KR20140112611A - 차량용 냉방시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉매를 압축시키는 압축기와, 압축기로부터 토출된 냉매를 응축시키는 응축기와, 응축기로부터 토출된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 팽창밸브로부터 토출된 냉매를 내외기와의 열교환을 통하여 증발시키는 증발기를 포함하는 냉동시스템에 있어서, 응축기로부터 토출되는 냉매의 일부를 우회시켜 압축기로 공급하는 서브팽창라인과, 서브팽창라인에 구비되는 서브팽창밸브와, 응축기와 팽창밸브 사이에 배치되어, 응축기로부터 토출되는 제1냉매와, 서브팽창밸브에 의하여 팽창된 제2냉매를 서로 열교환시키는 제1열교환부를 포함하되, 제1열교환부는, 내부에 제1냉매가 유동하는 고압유로와, 제2냉매가 유동하는 서브팽창유로가 각각 형성된 이중관인 차량용 냉방시스템을 제공한다.
따라서 서브 팽창된 냉매와의 열교환을 통하여 적은 유량의 냉매로도 충분한 서브쿨을 확보할 수 있으며, 효율을 향상시킬 수 있으며, 응축기에서의 서브쿨영역을 축소할 수 있어 응축기의 크기와 용량을 늘릴 필요가 없어 설계 및 제작성을 용이하게 할 수 있고, 냉매충진량을 저감시키는 등 비용을 절감시킬 수 있어 경제적이고, 충분한 과냉각도를 확보할 수 있다.

Description

차량용 냉방시스템 {Cooling system for vehicle}
본 발명은 차량용 냉방시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 충분한 서브쿨을 확보하여 에어컨의 냉방성능을 향상시킬 수 있음은 물론 응축기에서 서브쿨 영역을 축소함으로써 냉매충진량을 감소시킬 수 있는 차량용 냉방시스템에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 차량 내부의 온도를 조절하기 위하여 냉난방시스템을 구비하는데, 이중 냉방시스템은 기체 상태의 냉매를 압축하는 압축기와, 압축된 냉매를 주위와 열교환시켜 액체상태로 응축시키는 응축기, 응축된 냉매를 감압하는 팽창기 및 팽창된 냉매를 주위와 열교환시켜 기체상태로 기화시키는 증발기를 포함하는 구성으로 되어 있다. 본 발명에서는 이러한 냉방시스템을 노멀시스템(Normal System)이라고 한다.
한편, 상기한 냉방시스템의 효율을 향상시키기 위한 방안으로, 증발기에서 압축기로 유동하는 저온저압의 냉매와, 응축기에서 팽창밸브로 유동하는 고온고압의 냉매를 서로 열교환시킴으로써 냉매의 과냉각도를 증대함으로써, 냉방시스템의 성능 및 효율(COP; Coefficient of performance)를 향상시키기고, 압축기의 소비동력을 감소시킬 뿐만 아니라, 차량의 전체적인 연비를 향상시킬 수 있는 과냉각시스템이 개발되고 있으며, 이러한 기술의 예로 대한민국공개특허 제2011-0060281호의 리퀴드 과냉시스템이 개시된 바 있다.
그런데, 상기한 종래의 차량용 냉방시스템인, 리퀴드 과냉시스템의 경우에는 과냉각도만을 고려하지 않고 과열도에 제한을 주기 때문에 충분한 과냉각도를 확보하기가 어려운 문제점이 있었다.
또한, 상기한 종래의 노멀시스템은, 응축기의 서브쿨영역을 증대시켜 과냉각도를 확보하고 있기 때문에, 이에 대응하여 응축기 또한 그 크기와 용량을 증대시킬 필요가 있었다.
