KR20120020425A - 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압축기와 증발기를 연결하는 에어컨 배관을 이중관 구조로 형성하고, 압축기 측에 장착되는 선팽창 유닛을 포함하여 구성함으로써, 응축기로부터 공급되는 고온고압의 액체냉매를 선팽창 유닛을 통해 분기시킴에 따라 발생되는 구동흐름을 이용해 냉매 팽창을 극대화시키고, 팽창된 액체냉매를 증발기로부터 압축기로 공급되는 저온저압의 기체냉매와의 상호 열교환을 통해 과냉시키도록 하여 증발기 입구측 냉매의 온도를 추가적으로 더 낮게 만들고, 증발기의 엔탈피 차를 크게 하여 COP(Coefficient Of Performance)을 극대화시켜 전체적인 에어컨 시스템의 냉방성능 및 효율을 증대시키도록 하는 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치를 제공를 제공한다.

Description

차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치{LIQUID REFRIGERANT SUPERCOOLING DEVICE FOR AIR CONDITIONER SYSTEM OF VEHICLE}
본 발명은 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압축기와 증발기가 연결되는 에어컨 배관 상에 설치하여 응축기로부터 공급되는 고온고압의 액체냉매를 증발기로부터 압축기로 공급되는 저온저압의 기체냉매와 상호 열교환을 통해 과냉시키도록 하여 에어컨 시스템의 냉방성능을 극대화시키는 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 에어컨 시스템은 외부의 온도변화에 관계없이 자동차 실내의 온도를 적당한 온도로 유지하여 쾌적한 실내환경을 유지할 수 있도록 하는 것이다.
이러한 에어컨 시스템은 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기에서 응축되어 액화된 냉매를 급속히 팽창시키는 팽창밸브, 및 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키면서 냉매의 증발 잠열을 이용하여 상기 에어컨 시스템이 설치된 실내로 송풍되는 공기를 냉각하는 증발기 등을 주요한 구성요소로 포함한다.
상기한 에어컨 시스템은 일반적인 냉동 사이클에 따라 작동하는 것으로서, 냉매는 상기 구성원들을 순차적으로 반복 순환하면서 고온 고압의 액체상태에서 저온저압의 기체상태로 연속적으로 상변화되어 냉방과정을 수행하게 된다.
여기서, 상기와 같이 고온 고압의 액체냉매는 저온저압의 기체냉매와의 상호 열교환을 통해 냉각되는 바, 상기 냉매가 이동하는 배관이 에어컨 시스템이 설치되는 공간활용 측면에서 보통 응축기와 일체화되게 구성되며, 응축기에서 응축된 냉매를 다시 한번 과냉시키는 구조로 이루어진다.
그러나 상기와 같은 종래의 차량 에어컨 시스템에서 응축기에서 응축된 냉매를 다시 한번 과냉시키는 구조로 이루어지는 바, 냉매의 흐름이 복잡하여 응축기 입출구 배관 내측의 압력강하가 빈번하게 발생되는 등의 문제점이 있다.
또한, 응축기가 한정된 크기로 이루어지는 바, 상기 냉매가 이동하는 배관의 길이의 제약이 발생하며, 냉매를 필요온도로 저감시키기 위한 최소요구 길이를 충족하지 못할 경우에는, 냉매를 필요온도로 저감시키지 못함으로써, 압축기 소요동력 대비 냉방 능력의 계수인 COP(Coefficient Of Performance)가 낮아져 에어컨 시스템의 전체적인 냉각성능 및 효율이 저하되는 문제점도 있다.
