KR19980042425A - Automotive Air Conditioning System - Google Patents
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Abstract
차량용 공기 조화 시스템은, 파이프를 통해 서로 연결된 압축기, 제1 응축기, 제2 응축기, 액체 탱크, 팽창 밸브 및 증발기를 포함하고, 냉매가 상(phase)을 변경하면서 압축기의 유출구로부터 압축기의 유입구로 유동하게 되는 제1 냉매 순환 회로를 형성하는 제1 사이클을 구비한다. 제1 사이클은 작동시 증발기가 냉각기로서 작용하게 한다. 공기 조화 시스템은, 파이프를 통해 서로 연결된 압축기, 제2 응축기, 액체 탱크, 팽창 밸브 및 증발기를 포함하고, 냉매가 상을 변경하면서 압축기의 유출구로부터 압축기의 유입구로 유동하게 되는 제2 냉매 순환 회로를 형성한다. 제2 사이클은 작동시 응축기가 히터로서 작용하게 하고 증발기가 냉각기로서 작용하게 한다. 제1 사이클 및 제2 사이클은 스위치 수단에 의해 절환된다. 공기 조화 시스템은 제2 응축기 및 증발기가 설치된 공기 유동 통로를 갖는 공기 도관 케이스를 구비한다. 공기 유동 통로는 하류측 부분에서 차량의 차량 실내에 연결된다. 공기 조화 시스템은 제2 사이클의 작동 하에 증발기의 유출구로부터 압축기의 유입구로 연장하는 파이프 내에서 유동하는 귀환 냉매를 가열하는 히터 수단도 포함한다.The vehicle air conditioning system includes a compressor, a first condenser, a second condenser, a liquid tank, an expansion valve, and an evaporator connected to each other through a pipe, and the refrigerant flows from the outlet of the compressor to the inlet of the compressor while changing phase. And a first cycle forming a first refrigerant circulation circuit. The first cycle causes the evaporator to act as a cooler in operation. The air conditioning system comprises a second refrigerant circulation circuit comprising a compressor, a second condenser, a liquid tank, an expansion valve and an evaporator connected to each other via a pipe, the refrigerant flowing from the outlet of the compressor to the inlet of the compressor while changing phase. Form. The second cycle causes the condenser to act as a heater and the evaporator to act as a cooler in operation. The first cycle and the second cycle are switched by switch means. The air conditioning system has an air conduit case having an air flow passage provided with a second condenser and an evaporator. The air flow passage is connected to the vehicle interior of the vehicle in the downstream portion. The air conditioning system also includes heater means for heating the return refrigerant flowing in the pipe extending from the outlet of the evaporator to the inlet of the compressor under the operation of the second cycle.
Description
본 발명은 일반적으로 자동차의 공기 조화 시스템(air conditioning system)에 관한 것으로, 특히 2개의 기능 사이클, 즉 시스템을 폐쇄 냉동 시스템으로서 실제 사용함으로써 공기를 냉각시키는 사이클과, 시스템을 열펌프(heat pump) 시스템으로서 실제 사용함으로써 공기를 가열하면서 제습(dehumidifying)하는 사이클을 갖는 2중 기능식(double function type)의 자동차용 공기 조화 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates generally to an air conditioning system in a motor vehicle, in particular two functional cycles, a cycle for cooling air by actually using the system as a closed refrigeration system, and a heat pump The present invention relates to a double function type automotive air conditioning system having a cycle of dehumidifying while heating air by practical use as a system.
지금까지, 여러 종류의 공기 조화 시스템이 제안되었으며, 특히 자동차 분야에서 실용화되었다. 이들 중 일부는 전술한 2중 기능식의 것이다.To date, several types of air conditioning systems have been proposed, particularly in the automotive sector. Some of these are of the aforementioned dual functional type.
원-박스형(one-box type) 차량 등과 같은 차체가 긴 승용차에 있어서, 차량 실내의 전방부에서 공기를 조절하는 제1 공기 조화 유니트와, 차량 실내의 후방부에서 공기를 조절하는 제2 공기 조화 유니트를 포함하는 소위 2중 공기 조화 시스템(dual air conditioning system)도 사용되었다.In a long-haul passenger car such as a one-box type vehicle, a first air conditioning unit that regulates air at the front of the vehicle interior and a second air conditioner that regulates air at the rear of the vehicle interior A so-called dual air conditioning system was also used, including the unit.
요즈음, 2중 기능식의 이점을 얻기 위하여, 2중 공기 조화 시스템 중 일부는 2중 기능식의 원리를 채택한다. 즉, 예컨대, 제1 공기 조화 유니트는 2중 기능식의 공기 조화 시스템의 일부를 구성하는 증발기(evaporator)와, 엔진 냉각수가 공급되는 히터 코어(heater core)를 포함하며, 제2 공기 조화 유니트는 공기 조화 시스템에 연결된 다른 증발기와, 히터로서 역할하도록 증발기와 직렬로 연결된 응축기(condenser)를 포함한다.These days, in order to take advantage of the dual functional, some of the dual air conditioning systems adopt the principle of the dual functional. That is, for example, the first air conditioning unit includes an evaporator constituting a part of a dual function air conditioning system, and a heater core to which engine coolant is supplied, and the second air conditioning unit is Another evaporator connected to the air conditioning system and a condenser connected in series with the evaporator to serve as a heater.
그러나, 고유한 구성으로 인해, 전술한 2중식의 공기 조화 시스템은 사용자를 만족시키지 못하였다. 즉, 시스템의 제2 공기 조화 유니트는 특히 추운 계절에 차량 실내의 후방부에 충분하게 데워진 공기를 제공하지 못하였다.However, due to the inherent configuration, the dual air conditioning system described above did not satisfy the user. That is, the second air conditioning unit of the system did not provide sufficient warmed air to the rear of the vehicle interior, especially in cold seasons.
따라서, 본 발명의 목적은 전술한 결점이 없는, 2중 기능식의 자동차용 공기 조화 시스템을 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a dual functional vehicle air conditioning system which does not have the drawbacks mentioned above.
본 발명의 다른 목적은 2중 기능식의 원리를 합체한, 개량된 자동차용 2중 공기 조화 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an improved automotive dual air conditioning system incorporating the principle of dual functional.
본 발명의 또 다른 목적은 전기 차량을 위한 2중 기능식의 개량된 공기 조화 시스템을 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a dual functional improved air conditioning system for an electric vehicle.
도1은 본 발명의 2중 공기 조화 시스템이 실제 적용되는 원-박스형(one-box type) 자동차의 개략도.1 is a schematic diagram of a one-box type vehicle to which a dual air conditioning system of the present invention is actually applied.
도2는 본 발명의 제1 실시예인 자동차용 2중 공기 조화 시스템의 회로의 개략도.Fig. 2 is a schematic diagram of a circuit of the dual air conditioner system for automobiles which is the first embodiment of the present invention.
도3은 제1 실시예의 시스템에 채용된 잉여(extra) 열교환기의 사시도.3 is a perspective view of an extra heat exchanger employed in the system of the first embodiment;
도4는 본 발명의 제2 실시예인 자동차용 2중 공기 조화 시스템을 도시하는, 도2와 유사한 개략도.FIG. 4 is a schematic view similar to FIG. 2, showing a dual air conditioner system for a vehicle, which is a second embodiment of the present invention; FIG.
도5는 제2 실시예의 2중 공기 조화 시스템의 주요부의 사시도.Fig. 5 is a perspective view of an essential part of the dual air conditioner system of the second embodiment.
도6은 본 발명의 제3 실시예인 자동차용 2중 공기 조화 시스템을 도시하는, 도2와 유사한 개략도.FIG. 6 is a schematic view similar to FIG. 2, showing a dual air conditioning system for a vehicle as a third embodiment of the present invention; FIG.
도7은 전기 차량에 적당한 본 발명의 제4 실시예인 2중 기능식 공기 조화 시스템의 회로의 개략도.Figure 7 is a schematic diagram of a circuit of a dual functional air conditioning system, which is a fourth embodiment of the present invention suitable for an electric vehicle.
도8은 제4 실시예의 시스템에 채용된 잉여 증발기의 부분 단면 측면도.8 is a partial cross-sectional side view of a redundant evaporator employed in the system of the fourth embodiment.
도9는 잉여 증발기의 평면도.9 is a plan view of a surplus evaporator.
도10은 잉여 증발기의 측면도.10 is a side view of a surplus evaporator.
도11은 잉여 증발기에 설치된 나선형 피복 히터(spiral sheathed heater)의 정면도.11 is a front view of a spiral sheathed heater installed in a redundant evaporator.
도12는 제4 실시예에서 사용 가능한 잉여 증발기의 수정예를 도시하는 개략도.12 is a schematic diagram showing a modification of the redundant evaporator usable in the fourth embodiment.
도13은 일부 부품이 제거된 수정예의 개략도.Figure 13 is a schematic diagram of a modification in which some parts are removed.
도14는 수정예의 우측 부분의 개략도.14 is a schematic view of the right part of a modification.
도15는 수정예의 좌측 부분의 개략도.15 is a schematic view of the left part of a modification.
도16은 수직으로 배치된 수정예를 도시하는 개략도.Fig. 16 is a schematic diagram showing a modification arranged vertically;
도17은 제4 실시예의 2중 기능식 공기 조화 장치에 채용된 제어 회로의 블럭 선도.Fig. 17 is a block diagram of a control circuit employed in the dual functional air conditioner of the fourth embodiment.
도18은 나선형 피복 히터의 온/오프 특성을 도시하는 차트.18 is a chart showing on / off characteristics of a spiral sheath heater.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
m : 귀환 회로m: feedback circuit
V1, V2 : 개방/폐쇄 밸브V1, V2: open / close valve
1 : 압축기1: compressor
2 : 엔진2: engine
3, 21 : 응축기3, 21: condenser
3B, 31 : 바이패스 회로3B, 31: bypass circuit
4a, 4b : 액체 탱크4a, 4b: liquid tank
5a, 5b : 팽창 밸브5a, 5b: expansion valve
10, 20 : 공기 조화 유니트10, 20: air conditioning unit
11 : 히터 코어11: heater core
11a, 11b, 32 : 개방/폐쇄 밸브11a, 11b, 32: open / close valve
12, 22 : 열교환기12, 22: heat exchanger
30 : 잉여 열교환기30: surplus heat exchanger
100A, 100B, 100C, 100D : 공기 조화 시스템Air Conditioning System: 100A, 100B, 100C, 100D
110 : 공기 도관 케이스110: air conduit case
138 : 제어 유니트138: control unit
본 발명의 제1 태양에 따르면, 파이프를 통해 서로 연결된, 압축기, 제1 응축기, 제2 응축기, 액체 탱크, 팽창 밸브 및 증발기를 포함하고, 냉매가 상(phase)을 변경하면서 압축기의 유출구로부터 압축기의 유입구로 유동하게 되는 제1 냉매 순환 회로를 형성하며, 작동시 증발기가 냉각기로서 작용하게 하는 제1 사이클과; 파이프를 통해 서로 연결된, 압축기, 제2 응축기, 액체 탱크, 팽창 밸브 및 증발기를 포함하고, 냉매가 상을 변경하면서 압축기의 유출구로부터 압축기의 유입구로 유동하게 되는 제2 냉매 순환 회로를 형성하며, 작동시 응축기가 히터로서 작용하게 하고 증발기가 냉각기로서 작용하게 하는 제2 사이클과; 제1 사이클 및 제2 사이클을 절환하는 스위치 수단과; 제2 응축기 및 증발기가 설치되어 있고 하류측 부분에서 차량의 차량 실내에 연결된 공기 유동 통로를 갖는 공기 도관 케이스와; 제2 사이클의 작동 하에 증발기의 유출구로부터 압축기의 유입구로 연장하는 파이프 내에서 유동하는 귀환 냉매를 가열하는 히터 수단을 포함하는 차량용 공기 조화 시스템이 마련된다.According to a first aspect of the invention, a compressor, a first condenser, a second condenser, a liquid tank, an expansion valve, and an evaporator, connected to each other via a pipe, comprises a compressor from the outlet of the compressor with the refrigerant changing phases. A first cycle for forming a first refrigerant circulation circuit which flows to an inlet of the first refrigerant, causing the evaporator to act as a cooler during operation; Forming a second refrigerant circulation circuit comprising a compressor, a second condenser, a liquid tank, an expansion valve, and an evaporator, connected to one another via a pipe, wherein the refrigerant flows from the outlet of the compressor to the inlet of the compressor while changing phases; A second cycle of causing the condenser to act as a heater and the evaporator to act as a cooler; Switch means for switching between a first cycle and a second cycle; An air conduit case provided with a second condenser and an evaporator and having an air flow passage connected to a vehicle interior of the vehicle in a downstream portion; A vehicle air conditioning system is provided comprising heater means for heating a return refrigerant flowing in a pipe extending from the outlet of the evaporator to the inlet of the compressor under the operation of the second cycle.