본 발명은, 냉매의 열교환을 통하여 충분한 서브쿨을 확보함으로써, 냉방성,능을 향상시키고, 응축기의 크기와 용량증대를 피할 수 있을 뿐만 아니라 제약이 있는 레이아웃(Lay-out)에서 적용이 용이하며, 냉매충진량을 저감시킬 수 있음은 물론 충분한 과냉각도를 확보할 수 있는 차량용 냉방시스템을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명은 냉매를 압축시키는 압축기와, 상기 압축기로부터 토출된 냉매를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기로부터 토출된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브로부터 토출된 냉매를 내외기와의 열교환을 통하여 증발시키는 증발기를 포함하는 냉동시스템에 있어서, 상기 응축기로부터 토출되는 냉매의 일부를 우회시켜 상기 압축기로 공급하는 서브팽창라인과, 상기 서브팽창라인에 구비되는 서브팽창밸브와, 상기 응축기와 상기 팽창밸브 사이에 배치되어, 상기 응축기로부터 토출되는 제1냉매와, 상기 서브팽창밸브에 의하여 팽창된 제2냉매를 서로 열교환시키는 제1열교환부를 포함하되, 상기 제1열교환부는, 내부에 상기 제1냉매가 유동하는 고압유로와, 상기 제2냉매가 유동하는 서브팽창유로가 각각 형성된 이중관인 차량용 냉방시스템을 제공한다. 본 발명에서는 이러한 냉방시스템을 서브팽창시스템이라고 한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 본 발명은 냉매를 압축시키는 압축기와, 상기 압축기로부터 토출된 냉매를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기로부터 토출된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브로부터 토출된 냉매를 내외기와의 열교환을 통하여 증발시키는 증발기를 포함하는 냉동시스템에 있어서, 상기 응축기로부터 토출되는 냉매의 일부를 우회시켜 상기 압축기로 공급하는 서브팽창라인과, 상기 서브팽창라인에 구비되는 서브팽창밸브와, 상기 응축기와 상기 팽창밸브 사이에 배치되어, 상기 응축기로부터 토출되는 제1냉매와, 상기 서브팽창밸브에 의하여 팽창된 제2냉매와, 상기 증발기로부터 토출되어 상기 압축기로 공급되는 제3냉매를 서로 열교환시키는 제2열교환부를 포함하되, 상기 제2열교환부는, 상기 제1냉매가 유동하는 고압유로와, 상기 제2냉매가 유동하는 서브팽창유로와, 상기 제3냉매가 유동하는 석션유로가 각각 형성된 삼중관인 차량용 냉방시스템을 제공한다.
여기서, 상기 서브팽창라인은, 상기 응축기와 상기 제1열교환부 또는 상기 응축기와 상기 제2열교환부 사이의 상기 응축기 출구측에서 분기되거나, 상기 제1열교환부 또는 제2열교환부와 상기 팽창밸브 사이의 상기 제1열교환부 또는 제2열교환부 출구측에서 분기될 수 있다.
또한, 상기 서브팽창밸브는, 전자팽창밸브 또는 오리피스(Orifice)를 적용할 수 있으며, 이때 상기 오리피스는 팽창경의 직경이 0.1 mm 내지 1.0 mm 인 것이 바람직하다.
한편, 상기 제2열교환부는, 관형상의 제1관과, 상기 제1관의 내측에 반경방향으로 이격되게 위치하여 상기 제1관의 내벽과의 사이에 상기 서브팽창유로가 형성되는 제2관과, 상기 제2관의 내측에 반경방향으로 이격되게 위치하여 상기 제2관과의 내벽과의 사이에 상기 고압유로가 형성되고 내부에 상기 석션유로가 형성된 제3관과, 상기 제1관과 상기 제2관과의 사이 및 상기 제2관과 상기 제3관과의 사이에 각각 배치되어 상기 제1관과 상기 제2관과 상기 제3관을 서로 일체로 연결하는 복수개의 리브들을 포함하는 삼중관으로 할 수 있다.
