KR101518729B1 - 차량용 공조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 압축기로 도입되는 냉매의 온도 상승을 방지함으로써 냉매의 온도 상승으로 인해 발생하는 압축기의 내구성 약화 및 수명의 단축 현상을 미연에 방지하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 압축기와 응축기와 팽창밸브와 증발기 및 내부열교환기를 포함하며, 내부열교환기는 응축기에서 증발기로 이송되는 고온 냉매와 증발기에서 압축기로 이송되는 저온냉매를 상호 열교환시키는 차량용 공조장치에 있어서, 내부열교환기로 도입되기 전의 응축기측 냉매를 일부 바이패스 하여 내부열교환기로부터 압축기로 도입되는 냉매에 혼합시키는 바이패스 라인을 더 구비한다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONING SYSTEM FOR AUTOMOTIVE VEHICLES}

본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 압축기로 도입되는 냉매의 온도 상승을 방지함으로써 냉매의 온도 상승으로 인해 발생하는 압축기의 내구성 약화 및 수명의 단축 현상을 미연에 방지할 수 있는 차량용 공조장치에 관한 것이다.

자동차에는 실내를 냉, 난방하기 위한 공조장치가 설치된다. 공조장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 압축기(10)와 응축기(20)와 팽창밸브(30)와 증발기(40)를 구비한다.

압축기(10)는 기화된 냉매를 고온,고압의 가스로 압축하고, 응축기(20)는 고온,고압의 냉매를 액화시킨다.

팽창밸브(30)는 액화된 냉매를 저온·저압으로 팽창시키고, 증발기(40)는 팽창된 저온·저압의 냉매를 유입한 후, 주변의 공기와 열교환시켜 냉기를 발생시킨다.

그리고 공조장치는, 이중관 구조의 내부열교환기(50)를 구비한다. 내부열교환기(50)는, 응축기(20)의 출구측 냉매와 증발기(40)의 출구측 냉매를 상호 열교환 시키는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 내부관(52)과 외부관(54)을 구비한다.

내부관(52)은, 내부유로(52a)를 갖추고 있으며, 이 내부유로(52a)에는 증발기(40)를 통과한 저온의 냉매가 도입되어 흐른다.

외부관(54)은, 내부관(52)의 외면 둘레에 설치된다. 특히, 내부관(52)과의 사이에 외부유로(54a)가 형성되도록 설치되며, 이렇게 형성된 외부유로(54a)에는 응축기(20)를 통과한 고온의 냉매가 도입되어 흐른다.

이러한 내부열교환기(50)는, 외부유로(54a)를 따라 흐르는 고온의 냉매와, 내부유로(52a)를 따라 흐르는 저온 냉매간에 상호 열교환작용이 이루어질 수 있게 한다.

따라서, 외부유로(54a)를 따라 흐르는 냉매의 온도가 낮아질 수 있게 한다. 이로써, 응축기(20)로부터 증발기(40)로 도입되는 냉매의 온도를 추가적으로 낮추어 준다.

그런데, 이러한 종래의 공조장치는, 증발기(40)를 통과한 냉매가 내부열교환기(50)를 통과하는 과정에서 온도 상승된다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 압축기(10)의 수명이 단축된다는 문제점이 지적되고 있다.

즉, 증발기(40)를 통과한 냉매는 상대적으로 저온을 유지한다. 그런데, 이러한 저온의 냉매는 내부열교환기(50)를 통과하는 과정에서 응축기(20) 측의 냉매와 열교환되면서 온도 상승된다. 그리고 온도 상승된 냉매는 압축기(10)로 도입되면서 압축기(10)의 내부부품들을 열화시킨다. 그 결과, 압축기(10)의 내구성을 약화시키고 수명을 단축시킨다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 압축기로 도입되는 냉매의 온도 상승을 방지함으로써, 냉매의 온도 상승으로 인한 압축기의 내구성 약화 및 수명의 단축을 미연에 방지할 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 차량용 공조장치는, 압축기와 응축기와 팽창밸브와 증발기 및 내부열교환기를 포함하며, 상기 내부열교환기는 상기 응축기에서 상기 증발기로 이송되는 고온 냉매와 상기 증발기에서 상기 압축기로 이송되는 저온냉매를 상호 열교환시키는 차량용 공조장치에 있어서, 상기 내부열교환기로 도입되기 전의 상기 응축기측 냉매를 일부 바이패스 하여 상기 내부열교환기로부터 상기 압축기로 도입되는 냉매에 혼합시키는 바이패스 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 내부열교환기는, 이중관 구조로서, 상기 증발기로부터 상기 압축기로 이송되는 냉매가 통과할 수 있는 내부유로와, 상기 응축기로부터 상기 증발기(40)로 이송되는 냉매가 통과할 수 있는 외부유로를 포함하며, 상기 바이패스 라인은, 상기 내부열교환기의 외부유로로 도입되기 전의 냉매 일부를 상기 내부유로의 출구측으로 바이패스하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 바이패스 라인은, 바이패스된 냉매를 저온·저압의 냉매로 교축 시키기 위한 교축부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 차량용 공조장치에 의하면, 증발기 측의 고압 냉매를 바이패스하고 이를 교축시켜 저온으로 만든 다음, 이를 압축기로 도입되는 냉매와 혼합시키는 구조이므로, 압축기로 도입되는 냉매의 온도를 낮출 수 있는 효과가 있다.

