KR101438603B1

KR101438603B1 - 차량용 에어컨 시스템

Info

Publication number: KR101438603B1
Application number: KR1020120110929A
Authority: KR
Inventors: 김재연; 조완제; 이상옥; 김윤성; 이순종; 안용남; 장준일
Original assignee: 현대자동차 주식회사; 기아자동차 주식회사; 한라비스테온공조 주식회사; 주식회사 두원공조
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2014-09-05
Also published as: US20140096560A1; JP6137828B2; CN103712278A; KR20140044672A; JP2014076792A; DE102012113059A1; DE102012113059B4

Abstract

차량용 에어컨 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템은 차량의 전방에 구비되는 라디에이터와, 상기 라디에이터에 바람을 송풍하는 쿨링팬과, 상기 라디에이터와 냉각라인을 통해 연결되며, 냉각유체를 순환시키는 워터펌프와, 상기 냉각라인 상에 구비되며, 냉각유체가 저장되는 리저버 탱크를 포함하는 쿨링수단; 상기 리저버 탱크와 상기 라디에이터 사이에서 상기 냉각라인과 연결되어 냉각유체가 유입되고, 에어컨 수단의 냉매라인을 통해 냉매가 유입되어 냉각유체와 냉매의 상호 열교환을 통해 냉매를 1차로 응축시키는 제1 컨덴서; 및 상기 제1 컨덴서로부터 응축된 액상의 냉매가 유입되며, 상기 라디에이터의 전방에 배치되어 주행 중 유입되는 외기와 냉매의 상호 열교환을 통해 상기 냉매를 2차로 응축시키는 제2 컨덴서를 포함한다.

Description

차량용 에어컨 시스템{COOLING SYSTEM FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 에어컨 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉매의 응축 시, 냉각유체와 외기를 각각 사용하도록 하여 냉매의 응축률을 높여 전체적인 에어컨 냉방성능을 향상시키도록 하는 차량용 에어컨 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 에어컨 시스템은 외부의 온도변화에 관계없이 자동차 실내의 온도를 적당한 온도로 유지하여 쾌적한 실내환경을 유지할 수 있도록 하는 것이다.

이러한 에어컨 시스템은 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축하여 액화시키는 컨덴서와, 상기 컨덴서에서 응축되어 액화된 냉매를 급속히 팽창시키는 팽창밸브, 및 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키면서 냉매의 증발 잠열을 이용하여 상기 에어컨 시스템이 설치된 실내로 송풍되는 공기를 냉각하는 증발기 등을 주요한 구성요소로 포함한다.

그러나 상기와 같은 종래의 에어컨 시스템은 냉매의 응축을 위한 냉각 시, 수랭식 컨덴서를 적용할 경우, 냉각수가 컨덴서에서 냉매와 열교환됨으로써, 컨덴서의 출구 냉매온도가 상승됨에 따라 소요동력이 증대되는 문제점이 있다.

또한, 수랭식 컨덴서는 공랭식 컨덴서에 비해 냉각수의 열용량이 커서 응축 압력은 낮아지지만, 냉각수와 냉매의 온도차이가 작고, 외기에 비해 냉각수온이 높아 서브쿨(Sub cool)형성이 어려워 에어컨 시스템의 전체적인 냉방성능이 저하되는 단점이 있다.

이를 방지하기 위해서는 대용량의 쿨링팬과 라디에이터가 요구되는 바, 협소한 엔진룸 내부에서 레이아웃이 불리해지고, 차량의 전체적인 중량과 원가의 측면에서 악영향을 주는 단점도 있다.

그리고 모터와 전기동력부품 및 스택 등이 적용되는 친환경 차량의 경우에는 냉각수가 각 구성요소를 냉각한 후, 컨덴서로 유입되어 그 온도가 상승됨에 따라 냉매의 응축량이 더욱 저하되는 문제점도 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 냉매의 응축 시, 냉각유체와 외기를 각각 사용함으로써, 냉각유체를 통한 냉매의 1차 응축 시에는 응축압력을 저감시키고, 외기를 통한 냉매의 2차 응축 시에는 서브쿨을 증대시키도록 하여 냉매의 응축률을 높여 전체적인 에어컨 냉방성능을 향상시키도록 하는 차량용 에어컨 시스템을 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템은 차량의 전방에 구비되는 라디에이터와, 상기 라디에이터에 바람을 송풍하는 쿨링팬과, 상기 라디에이터와 냉각라인을 통해 연결되며, 냉각유체가 저장되는 리저버 탱크와, 상기 냉각라인 상에 구비되어 냉각유체를 순환시키는 워터펌프를 포함하는 쿨링수단; 상기 라디에이터와 상기 리저버 탱크 사이에서 상기 냉각라인과 연결되어 냉각유체가 유입되고, 에어컨 수단의 냉매라인을 통해 냉매가 유입되어 냉각유체와 냉매의 상호 열교환을 통해 냉매를 1차로 응축시키는 제1 컨덴서; 및 상기 제1 컨덴서와 냉매라인 상에서 직렬로 연결되어 상기 제1 컨덴서로부터 응축된 액상의 냉매가 유입되며, 상기 라디에이터의 전방에 배치되어 주행 중 유입되는 외기와 냉매의 상호 열교환을 통해 상기 냉매를 2차로 응축시키는 제2 컨덴서를 포함하고, 상기 에어컨 수단은 상기 냉매라인을 통해 상호 연결되며, 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 팽창된 냉매를 공기와 열교환을 통해 증발시키는 증발기와, 증발된 기체 상태의 냉매를 압축시키는 압축기를 포함하여 구성되되, 상기 에어컨 수단은 상기 냉매라인을 통해 상호 연결되며, 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 팽창된 냉매를 공기와 열교환을 통해 증발시키는 증발기와, 증발된 기체 상태의 냉매를 압축시키는 압축기를 포함하여 구성되되, 상기 압축기로부터 배출되는 압축된 냉매를 냉방, 난방, 또는 제습 모드에 관계없이 상기 냉매라인을 통해 상호 연결된 상기 제1 컨덴서와 상기 제2 컨덴서로 순차적으로 통과시키면서 각각 응축시키고, 상기 제1 컨덴서는 상기 압축기와 냉매라인을 통해 연결되어 유입된 냉매를 응축시킨 후, 응축된 냉매 내부에 잔존하는 기체상태의 냉매를 분리하는 리시버 드라이어가 일체로 형성되며, 상기 제1 컨덴서는 상기 리시버 드라이어를 통하여 상기 제2 컨덴서와 직렬로 연결될 수 있다.