또한, 상기 제2열교환부는, 관형상의 제4관과, 상기 제4관의 내측에 반경방향으로 이격되게 위치하여 상기 제4관의 내벽과의 사이에 상기 서브팽창유로가 형성되고 내부에 상기 고압유로가 형성된 제5관과, 상기 제4관과 상기 제5관 사이에 배치되어 상기 제4관과 상기 제5관을 서로 일체로 연결하는 복수개의 리브들을 포함하는 이중관과, 상기 제5관의 내부에 삽입되며, 내부로 상기 석션유로가 형성된 내부관을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2열교환부는, 관형상으로 내벽으로 복수개의 리브들이 돌출 형성된 제6관과, 상기 제6관의 내부에 삽입되어 상기 제6관과의 사이에 상기 서브팽창유로가 형성되고 내부로 상기 고압유로가 형성되는 제7관과, 상기 제7관의 내부에 삽입되며, 내부로 상기 석션유로가 형성된 내부관을 포함할 수 있다.
이때 상기 내부관은, 외주측면에 나선 홈이 형성된 스파이럴관으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 차량용 냉방시스템은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 서브 팽창된 냉매와의 열교환을 통하여 적은 유량의 냉매로도 충분한 서브쿨을 확보할 수 있으며, 효율을 향상시킬 수 있다.
둘째, 응축기에서의 서브쿨영역을 축소할 수 있어 응축기의 크기와 용량을 늘릴 필요가 없어 설계 및 제작성을 용이하게 할 수 있다.
셋째, 냉매충진량을 저감시키는 등 비용을 절감시킬 수 있어 경제적이고, 충분한 과냉각도를 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 냉방시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1의 서브팽창라인의 다른 실시예에 따른 차량용 냉방시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 냉방시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 4는 도 3의 서브팽창라인의 다른 실시예에 따른 차량용 냉방시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 5는 도 3의 열교환부를 나타내는 정면도이다.
도 6 내지 도 8은 도 3의 차량용 냉방시스템에 의한 성능을 나타내는 그래프이다.
도 9는 도 3의 과냉각부의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 10은 도 9의 과냉각부의 단면도이다.
도 11은 도 3의 과냉각부의 다른 실시예에 따른 구조를 나타내는 사시도이다.
도 12는 도 11의 과냉각부의 단면도이다.
도 13은 도 3의 과냉각부의 또 다른 실시예에 따른 구조를 나타내는 사시도이다.
도 14는 도 13의 과냉각부의 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉방시스템(910)은, 냉매를 압축시키는 압축기(100)와, 상기 압축기(100)로부터 토출된 냉매를 응축시키는 응축기(200)와, 상기 응축기(200)로부터 토출된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(300)와, 상기 팽창밸브(300)로부터 토출된 냉매를 외기와의 열교환을 통하여 증발시키는 증발기(400)를 포함하며, 이와 더불어 서브팽창라인(510)과, 서프팽창밸브(600)와, 제1열교환부(700)를 포함한다.
여기서, 상기 압축기(100), 응축기(200), 팽창밸브(300) 및 증발기(400)는 공지의 냉방시스템에서 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기와 그 구성 및 작동이 대응되므로 상세한 설명은 생략하기로 하며, 이하에서는 이와 대별되는 구성만을 중점적으로 살펴보기로 한다. 또한, 도시하지 않았지만, 상기 응축기(200)에는 리시버드라이어가 일체형으로 구비되거나 별도의 위치에 설치되는 구조가 적용될 수 있다.
상기 서브팽창라인(510)은, 상기 응축기(200)로부터 토출되는 고온고압의 냉매 일부를 우회시켜 상기 압축기(100)로 공급하는 라인으로, 상기 응축기(200)와 상기 제1열교환부(700)와 상기 서브팽창밸브(600) 사이의 상기 응축기(200) 출구측에서 분기되어 있다.
상기 서브팽창밸브(600)는 상기 서브팽창라인(510)에 구비되어 상기 서브팽창라인(510)을 유동하는 냉매를 팽창시키는 역할을 한다.
