KR20020070831A - 이젝터 순환 시스템 - Google Patents

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KR20020070831A
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야마나카야스시
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Abstract

본 발명의 이젝터 순환 시스템은, 고압측 냉매가 객실을 냉방하기 위한 냉방 동작에서 이젝터(400)에 의하여 감압되고, 객실을 난방하기 위한 난방 동작에서는 고정 리스트릭터(restrictor)(640)에 의하여 감압된다. 따라서, 난방 동작에서, 압축기(100)로 흡입되는 냉매의 압력은 낮아지게 될 수 있고, 압축기로부터 토출된 냉매의 온도는 증가된다. 또한, 냉방 동작에서, 실외 열교환기와 실내 열교환기중 적어도 하나를 통해 흐르는 냉매의 흐름 방향은 난방 동작에서의 냉매 흐름 방향과 동일하다.

Description

이젝터 순환 시스템{Ejector cycle system}
본 발명은 이젝터(ejector)를 구비한 이젝터 순환 시스템에 관한 것이다. 상기 이젝터는 저압측에서 증발된 가스 냉매를 흡입하고, 팽창 에너지를 압력 에너지로 변환시킴으로써 압축기로 흡입될 냉매압을 증가시킨다.
일본국 실개소55-26273호 공보에 기재된 종래의 이젝터 순환 시스템에서는, 실내 열교환기 및 실외 열교환기 각각에 있어 냉방 동작시의 냉매 흐름 방향은 난방 동작시의 냉매 흐름 방향과 서로 반대방향이다. 이러한 경우에, 각 실내 열교환기 및 실외 열교환기에 있어서의 냉매 통로의 치수가 냉방 동작에 최적으로 설정될 경우, 난방 동작에서는 최적으로 설정되기 어렵다. 따라서, 실내 열교환기 및 실외열교환기 각각에 있어서의 냉방 동작과 난방 동작을 위한 열 교환 성능을 향상시키기 어렵다.
한편, 일본국 실공소 59-13571호 공보에 기재된 종래의 이젝터 순환 시스템에서는, 냉방 동작을 위한 이젝터와 난방 동작을 위한 다른 이젝터가 제공되고, 냉방 동작과 난방 동작 각각에서 사용되는 두 이젝터중 하나가 스위칭 전환되어 이용된다. 이러한 경우에, 냉매가 어느 하나의 이젝터에 의해서만 감압 및 팽창되기 때문에, 압축기로 흡입될 냉매압은, 냉매가 팽창 밸브나 모세관 튜브와 같은 감압 장치에 의해 감압되고 팽창되는 일반적인 냉매 사이클에서의 냉매압보다 높다. 그러므로, 이러한 이젝터 순환 시스템에서 압축기로부터 토출되는 냉매압이 일반적인 냉매 사이클에서의 냉매압과 동일할 경우, 상기 이젝터 순환 시스템에서의 고압측 냉매 온도는 일반적인 냉매 사이클에서의 고압측 냉매 온도보다 낮게 된다. 따라서, 난방 동작에 있어 난방 성능이 충분히 향상될 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 실외 열교환기 및 실내 열교환기에 있어 열 교환 성능을 향상시킨 이젝터 순환 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 난방 동작시에 난방 온도를 충분히 증가시킨 냉방 동작 및 난방 동작을 갖는 이젝터 순환 시스템을 제공하는데 다른 목적이 있다.
도 1 은 본 발명의 제1 실시예에 의한 이젝터 순환 시스템을 도시한 개략적인 구성도.
도 2 는 본 발명의 제1 실시예에 의한 이젝터 순환 시스템에서 이용되는 이젝터를 도시한 개략적인 확대 구성도.
도 3 은 본 발명의 제1 실시예에 의한 이젝터 순환 시스템의 동작을 도시한 모리에 선도.
도 4 는 본 발명의 제2 실시예에 의한 이젝터 순환 시스템의 개략적인 구성도.
도 5 는 이젝터 순환 시스템에서 냉매(이산화탄소)의 모리에 선도(p-h 선도).
도 6 은 본 발명의 제3 실시예에 의한 이젝터 순환 시스템을 도시한 개략적인 구성도.
도 7 은 본 발명의 제4 실시예에 의한 이젝터 순환 시스템을 도시한 개략적인 구성도.
도 8a 및 도 8b 는 본 발명의 제5 실시예에 의한 이젝터 순환 시스템을 도시한 개략적인 구성도.
