KR101202257B1

KR101202257B1 - 차량용 에어컨의 냉동장치

Info

Publication number: KR101202257B1
Application number: KR1020090121815A
Authority: KR
Inventors: 강성호; 서용은; 이상기; 오광헌
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2009-12-09
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2012-11-16
Anticipated expiration: 2029-12-09
Also published as: KR20110065000A

Abstract

본 발명은 차량용 에어컨의 냉동장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 팽창밸브와 증발기의 사이에 코안다 효과를 접목시킨 이젝터를 구성함과 아울러 이젝터로부터 토출된 냉매를 제1,2증발부로 각각 분할 공급하여 증발시키되, 제1증발부에서 증발된 냉매를 압축기측으로 토출하기 위한 제1출구와 제2증발부에서 증발된 냉매를 이젝터의 흡입부측으로 토출하기 위한 제2출구를 증발기의 하부에 배치함으로써, 증발기내에 잔류되는 냉매 및 오일량을 감소시켜 에어컨 작동시 증발기내에 잔류된 냉매 및 오일로 인해 에어컨 성능이 저하되거나 냉매의 유동이 불규칙하게 되는 것을 방지함과 아울러 에어컨 오프시 잔류된 냉매의 증발소음도 방지할 수 있으며, 저유량시 이젝터의 흡입 압력만으로 제2증발부에서 이젝터의 흡입부로 흡입되는 냉매의 흐름을 원활히 할 수 있는 차량용 에어컨의 냉동장치에 관한 것이다.

냉동장치, 코안다, 이젝터, 제1증발부, 제2증발부, 연통홀, 출구

Description

차량용 에어컨의 냉동장치{Refrigerant apparatus of air conditioner for vehicles}

차량용 공조장치는, 하절기나 동절기에 자동차 실내를 냉,난방하거나 또는 우천시나 동절기에 윈드 실드에 끼게 되는 성에 등을 제거하여 운전자가 전후방 시 야를 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 냉동장치는 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)(3), 그리고, 상기 팽창밸브(3)에 의해 교축된 저압의 액상 냉매를 차량 실내측으로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 실내에 토출되는 공기를 냉각하는 증발기(Evaporator)(4) 등이 냉매 파이프(5)로 연결되어 이루어지며, 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 팽창밸브(3)의 교축작용으로 급속히 팽창되어 저온 저압의 습포화 상태로 증발기(4)로 보내어지고, 증발기(4)는 그 냉매를 블로어(미도시)가 차량 실내로 송풍하는 공기와 열교환시킨다. 이에 냉매는 증발기(4)에서 증발하여 저온 저압의 기체 상태로 배출되고 다시 압축기(1)에 흡입되어 상술한 바와 같은 냉동장치를 재순환하게 된다. 이상의 냉매순환과정에 있어서, 차량 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 차량 실내에 토출됨으로써 이루어진다.

한편, 상기 응축기(2)와 팽창밸브(3)의 사이에는 기상과 액상의 냉매를 분리하는 리시버드라이어(미도시)가 설치되어 상기 팽창밸브(3)로 액상의 냉매만 공급될 수 있도록 하고 있다.

그리고, 도 2는 종래의 이젝터가 적용된 듀얼 에어컨 시스템을 나타낸 구성도로써, 도 1의 시스템과 차이점만 설명하면, 응축기(2)에서 응축된 냉매가 분기되어 1차 팽창밸브(3a)와 2차 팽창밸브(3b)로 각각 유입되어 팽창된 후, 1차 팽창밸브(3a)에서 팽창된 냉매는 이젝터(6)로 공급되고, 2차 팽창밸브(3b)에서 팽창된 냉매는 보조 증발기(4b)로 공급된다.

상기 이젝터(6)로 공급된 냉매는 내부에 구비된 노즐(6a)을 통해 분사되면서 유동속도가 초음속 유동으로 변하게 되고, 이로인해 노즐(6a)을 통과한 냉매의 압력이 떨어지면서 흡입유동을 발생하게 된다. 즉, 1차 팽창밸브(3a)에서 팽창된 냉매가 이젝터(6)로 공급되어 노즐(6a)을 통과하게 되면서 증가된 유속에 의해 떨어진 압력으로 흡입유동이 발생하게 되고, 이러한 흡입유동에 의해 상기 보조 증발기(4b)에서 증발된 냉매가 흡입부(6b)를 통해 이젝터(6) 내부로 흡입되게 된다.

