KR20010094760A - 자동차용 공기 조화기와 이 자동차용 공기 조화기를구동시키기 위한 구동 방법 - Google Patents

자동차용 공기 조화기와 이 자동차용 공기 조화기를구동시키기 위한 구동 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20010094760A
KR20010094760A KR1020017009999A KR20017009999A KR20010094760A KR 20010094760 A KR20010094760 A KR 20010094760A KR 1020017009999 A KR1020017009999 A KR 1020017009999A KR 20017009999 A KR20017009999 A KR 20017009999A KR 20010094760 A KR20010094760 A KR 20010094760A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pressure wave
air conditioner
refrigerant
wave machine
compressor
Prior art date
Application number
KR1020017009999A
Other languages
English (en)
Inventor
헤쎄울리히
티데만토마스
Original Assignee
클라우스 포스, 게오르그 뮐러
로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 클라우스 포스, 게오르그 뮐러, 로베르트 보쉬 게엠베하 filed Critical 클라우스 포스, 게오르그 뮐러
Publication of KR20010094760A publication Critical patent/KR20010094760A/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3229—Cooling devices using compression characterised by constructional features, e.g. housings, mountings, conversion systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F25B1/10—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with multi-stage compression
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B11/00—Compression machines, plants or systems, using turbines, e.g. gas turbines
    • F25B11/02—Compression machines, plants or systems, using turbines, e.g. gas turbines as expanders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
    • F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/07—Details of compressors or related parts
    • F25B2400/075—Details of compressors or related parts with parallel compressors
    • F25B2400/0751—Details of compressors or related parts with parallel compressors the compressors having different capacities

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명은 냉매 회로를 포함하는 자동차용 공기 조화기에 관한 것으로서, 상기 냉매 회로에서는 냉매가 습증기로 치환된다. 상기 냉매 회로는, 특히 적어도 하나의 압축기(37)와 팽창 장치로서 구동하는 압력파 기계(14')을 포함한다. 팽창 과정동안, 상기 압력파 기계(14')는 냉매 회로 내에서 냉매를 압축하기 위해 사용될 수 있는 에너지를 발생시킨다. 또한, 본 발명은 자동차 공기 조화기를 구동시키기 위한 구동 방법에 관한 것으로서, 이 구동 방법에 따르면 압력파 기계는 냉매 회로에 구성되며 냉매는 압력파 기계(14') 내에서 습증기 상태로 치환된다.

Description

자동차용 공기 조화기와 이 자동차용 공기 조화기를 구동시키기 위한 구동 방법{Motor vehicle air-conditioning system and a method for operating a motor vehicle air conditioning system}
오늘날, 상기 자동차용 공기 조화기에서는 거의 대부분 테트라플루오르에탄(R134a) 냉매를 이용한, 소위 냉각 증기 압축 공정이 사용된다. 여기서, 냉매 회로는, 특히 증발기, 압축기, 응축기 및 팽창 밸브로 구성된다. 또한, 팽창 기계를 이용함으로써 이상적인 등엔트로피 팽창(ideal isentropic expansion)에 근접할 수 있는데, 현재로서는 자동차용 공기 조화기에서 팽창 기계가 사용되지 않고 있다. 이것은 여러 가지 이유로 인한 것인데, 한편으로는 팽창 기계에 의해서 얻고자 하는 에너지 효율이 비교적 낮을 뿐만 아니라 하나의 팽창 밸브만을 사용함에도 불구하고 많은 비용이 소요되기 때문이다. 다른 한편으로는 현재로서 문제의 팽창 기계를 제어하기 위해서, 즉 회전수뿐만 아니라 입력 및 출력 밸브를 제어하기 위해서 기술적으로 매우 많은 비용이 소요되고 있다. 특히, 문제의 팽창 기계에서는 액체로부터 팽창된 냉매를 이용하여 구동할 때 급속한 파손 또는 높은 마모율이 예측되는 것으로 관찰되었다.
본 발명은 자동차용 공기 조화기와 이 자동차용 공기 조화기를 구동시키기 위한 구동 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 압력파 기계를 갖는 공기 조화기의 제 1 실시예를 냉매 회로의 형태로 도시한 회로도.
도 2는 본 발명에 따른 공기 조화기에서 사용되는 압력파 기계를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 공기 조화기의 제 2 실시예를 도시한 회로도.
