KR20120110266A - 차량용 에어컨의 냉동사이클 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 에어컨의 냉동사이클에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 본 발명은 제1증발부와 제2증발부를 갖는 증발기가 구비되고, 하나의 팽창밸브를 이용하여 교축된 냉매를 각 증발부로 공급할 수 있어 전체 시스템의 효율을 높일 수 있으며, 증발기의 냉매 파이프 구성을 간소화하여 소형화가 가능한 차량용 에어컨의 냉동사이클에 관한 것이다.

Description

차량용 에어컨의 냉동사이클{Refrigerant cycle of air conditioner for vehicles}
본 발명은 차량용 에어컨의 냉동사이클에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 본 발명은 제1증발부와 제2증발부를 갖는 증발기가 구비되고, 하나의 팽창밸브를 이용하여 교축된 냉매를 각 증발부로 공급할 수 있어 전체 시스템의 효율을 높일 수 있으며, 증발기의 냉매 파이프 구성을 간소화하여 소형화가 가능한 차량용 에어컨의 냉동사이클에 관한 것이다.
차량용 공조장치는, 하절기나 동절기에 자동차 실내를 냉, 난방하거나 또는 우천 시나 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.
이러한 공조장치의 일반적인 냉동사이클은 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 팽창밸브(3), 그리고, 상기 팽창밸브(3)에 의해 교축된 저압의 액상 냉매를 차량 실내 측으로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 실내에 토출되는 공기를 냉각하는 증발기(Evaporator)(4) 등이 냉매 파이프(5)로 연결되어 이루어지며, 다음과 같은 냉매 순환과정을 통하여 자동차 실내를 냉방한다.
더욱 상세하게, 종래의 냉동사이클을 설명한다.
상기 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, 상기 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.
또한, 상기 증발기(4)로 유입된 냉매는 증발기(4) 순환과정에서 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.
이 때, 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.
그러나, 상술한 바와 같은 냉동사이클로는 냉방성능을 증대시키는 데에 한계가 있기 때문에 냉방성능 증대를 위한 개발이 시급한 실정이며, 아울러 압축기(1)의 부하로 인해 전체 시스템의 효율을 향상시키는 데에도 한계가 있었다.
특히, 전체 시스템의 냉방 효율을 높이기 위해서는 냉매의 유동 길이, 압력강하량, 및 냉매 유량 등이 복합적으로 영향을 끼치며, 더욱 상세하게 냉매 유속이 동일한 경우, 냉매 유로 길이를 짧게 하면서도 냉매측 압력강하량을 낮추고 냉매 유량을 높여 증발조건도를 높일 수 있도록 하는 방안이 요구되고 있다.
한편, 상기 팽창밸브의 일 예를 도 2에 도시하였다.
상기 도 2에 도시한 팽창밸브는 과열도 제어식 팽창밸브(TXV, Thermal Expansion Valve)로서, 고온고압의 액체 냉매를 저온저압으로 감압함과 아울러 냉매의 유량을 제어하고, 냉동사이클의 전체 압력 평형을 조절하게 된다.
상기 팽창밸브는 유입구(32), 상기 유입구(32)로부터 공급된 냉매를 교축하여 공급하는 공급유로(33), 및 증발기(4)로부터 배출된 냉매가 유입되어 배출되는 배출유로(34)가 형성된 본체(31); 파워 엘리먼트(35), 및 상기 파워 엘리먼트(35)로부터 연장되어 상기 공급유로(33)를 선택적으로 개폐하는 조절수단(36)을 포함하여 형성된다.
그런데, 상기 팽창밸브는 하나의 공급유로가 형성된 구성으로서, 응축기를 통과하여 본체 내부로 유입된 냉매를 교축하여 증발기의 단일 증발 영역에만 공급할 수 있을 뿐, 본 출원인이 개발한 다중 증발 시스템, 즉 단일 증발기를 다중 증발 영역으로 구분한 시스템의 경우에는 복수개의 팽창밸브가 구비되어야 하므로 소형화를 방해하게 되며 그 구성이 복잡해지는 단점이 있다.