본 발명의 제2 태양에 따르면 내연 기관에 의해 동력을 얻는 자동차를 위한 2중 공기 조화 시스템이 마련된다. 2중 공기 조화 시스템은, 파이프를 통해 서로 연결된 내연 기관에 의해 구동되는 압축기, 제1 응축기, 제1 액체 탱크, 제1 팽창 밸브 및 제1 열교환기를 포함하여 냉매가 상을 변경하면서 압축기의 유출구로부터 압축기의 유입구로 유동하게 되는 제1 냉동 순환 회로를 형성하는 제1 사이클과, 파이프를 통해 서로 연결된 압축기, 액체 탱크, 제2 응축기, 제2 액체 탱크, 제2 팽창 밸브 및 제2 열교환기를 포함하여 냉매가 상을 변경하면서 압축기의 유출구로부터 압축기의 유입구로 유동하게 되는 제2 냉동 순환 회로를 형성하는 제2 사이클과, 제1 사이클 및 제2 사이클을 절환하는 제1 스위치를 포함하며, 작동시 제1 열교환기 및 제2 열교환기를 냉각기로서 작용시키는 제1 시스템과; 제1 응축기를 제외하고는 제1 사이클과 동일한 부품을 포함하는 제3 사이클과, 제1 응축기를 제외하고는 제2 사이클과 동일한 부품을 포함하는 제4 사이클과, 제3 사이클 및 제4 사이클을 절환하는 제2 스위치 수단을 포함하며, 제1 및 제2 열교환기를 냉각기로서 그리고 제2 응축기를 히터로서 작용시키는 제2 시스템과; 내연 기관의 물 재킷으로부터의 온수가 도입되는 히터 코어와; 히터 코어 및 제1 열교환기가 설치되는 제1 공기 유동 통로와 제2 응축기 및 제2 열교환기가 설치되는 제2 공기 유동 통로를 구비하는 공기 도관 케이스와; 제2 시스템의 작동 하에 압축기의 유입구로 들어가려고 하는 귀환 냉매를 가열하는 히터 수단을 포함하며; 제1 공기 유동 통로 및 제2 공기 유동 통로 각각은 하류측 부분에서 차량의 차량 실내에 연결된다.According to a second aspect of the invention there is provided a dual air conditioning system for a motor vehicle powered by an internal combustion engine. The dual air conditioning system includes a compressor, a first condenser, a first liquid tank, a first expansion valve, and a first heat exchanger, driven by internal combustion engines connected to each other via pipes, from the outlet of the compressor with the refrigerant changing phases. A first cycle that forms a first refrigeration circuit that flows to the inlet of the compressor, and includes a compressor, a liquid tank, a second condenser, a second liquid tank, a second expansion valve, and a second heat exchanger connected to each other via a pipe; A second cycle for forming a second refrigeration circuit in which the refrigerant flows from the outlet of the compressor to the inlet of the compressor while changing phases, and a first switch for switching between the first cycle and the second cycle; A first system for operating the first heat exchanger and the second heat exchanger as a cooler; A third cycle comprising the same components as the first cycle except the first condenser, a fourth cycle comprising the same components as the second cycle except the first condenser, and a third cycle and the fourth cycle A second system comprising a second switching means for switching, the second system acting as a cooler and a second condenser as a heater; A heater core into which hot water from the water jacket of the internal combustion engine is introduced; An air conduit case having a first air flow passage provided with a heater core and a first heat exchanger, and a second air flow passage provided with a second condenser and a second heat exchanger; Heater means for heating a return refrigerant that is about to enter the inlet of the compressor under operation of the second system; Each of the first air flow passage and the second air flow passage is connected to the vehicle interior of the vehicle in the downstream portion.
본 발명의 제3 태양에 따르면 내연 기관에 의해 동력을 얻는 자동차를 위한 2중 공기 조화 시스템이 마련된다. 공기 조화 시스템은, 파이프를 통해 서로 연결된 내연 기관에 의해 구동되는 압축기, 제1 응축기, 제1 액체 탱크, 제1 팽창 밸브 및 제1 열교환기를 포함하고, 냉매가 압축기의 유출구로부터 압축기의 유입구로 유동하게 되는 제1 냉매 순환 회로를 형성하며, 작동시 제1 열교환기가 냉각기로서 작용하게 하는 제1 사이클과; 파이프를 통해 서로 연결된 압축기, 제2 응축기, 제2 액체 탱크 및 제2 팽창 밸브를 포함하고, 냉매가 압축기의 유출구로부터 압축기의 유입구로 유동하게 되는 제2 냉매 순환 회로를 형성하며, 작동시 제2 응축기가 히터로서 작용하게 하는 제2 사이클과; 제1 사이클 및 제2 사이클을 절환하는 스위치 수단과; 내연 기관의 물 재킷으로부터의 온수가 도입되는 히터 코어와; 히터 코어 및 제1 열교환기가 설치되는 제1 공기 유동 통로와, 제2 응축기가 설치되는 제2 공기 유동 통로를 구비하는 공기 도관과; 제2 사이클의 작동 하에 압축기의 유입구로 들어가려고 하는 귀환 냉매를 가열하는 히터 수단을 포함하며; 제1 공기 유동 통로 및 제2 공기 유동 통로 각각은 하류측 부분에서 차량의 차량 실내에 연결된다.According to a third aspect of the invention there is provided a dual air conditioning system for a motor vehicle powered by an internal combustion engine. The air conditioning system includes a compressor, a first condenser, a first liquid tank, a first expansion valve, and a first heat exchanger, driven by internal combustion engines connected to each other via pipes, with refrigerant flowing from the outlet of the compressor to the inlet of the compressor. A first cycle of forming a first refrigerant circulation circuit, the first heat exchanger acting as a cooler during operation; A second refrigerant circulation circuit comprising a compressor, a second condenser, a second liquid tank, and a second expansion valve connected to each other via a pipe, the refrigerant flowing from the outlet of the compressor to the inlet of the compressor, the second being in operation A second cycle of causing the condenser to act as a heater; Switch means for switching between a first cycle and a second cycle; A heater core into which hot water from the water jacket of the internal combustion engine is introduced; An air conduit having a first air flow passage provided with a heater core and a first heat exchanger, and a second air flow passage provided with a second condenser; Heater means for heating a return refrigerant that is about to enter the inlet of the compressor under operation of a second cycle; Each of the first air flow passage and the second air flow passage is connected to the vehicle interior of the vehicle in the downstream portion.
본 발명의 제4 태양에 따르면, 전기 자동차용 공기 조화 시스템이 마련된다. 공기 조화 시스템은, 파이프를 통해 서로 연결된 전기 모터에 의해 구동되는 압축기, 제1 응축기, 제2 응축기, 액체 탱크, 팽창 밸브 및 증발기를 포함하고, 냉매가 상을 변경하면서 압축기의 유출구로부터 압축기의 유입구로 유동하게 되는 제1 냉매 순환 회로를 형성하며, 작동시 증발기가 냉각기로서 작용하게 하는 제1 사이클과; 파이프를 통해 서로 연결된 압축기, 제2 열교환기, 액체 탱크, 팽창 밸브 및 증발기를 포함하고, 냉매가 상을 변경하면서 압축기의 유출구로부터 압축기의 유입구로 유동하게 되는 제2 냉매 순환 회로를 형성하며, 작동시 응축기가 히터로서 작용하게 하고 증발기가 냉각기로서 작용하게 하는 제2 사이클과; 제1 사이클 및 제2 사이클을 절환하는 스위치 수단과; 제2 응축기 및 증발기가 설치되어 있고 하류측 부분에서 전기 자동차의 차량 실내에 연결된 공기 유동 통로를 갖는 공기 도관 케이스와; 제2 사이클의 작동 하에 증발기의 유출구로부터 압축기의 유입구로 연장하는 파이프 내에서 유동하는 귀환 냉매를 가열하는 히터 수단을 포함한다.According to the 4th aspect of this invention, the air conditioning system for electric vehicles is provided. The air conditioning system comprises a compressor, a first condenser, a second condenser, a liquid tank, an expansion valve, and an evaporator, driven by electric motors connected to each other via a pipe, the inlet of the compressor from the outlet of the compressor with the refrigerant changing phases. A first cycle for forming a first refrigerant circulation circuit, the first cycle allowing the evaporator to act as a cooler during operation; A compressor comprising a compressor, a second heat exchanger, a liquid tank, an expansion valve, and an evaporator connected to each other via a pipe, forming a second refrigerant circulation circuit in which the refrigerant flows from the outlet of the compressor to the inlet of the compressor while changing phase, and operates A second cycle of causing the condenser to act as a heater and the evaporator to act as a cooler; Switch means for switching between a first cycle and a second cycle; An air conduit case provided with a second condenser and an evaporator and having an air flow passage connected to a vehicle interior of the electric vehicle in a downstream portion; Heater means for heating the return refrigerant flowing in the pipe extending from the outlet of the evaporator to the inlet of the compressor under the operation of the second cycle.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 첨부 도면과 관련한 이하의 설명으로부터 명백하게 될 것이다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings.
도1 내지 도3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예의 자동차용 2중 공기 공기 조화 시스템(100A)이 도시되어 있다.1 to 3, there is shown a dual air conditioner system 100A for automobiles of a first embodiment of the present invention.
도1로부터 볼 수 있는 바와 같이, 2중 공기 조화 시스템(100A)은 차량(V)의 전방부에 장착된 제1 공기 조화 유니트(10)와, 차량(V)의 후방부에 장착된 제2 공기 조화 유니트(20)와, 제1 공기 조화 유니트(10) 및 제2 공기 조화 유니트(20)를 후술되는 방식으로 작동 연결하는 상호 연결 수단을 포함한다. 도면으로부터 이해되는 바와 같이, 제1 공기 조화 유니트(10) 및 제2 공기 조화 유니트(20)는 차량 실내의 전방부 및 후방부 내로 각각 송풍되는 공기를 조절하도록 배치 및 구성된다. 즉, 제1 공기 조화 유니트(10)는 외부 공기(즉, 차량 외부 공기) 및/또는 내부 공기(즉, 차량 실내 공기)를 선택적으로 취하여, 공기를 차량 실내의 전방부로 배출하기 전에 공기를 조절하는 반면에, 제2 공기 조화 유니트(20)는 내부 공기를 취하여, 공기를 차량 실내의 후방부로 배출하기 전에 공기를 조절한다.As can be seen from FIG. 1, the dual air conditioning system 100A includes a first air conditioning unit 10 mounted at the front of the vehicle V and a second mounted at the rear of the vehicle V. FIG. And an interconnecting means for operatively connecting the air conditioning unit 20 and the first air conditioning unit 10 and the second air conditioning unit 20 in the manner described below. As will be understood from the figure, the first air conditioning unit 10 and the second air conditioning unit 20 are arranged and configured to regulate the air blown into the front and rear portions of the vehicle interior, respectively. That is, the first air conditioner unit 10 selectively takes the outside air (ie, the vehicle outside air) and / or the inside air (ie, the vehicle interior air) to regulate the air before discharging the air to the front of the vehicle interior. On the other hand, the second air conditioner unit 20 takes in the internal air and regulates the air before discharging the air to the rear part of the vehicle interior.
자동차용 2중 공기 조화 시스템(100A)이 도2에서 개략적으로 도시되어 있다.A dual air conditioning system 100A for an automobile is shown schematically in FIG.
도2로부터 이해되는 바와 같이, 제1 공기 조화 유니트(10)는 공기가 화살표로 나타낸 방향으로 유동하게 하는 공기 유동 통로(10f)를 갖는 공기 흡입 하우징을 포함한다. 도면에 도시되지는 않았지만, 흡입 도어 및 전기 송풍기가 공기 유동 통로(10f)의 상류측에 설치된다. 제1 열교환기(12) 및 히터 코어(11)는 도시된 방식으로 공기 유동 통로(10f)에 설치된다. 도면에 도시되지는 않았지만, 공기 유동 통로(10f)는 차량 실내의 전방부로 노출된 공기 송풍구를 하류측 단부에서 갖는다. 도시되지 않았지만, 공기 혼합 챔버로 공급되는 고온 공기 및 저온 공기 사이의 양에 있어서의 비율을 제어하도록 히터 코어(11)의 바로 상류측에 공지의 공기 혼합 도어가 배치되며, 공기 혼합 챔버로부터는 온도가 제어된 공기가 차량 실내로 도입된다. 통상적으로, 공기 혼합 도어는 히터 코어(11)를 위한 공기 통로를 완전 폐쇄하는 위치를 가질 수 있다.As understood from FIG. 2, the first air conditioning unit 10 includes an air intake housing having an air flow passage 10f for causing air to flow in the direction indicated by the arrow. Although not shown in the figure, a suction door and an electric blower are installed upstream of the air flow passage 10f. The first heat exchanger 12 and the heater core 11 are installed in the air flow passage 10f in the manner shown. Although not shown in the figure, the air flow passage 10f has an air vent at a downstream end exposed to the front of the vehicle interior. Although not shown, a known air mixing door is disposed immediately upstream of the heater core 11 to control the ratio in the amount between the hot and cold air supplied to the air mixing chamber, and from the air mixing chamber Controlled air is introduced into the vehicle interior. Typically, the air mixing door may have a position to completely close the air passage for the heater core 11.
히터 코어(11)와 엔진(2)의 물 재킷(water jacket) 사이에는, 개방/폐쇄 밸브(11a)가 내부에 설치된 주 고온수 유동 회로(main hot water flow circuit)가 배열되어 있다. 즉, 밸브(11a)가 개방된 때, 엔진 물 재킷 내의 데워진 엔진 냉각수는 히터 코어(11)로 공급된다.Between the heater core 11 and the water jacket of the engine 2, a main hot water flow circuit in which an open / close valve 11a is provided is arranged. That is, when the valve 11a is opened, the warmed engine coolant in the engine water jacket is supplied to the heater core 11.
제2 공기 조화 유니트(20)는 공기가 화살표로 나타낸 방향으로 유동하게 하는 공기 유동 통로(20f)를 갖는 공기 흡입 하우징을 포함한다. 도면에 도시되지 않았지만, 공기 유동을 발생시키도록 전기 송풍기가 채용된다. 제2 열교환기(22) 및 제2 응축기(21)는 공기 유동 통로(20f) 내에 도시된 방식으로 설치된다. 도면에 도시되지 않았지만, 공기 유동 통로(20f)는 차량 실내의 후방부로 노출된 공기 송풍구를 하류측 단부에서 갖는다. 공기 혼합 챔버로 공급되는 고온 공기 및 저온 공기 사이의 양에 있어서의 비율을 제어하도록 제2 응축기(21)의 바로 상류측의 위치에 (도시되지 않은) 공지의 공기 혼합 도어가 배치되며, 공기 혼합 챔버로부터는 온도가 제어된 공기가 차량 실내로 도입된다. 통상적으로, 공기 혼합 도어는 제2 응축기(21)를 위한 공기 통로를 완전 폐쇄하는 위치를 가질 수 있다.The second air conditioner unit 20 includes an air intake housing having an air flow passage 20f for causing air to flow in the direction indicated by the arrow. Although not shown in the figure, an electric blower is employed to generate air flow. The second heat exchanger 22 and the second condenser 21 are installed in the manner shown in the air flow passage 20f. Although not shown in the figure, the air flow passage 20f has an air vent at the downstream end exposed to the rear portion of the vehicle interior. A known air mixing door (not shown) is arranged at a position immediately upstream of the second condenser 21 to control the ratio in the amount between the hot air and the cold air supplied to the air mixing chamber, and the air mixing From the chamber, temperature controlled air is introduced into the vehicle interior. Typically, the air mixing door may have a position to completely close the air passage for the second condenser 21.
