KR20090131156A - 차량용 공기조화기 - Google Patents

차량용 공기조화기 Download PDF

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KR20090131156A
KR20090131156A KR1020080056996A KR20080056996A KR20090131156A KR 20090131156 A KR20090131156 A KR 20090131156A KR 1020080056996 A KR1020080056996 A KR 1020080056996A KR 20080056996 A KR20080056996 A KR 20080056996A KR 20090131156 A KR20090131156 A KR 20090131156A
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권춘규
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 차량의 엔진으로 공급되는 냉각수가 채워지는 레이디에이터의 아웃렛탱크와, 압축기와 응축기를 연결시키고 냉매가 이동하는 냉매배관을 포함하고, 상기 냉매배관은 상기 냉매와 상기 냉각수가 열교환될 수 있도록, 상기 아웃렛탱크를 관통하도록 배치됨으로써, 냉방성능이 향상되고, 엔진이 저부하로 가동될 경우에 상기 냉각수의 과냉각을 방지할 수 있는 차량용 공기조화기에 관한 것이다.
레이디에이터, 아웃렛탱크, 냉매배관, 열교환용 배관, 다이어프램밸브

Description

차량용 공기조화기{Air conditioner for vehicles}
본 발명은 차량용 공기조화기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압축기로부터 응축기로 이동하는 냉매가 레이디에이터의 아웃렛탱크를 관통하여 배치된 냉매배관을 거쳐서 이동되어, 상기 아웃렛탱크에 채워지는 냉각수와 열교환되는 차량용 공기조화기에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 차실내를 냉/난방시키거나 환기시키는 장치인 실내기가 배치되고, 상기 실내기와 압축기와 응축기와 복수개의 냉매배관을 포함하여 구성되는 냉방시스템과, 상기 실내기와 엔진과 복수개의 냉각수배관을 포함하여 구성되는 난방시스템으로 이루어진 차량용 공기조화기가 배치된다.
도 1은 종래 기술에 따른 차량용 공기조화기를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 차량용 공기조화기는, 냉방시스템과 난 방시스템을 포함하여 구성되고, 상기 냉방시스템은 냉매가 순환할 수 있도록 압축기(1)와 응축기(2)와 실내기(3)가 복수개의 냉매배관(4)으로 연결되고, 상기 난방시스템은 냉각수가 순환할 수 있도록 엔진(5)과 실내기(3)가 복수개의 냉각수배관(6)으로 연결된다.
한편, 엔진(5)의 일측에는 레이디에이터(7)가 배치되고, 레이디에이터(7)는 인렛파이프(8a) 및 아웃렛파이프(8b)를 통하여 엔진(5)과 연결된다. 즉, 레이디에이터(7)는 인렛파이프(8a)를 통하여 엔진(5)에서 열을 흡수한 고온상태의 냉각수를 유입받고, 아웃렛파이프(8b)를 통하여 레이디에이터(7)를 순환하면서 냉각된 냉각수를 다시 엔진(5)으로 유출한다.
또한, 응축기(2) 및 레이디에이터(7)와 대향하는 곳에 냉각팬(9)이 배치되고, 냉각팬(9)이 회전하여 송풍되는 공기에 의해, 응축기(2)를 순환하는 냉매와 레이디에이터(7)를 순환하는 냉각수는 함께 냉각된다.
그러나, 종래 기술에 따른 차량용 공기조화기는, 냉방시스템의 냉매의 냉각이 응축기(2)를 순환하면서 냉각팬(9)이 회전하여 송풍되는 공기에 의해서만 이루어져서, 냉방성능이 효율적이지 못한 문제점이 있다.
또한, 종래 기술에 따른 차량용 공기조화기는, 냉각팬(9)이 회전하여 송풍되는 공기에 의해 냉매와 냉각수가 함께 냉각되기 때문에, 차량이 평지에서 저속으로 주행하는 경우처럼 엔진(5)이 저부하로 가동될 경우에, 상기 냉매의 냉각에 비해 상기 냉각수의 냉각이 불필요하게 이루어져서, 상기 냉각수의 과냉각이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 냉방성능이 향상되고, 엔진이 저부하로 가동될 경우에 상기 냉각수의 과냉각을 방지할 수 있는 차량용 공기조화기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 차량의 엔진으로 공급되는 냉각수가 채워지는 레이디에이터의 아웃렛탱크와, 압축기와 응축기를 연결시키고 냉매가 이동하는 냉매배관을 포함하고, 상기 냉매배관은 상기 냉매와 상기 냉각수가 열교환될 수 있도록, 상기 아웃렛탱크를 관통하도록 배치되는 차량용 공기조화기를 제공한다.
