KR19990023077A - 부응축기가 부착된 공조장치 - Google Patents

Abstract

냉동사이클에 부응축기를 병설하여 난방을 하는 시스템에 있어서 관로구조와 배관작업이 간단하여 전기자동차 경우에 용이하게 설치할 수 있는 부응축기(副凝縮器)가 부착된 공조장치(空調裝置)를 제공하는 것이다.

바이패스(bypass)유로9, 냉매귀환유로10, 그의 양 유로9,10과 냉매유로본관과의 접속부12,13,14,15 및 냉매유로본관8에 대한 양유로9,10의 연통상태를 제어하기 위한 복수의 전자밸브21,22,23과 복수의 점검밸브 31,32,33,34를 하나의 블록체에 설치한다.

Description

부응축기가 부착된 공조장치

본 발명은, 냉동사이클의 냉매 흐름을 역전(逆轉)시킴이 없이 냉난방에 쓰일 수 있도록 한 부응축기(副凝縮器)가 붙은 공조장치(空調裝置)에 관한다.

자동차용 공조장치(카에어콘)에 있어서는, 냉방을 위해서는 일반적인 냉동사이클이 쓰이고, 난방을 위해서는, 가열된 엔진냉각수가 이용된다. 그러나 전기자동차의 경우에는, 큰 증발원인 엔진이 없으므로, 냉동사이클을 이용하여 난방을 할 필요가 있다.

그리하여, 냉매의 흐름을 역전시켜서, 냉방시에 증발기로써 쓰인 열교환기를 응축기로써 쓰이는 이른바 히트펌프장치의 이용이 생각될 수 있으나, 4변밸브를 기계적으로 회전시켜서 회로의 절환을 행할 필요가 있는 등, 자동차용으로서는 구조적으로 적절하지 않다.

그리하여, 차실내에 통하지 않는 위치에 배치된 주응축기에 더하여, 차에 연결하는 위치에 증발기와 함께 부응축기를 설치함과 동시에, 주응축기를 통하지 않도록 냉매를 흐르게 하기 위한 바이패스 유로(流路)와, 주응축기에서 나온 냉매를 증발기와 압축기와의 사이로 귀환시키기 위한 냉매귀환유로를 설치한 부응축기가 부착된 공조장치가 있다.

이와 같은 구조를 취함으로써, 주응축기에 냉매를 흐르게 하지 않고 부응축기에만 냉매를 흐르게 하고, 주응축기에 축적된 냉매는 냉매귀환유로에서 압축기로 귀환시켜서, 부응축기로써 차안의 난방을 할 수가 있다.

그러나, 이와 같은 구조를 취하면 바이패스 유로의 양단과 냉매귀환유로의 양단을 냉매유로 본관(本菅)에 접속하기 위하여, T자형의 접속부가 합계 4개소에 필요하게 되고, 관로구조가 복잡하게 되어 잡다한 구성으로 됨과 동시에 배관작업도 번거롭게 되어 버리는 결점이 있다.

그리하여, 본 발명은, 냉동사이클에 부응축기를 병설하여 난방을 하는 시스템으로서, 관로구조가 간소화되고 또한 배관작업도 간단히 할 수가 있고, 전기자동차 경우에 용이하게 설치할 수 있는 부응축기가 부착된 공조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1 - 본 발명의 실시형태의 블록체부분의 정면단면도

도2 - 본 발명의 실시형태의 블록체부분의 평면도

도3 - 본 발명의 실시형태의 전자밸브의 열린 상태의 종단면도

도4 - 본 발명의 실시형태의 전자밸브의 열린 상태에서 닫힌 상태로 이행할 때의 종단면도

도5 - 본 발명의 실시형태의 전자밸브의 닫힌 상태의 종단면도

도6 - 본 발명의 실시형태의 냉동사이클의 냉방상태의 배관 개략도

도7 - 본 발명의 실시형태의 냉동사이클의 난방상태의 배관 개략도

도8 - 본 발명의 실시형태의 냉동사이클을 실제 적용한 레이아웃을 나타내는 배관 개략도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 압축기 2 주응축기