압축기(1), 제1 응축기(3), 액체 탱크(4a), 제1 개방/폐쇄 밸브(V1), 제1 팽창 밸브(5a) 및 제1 열교환기(12)를 포함하는 제1 폐쇄 냉동 사이클이 마련된다. 압축기(1)는 엔진(2)에 의해 구동된다.First closed refrigeration comprising a compressor (1), a first condenser (3), a liquid tank (4a), a first open / close valve (V1), a first expansion valve (5a) and a first heat exchanger (12) A cycle is prepared. The compressor 1 is driven by the engine 2.
전술된 압축기(1), 제1 응축기(3) 및 액체 탱크(4a) 외에도, 제2 개방/폐쇄 밸브(V2), 제2 응축기(21), 액체 탱크(4b), 제2 팽창 밸브(5b), 제2 열교환기(22) 및 잉여 열교환기(extra heat exchanger, 30)를 포함하는 제2 폐쇄 냉동 사이클이 추가로 마련된다.In addition to the compressor 1, the first condenser 3 and the liquid tank 4a described above, the second open / close valve V2, the second condenser 21, the liquid tank 4b, the second expansion valve 5b ), A second closed refrigeration cycle is further provided comprising a second heat exchanger (22) and an extra heat exchanger (30).
즉, 액체 탱크(4a)로부터의 유출 라인은 도시된 바와 같이 제1 개방/폐쇄 밸브(V1) 및 제2 개방/폐쇄 밸브(V2)가 각각 연결된 2개의 분기관으로 갈라진다. 제1 열교환기(12)로부터의 유출 라인 및 제2 열교환기(22)로부터의 유출 라인은 잉여 열교환기(30)의 유입 라인에 연결되기 전에 결합된다.That is, the outflow line from the liquid tank 4a is divided into two branch pipes to which the first open / close valve V1 and the second open / close valve V2 are respectively connected as shown. The outlet line from the first heat exchanger 12 and the outlet line from the second heat exchanger 22 are joined before being connected to the inlet line of the redundant heat exchanger 30.
난방 작동뿐만 아니라 냉방 작동을 성취하기 위하여, 제1 응축기(3)를 바이패스시키는 바이패스 회로(3B)가 배열되어 있다. 제1 응축기(3) 및 바이패스 회로(3B)를 절환하기 위하여 2방 밸브(7)가 마련된다. 즉, 난방 작동 하에서는 압축기(1)로부터의 압축된 냉매가 바이패스 회로(3B)로 도입되는 반면에, 냉방 작동 하에서는 냉매가 제1 응축기(3)로 도입된다.In order to achieve not only the heating operation but also the cooling operation, a bypass circuit 3B for bypassing the first condenser 3 is arranged. A two-way valve 7 is provided for switching the first condenser 3 and the bypass circuit 3B. That is, under the heating operation, the compressed refrigerant from the compressor 1 is introduced into the bypass circuit 3B, while under the cooling operation, the refrigerant is introduced into the first condenser 3.
전술한 제1 폐쇄 냉동 사이클과 제2 폐쇄 냉동 사이클 사이의 절환은 제1 개방/폐쇄 밸브(V1) 및 제2 개방/폐쇄 밸브(V2)를 작동시킴으로써 실행된다.The above switching between the first closed refrigeration cycle and the second closed refrigeration cycle is performed by operating the first open / close valve V1 and the second open / close valve V2.
요구된다면, 4방 밸브가 2방 밸브(7)를 대신하여 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 귀환 회로(m)가 파선으로 도시된 바와 같이 추가로 마련된다. 즉, 난방 작동 개시시, 귀환 회로(m)는 제1 응축기(3)에서 보유된 냉매의 상당량을 압축기(1)의 유입구로 귀환시키는 역할을 한다.If desired, a four way valve can be used in place of the two way valve 7. In this case, the feedback circuit m is further provided as shown by the broken line. That is, at the start of the heating operation, the feedback circuit m serves to return a substantial amount of the refrigerant retained in the first condenser 3 to the inlet of the compressor 1.
잉여 열교환기(30)는 제1 공기 조화 유니트(10) 및 제2 공기 조화 유니트(20)의 공기 유동 통로(10f, 20f)의 외부에 배치되는 것을 알아야 한다. 잉여 열교환기(30)가 도2에 상세히 도시되어 있는데, 잉여 열교환기는 유입 라인(30a-1) 및 유출 라인(30a-2)을 갖는 냉매 통로와, 유입 라인(30b-1) 및 유출 라인(30b-2)을 갖는 물 통로를 포함한다. 도면에 도시되지 않았지만, 냉매 통로는 냉매 통로 내의 냉매와 물 통로 내의 물 사이에서 효과적인 열교환을 성취하도록 물 통로에 의해 둘러싸여 있다. 도시된 바와 같이, 2개의 통로는 복수개의 방열핀(heat radiation fin)(참조 부호 없음)을 갖는 하우징 내에서 한정된다.It should be noted that the excess heat exchanger 30 is disposed outside the air flow passages 10f and 20f of the first air conditioning unit 10 and the second air conditioning unit 20. The excess heat exchanger 30 is shown in detail in FIG. 2, with the excess heat exchanger having a refrigerant passage having an inlet line 30a-1 and an outlet line 30a-2, an inlet line 30b-1 and an outlet line ( Water passages 30b-2). Although not shown in the figure, the refrigerant passage is surrounded by the water passage to achieve effective heat exchange between the refrigerant in the refrigerant passage and the water in the water passage. As shown, the two passages are defined within a housing having a plurality of heat radiation fins (not shown).
도2를 다시 참조하면, 잉여 열교환기(30)의 냉매 유입 라인(30a-1) 및 냉매 유출 라인(30a-2)은 제1 열교환기(12)의 유출 라인[따라서, 제2 열교환기(22)의 유출 라인]과, 압축기(1)의 유입구에 각각 연결된다. 잉여 열교환기(30)의 물 유입 라인(30b-1) 및 물 유출 라인(30b-2)은 부 고온수 유동 회로(Ws)를 통해 전술한 주 고온수 유동 회로(Wm)의 유출 라인 및 유입 라인에 각각 연결된다. 개방/폐쇄 밸브(11b)가 부 고온수 유동 회로(Ws) 내에 설치된다. 즉, 밸브(11b)가 개방된 때, 데워진 엔진 냉각수는 잉여 열교환기(30)로 공급되어, 열교환기(30) 내에서 유동하는 냉매를 데우도록 한다.Referring again to FIG. 2, the refrigerant inlet line 30a-1 and the refrigerant outlet line 30a-2 of the excess heat exchanger 30 are the outlet lines of the first heat exchanger 12 (thus, the second heat exchanger ( Outlet line 22) and the inlet port of the compressor 1, respectively. The water inflow line 30b-1 and the water outlet line 30b-2 of the surplus heat exchanger 30 pass through the secondary hot water flow circuit Ws and the inflow line and inflow of the main hot water flow circuit Wm described above. Each connected to a line. The open / close valve 11b is installed in the negative hot water flow circuit Ws. That is, when the valve 11b is opened, the warmed engine coolant is supplied to the excess heat exchanger 30 to heat the refrigerant flowing in the heat exchanger 30.
이후에 상세히 설명되는 바와 같이, 공기 조화 시스템의 난방 작동 하에서는 귀환하는 냉매가 데워지는 것으로 인하여 등엔트로피 압축이 압축기(1)에 의해 효과적으로 수행된다. 즉, 공기 조화 시스템에 의해 효과적인 난방이 성취된다.As will be explained in detail later, isotropic compression is effectively carried out by the compressor 1 due to the heating of the returning refrigerant under the heating operation of the air conditioning system. That is, effective heating is achieved by the air conditioning system.
잉여 열교환기(30)를 바이패스시키고 개방/폐쇄 밸브(32)가 내부에 설치된 바이패스 회로(31)가 마련된다. 이러한 바이패스 회로(31)의 제공으로 인해, 귀환 냉매의 과도한 데워짐이 억제된다. 즉, 밸브(32)를 제어함으로써, 압축기(1)의 비정상 토출 압력이 억제된다.A bypass circuit 31 is provided which bypasses the excess heat exchanger 30 and is provided with an open / close valve 32 therein. Due to the provision of the bypass circuit 31, excessive warming of the return refrigerant is suppressed. That is, by controlling the valve 32, the abnormal discharge pressure of the compressor 1 is suppressed.
밸브(32)를 제어하기 위하여, 귀환 냉매의 온도 및 압력과, 압축기(1)로부터 토출된 냉매의 온도 및 압력과, 귀환 냉매의 과열도(over-heating degree)가 제어 인자로서 사용될 수 있다. 이러한 제어를 성취하기 위하여 다양한 센서가 채용되는데, 센서들은 압축기(1)의 유입부 및 유출부와, 제1 열교환기(12) 및 제2 열교환기(22)의 유출부들에 고정된다. 즉, 센서들 중 적어도 하나가 냉매의 비정상 조건을 검출한다면, (도시되지 않은) 제어 유니트는 밸브(32)를 개방하도록 밸브(32)로 제어 신호를 발한다.In order to control the valve 32, the temperature and pressure of the return refrigerant, the temperature and pressure of the refrigerant discharged from the compressor 1, and the over-heating degree of the return refrigerant can be used as control factors. Various sensors are employed to achieve this control, which are secured to the inlets and outlets of the compressor 1 and to the outlets of the first heat exchanger 12 and the second heat exchanger 22. That is, if at least one of the sensors detects an abnormal condition of the refrigerant, the control unit (not shown) issues a control signal to the valve 32 to open the valve 32.
귀환 냉매의 온도, 압력 및 과열도를 검출함으로써, 폐쇄 냉동 시스템의 바람직하지 않은 과부하가 방지된다.By detecting the temperature, pressure and superheat of the return refrigerant, undesirable overload of the closed refrigeration system is prevented.
이하에서, 제1 실시예의 2중 공기 조화 시스템(100A)의 작동을 설명하기로 한다.In the following, operation of the dual air conditioning system 100A of the first embodiment will be described.
(1) 난방 작동의 초기 단계(1) the initial stage of heating operation
차량 실내의 전방부 및 후방부 모두를 난방하기 위하여, 제1 개방/폐쇄 밸브(V1)가 개방되고 제2 개방/폐쇄 밸브(V1)도 개방되며, 밸브(7)는 제1 응축기(3)를 폐색하면서 바이패스 회로(3B)를 작동시키도록 절환된다.In order to heat both the front part and the rear part of the vehicle interior, the first open / close valve V1 is opened and the second open / close valve V1 is opened, and the valve 7 is the first condenser 3. Switching is made to operate the bypass circuit 3B while closing the circuit.
압축기(1)의 작동시, 압축기(1)로부터 토출된 고온 고압 냉매는 밸브(7), 바이패스 회로(3B), 액체 탱크(4a), 제2 개방/폐쇄 밸브(V2), 제2 응축기(21), 액체 탱크(4b), 제2 팽창 밸브(5b) 및 제2 열교환기(22)를 통해 잉여 열교환기(30) 내로 유동하게 되며, 잉여 열교환기(30)로부터의 냉매는 압축기(1)로 귀환되게 된다.During operation of the compressor 1, the high temperature and high pressure refrigerant discharged from the compressor 1 is provided with the valve 7, the bypass circuit 3B, the liquid tank 4a, the second open / close valve V2, the second condenser. (21), the liquid tank (4b), the second expansion valve (5b) and the second heat exchanger 22 flows into the excess heat exchanger (30), the refrigerant from the excess heat exchanger (30) is a compressor ( Will return to 1).
이러한 유동 중에, 밸브(11a, 11b)는 모두 개방되어서, 엔진 냉각수는 히터 코어(11) 및 잉여 열교환기(30) 모두로 공급된다. 엔진 냉각수는 시간의 증가에 따라 점차적으로 증가된다.During this flow, valves 11a and 11b are both open so that engine coolant is supplied to both heater core 11 and excess heat exchanger 30. Engine coolant gradually increases with time.
제1 개방/폐쇄 밸브(V1)의 폐쇄 조건으로 인해, 제1 열교환기(12)는 작동하지 않는다. 그러나, 제1 공기 조화 유니트(10)의 공기 유동 통로(10f) 내에서 유동하는 공기는 다소 가열된 엔진 냉각수가 공급되는 히터 코어(11)에 의해 다소 데워진다. 따라서, 다소 데워진 공기가 차량 실내의 전방부로 송풍된다.Due to the closing condition of the first open / close valve V1, the first heat exchanger 12 does not operate. However, the air flowing in the air flow passage 10f of the first air conditioning unit 10 is somewhat warmed by the heater core 11 to which the somewhat heated engine coolant is supplied. Therefore, the warmed air is blown to the front part of the vehicle interior.
