KR20100081748A - 차량용 수냉식 응축기를 구비한 냉동 싸이클 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 차량용 수냉식 응축기를 구비한 냉동 싸이클은 냉매를 증발하는 증발기, 상기 냉매를 압축하는 압축기, 상기 냉매의 열교환이 이루어지는 응축기의 냉매 순환부, 상기 냉매를 팽창시키는 감온팽창변, 및 제1 순환 파이프를 포함하는 제1 순환구조와 냉매를 순환하는 펌프, 상기 냉각수의 열교환이 이루어지는 상기 응축기의 냉각수 순환부, 외부와 열교환이 이루어지는 라디에이터, 및 제2 순환 파이프를 포함하는 제2 순환구조를 포함하고, 상기 증발기를 통과하여 상기 압축기로 가기전의 제1 순환구조를 통과하는 냉매와 상기 펌프를 통과하여 상기 응축기로 가기전의 제2 순환구조를 통과하는 냉각수와 열교환을 하는 내부 열교환기를 포함한다.
따라서, 상기 내부 열교환기에서 2차적으로 냉매와 냉각수간의 열교환이 이루어짐으로써 효율적으로 냉방 성능을 개선할 수 있다.
내부 열교환기, 수냉식 응축기를 구비한 냉동 싸이클, 바이패스 파이프

Description

차량용 수냉식 응축기를 구비한 냉동 싸이클{AN AIR CONDITIONING CYCLE EQUIPPED WITH CONDENSER COOLED BY WATER FOR A VEHICLE}
본 발명은 차량용 수냉식 응축기를 구비한 냉동 싸이클에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 부가적인 내부 열교환기를 가지는 차량용 수냉식 응축기를 구비한 냉동 싸이클에 관한 것이다.
기존 공냉식 응축기 대신 수냉식 응축기를 사용하는 자동차 공조 시스템에서 수냉식 응축기로 유입되는 냉각수의 온도에 의한 냉방성능 영향이 매우 크다. 기존 기술의 수냉식 공조 냉각수 냉각 방법은 대기 상태의 외기 공기에 의해 저온 라디에이터를 이용한 자연 냉각시스템으로 구성되어 있다. 따라서, 기존 기술에서는 외기 온도에 의존하여 냉각수를 냉각하므로, 냉각수의 냉각 효율이 매우 낮아 충분한 공조 성능을 얻기를 기대하기 어려운 실정이다.
이러한 구조 속에서, 차량에서 외기에 의존한 냉각수의 냉각온도는 외기보다 약 5 내지 10℃ 이상 높아서 냉각수측 공조기의 출구온도를 떨어뜨리기 위해서는 냉각수 유량을 증대하는 방법을 취할 수밖에 없다. 그러나 소비동력 측면에서 유량 증대를 위해 펌프 용량을 무한정 키울 수는 없으며 유량에 의한 개선 효과도 유입온도를 낮추는 것에 비해 상대적으로 미미한 실정이다.
따라서 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 냉각수의 냉각을 효율적으로 할 수 있는 차량용 수냉식 응축기를 구비한 냉동 싸이클을 제공하는 데에 있다.
따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 수냉식 응축기를 구비한 냉동 싸이클은 냉매를 증발하는 증발기(210); 상기 냉매를 압축하는 압축기(220); 상기 냉매의 열교환이 이루어지는 응축기(230)의 냉매 순환부(231); 상기 냉매를 팽창시키는 감온팽창변(240, TXV; Thermal Expansion Valve); 및 제1 순환 파이프(281)를 포함하는 제1 순환구조와 냉각수를 순환하는 펌프(250); 상기 냉각수의 열교환이 이루어지는 상기 응축기(230)의 냉각수 순환부(232); 외부와 열교환이 이루어지는 라디에이터(260); 및 제2 순환 파이프(282)를 포함하는 제2 순환구조를 포함하고, 상기 증발기(210)를 통과하여 상기 압축기(230)로 가기전의 제1 순환구조를 통과하는 냉매와 상기 펌프(250)를 통과하여 상기 응축기(230)로 가기전의 제2 순환구조를 통과하는 냉각수와 열교환을 하는 내부 열교환기(270)를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 수냉식 응축기를 구비한 냉동 싸이클의 내부 열교환기(370)는 상기 제2 순환구조에서 상기 내부 열교환기(370)를 우회할 수 있는 바이패스 파이프(392); 상기 바이패스 파이프(392)로의 우회를 조절하는 조절 밸브(391); 상기 내부 열교환기(370)에서 상기 제2 순환 파이프로 유출되는 냉각수의 온도를 검출하는 온도 측정 센서(394); 및 상기 온도 측정 센서 값을 상기 조절 밸브(391)로 전달하는 신호선(393)을 더 포함할 수 있다.
