KR101009288B1 - 공조장치용 2차열교환기 - Google Patents

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KR101009288B1 KR1020030062393A KR20030062393A KR101009288B1 KR 101009288 B1 KR101009288 B1 KR 101009288B1 KR 1020030062393 A KR1020030062393 A KR 1020030062393A KR 20030062393 A KR20030062393 A KR 20030062393A KR 101009288 B1 KR101009288 B1 KR 101009288B1
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Abstract

본 발명은 공조장치용 2차열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 응축기를 거친 고온의 액상냉매와 증발기를 거친 저온의 기상냉매의 열교환을 통해 냉방장치의 전체효율을 증대하는 2차열교환기와 팽창밸브의 조립구조를 단순화함으로서 부품수 및 조립공수가 감소하고 조립이 간편한 공조장치용 2차열교환기에 관한 것이다.
이에 본 발명은 유입구(102a)(103a)와 유출구(102b)(103b)를 갖는 제 1 유로(102) 및 제 2 유로(103)가 구비된 본체(101)와, 상기 본체(101)에 설치됨과 아울러 증발기(4)로부터 배출되어 상기 제 2 유로(103)내를 흐르는 냉매의 온도변화에 따라 팽창과 수축 작용으로 로드(114)를 축방향으로 왕복운동시키는 헤드부(110)와, 상기 로드(114)의 움직임에 연동하여 제 1 유로(102)내를 흐르는 유량을 조절하는 개폐수단(115)을 포함하여 이루어진 팽창밸브에 있어서, 상기 본체(101)에는 응축기(2)로부터 이송된 냉매가 2차 열교환수단(10)으로 유입될 수 있도록 바이패스입구(105)가 형성됨과 아울러 상기 2차 열교환수단(10)을 거쳐 상기 제 1 유로(102)를 통과하면서 교축된 냉매가 상기 증발기(4) 입구(4a)로 유입될 수 있도록 상기 제 1 유로(102)의 유출구(102b)와 연통한 바이패스출구(106)가 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
2차 열교환기, 팽창밸브, 본체, 헤드부, 다이어프램, 증발기

Description

공조장치용 2차열교환기{second heat exchanger for air conditioning device}
도 1은 일반적인 자동차 공조장치의 냉각시스템을 나타내는 구성도,
도 2는 일반적인 2차 열교환기가 구비된 자동차 공조장치의 냉각시스템을 나타내는 구성도,
도 3은 종래의 자동차 공조장치의 2차 열교환기가 구비된 증발기의 분해사시도,
도 4는 종래의 2차 열교환기용 플레이트를 나타내는 정면도,
도 5는 본 발명에 따른 팽창밸브를 나타내는 사시도,
도 6은 도 5에서의 A-A선 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 2차 열교환기가 구비된 증발기의 분해사시도,
도 8은 본 발명에 따른 2차 열교환기가 구비된 증발기의 정면도 및 측면도,
도 9는 도 8에서의 B-B선 단면도,
도 10은 도 8에서의 C-C선 단면도,
도 11은 도 8에서의 D-D선 단면도,
도 12는 도 8에서의 E-E선 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
10: 2차 열교환수단 10a: 플레이트
11: 고압탱크 11a: 고압탱크 입구
11b: 고압탱크 출구 11c: 고압유로
12: 저압탱크 12a: 저압탱크 입구
12b: 저압탱크 출구 12c: 저압유로
100: 팽창밸브 101: 본체
102: 제 1 유로 102a,103a: 유입구
102b,103b: 유출구 103: 제 2 유로
104: 연통공 105: 바이패스 입구
106: 바이패스 출구 107: 볼트공
108: 캡 110: 헤드부
120: 접속플랜지 121: 제 1 연결구
122: 제 2 연결구 123: 제 2 연결구
124: 제 4 연결구 125: 나사공
130: 유로플레이트 131: 제 1 연결유로
132: 제 2 연결유로 140: 연결수단
200: 2차 열교환기
본 발명은 공조장치용 2차열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 응축기를 거친 고온의 액상냉매와 증발기를 거친 저온의 기상냉매의 열교환을 통해 냉방장치의 전체효율을 증대하는 2차열교환기와 팽창밸브의 조립구조를 단순화함으로서 부품수 및 조립공수가 감소하고 조립이 간편한 공조장치용 2차열교환기에 관한 것이다.
