KR20110139089A

KR20110139089A - 차량용 듀얼 공조장치

Info

Publication number: KR20110139089A
Application number: KR1020110026230A
Authority: KR
Inventors: 맹찬주; 정재원; 안용남; 김종수
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2010-06-22
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2011-12-28
Also published as: KR101276220B1

Abstract

본 발명은 차량용 듀얼 공조장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 후방 공조장치의 후방 팽창밸브에 연결된 후방측 고온파이프를 전방 공조장치의 이중관형 내부열교환기의 확관부로부터 직접 분기하도록 설치함으로써, 상기 후방측 고온파이프를 전방 공조장치로부터 분기하기 위한 별도의 커넥터를 삭제하여 부품수 축소 및 제조공정을 단순화함과 아울러 배관작업 및 배관 루트(Route) 단순화를 통해 냉매유동을 개선하고 재료비 절감 및 작업공정을 단축할 수 있는 차량용 듀얼 공조장치에 관한 것이다.

Description

차량용 듀얼 공조장치{Dual Air Conditioner for Vehicle}

본 발명은 차량용 듀얼 공조장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 후방 공조장치의 후방 팽창밸브에 연결된 후방측 고온파이프를 전방 공조장치의 이중관형 내부열교환기의 확관부로부터 직접 분기하도록 설치한 차량용 듀얼 공조장치에 관한 것이다.

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 차량 실내에 송풍함으로써 차량 실내를 냉,난방하거나 또는 환기한다.

이러한 공조장치에 있어서, 차량 실내공간이 좁은 소형 승용차의 경우에는 차량 전방측인 엔진룸에 1개의 증발기를 갖는 이른바 싱글 공조장치를 적용하고 있으나, 일부 고급 승용차나 레저용 차량 등의 경우에는 차량 실내의 후방까지 충분한 공조환경을 제공하기 위하여, 도 1과 같이, 엔진룸측에 설치됨과 아울러 전방 증발기(14)를 갖는 전방 공조장치(10)와, 차량의 후방측에 설치됨과 아울러 후방 증발기(22)를 갖는 후방 공조장치(20)로 구성된 듀얼 공조장치를 적용하고 있다.

상기 전방 공조장치(10)와 후방 공조장치(20)를 구비하는 듀얼 공조장치는, 상기 전방 증발기(14)와 후방 증발기(22)를 동시 또는 각각 작동할 수 있고, 상기 전방 증발기(14)와 후방 증발기(22)는 1개의 압축기(11)와 응축기(12)를 통해 냉매가 순환되는 냉동 사이클을 형성하게 된다.

도 1은 종래의 듀얼 공조장치가 차량에 설치된 상태를 나타내는 도면이고, 도 2는 종래의 듀얼 공조장치를 나타내는 구성도이며, 도 3은 종래의 듀얼 공조장치에서 전방 공조장치로부터 후방 공조장치로 냉매가 분기되는 부분을 나타내는 사시도이다.

도시된 바와 같이, 먼저 전방 공조장치(10)는, 냉매를 흡입하여 압축하는 압축기(11)와, 상기 압축기(11)에서 송출되는 고온 고압의 냉매를 응축하는 응축기(12)와, 상기 응축기(12)에서 응축되어 액화된 냉매를 교축하는 전방 팽창밸브(13)와, 상기 전방 팽창밸브(13)에 의해 교축된 저온 저압의 액상 냉매를 차량 실내측으로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 실내에 토출되는 공기를 냉각하는 전방 증발기(14)를 파이프(16)로 연결하여 구성되며, 차량의 앞좌석을 냉방하게 된다.

또한, 상기 전방 증발기(14)와 압축기(11)를 연결하는 전방측 저온파이프(16a) 및 상기 응축기(12)와 전방 팽창밸브(13)를 연결하는 전방측 고온파이프(16b,16c)의 특정구간을 이중관구조로 구성하여 각 파이프를 유동하는 냉매를 상호 열교환시키는 이중관형 내부열교환기(15)가 설치된다.

여기서, 상기 이중관형 내부열교환기(15)는, 상기 전방 팽창밸브(13)에 의해 교축되기전의 고온 고압 액상냉매와 전방 증발기(14)에서 배출되는 저온 저압의 기상 냉매를 상호 열교환시킴으로써, 전방 증발기(14)에 유입되는 냉매의 유동을 안정화하고 전방 증발기(14) 내에서의 냉매 압력강하량을 감소시키며, 액상 냉매의 압축기 유입 방지를 위해 냉매가 완전히 기화할 수 있게 설정되어 온도가 상대적으로 높은 전방 증발기(14)의 과열영역(미도시)을 축소할 수 있게 한다.

