KR101544880B1 - Freezing cycle of air conditioner for vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량용 에어컨의 냉동사이클에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 압축기, 응축기, 내부열교환기, 팽창밸브, 증발기로 구성된 냉동사이클에서 팽창밸브와 증발기의 사이에 이젝터(ejector)를 설치하여 이젝터에서 토출된 냉매 중 일부는 증발기로 공급하고 일부는 분지파이프를 통해 내부열교환기를 거쳐 이젝터로 재흡입되도록 함으로써, 상기 이젝터의 흡입작용에 의해 증발기로 공급되는 냉매 보다 더욱 낮아진 압력과 온도의 냉매가 내부열교환기로 순환되어 동일크기의 내부열교환기 보다 더 많은 열교환량을 얻을 수 있고 이로인해 내부열교환기의 크기(길이)를 축소할 수 있으며, 아울러 압축기로 유입되는 냉매의 온도를 감소하여 압축기의 내구성을 향상하고 냉매유량도 증대되어 냉방성능을 향상하며, 또한 상기 팽창밸브가 내부열교환기의 하류측 냉매의 온도,압력을 감지하여 냉매유량을 제어하므로 압축기로 유입되는 냉매온도를 제어하기 쉽고 증발기의 과열도도 적정하게 유지할 수 있는 차량용 에어컨의 냉동사이클에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a refrigeration cycle of an air conditioner for a vehicle, and more particularly, to a refrigeration cycle for a vehicle air conditioner, and more particularly to a refrigeration cycle comprising a compressor, a condenser, an internal heat exchanger, an expansion valve and an evaporator, A part of the refrigerant is supplied to an evaporator and a part of the refrigerant is sucked into an ejector through an internal heat exchanger through a branch pipe so that refrigerant having a lower pressure and temperature than the refrigerant supplied to the evaporator by the suction action of the ejector is introduced into the internal heat exchanger The length of the internal heat exchanger can be reduced, and the temperature of the refrigerant introduced into the compressor can be reduced to improve the durability of the compressor, and the refrigerant flow rate And the expansion valve improves the cooling performance, Relates to a downstream-side refrigerant temperature, refrigerant cycle for a vehicle air conditioner, so that by sensing the pressure controlling the refrigerant flow rate to control the temperature of the refrigerant entering the compressor superheat of the evaporator is also easily possible to keep the titration of the group.
냉동사이클, 이젝터, 내부열교환기, 분지파이프 Refrigeration cycle, ejector, internal heat exchanger, branch pipe
Description
본 발명은 차량용 에어컨의 냉동사이클에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 압축기, 응축기, 내부열교환기, 팽창밸브, 증발기로 구성된 냉동사이클에서 팽창밸브와 증발기의 사이에 이젝터(ejector)를 설치하여 이젝터에서 토출된 냉매 중 일부는 증발기로 공급하고 일부는 분지파이프를 통해 내부열교환기를 거쳐 이젝터로 재흡입되도록 함으로써, 상기 이젝터의 흡입작용에 의해 증발기로 공급되는 냉매 보다 더욱 낮아진 압력과 온도의 냉매가 내부열교환기로 순환되어 동일크기의 내부열교환기 보다 더 많은 열교환량을 얻을 수 있고 이로인해 내부열교환기의 크기(길이)를 축소할 수 있으며, 아울러 압축기로 유입되는 냉매의 온도를 감소하여 압축기의 내구성을 향상하고 냉매유량도 증대되어 냉방성능을 향상하며, 또한 상기 팽창밸브가 내부열교환기의 하류측 냉매의 온도,압력을 감지하여 냉매유량을 제어하므로 압축기로 유입되는 냉매온도를 제어하기 쉽고 증발기의 과열도도 적정하게 유지할 수 있는 차량용 에어컨의 냉동사이클에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
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.Background Art [0002] A vehicle air conditioner is an automobile interior product installed for the purpose of enabling a driver to secure front and rear vision by removing air from the windshield during rainy or winter or by cooling or heating the interior of the automobile in the summer or winter season. Such an air conditioner usually has a heating system and a cooling system at the same time so that the outside air or the inside is selectively introduced to heat or cool the air and then air is blown into the interior of the automobile to cool,
이러한 공조장치의 일반적인 냉동사이클은 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 파이프(5)로 연결되어 이루어지며, 다음과 같은 냉매 순환과정을 통하여 자동차 실내를 냉방한다.1, a general refrigeration cycle of such an air conditioner is generally composed of a
