KR101667627B1 - Air-conditioning system for vehicles using condensed water - Google Patents
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Abstract
본 발명은 응축수를 이용해 냉방효율을 증대시키는 응축수를 이용한 차량용 공조시스템에 관한 것이다. 개시발명은, 압축기(10), 응축기(20), 팽창밸브(30) 및 증발기(40)를 하나의 폐회로로 구성하고 상기 폐회로를 순환하는 냉매와 공기의 열교환을 통해 차량의 실내로 유입되는 공기를 냉각시키는 차량용 공조시스템에 있어서, 상기 증발기(40)가 설치되는 공조케이스(70)에는 상기 증발기(40)의 작동시 발생되는 응축수가 모여 드레인되는 응축수 드레인부(50)가 형성되고, 상기 응축기(20)와 상기 팽창밸브(30)를 연결하는 제1냉매유로(60)가 상기 응축수 드레인부(50)를 통과한다. 따라서, 응축수에 의해 버려지는 에너지를 재활용하여 과냉각영역을 형성함으로써 이중관 열교환기를 구성하지 않고서도 간편하게 냉방능력을 향상시킬 수 있으며, 그로 인해 공조시스템의 구조가 간단해지고, 생산비용을 절감할 수 있게 된다.The present invention relates to a vehicle air conditioning system using condensed water for increasing the cooling efficiency by using condensed water. The present invention is characterized in that the compressor (10), the condenser (20), the expansion valve (30) and the evaporator (40) are constituted by a single closed circuit and the air flowing into the interior of the vehicle through heat exchange between the refrigerant circulating in the closed circuit Wherein a condensate drain part (50) is formed in an air conditioning case (70) where the evaporator (40) is installed, in which condensed water generated when the evaporator (40) is operated is collected and drained, The first refrigerant passage 60 connecting the refrigerant passage 20 and the expansion valve 30 passes through the condensate drain portion 50. Accordingly, the energy abandoned by the condensed water is recycled to form the subcooling region, so that the cooling ability can be easily improved without forming the dual pipe heat exchanger, thereby simplifying the structure of the air conditioning system and reducing the production cost .
Description
본 발명은 차량용 공조시스템에 관한 것으로, 특히 응축수를 이용해 냉방효율을 증대시키는 응축수를 이용한 차량용 공조시스템에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
일반적으로, 차량용 냉방시스템은, 엔진의 동력을 전달받아 구동되는 압축기에 의하여 냉매를 압축하여 응축기로 보내고, 응축기에서 냉각팬의 강제 송풍에 의하여 냉매를 응축시킨 다음, 냉매를 팽창밸브 및 증발기를 차례로 거치도록 하여 다시 압축기로 복귀시키는 과정에서, 공조케이스의 입구단에 설치되는 블로어 유니트(Blower Unit)에 의해 송풍되는 공기와 증발기를 거치는 냉매를 열교환시켜, 냉기상태가 된 송풍공기를 자동차 실내로 토출시킴으로써, 자동차 실내를 냉방시킨다.2. Description of the Related Art Generally, a cooling system for an automotive vehicle generally compresses a refrigerant by a compressor driven by an engine, sends it to a condenser, condenses a refrigerant by forced blowing of a cooling fan in a condenser, Exchanges heat between the air blown by the blower unit installed at the inlet end of the air conditioning case and the refrigerant passing through the evaporator, and discharges the blown air in the cold state to the interior of the vehicle Thereby cooling the interior of the vehicle.
또한, 차량용 냉방시스템에는 열교환 효율을 향상시키기 위하여 응축기의 출구의 고압,고온 냉매와 증발기의 출구의 저온 저압의 냉매를 상호 열교환시키는 이중관 열교환기가 설치될 수 있다.In addition, in the vehicle cooling system, a dual-pipe heat exchanger for exchanging heat between the high-pressure and high-temperature refrigerant at the outlet of the condenser and the low-temperature and low-pressure refrigerant at the outlet of the evaporator may be installed in order to improve heat exchange efficiency.
도 1은 종래에 따른 이중관 열교환기를 이용한 차량용 냉방시스템을 나타낸 구성도이다.1 is a view illustrating a conventional cooling system for a vehicle using a dual pipe heat exchanger.
