KR20230135878A - 차량의 열관리 시스템 - Google Patents

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KR20230135878A
KR20230135878A KR1020220033405A KR20220033405A KR20230135878A KR 20230135878 A KR20230135878 A KR 20230135878A KR 1020220033405 A KR1020220033405 A KR 1020220033405A KR 20220033405 A KR20220033405 A KR 20220033405A KR 20230135878 A KR20230135878 A KR 20230135878A
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배창수
김동균
맹찬주
박태영
한규익
허헌
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한온시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은 차량의 열관리 시스템에 관한 것으로서, 압축기의 흡,토출측에서의 냉매압력 손실을 줄일 수 있도록 구성함으로써, 압축기 흡,토출측에서의 냉매압력 손실로 인한 압축기의 일량 저하를 방지할 수 있는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 압축기와 고압측 열교환기와 히트펌프모드용 팽창밸브와 수냉식 열교환기와 실외열교환기 및, 서로 간에 병렬로 설치되는 복수의 저압측 열교환기들을 구비하는 냉매순환라인을 포함하는 차량의 열관리 시스템에 있어서, 냉매순환라인의 냉매배관 부분들 중, 압축기의 흡,토출측 냉매배관의 냉매압력에 영향을 주는 적어도 하나 이상의 특정 냉매배관 부분이, 다른 부분에 비해 큰 직경을 갖도록, 특정 냉매배관 부분 직경을 다른 부분보다 증대시킨 직경 증대부를 더 구비한다.

Description

차량의 열관리 시스템{HEAT MANAGEMENT SYSTEM OF VEHICLE}
본 발명은 차량의 열관리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 압축기의 흡,토출측에서의 냉매압력 손실을 줄일 수 있도록 구성함으로써, 압축기 흡,토출측에서의 냉매압력 손실로 인한 압축기의 일량 저하를 방지할 수 있고, 이를 통해, 공조장치의 냉방성능을 개선시킬 수 있는 차량의 열관리 시스템에 관한 것이다.
친환경 차량의 일례로서, 전기자동차, 하이브리드(Hybrid) 자동차, 연료전지 자동차(이하, "차량"이라 통칭함) 등이 있다.
이러한 차량은, 도 1에 도시된 바와 같이, 차실내를 냉,난방하는 공조장치(10)를 구비한다.
공조장치(10)는, 히트펌프식(Heat Pump Type)으로서, 냉매순환라인(12)을 갖추고 있다.
상기 냉매순환라인(12)은, 압축기(12a)와 고압측 열교환기(12b)와 히트펌프모드용 팽창밸브(12c)와 수냉식 실외열교환기(12d)와 공냉식 실외열교환기(12e) 및, 서로 간에 병렬로 설치되는 에어컨모드용 팽창밸브(12f)들과, 상기 각 에어컨모드용 팽창밸브(12f)들의 하류측에 설치되는 저압측 열교환기(12g)들을 구비한다.
여기서, 저압측 열교환기(12g)들 중, 어느 하나는 차실내의 전석부분을 냉방하기 위한 것이고, 나머지 다른 하나는 차실내의 후석부분을 냉방하기 위한 것이며, 나머지 또 다른 하나는 배터리(B)의 냉방을 위한 배터리 칠러(Chiller)이다(이하, 저압측 열교환기(12g)들 중, 압축기(12a)와 상대적으로 가깝게 설치되는 것을 전석용 저압측 열교환기(12g-1)라 칭하고, 압축기(12a)와 상대적으로 멀게 설치되는 것을 후석용 저압측 열교환기(12g-2)라 칭하며, 나머지 하나를 배터리 칠러(12g-3)라 칭하기로 한다).
이러한 냉매순환라인(12)은, 에어컨 모드 시에는 히트펌프모드용 팽창밸브(12c)를 개방시킴으로써, 압축기(12a)의 냉매가 히트펌프모드용 팽창밸브(12c)에 의해 감압,팽창되지 않고, 고압측 열교환기(12b) → 수냉식 실외열교환기(12d) → 공냉식 실외열교환기(12e) → 에어컨모드용 팽창밸브(12f) → 저압측 열교환기(12g) → 압축기(12a) 순으로 순환될 수 있게 한다.
그리고 이러한 냉매 순환을 통해 저압측 열교환기(12g)에서 저온의 냉기를 발생시키며, 발생된 냉기를 차실내측과 배터리(B)에 전달하여, 차실내와 배터리(B)를 냉방한다.
