KR20130094372A

KR20130094372A - 차량용 공조장치

Info

Publication number: KR20130094372A
Application number: KR1020120014652A
Authority: KR
Inventors: 신광영; 황선종
Original assignee: 한라비스테온공조 주식회사
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2013-08-26

Abstract

본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 내부열교환기와 배관의 설치위치와 구조를 개선함으로써 내부열교환기의 도입 냉매에 작용하는 엔진열을 최소화시킬 수 있고, 이로써, 내부열교환기의 열교환효율을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 압축기와, 응축기와, 팽창밸브와, 증발기와, 응축기에서 증발기로 공급되는 고온,고압의 냉매와 증발기에서 압축기로 공급되는 저온,저압의 냉매를 상호 열교환시키는 이중관식 내부열교환기 및, 이들을 연결하여 냉매가 순환되도록 한 배관을 구비하는 차량용 공조장치에 있어서, 증발기와 내부열교환기의 사이에 이송되는 냉매에 작용하는 엔진열을 차단할 수 있도록, 증발기와 내부열교환기를 연결하는 배관의 외주면을 감싸는 단열재를 포함하며; 단열재는, 증발기와 내부열교환기를 연결하는 배관 중, 엔진룸에 설치되는 배관 부분을 감싸도록 구성된다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONING SYSTEM FOR AUTOMOTIVE VEHICLES}

본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 내부열교환기와 배관의 설치위치와 구조를 개선함으로써, 내부열교환기의 도입 냉매에 작용하는 엔진열을 최소화시킬 수 있고, 이로써, 내부열교환기의 열교환효율을 향상시킬 수 있는 차량용 공조장치에 관한 것이다.

자동차에는 실내를 냉, 난방하기 위한 공조장치가 설치된다. 공조장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 압축기(10)와 응축기(20)와 팽창밸브(30)와 증발기(40) 및 이들을 서로 연결하는 배관(B)을 구비한다.

압축기(10)는 기화된 냉매를 고온??고압의 가스로 압축하고, 응축기(20)는 고온??고압의 냉매를 액화시킨다.

팽창밸브(30)는 액화된 냉매를 저온·저압으로 팽창시키고, 증발기(40)는 팽창된 저온·저압의 냉매를 유입한 후, 주변의 공기와 열교환시켜 냉기를 발생시킨다.

그리고 공조장치는, 이중관 구조의 내부열교환기(50)를 구비한다. 내부열교환기(50)는, 내부관(52)과 외부관(54)을 구비한다.

내부관(52)은, 내부유로(52a)를 갖추고 있으며, 이 내부유로(52a)는 배관(B)을 통해 증발기(40)와 연결된다. 증발기(40)와 연결된 내부유로(52a)에는 증발기(40)를 통과한 저온·저압의 냉매가 도입되어 흐른다.

외부관(54)은, 내부관(52)의 외면 둘레에 설치된다. 특히, 내부관(52)과의 사이에 외부유로(54a)가 형성되도록 설치되며, 이렇게 형성된 외부유로(54a)에는 응축기(20)를 통과한 고온·고압의 냉매가 도입되어 흐른다.

이러한 내부열교환기(50)는, 외부유로(54a)를 따라 흐르는 고온의 냉매와, 내부유로(52a)를 따라 흐르는 저온 냉매간에 상호 열교환작용이 이루어질 수 있게 한다.

따라서, 외부유로(54a)를 따라 흐르는 냉매의 온도가 낮아질 수 있게 한다. 이로써, 응축기(20)로부터 팽창밸브(30)와 증발기(40)로 도입되는 냉매의 온도를 추가적으로 낮추어 과냉시킨다. 그 결과, 증발기(40)의 냉방효율을 향상시킨다.

통상적으로, 압축기(10)와 응축기(20)와 내부열교환기(50)는 엔진룸측에 설치되고, 팽창밸브(30)와 증발기(40)는 차실내측에 설치된다. 특히, 팽창밸브(30)와 증발기(40)는, 공조케이스(도시하지 않음)에 설치된 상태에서 차실내의 인스트루먼트 패널(Instrument Panel)(도시하지 않음)의 내측부분에 설치되는 것이 보통이다.