3 부응축기 9 바이패스유로

10 냉매귀환유로 11 블럭체

12,13,14,15 접속부 21,22,23 전자밸브

31,32,33,34 점검밸브

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 부응축기가 부착된 공조장치는, 냉매를 냉매유로본관에 순환시켜서, 압축기로 압축하여 응축기로 응축시킨 후, 팽창밸브로 단열팽창 시키면서 증발기로 송입하여 증발시켜, 다시 상기압축기에 복귀되도록 한 냉동사이클로, 차안에 통하지 않은 위치에 배치된 주응축기와, 그의 주응축기의 하류측에서 차안에 통하는 위치에 배치된 부응축기를 설치함과 아울러, 상기 주응축기를 통하지 않도록 상기 냉매를 흐르게 하기 위한 바이패스유로와, 상기 주응축기에 축적된 냉매를 상기 증발기와 상기 압축기와의 사이로 복귀하기 위한 냉매귀환유로를 설치한 부응축기가 부착된 공조장치에 있어서, 상기 바이패스유로, 상기 냉매귀환유로, 그의 양 유로와 상기 냉매유로본관과의 접속부 및 상기 냉매유로본관에 대한 상기 양유로의 연통상태를 제어하기 위한 복수의 전자밸브와 복수의 점검밸브를, 하나의 블록체에 설치한 것을 특징으로 한다.

더구나, 상기 블럭체에는, 상기 복수의 전자밸브를 부착하기 위한 복수의 전자밸브부착공이 같은 방향으로 천설됨과 동시에, 그것과 역측에서 상기 복수의 점검밸브를 부착하기 위한 복수의 점검밸브부착공이 같은 방향으로 천설되고, 냉매를 통하기 위한 냉매통과공이 상기 양부착공에 수직으로 천설되어 있어, 상기 블록체에 천설된 그들의 구멍에 의하여 상기 전유로(全流路)와 전접속부(全接續部)가 형성되어도 좋다.

그리하여, 상기 복수의 전자밸브가, 상기 주응축기의 입구유로를 개폐하기 위한 전자밸브, 상기 바이패스유로를 개폐하기 위한 전자밸브 및 상기 냉매귀환유로를 개폐하기 위한 전자밸브이더라도 좋다.

또, 상기 복수의 점검밸브가, 상기 바이패스관로에 설치된 점검밸브, 상기 주응축기의 출구의 바로 하류위치의 냉매유로본관에 설치된 점검밸브, 상기 냉매귀환유로에 설치된 점검밸브와 상기 증발기의 출구의 바로 하류위치의 냉매유로본관에 설치된 점검밸브이더라도 좋다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시의 형태를 상세히 설명한다.

도6 및 도7은, 본 발명의 실시의 형태의 자동차용공조장치(카에어콘)에 쓰이는 냉동사이클의 전체구성을 개략 도시하고 있고, 도6은 냉방상태를 나타내고, 도7은 난방상태를 나타내고 있다.

1은 압축기, 2는 차안에 통하지 않는 위치에 배치된 주응축기, 3은 차안에 통하는 위치에 배치된 부응축기, 4는 액체탱크, 5는 온도조정식팽창밸브, 6은, 부응축기3과 함께 차안에 통하는 위치에 배치된 증발기, 7은 어큐물레이터(accumulator)이고, 이들을 냉매가 순차적으로 통과하여 순환하도록 하는 냉매유로본관8과 배관으로 되어 있다.

그리고, 주응축기2를 통하지 않도록 냉매를 흐르게 하기 위한 바이패스유로9가, 압축기1의 출구를 주응축기2의 입구와의 사이의 제1의 접속부12, 및 주응축기2의 출구와 부응축기3의 입구와의 사이의 제 2의 접속부13에서 냉매유로본관8에 접속되어 있다.