자동차의 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 냉방시스템은 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)와 같은 교축기구(3), 그리고, 상기 교축기구(3)에 의해 교축된 저압의 액상 냉매를 자동차 실내측으로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 실내에 토출되는 공기를 냉각하는 증발기(Evaporator)(4) 등으로 이루어지는 냉동사이클로 구성되며, 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 교축기구(3)의 교축작용으로 급속히 팽창되어 저온 저압의 습포화 상태로 증발기(4)로 보내어지고, 증발기(4)는 그 냉매를 블로어(미도시)가 자동차 실내로 송풍하는 공기와 열교환시킨다. 이에 냉매는 증발기에서 증발하여 저온 저압의 기체 상태로 배출되고 다시 압축기(1)에 흡입되어 상술한 바와 같은 냉동사이클을 재순환하게 된다. 이상의 냉매순환과정에 있어서, 자동차 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 자동차 실내에 토출됨으로써 이루어진다.
상술한 바와 같은 냉동사이클을 통해 냉방작용을 하는 공조장치의 냉방효율은 여러 가지 요인들에 의해 결정되는 바, 그 중에서도 팽창밸브와 같은 교축기구(3)에 의해 교축되기 직전의 고압 냉매의 과냉도와 증발기에서 배출되는 저압 냉매의 과열도는 각각 냉매 유동성과 증발기(4)에서의 압력 강하량 그리고 증발기(4)의 과열영역(증발기의 냉매 배출구측 일부 영역)과 압축기(1)의 체적효율 등에 영향을 미쳐 공조장치의 냉방효율에 상당한 영향을 주게 된다.
예컨대, 교축되기 전 냉매의 과냉도가 증가하면, 냉매의 비체적이 감소되어 냉매유동이 안정화되고 증발기(4)에서의 냉매 압력강하량이 감소되어 공조장치의 냉방효율이 증대되며 압축기(1)의 동력소모량은 감소한다. 반면, 증발기(4)에서 배출되는 저압 냉매의 과열도가 적정하게 유지되지 않으면, 액상 냉매의 압축기 유입 방지를 위해 냉매가 완전히 기화할 수 있게 설정되는 온도가 상대적으로 높은 증발기(4)의 과열영역이 확대되어야 하기 때문에 공조장치의 냉방성능이 떨어지게 된다. 따라서, 자동차 공조장치들은, 일반적으로, 교축되기 전 냉매의 과냉도가 증가하고 증발기(4)에서 배출되는 냉매의 과열도가 적정하게 유지되면 냉방성능이 높아지게 된다.
이에, 자동차 공조장치의 냉방성능을 향상하기 위해 증발기(4)에 유입되기에 앞서 교축기구(3)에 의해 교축되는 고온 고압의 액상 냉매를 과냉화하고 증발기(4)에서 배출되는 냉매의 과열도를 적정화할 수 있는 다양한 시도들이 있어 온 바, 현재에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 교축기구(3)에 유입되는 고온 고압의 액상 냉매와 증발기(4)에서 배출되는 저온 저압의 기상 냉매를 상호 열교환시킴으로서 교축 전의 고온 고압 액상 냉매를 과냉화하고 증발기(4)로부터 배출되는 저압 냉매의 과열도를 적정화하는 2차 열교환기(6)가 주로 사용되고 있다.
