KR20110080481A - Cooling system of air conditioner for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량용 에어컨의 냉방시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 이중관형 내부열교환기가 적용된 냉방시스템에서 압축기를 토출 냉매량을 가변할 수 있는 가변용량형 압축기로 구성하되, 상기 가변용량형 압축기는 일정량 이상의 오일이 함유된 냉매가 압축기 외부로 곧바로 토출되도록 구성하여 토출 냉매에 함유된 오일량을 증대시킴으로써, 압축기에서 토출되는 냉매의 온도를 저감할 수 있고, 이로인해 압축기의 출구측 냉매파이프 및 압축기의 내구성을 향상시킨 차량용 에어컨의 냉방시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling system for a vehicle air conditioner, and more particularly, in a cooling system to which a double-tubular internal heat exchanger is configured, the compressor includes a variable capacity compressor capable of varying the amount of refrigerant discharged, wherein the variable capacity compressor is a predetermined amount. By configuring the refrigerant containing the above oil to be discharged immediately to the outside of the compressor to increase the amount of oil contained in the discharged refrigerant, it is possible to reduce the temperature of the refrigerant discharged from the compressor, thereby reducing the refrigerant pipe and the It relates to a cooling system of a vehicle air conditioner with improved durability.
차량용 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 내장품으로, 이러한 공조장치는, 통상, 난방시스템과 냉방시스템을 동시에 갖추고 있어서, 외기나 내기를 선택적으로 도입하여 그 공기를 가열 또는 냉각한 다음 자동차의 실내에 송풍함으로써 자동차 실내를 냉,난방하거나 또는 환기한다.The vehicle air conditioner is a vehicle interior that is installed for the purpose of securing the driver's front and rear view by removing the frost from the windshield or heating in the summer or winter, or during the rain or winter season. Such an air conditioning apparatus is usually provided with a heating system and a cooling system at the same time, thereby cooling, heating, or ventilating the interior of a vehicle by selectively introducing outside air or bet, heating or cooling the air, and then blowing the air into the interior of the vehicle.
이러한 공조장치의 일반적인 냉방시스템은 통상, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉매를 압축하여 송출하는 압축기(Compressor)(1), 압축기(1)에서 송출되는 고압의 냉매를 응축하는 응축기(Condenser)(2), 응축기(2)에서 응축되어 액화된 냉매를 교축하는 예컨대 팽창밸브(Expansion Valve)(3), 그리고, 상기 팽창밸브(3)에 의해 교축된 저압의 액상 냉매를 차량 실내측으로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 실내에 토출되는 공기를 냉각하는 증발기(Evaporator)(4) 등이 냉매파이프(5)로 연결되어 이루어진 냉동사이클로 구성되며, 다음과 같은 냉매 순환과정을 통하여 자동차 실내를 냉방한다.In general, a cooling system of such an air conditioner has a compressor (1) for compressing and delivering a refrigerant as shown in FIG. 1, and a condenser (condenser) for condensing a high-pressure refrigerant from the compressor (1). 2) an
자동차 공조장치의 냉방스위치(미도시)가 온(On) 되면, 먼저 압축기(1)가 엔진의 동력으로 구동하면서 저온 저압의 기상 냉매를 흡입,압축하여 고온 고압의 기체 상태로 응축기(2)로 송출하고, 응축기(2)는 그 기상 냉매를 외기와 열교환하여 고온 고압의 액체로 응축한다. 이어, 응축기(2)에서 고온 고압의 상태로 송출되는 액상 냉매는 팽창밸브(3)의 교축작용으로 급속히 팽창되어 저온 저압의 습포화 상태로 증발기(4)로 보내어지고, 증발기(4)는 그 냉매를 블로어(미도시)가 차량 실내로 송풍하는 공기와 열교환시킨다. 이에 냉매는 증발기(4)에서 증발하여 저온 저압의 기체 상태로 배출되고 다시 압축기(1)에 흡입되어 상술한 바와 같은 냉동사이클을 재순환하게 된다. 이상의 냉매순환과정에 있어서, 차량 실내의 냉방은 상술한 바와 같이 블로어(미도시)가 송풍하는 공기가 상기 증발기(4)를 거치면서 증발기(4)내를 순환하는 액상 냉매의 증발 잠열로 냉각되어 차가워진 상태로 차량 실내에 토출됨으로써 이루어진다.When the cooling switch (not shown) of the vehicle air conditioner is turned on, the compressor 1 first drives the engine power and sucks and compresses the low-temperature, low-pressure gaseous refrigerant to the
한편, 상기 응축기(2)와 팽창밸브(3)의 사이에는 기상과 액상의 냉매를 분리하는 리시버드라이어(미도시)가 설치되어 상기 팽창밸브(3)로 액상의 냉매만 공급될 수 있도록 하고 있다.Meanwhile, a receiver dryer (not shown) is provided between the