그리고 냉매 과냉의 이론적인 효과는 외부기온이 45℃ 조건일 경우, 개발차종의 데이터 상의 주행 구간에서 열교환된 서브 쿨 냉매의 온도가 통상 55℃ 수준임을 감안하면 추가적으로 배관의 길이를 증대하더라도 냉매의 온도를 낮추기가 어려우며, 냉각 성능의 향상을 위해서는 무한대로 길이를 증대해야 하는 문제점도 내포하고 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하려는 과제는 압축기와 증발기를 연결하는 에어컨 배관을 이중관 구조로 형성하고, 압축기 측에 장착되는 선팽창 유닛을 포함하여 구성함으로써, 응축기로부터 공급되는 고온고압의 액체냉매를 선팽창 유닛을 통해 분기시킴에 따라 발생되는 구동흐름을 이용해 냉매 팽창을 극대화시키고, 팽창된 액체냉매를 증발기로부터 압축기로 공급되는 저온저압의 기체냉매와의 상호 열교환을 통해 과냉시키도록 하여 증발기 입구측 냉매의 온도를 추가적으로 더 낮게 만들고, 증발기의 엔탈피 차를 크게 하여 COP(Coefficient Of Performance)을 극대화시켜 전체적인 에어컨 시스템의 냉방성능 및 효율을 증대시키도록 하는 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치는 기체 상태의 냉매를 압축시키는 압축기와, 압축된 냉매를 액체 상태로 응축시키는 응축기와, 상기 응축기와 연결되어 응축된 액체냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브를 통해 팽창된 냉매를 공기와 열교환을 통해 증발시키는 증발기를 포함하는 에어컨 시스템에서 상기 압축기와 증발기가 연결되는 에어컨 배관 상에 설치되어 상기 응축기와 팽창밸브를 상호 연결하며, 응축기로부터 공급되는 고온 고압의 액체냉매를 증발기로부터 압축기로 공급되는 저온 저압의 기체 냉매와 상호 열교환을 통해 과냉시켜 팽창밸브로 공급시키도록 하는 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치에 있어서, 상기 에어컨 배관 상의 일측에 에어컨 배관의 외주면을 감싼 상태로 장착되며, 일측은 상기 응축기와 연결되고, 타측은 상기 팽창밸브와 연결되는 석션 파이프; 및 상기 응축기로부터 공급되는 액체냉매를 상기 석션 파이프의 내부로 분기시켜 공급하여 팽창시키도록 상기 응축기와 석션 파이프의 사이에 장착되는 선팽창 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 선팽창 유닛은 상기 응축기와 연결되어 상기 응축기로부터 공급되는 액체냉매를 메인 파이프와 보조 파이프로 각각 유입되도록 분기시키는 냉매 분기관; 및 내부에 장착공간이 형성되어 상기 압축기 측에서 상기 에어컨 배관과 상기 석션 파이프에 삽입된 상태로 장착되며, 일면에 상기 석션 파이프의 내부로 액체냉매가 유입되도록 상기 메인 파이프와 연결되는 메인 장착홀과, 상기 보조 파이프와 연결되는 보조 장착홀이 각각 형성되는 선팽창 블록을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 냉매 분기관은 일측이 상기 응축기와 연결되고, 타측이 상기 메인 파이프에 각각 연결되는 메인 연결관; 및 상기 메인 연결관으로부터 수직방향으로 연장 형성되며, 상기 보조 파이프와 연결되는 서브 연결관으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 선팽창 블록은 사각 형상으로 형성되며, 상기 에어컨 배관과 석션 파이프가 관통되도록 양측에 상기 장착공간과 연결되는 제1, 제2 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 관통홀은 그 내경이 상기 장착공간의 내경과 동일한 내경으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 메인 장착홀은 상기 메인 파이프가 삽입되는 삽입부; 상기 선팽창 블록의 내측에서 상기 삽입부의 내경보다 작은 내경으로 형성되는 선팽창부; 및 상기 삽입부와 선팽창부를 연결하며, 상기 삽입부로부터 선팽창부로 갈수록 내경이 작아지게 형성되는 경사부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 석션 파이프는 상기 에어컨 배관의 외주면을 감싸며, 일측 외주면이 상기 선팽창 블록의 장착공간에 일정부분 삽입되는 원통 형상의 몸체부; 상기 선팽창 블록에 삽입된 상기 몸체부의 일측에서 상기 선팽창 블록의 메인 장착홀에 대응하는 위치에 형성되어 상기 선팽창부와 연결되는 메인 냉매 유입홀; 상기 메인 냉매 유입홀과 이격된 상태로, 상기 