도 4는 도 3에 도시한 본 발명에 따른 공기 조화기를 위한 압력-엔탈피 선도.
도 5는 보조 압축기의 일량(WVZ)을 차후에 얻어진 팽창 일량(WEX)과 보조 압축기의 일량(WVZ)으로 분배하지 않고 사용하는 변환 임계의 프로세스에서 본 발명에 따른 공기 조화기를 위한 압력-엔탈피 선도.
도 6은 도 2에 도시한 압력파 기계의 로터 주변을 절단하여 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 공기 조화기의 제 3 실시예를 도시한 도면.
따라서, 본 발명의 목적은 종래의 공기 조화기에 비하여 확실한 성능 향상이 가능하며 부품 비용이 적게 소요되는 자동차용 공기 조화기를 얻고자 하는 것이다. 또한, 상기 공기 조화기가 높은 성능 특성을 나타낼 수 있도록 구동시키기 위한 구동 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에 따른 공기 조화기를 개선하기 위한 상기 목적은 냉매를 습증기 상태(wet vapor state)로 치환하는 냉매 회로뿐만 아니라 적어도 하나의 압축기와 압력파 기계(pressure wave machine)로서 형성된 팽창 장치를 구비한 공기 조화기에 의해서 해결될 수 있다.
새로운 종류의 방법을 제공하기 위한 상기 목적은 본 발명에 따라서 압력파 기계가 냉매 회로에 구성되며 압력파 기계 내의 냉매가 적어도 부분적으로 습증기 상태에 존재함으로써 해결될 수 있다. 상기 냉매는 높은 압력 레벨로부터 낮은 압력 레벨로 팽창된다. 또한, 냉매는 낮은 압력 레벨에서 높은 압력 레벨로 압축된다.
상기 압력파 기계는 간단한 제조 방법을 특징으로 한다. 로터는, 예를 들어 압출 성형 프레스 프로파일로 제조되며 하우징 부품은 알루미늄으로 가공되거나 압출 성형 부품으로서 제조된다. 약 10,000 내지 20,000 rpm의 로터 회전수로 인하여 특히 강도면에서 높은 요구 조건을 필요로 하지 않는다. 다른 팽창 기계와 대조적으로, 압력파 기계에서는 제어 또는 조절이 필요하지 않으며, 주로 냉매의 유입 및 유출구가 필요없다. 또한, 밸브가 필요하지 않기 때문에, 상기 공기 조화기는 높은 유동 상태의 습증기 범위에서 구동될 수 있다. 또한, 압력파 기계는 구동 장치없이 구동할 수 있는데, 그 이유는 압력파 기계가 실험 결과로서 알 수 있는 바와 같이 단지 상기 압력파 기계에서 팽창되는 재료, 여기서는 냉매의 충격력에 의해서 구동될 수 있기 때문이다. 상기 압력파 기계를 이용함으로써, 주로 습증기 영역에서 팽창될 수 있으며, 이것은 종래의 팽창 기계에서, 특히 팽창 터빈에서의 블래이드와 같은 구동 부품의 파손이나 마멸의 관점에서 방지될 수 있다. 이러한 근거하에서, 팽창 기계는 냉각 가스 프로세스에서만 제외하고 빠르게 사용될 수 있을 뿐만 아니라 상술한 바와 같은 문제가 발생하지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시예를 종속항에서 밝힌다.
주로, 냉매는 이산화탄소가 사용되는데, 이 이산화탄소가 냉매 회로에서, 예를 들어 차량의 공기 조화기에서 사용될 때 적어도 부분적으로, 그리고 주변 온도에 따라서 과도 임계 상태로부터 습증기 상태로 치환된다. 본 발명에 따른 공기 조화기의 상기 실시예는 특별한 의미를 갖는다. 또한, 이산화탄소와 압력파 기계의 사용은 큰 장점을 갖는다. 상기 이산화탄소가 냉매로서 사용될 때, 기존에 사용된 테트라플루오르에탄과 비교하여 팽창 기계의 에너지면에서 큰 향상을 찾을 수 있을 뿐만 아니라 냉각 회로에서도 유리하다. 본 발명에 따른 공기 조화기의 바람직한 실시예는 난방원의 온도에 따라서, 즉 주변 온도에 따라서 가열 펌프 구동시 내부 온도에서 변환 또는 과소 임계 프로세스를 이끌 수 있다. 상기 이산화탄소가 약 31oC의 임계점을 갖기 때문에, 구동 조건이 가능하며, 이 조건에서 냉매 회로는과도 임계로부터 습증기 상태 또는 과소 임계 영역으로의 팽창을 통하여 변환 영역으로 진행하고, 이때 냉매는 액체 상태로부터 습증기 상태로 치환될 수 있다.