제2 공기 조화 유니트(20)에서, 압축기(1)로부터의 고온 고압 냉매는 제2 개방/폐쇄 밸브(V2)를 통해 제2 응축기(21) 내로 도입된다. 따라서, 제2 공기 조화 유니트(20)의 공기 유동 통로(20f) 내에서 유동하는 공기와 제2 응축기(21) 사이에서 열교환이 이루어진다. 공기를 가열한 후에, 중간 온도 및 고압을 갖는 냉매는 제2 팽창 밸브(5b)에서 단열 팽창되어 저온 저압 냉매로 되며, 증발기로서 역할하여 공기 유동 통로(20f) 내에서 유동하는 공기를 냉각시키는 제2 열교환기(22) 내로 도입된다. 그리고 나서, 제2 열교환기(22)로부터 토출된 저온 저압 냉매는 잉여 열교환기(30) 내로 도입된다.In the second air conditioner unit 20, the high temperature high pressure refrigerant from the compressor 1 is introduced into the second condenser 21 through the second open / close valve V2. Therefore, heat exchange is performed between the air flowing in the air flow passage 20f of the second air conditioner unit 20 and the second condenser 21. After heating the air, the refrigerant having an intermediate temperature and high pressure is adiabaticly expanded in the second expansion valve 5b to become a low temperature low pressure refrigerant, and serves as an evaporator to cool the air flowing in the air flow passage 20f. 2 is introduced into the heat exchanger (22). Then, the low temperature low pressure refrigerant discharged from the second heat exchanger 22 is introduced into the excess heat exchanger 30.
즉, 제2 공기 조화 유니트(20)의 공기 유동 통로(20f) 내에서 유동하는 공기는 제2 열교환기(22)에 의해 냉각되고 나서 제2 응축기(21)에 의해 데워지며, 따라서 제2 공기 조화 유니트(20)는 차량 실내의 후방부에 조절된(더욱 구체적으로는, 제습되고 데워진) 공기를 공급한다.That is, the air flowing in the air flow passage 20f of the second air conditioner unit 20 is cooled by the second heat exchanger 22 and then warmed by the second condenser 21, and thus the second air The conditioning unit 20 supplies regulated (more specifically, dehumidified and warmed) air to the rear of the vehicle interior.
잉여 열교환기(3)의 제공으로 인해, 제2 응축기(21)의 가열 효과는 훨씬 증가된다. 즉, 잉여 열교환기(30) 내에서 유동하는 저온 저압 냉매는 압축기(1)로 다시 도입되기 전에 주변 공기 및 엔진 냉각수로부터 열을 흡수한다. 더욱 구체적으로는, 압축기(1)에 의해 압축되기 전에, 귀환 냉매는 냉매의 엔트로피를 변경하면서 제2 열교환기(22) 및 잉여 열교환기(30)에서 어느 레벨까지 데워진다. 즉, 압축되기 전에, 귀환 냉매는 2개의 데움 단계를 받는다. 따라서, 압축기(1)로부터 토출된 냉매는 더 높은 온도를 가질 수 있으며, 따라서 제2 응축기(21)는 더 높은 가열 효과를 나타낼 수 있다.이러한 효과는 시간의 증가에 따라 현저하게 된다.Due to the provision of the excess heat exchanger 3, the heating effect of the second condenser 21 is much increased. That is, the low temperature low pressure refrigerant flowing in the excess heat exchanger 30 absorbs heat from ambient air and engine coolant before being introduced back into the compressor 1. More specifically, before being compressed by the compressor 1, the return refrigerant is warmed up to some level in the second heat exchanger 22 and the excess heat exchanger 30 while changing the entropy of the refrigerant. In other words, before being compressed, the return refrigerant is subjected to two warming stages. Thus, the refrigerant discharged from the compressor 1 can have a higher temperature, and thus the second condenser 21 can exhibit a higher heating effect. This effect becomes remarkable with increasing time.
따라서, 차량 실내의 후방부의 즉각적인 난방이 성취된다.Thus, instant heating of the rear part of the vehicle interior is achieved.
시간의 증가에 따라, 엔진(2)으로부터의 엔진 냉각수의 온도는 증가하여서, 제1 공기 조화 유니트(10)의 공기 유동 통로(10f)에서의 히터 코어(11)의 가열 효과는 점차적으로 증가한다. 즉, 잠시 후에, 제2 공기 조화 유니트(10)는 차량 실내의 전방부에 충분히 데워진 공기를 공급하게 된다.As time increases, the temperature of the engine coolant from the engine 2 increases, so that the heating effect of the heater core 11 in the air flow passage 10f of the first air conditioning unit 10 gradually increases. . That is, after a while, the second air conditioning unit 10 supplies the warmed air to the front part of the vehicle interior.
(2) 난방 작동의 안정 단계(2) stable phase of heating operation
시간의 증가에 따라, 제1 공기 조화 유니트(10) 및 제2 공기 조화 유니트(20) 모두는 차량 실내에 충분히 데워진 공기를 공급하게 된다. 이때, 제1 개방/폐쇄 밸브(V1)는 압축기(1)로부터의 고온 고압 냉매가 제1 팽창 밸브(5a)를 통해 제1 공기 조화 유니트(10)의 제1 열교환기(12) 내로도 유동하도록 개방된다. 따라서, 이러한 조건 하에, 제1 열교환기(12)는 증발기로서 역할하여, 제1 공기 조화 유니트(10)의 공기 유동 통로(10f) 내에서 유동하는 공기를 냉각시키도록 한다. 즉, 제1 공기 조화 유니트(10)는 차량 실내의 전방부에 조절된(더욱 구체적으로는, 제습되고 데워진) 공기를 공급한다.As time increases, both the first air conditioner unit 10 and the second air conditioner unit 20 supply sufficient warmed air to the vehicle interior. At this time, the first open / close valve V1 may also flow the high temperature and high pressure refrigerant from the compressor 1 into the first heat exchanger 12 of the first air conditioning unit 10 through the first expansion valve 5a. To open. Thus, under these conditions, the first heat exchanger 12 serves as an evaporator to cool the air flowing in the air flow passage 10f of the first air conditioning unit 10. That is, the first air conditioner unit 10 supplies air (more specifically, dehumidified and warmed) to the front of the vehicle interior.
난방 작동의 이러한 안정 단계 하에서, 3개의 개방/폐쇄 밸브(11a, 11b, 32)를 제어함으로써 다양한 난방 모드가 이용 가능하다. 이들 밸브를 제어하는 것은 제어 유니트를 사용함으로써 전기적으로 성취될 수 있다.Under this stable phase of heating operation, various heating modes are available by controlling the three open / close valves 11a, 11b, 32. Controlling these valves can be accomplished electrically by using a control unit.
(2-1) 제1 모드(2-1) first mode
본 모드는 밸브(11a, 11b)를 개방하고 밸브(32)를 폐쇄함으로써 제공된다. 본 모드 하에서, 엔진(2)으로부터의 데워진 냉각수는 주 고온수 유동 회로(Wm)를 통해 히터 코어(11)뿐만 아니라 부 고온수 유동 회로(Ws)를 통해 잉여 열교환기(30)로도 공급된다. 따라서, 제1 공기 조화 유니트(10) 및 제2 공기 조화 유니트(20)는 차량 실내에 제습되고 데워진 공기를 공급할 수 있다.This mode is provided by opening valves 11a and 11b and closing valve 32. Under this mode, the warmed coolant from the engine 2 is supplied not only to the heater core 11 through the main hot water flow circuit Wm, but also to the excess heat exchanger 30 through the sub hot water flow circuit Ws. Thus, the first air conditioner unit 10 and the second air conditioner unit 20 can supply dehumidified and warmed air to the vehicle interior.
(2-2) 제2 모드(2-2) second mode
본 모드는 밸브(11a)를 개방하고 밸브(11b, 32)를 폐쇄함으로써 제공된다. 본 모드 하에서, 밸브(11a)의 개방 조건으로 인해, 제1 공기 조화 유니트(10)는 차량 실내의 전방부에 제습되고 데워진 공기를 제공할 수 있다. 반면에, 밸브(11b)의 폐쇄 조건으로 인해, 잉여 열교환기(30)는 데워진 엔진 냉각수를 수용하지 못하는데, 더욱 구체적으로는 엔진 냉각수는 잉여 열교환기(30) 내에 보유된다. 따라서, 잠시 동안, 잉여 열교환기(30) 내에서 유동하는 냉매는 열교환기(30) 내에 보유된 엔진 냉각수로부터 열을 흡수한다. 그러나, 시간의 증가에 따라, 보유된 엔진 냉각수가 갖는 열량은 점차적으로 감소된다. 따라서, 소정 시간 경과 후에, 2중 공기 조화 시스템의 정상 난방 작동이 제공된다. 즉, 이러한 제2 모드의 초기 단계에서 비교적 고온인 공기가 제1 공기 조화 유니트(10) 및 제2 공기 조화 유니트(20)에 의해 제공되며, 이후에 공기의 온도는 정상적인 고온 레벨로 점차적으로 감소된다.This mode is provided by opening the valve 11a and closing the valves 11b and 32. Under this mode, due to the opening condition of the valve 11a, the first air conditioning unit 10 can provide dehumidified and warmed air to the front part of the vehicle interior. On the other hand, due to the closing condition of the valve 11b, the excess heat exchanger 30 does not receive warmed engine coolant, more specifically the engine coolant is retained in the excess heat exchanger 30. Thus, for a while, the refrigerant flowing in the excess heat exchanger 30 absorbs heat from the engine coolant retained in the heat exchanger 30. However, with increasing time, the amount of heat possessed by the retained engine coolant gradually decreases. Thus, after a predetermined time has elapsed, the normal heating operation of the dual air conditioning system is provided. That is, in the initial stage of this second mode, relatively hot air is provided by the first air conditioning unit 10 and the second air conditioning unit 20, after which the temperature of the air gradually decreases to the normal high temperature level. do.
(2-3) 제3 모드(2-3) third mode
본 모드는 밸브(11a, 32)를 개방하고 밸브(11b)를 폐쇄함으로써 제공된다. 즉, 잉여 교환기(30)를 위한 바이패스 회로(31)는 개방된다. 본 모드 하에서, 밸브(11a)의 개방 조건으로 인해, 제1 공기 조화 유니트(10)는 전술된 제1 모드 및 제2 모드에서처럼 차량 실내의 전방부에 제습되고 데워진 공기를 제공한다. 반면에, 밸브(11b)의 폐쇄 조건 및 밸브(32)의 개방 조건으로 인해, 제1 열교환기(12) 및 제2 열교환기(22)로부터의 냉매는 바이패스 회로(31)뿐만 아니라 잉여 열교환기(30)를 통해 유동하게 된다. 이 때문에, 잉여 열교환기(30)에 의해 냉매에 가해지는 가열 효과는 낮아지며, 따라서 2중 공기 조화 시스템에 의한 정상적인 난방 작동이 제공된다. 이러한 제3 모드를 선택함으로써, 압축기(1)는 비정상적으로 높은 고압 냉매가 발생되는 것이 방지된다.This mode is provided by opening valves 11a and 32 and closing valve 11b. In other words, the bypass circuit 31 for the redundancy exchanger 30 is opened. Under this mode, due to the opening condition of the valve 11a, the first air conditioning unit 10 provides dehumidified and warmed air to the front part of the vehicle interior as in the first and second modes described above. On the other hand, due to the closing condition of the valve 11b and the opening condition of the valve 32, the refrigerant from the first heat exchanger 12 and the second heat exchanger 22 is not only bypass circuit 31 but also the excess heat exchanger. It will flow through the device (30). For this reason, the heating effect applied to the refrigerant by the excess heat exchanger 30 is lowered, thus providing a normal heating operation by the dual air conditioning system. By selecting this third mode, the compressor 1 is prevented from generating abnormally high high pressure refrigerant.
난방 작동 하에서 밸브(11a)는 개방 상태로 유지된다는 것을 알아야 한다.It should be noted that the valve 11a remains open under heating operation.
(3) 냉방 작동(3) cooling operation
이러한 냉방 작동에서, 제1 개방/폐쇄 밸브(V1) 및 제2 개방/폐쇄 밸브(V2)를 제어함으로써 3개의 모드, 즉 전방 냉방 모드, 2중 냉방 모드 및 후방 냉방 모드가 이용 가능하다. 이러한 모드들 하에서, 데워진 엔진 냉각수를 위한 밸브(11a, 11b)는 폐쇄되고, 밸브(32)는 개방된다.In this cooling operation, three modes are available by controlling the first open / close valve V1 and the second open / close valve V2, namely, the front cooling mode, the dual cooling mode and the rear cooling mode. Under these modes, valves 11a and 11b for warmed engine coolant are closed and valve 32 is open.
(3-1) 전방 냉방 모드(3-1) Front cooling mode
본 모드를 성취하기 위하여, 밸브(7)는 바이패스 회로(3B)를 폐색하면서 제1 응축기(3)를 작동하게 하는 위치로 절환된다. 그리고 나서, 제1 개방/폐쇄 밸브(V1)는 개방되고 제2 개방/폐쇄 밸브(V2)가 폐쇄된다. 이에 의해, 압축기(1)로부터의 고온 고압 냉매는 밸브(7), 제1 응축기(3), 액체 탱크(4a), 제1 개방/폐쇄 밸브(V1), 제1 팽창 밸브(5a) 및 제1 열교환기(12)를 통해 잉여 열교환기(30) 및 밸브(32) 모두로 유동하게 되고, 잉여 열교환기(30) 및 밸브(32)로부터의 냉매는 압축기(1)로 귀환한다. 냉매의 이러한 순환에 의해, 증발기로서 역할하는 제1 열교환기(12)는 공기 유동 통로(10f) 내에서 유동하는 공기를 냉각시켜서, 차량 실내의 전방부에 냉각된 공기를 제공한다.In order to achieve this mode, the valve 7 is switched to a position to operate the first condenser 3 while closing the bypass circuit 3B. Then, the first open / close valve V1 is opened and the second open / close valve V2 is closed. Thus, the high temperature and high pressure refrigerant from the compressor 1 is controlled by the valve 7, the first condenser 3, the liquid tank 4a, the first open / close valve V1, the first expansion valve 5a and the first expansion valve. The first heat exchanger 12 flows to both the excess heat exchanger 30 and the valve 32, and the refrigerant from the excess heat exchanger 30 and the valve 32 returns to the compressor 1. By this circulation of the refrigerant, the first heat exchanger 12 serving as an evaporator cools the air flowing in the air flow passage 10f to provide cooled air in the front part of the vehicle interior.