상기 이젝터(6)의 내부에서는 노즐(6a)을 통과한 냉매와 상기 보조 증발기(4b)로부터 흡입된 냉매가 혼합된 후 일정구간의 직진구간을 지난 후, 디퓨 저(6c)에 의해 다시 승압되고, 상기 디퓨저(6c)에서 승압된 냉매는 메인 증발기(4a)로 유입되어 증발된 후 압축기(1)로 유동하게 된다.

한편, 상기 이젝터(6)의 내부에 구비되는 노즐(6a)은 냉매가 흐르는 방향과 동일 선상에 위치하며, 상기 이젝터(6)는 노즐(6a)을 통과하는 메인 유동과 흡입부(6b)를 통해 흡입되는 흡입 유동으로 분리되어 유입된 후 하나의 출구(디퓨저)로 합쳐지는 유로를 구성하고 있어서 2개의 증발기(4a,4b)를 연결하여 사용할 수 있는 것이다.

이와 같이, 상기 이젝터(6)를 채용한 시스템에서는 이젝터(6) 효과로 얻어지는 흡입유동 및 승압효과를 이용하여 시스템 성능 및 효율을 증대시킬 수 있다.

그리고, 차량 운행 조건에 따른 저유량시(냉동장치를 순환하는 냉매 유량이 적을시) 또는 에어컨 오프시에는 증발기(4a,4b)의 하부에 냉매 및 오일이 고여 있게 되는데,

상기 종래기술은, 상기 이젝터(6)의 흡입부(6b)가 상기 보조 증발기(4b)의 상부측에 형성된 출구(미도시)와 연결됨에 따라, 즉 이젝터(6)의 흡입부(6b)를 통해 보조 증발기(4b)의 상부측에서 냉매를 흡입하는 구조로 되어 있기 때문에 저유량시 이젝터(6)에서 발생하는 흡입압력도 작아지게 되어 이젝터(6)의 흡입압력만으로는 보조 증발기(4b)의 하부에 고여있는 냉매 및 오일을 흡입하는데 어려움이 있다.

따라서, 상기 보조 증발기(4b)내에 잔류된 냉매 및 오일로 인해 에어컨의 성능 및 효율이 저하됨과 동시에 냉매의 유동을 불규칙하게 하는 원인이 되고 있다.

또한, 상기 보조 증발기(4b)내에 냉매 및 오일이 잔류된 상태에서 에어컨 오프시 잔류된 냉매의 증발 소음이 발생하는 문제도 있었다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 팽창밸브와 증발기의 사이에 코안다 효과를 접목시킨 이젝터를 구성함과 아울러 이젝터로부터 토출된 냉매를 제1,2증발부로 각각 분할 공급하여 증발시키되, 제1증발부에서 증발된 냉매를 압축기측으로 토출하기 위한 제1출구와 제2증발부에서 증발된 냉매를 이젝터의 흡입부측으로 토출하기 위한 제2출구를 증발기의 하부에 배치함으로써, 증발기내에 잔류되는 냉매 및 오일량을 감소시켜 에어컨 작동시 증발기내에 잔류된 냉매 및 오일로 인해 에어컨 성능이 저하되거나 냉매의 유동이 불규칙하게 되는 것을 방지함과 아울러 에어컨 오프시 잔류된 냉매의 증발소음도 방지할 수 있으며, 저유량시 이젝터의 흡입 압력만으로 제2증발부에서 이젝터의 흡입부로 흡입되는 냉매의 흐름을 원활히 할 수 있는 차량용 에어컨의 냉동장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉매를 흡입하여 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 냉매를 교축시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브에서 교축되어 유동하는 냉매가 내부를 통과하는 과정에서 발생하는 흡입압력을 이용하여 흡입부를 통해 냉매를 흡입하는 이젝터와, 상기 이젝터에서 토출되는 냉매를 분할하여 각각 분할된 냉매를 증발키도록 제1증발부 및 제2증발부를 구비함과 아울러 제1증발부에서 증발된 냉매를 압축기측으로 토출하기 위한 제1출구와 제2증발부에서 증발된 냉매를 이젝터의 흡 입부측으로 토출하기 위한 제2출구가 하부에 배치된 증발기로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 팽창밸브와 증발기의 사이에 코안다 효과를 접목시킨 이젝터를 구성함과 아울러 이젝터로부터 토출된 냉매를 제1,2증발부로 각각 분할 공급하여 증발시키되, 제1증발부에서 증발된 냉매를 압축기측으로 토출하기 위한 제1출구와 제2증발부에서 증발된 냉매를 이젝터의 흡입부측으로 토출하기 위한 제2출구를 증발기의 하부에 배치함으로써, 증발기내에 잔류되는 냉매 및 오일량을 감소시켜 에어컨 작동시 증발기내에 잔류된 냉매 및 오일로 인해 에어컨 성능이 저하되거나 냉매의 유동이 불규칙하게 되는 것을 방지함과 아울러 에어컨 오프시 증발기내에 잔류된 냉매의 증발소음도 방지할 수 있다.