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 저압 의 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.When the cooling switch (not shown) of the automotive air conditioner is turned on, the
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.A receiver dryer (not shown) is provided between the
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.The cooling efficiency of the air conditioner that performs the cooling operation through the above-described refrigeration cycle is determined by various factors. Among them, the supercooling of the high-pressure refrigerant just before being throttled by the
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 떨어 지게 된다. For example, if the supercooling degree of the refrigerant before the throttling is increased, the refrigerant flow is stabilized because the refrigerant flow is stabilized and the refrigerant pressure drop amount in the
따라서, 차량 공조장치들은, 일반적으로, 교축되기 전 냉매의 과냉도가 증가하고 증발기(4)에서 배출되는 냉매의 과열도가 적정하게 유지되면 냉방성능이 높아지게 된다.Accordingly, in general, when the supercooling degree of the refrigerant increases before the throttling and the superheat degree of the refrigerant discharged from the
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(6)가 주로 사용되고 있다.In order to improve the cooling performance of the vehicle air conditioning system, the liquid refrigerant of high temperature and high pressure throttled by the
이 내부열교환기(6)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. The
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 내부열교환기(6)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.2, when the
그러나, 상기 증발기(4)에서 토출된 과열된 냉매가 상기 내부열교환기(6)를 거치면서 응축기(2)에서 토출된 고온 고압의 냉매와 추가 열교환하여 과열된 냉매의 온도가 추가로 상승되고 결국 압축기(1)로 유입되는 냉매의 온도를 상승시켜 압축기(1)의 내구성이 저하됨은 물론 압축기(1)와 연결된 냉매파이프(5)의 내구성도 저하되는 문제가 있다.However, when the superheated refrigerant discharged from the
또한, 상기 압축기(1)로 유입되는 냉매의 온도가 필요이상으로 상승하게 되면 비체적의 증가로 인한 냉매 유량이 감소하여 냉방성능이 저하되는 문제도 있었다.In addition, when the temperature of the refrigerant flowing into the
그리고, 상기 팽창밸브(3)는 상기 증발기(4)에서 토출되는 냉매의 온도,압력을 감지하여 냉매유량을 조절하게 되는데, 이때 상기 팽창밸브(3)가 내부열교환기(6)의 상류측 냉매의 온도,압력을 감지하므로 압축기(1)로 향하는 내부열교환기(6)의 출구측 냉매가 과열되어도 냉매유량을 제어할 수 없고 이로인해 내부열교환기(6)에서 토출되어 압축기(1)로 유입되는 냉매의 온도를 제어하기 어려운 문제가 있다.The
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 압축기, 응축기, 내부열교환기, 팽창밸브, 증발기로 구성된 냉동사이클에서 팽창밸브와 증발기의 사이에 이젝터(ejector)를 설치하여 이젝터에서 토출된 냉매 중 일부는 증발기로 공급하고 일부는 분지파이프를 통해 내부열교환기를 거쳐 이젝터로 재흡입되도록 함으로써, 상기 이젝터의 흡입작용에 의해 증발기로 공급되는 냉매 보다 더욱 낮아진 압력과 온도의 냉매가 내부열교환기로 순환되어 동일크기의 내부열교환기 보다 더 많은 열교환량을 얻을 수 있고 이로인해 내부열교환기의 크기(길이)를 축소할 수 있으며, 아울러 압축기로 유입되는 냉매의 온도를 감소하여 압축기의 내구성을 향상하고 냉매유량도 증대되어 냉방성능을 향상하며, 또한 상기 팽창밸브가 내부열교환기의 하류측 냉매의 온도,압력을 감지하여 냉매유량을 제어하므로 압축기로 유입되는 냉매온도를 제어하기 쉽고 증발기의 과열도도 적정하게 유지할 수 있는 차량용 에어컨의 냉동사이클을 제공하는데 있다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an ejector between an expansion valve and an evaporator in a refrigeration cycle comprising a compressor, a condenser, an internal heat exchanger, an expansion valve and an evaporator, And a part of the refrigerant is re-sucked into the ejector through an internal heat exchanger through a branch pipe, so that refrigerant having a lower pressure and temperature than the refrigerant supplied to the evaporator by the suction action of the ejector is circulated to the internal heat exchanger, The length of the internal heat exchanger can be reduced and the temperature of the refrigerant introduced into the compressor can be reduced to improve the durability of the compressor and increase the refrigerant flow rate, And the expansion valve controls the temperature of the refrigerant on the downstream side of the internal heat exchanger , By detecting the pressure controlling the refrigerant flow rate, so to provide a refrigeration cycle for a vehicle air conditioning evaporator superheat of easily controlling the coolant temperature be maintained properly flowing into the compressor.