이에 따라, 소형화가 가능하면서도 전체 시스템의 냉방 효율을 높이기 위한 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 제1증발부와 제2증발부를 갖는 증발기가 구비되고, 하나의 팽창밸브를 이용하여(냉매를 각각 교축하는 팽창밸브를 이용하거나 교축된 냉매를 분기하는 안내부재가 이용됨) 교축된 냉매를 각 증발부로 공급할 수 있는 차량용 에어컨의 냉동사이클을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 제1증발부 및 제2증발부가 각각 짝수 패스를 갖도록 형성되며, 제1헤더탱크 또는 제2헤더탱크의 양단부에 제1입구부 및 제2출구부가 형성된 제1매니폴드와 제1출구부 및 제2입구부가 형성된 제2매니폴드가 이용됨으로써 증발기의 냉매 파이프 구성을 간소화하여 소형화가 가능한 차량용 에어컨의 냉동사이클을 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 제1증발부 및 제2증발부를 갖는 증발기를 통해 냉매 유로 길이를 짧게 하고, 냉매의 압력강하량을 낮춤으로써 냉매 유량을 증대하고, 증발조건을 향상할 수 있어 전체 시스템의 효율을 높일 수 있는 차량용 에어컨의 냉동사이클을 제공하는 것이다.
본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 냉매를 흡입하여 압축시키는 압축기(100); 상기 압축기(100)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(200); 상기 응축기(200)에서 응축된 냉매를 교축시키는 팽창밸브(300); 및 일정거리 이격되어 나란하게 구비되는 제1헤더탱크(410) 및 제2헤더탱크(420)와, 상기 팽창밸브(300)를 통과한 일부 냉매가 제1입구파이프(451)를 통해 유입되어 제1출구파이프(452)를 통해 배출되는 제1증발부를 형성하는 제1열 튜브(461)와, 상기 팽창밸브(300)를 통과한 나머지 냉매가 제2입구파이프(453)를 통해 유입되어 제2출구파이프(454)를 통해 배출되는 제2증발부를 형성하는 제2열 튜브(462)와, 각각 상기 제1열 튜브(461) 및 제2열 튜브(462) 사이에 개재되는 핀(470)을 포함하는 증발기(400); 를 포함하되, 상기 증발기(400)는 상기 제1증발부 및 제2증발부가 각각 2N(N은 1이상의 정수)개 패스를 가지며, 상기 제1헤더탱크(410) 및 제2헤더탱크(420) 중 하나의 양측에 상기 제1입구파이프(451)와 연결되는 제1입구부(431) 및 제2출구파이프(454)와 연결되는 제2출구부(432)가 형성된 제1매니폴드(430)와, 상기 제1출구파이프(452)와 연결되는 제1출구부(441) 및 제2입구파이프(453)와 연결되는 제2입구부(442)가 형성된 제2매니폴드(440)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 상기 제1매니폴드(430)의 제1입구부(431), 제2출구부(432), 및 제2매니폴드(440)의 제1출구부(441), 및 제2입구부(442)가 동일 방향으로 형성되되, 상기 팽창밸브(300)가 상기 제1매니폴드(430)의 제1입구부(431), 제2출구부(432) 및 제2매니폴드(440)의 제1출구부(441), 제2입구부(442) 형성 방향으로 상기 증발기(400)와 일정거리 이격되게 위치되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 팽창밸브(300)는 상기 응축기(200)로부터 토출된 냉매가 내부로 유입되는 유입구(311), 상기 유입구(311)와 연통되는 공간부(312), 상기 공간부(312)와 연통홀(314)에 의해 연통되어 상기 제1입구파이프(451)로 냉매를 이송하는 제1유출구(315), 상기 공간부(312)와 오리피스(316)에 의해 연통되어 상기 제2입구파이프(453)로 냉매를 이송하는 제2유출구(317), 상기 제1출구파이프(452) 및 제2출구파이프(454)가 병합된 병합파이프(455)와 연결됨으로써 상기 증발기(400)로부터 배출된 냉매가 유입되어 배출되는 배출유로(318)가 형성된 본체(310); 상기 배출유로(318)에 인접하게 구비되어 냉매 온도에 따라 압축 또는 팽창되는 파워 엘리먼트(320); 및 상기 파워 엘리먼트(320)로부터 연장되어 상기 연통홀(314)을 개폐하는 조절수단(330); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 상기 팽창밸브(300)가 상기 응축기(200)로부터 토출된 냉매가 내부로 유입되는 유입구(311), 상기 유입구(311)와 연통되는 공간부(312), 상기 공간부(312)와 연통홀(314)에 의해 연통되는 제1유출구(315), 상기 증발기(400)로부터 배출된 냉매가 유입되어 배출되는 배출유로(318)가 형성된 본체(310); 상기 배출유로(318)에 인접하게 구비되어 냉매 온도에 따라 압축 또는 팽창되는 파워 엘리먼트(320); 및 상기 파워 엘리먼트(320)로부터 연장되어 상기 연통홀(314)을 개폐하는 조절수단(330); 을 포함하며, 상기 제1출구파이프(452) 및 제2출구파이프(454)가 병합된 병합파이프(455)와 상기 팽창밸브(300)의 유입측을 연결하는 제1연통부(501)와, 상기 제1입구파이프(451)와 제1유출구(315)를 연결하는 제2연통부(502)와, 상기 제2연통부(502)로부터 분기되며 상기 제2입구파이프(453)와 연결되는 제3연통부(503)가 형성된 안내부재(500); 가 