KR102173383B1 - 차량용 에어컨시스템 - Google Patents

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KR102173383B1
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최준영
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한온시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은 차량용 에어컨시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 압축기와, 수냉 영역 및 공냉 영역이 일체로 형성된 일체형 응축기와, 팽창밸브 및 증발기를 포함하여 형성되되, 상기 일체형 응축기가 하나의 플레이트 상에 수냉 영역 및 공냉 영역이 형성되도록 함으로써, 기존의 공냉 응축기와 수냉 응축기가 한 번의 브레이징 결합을 통해 일체로 형성될 수 있어 패키지가 축소되고, 조립 및 제조 공정이 단순화된 차량용 에어컨시스템에 관한 것이다.

Description

차량용 에어컨시스템{Air conditioner system for vehicle}
본 발명은 차량용 에어컨시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 압축기와, 수냉 영역 및 공냉 영역이 일체로 형성된 일체형 응축기와, 팽창밸브 및 증발기를 포함하여 형성되되, 상기 일체형 응축기가 하나의 플레이트 상에 수냉 영역 및 공냉 영역이 형성되도록 함으로써, 기존의 공냉 응축기와 수냉 응축기가 한 번의 브레이징 결합을 통해 일체로 형성될 수 있어 패키지가 축소되고, 조립 및 제조 공정이 단순화된 차량용 에어컨시스템에 관한 것이다.
일반적인 차량용 에어컨의 냉동 사이클에서는, 액체 상태의 열교환매체가 주변에서 기화열만큼의 열량을 흡수하여 기화되는 증발기에 의해 실제 냉각 작용이 일어나게 된다. 상기 증발기로부터 압축기로 유입되는 기체 상태의 열교환매체는 압축기에서 고온 및 고압으로 압축되고, 상기 압축된 기체 상태의 열교환매체가 응축기를 통과하면서 액화되는 과정에서 주변으로 액화열이 방출되며, 상기 액화된 열교환매체가 다시 팽창밸브를 통과함으로써 저온 및 저압의 습포화 증기 상태가 된 후 다시 증발기로 유입되어 기화하게 되어 사이클을 이루게 된다.
즉, 응축기는 고온ㆍ고압의 기체 상태인 냉매가 유입되어 열교환에 의해 액화열을 방출하면서 액체 상태로 응축된 후 배출되며, 상기 냉매를 냉각시키는 열교환매체로서 공기를 이용하는 공냉, 액체를 이용하는 수냉으로 형성될 수 있다.
상기 공냉 응축기(Condenser)는 차량 전면의 개구부를 통해 유입되는 공기와 열교환 되는 구성으로서, 공기와 원활한 열교환을 위하여 일반적으로 범퍼빔이 형성되는 차량 전측에 고정된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 수냉 응축기(10)는 복수의 플레이트(20)가 적층된 판형 열교환기가 이용될 수 있다.
상기 수냉 응축기는 복수개의 플레이트(20)가 적층되어 제1열교환매체 및 제2열교환매체가 각각 유동되는 제1유동부(21) 및 제2유동부(22)가 형성되고, 제1열교환매체가 유입/배출되는 제1입구파이프(31) 및 제1출구파이프(32), 제2열교환매체가 유입/배출되는 제2입구파이프(41) 및 제2출구파이프(42), 상기 제1열교환매체를 기상 열교환매체와 액상 열교환매체로 분리하는 기액분리기(50), 상기 제1유동부(21)의 응축영역과 상기 기액분리기(50)를 연결하는 제1연결파이프(51) 및 상기 기액분리기와 상기 제1유동부(21)의 과냉 영역을 연결하는 제2연결파이프(52)를 포함하여 형성된다.
상기 수냉 응축기(10)는 상기 제1입구파이프(31)를 통해 유입된 제1열교환매체가 상기 제1유동부(21)의 응축영역을 유동하고, 상기 제1연결파이프(51)를 통해 상기 기액분리기(50)로 이동하며, 다시 상기 제2연결파이프(52) 통해 상기 제1유동부의(21) 과냉 영역을 유동한 후, 상기 제1출구파이프(32)를 통해 배출된다.
이 때, 상기 제2열교환매체는 상기 제2입구파이프(41)를 통해 유입되어 상기 제1유동부(21)와 교번되어 형성되는 제2유동부(22)에 유동되며, 상기 제1열교환매체를 냉각시키게 된다.
한편, 차량용 에어컨의 냉동사이클을 구성하는 응축기는, 열교환효율을 높이기 위해 공냉 응축기와 수냉 응축기가 모두 사용되기도 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 수냉 응축기(11)와 공냉 응축기(12)가 모두 사용되는 경우, 차량용 냉동사이클은 서로 다른 타입의 열교환기들을 연결하기 위해 배관 구성이 복잡할 뿐만 아니라, 배관을 추가 구성하고 조립해야 하므로 생산 원가 상승을 초래하기도 한다.
또한, 배관 레이아웃이 길어지고 복잡하게 되면, 냉매가 이동하면서 압력강하에 불리한 측으로 작용하여 차량용 에어컨 시스템의 성능 및 효율이 저하될 수밖에 없다.
이를 개선하기 위한 시도로, 일본공개특허 제2008-180485호(공개일 2008.08.07, 명칭 : 열교환기)에는 서브라디에이터로부터 냉각된 냉각수가 수냉 응축기로 보내어져 압축기로부터 토출된 고온고압의 냉매와 열교환한 후, 이는 냉매는 다시 공냉 응축기로 보내어지는 시스템에서, 서브라디에이터와 수냉 응축기와 공냉 응축기를 일체형으로 구성하고 있지만, 서브 라디에이터의 탱크와 수냉 및 공냉 응축기의 헤더가 다르고 조립성이나 접합부의 용접성이 떨어진다는 문제점이 있으며, 상술한 바와 같은 문제점을 모두 개선하기엔 한계가 있었다.
일본공개특허 제2008-180485호(공개일 2008.08.07, 명칭 : 열교환기)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 수냉 영역 및 공냉 영역이 일체로 형성된 일체형 응축기를 포함하여 형성되되, 상기 일체형 응축기가 하나의 플레이트 상에 수냉 영역 및 공냉 영역이 형성되도록 함으로써, 기존의 공냉 응축기와 수냉 응축기가 한 번의 브레이징 결합을 통해 일체로 형성될 수 있어 패키지가 축소되고, 조립 및 제조 공정이 단순화된 차량용 에어컨시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 차량용 에어컨시스템은 냉매를 압축시키는 압축기(C); 상기 압축기에서 압축되어 배출된 냉매를 냉각수와 열교환 시켜 응축시키는 수냉 영역과, 공기와 열교환 시켜 응축시키는 공냉 영역이 일체로 형성된 일체형 응축기(100); 상기 일체형 응축기(100)에서 응축되어 배출된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(T); 및 상기 팽창밸브(T)에서 팽창되어 배출된 냉매를 증발시키는 증발기(E); 를 각각 냉매파이프(P)로 연결하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 일체형 응축기(100)는 플레이트 타입으로 형성되되, 하나의 플레이트 상에 수냉 영역 및 공냉 영역이 형성될 수 있다.
또한, 상기 일체형 응축기(100)는 하나의 플레이트 상에 기액분리부가 더 형성될 수 있다.