또한, 압축기로 도입되는 냉매의 온도를 낮출 수 있으므로, 내부열교환기를 통과한 냉매가 온도 상승된 채 압축기로 직접 도입되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 온도 상승된 냉매의 유입으로 인한 압축기의 내구성 저하와 그로 인한 압축기의 수명 저하를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다(종래와 동일한 구성요소는 동일한 부호를 사용하여 설명한다).

도 3은 본 발명에 따른 차량용 공조장치를 나타내는 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 특징부를 상세하게 나타내는 도면이다.

먼저, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 특징부를 살펴보기에 앞서, 도 3과 도 4를 참조하여 차량용 공조장치에 대해 간략하게 살펴본다.

차량용 공조장치는, 압축기(10)와 응축기(20)와 팽창밸브(30)와 증발기(40)를 구비한다.

압축기(10)는 기화된 냉매를 고온,고압의 가스로 압축하고, 응축기(20)는 고 온,고압의 냉매를 액화시킨다.

팽창밸브(30)는 액화된 냉매를 저온·저압으로 팽창시키고, 증발기(40)는 팽창된 저온·저압의 냉매를 유입한 후, 주변의 공기와 열교환시켜 냉기를 발생시킨다.

그리고 공조장치는, 내부열교환기(50)를 구비한다. 내부열교환기(50)는 이중관 구조로서, 내부관(52)과 외부관(54)을 갖추고 있다.

내부관(52)은, 내부유로(52a)를 구비하며, 이 내부유로(52a)에는 증발기(40)를 통과한 저온의 냉매가 도입되어 흐른다.

외부관(54)은, 내부관(52)과의 사이에 외부유로(54a)가 형성되도록 내부관(52)의 외면 둘레에 설치된다. 내부관(52)과 외부관(54) 사이의 외부유로(54a)에는 응축기(20)를 통과한 고온의 냉매가 도입되어 흐른다.

이러한 내부열교환기(50)는, 외부유로(54a)를 따라 흐르는 고온의 냉매와, 내부유로(52a)를 따라 흐르는 저온 냉매를 상호 열교환시킨다.

따라서, 외부유로(54a)를 따라 흐르는 냉매의 온도를 낮추어 준다. 이로써, 응축기(20)로부터 증발기(40)로 도입되는 냉매의 온도를 추가적으로 낮추어 준다.

다음으로, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 특징부를 도 3과 도 4를 참조하여 상세하게 살펴본다.

먼저, 본 발명의 공조장치는, 내부열교환기(50)의 외부유로(54a) 출구측과 내부유로(52a) 입구측을 서로 연통시키는 바이패스 라인(60)을 구비한다.

바이패스 라인(60)은, 내부열교환기(50)의 외부유로(54a)를 통과한 고압 냉 매의 일부를 내부유로(52a)의 입구측으로 바이패스하는 것으로, 내부통로(62)를 구비하며, 이 내부통로(62)에는 교축부(62a)가 형성되어 있다.

교축부(62a)는, 단면적이 매우 좁은 통로로서, 바이패스 라인(60)으로 도입된 고압의 냉매를 교축시킨다. 따라서, 도입된 고압의 냉매를 저온·저압의 냉매로 팽창시켜주고, 이렇게 팽창된 저온·저압의 냉매를 내부유로(52a)의 입구측으로 유입시킨다.

