KR20200099685A - 차량용 공조시스템 - Google Patents

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KR20200099685A
KR20200099685A KR1020190017576A KR20190017576A KR20200099685A KR 20200099685 A KR20200099685 A KR 20200099685A KR 1020190017576 A KR1020190017576 A KR 1020190017576A KR 20190017576 A KR20190017576 A KR 20190017576A KR 20200099685 A KR20200099685 A KR 20200099685A
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refrigerant
air conditioning
evaporator
vehicle
expansion valve
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KR1020190017576A
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민요찬
김윤진
노경태
류재춘
박태용
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한온시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은 차량용 공조시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 응축기와 팽창밸브를 연결하는 냉매배관과 응축수가 열교환되어 단열효과를 가져 배관 상에 응축수가 형성되는 것을 차단할 수 있으며, 냉매를 과냉각하여 냉방 효율을 더욱 높일 수 있는 차량용 공조시스에 관한 것이다.

Description

차량용 공조시스템{AIR CONDITIONING SYSTEM FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 공조시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 응축기와 팽창밸브를 연결하는 냉매배관과 응축수가 열교환되어 단열효과를 가져 배관 상에 응축수가 형성되는 것을 차단할 수 있으며, 냉매를 과냉각하여 냉방 효율을 더욱 높일 수 있는 차량용 공조시스에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 공조장치는 차량 외부의 공기를 차량 실내로 도입하거나 차량 실내의 공기를 순환시키는 과정에서 가열 또는 냉각시켜 차량 실내를 냉방 또는 난방하기 위한 장치로서, 냉방을 위한 증발기, 가열을 위한 히터코어, 및 상기 증발기와 히터코어에 의해 냉각 또는 가열된 공기를 차량 실내의 각 부분으로 공급하기 위한 도어를 포함하는 공조장치가 엔진룸 측에 구비된다.
현재 차량 보급률이 계속 증가될 뿐만 아니라 자율 주행과 같이 다양한 형식의 차량이 계속 개발되고 있는 바, 차량 내부의 쾌적성 유지를 위한 연구가 계속되고 있다.
차량 내부에 직접적으로 공기를 송풍할 수 있는 천장형 차량용 공조 장치가 KR 10-1586776 (2016.01.19.)에 제안된 바 있으며, 이를 도 1에 도시하였다. 상기 도 1에 도시한 종래의 천장형 차량용 공조 장치(10)는 차량 천장에 차량 일측의 공기를 도입구(24)를 통해 유입하여 차량 타측의 분출구(20)로 이송하도록 공기류를 생기게 하는 팬(16), 상기 팬(16)을 구동하는 모터(36)을 포함한다.
이와 같은 천장형 차량용 공조 장치는 엔진룸에 구비되는 공조 장치의 작동에 의한 일측의 온도 조절 효과를 타측에도 적용하기 위한 구성으로서, 엔진룸에 구비되는 공조 장치의 작동과 함께 작동되는 구성이다.
그러나, 이와 같은 천장형 차량용 공조 장치는 엔진룸에 구비되는 공조 장치의 작동에 의한 일측 실내 공기를 타측 측으로 안내할 뿐 직접적으로 열교환이 이루어지지 않아 타측의 온도를 빠르게 조절하는 것에는 한계가 있다. 또한, 타측만 냉방이 요구되는 경우에도 일측과 함께 차량 실내 전체가 냉방될 수 밖에 없는 문제점이 있다.
또한, 증발기는 냉매가 증발됨에 따라 공기를 냉각하는 구성으로, 표면에 응축수가 발생될 수 있으며, 이러한 응축수가 원활히 배출되지 않으면, 응축수가 비산될 수도 있으며, 냄새를 유발하여 탑승객의 쾌적성을 저해할 수 있다.
또, 천장에서 냉매 배관 및 응축수 배출을 위한 호스 등이 개별적으로 장착되는 경우, 이를 개별적으로 장착하기 위한 공간이 필요하며, 조립성을 저해할 수 있다.