상기 냉매배관은, 상기 아웃렛탱크를 관통하도록 배치되는 열교환용 배관을 포함할 수 있다.
상기 열교환용 배관은, 상기 냉매배관과 상기 아웃렛탱크를 연결하는 냉매유입관 및 냉매유출관과, 상기 아웃렛탱크의 내부에서 상기 냉매유입관과 상기 냉매유출관을 연결하고, 상기 냉매를 상기 아웃렛탱크의 내부에 채워진 상기 냉각수와 열교환시키는 냉매쿨링관을 포함할 수 있다.
상기 냉매쿨링관의 외주에는 냉각핀이 더 배치될 수 있다.
상기 냉각핀은 상기 냉매쿨링관의 원주방향으로 일정간격 이격되어 방사형으 로 배치될 수 있다.
상기 냉매배관은, 상기 압축기로부터 상기 냉매배관으로 이동된 상기 냉매를 상기 아웃렛탱크를 관통하도록 배치되는 상기 냉매배관으로 우회시키는 냉매유동조절밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 냉매유동조절밸브는, 상기 아웃렛탱크에서 상기 엔진으로 공급되는 상기 냉각수의 압력과, 상기 냉매배관을 통하여 이동하는 상기 냉매의 압력간의 차이를 이용하여, 상기 냉매를 상기 냉매배관을 통하여 상기 압축기로부터 상기 응축기로 직접 이동되도록 하거나, 상기 아웃렛탱크를 관통하도록 배치되는 상기 냉매배관으로 우회되도록 하는 다이어프램밸브일 수 있다.
본 발명에 따른 차량용 공기조화기는, 압축기로부터 응축기로 이동하는 냉매가 레이디에이터의 아웃렛탱크를 관통하여 배치된 냉매배관을 거쳐서 이동되어, 상기 아웃렛탱크에 채워지는 냉각수와 열교환됨으로써, 냉방성능이 향상되고, 엔진이 저부하로 가동될 경우에 상기 냉각수의 과냉각을 방지할 수 있는 효과가 있다.
상기한 효과가 있는 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 공기조화기를 개략적으로 도시 한 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 공기조화기는, 냉방시스템과 난방시스템을 포함하여 구성되고, 상기 냉방시스템은 냉매가 순환할 수 있도록 압축기(10)와 응축기(20)와 실내기(30)가 복수개의 냉매배관(40,44,46)으로 연결되고, 상기 난방시스템은 냉각수가 순환할 수 있도록 엔진(50)과 실내기(30)가 복수개의 냉각수배관(60)으로 연결된다.
실내기(30)는, 내부에 배치된 송풍기(미도시)의 구동에 의해 차실내의 공기를 흡입하여 응축기(20)에서 냉각된 냉매가 실내기(30)를 순환할 때 상기 공기와 상기 냉매를 열교환시켜서 상기 공기를 냉각시키고, 이 냉각된 공기를 다시 차실내로 송풍시켜서 차실을 냉방시킨다. 또한 실내기(30)는, 상기 송풍기의 구동에 의해 차실내의 공기를 흡입하여 엔진(50)의 열을 흡수한 고온상태의 냉각수가 실내기(30)를 순환할 때 상기 공기와 상기 냉각수를 열교환시켜서 상기 공기를 가열시키고, 이 가열된 공기를 다시 차실내로 송풍시켜서 차실을 난방시킨다.
한편, 엔진(50)의 일측에는 레이디에이터(70)가 배치되고, 레이디에이터(70)는 인렛파이프(80) 및 아웃렛파이프(82)를 통하여 엔진(50)과 연결된다. 즉, 레이디에이터(70)는 인렛파이프(80)를 통하여 엔진(50)에서 열을 흡수한 고온상태의 냉각수를 유입받고, 이 유입된 냉각수는 레이디에이터(70)를 순환하면서 냉각되어 아웃렛파이프(82)를 통하여 다시 엔진(50)으로 유출된다.
