조로 구성하여 이루어지며, 이중관의 내측관을 유동하는 저온 냉매파이프측 냉매와 외측관을 유동하는 고온 냉매파이프측 냉매를 상호 열교환시키는 이중관형 내부열교환기를 포함하여 이루어진 차량용 에어컨의 냉방시스템에서, 상기 외측관의 확관부에 냉매주입수단인 고압차지포트용 파이프 및 고압차지포트와, 상기 응축기측 고온 냉매파이프를 용접으로 연결하기 위한 제조방법에 있어서, 상기 고압차지포트용 파이프의 일단부와 상기 고압차지포트를 용접하는 제1공정과, 상기 제1공정을 거친 후, 상기 고압차지포트용 파이프의 외주면에 상기 응축기측 고온 냉매파이프를 용접하는 제2공정과, 상기 제1,2공정을 거쳐 제작된 제품을 상기 외측관의 확관부에 최종 조립하도록, 상기 고압차지포트용 파이프의 타단부를 상기 외측관의 확관부에 용접하는 제3공정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 이중관형 내부열교환기의 응축기측 확관부에 냉매주입수단인 고압차지포트용 파이프 및 고압차지포트와, 응축기측 고온 냉매파이프를 용접으로 연결함으로써, 상기 고압차지포트가 주변부품이 가장 적은 범퍼의 헤드램프와 인접하여 위치하게 되어 냉매 주입기가 주변부품들과 간섭되는 문제를 방지함은 물론 작업자가 범퍼 앞에서 냉매 주입 작업을 할 수 있으므로 작업성이 향상된다.
또한, 상기 고압차지포트용 파이프와 고압차지포트를 먼저 용접한 후, 상기 응축기측 고온 냉매파이프를 용접한 제품을 상기 확관부에 최종 용접하도록 함으로써, 상기 3개의 용접부위를 각각 360도로 용접해야 하는 작업을 원활하게 할 수 있고, 이로인해 작업성이 향상된다.
그리고, 상기 3개의 용접부간 거리를 40mm 이상 이격되게 구성함으로써, 선용접부가 후용접에 의해 열변형이 발생하는 것을 최소화 할 수 있고, 이로인해 용접부위의 크랙을 방지할 수 있다.
또한, 상기 고압차지포트용 파이프와 용접되는 상기 고압차지포트의 일단부에 상기 고압차지포트용 파이프가 일정깊이 삽입된 상태에서 용접되도록 삽입홈부를 형성함으로써, 상기 고압차지포트용 파이프와 상기 고압차지포트간의 용접성이 향상된다.
그리고, 상기 고압차지포트용 파이프와 용접되는 상기 응축기측 고온 냉매파이프의 일단부에 안장부를 형성함으로써, 상호간의 용접성 및 강도를 향상할 수 있다.
도 1은 일반적인 차량용 냉방 시스템을 나타내는 구성도,
도 2는 일반적인 차량용 냉방 시스템에 내부열교환기가 설치된 경우를 나타내는 구성도,
도 3은 종래의 이중관형 내부열교환기의 일예를 나타내는 단면도,
도 4는 종래의 이중관형 내부열교환기를 갖는 차량용 냉방 시스템이 엔진룸에 설치된 상태를 나타내는 평면도,
도 5는 도 4에서 이중관형 내부열교환기를 갖는 차량용 냉방 시스템을 나타내는 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉방시스템을 나타내는 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉방시스템이 엔진룸에 설치된 상태를 나타내는 평면도,
도 8은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉방시스템을 나타내는 사시도,
도 9는 도 8에서 고압차지포트 부분을 나타내는 확대 사시도,
도 10은 도 9의 측면도,
도 11은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉방시스템에서 고압차지포트를 나타내는 단면도,
도 12는 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉방시스템에서 고압차지포트용 파이프와 응축기측 고온 냉매파이프를 커넥터로 연결하는 경우를 나타내는 사시도,
도 13은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉방시스템에서 응축기측 고온 냉매파이프의 일단부에 안장부를 형성하여 고압차지포트용 파이프와 연결하는 경우를 나타내는 사시도,
도 14는 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉방시스템에서 이중관형 내부열교환기를 나타내는 단면도이다.
