KR101619182B1 - Liquid refrigerant supercooling device for air conditioner system of vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압축기와 증발기를 연결하는 에어컨 배관을 이중관 구조로 형성하고, 압축기 측에 장착되는 선팽창 유닛을 포함하여 구성함으로써, 응축기로부터 공급되는 고온고압의 액체냉매를 선팽창 유닛을 통해 분기시킴에 따라 발생되는 구동흐름을 이용해 냉매 팽창을 극대화시키고, 팽창된 액체냉매를 증발기로부터 압축기로 공급되는 저온저압의 기체냉매와의 상호 열교환을 통해 과냉시키도록 하여 증발기 입구측 냉매의 온도를 추가적으로 더 낮게 만들고, 증발기의 엔탈피 차를 크게 하여 COP(Coefficient Of Performance)을 극대화시켜 전체적인 에어컨 시스템의 냉방성능 및 효율을 증대시키도록 하는 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치를 제공를 제공한다.According to the present invention, since the air conditioner piping connecting the compressor and the evaporator is formed in a double pipe structure and includes the linear expansion unit mounted on the compressor side, the high-temperature and high-pressure liquid refrigerant supplied from the condenser is diverged through the linear expansion unit The temperature of the refrigerant at the inlet side of the evaporator is further lowered by maximizing the expansion of the refrigerant by using the driving flow and by supercooling the expanded liquid refrigerant through the mutual heat exchange with the low temperature low pressure gas refrigerant supplied from the evaporator to the compressor, The present invention provides a liquid refrigerant subcooling apparatus for a vehicle air conditioner system that maximizes the COP (Coefficient Of Performance) by increasing the enthalpy difference of the air conditioner system, thereby increasing the cooling performance and efficiency of the overall air conditioner system.
Description
본 발명은 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압축기와 증발기가 연결되는 에어컨 배관 상에 설치하여 응축기로부터 공급되는 고온고압의 액체냉매를 증발기로부터 압축기로 공급되는 저온저압의 기체냉매와 상호 열교환을 통해 과냉시키도록 하여 에어컨 시스템의 냉방성능을 극대화시키는 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid coolant subcooling apparatus for a vehicle air conditioner system, and more particularly, to a liquid coolant subcooling apparatus for a vehicle air conditioner system, which is installed on an air conditioner pipe connected to a compressor and an evaporator, The present invention relates to a liquid refrigerant subcooling apparatus for a vehicle air conditioner system that maximizes the cooling performance of an air conditioning system by causing subcooling through mutual heat exchange with a gas refrigerant.
일반적으로 자동차의 에어컨 시스템은 외부의 온도변화에 관계없이 자동차 실내의 온도를 적당한 온도로 유지하여 쾌적한 실내환경을 유지할 수 있도록 하는 것이다.Generally, the air conditioner system of a car maintains a comfortable indoor environment by keeping the temperature of the automobile room at an appropriate temperature regardless of the temperature change of the outside.
이러한 에어컨 시스템은 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기에서 응축되어 액화된 냉매를 급속히 팽창시키는 팽창밸브, 및 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키면서 냉매의 증발 잠열을 이용하여 상기 에어컨 시스템이 설치된 실내로 송풍되는 공기를 냉각하는 증발기 등을 주요한 구성요소로 포함한다.The air conditioning system includes a compressor for compressing a refrigerant, a condenser for condensing the refrigerant compressed in the compressor, an expansion valve for rapidly expanding the refrigerant condensed and liquefied in the condenser, And an evaporator that cools the air blown into a room provided with the air conditioning system using latent heat of evaporation of the evaporator.
상기한 에어컨 시스템은 일반적인 냉동 사이클에 따라 작동하는 것으로서, 냉매는 상기 구성원들을 순차적으로 반복 순환하면서 고온 고압의 액체상태에서 저온저압의 기체상태로 연속적으로 상변화되어 냉방과정을 수행하게 된다.The air conditioner system operates in accordance with a general refrigeration cycle. The refrigerant sequentially changes in phase from a high-temperature and high-pressure liquid state to a low-temperature and low-pressure gas state while sequentially repeating the components.
여기서, 상기와 같이 고온 고압의 액체냉매는 저온저압의 기체냉매와의 상호 열교환을 통해 냉각되는 바, 상기 냉매가 이동하는 배관이 에어컨 시스템이 설치되는 공간활용 측면에서 보통 응축기와 일체화되게 구성되며, 응축기에서 응축된 냉매를 다시 한번 과냉시키는 구조로 이루어진다.Here, the high-temperature and high-pressure liquid refrigerant is cooled through mutual heat exchange with the low-temperature and low-pressure gas refrigerant as described above, and the pipe through which the refrigerant moves is integrated with the condenser in terms of space utilization where the air- And the refrigerant condensed in the condenser is once again sub-cooled.
그러나 상기와 같은 종래의 차량 에어컨 시스템에서 응축기에서 응축된 냉매를 다시 한번 과냉시키는 구조로 이루어지는 바, 냉매의 흐름이 복잡하여 응축기 입출구 배관 내측의 압력강하가 빈번하게 발생되는 등의 문제점이 있다.However, in the above-described conventional vehicle air-conditioning system, the refrigerant condensed in the condenser is once again sub-cooled, resulting in a complicated flow of the refrigerant and a frequent pressure drop inside the condenser inlet / outlet pipe.