이 2차 열교환기(6)는 교축기구(3)에 의해 교축되기전의 고온 고압 기상냉매와 증발기(4)에서 배출되는 저온 저압의 기상 냉매를 상호 열교환시킴으로서, 증발기(4)에 유입되는 냉매의 유동을 안정화하고 증발기(4) 내에서의 냉매 압력강하량을 감소시키며, 액상 냉매의 압축기 유입 방지를 위해 냉매가 완전히 기화할 수 있게 설정되어 온도가 상대적으로 높은 증발기(4)의 과열영역(미도시)을 축소할 수 있게 한다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 이 2 차 열교환기(6)가 냉각시스템에 채용되는 경우, 증발기(4)에 유입되는 냉매의 비체적이 줄어 증발기(4)에서의 냉매 압력강하량이 축소되므로 증발기(4)내 각 냉각튜브에서의 냉매 유동을 안정화할 수 있고, 아울러 압축기(1)에 유입되는 냉매를 증발기(4)에서 배출된 이후에 과열화할 수 있으므로 온도가 상대적으로 높아 공조장치의 냉방성능 저하의 요인이 되는 증발기(4)의 과열영역을 축소할 수 있어 공조장치의 냉방효율을 크게 높일 수 있다. 결과적으로 압축기(1), 응축기(2) 및 증발기(4)의 효율화를 도모하여 공조장치의 고효율화 및 소형화에 기여할 수 있다.
그러나, 상술한 바와 같은 잇점들에도 불구하고 종래 2차 열교환기(6)는 구성부품수가 많은 데다 그 구조도 복잡하여 제조원가가 높다는 문제점이 있다. 또한, 냉매 배관이 복잡하게 얽혀 여러 곳에 접속부를 가지기 때문에, 공조장치의 냉각성능을 높이는 데에 한계를 가지고 있음은 물론 증발기(4)의 통기저항이 매우 크고 냉매에 대한 기밀성과 내구성이 취약하며 또 부피가 커 차지하는 공간도 커서 냉각시스템의 소형화에도 역행하는 등 여러 문제점들을 안고 있다.
상술한 바와 같은 문제점을 개선한 기술이 본 발명의 출원인이 선출원한 국내 특허공개번호 제 2002-0032812 호(명칭: 자동차 공조장치의 적층형 2차 열교환기)에 개시되어 있으며, 도 3 및 도 4 를 참조하여 간략히 설명하면 다음과 같다.
도시된 바와 같이, 증발기(4)의 통기저항을 감소하기 위해 증발기(4)의 일측에 냉매가 유입/배출되는 입구(4a)와 출구(4b)를 형성하고, 상기 응축기(2)로부터 이송된 고온 고압의 액상냉매와 증발기(4)를 거쳐 배출되는 저온 저압의 기상냉매를 상호 열교환시키는 2차 열교환기(10)가 상기 증발기(4)의 일측에 일체로 접합됨 과 아울러 상기 입,출구(4a)(4b)와 연통되게 설치된다.
그리고, 상기 2차 열교환기(10)의 일측에는 접속플랜지(20)의 개재하에 설치되는 팽창밸브(3)와 냉매파이프(30)가 설치된다.
여기서, 상기 2차 열교환기(10)는 상,하단부에 각각 저압탱크(12)와 고압탱크(11)를 나란히 형성하고 상기 저압탱크(12)들을 연통하는 저압유로(12c) 및 고압탱크(11)들을 연통하는 고압유로(11c)가 양면에 각각 구획되게 형성된 다수의 박판형 플레이트(10a)를 적층하여 이루어진다.
이렇게 상기 박판형 플레이트(10a)들이 적층되면 상단부에는 고압탱크 출구(11b)와 저압탱크 출구(12b)가 구성되고, 하단부에는 고압탱크 입구(11a)와 저압탱크 입구(12a)가 구성된다.
따라서, 응축기(2)로부터 이송된 냉매가 상기 냉매파이프를 따라 상기 2차 열교환기(10)의 고압탱크 입구(11a)로 유입되어 내부를 통과한 후, 일측에 설치된 상기 팽창밸브(3)를 통과하면서 교축되며 교축된 냉매는 냉매파이프(30)를 따라 상기 증발기(4)의 입구(4a)로 유입된다.
상기 증발기(4)로 유입된 냉매는 증발기(4)의 내부 유로를 따라 흐르면서 외부공기와 활발한 열교환을 수행한 후, 상기 증발기(4)의 출구(4b)를 통해 다시 상기 2차 열교환기(10)의 저압탱크 입구(12a)로 유입된다.
상기 2차 열교환기(10)의 저압탱크 입구(12a)로 유입된 냉매는 내부를 흐르는 과정에서 상기 2차 열교환기(10)의 고압탱크 입구(11a)로 유입되어 흐르는 교축되기 전의 냉매와 상호 열교환한 후, 상기 팽창밸브(3)를 거쳐 압축기(1)로 이송된 다.