(3-2) 2중 냉방 모드(3-2) Dual cooling mode
본 모드를 성취하기 위하여, 밸브(7)는 바이패스 회로(3B)를 폐색하면서 제1 응축기(3)를 작동하게 하는 위치로 절환되고, 제1 개방/폐쇄 밸브(V1) 및 제2 개방/폐쇄 밸브(V2) 모두가 개방된다. 이로 인해, 압축기(1)로부터의 고온 고압 냉매는 밸브(7) 및 제1 응축기(3)를 통해 액체 탱크(4a) 내로 유동하게 되며, 액체 탱크(4a)로부터의 냉매의 일부는 제1 개방/폐쇄 밸브(V1), 제1 팽창 밸브(5a) 및 제1 열교환기(12)를 통해 잉여 열교환기(30) 및 밸브(32) 모두로 유동하게 되고, 액체 탱크(4a)로부터의 냉매의 다른 일부는 제2 개방/폐쇄 밸브(V2), 제2 응축기(21), 액체 탱크(4b), 제2 팽창 밸브(5b) 및 제2 열교환기(22)를 통해 잉여 열교환기(30) 및 밸브(32) 모두로 유동하게 된다. 잉여 열교환기(30) 및 밸브(32)로부터의 냉매는 압축기(1)로 귀환된다. 이러한 순환의 결과로서, 증발기로서 역할하는 제1 열교환기(12)는 제1 공기 조화 유니트(10)의 공기 유동 통로(10f) 내에서 유동하는 공기를 냉각시키고, 증발기로서 역할하는 제2 열교환기(22)는 제2 공기 조화 유니트(20)의 공기 유동 통로(20f) 내에서 유동하는 공기를 냉각시킨다. 따라서, 제1 공기 조화 유니트(10) 및 제2 공기 조화 유니트(20)는 차량 실내의 전방부 및 후방부에 냉각된 공기를 제공한다. 이러한 조건 하에서, 제2 응축기(21)에 공급되는 냉매가 제1 응축기(3)에 의해 이미 응축되어 있기 때문에, 제2 응축기(21)는 응축기로서 작동하지 않는다는 것을 알아야 한다.In order to achieve this mode, the valve 7 is switched to a position to operate the first condenser 3 while closing the bypass circuit 3B, and the first open / close valve V1 and the second open / close. Both closing valves V2 are open. As a result, the high temperature and high pressure refrigerant from the compressor 1 flows into the liquid tank 4a through the valve 7 and the first condenser 3, and a part of the refrigerant from the liquid tank 4a is first opened. / Flow through the closing valve (V1), the first expansion valve (5a) and the first heat exchanger (12) to both the excess heat exchanger 30 and the valve 32, the flow of refrigerant from the liquid tank (4a) The other part is the surplus heat exchanger 30 through the second open / close valve V2, the second condenser 21, the liquid tank 4b, the second expansion valve 5b and the second heat exchanger 22 and It will flow to both valves 32. The refrigerant from the excess heat exchanger 30 and the valve 32 is returned to the compressor 1. As a result of this circulation, the first heat exchanger 12 serving as an evaporator cools the air flowing in the air flow passage 10f of the first air conditioning unit 10 and the second heat exchanger serving as an evaporator. Reference numeral 22 cools the air flowing in the air flow passage 20f of the second air conditioner unit 20. Accordingly, the first air conditioner unit 10 and the second air conditioner unit 20 provide cooled air to the front part and the rear part of the vehicle interior. It should be noted that under these conditions, since the refrigerant supplied to the second condenser 21 is already condensed by the first condenser 3, the second condenser 21 does not operate as a condenser.
(3-3) 후방 냉방 모드(3-3) rear cooling mode
본 모드를 성취하기 위하여, 밸브(7)는 바이패스 회로(3B)를 폐색하면서 제1 응축기(3)를 작동하게 하는 위치로 절환되고, 제2 개방/폐쇄 밸브(V2)는 개방되고 제1 개방/폐쇄 밸브(V1)는 폐쇄된다. 이로 인해, 압축기(1)로부터의 고온 고압 냉매는 밸브(7), 제1 응축기(3), 액체 탱크(4a), 제2 개방/폐쇄 밸브(V2), 제2 응축기(21), 액체 탱크(4b), 제2 팽창 밸브(5b) 및 제2 열교환기를 통해 잉여 열교환기(30) 및 밸브(32) 모두로 유동하게 되다. 잉여 열교환기(30) 및 밸브(32)로부터의 냉매는 압축기(1)로 귀환된다. 이러한 순환의 결과로서, 증발기로서 역할하는 제2 열교환기(22)는 제2 공기 조화 유니트(20)의 공기 유동 통로(20f) 내에서 유동하는 공기를 냉각시킨다. 따라서, 제2 공기 조화 유니트(20)는 차량 실내의 후방부에 냉각된 공기를 제공한다. 전술한 이유 때문에, 이러한 조건 하에서, 제2 응축기(21)는 응축기로서 작동하지 않는다.In order to achieve this mode, the valve 7 is switched to a position to operate the first condenser 3 while closing the bypass circuit 3B, and the second open / close valve V2 is opened and the first The open / close valve V1 is closed. For this reason, the high temperature high pressure refrigerant | coolant from the compressor 1 is valve | bulb 7, the 1st condenser 3, the liquid tank 4a, the 2nd open / close valve V2, the 2nd condenser 21, and the liquid tank. 4b, the second expansion valve 5b and the second heat exchanger are allowed to flow to both the excess heat exchanger 30 and the valve 32. The refrigerant from the excess heat exchanger 30 and the valve 32 is returned to the compressor 1. As a result of this circulation, the second heat exchanger 22 serving as the evaporator cools the air flowing in the air flow passage 20f of the second air conditioning unit 20. Thus, the second air conditioner unit 20 provides cooled air to the rear portion of the vehicle interior. For the reasons described above, under these conditions, the second condenser 21 does not operate as a condenser.
도4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예인 자동차용 2중 공기 조화 시스템(100B)이 도시되어 있다.Referring to Fig. 4, there is shown a dual air conditioning system 100B for a vehicle, which is a second embodiment of the present invention.
본 제2 실시예의 시스템(100B)은 제1 실시예의 전술한 시스템(100A)과 유사하지만, 제1 실시예와 상이한 부분 및 부품만 이하에서 상세히 설명하기로 한다. 제1 실시예의 시스템(100A)과 실질적으로 동일한 부분 및 부품은 동일한 참조 부호로 나타나 있다.The system 100B of the second embodiment is similar to the above-described system 100A of the first embodiment, but only the parts and parts different from the first embodiment will be described in detail below. Parts and parts substantially the same as the system 100A of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
도4로부터 알 수 있는 바와 같이, 제2 실시예의 시스템(100B)에서, 제1 실시예의 시스템(100A)에서 사용된 바이패스 회로(31) 및 밸브(32)에 대응하는 수단이 없다. 더구나, 잉여 열교환기(30)는 제2 열교환기(22)의 바로 하류측 냉매 라인에 배열된다. 도시된 바와 같이, 잉여 열교환기(30)의 유출구로부터의 냉매 라인은 제1 열교환기(12)의 유출구로부터 압축기(1)로 연장하는 냉매 라인에 연결된다.As can be seen from Fig. 4, in the system 100B of the second embodiment, there is no means corresponding to the bypass circuit 31 and the valve 32 used in the system 100A of the first embodiment. Moreover, the excess heat exchanger 30 is arranged in the refrigerant line immediately downstream of the second heat exchanger 22. As shown, the refrigerant line from the outlet of the excess heat exchanger 30 is connected to the refrigerant line extending from the outlet of the first heat exchanger 12 to the compressor 1.
도4에 잘 도시된 바와 같이, 제2 실시예의 공기 조화 시스템(100B)에서, 제2 팽창 밸브(5b)의 밸브 개도를 제어하기 위하여 잉여 열교환기(30)로부터 바로 배출된 냉매의 온도를 감지하는 온도 센서(40)가 채용되어 있다. 즉, 도5로부터 알 수 있는 바와 같이, 온도 센서(40)는 잉여 열교환기(30)의 유출 라인(30a-2) 상에 장착된다. 도면에 도시되지 않았지만, 온도 센서(40)로부터 발생된 정보 신호에 따라 제2 팽창 밸브(5b)의 밸브 개도를 제어하기 위하여 공지의 제어기가 제2 팽창 밸브(5b)와 합체된다.As shown in FIG. 4, in the air conditioning system 100B of the second embodiment, the temperature of the refrigerant immediately discharged from the excess heat exchanger 30 is sensed to control the valve opening of the second expansion valve 5b. The temperature sensor 40 is adopted. That is, as can be seen from FIG. 5, the temperature sensor 40 is mounted on the outlet line 30a-2 of the excess heat exchanger 30. Although not shown in the figure, a known controller is incorporated with the second expansion valve 5b to control the valve opening degree of the second expansion valve 5b according to the information signal generated from the temperature sensor 40.
즉, 잉여 열교환기(30)로부터 바로 배출된 냉매의 온도가 비교적 높을 때, 제2 팽창 밸브(5b)의 밸브 개도는 증가되는 반면에, 온도는 비교적 낮고 밸브(5b)의 개도는 감소된다.That is, when the temperature of the refrigerant immediately discharged from the excess heat exchanger 30 is relatively high, the valve opening degree of the second expansion valve 5b is increased, while the temperature is relatively low and the opening degree of the valve 5b is reduced.
공지된 바와 같이, 압축기(1)로 바로 공급된 냉매가 갖는 온도가 높다는 것은 냉동 사이클의 열부하가 높다는 것을 의미한다. 따라서, 제2 팽창 밸브(5b)의 밸브 개도를 증가시킴으로써, 압축기(1)로 귀환된 냉매의 양은 증가되어, 제2 폐쇄 냉동 사이클에 보다 많은 양의 냉매를 공급한다. 이에 의해, 적당한 냉방 작동이 제2 공기 조화 유니트(20)에 의해 성취된다. 반면에, 잉여 열교환기(30)로부터의 냉매의 온도가 비교적 낮을 때, 제2 팽창 밸브(5b)의 밸브 개도는 제2 폐쇄 냉동 사이클에서 유동하는 냉매의 양을 적절히 제어하기 위하여 감소된다.As is known, the high temperature of the refrigerant supplied directly to the compressor 1 means that the heat load of the refrigeration cycle is high. Thus, by increasing the valve opening degree of the second expansion valve 5b, the amount of refrigerant returned to the compressor 1 is increased, thereby supplying a larger amount of refrigerant to the second closed refrigeration cycle. By this, proper cooling operation is achieved by the second air conditioner unit 20. On the other hand, when the temperature of the refrigerant from the excess heat exchanger 30 is relatively low, the valve opening of the second expansion valve 5b is reduced to appropriately control the amount of refrigerant flowing in the second closed refrigeration cycle.
제2 실시예의 시스템(100B)의 작동은 이하의 것을 제외하고는 전술된 제1 실시예의 시스템(100A)의 작동과 실질적으로 동일하다.The operation of the system 100B of the second embodiment is substantially the same as the operation of the system 100A of the first embodiment described above except for the following.
즉, 제2 팽창 밸브(5b)의 밸브 개도를 제어하는 온도 센서(40)를 포함하는 추가 수단의 제공으로 인해, 전술된 바와 같이 보다 정밀한 냉방 작동이 제2 공기 조화 유니트(20)에 의해 수행된다.That is, due to the provision of additional means including a temperature sensor 40 for controlling the valve opening of the second expansion valve 5b, a more precise cooling operation as described above is carried out by the second air conditioning unit 20. do.
도6을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예인 자동차용 2중 공기 조화 시스템(100C)이 도시되어 있다.Referring to Fig. 6, there is shown a dual air conditioning system 100C for a vehicle, which is a third embodiment of the present invention.
이러한 제3 실시예의 시스템(100C)은 제2 실시예의 전술한 시스템(100B)과 유사하므로, 제2 실시예와 상이한 부분 및 부품만 이하에서 상세히 설명하기로 한다. 제2 실시예의 시스템(100B)과 실질적으로 동일한 부분 및 부품들은 동일 참조 부호로 나타나 있다.Since the system 100C of this third embodiment is similar to the above-described system 100B of the second embodiment, only parts and components different from the second embodiment will be described in detail below. Parts and parts substantially the same as the system 100B of the second embodiment are denoted by the same reference numerals.
도6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 제3 실시예의 시스템(100C)에서, 제2 실시예의 시스템(100B)에 사용된 제2 열교환기(22)와 대응하는 수단이 없다. 즉, 제2 응축기(21)의 유출구는 액체 탱크(4b) 및 제2 팽창 밸브(5b)를 통해 잉여 열교환기(30)의 유입 라인(30a-1)에 연결된다. 더욱이, 제2 실시예의 시스템(100B)에 채용된 [제2 팽창 밸브(5b)를 제어하는 온도 센서(40)를 포함하는] 추가 수단에 대응하는 수단이 없다.As can be seen from Fig. 6, in the system 100C of the third embodiment, there is no means corresponding to the second heat exchanger 22 used in the system 100B of the second embodiment. That is, the outlet of the second condenser 21 is connected to the inlet line 30a-1 of the excess heat exchanger 30 via the liquid tank 4b and the second expansion valve 5b. Moreover, there is no means corresponding to the additional means (including the temperature sensor 40 for controlling the second expansion valve 5b) employed in the system 100B of the second embodiment.
더구나, 제3 실시예의 시스템(100C)에서, 압축기(1)의 유출구로부터 제1 응축기(3)로의 냉매 라인에는 제1 개방/폐쇄 밸브(Va)가 설치되고, 압축기(1)의 유출구로부터 제2 응축기(21)의 유입구로의 냉매 라인에는 제2 개방/폐쇄 밸브(Vb)가 설치되며, 제1 열교환기(12)의 유출구로부터 액체 탱크(4a)의 유입구로의 냉매 라인에는 제3 개방/폐쇄 밸브(Vc)가 설치된다.Moreover, in the system 100C of the third embodiment, the refrigerant line from the outlet of the compressor 1 to the first condenser 3 is provided with a first opening / closing valve Va, and is provided from the outlet of the compressor 1. 2 A second open / close valve Vb is installed in the refrigerant line to the inlet of the condenser 21, and a third open to the refrigerant line from the outlet of the first heat exchanger 12 to the inlet of the liquid tank 4a. A closing valve Vc is installed.