또한, 응축기가 한정된 크기로 이루어지는 바, 상기 냉매가 이동하는 배관의 길이의 제약이 발생하며, 냉매를 필요온도로 저감시키기 위한 최소요구 길이를 충족하지 못할 경우에는, 냉매를 필요온도로 저감시키지 못함으로써, 압축기 소요동력 대비 냉방 능력의 계수인 COP(Coefficient Of Performance)가 낮아져 에어컨 시스템의 전체적인 냉각성능 및 효율이 저하되는 문제점도 있다.In addition, when the condenser has a limited size, the length of the pipe through which the refrigerant moves is limited. If the minimum required length for reducing the refrigerant to the required temperature is not satisfied, the refrigerant can not be reduced to the required temperature The COP (Coefficient Of Performance), which is a coefficient of the cooling capacity, is lowered compared to the power required by the compressor, thereby deteriorating the overall cooling performance and efficiency of the air conditioner system.
그리고 냉매 과냉의 이론적인 효과는 외부기온이 45℃ 조건일 경우, 개발차종의 데이터 상의 주행 구간에서 열교환된 서브 쿨 냉매의 온도가 통상 55℃ 수준임을 감안하면 추가적으로 배관의 길이를 증대하더라도 냉매의 온도를 낮추기가 어려우며, 냉각 성능의 향상을 위해서는 무한대로 길이를 증대해야 하는 문제점도 내포하고 있다.The theoretical effect of the supercooling of the refrigerant is that when the outside temperature is 45 ° C, the temperature of the subcool refrigerant heat exchanged in the traveling section of the developed vehicle data is usually 55 ° C, It is difficult to lower the temperature of the cooling water, and the length of the cooling water must be increased infinitely to improve the cooling performance.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하려는 과제는 압축기와 증발기를 연결하는 에어컨 배관을 이중관 구조로 형성하고, 압축기 측에 장착되는 선팽창 유닛을 포함하여 구성함으로써, 응축기로부터 공급되는 고온고압의 액체냉매를 선팽창 유닛을 통해 분기시킴에 따라 발생되는 구동흐름을 이용해 냉매 팽창을 극대화시키고, 팽창된 액체냉매를 증발기로부터 압축기로 공급되는 저온저압의 기체냉매와의 상호 열교환을 통해 과냉시키도록 하여 증발기 입구측 냉매의 온도를 추가적으로 더 낮게 만들고, 증발기의 엔탈피 차를 크게 하여 COP(Coefficient Of Performance)을 극대화시켜 전체적인 에어컨 시스템의 냉방성능 및 효율을 증대시키도록 하는 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an air conditioner pipeline for connecting a compressor and an evaporator to a double pipe structure, Pressure refrigerant supplied from the evaporator to the compressor, and the liquid refrigerant is supplied to the low-temperature and low-pressure gas refrigerant supplied from the evaporator to the compressor So that the temperature of the refrigerant at the inlet side of the evaporator is made further lower and the enthalpy difference of the evaporator is increased to maximize the COP (Coefficient Of Performance), thereby increasing the cooling performance and efficiency of the entire air conditioner system Offers liquid refrigerant subcooling for vehicle air conditioning systems It is.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치는 기체 상태의 냉매를 압축시키는 압축기와, 압축된 냉매를 액체 상태로 응축시키는 응축기와, 상기 응축기와 연결되어 응축된 액체냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브를 통해 팽창된 냉매를 공기와 열교환을 통해 증발시키는 증발기를 포함하는 에어컨 시스템에서 상기 압축기와 증발기가 연결되는 에어컨 배관 상에 설치되어 상기 응축기와 팽창밸브를 상호 연결하며, 응축기로부터 공급되는 고온 고압의 액체냉매를 증발기로부터 압축기로 공급되는 저온 저압의 기체 냉매와 상호 열교환을 통해 과냉시켜 팽창밸브로 공급시키도록 하는 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치에 있어서, 상기 에어컨 배관 상의 일측에 에어컨 배관의 외주면을 감싼 상태로 장착되며, 일측은 상기 응축기와 연결되고, 타측은 상기 팽창밸브와 연결되는 석션 파이프; 및 상기 응축기로부터 공급되는 액체냉매를 상기 석션 파이프의 내부로 분기시켜 공급하여 팽창시키도록 상기 응축기와 석션 파이프의 사이에 장착되는 선팽창 유닛을 포함하되, 상기 선팽창 유닛은 상기 응축기와 연결되어 상기 응축기로부터 공급되는 액체냉매를 메인 파이프와 보조 파이프로 각각 유입되도록 분기시키는 냉매 분기관; 및 내부에 장착공간이 형성되어 상기 압축기 측에서 상기 에어컨 배관과 상기 석션 파이프에 삽입된 상태로 장착되며, 일면에 상기 석션 파이프의 내부로 액체냉매가 유입되도록 상기 메인 파이프와 연결되는 메인 장착홀과, 상기 보조 파이프와 연결되는 보조 장착홀이 각각 형성되는 선팽창 블록을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a liquid coolant subcooling apparatus for a vehicle air conditioner system, including a compressor for compressing refrigerant in a gaseous state, a condenser for condensing the compressed refrigerant into a liquid state, And an evaporator for evaporating the refrigerant expanded through the expansion valve by heat exchange with air, wherein the evaporator is installed on an air conditioner piping to which the compressor and the evaporator are connected, Temperature liquid refrigerant supplied from a condenser to a low-temperature and low-pressure gas refrigerant supplied from the evaporator to the expansion valve through a heat exchange between the refrigerant and the low-temperature low-pressure gas refrigerant supplied from the evaporator to the expansion valve, And an outer circumference of the air conditioner piping A suction pipe connected to the condenser at one side and connected to the expansion valve at the other side; And a linear expansion unit mounted between the condenser and the suction pipe so as to supply and expand the liquid refrigerant supplied from the condenser into the suction pipe, wherein the linear expansion unit is connected to the condenser, A coolant distributor for distributing the supplied liquid refrigerant into the main pipe and the auxiliary pipe, respectively; And a main mounting hole connected to the main pipe so that the liquid refrigerant flows into the suction pipe on one side of the suction pipe, And a linear expansion block having auxiliary mounting holes connected to the auxiliary pipe, respectively.