이에 따라, 앞서 설명했던 종래의 2차 열교환기(6) 보다는 증발기(4)의 통기저항이 작아지고 냉매에 대한 기밀성과 내구성이 개선됨은 물론 냉매유동이 안정화되어 냉방효율도 향상되며, 부피까지 작아져 소형화에 유리하고 조립공정도 단축되었다.
그러나, 여전히 부품수가 많고 냉매파이프(30)의 접속구조가 복잡하여 조립공수의 증가 및 조립에 소요되는 시간이 많다는 문제점이 지적되고 있다.
상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 상기 팽창밸브에 바이패스 입,출구를 형성하여 연결수단을 매개로 상기 증발기의 일측에 일체로 접합된 2차 열교환수단에 설치함으로서 구조가 간단하여 부품수가 대폭 감소됨과 아울러 조립도 간편해져 제조비용이 절감된 공조장치용 2차열교환기를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 유입구와 유출구를 갖는 제 1 유로 및 제 2 유로가 구비된 본체와, 상기 본체에 설치됨과 아울러 증발기로부터 배출되어 상기 제 2 유로내를 흐르는 냉매의 온도변화에 따라 팽창과 수축 작용으로 로드를 축방향으로 왕복운동시키는 헤드부와, 상기 로드의 움직임에 연동하여 제 1 유로내를 흐르는 유량을 조절하는 개폐수단을 포함하여 이루어진 팽창밸브에 있어서, 상기 본체에는 응축기로부터 이송된 냉매가 2차 열교환수단으로 유입될 수 있도록 바이패스입구가 형성됨과 아울러 상기 2차 열교환수단을 거쳐 상기 제 1 유로를 통과하면서 교축된 냉매가 상기 증발기 입구로 유입될 수 있도록 상기 제 1 유로의 유출구와 연통한 바이패스출구가 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상,하단부에 각각 저압탱크와 고압탱크를 나란히 형성하고 상기 저압탱크들을 연통하는 저압유로 및 고압탱크들을 연통하는 고압유로가 양면에 각각 구획되게 형성된 다수의 플레이트를 적층하여 이루어지고 상기 각 탱크가 증발기의 입,출구와 연통하도록 증발기의 일측에 일체로 접합된 2차 열교환수단; 유입구와 유출구를 갖는 제 1 유로 및 제 2 유로가 구비되고 응축기로부터 이송된 냉매가 상기 2차 열교환수단으로 유입될 수 있도록 바이패스입구가 형성되며 상기 2차 열교환수단을 거쳐 상기 제 1 유로를 통과하면서 교축된 냉매가 상기 증발기 입구로 유입될 수 있도록 상기 제 1 유로의 유출구와 연통한 바이패스출구가 형성된 본체와, 상기 본체에 설치됨과 아울러 증발기로부터 배출되어 상기 제 2 유로내를 흐르는 냉매의 온도변화에 따라 팽창과 수축 작용으로 로드를 축방향으로 왕복운동시키는 헤드부와, 상기 로드의 움직임에 연동하여 제 1 유로내를 흐르는 유량을 조절하는 개폐수단을 포함하는 팽창밸브; 상기 2차 열교환수단의 각 탱크와 상기 팽창밸브의 제 1,2유로 및 바이패스입,출구를 각각 연통되게 연결하는 연결수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
종래에 있어서와 동일한 부분에 대하여는 동일부호를 부여하여 설명하고 반복되는 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명에 따른 팽창밸브를 나타내는 사시도이고, 도 6은 도 5에서의 A-A선 단면도이다.
먼저, 본 발명의 팽창밸브(100)는 증발기(4)의 일측에 일체로 접합되는 2차 열교환수단(10)에 설치되는 것으로서, 유입구(102a)(103a)와 유출구(102b)(103b)를 갖는 제 1 유로(102) 및 제 2 유로(103)가 상호 일정거리 이격되어 형성된 본체(101)가 구비된다.
여기서, 상기 제 1 유로(102)의 유입구(102a)와 유출구(102b)는 직각을 이루도록 형성됨과 아울러 이들 유입구(102a)와 유출구(102b)는 연통공(104)으로 연결되어 있다.