또한, 응축기(20) 및 레이디에이터(70)와 대향하는 곳에 냉각팬(90)이 배치되고, 냉각팬(90)이 회전하여 송풍되는 공기에 의해, 응축기(20)를 순환하는 냉매 와 레이디에이터(70)를 순환하는 냉각수는 함께 냉각된다.
도 3은 도 2에 도시된 레이디에이터의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 레이디에이터(70)는, 냉각수의 유동공간인 인렛탱크(71) 및 아웃렛탱크(72)가 좌/우에 각각 배치되고, 그 중간부에 인렛탱크(71)와 아웃렛탱크(72)를 연결하는 방열코어(73)가 배치된다. 또한, 방열코어(73)의 상/하측에는 방열코어(73)를 지지하는 서포트(74)가 배치되고, 방열코어(73)의 좌/우측에는 방열코어(73)와 인렛탱크(71) 및 아웃렛탱크(72)를 결합시키는 헤더(75)가 각각 배치된다.
방열코어(73)는, 냉각수가 이동하는 워터튜브(73a)와, 워터튜브(73a)의 사이에 배치되어 외부공기에 대하여 접촉면을 증가시켜서 상기 냉각수의 냉각성능을 향상시키기 위한 핀(73b)으로 이루어진다.
인렛탱크(71)에는 엔진(50)에서 열을 흡수한 고온상태의 냉각수가 인렛파이프(80)를 통해서 유입되어 채워지고, 이러한 냉각수는 워터튜브(73a)의 내부를 이동하면서 냉각팬(90)이 회전하여 송풍되는 공기에 의해 냉각되어 아웃렛탱크(72)에 채워진 후, 아웃렛파이프(82)를 통하여 다시 엔진(50)으로 이동된다.
또한, 도 2 및 도 3을 참조하면, 압축기(10)와 응축기(20)를 연결시키고 냉매가 이동하는 냉매배관(40)은, 상기 냉매와 상기 냉각수가 열교환될 수 있도록, 상기 아웃렛탱크(72)를 관통하도록 배치된다.
압축기(10)로부터 냉매배관(40)으로 이동된 냉매는, 냉각수가 채워진 아웃렛 탱크(72)의 내부로 이동되고, 아웃렛탱크(72)의 내부에서 상기 냉각수와 열교환되어 냉매의 온도는 하강하고, 냉각수의 온도는 상승하게 된다. 이 후, 냉매는 응축기(20)로 이동됨으로서, 압축기(10)로부터 냉매배관(40)을 통하여 곧바로 응축기(20)로 이동되는 경우의 냉매보다 온도가 낮기 때문에, 응축기(20)에서의 냉각팬(90)에 의한 냉매의 냉각이 용이해져서 냉방성능이 향상된다. 또한, 냉매와 열교환되어 냉각수의 온도가 상승함으로서, 엔진(50)이 저부하로 가동될 경우에 상기 냉각수의 과냉각을 방지할 수 있게 된다.
상기 냉각수의 과냉각에 대하여 상세하게 설명하면, 상기 냉매와 상기 냉각수는, 상술한 바와 같이 하나의 냉각팬(90)에 의해 냉각되는데, 엔진(50)이 저부하로 가동될 경우에는 엔진(50)을 냉각하기 위한 냉각수의 냉각이 차실을 냉방하기 냉매의 냉각에 비해 적게 필요함에도 불구하고, 냉매와 냉각수의 냉각이 냉각팬(90)에 의해 함께 진행됨으로서, 냉각수가 불필요하게 낮은 온도까지 냉각되는데, 이를 냉각수의 과냉각이라 한다. 냉각수가 과냉각되면, 엔진(50)도 과도하게 냉각되기 때문에 엔진(50)의 성능이 저하되어 연비가 나빠진다. 즉, 압축기(10)로부터 냉매배관(40)으로 이동된 냉매는, 아웃렛탱크(72)의 내부에서 아웃렛탱크(72)내의 냉각수와 열교환되어, 냉각수의 온도가 상승함으로서, 엔진(50)이 저부하로 가동될 경우에 냉각수의 과냉각을 방지하여 연비가 향상된다.