여기서, 상기 서브팽창밸브(600)는, 전자팽창밸브 또는 오리피스(Orifice)를 적용하는 것이 바람직하지만, 이 외 상기한 목적을 달성할 수 있다면 다양한 구성이 적용될 수 있음은 물론이다.
상기 제1열교환부(700)는, 상기 응축기(200)와 상기 팽창밸브(300) 사이에 배치되고 상기 서프팽창라인(510)이 통과하여, 상기 응축기(200)로부터 토출되어 상기 팽창밸브(300)로 유동하는 고온고압의 제1냉매와, 상기 서브팽창밸브(600)에 의하여 팽창된 제2냉매를 서로 열교환시키는 역할을 한다.
이러한 제1열교환부(700)는 상기 응축기(200)로부터 토출된 냉매의 과냉각도(서브쿨)를 증대하여 상기 팽창밸브(300)의 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 상기 증발기(400) 입구측의 엔탈피를 낮게 하여 상기 증발기(400)의 성능을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 상기 제1열교환부(700)는, 내부에 상기 제1냉매와, 상기 제2냉매가 각각 유동하는 유로가 형성되고 상기 제1냉매와 상기 제2냉매가 서로 열교환을 할 수 있는 이중관 또는 판형 열교환기를 적용할 수 있으며, 이러한 이중관 또는 판형 열교환기는 공지의 이중관 및 판형 열교환기와 그 구조가 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2를 참조하면, 상기 차량용 냉방시스템(920)은, 도 1에서와는 달리 상기 서브팽창라인(520)이 상기 제1열교환부(700)와 상기 팽창밸브(300) 사이의 상기 제1열교환부(700) 출구측에서 분기되어 있다. 이러한 서브팽창라인(520)의 다른 실시예는 차량의 레이아웃과, 시스템의 성능 및 연비특성을 파악한 후 이에 대응하여 적용할 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기 차량용 냉방시스템(910,920)은, 상기 서브팽창라인(510,520)과, 상기 서브팽창밸브(600)와, 상기 제1열교환부(700)를 포함하는 서브팽창 시스템을 갖춤으로써, 응축기(200) 출구로부터 토출되는 고온고압의 제1냉매를 상기 서브팽창밸브(600)에 의하여 서브팽창된 저압의 제2냉매와 서로 열교환을 하기 때문에, 적은 유량으로도 충분한 서브쿨을 확보할 수 있으며, 전체 냉방시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 1의 압축기(100), 응축기(200), 팽창밸브(300), 증발기(400)만을 포함하는 노멀 시스템(Normal system)은, 응축기(200)에서 과냉각도 확보를 하고 있는 구조이다. 이후 설명하는 본 발명의 다른 실시예는 상기한 노멀 시스템보다 서브쿨을 더욱 증대시키는 방안으로서 과냉각도를 더욱 증대시키는 서브팽창시스템의 구조를 갖는다.
이에 도 3을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 냉방시스템(930)을 살펴보면, 상기 차량용 냉방시스템(930)은 상기 압축기(100), 상기 응축기(200), 상기 팽창밸브(300), 상기 증발기(400)를 포함하는 냉방시스템에서, 상기 서브팽창라인(530)과, 상기 서브팽창밸브(600)와, 제2열교환부(800)를 포함하고 있다. 여기서, 상기 압축기(100), 상기 응축기(200), 상기 팽창밸브(300), 상기 증발기(400), 상기 서브팽창라인(530) 및 상기 서브팽창밸브(600)는 도 1의 구성과 대응되므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 제2열교환부(800)는, 서브팽창시스템을 이루는 것으로 상기 응축기(200)와 상기 팽창밸브(300) 사이에 배치되고 상기 서브팽창라인(530)이 통과하여, 상기 응축기(200)로부터 토출되는 고압의 제1냉매(10;도 5참조)와, 상기 서브팽창밸브(600)에 의하여 팽창된 제2냉매(20)가 서로 열교환하고, 이와 더불어 상기 증발기(400)로부터 토출되어 상기 압축기(100)로 공급되는 저압의 제3냉매(30)가 통과하면서 상기 제1냉매(10), 제2냉매(20) 및 제3냉매를 서로 열교환시키는 역할을 한다.