삭제

상기 워터펌프와 상기 라디에이터 사이에는 상기 냉각라인을 통해 연결되어 상기 제1 컨덴서를 통과한 냉각유체가 유입되는 발열체가 배치될 수 있다.

상기 발열체는 친환경 차량에 적용되는 전기동력부품이나 모터, 또는 스택과, 내연기관 차량에서 수랭식 인터쿨러를 포함할 수 있다.

냉매라인을 통해 상호 연결되며, 액체냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브를 통해 팽창된 냉매를 공기와 열교환을 통해 증발시키는 증발기와, 상기 증발기로부터 기체 상태의 냉매를 공급받아 압축시키는 압축기를 포함하는 차량용 에어컨 시스템에 있어서, 차량의 전방에 구성되는 라디에이터와, 상기 라디에이터에 바람을 송풍하는 쿨링팬과, 상기 라디에이터와 냉각라인을 통해 연결되며 냉각유체가 저장되는 리저버 탱크와, 상기 냉각라인을 통행 연결되며, 냉각유체를 순환시키는 워터펌프를 포함하여 구성되는 쿨링수단; 상기 쿨링수단과 상기 냉각라인을 통해 연결되어 냉각유체가 유입되고, 상기 냉매라인을 통해 유입되는 냉매와 냉각유체의 상호 열교환을 통해 수랭식으로 냉매를 응축시키며, 상기 라디에이터의 일측에 배치되는 제1 컨덴서; 및 상기 제1 컨덴서와 상기 냉매라인 상에서 직렬로 연결되어 상기 제1 컨덴서로부터 배출되는 응축된 액상의 냉매가 유입되며, 상기 라디에이터의 전방에 배치되어 주행 중 유입되는 외기와 냉매의 상호 열교환을 통해 공랭식으로 냉매를 응축시키는 제2 컨덴서를 포함하고, 상기 제1 컨덴서는 응축된 액체상태의 냉매 내부에 잔존하는 기체상태의 냉매를 분리하는 리시버 드라이어가 일체로 형성되며, 상기 제1 컨덴서는 상기 리시버 드라이어를 통하여 상기 제2 컨덴서와 연결될 수 있다.

상기 제1 컨덴서는 상기 라디에이터와 리저버 탱크 사이에 배치될 수 있다.

삭제

상기 라디에이터와 상기 워터펌프 사이에는 상기 냉각라인을 통해 연결되는 발열체가 배치될 수 있다.

상기 라디에이터와 쿨링팬 사이에는 내연기관의 차량에서 내연기관을 냉각하는 내연기관용 라디에이터가 구비될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템에 의하면, 냉매의 응축 시, 냉각유체와 외기를 각각 사용함으로써, 냉각유체를 통한 냉매의 1차 응축 시에는 냉각유체의 열용량이 외기에 비해 커서 응축압력을 저감시키고, 외기를 통한 냉매의 2차 응축 시에는 냉각유체와 냉매의 온도차이를 크게 하여 서브쿨(Sub Cool) 형성에 유리함으로써, 냉매의 응축률을 높여 전체적인 에어컨 냉방성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 냉매의 응축압력 저감을 통하여 압축기의 소요 일을 축소가 가능해 작동연비를 낮출 수 있고, 서브쿨 증대를 통해 냉각라인의 전열량을 줄여 상기 냉각라인을 따라 순환되는 냉각유체의 수온을 저감시킴으로써, 라디에이터와 쿨링팬의 용량증대 없이도 냉방성능을 향상시킬 수 있어 협소한 엔진룸 내부에서 레이아웃을 간소화여 공간 활용성을 향상시키고, 중량 저감, 및 제작원가를 절감할 수 있다.

또한, 연료전지 및 전기차량과 같은 친환경 차량에 적용할 경우, 전기동력부품, 모터, 및 스택이나, 내연기관 차량의 인터쿨러와 같은 발열체와 에어컨 냉매를 하나의 통합된 라디에이터로 냉각이 가능하여 냉각성능을 향상시키고, 구성을 간소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템의 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템의 블록 구성도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템의 블록 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템은 냉매의 응축 시, 냉각유체와 외기를 각각 사용함으로써, 냉각유체를 통한 냉매의 1차 응축 시에는 응축압력을 저감시키고, 외기를 통한 냉매의 2차 응축 시에는 서브쿨을 증대시키도록 하여 냉매의 응축률을 높여 전체적인 에어컨 냉방성능을 향상시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템(1)은, 쿨링수단, 제1 컨덴서(10), 및 제2 컨덴서(20)를 포함하여 구성되며, 이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 쿨링수단은 차량의 전방에 구비되는 라디에이터(2)와, 상기 라디에이터(2)에 바람을 송풍하는 쿨링팬(4)을 포함한다.