바람직한 실시예에 따라서, 압력파 기계와 압축기는 상호 교차되며, 그 결과 압력파 기계 내의 팽창 과정에서 냉매를 압축하기 위한 도관이 사용되며, 이로 인하여 압축기를 위한 구동 장치의 크기를 확실하게 줄일 수 있다. 상기 압력파 기계의 비용은 적어도 부분적으로 다시 보상된다. 팽창 동작은, 바람직하게는 압력파 기계에서 압축 동작으로서 적어도 부분적으로 다시 사용되며, 그 결과 추가적으로 필요한 압축기의 구동 동작에 상응하는 압력파 기계의 구동 동작을 낮게 유지할 수 있다. 상기 실시예에 있어서, 압력파 기계의 압축기 구역은 냉매 회로에 상응하게 결합된다. 그러나 또한, 복수의 또는 분기된 냉매 회로가 제공될 수 있는데, 이때 압축기 구역은 상기 냉매 회로에 연결되며 냉매는 압축기 구역을 구성하는 냉각 회로의 매질과 혼합된다.
상기 압력파 기계뿐만 아니라 보조 압축기가 추가로 제공된 압축기는 압력파 기계가 없는 냉매 회로에 비하여 낮은 출력을 갖는다.
상기 보조 압축기는 압력파 기계의 압축 구역과 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
바람직한 실시예에 따라서, 상기 압력파 기계는 관류하는 냉매-매질 유동의 충격력에 의해서 구동될 수 있다. 이 때문에, 원리적인 근거하에 단지 매우 낮은 구동 출력을 필요로 한다.
본 발명에 따른 방법의 실시예는 이산화탄소를 냉매로서 사용하기를 제안하며, 이 이산화탄소는 압력파 기계 내에서 주위 온도에 따라 습증기 상태로 치환될 수 있다.
이하에서 본 발명의 다른 특징과 장점을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1에서는 자동차용 공기 조화기를 냉매 회로의 형태로 도시한다. 냉매로서는 임계 압력 이상까지 도달할 수 있는 이산화탄소가 사용된다. 상기 냉매 회로에는 유동 방향을 따라서 압축기(10), 가스 쿨러(gas cooler) 또는 응축기(12), 팽창 장치가 형성된 압력파 기계(14) 및 증발기(16)가 배치된다. 상기 부품들은 도관으로 상호 접속된다. 본 실시예에서, 압력파 기계(14)는 도 2에서 상세히 설명하게 될 팽창 및 압축 부분을 갖는데, 상기 팽창 부분은 도시한 냉매 회로에 구성되고 압축 부분은 상세히 도시하지 않은 제 2 회로에 구성되며, 이때 제 2 회로는 반드시 자동차의 내부 공간을 냉각시키거나 냉각 이외의 역할에 사용된다. 본 실시예에서, 상기 양 회로의 냉매는 부분적으로 혼합될 수 있다.
본 발명에 따른 공기 조화기는 다음과 같은 방식으로 구동한다: 먼저, 압축기(10)에서 이산화탄소가 압축되는데, 이때 상기 압축기(10)는 에너지(WV')를 유지한다. 다음의 가스 쿨러 또는 응축기(12)에서 이산화탄소로부터 열에너지(QC)를 얻는다. 상기 이산화탄소는 자동차용 공기 조화기에서 사용되는 경우에 보통 일년내내 임계 상태 이상으로 존재한다. 다음의 압력파 기계(14)에서 이산화탄소는 습증기 범위로 팽창하며, 이때 압력파 기계는 에너지(WEX)를 얻는다. 이 에너지(WEX)는 압축 단계에서 냉매를 압축하기 위하여 사용되는데, 이때 압축 단계에서는 에너지(WEX)에 의해서 제공되는 압축기 구동 에너지(WV)를 필요로 한다. 상기 증발기(16)에서 이산화탄소에는 추가의 에너지(QO)가 전달되며, 그 결과 이산화탄소는 거의 습증기 상태 또는 완전 습증기 상태로부터 증기 형태 또는 순수한 증기 형태로 수용된다.