따라서, 상기 전방 증발기(14)에 유입되는 냉매의 비체적이 줄어 전방 증발기(14)에서의 냉매 압력강하량이 축소되므로 전방 증발기(14)내 각 냉각튜브에서의 냉매 유동을 안정화할 수 있고, 아울러 압축기(11)에 유입되는 냉매를 전방 증발기(14)에서 배출된 이후에 과열화할 수 있으므로 온도가 상대적으로 높아 공조장치의 냉방성능 저하의 요인이 되는 전방 증발기(14)의 과열영역을 축소할 수 있어 공조장치의 냉방효율을 크게 높일 수 있다. 결과적으로 압축기(11), 응축기(12) 및 전방 증발기(14)의 효율화를 도모하여 공조장치의 고효율화 및 소형화에 기여할 수 있다.

그리고, 후방 공조장치(20)는, 상기 전방 공조장치(10)의 응축기(12)에서 전방 팽창밸브(13)로 향하는 냉매를 후방측 고온파이프(23)로 분기하여 분기된 냉매를 교축시키는 후방 팽창밸브(21)와, 상기 후방 팽창밸브(21)로부터 유입되는 냉매를 증발시킨 후 상기 전방 증발기(14)에서 압축기(11)로 향하는 냉매와 합류시키는 후방 증발기(22)로 구성되며, 차량의 뒷좌석을 냉방하게 된다.

이와 같이, 상기 전방 팽창밸브(13) 및 전방 증발기(14)를 갖는 전방 공조장치(10)와 상기 후방 팽창밸브(21) 및 후방 증발기(22)를 갖는 후방 공조장치(20)는 1개의 압축기(11)와 1개의 응축기(12)를 공용으로 사용하는 냉동 사이클을 형성하게 된다.

이하, 상기 듀얼 공조장치의 냉매 순환 과정을 설명하기로 한다.

먼저, 냉방스위치(미도시)가 온(On) 되면, 먼저 압축기(11)가 엔진의 동력으로 구동하면서 저온 저압의 기상 냉매를 흡입,압축하여 고온 고압의 기체 상태로 응축기(12)로 송출하고, 응축기(12)는 그 기상 냉매를 외기와 열교환하여 고온 고압의 액체로 응축한다. 이어, 응축기(12)에서 고온 고압의 상태로 송출되는 액상 냉매는 상기 이중관형 내부열교환기(15)의 외관(15b)을 통과하게 된다.

계속해서, 상기 이중관형 내부열교환기(15)의 외관(15b)을 통과한 냉매 중 일부는 전방측 고온파이프(16c)를 통해 전방 팽창밸브(13)로 유입되어 팽창된 후 전방 증발기(14)로 유입되어 차량 실내의 앞좌석측으로 송풍되는 공기와의 열교환에 의해 증발되며, 나머지는 상기 전방측 고온파이프(16c)로부터 분기된 후방측 고온파이프(23)를 통해 후방 팽창밸브(21)로 유입되어 팽창된 후 후방 증발기(22)로 유입되어 차량 실내의 뒷좌석측으로 송풍되는 공기와의 열교환에 의해 증발된다.

상기의 과정에서 차량 실내의 앞좌석과 뒷좌석측에 각각 냉방이 이루어진다. 즉, 블로어(미도시)가 송풍하는 공기가 상기 증발기(14)(22)를 거치면서 증발기(14)(22)내를 순환하는 액상 냉매의 증발 잠열로 냉각되어 차가워진 상태로 차량 실내에 토출됨으로써 이루어진다.

계속해서, 상기 전방 증발기(14)에서 증발후 배출된 저온 저압의 기상 냉매와 상기 후방 증발기(22)에서 증발후 배출된 저온 저압의 기상 냉매는 합류된 후, 상기 이중관형 내부열교환기(15)의 내관(15a)을 통과하게 된다.

이때, 상기 이중관형 내부열교환기(15)의 내관(15a)을 통과하는 저온 저압의 기상 냉매는 이중관형 내부열교환기(15)의 외관(15b)을 통과하는 고온 고압의 액상 냉매와 열교환한 후, 다시 압축기(11)에 흡입되어 상술한 바와 같은 냉동사이클을 재순환하게 된다.

그리고, 도 2 및 도 3과 같이, 상기 후방 공조장치(20)는 상기 전방 공조장치(10)를 순환하는 냉매를 분기하여 후방 팽창밸브(21) 및 후방 증발기(22)로도 냉매를 순환시키게 되는데, 즉, 상기 이중관형 내부열교환기(15)의 외관(15b)과 전방 팽창밸브(13)를 연결하는 전방측 고온파이프(16c)로부터 후방측 고온파이프(23)를 분기함으로써 후방 팽창밸브(21) 및 후방 증발기(22)로 냉매가 순환하게 되는 것이다.

이때, 상기 전방측 고온파이프(16c)와 후방측 고온파이프(23)를 연결하기 위해서는, 도 4 및 도 5와 같이 별도의 커넥터(30)를 사용하게 되며, 아래와 같은 공정으로 제조하게 된다.

도 4는 전방측 고온파이프(16c)를 분할하여 커넥터(30)의 양단에 용접하고, 후방측 고온파이프(23)는 상기 커넥터(30)에 직각방향으로 용접한 것이며,

도 5는 전방측 고온파이프(16c)를 커넥터(30)에 관통시키고, 후방측 고온파이프(23)는 상기 커넥터(30)에 직각방향으로 용접한 것이다. 이때 커넥터(30) 내부를 관통하고 있는 전방측 고온파이프(16c)에는 홀을 형성해야 한다.

