KR20170082673A - 차량용 공조장치의 증발기 냉매 공급유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 공조장치의 증발기(400)에 냉매를 공급 및 순환시키기 위한 구조를 단순화 시키는 동시에, 단절된 냉매 순환파이프(500)를 연결하는 연결부의 수를 축소시켜 냉매의 리크 가능성을 최소화시킬 수 있도록 하는 냉매 공급유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공조케이스에 설치되는 증발기(400)의 일측에 결합되어 상기 증발기(400)의 내부와 연통되는 입출구 홀(112)이 형성되는 조인트 플렌지(110); 및 상기 조인트 플렌지(110)의 입출구 홀(112)로 삽입되어 조립이 이루어지는 한 쌍의 돌출부(122)의 내측으로 냉매를 유입 및 배출시키는 냉매 유입관(224)과 냉매 배출관(128)이 각각 형성되고, 상기 냉매 유입관(224)의 내부에는 상기 증발기(400)로 유입되는 냉매를 팽창시키기 위한 오리피스 홀(124)이 형성되는 냉매 입출부(120); 를 포함하여 이루어지는 차량용 공조장치의 증발기 냉매 공급유닛에 관한 것이다.

Description

차량용 공조장치의 증발기 냉매 공급유닛{COOLANT SUPPLY UNIT FOR EVAPORATOR OF AIR CONDITIONER USED IN VEHICLE}

본 발명은 차량용 공조장치의 증발기에 냉매를 공급 및 순환시키는 냉매 공급유닛에 관한 것으로, 그 구조가 단순하고 냉매의 리크 가능성을 최소화시킬 수 있도록 한 특징이 있는 차량용 공조장치의 증발기 냉매 공급유닛에 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 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 예컨대 팽창밸브(Expansion Valve)(3), 그리고, 상기 팽창밸브(3)에 의해 교축된 저압의 액상 냉매를 차량 실내측으로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열 작용으로 실내에 토출되는 공기를 냉각하는 증발기(Evaporator)(4) 등이 냉매 파이프(5)로 연결되어 이루어지며, 다음과 같은 냉매 순환과정을 통하여 자동차 실내를 냉방한다.

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.

한편, 도 2는 종래의 차량용 공조장치의 공조케이스에 증발기가 설치되는 구조를 나타낸 사시도이다. 도 2를 참조하면, 종래의 공조장치는 입구측에 공기유입구(43)가 형성되고 출구측에는 다수의 공기토출구(44)가 형성되는 공조케이스가 구비된다.

상기 공조케이스(10)의 내부에는 증발기(40) 및 히터코어(미도시)가 순차적으로 설치되며, 아울러 상기 공조케이스(10)의 내부에는 온도조절을 위한 온도조절도어(미도시) 및 다양한 공조모드를 수행하기 위한 모드도어(미도시)들이 설치되어 있다.

상기 증발기(40)는 냉매를 유입, 배출할 수 있도록 일측면에 입, 출구파이프(41a)가 돌출되게 형성되며, 상기 입출구파이프(41a)의 끝단부측에는 팽창밸브(미도시)와의 결합을 위해 플랜지(41b)가 결합되어 있다.

아울러, 상기 팽창밸브와 결합을 위해 상기 입출구파이프(41a)의 플랜지(41b)가 공조케이스(10)의 외부로 노출되는데, 이때 상기 공조케이스(10)의 전방측면에는 외부로 노출되는 상기 입, 출구파이프(41a)를 지지하도록 파이프지지부(47)가 관통되게 형성된다.

이와 같이 구성되는 공조장치는 상기한 증발기(40)에 유입되는 냉매를 팽창시키기 위한 팽창밸브(미도시함)가 공조케이스(10)의 외부에 위치됨으로써, 증발기(40)로부터 상기한 팽창밸브를 서로 연결하기 위한 입출구파이프(41a)의 구조가 길어지고 복잡해지는 문제점이 있다.

또한, 이러한 입출구파이프(41a)는 공조케이스(10)의 일측면과, 팽창밸브에 각각 연결하기 위한 연결부의 수가 증가하게 되어, 이러한 연결부를 통해 냉매가 누수될 가능성이 함께 높아지는 문제점이 있다.