여기서, 상기 쿨링팬(4)은 미도시된 제어기와 연결되어 차량의 상태와, 냉매나 냉각유체의 온도에 따라 풍량이 조절될 수 있다.

또한, 상기 쿨링수단은 상기 라디에이터(2)와 냉각유체가 유동되는 냉각라인(Cooling Line : 이하 ‘C.L’이라 함)을 통해 연결되어 냉각유체를 순환시키는 워터펌프(6)와, 상기 냉각라인(C.L)에 구비되며, 냉각유체가 저장되는 리저버 탱크(8)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 쿨링수단은 상기 라디에이터(2)와 냉각유체가 유동되는 냉각라인(Cooling Line : 이하 ‘C.L’이라 함)을 통해 연결되며, 냉각유체가 저장되는 리저버 탱크(8)와, 상기 냉각라인(C.L) 상에 구비되어 냉각유체를 순환시키는 워터펌프(6)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기한 냉각유체는 냉각수로 구성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 제1 컨덴서(10)는 상기 라디에이터(2)와 상기 리저버 탱크(8) 사이에서 상기 냉각라인(C.L)과 연결되어 냉각유체가 유입되고, 에어컨 수단에서 냉매가 유동되는 냉매라인(Refrigerant Line : 이하 ‘R.L’이라 함)을 통해 냉매가 유입되어 냉각유체와 냉매의 상호 열교환을 통해 냉매를 1차로 응축시키게 된다.

여기서, 상기 에어컨 수단은 상기 냉매라인(R.L)을 통해 상호 연결되며, 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(22)와, 팽창된 냉매를 공기와 열교환을 통해 증발시키는 증발기(24)와, 증발된 기체 상태의 냉매를 압축시키는 압축기(26)를 포함하여 구성된다.

본 실시예에서, 상기 제1 컨덴서(10)는 상기 압축기(26)와 냉매라인(R.L)을 통해 연결되어 유입된 냉매를 응축시킨 후, 응축된 냉매 내부에 잔존하는 기체상태의 냉매를 분리하는 리시버 드라이어(12)가 일체로 형성될 수 있다.

이러한 리시버 드라이어(12)는 상기 제1 컨덴서(10)에서 액상의 냉매만 배출되도록 1차로 응축된 액체상태의 냉매 내부에 액상으로 상변화 되지 못한 기체상태의 냉매를 분리시키게 된다.

그리고 상기 제2 컨덴서(20)는 상기 제1 컨덴서(10)와 직렬로 연결되어 에어컨 시스템(1)의 냉방, 난방, 및 제습 모드에 관계없이 상기 제1 컨덴서(10)로부터 응축된 액상의 냉매가 유입되며, 상기 라디에이터(2)의 전방에 배치되어 주행 중 유입되는 외기와 냉매의 상호 열교환을 통해 상기 냉매를 2차로 응축시키게 된다.

한편, 상기 에어컨 수단은 상기 압축기(26)로부터 배출되는 압축된 냉매를 상기 냉매라인(R.L)을 통해 상호 연결된 상기 제1 컨덴서(10)와 상기 제2 컨덴서(20)로 순차적으로 통과시키면서 각각 응축시키게 된다.

여기서, 제1 컨덴서(10)는 상기 리시버 드라이어(12)를 통하여 상기 제2 컨덴서(20)와 직렬로 연결될 수 있다.

이에 따라, 상기 제2 컨덴서(20)는 상기 제1 컨덴서(10)의 리시버 드라이어(12)를 통하여 상변화 되지 못한 기체상태의 냉매가 분리된 액체상태의 냉매만 유입되어 외기와의 열교환을 통해 2차로 응축시키게 된다.

즉, 본 발명의 제1 실시예에서, 상기 제1 컨덴서(10)는 냉각유체로 냉각수가 유입되어 내부로 유입되는 냉매와 상호 열교환되는 수랭식으로 이루어지며, 상기 제2 컨덴서(20)는 차량의 주행 중, 외부에서 유입되는 외기로 냉매를 열교환시키는 공랭식으로 이루어진다.

따라서, 수랭식으로 구성되는 제1 컨덴서(10)는 외기에 비해 열전달 계수가 큰 냉각수를 이용해 냉매를 냉각시킴으로써, 내부에서의 응축압력을 저감시킬 수 있다.

그리고 공랭식으로 구성되는 제2 컨덴서(20)는 제1 컨덴서(10)를 통과하면서 응축된 냉매를 리시버 드라이어(12)를 통하여 액체상태의 냉매만 공급받아 외기를 이용해 냉각시킴으로써, 외기와 냉매의 온도차를 크게 할 수 있어 서브쿨 형성에 유리하며, 냉각라인(R.L)의 전열량을 줄이게 된다.

즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템(1)은 수랭식과 공랭식이 각각 적용된 제1, 제2 컨덴서(10, 20)를 함께 적용함으로써, 수랭식 컨덴서의 장점인 응축압력저감과, 공랭식 컨덴서의 장점인 서브쿨 형성에 유리한 점을 효율적으로 이용하여 각각의 방식에 따른 단점을 상호 보완함으로써, 에어컨의 전체적인 냉방성능을 향상시킬 수 있게 된다.