구비되는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 팽창밸브(300)의 본체(310)는 동일 면 높이방향으로 상기 배출유로(318)의 유입측, 제1유출구(315), 및 제2유출구(317)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 팽창밸브(300)의 본체(310)는 동일 면 높이방향으로 상기 배출유로(318)의 배출측 및 유입구(311)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 일측에 상기 병합파이프(455), 제1입구파이프(451), 및 제2입구파이프(453)가 연결되며 타측에 상기 팽창밸브(300) 또는 안내부재(500)와 연결되는 플랜지(600)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클은 제1증발부와 제2증발부를 갖는 증발기가 구비되고, 하나의 팽창밸브를 이용하여(냉매를 각각 교축하는 팽창밸브를 이용하거나 교축된 냉매를 분기하는 안내부재가 이용됨) 교축된 냉매를 각 증발부로 공급할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클은 제1증발부 및 제2증발부가 각각 짝수 패스를 갖도록 형성되며, 제1헤더탱크 또는 제2헤더탱크의 양단부에 제1입구부 및 제2출구부가 형성된 제1매니폴드와 제1출구부 및 제2입구부가 형성된 제2매니폴드가 이용됨으로써 증발기의 냉매 파이프 구성을 간소화하여 소형화가 가능한 장점이 있다.
특히, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클은 제1증발부 및 제2증발부를 갖는 증발기를 통해 냉매 유로 길이를 짧게 하고, 냉매의 압력강하량을 낮춤으로써 냉매 유량을 증대하고, 증발조건을 향상할 수 있어 전체 시스템의 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 차량용 에어컨의 냉동사이클을 나타내는 구성도,
도 2는 일반적인 팽창밸브를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클을 나타낸 구성도.
도 4는 도 3에 도시한 차량용 에어컨의 냉동사이클에 따른 증발기 내부 상세 흐름을 나타낸 도면.
도 5 및 6은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클의 증발기와 팽창밸브 결합 상태를 나타낸 도면, 및 단면도.
도 7 및 도 8은 상기 도 5에 도시한 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클의 팽창밸브를 나타낸 분해사시도 및 단면사시도.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클의 다른 팽창밸브 결합 상태를 나타낸 도면 및 단면도.
도 11은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클의 또 다른 팽창밸브 결합 상태를 나타낸 도면.
도 12는 보 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클의 다른 증발기와 팽창밸브 결합 상태를 나타낸 단면도.
이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 압축기(100), 응축기(200), 팽창밸브(300) 및 증발기(400)를 냉매파이프로 연결하여 구성되며, 증발기(400)와 관련한 파이프들은 도면부호로 도시하였다.
본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 압축기(100), 응축기(200), 팽창밸브(300) 및 증발기(400)를 순차적으로 순환하게 된다.
먼저, 상기 압축기(100)(Compressor)는 동력공급원(엔진 또는 모터 등)으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 상기 증발기(400)로부터 토출된 기상 냉매를 흡입, 압축하여 고온 고압의 기체 상태로 압축한다.
상기 응축기(200)(Condenser)는 상기 압축기(100)에서 토출된 고온 고압의 기상 냉매를 외기와 열교환하여 고온 고압의 액체로 응축한다.
이 때, 상기 응축기(200)는 기상 냉매와 액상 냉매를 분리하여 과냉각 효율을 높일 수 있도록 하는 기액분리기(미도시)가 더 설치될 수 있다.
상기 팽창밸브(300)(Expansion Valve)는 상기 응축기(200)에서 토출된 고온 고압의 액체 냉매를 팽창하여 저온 저압의 습포화 상태로 교축하는 수단이다.
상기 팽창밸브(300)의 세부 구성은 아래에서 다시 설명한다.
상기 증발기(400)는 상기 팽창밸브(300)에 의해 교축된 저압의 액상 냉매를 차량 실내 측으로 송풍되는 공기와 열교환시켜 증발시킴으로써 차량 실내에 토출되는 공기를 냉각한다.
상기 증발기(400)는 제1헤더탱크(410), 제2헤더탱크(420), 제1매니폴드(430), 제2매니폴드(440), 제1열 튜브(461), 제2열 튜브(462), 및 핀(470)을 포함하여 형성되며, 공기 흐름방향으로 제1증발부 및 제2증발부를 갖는다.
상기 제1헤더탱크(410) 및 제2헤더탱크(420)는 일정거리 이격되어 나란하게 구비되는 구성으로서, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 상기 제1매니폴드(430) 및 제2매니폴드(440)가 상기 제1헤더탱크(410) 및 제2헤더탱크(420) 중 하나의 양단부에 각각 형성된다.