도시된 바와 같이 차량용 냉방시스템은, 엔진의 구동력을 전달받아 구동되는 압축기(1)와, 상기 압축기(1)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(2)와, 상기 응축기(2)에서 응축된 냉매를 교축시키는 팽창밸브(3)와, 상기 팽창밸브(3)로부터 유입되는 냉매를 증발시키는 증발기(4)와, 상기 응축기(2)의 출구의 냉매와 상기 증발기(4) 출구의 냉매를 상호 열교환시키는 이중관 열교환기(5)를 포함한다.As shown in the figure, a cooling system for a vehicle includes a
또한, 상기 이중관 열교환기(5)는 응축기(2) 출구와 연결된 내측관(5a)과 증발기(4) 출구와 연결된 외측관(5b)으로 구성되어 있다.The double pipe heat exchanger 5 is composed of an
상기와 같이 구성된 종래의 차량용 냉동 사이클의 냉매 순환과정을 살펴보면 다음과 같다.The refrigerant circulation process of the conventional refrigeration cycle for a vehicle constructed as described above will be described below.
차량 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, 상기 응축기(2)는 그 기상 냉매를 외기와 열교환하여 고온고압의 액체로 응축한다.When the cooling switch (not shown) of the vehicle air conditioner is turned on, the
그리고, 응축기(2)에서 고온 고압의 상태로 송출되는 액상 냉매는 팽창밸브(3)의 교축작용으로 급속히 팽창되어 저온 저압의 습포화 상태로 증발기(4)로 보내어지고, 상기 증발기(4)는 냉매를 블로어(미도시)가 차량 실내로 송풍하는 공기와 열교환시킨다.The liquid refrigerant discharged from the
이때 상기 응축기(2)의 출구의 고온,고압의 냉매는 이중관 열교환기(5)의 내측관(5a)으로 유동되고, 증발기(4) 출구의 저온, 저압의 냉매는 이중관 열교환기(5)의 외측관(5b)으로 유동되어 상호 열교환됨으로써 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.The high temperature and high pressure refrigerant at the outlet of the
그러나, 상기와 같은 구성을 갖는 종래의 이중관 열교환기를 이용한 차량용 냉방시스템은, 이중관 열교환기를 구성해야 하므르 구조가 복잡해지고 생산비용이 증가하는 문제점과, 이중관 시스템이 압축기 입력측의 저온의 냉매를 냉각원으로 활용한다는 측면에서 시스템 내에서 트레이드 오프(Trade-off)가 발생하게 되는 문제점이 있다.
However, in the conventional air-conditioning system using a dual-pipe heat exchanger having the above-described configuration, the dual-pipe heat exchanger needs to be structured to have a complicated structure and an increased production cost. In addition, There is a problem that trade-off occurs in the system in terms of utilizing it as a service.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 이중관 열교환기를 구성하지 않고서도 간편하게 냉방 능력을 향상시킬 수 있는 응축수를 이용한 차량용 공조시스템을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a vehicle air conditioning system using condensed water which can easily improve a cooling capability without forming a dual pipe heat exchanger.
본 발명의 또 다른 목적은 냉각원으로 압축기의 입력측을 사용하지 않아 트레이트 오프가 발생될 우려가 없는 응축수를 이용한 차량용 공조시스템을 제공하는데 있다.
It is still another object of the present invention to provide a vehicle air conditioning system using condensed water which does not use the input side of the compressor as a cooling source and thus does not cause the occurrence of a tray-off.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 하나의 폐회로로 구성하고 상기 폐회로를 순환하는 냉매와 공기의 열교환을 통해 차량의 실내로 유입되는 공기를 냉각시키는 차량용 공조시스템에 있어서, 상기 증발기가 설치되는 공조케이스에는 상기 증발기의 작동시 발생되는 응축수가 모여 드레인되는 드레인부가 형성되고, 상기 응축기와 상기 팽창밸브를 연결하는 제1냉매유로가 상기 드레인부를 통과하도록 하여 상기 팽창밸브로 유입되는 냉매를 과냉각시킨다.In order to achieve the above object, the present invention provides a vehicular air conditioning system comprising a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator as one closed circuit, and cooling air flowing into a room of the vehicle through heat exchange between refrigerant circulating in the closed circuit and air Wherein a drain portion through which condensed water generated in operation of the evaporator is collected and drained is formed in an air conditioning case in which the evaporator is installed and a first refrigerant flow path connecting the condenser and the expansion valve is passed through the drain portion, Thereby supercooling the refrigerant flowing into the valve.
상기 공조케이스의 일측벽에는, 상기 제1냉매유로, 상기 증발기와 상기 압축기를 연결하는 제2냉매유로, 그리고 상기 팽창밸브와 증발기를 연결하는 제3냉매유로가 관통되는 플랜지가 설치되며, 상기 플랜지의 외측에는 상기 팽창밸브가 설치된다.Wherein a flange is provided in one side wall of the air conditioning case, the flange being passed through the first refrigerant passage, a second refrigerant passage connecting the evaporator and the compressor, and a third refrigerant passage connecting the expansion valve and the evaporator, The expansion valve is provided on the outer side.
