KR100525153B1 - 이젝터 사이클 시스템 - Google Patents

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KR100525153B1
KR100525153B1 KR10-2002-0038936A KR20020038936A KR100525153B1 KR 100525153 B1 KR100525153 B1 KR 100525153B1 KR 20020038936 A KR20020038936 A KR 20020038936A KR 100525153 B1 KR100525153 B1 KR 100525153B1
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다케우치히로츠구
이케가미마코토
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가부시키가이샤 덴소
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Abstract

본 발명에 의한 이젝터 사이클 시스템에서, 증발기에서 발생된 성에를 제거하기 위하여 성에제거작동중에 압축기(100)로부터 배출된 고온 기상냉매는 이젝터(400)와 기액분리기(500)를 우회하는 동안 바이패스통로(700)를 통하여 증발기(300)내로 도입된다. 추가로, 트로틀(520) 또는 체크밸브(510)는 기액분리기로부터 증발기의 냉매입구측까지의 냉매통로(L1)에 제공된다. 따라서, 성에제거작동중에, 상기 압축기로부터의 고온 기상냉매는 기액분리기를 향해 흐르지 않고 바이패스통로를 통하여 증발기내로 확실히 도입될 수 있다.

Description

이젝터 사이클 시스템{EJECTOR CYCLE SYSTEM}
본 발명은 개선된 냉매통로구조를 가지는 이젝터 사이클 시스템에 관한 것이다.
일본 특개평 6-1197호에 기술된 이젝터 사이클 시스템에서, 이젝터는 저압측증발기에서 증발된 냉매를 흡입하고, 팽창에너지를 압력에너지로 변환함으로써 압축기내로 흡입되도록 냉매의 압력을 증가시킨다. 상기 이젝터 사이클 시스템에서, 상기 이젝터로부터 배출된 냉매가 기액분리기내로 흐르게되어, 상기 기액분리기내에서 분리된 액상냉매는 증발기에 공급되고, 기액분리기에서 분리된 기상냉매는 압축기내로 흡입된다. 따라서, 상기 냉동사이클 시스템은 압축기, 방열기, 이젝터, 기액분리기 및 압축기 순으로 순환하는 냉매흐름과, 기액분리기, 증발기, 이젝터 및 기액분리기 순으로 순환하는 냉매흐름을 가진다. 상기 이젝터 사이클 시스템에서, 증발기는 때때로 성에가 끼일 수 있어 상기 증발기에 끼인 성에를 제거하는 것이 필요하다. 그러나, 상기 이젝터 사이클 시스템에서는, 증발기의 성에제거작동을 수행하는 것이 불가능하다.
전술한 문제점을 고려한 본 발명의 목적은, 개선된 냉매통로구조를 가지는 이젝터 사이클 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 증발기의 성에제거작동을 실질적으로 수행할 수 있는 이젝터 사이클 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 성에제거시간주기를 단축할 수 있는 이젝터 사이클 시스템을 제공함에 있다.
본 발명에 따르면, 이젝터 사이클 시스템은 냉매를 흡입하여 압축하기 위한 압축기와, 상기 압축기로부터 배출된 냉매를 냉각하는 방열기와, 냉각능력을 얻기 위하여 냉매를 증발시키기 위한 증발기와, 상기 압축기의 냉매 흡입측에 결합된 기상냉매출구와 상기 증발기의 일측에 결합된 액상냉매 출구를 가지는 기액 분리기(gas-liquid separator) 및 이젝터를 포함한다. 상기 이젝터는 상기 고압냉매가 감압되어 팽창되도록 방열기로부터 배출된 고압 냉매의 압력에너지를 속도에너지로 변환시키기 위한 노즐과, 상기 냉매의 압력이 노즐로부터 배출된 냉매와 상기 증발기로부터의 기상냉매가 혼합되는 동안에 증가되도록 속도에너지가 압력에너지로 변환되는 압력증가부를 포함한다. 상기 이젝터 사이클 시스템에서, 상기 증발기상에 발생된 성에를 제거하기 위한 성에제거작동중에, 상기 압축기로부터 배출된 냉매는 이젝터와 기액분리기를 우회하는 동안 증발기내로 도입된다. 따라서, 성에제거작동중에 기액분리기내의 액상냉매가 증발기내로 흐르는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 성에제거작동이 효과적으로 수행되어질 수 있고, 성에제거작동이 수행되는 성에제거시간주기가 더욱 짧게 될 수 있다. 즉, 이젝터 사이클 시스템은 증발기의 성에제거작동을 수행하기 위한 개선된 냉매통로구조를 가지는 것이다.