그러나, 상기 종래기술은, 상기 전방 공조장치(10)를 순환하는 냉매를 분기하여 후방 공조장치(20)로 순환시키기 위해서, 상기 커넥터(30)를 사용하여 후방측 고온파이프(23)를 전방측 고온파이프(16c)에 연결해야 하기 때문에 부품수가 증가하고 제조공정도 증가하는 문제가 있다.

또한, 상기 이중관형 내부열교환기(15)와 전방 팽창밸브(13)의 사이 거리가 짧을 경우에는 전방측 고온파이프(16c)와 후방측 고온파이프(23)의 배관작업이 복잡하고 배관 루트(Route) 역시 복잡해져 냉매유동이 불리하다.

아울러, 상기 후방측 고온파이프(23)가 상기 커넥터(30)에서 직각방향으로 분기되므로 냉매유동이 불리하다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 후방 공조장치의 후방 팽창밸브에 연결된 후방측 고온파이프를 전방 공조장치의 이중관형 내부열교환기의 확관부로부터 직접 분기하도록 설치함으로써, 상기 후방측 고온파이프를 전방 공조장치로부터 분기하기 위한 별도의 커넥터를 삭제하여 부품수 축소 및 제조공정을 단순화함과 아울러 배관작업 및 배관 루트(Route) 단순화를 통해 냉매유동을 개선하고 재료비 절감 및 작업공정을 단축할 수 있는 차량용 듀얼 공조장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉매를 흡입하여 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 냉매를 교축시키는 전방 팽창밸브와, 상기 전방 팽창밸브로부터 유입되는 냉매를 증발시키는 전방 증발기와, 상기 전방 증발기와 압축기를 연결하는 전방측 저온파이프 및 상기 응축기와 전방 팽창밸브를 연결하는 전방측 고온파이프의 특정구간을 이중관구조로 구성하여 각 파이프를 유동하는 냉매를 상호 열교환시키는 이중관형 내부열교환기를 포함하며, 차량의 앞좌석을 냉방하는 전방 공조장치; 상기 응축기에서 전방 팽창밸브로 향하는 냉매를 후방측 고온파이프로 분기하여 분기된 냉매를 교축시키는 후방 팽창밸브와, 상기 후방 팽창밸브로부터 유입되는 냉매를 증발시킨 후 상기 전방 증발기에서 압축기로 향하는 냉매와 합류시키는 후방 증발기로 구성되어, 차량의 뒷좌석을 냉방하는 후방 공조장치;를 포함하여 이루어진 차량용 듀얼 공조장치에 있어서, 상기 후방측 고온파이프는 상기 이중관형 내부열교환기의 일측에 접속되면서 직접 분기되어 상기 후방 팽창밸브와 연결되도록 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 후방 공조장치의 후방 팽창밸브에 연결된 후방측 고온파이프를 전방 공조장치의 이중관형 내부열교환기의 확관부로부터 직접 분기하도록 설치함으로써, 상기 후방측 고온파이프를 전방 공조장치로부터 분기하기 위한 별도의 커넥터를 삭제할 수 있고 이로인해 부품수 축소 및 제조공정을 단순화 할 수 있으며, 상기 이중관형 내부열교환기와 전방 팽창밸브 사이의 거리와는 관계없이 배관작업을 간편하게 할 수 있다.

또한, 상기 후방측 고온파이프의 루트를 단순화함으로써, 냉매유동을 개선하고 재료비 절감 및 작업공정을 단축할 수 있다.

그리고, 상기 후방측 고온파이프를 상기 이중관형 내부열교환기의 외관의 확관부로부터 직접 분기함으로써, 상기 외관을 유동하는 냉매가 후방측 고온파이프로 분배될 때 냉매의 압력손실이 최소화되어 냉매유동이 개선된다.

또한, 이중관형 내부열교환기 보다 직경이 더 크고, 내관에 의한 유체유동의 장애가 적은 확관부에 파이프를 설치함으로써, 고온 고압 파이프로 냉매유동이 더욱 원활해진다.

그리고, 상기 외관의 확관부에 원주방향 또는 길이방향으로 접속되는 전방측 고온파이프와 후방측 고온파이프의 경사 각도 또는 직경을 조절함으로써 각 파이프로 분배되는 냉매의 유량을 간편하게 조절할 수 있다.

