KR200156656Y1

KR200156656Y1 - Air conditioner for an automobile

Info

Publication number: KR200156656Y1
Application number: KR2019930029876U
Authority: KR
Inventors: 박태영
Original assignee: 신영주; 한라공조주식회사
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1999-09-01
Also published as: KR950017542U

Abstract

본 고안은 자동차용 공기조화장치에 관한 것으로서, 특히 히트펌프의 원리를 이용한 전기자동차용 공기조화장치에 관한 것이다.The present invention relates to an air conditioner for an automobile, and more particularly, to an air conditioner for an electric vehicle using the principle of a heat pump.

본 고안 자동차용 공기조화장치는, 난방운전시, 그 내부의 열교환매체가 외부로 열을 방출하도록 된 고압측 열교환기와 그 내부의 열교환매체가 외부로부터 열을 흡수하도록 된 저압측 열교환기가 상호인접하여, 고압측 열교환기 내부의 열교환매체가 용축되면서 방출하는 열을 저압축 열교환기의 열교환매체가 증발하는데 사용할 수 있도록 되어 있으므로 외부공기의 온도가 낮아지더라도 작동시 이상이 발생하지 않는다.According to the present invention, an air conditioner for a vehicle includes a high pressure side heat exchanger in which a heat exchange medium therein releases heat to the outside during a heating operation, and a low pressure side heat exchanger in which the heat exchange medium therein absorbs heat from the outside. In addition, since the heat released by the heat exchange medium inside the high pressure side heat exchanger is melted, it can be used to evaporate the heat exchange medium of the low compression heat exchanger.

Description

Automotive Air Conditioning Equipment

제1도는 종래의 공기조화장치의 일 예를 구조적으로 도시한 회로도,1 is a circuit diagram structurally showing an example of a conventional air conditioner,

제2도는 본 고안에 따른 자동차용 공기조화장치의 실시예를 도시한 회로도,2 is a circuit diagram showing an embodiment of a vehicle air conditioner according to the present invention,

제3도는 본 고안에 따른 자동차용 공기조화장치의 다른 실시예를 도시한 회로도.3 is a circuit diagram showing another embodiment of the automotive air conditioner according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 제1고압측 열교환기 2 : 제2고압측 열교환기1: first high pressure side heat exchanger 2: second high pressure side heat exchanger

3 : 저압측 열교환기 4 : 매체유동관3: low pressure side heat exchanger 4: medium flow tube

5 : 압축기 6 : 교축밸브5: compressor 6: throttling valve

본 고안은 자동차용 공기조화장치에 관한 것으로서, 특히 히트 펌프(heat pump)의 원리를 이용한 전기 자동차용 공기조화장치에 관한 것이다.The present invention relates to an air conditioner for an automobile, and more particularly, to an air conditioner for an electric vehicle using the principle of a heat pump.

환경보존에 관한 문제가 심각히 거론되고 있는 요즈음, 자동차에 있어서도 각종 공해를 유발시키는 종래의 가솔린자동차를 대신할 수 있는 무공해 자동차의 개발이 한창이다.Nowadays, when the issue of environmental preservation is seriously discussed, the development of a pollution-free vehicle which can replace the conventional gasoline automobile which causes various pollution also in the automobile is in full swing.

이러한 무공해 자동차중의 하나가 전기자동차이며 이 전기 자동차에 적용되는 공기조화장치는 현재 가솔린엔진 차량과 같이 엔진 냉각수에 의한 가열원을 얻을 수 없기 때문에 현재 사용되고 있는 냉동 사이클과 별도의 히이터를 구비하여 사용하거나 히트 펌프의 원리를 이용한 것을 사용하고 있다.One of such pollution-free vehicles is an electric vehicle, and the air conditioner applied to the electric vehicle is equipped with a heater separate from the currently used refrigeration cycle because the heating source by the engine coolant cannot be obtained like a gasoline engine vehicle. Or using the principle of a heat pump.