바람직하게, 소정의 압력손실을 발생시키기 위한 압력손실 발생유니트는 기액분리기의 액상냉매출구와 증발기를 연통시키는 냉매통로내에 배치된다. 예를 들면, 상기 압력손실 발생유니트는 트로틀부재 또는 냉매통로내의 소정의 압력손실을 발생시키기 위한 냉매통로의 개방정도를 조절하는 밸브이다. 그러므로, 상기 압축기로부터 배출된 고온 기상냉매는 상기 기액분리기를 향하여 흐르지 않고 바이패스통로를 통하여 증발기내로 확실하게 흐를 수 있다.
바람직하게, 체크밸브가 상기 증발기로부터 냉매통로를 통하여 기액분리기로 향해 흐르는 냉매를 차단하도록, 기액분리기의 액상냉매출구와 증발기를 연통시키는 냉매통로내에 배치된다. 그러므로, 상기 증발기의 성에제거작동은 바이패스통로를 통하여 증발기내로 도입되는 고온 기상냉매를 이용하여 확실하게 수행될 수 있다.
또한, 다른 기액분리기가 증발기와 이젝터를 연결하는 냉매통로내에 배치되고, 다른 기액분리기내에서 분리된 기상냉매가 상기 이젝터내로 흡입되도록 하는 냉매출구를 가진다. 그러므로, 상기 압축기로부터의 고온 기상냉매는 증발기를 가열하기 위해 성에제거작동중에 바이패스통로를 통하여 증발기내로 도입됨으로써 상기 증발기내에 머무르는 냉매(액상냉매)는 증발기의 외부측으로 배출된다. 이 경우에, 상기 증발기로부터 흐르는 냉매 사이의 액상냉매는 다른 기액분리기내에 머물고, 상기 다른 기액 분리기에서 분리된 기상냉매는 상기 이젝터내로 흡입된다. 따라서, 상기 이젝터를 가진 이젝터 사이클 시스템의 작동은 효과적으로 수행되어질 수 있다.
본 발명의 추가적인 목적 및 잇점들은 하기의 바람직한 실시예의 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 좀더 분명해질 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술한다.
본 발명의 바람직한 제1 실시예를 도1 내지 도3을 참조하여 기술한다. 제1 실시예에서, 본 발명의 이젝터 사이클 시스템은 일반적으로 차량의 공기조화기에 이용된다.
제1 실시예에서, 압축기(100)는 차량엔진(도시하지 않음)과 같은 구동원에 의해 구동되어 냉매(예를들면, 제1 실시예에서의 이산화탄소)를 흡입하여 압축시킨다. 방열기(즉, 고압측 열교환기)(200)에서는, 상기 압축기(100)로부터 배출된 냉매가 객실 바깥의 공기(외부공기)와 열교환된다. 증발기(즉, 저압측 열교환기)(300)에서는, 이젝터 사이클 시스템내의 액상냉매가 공기를 냉각시키기 위하여 객실내로 송풍되어지는 공기와 열교환된다. 이젝터(400)는 상기 증발기(300)내에서 증발된 기상냉매가 증발기내에 흡입되도록 상기 방열기(200)로부터 흐르는 고압냉매를 감압하여 팽창시키며, 상기 압축기(100)내에 흡입되어질 냉매압력을 증가시키기 위하여 팽창에너지를 압력에너지로 변환시킨다.
도2에 도시된 바와 같이, 상기 이젝터(400)는 노즐(410)과, 혼합부(420) 및 디퓨져(430)를 포함한다. 상기 노즐(410)은 냉매의 압력에너지(압력수두(pressure head))를 속도에너지(속도수두(speed head))로 변환시킴으로써 상기 방열기(200)로부터 흐르는 고압측 냉매를 감압하여 팽창시킨다. 상기 혼합부(420)에서는, 증발기(300)내에서 증발된 냉매가 상기 노즐(410)로부터 분사된 고속냉매에 의해 흡입된다. 또한, 상기 디퓨져(430)에서는, 상기 압축기(100)내로 흡입되어질 냉매압력이 상기 노즐(410)로부터 분사된 냉매와 상기 증발기(300)로부터 흡입된 냉매가 혼합되는 동안에 증가되도록 상기 냉매의 속도 에너지가 압력에너지로 변환된다.
여기서, 상기 이젝터(400)내의 냉매압력은 디퓨져(430)에서 뿐만 아니라, 혼합부(420)에서도 증가된다. 그러므로, 상기 이젝터(400)에서, 압력증가부는 혼합부(420)와 디퓨져(430)로 구성된다. 제1 실시예에서, 상기 혼합부(420)의 횡단면영역은 디퓨져(430)까지 일정하게 이루어져 있다. 그러나, 상기 혼합부(420)는 횡단면영역이 디퓨져(430)를 향하여 좀더 크게 되도록 테이퍼질 수 있다.
도1에 도시된 바와 같이, 상기 이젝터(400)로부터의 냉매는 기액분리기(500)내로 유입되어 그 내부에서 기상냉매와 액상냉매로 분리된다. 상기 기액분리기(500)에서 분리된 기상냉매는 압축기(100)로 흡입되고, 상기 분리된 액상냉매는 증발기(300)를 향하여 흡입된다.