제2 공기 조화 유니트(20)로부터의 제2 열교환기(22)의 제거로 인해, 제2 공기 조화 유니트(20)는 냉방 기능을 상실한다. 그러나, 제2 유니트(20)는 소형으로 생성될 수 있어서, 이러한 제3 실시예의 공기 조화 시스템(100C) 전체가 소형으로 구성될 수 있다.Due to the removal of the second heat exchanger 22 from the second air conditioner unit 20, the second air conditioner unit 20 loses the cooling function. However, the second unit 20 can be made compact, so that the entire air conditioning system 100C of this third embodiment can be made compact.
이하에서, 제3 실시예의 2중 공기 조화 시스템(100C)의 작동을 설명하기로 한다.In the following, operation of the dual air conditioning system 100C of the third embodiment will be described.
(1) 난방 작동(1) heating operation
차량 실내의 전방부 및 후방부 모두를 난방하기 위하여, 밸브(11a, 11b) 모두는 개방되며, 제1 개방/폐쇄 밸브(Va)는 폐쇄되고 나서 제2 개방/폐쇄 밸브(Vb)는 개방된다. 따라서, 엔진 냉각수는 히터 코어(11)로 공급된다. 그러나, 초기 난방 단계에서, 제1 공기 조화 유니트(10)의 히터 코어(11)는 엔진 냉각수가 갖는 열이 부족하기 때문에 충분한 난방 기능을 나타내지 못한다.In order to heat both the front part and the rear part of the vehicle interior, both the valves 11a and 11b are opened, and the first open / close valve Va is closed and then the second open / close valve Vb is opened. . Therefore, engine coolant is supplied to the heater core 11. However, in the initial heating stage, the heater core 11 of the first air conditioner unit 10 does not exhibit sufficient heating function because the heat of the engine coolant lacks.
압축기(1)의 가동시, 압축기(1)로부터 배출된 고온 고압 냉매는 제2 개방/폐쇄 밸브(Vb), 제2 응축기(21), 액체 탱크(4b) 및 제2 팽창 밸브(5b)를 통해 잉여 열교환기(30) 내로 유동하게 되고, 잉여 열교환기(30)로부터의 냉매는 압축기(1)로 귀환되게 된다. 따라서, 제2 공기 조화 유니트(20)의 공기 유동 통로(20f) 내에서 유동하는 공기와 제2 응축기(21) 사이에서 열교환이 이루어진다. 공기를 가열한 후에, 중간 온도 및 고압을 갖는 냉매는 제2 팽창 밸브(5b)에서 단열 팽창을 받게 되어, 저온 저압 냉매로 되어 잉여 열교환기(30) 내로 도입되게 된다. 즉, 제2 응축기(21)에 의해, 제2 공기 조화 유니트의 공기 유동 통로(20f) 내에서 유동하는 공기는 데워진다.When the compressor 1 is operating, the high temperature and high pressure refrigerant discharged from the compressor 1 opens the second open / close valve Vb, the second condenser 21, the liquid tank 4b and the second expansion valve 5b. It flows into the excess heat exchanger 30 through, and the refrigerant from the excess heat exchanger 30 is returned to the compressor (1). Therefore, heat exchange is performed between the air flowing in the air flow passage 20f of the second air conditioner unit 20 and the second condenser 21. After heating the air, the refrigerant having the intermediate temperature and the high pressure is subjected to adiabatic expansion at the second expansion valve 5b to be introduced into the excess heat exchanger 30 as a low temperature low pressure refrigerant. That is, the air flowing in the air flow passage 20f of the second air conditioner unit is heated by the second condenser 21.
잉여 열교환기(30)의 제공으로 인해, 제2 응축기(21)의 난방 효과는 훨씬 증가된다. 즉, 잉여 열교환기(30) 내에서 유동하는 저온 저압 냉매는 압축기(1)로 다시 도입되기 전에 주변 공기로부터 열을 흡수한다. 즉, 압축기(1)에 의해 압축되기 전에, 귀환하는 냉매는 냉매의 엔트로피를 변경하는 어떠한 레벨로 데워진다. 따라서, 제2 응축기(21)는 더욱 높은 난방 효과를 나타낼 수 있다. 이러한 효과는 시간의 증가에 따라 현저하게 된다.Due to the provision of the excess heat exchanger 30, the heating effect of the second condenser 21 is much increased. That is, the low temperature low pressure refrigerant flowing in the excess heat exchanger 30 absorbs heat from the ambient air before it is introduced back into the compressor 1. That is, before being compressed by the compressor 1, the returning refrigerant is warmed to some level which changes the entropy of the refrigerant. Thus, the second condenser 21 can exhibit a higher heating effect. This effect becomes noticeable with increasing time.
차량 실내의 후방부에 대한 즉각적인 난방이 성취된다.Immediate heating to the rear of the vehicle interior is achieved.
시간 증가에 따라, 엔진 냉각수의 온도가 증가하여서, 제1 공기 조화 유니트(10)의 히터 코어(11)의 난방 효과는 점차적으로 증가한다. 따라서, 잠시 후에, 제1 공기 조화 유니트(10)는 차량 실내의 전방부에 충분히 데워진 공기를 공급하게 된다.As time increases, the temperature of the engine cooling water increases, so that the heating effect of the heater core 11 of the first air conditioning unit 10 gradually increases. Therefore, after a while, the first air conditioning unit 10 supplies the warmed air to the front part of the vehicle interior.
시간 증가에 따라, 엔진 냉각수의 온도는 증가함으로써, 잉여 열교환기(30)의 난방 효과를 점차적으로 증가시킨다. 따라서, 제2 응축기(21)의 난방 효과는 시간의 증가에 따라 증가된다.As time increases, the temperature of the engine coolant increases, thereby gradually increasing the heating effect of the excess heat exchanger 30. Therefore, the heating effect of the second condenser 21 increases with the increase of time.
제2 응축기(21)에 의해 응축된 냉매는 액체 탱크(4b)에 의해 저장되어, 제2 공기 조화 유니트(20)의 냉매 라인 내에서 유동하는 냉매의 양이 적절히 제어되게 한다.The refrigerant condensed by the second condenser 21 is stored by the liquid tank 4b so that the amount of refrigerant flowing in the refrigerant line of the second air conditioning unit 20 is properly controlled.
(2) 냉방 작동(2) cooling operation
냉방 작동은 제1 공기 조화 유니트(10)에 의해서만 수행된다.The cooling operation is performed only by the first air conditioning unit 10.
냉방 작동을 개시하기 위하여, 제3 개방/폐쇄 밸브(Vc)는 제1 응축기(3)에 잔류되어 있는 냉매를 압축기(1)로 귀환시키도록 개방된다. 그리고 나서, 제1 개방/폐쇄 밸브(Va)는 개방되고, 제2 및 제3 개방 폐쇄 밸브(Vb, Vc)는 폐쇄된다. 그리고 나서, 압축기(1)가 작동된다. 이때, 압축기(1)로부터의 고온 고압 냉매는 제1 개방/폐쇄 밸브(Va), 제1 응축기(3), 액체 탱크(4a) 및 제1 팽창 밸브(5a)를 통해 제1 열교환기(12) 내로 유동하게 되며, 제1 열교환기(12)로부터의 냉매는 압축기(1)로 귀환되게 된다.In order to start the cooling operation, the third open / close valve Vc is opened to return the refrigerant remaining in the first condenser 3 to the compressor 1. Then, the first opening / closing valve Va is opened and the second and third opening closing valves Vb and Vc are closed. Then, the compressor 1 is operated. At this time, the high temperature and high pressure refrigerant from the compressor 1 is passed through the first opening / closing valve Va, the first condenser 3, the liquid tank 4a and the first expansion valve 5a. ) And the refrigerant from the first heat exchanger 12 is returned to the compressor (1).
냉매의 이러한 순환으로 인해, 증발기로서 역할하는 제1 열교환기(12)는 공기 유동 통로(10f) 내에서 유동하는 공기를 냉각시켜서, 차량 실내의 전방부에 냉각된 공기를 제공한다.Due to this circulation of the refrigerant, the first heat exchanger 12 serving as an evaporator cools the air flowing in the air flow passage 10f to provide cooled air in the front part of the vehicle interior.
제1 응축기(3)에 의해 응축된 냉매는 액체 탱크(4a)에 의해 저장되어, 제1 공기 조화 유니트(10)의 냉매 라인 내에서 유동하는 냉매의 양이 적절히 제어되게 된다.The refrigerant condensed by the first condenser 3 is stored by the liquid tank 4a so that the amount of refrigerant flowing in the refrigerant line of the first air conditioning unit 10 is properly controlled.
도7 내지 도17, 특히 도7을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예인, 전기 차량에 적합한 공기 조화 시스템(100D)이 도시되어 있다.7-17, in particular with reference to FIG. 7, there is shown an air conditioning system 100D suitable for an electric vehicle, which is a fourth embodiment of the present invention.
설명되는 것에 의해 명백해지는 바와 같이, 소위 열펌프식 공기 조화가 제4 실시예에서 실제 사용된다. 또한, 제4 실시예의 시스템(100D)에서, 난방 작동 하에, 압축기로 다시 바로 공급된 냉매는 전술된 제1, 제2 및 제3 실시예의 시스템(100A, 100B, 100C)에서처럼 가열 수단에 의해 가열된다(데워진다). 그러나, 제4 실시예에서, 가열 수단은 전기 히터이다.As will be apparent from the description, a so-called heat pump type air conditioner is actually used in the fourth embodiment. Further, in the system 100D of the fourth embodiment, under heating operation, the refrigerant supplied directly to the compressor is heated by heating means as in the systems 100A, 100B, 100C of the first, second and third embodiments described above. (Warm up). However, in the fourth embodiment, the heating means is an electric heater.
도7에 도시된 바와 같이, 제4 실시예의 공기 조화 시스템(100D)은 흡입부(112), 본체부(114) 및 공기 분배부(116)를 구비하는 공기 도관 케이스(110)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 공기 흡입부(112) 내에는, 외부 공기 및/또는 내부 공기를 흡입 도어(120)를 통해 본체부(114) 내로 도입시키는 전기 송풍기(118)가 설치된다. 본체부(114) 내에는, 증발기(열교환기)(22) 및 제2 응축기(21)가 설치된다. 증발기(22)는 제2 응축기(21)의 상류측에 배치된다. 제2 응축기(21)의 제공으로 인해, 2개의 공기 통로, 즉 제2 응축기(21)를 바이패스시키는 저온 공기 통로(114a) 및 제2 응축기(21)를 통과하는 고온 공기 통로(114b)가 본체부(114) 내에 형성된다. 본체부(114) 내에는 2개의 통로(114a, 114b)들 사이에서 개도 비율을 변경시키는 방식으로 공기 혼합 도어(126)가 피벗 가능하게 설치된다. 2개의 통로(114a, 114b) 뒤에는, 공기 분배부(116)에 마련된 공기 혼합 챔버(114c)가 형성된다. 공기 분배부(116)는 3개의 유출 포트, 즉 (도시되지 않은) 앞유리(windshield)의 내부면을 향한 제상 포트(defroster port, 116a), 차량 실내의 전방부를 향한 통기 포트(116b) 및 차량 실내의 하부를 향한 하부 포트(116c)를 구비한다. 도면에 도시되지 않았지만, 여러 공기 조화 모드를 얻기 위하여 각각의 도어가 이러한 3개의 포트(116a, 166b, 116c)와 합체된다.As shown in FIG. 7, the air conditioning system 100D of the fourth embodiment includes an air conduit case 110 having an intake portion 112, a body portion 114, and an air distribution portion 116. As shown in FIG. As shown, in the air intake 112, an electric blower 118 is introduced to introduce external air and / or internal air into the body portion 114 through the intake door 120. In the main body 114, an evaporator (heat exchanger) 22 and a second condenser 21 are provided. The evaporator 22 is arranged upstream of the second condenser 21. Due to the provision of the second condenser 21, two air passages, a low temperature air passage 114a for bypassing the second condenser 21 and a hot air passage 114b passing through the second condenser 21, It is formed in the main body 114. In the main body 114, the air mixing door 126 is pivotally installed in such a manner as to change the opening degree ratio between the two passages 114a and 114b. Behind the two passages 114a and 114b, an air mixing chamber 114c provided in the air distribution section 116 is formed. The air distribution section 116 has three outflow ports: a defroster port 116a towards the inner surface of the windshield (not shown), a vent port 116b towards the front of the vehicle interior and the vehicle It has a bottom port 116c facing the bottom of the room. Although not shown in the figure, each door is incorporated with these three ports 116a, 166b, 116c to obtain various air conditioning modes.
증발기(22) 및 제2 응축기(21)는 압력 하에 냉매를 순환시키는 폐쇄 냉동/열펌프 시스템의 일부를 구성한다. 즉, 선택 가능한 2개의 시스템, 즉 압축기(1), 제1 응축기(3), 첵 밸브(122), 제2 응축기(21), 액체 탱크(4b), 팽창 밸브(5b), 증발기(22) 및 축압기(124)를 포함하는 폐쇄 냉동 시스템과, 압축기(1), 첵 밸브(126), 제2 응축기(21), 액체 탱크(4b), 팽창 밸브(5b), 증발기(22) 및 축압기(124)를 포함하는 열펌프 시스템을 구비한다. 축압기(124)의 사용으로 인해, 가스 상태의 냉매만이 압축기(1)로 도입된다.The evaporator 22 and the second condenser 21 constitute part of a closed refrigeration / heat pump system that circulates the refrigerant under pressure. That is, two selectable systems, the compressor 1, the first condenser 3, the check valve 122, the second condenser 21, the liquid tank 4b, the expansion valve 5b, the evaporator 22. And a closed refrigeration system comprising an accumulator 124, a compressor 1, a check valve 126, a second condenser 21, a liquid tank 4b, an expansion valve 5b, an evaporator 22 and an axle. And a heat pump system including an inflator 124. Due to the use of the accumulator 124, only gaseous refrigerant is introduced into the compressor 1.