또한, 상기 일체형 응축기(100)는 제1상부 플레이트(201) 및 제1하부플레이트가 한 쌍을 이루어 적층되어 형성되며, 길이방향으로 영역이 분리되어 수냉 영역을 이루는 수냉 응축기용 냉매유로부(110)와 공냉 영역을 이루는 공냉 응축기용 냉매유로부(120)가 형성되는 냉매 플레이트(200); 상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)를 이루는 상기 냉매 플레이트(200)와 교대로 적층되어 수냉 영역을 이루며, 내부에 냉각수가 유동되는 냉각수 플레이트(300); 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)를 이루는 상기 냉매 플레이트(200) 사이 공간에 개재되며, 공기와 열교환 하는 방열핀(400); 을 포함하여 형성되며, 상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)를 모두 통과한 냉매가 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)로 유입될 수 있다.
또한, 상기 기액분리부는 상기 수냉 응축기용 냉매유로부 및 상기 공냉 응축기용 냉매유로부 사이 공간인 상기 공냉 응축기용 냉매유로부의 일측 단부에 형성되거나, 상기 공냉 응축기용 냉매유로부의 타측 단부에 형성될 수 있다.
또한, 상기 일체형 응축기(100)는 상기 기액분리부가 상기 수냉 응축기용 냉매유로부 및 상기 공냉 응축기용 냉매유로부 사이 공간인 상기 공냉 응축기용 냉매유로부의 일측 단부에 형성되어, 상기 수냉 응축기용 냉매 유로를 통과한 냉매가 상기 기액분리부에서 기액 분리된 다음, 상기 기액분리부에서 배출된 냉매가 상기 공냉 응축기용 냉매유로부를 통과하여 외부로 배출될 수 있다.
또한, 상기 일체형 응축기(100)는 상기 기액분리부가 상기 공냉 응축기용 냉매유로부의 타측 단부에 형성되어, 상기 수냉 응축기용 냉매 유로를 통과한 냉매가 상기 공냉 응축기용 냉매유로부의 응축 영역을 거쳐 상기 기액분리부로 유입된 다음, 상기 기액분리부에서 배출된 냉매가 상기 공냉 응축기용 냉매 유로부의 과냉 영역을 거쳐 외부로 배출될 수 있다.
또한, 상기 일체형 응축기(100)는 상기 기액분리부가 상기 공냉 응축기용 냉매유로부의 타측 단부에 형성되어, 상기 수냉 응축기용 냉매 유로를 통과한 냉매가 상기 공냉 응축기용 냉매유로부를 거쳐 상기 기액분리부로 유입된 다음, 상기 기액분리부에서 배출된 냉매가 외부로 배출될 수 있다.
또한, 상기 일체형 응축기(100)는 상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)가 형성되는 영역에 냉매가 유입되는 제1냉매유입구(211) 및 냉매가 배출되는 제1냉매배출구(212); 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)가 형성되는 영역에 냉매가 유입되는 제2냉매유입구(221) 및 배출되는 제2냉매배출구(222); 상기 냉각수 플레이트(300)에 형성되어 냉각수가 유입되는 냉각수유입구(311) 및 배출되는 냉각수배출구(312); 를 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 냉각수 플레이트(300)는 제2상부 플레이트(301) 및 제2하부 플레이트(302)가 한 쌍을 이루어 적층되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 냉매 플레이트(200) 및 냉각수 플레이트(300)는 적층 방향으로 상기 제1냉매유입구(211) 및 제1냉매배출구(212)와 연통되어 상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)에 냉매가 유동되도록 중공되며, 그 둘레가 상기 냉매 플레이트(200)의 외측으로 돌출되는 제1접합부(251)가 형성되는 제1연통홀(231) 및 제2연통홀(232); 적층 방향으로 상기 냉각수유입구(311) 및 냉각수배출구(312)와 연통되어 상기 냉각수 플레이트(300)로 냉각수가 유동되도록 중공되며, 그 둘레가 상기 냉각수 플레이트(300)의 외측으로 돌출되는 제2접합부(252)가 형성되는 제3연통홀(233) 및 제4연통홀(234); 를 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 냉매 플레이트(200)는 적층 방향으로 상기 제2냉매유입구(221) 및 제2냉매배출구(222)와 연통되어 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)에 냉매가 유동되도록 중공되며, 그 둘레가 상기 냉매 플레이트(200)의 외측으로 돌출되는 제3접합부(253)가 형성되는 제5 내지 제8연통홀(235, 236, 237, 238); 을 더 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 냉매 플레이트(200)는 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)가 형성된 측의 일측 또는 타측 단부에 냉매가 유동되도록 중공되며, 그 둘레가 상기 냉매 플레이트(200)의 외측으로 돌출되는 제4접합부(254)가 형성되는 제9연통홀(239)이 더 형성될 수 있다.
또한, 상기 냉매 플레이트(200)는 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)가 형성되는 영역 중 상기 제5 내지 제8연통홀(235, 236, 237, 238)이 형성되지 않은 영역에 상기 냉매 플레이트(200)의 내측으로 돌출되어 너비방향으로 내부 공간 일정 영역을 응축 영역인 제1유동부(260) 및 과냉 영역인 제2유동부(270)로 분리시키는 구획부(255)가 길이방향으로 연장 형성되되, 상기 제5연통홀(235) 및 제6연통홀(236)은 상기 구획부(255)의 양측 단부에서 상기 제1유동부(260) 측에 배치되고, 상기 제7연통홀(237) 및 제8연통홀(238)은 상기 구획부(255)의 양측 단부에서 상기 제2유동부(270) 측에 배치될 수 있다.
또한, 상기 일체형 응축기(100)는 공기의 송풍 방향으로 전측에 상기 제2유동부(270)가 배치되고, 후측에 상기 제1유동부(260)가 배치되며, 상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)를 통과한 냉매가 상기 제2냉매유입구(221)를 통해 상기 제1유동부(260)로 유입되어 순환한 다음, 상기 제4접합부(254)에 의해 다수개 적층된 상기 냉매 플레이트(200)의 제9연통홀(239)이 연통되어 형성되는 기액분리부(140)를 거쳐 상기 제2유동부(270)를 순환한 후, 상기 제2냉매배출구(222)로 배출될 수 있다.
또한, 상기 일체형 응축기(100)는 상기 제1냉매배출구(212) 및 제2냉매유입구(221)가 서로 연결되도록 유로를 형성하는 제1연결부(510); 최상단에 위치한 상기 냉매 플레이트(200)에서 상기 제1유동부(260)의 제5연통홀(235) 또는 제6연통홀(236)과, 상기 제9연통홀(239)과 연결되도록 유로를 형성하는 제2연결부(520); 최하단에 위치한 상기 냉매 플레이트(200)에서 상기 제2유동부(270)의 제7연통홀(237) 또는 제8연통홀(238)과, 상기 제9연통홀(239)과 연결되도록 유로를 형성하는 제3연결부(530); 를 더 포함하여 형성되되, 상기 제1 내지 제3연결부(510, 520, 530)가 외부 배관 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 일체형 응축기(100)는 상기 제1냉매배출구(212) 및 제2냉매유입구(221)가 서로 연결되도록 유로를 형성하는 제1연결부(510); 상부 일정영역에 배치된 상기 냉매 플레이트(200)에서 상기 제1유동부(260)의 제5연통홀(235) 또는 제6연통홀(236)과, 상기 제9연통홀(239)이 연결되도록 유로를 형성하는 제2연결부(520); 하부 일정영역에 배치된 상기 냉매 플레이트(200)에서 상기 제2유동부(270)의 제7연통홀(237) 또는 제8연통홀(238)과, 상기 제9연통홀(239)이 연결되도록 유로를 형성하는 제3연결부(530); 를 더 포함하여 형성되되, 상기 제1 내지 제3연결부(510, 520, 530)가 상기 냉매 플레이트(200) 내에 형성될 수 있다.