도 1은 종래의 듀얼 공조장치가 차량에 설치된 상태를 나타내는 도면,
도 2는 종래의 듀얼 공조장치를 나타내는 구성도,
도 3은 종래의 듀얼 공조장치에서 전방 공조장치로부터 후방 공조장치로 냉매가 분기되는 부분을 나타내는 사시도,
도 4 및 도 5는 종래의 듀얼 공조장치에서 전방측 고온파이프와 후방측 고온파이프가 커넥터에 의해 결합되는 경우를 나타내는 사시도,
도 6는 본 발명에 따른 차량용 듀얼 공조장치를 나타내는 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 차량용 듀얼 공조장치에서 전방 공조장치로부터 후방 공조장치로 냉매가 분기되는 부분을 나타내는 사시도,
도 8은 도 7의 A-A선 단면도,
도 9은 도 6의 이중관형 내부열교환기를 나타내는 단면도,
도 10은 도 9의 이중관형 내부열교환기에서 냉매의 유동방향을 나타내는 부분 단면도,
도 11는 본 발명에 따른 차량용 듀얼 공조장치에서 전방 공조장치로부터 후방 공조장치로 냉매가 분기되는 부분으로서 다른 실시예를 나타내는 사시도,
도 12은 도 11의 이중관형 내부열교환기를 나타내는 단면도,
도 13은 도 12의 일측 확관부를 나타내는 확대 단면도,
도 14는 도 13의 다른 실시예를 나타내는 확대 단면도이다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 차량용 듀얼 공조장치(100)는, 차량의 엔진룸측에 설치되는 전방 공조장치(200)와, 상기 전방 공조장치(200)를 순환하는 냉매를 분기하여 차량의 후방측에 설치되는 후방 공조장치(300)로 구성된다.

먼저, 상기 전방 공조장치(200)는, 압축기(210) -> 응축기(220) -> 이중관형 내부열교환기(250) -> 전방 팽창밸브(230) -> 전방 증발기(240)를 파이프(P)로 연결하여 구성된다.

상기 압축기(Compressor)(210)는 동력공급원(엔진 또는 모터 등)으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 전방 증발기(240)로부터 토출된 저온 저압의 기상 냉매를 흡입,압축하여 고온 고압의 기체 상태로 응축기(220)로 토출하게 된다.

상기 응축기(Condenser)(220)는 상기 압축기(210)에서 토출된 고온 고압의 기상 냉매를 외기와 열교환시켜 고온 고압의 액체로 응축하여 전방 팽창밸브(230)로 토출하게 된다.

상기 전방 팽창밸브(Expansion Valve)(230)는 상기 응축기(220)에서 토출된 고온 고압의 액상 냉매를 교축작용으로 급속히 팽창시켜 저온 저압의 습포화 상태로 전방 증발기(240)로 보내게 된다.

상기 전방 증발기(Evaporator)(240)는 상기 전방 팽창밸브(230)에서 교축된 저압의 액상 냉매를 차량 실내측으로 송풍되는 공기와 열교환시켜 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 실내에 토출되는 공기를 냉각하게 된다.

계속해서, 상기 전방 증발기(240)에서 증발된 저온 저압의 기상 냉매는 다시 압축기(210)에 흡입되어 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.

아울러, 상기와 같은 냉매순환과정에서, 차량 실내의 냉방은 차량 공조장치의 블로어(미도시)가 송풍하는 공기가 상기 전방 증발기(240)를 통과하면서 전방 증발기(240)의 내부를 순환하는 액상 냉매의 증발 잠열로 냉각되어 차가워진 상태로 차량 실내에 토출됨으로써 이루어진다.

그리고, 상기 이중관형 내부열교환기(250)는 상기 전방 증발기(240)와 압축기(210)를 연결하는 전방측 저온파이프(P3) 및 상기 응축기(220)와 전방 팽창밸브(230)를 연결하는 전방측 고온파이프(P1,P2)의 특정구간을 이중관구조로 구성하여 각 파이프를 유동하는 냉매를 상호 열교환시키게 된다.

상기 이중관형 내부열교환기(250)는, 상기 전방 증발기(240)와 압축기(210)를 연결하는 전방측 저온파이프(P3)의 특정구간에 구성되는 내관(251)과, 상기 내관(251)의 외주면에 이중관 구조로 결합되어 구성되는 외관(252)으로 이루어진다.

즉, 도 9 및 도 10과 같이, 상기 이중관형 내부열교환기(250)는, 상기 내관(251)과 외관(252) 중 어느 하나에 나선형의 돌출부(251a) 및 요홈부(251b)를 형성하여, 상기 내관(251)의 내측에는 제1냉매유로(R1)를 형성하고, 상기 내관(251)과 외관(252)의 사이에는 제2냉매유로(R2)를 형성하게 된다.

여기서, 상기 제1냉매유로(R1)는 상기 전방 증발기(240) 및 후방 증발기(320)에서 배출된 냉매(기상냉매)가 합류되어 유동하는 유로이고, 상기 제2냉매유로(R2)는 상기 응축기(220)에서 배출된 냉매(액상냉매)가 유동하는 유로이다.

도면에서는 상기 내관(251)의 외주면에 나선형의 돌출부(251a) 및 요홈부(251b)를 형성하고, 상기 외관(252)은 원형파이프로 형성하여 상기 내관(251)과 이중관 구조로 결합한 것을 일예로 도시한 것이다.

이때, 상기 내관(251)의 나선형 돌출부(251a)가 상기 외관(252)의 내주면에 밀착됨으로써, 상기 내관(251)과 외관(252)의 사이에 형성된 제2냉매유로(R2)는 나성형으로 형성되게 된다.