도면에서, 상기 제1매니폴드(430) 및 제2매니폴드(440)가 상기 제1헤더탱크(410)(도면 상측에 위치한)에 형성되며, 상기 제1매니폴드(430)가 상기 제1헤더탱크(410)의 우측 부분에, 상기 제2매니폴드(440)가 상기 제2헤더탱크(420)의 좌측 부분에 형성된 예를 나타내었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
상기 제1열 튜브(461) 및 제2열 튜브(462)는 각각 제1증발부 및 제2증발부를 형성하도록 상기 제1헤더탱크(410) 및 제2헤더탱크(420)에 양단이 고정되는 구성으로서, 상기 제1열 튜브(461)와 연결된 제1헤더탱크(410) 및 제2헤더탱크(420)의 공간은 상기 제2열 튜브(462)와 연결된 제1헤더탱크(410) 및 제2헤더탱크(420)의 공간과 구분된다.
이 때, 상기 제1헤더탱크(410) 및 제2헤더탱크(420) 내부에 길이방향으로 길게 배플이 구비되어 제1증발부 및 제2증발부의 공간을 분리할 수 있다.
즉, 상기 증발기(400)는 공기 흐름방향으로 개별적인 냉매 흐름 공간을 갖는 제1증발부 및 제2증발부가 형성되며, 열교환성능을 높이며 배관 구성을 간소화할 수 있도록 상기 제1증발부 및 제2증발부는 각각 짝수 개(2N(N은 1이상의 정수)) 패스를 가지며, 상기 제1매니폴드(430) 및 제2매니폴드(440)가 이용될 수 있다.
상기 제1매니폴드(430)는 상기 제1증발부로 냉매를 공급하는 제1입구파이프(451)와 연결되는 제1입구부(431), 및 상기 제2증발부를 통과한 냉매가 배출되는 제2출구파이프(454)와 연결되는 제2출구부(432)가 형성된다.
또한, 상기 제2매니폴드(440)는 상기 제1증발부를 통과한 냉매가 배출되는 제1출구파이프(452)와 연결되는 제1출구부(441) 및 상기 제2증발부로 냉매를 공급하는 제2입구파이프(453)와 연결되는 제2입구부(442)가 형성된다.
상기 제1매니폴드(430) 및 제2매니폴드(440)는 상기 제1입구파이프(451), 제2출구파이프(454), 제1출구파이프(452) 및 제2입구파이프(453)가 일측 방향에서 각각 연결되도록 상기 제1입구부(431), 제2출구부(432), 제1출구부(441), 및 제2입구부(442)가 동일 방향으로 형성되는 것이 바람직하다.
도면에서, 상기 제1매니폴드(430)의 제1입구부(431), 제2출구부(432) 및 상기 제2매니폴드(440)의 제1출구부(441), 제2입구부(442)가 전측으로 돌출 형성되는 예를 나타내었다.
도 4를 참조로, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 상기 제1매니폴드(430) 및 제2매니폴드(440)가 상기 제1헤더탱크(410) 및 제2헤더탱크(420) 중 하나의 양 단부에 형성되며, 제1입구부(431), 제2출구부(432), 제1출구부(441), 및 제2입구부(442)의 구성이 동일 방향으로 형성됨으로써 이와 연결되는 4개의 파이프(제1입구파이프(451), 제2출구파이프(454), 제1출구파이프(452), 및 제2입구파이프(453))의 배관 구성을 간소화할 수 있는 장점이 있다.
도 3에서, 상기 제1증발부는 우측에 위치한 제1입구파이프(451), 및 제1매니폴드(430)의 제1유입부를 통해 상기 제1헤더탱크(410)로 유입된 냉매가, 제1열 튜브(461)를 따라 상기 제2헤더탱크(420)로 이동되는 제1패스, 상기 제2헤더탱크(420)의 길이방향으로 이동되면서 제1열 튜브(461)를 따라 제1헤더탱크(410)로 이동되는 제2패스, 상기 제1헤더탱크(410)의 길이방향으로 이동되면서 제1열 튜브(461)를 따라 제2헤더탱크(420)로 이동되는 제3패스 및 상기 제2헤더탱크(420)의 길이방향으로 이동되면서 제1열 튜브(461)를 따라 제1헤더탱크(410)로 이동되는 제4패스를 통과하여 상기 제2매니폴드(440)의 제1출구부(441) 및 제1출구파이프(452)를 통해 배출된다.