도 9a 및 도 9b 는 본 발명의 제6 실시예에 의한 이젝터 순환 시스템을 도시한 개략적인 구성도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100: 압축기200: 실외 열교환기
300: 실내 열교환기400: 이젝터
500: 기액분리기640: 고정 리스트릭터
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 관점에 의하면, 노즐 및 압력 증가부를 갖는 이젝터를 구비한 이젝터 순환 시스템에 있어서, 객실의 열을 외부로 방출하는 냉방 동작에서의 실외 열교환기 및 실내 열교환기 중 적어도 하나를 통해 흐르는 냉매의 흐름 방향은 외부의 열을 객실로 방출하는 난방 동작에서의 냉매 흐름 방향과 동일하다. 따라서, 열교환 성능은 실외 및 실내 열교환기 중 적어도 하나에서 충분히 향상될 수 있다. 실외 열교환기 및 실내 열교환기중 적어도 하나를 통해 흐르는 냉매 흐름 방향이 냉방 동작 및 난방 동작의 두 동작에서 동일하게 설정될 수 있기 때문에, 예를 들면, 냉매 분배 부재(예를 들면, 스로틀(throttle))DHK 같은 특정 부재가 실외 열교환기 및 실내 열교환기 각각의 냉매 유입측에 배치될 수 있다. 이러한 경우에, 실외 열교환기 및 실내 열교환기 각각의 냉매 분배 성능은 향상될 수 있다.
본 발명의 이젝터 순환 시스템에 있어, 실외 열교환기 및 실내 열교환기 각각을 통해 흐르는 냉매 흐름 방향은 냉방 동작과 난방 동작의 두 동작에서 동일하게 설정될 수 있도록 제1 내지 제4 스위칭 유닛이 배치된다. 제1 스위칭 유닛은 압축기로부터 실외 열교환기로 냉매가 흐르는 경우와 압축기로부터 실내 열교환기로 냉매가 흐르는 경우중 하나의 경우로 절환되도록 배치된다. 제2 스위칭 유닛은 기액분리기로부터 실내 열교환기로 액체 냉매가 흐르는 경우와 기액분리기로부터 실외 열교환기로 액체 냉매가 흐르는 경우중 하나의 경우로 절환되도록 배치된다. 제3 스위칭 유닛은 실외 열교환기로부터 이젝터의 노즐로 냉매가 흐르는 경우와 실내 열교환기로부터 이젝터의 노즐로 냉매가 흐르는 경우중 하나의 경우로 절환되도록 배치된다. 제4 스위칭 유닛은 실내 열교환기로부터 압력 증가부로 냉매가 흐르는 경우와 실외 열교환기로부터 압력 증가부로 냉매가 흐르는 경우중 하나의 경우로 절환되도록 배치된다.
본 발명의 제2 관점에 의하면, 이젝터를 구비한 이젝터 순환 시스템에 있어서, 실내 열교환기로부터 흐르는 냉매를 감압하기 위한 감압 유닛이 배치된다. 또한, 객실을 냉방하기 위한 냉방 동작에서, 고압측 냉매는 이젝터에 의해 감압된다. 한편, 객실을 난방하기 위한 난방 동작에서, 고압측 냉매는 감압 유닛에 의하여 감압된다. 따라서, 난방 동작에서, 압축기로 흡입될 냉매의 압력은 낮아질 수 있고, 압축기로부터 토출되는 냉매의 온도는 증가된다. 그 결과, 난방 동작시의 난방 성능은 향상됨과 동시에, 냉방 동작시의 냉방 성능도 향상된다.
본 발명의 상기 목적들 및 다른 목적들, 특징들 그리고 장점들은 첨부 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명으로부터 더 명료하게 이해될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명의 제1 실시예를 도 1 내지 도 3 을 참조하여 설명한다. 제1 실시예에 있어, 본 발명의 이젝터 순환 시스템은 일반적으로 차량용 공조장치에 이용된다.
도 1 에 도시한 바와 같이, 압축기(100)는 냉매(예를 들면, 제1 실시예에서는 이산화탄소)를 흡입하고 압축하기 위하여 차량 엔진(미도시)과 같은 구동원에 의하여 구동된다. 실외 열교환기(200)에 있어서의 이젝터 순환 시스템의 냉매는 객실 외측 공기(외부 공기)와 열교환된다. 실내 열교환기(300)에 있어서의 이젝터 순환 시스템의 냉매는 객실로 송풍되는 공기와 열교환된다. 이젝터(400)는 저압측에서 증발된 가스 냉매가 흡입되도록 고압측에서 냉매를 감압하고 팽창시키고, 압축기(100)로 흡입되는 냉매의 압력을 증가시키기 위하여 팽창 에너지를 압력 에너지로 변환시킨다.
도 2 에 도시한 바와 같이, 상기 이젝터(400)는, 노즐(410)과, 혼합부(420) 및 디퓨져(430)를 포함한다. 상기 노즐(410)은 냉매의 압력 에너지(압력 헤드(head))를 속도 에너지(속도 헤드)로 변환시킴으로써 고압측에서 냉매를 감압하고 팽창시킨다. 상기 혼합부(420)에서는, 저압측에서 증발된 냉매가 상기 노즐(410)로부터 분사된 고속 냉매에 의하여 흡입된다. 상기 디퓨져(430)에서는, 압축기(100)로 흡입되는 냉매의 압력이 증가될 수 있도록 냉매의 속도 에너지가 압력 에너지로 변환시킴과 동시에, 노즐(410)로부터 분사된 냉매와 혼합부(420)로 흡입된 냉매를 혼합시킨다.