한국공개특허 제2010-0023409호(공개일자: 2010. 03. 04) 한국공개특허 제2014-0001402호(공개일자: 2014. 01. 07)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 차량용 공조장치의 증발기에 냉매를 공급 및 순환시키기 위한 구조를 단순화 시키는 동시에, 단절된 냉매 순환파이프를 연결하는 연결부의 수를 축소시켜 냉매의 리크 가능성을 최소화시킬 수 있도록 하는 차량용 공조장치의 증발기 냉매 공급유닛을 제공함을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 공조케이스에 설치되는 증발기의 일측에 결합되어 상기 증발기의 내부와 연통되는 입출구 홀이 형성되는 조인트 플렌지 및 상기 조인트 플렌지의 입출구 홀로 삽입되어 조립이 이루어지는 한 쌍의 돌출부의 내측으로 냉매를 유입 및 배출시키는 냉매 유입관과 냉매 배출관이 각각 형성되고, 상기 냉매 유입관의 내부에는 상기 증발기로 유입되는 냉매를 팽창시키기 위한 오리피스 홀이 형성되는 냉매 입출부를 포함하여 이루어지는 차량용 공조장치의 증발기 냉매 공급유닛이 제공된다.

상기 냉매 배출관은 상기 냉매 유입관 보다 더 큰 직경으로 형성될 수 있다.

상기 조인트 플렌지는 상기 증발기에 일체로 형성될 수 있다.

상기 조인트 플렌지 및 상기 냉매 입출부는 상기 돌출부를 상기 입출구 홀에 삽입한 상태에서 상기 냉매 입출부로 볼트를 삽입하여 상기 조인트 플렌지에 고정 결합할 수 있도록 하는 볼트삽입구가 형성될 수 있다.

상기 냉매 입출부는 상기 한 쌍의 돌출부의 외주부 상의 일측에 각각 위치되어, 상기 돌출부와 상기 입출구 홀 사이의 접촉 부위를 밀폐시키는 오링이 구비될 수 있다.

본 발명에 따르면, 차량용 공조장치의 증발기에 냉매 순환파이프를 연결하는 구조에서 냉매를 팽창시키는 기능을 함으로써, 공조케이스의 외부에 팽창밸브의 구성을 삭제할 수 있고, 이를 통해 공조장치의 구조를 단순화시킬 수 있다.

또한, 증발기에 연결되는 냉매 순환파이프를 간편하고 신속하게 설치할 수 있도록 하여 차량용 공조장치의 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 냉매 공급유닛의 연결부에 오링을 구비하는 것과 아울러 증발기에 연결되는 냉매 순환파이프의 단절 부위를 연결하는 연결부의 수를 줄임으로써, 냉매의 리크 가능성을 최소화시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 차량용 공조장치의 냉동사이클의 흐름을 나타낸 개념도,
도 2는 종래의 차량용 공조장치의 증발기가 설치되는 구조를 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 냉매 공급유닛이 증발기에 설치된 형상을 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명의 일특징부인 냉매 입출부를 나타낸 사시도,
도 5는 도 4에 도시된 냉매 입출부의 후면 형상을 나타낸 배면도,
도 6은 본 발명에 따른 냉매 공급유닛의 결합구조를 나타낸 측단면도,
도 7은 본 발명의 일특징부인 냉매 입출부의 냉매 흐름을 나타낸 측면도,
도 8은 본 발명의 냉매 공급유닛이 조립되는 구조를 나타낸 사시도이고,
도 9는 본 발명의 냉매 공급유닛이 증발기에 조립된 상태를 나타낸 사시도이다.

이하 첨부된 도면에 따라서 본 발명에 따른 증발기 냉매 공급유닛의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉매 공급유닛(100)이 증발기(400)에 설치된 형상을 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일특징부인 냉매 입출부(120)를 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 냉매 입출부(120)의 후면 형상을 나타낸 배면도이고, 도 6은 도 본 발명의 일실시예에 따른 냉매 공급유닛(100)의 결합구조를 나타낸 측단면도이고, 도 7은 본 발명의 본 발명의 일특징부인 냉매 입출부(120)의 냉매 흐름을 나타낸 측면도이다.