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상기 냉매 분기관은 일측이 상기 응축기와 연결되고, 타측이 상기 메인 파이프에 각각 연결되는 메인 연결관; 및 상기 메인 연결관으로부터 수직방향으로 연장 형성되며, 상기 보조 파이프와 연결되는 서브 연결관으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.A main connection pipe having one side connected to the condenser and the other side connected to the main pipe; And a sub connection pipe extending in the vertical direction from the main connection pipe and connected to the auxiliary pipe.
상기 선팽창 블록은 사각 형상으로 형성되며, 상기 에어컨 배관과 석션 파이프가 관통되도록 양측에 상기 장착공간과 연결되는 제1, 제2 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.The linear expansion block is formed in a rectangular shape, and first and second through holes are formed on both sides of the air conditioning pipe and the suction pipe, the first and second through holes being connected to the mounting space.
상기 제2 관통홀은 그 내경이 상기 장착공간의 내경과 동일한 내경으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.And the second through-hole has an inner diameter equal to the inner diameter of the mounting space.
상기 메인 장착홀은 상기 메인 파이프가 삽입되는 삽입부; 상기 선팽창 블록의 내측에서 상기 삽입부의 내경보다 작은 내경으로 형성되는 선팽창부; 및 상기 삽입부와 선팽창부를 연결하며, 상기 삽입부로부터 선팽창부로 갈수록 내경이 작아지게 형성되는 경사부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Wherein the main mounting hole includes: an insertion portion into which the main pipe is inserted; A linear expansion portion formed inside the linear expansion block at an inner diameter smaller than an inner diameter of the insertion portion; And an inclined portion connecting the insertion portion and the linear expanding portion, the inclined portion being formed so that the inner diameter decreases from the insertion portion toward the linear expanding portion.
상기 석션 파이프는 상기 에어컨 배관의 외주면을 감싸며, 일측 외주면이 상기 선팽창 블록의 장착공간에 일정부분 삽입되는 원통 형상의 몸체부; 상기 선팽창 블록에 삽입된 상기 몸체부의 일측에서 상기 선팽창 블록의 메인 장착홀에 대응하는 위치에 형성되어 상기 선팽창부와 연결되는 메인 냉매 유입홀; 상기 메인 냉매 유입홀과 이격된 상태로, 상기 선팽창 블록의 보조 장착홀에 대응하는 위치에서 상기 몸체부에 형성되는 보조 냉매 유입홀; 및 상기 몸체부의 타측에 형성되어 공급된 액체냉매를 상기 팽창밸브로 배출하는 배출포트로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Wherein the suction pipe surrounds an outer circumferential surface of the air conditioner pipe and has a cylindrical body portion having a peripheral surface on one side thereof inserted into a mounting space of the linear expansion block at a predetermined portion; A main refrigerant inflow hole formed at a position corresponding to the main mounting hole of the linear expansion block at one side of the body portion inserted into the linear expansion block and connected to the linear expansion portion; An auxiliary refrigerant inflow hole formed in the body portion at a position corresponding to the auxiliary mounting hole of the linear expansion block in a state of being spaced apart from the main refrigerant inflow hole; And a discharge port formed on the other side of the body and discharging the supplied liquid refrigerant to the expansion valve.
상기 몸체부는 상기 에어컨 배관의 직경보다 큰 직경으로 형성되며, 그 내주면과 상기 에어컨 배관의 외주면 사이에 액체냉매가 이동되는 냉매유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.The body portion is formed to have a diameter larger than the diameter of the air conditioner pipe, and a refrigerant channel is formed in which the liquid refrigerant moves between the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the air conditioner pipe.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치에 의하면, 압축기와 증발기를 연결하는 에어컨 배관을 이중관 구조로 형성하고, 압축기 측에 장착되는 선팽창 유닛을 포함하여 구성함으로써, 응축기로부터 공급되는 고온고압의 액체냉매를 선팽창 유닛에 의해 분기시킴에 따라, 발생하는 구동흐름을 이용해 냉매 팽창을 극대화시킬 수 있다.As described above, according to the liquid coolant subcooling apparatus for a vehicle air-conditioner system according to the embodiment of the present invention, since the air conditioner pipe connecting the compressor and the evaporator is formed in a double pipe structure and includes the linear expansion unit mounted on the compressor side, By expanding the high-temperature and high-pressure liquid refrigerant supplied from the condenser by the linear expansion unit, the expansion of the refrigerant can be maximized by using the generated driving flow.
이에 따라, 본 실시예에 따른 과냉장치는 팽창된 액체냉매를 석션 파이프로 유입되어 냉매유로를 따라 이동하면서 증발기로부터 압축기로 공급되는 저온저압의 기체냉매와의 상호 열교환을 통해 과냉시키도록 하여 증발기 입구측 냉매의 온도를 추가적으로 더 낮게 만들고, 증발기의 엔탈피 차를 크게 함에 따라, COP(Coefficient Of Performance)을 극대화시킴으로써, 종래에 비해 전체적인 에어컨 시스템의 냉방성능을 향상시키는 효과가 있다.Accordingly, the subcooling device according to the present embodiment allows the expanded liquid refrigerant to flow into the suction pipe and move along the refrigerant flow path, thereby subcooling the refrigerant by mutual heat exchange with the low temperature and low pressure gas refrigerant supplied from the evaporator to the compressor, Side refrigerant is further lowered and the enthalpy difference of the evaporator is increased to maximize the COP (Coefficient Of Performance), thereby improving the cooling performance of the overall air conditioner system as compared with the conventional one.