상기한 제2열교환부(800)는, 내부에 상기 제1냉매(10), 상기 제2냉매(20) 및 상기 제3냉매(30)가 유동하는 유로가 각각 형성된 삼중관 또는 판형 열교환기를 적용할 수 있다.
한편, 도 4를 참조하면, 상기 차량용 냉방시스템(940)은, 도 3에서와는 달리 상기 서브팽창라인(540)이 상기 제2열교환부(800)와 상기 팽창밸브(300) 사이의 상기 제2열교환부(800) 출구측에서 분기되어 있는 경우로서, 이러한 서브팽창라인(540)의 다른 실시예는 이 또한 차량의 레이아웃과, 시스템의 성능 및 연비특성을 파악한 후 이에 대응하여 적용할 수 있다.
도 5는 도 3의 차량용 냉방시스템(930)에서 상기 제2열교환부(800)를 나타낸 도면으로, 상기 제2열교환부(800)로 삼중관을 적용하고 있는 경우이다. 우선, 상기 서브팽창라인(530)은 상기 응축기(200) 출구로부터 분기되어 오리피스(600)를 거쳐 상기 제2열교환부(800)로 유입되는 구조로 되어 있다. 이때, 미설명부호 531은 상기 서브팽창라인(530)이 분기되는 분기부를 나타낸다.
여기서, 상기 삼중관의 제2열교환부(800)는, 내부에 상기 제1냉매(10)가 유동하는 고압유로와, 상기 제2냉매(20)가 유동하는 서브팽창유로와, 상기 제3냉매(30)가 유동하는 석션유로가 각각 형성되어 있다.
도 6 내지 도 8은 도 3의 서브팽창시스템이 적용된 상기 차량용 냉방시스템(930)의 평가결과 그래프로서, 도면을 참조하면, 우선 상기 그래프들은 제2열교환부(800)로 전자팽창밸브(EEV)를 적용한 경우로서, 전자팽창밸브의 서브팽창열림량에 따른 냉방성능, 소요동력 및 COP를 나타내는 그래프이다.
도면을 참조하면, 전자팽창밸브의 적정 서브팽창열림량은 5 내지 20정도로서, 이를 오리피스로 적용할 경우 상기 전자팽창밸브의 서브팽창열림량에 상당하는 직경으로는 0.1 mm 내지 1.0 mm 으로 하는 것이 바람직하다. 이는 직경이 0.1 mm미만이거나, 직경이 1.0 mm 초과하는 경우에는 도면에 나타난 바와 같이 성능 및 효율이 저감되는 것은 물론 소요 동력도 증가하기 때문이다. 한편, 상기 오리피스의 팽창경은 각 시스템의 특징에 따라 소비동력을 낮추거나 성능을 높이는 정도에 대응하여 적정하게 선정할 수 있다.
한편, 상기 응축기(200) 출구로부터 분기한 서브팽창라인(510,520,530,540)의 냉매유량과, 메인유량의 관계는 서브팽창을 통한 열교환량과 상호 연관되는 것으로, 적은 유량으로 열교환을 하여 충분한 서브쿨을 형성한다면 오리피스의 직경은 작을수록 좋다. 한편, 그리고, 상기한 바와 같이 응축기(200) 냉매 일부를 바이패스 시켜 냉각열로 이용하는 상기 차량용 냉방시스템(910,920,930,940)은, 바이패스 열로 응축기(200) 출구의 과냉각도를 얻을 수 있으나 응축기(200)의 냉매 일부를 팽창시켜 상기 제1열교환부(700) 또는 제2열교환부(800)에서 열교환하는 효과가 냉매유량보다 더 큰 효과를 얻기 위해서는 상기 제1열교환부(700)나 제2열교환부(800)의 크기 및 바이패스되는 서브팽창라인(510,520,530,540)의 냉매유량의 적정값을 설정해야한다.