또한, 상기 일체형 응축기(100)는 상기 제5 내지 제8연통홀(235, 236, 237, 238) 중 상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)와 인접한 일측에 형성된 제7연통홀(237)과, 타측에 형성된 제6연통홀(236)이 개방되고, 제5연통홀(235) 및 제8연통홀(238)이 폐쇄되어 형성되되, 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)가 형성되는 영역 중 상기 제3접합부(253)에 의해 다수개 적층된 상기 냉매 플레이트(200)의 상기 제6연통홀(236) 및 제7연통홀(237)이 각각 서로 연통되어 형성되는 제6연통유로부(246) 및 제7연통유로부(247)를 포함하여 형성되며, 상기 제6연통유로부(246) 및 제7연통유로부(247)의 일정 영역에 칸막이부가 형성되어 응축 영역인 제1유동부(260) 및 과냉 영역인 제2유동부(270)가 높이방향으로 분리되어 형성되되, 상기 제1유동부(260)가 상기 제2유동부(270)의 상측에 배치되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 차량용 에어컨시스템은 상기 일체형 응축기(100)와 팽창밸브 사이에 연결되며, 상기 일체형 응축기(100)에서 배출된 냉매와, 상기 증발기에서 배출된 냉매를 상호 열교환 시키는 보조열교환기(I)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 보조열교환기(I)는 상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)가 형성되는 상기 냉매 플레이트(200)의 최상단 또는 최하단에 추가로 적층되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 보조열교환기(I)는 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)가 형성되는 영역 중 상기 제3접합부(253)에 의해 다수개 적층된 상기 냉매 플레이트(200)의 상기 제5 내지 제8연통홀(235, 236, 237, 238)이 각각 서로 연통되어 형성되는 제5 내지 제8연통유로부(245, 246, 247, 248) 중 상기 제2냉매배출구(222)와 연결된 어느 하나의 내부에 유동관(600)이 삽입되어 이중관 형태를 이루도록 형성될 수 있다.
본 발명의 차량용 에어컨시스템은 수냉 영역 및 공냉 영역이 일체로 형성된 일체형 응축기를 포함하여 형성됨으로써, 기존에 공냉 응축기와 수냉 응축기가 별도로 형성되어 연결되었던 것과 비교하여, 배관 구성이 간단하고, 배관을 추가 구성하여 조립할 필요가 없어 생산 원가를 절감할 수 있다는 장점이 있다.
특히, 본 발명의 차량용 에어컨 시스템은 일체형 응축기가 하나의 플레이트 상에 수냉 영역 및 공냉 영역이 형성됨으로써, 한 번의 브레이징 결합으로 기존의 공냉 응축기 및 수냉 응축기의 일체형 모듈제작이 가능하며, 이로 인해 패키지 크기가 축소되고, 조립 및 제조 공정이 단순화될 수 있다는 장점이 있다.
더욱 상세하게, 상기 일체형 응축기는 수냉 응축기용 냉매유로부와, 공냉 응축기용 냉매유로부가 형성되는 하나의 냉매 플레이트와, 상기 수냉 응축기용 냉매유로부를 이루는 상기 냉매 플레이트 사이 공간에 배치되는 냉각수 플레이트와, 상기 공냉 응축기용 냉매유로부를 이루는 상기 냉매 플레이트 사이 공간에 개재되는 방열핀을 포함하여 형성되며, 상기 수냉 응축기용 냉매유로부를 모두 통과한 냉매가 상기 공냉 응축기용 냉매유로부로 유입되도록 함으로써, 공냉 응축기와 수냉 응축기가 한 번의 브레이징 결합을 통해 일체로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은 차량의 냉매용 내부 열교환기(IHX)로 사용될 수 있는 보조열교환기가 수냉 응축기용 냉매유로부를 형성하는 냉매플레이트의 하단 또는 상단에 적층되어 형성되거나, 공냉 응축기의 냉매유로부에서 냉매플레이트를 높이방향으로 유동시키는 연통유로부 내에 이중관 형태로 관이 삽입되어 형성됨으로써, 세 가지 열교환기를 한 번의 브레이징을 통해 일체로 형성할 수 있어, 각각 따로 형성되던 기존 기술에 비해 배관 연결이 간소화되고, 패키지 크기가 크게 축소될 수 있다.
아울러, 본 발명은 공냉 응축기, 수냉 응축기 및 보조열교환기 역할을 하는 영역 사이에 유동되는 냉매 유로를 별도의 배관 연결을 통해 형성할 수도 있지만, 플레이트 내부 유로를 통해 형성할 수도 있어 냉매 유동간 압력강하가 감소하게 되고, 불필요한 압력강하를 감소시킴으로써 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 공냉 응축기가 형성되는 영역의 냉매 플레이트 상에 중공된 연통홀을 복수개 적층시켜 서로 연결함으로써, 공냉 응축기용 냉매유로부를 1차적으로 통과한 냉매가 유동되어 기액분리가 이루어질 수 있는 공간을 형성할 수 있어 기존에 별도로 형성되던 기액분리기도 일체로 형성할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래의 수냉식 응축기를 나타낸 분해사시도.
도 2는 공냉식 응축기, 수냉식 응축기 및 IHX를 모두 포함하여 형성되는 차량용 에어컨시스템을 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 에어컨시스템을 나타낸 구성도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 응축기의 사시도 및 분해사시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 응축기의 일부 영역을 나타낸 측면도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 응축기에서 냉매 및 냉각수 유동경로를 나타낸 개략도.
도 8 및 도 9는 도 7에 도시된 일체형 응축기의 제1상부 플레이트 및 제1하부 플레이트를 나타낸 사시도.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 일체형 응축기의 제2상부 플레이트 및 제2하부 플레이트를 나타낸 사시도.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 일체형 응축기에서 냉매 및 냉각수 유동경로를 나타낸 개략도.
도 13 및 도 14는 도 12에 도시된 일체형 응축기의 제1상부 플레이트 및 제1하부 플레이트를 나타낸 사시도.
도 15 내지 도 17은 본 발명에 따른 일체형 응축기에서 보조 응축기가 구성되는 다양한 실시예를 나타낸 개략도.
도 18 내지 20은 본 발명에 따른 일체형 응축기에서 기액분리기가 구성되는 다양한 실시예와 냉매 흐름을 나타낸 개략도.
이하, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 차량용 에어컨시스템을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 에어컨시스템은 냉매를 압축시키는 압축기와, 상기 압축기(C)에서 압축되어 배출된 냉매를 냉각수와 열교환 시켜 응축시키는 수냉 영역, 및 공기와 열교환 시켜 응축시키는 공냉 영역이 일체로 형성된 일체형 응축기(100)와, 상기 수냉식 응축기에서 응축되어 배출된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와(T), 상기 팽창밸브(140)에서 팽창되어 배출된 냉매를 증발시키는 증발기(E)를 각각 냉매파이프(P)로 연결하여 이루어진다.
먼저, 상기 압축기(Compressor)(C)는 동력공급원(엔진 또는 모터 등)으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 증발기(150)로부터 토출된 저온 저압의 기상 냉매를 흡입 압축하여 고온 고압의 기체 상태로 토출하게 된다.
상기 일체형 응축기의 수냉 영역에서는 상기 압축기(100)에서 배출되어 유동하는 고온 고압의 기상 냉매를 냉각수와 열교환 시켜 액상냉매로 응축하여 토출하게 된다.
상기 일체형 응축기의 수냉 영역에서는, 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매와, 차량 엔진룸 내에 설치된 저온 라디에이터를 순환하는 냉각수가 서로 열교환가능하게 구성되어, 냉매와 냉각수가 서로 열교환 되도록 형성된다.