도 2는 일반적인 차량용 냉방 시스템에 내부열교환기가 설치된 경우를 나타내는 구성도,
도 3은 종래의 이중관형 내부열교환기의 일예를 나타내는 단면도,
도 4는 종래의 이중관형 내부열교환기를 갖는 차량용 냉방 시스템이 엔진룸에 설치된 상태를 나타내는 평면도,
도 5는 도 4에서 이중관형 내부열교환기를 갖는 차량용 냉방 시스템을 나타내는 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉방시스템을 나타내는 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉방시스템이 엔진룸에 설치된 상태를 나타내는 평면도,
도 8은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉방시스템을 나타내는 사시도,
도 9는 도 8에서 고압차지포트 부분을 나타내는 확대 사시도,
도 10은 도 9의 측면도,
도 11은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉방시스템에서 고압차지포트를 나타내는 단면도,
도 12는 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉방시스템에서 고압차지포트용 파이프와 응축기측 고온 냉매파이프를 커넥터로 연결하는 경우를 나타내는 사시도,
도 13은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉방시스템에서 응축기측 고온 냉매파이프의 일단부에 안장부를 형성하여 고압차지포트용 파이프와 연결하는 경우를 나타내는 사시도,
도 14는 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉방시스템에서 이중관형 내부열교환기를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉방시스템은, 압축기(100) -> 응축기(200) -> 이중관형 내부열교환기(500) -> 팽창밸브(300) -> 증발기(400)를 냉매파이프로 연결하여 구성된다.
먼저, 상기 압축기(Compressor)(100)는 동력공급원(엔진 또는 모터 등)으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 증발기(400)로부터 토출된 저온 저압의 기상 냉매를 흡입,압축하여 고온 고압의 기체 상태로 응축기(200)로 토출하게 된다.
상기 응축기(Condenser)(200)는 상기 압축기(100)에서 토출된 고온 고압의 기상 냉매를 외기와 열교환시켜 고온 고압의 액체로 응축하여 팽창밸브(300)로 토출하게 된다.
상기 팽창밸브(Expansion Valve)(300)는 상기 응축기(200)에서 토출된 고온 고압의 액상 냉매를 교축작용으로 급속히 팽창시켜 저온 저압의 습포화 상태로 증발기(400)로 보내게 된다.
상기 증발기(Evaporator)(400)는 상기 팽창밸브(300)에서 교축된 저압의 액상 냉매를 차량 실내측으로 송풍되는 공기와 열교환시켜 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 실내에 토출되는 공기를 냉각하게 된다.
계속해서, 상기 증발기(400)에서 증발하여 저온 저압의 기상 냉매는 다시 압축기(100)에 흡입되어 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.
아울러, 상기와 같은 냉매순환과정에서, 차량 실내의 냉방은 차량 공조장치의 블로어(미도시)가 송풍하는 공기가 상기 증발기(400)를 통과하면서 증발기(400)의 내부를 순환하는 액상 냉매의 증발 잠열로 냉각되어 차가워진 상태로 차량 실내에 토출됨으로써 이루어진다.
또한, 상기 이중관형 내부열교환기(500)는 상기 증발기(400)와 압축기(100)를 연결하는 저온 냉매파이프(P1)와 상기 응축기(200)와 팽창밸브(300)를 연결하는 고온 냉매파이프(P2,P3)의 특정구간을 이중관 구조로 구성하여 이루어지며, 이중관의 내측관(520)을 유동하는 저온 냉매파이프(P1)측 냉매와 외측관(510)을 유동하는 고온 냉매파이프(P2,P3)측 냉매를 상호 열교환시키게 된다.
상기 이중관형 내부열교환기(500)는, 상기 증발기(400)와 압축기(100)를 연결하는 저온 냉매파이프(P1)의 특정구간을 나선형으로 형성하여 내측관(520)을 구성하고, 상기 내측관(520)의 외주면에 원형파이프를 이중관 구조로 결합하여 외측관(510)을 구성하게 된다.
따라서, 상기 내측관(520)으로는 상기 증발기(400)에서 압축기(100)로 향하는 저온 냉매가 유동하게 되고, 상기 외측관(510)으로는 상기 응축기(200)에서 팽창밸브(300)를 향하는 고온 냉매가 유동하게 된다.
이때, 상기 외측관(510)의 양끝단은 저온 냉매파이프(P1)의 외주면과 용접 등의 방법으로 밀봉된다.