이에 도 1을 참조하여 이러한 적정기준을 살펴보면, 수학식 1에 나타난 바와 같이, 상기 차량용 냉방시스템(910)을 유동하는 냉매의 질량유량(m)에 대한 제1열교환부(700)를 거쳐 열교환되어 증발기(400)로 유입되는 냉매의 질량유량(my)의 비는, 서브팽창시스템에서 증발기(400) 출구단의 엔탈피(h7)에서 증발기(400) 입구단의 엔탈피(h6)의 차에 대한 노멀 냉각시스템(Normal system)에서의 증발기(400) 출구단의 엔탈피(h7')에서 증발기(400) 입구단의 엔탈피(h6') 차보다 커야 큰 효과를 얻을 수 있다.
수학식 1
Figure pat00001
한편, 상기에서 수학식 1에 의한 냉매유량의 적정기준을 도 1의 차량용 냉방시스템(910)을 참조하여 나타내었지만, 도 1의 차량용 냉방시스템(910) 외에 도 2 내지 도 4의 차량용 냉방시스템(920,930,940)에도 동일한 개념으로 적용할 수 있음은 물론이다.
이하, 도 9 내지 도 14를 참조하여 상기 제2열교환부(810,820,830)에 대하여 살펴보기로 한다.
먼저, 도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 제2열교환부(810)는, 삼중관 일체형 압출관구조로서, 제1관(801)과, 제2관(802)과, 제3관(803)과, 리브(8001)들을 포함한다.
상기 제1관(801)은, 관형상으로 최외곽에 배치되어 있으며, 상기 제2관(802)은, 상기 제1관(801)의 내측에 반경방향으로 이격되게 위치하여, 상기 제1관(801)의 내벽과의 사이에 상기 서브팽창유로(1)가 형성되어 있다.
상기 제3관(803)은, 상기 제2관(802)의 내측에 반경방향으로 이격되게 위치하여 상기 제2관(802)과의 내벽과의 사이에 상기 고압유로(2)가 형성되고 내부에 상기 석션유로(3)가 형성되어 있다.
상기 리브(8001)는, 상기 제1관(801)과 상기 제2관(802)과의 사이 및 상기 제2관(802)과 상기 제3관(803)과의 사이에 각각 배치되어 상기 제1관(801)과 상기 제2관(802)과 상기 제3관(803)을 서로 일체로 연결한다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 상기 제2열교환부(820)는, 이중관(806)과, 상기 이중관(806) 내부에 삽입되는 내부관(808)을 포함한다.
상기 이중관(806)은, 관형상의 제4관(804)과, 상기 제4관(804)의 내측에 반경방향으로 이격되게 위치하여 상기 제4관(804)의 내벽과의 사이에 상기 서브팽창유로(1)가 형성되고 내부에 고압유로(2)가 형성된 제5관(805)과, 상기 제4관(804)과 상기 제5관(805) 사이에 배치되어 상기 제4관(804)과 상기 제5관(805)을 서로 일체로 연결하는 복수개의 리브(8001)들을 포함하여 이중관 일체형 압축관구조이다.
상기 내부관(808)은, 상기 제5관(805)의 내부에 삽입되며, 내부로 상기 석션유로(3)가 형성되어 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 상기 제2열교환부(830)는, 제6관(806)과, 제7관(807)과, 상기 내부관(808)을 포함하여 각 구성이 모두 분리된 분리형구조로 되어 있다.