아울러, 상기 내관(251)의 외주면에 나성형으로 형성된 돌출부(251a) 및 요홈부(251b)의 양단부는 후술하는 상기 외관(252)의 양단부에 형성된 확관부(253) 내부에서 끝나게 된다.

한편, 상기 외관(252)의 양끝단은 전방측 저온파이프(P3)의 외주면과 용접 등의 방법으로 밀봉된다.

그리고, 상기 외관(252)의 양단부에는 확관부(253)가 형성되며, 이때 일측 확관부(253)에는 상기 응축기(220)와 연결된 전방측 고온파이프(P1)가 용접으로 결합되고, 타측 확관부(253)에는 상기 전방 팽창밸브(230)와 연결된 전방측 고온파이프(P2)가 용접으로 결합된다.

이처럼, 상기 외관(252)의 양단부에 확관부(253)를 형성하여 냉매 유로(유로 단면적)를 확대함으로써, 냉매가 외관(252)으로 유입될 때 또는 냉매가 외관(252)에서 배출될 때 냉매의 압력손실을 최소화하게 된다.

그리고, 상기 후방 공조장치(300)는, 상기 응축기(220)에서 전방 팽창밸브(230)로 향하는 고온 고압 냉매를 후방측 고온파이프(P4)로 분기하여 분기된 냉매를 교축시키는 후방 팽창밸브(310)와, 상기 후방 팽창밸브(310)로부터 유입되는 저온 저압 냉매를 증발시킨 후 상기 전방 증발기(240)에서 압축기(210)로 향하는 냉매와 합류시키는 후방 증발기(320)로 구성되어, 차량의 뒷좌석을 냉방하게 된다.

즉, 상기 전방 공조장치(200)의 전방 팽창밸브(230)로 유입되기 전의 냉매를 상기 후방측 고온파이프(P4)를 통해 분기하여 분기된 냉매를 상기 후방 팽창밸브(310) 및 후방 증발기(320)로 순환시키게 된다.

또한, 상기 후방 증발기(320)의 출구측에 연결되는 후방측 저온파이프(P5)는 상기 전방 증발기(240)에서 이중관형 내부열교환기(250)를 통과하기 전의 전방측 저온파이프(P3)와 연결됨으로써, 상기 후방 증발기(320)에서 증발된 후의 냉매는 상기 전방 증발기(240)에서 증발된 후 전방측 저온파이프(P3)를 유동하는 냉매와 합류하게 된다.

그리고, 상기 후방측 고온파이프(P4)는 상기 이중관형 내부열교환기(250)의 일측에 접속되면서 직접 분기되어 상기 후방 팽창밸브(310)와 연결되도록 형성된다.

따라서, 상기 전방 공조장치(200)의 응축기(220)에서 배출된 냉매가 상기 이중관형 내부열교환기(250)의 외관(252)을 거쳐 전방 팽창밸브(230)로 유동하는 과정에서, 상기 외관(252)을 유동하는 냉매 중 일부가 상기 후방측 고온파이프(P4)로 곧바로 분기되어 상기 후방 팽창밸브(310)로 유동하게 된다.

또한, 상기 후방측 고온파이프(P4)는, 상기 전방 팽창밸브(230)와 연결된 전방측 고온파이프(P2)가 접속되는 상기 외관(252)의 확관부(253)에 용접되어 접속된다. 즉, 상기 후방측 고온파이프(P4)를 상기 외관(252)의 확관부(253)에 접속하게 됨으로써, 상기 외관(252)내의 제2냉매유로(R2)를 통과한 냉매가 후방측 고온파이프(P4)로 분배될 때 냉매의 압력손실이 최소화되어 냉매유동이 개선된다.

그리고, 상기 외관(252)의 확관부(253)에 접속된 상기 전방측 고온파이프(P2)와 후방측 고온파이프(P4)를 통해 각각 분배되는 냉매의 유량은 아래의 다양한 실시예를 통해 조절할 수 있다.

첫번째 실시예는, 도 8과 같이, 상기 외관(252)의 확관부(253)에 각각 접속되는 상기 전방측 고온파이프(P2)와 후방측 고온파이프(P4)를 상기 확관부(253)의 원주방향으로 상호 일정간격 이격하여 접속한 것이다.

이때, 상기 확관부(253)의 수직 중심선(C)을 기준으로 일측(좌측)에는 상기 전방측 고온파이프(P2)가 하측방향(중력방향)으로 일정각도(θ1) 경사지게 접속되고, 타측(우측)에는 상기 후방측 고온파이프(P4)가 하측방향(중력방향)으로 일정각도(θ2) 경사지게 접속된다.

여기서, 상기 확관부(253)의 수직 중심선(C)을 기준으로 상기 전방측 고온파이프(P2)의 경사 각도(θ1)는 상기 후방측 고온파이프(P4)의 경사 각도(θ2) 보다 작은 것이 바람직하다.