2개의 시스템을 절환하기 위하여, 도시된 바와 같이 압축기(1)의 바로 하류측에 배열된 4방 밸브(128)가 사용된다. 4방 밸브(128)는 폐쇄 냉동 시스템을 위해 제1 응축기(3)의 유입구를 향한 제1 유출구와, 열펌프 시스템을 위해 첵 밸브(126)를 향한 제2 유출구를 갖는다. 4방 밸브(128)의 제1 유출구로부터 축압기(124)의 유입구로 연장되는 귀환 회로(m)가 마련된다.In order to switch between the two systems, a four way valve 128 is used which is arranged just downstream of the compressor 1 as shown. The four-way valve 128 has a first outlet towards the inlet of the first condenser 3 for the closed refrigeration system and a second outlet towards the shock valve 126 for the heat pump system. A feedback circuit m is provided which extends from the first outlet of the four-way valve 128 to the inlet of the accumulator 124.
제1 응축기(3)를 냉각시키기 위하여 전기 팬(130A, 130B)이 배치된다.Electric fans 130A and 130B are arranged to cool the first condenser 3.
제4 실시예에서, 증발기(22)의 유출구와 축압기(124)의 유입구 사이의 냉매 라인에 배열된 잉여 증발기(30)가 추가로 마련되어 있다. 잉여 증발기(30)는 공기 도관 케이스(110)의 외부에, 즉 예컨대 관련 전기 차량의 모터실 내에 배치된다. 잉여 증발기(30)에는 전기 차량의 고전력 배터리(132)(예컨대, DC:336V)에 의해 전력이 공급되는 전기 히터(30a)가 설비된다. 잉여 증발기(30) 내에는 열전도성 재료(30b)가 설치된다. 전기 히터(30a)의 가동시, 증발기(22)로부터의 귀환 냉매는 가열되거나 적어도 데워진다.In the fourth embodiment, there is further provided an excess evaporator 30 arranged in the refrigerant line between the outlet of the evaporator 22 and the inlet of the accumulator 124. The excess evaporator 30 is arranged outside the air conduit case 110, ie in the motor compartment of the associated electric vehicle. The surplus evaporator 30 is equipped with an electric heater 30a powered by a high power battery 132 (eg, DC: 336V) of the electric vehicle. In the excess evaporator 30, a thermally conductive material 30b is provided. Upon operation of the electric heater 30a, the return refrigerant from the evaporator 22 is heated or at least warmed up.
이하에서, 제4 실시예의 공기 조화 시스템(100D)의 작동을 설명하기로 한다.In the following, operation of the air conditioning system 100D of the fourth embodiment will be described.
(1) 냉방 작동(1) cooling operation
본 작동을 성취하기 위하여, 4방 밸브(128)는 4방 밸브의 유출구를 제1 응축기(3)의 유입구로 연결하도록 절환된다. 압축기(1)의 가동시, 압축기(1)로부터의 고온 고압 냉매는 액화되도록 제1 및 제2 응축기(3, 21)로 도입되고 나서, 액체 탱크(4b)를 통해 팽창 밸브(5b)로 도입된다. 따라서, 액화된 냉매는 증발기(열교환기)(22) 내에서 팽창하여, 증발기를 통해 유동하는 공기를 냉각시키도록 한다. 따라서, 공기 조화 시스템(100D)은 차량 실내에 냉각된 공기를 제공한다. 이러한 시스템의 본질로 인해, 제2 응축기(21)는 실질적으로 열을 발생시키지 않는다는 것을 알아야 한다.In order to achieve this operation, the four-way valve 128 is switched to connect the outlet of the four-way valve to the inlet of the first condenser 3. In operation of the compressor 1, the high temperature and high pressure refrigerant from the compressor 1 is introduced into the first and second condensers 3, 21 to be liquefied and then into the expansion valve 5b through the liquid tank 4b. do. Thus, the liquefied refrigerant expands in the evaporator (heat exchanger) 22 to cool the air flowing through the evaporator. Thus, the air conditioning system 100D provides the cooled air in the vehicle interior. Due to the nature of this system, it should be noted that the second condenser 21 generates substantially no heat.
이러한 냉방 작동 하에, 잉여 열교환기(30)는 히터(30a)에 의해 가열되지 않는다.Under this cooling operation, the excess heat exchanger 30 is not heated by the heater 30a.
(2) 난방 작동(2) heating operation
본 작동을 성취하기 위하여, 4방 밸브(128)는 4방 밸브의 유출구를 첵 밸브(126)를 위한 냉매 라인과 연결하도록 설정된다. 압축기(1)의 가동시, 압축기(1)로부터의 고온 고압 냉매는 첵 밸브(126)를 통해 제2 응축기(21)로 도입되며, 제2 응축기(21)에서 냉매는 열을 방출하면서 액화된다. 따라서, 제2 응축기(21)를 통해 유동하는 공기는 데워진다. 그리고 나서, 액화된 냉매는 팽창 밸브(5b)에서 팽창되고 나서, 냉매는 증발기(열교환기)(22)에서 주변으로부터 열을 흡수한다. 따라서, 증발기(22)를 통해 유동하는 공기는 냉각되고 제습된다. 즉, 공기 조화 시스템(100D)은 차량 실내에 조절된(더욱 구체적으로는, 제습되고 데워진) 공기를 공급한다. 공기 혼합 도어(126)를 제어함으로써, 조절된 공기의 온도는 변경된다.To accomplish this operation, the four way valve 128 is set to connect the outlet of the four way valve with a refrigerant line for the check valve 126. Upon operation of the compressor 1, the high temperature and high pressure refrigerant from the compressor 1 is introduced into the second condenser 21 via the check valve 126, where the refrigerant liquefies while releasing heat. . Thus, the air flowing through the second condenser 21 is warmed up. Then, the liquefied refrigerant is expanded in the expansion valve 5b, and then the refrigerant absorbs heat from the surroundings in the evaporator (heat exchanger) 22. Thus, the air flowing through the evaporator 22 is cooled and dehumidified. That is, the air conditioning system 100D supplies controlled air (more specifically, dehumidified and warmed) to the vehicle interior. By controlling the air mixing door 126, the temperature of the regulated air is changed.
본 난방 작동 중에, 잉여 증발기(30)는 귀환 냉매를 가열하거나 적어도 데우도록 가열된 채로 유지된다. 따라서, 전술된 바와 같이, 제2 응축기(21)의 난방 효과는 증가된다. 더욱이, 잉여 증발기(30) 내에 설치된 열전도성 재료(30b)로 인해, 제2 응축기(21)의 난방 효과는 훨씬 증진된다.During this heating operation, the excess evaporator 30 remains heated to heat or at least warm the return refrigerant. Thus, as described above, the heating effect of the second condenser 21 is increased. Moreover, due to the thermally conductive material 30b installed in the surplus evaporator 30, the heating effect of the second condenser 21 is further enhanced.
양호하게는, 팽창 밸브(5b)의 밸브 개도는 잉여 증발기(30)로부터 바로 배출된 냉매의 온도에 의해 제어된다. 이러한 방법을 사용함으로써, 증발기(22, 30)로 공급된 냉매의 양은 압축기(1) 내로 바로 도입된 냉매가 적당한 과열 조건을 취하게 하도록 제어될 수 있다.Preferably, the valve opening of the expansion valve 5b is controlled by the temperature of the refrigerant discharged directly from the excess evaporator 30. By using this method, the amount of refrigerant supplied to the evaporators 22, 30 can be controlled to cause the refrigerant introduced directly into the compressor 1 to take the appropriate overheating conditions.
전술된 바와 같이, 난방 작동 하에, 잉여 증발기(30)에서, 귀환 냉매는 증발되면서 전기 히터(30a)에 의해 가열되거나 적어도 데워진다. 따라서, 압축기(1)로부터 배출된 냉매는 훨씬 높은 온도를 가져서, 제2 응축기(21)는 훨씬 높은 가열 효과를 나타낸다. 즉, 차량 실내가 즉각적으로 데워질 수 있다.As described above, under the heating operation, in the excess evaporator 30, the return refrigerant is heated or at least warmed by the electric heater 30a while being evaporated. Thus, the refrigerant discharged from the compressor 1 has a much higher temperature, so that the second condenser 21 exhibits a much higher heating effect. That is, the vehicle interior can be warmed up immediately.
더욱이, 팽창 밸브(5b)의 밸브 개도가 잉여 증발기(30)로부터 바로 배출된 냉매가 갖는 온도에 의해 제어된다면, 열펌프 시스템에서 유동하는 냉매의 양은 잉여 증발기(30)가 히터(30a)에 의해 가열될 때 증가된다. 이는 제2 응축기(21)의 가열 효과를 증진시킨다.Moreover, if the valve opening of the expansion valve 5b is controlled by the temperature of the refrigerant discharged directly from the excess evaporator 30, the amount of refrigerant flowing in the heat pump system is determined by the excess evaporator 30 by the heater 30a. Increased when heated. This enhances the heating effect of the second condenser 21.
더욱이, 전기 히터(30a)에 의한 귀환 냉매의 가열로 인해, 압축기(1) 내로 도입되는 냉매는 완전한 기체 상태를 가질 수 있는데, 이는 압축기(1)의 내구성을 향상시킨다.Moreover, due to the heating of the return refrigerant by the electric heater 30a, the refrigerant introduced into the compressor 1 can have a complete gas state, which improves the durability of the compressor 1.
전술된 바와 같이, 잉여 증발기(30)는 전기 차량의 개방 구역, 예컨대 전기 차량의 모터실 내에 배치된다.As mentioned above, the excess evaporator 30 is arranged in an open area of the electric vehicle, for example in the motor compartment of the electric vehicle.
도8 내지 도11을 참조하면, 제4 실시예의 시스템(100D)에 사용된 잉여 증발기(30)가 명료하게 도시되어 있다.8-11, the redundant evaporator 30 used in the system 100D of the fourth embodiment is clearly shown.
도8로부터 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 잉여 증발기(30)는 내부에 밀봉 챔버(54)를 형성하도록 뚜껑(52)이 설비된 긴 케이스(50)를 포함한다. 챔버(54) 내에는, 나선형 피복 히터(56) 및 직선 냉매 유동 튜브(58)가 설치되어 있다. 상기 히터(56) 및 튜브(58)는 긴 케이스(50) 내에 길이 방향으로 배열된다. 냉매 유동 튜브(58)는 나선형 피복 히터(56)에 의해 동축으로 둘러싸인다. 밀봉 챔버(54)는 액체 냉각제(60)로 충전된다. 냉매 유동 튜브(58)는 케이스(50)의 외부에 노출된 각각의 커넥터 파이프(58a, 58b)를 양 단부에서 갖는다. 파이프(58a)는 증발기(22)의 유출 포트에 연결되고, 다른 파이프(58b)는 축압기(124)의 유입 포트에 연결된다.As best seen in FIG. 8, the excess evaporator 30 includes an elongated case 50 equipped with a lid 52 to form a sealing chamber 54 therein. In the chamber 54, a spiral sheath heater 56 and a straight refrigerant flow tube 58 are provided. The heater 56 and the tube 58 are arranged in the longitudinal direction in the long case 50. The refrigerant flow tube 58 is coaxially surrounded by the spiral sheath heater 56. Sealing chamber 54 is filled with liquid coolant 60. The coolant flow tube 58 has respective connector pipes 58a and 58b exposed at both ends of the case 50. The pipe 58a is connected to the outlet port of the evaporator 22 and the other pipe 58b is connected to the inlet port of the accumulator 124.
나선형 피복 히터(56)는 도11에 명료하게 도시되어 있는데, 히터는 나선 금속 피복 내에 수용된 니크롬을 포함한다. 금속 피복은 내열성 단열재를 내부에서 포함한다. 도8 및 도11로부터 알 수 있는 바와 같이, 피복 히터(56)는 케이스(50)의 외부에 노출된 각각의 단자 단부(56a, 56b)를 양 단부에서 갖는다. 단자 단부(56a)는 차량에 장착된 배터리의 하나의 극성에 연결되고, 다른 단자 단부(56b)는 전기 제어 장치에 연결된다.Spiral sheath heater 56 is shown clearly in FIG. 11, which includes nichrome contained within a spiral metal sheath. The metal sheath includes the heat resistant insulation material therein. As can be seen from Figs. 8 and 11, the sheath heater 56 has respective terminal ends 56a and 56b exposed at the outside of the case 50 at both ends. The terminal end 56a is connected to one polarity of the battery mounted in the vehicle, and the other terminal end 56b is connected to the electric control device.
도8 및 도10으로부터 이해되는 바와 같이, 뚜껑(52)에는 액체 냉각제(60)를 케이스(50) 내로 붓기 위한 유입 개구(52a)가 설비된다. 유입 개구(52a)에는 액체 냉각제(60)의 온도가 비정상적으로 증가된 때 자동적으로 개방되는 안전 밸브(62)가 설비된다. 액체 냉각제(60)의 온도를 검출하기 위하여 케이스(50)에 온도 센서(140)가 설치된다. 후술되는 바와 같이, 피복 히터(56)의 작동은 온도 센서에 의해 제어된다.As understood from FIGS. 8 and 10, the lid 52 is equipped with an inlet opening 52a for pouring the liquid coolant 60 into the case 50. The inlet opening 52a is equipped with a safety valve 62 which automatically opens when the temperature of the liquid coolant 60 is abnormally increased. The temperature sensor 140 is installed in the case 50 to detect the temperature of the liquid coolant 60. As will be described later, the operation of the sheath heater 56 is controlled by a temperature sensor.