아울러, 도 3에서, 상기 제2증발부는 좌측에 위치한 제2입구파이프(453), 및 제2매니폴드(440)의 제2유입부를 통해 상기 제1헤더탱크(410)로 유입된 냉매가, 제2열 튜브(462)를 따라 상기 제2헤더탱크(420)로 이동되는 제1패스, 상기 제2헤더탱크(420)의 길이방향으로 이동되면서 제2열 튜브(462)를 따라 제1헤더탱크(410)로 이동되는 제2패스, 상기 제1헤더탱크(410)의 길이방향으로 이동되면서 제2열 튜브(462)를 따라 제2헤더탱크(420)로 이동되는 제3패스 및 상기 제2헤더탱크(420)의 길이방향으로 이동되면서 제2열 튜브(462)를 따라 제1헤더탱크(410)로 이동되는 제4패스를 통과하여 상기 제1매니폴드(430)의 제2출구부(432) 및 제2출구파이프(454)를 통해 배출된다.
즉, 상기 도 3에 도시한 제1증발부 내부 냉매는 전체적으로 우측에서 좌측으로 이동되며, 제2증발부 내부 냉매는 전체적으로 좌측에서 우측으로 이동된다.
이를 통해, 상기 증발기(400)는 좌ㆍ우 방향으로의 온도 편차를 줄일 수 있는 장점이 있다.
이 때, 상기 팽창밸브(300)는 상기 제1매니폴드(430)의 제1입구부(431), 제2출구부(432) 및 제2매니폴드(440)의 제1출구부(441), 제2입구부(442) 형성 방향으로 상기 증발기(400)와 일정거리 이격되게 형성되며, 상기 제1입구파이프(451), 제1출구파이프(452), 제2입구파이프(453), 및 제2출구파이프(454)가 상기 팽창밸브(300) 형성 방향으로 절곡 형성된다.
도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 증발기(400)로 냉매를 공급하는 제1입구파이프(451) 및 제2입구파이프(453)와, 증발기(400)를 통과한 냉매가 배출되는 제1출구파이프(452) 및 제2출구파이프(454)의 형성 길이를 줄일 수 있으며, 상기 증발기(400)와 팽창밸브(300)가 형성되는 전체 공간을 소형화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 증발기(400) 내부의 냉매 유로를 짧게 형성하고, 냉매의 압력강하량을 낮추어 냉매의 유량을 증대할 수 있으며, 냉매 밀도를 낮추어 증발량을 높임으로써 전체 냉방 효율을 향상할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 제1증발부 및 제2증발부로 각각 교축된 냉매를 공급하기 위하여 도 3 내지 도 8에 도시한 바와 같은 형태, 도 9 및 도 10에 도시한 형태, 도 11에 도시한 형태, 및 도 9에 도시한 형태가 이용될 수 있다.
먼저, 도 3 내지 도 10에 도시한 형태는 단일 팽창밸브(300) 내부에 각각 상기 제1증발부 및 제2증발부로 공급되는 냉매를 교축하는 공간이 구분되어 형성된 예를 나타내었다.
이 때, 상기 팽창밸브(300)는 본체(310), 파워 엘리먼트(320), 및 조절수단(330)을 포함하여 형성된다.
상기 본체(310)는 상기 팽창밸브(300)를 형성하는 기본 몸체로서, 상기 응축기(200)로부터 토출된 냉매가 내부로 유입되는 유입구(311), 상기 유입구(311)와 연통되는 공간부(312), 상기 공간부(312)와 연통홀(314)에 의해 연통되어 상기 제1입구파이프(451)로 냉매를 이송하는 제1유출구(315), 상기 공간부(312)와 오리피스(316)에 의해 연통되어 상기 제2입구파이프(453)로 냉매를 이송하는 제2유출구(317), 상기 증발기(400)의 제1증발부 및 제2증발부로부터 배출된 냉매가 유입되어 배출되는 배출유로(318)가 형성된다.
즉, 상기 유입구(311)를 통해 공간부(312)로 유입된 냉매 중 일부는 상기 연통홀(314) 및 제1유출구(315)를 통해 상기 제1증발부로 공급되고, 나머지 냉매는 상기 오리피스(316) 및 제2유출구(317)를 통해 제2증발부로 공급된다.
상기 오리피스(316)는 내부 직경이 길이방향(냉매의 유동방향)으로 점차 좁아지다가 다시 넓어지는 형태로 형성되어 냉매를 교축한다.
상기 배출유로(318)는 상기 증발기(400)로부터 배출된 냉매가 유입되어 배출되는 공간으로, 상기 제1증발부 및 제2증발부를 통과한 냉매가 배출되는 제1출구파이프(452) 및 제2출구파이프(454)는 상기 배출유로(318) 통과 이전에 통합된 상태로서, 상기 배출유로(318)는 상기 제1출구파이프(452) 및 제2출구파이프(454)가 병합된 단일 병합파이프(455)가 연결된다.