도 2에서는 압력파 기계(14)를 도시한다. 가능한 실시예에 있어서, 상기 압력파 기계(14)는 이하에서 팽창 부분(18)이라고도 칭하는 제 1 하우징 부품, 축방향으로 대향 설정되며 이하에서 압축 부분(20)이라고도 칭하는 제 2 하우징 부품 및 제 1 및 제 2 하우징 부품들 사이에 배치되며 부분적으로 절단하여 도시한 로터(22)를 갖는다.
상기 압력파 기계(14)는 압축 부분(20)에서 입구(24)와 출구(26)를 가지며, 이 입구와 출구 각각을 화살표와 상응하는 채널로 도시한다. 또한, 상기 팽창 부분(18)에도 역시 화살표와 채널로 도시한 입구(28)와 출구(30)가 제공된다. 도면에서는 입구(24)와 출구(30)용으로 사용되는 채널이 입구(26)와 출구(28)용으로 사용되는 채널보다 더 큰 단면을 갖고 있음을 알 수 있다.
상기 압력파 기계(14)에서는 팽창 과정뿐만 아니라 압축 과정이 실시되기 때문에, 도 1에 도시한 실시예는 도 3에 도시한 바와 같이 압력파 기계(14)와 압축기가 냉매 회로의 내부에서 동시에 구동하도록 변형시킬 수 있다. 따라서, 압력파 기계(14)의 내부에는 압축 용도로 사용되는 에너지(WEX)가 자체적으로 발생한다. 도 1에 도시한 실시예와 구별하기 위하여, 도 3에 도시한 압력파 기계에는 도면부호 14'를 부여하며, 도 2에서는 도면부호 14'를 선택적으로 표기한다. 증발기(16)의 하류쪽에는 도관(32)이 압력파 기계(14')에 직접 연결되고, 입구(24)와 출구(26) 사이에서 압축 구역 내에 정확하게 흡입하며, 도관(34)을 거쳐 압축된 냉매를 응축기(12)에 흡입한다. 상기 압력파 기계(14')에서 압축 구역과 평행하게,보조 압축기(37)가 제공되며, 이 보조 압축기가 구동하는 동안 에너지(WV")를 수용한다.
도 4에 도시한 압력-엔탈피-선도에서는 과소 임계 프로세스를 위하여 상술한 바와 같이 공급 및 배출된 에너지량의 팽창되는 형태가 도시되어 있으며, 이것은 보조 압축기의 유입을 간소화하기 위한 용도로 사용되는 것은 아니다. 점 1에서 점 2까지는 냉매가 에너지(WV') 공급하에서 압축되며, 점 2에서 점 3까지는 응축기(12)에서 등압 형태로 존재하고 에너지(QC)의 전달하에서 응축되거나 한계 액체 습증기로 치환되며, 점 3에서 점 4까지는 에너지(WEX)의 전달하에서 습증기 영역에서 팽창하며, 마지막으로 점 4에서 점 1까지는 에너지(QO)의 수용하에서 증발기 내에서 완전히 증기 형태로 치환된다. 본 발명에 따른 공기 조화기에 의해서 팽창 밸브에 제공된 공기 조화기에 비하여 얻어진 에너지 이득을 도 4에서 명확하게 알 수 있다. 점선으로 표시한 선 5는 등엔탈피 팽창 과정을 나타내며, 이것은 냉매가 팽창 밸브 내에서 점 3으로부터 점 4로 진행하는 것이다. 이로 인하여, 기존의 냉각 회로로부터 추가의 에너지(WEX) 이득이 발생하지는 않으며, 이 에너지 이득은, 예를 들어 압축기를 구동시키기 위하여 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 공기 조화기를 이용함으로써, 이상적인 회로 프로세스가 설명될 수 있으며, 이 회로 프로세스는 선 6으로 표기한 등엔트로피 팽창에 의해서 점 3으로부터 점 4"로 특징된다. 또한, 도 4에서는 본 발명에 따른 공기 조화기에 있어서 기존의 프로세스에비하여 압축기(10)에서 에너지 수요량(WV')이 변화하지 않는 상태로 존재하며, 필요 냉각 에너지(QO)가 WEX만큼 확장되는 것을 특징으로 함을 알 수 있다. 압력-엔탈피-선도에 도시한 에너지량에서는 특정 에너지량만큼 정확하게 취급된다.