따라서, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템(1)을 적용하면, 냉매의 응축 시, 냉각유체와 외기를 각각 사용함으로써, 냉각유체를 통한 냉매의 1차 응축 시에는 냉각유체의 열용량이 외기에 비해 커서 응축압력을 저감시키고, 외기를 통한 냉매의 2차 응축 시에는 냉각유체와 냉매의 온도차이를 크게 하여 서브쿨(Sub Cool) 형성에 유리함으로써, 냉매의 응축률을 높여 전체적인 에어컨 냉방성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 냉매의 응축압력 저감을 통하여 압축기의 소요 일을 축소가 가능해 작동연비를 낮출 수 있고, 서브쿨 증대를 통해 냉각라인(C.L)의 전열량을 줄여 상기 냉각라인(R.L)을 따라 순환되는 냉각유체의 수온을 저감시킴으로써, 라디에이터(2)와 쿨링팬(4)의 용량증대 없이도 냉방성능을 향상시킬 수 있어 협소한 엔진룸 내부에서 레이아웃을 간소화여 공간 활용성을 향상시키고, 중량 저감, 및 제작원가를 절감할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템의 블록 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템(100)은 친환경 차량인 연료전지 차량, 전기차량 등에 적용되는 것으로서, 냉매의 응축 시, 냉각유체와 외기를 각각 사용함으로써, 냉각유체를 통한 냉매의 1차 응축 시에는 응축압력을 저감시키고, 외기를 통한 냉매의 2차 응축 시에는 서브쿨을 증대시키도록 하여 냉매의 응축률을 높여 전체적인 에어컨 냉방성능을 향상시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

이러한 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템(100)은 쿨링수단, 제1 컨덴서(110), 및 제2 컨덴서(120)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 쿨링수단은 차량의 전방에 구비되는 라디에이터(102)와, 상기 라디에이터(102)에 바람을 송풍하는 쿨링팬(104)과, 상기 라디에이터(2)와 냉각유체가 유동되는 냉각라인(Cooling Line : 이하 ‘C.L’이라 함)을 통해 연결되며, 냉각유체가 저장되는 리저버 탱크(108)와, 상기 냉각라인(C.L) 상에 구비되어 냉각유체를 순환시키는 워터펌프(106)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 쿨링팬(104)은 미도시된 제어기와 연결되어 차량의 상태와, 냉매나 냉각유체의 온도에 따라 풍량이 조절될 수 있으며, 상기한 냉각유체는 냉각수로 구성될 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에서, 상기 제1 컨덴서(110)는 상기 라디에이터(102)와 리저버 탱크(108) 사이에서 상기 냉각라인(C.L)과 연결되어 냉각유체가 유입되고, 에어컨 수단에서 냉매가 유동되는 냉매라인(R.L)을 통해 냉매가 유입되어 냉각유체와 냉매의 상호 열교환을 통해 냉매를 1차로 응축시키게 된다.

여기서, 상기 에어컨 수단은 상기 냉매라인(R.L)을 통해 상호 연결되며, 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(122)와, 팽창된 냉매를 공기와 열교환을 통해 증발시키는 증발기(124)와, 증발된 기체 상태의 냉매를 압축시키는 압축기(126)를 포함하여 구성된다.

본 실시예에서, 상기 제1 컨덴서(110)는 상기 압축기(126)와 냉매라인(R.L)을 통해 연결되어 유입된 냉매를 응축시킨 후, 응축된 냉매 내부에 잔존하는 기체상태의 냉매를 분리하는 리시버 드라이어(112)가 일체로 형성될 수 있다.

이러한 리시버 드라이어(112)는 상기 제1 컨덴서(110)에서 액상의 냉매만 배출되도록 1차로 응축된 액체상태의 냉매 내부에 액상으로 상변화 되지 못한 기체상태의 냉매를 분리시키게 된다.

그리고 상기 제2 컨덴서(120)는 상기 제1 컨덴서(110)와 직렬로 연결되어 상기 제1 컨덴서(110)로부터 응축된 액상의 냉매가 에어컨 시스템(100)의 난방, 냉방, 및 제습 모드에 관계없이 유입되며, 상기 라디에이터(2)의 전방에 배치되어 주행 중 유입되는 외기와 냉매의 상호 열교환을 통해 상기 냉매를 2차로 응축시키게 된다.

여기서, 상기 워터펌프(108)와 라디에이터(102) 사이에는 상기 냉각라인(C.L)을 통해 연결되어 상기 제1 컨덴서(10)를 통과한 후, 상기 리저버 탱크(108)에 저장된 냉각유체가 유입되는 발열체(130)가 배치될 수 있다.

상기 발열체(130)는 연료전지 차량, 전기차 등의 친환경 차량에 적용되는 전기동력부품이나 모터, 또는 스택과, 내연기관 차량에서 수랭식 인터쿨러를 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 상기 발열체(130)는 냉각라인(C.L)을 통하여 상기 제1 컨덴서(110)로부터 배출되는 냉각수를 통하여 발생된 열이 냉각된다.

이에 따라, 냉각수는 상기 발열체(130)를 냉각한 후, 가열된 상태로 워터펌프(106)의 작동을 통해 냉각라인(C.L)을 따라 순환하면서, 다시 라디에이터(102)로 유입되어 냉각되고, 워터펌프(106)의 작동을 통하여 리저버 탱크(108)에 저장되었다가 제1 컨덴서(110)로 유입되어 냉매와 열교환되며, 상기와 같은 작동을 반복적으로 수행하게 된다.

한편, 상기 에어컨 수단은 상기 압축기(126)로부터 배출되는 압축된 냉매를 상기 냉매라인(R.L)을 통해 상호 연결된 상기 제1 컨덴서(110)와 상기 제2 컨덴서(120)로 순차적으로 통과시키면서 각각 응축시키게 된다.

여기서, 제1 컨덴서(110)는 상기 리시버 드라이어(12)를 통하여 상기 제2 컨덴서(120)와 직렬로 연결될 수 있다.