또한, 상기 제1입구파이프(451), 제2입구파이프(453)로 용이하게 냉매를 공급하고, 상기 병합파이프(455)로부터 냉매의 배출이 용이하도록 상기 팽창밸브(300)의 본체(310)는 동일 면의 높이방향으로 상기 배출유로(318)의 유입측, 제1유출구(315), 및 제2유출구(317)가 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 상기 팽창밸브(300)의 배출유로(318) 유입측, 제1유출구(315) 및 제2유출구(317)가 동일 면에 형성됨으로써, 상기 병합파이프(455), 제1입구파이프(451) 및 제2입구파이프(453)가 동일 방향으로 결합될 수 있어 파이프 연결 공정을 간소화할 수 있는 장점이 있다.
상기 연통홀(314)은 상기 파워 엘리먼트(320) 및 조절수단(330)에 의해 개폐되는 데, 상기 파워 엘리먼트(320)는 상기 배출유로(318)에 인접하게 구비되어 냉매 온도에 따라 압축 또는 팽창된다.
상기 파워 엘리먼트(320)는 배출유로(318) 내부의 냉매 온도에 반응하여 팽창 또는 수축되는 작동유체가 충진된 작동부(321)와, 상기 작동부(321)에 밀착되게 구비되는 다이어프램(322)을 포함하여 형성된다.
상기 조절수단(330)은 상기 파워 엘리먼트(320)로부터 연장되어 상기 제1공급유로를 개폐하는 데, 상기 파워 엘리먼트(320)로부터 상기 공간부(312) 영역까지 연장되어 상기 파워 엘리먼트(320)의 압축 또는 팽창에 따라 높이방향으로 이동되는 로드(331)) 및 상기 로드(331) 단부에 형성되어 상기 연통홀(314)의 개도량을 조절하는 볼(332)을 포함하여 형성된다.
이 때, 상기 조절수단(330)은 상기 공간부(312)에 상기 로드(331)의 볼(332)을 지지하는 측으로 탄성력이 작용되도록(도면에서 상측방향으로) 구비되는 탄성수단(340)이 구비된다.
이 때, 상기 공간부(312)에는 상기 연통홀(314) 측으로 경사진 안내부(313)가 형성되어 상기 볼(332)이 안착될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 안내부(313)는 상기 볼(332)이 안착되는 공간으로써, 상기 안내부(313)가 형성됨에 따라 상기 볼(332)은 상기 연통홀(314)이 더욱 확실히 밀폐되도록 하고, 상기 조절수단(330)이 상기 탄성수단(340)의 탄성력 반대방향으로의 이동에 의해 유동되는 냉매의 흐름을 원활히 하는 장점이 있다.
다시 말해, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 상기 제1입구파이프(451), 제1출구파이프(452), 제2입구파이프(453), 및 제2출구파이프(454)가 동일방향으로 돌출형성되며, 상기 제1출구파이프(452) 및 제2출구파이프(454)가 병합된 병합파이프(455), 제1입구파이프(451), 및 제2입구파이프(453)가 각각 상기 팽창밸브(300)의 배출유로(318) 유입측, 제1유출구(315), 및 제2유출구(317)와 연결됨으로써 전체 구성을 소형화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 상기 병합파이프(455), 제1입구파이프(451) 및 제2입구파이프(453)의 고정력을 증대하고, 상기 팽창밸브(300)와의 결합 공정을 용이하게 하기 위하여 파이프와 팽창밸브(300)를 연결하는 플랜지(600)가 더 구비될 수 있다.(도 8 참조)
이 때, 상기 플랜지(600)는 상기 병합파이프(455)와 상기 팽창밸브(300)의 배출유로(318) 유입측을 연통하는 제1이동부(601)와, 상기 제1입구파이프(451)와 상기 팽창밸브(300)의 제1유출구(315)를 연통하는 제2이동부(602)와, 상기 제2입구파이프(453)와 상기 팽창밸브(300)의 제2유출구(317)를 연통하는 제3이동부(603)가 형성된다.
즉, 상기 플랜지(600)는 내부에 냉매가 이동될 수 있는 제1이동부(601) 내지 제3이동부(603)가 중공 형성된 구성으로서, 상기 병합파이프(455), 제1입구파이프(451), 제2입구파이프(453)와 팽창밸브(300)의 고정을 용이하도록 한다.
또한, 도 9 내지 도 11에 도시한 형태는 도 5 내지 도 8에 도시한 팽창밸브(300) 형태와 동일하되, 상기 배출유로(318)의 배출측 및 유입구(311)가 상기 본체(310)의 동일 면 높이방향으로 형성되는 예를 나타내었다.