상기 기액분리기(500)는 냉매통로(L1)를 통하여 증발기(300)에 연결된다. 상기 냉매통로(L1)에는, 캐필러리 튜브나 고정 트로틀과 같은 트로틀(즉, 압력손실발생유니트)(520)이 제공된다. 냉매가 트로틀(510)을 통하여 흐를 때, 소정의 압력손실이 발생하고, 상기 증발기(300)내로 흡입되어질 냉매는 충분하게 감압된다. 그러므로, 증발기(300)내부와 상기 이젝터(400)의 압력증가부에서 일어나는 압력손실보다 더 낮은 압력손실이 냉매통로(L1)내의 트로틀(520)에 의해 발생된다.
또한, 고온 가스 통로(바이패스통로)(700)는 상기 압축기(100)로부터 배출된 고온, 고압냉매가 방열기(200), 이젝터(400) 및 기액분리기(500)를 우회하는 동안에 냉매통로(L1)내에 도입되도록 제공된다. 즉, 상기 방열기(200)의 냉매입구측은 고온 가스통로(700)를 통하여 냉매통로(L1)와 연통한다. 밸브(710)는 상기 고온 가스 통로(700)를 개폐하며 상기 증발기(300)의 저항압력보다 낮은 소정 압력으로 상기 고온 가스 통로(700)를 통하여 흐르는 냉매를 감압시키기 위해 상기 고온 가스 통로(700)내에 배치된다.
다음에, 이젝터 사이클 시스템의 작동을 기술한다. 상기 압축기(100)가 작동을 시작할 경우, 기액분리기(500)로부터의 기상냉매는 압축기(100)내로 흡입되며, 압축된 냉매는 압축기(100)로부터 방열기(200)내로 배출된다. 냉매는 방열기(200)에서 냉각되며, 상기 이젝터(400)의 노즐(410)내에서 감압됨으로써 상기 증발기(300)내의 기상냉매가 흡입된다. 상기 증발기(300)로부터 흡입된 냉매와 상기 노즐(410)로부터 분사된 냉매는 혼합부(420)내에서 혼합되며, 상기 냉매의 동적압력은 그의 정적압력으로 변환된다. 그 후에, 상기 이젝터(400)로부터의 냉매는 기액분리기(500)내로 흐른다.
다른 한편으로, 기상냉매가 상기 증발기(300)로부터 상기 이젝터(400)내로 흡입되기 때문에, 상기 기액분리기(500)로부터의 액상냉매는 객실내로 송풍된 공기로부터 열을 흡수함으로써 증발되도록 상기 증발기(300)내로 흐른다.
도3은 제1 실시예의 이젝터 사이클 시스템을 도시한 몰리에르(mollier) 선도(p-h 선도)를 나타낸다. 도3에 도시된 바와 같이, 이젝터 사이클 시스템에서의 냉각 성능은 향상되어질 수 있다.
상기 증발기(300)상에 발생된 성에를 제거하기 위한 성에제거작동이 수행될 경우, 상기 밸브(710)는 상기 압축기(100)로부터 배출된 냉매가 이젝터(400)와 기액분리기(500)를 우회하는 동안에 상기 고온 가스 통로(700)를 통하여 증발기(300)내로 도입되도록 개방된다. 그러므로, 상기 증발기(300)는 가열되고 고온냉매(고온 기상냉매)에 의해 성에가 제거된다. 이에 따라, 상기 증발기(300)의 성에제거 작동중에, 상기 압축기(100)로부터 배출된 냉매는 증발기(300)를 통하여, 이젝터(400), 기액 분리기(500) 순으로 흐르고, 압축기(100)로 귀환한다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 트로틀(520)이 기액분리기(500)로부터 증발기(300)의 냉매입구측까지의 냉매통로(L1)에 배치되기 때문에, 고온 가스 통로(700)로부터 증발기(300)를 향하여 도입된 냉매는 기액분리기(500)를 향하여 흐르는 것 없이 증발기(300)내로 확실하게 흐른다. 따라서, 상기 증발기(300)의 성에제거작동은 확실하게 수행될 수 있다.