또한, 상기 외측관(510)의 양단부에는 내부 유로를 확관시킨 확관부(511,512)가 형성되고, 상기 양 확관부(511,512) 중 일측 확관부(511)에는 냉매 유입되도록 입구(511a)가 형성되고, 타측 확관부(512)에는 냉매 배출되도록 출구(512a)가 형성된다.
아울러, 상기 양 확관부(511,512)에 의해 상기 외측관(510)의 입구(511a)측과 출구(512a)측의 유로 단면적이 증대되어, 냉매가 외측관(510)으로 유입될 때 또는 냉매가 외측관(510)에서 배출될 때 냉매의 압력손실을 최소화하여 냉매가 원활하게 유입되고 배출되게 된다.
그리고, 상기 양 확관부(511,512) 중 어느 하나에는 냉매를 주입하기 위한 냉매주입수단(600)이 설치된다.
상기 냉매주입수단(600)은, 자동차 조립라인에서 작업자가 냉매 주입기를 이용하여 냉방시스템에 냉매를 주입하기 위한 것으로서, 상기 확관부(511)의 외주면에 일단부가 용접으로 접합되는 고압차지포트용 파이프(610)와, 상기 고압차지포트용 파이프(610)의 타단부에 용접으로 접합되는 고압차지포트(620)로 이루어진다.
상기 고압차지포트용 파이프(610)는, 상기 외측관(510)의 양 확관부(511,512) 중 상기 응축기(200)와 가까운 확관부(511)의 입구(511a)측에 용접되어 설치된다.
이때, 상기 응축기(200)측 고온 냉매파이프(P2)는 상기 고압차지포트용 파이프(610)와 용접으로 접합되고, 상기 팽창밸브(300)측 고온 냉매파이프(P3)는 상기 팽창밸브(300)와 가까운 확관부(512)의 출구(512a)측에 용접으로 접합된다.
한편, 상기 응축기(200)측 고온 냉매파이프(P2)가 용접되는 상기 고압차지포트용 파이프(610)의 외주면에는 연통공(601)이 형성된다.
또한, 상기 고압차지포트용 파이프(610)와 용접되는 상기 고압차지포트(620)의 일단부에는 상기 고압차지포트용 파이프(610)가 일정깊이 삽입된 상태에서 용접되도록 삽입홈부(621)가 형성된다. 이로인해 상기 고압차지포트용 파이프(610)와 상기 고압차지포트(620)간의 용접성을 향상할 수 있다.
그리고, 상기 고압차지포트용 파이프(610)와 상기 응축기(200)측 고온 냉매파이프(P2)는 서로 직접 용접될 수도 있으나, 용접성을 향상하고 강도를 보강할 수 있도록 아래와 같은 두가지 방법을 사용할 수 있다.
첫번째는, 도 12와 같이 상기 고압차지포트용 파이프(610)와 상기 응축기(200)측 고온 냉매파이프(P2)의 용접부위에 별도의 커넥터(700)를 설치하여 용접하는 것이다.
이때, 상기 커넥터(700)의 내부에는 "T"자형 통로(701)가 형성되며, 상기 고압차지포트용 파이프(610)는 분리된 후, 분리된 각 단부가 상기 커넥터(700)의 상,하부에 용접되고, 상기 응축기(200)측 고온 냉매파이프(P2)는 상기 커넥터(700)의 측면에 용접되게 된다.
한편, 상기 고압차지포트용 파이프(610)의 분리된 각 단부와 상기 응축기(200)측 고온 냉매파이프(P2)의 단부는 상기 커넥터(700)의 통로(701)내로 일정깊이 삽입되게 결합하는 것이 바람직하다.
두번째는, 도 13과 같이, 상기 응축기(200)측 고온 냉매파이프(P2)의 단부에 상기 고압차지포트용 파이프(610)의 외주면을 따라 동일곡면으로 확장되는 안장부(650)를 형성하는 것이다.
상기 안장부(650)는, 상기 응축기(200)측 고온 냉매파이프(P2)의 단부를 포밍(Forming)하여 형성되는 것으로, 상기 고온 냉매파이프(P2)의 직경 보다 넓게 펼쳐치게 형성과 동시에 펼쳐진 부분이 상기 고압차지포트용 파이프(610)의 외주면과 동일곡면으로 형성되어 고압차지포트용 파이프(610)의 외주면을 감싸게 된다.