상술한 바와 같은 냉동사이클을 통해 냉방작용을 하는 공조장치의 냉방효율은 여러 가지 요인들에 의해 결정되는 바, 그 중에서도 팽창밸브(3)에 의해 교축되기 직전의 고압 냉매의 과냉도와 증발기(4)에서 배출되는 저압 냉매의 과열도는 각각 냉매 유동성과 증발기(4)에서의 압력 강하량 그리고 증발기(4)의 과열영역(증발기의 냉매 배출구측 일부 영역)과 압축기(1)의 체적효율 등에 영향을 미쳐 공조장치의 냉방효율에 상당한 영향을 주게 된다.As described above, the cooling efficiency of the air conditioner that provides cooling through the refrigerating cycle is determined by various factors. Among them, the subcooling of the high-pressure refrigerant immediately before being throttled by the
예컨대, 교축되기 전 냉매의 과냉도가 증가하면, 냉매의 비체적이 감소되어 냉매유동이 안정화되고 증발기(4)에서의 냉매 압력강하량이 감소되어 공조장치의 냉방효율이 증대되며 압축기(1)의 동력소모량은 감소한다. 반면, 증발기(4)에서 배출되는 저압 냉매의 과열도가 적정하게 유지되지 않으면, 액상 냉매의 압축기(1) 유입을 방지하기 위해 냉매가 완전히 기화할 수 있게 설정되는 상대적으로 온도가 높은 증발기(4)의 과열영역이 확대되어야 하기 때문에 공조장치의 냉방성능이 떨어지게 된다. For example, if the subcooling of the refrigerant before the condensation increases, the specific volume of the refrigerant is reduced, the refrigerant flow is stabilized, and the refrigerant pressure drop in the
따라서, 차량 공조장치들은, 일반적으로, 교축되기 전 냉매의 과냉도가 증가하고 증발기(4)에서 배출되는 냉매의 과열도가 적정하게 유지되면 냉방성능이 높아지게 된다.Therefore, the vehicle air conditioners generally increase the cooling performance if the supercooling degree of the refrigerant before being throttled and the superheating degree of the refrigerant discharged from the
이에, 차량 공조장치의 냉방성능을 향상하기 위해 증발기(4)에 유입되기에 앞서 팽창밸브(3)에 의해 교축되는 고온 고압의 액상 냉매를 과냉화하고 증발기(4)에서 배출되는 냉매의 과열도를 적정화할 수 있는 다양한 시도들이 있어 온 바,Accordingly, in order to improve the cooling performance of the vehicle air conditioner, the supercooling of the high temperature and high pressure liquid refrigerant throttled by the
현재에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 팽창밸브(3)에 유입되는 고온 고압의 액상 냉매와 증발기(4)에서 배출되는 저온 저압의 기상 냉매를 상호 열교환시킴으로써 교축 전의 고온 고압 액상 냉매를 과냉화하고 증발기(4)로부터 배출되는 저압 냉매의 과열도를 적정화하는 내부열교환기(10)가 주로 사용되고 있다.At present, as shown in FIG. 2, the high-temperature high-pressure liquid refrigerant before throttling is supercooled by mutually heat-exchanging the high-temperature, high-pressure liquid refrigerant flowing into the
이 내부열교환기(10)는 팽창밸브(3)에 의해 교축되기전의 고온 고압 액상냉매와 증발기(4)에서 배출되는 저온 저압의 기상 냉매를 상호 열교환시킴으로써, 증발기(4)에 유입되는 냉매의 유동을 안정화하고 증발기(4) 내에서의 냉매 압력강하량을 감소시키며, 액상 냉매의 압축기(1) 유입 방지를 위해 냉매가 완전히 기화할 수 있게 설정되어 온도가 상대적으로 높은 증발기(4)의 과열영역(미도시)을 축소할 수 있게 한다.The internal heat exchanger (10) exchanges heat between the high temperature and high pressure liquid refrigerant before being throttled by the expansion valve (3) and the low temperature and low pressure gas phase refrigerant discharged from the evaporator (4), thereby preventing the flow of the refrigerant flowing into the evaporator (4). It stabilizes and reduces the amount of refrigerant pressure drop in the
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 내부열교환기(10)가 냉방시스템에 채용되는 경우, 증발기(4)에 유입되는 냉매의 비체적이 줄어 증발기(4)에서의 냉매 압력강하량이 축소되므로 증발기(4)내 각 냉각튜브에서의 냉매 유동을 안정화할 수 있고, 아울러 압축기(1)에 유입되는 냉매를 증발기(4)에서 배출된 이후에 과열화할 수 있으므로 온도가 상대적으로 높아 공조장치의 냉방성능 저하의 요인이 되는 증발기(4)의 과열영역을 축소할 수 있어 공조장치의 냉방효율을 크게 높일 수 있다. 결과적으로 압축기(1), 응축기(2) 및 증발기(4)의 효율화를 도모하여 공조장치의 고효율화 및 소형화에 기여할 수 있다.Therefore, when the
그러나, 상기 증발기(4)에서 토출된 과열된 냉매가 상기 내부열교환기(10)를 거치면서 응축기(2)에서 토출된 고온 고압의 냉매와 추가로 열교환하여 온도가 추가로 상승되고, 결국 압축기(1)로 흡입 및 토출되는 냉매의 온도가 더욱 상승하게 되면서 과도한 압축기(1) 토출온도로 인한 압축기(1)의 출구측 냉매파이프의 내구성 및 압축기(1)내 부품들의 내구성이 저하되는 문제가 있었다.However, the superheated refrigerant discharged from the
그리고, 상기 압축기(1)로는 고정용량형 압축기 또는 가변용량형 압축기를 사용할 수 있는데, 고정용량형 압축기를 사용할 경우, 에어컨 작동시 압축기(1)가 항상 최대(Max) 용량으로 작동하므로 압축기(1)의 토출온도가 더욱 상승할 우려가 있다.In addition, the compressor 1 may be a fixed capacity type compressor or a variable capacity type compressor. In the case of using a fixed capacity type compressor, since the compressor 1 always operates at a maximum capacity when the air conditioner is operated, the compressor 1 ), The discharge temperature may increase further.