그런데, 이러한 종래의 공조장치는, 증발기(40)에서 내부열교환기(50)로 이송되는 냉매가 엔진열에 의해 가열된다는 단점이 있고, 이러한 단점 때문에 내부열교환기(50)로 유입되는 냉매의 온도가 상승된다는 문제점이 있으며, 이러한 문제점 때문에 내부열교환기(50)에서의 열교환효율이 현저하게 떨어진다는 결점이 지적되고 있다.

즉, 내부열교환기(50)가 차량의 엔진룸에 설치되므로, 증발기(40)의 냉매를 내부열교환기(50)로 이송시키기 위한 배관(B)도 대부분이 엔진룸에 배치된다. 따라서, 배관(B)을 따라 내부열교환기(50)로 이송되는 냉매도 엔진룸의 엔진열에 노출된다.

특히, 엔진룸의 엔진열이 90℃ 이상의 온도를 유지하는 바, 배관(B)을 통해 내부열교환기(50)로 이송되는 냉매도 90℃ 이상의 온도에 노출되는데, 이렇게 고온의 열에 노출된 냉매는 가열되며, 가열된 냉매는 내부열교환기(50)로 유입되더라도 충분한 열교환작용을 하지 못한다.

따라서, 응축기(20)에서 증발기(40)로 도입되는 냉매는, 충분한 냉각효과를 거둘 수 없게 된다. 이로써, 증발기(40)로 도입되는 냉매의 과냉도가 저하되고, 그 결과, 증발기(40)의 냉방효율이 현저하게 낮아지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 내부열교환기와 배관의 설치위치와 구조를 개선함으로써, 내부열교환기의 도입 냉매에 작용하는 엔진열을 최소화시킬 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 내부열교환기의 도입 냉매에 작용하는 엔진열을 최소화시킬 수 있도록 구성함으로써, 내부열교환기의 도입 냉매가 엔진열에 의해 가열되는 현상을 최소화시킬 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 내부열교환기의 도입 냉매가 엔진열에 의해 가열되는 현상을 최소화시킬 수 있도록 구성함으로써, 가열된 냉매로 인한 내부열교환기의 열교환효율 저하 현상을 방지할 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 내부열교환기의 열교환효율 저하 현상을 방지할 수 있도록 구성함으로써, 증발기로 도입되는 냉매가 충분히 냉각될 수 있게 하는 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 증발기로 도입되는 냉매가 충분히 냉각될 수 있게 구성함으로써, 증발기로 도입되는 냉매의 과냉도를 향상시켜 증발기의 냉각성능을 향상시킬 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 차량용 공조장치는, 압축기와, 응축기와, 팽창밸브와, 증발기와, 상기 응축기에서 상기 증발기로 공급되는 고온,고압의 냉매와 상기 증발기에서 상기 압축기로 공급되는 저온,저압의 냉매를 상호 열교환시키는 이중관식 내부열교환기 및, 이들을 연결하여 냉매가 순환되도록 한 배관을 구비하는 차량용 공조장치에 있어서, 상기 증발기와 상기 내부열교환기의 사이에 이송되는 냉매에 작용하는 엔진열을 차단할 수 있도록, 상기 증발기와 상기 내부열교환기를 연결하는 상기 배관의 외주면을 감싸는 단열재를 포함하며; 상기 단열재는, 상기 증발기와 상기 내부열교환기를 연결하는 상기 배관 중, 엔진룸에 설치되는 배관 부분을 감싸도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 단열재는, 상기 증발기에서 배출된 냉매를 상기 내부열교환기로 이송하는 배관 부분을 감싸서 단열하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 증발기에서 배출된 냉매는, 감온식 구조의 상기 팽창밸브의 내부를 통과하여 그 개도율을 제어한 후에 상기 내부열교환기로 도입되며; 상기 단열재는, 상기 팽창밸브와 상기 내부열교환기를 연결하는 배관 부분을 감싸서 단열하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 증발기와 상기 내부열교환기 사이의 냉매 이송거리를 짧게하여 상기 증발기와 상기 내부열교환기 사이의 냉매에 작용하는 엔진열을 최소화할 수 있도록, 상기 내부열교환기를 상기 증발기측에 인접하게 설치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 차량용 공조장치에 의하면, 증발기의 냉매를 내부열교환기로 이송하는 배관을 구비하되, 이 배관의 길이를 짧게 구성하여 엔진열에 노출되는 부분을 최소화시키는 구조이므로, 증발기에서 내부열교환기로 이송되는 냉매가 가능한 한 엔진열에 영향받지 않게 하는 효과가 있다.