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉매를 흡입하여 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 냉매를 교축시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브로부터 유입되는 냉매를 증발시키는 증발기를 각각 냉매파이프로 연결하여 이루어진 차량용 에어컨의 냉동사이클에 있어서, 상기 팽창밸브와 증발기의 사이에는 상기 팽창밸브에서 토출된 냉매와, 상기 팽창밸브와 압축기 사이를 유동하는 냉매로부터 재흡입한 일부 냉매를 혼합하여 증발기로 공급하는 이젝터(ejector)가 설치되고, 상기 응축기와 팽창밸브의 사이에는 응축기에서 토출된 냉매와, 상기 이젝터로 재흡입되는 냉매를 상호 열교환시키는 내부열교환기가 설치되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a refrigerant compressor comprising: a compressor for sucking and compressing refrigerant; a condenser for condensing the refrigerant compressed in the compressor; an expansion valve for throttling the refrigerant condensed in the condenser; Wherein the refrigerant discharged from the expansion valve and the refrigerant flowing between the expansion valve and the compressor are connected to each other by a refrigerant pipe connected to the evaporator for evaporating the refrigerant from the expansion valve and the evaporator, An internal heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant discharged from the condenser and the refrigerant sucked into the ejector is installed between the condenser and the expansion valve. .
본 발명은, 압축기, 응축기, 내부열교환기, 팽창밸브, 증발기로 구성된 냉동사이클에서 팽창밸브와 증발기의 사이에 이젝터(ejector)를 설치하여 이젝터에서 토출된 냉매 중 일부는 증발기로 공급하고 일부는 분지파이프를 통해 내부열교환기를 거쳐 이젝터의 흡입부로 재흡입되도록 함으로써, 상기 이젝터의 흡입작용에 의해 증발기로 유입되는 냉매 보다 더욱 낮아진 압력과 온도의 냉매가 내부열교환기로 순환되어 동일 크기(길이)의 내부열교환기 보다 더 많은 열교환량을 얻을 수 있고 이로인해 내부열교환기의 크기(길이)를 축소할 수 있으며 냉동사이클의 소형화가 가능하다.An ejector is provided between an expansion valve and an evaporator in a refrigeration cycle composed of a compressor, a condenser, an internal heat exchanger, an expansion valve, and an evaporator. A part of the refrigerant discharged from the ejector is supplied to an evaporator, The refrigerant having a pressure and a temperature lower than that of the refrigerant flowing into the evaporator due to the suction action of the ejector is circulated to the internal heat exchanger and is supplied to the internal heat exchanger through the internal heat exchanger It is possible to obtain a larger amount of heat exchange, thereby reducing the size (length) of the internal heat exchanger and miniaturizing the refrigeration cycle.
또한, 상기 이젝터의 흡입작용에 의해 증발기로 유입되는 냉매 보다 더욱 낮아진 압력과 온도의 냉매가 분지파이프 및 흡입부를 통해 재흡입되면서 팽창밸브에서 토출된 냉매와 혼합되어 증발기로 공급됨으로써, 증발기의 성능을 충분히 발휘할 수 있게 되고, 이와 동시에 증발기에서 적정하게 과열된 냉매가 압축기로 유입되므로 종래의 냉동사이클 보다 압축기로 유입되는 냉매의 온도가 감소되어 압축기의 내구성 및 냉매파이프의 내구성이 향상되고 냉매의 비체적 감소로 인한 냉매유량도 증대되어 냉방성능이 향상된다.Further, refrigerant having a lower pressure and temperature than the refrigerant flowing into the evaporator by the suction action of the ejector is re-sucked through the branch pipe and the suction portion, and mixed with the refrigerant discharged from the expansion valve and supplied to the evaporator, And at the same time, the refrigerant appropriately overheated in the evaporator flows into the compressor, so that the temperature of the refrigerant flowing into the compressor is lower than that of the conventional refrigeration cycle, so that the durability of the compressor and the durability of the refrigerant pipe are improved, The refrigerant flow rate due to the decrease is also increased, thereby improving the cooling performance.