또한, 증발기내에 잔류된 냉매 및 오일량이 감소되기 때문에 저유량시 이젝터의 흡입 압력만으로 제2증발부에서 이젝터의 흡입부로 흡입되는 냉매의 흐름을 원활하게 할 수 있다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동장치를 나타내는 구성도이고, 도 5는 도 4에서 증발기와 이젝터의 연결상태를 나타내는 개략 사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동장치의 다른 실시예를 나타내는 구성도이고, 도 7은 도 6에서 이젝터가 증발기에 장착된 상태를 나타내는 개략 사시도이며, 도 8은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동장치에서 이젝터를 나타내는 결합사시도이고, 도 9는 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동장치에서 이젝터를 나타내는 분해사시도이며, 도 10은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동장치에서 이젝터를 나타내는 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동장치는, 압축기(10) -> 응축기(20) -> 내부열교환기(30) -> 팽창밸브(40) -> 증발기(60)를 냉매파이프(5)로 연결하여 구성된 냉동장치에서, 상기 증발기(60)는 2개의 증발영역으로 분리하여 제1증발부(61)와 제2증발부(62)로 구성하며, 상기 팽창밸브(40)와 증발기(60)의 사이에는 코안다 효과(Coanda effect)를 접목시킨 이젝터(ejector)(50)를 설치한 것이다.

먼저, 상기 압축기(Compressor)(10)는 동력공급원(엔진 또는 모터 등)으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 증발기(60)에서 토출되어 내부열교환기(30)를 통과한 기상 냉매를 흡입,압축하여 고온 고압의 기체 상태로 응축기(20)로 토출하게 된다.

상기 응축기(Condenser)(20)는 상기 압축기(10)에서 토출된 고온 고압의 기상 냉매를 외기와 열교환시켜 고온 고압의 액체로 응축하여 팽창밸브(40)로 토출하게 된다.

상기 팽창밸브(Expansion Valve)(40)는 상기 응축기(20)에서 토출된 고온 고압의 액상 냉매를 교축작용으로 급속히 팽창시켜 저온 저압의 습포화 상태가 되게 한 후, 이젝터(50)를 거쳐 증발기(60)로 공급하게 된다.

한편, 상기 응축기(20)와 팽창밸브(40)의 사이에는 기상과 액상의 냉매를 분리하는 리시버드라이어(미도시)가 설치되어 상기 팽창밸브(40)로 액상의 냉매만 공급될 수 있도록 한다.

상기 증발기(Evaporator)(60)는 상기 팽창밸브(40)에서 교축되어 이젝터(50)를 통과한 냉매를 차량 실내측으로 송풍되는 공기와 열교환시켜 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 차량 실내에 토출되는 공기를 냉각하게 된다.

이러한, 상기 증발기(60)는 상기 이젝터(50)에서 토출되는 냉매를 분할하여 각각 분할된 냉매를 증발시키도록 제1증발부(61)와 제2증발부(62)가 구비된다.

즉, 단일의 증발기(60)를 2개의 증발영역으로 분리하여 제1증발부(61)와 제2증발부(62)를 구성하게 되는 것이다.

또한, 상기 제1증발부(61)와 제2증발부(62)는 상기 증발기(60)를 통과하는 공기의 유동방향으로 중첩되게 구성된다.