본 발명에 따른 공기 조화기는 과소 임계 프로세스에서뿐만 아니라 도 5에 도시한 바와 같이 변환 임계 프로세스가 사용될 수 있으며, 이때 보조 압축기의 영향이 감소됨을 알 수 있다. 과소 임계 프로세스가 필요한지 아니면 과대 임계 프로세스가 필요한지를 결정하기 위하여, 특히 주위 온도가 중요하다.
도 5에서는 도 4와 관련한 부분의 도면부호를 사용한다. 점 1은 도시한 프로세스에서 증기와 습증기 상태 사이의 포화 선도를 나타낸다. 점 1에서 점 2까지는 냉매가 에너지(WV') 공급하에서 압축되며, 여기서 점선은 에너지(WVIS) 공급 하에서의 등엔트로피 압축을 나타낸다. 점 2에서는 가스 쿨러/응축기(12)를 유동할 때와 점 3에 도달할 때까지 등압 상태가 변화하면서 에너지(QO)가 발생할 때 냉매가 과대 임계 영역에 존재한다. 점 3에서 점 4까지, 냉매는 압력파 기계(14') 내에서 습증기 상태로 팽창하며, 에너지(WEX, WEXIS)의 전달하에서 에너지를 표기하며, 이 에너지는 등방성 팽창시 얻을 수 있다. 점 4에서 점 1까지 냉매는 증발기를 통과하며, 여기서 에너지가 수용된다.
도 2와 도 6에 따라서, 압력파 기계(14')의 기능을 간단히 설명한다. 도 3과 도 6에서는 도 2와 관련하여 부여된 입구와 출구(24, 30)의 도면부호를 동일하게 사용한다.
이하에서, 인접한 로터의 베인들 사이의 공간에 해당하는 소위 셀의 내부 상태를 설명하며, 이때 회전동안 셀 내의 냉매 상태는 변화한다. 도 6에서 셀은 도면부호 36을 부여한다. 상기 셀(36)은 아래에서 위쪽으로 도 6에 따라 구동한다. 설명을 간략화하기 위하여, 먼저 셀에서는 냉매가 주위 압력과 온도에 존재하는 것으로 가정한다. 상기 셀(36)이 입구(28)의 개방 경계(38)에 도달할 때, 압력파는 셀(36)에 도달하는데, 그 이유는 입구(28)에서 냉매의 압력이 셀(36)에서보다 더 크기 때문이다. 상기 압력파는 셀(36)에서 속도(Cd)를 갖는다. 압력파의 전체 속도는 선(40)으로 표기하며, 이 선은 속도(Cd)와 원주 속도(u)를 중첩시킨 것이다. 개방 경계(38)에 도달할 때, 셀(36)에 존재하는 냉매는 압력 상승과 속도 상승을 유발한다. 또한, 온도 상승을 나타내기도 한다. 상기 팽창 냉매는 입구(28)로부터 셀(36)로 유동하고 출구(26)를 거쳐 압축된 냉매가 셀(36)로부터 유출된다. 압력파가 압축기측(20)에 도달하면, 전체 셀의 내용물은 속도(C3)로 가속된다. 속도(C3)와 원주 속도(u)의 중첩으로부터 도 6에서 점선으로 표기한 분리선(42)이 입구(28)를 거쳐서 유입된 냉매와 셀(36) 내의 존재하는 냉매 사이의 경계를 나타낸다. 출구(26)용 폐쇄 경계(44)는 이 경계가 압축기측(20)에서 압력파의 원치않는 반사를 나타내지 않으며 최대 냉매량을 팽창시키도록 배치되어야 한다.