참고로, 공조케이스(미도시함)는 송풍기유닛(미도시함)으로부터 강제 송풍되는 공기를 내부로 유입하여 내부에 설치되는 증발기(400)와 히터코어(미도시함)를 선택적으로 통과시켜 냉풍 또는 온풍으로 열교환시킨 후 복수의 도어(미도시함)와 공기토출구(미도시함)를 통해 차량 내부로 공급하는 구성이다.

본 발명의 냉매 공급유닛(100)은 상기한 공조케이스의 증발기(400) 상에 설치되는 구성으로, 본 발명의 요지와 직접적인 관련이 없는 공조케이스의 구체적인 구성에 대하여는 도면의 도시 및 설명을 생략하도록 한다.

한편, 증발기(400)는 상기한 공조케이스 내부에 구비되는 것으로, 열교환기의 한 종류이며, 공조케이스로 유입되는 공기를 통과시켜 열을 흡수함으로써, 차가워진 공기를 차량의 실내로 공급하도록 하는 구성이다. 즉, 증발기(400)는 일정거리 이격되어 나란하게 구비되는 한 쌍의 헤더탱크(412)와, 이 헤더탱크(412) 사이에 양 단이 고정되어 열교환 매체 유로를 형성하는 튜브(414) 및 튜브(414) 사이에 개재되는 핀(미도시함)을 포함하여 구성될 수 있다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 냉매 공급유닛(100)은 공조케이스에 설치되는 증발기(400)의 일측에 결합되는 조인트 플렌지(110)와, 상기 조인트 플렌지(110)에 삽입되어 조립이 이루어지는 냉매 입출부(120)를 포함하여 구성된다.

조인트 플렌지(110)는 증발기(400)의 일측에 결합되어 증발기(400)의 내부와 연통되는 입출구 홀(112)이 형성된다. 입출구 홀(112)은 증발기(400)를 향하는 일단이 증발기(400)의 어느 일측의 헤더탱크(412)와 각각 연통되어 증발기(400)의 내부로 냉매를 유입시키는 입구측 홀(112a)과, 증발기(400)의 내부를 순환한 냉매를 배출하는 출구측 홀(112b)로 이루어진다. 이때, 입구측 홀(112a)과 출구측 홀(112b)은 각각 증발기(400)에 일체로 형성될 수 있다.

그리고, 증발기(400)의 반대쪽 방향을 향하는 입출구 홀(112)의 다른 일단은 개구된 형상을 취하여 상기한 냉매 입출부(120)의 일부를 삽입하여 결합할 수 있도록 구성된다. 이때, 증발기(400)의 반대쪽을 향하는 입출구 홀(112)의 외측부는 냉매 입출부(120)와 면대 면으로 서로 접촉을 이루는 단면 형상을 갖는다.

냉매 입출부(120)는 상기한 조인트 플렌지(110)의 입출구 홀(112)에 삽입되어 조립이 이루어지는 한 쌍의 돌출부(122)가 형성된다. 한 쌍의 돌출부(122)에는 내측으로 냉매를 유입 및 배출시키는 냉매 유입관(224)과 냉매 배출관(128)이 각각 형성된다. 그리고, 냉매 유입관(224)의 내부에는 증발기(400)로 유입되는 냉매를 팽창시키기 위한 오리피스 홀(124)이 형성된다. 이때, 상기한 한 쌍의 돌출부(122) 중에서 냉매 유입관(224)이 형성되는 일측의 돌출부(122a)는 조인트 플렌지(110)를 향하는 방향으로 오리피스 홀(124)이 위치되고, 조인트 플렌지(110)의 반대쪽을 향하는 방향에는 냉매 유입관(224)이 위치된다. 그리고, 냉매 배출관(128)이 형성되는 다른 일측의 돌출부(122b)는 양측으로 모두 냉매 배출관(128)이 위치되는 구조를 갖는다.