특히, 저온의 냉매를 내부유로(52a)의 입구측으로 유입시킴으로써, 유입된 저온의 냉매가 내부유로(52a)의 냉매와 혼합될 수 있게 한다. 이로써, 내부유로(52a)를 통과하는 냉매의 온도를 전체적으로 낮추어 준다.

그 결과, 내부유로(52a)를 통과하는 냉매가 외부유로(54a)를 통과하는 냉매와 열교환되더라도 낮은 온도를 유지할 수 있게 된다. 이로써, 압축기(10)로 도입되는 냉매의 온도를 낮추어 준다. 따라서, 냉매의 온도 상승으로 인해 발생되는 압축기(10)의 내구성 저하현상과, 그로 인한 수명저하현상을 미연에 방지할 수 있다.

한편, 이러한 교축부(62a)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 내부통로(62)의 직경을 전체적으로 작게 형성함에 따라 구성된다. 따라서, 내부통로(62) 자체가 교축부(62a) 역할을 수행한다.

경우에 따라, 교축부(62a)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 내부통로(62) 중 어느 특정부분의 직경을 작게하여 쓰로트(Throat)로 구성할 수도 있다. 따라서, 쓰로트가 교축부(62a) 역할을 수행하게 할 수도 있다.

그리고 도 4를 참조하면, 바이패스 라인(60)은, 외부유로(54a) 출구측의 냉 매를 내부유로(52a)의 입구측으로 바이패스하되, 그 바이패스 량이 외부유로(54a)의 냉매 흐름량의 10%이하인 것이 바람직하다.

이는, 내부유로(52a)측으로 바이패스되는 냉매량이, 외부유로(54a)의 냉매 흐름량의 10%를 초과할 경우, 증발기(40)로 도입되는 냉매량이 급격히 감소되어 증발기(40)의 냉각효율을 떨어뜨릴 우려가 있기 때문이다.

이와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 내부열교환기(50)를 통과한 냉매의 일부를 바이패스하고 이를 교축시켜 저온으로 만든 다음, 이를 압축기(10)로 도입되는 냉매와 혼합시키는 구조이므로, 압축기(10)로 도입되는 냉매의 온도를 낮출 수 있다.

따라서, 내부열교환기(50)를 통과한 냉매가 온도 상승된 채 압축기(10)로 직접 도입되는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 온도 상승된 냉매의 유입 및 오일 순환성 저하로 인한 압축기(10)의 내구성 저하와 그로 인한 압축기(10)의 수명 저하현상을 미연에 방지할 수 있다.

다음으로, 도 6 내지 도 8에는 본 발명에 따른 공조장치의 다른 실시예를 나타내는 도면이 도시되어 있다.

다른 실시예의 본 발명은, 내부열교환기(50)의 외부유로(54a) 입구측과 내부유로(52a) 출구측을 서로 연통시키는 보조 바이패스 라인(70)을 더 구비한다.

보조 바이패스 라인(70)은, 내부열교환기(50)의 외부유로(54a)로 도입되기 전의 고압 냉매 일부를 내부유로(52a)의 출구측으로 바이패스하는 것으로, 내부통로(72)를 구비하며, 이 내부통로(72)에는 교축부(72a)가 형성되어 있다.

교축부(72a)는, 단면적이 매우 좁은 통로로서, 보조 바이패스 라인(70)으로 도입된 고압의 냉매를 교축시킨다. 따라서, 도입된 고압의 냉매를 저온·저압의 냉매로 팽창시켜주고, 이렇게 팽창된 저온·저압의 냉매를 내부유로(52a)의 출구측으로 유입시킨다.

특히, 저온의 냉매를 내부유로(52a)의 출구측으로 유입시킴으로써, 유입된 저온의 냉매가 내부유로(52a)를 통과한 냉매와 혼합될 수 있게 한다. 이로써, 내부유로(52a)를 통과하는 과정에서 온도가 상승된 냉매의 온도를 낮추어 준다.

그 결과, 압축기(10)로 도입되는 냉매의 온도를 낮추어 준다. 따라서, 냉매의 온도 상승으로 인해 발생되는 압축기(10)의 내구성 저하현상과, 그로 인한 수명저하현상을 미연에 방지할 수 있다.

한편, 이러한 교축부(72a)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 내부통로(72)의 직경을 전체적으로 작게 형성함에 따라 구성된다. 따라서, 내부통로(72) 자체가 교축부(72a) 역할을 수행한다.

경우에 따라, 교축부(72a)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 내부통로(72) 중 어느 특정부분의 직경을 작게하여 쓰로트(Throat)로 구성할 수도 있다. 따라서, 쓰로트가 교축부(72a) 역할을 수행하게 할 수도 있다.