상기 셀(36)을 폐쇄한 후에, 이 셀은 유입된 냉매를 추가로 공급한다. 냉매의 펄스와 진행된 압력파를 통하여, 상기 압력은 셀(36) 내에서 팽창측(18)으로 감소한다. 셀(36)에서 축방향 속도(C)는 대략 0에 가깝다. 출구(30)의 개방경계(46)에 도달하면서, 이상적인 경우에 압력(p4)에 이른다. 상기 압축된 냉매는 압력파의 반사에 기초하여 상기 측면(20)으로 이동하며, 냉매의 팽창에 근거하여 입구(24)의 개방 경계(48)에 도달하도록 압축 냉매로 유동하고, 이후 셀(36)에서 가스 펄스의 결과로 흡입된다. 상기 분리선(50)은 배출된 냉매를 유입된 냉매로부터 분리한다. 유동의 즉각적인 중단과 반사의 방지는 폐쇄 경계(52, 54)를 설치함으로써 방지될 수 있는데, 이때 유동 채널(52)의 배치는 배출된 가스(C4)의 속도와 원주 속도(u)에 따라서 결정된다.
이외에, 압력 보상은 셀의 내부에서 음속으로 이루어지며, 이 때문에 압력파 기계(14')가 상기 출력 등급의 유동 기계를 위하여 낮게 유지되면, 로터 회전수는 예를 들어 약 10,000 내지 20,000 rpm을 갖는다.
물론, 로터의 극한적인 구동이 실시될 수 있을지라도, 본 발명의 실시예에서는 로터(22)를 구동시키기 위하여 압력파 기계(14') 내에 유입된 냉매의 충격력이 보상될 수 있다.
도 7에 도시한 바와 같이 상기 보조 압축기(37)의 병렬 접속 대신에, 압력파 기계(14')의 압축 구역과 직렬로 접속되기도 한다. 전체 냉매 유동은 압력파 기계(14')를 통하여 제 1 압력 레벨로 변환되며, 그후 보조 압축기(37)에서 응축기 또는 가스 쿨러(12)에서 필요한 압력으로 변환된다. 도 7에 따른 실시예는 도 3에 도시한 실시예와 비교하여 더 낮은 출력이 제공될 뿐만 아니라 낮은 압력차로 인하여 더 낮은 내부 출력 손실을 기대할 수 있는 장점을 갖는다. 이외에도, 기계 내에서 압축기의 온도는 더 낮으며, 이로 인하여 더 낮은 열역학적 손실을 얻을 수 있다. 또한, 상기 기계가 증발기 근처에서 종래의 기본 회로에 대하여 자유롭게 위치할 수 있다는 점에서 바람직하다.
도시한 실시예에서 분명히 알 수 있는 바와 같이, 밸브가 제공되지 않는데, 이것은 공기 조화기에 있어서 매우 유리하게 작용하며 고장나기 쉬운 성질을 줄일 수 있다.
본 기술 분야의 당업자 입장에서는 가열 펌프 회로가 도시한 기본 회로로 구성됨을 쉽게 알 수 있을 것이며, 이 가열 펌프 회로 대신에 선택적으로 가열, 냉각 또는 제습 구동을 위한 상응하는 변환 밸브가 제공될 수 있다.

Claims (13)

  1. 냉매를 습증기로 치환하는 냉매 회로를 포함하는 자동차용 공기 조화기에 있어서,
    적어도 하나의 압축기(10; 37)와 팽창 장치를 형성하는 압력파 기계(14; 14')를 구비한 자동차용 공기 조화기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매는 이산화탄소이며, 상기 공기 조화기는 냉매 회로 내에서 이산화탄소를 과도 임계 상태로부터 습증기 상태로 치환할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 공기 조화기.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 냉매 회로는 주위 온도에 따라서 변환 임계 또는 과소 임계 프로세스를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차용 공기 조화기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력파 기계(14)와 압축기(10)는 팽창 과정시 압력파 기계(14; 14') 내에서 자유롭게 발생된 에너지를 압축기(10)에서 사용할 수 있도록 상호 접속되는 것을 특징으로 하는 자동차용 공기 조화기.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력파 기계(14')는 압축 구역을 가지며, 이 압축 구역은 압력파 기계(14')가 압축기로도 사용될 수 있도록 냉매 회로 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 공기 조화기.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 압력파 기계(14')의 압축 구역과 직렬로 접속되는 보조 압축기(37)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 공기 조화기.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 보조 압축기(37)는 압축 구역의 하류에 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 공기 조화기.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 압력파 기계(14')의 압축 구역과 병렬로 접속되는 보조 압축기(37)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 공기 조화기.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력파 기계(14; 14')는 이 압력파 기계 내에서 팽창된 냉매의 충격력에 의해서 구동되는 것을 특징으로 하는 자동차용 공기 조화기.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉매 회로는 공기 조화기가 가열 펌프로서도 선택적으로 구동될 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 공기 조화기.