또한, 에어컨 시스템의 냉방성능을 향상시킴으로써, 차량 실내의 쾌적성을 향상시켜 차량의 상품성 및 소비자의 만족도를 향상시킬 수 있으며, 에어컨 배관의 길이를 증대시키지 않아도 냉매의 요구온도를 충족시킴으로써, 각 구성 부품의 사이즈를 줄일 수 있어 차량의 중량 절감 및 연비 개선의 효과도 있다.Further, by improving the cooling performance of the air conditioning system, it is possible to improve the comfort of the interior of the vehicle, thereby improving the commerciality of the vehicle and the satisfaction of the consumer. By satisfying the required temperature of the refrigerant without increasing the length of the air conditioner pipe, It is possible to reduce the size of the parts, thereby reducing the weight of the vehicle and improving the fuel economy.
또한, 팽창밸브를 통해 증발기로 유입되는 액체냉매 속에 기체상태로 남아있는 불응축 기체냉매를 증발기로부터 배출되는 저온의 기체냉매와 상호 열교환을 통해 응축시킴으로써, 불응축 기체냉매에 의한 냉각 효율 저하를 방지하고, 팽창밸브에서의 팽창효율을 증가시켜 에어컨 시스템의 전체적인 효율을 증대시키는 효과도 있다.Also, the non-condensing gas refrigerant remaining in the gaseous state in the liquid refrigerant flowing into the evaporator through the expansion valve is condensed by mutual heat exchange with the low-temperature gas refrigerant discharged from the evaporator, thereby preventing the cooling efficiency from being lowered by the non- condensing gas refrigerant And the expansion efficiency of the expansion valve is increased, thereby increasing the overall efficiency of the air conditioning system.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치에 적용되는 선팽창 유닛의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 A부분 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치가 적용된 에어컨 사이클과 종래 에어컨 사이클의 몰리에르선도를 비교한 그래프이다.1 is a configuration diagram of a liquid coolant subcooling apparatus for a vehicular air conditioning system according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a liquid coolant subcooling apparatus for a vehicle air conditioning system according to an embodiment of the present invention.
3 is a sectional view of a linear expansion unit applied to a liquid coolant subcooling apparatus for a vehicular air conditioning system according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the operation of a liquid coolant subcooling apparatus for a vehicular air conditioning system according to an embodiment of the present invention.
5 is an enlarged sectional view of a portion A in Fig.
FIG. 6 is a graph comparing an air conditioner cycle in which a liquid coolant subcooling apparatus for a vehicle air conditioner system according to an embodiment of the present invention is applied and a Mollier diagram in a conventional air conditioner cycle.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory only and are not restrictive of the invention, It should be understood that various equivalents and modifications may be present.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치에 적용되는 선팽창 유닛의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a liquid coolant subcooling apparatus for a vehicular air conditioning system according to an embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a cross-sectional view of a liquid coolant subcooling apparatus for a vehicle air conditioner system according to an embodiment of the present invention. Sectional view of a linear expansion unit applied to a liquid coolant subcooling apparatus for a vehicular air-conditioning system according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치(100)는 응축기(103)와 증발기(107)를 연결하는 에어컨 배관(111)을 이중관 구조로 형성하고, 압축기(101) 측에 장착되는 선팽창 유닛(130)을 포함하여 구성함으로써, 응축기(103)로부터 공급되는 고온고압의 액체냉매를 선팽창 유닛(130)에 의해 분기시키고 구동흐름을 이용해 냉매 팽창을 극대화시키도록 한다.Referring to the drawings, a liquid