상기 제1냉매유로는 상기 팽창밸브를 통과하되 냉매가 교축되지 않고 바이패스된다.The first refrigerant passage is bypassed without passing through the expansion valve but the refrigerant is not throttled.
상기 응축수 드레인부에는 탄성을 가진 개폐보조수단에 의해 상기 응축수 드레인부를 개폐하는 드레인 플러그가 설치된다.
And a drain plug for opening and closing the condensed water drain portion is provided on the condensed water drain portion by an opening / closing auxiliary means having elasticity.
이와 같은 본 발명에 따른 응축수를 이용한 차량용 공조시스템에 의하면, 응축수에 의해 버려지는 에너지를 재활용하여 과냉각영역을 형성함으로써 이중관 열교환기를 구성하지 않고서도 간편하게 냉방능력을 향상시킬 수 있으며, 그로 인해 공조시스템의 구조가 간단해지고, 생산비용을 절감할 수 있게 된다. According to the vehicle air conditioning system using the condensed water according to the present invention, the energy abandoned by the condensed water is recycled to form the subcooling region, so that the cooling ability can be easily improved without constructing the dual pipe heat exchanger. The structure is simplified, and the production cost can be reduced.
또한, 냉각원으로 압축기의 입력측을 사용하지 않기 때문에 종래와 달리 시스템 내에서 트레이 오프가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
Further, since the input side of the compressor is not used as the cooling source, it is possible to prevent the occurrence of the tray-off in the system unlike the prior art.
도 1은 종래기술에 따른 이중관 열교환기를 이용한 차량용 냉방시스템을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 응축수를 이용한 차량용 공조시스템의 냉방시스템을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 3은 도 2의 증발기와 팽창밸브 사이의 관계를 구체적으로 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 응축수를 이용한 차량용 공조시스템의 냉방시스템을 도시한 몰리에르 선도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram illustrating a cooling system for a vehicle using a dual-pipe heat exchanger according to a related art; FIG.
BACKGROUND OF THE
3 is a configuration diagram specifically showing a relationship between the evaporator and the expansion valve of Fig. 2; Fig.
4 is a Mollier diagram showing a cooling system of a vehicle air conditioning system using condensed water according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세하게 설명한다.
Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 응축수를 이용한 차량용 공조시스템의 냉방시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.2 is a block diagram schematically showing a cooling system of a vehicle air conditioning system using condensed water according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 응축수를 이용한 차량용 공조시스템의 냉방시스템은, 압축기(10), 응축기(20), 팽창밸브(30), 증발기(40) 및 응축수 드레인부(50)를 포함한다.A cooling system of a vehicle air conditioning system using condensed water according to an embodiment of the present invention includes a
상기 압축기(10)는 증발기(40)로부터 증발이 완료되어 토출된 가스냉매를 흡입하여 액화되기 쉬운 고온고압의 가스냉매 상태로 압축하여 응축기(20)로 토출한다. 이러한 압축기(10)는 엔진의 구동력을 전달받아 구동된다.The compressor (10) sucks discharged gas refrigerant after evaporation from the evaporator (40) is completed, compresses it into a gas refrigerant of high temperature and high pressure which is liable to be liquefied, and discharges it to the condenser (20). The compressor (10) is driven by receiving the driving force of the engine.
상기 응축기(20)는 압축기(10)로부터 유입된 고온고압의 냉매가스를 쿨링팬을 사용하여 강제 냉각시킨 후 냉매를 액화시키는 기능을 한다. 냉매가스는 튜브 내부를 흐르면서 외기로 열을 방출하고, 핀 사이를 통과하는 공기로 열을 방출한다.The
상기 팽창밸브(30)는 응축기(20)에서 응축된 냉매를 교축시킨다. 이러한 팽창밸브(30)는 응축기(20)로부터 이송되는 액상의 냉매를 교축작용을 통하여 냉매를 저온저압의 습포화상태로 변화시킨다.The expansion valve (30) throttles the condensed refrigerant in the condenser (20). The expansion valve (30) changes the liquid refrigerant transferred from the condenser (20) through a throttling action into a low-temperature low-pressure humidified state.