선팽창 블록의 보조 장착홀에 대응하는 위치에서 상기 몸체부에 형성되는 보조 냉매 유입홀; 및 상기 몸체부의 타측에 형성되어 공급된 액체냉매를 상기 팽창밸브로 배출하는 배출포트로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 몸체부는 상기 에어컨 배관의 직경보다 큰 직경으로 형성되며, 그 내주면과 상기 에어컨 배관의 외주면 사이에 액체냉매가 이동되는 냉매유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치에 의하면, 압축기와 증발기를 연결하는 에어컨 배관을 이중관 구조로 형성하고, 압축기 측에 장착되는 선팽창 유닛을 포함하여 구성함으로써, 응축기로부터 공급되는 고온고압의 액체냉매를 선팽창 유닛에 의해 분기시킴에 따라, 발생하는 구동흐름을 이용해 냉매 팽창을 극대화시킬 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 과냉장치는 팽창된 액체냉매를 석션 파이프로 유입되어 냉매유로를 따라 이동하면서 증발기로부터 압축기로 공급되는 저온저압의 기체냉매와의 상호 열교환을 통해 과냉시키도록 하여 증발기 입구측 냉매의 온도를 추가적으로 더 낮게 만들고, 증발기의 엔탈피 차를 크게 함에 따라, COP(Coefficient Of Performance)을 극대화시킴으로써, 종래에 비해 전체적인 에어컨 시스템의 냉방성능을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 에어컨 시스템의 냉방성능을 향상시킴으로써, 차량 실내의 쾌적성을 향상시켜 차량의 상품성 및 소비자의 만족도를 향상시킬 수 있으며, 에어컨 배관의 길이를 증대시키지 않아도 냉매의 요구온도를 충족시킴으로써, 각 구성 부품의 사이즈를 줄일 수 있어 차량의 중량 절감 및 연비 개선의 효과도 있다.
또한, 팽창밸브를 통해 증발기로 유입되는 액체냉매 속에 기체상태로 남아있는 불응축 기체냉매를 증발기로부터 배출되는 저온의 기체냉매와 상호 열교환을 통해 응축시킴으로써, 불응축 기체냉매에 의한 냉각 효율 저하를 방지하고, 팽창밸브에서의 팽창효율을 증가시켜 에어컨 시스템의 전체적인 효율을 증대시키는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치에 적용되는 선팽창 유닛의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 A부분 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치가 적용된 에어컨 사이클과 종래 에어컨 사이클의 몰리에르선도를 비교한 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치에 적용되는 선팽창 유닛의 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치(100)는 응축기(103)와 증발기(107)를 연결하는 에어컨 배관(111)을 이중관 구조로 형성하고, 압축기(101) 측에 장착되는 선팽창 유닛(130)을 포함하여 구성함으로써, 응축기(103)로부터 공급되는 고온고압의 액체냉매를 선팽창 유닛(130)에 의해 분기시키고 구동흐름을 이용해 냉매 팽창을 극대화시키도록 한다.
또한, 냉매 팽창이 극대화된 액체냉매를 증발기(107)로부터 압축기(101)로 공급되는 저온저압의 기체냉매와의 상호 열교환을 통해 과냉시킴으로써, 증발기(107) 입구측 냉매의 온도를 추가적으로 더 낮게 만들고, 증발기(107)의 엔탈피 차를 크게 함에 따라, COP(Coefficient Of Performance)를 극대화시켜 전체적인 에어컨 시스템의 냉방성능 및 효율을 증대시키도록 한다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치(100)는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 기본적으로, 기체 상태의 냉매를 압축시키는 압축기(101)와, 압축된 냉매를 액체 상태로 응축시키는 응축기(103)와, 상기 응축기(103)와 연결되어 응축되어 액화된 액체냉매를 작은 액체입자로 분사함에 따라 팽창시키는 팽창밸브(105)와, 상기 팽창밸브(105)를 통해 팽창된 냉매를 공기와 열교환을 통해 증발시키는 증발기(107)를 포함하는 에어컨 시스템에 적용된다.
여기서, 상기 압축기(101)와 응축기(103)는 냉매튜브(109)를 통해 연결되며, 상기 냉매튜브(109)는 상기 압축기(101)로부터 공급되는 압축된 냉매를 냉각시킨 후, 응축되도록 상기 응축기(103)로 냉매를 공급하게 된다.