그리고, 상기 팽창밸브가 내부열교환기 보다 하류측인 증발기의 출구측 냉매의 온도,압력을 감지하여 냉매유량을 제어함으로써 압축기로 유입되는 냉매온도를 제어하기 쉽고 증발기의 과열도도 적정하게 유지할 수 있다.The temperature of the refrigerant at the outlet side of the evaporator, which is downstream from the internal heat exchanger, is sensed by the expansion valve to control the flow rate of the refrigerant, so that the temperature of the refrigerant flowing into the compressor can be easily controlled and the superheating degree of the evaporator can be appropriately maintained.
또한, 상기 분지파이프를 냉매파이프의 중심 보다 상측 방향에 연결 설치함으로써, 냉매파이프내를 유동하는 냉매가 자중에 의해 이젝터의 흡입부로 흡입되는 것이 방지된다.Further, by connecting the branch pipe to the upper side of the center of the refrigerant pipe, the refrigerant flowing in the refrigerant pipe is prevented from being sucked into the suction portion of the ejector by its own weight.
그리고, 상기 팽창밸브 및 이젝터를 차량의 엔진룸내에 설치함으로써, 상기 이젝터로부터 토출되는 냉매의 유동음이 최소화된다.By providing the expansion valve and the ejector in the engine room of the vehicle, the flow noise of the refrigerant discharged from the ejector is minimized.
또한, 상기 이젝터의 디퓨져부를 통한 승압기능을 활용할 수 있으므로 압축기의 부하가 저감되어 에어컨의 효율이 향상된다.Further, since the boosting function through the diffuser portion of the ejector can be utilized, the load of the compressor is reduced, and the efficiency of the air conditioner is improved.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클을 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클의 다른 실시예를 나타내는 구성도이며, 도 5는 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클에서 이젝터를 나타내는 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클에서 내부열교환기를 나타내는 단면도이다.FIG. 3 is a configuration diagram showing a refrigeration cycle of a vehicle air conditioner according to the present invention, FIG. 4 is a configuration diagram showing another embodiment of a refrigeration cycle of a vehicle air conditioner according to the present invention, FIG. 6 is a cross-sectional view showing an internal heat exchanger in a refrigeration cycle of a vehicle air conditioner according to the present invention. FIG.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클은, 압축기(10) -> 응축기(20) -> 내부열교환기(30) -> 팽창밸브(40) -> 증발기(60)를 냉매파이프(5)로 연결하여 구성된 냉동사이클에서 상기 팽창밸브(40)와 증발기(60)의 사이에 이젝터(ejector)(50)를 배치한 것이다.As shown in the figure, the refrigeration cycle of the automotive air conditioner according to the present invention includes a