또한, 가변용량형 압축기를 사용할 경우, 압축기(1) 내부에 구성되는 오일분리기(미도시)에 의해 압축기(1)의 토출온도가 더욱 상승하므로, 내부열교환기(10)가 설치된 에어컨 시스템에 가변용량형 압축기를 적용하기가 어려운 문제도 있었다.In addition, in the case of using a variable displacement compressor, the discharge temperature of the compressor 1 is further increased by an oil separator (not shown) configured inside the compressor 1, so that the variable capacity in the air conditioner system in which the
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 이중관형 내부열교환기가 적용된 냉방시스템에서 압축기를 토출 냉매량을 가변할 수 있는 가변용량형 압축기로 구성하되, 상기 가변용량형 압축기는 일정량 이상의 오일이 함유된 냉매가 압축기 외부로 곧바로 토출되도록 구성하여 토출 냉매에 함유된 오일량을 증대시킴으로써, 압축기에서 토출되는 냉매의 온도를 저감할 수 있고, 이로인해 압축기의 출구측 냉매파이프 및 압축기의 내구성을 향상시킨 차량용 에어컨의 냉방시스템을 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems consists of a variable capacity compressor that can vary the amount of refrigerant discharged to the compressor in a cooling system to which the double tube internal heat exchanger is applied, the variable capacity compressor is a certain amount of oil contained By increasing the amount of oil contained in the discharged refrigerant by configuring the refrigerant to be discharged immediately to the outside of the compressor, it is possible to reduce the temperature of the refrigerant discharged from the compressor, thereby improving the durability of the refrigerant pipe of the compressor and the durability of the compressor. To provide an air conditioning cooling system.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉매를 흡입하여 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기; 상기 응축기에서 응축된 냉매를 교축시키는 팽창밸브; 상기 팽창밸브로부터 유입되는 냉매를 증발시키는 증발기를 포함하여 이루어진 차량용 에어컨의 냉방시스템에 있어서, 상기 증발기와 압축기를 연결하는 저온 냉매파이프 및 상기 응축기와 팽창밸브를 연결하는 고온 냉매파이프를 따라 각각 유동하는 냉매를 상호 열교환시키는 내부열교환기를 포함하며, 일정 차속 이상일 때 상기 압축기의 냉매 토출용량을 저감시켜 압축기로부터 토출되는 냉매의 온도를 저감할 수 있도록 토출냉매 온도저감수단을 구비한 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, a compressor for sucking and compressing the refrigerant; A condenser for condensing the refrigerant compressed by the compressor; An expansion valve for condensing the refrigerant condensed in the condenser; In the cooling system of a vehicle air conditioner comprising an evaporator for evaporating the refrigerant flowing from the expansion valve, the low-temperature refrigerant pipe for connecting the evaporator and the compressor and the high-temperature refrigerant pipe for connecting the condenser and the expansion valve respectively; An internal heat exchanger for exchanging the refrigerant mutually, characterized in that it is provided with a discharge refrigerant temperature reduction means to reduce the refrigerant discharge capacity of the compressor to reduce the temperature of the refrigerant discharged from the compressor when a predetermined vehicle speed or more.
본 발명은, 이중관형 내부열교환기가 적용된 냉방시스템에서 가변용량형 압축기를 적용하되, 오일분리기가 없는 가변용량형 압축기를 적용함으로써, 냉매유량 가변제어에 따른 냉매토출량 감소로 인해 토출냉매의 온도가 고정용량형 압축기 보다 낮아짐과 동시에 토출냉매에 함유된 오일량이 증대되어 토출냉매의 온도를 그만큼 더 떨어뜨리기 때문에 압축기 출구측 냉매파이프의 내구성 및 압축기내 부품들의 내구성이 보다 향상된다.The present invention applies a variable displacement compressor in a cooling system to which a double-tube internal heat exchanger is applied, but by applying a variable displacement compressor without an oil separator, the temperature of the discharged refrigerant is fixed due to a decrease in refrigerant discharge amount due to variable refrigerant flow rate control. Since the amount of oil contained in the discharged refrigerant is increased at the same time as the capacity type compressor, and the temperature of the discharged refrigerant is further lowered, the durability of the refrigerant pipe of the compressor outlet and the durability of the components in the compressor are further improved.