또한, 증발기의 냉매를 내부열교환기로 이송하는 배관을 구비하되, 이 배관의 외주면에 단열재를 설치하는 구조이므로, 증발기에서 내부열교환기로 이송되는 냉매가 가능한 한 엔진열에 영향받지 않게 하는 효과가 있다.

또한, 증발기에서 내부열교환기로 이송되는 냉매가 가능한 한 엔진열에 영향받지 않게 하는 구조이므로, 내부열교환기에 도입되는 냉매가 엔진열에 의해 가열되는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 내부열교환기에 도입되는 냉매가 엔진열에 의해 가열되는 현상을 방지할 수 있으므로, 가열된 냉매로 인한 내부열교환기의 열교환효율 저하 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 증발기로 도입되는 냉매가 충분히 냉각될 수 있게 하는 효과가 있다.

또한, 증발기로 도입되는 냉매가 충분히 냉각될 수 있게 구성함으로써, 증발기로 도입되는 냉매의 과냉도를 향상시켜 증발기의 냉방효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 차량용 공조장치를 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 공조장치를 나타내는 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 주요 특징부를 상세하게 나타내는 단면도,
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 변형예를 나타내는 사시도,
도 6은 변형예의 주요 특징부를 상세하게 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다(종래와 동일한 구성요소는 동일한 부호를 사용하여 설명한다).

먼저, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 특징부를 살펴보기에 앞서, 도 2와 도 3을 참조하여 차량용 공조장치에 대해 간략하게 살펴본다.

차량용 공조장치는, 압축기(10)와 응축기(20)와 팽창밸브(30)와 증발기(40) 및 이들을 서로 연결하는 배관(B)을 구비한다.

그리고 공조장치는, 내부열교환기(50)를 구비한다. 내부열교환기(50)는 이중관 구조로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 내부관(52)과 외부관(54)을 갖추고 있다.

외부관(54)은, 내부관(52)과의 사이에 외부유로(54a)가 형성되도록 내부관(52)의 외면 둘레에 설치된다. 내부관(52)과 외부관(54) 사이의 외부유로(54a)에는 응축기(20)를 통과한 고온·고압의 냉매가 도입되어 흐른다.

이러한 내부열교환기(50)는, 외부유로(54a)를 따라 흐르는 고온의 냉매와, 내부유로(52a)를 따라 흐르는 저온 냉매를 상호 열교환시킨다. 따라서, 외부유로(54a)를 따라 흐르는 냉매의 온도가 낮아질 수 있게 한다. 이로써, 응축기(20)로부터 팽창밸브(30)와 증발기(40)로 도입되는 냉매의 온도를 추가적으로 낮추어 과냉시킨다.

여기서, 팽창밸브(30)은 감온식 구조로서, 증발기(40)에서 배출된 냉매의 과열도에 따라 개도율이 제어된다. 따라서, 증발기(40)에서 배출된 냉매는, 팽창밸브(30)의 내부를 통과하여 개도율을 제어한 후, 내부열교환기(50)로 도입되도록 구성된다.

그리고 압축기(10)와 응축기(20)와 내부열교환기(50)는, 엔진룸측에 설치되고, 팽창밸브(30)와 증발기(40)는 차실내측에 설치되는 것이 일반적이다.

다음으로, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 특징부를 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세하게 살펴본다.