  11. 자동차용 공기 조화기를 구동하기 위한 구동 방법에 있어서,
    냉매 회로 내에 압력파 기계(14; 14')를 구성하며,
    상기 압력파 기계(14; 14') 내에서 냉매가 적어도 부분적으로 습증기 상태로 치환되는 것을 특징으로 하는 구동 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 냉매로서는 이산화탄소가 사용되며, 이 이산화탄소는 압력파 기계(14; 14') 내에서 주위 온도에 따라서 과도 임계 상태로부터 습증기 상태로 치환될 수 있는 것을 특징으로 하는 구동 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 이산화탄소는 주위 온도에 따라서 변환 임계 또는 과소 임계 프로세스 하에서 안내되는 것을 특징으로 하는 구동 방법.
KR1020017009999A 1999-12-09 2000-11-25 자동차용 공기 조화기와 이 자동차용 공기 조화기를구동시키기 위한 구동 방법 KR20010094760A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19959439.2 1999-12-09
DE19959439A DE19959439A1 (de) 1999-12-09 1999-12-09 Klimaanlage für Kraftfahrzeuge und Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge
PCT/DE2000/004190 WO2001042035A1 (de) 1999-12-09 2000-11-25 Klimaanlage für kraftfahrzeuge und verfahren zum betreiben einer klimaanlage für kraftfahrzeuge

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20010094760A true KR20010094760A (ko) 2001-11-01

Family

ID=7932040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020017009999A KR20010094760A (ko) 1999-12-09 2000-11-25 자동차용 공기 조화기와 이 자동차용 공기 조화기를구동시키기 위한 구동 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6484519B1 (ko)
EP (1) EP1152911B1 (ko)
JP (1) JP2003516265A (ko)
KR (1) KR20010094760A (ko)
DE (2) DE19959439A1 (ko)
ES (1) ES2200983T3 (ko)
HU (1) HUP0105416A2 (ko)
WO (1) WO2001042035A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100457660B1 (ko) * 2002-10-31 2004-11-18 현대자동차주식회사 자동차용 이산화탄소 에어컨 시스템

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7179398B2 (en) * 2001-10-23 2007-02-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Etchant for wires, a method for manufacturing the wires using the etchant, a thin film transistor array substrate and a method for manufacturing the same including the method
EP1485659A4 (en) * 2002-02-22 2007-02-14 Lalit Chordia MEANS AND DEVICE FOR MICRO COOLING
AU2002238595A1 (en) * 2002-03-05 2003-09-16 David Systems And Technology, S.L. Turbo-refrigerating apparatus
DE10237133A1 (de) * 2002-08-13 2004-02-26 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Wärmetauscher-Turbine-Anordnung
JP3952951B2 (ja) * 2003-01-08 2007-08-01 ダイキン工業株式会社 冷凍装置
US6739141B1 (en) * 2003-02-12 2004-05-25 Carrier Corporation Supercritical pressure regulation of vapor compression system by use of gas cooler fluid pumping device
JP4321095B2 (ja) * 2003-04-09 2009-08-26 日立アプライアンス株式会社 冷凍サイクル装置
US7096679B2 (en) * 2003-12-23 2006-08-29 Tecumseh Products Company Transcritical vapor compression system and method of operating including refrigerant storage tank and non-variable expansion device
DE102004019929B4 (de) * 2004-04-21 2006-07-20 Siemens Ag Klimaanlage mit einer Vorrichtung zum Erfassen einer Gasleckage
JP2008506885A (ja) * 2004-07-13 2008-03-06 タイアックス エルエルシー 冷凍システムおよび冷凍方法
US7600390B2 (en) * 2004-10-21 2009-10-13 Tecumseh Products Company Method and apparatus for control of carbon dioxide gas cooler pressure by use of a two-stage compressor
DE102005017623A1 (de) * 2005-04-15 2006-10-19 Behr Gmbh & Co. Kg Expansionsventil für ein Klimagerät
US20100071391A1 (en) * 2006-12-26 2010-03-25 Carrier Corporation Co2 refrigerant system with tandem compressors, expander and economizer