또한, 히트펌프 모드 시에는, 히트펌프모드용 팽창밸브(12c)를 온(ON)시켜 냉매의 감압,팽창을 허용함으로써, 압축기(12a)의 냉매가 고압측 열교환기(12b)→히트펌프모드용 팽창밸브(12c) → 수냉식 실외열교환기(12d) → 압축기(12a) 순으로 순환될 수 있게 한다.
그리고 이러한 냉매 순환을 통해 고압측 열교환기(12b)에 고온의 열을 발생시키며, 발생된 열을 차실내로 공급하여 난방한다.
한편, 수냉식 실외열교환기(12d)는, 히트펌프 모드 시에, 증발기 역할을 함과 동시에, 내부를 따라 흐르는 냉매와, 전장부품모듈(P)을 냉각시키기 위한 냉각수순환라인(20)측의 냉각수를 상호 열교환시키는 역할도 수행한다.
특히, 냉각수순환라인(20)의 냉각수는, 전장부품모듈(P)의 폐열을 흡수한 상태인데, 이렇게 전장부품모듈(P)의 폐열을 흡수한 냉각수와, 수냉식 실외열교환기(12d)의 냉매가 상호 열교환될 수 있게 함으로써, 전장부품모듈(P)의 폐열이 냉매순환라인(12)의 냉매측으로 회수될 수 있게 하고, 그 결과, 공조장치(10)의 히트펌프 모드 효율이 높아질 수 있게 한다.
그리고 냉각수순환라인(20)은, 히트펌프모드용 팽창밸브(12c)의 후단 하류측에서 분지되어, 전석용 저압측 열교환기(12g-1)의 상류측에 연결되는 제습라인(14)을 더 포함한다.
상기 제습라인(14)은, 히트펌프 모드 시에, 히트펌프모드용 팽창밸브(12c)에서 감압,팽창된 냉매를 전석용 저압측 열교환기(12g-1)측으로 도입시킨다.
따라서, 상기 전석용 저압측 열교환기(12g-1)가 냉기를 발생시킬 수 있게 하고, 이로써, 히트펌프 모드 시에, 차실내로 송풍되는 공기속의 수분을 제습할 수 있게 한다.
그런데, 이러한 종래의 열관리 시스템은, 복수의 저압측 열교환기(12g) 때문에 냉매순환라인(12)의 길이가 길어진다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 관로저항이 커지고, 그로 인해 냉매의 압력손실이 커져 공조장치(10)의 냉방성능이 저하된다는 문제점이 있다.
특히, 후석용 저압측 열교환기(12g-2)의 경우, 압축기(12a)로부터 상대적으로 먼거리에 설치되므로, 후석용 저압측 열교환기(12g-2)와 압축기(12a)의 흡입구(12a-1)간 냉매배관의 길이가 길어질 수 밖에 없는데, 이러한 긴 길이의 냉매배관 때문에 관로저항이 커지고, 그로 인해 냉매의 압력손실이 발생된다는 단점이 있다.
그리고 이러한 단점 때문에 압력이 손실된 냉매가 압축기(12a)로 흡입되어, 압축기(12a)의 흡입측과 토출측 냉매배관에서의 냉매압력 손실이 매우 커지고, 그 결과, 압축기(12a)의 일량(Work)을 저하시켜 공조장치(10)의 냉방성능을 저하시킨다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 냉매배관 구조를 개선함으로써, 냉매배관의 긴 길이로 인한 압축기의 흡,토출측에서의 냉매압력 손실을 줄일 수 있는 차량의 열관리 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 압축기의 흡,토출측에서의 냉매압력 손실을 줄일 수 있도록 구성함으로써, 압축기 흡,토출측에서의 냉매압력 손실로 인한 압축기의 일량 저하를 방지할 수 있고, 이를 통해, 공조장치의 냉방성능을 개선시킬 수 있는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템은, 압축기와 고압측 열교환기와 히트펌프모드용 팽창밸브와 실외열교환기 및, 서로 간에 병렬로 설치되는 복수의 저압측 열교환기들을 구비하는 냉매순환라인을 포함하는 차량의 열관리 시스템에 있어서, 상기 냉매순환라인의 냉매배관 부분들 중, 상기 압축기의 흡,토출측 냉매배관의 냉매압력에 영향을 주는 적어도 하나 이상의 특정 냉매배관 부분이, 다른 부분에 비해 큰 직경을 갖도록, 상기 특정 냉매배관 부분 직경을 다른 부분보다 증대시킨 직경 증대부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 직경 증대부는, 상기 냉매순환라인의 냉매배관 부분 중, 상기 저압측 열교환기들과 상기 압축기 사이의 냉매배관 일정구간에 형성되는 제 1증대부를 포함하며; 상기 제 1증대부는, 상기 저압측 열교환기들의 토출구 냉매배관보다 상기 압축기의 흡입구 냉매배관의 직경이 더 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 