도 1은 일반적인 차량용 냉방 시스템을 나타내는 구성도,
도 2는 일반적인 차량용 냉방 시스템에 내부열교환기가 설치된 경우를 나타내는 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉방시스템을 나타내는 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉방시스템을 나타내는 사시도,
도 5는 도 3에서 이중관형 내부열교환기를 나타내는 단면도,
도 6은 도 4에서 가변용량형 압축기를 나타내는 단면도,
도 7은 고정용량형 압축기와 가변용량형 압축기의 차속에 따른 압축기 토출온도를 비교한 표,
도 8은 고정용량형 압축기와 가변용량형 압축기의 고속구간(170kph)에서의 토출온도를 비교한 표,
도 9는 압축기의 내부에 오일 분리기 적용 유/무에 따른 토출온도를 비교한 표이다.1 is a block diagram showing a general vehicle cooling system,
2 is a block diagram showing a case in which an internal heat exchanger is installed in a general vehicle cooling system;
3 is a configuration diagram showing a cooling system of a vehicle air conditioner according to the present invention;
4 is a perspective view showing a cooling system of a vehicle air conditioner according to the present invention;
5 is a cross-sectional view showing a double tube internal heat exchanger in FIG.
6 is a cross-sectional view showing a variable displacement compressor in FIG.
7 is a table comparing the compressor discharge temperature according to the vehicle speed of the fixed displacement compressor and the variable displacement compressor,
8 is a table comparing discharge temperatures in a high speed section (170 kph) of a fixed displacement compressor and a variable displacement compressor;
9 is a table comparing the discharge temperature according to whether the oil separator is applied to the inside of the compressor.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉방시스템을 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉방시스템을 나타내는 사시도이며, 도 5는 도 3에서 이중관형 내부열교환기를 나타내는 단면도이고, 도 6은 도 4에서 가변용량형 압축기를 나타내는 단면도이며, 도 7은 고정용량형 압축기와 가변용량형 압축기의 차속에 따른 압축기 토출온도를 비교한 표이고, 도 8은 고정용량형 압축기와 가변용량형 압축기의 고속구간(170kph)에서의 토출온도를 비교한 표이며, 도 9는 압축기의 내부에 오일 분리기 적용 유/무에 따른 토출온도를 비교한 표이다.3 is a configuration diagram showing a cooling system of a vehicle air conditioner according to the present invention, Figure 4 is a perspective view showing a cooling system of a vehicle air conditioner according to the present invention, Figure 5 is a cross-sectional view showing a double-tubular internal heat exchanger in Figure 3, 6 is a cross-sectional view showing a variable displacement compressor in Figure 4, Figure 7 is a table comparing the compressor discharge temperature according to the vehicle speed of the fixed displacement compressor and variable displacement compressor, Figure 8 is a fixed displacement compressor and variable capacity It is a table comparing the discharge temperature in the high-speed section (170kph) of the type compressor, Figure 9 is a table comparing the discharge temperature according to whether the oil separator is applied to the inside of the compressor.
본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉방시스템은, 압축기(10) -> 응축기(20) -> 내부열교환기(50) -> 팽창밸브(30) -> 증발기(40)를 냉매파이프로 연결하여 구성된다.The air conditioning system for a vehicle air conditioner according to the present invention is configured by connecting a compressor (10)-> condenser (20)-> internal heat exchanger (50)-> expansion valve (30)-> evaporator (40) with refrigerant pipes.
먼저, 상기 압축기(Compressor)(10)는 동력공급원(엔진 또는 모터 등)으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 증발기(40)로부터 토출된 저온 저압의 기상 냉매를 흡입,압축하여 고온 고압의 기체 상태로 응축기(20)로 토출하게 된다.First, the compressor (10) is driven by receiving power from a power source (engine or motor, etc.) while driving and condensing the low-temperature low-pressure gaseous refrigerant discharged from the evaporator (40) to a high-temperature high-pressure gas state Discharged to (20).