한편, 상기 제1증발부(61)와 제2증발부(62)는, 각각 상부탱크(61a,62a)와 하부탱크(61b,62b)가 구비되고, 각각의 상부탱크(61a,62a)와 하부탱크(61b,62b)의 사이에는 복수개의 튜브(미도시)가 구비되며, 복수개의 튜브들 사이에는 방열핀(미도시) 개재된다. 도면에 도시된 증발기(60)는 개략적으로 도시한 것으로 다양한 형태의 증발기(60)를 사용할 수 있다.

또한, 상기 제1증발부(61)의 상부탱크(61a)와 제2증발부(62)의 상부탱크(62a) 사이에는 양 탱크(61a,62a)를 구획하는 구획벽(63)이 형성되어 있다. 물론 상기 제1증발부(61)의 하부탱크(61b)와 제2증발부(62)의 하부탱크(62b) 사이에도 양 탱크(61b,62b)를 구획하는 구획벽이 형성된다.

그리고, 상기 증발기(60)는 상기 이젝터(50)와 연결되는 하나의 입구(61c)와, 압축기(10) 및 이젝터(50)의 흡입부(55)와 각각 연결하기 위한 두개의 출구(61d,62c)가 구비된다.

즉, 상기 제1증발부(61)에는 증발된 냉매를 압축기(10)측으로 토출하기 위한 제1출구(61d)가 형성되고, 상기 제2증발부(62)에는 증발된 냉매를 이젝터(50)의 흡입부(55)측으로 토출하기 위한 제2출구(62c)가 형성된다.

또한, 상기 증발기(60)의 입구(61c)는 증발기(60)의 상부에 배치 형성되고, 제1출구(61d)와 제2출구(62c)는 증발기(60)의 하부에 배치 형성되는데, 이때 상기 입구(61c)는 제1,2증발부(61,62)의 각 상부탱크(61a,62a)의 사이 일측에 형성되고, 상기 제1출구(61d)는 제1증발부(61)의 하부탱크(61b) 일측에 연통되게 형성되고, 제2출구(62c)는 제2증발부(62)의 하부탱크(62b) 일측에 연통되게 형성된다.

여기서, 상기 입구(61c)와 제1,2출구(61d,62c)는 도 7과 같이 동일방향측에 형성될 수도 있고, 도 5와 같이 상호 반대방향측에 형성될 수도 있다.

이처럼 상기 제1,2증발부(61,62)의 제1,2출구(61d,62c)가 증발기(60)의 하부에 배치됨으로써, 증발기(60)의 하부에 잔류하는 냉매 및 오일이 제1,2출구(61d,62c)를 통해 압축기(10)측 및 이젝터(50)의 흡입부(55)측으로 원활하게 유동하게 되어 차량 운행 조건에 따른 저유량시 또는 에어컨 오프시 증발기(60)에 잔류하는 냉매 및 오일을 감소시키게 되는 것이다.

아울러, 증발기(60)내에 잔류하는 냉매 및 오일이 감소하게 됨에 따라, 저유 량시 이젝터(50)의 흡입 압력만으로 제2증발부(62)에서 이젝터(50)의 흡입부(55)로 흡입되는 냉매의 흐름을 원활하게 할 수 있다.

한편, 상기 응축기(20)에서 팽창밸브(40)로 유동하는 냉매와 상기 증발기(60)에서 압축기(10)로 유동하는 냉매를 상호 열교환시키는 내부열교환기(30)가 설치된다.

상기 내부열교환기(30)는 팽창밸브(40)에 의해 교축되기전의 고온 고압 액상냉매와 증발기(60)에서 배출되는 저온 저압의 기상 냉매를 상호 열교환시킴으로써, 증발기(60)에 유입되는 냉매의 유동을 안정화하고 증발기(60) 내에서의 냉매 압력강하량을 감소시키며, 액상 냉매의 압축기(10) 유입 방지를 위해 냉매가 완전히 기화할 수 있게 설정되어 온도가 상대적으로 높은 증발기(60)의 과열영역을 축소할 수 있게 한다.

그리고, 상기 이젝터(50)는 상기 팽창밸브(40)에서 교축되어 유동하는 냉매가 내부를 통과하는 과정에서 발생하는 흡입압력을 이용하여 흡입부(55)를 통해 냉매를 흡입하도록 구성된다. 즉, 상기 이젝터(50)는 내부를 통과하는 냉매에 코안다 효과(Coanda effect)를 작용시켜 흡입부(55)를 통해 냉매를 흡입하도록 구성되는 것이다.