여기서, 상기한 냉매 유입관(224)은 오리피스 홀(124)과의 작용에 의해 팽창 효과를 높일 수 있도록 하는 적정 크기의 직경과 길이로 형성되는 것이 바람직하다. 예컨데, 오리피스 홀(124)은 직경이 약 0.3mm, 길이가 약 2.1mm로 각각 형성하여 직경 대 길이의 비가 1:7 정도의 비율을 갖도록 구성될 수 있다. 이러한 오리피스 홀(124)의 직경 및 길이는 차량용 공조장치의 제원에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

아울러, 상기한 냉매 배출관(128)은 증발기(400)로부터 냉매를 신속하게 배출할 수 있도록 하는 적정 크기의 직경으로 형성될 수 있다. 바람직하게는 냉매 배출관(128)은 냉매 유입관(224) 보다 더 큰 직경으로 형성될 수 있다.

이러한 냉매 유입관(224)과 냉매 배출관(128)에는 각각 공조케이스(미도시함)의 외부에 설치되는 응축기(미도시함)와 압축기(미도시함)로부터 각각 냉매가 순환되도록 연결되는 냉매 순환파이프(500)가 결합되어 증발기(400)에 냉매를 공급 및 순환시키도록 구성된다.

그리고, 조인트 플렌지(110)를 향하는 돌출부(122)의 외측부는 단차가 형성되어 조인트 플렌지(110)와 면대 면으로 서로 접촉되는 단면을 가지도록 구성된다.

상기 구성에 따른 본 발명의 냉매 공급유닛(100)은 도 7에 도시된 바와 같이, 냉매 입출부(120)의 돌출부(122)를 조인트 플렌지(110)의 입출구 홀(112)에 삽입하여 조립이 이루어진다. 이때. 냉매 입출부(120)에는 증발기(400)로 유입되는 냉매를 팽창시키는 오리피스 홀(124)을 포함하므로, 증발기(400)에 냉매 유입관(224) 및 냉매 배출관(128)을 연결하는 구성을 통해서 공조케이스의 외부에 설치되는 팽창밸브의 기능을 동시에 수행할 수 있도록 구성된다. 즉, 냉매 입출부(120)에서 오리피스 홀(124)이 형성된 냉매 유입관(224)으로는 응축기를 거쳐 액화된 냉매가 증발기(400) 방향으로 유입되며, 냉매 입출부(120)로 유입된 냉매는 오리피스 홀(124)의 교축 작용에 의해 저온의 액체 상태로 증발기(400)로 유입된다. 그리고, 냉매 배출관(128)으로는 증발기(400) 내부를 통과하여 증발된 저온의 기체 상태의 냉매가 배출되어 압축기로 보내게 됨으로써, 냉방사이클을 이루게 된다.

다시, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기한 조인트 플렌지(110)와 냉매 입출부(120)에는 냉매 입출부(120)의 돌출부(122)를 조인트 플렌지(110)의 입출구 홀(112)에 삽입한 상태에서 볼트(b)를 삽입하여 조인트 플렌지(110)에 고정 결합할 수 있도록 하는 볼트삽입구(126)가 각각 형성될 수 있다. 볼트 삽입구(126)는 냉매 입출부(120)에 형성되는 한 쌍의 돌출부(122) 사이의 좌우 양측 및 이에 수직 대응하는 조인트 플렌지(110)의 대향면에 적어도 2 개소 이상 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 냉매 입출부(120)에는 한 쌍의 돌출부(122)의 외주부 상의 일측에 각각 위치되어, 냉매 입출부(120)의 돌출부(122)와 조인트 플렌지(110)의 입출구 홀(112) 사이의 접촉 부위를 밀폐시키는 오링(200)이 구비될 수 있다. 그리고, 이러한 오링(200)이 위치되는 돌출부(122)의 외주부 상에는 오링(200)의 일측 단부를 조인트 플렌지(110)를 향하는 방향으로 받쳐서 지지하는 단차면(230)이 형성될 수 있다.

이하에서는 도 8 및 도 9를 참조하여, 본 발명의 증발기 냉매 공급유닛(100)의 작용을 상세하게 설명하도록 한다.