즉, 상기 확관부(253)에 접속되는 상기 전방측 고온파이프(P2)가 상기 후방측 고온파이프(P4) 보다 수직에 가깝게 경사져 있기 때문에 그만큼 중력의 영향을 많이 받게 되며, 이로인해 상기 외관(252)내의 제2냉매유로(R2)를 통과하여 확관부(253)로 유입된 냉매는 중력(자중)에 의해 상기 전방측 고온파이프(P2)로 상대적으로 더 많은 냉매가 분배되게 된다.

통상적으로 전방 공조장치(200)의 전방 증발기(240)가 후방 공조장치(300)의 후방 증발기(320) 보다 용량이 크기 때문에, 상기 전방 증발기(240)측으로 냉매를 공급하는 상기 전방측 고온파이프(P2)를 수직에 더 가깝게 설치하여 전방 증발기(240)측으로 상대적으로 더 많은 냉매가 공급되도록 하는 것이다.

이와 같이, 상기 외관(252)의 확관부(253)에 접속되는 상기 전방측 고온파이프(P2)와 후방측 고온파이프(P4)의 경사 각도를 조절함으로써 각 파이프(P2,P4)로 분배되는 냉매의 유량을 조절할 수 있다.

두번째 실시예는, 도 11 내지 도 13과 같이, 상기 외관(252)의 확관부(253)에 각각 접속되는 상기 전방측 고온파이프(P2)와 후방측 고온파이프(P4)를 상기 확관부(253)의 길이방향으로 상호 일정간격 이격하여 접속한 것이다.

이때, 상기 전방측 고온파이프(P2)와 후방측 고온파이프(P4)는 상기 확관부(253)의 하측방향(중력방향)에 수직으로 접속된다.

또한, 도 11 내지 도 13의 실시예에서는 상기 전방측 고온파이프(P2)와 후방측 고온파이프(P4)가 모두 상기 확관부(253)에 수직으로 접속되기 때문에 상기 각 파이프(P2,P4)의 직경(D1)(D2)을 조절하여 각 파이프(P2,P4)로 분배되는 냉매의 유량을 조절하게 된다.

여기서, 용량이 상대적으로 큰 전방 증발기(240)측으로 더 많은 냉매를 공급하도록 상기 전방측 고온파이프(P2)의 직경(D1)을 상기 후방측 고온파이프(P4)의 직경(D2) 보다 크게 형성하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 전방측 고온파이프(P2)와 후방측 고온파이프(P4)가 상기 확관부(253)의 길이방향으로 상호 일정간격 이격되어 접속되기 때문에, 상기 전방측 고온파이프(P2) 및 후방측 고온파이프(P4)가 접속되는 확관부(253)의 길이(L2)가 상기 전방측 고온파이프(P1)가 접속되는 확관부(253)의 길이(L1) 보다 큰 것이 바람직하다.

세번째 실시예는, 도 14와 같이, 상기 외관(252)의 확관부(253)에 각각 접속되는 상기 전방측 고온파이프(P2)와 후방측 고온파이프(P4)를 상기 확관부(253)내의 냉매유동방향으로 상호 일정간격 이격하여 접속한 것이다.

이때, 상기 전방측 고온파이프(P2)와 후방측 고온파이프(P4)는 상기 확관부(253)의 하측방향(중력방향)에 수직으로 접속되며 각각 동일한 직경으로 형성된다.

또한, 도 14의 실시예에서는 상기 전방측 고온파이프(P2)와 후방측 고온파이프(P4)가 모두 상기 확관부(253)에 수직으로 접속됨과 동시에 각각 동일한 직경으로 형성되기 때문에, 상기 확관부(253)내의 냉매유동방향을 따라 접속되는 상기 전방측 고온파이프(P2)와 후방측 고온파이프(P4)의 배치 순서를 변경하여 각 파이프(P2,P4)로 분배되는 냉매의 유량을 조절하게 된다.

여기서, 용량이 상대적으로 큰 전방 증발기(240)측으로 더 많은 냉매를 공급하도록, 상기 전방측 고온파이프(P2)를 상기 후방측 고온파이프(P4)의 보다 상기 확관부(253)내의 냉매유동방향 상류측에 접속 배치하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 외관(252)내의 제2냉매유로(R2)를 통과하여 확관부(253)로 유입된 냉매는 냉매유동방향 상류측에 배치된 상기 전방측 고온파이프(P2)로 상대적으로 더 많은 냉매가 분배되게 되는 것이다.

이처럼, 상기 외관(252)의 확관부(253)에 각각 수직으로 접속된 상기 전방측 고온파이프(P2)와 후방측 고온파이프(P4)의 직경이 동일하더라도 냉매유동방향으로 상기 각 파이프(P2,P4)의 배치 순서에 따라 각 파이프(P2,P4)로 분배되는 냉매의 유량을 조절할 수 있는 것이다.