상기 트로틀(520)이 도14에 도시된 비교예에서 보인 바와 같이, 냉매통로(L1)내에 제공되지 않을 경우, 상기 바이패스통로(700)로부터 A점을 통과한 기액분리기(500)까지의 냉매통로의 압력손실은 상기 바이패스통로(700)로부터 증발기(300)와 이젝터(400)를 통과한 기액분리기(500)까지의 냉매통로에서의 압력손실보다 더욱 작게 될 수 있다. 이 경우에, 바이패스통로(700)로부터 도입된 냉매는 증발기(300)내로 거의 흐르지 않게 되지만, 냉매통로(L1)를 통하여 기액분리기(500)내로 쉽게 직접 흐른다. 이 경우에, 상기 증발기(300)의 성에제거작동을 수행하는 것이 어렵다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 상기 트로틀(520)이 냉매통로(L1)에 제공되기 때문에, 상기 바이패스통로(700)로부터 트로틀(520)을 통과한 기액분리기(500)까지의 냉매통로내의 압력손실은 상기 바이패스통로(700)로부터 증발기(300)와 이젝터(400)를 통과한 기액분리기(500)까지의 냉매통로에서의 압력손실보다 더욱 크게 될 수 있다. 따라서, 제1 실시예에서, 증발기의 성에제거작동이 확실하게 수행될 수 있다. 추가로, 본발명의 제1 실시예에서, 압축기(100)로부터 배출된 냉매는 성에제거작동중에 이젝터(400)와 기액분리기(500)를 우회하는 동안 고온 가스 통로(700)를 통하여 증발기(300)내로 도입된다. 따라서, 성에제거 작동중에 기액분리기(500)내의 액상냉매가 증발기내로 흐르는 것을 방지할 수 있으며, 성에제거작동이 수행되는 성에제거시간주기가 짧아질 수 있다.
본 발명의 제2 실시예를 도4를 참조하여 설명한다. 제2 실시예에서는, 고정된 트로틀(520) 대신에, 체크밸브(510)가 냉매통로(L1)내에 제공된다. 상기 체크밸브(510)는 기액분리기(500)로부터 증발기(300)로 냉매가 직접 흐르도록 허가하고 상기 증발기(300)로부터 기액분리기(500)로 냉매가 직접 흐르는 것을 차단하기 위해 배치된다. 따라서, 상기 증발기(300)의 성에제거작동중에, 상기 압축기(100)로부터 배출된 고온 가스 냉매는 상기 증발기(300)내로 확실하게 도입될 수 있다.
또한, 제2 실시예에서, 냉매통로(L1)는 증발기(300)내로 흡입된 냉매의 압력과 상기 증발기(300)내의 압력(증발압력)을 확실하게 감소시키기 위하여 냉매가 흐르는 동안에, 소정 압력손실을 발생시키기 위해 설치된다. 예를들면, 상기 냉매통로(L1)는 캐필러리 튜브로 형성되거나 냉매통로에 고정된 트로틀이 제공될 수 있다. 따라서, 제2 실시예에서, 전술한 제1 실시예와 유사힌 잇점이 얻어질 수 있다. 따라서, 상기 증발기(300)의 성에제거작동중에 상기 압축기(100)로부터 배출된 고온 기상냉매는 증발기(300)내로 확실하게 도입될 수 있다.
본 발명의 제3 실시예를 설명한다. 제3 실시예에서, 3방향 밸브(710a)가 고온가스통로(700)와 냉매통로(L1)가 연결되는 연결부에 제공된다. 따라서, 상기 증발기(300)의 성에제거작동중에, 압축기(100)로부터 배출된 고온냉매는 상기 3방향 밸브(710a)를 통하여 증발기(300)내로 확실하게 도입될 수 있다. 제3 실시예에서, 냉매를 감압시키기 위한 감압유니트가 3방향 밸브(710a)내에 제공될 수 있다.
본 발명의 바람직한 제4 실시예를 도6을 참조하여 설명한다. 제4 실시예에서는, 제1 실시예에서 기술된 고정 트로틀(520) 대신에, 개방정도를 변경시키기 위해 조절되는 밸브(530)가 냉매통로(L1)에 제공된다. 특히, 밸브(530)의 개방정도는 소정의 압력손실이 냉매통로(L1)에서 발생되는 것에 의해 제로(zero)로부터 소정의 개방정도까지 조절될 수 있다. 상기 밸브(530)의 개방정도가 제로로 조절될 경우, 상기 냉매통로(L1)는 차폐된다. 따라서, 성에제거작동중에, 밸브(710)는 개방되고 밸브(530)는 차폐된다.
본 발명의 제5 실시예를 도7을 참조하여 설명한다. 제5 실시예에서는, 상기 기액분리기(제5 실시예에서는 "제1 기액분리기"로 칭함)(500)가 냉매통로(L1)에 배치되며, 제2 기액분리기(600)가 증발기(300)와 이젝터(400)를 연결하는 냉매통로(L2)에 배치된다. 상기 제2 기액분리기(600)는 증발기(300)로부터 흐르는 냉매를 액상냉매와 기상냉매로 분리시키기 위해 배치되며, 상기 제2 기액분리기(600)의 기상냉매출구측은 이젝터(400)의 혼합부(420)에 결합된다. 추가로, 제2 실시예에서 기술된 체크밸브(510)는 냉매통로(L1)내에 배치된다.