먼저, 상기 압축기(Compressor)(10)는 동력공급원(엔진 또는 모터 등)으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 증발기(60)로부터 토출된 저온 저압의 기상 냉매를 흡입,압축하여 고온 고압의 기체 상태로 응축기(20)로 토출하게 된다.The
상기 응축기(Condenser)(20)는 상기 압축기(10)에서 토출된 고온 고압의 기상 냉매를 외기와 열교환시켜 고온 고압의 액체로 응축하여 팽창밸브(40)로 토출하게 된다.The
상기 팽창밸브(Expansion Valve)(40)는 상기 응축기(20)에서 토출된 고온 고압의 액상 냉매를 교축작용으로 급속히 팽창시켜 저온 저압의 습포화 상태로 증발기(60)로 보내게 된다.The
상기 증발기(Evaporator)(60)는 상기 팽창밸브(40)에서 교축된 저압의 액상 냉매를 차량 실내측으로 송풍되는 공기와 열교환시켜 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 실내에 토출되는 공기를 냉각하게 된다.The
계속해서, 상기 증발기(60)에서 증발하여 저온 저압의 기상 냉매는 다시 압축기(10)에 흡입되어 상술한 바와 같은 냉동사이클을 재순환하게 된다.Subsequently, the vapor-phase refrigerant vaporized in the
아울러, 상기와 같은 냉매순환과정에서, 차량 실내의 냉방은 차량 공조장치의 블로어(미도시)가 송풍하는 공기가 상기 증발기(60)를 통과하면서 증발기(60)의 내부를 순환하는 액상 냉매의 증발 잠열로 냉각되어 차가워진 상태로 차량 실내에 토출됨으로써 이루어진다.In addition, in the refrigerant circulation process described above, cooling of the interior of the vehicle is performed by evaporation of the liquid refrigerant circulating in the
한편, 상기 응축기(20)와 팽창밸브(40)의 사이에는 기상과 액상의 냉매를 분 리하는 리시버드라이어(미도시)가 설치되어 상기 팽창밸브(40)로 액상의 냉매만 공급될 수 있도록 한다.A receiver dryer (not shown) is provided between the
또한, 상기 내부열교환기(30)는 상기 응축기(20)와 팽창밸브(40)의 사이에 설치되어 응축기(20)에서 토출된 냉매와, 상기 이젝터(50)에서 토출되어 이젝터(50)의 흡입부(52)로 재흡입되는 냉매를 상호 열교환시키게 된다. 상기 내부열교환기(30)에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.The
그리고, 상기 이젝터(50)는 상기 팽창밸브(40)와 증발기(60)의 사이에 설치되어 상기 팽창밸브(40)에서 토출된 냉매와, 상기 팽창밸브(40)와 압축기(10) 사이를 유동하는 냉매로부터 재흡입한 일부 냉매를 혼합하여 증발기(60)로 공급하게 된다.The
상기 이젝터(50)는, 노즐부(51)와, 흡입부(52)와, 디퓨져부(53)로 이루어지는데,The
상기 노즐부(51)는 이젝터(50)의 입구측 내부에 삽입 설치되어 상기 팽창밸브(40)에서 토출된 냉매를 감압 팽창시키면서 냉매의 유동속도를 증가시키게 된다.The
즉, 상기 노즐부(51)의 일단은 상기 팽창밸브(40)와 냉매파이프(5c)로 연결되고 타단은 이젝터(50)의 내부로 일정길이 연장되어 있으며, 노즐부(51)의 내부 유로는 수축후 확대되는 구조로 되어 있다.That is, one end of the
따라서, 팽창밸브(40)에서 토출된 저온 저압의 냉매가 노즐부(51)를 통과하면서 초음속상태로 까지 가속되고, 이때 증가된 속도로 인하여 냉매의 압력이 낮아지게 되는데 이때의 압력은 상기 흡입부(52)를 통해 흡입되는 이젝터(50)의 출구측 냉매의 압력보다 낮아지게 된다.Accordingly, the low-temperature low-pressure refrigerant discharged from the