상기 일체형 응축기의 공냉 영역에서는 수냉 영역을 통과한 냉매와 외부 공기가 상호 열교환 되어 추가적으로 냉매의 응축이 이루어진다.
상기 팽창밸브(Expansion Valve)는 상기 일체형 응축기에서 토출된 액상 냉매를 교축작용으로 급속히 팽창시켜 저온 저압의 습포화 상태로 증발기로 보내게 된다.
상기 증발기(Evaporator)(E)는 상기 팽창밸브(T)에서 교축된 저압의 액상 냉매를 공조케이스 내에서 차량 실내 측으로 송풍되는 공기와 열교환 시켜 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 실내에 토출되는 공기를 냉각하게 된다.
계속해서, 상기 증발기(E)에서 증발하여 토출된 저온 저압의 기상 냉매는 다시 압축기(C)에 흡입되어 상술한 바와 같은 냉동사이클을 재순환하게 된다.
아울러, 상기와 같은 냉매순환과정에서, 차량 실내의 냉방은 블로어(미도시)가 송풍하는 공기가 공조케이스 내로 유입되어 증발기(E)를 통과하면서 증발기(E)의 내부를 순환하는 액상 냉매의 증발 잠열로 냉각되어 차가워진 상태로 차량 실내에 토출됨으로써 이루어진다.
종래의 차량용 에어컨시스템에서는 아이들(idle)시 또는 외기온도가 상승하게 되면, 저온 라디에이터(LTR)를 순환하는 냉각수의 온도가 상승하게 되고 이렇게 온도가 상승한 냉각수가 수냉식 응축기로 공급되어 결국 수냉식 응축기를 유동하는 냉매의 온도를 상승시키게 되는데,
본 발명의 차량용 에어컨시스템(1)은 상기 일체형 응축기(100)가 수냉 영역 및 공냉 영역을 포함하여 형성되도록 함으로써, 수냉 영역에 유동되는 냉매의 온도가 상승하더라도, 공냉 영역에서 냉매를 추가 냉각시켜줌으로써, 냉매의 온도를 더욱 낮춰서 내부열교환기(IHX)인 보조열교환기(I)로 유입시킬 수 있어 냉방성능을 향상시키고, 결과적으로 압축기(C)로 유입되는 냉매의 온도도 낮아지게 되면서 압축기(C)의 토출 냉매의 온도 상승을 방지하고, 이로 인해 에어컨 시스템의 내구성 및 안정성을 향상할 수 있다.
이하에서는 도 4 내지 20을 참고로 본 발명의 차량용 에어컨시스템에 포함되는 일체형 응축기에 대해 자세히 설명하기로 한다.
상기 일체형 응축기(100)는 플레이트 타입으로 형성되되, 하나의 플레이트 상에 수냉 영역 및 공냉 영역이 형성되는 것을 가장 큰 특징으로 한다.
더욱 상세하게, 상기 일체형 응축기는 수냉 응축기용 냉매유로부(110)를 형성하는 플레이트와, 공냉 응축기용 냉매유로부(120)를 형성하는 플레이트가 하나로 형성되어 다수개 적층됨으로써, 한 번의 브레이징 결합으로 공냉 응축기 및 수냉 응축기의 일체형 모듈제작이 가능하다.
또한, 상기 일체형 응축기(100)는 냉매를 기상냉매 및 액상냉매로 분리하는 기액분리기가 하나의 플레이트 상에 더 형성될 수 있다.
더욱 상세히 그 구성을 살펴보면, 상기 일체형 응축기(100)는 크게 냉매 플레이트(200), 냉각수 플레이트(300) 및 방열핀(400)을 포함하여 형성된다.
상기 냉매 플레이트(200)는 제1상부 플레이트(201) 및 제1하부 플레이트(202)가 한 쌍을 이루어 복수개 적층되어 형성되며, 상기 제1상부 플레이트(201) 및 제1하부 플레이트(202)가 적층되어 형성된 내부 공간이 길이방향으로 영역이 분리되어 수냉 응축기용 냉매유로부(110)와 공냉 응축기용 냉매유로부(120)가 형성된다.
상기 냉각수 플레이트(300)는 상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)를 이루는 상기 냉매 플레이트(200)와 교번되어 적층되며, 내부에 냉각수가 유동되도록 형성된다.
상기 냉각수 플레이트(300)는 제2상부 플레이트(301) 및 제2하부 플레이트(302)가 한 쌍을 이루어 형성되고, 그 내부 공간으로 냉각수가 유동될 수도 있다.
상기 방열핀(400)은 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)를 이루는 상기 냉매 플레이트(200) 사이 공간에 개재되며, 공기와 열교환 하여 전열면적을 높인다.
즉, 상기 일체형 응축기(100)는 상기 냉매 플레이트(200)가 다수개 적층되어 형성되되, 상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)가 형성되는 상기 냉매 플레이트(200) 사이에 상기 냉각수 플레이트(300)가 개재되어 적층되고, 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)가 형성되는 상기 냉매 플레이트(200) 사이에 상기 방열핀(400)이 개재되어 형성된다.
특히, 상기 일체형 응축기(100)는 압축기로부터 고온 고압으로 압축된 기상 상태의 냉매가 상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)를 모두 통과하여 냉각수와 1차적으로 열교환을 마친 다음, 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)로 유입되어 외부 공기와 2차적으로 열교환을 하게 된다.
이때, 도 18 및 도 20에 도시된 바와 같이, 상기 일체형 응축기(100)는 상기 기액분리부(140)는 상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110) 및 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120) 사이 공간인 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)의 일측 단부에 형성되거나, 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)의 타측 단부에 형성될 수 있다.
도 18에 도시된 상기 일체형 응축기(100)는 상기 기액분리부(140)가 상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110) 및 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120) 사이 공간인 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)의 일측 단부에 형성되어, 상기 수냉 응축기용 냉매 유로부(110)를 통과한 냉매가 상기 기액분리부(140)에서 기액 분리된 다음, 상기 기액분리부(!40)에서 배출된 냉매가 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)를 통과하여 외부로 배출되는 냉매 유동 경로를 갖는다.
이때, 냉매는 수냉 영역인 상기 수냉 응축기용 냉매 유로부(110)와 공냉 영역인 상기 공냉 응축기용 냉매 유로부(120) 내에서 1 pass로 유동될 수도 있지만, 2 pass 이상의 유동 경로를 통해 유동될 수도 있으며, 이는 다양하게 변경 실시가 가능하다.
또 다른 실시예로, 도 19에 도시된 상기 일체형 응축기(100)는 상기 기액분리부(140)가 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)의 타측 단부에 형성되어, 상기 수냉 응축기용 냉매 유로부(110)를 통과한 냉매가 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)의 응축 영역(A1)을 거쳐 상기 기액분리부(140)로 유입된 다음, 상기 기액분리부(140)에서 배출된 냉매가 상기 공냉 응축기용 냉매 유로부(120)의 과냉 영역(A2)을 거쳐 외부로 배출되는 냉매 유동 경로를 갖는다.
또 다른 실시예로, 도 20에 도시된 상기 일체형 응축기(100)는 상기 기액분리부(140)가 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)의 타측 단부에 형성되어, 상기 수냉 응축기용 냉매 유로부(110)를 통과한 냉매가 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)를 거쳐 상기 기액분리부(140)로 유입된 다음, 상기 기액분리부(140)에서 배출된 냉매가 외부로 배출되는 냉매 유동 경로를 갖는다.