KR 10-1586776 (2016.01.19)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 응축기와 팽창밸브를 연결하는 냉매배관과 응축수가 열교환되어 단열효과를 가져 배관 상에 응축수가 형성되는 것을 차단할 수 있으며, 냉매를 과냉각하여 냉방 효율을 더욱 높일 수 있는 차량용 공조시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 열교환부가 삼중관 형태로, 내측에서 외측으로, 응축기로부터 팽창밸브로 이송되는 냉매, 증발기로부터 압축기로 이송되는 냉매 및 응축수가 이송되어 증발기 출구측 온도가 상승되는 것을 방지할 수 있는 차량용 공조시스템을 제공하는 것이다.
또, 본 발명의 목적은 차량 전석 및 후석 냉방을 위하여 적용될 수 있으며, 특히, 제2증발기, 제2팽창밸브, 및 제2열교환부가 차량 천장에 장착되는 경우에도, 소형화가 가능하며 조립성을 더욱 높일 수 있는 차량용 공조시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 차량용 공조시스템은 냉매를 압축하는 압축기(100); 압축된 고온의 냉매를 전달받아 차량 실내를 공조하기 위한 공조풍을 가열하는 응축기(200); 상기 응축기(200)에서 액화된 냉매를 교축하는 팽창밸브(300); 및 상기 팽창밸브(300)에 의해 교축된 저압의 액상 냉매를 전달받아 차량 실내를 공조하기 위한 공조풍을 냉각하는 증발기(400); 및 냉매를 이송하는 냉매배관(500)을 포함하는 차량용 공조시스템(1000)에 있어서, 상기 차량용 공조시스템(1000)은 상기 응축기(200)와 팽창밸브(300)를 연결하는 냉매배관(500) 일정영역 외부에 상기 증발기(400) 표면에 발생된 응축수가 이송되는 열교환부(600)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 응축수는 상기 내부 냉매와 열교환되어 냉매가 과냉각되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 열교환부(600)는 삼중관 형태로, 중앙의 제1영역(A)에 상기 응축기(200)로부터 팽창밸브(300)로 이송되는 냉매가 이동되고, 제1영역(A)을 감싸는 제2영역(B)에 상기 증발기(400)로부터 압축기(100)로 이송되는 냉매가 이동되며, 상기 제2영역(B)을 감싸는 제3영역(C)에 응축수가 이송되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 열교환부(600)는 상기 제1영역(A) 내부의 냉매 흐름과 제2영역(B) 내부의 냉매 흐름이 서로 반대로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열교환부(600)는 상기 제1영역(A)을 형성하는 제1관(610), 상기 제1관(610) 외주면을 나선형으로 감싸는 유로를 형성하는 제2관(620), 상기 제2관(620)을 감싸는 제3관(630)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 차량용 공조시스템(1000)은 상기 증발기(400)가 차량 전석 냉방을 위한 제1증발기(410) 및 차량 후석 냉방을 위한 제2증발기(420)를 포함하고, 상기 팽창밸브(300)가 상기 제1증발기(410)로 공급되는 냉매를 교축하는 제1팽창밸브(310) 및 상기 제2증발기(420)로 공급되는 냉매를 교축하는 제2팽창밸브(320)를 포함하며, 상기 열교환부(600)가 상기 전석 측 및 후석 측 중 하나 또는 양측에 모두 형성된 것을 특징으로 한다.