상기 응축수 드레인부(50)는 증발기(40) 작동시 증발기(40) 내를 흐르는 냉매와 외부 공기 사이의 열교환 과정에서 증발기(40)의 표면에 발생되는 응축수를 모아 외부로 드레인시킨다. 응축기(20)와 팽창밸브(30)를 연결하는 제1냉매유로(60)는 응축수 드레인부(50)를 통과하게 된다.
The
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 응축수를 이용한 차량용 공조시스템의 냉매 순환과정을 살펴보면 다음과 같다.The refrigerant circulation process of the air conditioning system for a vehicle using condensed water according to an embodiment of the present invention will now be described.
차량용 공조시스템의 냉방스위치(미도시)가 온(On) 되면, 먼저 압축기(10)가 엔진의 동력으로 구동하면서 저온 저압의 기상 냉매를 흡입,압축하여 고온 고압의 기체 상태로 응축기(20)로 토출하고, 상기 응축기(20)는 그 기상 냉매를 외기와 열교환하여 고온고압의 액체로 응축한다.When the cooling switch (not shown) of the air conditioning system of the vehicle is turned on, the
그리고, 응축기(20)에서 고온 고압의 상태로 송출되는 액상 냉매는 팽창밸브(30)로 이송되기 전 응축수 드레인부(50)를 통과하면서 과냉된다. 과냉된 액상 냉매는 팽창밸브(30)의 교축작용으로 급속히 팽창되어 저온 저압의 습포화 상태로 증발기(40)로 보내어지고, 상기 증발기(40)는 그 냉매를 블로어(미도시)가 차량 실내로 송풍하는 공기와 열교환시킨다.
The liquid refrigerant discharged from the
도 3은 도 2의 증발기와 팽창밸브 사이의 관계를 구체적으로 나타낸 구성도이다.FIG. 3 is a block diagram specifically showing the relationship between the evaporator and the expansion valve of FIG. 2;
상기 증발기(40)는 공조케이스(70) 내에 설치되며, 공조케이스(70)의 하부에는 증발기(40) 작동시 발생되는 응축수가 드레인되는 상기 응축수 드레인부(50)가 형성된다. 응축수 드레인부(50)에는 드레인 플러그(52)가 개폐보조수단(54)과 함께 설치된다. 개폐보조수단(54)은 탄성을 가진 스프링을 포함한다. 드레인 플러그(52)가 응축수 드레인부(50)를 폐쇄하면 응축수 드레인부(50)에는 응축수가 고일 수 있다. 응축수 드레인부(20)에 고인 응축수량이 스프링의 탄성을 초과하면 드레인 플러그(52)는 응축수 드레인부(50)를 개방시켜 응축수 드레인부(20)에 고인 응축수량을 일정하게 유지시킬 수 있다.The
상기 공조케이스(70)의 일측벽에는 응축기(20)와 팽창밸브(30)를 연결하는 제1냉매유로(60), 증발기(40)와 압축기(10)를 연결하는 제2냉매유로(80), 및 팽창밸브(30)와 증발기(40)를 연결하는 제3냉매유로(90)가 관통되는 플랜지(100)가 형성된다.A
상기 플랜지(100)의 외측에는 상기 팽창밸브(30)가 설치된다.The expansion valve (30) is installed outside the flange (100).
상기 제1냉매유로(60)는 팽창밸브(30)를 통과하되 냉매가 교축되지 않고 바이패스되며, 공조케이스(70) 내에서는 응축수 드레인부(50)를 통과하면서 응축수에 의해 그 내부를 흐르는 액상의 냉매를 과냉시키게 된다.
The
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 응축수를 이용한 차량용 공조장치의 냉방시스템을 도시한 몰리에르 선도이다.4 is a Mollier diagram showing a cooling system of a vehicle air conditioning system using condensed water according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이 세로축에는 압력(P)을 나타내고, 가로축에는 엔탈피(h)를 나타내고 있다. 또한, 액상선보다 좌측 영역에서의 냉매는 액상상태를 나타내고, 기상선보다 우측 영역에서의 냉매는 기상상태를 나타내며, 액상선과 기상선 사이의 영역에서의 냉매는 2-상 상태 즉, 기액혼합상태를 나타낸다.As shown, the vertical axis represents pressure P and the horizontal axis represents enthalpy h. The refrigerant in the region on the left side of the liquid phase shows a liquid state, the refrigerant in the region on the right side of the gaseous phase indicates a gaseous state, and the refrigerant in the region between the liquidus line and the gaseous phase indicates a two- .