도 18 내지 도 19에 도시된 상기 일체형 응축기(100)에서 수냉 영역, 공냉 영역 및 기액분리부(140)를 모두 거쳐 외부로 배출된 냉매는 후술되는 보조열교환기(I)인 내부열교환기(IHX)로 유입될 수 있다.
이하에서는, 설명의 편의를 위해 도 19에 도시된 일체형 응축기(100)를 기준으로 설명하기로 한다.
상술한 바와 같은 특징을 갖는 일체형 응축기(100)는 상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)가 형성되는 영역에 냉매가 유입되는 제1냉매유입구(211) 및 냉매가 배출되는 제1냉매배출구(212); 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)가 형성되는 영역에 형성되어, 상기 제1냉매배출구(212)로부터 유입된 냉매가 유입되는 제2냉매유입구(221) 및 배출되는 제2냉매배출구(222); 상기 냉각수 플레이트(300)에 형성되어 냉각수가 유입되는 냉각수유입구(311) 및 배출되는 냉각수배출구(312); 를 포함하여 형성될 수 있다.
이때, 상기 냉매 플레이트(200) 및 냉각수 플레이트(300)에는 적층 방향으로 상기 제1냉매유입구(211) 및 제1냉매배출구(212)와 연통되어 상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)에 냉매가 유동되도록 중공되며, 그 둘레가 상기 냉매 플레이트(200)의 외측으로 돌출되는 제1접합부(251)가 형성되는 제1연통홀(231) 및 제2연통홀(232)이 형성된다.
또한, 상기 냉매 플레이트(200) 및 냉각수 플레이트(300)에는 적층 방향으로 상기 냉각수 플레이트(300)로 냉매가 유동되는 냉각수유입구(311) 및 냉각수배출구(312)가 서로 연통되도록 중공되며, 그 둘레가 상기 냉각수 플레이트(300)의 외측으로 돌출되는 제2접합부(252)가 형성되는 제3연통홀(233) 및 제4연통홀(234)이 형성될 수 있다.
도 8 내지 도 11을 참고로 설명하면, 먼저 상기 냉매 플레이트(200)는 상기 제1상부플레이트 및 제1하부플레이트가 한 쌍을 이루어 적층되어 형성되고, 이때 한 쌍의 제1상부 플레이트(201) 및 제1하부 플레이트(202)가 조립되어 형성된 내부 공간으로 냉매가 유동되고, 냉매가 유동되는 공간을 내측, 외부 공간을 외측이라고 한다.
상기 냉매 플레이트(200)는 수냉 응축기용 냉매유로부(110)를 형성하는 영역에 제1연통홀(231), 제2연통홀(232), 제3연통홀(233) 및 제4연통홀(234)이 중공되어 형성되고, 상기 냉각수 플레이트(300)에도 이와 대응되는 영역에 제1연통홀(231), 제2연통홀(232), 제3연통홀(233) 및 제4연통홀(234)이 중공되어 형성된다.
또, 상기 냉매 플레이트(200)는 적층 방향으로 상기 제2냉매유입구(221) 및 제2냉매배출구(222)와 연통되어 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)에 냉매가 유동되도록 중공되며, 그 둘레가 상기 냉매 플레이트(200)의 외측으로 돌출되는 제3접합부(253)가 형성되는 제5 내지 제8연통홀(235, 236, 237, 238)을 포함하여 형성된다.
도 8 내지 도 11은 상기 제1연통홀(231)이 상기 제1냉매유입구(211)와 연결되고, 상기 제2연통홀(232)이 제1냉매배출구(212)와 연결된 실시예를 기준으로 도시되었으나, 그 반대가 될 수도 있으며, 상기 제1연통홀(231) 및 제2연통홀(232)의 위치 역시 변경 실시가 가능하다.
또한, 도 8 내지 도 11은 상기 제3연통홀(233)이 냉각수유입구(311)와 연결되고, 상기 제4연통홀(234)이 냉각수배출구(312)와 연결된 실시예를 기준으로 도시되었으며, 이 역시 변경 실시가 가능하다.
후술되는 설명은 설명의 편의를 위해 도 8 내지 도 11에 도시된 실시예를 기준으로 설명하기로 한다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 상기 제1상부 플레이트(201) 및 제1하부 플레이트(202)가 적층되어 형성되는 상기 냉매 플레이트(200)는 상기 제1연통홀(231) 및 제2연통홀(232)의 둘레면을 따라 형성되며, 상기 냉매 플레이트(200)의 외측으로 돌출되는 제1접합부(251)와, 상기 제3연통홀(233) 및 제4연통홀(234)의 둘레면을 따라 형성되며, 상기 냉매 플레이트(200)의 내측으로 돌출되는 제2접합부(252)에 의해, 내부로 냉매만 유동되고, 냉각수는 유동되지 않는다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 상기 제2상부 플레이트(301) 및 제2하부 플레이트(302)가 적층되어 형성되는 상기 냉각수 플레이트(300)는 상기 제1연통홀(231) 및 제2연통홀(232)의 둘레면을 따라 형성되며, 상기 냉각수 플레이트(300)의 내측으로 돌출되는 제1접합부(251)와, 상기 제3연통홀(233) 및 제4연통홀(234)의 둘레면을 따라 형성되며, 상기 냉각수 플레이트(300)의 외측으로 돌출되는 제2접합부(252)에 의해, 내부로 냉각수만 유동되고, 냉매는 유동되지 않는다.
또한, 상기 냉매 플레이트(200)는 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)가 형성된 측에 상기 제5연통홀(235), 제6연통홀(236), 제7연통홀(237) 및 제8연통홀(238)이 형성되되, 상기 제5 내지 제8연통홀(235, 236, 237, 238)의 둘레면을 따라 상기 냉매 플레이트(200)의 외측으로 돌출되는 상기 제3접합부(253)에 의해 높이방향으로 이웃하여 적층되는 상기 냉매 플레이트(200)의 상기 제5 내지 제8연통홀(235, 236, 237, 238)과 냉매가 유동될 수 있는 제5연통유로부(245), 제6연통유로부(246), 제7연통유로부(247) 및 제8연통유로부(248)가 형성될 수 있다.
이때, 상기 제3접합부(253)는 상기 방열핀(400) 높이의 1/2만큼 돌출되어 형성됨으로써, 상기 제2상부 플레이트(301)의 제3접합부(253)와, 상기 제2하부 플레이트(302)의 제3접합부(253)가 서로 접하여 결합될 때, 길이방향으로 그 사이 공간에 상기 방열핀(400)이 개재되도록 하는 것이 바람직하다.
이때, 본 발명의 일체형 응축기(100)는 기존의 응축기에 구비되어 기상 냉매와 액상 냉매를 분리하는 역할을 하는 기액분리기가 도 18 내지 도 20과 같이 상기 냉매 플레이트(200) 상에 형성되는 제9연통홀(239)을 통해 일체로 형성될 수도 있고, 별도 구성으로 형성되어 연결부재를 통해 연결될 수도 있다.
도 8 및 도 9에 도시된 상기 냉매 플레이트(200)를 갖는 일체형 응축기(100)는 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)가 형성된 측의 일측 단부, 즉 도면에서 우측 단부에 인접한 영역에 냉매가 유동되도록 중공되며, 그 둘레가 상기 냉매 플레이트(200)의 외측으로 돌출되는 제4접합부(254)가 형성되는 상기 제9연통홀(239)을 포함하여 형성될 수 있다.