현저한 열용량을 갖는 액체 냉각제(60)의 사용으로 인해, 냉매 유동 튜브(58)는 전기 히터(56)의 온/오프 작동에 의해 직접적인 영향을 받지 않는다. 이에 의해, 안정한 난방이 공기 조화 시스템(100D)으로부터 얻어진다.Due to the use of liquid coolant 60 with significant heat capacity, the refrigerant flow tube 58 is not directly affected by the on / off operation of the electric heater 56. As a result, stable heating is obtained from the air conditioning system 100D.
전술된 바와 같이, 히터(56) 및 튜브(58)는 긴 케이스(50) 내에 길이 방향으로 배열된다. 이러한 배열에 의해, 액체 냉각제(60)의 바람직한 자유 대류가 발생하기 쉽다. 즉, 이러한 대류는 냉각제(60)가 전체에 걸쳐 균등화된 온도를 갖는 현상을 증진시킨다. 이러한 균등화는 귀환 냉매에 안정하게 열을 인가하여서, 안정한 난방 효과가 제2 응축기(21)에 의해 성취된다. 더욱이, 열펌프 시스템의 바람직하지 않은 난조(hunting)가 억제된다.As described above, the heater 56 and the tube 58 are arranged in the longitudinal direction in the long case 50. By such an arrangement, preferred free convection of the liquid coolant 60 is likely to occur. That is, this convection enhances the phenomenon that the coolant 60 has an equalized temperature throughout. This equalization stably applies heat to the return refrigerant, so that a stable heating effect is achieved by the second condenser 21. Moreover, undesirable hunting of the heat pump system is suppressed.
요구된다면, 액체 냉각제(60)를 케이스(50) 내에서 교반하기 위하여 전기 팬 등과 같은 적당한 교반 수단이 마련될 수 있다.If desired, suitable agitation means, such as an electric fan, may be provided to agitate the liquid coolant 60 in the case 50.
도12 내지 도14는 이러한 교반 수단이 합체된 잉여 증발기(300A)를 도시한다.12-14 show redundant evaporator 300A incorporating such agitation means.
도12로부터 알 수 있는 바와 같이, 잉여 증발기(300A)는 도8의 전술한 잉여 증발기(30)의 경우에서처럼, 액체 냉각제(60)가 충전된 용기(302)와, 용기(302) 내에 설치된 나선형 피복 히터(56)와, 나선형 히터(56)에 의해 둘러싸인 직선 냉매 유동 튜브(58)를 포함한다. 냉매 유동 튜브(58)에는 액체 냉각제(60)와의 접촉 면적을 증가시키기 위하여 나선형 핀(fin, 58c)이 상부에 배치된다. 즉, 핀(58c)에 의해, 액체 냉각제(60)로부터 튜브(58)로의 열전달은 향상된다. 더구나, 핀(58c)이 갖는 나선 형상은 액체 냉각제(60)에 의해 발생할 수 있는 대류를 증진시킨다. 즉, 액체 냉각제(60)는 핀(58a)을 안내체로서 사용하여 냉매 유동 튜브(58) 둘레에서 유동하게 된다. 요구된다면, 유동 튜브(58)에는 내부에 핀이 마련될 수 있다.As can be seen from FIG. 12, the surplus evaporator 300A is formed of a vessel 302 filled with a liquid coolant 60 and a spiral provided in the vessel 302, as in the case of the surplus evaporator 30 described above in FIG. A sheath heater 56 and a straight refrigerant flow tube 58 surrounded by the spiral heater 56 are included. Spiral fins 58c are disposed on the coolant flow tube 58 to increase the contact area with the liquid coolant 60. That is, the fin 58c improves heat transfer from the liquid coolant 60 to the tube 58. Moreover, the spiral shape of the fins 58c enhances convection that may be caused by the liquid coolant 60. That is, the liquid coolant 60 flows around the refrigerant flow tube 58 using the fins 58a as guides. If desired, flow tube 58 may be provided with fins therein.
도12로부터 알 수 있는 바와 같이, 용기(302)는 튜브(304)에 연결된 유입 개구(302a) 및 유출 개구(302b)를 갖는다. 전기 펌프(306)는 튜브(304) 내에 배치된다. 따라서, 펌프(306)의 가동시, 액체 냉각제(60)는 튜브(304) 내에서 화살표로 나타낸 방향으로 추진됨으로써, 냉각제(60)를 용기(302) 내에서 교반한다.As can be seen from FIG. 12, the container 302 has an inlet opening 302a and an outlet opening 302b connected to the tube 304. The electric pump 306 is disposed in the tube 304. Thus, upon operation of the pump 306, the liquid coolant 60 is propelled in the direction indicated by the arrow in the tube 304, thereby stirring the coolant 60 in the vessel 302.
도14 및 도15로부터 이해되는 바와 같이, 유입 개구(302a)로부터 용기(302)의 내부로 도입된 액체 냉각제(60)는 핀(58c)의 일단부 부분을 향해 유동하게 되며, 이후에 유출 개구(302b)가 위치되어 있는 핀(58c)의 타단부 부분을 향해 핀(58c)을 안내체로서 사용하여 냉매 유동 튜브(58) 둘레에서 유동하게 된다. 이러한 유동을 효과적으로 성취하기 위하여, 핀(58c)을 나선형 피복 히터(56)로부터 약 3 내지 4 mm만큼 분리시키는 것이 바람직하다.As understood from FIGS. 14 and 15, the liquid coolant 60 introduced from the inlet opening 302a into the interior of the vessel 302 will flow toward one end portion of the fin 58c and then the outlet opening. The fin 58c is used as a guide to flow around the refrigerant flow tube 58 toward the other end portion of the fin 58c where the 302b is located. In order to achieve this flow effectively, it is desirable to separate the fins 58c by about 3 to 4 mm from the helical sheath heater 56.
도16은 냉매 유동 튜브(58)가 수직으로 연장하는 상태로 잉여 증발기(300A)가 수직으로 배열된 경우를 도시한다. 이러한 경우에서도, 냉각제(60)를 위해 요구되는 교반이 얻어진다.Fig. 16 shows the case where the excess evaporator 300A is arranged vertically with the refrigerant flow tube 58 extending vertically. Even in this case, the stirring required for the coolant 60 is obtained.
도17을 참조하면, 공기 조화 시스템(100D)에 채용된 제어 회로의 블럭 선도가 도시되어 있다.Referring to Fig. 17, a block diagram of a control circuit employed in the air conditioning system 100D is shown.
도시된 바와 같이, 압축기(1), 더욱 구체적으로는 압축기(1)의 전기 모터는 인버터(inverter, 132)를 통해 전원(즉, 고전력 배터리)(132)의 일 단자에 연결된다. 배터리(132)의 다른 단자는 접지되는데, 즉 전기 차량의 섀시에 연결된다. 잉여 증발기(30)의 피복 히터(56)의 단자 단부(56a)는 배터리(132)의 하나의 단자에 연결되고, 히터(56)의 다른 단자 단부는 릴레이(136)의 하나의 단자(136a)에 연결된다. 릴레이(136)의 다른 단자(136b)는 차량의 섀시에 연결된다. 2개의 단자(136a, 136b)는 전기자(armature, 136c)에 의해 연결 가능하다. 전기자(136c)를 구동하기 위하여, 릴레이(136)는 코일(136d)을 구비하며, 코일의 하나의 단자는 섀시에 연결되고, 코일의 다른 단자는 제어 유니트(138)에 연결된다. 따라서, 피복 히터(56)의 작동은 제어 유니트(138)에 의해 온/오프 방식으로 제어된다. 제어 유니트(138)는 공기 조화 시스템(100D)을 통합 방식으로 제어하도록 구성된 마이크로컴퓨터로 된 것이다. 제어 유니트(138)는 인버터(134)로부터의 전력에 의해 구동된다. 여러 센서로부터의 정보 신호들은 여러 장치를 통합 제어하는 제어 유니트(138)에 의해 처리된다. 센서들은, 예컨대 잉여 증발기(30) 내의 액체 냉각제(60)를 위한 온도 센서(140)와, 외부 공기 및 내부 공기의 온도, 태양열 복사량, 및 공기 도관 케이스(110)에서 증발기(22)를 바로 통과한 공기의 온도를 감지하는 다른 공지의 센서(142)들이다. 제어 패널 상의 여러 수동 조작 스위치(144)로부터의 정보 신호도 제어 유니트(138)로 공급된다. 더욱이, 공기 도관 케이스(110)의 여러 댐퍼 도어를 위한 위치 센서(146)로부터의 정보 신호는 제어 유니트(138)로 공급된다. 제어 유니트에 인가된 정보 신호를 처리할 때, 제어 유니트(138)는 제어 패널의 여러 디스플레이 장치, 공기 도관 케이스(110)의 댐퍼 도어의 위치, 및 공기 조화 장치에 배열된 여러 전기 팬(148)을 제어한다. 도시된 바와 같이, 댐퍼 도어의 위치를 제어하기 위하여 여러 작동기(actuator, 146a)가 제공되고, 전기 팬(148)을 제어하기 위하여 여러 작동 회로(148a)가 제공된다.As shown, the compressor 1, more specifically the electric motor of the compressor 1, is connected to one terminal of a power source (ie, a high power battery) 132 via an inverter 132. The other terminal of the battery 132 is grounded, ie connected to the chassis of the electric vehicle. The terminal end 56a of the sheath heater 56 of the redundant evaporator 30 is connected to one terminal of the battery 132, and the other terminal end of the heater 56 is one terminal 136a of the relay 136. Is connected to. The other terminal 136b of the relay 136 is connected to the chassis of the vehicle. The two terminals 136a and 136b are connectable by armature 136c. To drive the armature 136c, the relay 136 has a coil 136d, one terminal of which is connected to the chassis, and the other terminal of the coil, to the control unit 138. Thus, the operation of the sheath heater 56 is controlled in an on / off manner by the control unit 138. The control unit 138 is of a microcomputer configured to control the air conditioning system 100D in an integrated manner. The control unit 138 is driven by the power from the inverter 134. The information signals from the various sensors are processed by the control unit 138 which controls the various devices. The sensors pass, for example, directly through the evaporator 22 in the temperature sensor 140 for the liquid coolant 60 in the surplus evaporator 30 and the temperature of the outside and internal air, solar radiation, and the air conduit case 110. There are other known sensors 142 that sense the temperature of one air. Information signals from various manual operation switches 144 on the control panel are also supplied to the control unit 138. Moreover, information signals from the position sensor 146 for the various damper doors of the air conduit case 110 are supplied to the control unit 138. When processing the information signal applied to the control unit, the control unit 138 is the various display devices of the control panel, the position of the damper door of the air conduit case 110, and the various electric fans 148 arranged in the air conditioner. To control. As shown, several actuators 146a are provided for controlling the position of the damper door, and several actuating circuits 148a are provided for controlling the electric fan 148.
공기 조화 시스템(100D)에서, 제어 유니트(138)는 난방 작동 하에서 압축기(1)로 바로 들어간 귀환 냉매의 온도가 설정 레벨보다 낮은 때 릴레이(136)가 온 상태로 되어 잉여 증발기(30)를 위한 히터(56)를 가동시키게 하도록 배열된다. 더욱 구체적으로는, 제어 유니트(138)는 잉여 증발기(30)의 온도 센서(140)로부터의 정보 신호에 따라 히터(56)를 제어한다.In the air conditioning system 100D, the control unit 138 turns on the relay 136 when the temperature of the return refrigerant directly entering the compressor 1 under the heating operation is lower than the set level so that the surplus evaporator 30 can be used. Arranged to cause heater 56 to actuate. More specifically, the control unit 138 controls the heater 56 in accordance with the information signal from the temperature sensor 140 of the surplus evaporator 30.
도18은 귀환 냉매의 온도에 따라 나선형 피복 히터(56)의 온/오프 작동을 도시하는 차트이다. 차트로부터 이해되는 바와 같이, 히터(56)의 가동으로 인해 귀환 냉매의 온도가 70 ℃까지 가열된 때 가동이 정지되고, 귀환 냉매의 온도가 60 ℃로 하강한 때 히터(56)는 가동된다.18 is a chart showing the on / off operation of the spiral sheath heater 56 in accordance with the temperature of the return refrigerant. As can be understood from the chart, the operation is stopped when the temperature of the returning refrigerant is heated to 70 ° C due to the operation of the heater 56, and the heater 56 is operated when the temperature of the returning coolant drops to 60 ° C.
본 발명에 따른 2중 기능식의 원리를 합체한 개량된 자동차용 2중 공기 조화 시스템에서, 제1 공기 조화 유니트는 외부 공기(즉, 차량 외부 공기) 및/또는 내부 공기(즉, 차량 실내 공기)를 선택적으로 취하여, 공기를 차량 실내의 전방부로 배출하기 전에 공기를 조절하는 반면에, 제2 공기 조화 유니트는 내부 공기를 취하여, 공기를 차량 실내의 후방부로 배출하기 전에 공기를 조절한다. 공기 조화 시스템의 난방 작동 하에서는 귀환하는 냉매가 데워지는 것으로 인하여 등엔트로피 압축이 압축기에 의해 효과적으로 수행된다. 즉, 공기 조화 시스템에 의해 효과적인 난방이 성취된다. 냉방 작동에서, 제1 개방/폐쇄 밸브 및 제2 개방/폐쇄 밸브를 제어함으로써 3개의 모드, 즉 전방 냉방 모드, 2중 냉방 모드 및 후방 냉방 모드가 이용 가능하다.In an improved automotive dual air conditioning system incorporating the principle of dual functional in accordance with the present invention, the first air conditioning unit is configured to provide external air (i.e. vehicle exterior air) and / or internal air (i.e. vehicle interior air). ) Is selectively taken to regulate the air before discharging the air to the front of the vehicle cabin, while the second air conditioning unit takes the internal air and regulates the air before discharging the air to the rear of the vehicle interior. Under heating operation of the air conditioning system, isotropic compression is effectively performed by the compressor due to the returning refrigerant being warmed. That is, effective heating is achieved by the air conditioning system. In the cooling operation, three modes are available by controlling the first open / close valve and the second open / close valve, namely the front cooling mode, the double cooling mode and the rear cooling mode.
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