또, 상기 열교환부(600)는, 상기 제1영역(A)에 상기 응축기(200)로부터 제1팽창밸브(310)로 이송되는 냉매가 이동되고, 제2영역(B)에 상기 제1증발기(410)로부터 압축기(100)로 이송되는 냉매가 이동되며, 상기 제3영역(C)에 상기 제1증발기(410)로부터 배출되는 응축수가 이동되는 제1열교환부(600); 및 상기 제1영역(A)에 상기 응축기(200)로부터 제2팽창밸브(320)로 이송되는 냉매가 이동되고, 제2영역(B)에 상기 제2증발기(420)로부터 압축기(100)로 이송되는 냉매가 이동되며, 상기 제3영역(C)에 상기 제2증발기(420)로부터 배출되는 응축수가 이동되는 제2열교환부(600)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차량용 공조시스템(1000)은 상기 제2증발기(420), 제2팽창밸브(320), 및 제2열교환부(600)가 차량 천장에 장착되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 차량용 공조시스템은 응축기와 팽창밸브를 연결하는 냉매배관과 응축수가 열교환되어 단열효과를 가져 배관 상에 응축수가 형성되는 것을 차단할 수 있으며, 냉매를 과냉각하여 냉방 효율을 더욱 높일 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 차량용 공조시스템은열교환부가 삼중관 형태로, 내측에서 외측으로, 응축기로부터 팽창밸브로 이송되는 냉매, 증발기로부터 압축기로 이송되는 냉매 및 응축수가 이송되어 증발기 출구측 온도가 상승되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또, 본 발명의 차량용 공조시스템은 차량 전석 및 후석 냉방을 위하여 적용될 수 있으며, 특히, 제2증발기, 제2팽창밸브, 및 제2열교환부가 차량 천장에 장착되는 경우에도, 소형화가 가능하며 조립성을 더욱 높일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 차량용 공조 장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 공조시스템을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 공조시스템의 열교환부를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 공조시스템을 나타낸 다른 도면.
도 5는 본 발명에 따른 차량용 공조시스템의 열교환부를 나타낸 단면도.
도 6은 상기 도 5에 도시한 열교환부 내부의 흐름을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 차량용 공조시스템을 나타낸 또 다른 도면.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 차량용 공조시스템(1000)을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 공조시스템(1000)을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 차량용 공조시스템(1000)의 열교환부(600)를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 차량용 공조시스템(1000)을 나타낸 다른 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 차량용 공조시스템(1000)의 열교환부(600)를 나타낸 단면도이며, 도 6은 상기 도 5에 도시한 열교환부(600) 내부의 흐름을 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 차량용 공조시스템(1000)을 나타낸 또 다른 도면이다.
본 발명의 차량용 공조시스템(1000)은 압축기(100), 응축기(200), 팽창밸브(300), 증발기(400), 냉매배관(500), 및 열교환부(600)를 포함한다.
상기 압축기(100)는 냉매가 순환되는 냉매배관(500) 상에 설치되어 냉매를 압축하여 배출한다.
상기 응축기(200)는 상기 압축기(100)를 통해 압축된 고온의 냉매를 전달받아 응축됨에 따라 차량 실내를 공조하기 위한 공조풍을 가열한다.
상기 팽창밸브(300)는 상기 응축기(200)에서 액화된 냉매를 교축한다.
상기 증발기(400)는 상기 팽창밸브(300)에서 교축된 저온 저압의 액상 냉매를 전달받아 차량 실내를 공조하기 위한 공조풍을 냉각한다.
상기 냉매배관(500)은 상기 압축기(100), 응축기(200), 팽창밸브(300), 및 증발기(400)가 장착되며, 내부에 냉매가 순환된다.
상기 열교환부(600)는 상기 응축기(200)와 팽창밸브(300)를 연결하는 냉매배관(500) 일정영역 외부에 상기 증발기(400) 표면에 발생된 응축수가 이송되어 서로 열교환되는 부분이다. 즉, 상기 열교환부(600)는 내부에 상기 응축기(200)와 팽창밸브(300)를 연결하는 냉매가 이송되며, 외부에 증발기(400) 표면에서 발생된 응축수가 이송된다. 상기 열교환부(600)는 내부 냉매와 응축수가 열교환되어 내부 냉매를 과냉각하여 전체 냉방 성능을 보다 향상할 수 있다. 또한, 상기 냉매배관(500)을 감싸는 응축수 이송 공간은 단열역할을 수행할 수 있으며, 이에 따라, 냉매배관(500) 상에 응축수가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 차량용 공조시스템(1000)은 상기 열교환부(600)가 제1영역(A), 상기 1영역을 감싸는 제2영역(B), 및 상기 제2영역(B)을 감싸는 제3영역(C)을 포함하는 삼중관 형태일 수 있다.