먼저, 도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 공조장치는, 내부열교환기(50)를 구비하되, 상기 내부열교환기(50)는 팽창밸브(30)와 증발기(40)측에 인접하도록 구성된다. 특히, 증발기(40)측에 인접하도록 설치된다.

따라서, 증발기(40)와 내부열교환기(50)를 연결하는 배관(B)의 길이가 가능한 한 짧도록 구성된다. 이로써, 엔진룸의 엔진열에 노출되는 배관(B)의 길이를 최소화시킨다.

그 결과, 배관(B)을 따라 이송되는 냉매가, 가급적 엔진열에 영향받지 않도록 한다. 이에 따라, 증발기(40)에서 내부열교환기(50)로 이송되는 냉매가 엔진열에 의해 가열되는 현상을 방지한다.

이로써, 냉매의 가열로 인한 내부열교환기(50)의 열교환효율 저하 현상을 방지한다. 따라서, 내부열교환기(50)를 통과하는 냉매가 충분히 냉각되면서 증발기(40)로 도입될 수 있게 한다. 그 결과, 증발기(40)로 도입되는 냉매의 과냉도를 높여 증발기(40)의 냉방효율을 향상시킨다.

다시, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 공조장치는, 증발기(40)와 내부열교환기(50)를 연결하는 배관(B)을 구비하되, 상기 배관(B)의 외주면에 단열재(60)가 설치되는 구조를 갖는다.

단열재(60)는, 단열성능이 우수하면서 내열성이 강한 재질, 예를 들면, EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer)계 고무로 구성된다.

이렇게 구성된 단열재(60)는, 증발기(40)와 내부열교환기(50)를 연결하는 배관(B)의 외주면을 완전히 감싸도록 구성된다.

특히, 엔진룸에 노출된 배관(B)의 외주면 부분을 완전히 감싸도록 구성된다. 따라서, 엔진룸의 엔진열로부터 상기 배관(B)을 단열시킨다. 이로써, 배관(B)을 따라 이송되는 냉매가, 엔진룸의 엔진열에 영향받지 않도록 한다.

그 결과, 증발기(40)에서 내부열교환기(50)로 이송되는 냉매가 엔진열에 의해 가열되는 현상을 방지한다. 이로써, 냉매의 가열로 인한 내부열교환기(50)의 열교환효율 저하 현상을 방지한다.

따라서, 내부열교환기(50)를 통과하는 냉매가 충분히 냉각되면서 증발기(40)로 도입될 수 있게 한다. 그 결과, 증발기(40)로 도입되는 냉매의 과냉도를 높여 증발기(40)의 냉방효율을 향상시킨다.

한편, 단열재(60)는, 팽창밸브(30)와 내부열교환기(50)을 연결하는 배관(B)의 외주면 부분을 감싸도록 구성되는 것이 바람직하다.

왜냐하면, 팽창밸브(30)와 내부열교환기(50)을 연결하는 배관(B)이, 엔진룸에 설치되기 때문이며, 이로써, 팽창밸브(30)와 내부열교환기(50)을 연결하는 배관(B)이 엔진룸의 엔진열에 노출되기 때문이다.

따라서, 팽창밸브(30)와 내부열교환기(50)을 연결하는 배관(B)의 부분을 단열재(60)로 감쌈으로써, 배관(B)에 작용하는 엔진열을 완전히 차단할 수 있게 된다.

한편, 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 증발기(40)와 내부열교환기(50)를 연결하는 배관(B)이, 금속재질의 배관부분(B1)과 고무재질의 배관부분(B2)이 서로 연결되어 있는 경우가 있다. 이러한 경우, 상기 단열재(60)는, 금속재질의 배관부분(B1)의 외주면 부분만 감싸도록 구성된다.

따라서, 금속재질의 배관부분(B1)만 단열하도록 구성된다. 이렇게 구성한 이유는, 고무재질의 배관부분(B2)은 열전도율이 상대적으로 낮으므로, 외부의 온도에 별로 영향받지 않기 때문이다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 공조장치에 의하면, 증발기(40)의 냉매를 내부열교환기(50)로 이송하는 배관(B)을 구비하되, 이 배관(B)의 길이를 짧게 구성하여 엔진열에 노출되는 부분을 최소화시키는 구조이므로, 증발기(40)에서 내부열교환기(50)로 이송되는 냉매가 가능한 한 엔진열에 영향받지 않게 한다.