이에 따라, 상기 제2 컨덴서(120)는 상기 제1 컨덴서(110)의 리시버 드라이어(112)를 통과하면서 상변화 되지 못한 기체상태의 냉매가 분리된 액체상태의 냉매만 유입되어 외기와의 열교환을 통해 2차로 응축시키게 된다.

이 때, 상기 리시버 드라이어(112)는 냉매에 함유된 이물질도 함께 필터링 하는 기능도 수행할 수 있다.

즉, 본 발명의 제2 실시예에서, 상기 제1 컨덴서(110)는 냉각유체로 냉각수가 유입되어 내부로 유입되는 냉매와 상호 열교환되는 수랭식으로 이루어지며, 상기 제2 컨덴서(120)는 차량의 주행 중, 외부에서 유입되는 외기로 냉매를 열교환시키는 공랭식으로 이루어진다.

따라서, 수랭식으로 구성되는 제1 컨덴서(110)는 외기에 비해 열전달 계수가 큰 냉각수를 이용해 냉매를 냉각시킴으로써, 내부에서의 응축압력을 저감시킬 수 있다.

그리고 공랭식으로 구성되는 제2 컨덴서(120)는 제1 컨덴서(10)를 통과하면서 응축된 냉매를 리시버 드라이어(12)를 통하여 액체상태의 냉매만 공급받아 외기를 이용해 냉각시킴으로써, 외기와 냉매의 온도차를 크게 할 수 있어 서브쿨 형성에 유리하며, 냉각라인(C.L)의 전열량을 줄이게 된다.

따라서, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템(100)을 적용하면, 냉매의 응축 시, 냉각유체와 외기를 각각 사용함으로써, 냉각유체를 통한 냉매의 1차 응축 시에는 냉각유체의 열용량이 외기에 비해 커서 응축압력을 저감시키고, 외기를 통한 냉매의 2차 응축 시에는 냉각유체와 냉매의 온도차이를 크게 하여 서브쿨(Sub Cool) 형성에 유리함으로써, 냉매의 응축률을 높여 전체적인 에어컨 냉방성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 냉매의 응축압력 저감을 통하여 압축기의 소요 일을 축소가 가능해 작동연비를 낮출 수 있고, 서브쿨 증대를 통해 냉각라인(C.L)의 전열량을 줄여 상기 냉각라인(R.L)을 따라 순환되는 냉각유체의 수온을 저감시킴으로써, 라디에이터(102)와 쿨링팬(104)의 용량증대 없이도 냉방성능을 향상시킬 수 있어 협소한 엔진룸 내부에서 레이아웃을 간소화여 공간 활용성을 향상시키고, 중량 저감, 및 제작원가를 절감할 수 있다.

또한, 연료전지 및 전기차량과 같은 친환경 차량에 적용할 경우, 전기동력부품, 스택, 및 인터쿨러와 같은 발열체(130)와 냉매를 하나의 통합된 라디에이터(102)로 냉각이 가능하여 냉각성능을 향상시키고, 구성을 간소화할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템의 블록 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템(200)은 친환경 차량인 연료전지 차량, 전기차량 등에 적용되는 것으로서, 냉매의 응축 시, 냉각유체와 외기를 각각 사용함으로써, 냉각유체를 통한 냉매의 1차 응축 시에는 응축압력을 저감시키고, 외기를 통한 냉매의 2차 응축 시에는 서브쿨을 증대시키도록 하여 냉매의 응축률을 높여 전체적인 에어컨 냉방성능을 향상시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

이러한 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템(200)은 기본적으로 냉매라인(R.L)을 통해 상호 연결되며, 액체냉매를 팽창시키는 팽창밸브(202)와, 상기 팽창밸브(202)를 통해 팽창된 냉매를 공기와 열교환을 통해 증발시키는 증발기와(204), 상기 증발기(204)로부터 기체 상태의 냉매를 공급받아 압축시키는 압축기(206)를 포함하여 구성된다.

여기서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템(200)은 쿨링수단, 제1 컨덴서(216), 및 제2 컨덴서(220)를 더 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 쿨링수단은 차량의 전방에 구성되는 라디에이터(208)와, 상기 라디에이터(208)에 바람을 송풍하는 쿨링팬(210)과, 상기 라디에이터(208)와 냉각라인(C.L)을 통해 연결되며, 냉각유체가 저장되는 리저버 탱크(214)와, 상기 냉각라인(C.L)을 통해 연결되며 냉각유체를 순환시키는 워터펌프(212)를 포함하여 구성될 수 있다.

이와 같이 구성되는 쿨링수단에서 상기 쿨링팬(204)은 미도시된 제어기와 연결되어 차량의 상태와, 냉매나 냉각유체의 온도에 따라 풍량이 조절될 수 있으며, 상기한 냉각유체는 냉각수로 구성될 수 있다.

여기서, 상기 라디에이터(208)와 상기 워터펌프(230) 사이에는 상기 냉각라인(C.L)을 통해 연결되는 발열체(230)가 배치될 수 있다.

상기 발열체(230)는 연료전지 차량, 전기차 등의 친환경 차량에 적용되는 전기동력부품이나 모터, 또는 스택과, 내연기관 차량에서 수랭식 인터쿨러를 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 상기 발열체(230)는 워터펌프(212)의 작동을 통하여 상기 라디에이터(208)로부터 제1 컨덴서(216)를 통과한 후, 리저버 탱크(214)에 저장된 냉각수가 냉각라인(C.L)을 통해 유입되면서 발생된 열이 냉각된다.

이에 따라, 냉각수는 상기 발열체(230)를 냉각한 후, 가열된 상태로 워터펌프(206)의 작동을 통해 냉각라인(C.L)을 따라 순환하면서, 다시 라디에이터(202)로 유입되어 냉각되고, 제1 컨덴서(210)로 유입되어 냉매와 열교환되며, 상기와 같은 작동을 반복적으로 수행하게 된다.