또, 주응축기2에 축적된 냉매를 압축기1에 귀환하기 위한 냉매귀환유로10이, 주응축기2의 출구의 제3의 접속부14 및 증발기6의 출구와 어큐물레이터7의 입구와의 사이의 접속부 15에서 냉매유로본관8에 접속되어 있다.

주응축기의 입구부분에는, 그의 위치의 냉매유로본관8을 개폐하기 위한 제1의 전자밸브21이 배치되고, 바이패스유로9의 도중에는, 바이패스유로9를 개페하기 위한 제2의 전자밸브22가 배치되고, 냉매귀환유로10의 도중에는, 냉매유로10을 개폐하기 위한 제3의 전자밸브23이 배치되어있다.

또, 바이패스유로9의 도중과 주응축기2의 출구의 바로 하류위치의 냉매유로본관8 (제2와 제3의 접속부 13, 14의 사이)에는, 상류측에서 하류측에만 냉매를 통과시키는 제 1의 점검밸브31과 제 2의 점검밸브32가 배치되어 있다.

더욱이, 냉매귀환유로10의 도중에는, 주응축기2의 출구측이 어큐물레이터7의 상류층에만 냉매를 통과시키는 제 3의 점검밸브 33이 설치되고, 증발기6의 출구의 바로 하류위치의 냉매유로본관8 (냉매귀환유로10의 접속부15에서 상류위치)에는, 상류측에서 하류측에만 냉매를 통과시키는 제4의 점검밸브34가 설치되어 있다.

이와 같은 전체구조에 의하여, 냉방시에는, 도6에 도시되는 바와 같이, 제 1의 전자밸브21을 열어서 제2의 전자밸브 22와 제3의 전자밸브23을 닫음으로써, 냉매가 바이패스유로9를 통하지 않고 주응축기2를 통하여 순환하고, 증발기6에서의 외기와의 열교환에 의하여 차안이 냉방이 된다.

더구나, 부응축기3에서의 외기와의 열교환에 의하여 난방이 행해지나 부응축기3은 주응축기2에 비하여 작으므로 그 열량은 증발기6에서의 외기와의 열교환보다 훨씬 작고 그의 영향은 작다.

한편, 난방시에는, 도7에 도시되는 바와 같이, 제1의 전자밸브21을 닫아서 제2의 전자밸브22를 열음으로서, 냉매가 주응축기2를 통하지 않고 바이패스유로9를 통하여 순환하고, 부응축기3과 증발기6에서 각각 바깥공기와 열교환을 한다.

그리고, 제3의 전자밸브23을 적절히 열음으로써, 주응축기2안에 축적되어 있던 냉매가 냉매귀환유로10을 통하여 냉매유로본관8로 귀환되므로, 거의 전량에 가까운 냉매가 바이패스유로9를 경유하여 냉매유로본관8을 순환한다.

그때에, 증발기6에서 행해지는 외기와의 열교환의 열량에 비하여, 부응축기3에서 행해지는 바깥공기와의 열교환의 열량이 압축기1에서 발생하는 열량 분만큼 많으므로, 차안이 난방이 된다. 또, 증발기6에서 제습이 행해지기 때문에 저습도의 상쾌한 난방을 할 수가 있다.

이의 실시형태의 장치에 있어서는, 도6과 도7에 일점쇠선으로 둘러싸인 부분, 즉 바이패스유로9, 냉방귀환유로10, 4개소의 접속부12, 13, 14, 15, 제 1내지 제3의 전자밸브21, 22, 23 및 제 1내지 제4의 점검밸브31, 32, 33, 34가, 하나의 블록체 11에 설치되어 있다.

8도는, 상기의 냉동사이클을, 실제의 블록체11에서의 배관에 일치하는 레이아웃으로 나타낸 것이고, 도1 및 도2는 그의 블록체11을 나타낸 것이다. 도1은 정면단면도, 도2는 평면도이다.