여기에서, 이젝터(400)로부터의 냉매압은 디퓨져(430)에서 증가될뿐만 아니라, 저압측에서 증발된 냉매가 흡입될 때, 혼합부(420)에서도 증가된다. 따라서, 상기 이젝터(400)의 혼합부(420)와 디퓨져(430)에서 압력 증가부가 형성된다. 제1 실시예에 있어, 상기 혼합부(420)의 단면적은 디퓨져(430)까지 일정하게 이루어진다. 그러나, 상기 혼합부(420)는 그 단면적이 디퓨져(430)측으로 증가되도록 테이퍼지게 이루어질 수 있다.
도 1 에 도시한 바와 같이, 상기 이젝터(400)로부터의 냉매는 기액분리기(500)에서 기체 냉매와 액체 냉매로 분리되도록 기액 분리기(500)로 흐른다. 상기 기액 분리기(500)에서 분리된 기체 냉매는 압축기(100)로 흡입되고, 분리된 액체 냉매는 저압측 열교환기로 흡입된다. 여기에서, 상기 저압측 열교환기는 냉매가 증발되는 열교환기이다. 특히, 상기 저압측 열교환기는 냉방 동작에 있어서의 실내 열교환기(300)이거나, 난방 동작에 있어서의 실외 열교환기(200)이다. 한편, 고압측 열교환기는 압축기(100)로부터 토출된 고압측 냉매를 냉각시키기 위한 열교환기이다. 특히, 상기 고압측 열교환기는 냉방 동작에 있어서의 실외 열교환기(200)이거나 난방 동작에 있어서의 실내 열교환기(300)이다.
상기 기액 분리기(500)는 냉매 통로(P1)을 통해 저압측 열교환기에 연결된다. 상기 냉매 통로(P1)에 있어, 모세관 튜브와 리스트릭터(restrictor)와 같은 제한 장치(510)가 제공된다. 냉매가 제한 장치(510)를 통해 흐를 때, 소정 압력 손실이 발생하고, 저압측 열교환기로 흡입될 냉매는 감압된다. 따라서, 저압측 열교환기로 유입될 냉매의 압력(증발 압력)은 충분히 감소될 수 있다.
압축기(100)로부터 실외 열교환기(200)측으로 냉매가 흐르는 경우와 압축기(100)로부터 실내 열교환기측으로 냉매가 흐르는 경우중 어느 하나의 경우로 절환시키기 위하여 제1 스위칭 밸브(611)가 배치된다. 제2 스위칭 유닛(612)은 기액 분리기(500)로부터 실내 열교환기(300)로 액체 냉매가 흐르는 경우와 기액 분리기(500)로부터 실외 열교환기(200)로 액체 냉매가 흐르는 경우중 하나의 경우로 절환되도록 배치된다.
제3 스위칭 유닛(621)은 실외 열교환기(200)로부터 이젝터(400)의 노즐(410)로 냉매가 흐르는 경우와 실내 열교환기(300)로부터 이젝터의 노즐(410)로 냉매가 흐르는 경우중 하나의 경우로 절환되도록 배치된다. 제4 스위칭 유닛(622)은 실외 열교환기(300)로부터 혼합부(420)로 냉매가 흐르는 경우와 실내 열교환기(200)로부터 혼합부(420)로 냉매가 흐르는 경우중 하나의 경우로 절환되도록 배치된다. 제1 실시예에 있어, 서로 일체로 형성된 제3 및 제4 스위칭 밸브(621)(622)에 의해 구성된 제2의 4방향 밸브(621)(622)가 이용된다.
다음으로, 본 발명의 제1 실시예에 의한 이젝터 순환 시스템의 냉방 동작과 난방 동작을 설명하면 다음과 같다.
객실을 냉방하기 위한 냉방 동작에 있어, 제1 및 제2의 4방향 밸브(610)(620)는 도 1 의 실선으로 나타낸 상태가 되도록 각각 절환된다. 그러므로, 기액 분리기(500)로부터의 기체 냉매는, 도 1 의 "S"에 의해 나타낸 바와 같이, 압축기(100)로 흡입되어, 고온 고압의 기체 냉매로 압축된다. 고압 고온의 냉매는 도 1 의 "D"에 의해 나타낸 바와 같이 압축기(100)로부터 토출되고 실외 열교환기(200)로 유입되어 외부 공기에 의해 냉각 및 응축된다. 고온 액체 냉매는 실외 열교환기(200)로부터 이젝터(400)로 흐르게 되어 그 이젝터(400)의 노즐(410)에 의하여 가압 팽창된다.
상기 이젝터(400)의 혼합부(420)에서, 실내 열교환기(300)로부터 흡입된 가스 냉매는 노즐(410)로부터 분사된 냉매와 혼합된다. 상기 혼합된 냉매의 압력은 혼합부(420)와 디퓨져(430)에서 증가되고, 이젝터(400)로부터 기액 분리기(500)로 흐른다. 이 때, 실내 열교환기(300)에서의 냉매는 이젝터(400)로 흡입되기 때문에,액체 냉매는 기액 분리기(500)로부터 실내 열교환기(300)로 흐른다. 실내 열교환기(300)에 있어, 상기 흡입된 액체 냉매는 객실로 송풍되는 공기로부터 열을 흡수하고 증발된다.