또한, 냉매 팽창이 극대화된 액체냉매를 증발기(107)로부터 압축기(101)로 공급되는 저온저압의 기체냉매와의 상호 열교환을 통해 과냉시킴으로써, 증발기(107) 입구측 냉매의 온도를 추가적으로 더 낮게 만들고, 증발기(107)의 엔탈피 차를 크게 함에 따라, COP(Coefficient Of Performance)를 극대화시켜 전체적인 에어컨 시스템의 냉방성능 및 효율을 증대시키도록 한다.The temperature of the refrigerant at the inlet side of the
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치(100)는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 기본적으로, 기체 상태의 냉매를 압축시키는 압축기(101)와, 압축된 냉매를 액체 상태로 응축시키는 응축기(103)와, 상기 응축기(103)와 연결되어 응축되어 액화된 액체냉매를 작은 액체입자로 분사함에 따라 팽창시키는 팽창밸브(105)와, 상기 팽창밸브(105)를 통해 팽창된 냉매를 공기와 열교환을 통해 증발시키는 증발기(107)를 포함하는 에어컨 시스템에 적용된다.1, a liquid
여기서, 상기 압축기(101)와 응축기(103)는 냉매튜브(109)를 통해 연결되며, 상기 냉매튜브(109)는 상기 압축기(101)로부터 공급되는 압축된 냉매를 냉각시킨 후, 응축되도록 상기 응축기(103)로 냉매를 공급하게 된다.Here, the
이와 같은 에어컨 시스템에 적용되는 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치(100)는 상기 압축기(101)와 증발기(107)가 연결되는 에어컨 배관(111) 상에 설치되어 상기 응축기(103)와 팽창밸브(105)를 상호 연결하며, 응축기(103)로부터 공급되는 고온 고압의 액체냉매를 증발기(107)로부터 압축기(101)로 공급되는 저온 저압의 기체 냉매와 상호 열교환을 통해 과냉시켜 팽창밸브(105)로 공급시키도록 한다.The liquid
이러한, 과냉장치(100)는, 도 1과 도 2에서 도시한 바와 같이, 석션 파이프(120)와 선팽창 유닛(130)으로 구성되며, 이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.The
먼저, 상기 석션 파이프(120)는 상기 에어컨 배관(111) 상의 일측에 에어컨 배관(111)의 외주면을 감싼 상태로 장착되며, 일측은 상기 응축기(103)와 연결되고, 타측은 상기 팽창밸브(105)와 연결된다.The
이러한 석션 파이프(120)의 상세한 구조는 하기에서 다시 설명하기로 한다.The detailed structure of the
그리고, 상기 선팽창 유닛(130)은 상기 응축기(103)로부터 공급되는 액체냉매를 상기 석션 파이프(120)의 내부로 분기시켜 공급하여 팽창시키도록 상기 응축기(103)와 석션 파이프(120)의 사이에 장착된다.The
본 실시예에서, 상기 선팽창 유닛(130)은, 도 2와 도 3에서 도시한 바와 같이, 냉매 분기관(131), 선팽창 블록(141)으로 구성되며, 이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.2 and 3, the
먼저, 상기 냉매 분기관(131)은 상기 응축기(103)와 연결되어 상기 응축기(103)로부터 공급되는 액체냉매를 메인 파이프(133)와 보조 파이프(135)로 각각 유입되도록 분기시키게 된다.First, the
여기서, 상기 냉매 분기관(131)은 일측이 상기 응축기(103)와 연결되고, 타측이 상기 메인 파이프(133)에 각각 연결되는 메인 연결관(137)과, 상기 메인 연결관(137)으로부터 수직방향으로 연장 형성되며, 상기 보조 파이프(135)와 연결되는 서브 연결관(139)으로 이루어지는 것이 바람직하다.Here, the
그리고 상기 선팽창 블록(141)은 내부에 장착공간(143)이 형성되어 상기 압축기(107) 측에서 상기 에어컨 배관(111)과 상기 석션 파이프(120)에 삽입된 상태로 장착된다.The
이러한 선팽창 블록(141)은 일면에 상기 석션 파이프(120)의 내부로 액체냉매가 유입되도록 상기 메인 파이프(133)와 연결되는 메인 장착홀(145)과, 상기 보조 파이프(135)와 연결되는 보조 장착홀(147)이 각각 형성된다.The
여기서, 상기 선팽창 블록(141)은 사각 형상으로 형성되며, 상기 에어컨 배관(111)과 석션 파이프(120)가 관통되도록 양측에 상기 장착공간(143)과 연결되는 제1, 제2 관통홀(149, 151)이 형성될 수 있다.The
상기 제2 관통홀(151)은 그 내경이 상기 장착공간(143)의 내경과 동일한 내경으로 이루어지는 것이 바람직하다.The second through-
한편, 본 실시예에서, 상기 메인 장착홀(145)은 상기 메인 파이프(133)가 삽입되는 삽입부(153)와, 상기 선팽창 블록(141)의 내측에서 상기 삽입부(153)의 내경(D1)보다 작은 내경(D2)으로 형성되는 선팽창부(155)와, 상기 삽입부(153)와 선팽창부(155)를 연결하며, 상기 삽입부(153)로부터 선팽창부(155)로 갈수록 내경이 작아지게 형성되는 경사부(157)로 이루어진다.In the present embodiment, the
즉, 상기 응축기(103)를 통해 상기 메인 파이프(133)로 공급되는 액체냉매는 상기 메인 장착홀(145)을 통해 유입되어 상기 삽입부(153)와 경사부(157)를 순차적으로 통과한 후, 상기 선팽창부(157)를 통해 배출되면서 유속이 증가됨에 따라, 발생되는 구동흐름에 의해 팽창된다.That is, the liquid refrigerant supplied to the
그러면, 팽창된 액체냉매는 냉매량이 증가된 상태로, 상기 석션 파이프(120)의 내부로 유입된다.Then, the expanded liquid refrigerant flows into the