블록체11은 직방체상에 형성되어 있고, 그 하나의 면( 도1에서의 상면)에 3개의 전자밸브부착공 41, 42, 43이 평행으로 천설되어 있어, 제1의 전자밸브21이 제1의 전자밸브부착공41에 부착되고, 제2의 전자밸브22가 제2의 전자밸브부착공42에 부착되고, 제 3의 전자밸브23이 제3의 전자밸브부착공43에 부착되어 있다.

블록체11의 반대측의 면(도1에서의 하면)에는, 4개의 점검밸브부착공 51, 52, 53, 54가 평행으로 천설되어 있어, 제1의 점검밸브31이 제1의 점검밸브부착공51안에 부착되고, 제 2의 점검밸브 32가 제2의 점검밸브부착공이52안에 부착되고, 제3의 점검밸브33이 제3의 점검밸브부착공53안에 부착되고, 제4의 점검밸브34가 제 4의 점검밸브부착공54에 부착되어 있다.

제1의 전자밸브부착공41과 제2의 점검밸브부착공52와 제4의 점검밸브부착공54에는 각각 축선의 연장선상에 유압공 71, 73, 75가 연장되어 천설되고, 같은 축에 배치된 제2의 전자밸브부착공42와 제1의 점검밸브부착공51과의 사이와 마찬가지로 동축에 배치된 제3의 전자밸브부착공43과 제3의 점검밸브부착공53과의 사이는, 각각 관통공 72, 74에 의하여 연통되어 있다.

블록체11의 측면으로부터는, 제1의 전자밸브부착공41의 안쪽의 유압공 71에 연통된 위치에 제1의 냉매통과공61이 천설되고, 제1의 전자밸브부착공41의 측면과 제2의 전자밸브부착공42의 측면과에 연통된 중간의 위치에 제2의 냉매통과공62가 천설되고, 제1의 점검밸브31의 측면과 제2의 점검밸브32의 측면과 연통된 중간의 위치에 제3의 냉매통과공63이 천설되고, 제3의 전자밸브부착공43의 측면과 제2의 점검밸브부착공52의 안쪽의 유압공73과에 연통된 중간의 위치에 제4의 냉매통과공 64가 천설되고, 제3의 점검밸브부착공53의 측면과 제4의 점검밸브부착공54의 측면과에 연통된 중간의 위치에 제5의 냉매통과공65가 천설되고, 제4의 점검밸브부착공 54의 안쪽의 유압공75와 연통된 위치에 제6의 냉매통과공66이 천설되어 있다.

더구나, 그의 실시의 형태에 있어서는, 제1, 제2, 제4 및 제5의 냉매통과공 61, 62, 64, 65가 같은 방향으로 개구하고, 제3과 제6의 냉매통과공63, 66이 그들과 역방향으로 개구되어 있으나, 각각 어느 방향으로 개구시켜도 좋고, 전부를 같은 방향으로 개구시켜도 좋다.

이들의 냉매통과공61-66은, 어느 것이나 블록체11을 관통하지 않는 유압공이고, 제1의 냉매통과공61의 개구①은 주응축기2의 입구에 접속되고, 제2의 냉매통과공62의 개구②는 압축기1의 출구에 접속되고, 제3의 냉매통과공63의 개구③은 부응축기3의 입구에 접속되고, 제4의 냉매통과공64의 개구④는 주응축기2의 출구에 접속되고, 제5의 냉매통과공65의 개구⑤는 어큐물레이터7의 입구에 접속되고, 제6의 냉매통과공66의 개구⑥은 증발기6의 출구에 접속된다.

그의 결과, 제2의 냉매통과공62의 제1의 전자밸브부착공41과 제2의 전자밸브부착공42를 연통시키는 부분이 제1의 접속부12를 형성하고, 제3의 냉매통과공 63의 제1의 점검밸브부착공51과 제2의 점검밸브부착공52를 연통시키는 부분이 제2의 접속부13을 형성하고, 제4의 냉매통과공64의 제2의 점검밸브부착공52에 통과하는 유압공73과 제3의 전자밸브부착공43을 연통시키는 부분이 제3의 접속부 14를 형성하고, 제5의 냉매통과공65의 제3의 점검밸브부착공53과 제4의 점검밸브부착공54를 연통시키는 부분이 제4의 접속부15를 형성한다.