즉, 냉방 동작에서, 압축기(100)로부터 토출된 냉매는 도 1 의 우측에서 실외 열교환기(200)로 흐른다. 그런 다음, 상기 냉매는 도 1 의 좌측에서 실외 열교환기(200)로부터 흘러 나온다. 또한, 이젝터(400)로 흡입되는 냉매는 도 1 의 우측에서 실내 열교환기(300)로 흐르고, 도 1 의 좌측에서 실내 열교환기(300)로부터 흘러 나온다. 도 3 은 도 1 의 다른 위치(예를 들면, C1, C2, C3 ....)에서 냉방 동작에서의 이젝터 순환 시스템의 냉매 상태를 나타낸다. 도 3 에 도시한 바와 같이, 이젝터 순환 시스템에서, 냉방 동작의 냉방 성능은 향상될 수 있다.
난방 동작에서, 제1 및 제2의 4방향 밸브(610)(620)는 도1 의 점선으로 나타낸 상태로 각각 절환된다. 그러므로, 기액 분리기(500)로부터의 기체 냉매는 압축기(100)로 흡입되어 압축된다. 상기 압축기(100)로부터 토출된 고온 고압의 냉매는 실내 열교환기(300)로 흐르고, 객실로 송풍되는 공기에 의해 실내 열교환기(300)에서 냉각 응축된다. 따라서, 난방 동작에서, 실내 열교환기(300)를 통해 통과하는 공기는 가열된다. 고압 액체 냉매는 실내 열교환기(300)로부터 이젝터(400)로 흐르고, 이젝터(400)의 노즐(410)에서 감압 팽창되어 기액 이상 상태로 된다.
상기 이젝터(400)의 혼합부(420)에서는, 실외 열교환기(200)로부터 흡입된 가스 냉매가 노즐(410)로부터 분사된 냉매와 혼합된다. 상기 혼합된 냉매의 압력은 혼합부(420) 및 디퓨져(430)에서 증가되고, 혼합된 냉매는 이젝터(400)로부터 기액분리기(500)로 흐른다. 이 때, 실외 열교환기(200)의 냉매는 이젝터(400)로 흡입되기 때문에, 액체 냉매는 기액 분리기(500)로부터 실외 열교환기(200)로 흐른다. 상기 실외 열교환기(200)에서는, 기액 분리기(500)로부터의 액체 냉매가 외부 공기로부터 열을 흡수하고 증발된다.
즉, 난방 동작에서, 압축기(100)로부터 토출된 냉매는 도 1 의 우측에서 실내 열교환기(300)로 흐른다. 그런 다음, 상기 냉매는 도 1 의 좌측에서 실내 열교환기(300)로부터 흘로 나온다. 또한, 이젝터(400)로 흡입되는 냉매는 도 1 의 우측에서 실외 열교환기(200)로 흐르고, 도 1 의 좌측에서 실외 열교환기(200)로부터 흘러 나온다.
즉, 실외 열교환기(200) 및 실내 열교환기(300) 각각을 통해 흐르는 냉매의 흐름 방향은 냉방 동작 및 난방 동작 모두에서 동일하다. 따라서, 이젝터 순환 시스템은 간단한 냉매 파이프 구조를 이용함으로써 이루어질 수 있다. 또한, 냉방 동작시의 냉매 흐름 방향은 실외 열교환기(200)에서의 난방 동작시의 냉매 흐름 방향과 동일하기 때문에, 실외 열교환기(200)의 동작 성능은 현저하게 향상될 수 있다.
이젝터 순환 시스템의 냉방 동작에 있어, 열은 객실로부터 객실의 외부로 방사된다. 한편, 가열 동작에 있어서는, 열이 객실의 외부로부터 객실의 내부로 방사된다. 냉방 동작시의 냉매 흐름 방향이 실내 열교환기(300)에서의 난방 동작시의 냉매 흐름 방향과 동일하기 때문에, 실내 열교환기(300)의 동작 성능이 현저하게 향상될 수 있다.
헤더 탱크(header tank)와 연통된 다수의 튜브를 포함하는 멀티-플로우타입(multi-flow type) 열교환기가 실내 열교환기(200) 및 실외 열교환기(300)로 이용될 경우, 스로틀 부재와 같은 냉매 분배 부재가 열교환기의 복수개의 튜브에서 냉매 분배 성능을 향상시킬 수 있도록 열교환기의 냉매 유입구측에 용이하게 제공될 수 있다. 제1 실시예에서, 냉방 동작시의 냉매 흐름 방향은 실외 열교환기(200)와 실내 열교환기(300)에서의 난방 동작시의 냉매 흐름 방향과 동일하기 때문에, 열교환기(200)(300)의 열교환 성능은 냉매 유입구측에 스로틀 부재를 제공함으로써 현저하게 향상될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에서, 실외 및 실내 열교환기(200)(300)의 열 교환 성능은 현저하게 향상될 수 있다. 따라서, 이젝터 순환 시스템은 난방 동작 및 냉방 동작 모두에서 효과적으로 동작할 수 있다.