압축기(10)와 응축기(20)를 연결시키고 냉매가 이동하는 냉매배관(40)은, 상술한 바와 같이 하나의 배관으로 이루어져서 아웃렛탱크(72)를 관통하도록 배치될 수도 있지만, 열교환 성능을 향상시키기 위해서 아웃렛탱크(72)를 관통하는 부분이 구리와 같은 열교환 성능이 우수한 재질로 이루어진 별도의 관을 포함하여 이루어질 수 있다. 이하, 상기 별도의 관을 열교환용 배관(42)이라 칭하여 설명하기로 한다.
열교환용 배관(42)은 하나의 배관으로 이루어져서 아웃렛탱크(72)를 관통하고 냉매배관(40)과 연결될 수 있다. 냉매배관(40)과 열교환용 배관(42)의 연결은, 볼트와 너트의 연결방식처럼 냉매배관(40) 및 열교환용 배관(42)의 외주에 나사산을 각각 형성하고, 내주에 나사산이 형성된 연결부재(미도시)를 통하여 서로 연결될 수 있다. 이러한 연결방식은 주지기술이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
열교환용 배관(42)은, 상술한 바와 같이 하나의 배관으로 이루어질 수도 있지만, 조립의 편의성을 위해 복수개의 관으로 이루어질 수도 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 도 3에 도시된 아웃렛탱크의 내부가 개략적으로 도시된 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 열교환용 배관(42)은, 냉매배관(40)과 아웃렛탱크(72)를 연결하는 냉매유입관(42a) 및 냉매유출관(42b)과, 아웃렛탱크(72)의 내부에서 냉매유입관(42a)과 냉매유출관(42b)을 연결하고, 상기 냉매를 아웃렛탱크(72)의 내부에 채워진 냉각수와 열교환시키는 냉매쿨링관(42c)을 포함한다.
냉매유입관(42a)은 일단이 냉매배관(40)과 연결되고, 타단이 아웃렛탱크(72)의 내부에 배치되는 냉매쿨링관(42c)의 일측과 연결된다. 또한, 냉매유출관(42b)은 일단이 냉매배관(40)과 연결되고, 타단이 아웃렛탱크(72)의 내부에 배치되는 냉매 쿨링관(42c)의 타측과 연결된다. 여기서, 냉매배관(40), 냉매유입관(42a), 냉매유출관(42b)과 냉매쿨링관(42c)의 연결방식은, 볼트와 너트의 연결방식처럼 냉매배관(40), 냉매유입관(42a), 냉매유출관(42b) 및 냉매쿨링관(42c)의 외주에 나사산을 각각 형성하고, 내주에 나사산이 형성된 연결부재(미도시)를 통하여 서로 연결될 수 있다. 이러한 연결방식은 주지기술이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5는 도 4의 A-A선에 따른 단면도이다.
도 5를 참조하면, 냉매쿨링관(42c)의 외주에는 냉매쿨링관(42c)과 냉각수의 접촉면적을 증가시켜서, 냉매와 냉각수의 열교환 성능을 향상시키기 위한 냉각핀(45)이 더 배치된다. 냉각핀(45)은 냉매쿨링관(42c)의 길이방향을 따라 소정간격 이격되어 복수개 배치될 수 있다. 또한, 냉각핀(45)은 냉매쿨링관(42c)의 원주방향으로 소정간격 이격되어 복수개 배치될 수 있으며, 도 5에서는 냉매쿨링관(42c)의 원주방향으로 일정간격 이격되어 방사형으로 배치되는 것으로 도시하였다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 공기조화기를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예로 도시한 도 2와 상이한 구조인 것을 알 수 있다. 도 6에서 도 2와 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타낸다. 이하, 설명에서는 도 2와 상이한 구조에 대한 설명만 하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 공기조화기에 포함되 는 냉매배관(40)은, 압축기(10)로부터 냉매배관(40)으로 이동된 냉매를 냉매배관 (40)중 레이디에이터(70)의 아웃렛탱크(72)를 관통하도록 배치되는 냉매배관으로 우회시키는 냉매유동조절밸브(100)를 더 포함한다. 즉, 냉매유동조절밸브(100)는 냉매배관(40)에 배치되어, 냉매배관(40)이 하나의 배관으로 이루어져서 아웃렛탱크(72)를 관통하는 경우에는 아웃렛탱크(72)를 관통하도록 배치되는 냉매배관으로 상기 냉매를 우회시키고, 냉매배관(40)이 열교환용 배관(42)을 포함하여 이루어진 경우에는 아웃렛탱크(72)를 관통하도록 배치되는 열교환용 배관(42)으로 상기 냉매를 우회시킨다.