상기 제6관(806)은 관형상으로 내벽으로 복수개의 리브(8061)들이 길이방향을 따라 돌출 형성되어 있다. 여기서, 상기 리브(8061)의 높이는 서브팽창유로(1)의 설계에 따라 다양하게 할 수 있다. 또한 가공방법에 따라 리브(8061)를 나선형으로 할 수 있다.
상기 제7관(807)은, 관형상으로 상기 제6관(806)의 내부에 삽입되어 상기 제6관(806)과의 사이에 상기 서브팽창유로(1)를 형성하고 내부로 상기 고압유로(2)가 형성되어 있다.
한편, 여기서, 상기 내부관(808)은, 외주측면에 나선 홈(8081)이 형성된 스파이럴타입관으로 적용하는 것이 바람직하다. 이는, 상기 내부관(808)의 외주측에 형성되는 고압유로(2)를 따라 유동하는 냉매의 흐름을 나선방향으로 유도함으로써 냉매의 체류시간을 연장하고 냉매간의 열교환효율을 향상시키기 위함이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1... 서브팽창유로 2... 고압유로
3... 석션유로 100... 압축기
200... 응축기 300... 팽창밸브
400... 증발기 510,520,530,540... 서브팽창라인
600... 서브팽창밸브 700... 제1열교환부
800,810,820,830... 제2열교환부 801... 제1관
802... 제2관 803... 제3관
804... 제4관 805... 제5관
806... 이중관 808... 내부관
8001,8061... 리브 8081... 나선 홈
910,920,930,940... 차량용 냉방시스템

Claims (11)

  1. 냉매를 압축시키는 압축기와, 상기 압축기로부터 토출된 냉매를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기로부터 토출된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브로부터 토출된 냉매를 내외기와의 열교환을 통하여 증발시키는 증발기를 포함하는 냉동시스템에 있어서,
    상기 응축기로부터 토출되는 냉매의 일부를 우회시켜 상기 압축기로 공급하는 서브팽창라인과,
    상기 서브팽창라인에 구비되는 서브팽창밸브와,
    상기 응축기와 상기 팽창밸브 사이에 배치되어, 상기 응축기로부터 토출되는 제1냉매와, 상기 서브팽창밸브에 의하여 팽창된 제2냉매를 서로 열교환시키는 제1열교환부를 포함하되,
    상기 제1열교환부는,
    내부에 상기 제1냉매가 유동하는 고압유로와, 상기 제2냉매가 유동하는 서브팽창유로가 각각 형성된 이중관인 차량용 냉방시스템.
  2. 냉매를 압축시키는 압축기와, 상기 압축기로부터 토출된 냉매를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기로부터 토출된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브로부터 토출된 냉매를 내외기와의 열교환을 통하여 증발시키는 증발기를 포함하는 냉동시스템에 있어서,
    상기 응축기로부터 토출되는 냉매의 일부를 우회시켜 상기 압축기로 공급하는 서브팽창라인과,
    상기 서브팽창라인에 구비되는 서브팽창밸브와,
    상기 응축기와 상기 팽창밸브 사이에 배치되어, 상기 응축기로부터 토출되는 제1냉매와, 상기 서브팽창밸브에 의하여 팽창된 제2냉매와, 상기 증발기로부터 토출되어 상기 압축기로 공급되는 제3냉매를 서로 열교환시키는 제2열교환부를 포함하되,
    상기 제2열교환부는,
    상기 제1냉매가 유동하는 고압유로와, 상기 제2냉매가 유동하는 서브팽창유로와, 상기 제3냉매가 유동하는 석션유로가 각각 형성된 삼중관인 차량용 냉방시스템.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 서브팽창라인은,
    상기 응축기와 상기 제1열교환부 또는 상기 응축기와 상기 제2열교환부 사이의 상기 응축기 출구측에서 분기되는 차량용 냉방시스템.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 서브팽창라인은,
    상기 제1열교환부 또는 제2열교환부와 상기 팽창밸브 사이의 상기 제1열교환부 또는 제2열교환부 출구측에서 분기되는 차량용 냉방시스템.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 서브팽창밸브는,
    전자팽창밸브인 차량용 냉방시스템.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 서브팽창밸브는,