이하, 본 발명의 제2 실시예를 도 4 및 도 5 를 참조하여 설명한다. 전술한 본 발명의 제1 실시예의 냉방 동작 및 난방 동작 모두에 있어, 고압측 냉매는 이젝터(400)의 노즐(410)에서 감압된다. 그러나, 제2 실시예에서는, 난방 동작에서 고압측 냉매는 열팽창 밸브와 모세관 튜브 및 오리피스(orifice)(고정 리스트릭터)와 같은 감압 장치(640)에 의하여 감압 팽창된다. 한편, 냉방 동작시에는, 고압측 냉매가 제1 실시예에서와 같이 이젝터(400)(노즐(410))에 의하여 감압 팽창된다.
특히, 도 4 에 도시한 바와 같이, 냉매 통로를 개방하거나 폐쇄하기 위한 2방향 솔레노이드 밸브(630)는 이젝터(400)의 노즐(410)의 냉매 유입측에 제공된다. 또한, 감압 장치(예를 들면, 제2 실시예에서는 고정 리스트릭터)(640)는 실외 열교환기(200)가 실내 열교환기(300)의 냉매 출구측과 연결되는 냉매 통로에 제공된다.3방향 밸브(631)는, 실내 열교환기(300)로부터 이젝터(400)의 혼합부(420)로 냉매가 흐르는 경우와 실내 열교환기(300)로부터 고정 리스트릭터(640)로 냉매가 흐르는 경우중 어느 하나의 경우로 절환되도록 냉매 통로에 제공된다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시예에 의한 이젝터 순환 시스템의 냉방 동작 및 난방 동작을 설명한다.
먼저 냉방 동작에 있어, 압축기(100)로부터 토출된 냉매는 제1의 4방향 밸브(610), 실외 열교환기(200), 2방향 밸브(630), 이젝터(400), 기액 분리기(500) 및 제1의 4방향 밸브(630)를 통해 순차적으로 흐른 다음 압축기(100)로 흐른다. 또한, 기액 분리기(500)로부터의 액체 냉매는 제한 장치(510), 제1의 4방향 밸브(610), 내측 열교환기(300) 및 이젝터(400)(혼합부(420, 디퓨져(430))를 통해 순차적으로 흐른 다음, 기액 분리기(500)로 유입된다. 그러므로, 실내 열교환기(300)에서, 기액 분리기(500)로부터의 액체 냉매는 객실로부터 송풍되는 공기로부터 열을 흡수하고 증발된다. 따라서, 실내 열교환기(300)를 통해 흐르는 공기는 냉각된다. 한편, 실외 열교환기(200)에서는, 압축기(100)로부터의 기체 냉매가 외부 공기에 의하여 냉각 및 응축되어 객실로 송풍되는 공기로부터 흡수된 열이 대기중으로 방사된다.
다음으로, 난방 동작에 있어서, 압축기(100)로부터 토출된 냉매는 제1의 4방향 밸브(610), 실내 열교환기(300), 고정 리스트릭터(640), 실외 열교환기(200), 제1의 4방향 밸브(610) 및 기액 분리기(500)를 순차적으로 통해 압축기(100)로 흐른다. 그러므로, 실내 열교환기(300)에 있어, 압축기(100)로부터의 고온 가스 냉매는 객실로 송풍되는 공기와 열교환되고 응축된다. 따라서, 객실로 송풍되는 공기는 실내 열교환기(300)에서 가열된다. 한편, 실외 열교환기(200)에서는, 액체 냉매가 외부 공기와 열교환하고 증발된다. 따라서, 액체 냉매는 실외 열교환기(200)에서 증발되는 외부 공기로부터 열을 흡수한다.
상기한 바와 같이, 제2 실시예에 있어, 고압측 냉매는 냉방 동작시에 이젝터(400)에 의하여 감압 팽창된다. 그러나, 난방 동작시에 있어서는, 고압측 냉매가 고정 리스트릭터(640)에 의하여 감압된다. 여기에서, 냉매가 이젝터에 의하여 감압 팽창될 경우, 압축기로 흡입된 냉매의 압력은 팽창 밸브 및 모세관 튜브와 같은 감압 장치에 의하여 감압된다. 도 5 에서, 압축기로부터 토출된 냉매압이 두 경우 모두에서 동일 압력으로 설정될 경우, T1은 이젝터(400)를 이용하는 난방 동작에서의 고압측 냉매의 온도를 나타내고, T2는 감압 장치(640)를 이용하는 난방 동작에서의 고압측 냉매의 온도를 나타낸다. 도 5 에 나타낸 바와 같이, 고압측 냉매의 온도(T2)는 난방 동작에서 감압 밸브(640)가 이용될 경우, 감압을 위한 난방 동작에서 이젝터(400)가 이용되는 경우에서 고압측 냉매의 온도(T1)에 비하여 높게 된다.
따라서, 제2 실시예에 있어, 난방 온도는 난방 동작에서 증가될 수 있고, 냉방 성능 및 난방 성능의 두 성능은 난방 및 냉방 동작에서 향상될 수 있다. 상기 고정 리스트릭터(640)가 감압 장치(640)로서 이용되기 때문에, 이젝터 순환 시스템의 제조 비용은 냉방 동작과 난방 동작 모두를 위하여 두 이젝터를 이용하는 이젝터 순환 시스템에 비하여 감소될 수 있다.