상기 코안다 효과(Coanda effect)란, 초고속 유체의 벽면 흡착현상을 이용한 것으로, 고압의 유체가 환형의 노즐부(51)내에 분사되었을 때, 유체가 노즐부(51)의 안쪽 벽면을 타고 이동하게 되는데, 이때 중앙에 진공이 발생하여 유체 이동방향의 반대방향의 유체를 흡인하게 되는 것이다.

상기 코안다 효과가 접목된 이젝터(50)는 상기 제2증발부(62)와 연결됨과 아울러 내부에 흡입공(55a)이 관통 형성된 흡입부(55)와, 환형의 노즐부(51)가 볼트 결합되어 구성된다. 이때, 상기 흡입부(55)의 외주면과 노즐부(51)의 내주면 사이에는 실링을 위해 오링(58)이 설치된다.

상기 환형의 노즐부(51)는 일측 개구부(52a)에 상기 흡입부(55)가 결합되고, 타측 폐쇄벽(52b)에는 상기 증발기(60)와 연결되는 토출파이프(54)가 연통되게 형성된다.

또한, 상기 노즐부(51)의 외주면에는 상기 팽창밸브(40)로부터 유동하는 냉매가 유입되도록 유입구(53)가 관통 형성되는데, 상기 유입구(53)는 노즐부(51)의 외주면에 복수개가 형성될 수도 있다.

상기 폐쇄벽(52b)의 내측면과 상기 토출파이프(54)가 만나는 부위는 곡면부(52c)로 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 환형의 노즐부(51)내로 분사된 냉매가 토출파이프(54)측에 형성된 곡면부(52c)를 따라 냉매 방향이 변경되어 토출파이프(54)를 따라 유동하게 되고, 이때 토출파이프(54)의 반대방향에는 흡입압력에 의한 흡입유동이 발생하게 된다.

이때, 흡입압력은 환형 노즐부(51)내의 단면적과 상기 곡면부(52c)의 반경 크기에 따라 성능차이가 발생하게 되며, 따라서 환형 노즐부(51)의 단면적에 최적화된 곡면부(52c)의 반경을 설정하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 흡입부(55)와 토출파이프(54)는 동심축상에 형성되고, 상기 노즐부(51)의 외주면에 형성된 유입구(53)와 토출파이프(54)는 직각으로 형성된다.

또한, 상기 흡입부(55)의 출구측 단부는 상기 노즐부(51)의 내부로 삽입되게 형성되되, 상기 폐쇄벽(52b)과 일정간극을 유지하도록 형성되어, 노즐부(51)내로 분사된 냉매가 토출파이프(54)로 원활하게 유동할 수 있도록 한다.

아울러, 상기 노즐부(51)의 내부로 삽입된 흡입부(55)의 외주면에는 상기 노즐부(51)내로 분사된 냉매의 원활한 유동을 위한 공간확보를 위해 단차부(57)가 형성된다.

그리고, 상기 토출파이프(54)의 출구측 내주면에는 냉매의 압력을 승압시킬 수 있도록 내경을 증가시킨 디퓨저(54a)가 형성된다.

한편, 상기 흡입부(55)의 외주면에는 노즐부(51)와 볼트결합을 위한 플랜지(56)가 돌출 형성된다.

그리고, 상기 이젝터(50)는 장착공간 및 연결파이프의 길이를 최소화하고 증발기(60)내의 냉매유동을 최적화기 위해 도 5 및 도 7과 같이 두가지 방법으로 장착할 수 있다.

도 5는, 상기 이젝터(50)를 증발기(60)의 하부측에 위치시킨 것으로, 이때 증발기(60)의 상부에 형성된 입구(61c)는 이젝터(50)의 토출파이프(54)와 연결되고, 제1증발부(61)의 하부에 형성된 제1출구(61d)는 팽창밸브(40)를 경유하여 압축기(10)와 연결되며, 제2증발부(62)의 하부에 형성된 제2출구(62c)는 이젝터(50)의 흡입부(55)와 연결된다.

또한, 상기 증발기(60)의 내부에는 제1증발부(61)와 제2증발부(62)를 연통시키는 연통홀(64)이 형성되어, 상기 이젝터(50)로부터 증발기(60)내로 유입된 냉매 를 연통홀(64)을 통해 분할하여 제1증발부(61) 및 제2증발부(62)로 각각 공급되도록 하게 된다.