먼저, 도 9 및 도 10에서, 상기 본체(310)는 상기 배출유로(318)의 배출측 및 유입구(311)가 형성된 면이 상기 배출유로(318)의 유입측, 제1유출구(315), 및 제2유출구(317)가 형성된 면과 수직하게 형성된 예를 나타내었고, 도 11에서 상기 본체(310)는 상기 배출유로(318)의 배출측 및 유입구(311)가 형성된 면이 상기 배출유로(318)의 유입측, 제1유출구(315), 및 제2유출구(317)가 형성된 면과 평행하게 형성된 예를 나타내었다.
상기 배출유로(318)의 배출측 및 유입구(311)가 동일 면에 형성됨으로써 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 배관 구성을 간단히 하고, 파이프 연결 공정을 더욱 간소화할 수 있는 장점이 있다.
도 12에 도시한 형태는 일반적인 팽창밸브(300)를 이용하되, 교축된 냉매를 분리하여 각각 제1입구파이프(451) 및 제2입구파이프(453)로 공급하는 안내부재(500)가 이용되는 예를 나타내었다.
위 도시한 형태는 일반적인 팽창밸브(300)가 이용될 수 있으며, 도 9에서, 상기 팽창밸브(300)의 구성은 도 9 내지 도 11에 도시한 형태와 동일하되, 상기 오리피스(316) 및 제2유출구(317)가 형성되지 않은 예가 이용된 예를 나타내었다.
상기 안내부재(500)는 상기 팽창밸브(300)를 통과한 교축 냉매를 나누어 각각 상기 제1입구파이프(451)를 통해 제1증발부 및 상기 제2입구파이프(453)를 통해 제2증발부로 공급하기 위한 구성으로, 내부에 제1연통부(501) 내지 제3연통부(503)가 형성된다.
상기 제1연통부(501)는 상기 병합파이프(455)와 팽창밸브(300)의 유입측을 연결하며, 상기 제2연통부(502)는 상기 제1입구파이프(451)와 상기 팽창밸브(300)의 제1유출구(315)를 연결한다.
이 때, 상기 제3연통부(503)는 상기 제2입구파이프(453)와 상기 제2연통부(502)를 연결하여 상기 제2연통부(502)로 유입된 냉매 중 일부는 그대로 제2연통부(502)를 통해 제1입구파이프(451)로 공급되고, 나머지는 제3연통부(503)를 통해 상기 제2입구파이프(453)로 공급된다.
즉, 상기 안내부재(500)는 일반적인 단일 흐름을 갖는 팽창밸브(300)를 이용하여 제1증발부 및 제2증발부를 갖는 증발기(400)에 적용될 수 있도록 하는 역할을 담당한다.
아울러, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 상기 병합파이프(455), 제1입구파이프(451) 및 제2입구파이프(453)와 안내부재(500) 사이에 상기 병합파이프(455), 제1입구파이프(451) 및 제2입구파이프(453)를 고정하는 플랜지(600)가 더 구비될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은 제1증발부 및 제2증발부를 갖는 증발기(400)를 이용하여 열교환효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 냉매 배관(제1입구파이프(451), 제1출구파이프(452), 제2입구파이프(453), 및 제2출구파이프(454)) 구성을 단순화하여 조립이 용이하고, 배관에 의한 공기 저항을 감소할 수 있으며, 소형화가 가능한 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 차량용 에어컨의 냉동사이클
100 : 압축기
200 : 응축기
300 : 팽창밸브
310 : 본체 311 : 유입구
312 : 공간부 313 : 안내부
314 : 연통홀 315 : 제1유출구
316 : 오리피스 317 : 제2유출구
318 : 배출유로
320 : 파워 엘리먼트 321 : 작동부
322 : 다이어프램
330 : 조절수단 331 : 로드
332 : 볼
340 : 탄성수단
400 : 증발기
410 : 제1헤더탱크 420 : 제2헤더탱크
430 : 제1매니폴드 431 : 제1입구부
432 : 제2출구부
440 : 제2매니폴드 441 : 제1출구부
442 : 제2입구부
451 : 제1입구파이프 452 : 제1출구파이프
453 : 제2입구파이프 454 : 제2출구파이프
455 : 병합파이프
460 : 튜브 470 : 핀
500 : 안내부재 501 : 제1연통부
502 : 제2연통부 503 : 제3연통부
600 : 플랜지 601 : 제1이동부
602 : 제2이동부 603 : 제3이동부

Claims (7)

  1. 냉매를 흡입하여 압축시키는 압축기(100);
    상기 압축기(100)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(200);
    상기 응축기(200)에서 응축된 냉매를 교축시키는 팽창밸브(300); 및