즉, 상기 제4접합부(254)는 상기 제1상부 플레이트(201)에 형성된 상기 제9연통홀(239)의 둘레면에서 상측으로 돌출형성되고, 상기 제1하부 플레이트(202)에 형성된 상기 제9연통홀(239)의 둘레면에서 하측으로 돌출형성된다.
상기 제4접합부(254)의 높이는 상기 제3접합부(253)와 동일하게 형성되어 조립을 통해 다수개 적층 형성되는 상기 냉매 플레이트(200)의 제9연통홀(239)이 연통되도록 하여 냉매가 높이방향으로 유동될 수 있는 관형태의 상기 기액분리부(140)를 형성하게 된다.
한편, 본 발명의 일체형 응축기(100)는 내부에 유동되는 냉각수 또는 냉매의 유로를 다양하게 변경실시 할 수 있는데, 도 7과 같이 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)를 공기 송풍 방향으로 전ㆍ후로 분리하여 낮은 온도의 공기가 필요한 전측 영역이 과냉 영역(A2), 후측 영역이 응축 영역(A1)으로 활용되도록 할 수 있다.
이 외에도, 도 12와 같이 본 발명의 일체형 응축기(100)는 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)를 상ㆍ하로 분리하여 상부가 응축영역으로 사용되고, 상부를 통과한 냉매가 상기 기액분리부(140)로 이동 후, 액상냉매가 하단에서 유입되도록 함으로써 하부가 과냉 영역(A2)으로 사용되도록 할 수 있다.
먼저, 도 7에 도시된 실시예의 일체형 응축기(100)는 도 8 내지 도 11에 도시된 냉매 플레이트(200) 및 냉각수 플레이트(300)를 포함하여 형성된다.
즉, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 상기 냉매 플레이트(200)는 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)가 형성되는 영역 중 상기 제5 내지 제8연통홀(235, 236, 237, 238)이 형성되지 않은 영역에 상기 냉매 플레이트(200)의 내측으로 돌출되어 너비방향으로 내부 공간 일정 영역을 응축 영역(A1)인 제1유동부(260) 및 과냉 영역(A2)인 제2유동부(270)로 분리시키는 구획부(255)가 길이방향으로 연장 형성되되, 상기 제5연통홀(235) 및 제6연통홀(236)은 상기 구획부(255)의 양측 단부에서 상기 제1유동부(260) 측에 배치되고, 상기 제7연통홀(237) 및 제8연통홀(238)은 상기 구획부(255)의 양측 단부에서 상기 제2유동부(270) 측에 배치되도록 형성될 수 있다.
이때, 본 발명의 일체형 응축기(100)는 공기 송풍 방향으로 전측에 상기 제2유동부(270)가 배치되고, 후측에 상기 제1유동부(260)가 배치된다.
본 발명의 일체형 응축기(100)는 상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)와 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120) 사이에 형성되어 냉매가 이동 가능한 제1연결부(510)와, 상기 제1유동부(260)와 상기 기액분리부(140) 사이를 연결하는 제2연결부(520)와, 상기 기액분리부(140)와 상기 제2유동부(270)를 연결하는 제3연결부(530)를 포함하여 형성될 수 있다.
상기 제1 내지 제3연결부(510, 520, 530)는 외부 배관 형태로 형성될 수 있으며, 이때 상기 제1연결부(510)는 외부 배관을 통해 상기 제1냉매배출구(212) 및 제2냉매유입구(221)가 서로 연결되도록 형성되며, 상기 제2연결부(520)는 최상단에 위치한 상기 냉매 플레이트(200)에서 상기 제1유동부(260)의 제5연통홀(235) 또는 제6연통홀(236)과, 상기 제9연통홀(239)과 연결되도록 유로를 형성하며, 상기 제3연결부(530)는 최하단에 위치한 상기 냉매 플레이트(200)에서 상기 제2유동부(270)의 제7연통홀(237) 또는 제8연통홀(238)과, 상기 제9연통홀(239)과 연결되도록 유로를 형성할 수 있다.
또 다른 실시예로 상기 제1 내지 제3연결부(510, 520, 530)는 상기 냉매 플레이트(200) 내에 형성될 수 있는데, 이때, 상기 제1연결부(510)는 최단거리로 상기 제1냉매배출구(212) 및 제2냉매유입구(221)가 서로 연결되도록 상기 제2연통홀(232)과 제5연통홀(235)을 연결하여 유로를 형성하며, 상기 제2연결부(520)는 상부 일정영역에 배치된 상기 냉매 플레이트(200)에서 상기 제1유동부(260)의 제5연통홀(235) 또는 제6연통홀(236)과, 상기 제9연통홀(239)이 연결되도록 유로를 형성하며, 상기 제3연결부(530)는 하부 일정영역에 배치된 상기 냉매 플레이트(200)에서 상기 제1유동부(260)의 제7연통홀(237) 또는 제8연통홀(238)과, 상기 제9연통홀(239)이 연결되도록 유로를 형성할 수 있다.
이때, 상기 제2연결부(520)는 상기 기액분리부(140)로 응축을 마친 냉매가 유입되는 통로로, 상기 기액분리부(140)의 상부 영역에 연결되도록 형성되며, 상기 제3연결부(530)는 상기 기액분리부(140)에서 기액분리되어 밑에 가라앉은 액상상태의 냉매가 과냉 영역(A2)인 상기 제2유동부(270)로 유입되는 통로로 상기 기액분리부(140)의 하부 영역에 연결되도록 형성될 수 있다.
한편, 도 12에 도시된 실시예의 상기 일체형 응축기(100)는 먼저, 도 7에 도시된 실시예의 일체형 응축기(100)는 도 13 및 도 14에 도시된 냉매 플레이트(200)와, 도 10 및 도 11에 도시된 냉각수 플레이트(300)를 포함하여 형성된다.
즉, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 냉매 플레이트(200)는 상기 제5 내지 제8연통홀(235, 236, 237, 238) 중 상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)와 인접한 일측에 형성된 제7연통홀(237)과, 타측에 형성된 제6연통홀(236)이 개방되고, 제5연통홀(235) 및 제8연통홀(238)이 폐쇄되어 형성되되, 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)가 형성되는 영역 중 상기 제3접합부(253)에 의해 다수개 적층된 상기 냉매 플레이트(200)의 상기 제6연통홀(236) 및 제7연통홀(237)이 각각 서로 연통되어 형성되는 제6연통유로부(246) 및 제7연통유로부(247)를 포함하여 형성되며, 상기 제6연통유로부(246) 및 제7연통유로부(247)의 일정 영역에 칸막이부가 형성되어 응축 영역(A1)인 제1유동부(260) 및 과냉 영역(A2)인 제2유동부(270)가 높이방향으로 분리되어 형성된다.
이때, 상기 제1유동부(260)는 상기 제2유동부(270)의 상측에 배치된다.
도 7 및 도 12를 참고로 냉매 흐름을 설명하면,
먼저, 상기 제1연통홀(231)과 연결된 상기 제1냉매유입구(211)를 통해 유입된 냉매가 상기 냉매 플레이트(200)의 수냉 응축기용 냉매유로부(110)를 유동한 다음, 상기 제1연결부(510)를 통해 상기 제5연통홀(235)로 이동되어 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)의 제1유동부(260)를 통과하게 된다.
다음, 상기 제1유동부(260)를 통과한 냉매는 상기 제2연결부(520)를 통해 기액분리부(140)를 거쳐 상기 제2유동부(270)를 순환한 후, 상기 제7연통홀(237)과 연결된 상기 제2냉매배출구(222)로 배출된다.