1증대부는, 상기 저압측 열교환기들과 상기 압축기 사이의 냉매배관부분 중, 상기 저압측 열교환기들측의 특정 배관부분에서부터 상기 압축기의 흡입구까지의 일정구간에 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 복수의 저압측 열교환기의 토출구 냉매배관이 합류하는 합류지점을 가지고 있으며, 상기 제 1증대부는, 상기 냉매배관의 합류지점으로부터 상기 압축기의 흡입구까지의 구간에 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 1증대부측 냉매배관과, 상기 복수의 저압측 열교환기측 냉매배관들을 서로 연결하는 커넥터(Connector)를 포함하며; 상기 커넥터는, 상기 복수의 저압측 열교환기측 냉매배관이 각각 연결될 수 있는 제 1 및 제 2연결포트 및, 상기 제 1증대부측 냉매배관이 연결될 수 있는 제 3연결포트를 갖추고 있는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 1증대부의 냉매배관 직경은 21파이(π), 상기 저압측 열교환기 냉매배관의 직경은, 16 또는 19파이(π)인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 저압측 열교환기는, 전석용 저압측 열교환기, 후석용 저압측 열교환기, 배터리 냉각용 저압측 열교환기 중 2개 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 직경 증대부는, 상기 냉매순환라인의 냉매배관 부분들 중, 상기 압축기의 토출구와 상기 고압측 열교환기 사이의 냉매배관 일정구간에 형성되는 제 2증대부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 2증대부는, 상기 압축기의 토출구와 상기 고압측 열교환기 사이의 냉매배관 전구간 또는 일정구간에 형성되며; 상기 히트펌프모드용 팽창밸브 후단에서 분기하여, 상기 저압측 열교환기와 연결되는 제습라인을 구비하고, 상기 제 2증대부는, 상기 제습라인의 냉매배관 직경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 직경 증대부는, 상기 냉매순환라인의 냉매배관 부분들 중, 상기 고압측 열교환기와 상기 실외열교환기 사이의 냉매배관 일정구간에 형성되는 제 3증대부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 3증대부는, 상기 고압측 열교환기와 상기 실외열교환기 사이의 냉매배관 전구간 또는 일부구간에 형성되며; 상기 히트펌프모드용 팽창밸브 후단에서 분기하여, 상기 저압측 열교환기와 연결되는 제습라인을 구비하고, 상기 제 3증대부는, 상기 제습라인의 냉매배관 직경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템에 의하면, 압축기의 흡,토출측 냉매배관부분에 직경 증대부를 형성하여, 다른 부분에 비해 큰 직경을 갖게 함으로써, 압축기의 흡입구와 토출구측 냉매배관부분에서 발생되는 냉매의 관로저항을 저감시켜 줄 수 있는 효과가 있다.
특히, 냉매배관의 긴 길이에 관계없이, 압축기의 흡,토출구측 냉매배관부분에서 발생되는 냉매의 관로저항을 저감시켜 줄 수 있는 효과가 있다.
또한, 압축기의 흡,토출구측 냉매배관부분에서 발생되는 냉매의 관로저항을 저감시켜 줄 수 있으므로, 냉매의 관로저항으로 인한 압축기의 흡,토출측에서의 냉매압력 손실을 줄여 줄 수 있는 효과가 있다.
또한, 압축기의 흡,토출측에서의 냉매압력 손실을 줄여 줄 수 있으므로, 냉매압력 손실로 인한 압축기의 일량 저하를 방지할 수 있고, 이를 통해, 공조장치의 냉방성능을 개선시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 차량의 열관리 시스템을 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템의 작동예를 종래와 비교하여 설명하기 위한 p-h선도이다.
이하, 본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다(종래와 동일한 구성요소는 동일한 부호를 사용하여 설명한다).
먼저, 본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템의 특징부를 살펴보기에 앞서, 도 2를 참조하여 차량의 열관리 시스템에 대해 간략하게 설명한다.