한편, 상기 전방측 고온파이프(P2)와 후방측 고온파이프(P4)가 상기 확관부(253)의 냉매유동방향으로 상호 일정간격 이격되어 접속되기 때문에, 상기 전방측 고온파이프(P2) 및 후방측 고온파이프(P4)가 접속되는 확관부(253)의 길이(L2)가 상기 전방측 고온파이프(P1)가 접속되는 확관부(253)의 길이(L1) 보다 큰 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명은 상기 후방측 고온파이프(P4)를 상기 이중관형 내부열교환기(250)의 외관(252)의 확관부(253)에 직접 접속되게 설치함으로서, 종래와 같이 후방측 고온파이프를 분기하기 위한 별도의 커넥터(30)를 삭제할 수 있고 이로인해 부품수 축소 및 제조공정을 단순화 할 수 있으며, 상기 이중관형 내부열교환기(250)와 전방 팽창밸브(230) 사이의 거리와는 관계없이 배관작업을 간편하게 할 수 있다.

또한, 상기 후방측 고온파이프(P4)의 루트(Route)를 단순화하여 냉매유동을 개선하고 재료비 절감 및 작업공정을 단축할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 차량용 듀얼 공조장치(100)의 작용을 설명하기로 한다.

먼저, 상기 압축기(210)에서 압축되어 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 응축기(220)로 유입되고, 상기 응축기(220)로 유입된 기상냉매는 외부공기와의 열교환을 통해 응축되면서 고온 고압의 액상 냉매로 상변화 한 후, 상기 이중관형 내부열교환기(250)의 외관(252)의 일측 확관부(253)내로 유입된다.

상기 외관(252)의 일측 확관부(253)내로 유입된 고온 고압의 냉매는 외관(252)내의 제2냉매유로(R2)를 유동하는 과정에서 상기 전방 증발기(240) 및 후방 증발기(320)에서 배출되어 내관(251)내의 제1냉매유로(R1)를 유동하는 저온 저압의 냉매와 상호 열교환을 수행한 후, 상기 타측 확관부(253)에 접속된 전방측 고온파이프(P2)와 후방측 고온파이프(P4)로 각각 분배된다.

여기서, 상기 전방측 고온파이프(P2)로 분배된 냉매는 상기 전방 팽창밸브(230)로 유입되어 감압 팽창 되면서 저온 저압의 무화 상태가 되어 상기 전방 증발기(240)로 유입되고, 상기 전방 증발기(240)로 유입된 냉매는 차량 실내의 앞좌석측으로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발함과 동시에 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 차량 실내의 앞좌석측으로 송풍되는 공기를 냉각시키게 된다.

또한, 상기 후방측 고온파이프(P4)로 분배된 냉매는 상기 후방 팽창밸브(310)로 유입되어 감압 팽창 되면서 저온 저압의 무화 상태가 되어 상기 후방 증발기(320)로 유입되고, 상기 후방 증발기(320)로 유입된 냉매는 차량 실내의 뒷좌석측으로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발함과 동시에 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 차량 실내의 뒷좌석측으로 송풍되는 공기를 냉각시키게 된다.

계속해서, 상기 전방 증발기(240)에서 증발후 배출된 저온 저압의 기상 냉매와, 상기 후방 증발기(320)에서 증발후 배출된 저온 저압의 기상 냉매는 각각 전방측 저온파이프(P3)와 후방측 저온파이프(P5)를 통해 합류된 후, 상기 이중관형 내부열교환기(250)의 내관(251)내의 제1냉매유로(R1)를 통과하게 된다.

이때, 상기 이중관형 내부열교환기(250)의 내관(251)내의 제1냉매유로(R1)를 통과하는 저온 저압의 기상 냉매는 외관(252)내의 제2냉매유로(R2)를 통과하는 고온 고압의 액상 냉매와 열교환한 후, 다시 압축기(210)에 흡입되어 상술한 바와 같은 냉동사이클을 재순환하게 된다.

100: 듀얼 공조장치 200: 전방 공조장치
210: 압축기 220: 응축기
230: 전방 팽창밸브 240: 전방 증발기
250: 이중관형 내부열교환기 251: 내관
252: 외관 253: 확관부
300: 후방 공조장치
310: 후방 팽창밸브 320: 후방 증발기
P1,P2: 전방측 고온파이프 P3: 전방측 저온파이프
P4: 후방측 고온파이프 P5: 후방측 저온파이프