    오리피스(Orifice)인 차량용 냉방시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 오리피스는,
    팽창경의 직경이 0.1 mm 내지 1.0 mm 인 차량용 냉방시스템.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2열교환부는,
    관형상의 제1관과, 상기 제1관의 내측에 반경방향으로 이격되게 위치하여 상기 제1관의 내벽과의 사이에 상기 서브팽창유로가 형성되는 제2관과, 상기 제2관의 내측에 반경방향으로 이격되게 위치하여 상기 제2관과의 내벽과의 사이에 상기 고압유로가 형성되고 내부에 상기 석션유로가 형성된 제3관과, 상기 제1관과 상기 제2관과의 사이 및 상기 제2관과 상기 제3관과의 사이에 각각 배치되어 상기 제1관과 상기 제2관과 상기 제3관을 서로 일체로 연결하는 복수개의 리브들을 포함하는 삼중관인 차량용 냉방시스템.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2열교환부는,
    관형상의 제4관과, 상기 제4관의 내측에 반경방향으로 이격되게 위치하여 상기 제4관의 내벽과의 사이에 상기 서브팽창유로가 형성되고 내부에 상기 고압유로가 형성된 제5관과, 상기 제4관과 상기 제5관 사이에 배치되어 상기 제4관과 상기 제5관을 서로 일체로 연결하는 복수개의 리브들을 포함하는 이중관과,
    상기 제5관의 내부에 삽입되며, 내부로 상기 석션유로가 형성된 내부관을 포함하는 차량용 냉방시스템.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2열교환부는,
    관형상으로 내벽으로 복수개의 리브들이 돌출 형성된 제6관과,
    상기 제6관의 내부에 삽입되어 상기 제6관과의 사이에 상기 서브팽창유로가 형성되고 내부로 상기 고압유로가 형성되는 제7관과,
    상기 제7관의 내부에 삽입되며, 내부로 상기 석션유로가 형성된 내부관을 포함하는 차량용 냉방시스템.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 내부관은,
    외주측면에 나선 홈이 형성된 스파이럴관인 차량용 냉방시스템.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018089682A (ja) * 2016-11-30 2018-06-14 三菱アルミニウム株式会社 管式熱交換器とその製造方法および熱交換器
JP2018089681A (ja) * 2016-11-30 2018-06-14 三菱アルミニウム株式会社 管式熱交換器とその製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006078062A (ja) * 2004-09-08 2006-03-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 熱交換器
JP2007322009A (ja) * 2006-05-30 2007-12-13 Sanden Corp 冷凍サイクル
KR20080060521A (ko) * 2006-12-27 2008-07-02 한라공조주식회사 보조 냉각장치가 구비된 차량의 에어컨 시스템
JP2011179689A (ja) * 2010-02-26 2011-09-15 Hitachi Appliances Inc 冷凍サイクル装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006078062A (ja) * 2004-09-08 2006-03-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 熱交換器
JP2007322009A (ja) * 2006-05-30 2007-12-13 Sanden Corp 冷凍サイクル
KR20080060521A (ko) * 2006-12-27 2008-07-02 한라공조주식회사 보조 냉각장치가 구비된 차량의 에어컨 시스템
JP2011179689A (ja) * 2010-02-26 2011-09-15 Hitachi Appliances Inc 冷凍サイクル装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018089682A (ja) * 2016-11-30 2018-06-14 三菱アルミニウム株式会社 管式熱交換器とその製造方法および熱交換器
JP2018089681A (ja) * 2016-11-30 2018-06-14 三菱アルミニウム株式会社 管式熱交換器とその製造方法

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