상기 제1영역(A)은 상기 응축기(200)로부터 팽창밸브(300)로 이송되는 냉매가 이동되고, 상기 제2영역(B)은 증발기(400)로부터 압축기(100)로 이송되는 냉매가 이동되며, 상기 제3영역(C)은 응축수가 이동된다. 도 6에서, 상기 제1영역(A) 내부의 흐름을 내부가 빈 화살표로, 상기 제2영역(B) 내부의 흐름을 실선으로, 상기 제3영역(C) 내부의 흐름을 점선으로 표시하였다. 상기 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 제1영역(A) 내부의 응축기(200)로부터 팽창밸브(300)로 이송되는 냉매가 도면 오른쪽에서 왼쪽으로 이동하는 경우, 상기 제2영역(B) 내부의 증발기(400)로부터 압축기(100)로 이송되는 냉매가 도면 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하고, 상기 제3영역(C) 내부의 응축수가 도면 오른쪽에서 왼쪽으로 이동하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 제1영역(A) 내부의 냉매 흐름과 상기 제2영역(B) 내부의 냉매 흐름은 서로 반대로 형성되고, 상기 제1영역(A) 내부의 냉매 흐름과 상기 제3영역(C) 내부의 냉매 흐름은 동일하게 형성된다.
이 때, 상기 열교환부(600)는 제1관(610) 내지 제3관(630)을 포함하는 형태이되, 상기 제2관(620)이 상기 제1관(610)의 외주면을 나선형으로 감싸는 유로를 형성하도록 형성될 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 차량용 공조시스템(1000)은 열교환되는 유로를 늘려 열교환성능을 보다 높일 수 있다.
또, 본 발명의 차량용 공조시스템(1000)은 상기 증발기(400)가 차량 전석 냉방을 위한 제1증발기(410) 및 차량 후석 냉방을 위한 제2증발기(420)를 포함하고, 상기 팽창밸브(300)가 상기 제1증발기(410)로 공급되는 냉매를 교축하는 제1팽창밸브(310) 및 상기 제2증발기(420)로 공급되는 냉매를 교축하는 제2팽창밸브(320)를 포함하며, 상기 열교환부(600)가 상기 전석 측 및 후석 측 중 하나 또는 양측에 모두 형성될 수 있다. 상기 도 7에 도시한 차량용 공조시스템(1000)은 상기 열교환부(600)가 전석 측 및 후석 측 모두에 형성된 예를 나타내었다. 더욱 상세하게, 상기 전석 측에 형성된 열교환부(600)는 제1열교환부(600), 후석 측에 형성된 열교환부(600)를 제2열교환부(600)로 정의한다. 상기 제1열교환부(600)는 상기 제1영역(A)에 상기 응축기(200)로부터 제1팽창밸브(310)로 이송되는 냉매가 이동되고, 제2영역(B)에 상기 제1증발기(410)로부터 압축기(100)로 이송되는 냉매가 이동되며, 상기 제3영역(C)에 상기 제1증발기(410)로부터 배출되는 응축수가 이동된다. 또한, 상기 제2열교환부(600)는 상기 제1영역(A)에 상기 응축기(200)로부터 제2팽창밸브(320)로 이송되는 냉매가 이동되고, 제2영역(B)에 상기 제2증발기(420)로부터 압축기(100)로 이송되는 냉매가 이동되며, 상기 제3영역(C)에 상기 제2증발기(420)로부터 배출되는 응축수가 이동된다.