상기 증발기(300)에 발생된 성에가 성에제거작동중에 제거될 경우, 상기 밸브(710)가 개방됨으로써, 상기 압축기(100)로부터 배출된 고온냉매(고온 기상냉매)는 증발기(300)에 끼인 성에를 제거하기 위하여 제1 기액분리기(500)와 이젝터(400)를 우회하는 동안에 상기 증발기(300)내로 도입된다.
상기 고온 가스 통로(700)로부터 유출되는 비교적 높은 압력의 냉매압력(relative-high pressure)이 제1 기액분리기(500)의 액상출구측에 인가되기 때문에, 상기 이젝터(400)로부터 제1 기액분리기(500)내로 흐르는 냉매는 증발기를 향하여 흐르지 않는다.
제5 실시예에 따르면, 상기 제2 기액분리기(600)가 증발기(300)와 이젝터(400)를 연결하는 냉매통로(L2)내에 배치되기 때문에, 증발기(300)내에 도입된 고온 기상냉매가 증발기(300)를 가열함으로써 상기 증발기(300)에 머무르는 액상냉매는 증발기의 외부측으로 배출된다. 상기 증발기(300)로부터 배출된 냉매는 제2 기액분리기(600)로 흐르며, 액상냉매는 제2 기액분리기(600)내의 기상냉매가 이젝터(400)으로 흡입되는 동안에 제2 기액분리기(600)내에 저장된다.
이에 따라, 제5 실시예에서는, 증발기(300)의 성에제거작동중에, 제1 기액분리기(500)내의 액상 냉매가 증발기(300)내로 흐르는 것을 방지할 수 있으며, 상기 증발기(300)내의 액상냉매량은 감소된다. 따라서, 상기 고온 기상냉매의 열은 증발기(300)내의 액상냉매에 의해 흡수됨으로써 제한할 수 있으며, 상기 증발기(300)의 성에제거작동이 수행되는 성에제거시간주기가 더욱 짧아질 수 있다.
본 발명의 바람직한 제6 실시예를 도8을 참조하여 설명한다. 제6 실시예의 이젝터 사이클 시스템에서는, 상기 제5 실시예에서 기술된 제2 기액분리기(600)와 증발기(300)가 도8에 도시된 바와 같이 일체화된다. 이 경우에, 상기 제2 기액분리기(600)는 차량에 쉽게 설치될 수 있으며, 상기 이젝터 사이클 시스템의 설치작업이 개선될 수 있다.
본 발명의 바람직한 제7 실시예를 도9를 참조하여 설명한다. 상기 제7 실시예는 전술한 제6 실시예의 변형예이다. 상기 제7 실시예에서는, 증발기(300)의 회수헤더(collection header)(310)가 전술한 제2 기액분리기(600)의 기능을 가지도록 구성되어 있다. 상기 증발기(300)에서, 상기 회수헤더(310)는 냉매가 통과하는 복수의 튜브와 연통함으로써 상기 복수의 튜브로부터의 냉매가 회수되어 상기 회수헤더(310)내에 회수된다. 따라서, 제7 실시예에서는 상기 제5 실시예 및 제6 실시예에서 기술된 잇점들이 얻어질 수 있다.
본 발명의 바람직한 제8 실시예를 도10을 참조하여 설명한다. 제8 실시예에서, 고온 가스 통로(700)가 냉매통로(L1)에 연결되는 것이 아니고, 이젝터(400)와 증발기(300)를 연결하는 냉매통로(L2)에 연결된다. 추가로, 성에제거작동중에 고온 기상냉매의 흐름이 고온 가스 통로(700)로부터 이젝터(400)를 향하는 것을 방지하기 위하여 밸브(720)가 냉매통로(L2)내에 배치된다.
따라서, 성에제거모드중에, 상기 압축기(100)로부터 배출된 고온 기상냉매는 상기 이젝터(400)와 기액분리기(500)를 우회하는 동안에 고온 가스 통로(700)를 통하여 증발기(300)내로 흐르며, 상기 기액분리기(500)를 통하여 압축기(100)로 귀환한다. 이에 따라, 상기 성에제거작동중에 액상 냉매가 증발기(300)내로 흐르는 것을 방지할 수 있으며, 상기 증발기(300)내의 액상냉매량은 감소될 수 있다. 그 결과, 고온 기상냉매의 열을 증발기(300)내의 액상냉매에 의해 흡수됨으로써 제한할 수 있으며, 상기 증발기(300)의 성에제거작동이 수행되는 성에제거시간주기가 더욱 짧아질 수 있게 된다.