상기 연통홀(64)은 상기 제1증발부(61)의 상부탱크(61a)와 제2증발부(62)의 상부탱크(61a)를 구획하는 구획벽(63)상에 관통 형성된다.

아울러, 상기 연통홀(64)은 이젝터(50)와 연결되는 증발기(60)의 입구(61c)측에 인접하여 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 이젝터(50)의 토출파이프(54)를 통해 배출된 냉매가 제1,2증발부(61,62)의 각 상부탱크(61a,62a)의 사이에 형성된 입구(61c)로 유입되는데, 이때 유입된 냉매는 상기 연통홀(64)을 통해 분할되어 일부는 제1증발부(61)의 내부를 유동하면서 증발되고, 나머지는 제2증발부(62)의 내부를 유동하면서 증발되게 된다.

상기 제1증발부(61)에서 증발된 냉매는 하부에 형성된 제1출구(61d)를 통해 토출되어 팽창밸브(40)를 경유하여 압축기(10)측으로 유동하고, 상기 제2증발부(62)에서 증발된 냉매는 하부에 형성된 제2출구(62c)를 통해 토출된 후 상기 이젝터(50)의 코안다 효과에 의한 흡입압력에 의해 흡입부(55)로 흡입되게 된다.

한편, 상기 제1증발부(61)의 제1출구(61d)를 통해 토출된 냉매가 팽창밸브(40)를 경유하는 이유는 증발기(60)에서 압축기(10)로 유동하는 냉매의 온도에 따라 상기 응축기(20)에서 증발기(60)측으로 유동하는 냉매량을 조절하기 위함이다.

도 7은, 이젝터(50)의 장착공간 및 연결파이프의 길이를 더욱 최소화한 구성 으로써, 도 5와 다른 부분에 대해서만 설명하면, 상기 이젝터(50)의 토출파이프(54)가 상기 증발기(60)의 입구(61c)측에 직접 삽입 설치된 구성이다.

이로인해, 상기 제1증발부(61)의 상부탱크(61a)와 제2증발부(62)의 상부탱크(62a)는 토출파이프(54)에 의해 구획되는데, 이때 상기 토출파이프(54)에서 토출된 냉매가 제1증발부(61) 및 제2증발부(62)로 분할되어 공급되도록 제1증발부(61)와 제2증발부(62)의 사이는 연통홀(64)을 통해 연통된다.

상기 토출파이프(54)는 상기 제1증발부(61)의 상부탱크(61a)와 제2증발부(62)의 상부탱크(62a) 사이에서 분리벽 역할을 하게 된다.

또한, 상기 연통홀(64)은 상기 이젝터(50)가 설치된 쪽의 반대쪽의 형성되는데, 즉, 상기 토출파이프(54)의 끝단부측에 연통홀(64)이 형성되어 제1증발부(61)의 상부탱크(61a)와 제2증발부(62)의 상부탱크(62a)를 연통시키게 된다.

한편, 도 7에서는 이젝터(50)가 증발기(60)의 상부에 직접 장착되기 때문에 증발기(60)의 하부에 배치된 제1,2출구(61d,62c)는 상기 이젝터(50)가 장착된 쪽에 배치되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동장치의 작용을 설명하기로 한다.

먼저, 상기 압축기(10)에서 압축되어 배출되는 고온/고압의 기상 냉매는 상기 응축기(20)로 유입되고, 상기 응축기(20)로 유입된 기상냉매는 외부공기와의 열교환을 통해 응축되면서 고온/고압의 액상 냉매로 상변화 한 후, 상기 내부열교환 기(30)로 유입된다.

상기 내부열교환기(30)내로 유입된 고온/고압의 냉매는 상기 증발기(60)에서 배출되어 압축기(10)로 유동하는 저온/저압의 냉매와 상호 열교환을 수행한 후, 상기 팽창밸브(40)로 유입되어 감압/팽창 된다.

상기 팽창밸브(40)에서 감압/팽창된 냉매는 저온/저압의 무화 상태가 되어 상기 이젝터(50)의 노즐부(51)에 형성된 유입구(53)를 통해 노즐부(51)내로 분사된다.