상기 흡입부(52)는 상기 노즐부(51)가 위치한 이젝터(50)의 외주면에 연통되게 형성됨과 아울러 분지파이프(33)를 통해 상기 이젝터(50)와 증발기(60)를 연결하는 냉매파이프(5d)와 연통되게 연결된다.The
따라서, 상기 노즐부(51)로부터 분사되는 냉매의 증가된 속도에 의해서 낮아진 압력으로 인해 상기 이젝터(50)의 출구측 냉매 일부가 분지파이프(33) 및 흡입부(52)를 통해 이젝터(50) 내부로 흡입된다. 이때 상기 노즐부(51)를 통과한 냉매와 흡입부(52)를 통해 흡입된 냉매가 서로 혼합되기 시작한다.A portion of the refrigerant at the outlet side of the
또한, 상기 분지파이프(33)는 상기 이젝터(50)와 증발기(60)를 연결하는 냉매파이프(5d)에 분지되게 설치되어 이젝터(50)에서 토출된 냉매 일부가 상기 내부열교환기(30)를 거쳐 이젝터(50)의 흡입부(52)로 재흡입되도록 하게 된다.The
즉, 상기 이젝터(50)에서 토출된 냉매 중 일부는 냉매파이프(5d)를 통해 증발기(60)로 공급되고 일부는 분지파이프(33)를 통해 분지되어 내부열교환기(30)를 거친 후 이젝터(50)의 흡입부(52)로 흡입되는 것이다.That is, a part of the refrigerant discharged from the
또한, 상기 분지파이프(33)는 냉매파이프(5d)의 직경 보다 작게 형성하여 냉매파이프(5d)를 따라 유동하는 냉매 유량 보다 적은 유량이 이젝터(50)의 흡입부(52)로 재흡입되도록 하는 것이 바람직하고,The
아울러 상기 분지파이프(33)는 상기 냉매파이프(5d)에 "T"자 또는 "Y"자 형태로 분지되는데, 이때 상기 분지파이프(33)는 냉매파이프(5d)내를 유동하는 냉매가 자중에 의해 이젝터(50)의 흡입부(52)로 흡입되는 경우가 발생하지 않도록 냉매파이프(5d)의 중심 보다 상측 방향에 연결 설치되는 것이 바람직하다.The
한편, 다른 실시예로써, 상기 분지파이프(33)는 도 4와 같이 상기 증발기(60)와 압축기(10)를 연결하는 냉매파이프(5e)에 분지되게 설치되어 증발기(60)에서 토출된 냉매 일부가 상기 내부열교환기(30)를 거쳐 이젝터(50)의 흡입부(52)로 재흡입되도록 할 수도 있으며 동일한 효과를 얻을 수 있다.4, the
그리고, 상기 디퓨져부(53)는 이젝터(50)의 출구측에 확관되는 형태로 형성되어, 상기 노즐부(51)에서 분사되는 냉매와 상기 흡입부(52)를 통해 흡입되는 냉매를 혼합한 후 이 냉매의 압력을 승압시키게 된다.The
이처럼 상기 디퓨져부(53)는 상기 증발기(60)와 냉매파이프(5b)로 연결되어 디퓨져부(53)에서 승압된 냉매를 증발기(60)로 보내게 된다.The
이와 같이, 상기 팽창밸브(40)와 증발기(60)의 사이에 이젝터(50)를 설치함으로써, 이젝터(50)에서 토출되어 분지파이프(33)를 통해 흡입부(52)로 재흡입되는 냉매를 내부열교환기(30)에서 저온측 열교환매체로 활용하도록 한 것이다.By providing the
따라서, 상기 이젝터(50)의 흡입작용에 의해 증발기(60)로 공급되는 냉매 보다 더욱 낮아진 압력과 온도의 냉매가 내부열교환기(30)로 순환함으로써 동일 크기(길이)의 내부열교환기(30) 보다 더 많은 열교환량을 얻을 수 있고 이로인해 내부열교환기(30)의 크기(길이)를 축소할 수 있고 냉동사이클의 소형화도 가능하다.Therefore, the refrigerant at a lower pressure and temperature than that of the refrigerant supplied to the
아울러 상기 분지파이프(33)와 흡입부(52)를 통해 재흡입되면서 증발기(60)로 공급되는 냉매 보다 더욱 낮아진 압력과 온도의 냉매가 팽창밸브(40)에서 토출된 냉매와 혼합되어 증발기(60)로 공급되기 때문에 증발기(60)의 성능을 충분히 발휘할 수 있게 되고, 이와 동시에 증발기(60)에서 적정하게 과열된 냉매가 압축기(10)로 유입되므로 종래의 냉동사이클 보다 압축기(10)로 유입되는 냉매의 온도를 감소하여 압축기(10)의 내구성 및 냉매파이프(5)의 내구성을 향상하고 냉매의 비체적 감소로 인한 냉매유량도 증대되어 냉방성능을 향상하게 된다.The refrigerant is again sucked through the