본 발명의 바람직한 제9 실시예를 도11을 참조하여 설명한다. 전술한 실시예들에서, 상기 고온 가스 통로(700)는 방열기(200)의 냉매입구측에 연결된다. 그러나, 도11에 도시된 바와 같이, 상기 제9 실시예에서는 상기 고온가스통로(700)가 방열기(200)의 냉매출구측에 연결된다. 이 경우에, 상기 방열기(200)로부터 배출된 냉매는 성에제거작동중에, 이젝터(400)와 기액분리기(500)를 우회하는 동안 증발기(300)내로 직접 도입될 수 있다. 유사하게, 전술한 제1 및 제3 내지 제7 실시예 각각에서는, 상기 고온 가스 통로(700)가 방열기(200)의 냉매출구측에 연결될 수 있다.
본 발명의 바람직한 제10 실시예를 도12를 참조하여 설명한다. 제10 실시예에서, 고온 가스 통로(700)는 성에제거작동중에 방열기(200)로부터의 고온가스가 이젝터(400)의 노즐(410) 냉매입구측으로부터 증발기(300)내로 도입되도록 구성된다. 추가로, 3방향 밸브(710a)가 고온가스통로(700)에 제공된다.
상기 증발기(300)가 흡열기능(냉각기능)을 가지도록 작동될 경우, 밸브(710a)의 "a"측이 차폐되고, 상기 방열기(200)로부터 배출된 냉매는 3방향 밸브(710a)의 "b"측으로부터 "a"측으로 흐른다. 다른 한편으로, 성에제거작동중에 상기 밸브(710a)의 "c"측은 차폐되고, 상기 방열기(200)로부터의 냉매는 3방향 밸브(710a)의 "b"측으로부터 "a"측으로 흐른다.
본 발명의 바람직한 제11 실시예를 도13을 참조하여 설명한다. 상기 제11 실시예는 전술한 제10 실시예의 변형예이다. 도13에 도시된 바와 같이 상기 제11 실시예에서, 고온 가스 통로(700)는 성에제거작동중에 상기 방열기(200)로부터의 냉매가 상기 이젝터(400)와 기액분리기(500)를 우회하는 동안 상기 노즐(410)의 내측으로부터 증발기(300)내로 도입되도록 구성된다. 추가로, 2방향 밸브(710)가 고온 가스통로(700)에 배치된다.
상기 증발기(300)가 흡열기능(냉각기능)을 가지도록 작동될 경우, 상기 밸브(710)는 방열기(200)로부터의 고압냉매가 이젝터(400)의 노즐(410)내로 흐르도록 차폐된다. 다른 한편으로, 성에제거작동중에, 상기 밸브(710)는 방열기(200)로부터의 냉매가 고온가스통로(700)를 통하여 증발기(300)내로 도입되도록 개방된다.
일반적으로, 상기 이젝터(400)의 노즐(410)내의 압력손실이 매우 크기 때문에, 상기 노즐(410)로부터 흐르는 냉매가 밸브(710)로 역류하여 흐르는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 밸브(710)가 개방되었을 경우, 상기 노즐(410)과 밸브(710) 사이에서 냉매가 순환되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제11 실시예에서 조차도, 성에제거작동중에, 상기 압축기(100)로부터 배출된 냉매는 상기 이젝터(400)와 기액분리기(500)를 우회하는 동안에 상기 고온가스 통로(700)를 통하여 증발기(300)내로 도입된다. 따라서, 성에제거작동중에 기액분리기(500)내의 액상냉매가 증발기(300)내로 흐르는 것을 방지할 수 있으며, 성에제거 시간주기가 짧아질 수 있다.
비록 본 발명이 첨부된 도면을 참조하는 것에 의해 바람직한 실시예에 대하여 충분히 기술되었을지라도, 여러가지 변경이나 변형이 이 기술분야에서 숙련된 자에 의해 명백해질 것임이 주지될 것이다.
예를 들면, 전술한 실시예들에 따른 이젝터 사이클 시스템에서, 이산화 탄소가 냉매로서 사용된다. 그러나, 본 발명은 탄화수소나 플루오르화탄소(flon)와 같은 냉매가 사용되는 이젝터 사이클 시스템에 적용될 수 있다.
본 발명의 전술한 실시예들에서, 상기 이젝터 사이클 시스템은 차량 공기조화기에 사용된다. 그러나, 상기 이젝터 사이클 시스템은 어떤 객실, 냉각유니트 또는 가열펌프를 사용하는 가열유니트용 공기조화기를 위해 사용될 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예에서, 상기 밸브(710)는 고온가스통로(700)에 제공된다. 그러나, 상기 밸브(710)는 방열기(200)와 고온가스통로(700)의 분기부 사이에 배치될 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예에서, 상기 이젝터(400)는 압력증가부(420, 430)의 냉매통로의 단면영역이 고정되는 고정 타입 이젝터이다. 그러나, 본 발명에서 상기 노즐(410)이나 압력증가부(420, 430)에서의 냉매통로의 단면영역이 열부하와 같은 것에 따라 변화되는 가변타입 이젝터가 이젝터 사이클 시스템에 사용되어질 수 있다.