Claims

냉매를 흡입하여 압축하는 압축기(210)와, 상기 압축기(210)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(220)와, 상기 응축기(220)에서 응축된 냉매를 교축시키는 전방 팽창밸브(230)와, 상기 전방 팽창밸브(230)로부터 유입되는 냉매를 증발시키는 전방 증발기(240)와, 상기 전방 증발기(240)와 압축기(210)를 연결하는 전방측 저온파이프(P3) 및 상기 응축기(220)와 전방 팽창밸브(230)를 연결하는 전방측 고온파이프(P1,P2)의 특정구간을 이중관구조로 구성하여 각 파이프를 유동하는 냉매를 상호 열교환시키는 이중관형 내부열교환기(250)를 포함하며, 차량의 앞좌석을 냉방하는 전방 공조장치(200);
상기 응축기(220)에서 전방 팽창밸브(230)로 향하는 냉매를 후방측 고온파이프(P4)로 분기하여 분기된 냉매를 교축시키는 후방 팽창밸브(310)와, 상기 후방 팽창밸브(310)로부터 유입되는 냉매를 증발시킨 후 상기 전방 증발기(240)에서 압축기(210)로 향하는 냉매와 합류시키는 후방 증발기(320)로 구성되어, 차량의 뒷좌석을 냉방하는 후방 공조장치(300);를 포함하여 이루어진 차량용 듀얼 공조장치에 있어서,
상기 후방측 고온파이프(P4)는 상기 이중관형 내부열교환기(250)의 일측에 접속되면서 직접 분기되어 상기 후방 팽창밸브(310)와 연결되도록 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼 공조장치.
제 1 항에 있어서,
상기 이중관형 내부열교환기(250)는, 상기 전방 증발기(240)와 압축기(210)를 연결하는 전방측 저온파이프(P3)의 특정구간에 구성되는 내관(251)과, 상기 내관(251)의 외주면에 이중관 구조로 결합됨과 아울러 양단부에 확관부(253)가 형성되어 일측 확관부(253)에는 상기 응축기(220)와 연결된 전방측 고온파이프(P1)가 접속되고 타측 확관부(253)에는 상기 전방 팽창밸브(230)와 연결된 전방측 고온파이프(P2)가 접속되는 외관(252)으로 이루어지고,
상기 후방측 고온파이프(P4)는, 상기 전방 팽창밸브(230)와 연결된 전방측 고온파이프(P2)가 접속되는 상기 외관(252)의 확관부(253)에 접속되는 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼 공조장치.
제 2 항에 있어서,
상기 외관(252)의 확관부(253)에 각각 접속되는 상기 전방측 고온파이프(P2)와 후방측 고온파이프(P4)는, 상기 확관부(253)의 원주방향으로 상호 일정간격 이격되어 접속되는 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼 공조장치.
제 3 항에 있어서,
상기 확관부(253)의 수직 중심선(C)을 기준으로 일측에는 상기 전방측 고온파이프(P2)가 일정각도(θ1) 경사지게 접속되고, 타측에는 상기 후방측 고온파이프(P4)가 일정각도(θ2) 경사지게 접속되며, 상기 각 파이프(P2,P4)의 경사 각도를 조절하여 각 파이프(P2,P4)로 분배되는 냉매의 유량을 조절하도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼 공조장치.
제 4 항에 있어서,
상기 전방측 고온파이프(P2)의 경사 각도(θ1)는, 상기 후방측 고온파이프(P4)의 경사 각도(θ2) 보다 작은 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼 공조장치.
제 2 항에 있어서,
상기 외관(252)의 확관부(253)에 각각 접속되는 상기 전방측 고온파이프(P2)와 후방측 고온파이프(P4)는, 상기 확관부(253)의 길이방향으로 상호 일정간격 이격되어 접속되며, 상기 각 파이프(P2,P4)의 직경(D1)(D2)을 조절하여 각 파이프(P2,P4)로 분배되는 냉매의 유량을 조절하도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼 공조장치.
제 6 항에 있어서,
상기 전방측 고온파이프(P2)의 직경(D1)은, 상기 후방측 고온파이프(P4)의 직경(D2) 보다 큰 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼 공조장치.
제 6 항에 있어서,
상기 전방측 고온파이프(P2) 및 후방측 고온파이프(P4)가 접속되는 상기 확관부(253)의 길이(L2)는, 상기 전방측 고온파이프(P1)가 접속되는 확관부(253)의 길이(L1) 보다 큰 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼 공조장치.
제 2 항에 있어서,
상기 외관(252)의 확관부(253)에 각각 접속되는 상기 전방측 고온파이프(P2)와 후방측 고온파이프(P4)는, 상기 확관부(253)내의 냉매유동방향으로 상호 일정간격 이격되어 접속되며, 상기 확관부(253)내의 냉매유동방향을 따라 접속되는 상기 각 파이프(P2,P4)의 배치 순서를 변경하여 각 파이프(P2,P4)로 분배되는 냉매의 유량을 조절하도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼 공조장치.
제 9 항에 있어서,
상기 전방측 고온파이프(P2)는, 상기 후방측 고온파이프(P4) 보다 상기 확관부(253)내의 냉매유동방향 상류측에 접속된 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼 공조장치.
제 2 항에 있어서,
상기 이중관형 내부열교환기(250)는, 상기 내관(251)과 외관(252) 중 어느 하나에 나선형의 돌출부(251a) 및 요홈부(251b)를 형성하여, 상기 내관(251)의 내측에는 제1냉매유로(R1)를 형성하고, 상기 내관(251)과 외관(252)의 사이에는 제2냉매유로(R2)를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼 공조장치.
제 11 항에 있어서,
상기 제1냉매유로(R1)는, 상기 전방 증발기(240) 및 후방 증발기(320)에서 배출된 냉매가 합류되어 유동하는 유로이고,
상기 제2냉매유로(R2)는, 상기 응축기(220)에서 배출된 냉매가 유동하는 유로인 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼 공조장치.