또한, 상기 유출구(102b)의 개구부는 캡(108)으로 밀폐된다.
한편, 상기 제 2 유로(103)의 유입구(103a)와 유출구(103b)는 일직선으로 형성되어 있다.
그리고, 상기 본체(101)에는 응축기(2)로부터 이송된 냉매가 상기 2차 열교환수단(10)으로 유입될 수 있도록 바이패스입구(105)가 관통 형성되고, 상기 2차 열교환수단(10)을 거쳐 상기 팽창밸브(100)의 제 1 유로(102)를 통과하면서 교축된 냉매가 상기 증발기(4)의 입구(4a)로 유입될 수 있도록 상기 제 1 유로(102)의 유출구(102b)와 연통되는 바이패스출구(106)가 형성된다.
그리고, 상기 본체(101)의 일측에는 증발기(4)로부터 배출되어 상기 2차 열교환수단(10)을 거쳐 상기 제 2 유로(103)내를 흐르는 냉매의 온도변화에 따라 팽창과 수축을 하는 유체가 내부에 충전된 감온실(111)이 구비되고, 상기 감온실(111) 내부에 구비되며 상기 유체의 팽창과 수축에 따라 상하방향으로 변위되는 다이어프램(112) 및 상기 다이어프램(112)의 중앙측에 위치하도록 연결된 플레이트(113)로 구성된 헤드부(110)가 설치된다.
아울러, 상기 플레이트(113)의 상하 변위량에 따라 축방향으로 왕복운동하는 로드(114)는 상기 감온실(111)에서부터 상기 제 2 유로(103)를 통과하여 제 1 유로(102)까지 관통되게 형성된 연통공(104)에 슬라이딩 가능하게 설치되어 있다.
그리고, 상기 2차 열교환수단(10)을 거쳐 상기 증발기(4)의 입구(4a)측으로 유입되는 냉매량을 조절하기 위해 상기 로드(114)의 움직임에 연동하여 상기 팽창밸브(100)의 제 1 유로(102)내를 흐르는 유량을 조절하는 개폐수단(115)이 구비된다.
상기 개폐수단(115)은 상기 제 1 유로(102)상의 로드(114) 하단에 설치되어 상기 로드(114)를 상기 헤드부(110)측으로 항상 밀착시키도록 탄성력이 작용하는 탄성부재(116)와, 상기 로드(114)의 단부와 탄성부재(116) 사이에 구비되어 상기 제 1 유로(102)의 단면적을 조절하는 볼(117)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 팽창밸브(100)는 본체(101)에 형성된 볼트공(107)을 통해 아래에서 설명될 접속플랜지(120)에 볼트로 결합 고정된다.
따라서, 본 발명에서는 종래에 상기 팽창밸브(3:종래)를 상기 2차 열교환수단(10:종래)에 연결 설치하기 위해 별도의 접속플랜지(20:종래) 외에도 냉매파이프(30:종래)가 설치되어야 하는 등의 부품수 증가와 조립이 불편했던 점을 해소한 것으로서, 상기 팽창밸브(100)에 바이패스입구(105) 및 바이패스출구(106) 를 형성하여 상기 2차 열교환수단(10)에 간편하게 조립 설치가 가능함에 따라 상기 팽창밸브(100)와 2차 열교환수단(10)을 연결하는데 있어서 상기 냉매파이프(30:종래)의 생략이 가능하고 접속플랜지(120) 수도 줄일 수 있게되어 부품수가 대폭 감소되고 조립도 간편해짐은 물론 설치공간도 절약된다.
상기와 같은 팽창밸브(100)를 이용한 공조장치용 2차열교환기(200)는 다음과 같다.
도 7은 본 발명에 따른 2차 열교환기가 구비된 증발기의 분해사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 2차 열교환기가 구비된 증발기의 정면도 및 측면도이며, 도 9는 도 8에서의 B-B선 단면도이고, 도 10은 도 8에서의 C-C선 단면도이며, 도 11은 도 8에서의 D-D선 단면도이고, 도 12는 도 8에서의 E-E선 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 2차열교환기(200)는 2차 열교환수단(10)과, 상기 팽창밸브(100)와, 그리고 상기 2차 열교환수단(10)과 팽창밸브(100)를 연통되게 연결하는 연결수단(140)으로 구성된다.