이러한 변경 및 변형은 첨부된 청구범위에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 범주내에 있는 것으로서 이해되어질 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 압축기로부터 배출된 고온 가스냉매가 이젝터와 기액분리기를 우회하는 동안 바이패스통로를 통하여 증발기내로 도입되고, 또 트로틀 또는 체크밸브가 기액분리기로부터 증발기의 냉매입구측까지의 냉매통로내에 제공됨으로써, 성에제거작동중에 상기 압축기로부터의 고온 기상냉매는 기액분리를 향해 흐르지 않고 바이패스통로를 통하여 증발기로 확실히 도입되어질 수 있는 효과를 가진다.
도1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 이젝터 사이클 시스템의 개략적인 다이아그램도.
도2는 상기 제1 실시예에 따른 이젝터 사이클 시스템에 사용되는 이젝터를 확대하여 나타낸 개략적인 다이아그램도.
도3은 상기 제1 실시예에 따른 이젝터 사이클 시스템의 작동을 나타낸 몰리에르(mollier) 선도(p-h 선도).
도4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 이젝터 사이클 시스템의 개략적인 다이아그램도.
도5는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 이젝터 사이클 시스템의 개략적인 다이아그램도.
도6은 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 이젝터 사이클 시스템의 개략적인 다이아그램도.
도7은 본 발명의 바람직한 제5 실시예에 따른 이젝터 사이클 시스템의 개략적인 다이아그램도.
도8은 본 발명의 바람직한 제6 실시예에 따른 이젝터 사이클 시스템에 사용되는 증발기를 나타낸 사시도.
도9는 본 발명의 바람직한 제7 실시예에 따른 이젝터 사이클 시스템에 사용되는 증발기를 나타낸 사시도.
도10은 본 발명의 바람직한 제8 실시예에 따른 이젝터 사이클 시스템의 개략적인 다이아그램도.
도11은 본 발명의 바람직한 제9 실시예에 따른 이젝터 사이클 시스템의 개략적인 다이아그램도.
도12는 본 발명의 바람직한 제10 실시예에 따른 이젝터 사이클 시스템의 개략적인 다이아그램도.
도13은 본 발명의 바람직한 제11 실시예에 따른 이젝터 사이클 시스템의 개략적인 다이아그램도.
도14는 이젝터 사이클 시스템의 비교예를 나타낸 개략적인 다이아 그램도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100: 압축기 200: 방열기
300: 증발기 400: 이젝터
410: 노즐 420: 혼합부
430: 디퓨져 500: 기액분리기
520: 트로틀 700: 고온가스통로(바이패스통로)

Claims (17)

  1. 냉매를 흡입하여 압축시키기 위한 압축기;
    상기 압축기로부터 배출된 냉매를 냉각시키는 방열기;
    냉각능력을 얻기 위해 냉매를 증발시키기 위한 증발기;
    고압 냉매가 감압되어 팽창되도록 상기 방열기로부터의 고압냉매의 압력에너지를 속도에너지로 변환시키기 위한 노즐과, 상기 노즐로부터 배출된 냉매와 상기 증발기로부터의 기상냉매가 혼합되는 동안에 상기 냉매의 압력이 증가되도록 속도에너지가 압력에너지로 변환되는 압력증가부를 포함하는 이젝터;
    상기 이젝터로부터 흐르는 냉매를 기상냉매와 액상냉매로 분리시키며, 상기압축기의 냉매흡입측에 연결된 기상냉매출구와 상기 증발기의 일측에 연결된 액상냉매출구를 가지는 기액분리기; 및
    상기 증발기에 끼인 성에를 제거시키기 위한 성에제거작동중에, 상기 압축기로부터 배출된 냉매가 상기 이젝터와 기액분리기를 우회하는 동안 증발기내로 도입되도록 하는 바이패스통로
    를 포함하며,
    상기 바이패스통로는 상기 기액분리기와 증발기 사이의 냉매통로에 연결되거나 상기 증발기와 이젝터 사이의 냉매통로에 연결되어, 성에제거동작중에 상기 기액분리기로부터 증발기로의 냉매흐름을 방지하는
    이젝터 사이클 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 성에제거작동중에, 압축기로부터 배출된 냉매가 이젝터와 기액분리기를 우회하는 동안 상기 이젝터의 일측으로부터 증발기내로 도입되는 이젝터 사이클 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    냉매통로내에서 소정의 압력손실을 발생시키기 위하여 상기 기액분리기의 액상냉매출구와 증발기를 연통시키는 냉매통로(L1)내에 배치된 압력손실 발생유니트를 더 포함하는 이젝터 사이클 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 압력손실 발생유니트가 트로틀부재인 이젝터 사이클 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 압력손실 발생유니트는 냉매통로내에서 소정의 압력손실을 발생시킬 수있도록 냉매통로의 개방정도를 조절하는 밸브인 이젝터 사이클 시스템.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 증발기로부터 상기 냉매통로를 통하여 기액분리기로 흐르는 냉매를 차단하도록 상기 기액분리기의 액상냉매출구와 증발기를 연통시키는 냉매통로에 배치된 체크밸브를 더 포함하는 이젝터 사이클 시스템.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 증발기로부터의 냉매를 기상냉매와 액상냉매로 분리시키기 위하여, 상기 증발기와 이젝터를 연결하는 냉매통로(L2)에 배치된 다른 기액분리기를 더 포함하며,