또한, 상기 팽창밸브(40)의 감지부(41)가 증발기(60)의 출구측(증발기와 압축기 사이) 냉매의 온도,압력을 감지하도록 설치되는데, 즉, 상기 팽창밸브(40)가 내부열교환기(30) 보다 하류측인 증발기(60)의 출구측 냉매의 온도,압력을 감지하여 냉매유량을 제어하므로 압축기(10)로 유입되는 냉매온도를 제어하기 쉽고 팽창밸브(40)의 주기능인 증발기(60)의 과열도도 적정하게 유지할 수 있다.The
그리고, 상기 이젝터(50)의 디퓨져부(53)를 통한 승압기능을 활용할 수 있으므로 압축기(10)의 부하가 저감되어 에어컨의 효율을 향상할 수 있게 된다.Since the boosting function through the
한편, 상기 이젝터(50)로부터 토출되는 냉매의 유동음을 최소화하기 위해 상기 팽창밸브(40) 및 이젝터(50)는 차량의 엔진룸내에 설치하는 것이 바람직하다.In order to minimize the flow noise of the refrigerant discharged from the
그리고, 상기 내부열교환기(30)는 내측관(분지파이프)(31)의 외주면에 외측관(32)을 이중관 구조로 결합하여 상기 내측관(31)의 내부를 유동하는 냉매와 상기 외측관(32)의 내부를 유동하는 냉매를 상호 열교환시키도록 이루어진다.The
여기서, 상기 내측관(31)의 내부로는 상기 이젝터(50)(또는 증발기(60))에서 토출되어 분지파이프(33)를 통해 이젝터(50)의 흡입부(52)로 재흡입되는 저온 저압의 냉매가 유동하게 되고, 상기 외측관(32)의 내부로는 상기 응축기(20)에서 배출된 고온 고압의 냉매가 유동하게 된다.Here, the inside of the
따라서, 상기 응축기(20)에서 토출되어 팽창밸브(40)로 유동하는 고온 고압의 냉매와 상기 이젝터(50)(또는 증발기(60))에서 토출되어 분지파이프(33)를 통해 이젝터(50)의 흡입부(52)로 유동하는 저온 저압의 냉매를 상기 내부열교환기(30)에서 상호 열교환시킴으로써, 즉, 상기 이젝터(50)의 흡입작용에 의해 증발기(60)로 공급되는 냉매 보다 더욱 낮아진 압력과 온도의 냉매가 응축기(20)에서 토출된 고온 고압의 냉매와 열교환하게 되어 상기 팽창밸브(40)로 유입되는 냉매를 더욱 과냉화하게 되고, 이로인해 냉매의 비체적이 감소되어 냉매유동이 안정화되고 증발기(60)의 냉방효율이 증대된다.Temperature refrigerant discharged from the
그리고, 상기 이젝터(50)(또는 증발기(60))의 출구측 냉매파이프(5d)와 이젝터(50)의 흡입부(52)를 연결하는 분지파이프(33)가 상기 내측관(31)으로 사용된다.A
또한, 상기 내측관(31)의 길이방향 일정구간에는 나선부(31a)가 형성되어 있다.In addition, a
그리고, 상기 외측관(32)은 원형파이프 형태로 형성되어 상기 내측관(31)의 외측에 삽입됨과 아울러 그 길이는 상기 내측관(31)의 나선부(31a) 길이 보다 길게 형성된다.The
아울러, 상기 내측관(31)의 나선부(31a) 외측면이 상기 외측관(32)의 내주면에 밀착됨으로써, 상기 내측관(31)의 나선부(31a)와 상기 외측관(32)의 사이에는 3개의 나선형 유로(32b)가 형성되며, 상기 3개의 나선형 유로(32b)는 서로 독립된 상태에서 연통하지 않게 된다.The outer surface of the
그리고, 상기 외측관(32)의 양단부에는 상기 응축기(20)의 출구측 냉매파이 프(5a)와 팽창밸브(40)의 입구측 냉매파이프(5b)가 각각 결합된다.The outlet
또한, 상기 외측관(32)의 양단부에는 상기 냉매파이프(5a)(5b)가 결합되는 부분을 확관시킨 확관부(32a)가 형성된다.In addition, the
아울러, 상기 외측관(32)의 양끝단은 축관되어 상기 내측관(31)의 외주면과 용접 등의 방법으로 밀봉된다.Both ends of the outer tube (32) are shaft-sealed and sealed with the outer circumferential surface of the inner tube (31) by welding or the like.
이하, 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클의 작용을 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the refrigeration cycle of the automotive air conditioner according to the present invention will be described with reference to FIG.