먼저, 상기 2차 열교환수단(10)은 증발기(4)의 일측에 접합되되 증발기(4)용 플레이트와 대략 같은 크기인 박판형 플레이트(10a)들이 다수 적층되어 이루어진다.
상기 증발기(4) 플레이트들과 2차 열교환수단(10)의 박판형 플레이트(10a)들은 단일 브레이징 공정을 통해 서로 접합되는데, 증발기(4) 플레이트들은 서로 접합되어 증발기(4)를 이루고 박판형 플레이트(10a)들은 서로 접합되어 2차 열교환수 단(10)을 이루게 된다.
상기 박판형 플레이트(10a)는 상,하단부에 각각 저압탱크(12)와 고압탱크(11)를 나란히 형성하고 상기 저압탱크(12)들을 연통하는 저압유로(12c) 및 고압탱크(11)들을 연통하는 고압유로(11c)가 양면에 각각 구획되게 형성되어 있다.
즉, 상기 박판형 플레이트(10a)들이 접합된 상태에서 상단부에는 고압유로(11c)들과 연통하는 고압탱크 출구(11b) 및 저압유로(12c)들과 연통하는 저압탱크 출구(12b)가 나란히 형성되고, 하단부에는 고압유로(11c)들과 연통하는 고압탱크 입구(11a) 및 저압유로(12c)들과 연통하는 저압탱크 입구(12a)가 나란히 형성되어 있다.
한편, 상기 2차 열교환수단(10)은 본 발명의 출원인이 선출원한 국내 특허공개번호 제 2002-0032812 호(명칭: 자동차 공조장치의 적층형 2차 열교환기)와 그 구성 및 작용이 동일함으로 여기서 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.
그리고, 상기 연결수단(140)은 유로플레이트(130)와 접속플랜지(120)로 이루어진다.
먼저, 상기 유로플레이트(130)는 상기 접속플랜지(120)를 매개로 상기 팽창밸브(100)의 바이패스입,출구(105)(106)와 상기 2차 열교환수단(10)의 고압탱크 입구(11a)측을 각각 연결하도록 연결유로(131)(132)들이 형성된다.
여기서, 상기 유로플레이트(130)는 상기 2차 열교환수단(10)의 외곽측에 접합된 엔드 플레이트(13)의 일측면에 접합되어 제 1 연결유로(131)와 제 2 연결유로(132)를 형성하게 되는데, 상기 제 1 연결유로(131)는 일단이 개구되어 상기 팽창밸브(100)의 바이패스 입구(105)와 연통되게 결합된 접속플랜지(120)의 연결구(121)와 결합되며 타단은 상기 고압탱크 입구(11a)측과 연통된다.
또한, 상기 제 2 연결유로(132)는 일단이 개구되어 상기 팽창밸브(100)의 바이패스 출구(106)와 연통되게 결합된 접속플랜지(120)의 연결구(123)와 결합되며 타단은 상기 2차 열교환수단(10)의 고압탱크 입구(11a)측을 관통하여 상기 증발기(4)의 탱크 입구(4a)측과 연통하도록 연결파이프(133)가 결합되어 이루어진다.
즉, 상기 연결파이프(133)는 상기 고압탱크 입구(11a)측에 삽입된 상태로 결합된다.
그리고, 상기 접속플랜지(120)는 상기 유로플레이트(130)가 접합된 2차 열교환수단(10)과 상기 팽창밸브(100)를 연결하도록 구비되며, 상기 팽창밸브(100)의 바이패스입구(105)와 상기 제 1 연결유로(131)의 개구부(131a)를 연통되게 연결하는 제 1 연결구(121)와, 상기 2차 열교환수단(10)의 고압탱크 출구(11b)측과 상기 팽창밸브(100)의 제 1 유로(102) 유입구(102a)를 연통되게 연결하는 제 2 연결구(122)와, 상기 바이패스출구(106)와 상기 제 2 연결유로(132)의 개구부(132a)를 연통되게 연결하는 제 3 연결구(123)와, 상기 2차 열교환수단(10)의 저압탱크 출구(12b)측과 상기 팽창밸브(100)의 제 2 유로(103) 유입구(103a)를 연통되게 연결하는 제 4 연결구(124)가 구비되어 이루어진다.