그리고, a-b 과정은 냉매가 압축기(10)에서 고온,고압으로 압축되는 압축과정이고, b-c 과정은 상기 고온,고압의 냉매가 응축기(20)에서 냉각되는 냉각과정이며, c-d 과정은 상기 냉각된 냉매가 팽창밸브(30)에 의해서 저온,저압으로 교축되는 교축과정이고, d-a 과정은 상기 교축된 냉매가 증발기(40)에 의해서 증발되는 증발과정이다.The bc process is a process in which the high-temperature and high-pressure refrigerant is cooled in the
상기에서 d점에서 a점까지의 엔탈피차가 냉각에 작용하는 열량에 상당하는 것이고, 이 엔탈피차가 큰 만큼 냉동능력이 커지게 된다.In the above, the enthalpy difference from the point d to the point a corresponds to the amount of heat acting on the cooling, and the larger the enthalpy difference is, the larger the cooling capacity becomes.
제1냉매유로(60)를 통해 응축기(20)로부터 팽창밸브(30)로 이송되는 냉매가 응축수 드레인부(50)를 통과하게 되면, c가 c1지점으로 이동하게 되고, d는 d1 지점으로 이동하게 된다. 즉, c 점에서 c1 지점까지는 과냉각 영역이 되어 저온화가 촉진된다.When the refrigerant conveyed from the
따라서, 과냉각 영역(d점에서 d1지점)만큼 냉방능력이 향상되게 된다.
Therefore, the cooling capability is improved by the supercooling region (point d1 at point d).
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 기초로 설명하였으나, 본 발명은 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 해당분야 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위 내에서 기재된 범주 내에서 변경할 수 있다.
While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, have.
10 : 압축기 20 : 응축기
30 : 팽창밸브 40 : 증발기
50 : 응축수 드레인부 52: 드레인 플러그
54: 개폐보조수단 60 : 제1냉매유로
70 : 공조케이스 80 : 제2냉매유로
90 : 제3냉매유로 100 : 플랜지10: compressor 20: condenser
30: expansion valve 40: evaporator
50: Condensate drain part 52: Drain plug
54: opening / closing assist means 60: first refrigerant passage
70: air conditioning case 80: second refrigerant passage
90: Third refrigerant passage 100: Flange
Claims (4)
상기 증발기(40)가 설치되는 공조케이스(70)에는 상기 증발기(40)의 작동시 발생되는 응축수가 모여 드레인되는 응축수 드레인부(50)가 형성되고, 상기 응축기(20)와 상기 팽창밸브(30)를 연결하는 제1냉매유로(60)가 상기 응축수 드레인부(50)를 통과하고,
상기 공조케이스(70)의 일측벽에는 상기 제1냉매유로(60), 상기 증발기(40)와 상기 압축기(10)를 연결하는 제2냉매유로(80), 그리고 상기 팽창밸브(30)와 증발기(40)를 연결하는 제3냉매유로(90)가 관통되는 플랜지(100)가 설치되며, 상기 플랜지(100)의 외측에는 상기 팽창밸브(30)가 설치되고,
상기 제1냉매유로(60)는 상기 팽창밸브(30)를 통과하되 냉매가 교축되지 않고 바이패스되는 것을 특징으로 하는 응축수를 이용한 차량용 공조시스템.
A refrigeration system for a vehicle which comprises a compressor (10), a condenser (20), an expansion valve (30) and an evaporator (40) as one closed circuit and cools the air flowing into the room through heat exchange between the refrigerant circulating in the closed circuit In an air conditioning system,
The condensing water drain part 50 is formed in the air conditioning case 70 where the evaporator 40 is installed and the condensed water generated when the evaporator 40 is operated is drained. The condenser 20 and the expansion valve 30 ) Passes through the condensate drain portion (50), and the first refrigerant passage
A second refrigerant passage 80 connecting the evaporator 40 and the compressor 10 to the first refrigerant passage 60 and a second refrigerant passage 80 connecting the expansion valve 30 and the evaporator 40, The expansion valve 30 is installed on the outer side of the flange 100, and the expansion valve 30 is installed on the outer side of the flange 100,
Wherein the first refrigerant passage (60) passes through the expansion valve (30) and the refrigerant is bypassed without being throttled.
상기 응축수 드레인부(50)에는 탄성을 가진 개폐보조수단(54)에 의해 상기 응축수 드레인부(50)를 개폐하는 드레인 플러그(52)가 설치되는 것을 특징으로 하는 응축수를 이용한 차량용 공조시스템.The method according to claim 1,
Wherein a drain plug (52) for opening and closing the condensed water drain portion (50) is provided to the condensate drain portion (50) by an opening / closing auxiliary means (54) having elasticity.
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