상기 응축기(Condenser)(20)는 상기 압축기(10)에서 토출된 고온 고압의 기상 냉매를 외기와 열교환시켜 고온 고압의 액체로 응축하여 팽창밸브(30)로 토출하게 된다.The
상기 팽창밸브(Expansion Valve)(30)는 상기 응축기(20)에서 토출된 고온 고압의 액상 냉매를 교축작용으로 급속히 팽창시켜 저온 저압의 습포화 상태로 증발기(40)로 보내게 된다.The
상기 증발기(Evaporator)(40)는 상기 팽창밸브(30)에서 교축된 저압의 액상 냉매를 차량 실내측으로 송풍되는 공기와 열교환시켜 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 실내에 토출되는 공기를 냉각하게 된다.The
계속해서, 상기 증발기(40)에서 증발하여 저온 저압의 기상 냉매는 다시 압축기(10)에 흡입되어 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.Subsequently, by evaporating in the
아울러, 상기와 같은 냉매순환과정에서, 차량 실내의 냉방은 차량 공조장치의 블로어(미도시)가 송풍하는 공기가 상기 증발기(40)를 통과하면서 증발기(40)의 내부를 순환하는 액상 냉매의 증발 잠열로 냉각되어 차가워진 상태로 차량 실내에 토출됨으로써 이루어진다.In addition, in the refrigerant circulation process as described above, the cooling of the vehicle interior evaporates the liquid refrigerant circulating inside the
또한, 상기 내부열교환기(50)는 상기 증발기(40)와 압축기(10)를 연결하는 저온 냉매파이프(P1) 및 상기 응축기(20)와 팽창밸브(30)를 연결하는 고온 냉매파이프(P2)를 따라 각각 유동하는 냉매를 상호 열교환시키게 된다.In addition, the
이러한 상기 내부열교환기(50)는 상기 저온 냉매파이프(P1)와 고온 냉매파이프(P2)의 특정구간을 이중관구조로 구성하게 되는데, 즉, 상기 증발기(40)와 압축기(10)를 연결하는 저온 냉매파이프(P1)의 특정구간을 나선형으로 형성하여 내측관(55)을 구성하고, 상기 내측관(55)의 외주면에는 원형파이프를 이중관 구조로 결합하여 상기 고온 냉매파이프(P2)와 연결(연통)되는 외측관(51)을 구성하게 된다.The
이때, 상기 외측관(51)의 양끝단은 저온 냉매파이프(P1)의 외주면과 용접 등의 방법으로 밀봉된다.At this time, both ends of the
한편, 상기 외측관(51)의 입구(52a)측에는 상기 응축기(20)와 연결된 고온 냉매파이프(P2)가 용접으로 결합되고, 출구(52b)측에는 상기 팽창밸브(30)와 연결된 고온 냉매파이프(P2)가 용접으로 결합된다.Meanwhile, a high temperature refrigerant pipe P2 connected to the
또한, 상기 외측관(51)의 입,출구(52a,52b)측에는 확관부(52)를 형성하여 상기 외측관(51)의 입,출구(52a,52b)측 냉매 유로를 확대함으로써, 상기 외측관(51)의 입구(52a)측과 출구(52b)측의 유로 단면적이 증대되어 냉매가 외측관(51)으로 유입될 때 또는 냉매가 외측관(51)에서 배출될 때 냉매의 압력손실을 최소화하게 된다.In addition, the
그리고, 상기한 본 발명에 따른 냉방시스템은, 일정 차속 이상일때 상기 압축기(10)의 냉매 토출용량을 저감시켜 압축기(10)로부터 토출되는 냉매의 온도를 저감할 수 있도록 토출냉매 온도저감수단을 구비한다.In addition, the cooling system according to the present invention includes a discharge refrigerant temperature reducing means for reducing the temperature of the refrigerant discharged from the
상기 토출냉매 온도저감수단은, 토출 냉매량을 가변할 수 있도록 상기 압축기(10)의 사판 경사각을 차속에 따라 가변할 수 있는 가변용량형 압축기(Variable displacement type compressor)(10)로 구성하여, 상기 압축기(10)로부터 일정량 이상의 오일이 포함된 냉매가 압축기(10) 외부로 곧바로 토출되도록 한 것이다.The discharge refrigerant temperature reducing means is configured by a variable displacement type compressor (Variable displacement type compressor) 10 which can vary the inclination angle of the swash plate of the
즉, 이중관형 내부열교환기(50)가 설치된 냉방시스템에서 가변용량형 압축기(10)를 적용한 것이며, 이때, 압축기(10)의 토출 냉매에 함유된 오일량을 증대시키기 위해 내부에 오일 분리기를 구성하지 않은 가변용량형 압축기(10)를 적용한 것이다.That is, the
도 6은 내부에 오일 분리기를 구성하지 않은 가변용량형 압축기(10)를 나타낸 단면도로서 간략히 설명하면, 다수의 실린더보어(11a)가 형성된 실린더블록(11)과, 상기 실린더블록(11)의 전방측에 장착되어 내부에 크랭크실(12a)을 형성하는 전방하우징(12)과, 상기 실린더블록(11)의 후방측에 장착되며 내부에 흡입실(13a) 및 토출실(13b)을 갖는 후방하우징(13)과, 상기 실린더블록(11)의 각 실린더보어(11a)에 왕복운동가능하게 삽입되는 다수의 피스톤(14)과, 상기 전방하우징(12) 및 실린더블록(11)에 회전가능하게 설치됨과 아울러 외부의 구동력을 전달받아 회전하는 구동축(15)과, 상기 크랭크실(12a)내에서 구동축(15)상에 설치되는 로터(16)와, 상기 로터(16)와 함께 회전되게 상기 구동축(15)에 설치됨과 아울러 가장자리가 상기 피스톤(14)과 슬라이딩 가능하게 결합되어 토출용량에 따라 상기 구동축(15)에 설치된 각도가 가변되는 사판(17)과, 상기 로터(16)와 사판(17) 사이에 설치되어 상기 로터(16)에 대해 사판(17)이 상기 구동축(15)을 따라 멀어지는 방향으로 탄성력을 발휘하는 탄성스프링(18)을 포함하여 이루어진다.FIG. 6 is a cross-sectional view of the