이와 같은 에어컨 시스템에 적용되는 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치(100)는 상기 압축기(101)와 증발기(107)가 연결되는 에어컨 배관(111) 상에 설치되어 상기 응축기(103)와 팽창밸브(105)를 상호 연결하며, 응축기(103)로부터 공급되는 고온 고압의 액체냉매를 증발기(107)로부터 압축기(101)로 공급되는 저온 저압의 기체 냉매와 상호 열교환을 통해 과냉시켜 팽창밸브(105)로 공급시키도록 한다.
이러한, 과냉장치(100)는, 도 1과 도 2에서 도시한 바와 같이, 석션 파이프(120)와 선팽창 유닛(130)으로 구성되며, 이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 석션 파이프(120)는 상기 에어컨 배관(111) 상의 일측에 에어컨 배관(111)의 외주면을 감싼 상태로 장착되며, 일측은 상기 응축기(103)와 연결되고, 타측은 상기 팽창밸브(105)와 연결된다.
이러한 석션 파이프(120)의 상세한 구조는 하기에서 다시 설명하기로 한다.
그리고, 상기 선팽창 유닛(130)은 상기 응축기(103)로부터 공급되는 액체냉매를 상기 석션 파이프(120)의 내부로 분기시켜 공급하여 팽창시키도록 상기 응축기(103)와 석션 파이프(120)의 사이에 장착된다.
본 실시예에서, 상기 선팽창 유닛(130)은, 도 2와 도 3에서 도시한 바와 같이, 냉매 분기관(131), 선팽창 블록(141)으로 구성되며, 이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 냉매 분기관(131)은 상기 응축기(103)와 연결되어 상기 응축기(103)로부터 공급되는 액체냉매를 메인 파이프(133)와 보조 파이프(135)로 각각 유입되도록 분기시키게 된다.
여기서, 상기 냉매 분기관(131)은 일측이 상기 응축기(103)와 연결되고, 타측이 상기 메인 파이프(133)에 각각 연결되는 메인 연결관(137)과, 상기 메인 연결관(137)으로부터 수직방향으로 연장 형성되며, 상기 보조 파이프(135)와 연결되는 서브 연결관(139)으로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고 상기 선팽창 블록(141)은 내부에 장착공간(143)이 형성되어 상기 압축기(107) 측에서 상기 에어컨 배관(111)과 상기 석션 파이프(120)에 삽입된 상태로 장착된다.
이러한 선팽창 블록(141)은 일면에 상기 석션 파이프(120)의 내부로 액체냉매가 유입되도록 상기 메인 파이프(133)와 연결되는 메인 장착홀(145)과, 상기 보조 파이프(135)와 연결되는 보조 장착홀(147)이 각각 형성된다.
여기서, 상기 선팽창 블록(141)은 사각 형상으로 형성되며, 상기 에어컨 배관(111)과 석션 파이프(120)가 관통되도록 양측에 상기 장착공간(143)과 연결되는 제1, 제2 관통홀(149, 151)이 형성될 수 있다.
상기 제2 관통홀(151)은 그 내경이 상기 장착공간(143)의 내경과 동일한 내경으로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 본 실시예에서, 상기 메인 장착홀(145)은 상기 메인 파이프(133)가 삽입되는 삽입부(153)와, 상기 선팽창 블록(141)의 내측에서 상기 삽입부(153)의 내경(D1)보다 작은 내경(D2)으로 형성되는 선팽창부(155)와, 상기 삽입부(153)와 선팽창부(155)를 연결하며, 상기 삽입부(153)로부터 선팽창부(155)로 갈수록 내경이 작아지게 형성되는 경사부(157)로 이루어진다.
즉, 상기 응축기(103)를 통해 상기 메인 파이프(133)로 공급되는 액체냉매는 상기 메인 장착홀(145)을 통해 유입되어 상기 삽입부(153)와 경사부(157)를 순차적으로 통과한 후, 상기 선팽창부(157)를 통해 배출되면서 유속이 증가됨에 따라, 발생되는 구동흐름에 의해 팽창된다.
그러면, 팽창된 액체냉매는 냉매량이 증가된 상태로, 상기 석션 파이프(120)의 내부로 유입된다.
여기서, 상기 보조 장착홀(147)을 통해 유입되는 액체냉매는 상기 증발기(103)에서 유입되어 상기 에어컨 배관(111)으로 이동하는 저온 저압의 기체냉매와 1차로 열교환이 이루어져 온도가 낮아진 상태로, 상기 메인 장착홀(145) 측으로 이동된다.