제1도에는 이러한 자동차용 공기조화장치 중에서 히트 펌프의 원리를 이용한 장치의 구조를 회로도로 나타내 보였다FIG. 1 shows a circuit diagram showing the structure of a device using the principle of a heat pump among such automotive air conditioners.

도면을 참조하면, 열교환매체가 유동하는 매체유동관(84)에 열교환매체를 압축하기 의한 압축기(83)가 마련되어 있으며, 자동차 실내로 유입될 공기와 열교환을 행하는 제1열교환기(81)와, 자동차 밖으로 배출될 공기와 열교환을 행하는 제2열교환기(82)가 압축기(83)와 직렬로 연결설치되어 있다. 그리고 제1열교환기(81)와 제2열교환기(82) 사이에는 교축밸브(85)가 설치되어 있다.Referring to the drawings, a compressor 83 for compressing a heat exchange medium is provided in a medium flow tube 84 through which a heat exchange medium flows, and a first heat exchanger 81 for performing heat exchange with air to be introduced into an automobile interior, A second heat exchanger 82 that performs heat exchange with the air to be discharged outside is connected in series with the compressor 83. An throttling valve 85 is provided between the first heat exchanger 81 and the second heat exchanger 82.

이러한 구성을 갖는 공기조화장치(8)의 작용은 다음과 같다.The operation of the air conditioner 8 having such a configuration is as follows.

먼저 자동차 실내의 난방시에는, 압축기(83)에서 고온고압으로 압축된 열교환매채가 매체유동관(84)를 따라 제1열교환기(81)를 통하여 외부의 공기로 열을 방출하며 응축되고, 열을 흡수한 공기는 실내로 들어와 실내난방을 행하게 된다. 응축된 열교환매체는 교축밸브(85)를 거치면서 단열팽창한 후 제2열교환기(82)로 유입되며, 이 제2열교환기(82)내에서 외부의 공기로부터 열을 흡수하게 된다. 열을 흡수한 열교환매체는 증발하여 다시 압축기(83)로 흘러들어가 압축되어 제1열교환기(8l)로 유입되는 과정을 반복하게 된다.First, during heating of the vehicle interior, the heat exchanger medium compressed at high temperature and high pressure in the compressor 83 is condensed by dissipating heat to the outside air through the first heat exchanger 81 along the medium flow tube 84, The absorbed air enters the room and heats the room. The condensed heat exchange medium is introduced into the second heat exchanger 82 after adiabatic expansion while passing through the throttling valve 85, and absorbs heat from outside air in the second heat exchanger 82. The heat-exchanging medium absorbing heat is evaporated, flows back into the compressor 83, is compressed, and flows into the first heat exchanger 8l.

냉방시에는 압축기(83)에서 압축된 열교환매체의 흐름방향이 난방시와는 반대로 되어, 압축기(83)로부터 유출된 열교한매체는 매체유동관(84)을 통해 제2열교환기(82)로 흘러들어 외부의 공기로 열을 방출한 후 교축벨브(85)를 거쳐 단열팽창하면서 제l열교환기(81)로 유입된다. 그리고 이 제1열교환기(81)에서 외부공기로부터 열을 흡수하여 증발하게 되는데, 이 때 열을 빼앗겨 냉각된 공기가 실내로 유입되도록 하여 냉방을 행한다.At the time of cooling, the flow direction of the heat exchange medium compressed by the compressor 83 is opposite to that at the time of heating, and the heat exchange medium flowing out of the compressor 83 flows to the second heat exchanger 82 through the medium flow pipe 84. For example, the heat is discharged to the outside air, and then introduced into the first heat exchanger 81 while adiabaticly expanding through the throttling valve 85. The first heat exchanger 81 absorbs heat from the outside air and evaporates it. At this time, the heat is taken away to allow the cooled air to flow into the room.