이러한 가변용량형 압축기(10)는, 상기 크랭크실(12a)내의 압력과 실린더보어(11a)내의 흡입압과의 차압에 대응하여 상기 사판(17)의 경사각이 조절됨으로서 압축기(10)의 토출용량이 가변된다.The
도 7은 고정용량형 압축기와 가변용량형 압축기의 차속에 따른 압축기 토출온도를 비교한 표로써, 보는 바와 같이, 이중관형 내부열교환기(50) 적용시 증발기(40)에서 토출된 과열된 냉매가 이중관형 내부열교환기(50)를 거치면서 응축기(20)에서 토출된 고온 고압의 냉매와 추가로 열교환하여 온도가 추가로 상승하기 때문에 압축기(10)에서 토출되는 냉매의 온도는 이중관형 내부열교환기(50)가 미적용된 냉방시스템 대비 항상 10도 이상 상승하게 됨을 알 수 있다.7 is a table comparing the compressor discharge temperature according to the vehicle speed of the fixed-capacity compressor and the variable-capacity compressor. As shown, the superheated refrigerant discharged from the
이때, 항상 최대(Max) 용량으로 작동하는 고정용량형 압축기 대비 가변용량형 압축기(10) 적용시 고속구간에서의 냉매유량 가변제어에 따른 냉매토출량 감소로 인해 토출온도가 고정용량형 압축기 보다 낮아짐을 알 수 있고, 이처럼 이중관형 내부열교환기(50)가 설치된 냉방시스템에서 가변용량형 압축기(10) 적용시 출구측 냉매파이프 및 압축기(10)의 내구성에 보다 유리하게 되는 것이다.In this case, when the
도 8은 고정용량형 압축기와 가변용량형 압축기의 고속구간(170kph)에서의 토출온도를 비교한 표로써, 보는 바와 같이, 고정용량형 압축기의 경우, 이중관형 내부열교환기(50)를 미적용한 상태에서 128.4℃까지 상승하게 되며, 이 상태에서 이중관형 내부열교환기(50) 적용시 압축기(10) 토출온도는 140℃까지 상승하게 되어 압축기(10)의 내구성 및 압축기(10) 출구측 냉매파이프의 내구성 악화가 우려된다.FIG. 8 is a table comparing discharge temperatures in a high speed section (170 kph) of a fixed displacement compressor and a variable displacement compressor. As shown, in the case of a fixed displacement compressor, a double tube
여기서, 가변용량형 압축기(10) 적용시에는 악조건인 고속조건(170kph)에서 이중관형 내부열교환기(50)를 적용하더라도 압축기(10)의 냉매유량 가변제어에 따른 냉매토출량 감소로 인해 고정용량형 압축기 대비하여 토출온도가 현저히 떨어짐을 알 수 있다.Here, when the
아울러, 가변용량형 압축기(10) 적용시, 이중관형 내부열교환기(50)를 적용하는 경우 및 적용하지 않는 경우 모두 냉매 토출온도를 낮출수 있다.In addition, when the
이처럼, 도 7 및 도 8의 시험결과와 같이, 이중관형 내부열교환기(50)가 설치된 냉방시스템에서 가변용량형 압축기(10) 적용시, 고정용량형 압축기 대비 토출온도가 낮아지게 되므로 출구측 냉매파이프의 내구성 및 압축기(10)의 내구성을 보다 향상시킬 수 있는 것이다.As such, as shown in the test results of FIGS. 7 and 8, when the
도 9는 압축기의 내부에 오일 분리기 적용 유/무에 따른 토출온도를 비교한 표로써, 보는 바와 같이, 압축기(10)의 내부에 오일 분리기 적용 유/무에 따른 압축기(10) 토출온도는 차속 100kph 기준으로 오일 분리기 미적용 상태 대비 오일 분리기 적용시 약 6.1℃ 상승하게 됨을 알 수 있다.9 is a table comparing the discharge temperature according to whether or not the oil separator is applied to the inside of the compressor. As shown, the discharge temperature of the
이처럼, 압축기(10) 내부에 오일 분리기를 적용할 경우 압축기(10)의 토출온도 상승량이 증가하므로, 결국 이중관형 내부열교환기(50)가 적용된 냉방시스템에서는 압축기(10)의 토출온도 상승을 방지하기 위해서 오일 분리기가 없는 가변용량형 압축기(10)를 적용해야 한다는 결론이 나오게 되는 것이다.As such, when the oil separator is applied to the inside of the
즉, 내부에 오일 분리기가 없는 가변용량형 압축기(10)에서는, 압축기(10)에서 토출되는 냉매에 일정량 이상의 오일이 함유되어 있기 때문에 토출냉매에 함유된 오일량이 증대되게 된다. 따라서 압축기(10)의 토출냉매에 함유된 오일량이 증대될 경우 오일이 토출냉매의 온도를 그만큼 더 떨어뜨리기 때문에 압축기(10) 출구측 냉매파이프의 내구성 및 압축기(10)의 내구성을 보다 향상시키게 되는 것이다.That is, in the
이와 같이, 이중관형 내부열교환기(50)가 적용된 냉방시스템에서는 내부에 오일 분리기가 없는 가변용량형 압축기(10)를 적용하는 것이 제조원가 및 부품수를 절감할 수 있고 압축기(10)의 토출온도 저감에도 유리한 것이다.As described above, in the cooling system to which the double tube
그리고, 상기에서는 이중관형 내부열교환기(50)가 적용된 냉방시스템에 오일분리기가 없는 가변용량형 압축기(10)를 적용하는 경우에 대해서만 설명하였지만, 상기한 냉방시스템에 별도의 외장형 오일분리기(미도시)도 적용하지 않는 것이 바람직하다.In the above, only the case where the