먼저, 상기 압축기(10)에서 압축되어 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 응축기(20)로 유입되고, 상기 응축기(20)로 유입된 기상냉매는 외부공기와의 열교환을 통해 응축되면서 고온 고압의 액상 냉매로 상변화 한 후, 상기 내부열교환기(30)의 외측관(32)내로 유입된다.First, the gaseous refrigerant of high temperature and high pressure compressed and discharged from the
상기 내부열교환기(30)의 외측관(32) 내부로 유입된 고온 고압의 냉매는 외측관(32)을 유동하는 과정에서 상기 이젝터(50)의 출구측 분지파이프(33)(내측관)를 따라 유동하는 저온 저압의 냉매와 상호 열교환을 수행한 후, 상기 팽창밸브(40)로 유입되어 감압/팽창 된다.The high-temperature and high-pressure refrigerant introduced into the
상기 팽창밸브(40)에서 감압 팽창된 냉매는 저온 저압의 무화 상태가 되어 상기 이젝터(50)로 유입되는데, 이때 냉매는 상기 이젝터(50)의 노즐부(51)를 통과하면서 다시 감압 팽창하고 초음속 상태로 유동속도가 증가된다.The refrigerant is decompressed and expanded again as it passes through the
상기 노즐부(51)를 통과하면서 초음속으로 가속된 냉매의 압력은 상기 이젝터(50)의 출구측 냉매의 압력보다 낮아지므로 이젝터(50)의 출구측 냉매 일부가 분지파이프(33)를 통해 흡입부(52)로 재흡입되게 된다.The pressure of the refrigerant accelerated by the supersonic speed passing through the
이때, 상기 분지파이프(33)(내측관)를 따라 재흡입되는 저온 저압의 냉매는 상기 내부열교환기(30)의 외측관(32)을 유동하는 고온 고압의 냉매와 상호 열교환을 수행한 후 이젝터(50)의 흡입부(52)로 흡입되게 된다.At this time, the low-temperature low-pressure refrigerant re-sucked along the branch pipe (inner tube) 33 performs heat exchange with the high-temperature and high-pressure refrigerant flowing through the
계속해서, 상기 이젝터(50)의 내부에서는 상기 노즐부(51)를 통과한 팽창밸브(40)의 토출 냉매와 상기 흡입부(52)를 통해 흡입된 이젝터(50)의 출구측 냉매 일부가 혼합되게 되고, 이후 상기 디퓨져부(53)를 통과하면서 냉매의 압력이 승압되어 이젝터(50)에서 토출된다.Subsequently, in the
상기 이젝터(50)에서 승압되어 토출된 냉매는 상기 증발기(60)로 유입되고, 상기 증발기(60)로 유입된 냉매는 차량 실내측으로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발함과 동시에 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 차량 실내로 송풍되는 공기를 냉각시키게 된다.The refrigerant that is boosted and discharged from the
이후, 상기 증발기(60)에서 배출된 저온 저압의 냉매는 상기 압축기(10)로 유입되면서 상술한 바와 같은 냉동사이클을 재순환하게 된다.Then, the low-temperature low-pressure refrigerant discharged from the
도 1은 일반적인 냉동사이클을 나타내는 구성도,1 is a schematic view showing a general refrigeration cycle,
도 2는 일반적인 냉동사이클에 내부열교환기가 설치된 경우를 나타내는 구성도,2 is a schematic view showing a case where an internal heat exchanger is installed in a general refrigeration cycle,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클을 나타내는 구성도,3 is a view showing a refrigeration cycle of a vehicle air conditioner according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클의 다른 실시예를 나타내는 구성도,4 is a configuration diagram showing another embodiment of the refrigeration cycle of the automotive air conditioner according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클에서 이젝터를 나타내는 단면도,5 is a sectional view showing an ejector in a refrigeration cycle of a vehicle air conditioner according to the present invention,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클에서 내부열교환기를 나타내는 단면도이다.6 is a cross-sectional view illustrating an internal heat exchanger in a refrigeration cycle of a vehicle air conditioner according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>Description of the Related Art [0002]
10: 압축기 20: 응축기10: compressor 20: condenser
30: 내부열교환기 31: 분지파이프(내측관)30: internal heat exchanger 31: branch pipe (inner pipe)
32: 외측관 40: 팽창밸브32: outer tube 40: expansion valve
50: 이젝터 51: 노즐부50: Ejector 51:
52: 흡입부 53: 디퓨져부52: suction portion 53: diffuser portion
60: 증발기60: Evaporator
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2009
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