KR20080072241A

KR20080072241A - 차량용 공조 시스템

Info

Publication number: KR20080072241A
Application number: KR1020070010732A
Authority: KR
Inventors: 남수병; 김학규
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2007-02-01
Filing date: 2007-02-01
Publication date: 2008-08-06
Also published as: KR101313576B1

Abstract

본 발명은 리저버 탱크내에 내부 열교환기를 내장시켜 외부 열이 내부 열교환기에 악영향을 끼치지 않도록 한 차량용 공조 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 차량용 공조 시스템은, 흡입된 냉매를 압축하여 토출하는 압축기와; 상기 압축기(100)에서 토출된 냉매를 응축시키는 응축기와; 상기 응축기에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와; 실내측에 위치하여 열교환매체가 유입되어 배출되는 과정에서 실내 공기와 열교환되는 실내측 열교환기와; 상기 실내측 열교환기에서 배출되는 열교환매체를 유입받아 일시 저장한 후 배출하는 리저버 탱크와; 상기 리저버 탱크내에 내장 설치되어 상기 팽창밸브에 배출되어 상기 압축기로 복귀되는 냉매와, 상기 리저버 탱크에서 강제 배출되어 상기 실내측 열교환기로 유입되는 열교환매체를 상호 열교환시키는 내부 열교환기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

리저버 탱크, 내부 열교환기

Description

차량용 공조 시스템{Air conditioning system for vehicle}

도 1은 일반적인 냉동시스템의 냉매 사이클을 나타낸 도면.

도 2는 종래 기술의 구성을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 의한 차량용 공조 시스템의 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 압축기

200 : 응축기

300 : 팽창밸브

400 : 실내측 열교환기

500 : 리저버 탱크

550 : 내부 열교환기

600 : 칸막이벽

610 : 엔진룸

620 : 차실

본 발명은 차량용 공조 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리저버 탱크내에 내부 열교환기를 내장시켜 외부 열이 내부 열교환기에 악영향을 끼치지 않도록 한 차량용 공조 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 냉동 시스템은 R-134a로 일컬어지는 프레온가스를 냉매로 하여 이 냉매를 냉동시스템에 순환시켜 기체 또는 액체 상태로 상변화시켜 차 실내로 공급되는 공기의 온도를 낮추어 차 실내를 냉방하도록 구성되어 있다.

이와 같은 R-134a 프레온 가스를 냉매로 이용하는 냉동시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 냉매를 압축기(1)에서 고온ㆍ고압으로 압축시키고, 응축기(2)에서 액체 상태로 응축시키고 이 응축된 냉매를 팽창밸브(3)를 통과시켜 기화되기 쉽게 팽창시킨 다음 상기 팽창된 냉매를 증발기(4)를 통과시키고, 이때 상기 증발기(4)를 통과하는 냉매와 상기 증발기(4)를 경유하여 차 실내로 공급되는 공기를 상호 열교환시켜 공기의 온도를 낮춤으로써, 차실내를 냉방하였다.

상기 냉동시스템은 R-134a 프레온 가스를 냉매로 사용하게 되는데, 상기 R-134a 프레온 가스는 지구온난화를 일으키는 물질로 알려져, 그 사용이 규제되고 점차적으로 사용이 금지될 것으로 예상되고 있다.

이러한 현 상황을 감안하여 지구 온난화 지수가 매우 낮은 대체 냉매로 R-152a를 적용하고 있으나, 대체 냉매인 R-152a는 그 특성상 가연성이 높은 물성으로 이루어져 있어, 차량 실내에서의 화재 위험성이 매우 높아 적용상의 어려움이 있었 다.

즉, 상기와 같은 가연성 냉매를, 압축기(1)와 응축기(2)를 엔진룸측에, 증발기(4)를 차실내측에 각각 배치하는 현행의 냉매 사이클에 적용한다면, 차량 실내측으로 가연성 냉매가 샐 수 있기 때문에 차량 실내에서의 화재 위험성이 매우 높아 적용상의 어려움이 있었다.