이때, 냉각수는 상기 제3연통홀(233)과 연결된 상기 냉각수유입구(311)를 통해 유입된 다음, 상기 냉각수 플레이트(300)를 통과한 후 상기 제4연통홀(234)과 연결된 상기 냉각수배출구(312)를 통해 배출된다.
상기 냉각수유입구(311)는 상기 제1냉매유입구(211)와 반대되는 측, 즉 상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)를 형성하는 상기 냉매 플레이트 영역의 길이방향으로 일측에 상기 냉매유입구가 형성되면, 길이방향으로 타측에 상기 제1냉매유입구가 형성되어, 냉매와 반대방향으로 유동되도록 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 냉각수는 냉각수 유입방향과 냉각수 배출방향이 반대로 형성되며, u-flow 형태로 흐른 후 배출되도록 형성될 수 있다.
냉매와 냉각수의 유동 경로는 상기 제1냉매유입구(211), 제1냉매배출구(212), 제2냉매유입구(221), 제2냉매배출구(222), 냉각수유입구(311) 및 냉각수배출구(312)가 형성되는 위치와, 상기 칸막이부의 위치와 개수에 따라서도 변경 실시가 가능하다.
한편 도 15 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 본 발명의 차량용 에어컨시스템은 상기 일체형 응축기(100)와 팽창밸브 사이에 연결되며, 상기 일체형 응축기(100)에서 배출된 냉매와, 상기 증발기에서 배출된 냉매를 상호 열교환 시키는 보조열교환기(I)를 포함하여 형성될 수 있다.
도 15 및 도 16에는 상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)가 형성되는 상기 냉매 플레이트(200)의 최상단 또는 최하단에 추가로 적층되어 형성되는 보조열교환기(I)가 도시되었다.
이때, 상기 일체형 응축기(100)는 상기 냉매 플레이트(200)의 최상단 또는 최하단에 추가로 플레이트가 적층되도록 하고, 상기 제2냉매배출구(222)로부터 배출된 냉매가 유입되도록 유로를 연결하는 것만으로, 간단하게 보조열교환기(I)를 일체로 형성할 수 있어 기존에 별도 구성으로 형성될 때보다 조립 및 연결구조가 간단해질 수 있다.
또 다른 실시예로, 도 17과 같이 상기 보조열교환기(I)는 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)가 형성되는 영역 중 상기 제3접합부(253)에 의해 다수개 적층된 상기 냉매 플레이트(200)의 상기 제5 내지 제8연통홀(235, 236, 237, 238)이 각각 서로 연통되어 형성되는 제5 내지 제8연통유로부(245, 246, 247, 248) 중 상기 제2냉배배출구와 연결된 어느 하나의 내부에 삽입되어 이중관 형태를 이루도록 형성될 수 있다.
도 17을 참고로 설명하면, 상기 보조열교환기(I)는 상기 제2냉매배출구(222)와 연결된 상기 제7연통홀(237)이 연통되어 형성된 제7연통유로부 내에 유동관(600)이 하나 더 삽입되어 형성되며, 상기 유동관(600) 내부에는 외부로부터 유입된 냉매가 유동되고, 상기 유동관(600)과 상기 연통유로부 사이 공간으로는 상기 제2유동부(270)를 통과하여 상기 제2냉매배출구(222)로 배출될 냉매가 유동됨으로써, 서로 열교환이 이루어지도록 형성될 수 있다.
에 따라, 본 발명에 따른 차량용 에어컨시스템의 일체형 응축기(100)는 적어도 두 가지 이상의 열교환기를 한 번의 브레이징을 통해 일체로 형성할 수 있어, 각각 따로 형성되던 기존 기술에 비해 배관 연결이 간소화되고, 패키지 크기가 크게 축소될 수 있다.
아울러, 본 발명은 공냉 응축기, 수냉 응축기 및 보조열교환기 역할을 하는 영역 사이에 유동되는 냉매 유로를 별도의 배관 연결을 통해 형성할 수도 있지만, 플레이트 내부 유로를 통해 형성할 수도 있어 냉매 유동간 압력강하가 감소하게 되고, 불필요한 압력강하를 감소시킴으로써 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
C : 압축기
T : 팽창밸브
E : 증발기
I : 보조열교환기
P : 냉매파이프
A1 : 응축 영역 A2 : 과냉 영역
100 : 일체형 응축기
110 : 수냉 응축기용 냉매유로부
120 : 공냉 응축기용 냉매유로부
140 : 기액분리부
200 : 냉매 플레이트
201 : 제1상부 플레이트 202 : 제1하부 플레이트
211 : 제1냉매유입구 212 : 제1냉매배출구
221 : 제2냉매유입구 222 : 제2냉매배출구
231~239 : 제1 내지 9연통홀
245~248 : 제5 내지 8연통유로부
251~254 : 제1~4접합부
255 : 구획부
256 : 칸막이부
260 : 제1유동부 270 : 제2유동부
300 : 냉각수 플레이트
301 : 제2상부 플레이트 302 : 제2하부 플레이트
311 : 냉각수유입구 312 : 냉각수배출구
400 : 방열핀
510~530 : 제1~제3연결부
600 : 유동관

Claims (21)

  1. 냉매를 압축시키는 압축기(C);
    상기 압축기(C)에서 압축되어 배출된 냉매를 냉각수와 열교환 시켜 응축시키는 수냉 영역과, 공기와 열교환 시켜 응축시키는 공냉 영역이 일체로 형성된 일체형 응축기(100);
    상기 일체형 응축기(100)에서 응축되어 배출된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(T); 및
    상기 팽창밸브(T)에서 팽창되어 배출된 냉매를 증발시키는 증발기(E); 를 각각 냉매파이프(P)로 연결하여 이루어지되,
    상기 일체형 응축기(100)는,
    제1상부 플레이트(201) 및 제1하부플레이트가 한 쌍을 이루어 적층되어 형성되되, 수냉 영역을 이루는 수냉 응축기용 냉매유로부(110)와, 공냉 영역을 이루는 공냉 응축기용 냉매유로부(120)가 길이방향으로 서로 분리되게 형성되는 냉매 플레이트(200);
    상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)를 이루는 상기 냉매 플레이트(200)와 교대로 적층되어 수냉 영역을 이루며, 내부에 냉각수가 유동되는 냉각수 플레이트(300);
    상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)를 이루는 상기 냉매 플레이트(200) 사이 공간에 개재되며, 공기와 열교환 하는 방열핀(400); 을 포함하여 형성되며,
    상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)를 모두 통과한 냉매가 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)로 유입되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 일체형 응축기(100)는
    하나의 플레이트 상에 기액분리부(140)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨시스템.