여기서, 상기 보조 장착홀(147)을 통해 유입되는 액체냉매는 상기 증발기(103)에서 유입되어 상기 에어컨 배관(111)으로 이동하는 저온 저압의 기체냉매와 1차로 열교환이 이루어져 온도가 낮아진 상태로, 상기 메인 장착홀(145) 측으로 이동된다.The liquid refrigerant flowing through the
이에 따라, 상기 메인 장착홀(145)을 통해 유입되는 팽창된 액체냉매는 상기 보조 장착홀(147)을 통해 유입되어 온도가 낮아진 액체냉매와 상기 석션 파이프(120)의 내부에서 혼합됨으로써, 액체냉매의 전체적인 온도가 낮아진 상태로 상기 석션 파이프(111)를 통해 상기 팽창밸브(105) 측으로 이동하게 된다.Accordingly, the expanded liquid refrigerant flowing through the
한편, 본 실시예에서 상기 석션 파이프(120)는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 몸체부(121), 메인 냉매 유입홀(123), 보조 냉매 유입홀(125), 및 배출포트(127)로 이루어지며, 이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.2, the
먼저, 상기 몸체부(121)는 원통 형상으로 형성되어 상기 에어컨 배관(111)의 외주면을 감싸며, 일측 외주면이 상기 선팽창 블록(141)의 장착공간(143)에 일정부분 삽입된다.First, the
여기서, 상기 몸체부(121)는 상기 에어컨 배관의 직경보다 큰 직경으로 형성되며, 그 내주면과 상기 에어컨 배관(111)의 외주면 사이에 액체냉매가 이동되는 냉매유로(129)가 형성되는 것이 바람직하다.The
본 실시예에서, 상기 메인 냉매 유입홀(123)은 상기 선팽창 블록(141)에 삽입된 상기 몸체부(121)의 일측에서 상기 선팽창 블록(141)의 메인 장착홀(145)에 대응하는 위치에 형성되어 상기 선팽창부(155)와 연결된다.The main
상기 보조 냉매 유입홀(125)은 상기 메인 냉매 유입홀(123)과 이격된 상태로, 상기 선팽창 블록(141)의 보조 장착홀(147)에 대응하는 위치에서 상기 몸체부(121)에 형성된다.The auxiliary
그리고 상기 배출포트(127)는 상기 몸체부(121)의 타측에 형성되어 상기 냉매유로(129)를 통과한 액체냉매를 상기 팽창밸브(105)로 배출하게 된다.The
즉, 상기 메인 냉매 유입홀(123)과 보조 냉매 유입홀(125)을 통해 상기 석션 파이프(120)의 몸체부(121) 내부로 유입된 액체냉매는 상기 냉매유로(129)를 통과하면서, 상기 에어컨 배관(111)의 내부로 이동되는 저온 저압의 기체냉매와의 열교환을 통해 과냉되어 상기 배출포트(127)를 통해 배출되는 것이다.That is, the liquid refrigerant introduced into the
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치(100)의 작동 및 작용을 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation and operation of the liquid
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치의 작동을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 4의 A부분 확대 단면도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치가 적용된 에어컨 사이클과 종래 에어컨 사이클의 몰리에르선도를 비교한 그래프이다.FIG. 4 is a view for explaining the operation of the liquid cooler subcooling apparatus for a vehicle air conditioning system according to the embodiment of the present invention, FIG. 5 is an enlarged sectional view of a portion A of FIG. 4, This graph compares the air conditioner cycle with the liquid refrigerant subcooling device for the air conditioner system and the Mollier diagram of the conventional air conditioner cycle.
상기 에어컨 시스템을 통해 냉매는 기체 또는 액체상태로 에어컨 시스템을 구성하는 압축기(101), 응축기(103), 팽창밸브(105), 증발기(107) 및 냉각튜브(109)를 순차적으로 반복 순환하는 냉동 사이클에 따라 연속적으로 상변화하면서 이동하게 된다.The refrigerant is circulated through the air conditioning system in a gas or liquid state as a refrigerating cycle in which the
여기서, 상기 응축기(103)로부터 배출되는 응축된 고온의 액체냉매는, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 선팽창 유닛(130)의 분기관(131)을 통과하게 된다.The condensed high temperature liquid refrigerant discharged from the
이 경우, 상기 분기관(131)의 메인 연결관(137)으로 유입된 액체냉매는 상기 보조 연결관(139)을 통하여 분기된 상태로, 상기 메인 파이프(133)와 보조 파이프(135)를 통해 각각 상기 석션 파이프(120)로 유입된다.In this case, the liquid refrigerant flowing into the
여기서, 상기 보조 파이프(135)를 통과한 액체냉매는 상기 석션 파이프(120)의 보조 냉매 유입홀(125)로 유입되어 상기 냉매유로(129)를 따라 상기 메인 냉매 유입홀(123) 측으로 이동된다.The liquid refrigerant that has passed through the
이 때, 이동되는 액체냉매는 상기 증발기(107)를 통해 상기 에어컨 배관(111)의 내부로 공급된 저온 저압 상태의 기체냉매와 1차로 상호 열교환이 이루어져 온도가 낮아진 상태로, 상기 메인 냉매 유입홀(123) 측으로 이동된다.At this time, the liquid refrigerant being moved is first heat-exchanged with the low-temperature and low-pressure gaseous refrigerant supplied to the inside of the