그러나 이러한 구조를 갖는 종래의 지동차용 공기조화장치에 있어서, 실내난방시에 열교환매체가 제2열교환기에서 외부의 공기로부터 열을 흡수하여 증발하여야 하는데, 외부공기의 온도가 소정온도대 이하로 떨어지게 되면 열교환매체가 이 공기로부더 열을 흡수하지 못하여 난방운전을 행할 수 없다는 문제점이 있었다.However, in the conventional automotive air conditioner having such a structure, the heat exchange medium must absorb the heat from the outside air in the second heat exchanger and evaporate during the room heating, so that the temperature of the outside air falls below a predetermined temperature range. If the heat exchange medium does not absorb the heat from the air there was a problem that can not perform the heating operation.

본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 외부공기의 온도가 소정온도대 이하로 떨어지더라도 자동차 실내난방을 행할수 있도록 된 자동차용 공기조화장치를 제공함에 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an air conditioner for an automobile that can perform heating of an automobile even when the temperature of the outside air drops below a predetermined temperature range.

이와 같은 목적을 달성하기 의하여 본 고안은 그 내부의 열교환매체가 외부로 열을 방출하도록 된 복수개의 고압축 열교환기와, 그 내부의 열교환매체가 외부로부터 열을 흡수하도록 된 복수개의 저압측 열교환기를 구비하는 자동차용 공기조화장치에 있어서, 적어도 하나의 고압측 열교환기와 적어도 하나의 저압측 열교환기가 서로 인점하도록 구성되어, 상기 고압측 열교환기 내부의 열교환매체가 방출하는 열을 이 고압측 열교환기와 인접하는 저압측 열교환기 내부의 열교환매체가 흡수하도록 구성된 점에 특정이 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of high-compression heat exchangers in which a heat exchange medium therein releases heat to the outside, and a plurality of low pressure side heat exchangers in which the heat exchange medium therein absorbs heat from the outside. In the automotive air conditioner, the at least one high pressure side heat exchanger and the at least one low pressure side heat exchanger are configured to point together, and the low pressure of the heat discharged from the heat exchange medium inside the high pressure side heat exchanger is adjacent to the high pressure side heat exchanger. It is particular that the heat exchange medium inside the side heat exchanger is configured to absorb.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 고안 자동차용 공기조화장치의 다른 특징은 그 내부로 열교환매체가 유동하는 매체유동관과, 이 매체유동관에 의해 직렬로 연통되계 설치되는 압축기 및 제1, 2열교환기와, 이 제1열교환기와 제2열교환기 사이에 상기 제2열교환기와 인접되게 매체유동관상에 설치되는 제3열교환기와, 상기 제1열교환기와 제3열교환기를 연결하는 매체유동관상에 설치되는 한 쌍의 절환밸브에 그 양단이 각각 연결되어 형성되는 제1연결관과, 상기 제2열교환기와, 제3열교환기를 연결하는 매체 유동관상에 설치되는 한 쌍의 절환밸브에 그 양단이 각각 연결되어 형성되는 제2연결관과, 상기 제1연결관 및 제2연결관상에 각각 설치되는 교축밸브를 구비하여 된 점에 있다.In addition, another feature of the present invention automotive air conditioner for achieving the above object is a medium flow tube in which a heat exchange medium flows therein, a compressor installed in series communication by the medium flow tube and the first and second heat exchanges. A pair provided between the first heat exchanger and the second heat exchanger, and a third heat exchanger provided on the medium flow tube adjacent to the second heat exchanger, and on a medium flow tube connecting the first heat exchanger and the third heat exchanger. Both ends are connected to a first connection pipe formed by connecting both ends to a switching valve of the pair, and a pair of switching valves installed on a medium flow pipe connecting the second heat exchanger and the third heat exchanger, respectively. A second connecting pipe and an throttling valve are respectively provided on the first connecting pipe and the second connecting pipe.

이하 본 고안에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제2도에는 본 고안에 따른 자동차용 공기조화장치의 일 예가 도시되어 있다.2 shows an example of an air conditioner for an automobile according to the present invention.

도면을 참조하면, 압축기(5)와, 그 내부로 유입된 열교환매체가 외부로 열을 방출하도록 된 제1고압측 열교환기(1) 및 제2고압측 열교환기(2)와, 그 내부로 유입된 열교환매체가 외부로부터 열을 흡수하도록 된 저압축 열교환기(3)가 매체유동관(4)에 의해 직렬로 연결되어 있는데, 제2고압축 열교환기(2)는 저압축 열교환기(3)에 인접되게 위치하고 있다. 그리고, 저압측 열교환기(3)와 제2고압측 열교환기(2) 사이의 매체유동관(4)에는 교축밸브(6)가 마련되어 있다.Referring to the drawings, the compressor 5, the first high pressure side heat exchanger 1 and the second high pressure side heat exchanger 2, through which the heat exchange medium introduced therein dissipates heat to the outside, and A low compression heat exchanger (3) is connected in series by a medium flow tube (4) in which the introduced heat exchange medium absorbs heat from the outside. The second high compression heat exchanger (2) is connected to the low compression heat exchanger (3). It is located adjacent. In addition, an throttling valve 6 is provided in the medium flow pipe 4 between the low pressure side heat exchanger 3 and the second high pressure side heat exchanger 2.

이러한 구성을 갖는 본 고안에 따른 자동차용 공기조화장치(91)의 작용을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the automotive air conditioner 91 according to the present invention having such a configuration as follows.

압축기(5)내부에서 압축된 고온고압의 열고환매체가 매체유동관(4)을 따라 제1고압측 열교환기(1) 내부를 거치면서 외부로 대부분의 열을 방출하여 응축되면서 제2고압측 열교환기(2)의 내부로 유입되게 된다. 이 때, 제1고압측 열교환기(1)를 통해 열교환매체로부터 열을 흡수한 공기는 실내로 유입되어 실내난방을 행하게 된다. 한편, 제2고압측열교환기(2)로 유입된 열교환매체는 제2고압측 열교환기(2)에서 나머지 열을 외부로 방출하고 교축밸브(6)를 거쳐 단열팽창한 후 제2고압축 열교환기(2)에 인접되게 설치된 저압측 열교환기(3)로 유입된다. 그리고 제2고압측 열교환기(2)를 통해 방출된 열을 저압측 열교환기(3) 내부의 열교환매체가 흡수하여 증발한 후 압축기(5)로 흘러들어가 압축되어 고온고압의 상태로 제1고압측 열교환기(1)로 유입되는 과정을 되풀이하게 된다. 이러한 과정에서 저압측 열교환기(3) 내부의 열교환매체가 증발하기 위하여 제2고압축 열교환기(2)에서 방출되는 열을 이용하므로 외부공기의 온도가 소정온도대 이하로 떨어지더라도 작동이 되지 않는 결과는 발생하지 않게된다.The high temperature and high pressure heat exchange medium compressed in the compressor 5 passes through the inside of the first high pressure side heat exchanger 1 along the medium flow tube 4 to condense and release most of the heat to the outside. It will flow into the inside of (2). At this time, the air absorbed heat from the heat exchange medium through the first high-pressure side heat exchanger (1) is introduced into the room to perform the indoor heating. On the other hand, the heat exchange medium introduced into the second high pressure side heat exchanger (2) releases the remaining heat to the outside from the second high pressure side heat exchanger (2) and expands adiabaticly through the throttle valve (6), and then the second high pressure heat exchanger. It flows into the low pressure side heat exchanger 3 provided adjacent to (2). The heat released through the second high pressure side heat exchanger 2 is absorbed and evaporated by the heat exchange medium inside the low pressure side heat exchanger 3, flows into the compressor 5, is compressed, and is compressed at a high temperature and high pressure. The process flowing into the side heat exchanger 1 is repeated. In this process, since the heat released from the second high-compression heat exchanger (2) is used to evaporate the heat exchange medium inside the low-pressure side heat exchanger (3), it does not operate even when the temperature of the outside air falls below a predetermined temperature range. Will not occur.

제3도에는 본 고안에 따른 자용차용 공기조화장치의 다른 실시예가 도시되어 있는데, 이는 상술한 실시예와 같은 맥락을 지니면서 냉난방을 겸용할 수 있도록 된 것이다.Figure 3 shows another embodiment of the air conditioner for a private car according to the present invention, which has the same context as the above-described embodiment can be used for both heating and cooling.

도면을 참조하면, 압축기(50), 제1열교환기(10) 및 제2열교환기(20)가 매체 유동관(40)에 직렬로 접속되어있는데, 제1열교환기(10)와 제2열교환기(20)의 사이의 매체유동관(40)에는 제3열교환기(30)가 제2열교환기(20)에 인접되게 접속되어 있다. 그리고 제1열교환기(10)와 제3열교환기(30)를 연결하는 매체유동관(40)에는, 이 매체유동관(40)에 접속되어 있으며 열교환매체의 흐름방향을 절환할 수 있도록 된 한 쌍의 절환밸브(99 : 바람직하게는 3웨이벨브)에 그 양단이 접속되어 형성된 제1연결관(41)이 마련되어 있으며, 이 제1연결관(41)상에는 제1교축밸브(61)가 설치되어 있다. 그리고 제2열교환기(20)와 제3열교환기(30) 사이의 매체유동관(40)에도 한 쌍의 절환밸브(99)에 의해 제2연결관(42)이 형성되어 있으며, 이 제2연결관(42)에는 제2교축밸브(62)가 마련되어 있다.Referring to the drawings, the compressor 50, the first heat exchanger 10 and the second heat exchanger 20 are connected in series to the medium flow pipe 40, where the first heat exchanger 10 and the second heat exchanger are connected. A third heat exchanger 30 is connected to the medium flow tube 40 between the 20 adjacent to the second heat exchanger 20. A pair of medium flow tubes 40 connecting the first heat exchanger 10 and the third heat exchanger 30 is connected to the medium flow tube 40 so as to switch the flow direction of the heat exchange medium. A first connecting pipe 41 is formed at both ends thereof connected to a switching valve 99 (preferably a three-way valve), and a first throttling valve 61 is provided on the first connecting pipe 41. . In addition, a second connection pipe 42 is formed in the medium flow pipe 40 between the second heat exchanger 20 and the third heat exchanger 30 by a pair of switching valves 99. The pipe 42 is provided with a second throttle valve 62.

이러한 구성을 갓는 본 고안에 따른 자동차용 공기조화장치(92)의 작용을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the air conditioner 92 for a vehicle according to the present invention having such a configuration as follows.

먼저 난방시에는, 압축기(50) 내부에서 압축된 고온고압의 열교환매체가 화살표(100) 방향으로 매체 유동관(40)을 따라 제1열교환기(10) 내부를 거치면서 외부로 대부분의 열을 방출하여 용축된 후 매체유동관(40)을 거쳐 제3열교환기(30)의 내부로 유입되게 되는네 이때, 제1열교환기(10)를 통해 열교환매체로부터 열을 흡수한 공기는 실내로 유입되어 실내난방을 행하게 된다. 한편, 제3열교환기(30)로 유입된 열교환매체는 제3열교환기(30)에서 나머지 열을 외부로 방출하고 제2연결관(42)에 설치된 제2교축밸브(62)를 거쳐 단열팽창한 후 제3열교환기(30)에 인접하게 설치된 제2열교환기(20)로 유입된다. 그리고 제3열교환기(30)를 통해 방출된 열을 제2열교환기(20)내부의 열교환매체가 흡수하여 증발한 후 압축기(50)로 흘러들어가 압축되어 고온고압의 상태로 제1열교환기(10)로 유입되는 과정을 되풀이하게 된다.First, during heating, the heat exchange medium of the high temperature and high pressure compressed in the compressor 50 discharges most of the heat to the outside while passing through the inside of the first heat exchanger 10 along the medium flow pipe 40 in the direction of the arrow 100. After being melted and introduced into the third heat exchanger 30 through the medium flow tube 40, the air absorbed heat from the heat exchange medium through the first heat exchanger 10 is introduced into the indoor Heating is performed. On the other hand, the heat exchange medium introduced into the third heat exchanger 30 releases the remaining heat to the outside from the third heat exchanger 30 and is thermally insulated through a second throttling valve 62 installed in the second connection pipe 42. Then it is introduced into the second heat exchanger 20 installed adjacent to the third heat exchanger 30. The heat released through the third heat exchanger 30 is absorbed and evaporated by the heat exchange medium in the second heat exchanger 20, flows into the compressor 50, and is compressed to compress the first heat exchanger in a state of high temperature and high pressure. 10) to repeat the process of inflow.

이러한 과정에서 제2열교환기(20) 내부의 열교환매체가 증발하기 위하여 제3열교환기(30)에서 방출되는 열을 이용하므로 외부공기의 온도가 소성온도대 이하로 떨어지더라도 작동이 되지 않는 결과는 발생하지 않게 된다.In this process, since the heat released from the third heat exchanger 30 is used to evaporate the heat exchange medium inside the second heat exchanger 20, the result is that the external air does not operate even if the temperature of the outside air falls below the firing temperature range. It does not occur.

그리고 냉방시에는, 압축기(50)로 부터 유출된 고온고압의 열교환매체가 화살표(200)방향으로 제2열교환기(20)로 유입되어 외부로 대부분의 열을 방출하고 매체유동권(40)을 통해 제3열교환기(30)로 유입되어 외부로 나머지 열을 방출하게 된다. 그 후 열교환매체는 제1연결관(41)에 설치된 제1교축벨브(61)를 거치면서 단열팽창한 후 제1열교환기(10)로 유입되어 외부의 공기로부터 열을 흡수하여 증발하게 된다. 이 때 열을 빼앗긴 외부공기는 실내로 유입되어 실내냉방을 행하게 된다.At the time of cooling, the heat exchange medium of high temperature and high pressure flowed out from the compressor 50 flows into the second heat exchanger 20 in the direction of the arrow 200 to discharge most of the heat to the outside, and the medium flow zone 40 is discharged. It is introduced into the third heat exchanger 30 to release the remaining heat to the outside. Thereafter, the heat exchange medium is thermally expanded while passing through the first throttling valve 61 installed in the first connection pipe 41, and then flows into the first heat exchanger 10 to absorb heat from the outside air to evaporate. At this time, the outside air deprived of heat is introduced into the room to perform indoor cooling.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안 자동차용 공기조화장치는, 난방운전시, 그 내부의 열교환매체가 외부로 열을 방출하도록 된 고압측 열교환기와 그 내부의 열교환매체가 외부로부터 열을 흡수하도록 된 저압측 열교환기가 상호 인접하여, 고압측 열교환기 내부의 열교환매체가 응축되면서 방출하는 열을 저압측 열교환기의 열교환매체가 증발하는데 사용할 수 있도록 되어 있으므로 외부공기의 온도가 낮아지더라도 작동시 이상이 발생하지 않는다.As described above, the automotive air conditioner of the present invention has a high pressure side heat exchanger such that the heat exchange medium therein releases heat to the outside during heating operation, and a low pressure side such that the heat exchange medium therein absorbs heat from the outside. Since the heat exchangers are adjacent to each other, the heat released by the condensation of the heat exchange medium inside the high pressure side heat exchanger can be used to evaporate the heat exchange medium of the low pressure side heat exchanger. Do not.

Claims

A medium flow tube through which a heat exchange medium flows, a compressor installed in series communication with the medium flow tube, and first and second heat exchangers, and adjacent to the second heat exchanger between the first heat exchanger and the second heat exchanger. A third heat exchanger disposed on the medium flow tube so as to be connected in series with the second heat exchanger, and a pair of switching valves each of which is connected at both ends thereof to a pair of switching valves for connecting the first heat exchanger to the third heat exchanger. A first connecting tube and a second connecting tube connected at both ends thereof to a pair of switching valves installed on a medium flow tube connecting the second connecting tube and the third heat exchanger, and a first throttle provided on the first connecting tube. A valve and a second throttling valve provided on the second connecting pipe, characterized in that the vehicle air conditioner.