또한, 증발기(40)의 냉매를 내부열교환기(50)로 이송하는 배관(B)을 구비하되, 이 배관(B)의 외주면에 단열재(60)를 설치하는 구조이므로, 증발기(40)에서 내부열교환기(50)로 이송되는 냉매가 가능한 한 엔진열에 영향받지 않게 한다.

또한, 증발기(40)에서 내부열교환기(50)로 이송되는 냉매가 가능한 한 엔진열에 영향받지 않게 하는 구조이므로, 내부열교환기(50)에 도입되는 냉매가 엔진열에 의해 가열되는 현상을 방지할 수 있다.

또한, 내부열교환기(50)에 도입되는 냉매가 엔진열에 의해 가열되는 현상을 방지할 수 있으므로, 가열된 냉매로 인한 내부열교환기(50)의 열교환효율 저하 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 증발기(40)로 도입되는 냉매가 충분히 냉각될 수 있게 한다.

또한, 증발기(40)로 도입되는 냉매가 충분히 냉각될 수 있게 구성함으로써, 증발기(40)로 도입되는 냉매의 과냉도를 향상시켜 증발기(40)의 냉방효율을 향상시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

10: 압축기 20: 응축기
30: 팽창밸브 40: 증발기
50: 내부열교환기 52: 내부관
52a: 내부유로 54: 외부관
54a: 외부유로 60: 단열재
B: 배관 B1: 금속재질의 배관부분
B2: 고무재질의 배관부분

Claims

압축기(10)와, 응축기(20)와, 팽창밸브(30)와, 증발기(40)와, 상기 응축기(20)에서 상기 증발기(40)로 공급되는 고온,고압의 냉매와 상기 증발기(40)에서 상기 압축기(10)로 공급되는 저온,저압의 냉매를 상호 열교환시키는 이중관식 내부열교환기(50) 및, 이들을 연결하여 냉매가 순환되도록 한 배관(B)을 구비하는 차량용 공조장치에 있어서,
상기 증발기(40)와 상기 내부열교환기(50)의 사이에 이송되는 냉매에 작용하는 엔진열을 차단할 수 있도록, 상기 증발기(40)와 상기 내부열교환기(50)를 연결하는 상기 배관(B)의 외주면을 감싸는 단열재(60)를 포함하며;
상기 단열재(60)는, 상기 증발기(40)와 상기 내부열교환기(50)를 연결하는 상기 배관(B) 중, 엔진룸에 설치되는 배관(B) 부분을 감싸도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
제 1항에 있어서,
상기 단열재(60)는,
상기 증발기(40)에서 배출된 냉매를 상기 내부열교환기(50)로 이송하는 배관(B) 부분을 감싸서 단열하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
제 2항에 있어서,
상기 증발기(40)에서 배출된 냉매는, 감온식 구조의 상기 팽창밸브(30)의 내부를 통과하여 그 개도율을 제어한 후에 상기 내부열교환기(50)로 도입되며;
상기 단열재(60)는, 상기 팽창밸브(30)와 상기 내부열교환기(50)를 연결하는 배관(B) 부분을 감싸서 단열하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증발기(40)와 상기 내부열교환기(50) 사이의 냉매 이송거리를 짧게하여 상기 증발기(40)와 상기 내부열교환기(50) 사이의 냉매에 작용하는 엔진열을 최소화할 수 있도록, 상기 내부열교환기(50)를 상기 증발기(40)측에 인접하게 설치하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증발기(40)와 내부열교환기(50)를 연결하는 배관(B)은, 금속재질의 배관부분(B1)과 고무재질의 배관부분(B2)이 서로 연결되어 있으며,
상기 단열재(60)는, 상기 금속재질의 배관부분(B1)을 감싸서 단열하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.