한편, 상기 메인 파이프(133)를 통과한 액체냉매는, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 메인 장착홀(145)을 통해 유입되어 상기 삽입부(153)와 경사부(157)를 순차적으로 통과한 후, 상기 선팽창부(157)를 통해 배출되면서 유속이 증가됨에 따라, 발생되는 구동흐름에 의해 팽창된다.5, the liquid refrigerant that has passed through the
그러면, 팽창된 액체냉매는 냉매량이 증가된 상태로, 상기 석션 파이프(120)의 메인 냉매 유입홀(123)을 통해 상기 냉매유로(129)로 유입된다.Then, the expanded liquid refrigerant flows into the
여기서, 상기 메인 장착홀(145)을 통해 유입되는 팽창된 액체냉매는 상기 분기관(131)을 통해 분기되어 상기 보조 장착홀(147)을 통해 유입되어 1차 열교환을 통해 온도가 낮아진 액체냉매와 상기 석션 파이프(120)의 냉매유로(129) 상에서 혼합된다.The expanded liquid refrigerant flowing through the main mounting
이에 따라, 액체냉매의 전체적인 온도가 낮아진 상태로, 상기 냉매유로(129)를 따라 상기 배출포트(127) 측으로 이동된다.Accordingly, the liquid refrigerant is moved toward the
이 때, 상기 냉매유로(129)를 따라 이동하는 액체냉매는 상기 에어컨 배관(111)의 내부에서 이동되는 저온 저압 상태의 기체냉매와 2차 열교환이 이루어지면서 과냉되며, 동시에, 액체냉매의 내부에 포함된 불응축 기체냉매도 열교환을 통해 응축된다.At this time, the liquid refrigerant moving along the
이에 따라, 상기 과냉장치(100)는 상기 증발기(107) 입구측 냉매의 온도를 추가적으로 더 낮게 만들게 되며 상기 증발기(107)의 엔탈피 차를 크게 함에 따라, COP(Coefficient Of Performance)을 극대화시키고, 불응축 기체냉매에 의한 에어컨 시스템의 효율저하를 방지하여 상기 팽창밸브(105)에서의 팽창효율이 증대된다.Accordingly, the
즉, 본 발명의 실시예에 따른 과냉장치(100)가 적용된 에어컨 시스템은, 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 과냉장치(100)가 적용되지 않은 종래의 에어컨 시스템에 비해 엔탈피 영역이 증대됨에 따라 냉방성능을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.That is, as shown in FIG. 6, the air conditioning system to which the
따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치(100)를 적용하면, 응축기(103)와 증발기(107)를 연결하는 에어컨 배관(111)을 이중관 구조로 형성하고, 압축기(101) 측에 장착되는 선팽창 유닛(130)을 포함하여 구성함으로써, 응축기(103)로부터 공급되는 고온고압의 액체냉매를 선팽창 유닛(130)에 의해 분기시킴에 따라, 발생하는 구동흐름을 이용해 냉매 팽창을 극대화시킬 수 있다.Therefore, by applying the liquid
이에 따라, 상기 과냉장치(100)는 석션 파이프(120)로 유입되어 냉매유로(129)를 따라 이동하는 액체냉매를 증발기(107)로부터 압축기(101)로 공급된 저온저압의 기체냉매와의 상호 열교환을 통해 과냉시키도록 하여 증발기(107) 입구측 냉매의 온도를 추가적으로 더 낮게 만들고, 증발기(107)의 엔탈피 차를 크게 함에 따라, COP(Coefficient Of Performance)을 극대화시킴으로써, 종래에 비해 전체적인 에어컨 시스템의 냉방성능을 향상시킬 수 있다.The
또한, 에어컨 시스템의 냉방성능을 향상시킴으로써, 차량 실내의 쾌적성을 향상시켜 차량의 상품성 및 소비자의 만족도를 향상시킬 수 있으며, 에어컨 배관(101)의 길이를 증대시키지 않아도 냉매의 요구온도를 충족시킴으로써, 각 구성 부품의 사이즈를 줄일 수 있어 차량의 중량 절감 및 연비 개선시킬 수 있다.Further, by improving the cooling performance of the air conditioning system, it is possible to improve the comfort of the interior of the vehicle, thereby improving the commerciality of the vehicle and the satisfaction of the consumer. By satisfying the required temperature of the refrigerant without increasing the length of the
또한, 팽창밸브(105)를 통해 증발기(107)로 유입되는 액체냉매 속에 기체상태로 남아있는 불응축 기체냉매를 증발기(107)로부터 배출되는 저온의 기체냉매와 상호 열교환을 통해 응축시킴으로써, 불응축 기체냉매에 의한 냉각 효율 저하를 방지하고, 팽창밸브(105)에서의 팽창효율을 증가시켜 에어컨 시스템의 전체적인 효율을 증대시킬 수 있다.The non-condensing gas refrigerant remaining in the gaseous state in the liquid refrigerant flowing into the
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.
101...압축기 103...응축기
105...팽창밸브 107...증발기
109...냉매튜브 111...에어컨 배관
120...석션 파이프 121...몸체부
123...메인 냉매 유입홀 125...보조 냉매 유입홀
127...배출포트 129...냉매유로
130...선팽창 유닛 131...분기관
133...메인 파이프 135...보조 파이프
137...메인 연결관 139...보조 연결관
141...선팽창 블록 143...장착공간
145...메인 장착홀 147...보조 장착홀
149...제1 관통홀 151...제2 관통홀
153...삽입부 155...선팽창부
157...경사부 D1...삽입부의 내경
D2...선팽창부의 내경101 ...
105 ...
109 ...
120 ...
123 ... Main
127 ...
130 ...
133 ...
137 ...
141 ...
145 ...
149 ... first through
153 ...