이에 따라, 상기 메인 장착홀(145)을 통해 유입되는 팽창된 액체냉매는 상기 보조 장착홀(147)을 통해 유입되어 온도가 낮아진 액체냉매와 상기 석션 파이프(120)의 내부에서 혼합됨으로써, 액체냉매의 전체적인 온도가 낮아진 상태로 상기 석션 파이프(111)를 통해 상기 팽창밸브(105) 측으로 이동하게 된다.
한편, 본 실시예에서 상기 석션 파이프(120)는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 몸체부(121), 메인 냉매 유입홀(123), 보조 냉매 유입홀(125), 및 배출포트(127)로 이루어지며, 이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 몸체부(121)는 원통 형상으로 형성되어 상기 에어컨 배관(111)의 외주면을 감싸며, 일측 외주면이 상기 선팽창 블록(141)의 장착공간(143)에 일정부분 삽입된다.
여기서, 상기 몸체부(121)는 상기 에어컨 배관의 직경보다 큰 직경으로 형성되며, 그 내주면과 상기 에어컨 배관(111)의 외주면 사이에 액체냉매가 이동되는 냉매유로(129)가 형성되는 것이 바람직하다.
본 실시예에서, 상기 메인 냉매 유입홀(123)은 상기 선팽창 블록(141)에 삽입된 상기 몸체부(121)의 일측에서 상기 선팽창 블록(141)의 메인 장착홀(145)에 대응하는 위치에 형성되어 상기 선팽창부(155)와 연결된다.
상기 보조 냉매 유입홀(125)은 상기 메인 냉매 유입홀(123)과 이격된 상태로, 상기 선팽창 블록(141)의 보조 장착홀(147)에 대응하는 위치에서 상기 몸체부(121)에 형성된다.
그리고 상기 배출포트(127)는 상기 몸체부(121)의 타측에 형성되어 상기 냉매유로(129)를 통과한 액체냉매를 상기 팽창밸브(105)로 배출하게 된다.
즉, 상기 메인 냉매 유입홀(123)과 보조 냉매 유입홀(125)을 통해 상기 석션 파이프(120)의 몸체부(121) 내부로 유입된 액체냉매는 상기 냉매유로(129)를 통과하면서, 상기 에어컨 배관(111)의 내부로 이동되는 저온 저압의 기체냉매와의 열교환을 통해 과냉되어 상기 배출포트(127)를 통해 배출되는 것이다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치(100)의 작동 및 작용을 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치의 작동을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 4의 A부분 확대 단면도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치가 적용된 에어컨 사이클과 종래 에어컨 사이클의 몰리에르선도를 비교한 그래프이다.
상기 에어컨 시스템을 통해 냉매는 기체 또는 액체상태로 에어컨 시스템을 구성하는 압축기(101), 응축기(103), 팽창밸브(105), 증발기(107) 및 냉각튜브(109)를 순차적으로 반복 순환하는 냉동 사이클에 따라 연속적으로 상변화하면서 이동하게 된다.
여기서, 상기 응축기(103)로부터 배출되는 응축된 고온의 액체냉매는, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 선팽창 유닛(130)의 분기관(131)을 통과하게 된다.
이 경우, 상기 분기관(131)의 메인 연결관(137)으로 유입된 액체냉매는 상기 보조 연결관(139)을 통하여 분기된 상태로, 상기 메인 파이프(133)와 보조 파이프(135)를 통해 각각 상기 석션 파이프(120)로 유입된다.
여기서, 상기 보조 파이프(135)를 통과한 액체냉매는 상기 석션 파이프(120)의 보조 냉매 유입홀(125)로 유입되어 상기 냉매유로(129)를 따라 상기 메인 냉매 유입홀(123) 측으로 이동된다.
이 때, 이동되는 액체냉매는 상기 증발기(107)를 통해 상기 에어컨 배관(111)의 내부로 공급된 저온 저압 상태의 기체냉매와 1차로 상호 열교환이 이루어져 온도가 낮아진 상태로, 상기 메인 냉매 유입홀(123) 측으로 이동된다.