이러한 위험을 해소하기 위해 개발된 기술로 일본 특개평10-338023호인 차량용 냉각장치가 있다.

이러한 선행 기술을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 차량의 엔진룸(21)과 차실(22)을 나누는 칸막이벽(20)을 경계로 이 엔진룸(21)측에 압축기(5), 방열기(6), 수액기(7), 팽창밸브(8), 내부 열교환기(9)를 순차적으로 배관 결합하여 구성되는 냉각 사이클(10)이 배치되어 있고, 차실(22)내에 공기조절유니트(11)가 배치되어 있다.

상기 공기조절유니트(11)는 공기 조절 덕트(12)와, 이 공기 조절 덕트(12)d의 최상류측에 배치되는 송풍기(13)와, 이 송풍기(13)의 하류측에 설치되어 송풍기(13)에 의해 압송되는 공기를 열교환시키는 실내측 열교환기(14)로 이루어져 있다.

그리고, 상기 실내측 열교환기(14)는 엔진룸(21)에 배치되는 내부 열교환기(18) 및 펌프(15)와 순차적으로 배관 결합되며, 열교환매체가 배관을 따라 실내측 열교환기(14)와 내부 열교환기(18) 및 펌프(15)를 순환하게 된다.

그리고, 상기 내부 열교환기(9)는 가연성 냉매가 유동되는 제1 유로(9a)와, 열교환매체가 유동되는 제2 유로(9b)를 구비하고 있으며, 제1 유로(9a)내를 흐르는 가연성 냉매의 흡열 능력이 제2 유로(9b)를 흐르는 열교환매체에 전달되는 것이다.

즉, 제1 유로(9a)내를 흐르는 가연성 냉매와 제2 유로(9b)를 흐르는 열교환매체가 상호 열교환되어, 열교환매체의 열이 가연성 냉매가 흐르는 제1 유로(9a)측으로 흡열되기 때문에 열교환매체의 온도가 낮아지게 된다.

한편, 내부 열교환기(9)와 실내측 열교환기(14) 사이를 접속하는 배관상에는 리저버-탱크(24)를 설치하고, 이 리저버-탱크(24)에 열교환매체의 액위를 검출하는 액위 검출 센서(25)를 설치하며, 이 액위 검출 센서(25)로부터의 출력에 따라 압축기(5)의 구동을 컨트롤하는 컨트롤 유니트(30)를 구비하고 있다.

그런데, 선행 기술은 엔진룸(21)내에 내부 열교환기(9)가 배치되어 있기 때문에, 이 내부 열교환기(9)는 엔진룸(21)내의 열로 인해 제1 유로(9a)내를 흐르는 가연성 냉매와 제2 유로(9b)를 흐르는 열교환매체의 상호 열교환 효율이 저하되는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 리저버 탱크내에 내부 열교환기를 내장시켜 외부 열이 내부 열교환기에 악영향을 끼치지 않도록 한 차량용 공조 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 차량용 공조 시스템의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 차량용 공조 시스템의 구성도이다.

본 발명은 흡입된 냉매를 압축하여 토출하는 압축기(100)와, 상기 압축기(100)에서 토출된 냉매를 응축시키는 응축기(200)와, 상기 응축기(200)에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(300)와, 실내측에 위치하여 열교환매체가 유입되어 배출되는 과정에서 실내 공기와 열교환되는 실내측 열교환기(400)와, 상기 실내측 열교환기(400)에서 배출되는 열교환매체를 유입받아 일시 저장한 후 배출하는 리저버 탱크(500)와, 내부 열교환기(500)를 포함하여 이루어진다.

상기 내부 열교환기(550)는 상기 리저버 탱크(500)내에 내장 설치되어 상기 팽창밸브(300)에 배출되어 상기 압축기(100)로 복귀되는 냉매와, 상기 리저버 탱크(500)에서 강제 배출되어 상기 실내측 열교환기(400)로 유입되는 열교환매체를 상호 열교환시키는 역활을 한다.