또한, 상기 접속플랜지(120)에는 상기 팽창밸브(100)와 볼트결합을 위해 나 사공(125)이 형성된다.
상기와 같이 구성된 2차 열교환기(200)는 상기 증발기(4) 플레이트의 브레이징 공정시 상기 2차 열교환수단(10)과 유로플레이트(130) 및 접속플랜지(120)가 일체로 접합되어 조립되므로 조립공정이 단축되고 간편하다.
그리고, 상기 팽창밸브(100)는 상기 접속플랜지(120)에 간단히 볼트로 결합 고정된다.
아울러, 상기 팽창밸브(100)의 바이패스입구(105)는 응축기(2)와 연결된 냉매라인과 연결되고, 팽창밸브(100)의 제 2 유로(103)는 압축기(1)와 연결된 냉매라인과 연결된다.
이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 2차 열교환기(200)의 냉매 유동과정은, 응축기(2)로부터 이송되는 고온/고압의 액상 냉매는 상기 팽창밸브(100)의 바이패스입구(105)를 통해 상기 유로플레이트(130)의 제 1 연결유로(131)를 따라 흐르면서 상기 2차 열교환기(10)의 고압탱크 입구(11a)측으로 유입된다.
상기 고압탱크 입구(11a)측으로 유입된 냉매는 고압유로(11c)를 따라 흐르면서 상기 고압탱크 출구(11b)를 통해 상기 팽창밸브(100)의 제 1 유로(102)로 배출되며, 이렇게 배출된 냉매는 상기 제 1 유로(102)를 통과하면서 교축되어 상기 바이패스출구(106)를 통해 상기 유로플레이트(130)의 제 2 연결유로(132)로 유입되고, 계속해서 냉매는 상기 제 2 연결유로(132)를 따라 흐르면서 상기 증발기(4)의 입구(4a)측으로 배출된다.
상기 증발기(4)의 입구(4a)를 통해 유입된 냉매는 각 튜브(4c)들의 유로를 따라 흐르면서 외부공기와 활발한 열교환을 수행한 후, 증발기(4)의 출구(4b)를 통해 다시 상기 2차 열교환수단(10)의 저압탱크 입구(12a)측으로 배출된다.
이때, 상기 저압탱크 입구(12a)측으로 유입된 저온/저압의 기상냉매는 저압유로(12c)를 따라 흐르게 되는데, 이 과정에서 상기 고압유로(11c)를 흐르는 교축되기전의 고온/고압냉매와 상기 박판형 플레이트(10a)들을 열전달 매체로 하여 상호 열교환 된다.
즉, 고온/고압 상태의 액상 냉매를 과냉화하고 증발기(4)에서 배출되어 압축기(1)로 유입되는 기상 냉매의 과열도를 적정하게 유지하게 되는 것이다.
이후, 상기 저압유로(12c)를 흐르면서 열교환된 기상냉매는 저압탱크 출구(12b)를 통해 상기 팽창밸브(100)의 제 2 유로(103)를 거쳐 상기 압축기(1)로 이송된다.
따라서, 상기 2차 열교환기(200)는 교축되기 전 고온/고압의 액상냉매의 비체적을 감소시켜 그 유동을 안정화할 수 있으며, 증발기(4)에서 압축기(1)로 이어지는 냉매유동에 있어서 증발기(4)에서의 냉매 압력강하량을 감소시키고, 또한 액상 냉매의 압축기(1) 유입 방지를 위해 냉매가 완전히 기화되도록 설정된 증발기(4)의 과열영역을 축소할 수 있게 되어 공조장치의 냉방성능을 크게 높일 수 있고 공조장치의 고효율화 및 소형화에도 유리한 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 상기 팽창밸브(100)가 상기 연결수단(140)을 매개로 상기 2차 열교환수단(10)의 일측에 설치된 경우에 대해서만 설명하였지만, 여기에 한정되지 않고 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이며, 이와 같은 변형은 본 발명의 청구범위 내에 있게 된다.