이처럼, 상기 외측관(510)의 일측 확관부(511) 입구(511a)에 상기 고압차지포트용 파이프(610)와 고압차지포트(620) 및 응축기(200)측 고온 냉매파이프(P2)를 용접하는데 있어서 3개의 용접부위가 발생하게 되는데,
즉, 상기 고압차지포트용 파이프(610)의 일단부와 상기 확관부(511)간의 제1용접부(A)와, 상기 고압차지포트용 파이프(610)의 타단부와 상기 고압차지포트(620)간의 제2용접부(B)와, 상기 고압차지포트용 파이프(610)와 상기 응축기(200)측 고온 냉매파이프(P2)간의 제3용접부(C)가 형성되며,
이때, 상기 제1,2,3용접부(A,B,C)는 서로간에 40mm 이상 이격되게 구성되는 것이 바람직하다.
이는 상기 제1,2,3용접부(A,B,C)를 용접하는 과정에서, 선용접부가 후용접부의 용접에 의해 열변형이 발생하여 용접부에 크랙이 발생할 가능성이 높으므로 상기 각 용접부(A,B,C)간 간격(S)을 일정간격 이상 확보해주는 것이 바람직하다.
이처럼, 상기 각 용접부(A,B,C)간 간격(S)을 최소 40mm 이상 이격되게 구성해야 크랙 및 기공의 발생을 최소화 할 수 있으며, 만일 각 용접부(A,B,C)간 간격이 40mm 이하일 경우에는 크랙 및 기공이 발생하여 선용접부가 떨어져 나가는 문제가 발생하게 된다.
한편, 상기 각 용접부(A,B,C)간 간격이 너무 크면 패키지성 등이 좋지 않으므로 40~100mm로 구성하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명은 이중관형 내부열교환기(500)의 응축기(200)측 확관부(511)에 냉매주입수단(600)인 고압차지포트용 파이프(610) 및 고압차지포트(620)와, 응축기(200)측 고온 냉매파이프(P2)를 용접으로 연결함으로써, 상기 고압차지포트(620)가 주변부품이 가장 적은 범퍼의 헤드램프와 인접하여 위치하게 되어 냉매 주입기가 주변부품들과 간섭되는 문제를 방지함은 물론 작업자가 범퍼 앞에서 냉매 주입 작업을 할 수 있으므로 작업성을 향상할 수 있다.
이하에서는, 상기한 차량용 에어컨의 냉방시스템에서, 상기 외측관(510)의 확관부(511)에 냉매주입수단(600)인 고압차지포트용 파이프(610) 및 고압차지포트(620)와, 상기 응축기(200)측 고온 냉매파이프(P2)를 용접으로 연결하기 위한 제조방법을 설명하기로 한다.
앞설 설명한 바와 같이, 상기 외측관(510)의 일측 확관부(511) 입구(511a)측에 상기 고압차지포트용 파이프(610)와 고압차지포트(620) 및 응축기(200)측 고온 냉매파이프(P2)를 용접하는데 있어서 3개의 용접부위가 발생하게 되며, 이때 상기 3개의 제1,2,3용접부(A,B,C)가 밀집해 있고 360도로 용접작업을 해야 하므로 동시 용접이 불가능하다.
따라서, 순차적으로 용접을 해야 하며, 용접순서는 작업성 향상을 위하여 아래의 공정을 순차적으로 진행하게 된다.
먼저, 상기 고압차지포트용 파이프(610)의 일단부와 상기 고압차지포트(620)를 용접하는 제1공정을 진행한다.
상기 제1공정을 거친 후에는 상기 고압차지포트용 파이프(610)의 외주면에 상기 응축기(200)측 고온 냉매파이프(P2)를 용접하는 제2공정을 진행한다.
이후, 상기 제1,2공정을 거쳐 제작된 제품을 상기 외측관(510)의 확관부(511)에 최종 조립하도록, 상기 고압차지포트용 파이프(610)의 타단부를 상기 외측관(510)의 확관부(511) 입구(511a)측에 용접하는 제3공정을 진행하여 제조를 완료한다.
즉, 상기 제1,2공정을 통해 상기 제2용접부(B)와 제3용접부(C)를 용접하여 상기 고압차지포트용 파이프(610)와 고압차지포트(620) 및 상기 응축기(200)측 고온 냉매파이프(P2)가 용접된 제품을 먼저 제작한 후, 상기 제3공정을 통해 용접되는 제1용접부(A)는 상기 고압차지포트용 파이프(610)와 상기 확관부(511)를 최종 조립(용접)하는 작업이므로 가장 마지막에 실시하는 것이다.