특히, 상기 제2열교환부(600)는 상기 제2증발기(420), 제2팽창밸브(320) 및 제2열교환부(600)가 차량 천장에 장착되는 형태일 수 있으며, 이와 같은 상기 제2열교환부(600)를 이용하여, 차량 천장에 장착됨에 따라 공간을 마련하기 어려운 상황에서 배관 및 응축수 배출을 위한 구성을 용이하게 장착할 수 있으며 소형화가 가능한 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 차량용 공조시스템
100 : 압축기
200 : 응축기
300 : 팽창밸브
310 : 제1팽창밸브 320 : 제2팽창밸브
400 : 증발기
410 : 제1증발기 420 : 제2증발기
500 : 냉매배관
600 : 열교환부
610 : 제1관 A : 제1영역
620 : 제2관 B : 제2영역
630 : 제3관 C : 제3영역

Claims (8)

  1. 냉매를 압축하는 압축기(100); 압축된 고온의 냉매를 전달받아 차량 실내를 공조하기 위한 공조풍을 가열하는 응축기(200); 상기 응축기(200)에서 액화된 냉매를 교축하는 팽창밸브(300); 및 상기 팽창밸브(300)에 의해 교축된 저압의 액상 냉매를 전달받아 차량 실내를 공조하기 위한 공조풍을 냉각하는 증발기(400); 및 냉매를 이송하는 냉매배관(500)을 포함하는 차량용 공조시스템(1000)에 있어서,
    상기 차량용 공조시스템(1000)은 상기 응축기(200)와 팽창밸브(300)를 연결하는 냉매배관(500) 일정영역 외부에 상기 증발기(400) 표면에 발생된 응축수가 이송되는 열교환부(600)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 응축수는 상기 내부 냉매와 열교환되어 냉매가 과냉각되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열교환부(600)는 삼중관 형태로, 중앙의 제1영역(A)에 상기 응축기(200)로부터 팽창밸브(300)로 이송되는 냉매가 이동되고, 제1영역(A)을 감싸는 제2영역(B)에 상기 증발기(400)로부터 압축기(100)로 이송되는 냉매가 이동되며, 상기 제2영역(B)을 감싸는 제3영역(C)에 응축수가 이송되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열교환부(600)는 상기 제1영역(A) 내부의 냉매 흐름과 제2영역(B) 내부의 냉매 흐름이 서로 반대로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 열교환부(600)는 상기 제1영역(A)을 형성하는 제1관(610), 상기 제1관(610) 외주면을 나선형으로 감싸는 유로를 형성하는 제2관(620), 상기 제2관(620)을 감싸는 제3관(630)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 차량용 공조시스템(1000)은 상기 증발기(400)가 차량 전석 냉방을 위한 제1증발기(410) 및 차량 후석 냉방을 위한 제2증발기(420)를 포함하고, 상기 팽창밸브(300)가 상기 제1증발기(410)로 공급되는 냉매를 교축하는 제1팽창밸브(310) 및 상기 제2증발기(420)로 공급되는 냉매를 교축하는 제2팽창밸브(320)를 포함하며,
    상기 열교환부(600)가 상기 전석 측 및 후석 측 중 하나 또는 양측에 모두 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 열교환부(600)는,
    상기 제1영역(A)에 상기 응축기(200)로부터 제1팽창밸브(310)로 이송되는 냉매가 이동되고, 제2영역(B)에 상기 제1증발기(410)로부터 압축기(100)로 이송되는 냉매가 이동되며, 상기 제3영역(C)에 상기 제1증발기(410)로부터 배출되는 응축수가 이동되는 제1열교환부(600); 및
    상기 제1영역(A)에 상기 응축기(200)로부터 제2팽창밸브(320)로 이송되는 냉매가 이동되고, 제2영역(B)에 상기 제2증발기(420)로부터 압축기(100)로 이송되는 냉매가 이동되며, 상기 제3영역(C)에 상기 제2증발기(420)로부터 배출되는 응축수가 이동되는 제2열교환부(600)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 차량용 공조시스템(1000)은 상기 제2증발기(420), 제2팽창밸브(320), 및 제2열교환부(600)가 차량 천장에 장착되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템.
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