또, 제2의 전자밸브부착공42와 제1의 점검밸브부착공 51을 연통하는 관통공 72가 바이패스유로9를 형성하고, 제3의 전자밸브부착공43과 제3의 점검밸브부착공53을 연통하는 관통공74가 냉매귀환유로10을 형성하고 있다.

이와 같이하여, 하나의 블록체11에 네방향에서 구멍을 뚫는 것만으로 바이패스유로9, 냉매귀환유로10 및 4개소의 접속부 12, 13, 14, 15가 모두 형성되어있다.

점검밸브31-34은, 4개가 다 같은 구조로써, 버섯형상으로 형성된 밸브체301의 외주 부에 부착되어 환상(環狀) 실(Seal)부재302가, 하류측에서 상츄측에 향하여 압축스프링 303에 의하여 탄력적으로 밸브시트(valve seat)304에 눌리어져 있다.

그의 결과, 하류에서 상류에의 냉매의 흐름이 완전하게 저지되고, 상류와 하류의 냉매의 차압이 스프링303의 탄성력이상이 되면 상류에서 하류에 향하여 냉매가 통과한다.

전자밸브21-23은 3개가 다 같은 구조로써, 어느 것이나 전자코일 201, 202에의 통전전압의 방향을 역으로 함으로써 개폐작동하고, 통전을 정지시켜도 그전의 상태가 유지되는 이른바 자기보지(自己保持)타입의 파이롯트형(pilot type) 전자밸브이다.

도3은 제1의 전자밸브의 열린 밸브상태를 도시하고 있고, 직렬로 배치된 두 개의 전자코일201, 201에는 권선이 같은 방향으로 감겨져 있다. 그리고, 선단에 파이롯트밸브체203이 형성되어 있어 축선방향으로 진퇴자재케 배치된 가동롯트204에는, 양단부에 환상의 철링(iron ring)206, 207이 부착되어 있는 통상의 영구자석208이 느슨하게 피감(被嵌)되어 있다.

영구자석208은, 철링206, 207과 더불어 가동롯트204에 대한 축선방향으로 이동자재이나, 전자밸브21의 추력보다 약한 용수철힘의 압축코일용수철209에 탄력적으로 눌러서 가동롯트204의 기단측에 눌리어져 있다.

주밸브211은, 냉매가 통하는 유로61, 62의 도중에 형성된 밸브시트212에 향하여 배치되고, 제2의 압축코일스프링213 의하여 전자밸브21의 측에서 밸브시트212 방향으로 탄력적으로 눌려져 있다.

주밸브211의 표면측에는 주밸브211을 격벽으로서 파이롯트실210이 형성되고, 파이롯트실210내부와 냉매의 유로61, 62측과의 사이는 밀봉하기 위한 실(Seal)부재214가 주밸브211이 외주면에 장착되어 있다.

주밸브211의 축선위치에는, 파이롯트밸브체203으로 향한 위치에 파이롯트공214가 관통하여 천설되고, 주밸브211의 밸브좌 212에서 외측의 면에 위치에는, 가는 누출공(leak hole)217이 관통하여 천설되어 있다.

그의 결과, 파이롯트밸브체203이 퇴피하여져 있는 도3에 도시되는 상태에서는, 파이롯트실210내부가 파이롯트공216을 통하여 저압측의 냉매유로61과 같은 압력으로 되므로, 밸브시트212에서 외측의 고압냉매와의 차압에 의하여 주밸브211이 열린 상태로 된다.

도4에 도시되는 바와 같이, 파이롯트밸브체203이 파이롯트공216을 덮히도록 전자코일201,202에 통전을 하며, 영구자석204는 순간에 소정위치에 이동한다. 다만, 파이롯트밸브체203은 파이롯트공216을 덮힌 상태에서 주밸브211에 당접하여 정지하고, 주밸브211은 열린 채로 약한 압축코일스프링209가 압축된 상태로 된다.