상기한 제1,2,3공정을 순차적으로 실시함으로써, 제1,2,3용접부(A,B,C)를 각각 360도로 용접해야 하는 작업을 원활하게 할 수 있고, 이로인해 작업성을 향상할 수 있는 것이다.
한편, 상기 제1,2,3공정을 통한 순차적인 용접시, 선용접부가 후용접부의 용접작업에 의한 열변형이 최소화 되도록, 상기 제1,2,3공정의 각 용접부(A,B,C)간 거리는 40mm 이상 이격되게 구성하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉방시스템 및 그 제조방법의 작용을 설명하기로 한다.
먼저, 상기 냉방시스템에 냉매를 주입하는 작업은, 자동차 조립라인에서 작업자가 냉매 주입기를 상기 고압차지포트(620)에 접속시켜 냉매를 주입하게 되고, 냉매의 주입이 완료된 후에는 상기 고압차지포트(620)를 밀폐하게 된다.
이하, 상기 냉방시스템의 냉매순환과정을 설명하면 다음과 같다.
상기 압축기(100)에서 압축되어 배출되는 고온/고압의 기상 냉매는 상기 응축기(200)로 유입되고, 상기 응축기(200)로 유입된 기상냉매는 외부공기와의 열교환을 통해 응축되면서 고온/고압의 액상 냉매로 상변화 한 후, 상기 응축기(200)측 고온 냉매파이프(P2) 및 고압차지포트용 파이프(610)를 통해 이중관형 내부열교환기(500)의 외측관(510)내로 유입된다.
상기 외측관(510)내로 유입된 고온/고압의 냉매는 외측관(510)을 유동하는 과정에서 상기 증발기(400)에서 배출되어 내측관(520)을 유동하는 저온/저압의 냉매와 상호 열교환을 수행한 후, 팽창밸브(300)측 고온 냉매파이프(P3)를 통해 상기 팽창밸브(300)로 유입되어 감압/팽창 된다.
상기 팽창밸브(300)에서 감압/팽창된 냉매는 저온/저압의 무화 상태가 되어 상기 증발기(400)로 유입되고, 상기 증발기(400)로 유입된 냉매는 차량 실내측으로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발함과 동시에 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 차량 실내로 송풍되는 공기를 냉각시키게 된다.
이후, 상기 증발기(400)에서 배출된 저온/저압의 냉매는 상기 이중관형 내부열교환기(500)의 내측관(520)을 유동하는 과정에서 상기 외측관(510)을 유동하는 고온/고압의 냉매와 상호 열교환을 수행한 후 상기 압축기(100)로 유입된다.
100: 압축기 200: 응축기
300: 팽창밸브 400: 증발기
500: 이중관형 내부열교환기 510: 외측관
511,512: 확관부 600: 냉매주입수단
610: 고압차지포트용 파이프 620: 고압차지포트
650: 안장부
300: 팽창밸브 400: 증발기
500: 이중관형 내부열교환기 510: 외측관
511,512: 확관부 600: 냉매주입수단
610: 고압차지포트용 파이프 620: 고압차지포트
650: 안장부
Claims (9)
- 압축기(100), 응축기(200), 팽창밸브(300), 증발기(400)를 냉매파이프로 연결하여 구성되고,
상기 증발기(400)와 압축기(100)를 연결하는 저온 냉매파이프(P1) 및 상기 응축기(200)와 팽창밸브(300)를 연결하는 고온 냉매파이프(P2,P3)의 특정구간을 이중관 구조로 구성하여 이루어지며, 이중관의 내측관(520)을 유동하는 저온 냉매파이프(P1)측 냉매와 외측관(510)을 유동하는 고온 냉매파이프(P2,P3)측 냉매를 상호 열교환시키는 이중관형 내부열교환기(500)를 포함하여 이루어진 차량용 에어컨의 냉방시스템에 있어서,
상기 외측관(510)의 양단부에는 상기 고온 냉매파이프(P2,P3)측 냉매가 원활하게 유입되고 배출되도록 내부 유로를 확관시킨 확관부(511,512)가 각각 형성되고,
상기 양 확관부(511,512) 중 상기 응축기(200)와 가까운 확관부(511)에는 냉매를 주입하기 위한 냉매주입수단(600)이 설치되되, 상기 냉매주입수단(600)은, 상기 확관부(511)의 외주면에 일단부가 용접으로 접합되는 고압차지포트용 파이프(610)와, 상기 고압차지포트용 파이프(610)의 타단부에 용접으로 접합되는 고압차지포트(620)로 이루어지며,
상기 응축기(200)측 고온 냉매파이프(P2)는 상기 고압차지포트용 파이프(610)와 용접으로 접합되고,