한편, 상기 메인 파이프(133)를 통과한 액체냉매는, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 메인 장착홀(145)을 통해 유입되어 상기 삽입부(153)와 경사부(157)를 순차적으로 통과한 후, 상기 선팽창부(157)를 통해 배출되면서 유속이 증가됨에 따라, 발생되는 구동흐름에 의해 팽창된다.
그러면, 팽창된 액체냉매는 냉매량이 증가된 상태로, 상기 석션 파이프(120)의 메인 냉매 유입홀(123)을 통해 상기 냉매유로(129)로 유입된다.
여기서, 상기 메인 장착홀(145)을 통해 유입되는 팽창된 액체냉매는 상기 분기관(131)을 통해 분기되어 상기 보조 장착홀(147)을 통해 유입되어 1차 열교환을 통해 온도가 낮아진 액체냉매와 상기 석션 파이프(120)의 냉매유로(129) 상에서 혼합된다.
이에 따라, 액체냉매의 전체적인 온도가 낮아진 상태로, 상기 냉매유로(129)를 따라 상기 배출포트(127) 측으로 이동된다.
이 때, 상기 냉매유로(129)를 따라 이동하는 액체냉매는 상기 에어컨 배관(111)의 내부에서 이동되는 저온 저압 상태의 기체냉매와 2차 열교환이 이루어지면서 과냉되며, 동시에, 액체냉매의 내부에 포함된 불응축 기체냉매도 열교환을 통해 응축된다.
이에 따라, 상기 과냉장치(100)는 상기 증발기(107) 입구측 냉매의 온도를 추가적으로 더 낮게 만들게 되며 상기 증발기(107)의 엔탈피 차를 크게 함에 따라, COP(Coefficient Of Performance)을 극대화시키고, 불응축 기체냉매에 의한 에어컨 시스템의 효율저하를 방지하여 상기 팽창밸브(105)에서의 팽창효율이 증대된다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 과냉장치(100)가 적용된 에어컨 시스템은, 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 과냉장치(100)가 적용되지 않은 종래의 에어컨 시스템에 비해 엔탈피 영역이 증대됨에 따라 냉방성능을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치(100)를 적용하면, 응축기(103)와 증발기(107)를 연결하는 에어컨 배관(111)을 이중관 구조로 형성하고, 압축기(101) 측에 장착되는 선팽창 유닛(130)을 포함하여 구성함으로써, 응축기(103)로부터 공급되는 고온고압의 액체냉매를 선팽창 유닛(130)에 의해 분기시킴에 따라, 발생하는 구동흐름을 이용해 냉매 팽창을 극대화시킬 수 있다.
이에 따라, 상기 과냉장치(100)는 석션 파이프(120)로 유입되어 냉매유로(129)를 따라 이동하는 액체냉매를 증발기(107)로부터 압축기(101)로 공급된 저온저압의 기체냉매와의 상호 열교환을 통해 과냉시키도록 하여 증발기(107) 입구측 냉매의 온도를 추가적으로 더 낮게 만들고, 증발기(107)의 엔탈피 차를 크게 함에 따라, COP(Coefficient Of Performance)을 극대화시킴으로써, 종래에 비해 전체적인 에어컨 시스템의 냉방성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 에어컨 시스템의 냉방성능을 향상시킴으로써, 차량 실내의 쾌적성을 향상시켜 차량의 상품성 및 소비자의 만족도를 향상시킬 수 있으며, 에어컨 배관(101)의 길이를 증대시키지 않아도 냉매의 요구온도를 충족시킴으로써, 각 구성 부품의 사이즈를 줄일 수 있어 차량의 중량 절감 및 연비 개선시킬 수 있다.