그리하여 시간의 경과와 동시에, 파이롯트실210내부가 누출공217로 유입되고 고압냉매에 의하여 고압이 되고 도5에 표시되는 바와 같이 주밸브211이 밸브좌212에 눌리어져서 냉매의 유로 61, 62가 닫혀진다.

본 발명에 있어서, 파이롯트유로, 냉매귀환유로, 그의 양 유로와 냉매유로본관과의 접속부와 냉매유로본관에 대한 양 유로의 연통상태를 제어하기 위한 복수의 전자밸브를 복수의 점검밸브를, 하나의 블록체에 설치함으로써, 냉동사이클에 부응측기를 병설하여 난방을 하는 시스템에 있어서, 관로구조가 극히 간소화되어 복잡한 배관을 할 필요가 없게 되고, 배관작업이 매우 간단하게 되어 설치장소가 자유롭게 되고, 전기자동차 경우에 용이하게 설치할 수 있다.

그리고, 보다 구체적으로는, 블록체에, 복수의 전자밸브를 부착하기 위한 복수의 전자밸브부착공을 같은 방향으로 천설되고, 그와 역측에서 복수의 점검밸브를 부착하기 위한 복수의 점검밸브부착공이 같은 방향으로 천설되고, 냉매를 통과시키기 위한 냉매통과공을 양부착공에 대하여 수직방향에 천설하고, 블록체에 천설된 그들의 공에 의하여 전유로와 전접속부를 형성시키고, 관로구조와 배관작업이 극히 간단한 것으로 된다.

Claims (4)

1. 냉매를 냉매유통로본관에 순환시켜서, 압축기로 압축하여 응축기로 응축시킨 후, 팽창밸브로 단열팽창 시키면서 증발기에 송입하여 증발시켜 다시 상기 압축기로 귀환하도록 한 냉동 사이클로, 차안으로 통하지 않은 위치에 배치된 주응축기를, 그의 주응축기의 하류측에서 차안으로 통하는 위치에 배치된 부응축기를 설치함과 동시에, 상기 주응축기를 통하지 않도록 상기 냉매를 흐르게 하기 위한 바이패스와, 상기 주응축기에 축적된 냉매를 상기 증발기와 상기 압축기와의 사이에 귀환하기 위한 냉매귀환유로를 설치한 부응축기가 부착된 공조장치에 있어서,

   상기 바이패스유로, 상기 냉매귀환유로, 그의 양유로와 상기 냉매유로본관과의 접속부 및 상기 냉매유로본관에 대한 상기 양유로의 연통상태를 제어하기 위한 복수의 전자밸브와 복수의 점검밸브를, 하나의 블록체에 설치한 것을 특징으로 하는 부응축기가 부착된 공조장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기블럭체에는, 상기 복수의 전자밸브를 부착하기 위한 복수의 전밸브 부착공이 같은 방향으로 천설됨과 동시에 그와 역측으로부터 상기 복수의 점검밸브를 부착하기 위한 복수의 점검밸브부착공이 같은 방향으로 천설되고, 냉매를 통하기 위한 냉매통과공이 상기 양부착공에 대해 수직으로 천설되어 있어, 상기 블록체에 천설된 그들의 구멍에 의하여 상기 전유로와 전접속부가 형성되어 있는 부응축기가 부착된 공조장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 복수의 전자밸브가, 상기 응축기의 입구유로를 개폐하기 위한 전자밸브, 상기 바이패스유로를 개폐하기 위한 전자밸브 및 상기 냉매귀환유로를 개폐하기 위한 전자밸브인 부응축기가 부착된 공조장치.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 복수의 점검밸브가, 상기 바이패스관로에 설치된 점검밸브, 상기 주응축기의 출구의 바로 하류위치의 냉매유로본관에 설치된 점검밸브, 상기 냉매귀환유로에 설치된 점검밸브 및 상기 증발기의 출구의 바로 하류위치의 냉매유로본관에 설치된 점검밸브인 부응축기가 부착된 공조장치.