상기 내부 열교환기(550)에는 냉매가 유동하는 냉매 유로(551)와, 열교환 매체가 유동하는 열교환매체 유로(552)가 형성되는 바, 이 냉매 유로(551)와 열교환매체 유로(552)는 서로 병렬로 설치될 수 있고, 냉매 유로(551)내에 열교환매체 유로(552)를 내장시킨 2중관 타입으로 구성할 수 있으며, 열교환매체 유로(552)내에 냉매 유로(551)를 내장시킨 2중관 타입으로 구성할 수 있다.

여기서, 미설명 부호 520은 상기 리저버 탱크(500)에서 열교환매체를 강제 배출하여 내부 열교환기(550)의 열교환매체 유로(552)내로 강제 유입되도록 하는 펌프이다.

그리고, 상기 실내측 열교환기(400)는 공기 조절 덕트(410)내에 설치되는 ㄷ데, 이 공기 조절 덕트(410)의 상류측에는 송풍기(420)가 설치된다. 즉, 상기 실내측 열교환기(400)는 송풍기(420)의 후류측 공기 조절 덕트(410)내에 설치되는 것이다.

그리고, 상기 냉매로는 온난화 지수가 매우 낮은 가연성인 R-152a가 사용되며, 상기 열교환매체로는 물 또는 글리콜이 사용된다.

한편, 본 발명의 공조 시스템을 차량에 적용한 경우로 설명하면, 엔진룸(610)과 차실(620)을 나누는 칸막이벽(600)을 경계로 상기 엔진룸(610)측에는 상기 압축기(100)와, 응축기(200)와, 팽창밸브(300) 및 리저버 탱크(500)가 배치되고, 상기 차실(620)측에는 상기 실내측 열교환기(400)가 배치된다.

그 이유는 냉매를 지구 온난화 지수가 낮은 가연성인 것을 사용하였기 때문 에, 이 가연성 냉매를, 압축기(100)와 응축기(200)를 엔진룸측에, 실내측 열교환기(400)를 차실내측에 각각 배치하는 냉매 사이클에 적용하였을 때, 차량 실내측으로 가연성 냉매가 샐 수 있기 때문에 차량 실내에서의 화재 위험성이 매우 높아지게 되는 문제점을 해소하기 위함이다.

그리고, 미설명부호 L1은 열교환매체를 순환시키는 열교환매 순환라인이고, L2는 냉매를 순환시키는 냉매 순환라인이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 압축기(100)의 구동과 동시에 펌프(520)도 함께 구동된다.

상기와 같이, 펌프(520)가 구동되면, 열교환매체는 열교환매체 순환라인(L1)을 따라 리저버 탱크(500)내에서 내부 열교환기(550)의 열교환매체 유로(552)로 유입된다. 이후, 열교환매체 유로(552)를 지나 내부 열교환기(550) 및 리저버 탱크(500)의 외부로 배출되어 열교환매체 순환라인(L1)을 따라 실내측 열교환기(400)내로 유입된다.

다음으로, 상기 펌프(520)의 펌핑력에 의해 실내측 열교환기(400)를 통과한 열교환 매체는 다시 리저버 탱크(500)내로 복귀하게 된다.

즉, 열교환매체는 상기와 같은 유동 과정을 반복적으로 수행하게 된다.

한편, 상기 압축기(100)가 구동되면, 흡입된 냉매는 압축되어 토출된다. 이후, 상기 압축기(100)에서 토출된 냉매는 냉매 순환라인(L2)을 따라 응축기(200)로 유입된 다음 응축된다. 다음으로, 응축기(200)에서 응축된 냉매는 냉매 순환라 인(L2)을 따라 팽창밸브(300)로 유입된 다음 팽창 과정을 거치게 된다.

상기와 같이 팽창밸브(300)에서 팽창된 냉매는 리저버 탱크(500)를 지나 내부 열교환기(550)의 냉매 유로(551)내로 유입되면서 전술한 열교환매체 유로(552)내의 열교환매체와 상호 열교환된 후 증발하게 된다.

