KR20140044486A

KR20140044486A - 서브쿨러 에어컨 작동 방법

Info

Publication number: KR20140044486A
Application number: KR1020120110497A
Authority: KR
Inventors: 권정호; 서석원; 권춘규; 이창원; 공동현
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2014-04-15

Abstract

본 발명은 서브쿨러 에어컨 작동 방법에 관한 것으로서, 특히 컴프레서(10)를 통해 냉매가스를 고온 고압으로 압축시키는 제1단계(S10)와; 상기 제1단계(S10)의 냉매가스를 콘덴서(20)로 보내 외부공기와의 열교환을 실시하는 제2단계(S20)와; 상기 제2단계(S20)를 거쳐 서브쿨러를 통해 냉각시키는 제3단계(S30)와; 상기 제3단계(S30)와 연동되어 열팽창밸브(40)와 증발기(50)를 통해 저온저압의 증기로 냉각시키는 제4단계(S40)와; 상기 제3단계(S30)에서 외기온이 높아 상기 제4단계(S40)에서 냉각 효율 저하 시 열교환기를 통해 배기열을 회수하고, 이젝터(60)를 통해 열에너지를 운동에너지로 변환시키는 제5단계(S50)와; 상기 제5단계(S50)에서 전달된 배기열과 운동에너지를 별도의 콘덴서(70)를 통해 외부공기와 열교환시키는 제6단계(S60)와; 상기 제6단계(S60)에서 열교환 후 열팽창밸브(80)에 의해 발생되는 증발열을 상기 제3단계(S30)의 서브쿨러(30)로 전송하여 다시 냉각시키는 제7단계(S70)로 구성되어, 에어컨 냉방 성능 개선으로 상품성을 향상시키는 동시에 차량의 동력 저감 및 연비를 향상시키는데 효과가 있도록 하는 것이다.

Description

서브쿨러 에어컨 작동 방법{Operating method of subcooler air conditioner}

본 발명은 서브쿨러 에어컨 작동 방법에 관한 것으로서, 특히 배기열을 이용하여 에어컨 효율을 향상시키기 위한 서브쿨러 에어컨 작동 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 실내를 적절히 냉방하여 실내 온도를 쾌적하게 유지시켜 주는 에어컨 장치가 구비된다.

에어컨 장치는 엔진의 회전력으로 압축되어 순환하는 냉매의 잠열을 이용하는 것으로 증발기, 컴프레서, 응축기, 팽창밸브 등으로 구성된다.

이러한 구성의 에어컨 장치에서, 증발기에서 증발된 가스 상태의 냉매는 컴프레서로 흡입되어 압축된 후 고온고압의 가스 상태로 응축기에 보내지고, 응축기에서 강제 냉각된 냉매는 팽창밸브를 지나면서 저온저압의 증기상태로 팽창된 후 증발기로 보내져 저온저압의 가스 상태로 기화된다.

여기서, 냉매는 그 주변을 통과하는 공기의 열을 빼앗게 되는 바, 이때 냉각된 공기가 차량의 실내로 유입되면서 냉방이 이루어진다.

그러나, 종래의 차량용 에어컨은 고온에서 차 실내 탑승객 쾌적성을 유지하기 위해 냉동사이클로 작동되지만, 외기온이 올라갈수록 열부하가 커지고 외부 열교환에 의한 응축이 잘되지 않아 작동 효율이 낮아지며 시스템 용량을 증대시켜야하는 문제점이 있었다.

또한, 파워트레인에서 부가적인 출력을 발생시켜 에어컨 압축기를 작동시킬 때 시스템 용량 증대 시 에어컨 작동량이 많아져 차량 연비가 악화되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 서브쿨러 에어컨 작동 방법에 관한 것으로서, 특히 배기열을 이용하여 에어컨 효율을 향상시키기 위한 것을 목적으로 한다.

이러한 본 발명은 컴프레서를 통해 냉매가스를 고온 고압으로 압축시키는 제1단계와; 상기 제1단계의 냉매가스를 콘덴서로 보내 외부공기와의 열교환을 실시하는 제2단계와; 상기 제2단계를 거쳐 서브쿨러를 통해 냉각시키는 제3단계와; 상기 제3단계와 연동되어 열팽창밸브와 증발기를 통해 저온저압의 증기로 냉각시키는 제4단계와; 상기 제3단계에서 외기온이 높아 상기 제4단계에서 냉각 효율 저하 시 열교환기를 통해 배기열을 회수하고, 이젝터를 통해 열에너지를 운동에너지로 변환시키는 제5단계와; 상기 제5단계에서 전달된 배기열과 운동에너지를 별도의 콘덴서를 통해 외부공기와 열교환 시키는 제6단계와; 상기 제6단계에서 열교환 후 열팽창밸브에 의해 발생되는 증발열을 상기 제3단계의 서브쿨러로 전송하여 다시 냉각시키는 제7단계를 포함함으로써 달성된다.