한편, 상기 제1 컨덴서(216)는 상기 쿨링수단과 상기 냉각라인(C.L)을 통해 연결되어 냉각유체인 냉각수가 유입되고, 상기 냉매라인(R.L)을 통해 유입되는 냉매와 냉각유체의 상호 열교환을 통해 수랭식으로 냉매를 응축시키게 된다.

여기서, 상기 제1 컨덴서(216)는 상기 라디에이터(208)와 리저버 탱크(214) 사이에서 상기 라디에이터(208)의 일측에 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1 컨덴서(216)는 상기 압축기(206)와 냉매라인(R.L)을 통해 연결되어 유입된 냉매를 응축시킨 후, 응축된 냉매 내부에 잔존하는 기체상태의 냉매를 분리하는 리시버 드라이어(218)가 일체로 형성될 수 있다.

이러한 리시버 드라이어(218)는 상기 제1 컨덴서(216)에서 액상의 냉매만 배출되도록 1차로 응축된 액체상태의 냉매 내부에 액상으로 상변화 되지 못한 기체상태의 냉매를 분리시키는 동시에, 액체 상태의 냉매 내부에 포함된 이물질을 함께 제거하는 기능을 하게 된다.

그리고 상기 제2 컨덴서(220)는 상기 제1 컨덴서(216)와 상기 냉매라인(R.L) 상에서 직렬로 연결되어 응축된 액상의 냉매가 유입되며, 상기 라디에이터(208)의 전방에 배치되어 주행 중 유입되는 외기와 냉매의 상호 열교환을 통해 공랭식으로 냉매를 응축시키게 된다.

여기서, 상기 제1 컨덴서(216)와 상기 제2 컨덴서(220)는 상기 냉매라인(R.L) 상에서 직렬로 연결되는데, 이 때, 상기 제1 컨덴서(216)는 상기 리시버 드라이어(218)를 통하여 상기 제2 컨덴서(220)와 연결될 수 있다.

즉, 본 발명의 제3 실시예에서, 상기 제1 컨덴서(216)는 냉각유체로 냉각수가 유입되어 내부로 유입되는 냉매와 상호 열교환되는 수랭식으로 이루어지며, 상기 제2 컨덴서(220)는 차량의 주행 중, 외부에서 유입되는 외기로 냉매를 열교환시키는 공랭식으로 이루어진다.

따라서, 수랭식으로 구성되는 제1 컨덴서(216)는 외기에 비해 열전달 계수가 큰 냉각수를 이용해 냉매를 냉각시킴으로써, 내부에서의 응축압력을 저감시킬 수 있다.

그리고 공랭식으로 구성되는 제2 컨덴서(220)는 제1 컨덴서(216)를 통과하면서 응축된 냉매를 리시버 드라이어(218)를 통하여 액체상태의 냉매만 공급받아 외기를 이용해 냉각시킴으로써, 외기와 냉매의 온도차를 크게 할 수 있어 서브쿨 형성에 유리하며, 냉각라인(C.L)의 전열량을 줄이게 된다.

또한, 쿨링수단에서 냉각라인(C.L)을 따라 순환하는 냉각수가 발열체(230)로부터 발생된 열을 하나의 라디에이터(208)를 이용해 냉각할 수 있어 전체적인 구성을 간소화할 수 있다.

따라서, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템(200)을 적용하면, 냉매의 응축 시, 냉각유체와 외기를 각각 사용함으로써, 냉각유체를 통한 냉매의 1차 응축 시에는 냉각유체의 열용량이 외기에 비해 커서 응축압력을 저감시키고, 외기를 통한 냉매의 2차 응축 시에는 냉각유체와 냉매의 온도차이를 크게 하여 서브쿨(Sub Cool) 형성에 유리함으로써, 냉매의 응축률을 높여 전체적인 에어컨 냉방성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 냉매의 응축압력 저감을 통하여 압축기의 소요 일을 축소가 가능해 작동연비를 낮출 수 있고, 서브쿨 증대를 통해 냉각라인(C.L)의 전열량을 줄여 상기 냉각라인(R.L)을 따라 순환되는 냉각유체의 수온을 저감시킴으로써, 라디에이터(208)와 쿨링팬(210)의 용량증대 없이도 냉방성능을 향상시킬 수 있어 협소한 엔진룸 내부에서 레이아웃을 간소화여 공간 활용성을 향상시키고, 중량 저감, 및 제작원가를 절감할 수 있다.

또한, 연료전지 및 전기차량과 같은 친환경 차량에 적용할 경우, 전기동력부품, 모터, 및 스택이나, 내연기관 차량의 인터쿨러와 같은 발열체(230)와 냉매를 하나의 통합된 라디에이터(208)로 냉각이 가능하여 냉각성능을 향상시키고, 구성을 간소화할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템의 블록 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템(200)은 내연기관이 적용된 차량에 적용되는 것으로서, 냉매의 응축 시, 냉각유체와 외기를 각각 사용함으로써, 냉각유체를 통한 냉매의 1차 응축 시에는 응축압력을 저감시키고, 외기를 통한 냉매의 2차 응축 시에는 서브쿨을 증대시키도록 하여 냉매의 응축률을 높여 전체적인 에어컨 냉방성능을 향상시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

이러한 본 발명의 제4 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템(300)은 기본적으로 냉매라인(R.L)을 통해 상호 연결되며, 액체냉매를 팽창시키는 팽창밸브(302)와, 상기 팽창밸브(302)를 통해 팽창된 냉매를 공기와 열교환을 통해 증발시키는 증발기와(304), 상기 증발기(304)로부터 기체 상태의 냉매를 공급받아 압축시키는 압축기(306)를 포함하여 구성된다.