따라서, 냉매 유로(551)내의 냉매는 증발하면서 주변의 열, 즉 열교환매체 유로(552)내를 흐르는 열교환매체의 열을 흡열하게 된다.

결국, 열교환매체 유로(552)내를 흐르는 열교환매체는 그 온도 낮아진 상태로 실내측 열교환기(400)내로 유입된 후, 송풍기(420)에 의해 강제 송풍되어 실내측 열교환기(400)를 통과하는 공기와 재차 열교환되는 것이다.

이로써, 공기 조절 덕트(410)내에서는 온도가 낮은 냉기 상태의 공기가 실내로 공급될 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 엔진룸(610)과 차실(620)을 나누는 칸막이벽(600)을 경계로 상기 엔진룸(610)측에는 상기 압축기(100)와, 응축기(200)와, 팽창밸브(300) 및 리저버 탱크(500)가 배치되어 있고, 리저버 탱크(500)내에 내부 열교환기(550)가 내장 설치되어 있기 때문에 엔진룸(610)내에서 발생되는 높은 온도의 외부 열이 1차적으로 리저버 탱크(500)에 의해 차단되어 내부 열교환기(550)에 영향을 주지 않게 된다.

따라서, 엔진룸(610)내의 열이 차단되기 때문에 이 내부 열교환기(550)내에서의 냉매와 열교환매체간의 상호 열교환 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있게 되며, 더 나아가서는 내부 열교환기(550)의 효율이 저하되지 않으므로 인해 압축 기(100)의 일량을 축소시킬 수 있다.

그리고, 본 발명은 엔진룸(610)내의 열로부터 내부 열교환기(550)가 영향을 받지 않기 때문에 비록 리저버 탱크(500)만이 엔진룸(610)내의 열로부터 영향을 받더라도 내부 열교환기(550)와 리저버 탱크(500)의 열교환매체가 상호 열교환 작용이 지속적으로 이루어져, 결국에는 리저버 탱크(500)내에 수용되는 열교환매체의 온도를 떨어뜨릴 수 있어, 초기 냉방 성능을 확보할 수 있다.

그리고, 본 발명은 내부 열교환기(550)와 리저버 탱크(500)의 열교환매체가 상호 열교환 작용이 지속적으로 이루어져, 결국에는 열교환기의 사이즈를 컴팩트화 할 수 있다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 차량용 공조 시스템에 따르면, 리저버 탱크내에 내부 열교환기를 내장시켜 외부 열이 내부 열교환기에 악영향을 끼치지 않도록 할 수 있게 된다.

Claims

흡입된 냉매를 압축하여 토출하는 압축기(100)와;

상기 압축기(100)에서 토출된 냉매를 응축시키는 응축기(200)와;

상기 응축기(200)에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(300)와;

실내측에 위치하여 열교환매체가 유입되어 배출되는 과정에서 실내 공기와 열교환되는 실내측 열교환기(400)와;

상기 실내측 열교환기(400)에서 배출되는 열교환매체를 유입받아 일시 저장한 후 배출하는 리저버 탱크(500)와;

상기 리저버 탱크(500)내에 내장 설치되어 상기 팽창밸브(300)에 배출되어 상기 압축기(100)로 복귀되는 냉매와, 상기 리저버 탱크(500)에서 강제 배출되어 상기 실내측 열교환기(400)로 유입되는 열교환매체를 상호 열교환시키는 내부 열교환기(550)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 공조 시스템.
제 1 항에 있어서,

엔진룸(610)과 차실(620)을 나누는 칸막이벽(600)을 경계로 상기 엔진룸(610)측에는 상기 압축기(100)와, 응축기(200)와, 팽창밸브(300) 및 리저버 탱크(500)가 배치되고,

상기 차실(620)측에는 상기 실내측 열교환기(400)가 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 냉매는 R-152a이며, 상기 열교환매체는 물 또는 글리콜인 것을 특징으로 하는 차량용 공조 시스템.