    상기 다른 기액분리기는 그로부터 분리된 기상냉매가 이젝터내로 흡입되도록 하기 위한 냉매출구를 가지는 이젝터 사이클 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 다른 기액분리기가 증발기와 일체화된 이젝터 사이클 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이패스통로는 냉매가 성에제거작동중에 방열기의 냉매입구측으로부터 바이패스통로내로 도입되도록 상기 방열기의 냉매입구측에 연결된 이젝터 사이클 시스템.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 바이패스통로는 냉매가 성에제거작동중에 방열기의 냉매출구측으로부터 바이패스통로내로 도입되도록 상기 방열기의 냉매출구측에 연결된 이젝터 사이클 시스템.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    성에제거작동중에 상기 바이패스통로를 통하여 흐르는 냉매를 감압시키기 위하여, 상기 바이패스통로내에 배치된 감압유니트를 더 포함하는 이젝터 사이클 시스템.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 바이패스통로로부터 증발기로 냉매가 흐르도록 하며, 성에제거작동중에 상기 이젝터와 기액분리기로부터 증발기로 냉매가 흐르는 것을 차단하기 위한 3방향밸브를 더 포함하는 이젝터 사이클 시스템.
  13. 냉매를 흡입하여 압축시키기 위한 압축기;
    상기 압축기로부터 배출된 냉매를 냉각시키는 방열기;
    냉각능력을 얻기 위해 냉매를 증발시키기 위한 증발기;
    고압측 냉매가 감압되어 팽창되도록 상기 방열기로부터의 고압냉매의 압력에너지를 속도에너지로 변환시키기 위한 노즐과, 상기 노즐로부터 배출된 냉매와 상기 증발기로부터의 기상냉매가 혼합되는 동안에 상기 냉매의 압력이 증가되도록 속도에너지가 압력에너지로 변환되는 압력증가부를 포함하는 이젝터;
    상기 이젝터로부터 흐르는 냉매를 기상냉매와 액상냉매로 분리시키며, 상기압축기의 냉매흡입측에 결합된 기상냉매출구와 상기 증발기의 일측에 결합된 액상냉매출구를 가지는 제1 기액분리기; 및
    상기 증발기에 끼인 성에를 제거시키기 위한 성에제거작동중에, 상기 압축기로부터 배출된 냉매가 상기 이젝터와 제1 기액분리기를 우회하는 동안 증발기내로 도입하기 위한 바이패스수단
    을 포함하며,
    상기 바이패스수단은 상기 제1 기액분리기와 증발기 사이의 냉매통로에 연결되거나 상기 증발기와 이젝터 사이의 냉매통로에 연결되어, 성에제거동작중에 상기 제1 기액분리기로부터 증발기로의 냉매흐름을 방지하는
    이젝터 사이클 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    증발기로부터의 냉매를 기상냉매와 액상냉매로 분리시키기 위하여 상기 증발기와 이젝터를 연결하는 냉매통로(L2)내에 배치된 제2 기액분리기를 더 포함하며,
    상기 제2 기액분리기는 그의 내부에서 분리된 기상냉매가 이젝터내로 흡입되도록 하기 위한 냉매출구를 가지는 이젝터 사이클 시스템.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 바이패스수단은 냉매통로내에서 소정의 압력손실이 발생하도록 상기 제1 기액분리기의 액상냉매출구와 증발기를 연통시키는 냉매통로(L1)내에 배치된 압력손실 발생유니트를 포함하는 이젝터 사이클 시스템.
  16. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 바이패스수단은 상기 증발기로부터 냉매통로를 통하여 기액분리기로 흐르는 냉매를 차단하도록 상기 제1 기액분리기의 액상냉매출구와 증발기를 연통시키는 냉매통로(L1)에 배치된 체크밸브를 더 포함하는 이젝터 사이클 시스템.
  17. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 바이패스수단은 성에제거작동중에 압축기로부터 배출된 냉매가 상기 이젝터와 제1 기액분리기를 우회하는 동안 증발기내에 도입되도록 하는 바이패스통로 및 상기 바이패스통로를 통하여 흐르는 냉매를 감압시키기 위하여 바이패스통로내에 배치된 감압유니트를 포함하는 이젝터 사이클 시스템.
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