냉매유동조절밸브(100)는, 차량이 고속으로 주행하거나 오르막길을 주행할 경우처럼 엔진이 고부하로 가동될 경우에, 압축기(10)로부터 냉매배관(40)으로 이동되는 냉매를 곧바로 응축기(20)로 보내고, 차량이 평지를 저속으로 주행할 경우처럼 엔진(50)이 저부하로 가동될 경우에, 사용자의 조작에 의해 압축기(10)로부터 냉매배관(40)으로 이동된 냉매를 아웃렛탱크(72)를 관통하도록 배치되는 냉매배관으로 우회시킬 수 있다.
또한, 냉매유동조절밸브(100)는, 아웃렛탱크(72)에서 엔진(50)으로 공급되는 상기 냉각수의 압력과, 냉매배관(40)을 통하여 이동하는 상기 냉매의 압력간의 차이를 이용하여, 상기 냉매를 냉매배관(40)을 통하여 압축기(10)로부터 응축기(20)로 직접 이동되도록 하거나, 아웃렛탱크(72)를 관통하도록 배치되는 냉매배관으로 우회되도록 하는 다이어프램밸브일 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 차량용 공기조화기를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 공기조화기를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 레이디에이터의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 아웃렛탱크의 내부가 개략적으로 도시된 도면이다.
도 5는 도 4의 A-A선에 따른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 공기조화기를 개략적으로 도시한 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
10:압축기 20:응축기
30:실내기 40,44,46:냉매배관
42:열교환용 배관 42a:냉매유입관
42b:냉매유출관 42c:냉매쿨링관
45:냉각핀 50:엔진
60:냉각수배관 70:레이디에이터
71:인렛탱크 72:아웃렛탱크
80:인렛파이프 82:아웃렛파이프
90:냉각팬

Claims (7)

  1. 차량의 엔진으로 공급되는 냉각수가 채워지는 레이디에이터의 아웃렛탱크와;
    압축기와 응축기를 연결시키고, 냉매가 이동하는 냉매배관을 포함하고,
    상기 냉매배관은, 상기 냉매와 상기 냉각수가 열교환될 수 있도록, 상기 아웃렛탱크를 관통하도록 배치되는 차량용 공기조화기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉매배관은, 상기 아웃렛탱크를 관통하도록 배치되는 열교환용 배관을 포함하는 차량용 공기조화기.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 열교환용 배관은,
    상기 냉매배관과 상기 아웃렛탱크를 연결하는 냉매유입관 및 냉매유출관과;
    상기 아웃렛탱크의 내부에서 상기 냉매유입관과 상기 냉매유출관을 연결하고, 상기 냉매를 상기 아웃렛탱크의 내부에 채워진 상기 냉각수와 열교환시키는 냉매쿨링관을 포함하는 차량용 공기조화기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 냉매쿨링관의 외주에는 냉각핀이 더 배치되는 차량용 공기조화기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 냉각핀은 상기 냉매쿨링관의 원주방향으로 일정간격 이격되어 방사형으로 배치되는 차량용 공기조화기.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 냉매배관은, 상기 압축기로부터 상기 냉매배관으로 이동된 상기 냉매를 상기 아웃렛탱크를 관통하도록 배치되는 상기 냉매배관으로 우회시키는 냉매유동조절밸브를 더 포함하는 차량용 공기조화기.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 냉매유동조절밸브는,
    상기 아웃렛탱크에서 상기 엔진으로 공급되는 상기 냉각수의 압력과, 상기 냉매배관을 통하여 이동하는 상기 냉매의 압력간의 차이를 이용하여, 상기 냉매를 상기 냉매배관을 통하여 상기 압축기로부터 상기 응축기로 직접 이동되도록 하거나, 상기 아웃렛탱크를 관통하도록 배치되는 상기 냉매배관으로 우회되도록 하는 다이어프램밸브인 차량용 공기조화기.
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