이때, 상기 노즐부(51)내로 분사된 냉매에는 코안다 효과가 작용하게 되는데, 즉, 노즐부(51)내로 분사된 냉매는 노즐부(51)의 안쪽 벽면을 타고 유동하면서 토출파이프(54)측에 형성된 곡면부(52c)를 따라 냉매 방향이 변경되어 토출파이프(54)를 통해 토출되게 되고, 이 과정에서 토출파이프(54)의 반대방향에는 흡입유동(흡입압력)이 발생하게 되어 상기 흡입부(55)를 통해 제2증발부(62)에서 배출된 냉매를 흡입되게 된다.

계속해서, 상기 이젝터(50)의 토출파이프(54)에서 토출되는 냉매는 상기 증발기(60)의 상부측 내부에 형성된 연통홀(64)을 통해 분할되어 일부는 제1증발부(61)의 내부를 유동하면서 외부공기와 열교환을 통해 증발되고, 나머지는 제2증발부(62)의 내부를 유동하면서 외부공기와 열교환을 통해 증발되게 된다.

상기 제1증발부(61)에서 증발된 후 하부에 형성된 제1출구(61d)를 통해 토출되는 냉매는 팽창밸브(40)를 경유하여 내부열교환기(30)로 유동하게 되는데, 내부열교환기(30)로 유동한 냉매는 상기 응축기(20)에서 팽창밸브(40)로 유동하는 냉매 와 열교환한 후 압축기(10)로 유입된다.

상기 제2증발부(62)에서 증발된 후 하부에 형성된 제2출구(62c)를 통해 토출되는 냉매는 상기 이젝터(50)의 코안다 효과에 의한 흡입압력에 의해 흡입부(55)로 흡입되게 된다.

이후, 상기 제2증발부(62)에서 흡입부(55)로 흡입된 냉매는 상기 노즐부(51)의 유입구(53)를 통해 노즐부(51)내로 분사된 냉매와 혼합된 후 상기 증발기(60)로 재유입되어 상기의 과정을 반복하게 된다.

한편, 상기와 같은 냉매순환과정에서, 차량 실내의 냉방은 차량 공조장치의 블로어(미도시)가 송풍하는 공기가 상기 증발기(60)를 통과하면서 제1증발부(61) 및 제2증발부(62)를 순환하는 액상 냉매의 증발 잠열로 냉각되어 차가워진 상태로 차량 실내에 토출됨으로써 이루어진다.

도 1은 일반적인 차량용 에어컨의 냉동장치를 나타내는 구성도,

도 2는 종래의 이젝터가 적용된 듀얼 에어컨 시스템을 나타낸 구성도,

도 3은 도 2에서 이젝터를 나타내는 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동장치를 나타내는 구성도,

도 5는 도 4에서 증발기와 이젝터의 연결상태를 나타내는 개략 사시도,

도 6은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동장치의 다른 실시예를 나타내는 구성도,

도 7은 도 6에서 이젝터가 증발기에 장착된 상태를 나타내는 개략 사시도,

도 8은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동장치에서 이젝터를 나타내는 결합사시도,

도 9는 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동장치에서 이젝터를 나타내는 분해사시도,

도 10은 본 발명에 따른 차량용 에어컨의 냉동장치에서 이젝터를 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>

10: 압축기 20: 응축기

30: 내부열교환기 40: 팽창밸브

50: 이젝터 51: 노즐부

52a: 개구부 52b: 폐쇄벽

52c: 곡면부 53: 유입구

54: 토출파이프 54a: 디퓨저

55: 흡입부 55a: 흡입공

56: 플랜지 57: 단차부

58: 오링 60: 증발기

61: 제1증발부 61a,62a: 상부탱크

61b,62b: 하부탱크 61c: 입구

61d: 제1출구 62: 제2증발부

62c: 제2출구

63: 구획벽 64: 연통홀

Claims

냉매를 흡입하여 압축하는 압축기(10)와,

상기 압축기(10)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(20)와,

상기 응축기(20)에서 응축된 냉매를 교축시키는 팽창밸브(40)와,

상기 팽창밸브(40)에서 교축되어 유동하는 냉매가 내부를 통과하는 과정에서 발생하는 흡입압력을 이용하여 흡입부(55)를 통해 냉매를 흡입하는 이젝터(50)와,