따라서 본 발명에 따르면 별도의 냉각시스템 구성이 필요 없이 내부 열교환기만으로 성능 개선을 할 수 있으므로 소비동력 증가나 과도한 원가 상승 없이 충분한 냉방 성능 개선 효과가 있다. 또한, 내부 열교환기에 열교환을 제어하는 시스템을 갖춤으로써 내부 열교환기에 의한 열교환을 보다 효율적으로 사용할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 기술하겠다.
도 1은 종래의 수냉식 공조 시스템을 나타내는 개략적인 개념도이다.
도 1을 참조하면, 기존의 수냉식 공조 시스템(100)은 증발기(110), 압축기(120), 응축기(130), 감온팽창변(140, TXV; Thermal Expansion Valve) 및 이를 연결하는 제1 순환 파이프(181)를 포함하는 제1 순환구조와 상기 응축기(130), 저온 라디에이터(160), 펌프(150) 및 이를 연결하는 제2 순환 파이프(182)를 포함하는 제2 순환구조를 포함한다.
상기 제1 순환구조에서 냉매는 상기 수냉식 응축기(130)에서만 냉각된다. 상기 저온 라디에이터(160) 및 펌프(150)를 통하여 제2 순환파이프(182)에서 순환하는 냉각수는 상기 저온 라디에이터(160)에서 냉각되고, 상기 수냉식 응축기(130)에서 열교환하여 상기 제1 순환구조를 순환하는 냉매를 냉각시키게 된다.
앞서 언급한 것처럼, 상기 저온 라디에이터(160)는 외기 공기에 의해 냉각이 이루어지며, 이것은 극히 낮은 효율을 보이므로, 냉각 효율의 극대화를 위해서는 냉각수의 양을 늘리는 방법을 생각할 수 있다. 하지만 이것은 상기 제2 순환 구조에서 펌프(150)의 부하 동력의 증가를 가져오므로, 차량 자체의 동력에 문제가 생길 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉식 응축기를 구비한 냉동 싸이클을 나타내는 개략적인 개념도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉식 응축기를 구비한 냉동 싸이클(200)은 증발기(210), 압축기(220), 응축기(230)의 냉매 순환부(231), 감온팽창변(240, TXV; Thermal Expansion Valve), 내부 열교환기(270) 및 이를 연결하는 제1 순환 파이프(281)를 포함하는 제1 순환구조와 상기 응축기(230)의 냉각수 순환부(232), 라디에이터(260), 펌프(250) 및 이를 연결하는 제2 순환 파이프(282)를 포함하는 제2 순환구조를 포함한다. 상기 라디에이터(260)는 저온 라디에이터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수냉식 응축기를 구비한 냉동 싸이클(200)은 기존의 공조 시스템과는 달리 상기 응축기(230)에서 열교환이 이루어지는 것 이외에 상기 내부 열교환기(270)에서 열교환이 한 번 더 이루어지는 것이 특징이다. 이에 대하여 상기 제1 순환구조 및 제2 순환구조로 나누어 상세히 설명하겠다.
상기 제1 순환구조에서 냉매는 상기 압축기(220)에서 압축되어 고온 및 고온으로 변하게 되고, 상기 응축기(230)를 통하여 저온으로 떨어지게 된다. 저온으로 냉각된 냉매는 상기 TXV(240)를 통하여 팽창되어 저온으로 되고, 상기 증발기(210)를 통하여 저온을 전달한다.
이때에 상기 증발기(210)를 지나 상기 압축기(220)로 가는 과정에서 상기 제2 순환구조와 열교환을 한 번 더 일으키는 내부 열교환기(270)를 통과함으로써 온도가 약간 상승한다.
상기 제2 순환구조에서 살펴보면, 상기 응축기(230)를 통과한 냉매는 고온이 되고, 이러한 고온은 상기 저온 라디에이터(260)를 통하여 외부 공기와 열교환 함으로써 냉각되게 된다. 상기 펌프(250)를 따라 제2 순환 파이프(282)를 통하여 내부 열교환기(270)를 거쳐 상기 응축기(230)로 가게 되는데, 이때에 내부 열교환기(270) 상에서 상기 제2 순환 파이프(282) 상의 냉각수는 제1 순환 파이프(281) 상의 냉매보다 상대적으로 높은 온도가 유지된다. 따라서 상기 내부 열교환기(270) 상에서 상기 제1 순환 파이프(281)와 제2 순환 파이프(282)가 열교환을 하면 상기 제2 순환 파이프(282)에 있는 열량이 상기 제1 순환 파이프(281) 내에 있는 냉매로 전달되게 된다.