157 ... inclined portion D1 ... inner diameter of the insertion portion
D2 ... inner diameter of linear expansion part
Claims (8)
상기 에어컨 배관 상의 일측에 에어컨 배관의 외주면을 감싼 상태로 장착되며, 일측은 상기 응축기와 연결되고, 타측은 상기 팽창밸브와 연결되는 석션 파이프; 및
상기 응축기로부터 공급되는 액체냉매를 상기 석션 파이프의 내부로 분기시켜 공급하여 팽창시키도록 상기 응축기와 석션 파이프의 사이에 장착되는 선팽창 유닛을 포함하되,
상기 선팽창 유닛은
상기 응축기와 연결되어 상기 응축기로부터 공급되는 액체냉매를 메인 파이프와 보조 파이프로 각각 유입되도록 분기시키는 냉매 분기관; 및
내부에 장착공간이 형성되어 상기 압축기 측에서 상기 에어컨 배관과 상기 석션 파이프에 삽입된 상태로 장착되며, 일면에 상기 석션 파이프의 내부로 액체냉매가 유입되도록 상기 메인 파이프와 연결되는 메인 장착홀과, 상기 보조 파이프와 연결되는 보조 장착홀이 각각 형성되는 선팽창 블록;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치.A condenser for condensing the compressed refrigerant into a liquid state; an expansion valve connected to the condenser for expanding the condensed liquid refrigerant; a heat exchanger for exchanging heat with the refrigerant expanded through the expansion valve; And the evaporator is connected to the compressor and the evaporator, and the condenser and the expansion valve are connected to each other. The high-temperature and high-pressure liquid refrigerant supplied from the condenser is supplied from the evaporator to the compressor A liquid refrigerant subcooling apparatus for a vehicle air conditioner system, comprising: a subcooling device for subcooling a low-temperature and low-pressure gas refrigerant,
A suction pipe mounted on one side of the air conditioner pipe with an outer circumferential surface of the air conditioner pipe being wound therebetween, one side being connected to the condenser and the other side being connected to the expansion valve; And
And a linear expanding unit mounted between the condenser and the suction pipe to expand and supply the liquid refrigerant supplied from the condenser into the suction pipe,
The linear expansion unit
A refrigerant distribution pipe connected to the condenser and branched to flow the liquid refrigerant supplied from the condenser into the main pipe and the auxiliary pipe, respectively; And
A main mounting hole connected to the main pipe so that a liquid refrigerant flows into the suction pipe on one side of the suction pipe; A linear expansion block having auxiliary mounting holes connected to the auxiliary pipe, respectively;
Wherein the liquid coolant subcooling apparatus is a liquid coolant subcooling apparatus for a vehicle air conditioner system.
상기 냉매 분기관은
일측이 상기 응축기와 연결되고, 타측이 상기 메인 파이프에 각각 연결되는 메인 연결관; 및
상기 메인 연결관으로부터 수직방향으로 연장 형성되며, 상기 보조 파이프와 연결되는 서브 연결관;
으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치.The method according to claim 1,
The refrigerant tube
A main connection pipe having one side connected to the condenser and the other side connected to the main pipe; And
A sub connection pipe extending in the vertical direction from the main connection pipe and connected to the auxiliary pipe;
And the liquid refrigerant subcooling apparatus for a vehicle air conditioner system.
상기 선팽창 블록은
사각 형상으로 형성되며, 상기 에어컨 배관과 석션 파이프가 관통되도록 양측에 상기 장착공간과 연결되는 제1, 제2 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치.The method according to claim 1,
The pre-
Wherein the first and second through holes are formed in a rectangular shape and are connected to the mounting space on both sides so that the air conditioner pipe and the suction pipe are passed through the liquid and refrigerant subcooling apparatuses.
상기 제2 관통홀은
그 내경이 상기 장착공간의 내경과 동일한 내경으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치.5. The method of claim 4,
The second through-
Wherein the inner diameter of the inner space is the same as the inner diameter of the mounting space.
상기 메인 장착홀은
상기 메인 파이프가 삽입되는 삽입부;
상기 선팽창 블록의 내측에서 상기 삽입부의 내경보다 작은 내경으로 형성되는 선팽창부; 및
상기 삽입부와 선팽창부를 연결하며, 상기 삽입부로부터 선팽창부로 갈수록 내경이 작아지게 형성되는 경사부;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치.The method according to claim 1,
The main mounting hole
An insertion portion into which the main pipe is inserted;
A linear expansion portion formed inside the linear expansion block at an inner diameter smaller than an inner diameter of the insertion portion; And
An inclined portion connecting the insertion portion and the linear expanding portion and having an inner diameter decreasing from the insertion portion to the linear expanding portion;
Wherein the liquid coolant subcooling apparatus is a liquid coolant subcooling apparatus for a vehicle air conditioner system.
상기 석션 파이프는
상기 에어컨 배관의 외주면을 감싸며, 일측 외주면이 상기 선팽창 블록의 장착공간에 일정부분 삽입되는 원통 형상의 몸체부;
상기 선팽창 블록에 삽입된 상기 몸체부의 일측에서 상기 선팽창 블록의 메인 장착홀에 대응하는 위치에 형성되어 상기 선팽창부와 연결되는 메인 냉매 유입홀;
상기 메인 냉매 유입홀과 이격된 상태로, 상기 선팽창 블록의 보조 장착홀에 대응하는 위치에서 상기 몸체부에 형성되는 보조 냉매 유입홀; 및
상기 몸체부의 타측에 형성되어 공급된 액체냉매를 상기 팽창밸브로 배출하는 배출포트;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치.The method according to claim 6,
The suction pipe
A cylindrical body portion surrounding the outer circumferential surface of the air conditioner pipe and having an outer circumferential surface on one side inserted into a mounting space of the linear expansion block to a certain extent;
A main refrigerant inflow hole formed at a position corresponding to the main mounting hole of the linear expansion block at one side of the body portion inserted into the linear expansion block and connected to the linear expansion portion;
An auxiliary refrigerant inflow hole formed in the body portion at a position corresponding to the auxiliary mounting hole of the linear expansion block in a state of being spaced apart from the main refrigerant inflow hole; And
A discharge port formed on the other side of the body and discharging the supplied liquid refrigerant to the expansion valve;
Wherein the liquid coolant subcooling apparatus is a liquid coolant subcooling apparatus for a vehicle air conditioner system.
상기 몸체부는
상기 에어컨 배관의 직경보다 큰 직경으로 형성되며, 그 내주면과 상기 에어컨 배관의 외주면 사이에 액체냉매가 이동되는 냉매유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치.
8. The method of claim 7,
The body
Wherein the refrigerant flow path is formed with a diameter larger than a diameter of the air conditioner pipe and a liquid refrigerant is moved between an inner circumferential surface of the pipe and an outer circumferential surface of the air conditioner pipe.
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