이와 같은 구성의 다른 실시예에 의하면, 내부열교환기(50)로 도입되기 전의 냉매를 바이패스하고 이를 교축시켜 저온으로 만든 다음, 이를 압축기(10)로 도입되는 냉매와 혼합시키는 구조이므로, 압축기(10)로 도입되는 냉매의 온도를 더욱 낮출 수 있다. 따라서, 내부열교환기(50)를 통과한 냉매가 온도 상승된 채 압축 기(10)로 직접 도입되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 보조 바이패스 라인(70)을 구비할 경우, 보조 바이패스 라인(70)과 바이패스 라인(60)이 바이패스하는 냉매량의 총합은, 외부유로(54a)의 냉매 흐름량의 10%이하인 것이 바람직하다. 그래야만, 증발기(40)로 도입되는 냉매량이 급격히 감소되는 것을 방지할 수 있기 때문이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

도 1은 종래의 차량용 공조장치를 나타내는 도면,

도 2는 종래의 차량용 공조장치를 구성하는 내부열교환기를 나타내는 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 차량용 공조장치를 나타내는 도면,

도 4는 본 발명의 차량용 공조장치를 구성하는 내부열교환기를 나타내는 단면도,

도 5는 본 발명을 구성하는 내부열교환기의 변형예를 나타내는 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 다른 실시예를 나타내는 도면,

도 7은 다른 실시예의 차량용 공조장치를 구성하는 내부열교환기를 나타내는 단면도,

도 8은 다른 실시예의 차량용 공조장치를 구성하는 내부열교환기의 변형예를 나타내는 단면도이다.

♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣

10: 압축기 20: 응축기

30: 팽창밸브 40: 증발기

50: 내부열교환기 52: 내부관

52a: 내부유로 54: 외부관

54a: 외부유로 60: 바이패스 라인(Bypass Line)

62: 내부통로 62a: 교축부

70: 보조 바이패스 라인(Bypass Line)

72: 내부통로 72a: 교축부

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 압축기(10)와 응축기(20)와 팽창밸브(30)와 증발기(40) 및 내부열교환기(50)를 포함하며, 상기 내부열교환기(50)는 상기 응축기(20)에서 상기 증발기(40)로 이송되는 고온 냉매와 상기 증발기(40)에서 상기 압축기(10)로 이송되는 저온냉매를 상호 열교환시키는 차량용 공조장치에 있어서,

   상기 내부열교환기(50)를 통과한 상기 응축기(20)측 냉매의 일부를 바이패스 하여 상기 압축기(10)로 도입되는 냉매에 혼합시키는 바이패스 라인(60)을 더 포함하고;

   상기 내부열교환기(50)는, 이중관 구조로서, 상기 증발기(40)로부터 상기 압축기(10)로 이송되는 냉매가 통과할 수 있는 내부유로(52a)와, 상기 응축기(20)로부터 상기 증발기(40)로 이송되는 냉매가 통과할 수 있는 외부유로(54a)를 포함하며,

   상기 바이패스 라인(60)은, 상기 내부열교환기(50)의 외부유로(54a)를 통과한 냉매의 일부를 상기 내부유로(52a)의 입구측으로 바이패스하고,

   상기 내부열교환기(50)로 도입되기 전의 상기 응축기(20)측 냉매의 일부를 바이패스 하여 상기 압축기(10)로 도입되는 냉매에 혼합시키는 보조 바이패스 라인(70)을 더 포함하며,

   상기 보조 바이패스 라인(70)은, 상기 내부열교환기(50)의 외부유로(54a)로 도입되기 전의 냉매 일부를 상기 내부유로(52a)의 출구측으로 바이패스하는 것을 특징으로 차량용 공조장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 바이패스 라인(60)과 상기 보조 바이패스 라인(70)은,

   바이패스된 냉매를 저온·저압의 냉매로 교축시키기 위한 교축부(62a, 72a)를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 교축부(62a, 72a)는,

   상기 바이패스 라인(60)과 보조 바이패스 라인(70)의 내부통로(62, 72) 중 어느 특정부분의 직경을 작게 함에 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
6. 제 3항에 있어서,

   상기 바이패스 라인(60)과 보조 바이패스 라인(70)이 바이패스하는 냉매량의 합은, 상기 응축기(20)측 냉매 흐름량의 10%이하인 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.

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