이상과 같은 본 발명은 에어컨 냉방 성능 개선으로 상품성을 향상시키는 동시에 차량의 동력 저감 및 연비를 향상시키는데 효과가 있는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 서브쿨러 에어컨 작동 방법을 도시하는 흐름도,
도 2는 본 발명의 서브쿨러 에어컨 작동 방법을 도시하는 구성도,
도 3은 본 발명의 서브쿨러 에어컨 작동 방법의 효율을 도시하는 그래프.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 서브쿨러 에어컨 작동 방법은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 컴프레서(10)를 통해 냉매가스를 압축시키는 제1단계(S10)와, 외부공기와 열교환하는 제2단계(S20)와, 서브쿨러(30)를 통해 냉각시키는 제3단계(S30)와, 저온저압의 증기로 냉각시키는 제4단계(S40)와, 냉각 효율 저하 시 배기열 회수 및 에너지를 변환시키는 제5단계(S50)와, 외부 공기와 열교환시키는 제6단계(S60)와, 서브쿨러(30)로 전송하여 재냉각시키는 제7단계(S70)를 포함한다.

제1단계(S10)는 컴프레서(10)를 통해 냉매가스를 고온고압으로 압축시킨다.

제2단계(S20)는 제1단계(S10)에서 압축된 고온고압의 냉매가스를 콘덴서(20)로 전송하여 외부 공기와 열교환을 수행하게 된다.

제3단계(S30)는 제2단계(S20)에서 열교환이 완료되면 서브쿨러(30)를 통해 냉매가스를 냉각시키게 된다.

제4단계(S40)는 제3단계(S30)와 연동되어 냉각된 냉매가스를 열팽창밸브(40)와 증발기(50)를 통해 저온저압의 증기로 냉각시킨다.

한편, 컴프레서(10)에서 고온고압으로 압축된 냉매가스는 콘덴서(20)로 보내지고 주변의 공기와의 열교환을 통해 액체 상태로 변하게 된다.

이때, 액화된 냉매는 리시버 드라이어(미도시)를 통과하면서 불순물이 제거되고, 불순물이 제거된 냉매는 열팽창밸브(40)를 통과하면서 저온의 기체로 변한다.

또한, 기화된 저온의 냉매가 증발기(50)로 유입되어 이를 통과하면서 주변의 공기와 열교환을 행하고, 이에 따라 차가워진 냉기를 블로워를 통해 차내로 송풍하여 냉각을 시킨다.

그 결과, 증발기(50)를 통과한 저온 기체 상태의 냉매는 다시 컴프레서(10)로 보내져 고온고압으로 압축되며, 이와 같은 냉매의 순환을 통해 차내가 냉각되는 것이다.

제5단계(S50)는 제3단계(S30)에서 외기온이 높아 제4단계(S40)에서 냉각 효율이 저하되는 경우 열교환기를 통해 배기열을 회수하고, 이젝터(60, ejector)를 통해 열에너지를 운동에너지로 변환시킨다.

이때, 제5단계(S50) 이전에 제3단계(S30)의 외기온을 측정하여 외기온이 일정 온도보다 높지 않으면 제1단계(S10)로 넘어가게 되고, 측정 외기온이 일정 온도보다 높으면 다음 단계인 제5단계(S50)로 넘어가게 되는 외기온판단단계(S51)를 포함한다.

제6단계(S60)는 제5단계(S50)에서 전달된 배기열과 운동에너지를 별도의 콘덴서(70)를 통해 외부 공기와 열교환시킨다.

제7단계(S70)는 제6단계(S60)에서 콘덴서(20)를 통한 외부 공기 열교환 완료 후 열팽창밸브(80)에 의해 발생되는 증발열을 제3단계(S30)의 서브쿨러(30)로 전송하여 다시 냉각시킨다.

이처럼, 본 발명은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 배기열을 회수하기 위해 배기열 회수용 열교환기와 열에너지를 운동에너지로 바꾸어줄 수 있는 이젝터(60)와, 이젝터(60)에 의해 고속 유동 발생 시 발생되는 저압과 열팽창밸브(40,80)에 의해 발생되는 증발열을 이용한 에어컨 시스템의 서브쿨러로 이루어져 냉매가스의 고온고압 압축, 배기열 회수, 에너지 변환, 외부공기 열교환, 냉각이 가능하게 하여 배기열 회수에 의한 에어컨 효율을 증대시킬 수 있게 한다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

S10 : 제1단계 S20 : 제2단계
S30 : 제3단계 S40 : 제4단계
S50 : 제5단계 S60 : 제6단계
S70 : 제7단계 10 : 컴프레서
20,70 : 콘덴서 30 : 서브쿨러
40, 80 : 열팽창밸브 50 : 증발기
60 : 이젝터

Claims

컴프레서를 통해 냉매가스를 고온 고압으로 압축시키는 제1단계와;
상기 제1단계의 냉매가스를 콘덴서로 보내 외부공기와의 열교환을 실시하는 제2단계와;
상기 제2단계를 거쳐 서브쿨러를 통해 냉각시키는 제3단계와;
상기 제3단계와 연동되어 열팽창밸브와 증발기를 통해 저온저압의 증기로 냉각시키는 제4단계와;
상기 제3단계에서 외기온이 높아 상기 제4단계에서 냉각 효율 저하 시 열교환기를 통해 배기열을 회수하고, 이젝터를 통해 열에너지를 운동에너지로 변환시키는 제5단계와;
상기 제5단계에서 전달된 배기열과 운동에너지를 별도의 콘덴서를 통해 외부공기와 열교환시키는 제6단계와;
상기 제6단계에서 열교환 후 열팽창밸브에 의해 발생되는 증발열을 상기 제3단계의 서브쿨러로 전송하여 다시 냉각시키는 제7단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 서브쿨러 에어컨 작동 방법.