여기서, 본 발명의 제4 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템(300)은 쿨링수단, 제1 컨덴서(316), 및 제2 컨덴서(320)를 더 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 쿨링수단은 차량의 전방에 구성되는 라디에이터(308)와, 상기 라디에이터(308)에 바람을 송풍하는 쿨링팬(310)과, 상기 라디에이터(308)와 냉각라인(C.L)을 통해 연결되며, 냉각유체가 저장되는 리저버 탱크(314)와 상기 냉각 라인(314)을 통해 연결되며 냉각유체를 순환시키는 워터펌프(312)를 포함하여 구성될 수 있다.

이와 같이 구성되는 쿨링수단에서 상기 쿨링팬(304)은 미도시된 제어기와 연결되어 차량의 상태와, 냉매나 냉각유체의 온도에 따라 풍량이 조절될 수 있으며, 상기한 냉각유체는 냉각수로 구성될 수 있다.

여기서, 상기 라디에이터(308)와 쿨링팬(310) 사이에는 내연기관의 차량에서 내연기관을 냉각하기 위한 내연기관용 라디에이터(330)가 더 구비될 수 있다.

상기 내연기관용 라디에이터(330)는 상기 쿨링수단을 구성하는 냉각라인(C.L)과는 별도의 냉각라인을 통하여 차량의 내연기관과 연결되며, 내연기관으로부터 발생된 열을 냉각한 후, 가열된 냉각유체를 외기와 쿨링팬(310)의 작동을 통해 냉각시킨 후, 다시 공급하는 기능을 하게 된다.

한편, 상기 제1 컨덴서(316)는 상기 쿨링수단과 상기 냉각라인(C.L)을 통해 연결되어 냉각유체인 냉각수가 유입되고, 상기 냉매라인(R.L)을 통해 유입되는 냉매와 냉각유체의 상호 열교환을 통해 수랭식으로 냉매를 응축시키게 된다.

여기서, 상기 제1 컨덴서(316)는 상기 라디에이터(308)와 리저버 탱크(314) 사이에서 상기 라디에이터(308)의 일측에 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1 컨덴서(316)는 상기 압축기(306)와 냉매라인(R.L)을 통해 연결되어 유입된 냉매를 응축시킨 후, 응축된 냉매 내부에 잔존하는 기체상태의 냉매를 분리하는 리시버 드라이어(318)가 일체로 형성될 수 있다.

이러한 리시버 드라이어(318)는 상기 제1 컨덴서(316)에서 액상의 냉매만 배출되도록 1차로 응축된 액체상태의 냉매 내부에 액상으로 상변화 되지 못한 기체상태의 냉매를 분리시키는 동시에, 액체 상태의 냉매 내부에 포함된 이물질을 함께 제거하는 기능을 하게 된다.

그리고 상기 제2 컨덴서(320)는 상기 제1 컨덴서(316)에서 응축된 액상의 냉매가 유입되며, 상기 라디에이터(308)의 전방에 배치되어 주행 중 유입되는 외기와 냉매의 상호 열교환을 통해 공랭식으로 냉매를 응축시키게 된다.

여기서, 상기 제1 컨덴서(316)와 상기 제2 컨덴서(320)는 상기 냉매라인(R.L) 상에서 직렬로 연결되는데, 이 때, 상기 제1 컨덴서(316)는 상기 리시버 드라이어(318)를 통하여 상기 제2 컨덴서(320)와 연결될 수 있다.

즉, 본 발명의 제4 실시예에서, 상기 제1 컨덴서(316)는 냉각유체로 냉각수가 유입되어 내부로 유입되는 냉매와 상호 열교환되는 수랭식으로 이루어지며, 상기 제2 컨덴서(320)는 차량의 주행 중, 외부에서 유입되는 외기로 냉매를 열교환시키는 공랭식으로 이루어진다.

따라서, 수랭식으로 구성되는 제1 컨덴서(316)는 외기에 비해 열전달 계수가 큰 냉각수를 이용해 냉매를 냉각시킴으로써, 내부에서의 응축압력을 저감시킬 수 있다.

그리고 공랭식으로 구성되는 제2 컨덴서(320)는 제1 컨덴서(316)를 통과하면서 응축된 냉매를 리시버 드라이어(318)를 통하여 액체상태의 냉매만 공급받아 외기를 이용해 냉각시킴으로써, 외기와 냉매의 온도차를 크게 할 수 있어 서브쿨 형성에 유리하며, 냉각라인(C.L)의 전열량을 줄이게 된다.

따라서, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 제4 실시예에 따른 차량용 에어컨 시스템(300)을 적용하면, 냉매의 응축 시, 냉각유체와 외기를 각각 사용함으로써, 냉각유체를 통한 냉매의 1차 응축 시에는 냉각유체의 열용량이 외기에 비해 커서 응축압력을 저감시키고, 외기를 통한 냉매의 2차 응축 시에는 냉각유체와 냉매의 온도차이를 크게 하여 서브쿨(Sub Cool) 형성에 유리함으로써, 냉매의 응축률을 높여 전체적인 에어컨 냉방성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 냉매의 응축압력 저감을 통하여 압축기의 소요 일을 축소가 가능해 작동연비를 낮출 수 있고, 서브쿨 증대를 통해 냉각라인(C.L)의 전열량을 줄여 상기 냉각라인(R.L)을 따라 순환되는 냉각유체의 수온을 저감시킴으로써, 라디에이터(308)와 쿨링팬(310)의 용량증대 없이도 냉방성능을 향상시킬 수 있어 협소한 엔진룸 내부에서 레이아웃을 간소화여 공간 활용성을 향상시키고, 중량 저감, 및 제작원가를 절감할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