상기한 본 발명에 따르면, 상기 팽창밸브의 본체에 바이패스 입구와 출구를 형성하고 상기 연결수단을 매개로 상기 증발기의 일측에 일체로 접합된 2차 열교환수단에 설치 조립함으로서 구조가 간단하여 부품수가 대폭 감소되고 조립도 간편하여 제조비용이 절감됨은 물론 소형화에도 유리하다.
또한, 냉매순환과정에 있어서 교축되기 전 고온/고압의 액상냉매와 증발기에서 배출되는 저온/저압의 기상냉매를 상호 열교환시킴으로서 증발기로 유입되는 냉매는 과냉화되고 증발기에서 배출되는 냉매는 과열도가 적정하게 유지되어 냉매유동이 안정화됨은 물론 냉방성능이 향상된다.

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  5. 상,하단부에 각각 저압탱크(12)와 고압탱크(11)를 나란히 형성하고 상기 저압탱크(12)들을 연통하는 저압유로(12c) 및 고압탱크(11)들을 연통하는 고압유로(11c)가 양면에 각각 구획되게 형성된 다수의 플레이트(10a)를 적층하여 이루어지고 상기 각 탱크(12)(11)가 증발기(4)의 입,출구(4a)(4b)와 연통하도록 증발기(4)의 일측에 일체로 접합된 2차 열교환수단(10);
    유입구(102a)(103a)와 유출구(102b)(103b)를 갖는 제 1 유로(102) 및 제 2 유로(103)가 구비되고 응축기(2)로부터 이송된 냉매가 상기 2차 열교환수단(10)으로 유입될 수 있도록 바이패스입구(105)가 형성되며 상기 2차 열교환수단(10)을 거쳐 상기 제 1 유로(102)를 통과하면서 교축된 냉매가 상기 증발기(4)의 입구(4a)로 유입될 수 있도록 상기 제 1 유로(102)의 유출구(102b)와 연통되게 형성된 바이패스출구(106)가 구비된 본체(101)와, 상기 본체(101)에 설치됨과 아울러 증발기(4)로부터 배출되어 상기 제 2 유로(103)내를 흐르는 냉매의 온도변화에 따라 팽창과 수축 작용으로 로드(114)를 축방향으로 왕복운동시키는 헤드부(110)와, 상기 로드(114)의 움직임에 연동하여 제 1 유로(102)내를 흐르는 유량을 조절하는 개폐수단(115)을 포함하는 팽창밸브(100);
    상기 2차 열교환수단(10)의 각 탱크(12)(11)와 상기 팽창밸브(100)의 제 1,2유로(102)(103) 및 바이패스입,출구(105)(106)를 각각 연통되게 연결하는 연결수단(140)을 포함하여 이루어지되,
    상기 연결수단(140)은 상기 2차 열교환수단(10)의 일측면에 접합되며 일단이 개구되고 타단은 상기 고압탱크(11) 입구(11a)측과 연통된 제 1 연결유로(131) 및 일단이 개구되고 타단은 상기 2차 열교환수단(10)을 관통하여 상기 증발기(4)의 탱크와 연통하도록 연결파이프(133)가 결합된 제 2 연결유로(132)를 형성하는 유로플레이트(130);
    상기 바이패스입구(105)와 상기 제 1 연결유로(131)의 개구부(131a)를 연통되게 연결하는 제 1 연결구(121)와, 상기 고압탱크(11) 출구(11b)측과 상기 팽창밸브(100)의 제 1 유로(102) 유입구(102a)를 연통되게 연결하는 제 2 연결구(122)와, 상기 바이패스출구(106)와 상기 제 2 연결유로(132)의 개구부(132a)를 연통되게 연결하는 제 3 연결구(123)와, 상기 저압탱크(12) 출구(12b)측과 상기 팽창밸브(100)의 제 2 유로(103) 유입구(103a)를 연통되게 연결하는 제 4 연결구(124)가 구비된 접속플랜지(120)로 구성되는 것을 특징으로 하는 공조장치용 2차 열교환기.
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