이하, 도 6 을 참조하여 본 발명의 제3 실시예를 설명하면 다음과 같다. 도 6 에 도시한 바와 같이, 제3 실시예에서, 제2 실시예에서 도 4의 기재된 2방향 밸브(630)는 생략되고, 두 개의 3방향 밸브(632)(633)를 이용하는 냉매 회로로 이루어진다. 제3 실시예의 이젝터 순환 시스템에서, 다른 부분들은 제1 및 제2 실시예에서 설명한 이젝터 순환 시스템 부분들과 유사하다.
따라서, 제3 실시예의 이젝터 순환 시스템의 냉방 동작에서, 압축기(100)로부터 토출된 냉매는 제1의 4방향 밸브(610), 실외 열교환기(200), 3방향 밸브(633), 이젝터(400), 제1의 4방향 밸브(610) 및 기액 분리기(500)를 통해 순차적으로 흐른 다음, 압축기(100)로 유입된다. 또한, 상기 기액 분리기(500)로부터의 액체 냉매는 제한 장치(510), 3방향 밸브(632), 실내 열교환기(300), 이젝터(400)(혼합부(420), 디퓨져(430))), 제1의 4방향 밸브(610) 및 기액 분리기(500)를 순차적으로 순환한다.
한편, 난방 동작에서, 압축기(100)로부터 토출된 냉매는 제1의 4방향 밸브(610), 혼합부(420), 실내 열교환기(300), 3방향 밸브(632), 고정 리스트릭터(640), 3방향 밸브(633), 실외 열교환기(200), 제1의 4방향 밸브(610), 기액 분리기(500) 및 압축기(100)를 순차적으로 순환한다. 상기 난방 동작에서, 이젝터(400)의 디퓨져(430) 및 혼합부(420)는 냉매 통로로서만 이용된다.
본 발명의 제3 실시예에서, 고압측 냉매는 냉방 동작시에 이젝터(400)의 노즐(410)를 이용함으로써 감압됨과 동시에, 난방 동작시에는 고정 리스트릭터(610)를 이용함으로써 감압된다. 따라서, 제3 실시예에서, 난방 동작에서 난방 온도를증가시키기 위한 효과는 전술한 제2 실시예와 유사한 효과를 얻을 수 있다.
이하, 도 7 을 참조하여 본 발명의 제4 실시예를 설명한다. 제4 실시예에서는 도 7 에 도시한 바와 같이, 제2 실시예에서 설명한 2방향 밸브(630)는 생략되고, 3방향 밸브(632) 및 체크 밸브(634)를 이용한 냉매 회로로 이루어진다.
본 발명의 제4 실시예에 의하면, 냉방 동작에서, 압축기(100)로부터 토출된 냉매는 제1의 4방향 밸브(610), 실외 열교환기(200), 체크 밸브(634), 이젝터(400), 제1의 4방향 밸브(610), 기액 분리기(500) 및 압축기(100)를 순차적으로 순환한다. 또한, 이젝터(400)로 흡입되는 냉매는 기액 분리기(500)로부터 제한 장치(510), 3방향 밸브(632), 실내 열교환기(300), 이젝터(400)(혼합부(420), 디퓨져(430)) 및 제1의 4방향 밸브(610)를 순차적으로 통해 기액 분리기(500)로 흐른다.
한편, 난방 동작에서, 압축기(100)로부터의 냉매는 제1의 4방향 밸브(610), 디퓨져(430), 혼합부(420), 고정 제한기(640), 실외 열교환기(200), 제1의 4방향 밸브(610), 기액 분리기(500) 및 압축기(100)를 순차적으로 순환한다. 전술한 제3 실시예와 유사하게, 난방 동작에서, 디퓨져(430) 및 혼합부(420)은 냉매 통로로서만 이용된다.
본 발명의 제4 실시예에서, 고압측 냉매는 냉방 동작에서 이젝터(400)의 노즐(410)를 이용함으로써 감압되며, 난방 동작시에서는 고정 리스트릭터(640)를 이용함으로써 감압된다. 따라서, 제4 실시예에서, 난방 동작에서 난방 온도를 증가시키기 위한 효과는 전술한 제2 실시예와 유사한 효과를 얻을 수 있다.
이하, 도 8a 및 도 8b 를 참조하여 본 발명의 제5 실시예를 설명한다. 제4 실시예에서, 도 8a 및 도 8b 에 도시한 바와 같이, 이젝터(400)는 구획실(예를 들면, 객실)의 내측에 배치되고, 냉매를 감압시키기 위한 감압 장치(640)(예를 들면, 팽창밸브)는 구획실(예를 들면, 객실)의 외측에 배치된다. 도 8a 는 이젝터 순환 시스템에서의 냉방 동작을 도시한 것이고, 도 8b 는 이젝터 순환 시스템에서의 난방 동작을 도시한 것이다. 냉매 흐름량을 조절하기 위한 냉매 조절 밸브(641)는 제5 실시예에서 배치된다.