    일정거리 이격되어 나란하게 구비되는 제1헤더탱크(410) 및 제2헤더탱크(420)와, 상기 팽창밸브(300)를 통과한 일부 냉매가 제1입구파이프(451)를 통해 유입되어 제1출구파이프(452)를 통해 배출되는 제1증발부를 형성하는 제1열 튜브(461)와, 상기 팽창밸브(300)를 통과한 나머지 냉매가 제2입구파이프(453)를 통해 유입되어 제2출구파이프(454)를 통해 배출되는 제2증발부를 형성하는 제2열 튜브(462)와, 각각 상기 제1열 튜브(461) 및 제2열 튜브(462) 사이에 개재되는 핀(470)을 포함하는 증발기(400); 를 포함하되,
    상기 증발기(400)는
    상기 제1증발부 및 제2증발부가 각각 2N(N은 1이상의 정수)개 패스를 가지며,
    상기 제1헤더탱크(410) 및 제2헤더탱크(420) 중 하나의 양측에 상기 제1입구파이프(451)와 연결되는 제1입구부(431) 및 제2출구파이프(454)와 연결되는 제2출구부(432)가 형성된 제1매니폴드(430)와, 상기 제1출구파이프(452)와 연결되는 제1출구부(441) 및 제2입구파이프(453)와 연결되는 제2입구부(442)가 형성된 제2매니폴드(440)가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은
    상기 제1매니폴드(430)의 제1입구부(431), 제2출구부(432), 및 제2매니폴드(440)의 제1출구부(441), 및 제2입구부(442)가 동일 방향으로 형성되되,
    상기 팽창밸브(300)가 상기 제1매니폴드(430)의 제1입구부(431), 제2출구부(432) 및 제2매니폴드(440)의 제1출구부(441), 제2입구부(442) 형성 방향으로 상기 증발기(400)와 일정거리 이격되게 위치되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 팽창밸브(300)는
    상기 응축기(200)로부터 토출된 냉매가 내부로 유입되는 유입구(311), 상기 유입구(311)와 연통되는 공간부(312), 상기 공간부(312)와 연통홀(314)에 의해 연통되어 상기 제1입구파이프(451)로 냉매를 이송하는 제1유출구(315), 상기 공간부(312)와 오리피스(316)에 의해 연통되어 상기 제2입구파이프(453)로 냉매를 이송하는 제2유출구(317), 상기 제1출구파이프(452) 및 제2출구파이프(454)가 병합된 병합파이프(455)와 연결됨으로써 상기 증발기(400)로부터 배출된 냉매가 유입되어 배출되는 배출유로(318)가 형성된 본체(310);
    상기 배출유로(318)에 인접하게 구비되어 냉매 온도에 따라 압축 또는 팽창되는 파워 엘리먼트(320); 및
    상기 파워 엘리먼트(320)로부터 연장되어 상기 연통홀(314)을 개폐하는 조절수단(330); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은
    상기 팽창밸브(300)가
    상기 응축기(200)로부터 토출된 냉매가 내부로 유입되는 유입구(311), 상기 유입구(311)와 연통되는 공간부(312), 상기 공간부(312)와 연통홀(314)에 의해 연통되는 제1유출구(315), 상기 증발기(400)로부터 배출된 냉매가 유입되어 배출되는 배출유로(318)가 형성된 본체(310); 상기 배출유로(318)에 인접하게 구비되어 냉매 온도에 따라 압축 또는 팽창되는 파워 엘리먼트(320); 및 상기 파워 엘리먼트(320)로부터 연장되어 상기 연통홀(314)을 개폐하는 조절수단(330); 을 포함하며,
    상기 제1출구파이프(452) 및 제2출구파이프(454)가 병합된 병합파이프(455)와 상기 팽창밸브(300)의 유입측을 연결하는 제1연통부(501)와, 상기 제1입구파이프(451)와 제1유출구(315)를 연결하는 제2연통부(502)와, 상기 제2연통부(502)로부터 분기되며 상기 제2입구파이프(453)와 연결되는 제3연통부(503)가 형성된 안내부재(500); 가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 팽창밸브(300)의 본체(310)는 동일 면 높이방향으로 상기 배출유로(318)의 유입측, 제1유출구(315), 및 제2유출구(317)가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 팽창밸브(300)의 본체(310)는 동일 면 높이방향으로 상기 배출유로(318)의 배출측 및 유입구(311)가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 차량용 에어컨의 냉동사이클(1000)은
    일측에 상기 병합파이프(455), 제1입구파이프(451), 및 제2입구파이프(453)가 연결되며 타측에 상기 팽창밸브(300) 또는 안내부재(500)와 연결되는 플랜지(600)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동사이클.
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