상기 고압차지포트용 파이프(610)의 일단부와 상기 확관부(511)간의 제1용접부(A)와, 상기 고압차지포트용 파이프(610)의 타단부와 상기 고압차지포트(620)간의 제2용접부(B)와, 상기 고압차지포트용 파이프(610)와 상기 응축기(200)측 고온 냉매파이프(P2)간의 제3용접부(C)가 형성되되, 상기 제1,2,3용접부(A,B,C)간 간격(S)은 일정간격 이상 이격되게 구성되어, 선용접부가 후용접부의 용접작업에 의한 열변형이 최소화 되도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉방시스템. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 고압차지포트(620)의 일단부에는 상기 고압차지포트용 파이프(610)가 일정깊이 삽입된 상태에서 용접되도록 삽입홈부(621)가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉방시스템. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 팽창밸브(300)측 고온 냉매파이프(P3)는 상기 팽창밸브(300)와 가까운 확관부(512)측에 용접으로 접합되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉방시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 응축기(200)측 고온 냉매파이프(P2)의 단부에는 상기 고압차지포트용 파이프(610)와의 용접성을 향상할 수 있도록 상기 고압차지포트용 파이프(610)의 외주면을 따라 동일곡면으로 확장되는 안장부(650)가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉방시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 제1,2,3용접부(A,B,C)는 서로간에 40mm 이상 이격되게 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉방시스템. - 압축기(100), 응축기(200), 팽창밸브(300), 증발기(400)를 냉매파이프로 연결하여 구성되고,
상기 증발기(400)와 압축기(100)를 연결하는 저온 냉매파이프(P1) 및 상기 응축기(200)와 팽창밸브(300)를 연결하는 고온 냉매파이프(P2,P3)의 특정구간을 이중관 구조로 구성하여 이루어지며, 이중관의 내측관(520)을 유동하는 저온 냉매파이프(P1)측 냉매와 외측관(510)을 유동하는 고온 냉매파이프(P2,P3)측 냉매를 상호 열교환시키는 이중관형 내부열교환기(500)를 포함하여 이루어진 차량용 에어컨의 냉방시스템에서, 상기 외측관(510)의 확관부(511)에 냉매주입수단(600)인 고압차지포트용 파이프(610) 및 고압차지포트(620)와, 상기 응축기(200)측 고온 냉매파이프(P2)를 용접으로 연결하기 위한 제조방법에 있어서,
상기 고압차지포트용 파이프(610)의 일단부와 상기 고압차지포트(620)를 용접하는 제1공정과,
상기 제1공정을 거친 후, 상기 고압차지포트용 파이프(610)의 외주면에 상기 응축기(200)측 고온 냉매파이프(P2)를 용접하는 제2공정과,
상기 제1,2공정을 거쳐 제작된 제품을 상기 외측관(510)의 확관부(511)에 최종 조립하도록, 상기 고압차지포트용 파이프(610)의 타단부를 상기 외측관(510)의 확관부(511)에 용접하는 제3공정으로 이루어지고,
상기 고압차지포트용 파이프(610)와 상기 확관부(511)간의 제1용접부(A)와, 상기 고압차지포트용 파이프(610)와 상기 고압차지포트(620)간의 제2용접부(B)와, 상기 고압차지포트용 파이프(610)와 상기 응축기(200)측 고온 냉매파이프(P2)간의 제3용접부(C)가 형성되되,
상기 제1,2,3공정을 통한 순차적인 용접시, 선용접부가 후용접부의 용접작업에 의한 열변형이 최소화 되도록, 상기 제1,2,3공정의 각 용접부(A,B,C)간 거리는 일정간격 이상 이격되게 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉방시스템 제조방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 제1,2,3공정의 각 용접부(A,B,C)간 거리는 40mm 이상 이격되게 구성하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉방시스템 제조방법.
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