제5 실시예에 있어, 냉방 동작에서, 감압 장치로서의 이젝터(400)와 증발기로서의 실내 열교환기(300) 사이의 냉매 통로의 길이는 짧게 이루어질 수 있고, 그사이의 냉매 통로에서의 압력 손실은 작아진다. 따라서, 이젝터 순환 시스템을 순환하는 냉매량은 냉방 동작에서 증가한다. 유사하게, 난방 동작에서, 감압 장치로서의 팽창 밸브(640)와 증발기로서의 실외 열교환기(200) 사이의 냉매 통로 길이는 짧게 이루어질 수 있고, 그 사이 냉매 통로에서의 압력 손실은 작아진다. 따라서, 난방 동작에서의 냉매 순환량은 증가하고, 이젝터 순환 시스템의 난방 성능은 난방 동작에서 증가된다.
제5 실시예에서, 구획실 내측에 배치된 실내 유닛은 실내 열교환기(300), 이젝터(400), 기액 분리기(500) 등에 의하여 이루어진다. 또한, 구획실 외측에 배치된 실외 유닛은 실외 열교환기(200), 압축기(100), 팽창 밸브(640)등에 의하여 이루어진다. 실내 유닛 및 실외 유닛은 모두 냉매 파이프에 의하여 서로 연결된다.
본 발명의 제5 실시에서도, 고압측 냉매는 냉방 동작에서 이젝터(400)의 노즐(410)를 이용함으로써 감압되며, 난방 동작에서는 고정 리스트리터(640)를 이용함으로써 감압된다. 따라서, 제5 실시예에서, 난방 동작에서 난방 온도를 증가시키기 위한 효과는 전술한 제2 실시예와 유사한 효과를 얻을 수 있다.
이하, 도 9a 및 도 9b 를 참조하여 본 발명의 제6 실시예를 설명한다. 도 9a 는 제6 실시예의 이젝터 순환 시스템에서 냉방 동작를 도시한 것이고, 도 9b 는 제6 실시예의 이젝터 순환 시스템에서 난방 동작을 도시한 것이다. 제6 실시예에서, 실외 열교환기(200) 및 실내 열교환기(300) 각각에서의 냉매 흐름은, 전술한 제1 실시예와 유사하게, 냉방 동작과 난방 동작 모두에서 동일하다. 제6 실시예에서, 이젝터(400)는 제5 실시예와 유사하게 구획실의 내측에 배치된다. 그러므로, 냉방 동작에서, 감압 장치로서의 이젝터(400)와 증발기로서의 실내 열교환기(300) 사이의 냉매 통로의 길이는 짧게 이루어질 수 있고, 그 사이 냉매 통로에서의 압력 손실은 작아진다. 따라서, 냉매 순환량은 증가하고, 이젝터 순환 시스템의 냉방 성능은 냉방 동작에서 증가된다.
난방 동작에서, 감압 장치로서의 이젝터(400)와 증발기로서의 실외 열교환기(200) 사이의 냉매 통로의 길이는 길게 된다. 그러나, 난방 동작에서, 압축기(100)의 압축 동작이 난방 가열원으로서 이용되기 때문에, 냉매 순환량은 냉방 동작에서의 냉매 순환량보다 작아질 수 있다. 따라서, 그 사이의 냉매 통로가 난방 동작에서 길게 설정되더라도, 그 냉매 통로에서 발생되는 큰 압력 손실을 제한 할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
예를 들면, 전술한 각 실시예에 의한 이젝터 순환 시스템에서, 냉매로서 이산화탄소가 이용되고, 고압측에서의 이산화탄소의 압력은 이산화탄소의 임계 압력과 동일하거나 그보다 높게 설정된다. 그러나, 본 발명은 탄화수소와 탄화불소(flon)와 같은 냉매가 이용되는 이젝터 순환 시스템에 적용될 수 있고, 고압측 냉매의 압력은 냉매의 임계 압력보다 낮게 된다. 또한, 전술한 제1 실시예는 전술한 제2 내지 제4 실시예의 어느 하나와 결합될 수 있다.
또한, 전술한 제2 내지 제4 실시예에서, 열 팽창밸브와 같은 다른 감압 장치가 고정 리스트릭터(예를 들면, 모세관 튜브) 대신에 이용될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 이젝터 순환 시스템은 실외 열교환기 및 실내 열교환기에 있어서의 열 교환 성능을 향상시킨 효과가 있다.
또한, 본 발명은 난방 동작시에 난방 온도를 충분히 증가시킨 효과가 있다.

Claims (13)

  1. 냉매를 흡입 압축하기 위한 압축기;
    냉매와 실외 공기 사이의 열교환을 실행하기 위한 실외 열교환기;
    냉매와 실내 공기 사이의 열교환을 실행하기 위한 실내 열교환기;
    고압측 냉매를 감압 및 팽창하도록 고압측 냉매의 압력 에너지를 속도 에너지로 변환시키기 위한 노즐과, 냉매의 압력이 증가시키며, 상기 노즐로부터 토출된 냉매와 저압측으로부터 흡입된 가스 냉매를 혼합하도록 상기 속도 에너지를 압력 에너지를 변환시키는 압력 증감부를 포함하는 이젝터; 및
    냉매를 기체 냉매와 액체 냉매로 분리하며, 그 내부에 냉매를 저정하기 위한 기액 분리기를 포함하며;
    열이 실외로 방사되는 냉방 동작에서, 상기 실외 열교환기와 실내 열교환기중 적어도 하나를 통해 흐르는 냉매의 흐름 방향은 열이 실내로 방사되는 난방 동작에서의 냉매 흐름 방향과 동일하게 되는
    이젝터 순환 시스템.