차량의 열관리 시스템은, 공조장치(10)를 구비하며, 상기 공조장치(10)는 냉매순환라인(12)을 갖추고 있다.
상기 냉매순환라인(12)은, 압축기(12a)와 고압측 열교환기(12b)와 히트펌프모드용 팽창밸브(12c)와 수냉식 실외열교환기(12d)와 공냉식 실외열교환기(12e) 및, 서로 간에 병렬로 설치되는 에어컨모드용 팽창밸브(12f)들과, 상기 각 에어컨모드용 팽창밸브(12f)들의 하류측에 각각 설치되는 저압측 열교환기(12g)들, 예를 들면, 전석용 저압측 열교환기(12g-1)와, 후석용 저압측 열교환기(12g-2)와, 배터리 냉각용 배터리 칠러(12g-3)를 포함한다.
이러한 냉매순환라인(12)은, 에어컨 모드 시에 히트펌프모드용 팽창밸브(12c)를 개방시킨다.
따라서, 압축기(12a)의 냉매가 히트펌프모드용 팽창밸브(12c)에 의해 감압,팽창되지 않고, 고압측 열교환기(12b) → 수냉식 실외열교환기(12d) → 공냉식 실외열교환기(12e) → 에어컨모드용 팽창밸브(12f) → 저압측 열교환기(12g) → 압축기(12a) 순으로 순환될 수 있게 한다.
그리고 이러한 냉매 순환을 통해 저압측 열교환기(12g)들에서 저온의 냉기를 발생시키며, 발생된 냉기를 차실내의 전,후석측과 배터리(B)에 전달하여, 차실내의 전,후석측과 배터리(B)를 냉방한다.
한편, 수냉식 실외열교환기(12d)는, 히트펌프 모드 시에, 증발기 역할을 함과 동시에, 내부를 따라 흐르는 냉매와, 전장부품모듈(P)을 냉각시키기 위한 냉각수순환라인(20)측의 냉각수를 상호 열교환시키는 역할도 수행한다.
그리고 냉각수순환라인(20)은, 히트펌프모드용 팽창밸브(12c)의 후단 하류측에서 분지되어, 전석용 저압측 열교환기(12g-1)의 상류측에 연결되는 제습라인(14)을 더 포함한다.
상기 제습라인(14)은, 히트펌프 모드 시에, 히트펌프모드용 팽창밸브(12c)에서 감압,팽창된 냉매를 전석용 저압측 열교환기(12g-1)측으로 도입시켜, 상기 전석용 저압측 열교환기(12g-1)에서 냉기가 발생될 수 있게 하고, 발생된 냉기가 차실내의 송풍 공기를 제습할 수 있게 한다.
다음으로, 본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템의 특징부를 도 2와 도 3을 참조하여 상세하게 살펴본다.
먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 열관리 시스템은, 냉매순환라인(12)의 냉매배관 부분들 중, 압축기(12a)의 흡,토출측 냉매배관에서의 냉매압력 손실에 직접적으로 영향을 주는 부분에 형성되는 직경 증대부(30)를 더 포함한다.
상기 직경 증대부(30)는, 압축기(12a)의 흡,토출측 냉매배관에서 발생되는 냉매압력 손실을 해소하기 위한 것으로, 냉매순환라인(12)의 냉매배관 부분 중, 압축기(12a)의 흡,토출측 냉매배관에서의 냉매압력 손실에 직접적으로 영향을 주는 부분, 예를 들면, 저압측 열교환기(12g)들과 압축기(12a) 사이의 냉매배관(40)부분에 형성된다.
이를 좀 더 상세하게 설명하면, 상기 직경 증대부(30)는, 냉매순환라인(12)의 냉매배관 부분 중, 저압측 열교환기(12g)들과 압축기(12a) 사이의 냉매배관(40) 일정구간에 형성되는 제 1증대부(32)를 포함한다.
상기 제 1증대부(32)는, 저압측 열교환기(12g)들과 압축기(12a) 사이의 냉매배관(40)부분 중, 상기 저압측 열교환기(12g)들측의 특정 배관부분(42)에서부터 상기 압축기(12a)의 흡입구(12a-1)까지의 일정구간에 형성된다.
이러한 제 1증대부(32)는, 저압측 열교환기(12g)들측의 특정 배관부분(42)에서 압축기(12a)의 흡입구(12a-1)까지 일정구간의 냉매배관 직경이, 다른 부분, 즉, 저압측 열교환기(12g)들에서 상기 특정 배관부분(42)까지의 부분에 비해 크도록 구성한다.
특히, 저압측 열교환기(12g)들의 토출구측 냉매배관보다 상기 압축기(12a)의 흡입구(12a-1)측 냉매배관의 직경이 더 크게 형성되도록 구성한다.
따라서, 저압측 열교환기(12g)들에서 압축기(12a)까지의 긴 냉매배관으로 인해 발생하는 큰 관로저항을 보상해줄 수 있게 한다.
이로써, 저압측 열교환기(12g)들로부터 압축기(12a)의 흡입구(12a-1)로 유동하는 냉매의 관로저항을 저감시켜 주고, 그 결과, 압축기(12a)의 흡입측 냉매배관에서 발생되는 냉매압력 손실을 줄여줄 수 있게 한다.
특히, 아래의 [식 1]에 의하면, 관로 압력 손실(ΔP)은, 냉매유속(V)의 제곱에 비례하므로, 냉매유속이 느릴수록 배관의 관로저항이 감소하고, 배관직경(D)의 세제곱에 반비례하므로, 배관직경이 클수록 배관의 관로저항이 저감된다.
[식 1]
Figure pat00001
Figure pat00002
: 관로 압력 손실,
Figure pat00003
: 관마찰계수 L: 배관길이(mm), D: 배관직경(mm),
Figure pat00004
: 유체밀도(kg/m2),
Figure pat00005
: 냉매유량, V: 유속(m/s)
따라서, 압축기(12a)의 흡입구(12a-1)측 일정구간의 냉매배관 직경을, 다른 부분에 비해 증대시킨 본 발명의 구조는, 배관직경이 커지고, 냉매유속을 느리게 하므로, 압축기(12a)의 흡,토출측 냉매배관에서의 냉매압력 손실을 줄여줄 수 있게 된다.
그 결과, 냉매압력 손실로 인한 압축기(12a)의 일량 저하를 방지할 수 있고, 이에 따라, 공조장치(10)의 냉방성능을 개선시킬 수 있게 된다.
한편, 상기 제 1증대부(32)는, 저압측 열교환기(12g)들과 압축기(12a) 사이의 냉매배관(40)부분 중, 상기 전석용 저압측 열교환기(12g-1) 토출구측 냉매배관(40a)과, 후석용 저압측 열교환기(12g-2) 토출구측 냉매배관(40b)의 합류지점으로부터 상기 압축기(12a)의 흡입구(12a-1)까지의 구간에 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 제 1증대부(32)의 냉매배관(32a)과, 상기 전석용 저압측 열교환기(12g-1)측 냉매배관(40a)과, 상기 후석용 저압측 열교환기(12g-2)측 냉매배관(40b)은, 별도의 커넥터(Connector)(50)에 의해 서로 연결된다.
상기 커넥터(50)는, 커넥터 본체(52)와 복수의 연결포트(Port)(52a, 52b, 52c)들을 구비한다.
상기 연결포트(52a, 52b, 52c)들은, 상기 전석용 저압측 열교환기(12g-1)측 냉매배관(40a)이 연결될 수 있는 제 1연결포트(52a)와, 상기 후석용 저압측 열교환기(12g-2)측 냉매배관(40b)이 연결될 수 있는 제 2연결포트(52b) 및, 상기 제 1증대부(32)의 냉매배관(32a)이 연결될 수 있는 제 3연결포트(52c)를 포함한다.
여기서, 상기 후석용 저압측 열교환기(12g-2)측 냉매배관(40b)의 직경(d1) 보다 상기 전석용 저압측 열교환기(12g-1)측 냉매배관(40a)의 직경(d2)이 더 크고, 상기 전석용 저압측 열교환기(12g-1)측 냉매배관(40a)의 직경(d2)보다 상기 제 1증대부(32) 냉매배관(32a)의 직경(d3)이 더 크도록 구성된다.
따라서, 상기 후석용 저압측 열교환기(12g-2)측 냉매배관(40b)과, 전석용 저압측 열교환기(12g-1)측 냉매배관(40a)과, 제 1증대부(32) 냉매배관(32a)의 직경에 대응하여, 상기 커넥터(50)의 제 1 내지 제 3연결포트(52a, 52b, 52c)들도 각기 다른 직경을 갖는다.
그리고 상기 제 1증대부(32)는, 다른 부분, 즉, 저압측 열교환기(12g)들에서 상기 특정 배관부분(42)까지의 부분에 비해 큰 직경을 갖되, 상기 다른 부분 냉매배관의 직경 대비, 110∼131% 비율의 크기로 증대되는 것이 바람직하다.
특히, 전석용 저압측 열교환기(12g-1)측 냉매배관(40a)의 직경(d2) 대비, 110.5% 비율의 크기로 증대되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 전석용 저압측 열교환기(12g-1)측 냉매배관(40a)의 직경(d2)이, 후석용 저압측 열교환기(12g-2)측 냉매배관(40b)의 직경(d1) 보다 더 크도록 구성되어 있되, 상기 후석용 저압측 열교환기(12g-2)측 냉매배관(40b)의 직경(d1) 대비, 118∼119% 비율의 크기를 갖는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 제 1증대부(32)의 냉매배관 직경은 21파이(π), 상기 저압측 열교환기(12g)측 냉매배관의 직경은, 16 또는 19파이(π)인 것이 좋다.
다시, 도 2를 참조하면, 상기 직경 증대부(30)는, 냉매순환라인(12)의 냉매배관 부분들 중, 상기 압축기(12a)의 토출구(12a-2)와 고압측 열교환기(12b) 사이의 냉매배관(60) 일정구간에 형성되는 제 2증대부(34)를 더 포함한다.
상기 제 2증대부(34)는, 상기 압축기(12a)의 토출구(12a-2)와 고압측 열교환기(12b) 사이의 냉매배관(60) 전구간 또는 일정구간에 형성된다.
이러한 제 2증대부(34)는, 압축기(12a)의 토출구(12a-2)와 고압측 열교환기(12b) 사이의 냉매배관(60) 전구간 또는 일정구간의 직경이, 다른 부분, 예를 들면, 히트펌프모드용 팽창밸브(12c)의 후단 하류측에서 분지되어, 전석용 저압측 열교환기(12g-1)의 상류측에 연결되는 제습라인(14) 냉매배관의 직경에 비해 크도록 구성한다.
따라서, 압축기(12a)의 토출구(12a-2)에서 고압측 열교환기(12b)로 유동하는 냉매의 관로저항을 저감시켜 주고, 이로써, 압축기(12a) 토출측에서의 관로저항으로 인한 냉매압력 손실을 줄여줄 수 있게 한다.
그 결과, 냉매압력 손실로 인한 압축기(12a)의 일량 저하를 방지하여, 공조장치(10)의 냉방성능을 개선시킨다.
여기서, 상기 제 2증대부(34)는, 경우에 따라, 상기 공냉식 실외열교환기(12e)의 입출구측 냉매배관의 직경에 비해 크도록 구성될 수도 있다.
한편, 상기 제 2증대부(34)의 냉매배관(60) 직경은, 다른 부분, 즉, 제습라인(14) 냉매배관의 직경보다 크게 증대되어 있되, 상기 제습라인(14)의 냉매배관의 직경 대비, 177∼178% 비율의 크기로 증대되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 제 2증대부(34)의 냉매배관(60) 직경은, 상기 제습라인(14)의 냉매배관의 직경보다 증대되지만, 상기 제 1증대부(32)의 냉매배관(32a) 직경보다는 작은 직경을 갖도록 구성되는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 제 2증대부(34)의 냉매배관(60) 직경은, 상기 제 1증대부(32)의 냉매배관(32a) 직경 대비, 76∼77% 비율 만큼 작은 크기를 갖는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 상기 제 2증대부(34)의 냉매배관 직경이 16파이(π)인 것이 좋다.
다시, 도 2를 참조하면, 상기 직경 증대부(30)는, 냉매순환라인(12)의 냉매배관 부분들 중, 상기 고압측 열교환기(12b)과 수냉식 실외열교환기(12d) 사이의 냉매배관(70) 일정구간에 형성되는 제 3증대부(36)를 더 포함한다.
상기 제 3증대부(36)는, 상기 고압측 열교환기(12b)과 수냉식 실외열교환기(12d) 사이의 냉매배관(70) 전구간 또는 일정구간에 형성된다.
이러한 제 3증대부(36)는, 고압측 열교환기(12b)과 수냉식 실외열교환기(12d) 사이의 냉매배관(70) 전구간 또는 일정구간의 직경이, 다른 부분, 예를 들면, 히트펌프모드용 팽창밸브(12c)의 후단 하류측에서 분지되어, 전석용 저압측 열교환기(12g-1)의 상류측에 연결되는 제습라인(14) 냉매배관의 직경에 비해 크도록 구성한다.
따라서, 고압측 열교환기(12b)에서 수냉식 실외열교환기(12d)로 유동하는 냉매의 관로저항을 저감시켜 주고, 이로써, 압축기(12a) 토출측에서의 관로저항으로 인한 냉매압력 손실을 줄여줄 수 있게 한다.
그 결과, 냉매압력 손실로 인한 압축기(12a)의 일량 저하를 방지하여, 공조장치(10)의 냉방성능을 개선시킨다.
여기서, 상기 제 3증대부(36)는, 경우에 따라, 상기 공냉식 실외열교환기(12e)의 입출구측 냉매배관의 직경에 비해 크도록 구성될 수도 있다.
한편, 상기 제 3증대부(36)의 냉매배관(70) 직경은, 다른 부분, 즉, 제습라인(14) 냉매배관의 직경보다 크게 증대되어 있되, 상기 제습라인(14) 냉매배관의 직경 대비, 177∼178% 비율의 크기로 증대되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 제 3증대부(36)의 냉매배관(70) 직경은, 제습라인(14) 냉매배관의 직경보다 증대되지만, 상기 제 1증대부(32)의 냉매배관(32a) 직경보다는 작은 직경을 갖도록 구성되는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 제 3증대부(36)의 냉매배관(70) 직경은, 상기 제 1증대부(32)의 냉매배관(32a) 직경 대비, 76∼77% 비율 만큼 작은 크기를 갖는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 상기 제 3증대부(36)의 냉매배관 직경이 16파이(π)인 것이 좋다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 열관리 시스템에 의하면, 압축기(12a)의 흡,토출측 냉매배관부분에 직경 증대부(30)를 형성하여, 다른 부분에 비해 큰 직경을 갖게 함으로써, 압축기(12a)의 흡입구(12a-1)와 토출구(12a-2)측 냉매배관부분에서 발생되는 냉매의 관로저항을 저감시켜 줄 수 있다.
특히, 냉매배관의 긴 길이에 관계없이, 압축기(12a)의 흡,토출구(12a-1, 12a-2)측 냉매배관부분에서 발생되는 냉매의 관로저항을 저감시켜 줄 수 있다.
또한, 압축기(12a)의 흡,토출구(12a-1, 12a-2)측 냉매배관부분에서 발생되는 냉매의 관로저항을 저감시켜 줄 수 있으므로, 냉매의 관로저항으로 인한 압축기(12a)의 흡,토출측에서의 냉매압력 손실을 줄여 줄 수 있다.
또한, 압축기(12a)의 흡,토출측에서의 냉매압력 손실을 줄여 줄 수 있으므로, 냉매압력 손실로 인한 압축기의 일량 저하를 방지할 수 있고, 이를 통해, 공조장치의 냉방성능을 개선시킬 수 있다.
한편, 도 3의 p-h선도에 의하면, 종래기술에서는 냉매 압축(A-B) 시의 냉매압과, 냉매 응축(B-C) 시의 냉매압간에 큰 편차(t1)가 발생되어, 양자 간에 큰 냉매의 압력손실이 발생되었다.
하지만, 본 발명에서와 같이, 압축기(12a)의 흡,토출측 냉매배관부분에 직경 증대부(30)를 형성한 경우에는, 냉매 압축(A-B) 시의 냉매압과, 냉매 응축(B-C) 시의 냉매압간 편차(t2)가 거의 발생되지 않아, 양자 간의 냉매 압력손실이 거의 발생되지 않는 것으로 나타났다.
결국, 압축기(12a)의 흡,토출측 냉매배관부분에 직경 증대부(30)가 형성된 본 발명은, 직경 증대부(30)가 없는 종래기술에 비해 관로저항과, 상기 관로저항으로 인한 냉매 압력손실이 발생되지 않고, 그 결과, 냉매압력 손실로 인한 압축기(12a)의 일량 저하를 방지하여, 공조장치(10)의 냉방성능을 개선시킴을 알 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: 공조장치 12: 냉매순환라인(Line)
12a: 압축기 12a-1: 흡입구
12a-2: 토출구 12b: 고압측 열교환기
12c: 히트펌프용 팽창밸브(Valve) 12d: 수냉식 실외열교환기
12e: 공랭식 실외열교환기 12f: 에어컨용 팽창밸브
12g: 저압측 열교환기 12a-1: 전석용 저압측 열교환기
12g-2: 후석용 저압측 열교환기 12g-3: 배터리 냉각용 배터리 칠러
14: 제습라인(Line) 30: 직경 증대부
32: 제 1증대부 34: 제 2증대부
36: 제 3증대부 40: 냉매배관
40a: 전석용 저압측 열교환기측 냉매배관
40b: 후석용 저압측 열교환기측 냉매배관
42: 저압측 열교환기들과 압축기 사이의 특정 배관부분
50: 커넥터(Connector) 52: 커넥터 본체
52a: 제 1연결포트 52b: 제 2연결포트
52c: 제 3연결포트
60: 압축기의 토출구와 고압측 열교환기 사이의 냉매배관
70: 고압측 열교환기와 수냉식 열교환기 사이의 냉매배관

Claims (13)

  1. 압축기와 고압측 열교환기와 히트펌프모드용 팽창밸브와 실외열교환기 및, 서로 간에 병렬로 설치되는 복수의 저압측 열교환기들을 구비하는 냉매순환라인을 포함하는 차량의 열관리 시스템에 있어서,
    상기 냉매순환라인의 냉매배관 부분들 중, 상기 압축기의 흡,토출측 냉매배관의 냉매압력에 영향을 주는 적어도 하나 이상의 특정 냉매배관 부분이, 다른 부분에 비해 큰 직경을 갖도록, 상기 특정 냉매배관 부분 직경을 다른 부분보다 증대시킨 직경 증대부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 직경 증대부는,
    상기 냉매순환라인의 냉매배관 부분 중, 상기 저압측 열교환기들과 상기 압축기 사이의 냉매배관 일정구간에 형성되는 제 1증대부를 포함하며;
    상기 제 1증대부는,
    상기 저압측 열교환기들의 토출구 냉매배관보다 상기 압축기의 흡입구 냉매배관의 직경이 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1증대부는,
    상기 저압측 열교환기들과 상기 압축기 사이의 냉매배관부분 중, 상기 저압측 열교환기들측의 특정 배관부분에서부터 상기 압축기의 흡입구까지의 일정구간에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    복수의 저압측 열교환기의 토출구 냉매배관이 합류하는 합류지점을 가지고 있으며,
    상기 제 1증대부는,
    상기 냉매배관의 합류지점으로부터 상기 압축기의 흡입구까지의 구간에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1증대부측 냉매배관과, 상기 복수의 저압측 열교환기측 냉매배관들을 서로 연결하는 커넥터(Connector)를 포함하며;
    상기 커넥터는,
    상기 복수의 저압측 열교환기측 냉매배관이 각각 연결될 수 있는 제 1 및 제 2연결포트 및, 상기 제 1증대부측 냉매배관이 연결될 수 있는 제 3연결포트를 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1증대부의 냉매배관 직경은 21파이(π), 상기 저압측 열교환기 냉매배관의 직경은, 16 또는 19파이(π)인 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 저압측 열교환기는,
    전석용 저압측 열교환기, 후석용 저압측 열교환기, 배터리 냉각용 저압측 열교환기 중 2개 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 직경 증대부는,
    상기 냉매순환라인의 냉매배관 부분들 중, 상기 압축기의 토출구와 상기 고압측 열교환기 사이의 냉매배관 일정구간에 형성되는 제 2증대부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 2증대부는,
    상기 압축기의 토출구와 상기 고압측 열교환기 사이의 냉매배관 전구간 또는 일정구간에 형성되며;
    상기 히트펌프모드용 팽창밸브 후단에서 분기하여, 상기 저압측 열교환기와 연결되는 제습라인을 구비하고,
    상기 제 2증대부는, 상기 제습라인의 냉매배관 직경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 직경 증대부는,
    상기 냉매순환라인의 냉매배관 부분들 중, 상기 고압측 열교환기와 상기 실외열교환기 사이의 냉매배관 일정구간에 형성되는 제 3증대부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제 3증대부는,
    상기 고압측 열교환기와 상기 실외열교환기 사이의 냉매배관 전구간 또는 일부구간에 형성되며;
    상기 히트펌프모드용 팽창밸브 후단에서 분기하여, 상기 저압측 열교환기와 연결되는 제습라인을 구비하고,
    상기 제 3증대부는, 상기 제습라인의 냉매배관 직경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제 2 및 제 3증대부의 냉매배관 직경은,
    상기 제 1증대부의 냉매배관 직경보다는 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제 2 및 제 3증대부의 냉매배관 직경은, 16파이(π)인 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
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