한편, 도면에서는 도시하지 않았지만, 통상적으로 압축기의 내부에 구성되는 오일분리기는, 압축기 내부로 흡입되는 냉매에 함유된 오일을 분리하기 위해서 압축기의 내부에 별도의 오일저장공간을 형성하고, 상기 오일저장공간에 오일이 원활하게 저장될 수 있도록 하는 구조를 추가하여 구성된 것이다.
On the other hand, although not shown in the drawing, typically, the oil separator configured in the compressor forms a separate oil storage space in the compressor to separate the oil contained in the refrigerant sucked into the compressor, and the oil storage It is constructed by adding a structure that allows oil to be stored in the space smoothly.
이하, 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉방시스템의 작용을 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the cooling system of the vehicle air conditioner according to the present invention will be described.
먼저, 상기 가변용량형 압축기(10)에서 압축되어 배출되는 고온/고압의 기상 냉매는 상기 응축기(20)로 유입되고, 상기 응축기(20)로 유입된 기상냉매는 외부공기와의 열교환을 통해 응축되면서 고온/고압의 액상 냉매로 상변화 한 후, 상기 이중관형 내부열교환기(50)의 외측관(51)내로 유입된다.First, the hot / high pressure gaseous refrigerant compressed by the
상기 외측관(51)내로 유입된 고온/고압의 냉매는 외측관(51)을 유동하는 과정에서 상기 증발기(40)에서 배출되어 내측관(55)을 유동하는 저온/저압의 냉매와 상호 열교환을 수행한 후, 상기 팽창밸브(30)로 유입되어 감압/팽창 된다.The high temperature / high pressure refrigerant introduced into the
상기 팽창밸브(30)에서 감압/팽창된 냉매는 저온/저압의 무화 상태가 되어 상기 증발기(40)로 유입되고, 상기 증발기(40)로 유입된 냉매는 차량 실내측으로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발함과 동시에 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 차량 실내로 송풍되는 공기를 냉각시키게 된다.The refrigerant depressurized / expanded in the
이후, 상기 증발기(40)에서 배출된 저온/저압의 냉매는 상기 이중관형 내부열교환기(50)의 내측관(55)을 유동하는 과정에서 상기 외측관(51)을 유동하는 고온/고압의 냉매와 상호 열교환을 수행하여 과열도가 더 증가하게 된다.Thereafter, the low temperature / low pressure refrigerant discharged from the
계속해서, 상기 이중관형 내부열교환기(50)의 내측관(55)을 통과하면서 과열도가 더 증가한 냉매는 상기 가변용량형 압축기(10)로 흡입된다.Subsequently, the refrigerant having a higher superheat degree while passing through the
상기 가변용량형 압축기(10)로 흡입된 냉매는 압축되면서 고온/고압 상태가 되어 토출되는데, 이때 상기 가변용량형 압축기(10)의 내부에는 오일분리기가 구성되어 있지 않으므로 압축기(10)에서 토출되는 냉매에 함유된 오일량을 증대되게 된다.The refrigerant sucked into the
이와 같이, 이중관형 내부열교환기(50)가 적용된 냉방시스템에서 가변용량형 압축기(10)를 적용하되, 오일분리기가 없는 가변용량형 압축기(10)를 적용함으로써, 냉매유량 가변제어에 따른 냉매토출량 감소로 인해 토출냉매의 온도가 고정용량형 압축기 보다 낮아짐과 동시에 토출냉매에 함유된 오일량이 증대되어 토출냉매의 온도를 그만큼 더 떨어뜨리기 때문에 압축기(10) 출구측 냉매파이프의 내구성 및 압축기(10)내 부품들의 내구성을 보다 향상시키게 된다.As described above, the
10: 가변용량형 압축기 20: 응축기
30: 팽창밸브 40: 증발기
50: 내부열교환기 51: 외측관
52: 확관부 55: 내측관
P1: 저온 냉매파이프 P2: 고온 냉매파이프10: variable displacement compressor 20: condenser
30: expansion valve 40: evaporator
50: internal heat exchanger 51: outer tube
52: expansion tube 55: inner tube
P1: low temperature refrigerant pipe P2: high temperature refrigerant pipe
Claims (4)
상기 증발기(40)와 압축기(10)를 연결하는 저온 냉매파이프(P1) 및 상기 응축기(20)와 팽창밸브(30)를 연결하는 고온 냉매파이프(P2)를 따라 각각 유동하는 냉매를 상호 열교환시키는 내부열교환기(50)를 포함하며,
일정 차속 이상일 때 상기 압축기(10)의 냉매 토출용량을 저감시켜 압축기(10)로부터 토출되는 냉매의 온도를 저감할 수 있도록 토출냉매 온도저감수단을 구비한 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉방시스템.A compressor 10 for sucking and compressing a refrigerant; A condenser 20 for condensing the refrigerant compressed by the compressor 10; Expansion valve 30 for throttling the refrigerant condensed in the condenser 20; In the cooling system of a vehicle air conditioner comprising an evaporator 40 for evaporating the refrigerant flowing from the expansion valve 30,