  2. 제2항에 있어서,
    냉방 동작에 있어, 상기 실외 열교환기를 통해 흐르는 냉매의 흐름 방향은 난방 동작에서의 냉매 흐름 방향과 동일하고, 실내 열교환기를 통해 흐르는 냉매의흐름 방향은 난방 동작에서의 냉매 흐름 방향과 동일한
    이젝터 순환 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 이젝터는 실내측에 배치되는
    이젝터 순환 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 냉매로서는 이산화탄소, 탄화수소 및 탄화불소중 하나가 이용되는
    이젝터 순환 시스템.
  5. 냉매를 흡입 압축하기 위한 압축기;
    냉매와 실외 공기 사이의 열교환을 실행하기 위한 실외 열교환기;
    냉매와 실내 공기 사이의 열교환을 실행하기 위한 실내 열교환기;
    고압측 냉매를 감압 및 팽창하도록 고압측 냉매의 압력 에너지를 속도 에너지로 변환시키기 위한 노즐과, 냉매의 압력이 증가시키며, 상기 노즐로부터 토출된 냉매와 저압측으로부터 흡입된 가스 냉매를 혼합하도록 상기 속도 에너지를 압력에너지를 변환시키는 압력 증감부를 포함하는 이젝터;
    냉매를 기체 냉매와 액체 냉매로 분리하며, 그 내부에 냉매를 저정하기 위한 기액 분리기;
    냉매가 상기 압축기로부터 실외 열교환기측으로 흐르는 경우와, 냉매가 압축기로부터 실내 열교환기측으로 흐르는 경우중 하나의 경우로 절환하기 위한 제1 스위칭 유닛;
    액체 냉매가 상기 기액 분리기로부터 실내 열교환기측으로 흐르는 경우와, 액체 냉매가 기액 분리기로부터 실외 열교환기로 흐르는 경우중 하나의 경우로 절환하기 위한 제2 스위칭 유닛;
    냉매가 실외 열교환기로부터 상기 노즐로 흐르는 경우와, 냉매가 실내 열교환기로부터 노즐로 흐르는 경우중 하나의 경우로 절환하기 위한 제3 스위칭 유닛; 및
    냉매가 실내 열교환기로부터 상기 압력 증감부로 흐르는 경우와, 냉매가 실외 열교환기로부터 상기 압력 증감부로 흐르는 경우중 하나의 경우로 절환하기 위한 제4 스위칭 유닛을 포함하는
    이젝터 순환 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 이젝터는 실내에 배치되는
    이젝터 순환 시스템.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 냉매로서는 이산화탄소, 탄화수소 및 탄화불소중 하나가 이용되는
    이젝터 순환 시스템.
  8. 냉매를 흡입 압축하기 위한 압축기;
    냉매와 실외 공기 사이의 열교환을 실행하기 위한 실외 열교환기;
    냉매와 실내 공기 사이의 열교환을 실행하기 위한 실내 열교환기;
    고압측 냉매를 감압 및 팽창하도록 고압측 냉매의 압력 에너지를 속도 에너지로 변환시키기 위한 노즐과, 냉매의 압력이 증가시키며, 상기 노즐로부터 토출된 냉매와 저압측으로부터 흡입된 가스 냉매를 혼합하도록 상기 속도 에너지를 압력 에너지를 변환시키는 압력 증감부를 포함하는 이젝터;
    냉매를 기체 냉매와 액체 냉매로 분리하며, 그 내부에 냉매를 저정하기 위한 기액 분리기;
    상기 실내 열교환기로부터 흐르는 냉매를 감압하기 위한 감압 유닛을 포함하여,
    냉방 동작에서, 열은 상기 실내로부터 실외로 방사되고, 고압측 냉매는 상기이젝터에 의하여 감압되며,
    난방 동작에서, 열은 실외로부터 실내로 방상되고, 고압측 냉매는 상기 감압 유닛에 의하여 감압되는
    이젝터 순환 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 감압 유닛은 개방 정도가 고정된 고정 제한기로 이루어지는
    이젝터 순환 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 감압 유닛은 팽창 밸브로 이루어지는
    이젝터 순환 시스템.
  11. 제8항 내지 제10항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이젝터는 실내에 배치되고, 상기 감압 유닛은 실외에 배치되는
    이젝터 순환 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 리시버는 실내에 배치되고, 상기 압축기는 실외에 배치되는
    이젝터 순환 시스템.
  13. 제8항 내지 제10항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉매로서는 이산화탄소, 탄화수소 및 탄화불소중 하나가 이용되는
    이젝터 순환 시스템.
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