KR20040015863A - 자동차용 냉방시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 냉방시스템에 관한 것으로, 미세 유로를 갖는 응축기 튜브, 팽창밸브가 막히지 않도록 하여 방열 효율을 높일 수 있도록 함을 목적으로 한다.

개시된 본 발명에 따른 자동차용 냉방시스템은, 냉매를 고온고압으로 압송하는 압축기(1)와, 상기 압축기에 의해 압송되는 냉매를 응축시키는 응축기(10)와, 상기 응축기를 통과한 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(2)와, 상기 팽창밸브에서 토출된 냉매를 증발시키는 증발기(3)를 포함한다. 상기 응축기는 냉매유입관(15) 및 냉매유출관(16)이 각각 구비된 제1 및 제2헤더 탱크(11)(12)와, 상기 제1 및 제2헤더 탱크에 양단부가 연결되며 내부에 수력직경이 대략 1.4㎜ 이하인 다수의 미세 유로가 각각 구비된 다수의 튜브(13)와, 상기 튜브들의 사이에 설치되는 방열핀(14)으로 이루어진다. 상기 응축기의 냉매유입관 중에 냉매에 포함된 이물질을 여과하는 제1필터(20)가 설치된다. 이에 의하여, 수력직경이 작은 응축기 튜브의 미세 유로에 이물질이 유입되지 않는다.

Description

자동차용 냉방시스템{COOLING SYSTEM FOR CAR}

본 발명은 자동차용 냉방시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 응축기 튜브의 미세 유로가 막히지 않도록 하여 응축기의 방열 성능을 높일 수 있도록 한 자동차용 냉방시스템에 관한 것이다.

자동차의 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 내장품이다. 이러한 공조장치는, 통상적으로, 난방시스템과 냉방시스템을 동시에 갖추고 있어서, 외기나 내기를 선택적으로 도입한 후 이 공기를 가열 또는 냉각하여 자동차의 실내에 송풍함으로써 자동차 실내를 냉, 난방하거나 또는 환기한다.

상기와 같은 공조장치의 냉방시스템은 통상적인 냉동사이클에 의해 열교환 매체인 냉매를 순환시키면서 자동차 실내의 열을 냉매를 통하여 외부로 발산하여 자동차 실내를 냉방하게 된다.

이러한 공조장치의 냉방시스템은, 도 1에서 보이는 바와 같이, 냉매를 압송하는 압축기(1), 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(10), 응축기(10)에서 응축되어 액화된 냉매를 급속히 팽창시키는 팽창밸브(2), 그리고, 팽창밸브(2)에서 팽창된 냉매를 증발시키면서 냉매의 증발잠열을 이용하여 자동차 실내로 송풍되는 공기를 냉각하는 증발기(3) 등을 주요한 구성으로 포함하며, 이에, 냉방은 다음과 같은 과정이 순환되면서 이루어진다.

먼저, 압축기(1)가 엔진의 동력으로 구동되면서 저온 저압의 냉매를 압축하여 송출하며, 응축기(10)가 압축기(1)에 의해 고온고압의 상태로 된 냉매를 냉각팬의 송풍작용으로 응축시켜 고온 고압의 액체로 만든다. 응축기(10)에서 액체상태의 냉매를 팽창밸브(2)가 급속히 팽창시켜 증발기(3)로 보내고, 증발기(3)는 팽창된 냉매를 증발시켜 다시 압축기(1)로 보낸다. 이때 송풍팬(미도시)이 자동차 실내/외 공기를 도입하여 증발기(3)를 거쳐 자동차 실내로 송풍함으로써 냉매의 증발잠열로냉각된 공기가 자동차 실내로 공급되면서 자동차 실내가 냉방된다.

한편, 상술한 바와 같은 냉방과정에 있어서, 냉매는 기체→액체, 액체→기체로 연속적으로 상변화(相變化)되어야 하는데, 만약 냉매에 이물질이 포함된 경우, 상술한 바와 같은 냉방과정에서 냉매의 순환이 원활하지 못하여 냉각시스템이 제 기능을 할 수 없게 된다.

냉매에 포함된 수분에 의한 문제를 해결하기 위하여 도 1에서 보이는 바와 같이, 응축기(10)와 팽창밸브(2) 사이에 응축기(10)에서 액화되지 않은 기체상태의 냉매를 액화된 냉매로부터 분리하여 액 냉매만을 팽창밸브(2)로 공급하기 위한 역할을 행하는 리시버 드라이어(4)가 설치될 수 있다.

리시버 드라이어(4)에는 순환하는 냉매 중에 함유된 수분을 흡수하는 건조제와, 냉매 중에 함유된 불순물을 여과하는 필터(5) 등이 내장된다.

상기한 응축기(10)는, 서로 일정 간격을 두고 입설되는 제1 및 제2헤더 탱크(11)(12)와, 제1 및 제2헤더 탱크(11)(12)의 사이에 나란히 배열되면서 그 양단부가 각각 유체 연통 가능하게 연결되는 다수의 튜브(13)와, 상기 튜브(13)들의 사이에 설치되는 방열핀(14)을 포함하여 이루어진다.

종래에는 그 내부에 하나의 유로가 형성된 튜브가 사용된 것이 일반적이었으나, 근래에는 응축기(10)의 고성능 고효율을 위하여 그 내부에 수력직경이 작은 유로를 다수 개 갖는 마이크로 채널형 튜브가 채용되는 경우가 많다.

그러나, 마이크로 채널형 튜브를 채용한 종래 기술에 따른 자동차용 냉방시스템은 다음과 같은 문제점이 있다.

압축기(1)에 의해 응축기(10)측으로 압송되는 냉매 자체에 이물질이 포함될 수 있고, 또한, 냉매의 흐름을 안내하는 냉매순환관에 이물질이 포함될 수 있으며, 이러한 이물질은 냉매와 함께 응축기(10)에 유입된다. 이때, 응축기 튜브(13)의 유로가 미세하기 때문에 작은 크기의 이물질에 의해 쉽게 막힐 수 있다. 이와 같이 응축기 튜브(13)의 유로가 막히게 되면, 냉매측 압력강하가 증가하여 방열 성능이 떨어지므로 결과적으로 냉방장치의 효율이 저하된다. 응축기 튜브(13)의 막힘율에 따른 방열량과 냉매측 압력강하량차는 도 2에서 보이는 바와 같이, 튜브 막힘율이 커짐에 따라 방열량은 작아지며, 냉매측 압력강하량차는 커지는 것을 알 수 있다.

또한, 팽창밸브(2)의 미세홀도 미세하기 때문에 이물질에 의해 쉽게 막힐 수 있으며, 특히, 팽창밸브(2)의 미세홀의 크기가 응축기 튜브(13)의 유로보다 작기 때문에 팽창밸브(2)의 미세홀은 응축기 튜브(13)의 유로를 통과한 이물질에 의해서도 막힐 수 있으며, 이와 같이 팽창밸브(2)의 미세홀이 막히게 되면 냉매의 팽창이 잘 이루어지지 않으므로 냉방성능이 떨어지게 된다.

한편, 냉동싸이클 내부에 흐르는 이물질을 제거하기 위하여 일본국 특개평 7-243720호로 냉동장치가 제안된 바 있다.

선행기술에 의하면, 응축기 출구 라인에 필터가 내장되어 있다. 따라서, 이 필터에 의해 응축기에서 토출되어 팽창밸브로 공급되는 냉매에 포함된 이물질이 제거되어 팽창밸브에는 이물질이 제거된 상태의 냉매가 공급될 수 있다.

그러나, 선행기술에 따르면, 필터의 위치상 응축기에서 토출되는 냉매에 포함된 이물질은 제거할 수 있지만, 응축기에 유입되는 냉매에 포함된 이물질은 제거할 수 없기 때문에 역시 응축기 튜브의 미세 유로가 막히는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 응축기의 미세 유로가 막히지 않도록 하여 냉매의 압력강하를 줄이고, 방열 성능을 향상할 수 있도록 한 자동차용 냉방시스템을 제공하려는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 자동차용 냉방시스템의 구성도.

도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 자동차용 냉방시스템의 구성도.

도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 자동차용 냉방시스템의 구성도.

도 4는 본 발명의 실시예 3에 따른 자동차용 냉방시스템의 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 압축기, 2 : 팽창밸브

3 : 증발기, 4 : 리시버 드라이어

10 : 응축기, 20,30 : 필터

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉매를 고온고압으로 압송하는 압축기와; 일정 간격을 두고 입설되는 제1 및 제2헤더 탱크, 상기 제1 및 제2헤더 탱크의 어느 하나에 각각 설치되는 냉매유입관 및 냉매유출관, 상기 제1 및 제2헤더 탱크의 사이에 나란하게 배열된 다수의 튜브 및 상기 튜브들의 사이에 설치되는 다수의 방열핀을 구비하는 응축기와; 상기 응축기를 통과한 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와; 그리고, 상기 팽창밸브를 거친 냉매를 증발시켜 상기 압축기로 복귀시키는 증발기를 포함하여 이루어진 자동차용 냉방시스템에 있어서,

상기 응축기의 냉매유입관 중에 상기 튜브의 미세 유로에 유입되는 냉매에 포함된 이물질을 거르는 제1필터가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 응축기 튜브는, 그 내부에 수력직경이 대략 1.4㎜ 이하인 다수의 미세유로가 각각 구비될 수 있다.

상기 응축기의 냉매유출관측에 설치되는 리시버 드라이어에는 제2필터가 더설치될 수 있다.

상기 제2필터는 상기 제1필터보다 조밀한 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명에 따른 자동차용 냉방시스템은, 냉매를 고온고압으로 압송하는 압축기와; 일정 간격을 두고 입설되는 제1 및 제2헤더 탱크, 상기 제1 및 제2헤더 탱크의 제1헤더 탱크에 설치되는 냉매유입관 및 냉매유출관, 상기 제1 및 제2헤더 탱크의 사이에 나란하게 배열된 다수의 튜브, 상기 튜브들의 사이에 설치되는 다수의 방열핀 및 상기 제2헤더 탱크에 다수개의 연결관을 매개로 하여 연결되는 리시버 드라이어를 포함하여 이루어진 리시버 드라이어 일체형 응축기와; 상기 응축기를 통과한 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와; 상기 팽창밸브를 거친 냉매를 증발시켜 상기 압축기로 복귀시키는 증발기;를 포함하여 이루어진 자동차용 냉방시스템에 있어서,

상기 응축기의 제1헤더 탱크에 형성된 냉매 유입관 및 냉매 유출관에 각각 필터가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 응축기 튜브는, 그 내부에 수력직경이 대략 1.4㎜ 이하인 다수의 미세유로가 각각 구비될 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

< 실시예 1 >

도 2에서 보이는 바와 같이, 본 실시예에 따른 자동차용 냉방시스템은, 냉매를 고온고압으로 압송하는 압축기(1)와, 압축기(1)에서 압송되는 냉매를 응축시키는 응축기(10)와, 응축기(10)에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(2)와, 팽창밸브(2)를 통과한 냉매를 증발시키는 증발기(3)를 포함하여 이루어진다. 한편, 응축기(10)를 통과하는 중에 미처 응축되지 못한 기체 냉매를 액상 냉매로부터 분리하여 액상 냉매가 팽창밸브(2)로 공급되도록 냉매를 분리하는 리시버 드라이어(4)가 채용될 수 있다.

응축기(10)는, 서로 일정 간격을 두고 입설되는 제1 및 제2헤더 탱크(11)(12)와, 상기 헤더 탱크(11)(12)의 사이에 나란히 배열되면서 그 양단부가 제1 및 제2헤더 탱크(11)(12)에 각각 유체 연통 가능하게 연결되는 다수의 튜브(13)와, 상기 튜브(13)들의 사이에 설치되는 다수의 방열핀(14)을 포함하여 이루어진다.

제1헤더 탱크(11)에는 냉매유입관(15)이 형성되며, 제2헤더 탱크(12)에는 냉매유출관(16)이 형성되어 제1헤더 탱크(11)에 유입된 냉매가 튜브(13)를 따라 흐르다가 제2헤더 탱크(12)를 통해 토출되는 구조일 수 있으며, 도면에 도시되지는 않았지만, 제1 및 제2헤더 탱크 내부에는 유로를 변경하기 위한 배플이 설치되어 냉매가 배플에 의해 구획된 다수의 유로를 따라 응축기를 통과될 수도 있다.

튜브(13)는 그 내부에 수력직경이 대략 1.4㎜ 이하인 미세 유로가 다수개 구비된 마이크로 채널형 튜브이다.

냉매는 고체의 이물질이 포함된 상태로 순환할 수 있으며, 응축기 튜브(13)의 미세 유로의 수력직경이 매우 작기 때문에 미세한 크기의 이물질에 의해서도 응축기 튜브(13)가 막힐 수 있다. 응축기 튜브(13)가 막히게 되면 냉매측 압력강하가 커지고, 방열 성능이 떨어지므로 본 실시예에서는 미세한 크기의 이물질이 미세 유로를 갖는 응축기 튜브(13)에 유입되지 않도록 응축기(10) 직전에 이물질을 거르는 제1필터(20)가 설치된다.

제1필터(20)는 압축기(1)와 응축기(10)의 사이 어느 곳에 설치되어도 무방하지만, 응축기(10)의 냉매유입관(15)의 직전 또는 냉매유입관(15)의 도중에 설치되는 것이 바람직하다.

제1필터(20)는 냉매의 유동저항을 최소화하면서 튜브(13)의 유로 면적보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

이물질이 제1필터(20)에 쌓이게 되면 냉매가 원활하게 흐르지 않으므로 제1필터(20)는 청소/교체할 수 있도록 분리 가능하게 설치될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 실시예에 따른 자동차용 냉방시스템의 작용은 다음과 같다.

압축기(1)에 의해 냉매는 고온고압으로 압축되어 응축기(10)측으로 토출된다. 냉매 자체에는 이물질이 포함될 수 있고, 또한, 압축기(1), 냉매순환관에는 이물질이 있을 수 있으며, 이러한 이물질들은 냉매와 함께 응축기(10)측으로 흐르게 된다.

냉매는 응축기(10)의 냉매유입관(15)에 유입되기 이전에 제1필터(20)를 통과하여 이물질이 걸러진 후 응축기(10)의 제1헤더 탱크(11)로 유입된다.

제1헤더 탱크(11)에 유입된 냉매는 각 튜브(13)의 미세 유로를 따라 흐르면서 주위 공기와 열교환하여 응축되고, 제2헤더 탱크(12)를 거쳐 냉매유출관(16)을 통해 응축기(10)를 빠져나가게 된다.

응축기(10)를 통과한 냉매는 리시버 드라이어(4)를 통과하면서 기액 분리되어 액상의 냉매만 팽창밸브(2)를 통과하면서 팽창되고, 증발기(3)를 거쳐 증발기(3)를 통과하는 공기와 열교환되어 그 자신은 증발된 후, 압축기(1)로 공급된다.

< 실시예 2 >

도 3에서 보이는 바와 같이, 본 실시예에 따른 자동차용 냉방시스템은, 냉매가 응축기(10)를 통과할 때 제1 및 제2헤더 탱크(11)(12) 및 응축기(10) 내에 존재하는 이물질이 냉매와 함께 응축기(10)에서 빠져 나올 수 있으며, 이러한 이물질이 응축기(10) 다음의 팽창밸브(2), 증발기(3), 압축기(1)에 유입되지 않도록 응축기(10)를 통과한 냉매를 기액 분리하는 리시버 드라이어(4)의 내부에 제2필터(30)가 설치되며, 그 이외의 구성은 실시예 1과 동일하다.

제2필터(30)는 리시버 드라이어(4)에 내장되는 것에 한정되지 않고, 응축기(10) 출구측의 냉매유출관(16)에 설치될 수도 있다.

제1필터(20)는 냉매의 유동저항을 최소화하면서 튜브(13)의 유로 면적보다 작게 하여 미세한 이물질을 거르고, 제2필터(30)는 제1필터(20)보다 더 조밀한 구조로 이루어져 극소형의 이물질을 여과하도록 구성될 수 있다. 이는, 대개 팽창밸브(2)의 미세홀이 응축기(10) 튜브홀보다 작게 이루어지는 바 응축기(10) 출구측에 연결되는 팽창밸브(2)의 미세홀에 막힐 수 있는 이물질을 걸러내기 위함이다.

이와 같은 실시예 2에 따른 자동차용 냉방시스템의 작용은 다음과 같다.

압축기(1)에 의해 냉매가 압송되어 제1필터(20), 응축기(10)를 통과하기까지는 실시예 1과 동일하므로 그 설명을 생략하기로 하고, 응축기(10)를 통과한 냉매는 리시버 드라이어(4)를 통과하면서 기액 분리되어 액상의 냉매만 그 다음의 팽창밸브(2)로 이송되고, 리시버 드라이어(4)를 통과하는 중에 그 내부에 설치된 제2필터(30)에 의해 냉매에 포함된 이물질이 더 걸러진다.

냉매는 팽창밸브(2)를 통과하면서 팽창되고, 증발기(3)를 흐르는 중에 증발기(3)를 통과하는 공기와 열교환되어 그 자신은 증발된 후, 압축기(1)로 귀환된다.

< 실시예 3 >

도 5에서 보이는 바와 같이, 본 실시예에 따른 자동차용 냉방시스템은, 리시버 드라이어(4)가 일체로 형성된 과냉각방식의 응축기(10)에 필터(20,30)가 설치된 것이다.

리시버 드라이어 일체형 응축기(10)는 종래와 동일하므로 그 구체적인 설명은 생략하기로 하고, 필터(20,30)는 응축기(10)의 냉매유입관(15)과 냉매유출관(16)에 각각 설치된다. 이때, 실시예 2와 마찬가지로, 팽창밸브를 향하는 제2필터(30)는 제1필터(20)보다 조밀하게 형성될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 실시예에 따르면, 압축기(미도시)에서 토출된 냉매는 냉매유입관(15)에 유입되기 이전에 제1필터(20)를 통과하게 되며, 이 과정에서 냉매에 포함된 이물질이 여과되어 응축기(10)에 유입되고, 응축기(10)의 유로와 리시버 드라이어(4)를 통과하여 냉매유출관(16)을 통해 응축기(10)에서 토출되고, 이 후, 냉매는 팽창밸브(미도시)로 유입되기 이전에 제2필터(30)를 거쳐 이물질이 여과된다.

따라서, 압축기(1)에서 응축기(10)로 압송되는 냉매가 응축기(10)에 유입되기 이전에 제1필터(20)를 통과하여 응축기 튜브(13)의 미세 유로에 이물질이 유입되지 않는다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 냉방시스템에 의하면, 냉매에 포함된 이물질이 응축기 직전에 배치된 제1필터를 통해 여과되어 수력직경이 대략 1.4㎜이하인 응축기 튜브의 미세 유로가 이물질에 의해 막히지 않으므로 냉매의 압력강하가 없고, 방열 성능이 향상되는 등의 효과가 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (6)

1. 냉매를 고온고압으로 압송하는 압축기와; 일정 간격을 두고 입설되는 제1 및 제2헤더 탱크, 상기 제1 및 제2헤더 탱크의 어느 하나에 각각 설치되는 냉매유입관 및 냉매유출관, 상기 제1 및 제2헤더 탱크의 사이에 나란하게 배열된 다수의 튜브 및 상기 튜브들의 사이에 설치되는 다수의 방열핀을 구비하는 응축기와; 상기 응축기를 통과한 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와; 그리고, 상기 팽창밸브를 거친 냉매를 증발시켜 상기 압축기로 복귀시키는 증발기를 포함하여 이루어진 자동차용 냉방시스템에 있어서,

   상기 응축기의 냉매유입관 중에 상기 튜브의 미세 유로에 유입되는 냉매에 포함된 이물질을 거르는 제1필터가 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 냉방시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 응축기 튜브는, 그 내부에 수력직경이 대략 1.4㎜ 이하인 다수의 미세유로가 각각 구비된 것을 특징으로 하는 자동차용 냉방시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 응축기의 냉매유출관에 설치되는 리시버 드라이어에는 제2필터가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 냉방시스템.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 제2필터는 상기 제1필터보다 조밀한 것을 특징으로하는 자동차용 냉방시스템.
5. 냉매를 고온고압으로 압송하는 압축기와; 일정 간격을 두고 입설되는 제1 및 제2헤더 탱크, 상기 제1 및 제2헤더 탱크의 제1헤더 탱크에 설치되는 냉매유입관 및 냉매유출관, 상기 제1 및 제2헤더 탱크의 사이에 나란하게 배열된 다수의 튜브, 상기 튜브들의 사이에 설치되는 다수의 방열핀 및 상기 제2헤더 탱크에 다수개의 연결관을 매개로 하여 연결되는 리시버 드라이어를 포함하여 이루어진 리시버 드라이어 일체형 응축기와; 상기 응축기를 통과한 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와; 상기 팽창밸브를 거친 냉매를 증발시켜 상기 압축기로 복귀시키는 증발기;를 포함하여 이루어진 자동차용 냉방시스템에 있어서,

   상기 응축기의 제1헤더 탱크에 형성된 냉매 유입관 및 냉매 유출관에 각각 필터가 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 냉방시스템.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 응축기 튜브는, 그 내부에 수력직경이 대략 1.4㎜ 이하인 다수의 미세유로가 각각 구비된 것을 특징으로 하는 자동차용 냉방시스템.