도 8은 본 발명의 냉매 공급유닛이 증발기(400)에 조립되는 구조를 나타낸 사시도이고, 도 9은 본 발명의 냉매 공급유닛(100)이 증발기(400)에 조립이 된 상태를 나타낸 사시도이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 냉매 공급유닛(100)은 조인트 플렌지(110)가 증발기(400)에 결합된 상태로, 조인트 플렌지(110)의 전방에 형성되는 입출구 홀(112)로 상기한 냉매 입출부(120)에 형성되는 한 쌍의 돌출부(122)를 삽입하여 끼움 결합된다. 이때, 돌출부(122)를 입출구 홀(112)에 끝까지 삽입하여 조인트 플렌지(110)와 냉매 입출부(120)의 서로 대응하는 면에 서로 밀착을 이루게 된다. 그리고, 냉매 입출부(120)의 돌출부(122)의 외주면에 구비되는 오링(200)이 입출구 홀(112)의 내측 벽면과 돌출부(122)의 외주면 및 돌출부(122)의 외주부에 형성되는 단차면(230) 등이 각각 밀착을 이룬 상태에서 조인트 플렌지(110)와 냉매 입출부(120)에 각각 형성된 볼트삽입구(126)로 볼트(b)를 삽입하여 결합이 이루어진다.

따라서, 본 발명의 증발기(400) 냉매 공급유닛(100)은 조인트 플렌지(110)와 냉매 입출부(120)가 오링(200)에 의해 밀폐가 유지된 상태에서 볼트(b)를 통해 고정 결합함으로써, 냉매의 리크가 방지될 수 있다.

또한, 상기한 냉매 입출부(120)에는 공조케이스의 외부로 연결되는 냉매 순환파이프(500)가 각각 연결되어 있기 때문에 조인트 플렌지(110)와 냉매 입출부(120)의 결합만으로 별도의 팽창밸브를 설치할 필요 없다. 이때, 냉매 순환파이프(500)가 공조케이스를 관통하는 부위를 지지하기 위한 구성은 별도로 요구될 수 있지만, 단절된 냉매 순환파이프(500)를 단부를 연결하는 연결부는 불필요하다. 따라서, 냉매 순환파이프(500)의 구조를 단순화시킬 수 있고, 냉매의 리크 가능성을 보다 낮출 수 있을 것이다.

지금까지 본 발명에 따른 증발기 냉매 공급유닛(100)은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 냉매 공급유닛 110: 조인트 플렌지
112(112a, 112b): 입출구 홀 120: 냉매 입출부
122(122a, 122b): 돌출부 124: 오리피스 홀
126: 볼트삽입구 128: 냉매 배출관
224: 냉매 유입관 200: 오링
400: 증발기 500: 냉매 순환파이프

Claims (5)

1. 공조케이스에 설치되는 증발기(400)의 일측에 결합되어 상기 증발기(400)의 내부와 연통되는 입출구 홀(112)이 형성되는 조인트 플렌지(110); 및
   상기 조인트 플렌지(110)의 입출구 홀(112)로 삽입되어 조립이 이루어지는 한 쌍의 돌출부(122)의 내측으로 냉매를 유입 및 배출시키는 냉매 유입관(224)과 냉매 배출관(128)이 각각 형성되고, 상기 냉매 유입관(224)의 내부에는 상기 증발기(400)로 유입되는 냉매를 팽창시키기 위한 오리피스 홀(124)이 형성되는 냉매 입출부(120); 를 포함하여 이루어지는 차량용 공조장치의 증발기 냉매 공급유닛.
2. 제1항에 있어서,
   상기 냉매 배출관(128)은, 상기 냉매 유입관(224) 보다 더 큰 직경으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 증발기 냉매 공급유닛.
3. 제1항에 있어서,
   상기 조인트 플렌지(110)는, 상기 증발기(400)에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 증발기 냉매 공급유닛.
4. 제1항에 있어서,
   상기 조인트 플렌지(110) 및 상기 냉매 입출부(120)는, 상기 돌출부(122)를 상기 입출구 홀(112)에 삽입한 상태에서 상기 냉매 입출부(120)로 볼트를 삽입하여 상기 조인트 플렌지(110)에 고정 결합할 수 있도록 하는 볼트삽입구(126)가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 증발기 냉매 공급유닛.
5. 제1항에 있어서,
   상기 냉매 입출부(120)에는, 상기 한 쌍의 돌출부(122)의 외주부 상의 일측에 각각 위치되어 상기 돌출부(122)와 상기 입출구 홀(112) 사이의 접촉 부위를 밀폐시키는 오링(200)이 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 증발기 냉매 공급유닛.

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