상기 이젝터(50)에서 토출되는 냉매를 분할하여 각각 분할된 냉매를 증발키도록 제1증발부(61) 및 제2증발부(62)를 구비함과 아울러 제1증발부(61)에서 증발된 냉매를 압축기(10)측으로 토출하기 위한 제1출구(61d)와 제2증발부(62)에서 증발된 냉매를 이젝터(50)의 흡입부(55)측으로 토출하기 위한 제2출구(62c)가 하부에 배치된 증발기(60)로 이루어지되,

상기 증발기(60)의 내부에는 제1증발부(61)와 제2증발부(62)를 연통시키는 연통홀(64)이 형성되어, 상기 이젝터(50)로부터 증발기(60)내로 유입된 냉매를 연통홀(64)을 통해 분할하여 제1증발부(61) 및 제2증발부(62)로 각각 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동장치.
제 1 항에 있어서,

상기 이젝터(50)에서 토출되는 냉매를 유입하기 위한 증발기(60)의 입구(61c)는 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동장치.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 연통홀(64)은 상기 제1증발부(61)와 제2증발부(62)를 구획하는 구획벽(63)상에 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동장치.
제 1 항에 있어서,

상기 이젝터(50)는 내부를 통과하는 냉매에 코안다 효과(Coanda effect)가 작용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동장치.
제 5 항에 있어서,

상기 이젝터(50)는,

상기 제2증발부(62)와 연결되는 흡입부(55)와,

일측 개구부(52a)에는 상기 흡입부(55)가 결합되고, 타측 폐쇄벽(52b)에는 상기 증발기(60)와 연결되는 토출파이프(54)가 연통되게 형성되며, 외주면에는 상기 팽창밸브(40)로부터 유동하는 냉매가 유입되도록 유입구(53)가 형성된 노즐부(51)로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동장치.
제 6 항에 있어서,

상기 폐쇄벽(52b)의 내측면과 상기 토출파이프(54)가 만나는 부위는 곡면부(52c)로 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동장치.
제 6 항에 있어서,

상기 흡입부(55)의 출구측 단부는 상기 노즐부(51)의 내부로 삽입되게 형성되되, 상기 폐쇄벽(52b)과 일정간극을 유지하도록 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동장치.
제 6 항에 있어서,

상기 흡입부(55)와 토출파이프(54)는 동심축상에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동장치.
제 6 항에 있어서,

상기 토출파이프(54)의 출구측 내주면에는 냉매의 압력을 승압시킬 수 있도록 내경을 증가시킨 디퓨저(54a)가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동장치.
냉매를 흡입하여 압축하는 압축기(10)와,

상기 압축기(10)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(20)와,

상기 응축기(20)에서 응축된 냉매를 교축시키는 팽창밸브(40)와,

상기 팽창밸브(40)에서 교축되어 유동하는 냉매가 내부를 통과하는 과정에서 발생하는 흡입압력을 이용하여 흡입부(55)를 통해 냉매를 흡입하는 이젝터(50)와,

상기 이젝터(50)에서 토출되는 냉매를 분할하여 각각 분할된 냉매를 증발키도록 제1증발부(61) 및 제2증발부(62)를 구비함과 아울러 제1증발부(61)에서 증발된 냉매를 압축기(10)측으로 토출하기 위한 제1출구(61d)와 제2증발부(62)에서 증발된 냉매를 이젝터(50)의 흡입부(55)측으로 토출하기 위한 제2출구(62c)가 하부에 배치된 증발기(60)로 이루어지되,

상기 이젝터(50)는 내부를 통과하는 냉매에 코안다 효과(Coanda effect)가 작용하도록 구성되는 것으로, 상기 제2증발부(62)와 연결되는 흡입부(55)와, 일측 개구부(52a)에는 상기 흡입부(55)가 결합되고, 타측 폐쇄벽(52b)에는 상기 증발기(60)와 연결되는 토출파이프(54)가 연통되게 형성되며, 외주면에는 상기 팽창밸브(40)로부터 유동하는 냉매가 유입되도록 유입구(53)가 형성된 노즐부(51)로 이루어지고,

상기 이젝터(50)의 토출파이프(54)는 상기 증발기(60)의 입구(61c)측에 삽입 설치되어 상기 제1증발부(61)와 제2증발부(62)를 구획하되, 상기 토출파이프(54)측에는 토출파이프(54)에서 토출된 냉매가 제1증발부(61) 및 제2증발부(62)로 분할되어 공급되도록 제1증발부(61)와 제2증발부(62)를 연통시키는 연통홀(64)이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 냉동장치.