The low-temperature refrigerant pipe (P1) for connecting the evaporator 40 and the compressor 10 and the refrigerant flowing through the high-temperature refrigerant pipe (P2) for connecting the condenser 20 and the expansion valve (30) to mutual heat exchange Internal heat exchanger 50,
Cooling system of the vehicle air conditioner characterized in that it is provided with a discharge refrigerant temperature reducing means to reduce the temperature of the refrigerant discharged from the compressor (10) by reducing the refrigerant discharge capacity of the compressor (10) over a certain vehicle speed.
상기 토출냉매 온도저감수단은, 토출 냉매량을 가변할 수 있도록 상기 압축기(10)의 사판 경사각을 차속에 따라 가변할 수 있는 가변용량형 압축기(10)로 구성하여, 상기 압축기(10)로부터 일정량 이상의 오일이 포함된 냉매가 압축기(10) 외부로 곧바로 토출되도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉방시스템.The method of claim 1,
The discharge refrigerant temperature reducing means comprises a variable displacement compressor (10) capable of varying the swash plate inclination angle of the compressor (10) in accordance with the vehicle speed so that the amount of discharge refrigerant can be varied, the predetermined amount or more from the compressor (10) Cooling system for a vehicle air conditioner, characterized in that the refrigerant containing the oil is discharged immediately to the outside of the compressor (10).
상기 압축기(10)는,
외부의 구동력을 전달받아 회전하는 구동축(15)에 설치되는 로터(16)와,
상기 로터(16)와 함께 회전되게 상기 구동축(15)에 설치되고 토출용량에 따라 상기 구동축(15)에 설치된 각도가 가변되는 사판(17)과,
상기 로터(16)와 사판(17) 사이에 설치되어 상기 로터(16)에 대해 사판(17)이 상기 구동축(15)을 따라 멀어지는 방향으로 탄성력을 발휘하는 탄성스프링(18)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉방시스템.The method of claim 2,
The compressor 10,
The rotor 16 is installed on the drive shaft 15 to rotate by receiving an external drive force,
A swash plate 17 installed on the drive shaft 15 to be rotated together with the rotor 16 and having an angle installed on the drive shaft 15 according to discharge capacity;
It is installed between the rotor 16 and the swash plate 17, the swash plate 17 with respect to the rotor 16 comprises an elastic spring 18 to exert an elastic force in a direction away from the drive shaft 15 Cooling system of a vehicle air conditioner characterized by.
상기 내부열교환기(50)는, 상기 저온 냉매파이프(P1)의 특정구간에 구성되는 내측관(55)과, 상기 내측관(55)의 외주면에 이중관 구조로 결합됨과 아울러 상기 고온 냉매파이프(P2)와 연결되는 외측관(51)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉방시스템.The method of claim 1,
The internal heat exchanger 50 is coupled to the inner tube 55 and the outer circumferential surface of the inner tube 55 formed in a specific section of the low temperature refrigerant pipe (P1) and the high temperature refrigerant pipe (P2) Cooling system for a vehicle air conditioner, characterized in that consisting of an outer tube (51) connected to.
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