따라서 상기 내부 열교환기(270)를 지나는 상기 제2 순환 파이프(282) 상의 냉각수는 약간의 온도 하강효과를 가질 수 있게 되고, 기존의 시스템에 비하여 저온의 상태로 상기 응축기(230)로 유입되게 된다.
따라서 기존의 시스템에 비하여 저온의 냉각수를 이용하여 응축기(230) 내 냉매 냉각 효과는 더욱 증대되게 되는 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉식 응축기를 구비한 냉동 싸이클의 바이패스 시스템을 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 열교환기(370)는 조절 밸브(391), 바이패스 파이프(392), 신호선(393), 온도측정 센서(394) 및 상기 내부 열교환기(370)를 통화하는 제1 순환 파이프(381) 및 제2 순환 파이프(382)를 포함한다.
상기 내부 열교환기(370) 구조에서는, 상기 내부 열교환기(370)를 나와 제2 순환 파이프(382)를 통과하는 냉각수의 온도를 측정하는 온도 측정 센서(394)가 존재한다. 상기 온도 측정 센서(394)에서는 상기 냉각수의 온도를 측정하여, 상기 신호선(393)을 통하여 상기 조절 밸브(391)로 신호를 보낸다. 상기 온도 측정 센서(394)의 온도와 기준치를 비교하여 상기 조절 밸브(391)에서는 상기 제2 순환 파이프(382)를 통하여 상기 제1 순환 파이프(381)와 열교환을 할 것인지, 또는 상기 바이패스 파이프(392)를 통과하여 상기 제1 순환 파이프(381)와 열교환을 하지 않을 것인지를 결정한다. 따라서 상기 온도 측정 센서(394)에서 측정되는 온도에 의하여 상기 조절 밸브(391)를 통하여 열교환 여부를 제어할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 기초로 설명하였으나, 본 발명은 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 해당분야 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위 내에서 기재된 범주 내에서 변경할 수 있다.
도 1은 종래의 수냉식 공조 시스템을 나타내는 개략적인 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉식 공조 시스템을 나타내는 개략적인 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉식 응축기를 구비한 냉동 싸이클의 바이패스 시스템을 나타내는 개략적인 사시도이다.
<도면 부호에 대한 간단한 설명>
100 : 기존의 수냉식 공조 시스템
110 : 증발기 120 : 압축기
130 : 응축기 140 : TXV
150 : 펌프 160 : 저온 라디에이터
181 : 제1 순환 파이프 182 : 제2 순환 파이프
200 : 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉식 응축기를 구비한 냉동 싸이클
210 : 증발기 220 : 압축기
230 : 응축기 240 : TXV
250 : 펌프 260 : 저온 라디에이터
270 : 내부 열교환기
281 : 제1 순환 파이프 282 : 제2 순환 파이프
370 : 내부 열교환기
391 : 조절 밸브 392 : 바이패스 파이프
393 : 신호선 394 : 온도 측정 센서
381 : 제1 순환 파이프 382 : 제2 순환 파이프

Claims (2)

  1. 냉매를 증발하는 증발기(210); 상기 냉매를 압축하는 압축기(220); 상기 냉매의 열교환이 이루어지는 응축기(230)의 냉매 순환부(231); 상기 냉매를 팽창시키는 감온팽창변(240, TXV; Thermal Expansion Valve); 및 제1 순환 파이프(281)를 포함하는 제1 순환구조;
    냉각수를 순환하는 펌프(250); 상기 냉각수의 열교환이 이루어지는 상기 응축기(230)의 냉각수 순환부(232); 외부와 열교환이 이루어지는 라디에이터(260); 및 제2 순환 파이프(282)를 포함하는 제2 순환구조; 및
    상기 증발기(210)를 통과하여 상기 압축기(230)로 가기전의 제1 순환구조를 통과하는 냉매와 상기 펌프(250)를 통과하여 상기 응축기(230)로 가기전의 제2 순환구조를 통과하는 냉각수와 열교환을 하는 내부 열교환기(270)를 포함하는 차량용 수냉식 응축기를 구비한 냉동 싸이클(200).
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 순환구조에서 상기 내부 열교환기(370)를 우회할 수 있는 바이패스 파이프(392);
    상기 바이패스 파이프(392)로의 우회를 조절하는 조절 밸브(391);
    상기 내부 열교환기(370)에서 상기 제2 순환 파이프로 유출되는 냉각수의 온 도를 검출하는 온도 측정 센서(394); 및
    상기 온도 측정 센서 값을 상기 조절 밸브(391)로 전달하는 신호선(393)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 수냉식 응축기를 구비한 냉동 싸이클.
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