또한, 팽창밸브(105)를 통해 증발기(107)로 유입되는 액체냉매 속에 기체상태로 남아있는 불응축 기체냉매를 증발기(107)로부터 배출되는 저온의 기체냉매와 상호 열교환을 통해 응축시킴으로써, 불응축 기체냉매에 의한 냉각 효율 저하를 방지하고, 팽창밸브(105)에서의 팽창효율을 증가시켜 에어컨 시스템의 전체적인 효율을 증대시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
101...압축기 103...응축기
105...팽창밸브 107...증발기
109...냉매튜브 111...에어컨 배관
120...석션 파이프 121...몸체부
123...메인 냉매 유입홀 125...보조 냉매 유입홀
127...배출포트 129...냉매유로
130...선팽창 유닛 131...분기관
133...메인 파이프 135...보조 파이프
137...메인 연결관 139...보조 연결관
141...선팽창 블록 143...장착공간
145...메인 장착홀 147...보조 장착홀
149...제1 관통홀 151...제2 관통홀
153...삽입부 155...선팽창부
157...경사부 D1...삽입부의 내경
D2...선팽창부의 내경

Claims (8)

  1. 기체 상태의 냉매를 압축시키는 압축기와, 압축된 냉매를 액체 상태로 응축시키는 응축기와, 상기 응축기와 연결되어 응축된 액체냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브를 통해 팽창된 냉매를 공기와 열교환을 통해 증발시키는 증발기를 포함하는 에어컨 시스템에서 상기 압축기와 증발기가 연결되는 에어컨 배관 상에 설치되어 상기 응축기와 팽창밸브를 상호 연결하며, 응축기로부터 공급되는 고온 고압의 액체냉매를 증발기로부터 압축기로 공급되는 저온 저압의 기체 냉매와 상호 열교환을 통해 과냉시켜 팽창밸브로 공급시키도록 하는 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치에 있어서,
    상기 에어컨 배관 상의 일측에 에어컨 배관의 외주면을 감싼 상태로 장착되며, 일측은 상기 응축기와 연결되고, 타측은 상기 팽창밸브와 연결되는 석션 파이프; 및
    상기 응축기로부터 공급되는 액체냉매를 상기 석션 파이프의 내부로 분기시켜 공급하여 팽창시키도록 상기 응축기와 석션 파이프의 사이에 장착되는 선팽창 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선팽창 유닛은
    상기 응축기와 연결되어 상기 응축기로부터 공급되는 액체냉매를 메인 파이프와 보조 파이프로 각각 유입되도록 분기시키는 냉매 분기관; 및
    내부에 장착공간이 형성되어 상기 압축기 측에서 상기 에어컨 배관과 상기 석션 파이프에 삽입된 상태로 장착되며, 일면에 상기 석션 파이프의 내부로 액체냉매가 유입되도록 상기 메인 파이프와 연결되는 메인 장착홀과, 상기 보조 파이프와 연결되는 보조 장착홀이 각각 형성되는 선팽창 블록;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉매 분기관은
    일측이 상기 응축기와 연결되고, 타측이 상기 메인 파이프에 각각 연결되는 메인 연결관; 및
    상기 메인 연결관으로부터 수직방향으로 연장 형성되며, 상기 보조 파이프와 연결되는 서브 연결관;
    으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 선팽창 블록은
    사각 형상으로 형성되며, 상기 에어컨 배관과 석션 파이프가 관통되도록 양측에 상기 장착공간과 연결되는 제1, 제2 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 관통홀은
    그 내경이 상기 장착공간의 내경과 동일한 내경으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 메인 장착홀은
    상기 메인 파이프가 삽입되는 삽입부;
    상기 선팽창 블록의 내측에서 상기 삽입부의 내경보다 작은 내경으로 형성되는 선팽창부; 및
    상기 삽입부와 선팽창부를 연결하며, 상기 삽입부로부터 선팽창부로 갈수록 내경이 작아지게 형성되는 경사부;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 석션 파이프는
    상기 에어컨 배관의 외주면을 감싸며, 일측 외주면이 상기 선팽창 블록의 장착공간에 일정부분 삽입되는 원통 형상의 몸체부;
    상기 선팽창 블록에 삽입된 상기 몸체부의 일측에서 상기 선팽창 블록의 메인 장착홀에 대응하는 위치에 형성되어 상기 선팽창부와 연결되는 메인 냉매 유입홀;
    상기 메인 냉매 유입홀과 이격된 상태로, 상기 선팽창 블록의 보조 장착홀에 대응하는 위치에서 상기 몸체부에 형성되는 보조 냉매 유입홀; 및
    상기 몸체부의 타측에 형성되어 공급된 액체냉매를 상기 팽창밸브로 배출하는 배출포트;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 몸체부는
    상기 에어컨 배관의 직경보다 큰 직경으로 형성되며, 그 내주면과 상기 에어컨 배관의 외주면 사이에 액체냉매가 이동되는 냉매유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치.
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