1, 100, 200, 300 : 에어컨 시스템
2, 102, 208, 308 : 라디에이터
4, 104, 210, 310 : 쿨링팬
6, 106, 212, 312 : 워터펌프
8, 108, 214, 314 : 리저버 탱크
10, 110, 216, 316 : 제1 컨덴서
12, 112, 218, 318 : 리시버 드라이어
20, 120, 220, 320 : 제2 컨덴서
30, 130, 230 : 발열체
330 : 내연기관용 라디에이터

Claims

차량의 전방에 구비되는 라디에이터와, 상기 라디에이터에 바람을 송풍하는 쿨링팬과, 상기 라디에이터와 냉각라인을 통해 연결되며, 냉각유체가 저장되는 리저버 탱크와, 상기 냉각라인 상에 구비되어 냉각유체를 순환시키는 워터펌프를 포함하는 쿨링수단;
상기 라디에이터와 상기 리저버 탱크 사이에서 상기 냉각라인과 연결되어 냉각유체가 유입되고, 에어컨 수단의 냉매라인을 통해 냉매가 유입되어 냉각유체와 냉매의 상호 열교환을 통해 냉매를 1차로 응축시키는 제1 컨덴서; 및
상기 제1 컨덴서와 냉매라인 상에서 직렬로 연결되어 상기 제1 컨덴서로부터 응축된 액상의 냉매가 유입되며, 상기 라디에이터의 전방에 배치되어 주행 중 유입되는 외기와 냉매의 상호 열교환을 통해 상기 냉매를 2차로 응축시키는 제2 컨덴서를 포함하고,
상기 에어컨 수단은
상기 냉매라인을 통해 상호 연결되며, 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 팽창된 냉매를 공기와 열교환을 통해 증발시키는 증발기와, 증발된 기체 상태의 냉매를 압축시키는 압축기를 포함하여 구성되되,
상기 압축기로부터 배출되는 압축된 냉매를 냉방, 난방, 또는 제습 모드에 관계없이 상기 냉매라인을 통해 상호 연결된 상기 제1 컨덴서와 상기 제2 컨덴서로 순차적으로 통과시키면서 각각 응축시키고,
상기 제1 컨덴서는 상기 압축기와 냉매라인을 통해 연결되어 유입된 냉매를 응축시킨 후, 응축된 냉매 내부에 잔존하는 기체상태의 냉매를 분리하는 리시버 드라이어가 일체로 형성되며,
상기 제1 컨덴서는 상기 리시버 드라이어를 통하여 상기 제2 컨덴서와 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨 시스템.
삭제
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제1항에 있어서,
상기 워터펌프와 상기 라디에이터 사이에는
상기 냉각라인을 통해 연결되어 상기 제1 컨덴서를 통과한 냉각유체가 유입되는 발열체가 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨 시스템.
제5항에 있어서,
상기 발열체는
친환경 차량에서 전기동력부품이나 모터, 또는 스택과, 내연기관 차량에서 수랭식 인터쿨러를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨 시스템.
냉매라인을 통해 상호 연결되며, 액체냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브를 통해 팽창된 냉매를 공기와 열교환을 통해 증발시키는 증발기와, 상기 증발기로부터 기체 상태의 냉매를 공급받아 압축시키는 압축기를 포함하는 차량용 에어컨 시스템에 있어서,
차량의 전방에 구성되는 라디에이터와, 상기 라디에이터에 바람을 송풍하는 쿨링팬과, 상기 라디에이터와 냉각라인을 통해 연결되며 냉각유체가 저장되는 리저버 탱크와, 상기 냉각라인을 통행 연결되며, 냉각유체를 순환시키는 워터펌프를 포함하여 구성되는 쿨링수단;
상기 쿨링수단과 상기 냉각라인을 통해 연결되어 냉각유체가 유입되고, 상기 냉매라인을 통해 유입되는 냉매와 냉각유체의 상호 열교환을 통해 수랭식으로 냉매를 응축시키며, 상기 라디에이터의 일측에 배치되는 제1 컨덴서; 및
상기 제1 컨덴서와 상기 냉매라인 상에서 직렬로 연결되어 상기 제1 컨덴서로부터 배출되는 응축된 액상의 냉매가 냉방, 난방, 또는 제습 모드에 관계없이 유입되며, 상기 라디에이터의 전방에 배치되어 주행 중 유입되는 외기와 냉매의 상호 열교환을 통해 공랭식으로 냉매를 응축시키는 제2 컨덴서;를 포함하고,
상기 제1 컨덴서는 응축된 액체상태의 냉매 내부에 잔존하는 기체상태의 냉매를 분리하는 리시버 드라이어가 일체로 형성되며,
상기 제1 컨덴서는 상기 리시버 드라이어를 통하여 상기 제2 컨덴서와 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨 시스템.
제7항에 있어서,
상기 제1 컨덴서는
상기 라디에이터와 리저버 탱크 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨 시스템.
삭제
삭제
제7항에 있어서,
상기 라디에이터와 상기 워터펌프 사이에는
상기 냉각라인을 통해 연결되는 발열체가 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨 시스템.
제11항에 있어서,
상기 발열체는
친환경 차량에서 전기동력부품이나 모터, 또는 스택과, 내연기관 차량에서 수랭식 인터쿨러를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨 시스템.
제7항에 있어서,
상기 라디에이터와 쿨링팬 사이에는
내연기관의 차량에서 내연기관을 냉각하는 내연기관용 라디에이터가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨 시스템.