  4. 삭제
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 기액분리부(140)는
    상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110) 및 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120) 사이 공간인 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)의 일측 단부에 형성되거나,
    상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)의 타측 단부에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 일체형 응축기(100)는
    상기 기액분리부(140)가 상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110) 및 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120) 사이 공간인 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)의 일측 단부에 형성되어,
    상기 수냉 응축기용 냉매 유로부(110)를 통과한 냉매가 상기 기액분리부(140)에서 기액 분리된 다음,
    상기 기액분리부(140)에서 배출된 냉매가 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)를 통과하여 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨시스템.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 일체형 응축기(100)는
    상기 기액분리부(140)가 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(110)의 타측 단부에 형성되어,
    상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)를 통과한 냉매가 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(110)의 응축 영역(A1)을 거쳐 상기 기액분리부(140)로 유입된 다음,
    상기 기액분리부(140)에서 배출된 냉매가 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)의 과냉 영역(A2)을 거쳐 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨시스템.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 일체형 응축기(100)는
    상기 기액분리부(140)가 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)의 타측 단부에 형성되어,
    상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)를 통과한 냉매가 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)를 거쳐 상기 기액분리부(140)로 유입된 다음,
    상기 기액분리부(140)에서 배출된 냉매가 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨시스템.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 일체형 응축기(100)는
    상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)가 형성되는 영역에 냉매가 유입되는 제1냉매유입구(211) 및 냉매가 배출되는 제1냉매배출구(212);
    상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)가 형성되는 영역에 냉매가 유입되는 제2냉매유입구(221) 및 배출되는 제2냉매배출구(222);
    상기 냉각수 플레이트(300)에 형성되어 냉각수가 유입되는 냉각수유입구(311) 및 배출되는 냉각수배출구(312); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 냉각수 플레이트(300)는
    제2상부 플레이트(301) 및 제2하부 플레이트(302)가 한 쌍을 이루어 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 냉매 플레이트(200) 및 냉각수 플레이트(300)는
    적층 방향으로 상기 제1냉매유입구(211) 및 제1냉매배출구(212)와 연통되어 상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)에 냉매가 유동되도록 중공되며, 그 둘레가 상기 냉매 플레이트(200)의 외측으로 돌출되는 제1접합부(251)가 형성되는 제1연통홀(231) 및 제2연통홀(232);
    적층 방향으로 상기 냉각수유입구(311) 및 냉각수배출구(312)와 연통되어 상기 냉각수 플레이트(300)로 냉각수가 유동되도록 중공되며, 그 둘레가 상기 냉각수 플레이트(300)의 외측으로 돌출되는 제2접합부(252)가 형성되는 제3연통홀(233) 및 제4연통홀(234); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 냉매 플레이트(200)는
    적층 방향으로 상기 제2냉매유입구(221) 및 제2냉매배출구(222)와 연통되어 상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)에 냉매가 유동되도록 중공되며, 그 둘레가 상기 냉매 플레이트(200)의 외측으로 돌출되는 제3접합부(253)가 형성되는 제5 내지 제8연통홀(235, 236, 237, 238); 을 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨시스템.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 냉매 플레이트(200)는
    상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)가 형성된 측의 일측 또는 타측 단부에 냉매가 유동되도록 중공되며, 그 둘레가 상기 냉매 플레이트(200)의 외측으로 돌출되는 제4접합부(254)가 형성되는 제9연통홀(239)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨시스템.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 냉매 플레이트(200)는
    상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)가 형성되는 영역 중 상기 제5 내지 제8연통홀(235, 236, 237, 238)이 형성되지 않은 영역에 상기 냉매 플레이트(200)의 내측으로 돌출되어 너비방향으로 내부 공간 일정 영역을 응축 영역인 제1유동부(260) 및 과냉 영역인 제2유동부(270)로 분리시키는 구획부(255)가 길이방향으로 연장 형성되되,
    상기 제5연통홀(235) 및 제6연통홀(236)은 상기 구획부(255)의 양측 단부에서 상기 제1유동부(260) 측에 배치되고,
    상기 제7연통홀(237) 및 제8연통홀(238)은 상기 구획부(255)의 양측 단부에서 상기 제2유동부(270) 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨시스템.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 일체형 응축기(100)는
    공기의 송풍 방향으로 전측에 상기 제2유동부(270)가 배치되고, 후측에 상기 제1유동부(260)가 배치되며,
    상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)를 통과한 냉매가 상기 제2냉매유입구(221)를 통해 상기 제1유동부(260)로 유입되어 순환한 다음,
    상기 제4접합부(254)에 의해 다수개 적층된 상기 냉매 플레이트(200)의 제9연통홀(239)이 연통되어 형성되는 기액분리부(140)를 거쳐 상기 제2유동부(270)를 순환한 후, 상기 제2냉매배출구(222)로 배출되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨시스템.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 일체형 응축기(100)는
    상기 제1냉매배출구(212) 및 제2냉매유입구(221)가 서로 연결되도록 유로를 형성하는 제1연결부(510);
    최상단에 위치한 상기 냉매 플레이트(200)에서 상기 제1유동부(260)의 제5연통홀(235) 또는 제6연통홀(236)과, 상기 제9연통홀(239)과 연결되도록 유로를 형성하는 제2연결부(520);
    최하단에 위치한 상기 냉매 플레이트(200)에서 상기 제2유동부(270)의 제7연통홀(237) 또는 제8연통홀(238)과, 상기 제9연통홀(239)과 연결되도록 유로를 형성하는 제3연결부(530); 를 더 포함하여 형성되되,
    상기 제1 내지 제3연결부(510, 520, 530)가 외부 배관 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨시스템.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 일체형 응축기(100)는
    상기 제1냉매배출구(212) 및 제2냉매유입구(221)가 서로 연결되도록 유로를 형성하는 제1연결부(510);
    상부 일정영역에 배치된 상기 냉매 플레이트(200)에서 상기 제1유동부(260)의 제5연통홀(235) 또는 제6연통홀(236)과, 상기 제9연통홀(239)이 연결되도록 유로를 형성하는 제2연결부(520);
    하부 일정영역에 배치된 상기 냉매 플레이트(200)에서 상기 제2유동부(270)의 제7연통홀(237) 또는 제8연통홀(238)과, 상기 제9연통홀(239)이 연결되도록 유로를 형성하는 제3연결부(530); 를 더 포함하여 형성되되,
    상기 제1 내지 제3연결부(510, 520, 530)가 상기 냉매 플레이트(200) 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨시스템.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 일체형 응축기(100)는
    상기 제5 내지 제8연통홀(235, 236, 237, 238) 중 상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)와 인접한 일측에 형성된 제7연통홀(237)과, 타측에 형성된 제6연통홀(236)이 개방되고, 제5연통홀(235) 및 제8연통홀(238)이 폐쇄되어 형성되되,
    상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)가 형성되는 영역 중 상기 제3접합부(253)에 의해 다수개 적층된 상기 냉매 플레이트(200)의 상기 제6연통홀(236) 및 제7연통홀(237)이 각각 서로 연통되어 형성되는 제6연통유로부(246) 및 제7연통유로부(247)를 포함하여 형성되며,
    상기 제6연통유로부(246) 및 제7연통유로부(247)의 일정 영역에 칸막이부가 형성되어 응축 영역인 제1유동부(260) 및 과냉 영역인 제2유동부(270)가 높이방향으로 분리되어 형성되되,
    상기 제1유동부(260)가 상기 제2유동부(270)의 상측에 배치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨시스템.
  19. 제 12항에 있어서,
    상기 차량용 에어컨시스템(1)은
    상기 일체형 응축기(100)와 팽창밸브(T) 사이에 연결되며,
    상기 일체형 응축기(100)에서 배출된 냉매와, 상기 증발기(E)에서 배출된 냉매를 상호 열교환 시키는 보조열교환기(I)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨시스템.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 보조열교환기(I)는
    상기 수냉 응축기용 냉매유로부(110)가 형성되는 상기 냉매 플레이트(200)의 최상단 또는 최하단에 추가로 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨시스템.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 보조열교환기(I)는
    상기 공냉 응축기용 냉매유로부(120)가 형성되는 영역 중 상기 제3접합부(253)에 의해 다수개 적층된 상기 냉매 플레이트(200)의 상기 제5 내지 제8연통홀(235, 236, 237, 238)이 각각 서로 연통되어 형성되는 제5 내지 제8연통유로부(245, 246, 247, 248) 중 상기 제2냉매배출구(222)와 연결된 어느 하나의 내부에 유동관(600)이 삽입되어 이중관 형태를 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨시스템.
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