DE102007003918B3 (de) * 2007-01-21 2008-08-28 Andreas Hentschel Verfahren zum Betreiben einer Luftwärmepumpe mit Druckaustauscher-Zellenringsystem und Pulsationstriebwerk
ATE519018T1 (de) * 2009-06-11 2011-08-15 Thermonetics Ltd System zur effizienten flüssigkeitsdruckablassung
CZ2016434A3 (cs) 2016-07-15 2017-07-26 Zefira Consulting, SE Chladicí okruh pro oběh chladicího média
US11421918B2 (en) 2020-07-10 2022-08-23 Energy Recovery, Inc. Refrigeration system with high speed rotary pressure exchanger
US11397030B2 (en) * 2020-07-10 2022-07-26 Energy Recovery, Inc. Low energy consumption refrigeration system with a rotary pressure exchanger replacing the bulk flow compressor and the high pressure expansion valve
US11913696B2 (en) 2021-06-09 2024-02-27 Energy Recovery, Inc. Refrigeration and heat pump systems with pressure exchangers

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2636024A1 (de) 1976-08-11 1978-03-23 Hans Meyer Rotationskolbenmaschine mit kaemmverschluss als entspannungs-/verdichtungsmaschine mit kontinuierlich fortlaufender prozessfuehrung, sowie damit ausfuehrbare arbeitsprozesse zur energie-gewinnung, einsparung, -rueckgewinnung und -erzeugung
HU198329B (en) 1986-05-23 1989-09-28 Energiagazdalkodasi Intezet Method and apparatus for increasing the power factor of compression hybrid refrigerators or heat pumps operating by solution circuit
DE4315924A1 (de) 1993-05-12 1994-11-17 Forschungszentrum Fuer Kaeltet Kälteträger für Kältemaschinen oder Wärmepumpen
DE19802613A1 (de) 1998-01-23 1999-07-29 Fkw Hannover Forschungszentrum Kälteanlage

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100457660B1 (ko) * 2002-10-31 2004-11-18 현대자동차주식회사 자동차용 이산화탄소 에어컨 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
US6484519B1 (en) 2002-11-26
HUP0105416A2 (en) 2002-05-29
JP2003516265A (ja) 2003-05-13
WO2001042035A1 (de) 2001-06-14
EP1152911A1 (de) 2001-11-14
ES2200983T3 (es) 2004-03-16
DE19959439A1 (de) 2001-06-21
DE50002529D1 (de) 2003-07-17
EP1152911B1 (de) 2003-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20010094760A (ko) 자동차용 공기 조화기와 이 자동차용 공기 조화기를구동시키기 위한 구동 방법
JP4045154B2 (ja) 圧縮機
AU773255B2 (en) Electrically driven compression-type refrigeration system with supercritical process
US6430937B2 (en) Vortex generator to recover performance loss of a refrigeration system
US7062929B2 (en) Vehicle air conditioner with vapor-compression refrigerant cycle and method of operating the same
WO2009147826A1 (ja) 冷凍サイクル装置
JP5018724B2 (ja) エジェクタ式冷凍サイクル
US20170174049A1 (en) Dynamically controlled vapor compression cooling system with centrifugal compressor
US20070186581A1 (en) Compressor cooling system
JP2012042114A (ja) 二段昇圧式冷凍サイクル
JP3690030B2 (ja) 冷凍装置
US3367125A (en) Refrigeration system
US9677566B2 (en) Centrifugal compressor inlet guide vane control
US20210199356A1 (en) Cooling fan for refrigerant cooled motor
US20110289961A1 (en) Enhanced liquid pressure cycle having an ejector
JP2005345083A (ja) 冷凍空調装置の液側エネルギ回収システム
JP3992046B2 (ja) 冷凍装置
JP2002240545A (ja) 車両用空調装置およびその運転方法
CN117318366A (zh) 电机驱动系统、电机驱动系统的冷却系统及车辆
JP4581795B2 (ja) 冷凍装置
JP3863555B2 (ja) 冷凍サイクル装置
JP2004286329A (ja) 冷媒サイクル装置
US2820350A (en) Refrigeration apparatus
JPH11201560A (ja) 超臨界冷凍サイクル
US11162495B2 (en) Oil circulation in a scroll compressor

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid