KR20070029132A - 이젝터-타입 냉동사이클 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 이젝터-타입 냉동사이클은 이젝터(14)로부터 토출된 냉매를 증발시키는 제1증발기(13); 방열기와 이젝터 사이의 냉매유동을 분기시키고, 상기 분기된 냉매유동을 이젝터(14)의 기상 냉매흡입부(14c)로 안내하는 분기통로(17); 상기 분기통로내에 배치되는 스로틀장치(18); 및 냉매유동에 대하여 스로틀장치의 하류측에 배치되는 제2증발기(19)를 포함한다. 상기 스로틀장치(18)는 완전개방기능을 갖고, 제2증발기(19)가 제상될 때 분기통로(17)를 완전개방되도록 구성된다. 따라서, 다중 증발기를 포함하는 이젝터-타입 냉동사이클 장치에서, 상기 증발기의 제상기능은 유사한 구성으로 구현될 수 있다.
냉동사이클장치, 이젝터-타입 냉동사이클 장치, 스로틀장치, 분기통로

Description

이젝터-타입 냉동사이클 장치{EJECTOR TYPE REFRIGERATION CYCLE}
본 발명은 냉매강압수단 및 냉매 순환수단의 기능을 하는 이젝터를 구비하는 이젝터-타입 냉동사이클 장치의 제상운전에 관한 것이다. 본 발명은 차량용 공기조절 냉각장치의 냉동사이클에 효율적으로 적용될 수 있다.
이젝터-타입 냉동사이클의 제상(defrosting)운전은 특허문헌1에 이미 제안되었다. 상기 특허문헌에 공지된 사이클 구성에 의하면, 기액분리기는 이젝터의 하류측에 배치되고, 증발기는 기액분리기의 액상냉매출구와 이젝터의 냉매흡입부 사이에 구비된다. 상기 사이클의 구성은 압축기의 배출측 채널(channel)을 증발기의 상류측 유로에 직접연결하는 바이패스통로를 구비하고, 상기 바이패스통로는 개폐장치를 구비한다.
증발기의 상류측 유로 및 바이패스 통로사이의 결합부와 기액분리기의 액상냉매출구 사이에는 장치(예를들어 스로틀, 체크밸브)가 구비된다. 상기 장치는 고온냉매가 바이패스통로로부터 기액분리기의 액상냉매출구로 유동되는 것을 방지하기 위한 것이다.
상기 증발기가 제상될 때, 바이패스 통로 내의 상기 개폐장치는 개방상태가 되고, 압축기 출구측의 고온냉매(고온가스)는 바이패스통로를 통해 증발기로 유동된다. 결국, 증발기는 제상된다. 이 경우, 상기 개폐장치는 고온냉매가 기액분리기의 액상냉매출구로 유동되는 것을 방지할 수 있다. 결국, 바이패스 통로를 통해 모든 고온냉매는 증발기를 제상시키는데 사용될 수 있다.(일본공개특허 제2003-83622호 참조)
상기 일본공개특허 제2003-83622호에 공지된 사이클구성에서, 증발기는 단지 기액분리기의 액상냉매출구와 이젝터의 냉매흡입부 사이에 구비된다. 그리고 복수의 증발기를 구비하는 이젝터-타입 냉동사이클의 어떠한 제상수단도 제안하고 있지 않다.
본 발명은 복수의 증발기를 구비하는 이젝터-타입 냉동사이클용 제상수단을 제공하기 위한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1실시예에 따라 본 발명은 냉매를 흡입하고 압축하는 압축기(12); 상기 압축기(12)로부터 토출된 고압냉매로부터 열을 방사하는 방열기(13); 상기 방열기(13)의 하류측 냉매를 감압 및 팽창시키는 노즐부 (14a) 및 상기 노즐부(14a)로부터 고속으로 분사되는 냉매유동에 의해 냉매가 흡입되는 냉매흡입부(14c)를 구비하는 이젝터(14); 상기 압축기(12)의 흡입측에 연결된 냉매출구측을 구비하는 제1증발기(15); 상기 이젝터의 상류측 냉매유동을 분기시키고, 분기된 냉매의 유동을 냉매흡입부(14c)로 안내하는 제1분기통로(17); 상기 제1분기통로(17)에 배치되고, 냉매를 감압 및 팽창시키는 제1스로틀수단(18); 상기 제1스로틀수단(18)의 하류측 제1분기통로(17)에 배치되는 제2증발기(19)를 포함하는 이젝터-타입 냉동사이클 장치이다. 상기 냉동사이클 장치에서, 제2증발기(19)의 냉매증발압력은 제1증발기(15)의 냉매증발압력보다 낮고, 상기 스로틀수단(18)은 완전개방기능을 제공하고, 제2증발기(19)가 제상될 경우 제1분기통로(17)를 완전개방시킨다.
따라서, 냉매증발압이 높은 제1증발기에 의해 고온범위에서 냉동능력을 얻을 수 있고, 냉매증발압이 낮은 제2증발기에 의해 저온도범위에서 냉동능력을 얻을 수 있다.
상기 제2증발기(19)가 제상될 때, 제1스로틀수단(18)은 제1분기통로가 완전히 개방되는 위치로 작동된다. 따라서, 상기 방열기(13)의 출구측에서 고온고압(냉매)는 상기 제1분기통로(17)를 통해 제2증발기(19)에 직접 유동될 수 있다.
따라서, 상기 제2증발기(19)는 효과적으로 제상될 수 있다. 통상운전시, 상기 제1스로틀수단(18)은 냉매의 압력을 강하시키는 기능을 실행한다. 제상운전시, 상기 제2증발기(19)는 단지 제1스로틀수단(18)을 완전개방시킴에 따라, 별도의 특별한 부품의 추가없이 매우 단순한 구성으로 제상될 수 있다.
상기 방열기(13)의 하류측 냉매는 상기 스로틀수단(18)을 통해 제2증발기(19)로 유동된다. 따라서 통상운전시 제2증발기의 냉매유량은 스로틀수단의 열부하에 대한 밸브에 의해 쉽게 조절될 수 있다.
"제1분기통로를 완전개방시키는 완전개방기능"은 완전개방기능에 더하여, 유동영역을 약간 감소시켜 제1분기통로를 개방하는 기능을 포함한다. 즉, 상기 제1스로틀수단(18)은 제1분기통로(17)가 제조상의 이유로 약간 감소된 영역으로 개방되도록 구성되지 않을 수 없다.
본 발명의 제2실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클 장치는 냉매를 흡입하고 압축하는 압축기(12); 상기 압축기(12)로부터 토출된 고압냉매로부터 열을 방사하는 방열기(13); 상기 방열기(13)의 하류측 냉매를 감압 및 팽창시키는 노즐부(14a) 및 상기 노즐부(14a)로부터 고속으로 분사되는 냉매유동에 의해 냉매가 흡입되는 냉매흡입부(14c)를 구비하는 이젝터(14); 상기 압축기(12)의 흡입측에 연결된 냉매출구측을 구비하는 제1증발기(15); 상기 이젝터(14)의 상류측 냉매유동을 분기시키고, 분기된 냉매의 유동을 냉매흡입부(14c)로 안내하는 제1분기통로(17); 상기 제1분기통로(17)에 배치되고, 냉매를 감압 및 팽창시키는 제1스로틀수단(180); 상기 제1스로틀수단(180)의 하류측 제1분기통로(17)에 배치되는 제2증발기(19); 상기 압축기(12)로부터 토출된 고압냉매를 제2증발기(19)에 직접 안내하는 바이패스 통로(23); 및 상기 바이패스 통로(23)에 제공되는 개폐장치(24)를 포함하는 냉동사이클 장치로서, 상기 제2증발기(19)의 냉매증발압력은 제1증발기(15)의 냉매증발압력보다 낮고, 상기 개폐장치(24)는 통상시 폐쇄되고, 상기 제2증발기(19)가 제상될 경우 바이패스 통로(23)를 개방하도록 구성된다.
본 발명에 따른 제2실시예는 제1실시예에서 제2증발기(19)용 제상수단을 변형하여 구성된다. 즉, 본 발명에 따른 제2실시에서 상기 제2증발기(19)가 제상될 때, 상기 압축기(12)의 출구측 고온고압 냉매가 바이패스 통로를 통해 제2증발기로 직접 유도된다. 따라서 제2증발기는 제상될 수 있다.
또한, 상기 제1스로틀수단은 완전개방기능을 구비할 필요없다. 따라서, 통상의 고정스로틀 또는 가변형스로틀이 변형없이 제1스로틀수단으로 직접 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 제2실시예의 다른 작동 및 효과는 제1실시예와 같다.
본 발명의 제3실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클 장치는 냉매를 흡입하고 압축하는 압축기(12); 상기 압축기(12)로부터 토출된 고압냉매로부터 열을 방사하는 방열기(13); 상기 방열기(13)의 하류측 냉매를 감압 및 팽창시키는 노즐부(14a) 및 상기 노즐부(14a)로부터 고속으로 분사되는 냉매유동에 의해 냉매가 흡입되는 냉매흡입부(14c)를 구비하는 이젝터(14); 상기 압축기(12)의 흡입측에 연결된 냉매출구측을 구비하는 제1증발기(15); 상기 이젝터(14)의 상류측 냉매유동을 분기시키고, 분기된 냉매의 유동을 냉매흡입부(14c)로 안내하는 제1분기통로(17); 상기 제1분기통로(17)에 배치되고, 냉매를 감압 및 팽창시키는 제1스로틀수단(180); 상기 제1스로틀수단(180)의 하류측 제1분기통로(17)에 배치되는 제2증발기(19); 상기 제1스로틀수단(180)을 우회하는 바이패스 통로(33); 및 상기 바이패스 통로(33)에 제공되는 개폐장치(34)를 포함하는 냉동사이클 장치로서, 상기 제2증발기(19)의 냉매증발압력은 제1증발기(15)의 냉매증발압력보다 낮고, 상기 개폐장치(34)는 통상시 폐쇄되고, 제2증발기(19)가 제상될 때 바이패스 통로(33)를 개방하도록 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 제3실시예에서 상기 제2증발기(19)가 제상될 때, 상기 제1스로틀수단(180)은 개폐장치(34)에의해 개방된다. 즉, 방열기(13)의 출구측 고온고압 냉매는 바이패스 통로(33)를 통해 제2증발기(19)로 직접 유도된다.
따라서, 상기 제2증발기(19)는 효과적으로 제상된다. 또한, 제1스로틀수단(180)은 완전개방기능을 구비할 필요없다. 따라서, 통상의 고정스로틀수단 또는 가변형 스로틀수단이 변경없이 제1스로틀수단으로 사용될 수 있다.
상기된 이젝터-타입 냉동사이클 장치는 제3증발기(27)를 구비할 수 있다. 상기 제3증발기(27)는 상기 제1증발기(15)와 같은 온도범위에서 냉매를 증발시킴에 따라 냉각능력을 갖는다.
따라서, 다중 증발기(15,27)를 사용하여 같은 온도범위에서 냉각성능이 구현될 수 있다.
또한, 제2분기통로(25) 및 제2스로틀수단(26)이 구비될 수 있다. 상기 제2분기통로(25)는 제1스로틀수단(18, 180)의 상류측에 위치된 제1분기통로(17)의 소정부에서 냉매의 유동을 분기시키고, 분기된 냉매 유동을 제1증발기(15)의 출구측냉매와 압축기(12)의 흡입측 사이의 냉매유동으로 연결한다.
상기 제2스로틀수단(26)은 상기 제2분기통로(25)에 배치되고 냉매를 감압시킨다.
제3증발기(27)는 제2스로틀수단(26)의 하류측 제2분기통로(25)에 배치된다.
특히, 상기 제2분기통로(25)가 형성되어, 제3증발기(27)가 제2분기통로(25)에 배치될 수 있다.
상기된 이젝터-타입 냉동사이클 장치에서, 상기 제1증발기는 이젝터(14)의 냉매 출구측에 연결될 수 있다
제3스로틀수단(30)은 방열기(13)의 냉매출구측과 제1증발기(15)의 냉매입구측 사이에 구비되고, 상기 이젝터(14)는 제3스로틀수단(30)과 평행하도록 구비된다.
즉, 상기 제3스로틀수단(30)이 제1증발기(15)에 전용으로 구비됨에 따라, 이젝터에 제1증발기의 냉매유량조절 기능을 분담시킬 필요없다. 따라서, 상기 이젝터(14)는 제1증발기(15) 및 제2증발기(19) 사이의 압력차를 제공하기 위한 펌프기능으로 특화될 수 있다.
따라서, 상기 이젝터(14)의 형상은 상기 제1증발기(15) 및 제2증발기(19) 사이에서 소정의 압력차를 발생하도록 적합하게 설계될 수 있다. 비록, 사이클 작동조건(압축기 회전수, 주변온도, 냉각대상공간의 온도)이 넓은 범위에서 변화될지라도, 결국 이젝터-타입 냉동사이클 장치는 고효율로 작동될 수 있다.
이 경우, 상기 제2증발기(19)가 제상될 경우, 상기 이젝터(14)의 상류측 통로영역을 폐쇄하는 개폐장치(32)가 구비되고, 상기 제2증발기(19)가 제상될 경우, 방열기(13)의 냉매 출구측으로부터 이젝터(14)로 유동되는 고압 냉매의 유동은 차단될 수 있다. 따라서, 제2증발기(19)로 유동되는 고압냉매의 양을 증가시켜 제상성능을 강화시킬 수 있다.
제2실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클 장치는 상기 제2증발기(19)가 제상될 경우, 상기 방열기(13)의 상류측을 폐쇄하는 개폐장치(32)가 구비될 수 있다. 따라서, 제2증발기(19)가 제상될 때, 압축기의 출구측으로부터 제2증발기(19)로 유동되는 고압냉매의 양은 증가되어 제상성능을 강화시킬 수 있다.
본 발명의 제4실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클 장치는 냉매를 흡입하고 압축하는 압축기(12); 상기 압축기(12)로부터 토출된 고압냉매로부터 열을 방사하는 방열기(13); 상기 방열기(13)의 하류측 냉매를 감압 및 팽창시키는 노즐부(14a) 및 상기 노즐부(14a)로부터 고속으로 분사되는 냉매유동에 의해 냉매가 흡입되는 냉매흡입부(14c)를 구비하는 이젝터(14); 상기 이젝터(14)로부터 배출된 냉매를 증발시키는 제1증발기(15); 상기 제1증발기(15)로부터 배출된 냉매를 기상냉매와 액상냉매로 분리하고, 액상냉매를 저장하고, 기상냉매를 압축기(12)의 흡입측으로 배출시키는 기액분리기(35); 상기 기액분리기(35)로부터 배출된 액상냉매를 상기 냉매흡입부(14c)로 연결하는 분기통로(36); 상기 분기통로(36)에 배치되고, 기액분리기(35)로 부터 배출된 액상냉매를 감압 및 팽창시키는 스로틀수단(180); 상기 스로틀수단(180)의 상류측 분기통로(36)에 배치되는 제2증발기(19); 상기 압축기(12)로 부터 토출된 고압냉매를 제2증발기(19)에 직접 안내하는 바이패스 통로(23); 및 상기 바이패스 통로(23)에 구비되는 개폐장치(24)를 포함한다. 상기 사이클 장치에서, 상기 제2증발기(19)의 냉매증발압력은 제1증발기(15)의 냉매증발압력보다 낮고, 상기 개폐장치(24)는 통상시 폐쇄되고, 제2증발기(19)가 제상될 경우, 상기 바이패스 통로(23)를 개방하도록 구성된다.
이 경우, 상기 기액분리기(35)의 출구측 기상냉매를 상기 냉매흡입부(14c)로 연결하는 분기통로(36)가 구비될 수 있고, 상기 분기통로(36)는 스로틀수단(180) 및 제2증발기(19)를 구비할 수 있다.
이와같은 사이클 구성에서, 제1증발기보다 낮은 온도에서 냉매가 증발되는 상기 제2증발기(19)가 제상될 경우, 압축기(19)의 출구측 고압냉매는 제2증발기(19)에 직접 유도된다. 따라서, 제2증발기(19)는 효과적으로 제상될 수 있다.
본 발명의 제5실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클 장치는 냉매를 흡입하고 압축하는 압축기(12); 상기 압축기(12)로부터 토출된 고압냉매로부터 열을 방사하는 방열기(13); 상기 방열기(13)의 하류측 냉매를 감압 및 팽창시키는 노즐부(14a) 상기 노즐부로부터 고속으로 분사되는 냉매유동에 의해 냉매가 흡입되는 냉매흡입부(14c)를 구비하는 이젝터(14); 상기 압축기(12)의 흡입측에 연결된 냉매출구측을 구비하는 제1증발기(15); 상기 냉매흡입부(14c)에 연결된 냉매출구측을 구비하는 제2증발기(19); 상기 제1증발기(12)의 냉매출구측에 배치되는 제1스로틀장치(38); 상기 제2증발기(19)의 냉매흡입측에 구비되는 제2스로틀장치(18); 및 상기 제1스로틀장치(38)의 개방과 제2스로틀장치(18)의 개방을 제어하고, 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)에서 저압냉매가 증발되는 통상운전모드와 제2증발기(19) 및 제1증발기(15) 둘 다 제상시키기 위해 상기 압축기(12)에서 토출되는 고온고압 냉매를 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)로 안내하는 제상운전모드 사이의 작동모드를 전환하는 제어수단(21)을 포함한다.
따라서, 도19에 나타낸 바와 같이, 제상운전모드시, 압축기의 출구측 고온고압 냉매는 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)를 제상시키기 위해 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)에 직접 인도하여 유입될 수 있다. 따라서, 압축기(12)의 작동에 의해 상기 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)를 제상시키는 기능은 효과적으로 실행될 수 있다.
특히, 제상운전모드시, 상기 제1스로틀장치(38)는 소정 스로틀개방상태가 될 수 있고, 제2스로틀장치(18)는 완전개방상태가 될 수 있다.
따라서, 제상운전모드시, 사이클작동은 도19에 나타낸 실시예와 같이 설정될 수 있고, 제상기능은 안정적으로 실행될 수 있다.
본 발명의 제6실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클 장치는 냉매를 흡입하고 압축하는 압축기(12); 상기 압축기(12)로부터 토출된 고압냉매로부터 열을 방사하는 방열기(13); 상기 방열기(13)의 하류측 냉매를 감압 및 팽창시키는 노즐부(14a) 및 상기 노즐부(14a)로부터 고속으로 분사되는 냉매유동에 의해 냉매가 흡입되는 냉매흡입부(14c)를 구비하는 이젝터(14); 상기 압축기(12)의 흡입측에 연결된 냉매출구측을 구비하는 제1증발기(15); 상기 냉매흡입부(14c)에 연결된 냉매출구측을 구비하는 제2증발기(19); 상기 제2증발기(19)의 냉매흡입측에 제공되는 제1스로틀장치(18); 상기 제2증발기(19)의 냉매출구측에 제공되는 제2스로틀장치(39); 및 상기 제1스로틀장치(18)의 개방과 제2스로틀장치(39)의 개방을 제어하고, 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)에서 저압냉매가 증발되는 통상운전모드와, 제2증발기(19)가 제상됨과 동시에 제1증발기(15)는 냉각능력을 갖는 제상운전모드 사이의 작동모드를 전환하는 제어수단(21)을 포함한다. 상기 냉매사이클 장치에서, 제상 및 냉각운전 모드시, 상기 제2증발기(19)를 제상시키기 위해 압축기 출구측 고온고압냉매는 상기 제2증발기(19)로 유입되고, 상기 제2증발기(19)를 통과하는 고압냉매는 제2스로틀장치에 의해 감압되고, 감압된 저압냉매는 제1증발기가 냉각기능을 실행할 수 있도록 제1증발기(15)로 유입된다.
따라서, 도22는 제상 및 냉각운전모드의 실시예를 나타낸 것으로, 압축기(12)의 출구측 고온냉매는 제2증발기(19)를 제상시키기 위해 상기 제2증발기(19)로 유도된다. 동시에 제2증발기(19)를 통과한 고압냉매는 제2스로틀장치(39)에 의해 감압된다. 상기 감압된 저압냉매는 제1증발기(15)로 유도되고, 제1증발기(15)는 냉각기능을 실행할 수 있다. 따라서, 제2증발기(19)를 제상기능과 제1증발기(15)의 냉각기능은 안정적으로 동시에 실행될 수 있다.
예를들어, 상기 제상 및 냉각운전모드시, 상기 제1스로틀장치(18)는 완전개방상태가 되고, 제2스로틀장치(39)는 소정 스로틀개방상태가 된다.
따라서, 도22에 나타낸 실시예와 같이 제상 및 냉각운전모드시 사이클작동이 설정될 수 있고, 상기 제상 및 냉각기능은 동시에 효과적으로 실행될 수 있다.
본 발명의 제7실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클 장치는 냉매를 흡입하고 압축하는 압축기(12); 상기 압축기(12)로부터 토출된 고압냉매로부터 열을 방사하는 방열기(13); 상기 방열기(13)의 하류측 냉매를 감압 및 팽창시키는 노즐부(14a) 및 상기 노즐부로부터 고속으로 분사되는 냉매유동에 의해 냉매가 흡입되는 냉매흡입부(14c)를 구비하는 이젝터(14); 상기 압축기(12)의 흡입측에 연결된 냉매출구측을 구비하는 제1증발기(15); 상기 냉매흡입부(14c)에 연결된 냉매출구측을 구비하는 제2증발기(19); 상기 제2증발기(19)의 냉매흡입측에 제공되는 스로틀장치(181); 및 상기 방열기(13)의 냉매로부터 열이 방사되도록 설정되고, 저압냉매가 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)에서 증발되는 상태의 통상운전모드와 상기 방열기(13)의 냉매로부터 열이 방사되지 않도록 설정되고, 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)가 제상되는 상태의 제상운전모드를 전환하는 제어수단(21)을 포함한다. 상기 냉동사이클 장치에서, 상기 제상운전모드시, 제2증발기(19)의 출구측 냉매는 고온고압상태로 스로틀장치(181)에 유동되어 감압되고, 상기 스로틀장치(181)를 통과한 저압, 고온 기상냉매는 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)를 동시에 제상시키기 위해 상기 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)에 안내된다. 따라서, 상기 압축기(12)의 작동에 의해 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)의 안정적인 제상기능이 효과적으로 실행될 수 있다.
이 경우, 상기 스로틀수단인 스로틀장치(181)는 통상운전모드시보다 제상운전모드시 크게 개방된다. 따라서, 비록 제상운전모드시라도 필요냉매유량은 확실히 확보될 수 있다.
이하 보다 자세히 기술한다. 방열기(13)가 응축기로서 작용하는 아임계(subcritical)사이클에서, 제상운전모드시 압축기(12)의 출구측 고압, 고온 기상냉매는 스로틀장치(181)에 의해 감압된다. 비록 기상냉매의 밀도가 액상냉매보다 작을 지라도, 상기 스로틀장치(181)의 개방은 통상운전모드시보다 제상운전모드시 더 크다. 따라서, 상기 스로틀장치(181)에 의해 기상냉매가 감압되는 제상운전시라도, 필요냉매유량은 확보될 수 있다.
상기된 냉동사이클 장치는 방열기(13)에 냉각공기를 송풍하는 공기송풍수단(13a)를 구비한다. 상기 공기송풍수단(13a)은 제상운전모드시 정지상태가 된다.
상기 방열기(13)용 공기송풍수단이 정지됨에 따라 압축기(12)의 출구측 냉매는 고온고압상태로 유지되고, 단지 방열기(13)만을 통과하여 방열기(13)의 하류측으로 유입된다. 따라서, 상기 증발기 제상기능은 방열기(13)를 우회하는 냉매통로 등을 필요로 하지않고 간단한 냉매통로 구성에 의해 실행될 수 있다.
본 발명의 제7실시예에 따른 상기 이젝터-타입 냉동사이클 장치는 방열기 바이패스 통로(40) 및 바이패스 개폐장치(41)를 구비할 수 있다.
상기 방열기 바이패스 통로(40)는 방열기의 냉매통로를 우회하고, 상기 바이패스 개폐장치(41)은 방열기 바이패스 통로(40)에 제공된다.
상기 제상운전모드시, 압축기(12)의 출구측 고온고압 냉매는 상기 바이패스 개폐장치(41)를 개방시킴에 따라 방열기 바이패스 통로(40)를 통해 상기 스로틀장치(181)로 유도될 수 있다.
따라서, 압축기(12)의 출구측 고온고압냉매는 방열기(13)용 공기송풍수단(13a)이 작동된 상태에서, 방열기 바이패스 통로(40)를 통해 스로틀장치(181)로 유도될 수 있다.
상기 방열기(13)의 냉매출구측은 상기 바이패스 개폐장치(41)와 평행하는 방열기 개폐장치(42)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 방열기(13)는 방열기에 냉각공기를 송풍하기 위한 공기송풍수단(13a)을 구비할 수 있다.
따라서, 제상운전모드시 상기 바이패스 개폐장치(41)는 개방상태가 되고, 방열기 개폐장치(42)는 폐쇄상태가 되고, 상기 공기송풍수단(13a)는 작동상태가 된다.
그리고, 제상운전모드시, 상기 방열기(13)는 액체저장기능을 실행할 수 있다. 즉, 상기 방열기(13)는 압축기의 출구측 고온고압 기상냉매를 응축하고, 저장할 수 있다. 따라서, 상기 기액분리기(35)가 제1증발기(15)의 냉매출구측(상기 압축기(12)의 흡입측)에 배치될 경우, 기액분리기(35)의 탱크용량은 감소될 수 있다.
본 발명에 따른 이젝터-타입 냉동사이클 장치는 상기 이젝터(14)의 상류측 통로에 이젝터 개폐장치(31)가 구비되고; 제상운전모드와 제상 및 냉각운전모드시 이젝터(14)의 상류측 통로는 상기 이젝터 개폐장치(31)에 의해 폐쇄상태가 된다. 따라서, 제상운전모드시, 상기 이젝터(14)의 상류측에 위치된 통로는 냉매가 상류측통로로 부터 이젝터(14)로 유동되는 것을 방지하기 위해 폐쇄된다. 따라서, 상기 제2증발기(19)로 유동되는 고온냉매의 유동량은 증가되어 제상능력을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 이젝터-타입 냉동사이클 장치는 제1증발기(15)의 냉매출구측으로 기액분리기를 구비할 수 있다. 상기 기액분리기(35)는 증기와 액체를 분리하고, 액상냉매를 저장하고, 기상냉매를 상기 압축기(12)의 흡입측으로 유출시킨다. 이 경우, 제상운전모드와 제상 및 냉각운전모드시 액상냉매가 압축기로 되돌아 가는 것을 방지할 수 있다.
상기된 수단 및 특허청구의 범위에 기재의 수단의 괄호내의 부호는 후술되는 실시예의 구체적 수단과 일치되도록 나타낸다.
도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클 장치를 나타낸 사이클 다이어그램.
도2a 및 도2b는 상기 제1실시예에서 완전개방기능을 갖는 스로틀장치의 작동을 개략적으로 나타낸 설명도.
도3은 제2실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클 장치를 나타낸 사이클 다이어그램.
도4는 제3실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클 장치를 나타낸 사이클 다이어그램.
도5는 제4실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클장치를 나타낸 사이클 다이어그램.
도6은 제5실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클장치를 나타낸 사이클 다이어그램.
도7은 제6실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클장치를 나타낸 사이클 다이어그램.
도8은 제7실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클장치를 나타낸 사이클 다이어그램.
도9는 제8실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클장치를 나타낸 사이클 다이어그램.
도10은 제9실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클장치를 나타낸 사이클 다이어그램.
도11은 제10실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클장치를 나타낸 사이클 다 이어그램.
도12는 제11실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클장치를 나타낸 사이클 다이어그램.
도13는 제12실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클장치를 나타낸 사이클 다이어그램.
도14는 제13실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클장치를 나타낸 사이클 다이어그램.
도15는 제14실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클장치를 나타낸 사이클 다이어그램.
도16는 제14실시예에서 다양한 장치들의 운전을 요약해서 나타낸 표.
도17는 제15실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클장치를 나타낸 사이클 다이어그램.
도18는 제15실시예에서 다양한 장치들의 운전을 요약해서 나타낸 표.
도19는 제15실시예의 제상운전을 나타낸 몰리에선도.
도20은 제16실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클장치를 나타낸 사이클 다이어그램.
도21은 제16실시예에서 다양한 장치들의 운전을 요약해서 나타낸 표.
도22는 제16실시예의 제상 및 냉동(냉각)운전을 나타낸 몰리에선도.
도23은 제15실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클장치를 나타낸 사이클 다이어그램.
도24a 및 도24b는 상기 제17실시예에 따른 스로틀장치의 작동을 개략적으로 나타낸 설명도.
도25는 제17실시예에서 다양한 장치들의 운전을 요약해서 나타낸 표.
도26은 제17실시예의 제상운전을 나타낸 몰리에선도.
도27은 제18실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클장치를 나타낸 사이클 다이어그램.
도28은 제19실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클장치를 나타낸 사이클 다이어그램.
도29는 제19실시예에서 다양한 장치들의 운전을 요약해서 나타낸 표.
도30은 제20실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클장치를 나타낸 사이클 다이어그램.
도31은 제21실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클장치를 나타낸 사이클 다이어그램.
도32는 제21실시예에서 다양한 장치들의 운전을 요약해서 나타낸 표.
도33은 제22실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클장치를 나타낸 사이클 다이어그램.
도34는 제23실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클장치를 나타낸 사이클 다이어그램.
도35는 제24실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클장치를 나타낸 사이클 다이어그램.
도36은 제25실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클장치를 나타낸 사이클 다이어그램.
도37은 제26실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클장치를 나타낸 사이클 다이어그램.
(제1실시예)
도1은 차량용 공조기 및 냉동기용 냉동사이클에 적용되는 본 발명의 제1실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클 장치를 나타낸 것이다. 상기 이젝터-타입 냉동사이클 장치(10)는 냉매순환경로(11)를 구비한다. 상기 냉매순환경로(11)에는 냉매를 흡입하고 압축하는 압축기(12)가 배치된다.
제1실시예에서 상기 압축기(12)는 차량주행용 엔진(미도시)에 의해 벨트등에 의해 회전가능하도록 구동된다. 상기 제1실시예에서 압축기(12)는 토출용량의 변화에 의해 냉매토출능력을 조정할 수 있는 가변용량형 압축기를 사용한다. 상기 압축기(12)의 토출용량은 1회전 당 냉매토출용량에 대응한다. 상기 토출용량은 냉매흡입용량에 따라 다양하게 변화될 수 있다.
상기 가변용량형 압축기(12)는 피스톤 스트로크를 변화시키기 위해 경사판(swash plate)의 각도를 변화시켜 냉매흡입용량을 변화시키는 구조로 이루어진 경사판 타입이 대표적이다. 상기 경사판의 각도는 제어장치를 구성하는 전자기 압축제어기(12a)를 통해 경사판 챔버 내의 압력을 변화시킴에 따라 외부에서 전기적 으로 제어할 수 있다.
방열기(13)는 냉매의 흐름에 대하여 상기 압축기(12)의 하류측에 배치된다. 상기 방열기(13)은 냉각팬(미도시)의 송풍에 의한 외부공기(차량객실 외부공기)와 고압냉매 사이의 열교환에 의해 압축기(12)로부터 토출된 고압냉매를 냉각시킨다.
이젝터(14)는 냉매의 흐름에 대하여 방열기(13)의 하류측에 배치된다. 상기 이젝터(14)는 냉매를 감압시키는 감압수단인 동시에, 고속으로 분출하는 냉매의 유동을 흡입에 의해 유체를 운송하는 동력학펌프이다.
상기 이젝터(14)는 방열기(13)로부터 고압냉매유동의 통로영역을 감소시키고, 고압냉매를 엔트로피적으로 감압 및 팽창시키는 노즐부(14a); 상기 노즐부(14a)의 냉매분출공과 연통되고, 제2증발기(19)로부터의 냉매를 흡입하도록 배치되는 흡입부(14c)를 포함한다.
디퓨져부(14b)는 냉매흐름에 대하여 상기 노즐부(14a) 및 흡입부(14c)의 하류측에 배치되어 압력을 가한다. 상기 디퓨져부(14b)는 냉매유동의 영역이 점차 증가하는 형상으로 형성된다. 상기 디퓨져부(14b)는 냉매의 유동을 감소시키고, 냉매의 압력을 증가시키는 기능을 하고, 즉 냉매의 속도에너지를 압력에너지로 전환시킨다.
상기 이젝터(14)의 디퓨져부(14b)로 부터 유출된 냉매는 제1증발기(15)로 흐른다. 제1증발기(15)는 예를들어, 차량객실내의 공기조절유닛(미도시)의 공기덕트에 장착되고, 차량객실의 내부 냉각기능을 한다.
이하, 보다 구체적으로 기술한다. 차량객실의 공기조절을 실행하는 공기는 차량객실 공기조절유닛의 전기송풍기(제1송풍기)(16)에 의해 제1증발기(15)로 송풍된다. 상기 이젝터(40)에 의해 감압된 저압냉매는 차량객실의 공조 공기로부터 흡열하고, 제1증발기(15)에서 증발된다. 결국, 상기 차량객실의 공조 공기는 냉각되고, 냉각능력이 얻어진다. 상기 제1증발기(15)에서 증발된 기상냉매는 압축기(12)로 흡입되고, 다시 냉매순환경로(11)에서 순환된다.
본 발명의 실시예에 따른 이젝터-타입 냉동사이클장치에는 분기통로(17)가 형성된다. 상기 분기통로(17)는 방열기(13) 및 이젝터(14) 사이의 냉매순환경로(11)로부터 분기되고, 이젝터(14)의 흡입부(14c)에 냉매순환통로(11)에 연결된다.
상기 분기통로(17)는 냉매의 유동량을 조절하고, 냉매를 감압시키는 스로틀장치(18)를 구비한다. 본 실시예에서 상기 스로틀장치(18)는 완전개방기능을 갖는 스로틀장치로 구성된다. 도2a 및 도2b는 완전개방기능을 갖는 스로틀장치의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 상기 스로틀장치(18)는 고정된 스로틀을 구성하는 스로틀홀(18a) 및 분기통로(17)를 완전개방하기 위한 완전개방홀(18b)을 구비한 가동플레이트부재(18c)가 제공된다.
상기 완전개방홀(18b)은 분기통로(20)의 채널(파이프)단면영역과 동일한 단면영역을 갖도록 설계된다. 따라서, 상기 스로틀장치(18)는 분기통로(20)의 완전개방기능을 실행한다.
상기 가동플레이트부재(18c)는 분기통로(17)의 횡단방향(냉매유동"a"의 직교방향)으로 이동가능하도록 배치된다. 상기 가동플레이트부재(18c)는 서보모터등으 로 구성된 전기작동기(18d)에 의해 구동된다. 도2a는 통상시 고정된 스로틀로서 기능을 실행하는 스로틀홀(18a)을 나타낸 것이다. 도2b는 제상동작시 완전개방홀(18b)에 의해 분기통로(17)가 완전개방된 상태를 나타낸 것이다.
상기 제2증발기(19)는 냉매의 흐름에 대하여 스로틀장치(18)의 하류측에 배치된다. 상기 제2증발기(19)는 예를들어, 차량에 장착되는 냉동장치(미도시)에 장착되고, 냉동장치의 내부를 냉각시키는 기능을 실행한다. 상기 냉동사이클장치는 냉동장치의 공기가 전기송풍기(제2송풍기)(20)에 의해 제2증발기(19)로 송풍되도록 설계된다.
본 실시예는 가변용량형 압축기(12)의 전자기압력제어기(12a), 상기 제1 및 제2송풍기(16,20), 상기 스로틀장치(18) 및 전기제어유닛(이하, "ECI"라 칭함)으로부터의 제어신호에의해 전기적으로 제어되도록 구성된다. 온도센서(22)는 제2증발기(19)에 인접한 소정위치에 배치되고, 상기 제2증발기에 인접한 공기의 온도는 온도센서(22)에 의해 검출된다. 상기 온도센서(22)로부터 검출된 신호는 ECU(21)에 입력된다.
상기 본 발명의 구성에 따른 동작을 기술한다. 차량엔진에 의해 압축기(12)가 구동될 때, 냉매는 압축되고, 고온고압상태로 된다. 상기 냉매는 방열기(13)로 유동되고, 외부공기에 의해 냉각응축된다. 상기 방열기로부터 유출되는 고압액냉매는 냉매순환경로(11)를 흐르는 유동과 분기통로(17)로 흐르는 유동으로 분기된다.
통상시(상기 제2증발기(19)의 제상이 요구되지 않을 때), 분기통로(17)의 상기 스로틀장치(18)는 ECU로부터의 제어신호에 의해 도2(a)에 나타낸 바와 같은 통 상상태로 된다. 상기 스로틀홀(18a)은 분기통로(17)에 배치된다. 따라서, 상기 스로틀홀(18a)은 고정된 스로틀로서의 기능을 실행하고, 분기통로(17)로 흐르는 냉매는 상기 스로틀장치(18)에 의해 감압되고, 저압상태로 된다.
상기 저압냉매는 상기 제2송풍기(20)에 의해 송풍된 상기 냉동장치의 공기로부터 흡열하고, 제2증발기(19)에서 증발된다. 따라서, 상기 제2증발기(19)는 냉동장치의 내부를 냉각시키는 기능을 실행한다.
상기 제1분기통로(17)를 통해 제2증발기(19)로 유동되는 상기 냉매의 유량은 상기 스로틀장치(18)의 스로틀홀(18a)의 개방에 의해 조절될 수 있다. 상기 제2증발기(19)의 냉각대상공간(기본적으로, 냉동장치내의 공간)을 위한 냉각능력은 상기 ECU(21)에 의한 제2송풍기(20)의 회전수제어에 의해 조절할 수 있다.
상기 제2증발기로부터 유출되는 기상냉매는 이젝터(14)의 흡입부(14c)로 흡입된다. 상기 냉매순환경로(11)를 흐르는 냉매의 유동은 이젝터(14)로 통하고, 노즐부(14a)에 의해 감압되고 팽창된다. 따라서, 상기 냉매의 압축에너지는 노즐부(14a)를 통해 속도에너지로 전환되고, 냉매는 가속되고 노즐제트홀로부터 분출된다. 이때, 노즐부와 인접하게 압력강하되고, 결국, 제2증발기(19)에서 증발된 기상냉매는 흡입부(14c)로 흡입된다.
상기 노즐부(14a)로 부터 분출된 냉매와 흡입부(14c)를 통해 흡입된 냉매는 함께 노즐부(14a)의 하류측으로 혼합되고, 디퓨져부(14b)로 유동된다. 상기 디퓨져부(14b)에서 냉매의 속도(팽창)에너지는 통로영역의 증가에 의해 압력에너지로 전환된다. 따라서, 냉매의 압력은 디퓨져부(14b)에서 증가된다. 상기 이젝터(14)의 디퓨져부(14b)로부터 유출되는 냉매는 제1증발기(15)로 유동된다.
상기 제1증발기(15)에서, 냉매는 차량객실로 송풍되는 공조 공기로부터 열을 흡수하고, 증발된다. 상기 증발된 기상냉매는 압축기(12)로 흡입압축되고, 냉매순환경로(11)를 통해 다시 순환된다. 상기 ECU(21)는 압축기(12)의 용량을 제어함으로써 압축기(12)의 냉매토출능력을 제어할 수 있다.
따라서, 제1증발기로 유동되는 냉매량은 조절되고, 제1송풍기(26)의 회전수(송풍공기 양)는 제어된다. 결론적으로, 냉각공간(보다 구체적으로 차량객실)을 냉각시키기 위한 제1증발기(15)의 냉각능력은 제어될 수 있다.
상기 제1증발기(15)의 냉매증발압력은 디퓨져부(14b)를 통해 증가된 압력이고, 제2증발기(19)의 출구는 이젝터(14)의 흡입부(14c)에 연결된다. 따라서, 노즐부(14a)에서 감압 직후 얻어진 최저압력은 제2증발기(19)에 사용될 수 있다.
따라서, 상기 제2증발기(19)의 냉매증발압력(냉매증발온도)은 제1증발기(15)의 냉매증발압력(냉매증발온도) 보다 낮게 할 수 있다. 결국, 차량객실 내부의 냉각에 적합한 상대적으로 고온범위에서의 냉각능력은 제1증발기(15)에 의해 얻을 수 있다. 동시에, 차량객실 내부의 냉각에 적합한 상대적으로 낮은 온도범위에서의 냉각능력은 제2증발기(19)를 통해 얻을 수 있다.
이 경우, 상기 제2증발기(19)는 냉매증발온도가 0℃ 또는 그 이하의 조건하에 작동된다. 이는 제2증발기(19)의 성에에 의해 냉각성능 저하의 문제점을 야기한다.
이를 극복하기 위해, 본 실시예는 온도센서(22)가 제2증발기(19)에 인접하도 록 배치되고, 상기 온도센서(22)에 의해 검출된 온도에 근거하여, 상기 ECU(21)에 의해 제2증발기(19)에 성에가 형성되는지 판단하도록 구성된다. 따라서, 상기 제2증발기(19)는 자동적으로 제상된다.
보다 구체적으로 살펴보면, 온도센서(22)에 의해 검출된 제2증발기(19)에 거의 인접한 공기의 온도가 기설정된 성에판단온도 Ta 또는 그 이하로 떨어지면, 상기 ECU(21)는 제2증발기(19)에 성에가 형성되는 것으로 결정한다. 이 경우, 상기 ECU(21)는 완전개방기능을 갖는 스로틀장치(18)를 위한 전기작동기(18d)에 제어신호를 출력한다. 상기 전기작동기(18d)는 가동플레이트부재(18c)를 도2의 (a)에 나타낸 통상위치로부터 도2의 (b)에 나타낸 제상위치로 전환시킨다.
따라서, 상기 가동플레이트부재(18c)의 완전개방홀(18b)은 분기통로(17)의 전단면영역에 놓여지고, 분기통로(17)는 완전개방된 상태가 된다. 결과적으로, 상기 방열기(13) 출구의 고온고압 액상냉매는 상기 분기통로(17)를 통해 제2증발기(19)로 직접 유입될 수 있다. 그리고, 상기 제2증발기(19)에 표면에 형성된 성에는 녹을 수 있고, 제2증발기(19)의 제상운전은 매우 간단한 구성으로 구현될 수 있다.
제상운전의 실행은 제2증발기에 인접한 공기의 온도를 증가시킨다. 상기 온도가 소정온도(α)에 의해 성에판단온도(Ta)보다 높은 제상종료온도(Tb)까지 상승할 때(Tb=Ta+α), 상기 ECU(21)는 제상이 완료되었음을 판단한다. 이 경우, 상기 ECU(21)는 완전개방기능을 갖는 스로틀장치(18)를 통상시 위치로 복귀시키기 위해 전기작동기(18d)에 제어신호를 출력한다.
따라서, 상기 전기작동기는 가동플레이트부재(18c)를 도2b에 나타낸 제상위치로부터 도2a에 나타낸 통상위치로 전환시킨다. 이와 같은 이유로, 스로틀장치(18)는 스로틀공(18a)을 통해 고정 스로틀로서 기능을 실행하고, 상기 제2증발기(19)는 냉각운전을 실행하는 상태로 복귀한다.
(제2실시예)
도3은 제2실시예를 나타낸 것이고, 이하 제1실시예와 동일 구성요소는 같은도면부호로 나타내고, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 제2실시예에서, 바이패스 통로(23)는 압축기(12)의 출구측과 제2증발기(19)의 흡입측이 직접 연결되도록 형성된다. 상기 바이패스 통로(23)에는 개폐장치(24)가 구비된다. 특히, 상기 개폐장치(24)는 통전시에만 개방되고, 통상시 폐쇄되는 전자기 밸브로 구성될 수 있다.
상기 제2실시예에서, 개폐장치(24)는 통상시(상기 제2증발기(19)의 제상이 요구되지 않을 때) 상기 ECU(21)로부터의 제어신호에 의해 폐쇄상태가 유지된다. 이와같은 이유로, 통상시 냉매는 바이패스 통로(23)를 통해 통과되지 않고, 상기 압축기(12)의 작동에 의해 제1실시예와 같은 냉동사이클 운전이 실행된다. 따라서, 차량객실 내부의 냉각에 적합한 상대적으로 높은 온도범위에서의 냉각능력은 제1증발기(15)에 의해 얻을 수 있다. 동시에, 차량객실 내부의 냉각에 적합한 상대적으로 낮은 온도범위에서의 냉각능력은 제2증발기(19)에 의해 얻을 수 있다
상기 온도센서(22)에 의해 검출된 제2증발기에 인접한 공기의 온도가 소정의 성에판단온도(Ta) 또는 그 이하로 떨어질 경우, 상기 ECU(21)은 제2증발기(19)에 성에가 형성된 것으로 판단한다. 이 경우, 상기 ECU(21)는 개폐장치(24)를 개방시 키기 위해 개폐장치(24)에 제어신호를 출력한다.
그 결과, 상기 압축기(12)의 출구측 고온고압 기상냉매는 바이패스 통로(23)를 지나 제2증발기(19)로 유동된다. 결국, 제2증발기(19)의 표면에 형성된 성에는 녹을 수 있고, 제2증발기(19)의 제상운전은 매우 간단한 구성으로 구현될 수 있다. 상기 제상운전의 완료는 상기된 제1실시예에서의 과정과 동일하게 판단될 수 있고, 상기 개폐장치(24)는 폐쇄상태로 되돌아간다.
제2실시예에서, 상기 분기통로(17)의 스로틀장치(180)는 완전개방기능이 구비될 필요가 없다. 따라서, 통상의 고정 스로틀수단 또는 가변형 스로틀수단을 사용하여 구성될 수 있다.
(제3실시예)
도4는 제1실시예가 변형된 제4실시예를 나타낸 것이다. 상기 제3실시예는 제상기 제1실시예의 구성에 제2분기통로(25)를 더 구비한다. 상기 제2분기통로(25)는 완전개방기능이 제공된 스로틀장치(18)의 상류측 분기통로(17)에 연결되고, 상기 제1증발기(15) 및 압축기(12) 사이 지점에 연결된다.
상기 제2분기통로(25)는 냉매의 압력을 감소시키는 스로틀장치(26)와 냉매의 흐름에 대하여 스로틀장치(26)의 하류측에 위치되는 제3증발기(27)를 포함한다. 상기 스로틀장치(26)는 완전개방기능을 구비할 필요가 없기 때문에, 일반적으로 고정 스로틀수단 또는 가변형 스로틀수단을 사용하도록 구성될 수 있다. 냉각대상영역에서의 공기는 전기송풍기(제3송풍기)(28)에 의해 제3증발기(27)로 송풍된다. 또한, 상기 제3송풍기(28)의 작동은 ECU(21)에 의해 제어된다.
상기 제3실시예에서, 제3증발기(27)의 하류측은 제1증발기(15)의 하류측으로 연결되고, 압축기(12)의 흡입측으로 연결된다. 따라서, 상기 제1증발기(15) 및 제3증발기(27)의 냉매증발압력은 실질적으로 압축기(12)의 흡입압력과 같다. 따라서, 제1증발기(15) 및 제3증발기(27)의 냉매증발온도는 서로 동일하고, 상기 제1증발기(15) 및 제3증발기(27)는 같은 온도범위에서 냉각동작을 실행한다.
또한, 본 발명의 제3실시예에서 상기 제2증발기(19)의 냉매증발온도는 제1증발기(15) 및 제3증발기(27)의 냉매증발온도보다 낮다. 그러나, 제2증발기(19)는 완전개방기능을 갖는 스로틀장치(18)에 의한 제1실시예와 같이 제상될 수 있다.
제1 내지 제3증발기(15,19,27)에 의해 냉각되는 공간의 구체적인 예로서: 차량객실의 전방시트 영역은 제1증발기(15)에 의해 냉각되고; 차량객실의 후방시트는 제3증발기(27)에 의해 냉각되며; 냉각기의 내부는 제2증발기(19)에 의해 냉각되는 경우로 나타낼 수 있다.
(제4실시예)
도5는 제2실시예(도3)에서 변형된 제4실시예를 나타낸 것이다. 이하 보다 구체적으로 기술한다. 제4실시예는 제2실시예의 구성에서 스로틀장치(18)의 하류측에 위치된 분기통로(17)부분 및 제1증발기(15)와 압축기(12)의 사이부분에 연결되는 제2분기통로(25)를 더 포함한다. 상기 스로틀장치(26) 및 제3증발기(27)는 제2분기통로(25)에 배치된다. 상기 스로틀장치(26) 및 제3증발기(27)는 제3실시예의 것과 동일하다.
상기된 바와 같이 이루어지는 제4실시예에서 상기 제2증발기(19)는 제2실시 예와 같이 바이패스 통로(23) 및 개폐장치(24)의 사용에 의해 제상될 수 있다. 또한, 제3증발기(27)의 냉각능력은 제3실시예에서와 같이 얻을 수 있다.
(제5실시예)
도6은 제1실시예에서 변형된 제4실시예를 나타낸 것이다. 이하 보다 구체적으로 기술한다. 제5실시예는 이젝터가(14)가 스로틀장치(30)에 평행하게 배치되도록 제1증발기(15)의 상류측 영역에 추가되는 전용스로틀장치(30)를 포함한다. 다양한 아이템들은 스로틀장치(30) 용으로 사용될 수 있다. 예를들어, 온도팽창밸브는 제1증발기(15)의 출구에서 과열정도를 소정값으로 제어하기에 적합할 수 있다.
완전개방기능을 갖는 스로틀장치(18)는 상기 제2증발기(19)의 상류에 배치된다. 상기 제2증발기(19)의 제상이 요구될 경우, 상기 스로틀장치(18)는 제2증발기(19)의 제상운전을 실행하기 위해 완전 개방된다. 이는 상기 제1실시예와 같다.
제1실시예와 비교하여 제5실시예의 구성에 대하여 보다 자세히 기술한다. 제1 내지 제4실시예는 모두 상기 이젝터(14) 및 제1증발기(15)가 서로 직렬로 연결되어 있다. 따라서, 상기 이젝터(14)는 제1증발기(15)의 냉매유량을 조절하는 기능을 실행하고, 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)사이의 냉매압력차이를 발생하는 펌프의 기능을 더 실행한다. 따라서, 상기 이젝터(14)의 설계에 있어, 냉매유량 조절기능 및 펌프기능을 위한 설계요구가 동시에 만족되어야 한다. 상기 제1증발기(15)의 냉매유량률 조절기능을 확실히 하기 위해, 상기 이젝터는 반드시 제1증발기를 고려하여 설계한다. 따라서, 상기 이젝터-타입 냉동사이클장치가 높은 정확성을 갖고 작동되기 어렵다는 문제가 발생된다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 제5실시예는 도6에 나타낸 바와 같은 측정장치를 구비한다. 상기 전용스로틀장치(30)는 이젝터(14)가 상기 제1증발기(15)의 출구측 냉매유량을 조절하는 기능을 담당할 필요없도록 제1증발기(15)의 상류에 배치된다. 이와 같은 이유로, 상기 이젝터(14)는 상기 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)사이의 냉매압력차를 발생하는 기능을 실행하는 펌프로 특징될 수 있다.
따라서, 상기 이젝터(14)의 형상은 소정의 압력차가 상기 제1증발기(15) 및 제2증발기(19) 사이에서 발생되도록 적합하게 설계될 수 있다. 다시말해, 이젝터(14)를 통과하는 냉매유량은 소정 유량이 되도록 적합하게 설계할 수 있다. 따라서, 이젝터-타입 냉동사이클장치는 비록 사이클작동조건(압축기 회전수, 대기온도, 냉각될 영역의 온도 등)이 광범위로 변경되더라도 고효율로 작동될 수 있다.
(제6실시예)
도7은 제2실시예(도3)에서 변형된 제6실시예를 나타낸 것이다. 이하 보다 구체적으로 기술한다. 상기 제2실시예와 같이, 제6실시예는 제2증발기(19)의 제상작동을 위한 바이패스통로(23) 및 개폐장치(24)를 포함하는 사이클구성을 구비한다. 또한, 전용스로틀장치(30)는 제1증발기(15)의 상류측에 위치되도록 더 구비되고, 상기 이젝터(14)는 스로틀장치(30)와 평행하도록 연결된다.
이와 같은 구성에서 상기 스로틀장치(30) 및 이젝터(14)는 제5실시예와 같이 평행하게 연결된다. 따라서, 제6실시예는 제2실시예 및 제5실시예의 조합에 의한 기능 및 효과를 나타낼 수 있다.
(제7실시예)
도8은 제3실시예(도4)에서 변형된 제7실시예를 나타낸 것이다. 이하 보다 구체적으로 기술한다. 상기 제3실시예와 같이, 제7실시예는 제2증발기(19)의 상류측에 배치되고, 제상작동을 위해 완전개방기능을 갖는 스로틀장치(18)를 포함하고, 동시에, 스로틀장치(26) 및 제3증발기(27)를 갖는 사이클구성을 구비한다. 또한, 전용스로틀장치(30)는 제1증발기(15)의 상류측에 더 구비되고, 상기 이젝터(14)는 스로틀장치(30)와 평행하도록 연결된다.
상기 이젝터(14)의 평행한 연결은 제5실시예(도6)과 같다. 따라서, 상기 제7실시예는 제3실시예 및 제5실시예의 조합에 의한 기능 및 효과를 나타낼 수 있다.
(제8실시예)
도9은 제4실시예(도5)에서 변형된 제8실시예를 나타낸 것이다. 이하 보다 구체적으로 기술한다. 상기 제4실시예와 같이, 제8실시예는 제2증발기(19)의 제상운전을 위해 제공되는 바이패스통로(23) 및 개폐장치(24)를 구비하는 동시에 스로틀장치(260 및 제3증발기를 갖는 사이클구성을 구비한다. 또한, 전용스로틀장치(30)는 제1증발기(15)의 상류측에 더 구비되고, 이젝터(14)는 상기 스로틀장치(30)에 평행하게 연결된다.
이와 같은 이젝터(14)의 평행한 연결은 제5실시예(도6)와 같다. 따라서, 제8실시예는 제4실시예 및 제5실시예의 조합에 의한 기능 및 효과를 나타낼 수 있다.
(제9실시예)
도10은 제1실시예에서 변형된 제9실시예를 나타낸 것이다. 이하 보다 구체적으로 기술한다. 제9실시예는 제1실시예의 사이클구성에서, 개폐장치(31)가 이젝 터(14)의 상류측에 위치되는 냉매순환경로(11)의 소정부에 추가로 제공된다. 보다 구체적으로, 상기 개폐장치(31)는 통전시에만 폐쇄되고, 통상시 개방되는 전자기 밸브로 구성될 수 있다.
제9실시예에 따라, 상기 개폐장치(31)는 통상운전시(제2증발기(19)의 제상이 요구되지 않을 때) ECU(21)로부터의 제어신호에 의해 완전개방된 상태로 유지된다. 따라서, 상기 이젝터-타입 냉매사이클 장치(10)는 제1실시예와 같은 작동을 실행한다.
상기 온도센서(22)에 의해 검출된 제2증발기(19)에 인접한 공기의 온도에 근거하여 상기 ECU(21)에 의해 제2증발기는 성에가 형성된 것으로 판단될 경우, ECU(21)는 상기 개폐장치(31)가 폐쇄(완전폐쇄)상태가 되도록 제어신호를 발생한다. 동시에 상기 ECU(21)는 완전개방기능을 갖는 상기 스로틀장치(18)가 완전개방상태가 되도록 제어신호를 발생한다.
이와 같은 제상운전동안, 상기 냉매순환경로(11)는 개폐장치(31)에 의해 폐쇄상태가 된다. 따라서, 상기 방열기(13)에 의해 토출되는 모든 고온고압의 냉매는 스로틀장치(18)를 통해 제2증발기(19)로 유동된다. 결국, 상기 제상능력은 제1실시예와 비교하여 향상될 수 있고, 제2증발기(19)의 제상은 짧은시간에 완료될 수 있다.
(제10실시예)
도11은 제2실시예(도3)에서 변형된 제10실시예를 나타낸 것이다. 이하 보다 구체적으로 기술한다. 제10실시예는 제1실시예의 사이클구성에서, 이젝터(14)의 상 류로 냉매순환경로(11)의 일부에 개폐장치(31)가 추가로 구비된다. 보다 구체적으로, 상기 개폐장치(31)은 통전시에만 폐쇄되고, 통상시 개방되는 전자기 밸브로 구성될 수 있다.
제10실시예에 따라, 상기 개폐장치(31)는 통상운전시(제2증발기(19)의 제상이 요구되지 않을 때) ECU(21)로부터의 제어신호에 의해 완전개방된 상태로 유지된다. 따라서, 상기 이젝터-타입 냉매사이클 장치(10)는 제2실시예와 같은 작동을 실행한다.
상기 온도센서(22)에 의해 검출된 제2증발기(19)에 인접한 공기의 온도에 근거하여 상기 ECU(21)에 의해 제2증발기는 성에가 형성된 것으로 판단될 경우, ECU(21)는 상기 개폐장치(31)가 폐쇄(완전폐쇄)상태가 되도록 제어신호를 발생한다. 동시에 상기 ECU(21)는 바이패스통로(23)의 개폐장치(24)가 완전개방상태가 되도록 제어신호를 발생한다.
이와 같은 제상운전동안, 상기 냉매순환경로(11)는 개폐장치(31)에 의해 폐쇄상태가 된다. 따라서 바이패스통로(23)를 통해 제2증발기(19)로 유동되는 상기 방열기(13)의 출구측 고온고압의 냉매의 양은 증가된다. 결국, 상기 제상능력은 제2실시예와 비교하여 향상될 수 있고, 제2증발기(19)의 제상은 짧은시간에 완료될 수 있다.
(제11실시예)
도12은 제2실시예(도3)에서 변형된 제11실시예를 나타낸 것이다. 이하 보다 구체적으로 기술한다. 제11실시예는 제10실시예의 개폐장치(31)에 대응되는 개폐장 치(32)가 방열기(13)의 상류측에 구비된다. 특히, 상기 개폐장치(32)는 제9 및 제10실시예와 같이 통상시 개방된 전자기밸브로 구성될 수 있다.
제11실시예에서, 제2증발기(19)에 인접한 공기의 온도에 근거하여 상기 ECU(21)에 의해 제2증발기는 성에가 형성된 것으로 판단될 경우, ECU(21)는 상기 개폐장치(32)가 폐쇄(완전폐쇄)상태가 되도록 제어신호를 발생한다. 동시에 상기 ECU(21)는 개폐장치(24)가 완전개방상태가 되도록 바이패스통로(23)의 개폐장치(23)에 제어신호를 발생한다.
이와 같은 제상운전동안, 방열기(13)의 상류측 통로는 개폐장치(32)에 의해 폐쇄상태가 된다. 따라서 상기 압축기(12)의 출구측 모든 고온고압의 냉매는 바이패스통로(23)를 통해 제2증발기(19)로 유동된다. 따라서, 상기 제상능력은 제10실시예와 비교하여 보다 향상될 수 있다.
제11실시예에서, 두개의 개폐장치(24,32)는 3방향밸브타입(3-way valve type)의 단일통로 스위칭장치의 구성으로 이루어질 수 있다.
(제12실시예)
도13은 제1실시예에서 변형된 제12실시예를 나타낸 것이다. 특히, 제12실시예는 제1실시예의 완전개방기능을 갖는 스로틀장치 대신 완전개방기능을 구비하지 않는 종래의 고정 스로틀 또는 가변형 스로틀을 사용한다.
바이패스통로(33)는 상기 스로틀장치(180)에 평행하도록 구비되고, 개폐장치(34)는 바이패스통로(33)에 구비된다. 특히, 상기 개폐장치(34)는 통상시 폐쇄되고, 통전시 개방되는 전자기밸브로 구성될 수 있다.
제12실시예에 의하면, 상기 개폐장치(34)는 통상시(제2증발기(19)가 제상될 필요 없을 때) ECU(21)로 부터의 신호에 의해 폐쇄(완전폐쇄)상태가 유지된다. 따라서, 제2증발기(19)로 유동되는 냉매의 양은 스로틀장치(180)에 의해 조절된다.
상기 제2증발기(19)에 성에가 형성되었다고 판단될 때(제상운전시), 상기 개폐장치(34)는 ECU(21)로 부터의 제어신호에 의해 완전개방된 상태로 이동되도록 전환된다. 따라서, 제상운전시 상기 방열기(13)의 출구측 고온고압냉매는 바이패스통로(33)를 통해 제2증발기(19)로 유동된다.
상기의 사항은 제1실시예로부터 변형된 제12실시예를 나타낸 것이다. 제12실시예는 제1실시예 보다 완전개방기능을 갖는 스로틀장치(18)를 포함하는 다른 실시예(제3,5,7 및 9실시예)와 유사하게 사용된다. 상기 제상운전은 완전개방기능을 갖는 스로틀장치(18) 대신 완전개방기능을 구비하지 않는 통상의 스로틀장치(180), 바이패스통로(33) 및 개폐장치(34)를 구비하여 실행될 수 있다.
(제13실시예)
제1 내지 12실시예는 모두 방열기(13)의 출구측에서 분기되고 이젝터(14)의 흡입부(14c)로 연결되는 분기통로(17)가 형성되고, 상기 스로틀장치(18,180) 및 제2증발기(19)가 분기통로(17)에 배치되도록 구성된다. 제13실시예에서, 상기 제2증발기(19)는 상기 각각의 실시예에 서로 다르게 배치된다.
보다 구체적으로, 도14에 나타낸 바와같이, 제13실시예에서, 기액분리기(35)는 제1증발기(15)의 냉매 출구측과 압축기(12)의 흡입부 사이에 배치된다. 상기 기액분리기(35)는 제1증발기(15)의 출구측 냉매를 증기와 액체로 분리하고, 액상으로 냉매를 저장한다. 제13실시예는 상기 기액분리기(35)에 의해 분리된 기상냉매는 압축기(12)의 흡입부로 유입되고, 상기 기액분리기(35)에 의해 분리된 액상냉매는 분기통로(36)으로 유입된다.
상기 분기통로(36)는 기액분리기(35)의 바닥부에 인접한 액상냉매 출구와 이젝터(14)의 흡입부(14c)를 연결한다. 상기 스로틀장치(180)는 분기통로(36)의 상류측에 구비되고, 제2증발기(19)는 스로틀장치(180)의 하류측에 배치된다. 상기 스로틀장치(180)는 통상의 고정 스로틀수단 또는 완전개방기능을 갖지 않는 가변형 스로틀수단으로 구성될 수 있다.
상기 개폐장치(24)를 포함하는 바이패스통로(23)의 하류측단부는 상기 스로틀장치(180)과 제2증발기(19)사이의 분기통로(36)에 연결된다.
또한, 제13실시예에 따른 사이클구성에서, 상기 제2증발기(19)의 냉매증발압력(냉매증발온도)는 제1증발기의 냉매증발압력(냉매증발온도)보다 낮다. 따라서, 높은 온도범위에서의 냉각작동은 제1증발기(15)에 의해 실행될 수 있고, 낮은 온도범위에서의 냉각작동은 제2증발기(19)에 의해 실행될 수 있다.
상기 제2증발기(19)에 성에가 형성된 것으로 판단될 때, 상기 바이패스통로(23)내의 개폐장치(24)는 상기 ECU(21)로 부터의 제어신호에 의해 개방된다. 그 결과, 상기 압축기(12)의 배출측의 상기고온고압의 기상냉매는 바이패스통로(23)을 통해 제2증발기로 흐른다. 따라서, 상기 제2증발기(19)는 제상될 수 있다.
(제14실시예)
도15은 도1에 나타낸 제1실시예에 기액분리기(35)가 추가된 제14실시예의 구 성을 나타낸 것이다. 상기 기액분리기(35)는 제1증발기(15)의 하류측에 연결되고, 제1증발기(15)의 출구측 냉매를 증기와 액체로 분리한다. 상기 기액분리기(35)는 액상냉매를 저장하고, 기상냉매를 압축기(12)의 흡입부로 배출시킨다.
제14실시예에 따른 이젝터-타입 냉매사이클 장치에 있어, 상기 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)는 냉장고용 냉각유닛(37)을 형성한다. 상기 냉각유닛(37)은 0℃ 또는 그 이하의 저온으로 냉각대상영역(특히, 차량냉장고의 내부공간)을 냉각한다.
이하, 보다 자세히 기술한다. 제1증발기(15)는 전기송풍기(16)에 의해 분사된 공기흐름의 상류측으로 배치되고, 제2증발기(19)는 상기 공기흐름에 대하여 제1증발기의 상류측으로 배치된다. 따라서, 상기 제2증발기(19)를 통과하는 냉각공기는 냉각대상공간(냉장고의 내부공간)으로 송풍된다. 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)는 납땜 또는 그와같은 방식에 의해 일체로 구성될 수 있다.
제14실시예서, 냉각대상공간(냉장고 내부공간)은 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)에 의해 0℃ 또는 그 이하의 저온으로 냉각된다. 따라서, 제상작동은 제1증발기(15) 및 제2증발기(19) 모두를 위해 실행되어야 한다.
제14실시예의 작동에 대하여 자세히 기술한다. 도16은 제14실시예에서 다양한 장치의 작동을 요약한 것이다. 통상시, 상기 압축기(12), 방열기(13)용 냉각팬(13a) 및 냉각유닛(37)용 전기송풍기(16)가 작동된다. 완전개방기능을 갖는 스로틀장치(18)은 소정 스로틀상태로 제어된다.
따라서, 이젝터-타입 냉동사이클장치(10)에서 전기송풍기(16)에 의해 송풍된 공기는 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)에서 냉매의 증발에 의해 열을 흡수함에 따라 냉각된다. 상기 냉각유닛(37)에 의해 냉각대상공간은 냉각될 수 있다. 즉, 통상 냉각작동은 실행될 수 있다.
상기 온도센서(22)에 의해 검출된 온도가 성에판단온도 이하로 떨어질 경우, 제어유닛(21)은 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)에 성에가 형성된 것으로 판단한다. 이 경우, 상기 냉동사이클장치(10)는 제상운전모드를 실행한다. 즉, 상기 제어유닛(21)은 완전개방기능을 갖는 스로틀장치(18)가 완전개방상태가 되도록 제어한다. 제14실시예는 용량제어장치를 구성하는 전자기압축제어장치(12a)를 구비하는 가변용량형 압축기(12)를 사용한다. 따라서, 상기 압축기(12)의 정지상태는 토출용량이 전자기압력제어기(12a)에 의해 0%에 인접한 최소체적으로 감소되는 상태이다.
상기 압축기(12)가 전자기 클러치를 갖는 고정 용량형 압축기일 경우, 상기 전자기 클러치가 분리됨에 따라 압축기는 정지상태가 된다. 제상작동시, 상기 방열기용 냉각팬(13a)은 정지 또는 작동상태가 될 수 있다.
제상운전시, 상기 스로틀장치(18)는 완전개방되고, 방열기(13)의 출구측 고온액상 냉매는 제2증발기(19)로 직접유입된다. 또한, 제2증발기(19)에서 방열되고, 소정온도로 저하된 중간온도 액상냉매는 이젝터(14)의 냉매흡입부(14c)를 통해 제1증발기(15)로 유동된다. 따라서, 방열기(13)의 출구측 고온 액상냉매는 제2증발기(19)로부터 제1증발기(15)로 유동되고, 제2증발기(19) 및 제1증발기(15)를 동시에 제상시킨다.
제14실시예에서, 상기 압축기(12)가 작동될 때, 방열기(13)측의 고온 액상냉 매는 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)를 일시적으로 제상시키기 위해 사용된다. 따라서, 상기 압축기(12)는 제상운전정지상태로 유지된다. 즉, 이 경우 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)는 작은 사이즈 및 낮은 냉각능력이 요구될 때, 상기 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)는 방열기(13)측 고온냉매가 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)에 제공됨에 따라 제상될 수 있다.
제상운전시 제2증발기(19)의 출구로부터 액상냉매가 토출되더라도, 상기 액상냉매는 기액분리기(35)에 저장될 수 있다. 따라서, 상기 액상냉매가 압축기(12)로 되돌아가는 것을 방지할 수 있다.
(제15실시예)
도17은 제14실시예의 사이클구성에 이젝터(14)의 상류측에 배치되는 개폐장치(31) 및 기액분리기(35)의 출구측에 배치되는 스로틀장치(38)를 더 구비하여 구성된 제15실시예를 나타낸 것이다. 상기 개폐장치(31)는 도10을 통해 설명한 것과 같거나 비슷할 수 있다.
상기 스로틀장치(38)는 기액분리기(35)의 출구측(예를들어 압축기의 입구측)에서 완전개방통로의 기능을 갖는다. 상기 스로틀장치(38)는 전술한 스로틀장치(18)와 동일하게 구성될 수 있다. 그러나, 상기 스로틀장치(38)는 제어유닛(21)에 통상시 완전개방상태로 되고, 제상시 소정 스로틀 개방되도록 제어된다.
이하, 제15실시예의 동작에 대하여 자세히 기술한다. 도18은 제15실시예의 다양한 장치의 작동을 요악한 것이다. 통상시 압축기(12), 증발기(13)용 전기냉각팬(13a) 및 냉각유닛(37)용 전기송풍기(16)는 작동된다.
완전개방기능을 갖는 스로틀장치(18)는 소정 스로틀개방되도록 제어되고, 완전개방기능을 갖는 스로틀장치(38)는 완전개방상태로 제어되고, 개폐장치(31)는 완전개방상태로 제어된다.
따라서, 이젝터(14)를 통과하고 감압된 상기 저압냉매는 제1증발기(15)에서 증발된다. 동시에, 상기 스로틀장치(18)를 통과하고 저압된 저압냉매는 제2증발기(19)에서 증발된다. 따라서, 전기송풍기(16)에 의해 송풍된 공기는 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)의 냉각(열흡수)작용에 의해 냉각되고, 상기 냉각유닛(37)에 의해 냉각대상공간은 냉각된다. 즉, 통상의 냉각운전이 실행될 수 있다.
상기 온도센서(22)에 의해 검출된 온도가 성에판단온도보다 낮아질 경우, 상기 제어유닛(21)은 상기된 다양한 장치가 제상운전을 실행하도록 조절한다. 상기 압축기(12)가 작동상태로 유지될 동안, 방열기용 냉각팬(13a) 및 증발기용 전기송풍기(16)는 정지상태가 된다. 동시에 상기 스로틀장치(18)는 완전개방상태로 제어되고, 스로틀장치(38)는 소정 스로틀개방되도록 제어되고, 상기 개폐장치(31)는 완전폐쇄된 상태로 제어된다.
상기 방열기용 냉각팬(13a)이 동작을 정지할 경우, 방열기(13)에서 냉매의 열 방사는 실질적으로 정지된다. 따라서 상기 압축기(12)의 출구측 냉매는 고온고압의 기상의 상태로 방열기(13)를 통과한다. 또한, 상기 개폐장치(31)가 완전폐쇄됨에 따라, 모든 고온고압 기상냉매는 분기통로(17)로 유동된다. 상기 고온고압 기상냉매는 완전개방상태인 스로틀장치(18)를 통해 제2증발기(19)로 직접유동된다.
상기 고온고압 기상냉매는 제2증발기에서 열을 방사하고, 소정온도 만큼저하 된다. 따라서, 중온고압의 기상냉매는 이젝터(14)의 냉매흡입부(14c)를 통해 제1증발기(15)로 유동된다. 따라서, 고온고압 기상냉매는 제2증발기(19)에서 제1증발기(15)로 유동되고, 동시에 제2증발기(19) 및 제1증발기(15)를 제상한다.
상기 제1증발기(15)로부터 유출되는 고압냉매는 기액분리기(35)에서 기상냉매와 액상냉매로 분리된다. 상기 기액분리기(35)로부터 배출된 고압기상냉매는 스로틀장치(38)에 의해 소정의 저압으로 감압되고, 저온저압 기상냉매로 압축기(12)에 흡입된다.
제상운전시 고압기상냉매가 제1증발기(15)에서 응축되고, 그에 의한 액상냉매가 제1증발기로부터 배출되더라도 문제는 발생하지 않는다. 상기 액상냉매는 기액분리기에 저장될 수 있다.
도19는 제15실시예에 따른 제상운전시 사이클의 거동을 나타낸 몰리에선도이다. 제2증발기(19) 및 제1증발기(15)는 압축기(12)의 출구측 고온고압 기상냉매에 의해 순차적으로 제상된다. 그리고, 상기 고압기상냉매는 스로틀장치(38)에 의해 소정의 저압으로 감압되고, 압축기(12)에 흡입된다.
(제16실시예)
도20은 도1에 나타낸 제1실시예에 제1증발기(15)의 출구측에 기액분리기(35)가 더 구비되고, 제2증발기(19)의 출구측에 완전개방기능을 갖는 스로틀장치(38)가 더 구비된 구성인 제16실시예를 나타낸 것이다. 상기 스로틀장치(39)는 전술한 스로틀장치(18)와 동일하게 구성될 수 있다. 그러나, 상기 스로틀장치(39)는 제어유닛(21)에 의해 통상시 완전개방되고, 제상 및 냉각작동시 소정 스로틀 개방되도록 제어된다.
제16실시예에서 제1증발기는 차량객실내의 공기조절용, 제2증발기는 차량에 장착된 냉장고내의 냉각용으로 구성된다. 상기 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)는 서로 다른 전기송풍기(16, 20)에 의해 각각 냉각된다.
제16실시예의 작동에 대하여 보다 자세히 기술한다. 도21은 제16실시예의 다양한 장치의 작동을 요약한 것이다. 통상시에는 압축기(12), 방열기(13)용 냉각팬(13a), 전기송풍기(16, 20)가 작동된다. 상기 제2증발기의 흡입측 스로틀장치(18)은 소정 스로틀 개방상태로 제어되고, 반대로 제2증발기(19)의 출구측 스로틀장치(39)는 완전개방상태로 제어된다.
따라서, 이젝터를 통해 감압된 저압냉매는 제1증발기(15)에서 증발된다. 결국, 전기송풍기(16)에 의해 송풍된 공기는 제1증발기(15)의 냉각(온도흡수)작동에 의해 냉각되고, 차량객실의 실내는 냉각된다. 동시에, 스로틀장치(18)를 통해 유동되고 감압되는 저압냉매는 제2증발기(19)에서 증발된다. 따라서, 상기 전기송풍기(20)에 의해 송풍된 공기는 제2증발기(19)의 냉각(흡열)능력에 의해 냉각되고, 냉장고의 내부는 냉각된다. 이와 같이 이루어짐에 따라, 통상시 차량객실의 내부 및 냉장고의 내부는 동시에 냉각될 수 있다.
상기 온도센서(22)에 의해 검출된 온도가 성에판단온도 이하로 떨어질 경우, 제어유닛(21)은 제상 및 냉각작동을 실행하기 위해 하기와 같이 다양한 장치를 제어한다.
제상 및 냉각운전시, 압축기(12), 방열기(13)용 냉각팬(13a) 및 제1증발기용 전기송풍기(16)는 작동상태가 유지되고, 제2증발기용 전기송풍기(20)는 정지상태가 된다. 동시에 상기 제2증발기(19)의 입구측 스로틀장치(18)는 완전개방상태로 제어되고, 반대로 제2증발기(19)의 출구측 스로틀장치(39)는 소정 스로틀개방으로 제어된다.
따라서, 상기 방열기(13)의 출구측 액상냉매는 제2증발기(19)를 제상하기 위해 고온고압으로 제2증발기(19)로 유동된다. 상기 고온냉매는 제2증발기(19)에서 열을 방사하고, 중온고압 냉매가 된다. 상기 고압냉매는 제2증발기(19)를 통과하고, 스로틀장치(39)에 의해 감압되고, 2상(기상 및 액상)의 저온저압 냉매가 된다.
상기 저압냉매는 이젝터(14)의 냉매흡입부(14c)를 통과하고, 제1증발기(15)로 유동된다. 상기 냉매흡입부(14c)로부터 흡입된 저압냉매 및 이젝터(14)의 노즐부(14a)를 통과하는 저압냉매는 제1증발기(15)로 함께 유동된다. 따라서, 상기 제1증발기(15)의 냉각(열흡수)능력을 얻을 수 있다.
따라서, 제16실시예에 따라, 제2증발기(19)의 제상작동과 동시에 제1증발기(15)에서 냉각작동이 실행될 수 있다. 도22는 제16실시에에 따른 제상 및 냉각운전모드시 사이클작동을 나타낸 몰리에선도이다.
(제17실시예)
도19에 나타낸 바와 같이, 제15실시예(도17)는 고온고압 냉매가 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)를 제상시키기 위해 사용되도록 구성된다. 제17실시예(도23)는 도26에 나타낸 바와 같이, 고온저압 냉매는 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)를 제상시키기 위해 사용된다.
제17실시예에서, 완전개방기능을 갖지 않는 가변형 스로틀장치(181)는 제2증발기(19)의 흡입부에 구비된다. 도24는 가변형 스로틀장치(181)의 실시예를 나타낸 것이다. 상기 가변형 스로틀장치(181)는 스로틀개방이 작은 제1스로틀홀(181a)과 제1스로틀 홀(181a)에 비하여 스로틀개방이 큰 제2스로틀홀(181b)을 구비한다. 상기 제1스로틀홀(181a) 및 제2스로틀홀(181b)는 가동플레이트부재(181c)에 평행하게 형성된다.
상기 가동플레이트부재(181c)는 분기통로(17)의 통과방향(냉매유동방향 "a"에 평행한 방향)으로 이동되도록 배치된다. 상기 가동플레이트부재(181c)는 서보모터로 구성된 전기작동기(181d)에 의해 구동된다.
도24a에 나타낸 바와 같이 통상시, 상기 가동플레이트부재(181c)는 제1스로틀홀(181a)이 분기통로(17)에 위치되도록 이동된다. 도24b에 나타낸 바와 같이 제상운전시, 상기 가동플레이트부재(181c)는 제2스로틀홀(181b)이 분기통로(17)에 위치되도록 이동된다.
이하, 제17실시예에 대하여 자세히 기술한다. 도25는 제17실시예의 다양한 장치의 작동을 요약한 것이다. 통상시, 상기 압축기(12), 방열기용 냉각팬(13a) 및 증발기용 전기송풍기(16, 20)는 작동되고, 개폐장치(31)은 완전개방상태가 된다.
상기 가변형 스로틀장치(181)에서 전기작동기(181d)는 ECU(21)에 의해 제어된다. 따라서, 도24a에 나타낸 바와같이, 상기 가동플레이트부재(181c)는 제1스로틀홀(181a)이 분기통로(17)에 위치되도록 이동된다.
결국, 통상시 작은 스로틀 개방상태는 제1스로틀홀(181a)에 의해 설정된다. 상기 제1스로틀홀(181a)을 통해 감압된 저압냉매는 제2증발기(19)로 유동되고, 제2증발기(19)의 냉각(흡열)능력을 얻을 수 있다.
상기 고압냉매는 완전개방상태인 개폐장치(31)를 통해 이젝터(14)로 유동되고, 상기 노즐부(14a)를 통해 감압된다. 상기 노즐부(14a)를 통해 감압된 저압냉매 및 상기 제2증발기(19)를 통과하고 냉매흡입부(14c)로 흡입되는 저압냉매는 제1증발기(15)로 함께 유동된다. 따라서 상기 제1증발기(15)의 냉각(흡열)동작이 구현된다.
이와 같이 구성됨에 따라, 전기송풍기(16)에 의해 송풍된 공기는 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)의 냉각(열흡수)동작의 조합에 의해 냉각될 수 있고, 냉각유닛(37)에 의해 냉각대상공간은 냉각될 수 있다. 즉, 통상의 냉각운전이 실행된다.
상기 온도센서(22)에 의해 검출된 온도가 성에판단온도 이하로 떨어질 경우, 제어유닛(21)은 제상운전을 실행하기 위해 하기와 같이 다양한 장치를 제어한다.
제상운전시, 상기 압축기(12)는 작동상태가 유지되고, 방열기(13)용 냉각팬(13a) 및 증발기용 전기송풍기(16)는 정지되고, 상기 개폐장치(31)는 완전폐쇄상태가 된다. 가변형 스로틀장치(181)에서, 상기 전기작동기(181d)는 ECU(21)에 의해 제어된다. 도24b에 나타낸 바와같이, 가동플레이트부재(181c)는 제2스로틀홀(181b)가 분기통로(17)에 위치되도록 이동된다. 따라서, 제2스로틀홀(181b)에 의해 큰 스로틀 개방상태가 설정된다.
상기 제상운전시, 방열기 냉각팬(13a)은 정지되고, 방열기(13)에서 냉매로부 터 열의 방열은 실질적으로 정지된다. 따라서, 상기 압축기(12)의 출구측 냉매는 고온고압의 기상상태로 방열기(13)를 통과한다. 따라서 상기 방열기(13)으로부터의 냉매는 가변형 스로틀장치(181)의 흡입측으로 유동된다. 제상운전시 상기 개폐장치(31)가 완전폐쇄상태가 되기 때문에, 상기 압축기(12)의 출구측 모든 기상냉매는 가변형 스로틀장치(181)로 유동된다.
상기 가변형 스로틀장치(181)에 있어, 제1스로틀홀(181a) 보다 큰 스로틀개방인 제2스로틀홀(181b)에 의해 감압작용이 실행된다. 상기 고온고압 기상냉매는 제2스로틀홀(181b)의 감압작용에 의해 저압고온 기상냉매로 전환된다. 상기 저압고온 기상냉매는 우선 제2증발기(19)를 제상시키기 위해 상기 제2증발기(19)로 유동된다.
상기 저압고온 기상냉매는 제2증발기 및 이젝터(14)를 통과하고, 제1증발기(15)를 제상시키기 위해 제1증발기(15)로 유동된다. 상기 제1증발기(15)를 통과하는 냉매는 기액분리기(35)에서 기상냉매와 액상냉매로 분리된다. 상기 기액분리기(35)의 기상냉매는 압축기(12)로 흡입되고, 다시 압축된다.
도26은 제상운전시 제17실시예의 사이클작동을 나타낸 몰리에선도이다. 제17실시예에서, 상기 개폐장치(31)는 완전폐쇄되고, 모든 고온고압 기상냉매는 가변형 스로틀장치(181)에서 감압된다. 다음으로, 상기 냉매는 제2증발기(19)로 유동된다. 상기 제2증발기(19)를 통과하는 냉매는 제1증발기로 유동된다. 따라서, 상기 제2증발기(19) 및 제1증발기(15)는 저압고온 냉매를 사용하여 효과적으로 제상될 수 있다.
통상시, 상기 가변형 스로틀장치(181)는 응축기(13)에서 응축된 액상냉매의 압력을 감소시킨다. 상기 가변형 스로틀장치(181)는 제상시 압축기(12)의 출구측 기상냉매의 압력을 감소시킨다. 기상냉매는 액상냉매에 비하여 밀도에 있어서 매우낮다. 따라서, 제상운전시 사이클의 냉매순환 유량을 보다 확실히 하기 위해 상기 가변형 스로틀장치(181)의 스로틀개방은 통상운전시보다 제상운전시 더 커진다.
제17실시예는 상기 개폐장치(31)용으로 완전개방 및 완전폐쇄의 온-오프 밸브타입의 장치를 사용한다. 대신 통로의 영역을 연속적으로 조절할 수 있는 유동제어타입의 밸브작동장치가 개폐장치(31)용으로 사용될 수 있다. 따라서, 고온기상 냉매는 제상운전시 소정의 유량으로 이젝터(14)에 유입된다. 상기 이젝터(14)로 냉매의 유량은 통상시 유동제어타입의 개폐장치(31)에 의해 조절될 수 있다. 상기 개폐장치(31)는 다른 실시예의 개폐장치와 유사한 유동제어방식의 밸브조절장치로 구성될 수 있다.
(제18실시예)
도27은 제17실시예(도23)에서 개폐장치(31)가 제거되고, 이젝터(14)의 상류측부가 방열기(13)의 출구측에 직접 연결된 제18실시예를 나타낸 것이다. 제18실시예의 다른 구성요소는 제17실시예의 구성요소와 같다. 따라서, 제18실시예는 도25의 사이클구성에서 개폐장치(31)의 개방/폐쇄만이 제거된 것이다. 다른 장치들은 도25에 나타낸 바와 같이, 통상시 및 제상작동시 사이에서 전환된다.
제18실시에의 제상운전시, 상기 방열기(13)를 통과하는 고온고압 기상냉매중에서, 고온 기상냉매의 소정 비율은 가변형 스로틀장치(181)에 의해 감압된다. 결 국, 저압고온 기상냉매가 되고, 상기 저압고온 기상냉매는 제2증발기(19)를 제상시키기 위해 제2증발기(19)로 유동된다.
동시에, 상기 방열기(13)를 통과하는 고온고압 기상냉매는 이젝터(14)로 유동되고, 감압된다. 따라서, 상기 방열기(13)로 부터의 냉매는 저압 및 고온기상 냉매가 된다. 상기 저압, 고온 기상냉매 및 제2증발기(19)를 통과하는 저압 기상냉매는 이젝터(14)로 합류된다. 상기 이젝터(14)보부터의 저압고온 기상냉매는 제1증발기를 제상하기 위해 제1증발기(15)로 유동된다.
제18실시예에서, 상기 이젝터(14)를 통과하고 저압된 저압, 고온 기상냉매는 제1증발기(15)로 직접 유동된다. 따라서, 제1증발기(15)로 유동되는 기상냉매의 온도(열량)는 증가될 수 있어 제17실시예에 비하여 제1증발기(15) 제상능력이 증가된다.
(제19실시예)
도28은 제17실시예(도23)의 사이클구성에 방열기(13)를 통과하는 바이패스통로(40); 상기 바이패스통로(40)에 위치되는 개폐장치(41); 및 상기 방열기(13)의 출구측에 위치되는 개폐장치(42)를 더 포함하여 구성되는 제19실시예를 나타낸 것이다. 상기 개폐장치(41) 및 개폐장치(42)는 서로 평행하게 배치된다.
도29는 제19실시예에 따른 통상운전 및 제상운전시 전환되는 다양한 장치를 나타낸 것이다. 제19실시예의 통상운전시, 상기 개폐장치(31) 및 개폐장치(42)는 완전개방상태가 되고, 상기 개폐장치(41)는 바이패스통로(40)를 폐쇄하기 위해 완전폐쇄상태가 된다. 따라서, 통상시는 제17실시예와 같은 방식으로 실행된다.
제상운전시, 상기 제개폐장치(31) 및 개폐장치(42)는 완전폐쇄상태가 되고, 상기 개폐장치(41)는 바이패스통로(40)를 개방시키기 위해 완전개방상태가 된다. 상기 압축기(12)로부터 토출된 고압고온 기상냉매는 방열기(13)를 우회하는 동안, 바이패스통로(40)를 통해 흐른다.
상기 방열기(13)를 우회하는 토출된 모든 고압, 고온 기상냉매는 가변형 스로틀장치(181)에 의해 감압되고, 저압고온 기상냉매가 된다. 상기 저압고온 기상냉매는 제2증발기(19)로부터 이젝터(14)를 통해 제1증발기(15)로 유동되고, 제2증발기(19) 및 제1증발기(15)는 제상된다.
제19실시예에 따른 제상운전에서, 상기 방열기 냉각팬(13a)은 방열기(13)의 출구측 개폐장치(42)가 완전폐쇄되는 동안, 작동상태로 유지된다. 따라서, 상기 압축기(12)로부터 토출된 기상냉매의 일부는 외부공기에 의해 냉각될 수 있고, 방열기(13)에서 응축될 수 있고, 결국 액상냉매는 상기 방열기(13)에 저장될 수 있다. 따라서, 상기 기액분리기(35)에 저장되는 액상냉매의 양은 제상운전동안 감소될 수 있고, 기액분리기(35)의 탱크용량은 감소될 수 있다.
(제20실시예)
도30은 제19실시예(도28)로부터 개폐장치(31)가 제거되어 구성된 제20실시예를 나타낸 것이다. 따라서, 제20실시예의 사이클구성은 개폐장치(31)가 제거된 제18실시예(도27)의 구성과 같다. 이에 따라, 제20실시예는 제18실시예 및 제19실시예의 조합된 작용 및 효과가 발생될 수 있다.
(제21실시예)
도31은 3 또는 그 이상의 증발기가 조합된 사이클 형상을 갖는 제21실시예를 나타낸 것이다. 제21실시예는 제17실시예의 사이클구성이 기본이 되고, 이에 제2분기통로(25)를 더 구비한 것이다. 상기 제2분기통로(25)는 제3실시예(도4)의 분기통로(25)와 유사하다. 상기 제2분기통로(25)는 가변형 스로틀장치(181)의 상류측 제1분기통로(17)로부터 분기되고, 제1증발기(15)의 출구측에 연결된다.
가변형 스로틀장치(182)는 제2분기통로(25)의 상류측에 구비되고, 상기 제3증발기(27)은 스로틀장치(182)의 하류측에 구비된다. 도24에 나타낸 가변형 스로틀장치(181)와 같이, 상기 가변형 스로틀장치(182)는 작은 스로틀개방인 제1스로틀홀 및 상기 제1스로틀홀 보다 큰 스로틀 개방인 제2스로틀홀이 가동플레이트부재에 평행하게 형성되도록 구성된다.
따라서, 상기 가변형 스로틀장치(182)는 통상시 제1스로틀홀에 의해 작은 스로틀 개방상태가 설정되고, 제상시 제2스로틀홀에 의해 큰 스로틀 개방상태가 설정되도록 구성된다.
제3증발기(27)는 전기송풍기(28)와 함께 독립된 냉각유닛(43)을 구성한다. 제21실시예에는 제1냉각유닛(37)에 의해 0℃ 또는 그 이하의 저온으로 냉각되는 제1냉장고의 내부공간(냉각대상공간); 및 제2냉각유닛(43)에 의해 0℃ 또는 그 이하의 저온으로 냉각되는 제2냉장고의 내부공간(냉각대상공간)으로 구성된다.
제3증발기(27)의 출구측은 제1증발기(15)의 출구측에 연결된다. 따라서, 상기 제3증발기(27)의 냉매증발압(냉매증발온도)는 제1증발기(15)의 냉매증발압(냉매증발온도)과 동일하게 된다. 따라서, 제2냉각유닛(43)의 냉각온도는 제1냉각유 닛(37)의 냉각온도보다 높다.
상기 제2냉각유닛(43)은 전기송풍기(28)에 의해 송풍되는 공기를 제3증발기(27)에 의해 냉각하고, 냉각대상공간으로 냉각공기를 송풍되도록 구성된다. 제2냉각유닛(43)의 냉각온도는 0℃ 또는 그 이하이기 때문에 제3증발기(27) 또한 제상이 요구된다.
상기 온도센서(22a)는 제3증발기(27)에 인접하도록 장착된다. 상기 제3증발기(27)에 인접한 영역의 온도는 상기 온도센서(22a)에 의해 검출되고, 검출된 신호는 상기 ECU(21)에 입력된다. 상기 ECU(21)은 상기 제1냉각유닛(37)용 온도센서(22)로 및 제2냉각유닛(42)용 온도센서(22a)부터 검출된 온도에 근거하여 제상운전을 지시한다.
도32는 제21실시예에서 통상운전 및 제상운전 사이에 전환된 다양한 장치를 나타낸 것이다. 상기 제상운전시 압축기(12)의 출구측 기상냉매는 고온고압의 상태로 방열기(13)를 통과한다. 상기 가변형 스로틀장치(181, 182)에 의해 감압되고, 저온고온 기상냉매로 전환된다. 상기 제1분기통로(17)의 저압고온 기상냉매는 제2증발기(19) 및 제1증발기(15) 둘 다 제상시키기 위해 제2증발기(19)로부터 제1증발기(15)로 유동된다. 동시에, 상기 제2분기통로(25)의 저압고온 기상냉매는 제3증발기(27)를 제상시키기 위해 제3증발기(27)로 유동된다.
제21실시예에서 개폐장치(31)는 이젝터(14)의 상류에 구비되고, 상기 개폐장치(31)는 제상운전시 완전폐쇄된다. 그 대신에 상기 개폐장치(31)는 제거될 수 있다. 즉, 제21실시예는 제18실시예(도27)의 사이클구성에 가변형 스로틀장치(182) 및 제3증발기(27)를 포함하는 제2분기통로(25)를 조합시켜 구성될 수 있다.
(제22실시예)
도33은 제19실시예(도28)의 사이클구성에 가변형 스로틀장치(182) 및 제3증발기(27)를 포함하는 제2분기통로(25)를 조합시켜 구성된 제22실시예를 나타낸 것이다.
도33에 나타낸 바와 같이, 개폐장치(31)는 이젝터(14)의 상류측에 구비되고, 상기 개폐장치(31)은 제상운전시 완전폐쇄된다. 상기 개폐장치(31)는 제20실시예(도30)에서 제거될 수 있다.
(제23실시예)
도34는 제23실시예를 나타낸 것이다. 제23실시예는 제5실시예(도6)와 같이, 제1증발기(15)의 상류측에 전용스로틀장치(30)가 더 구비되고, 이젝터(14)가 스로틀장치(30)에 평행하게 배치된 사이클구성이 적용된다. 제23실시예에서, 제17실시예(도23)의 냉각유닛(37), 개폐장치(31) 및 가변형 스로틀 장치(181)는 이젝터가 스로틀장치(30)에 평행하게 배치되는 상기 사이클구성에 조합된다.
제17실시예와 같이 상기 다양한장치는 통상운전과 제상운전사이에 전환된다. 도25에 나타낸 바와 같이 상기 장치의 작동은 전환될 수 있다.
도34에 나타낸 바와 같이, 상기 개폐장치(31)는 상기 이젝터(14)의 상류측에 구비되고, 상기 개폐장치(31)는 제상운전시 완전폐쇄된다. 그 대신에 상기 개폐장치(31)은 제거될 수 있다.
(제24실시예)
도35는 도19실시예(도28)의 사이클구성에 이젝터가 스로틀키구(30)에 평행하게 배치된 사이클구성을 적용하여 구성된 제24실시예를 나타낸 것이다. 제24실시예에 따른 상기 다양한장치는 제19실시예와 유사하게, 통상운전 및 제상운전 사이에 전환된다. 도29에 나타낸 바와 같이, 상기 장치들의 작동은 전환될 수 있다.
또한 제24실시예에서, 이젝터(14)의 상류측 개폐장치(31)는 제거될 수 있다.
(제25실시예)
도36은 제21실시예(도31)의 사이클구성에서, 이젝터가 스로틀장치(30)에 평행하게 배치되는 사이클구성을 적용하여 구성된 제25실시예를 나타낸 것이다. 또한, 제25실시예에서 상기 이젝터(14)의 상류측 개폐장치(31)는 제거될 수 있다.
(제26실시예)
도37은 제22실시예(도33)의 사이클구성에서, 이젝터가 상기 스로틀장치(30)에 평행하게 배치되는 사이클구성을 적용하여 구성된 제26실시예를 나타낸 것이다. 또한 제26실시예에서, 이젝터(14)의 상류측 개폐장치(31)는 제거될 수 있다.
(다른 실시예)
본 발명은 상기된 실시예에 한정되지 않고, 하기와 같이 다양하게 변형되어 구현될 수 있다.
(1) 상기된 실시례에서, 제2증발기(19) 또는 제3증발기(27)에 인접한 공기의 온도는 온도센서(22, 22a)를 사용하여 검출되고, 제상운전은 자동으로 실행된다. 이것은 단지 실시예이다. 다양한 변형은 제상운전을 자동제어할 수 있도록 이루어질 수 있다. 제상운전을 자동으로 제어하기 위해, 제2증발기(19) 또는 제3증발 기(27)에 인접한 공기의 온도 대신, 제2증발기(19) 또는 제3증발기(27)의 표면온도가 온도센서(22, 22a)에 의해 검출될 수 있다.
냉매온도 검출용 냉매온도센서는 제2증발기(19) 또는 제3증발기(27)에 인접한 냉매통로에 구비될 수 있다. 따라서, 제상운전은 제2증발기(19) 또는 제3증발기(27)에 인접한 냉매의 온도에 근거하여 자동제어된다.
상기 제2증발기(19) 또는 제3증발기(27)에 인접한 냉매의 온도 사이에 상관관계가 있다. 따라서, 제2증발기(19) 또는 제3증발기(27)에 인접한 냉매의 압력검출용 냉매압력센서가 구비될 수 있다. 결국, 상기 제2증발기(19) 또는 제3증발기(27)에 인접한 냉매의 압력에 근거하여 제상운전은 자동으로 제어된다.
상기된 온도센서(22, 22a) 및 냉매압력센서는 제거될 수 있다. 그 대신, 제상운전은 사이클이 시작된 후, ECU(21)의 타이머기능에 의한 소정시간간격에 따라 단지 소정시간으로 자동실행할 수 있다.
(2) 도2는 완전개방기능을 갖는 스로틀장치(18)의 일실시예를 나타낸 것으로, 가동플레이트부재(18c)는 고정 스로틀을 구성하는 스로틀홀(18a) 및 분기통로의 완전개방용 완전개방홀(18b)를 구비하고, 상기 가동플레이트부재(18c)는 전기작동기(18d)에 의해 구동된다. 선택적으로 서보모터와 같은 전기작동기에 의해 밸브부재의 개방이 연속적으로 변화하는 전기팽창밸브가 완전개방기능을 갖는 상기 스로틀장치(18)용으로 사용될 수 있다. 따라서, 전기팽창밸브는 제2증발기의 제상시 완전개방된다.
(3) 도24의 (a) 및 도24의 (b)는 가변형 스로틀장치(181)의 구체적인 실시예 를 나타낸 것으로서, 가동플레이트부재(181c)는 스로틀개방이 작은 제1스로틀홀(181a) 및 제1스로틀홀(181a)에 비하여 스로틀 개방이 큰 제2스로틀홀(181b)을 구비하고, 상기 제1스로틀홀(181a) 및 제2스로틀홀(181b)은 가동플레이트부재(181c)에 평행하게 형성되고, 상기 가동플레이트부재(181c)는 전기작동기(181d)에 의해 구동된다. 선택적으로, 스로틀개방이 연속적으로 조절될 수 있는 밸브작동장치가 가변형 스로틀장치(181)용으로 사용될 수 있다.
(4) 본 발명에 따른 제1실시예 및 그와 같은 실시예를 적용한 상세한 설명은 차량용 공기조절기 및 냉장고에 적용된다. 그러나, 냉매증발온도에 있어, 제1증발기(15)는 제2증발기(19)보다 높고, 제2증발기(19)는 제1증발기(15)보다 낮고, 제1증발기(15)와 제2증발기(19) 둘 다 냉장고의 내부를 냉각하기 위해 사용될 수 있다. 즉, 본 발명은 냉장고의 냉장실은 냉매 증발온도가 높은 제1증발기(15)에 의해 냉각되고, 냉장고의 냉동실은 냉매 증발온도가 낮은 제2증발기((19)에 의해 냉각되도록 구성된다.
(5) 제14실시예 및 그와 같은 실시예를 적용한 상세한 설명에서, 하나의 냉각유닛(37)은 제1증발기(15), 제2증발기(19) 및 냉각유닛(37)에 의해 냉각되는 냉장고의 내부로 구성된다. 그러나, 제1증발기(15) 및 제2증발기(19)는 서로 다르게 냉장고를 냉각하기 위해 서로 다르게 냉장고에 구비된다.
(6) 제14실시예(도15) 및 그와 같은 실시예를 적용한 상세한 설명에서, 기액분리기(35)는 제1증발기(15)의 출구측에 배치된다. 기액분리기(액체수용기)는 방열기(13)의 출구측에 배치될 수 있다. 이 경우, 통상운전시 사이클 냉매의 유량은 제 1증발기(15)의 출구측 냉매가 소정의 과열정도를 갖도록 제어된다. 따라서, 통상운전시, 방열기(13)의 출구측에 배치된 상기 기액분리기(35)는 과열가스냉매용 통로로 사용된다. 따라서, 상기 기액분리기(35)는 냉매를 기상냉매와 액상냉매로 분리하고, 단지 제상운전시 액상냉매를 저장하는 역할을 한다.
(7) 비록 상기된 상세한 설명에 기재되지 않았지만, 어떤 종류의 냉매도 증기압축식 냉동사이클에 적용될 수 있는 동안 사용될 수 있다. 이와 같은 냉매는 탄화플루오르(fluorocarbon)냉매, 클로로플루오로카본(chlorofluorocarbon) 대체용 HC 및 이산화탄소(CO2)를 포함한다.
상기 클로로플루오로카본은 탄소, 불소, 염소 및 수소가 혼합된 유기화합물이고, 냉매로 널리 사용된다. 상기 탄화플루오르 냉매는 HCFC(hydrochlorofluorocarbon)냉매, HFC(hydrofluorocarbon)냉매 및 그와 같은 냉매를 포함한다. 이와같은 냉매들은 오존층을 파괴하지 않기 때문에, 이들은 대체 프레온이라고 불린다.
HC(hydrocarbon) 냉매는 수소 및 탄소를 포함하고 자연계에서 발생하는 냉매를 말한다. HC 냉매는 R600a(isobutane), R290(propane), 및 그와 같은 것을 포함한다.
(8) 상기된 모든 제1실시예 내지 제12실시예는 기액분리기가 사용되지 않는다. 그러나, 기상냉매와 액상냉매를 분리하고, 단지 액체냉매만을 하류측으로 배출하는 기액분리기는 방열기(13)의 하류측에 배치될 수 있다. 제13실시예 및 그 이후 의 실시예에 구비되는 상기 기액분리기(35)는 제1실시예 내지 제12실시예의 압축기의 흡입부에 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 압축기(12)는 단지 기상냉매만을 흡입하도록 한다.
(9) 상기된 실시예는 단순히 가변용량형 압축기가 압축기(12)로 사용되고, 가변용량형 압축기(12)의 용량은 상기 ECU(21)에 의해 제어되고, 따라서 압축기(12)의 냉매토출량이 제어된다. 그러나, 고정용량형 압축기가 압축기(12)로 사용될 수 있다. 이 경우, 상기 고정용량형 압축기(12)의 작동은 전자기클러치를 사용하여 온/오프 제어할 수 있고, 따라서 압축기(12)의 온-작동에서 오프-작동의 비율이 조절되어 압축기(12)의 냉매토출용량이 제어된다.
모터-구동압축기가 압축기(12)로 사용될 경우, 상기 냉매토출능력은 모터-구동압축기(12)의 회전수를 제어함으로써 제어할 수 있다.
(10) 상기된 실시예에서 가변유량 이젝터가 이젝터(14)로 사용될 수 있다. 상기 가변유량 이젝터는 제1증발기(15)의 토출냉매의 과열정도를 검출하고, 노즐(14a)의 냉매통로 단면영역에 조절, 즉 이젝터(14)의 유량을 조절하도록 구성된다. 따라서, 상기 노즐(14a)로부터 분사된 냉매압(기상냉매를 흡입하는 유량)은 제어될 수 있다.
(11) 상기된 실시예에서 각각 증발기는 사용측 열교환기인 실내열교환기로 사용될 수 있다. 전술한 실시예들의 구성은 각 증발기가 비사용측(non-use-side) 열교환기 또는 열원측 열교환기로서 설계된 외부열교환기로서 사용되는 사이클에 적용될 수 있다. 예를들어, 상기 실시예의 구성은 히트펌프로서 사용되는 사이클에 적용될 수 있다. 난방용 냉동사이클에서 각각의 증발기는 외부열교환기로서 사용되고, 응축기는 내부열교환기로서 사용된다. 또한, 온수공급용 냉동사이클에서 물은 응축기에 의해 가열된다.

Claims (21)

  1. 냉매를 흡입하고 압축하는 압축기;
    상기 압축기로부터 토출된 고압냉매로부터 열을 방사하는 방열기;
    상기 방열기의 하류측 냉매를 감압 및 팽창시키는 노즐부 및 상기 노즐부로부터 고속으로 분사되는 냉매유동에 의해 냉매가 흡입되는 냉매흡입부를 구비하는 이젝터;
    상기 압축기의 흡입측에 연결된 냉매출구측을 구비하는 제1증발기;
    상기 이젝터의 상류측 냉매유동을 분기시키고, 분기된 냉매의 유동을 상기 냉매흡입부로 안내하는 제1분기통로;
    상기 제1분기통로에 배치되고, 냉매를 감압 및 팽창시키는 제1스로틀수단; 및
    상기 제1스로틀수단의 하류측 제1분기통로에 배치되는 제2증발기를 포함하는 냉동사이클장치로서,
    상기 제2증발기의 냉매증발압력은 제1증발기의 냉매증발압력보다 낮고,
    상기 제1스로틀수단은 완전개방기능을 제공하고, 제2증발기가 제상될 경우, 상기 제1분기통로를 완전개방시키는
    이젝터-타입 냉동사이클 장치.
  2. 냉매를 흡입하고 압축하는 압축기;
    상기 압축기로부터 토출된 고압냉매로부터 열을 방사하는 방열기;
    상기 방열기의 하류측 냉매를 감압 및 팽창시키는 노즐부 및 상기 노즐부로부터 고속으로 분사되는 냉매유동에 의해 냉매가 흡입되는 냉매흡입부를 구비하는 이젝터;
    상기 압축기의 흡입측에 연결된 냉매출구측을 구비하는 제1증발기;
    상기 이젝터의 상류측 냉매유동을 분기시키고, 분기된 냉매의 유동을 냉매흡입부로 안내하는 제1분기통로;
    상기 제1분기통로에 배치되고, 냉매를 감압 및 팽창시키는 제1스로틀수단;
    상기 제1스로틀수단의 하류측 제1분기통로에 배치되는 제2증발기;
    상기 압축기로부터 토출된 고압냉매를 제2증발기에 직접 안내하는 바이패스 통로; 및
    상기 바이패스 통로에 구비되는 개폐장치를 포함하는 냉동사이클 장치로서,
    상기 제2증발기의 냉매증발압력은 제1증발기의 냉매증발압력보다 낮고,
    상기 개폐장치는 통상시 폐쇄되고, 상기 제2증발기가 제상될 경우 바이패스 통로를 개방하도록 구성되는
    이젝터-타입 냉동사이클 장치.
  3. 냉매를 흡입하고 압축하는 압축기;
    상기 압축기로부터 토출된 고압냉매로부터 열을 방사하는 방열기;
    상기 방열기의 하류측 냉매를 감압 및 팽창시키는 노즐부 및 상기 노즐부로부터 고속으로 분사되는 냉매유동에 의해 냉매가 흡입되는 냉매흡입부를 구비하는 이젝터;
    상기 압축기의 흡입측에 연결된 냉매 출구측을 구비하는 제1증발기;
    상기 이젝터의 상류측 냉매유동을 분기시키고, 분기된 냉매의 유동을 상기 냉매흡입부로 안내하는 제1분기통로;
    상기 제1분기통로에 배치되고, 냉매를 감압 및 팽창시키는 제1스로틀수단;
    상기 제1스로틀수단의 하류측 제1분기통로에 배치되는 제2증발기;
    상기 제1스로틀수단을 우회하는 바이패스 통로; 및
    상기 바이패스 통로에 제공되는 개폐장치를 포함하는 냉동사이클 장치로서,
    상기 제2증발기의 냉매증발압력은 제1증발기의 냉매증발압력보다 낮고,
    상기 개폐장치는 통상시 폐쇄되고, 제2증발기가 제상될 때 바이패스 통로를 개방하도록 구성되는
    이젝터-타입 냉동사이클 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1증발기와 같은 온도범위의 냉각능력을 구비하는 제3증발기를 더 포함하는
    이젝터-타입 냉동사이클 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1스로틀수단의 상류측에 위치된 제1분기통로의 소정부에서 냉매의 유동을 분기시키고, 분기된 냉매 유동을 제1증발기의 냉매 출구측와 압축기의 흡입측 사이의 냉매유동으로 연결하는 제2분기통로; 및
    상기 제2분기통로에 배치되고 냉매를 감압 및 팽창시키는 제2스로틀수단을 더 포함하고,
    상기 제3증발기는 제2스로틀수단의 하류측 제2분기통로에 배치되는
    이젝터-타입 냉동사이클 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1증발기는 이젝터의 냉매 출구측에 연결되는
    이젝터-타입 냉동사이클 장치.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방열기의 냉매출구측과 제1증발기의 냉매흡입측 사이에 제3스로틀수단이 구비되고, 상기 이젝터는 제3스로틀수단과 평행하게 제공되는
    이젝터-타입 냉동사이클 장치.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2증발기가 제상될 경우, 상기 이젝터의 상류측 통로영역을 폐쇄하는 개폐장치를 더 포함하는
    이젝터-타입 냉동사이클 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제2증발기가 제상될 경우, 상기 방열기의 상류측 통로영역을 폐쇄하는 개폐장치를 더 포함하는
    이젝터-타입 냉동사이클 장치.
  10. 냉매를 흡입하고 압축하는 압축기;
    상기 압축기로부터 토출된 고압냉매로부터 열을 방사하는 방열기;
    상기 방열기의 하류측 냉매를 감압 및 팽창시키는 노즐부 및 상기 노즐부로부터 고속으로 분사되는 냉매유동에 의해 냉매가 흡입되는 냉매흡입부를 구비하는 이젝터;
    상기 이젝터로부터 배출된 냉매를 증발시키는 제1증발기;
    상기 제1증발기로부터 배출된 냉매를 기상냉매와 액상냉매로 분리하고, 액상냉매를 저장하고, 기상냉매를 압축기의 흡입측으로 배출시키는 기액분리기;
    상기 기액분리기로부터 배출된 액상냉매를 상기 냉매흡입부로 연결하는 분기통로;
    상기 분기통로에 배치되고, 상기 기액분리기로부터 배출된 액상냉매를 감압 및 팽창시키는 스로틀수단;
    상기 스로틀수단의 하류측 분기통로에 배치되는 제2증발기;
    상기 압축기로부터 토출된 고압냉매를 제2증발기로 직접 안내하는 바이패스통로;
    상기 바이패스 통로에 제공되는 개폐장치를 포함하는 냉동사이클 장치로서,
    상기 제2증발기의 냉매증발압력은 제1증발기의 냉매증발압력보다 낮고,
    상기 개폐장치는 통상시 폐쇄되고, 제2증발기가 제상될 경우, 상기 바이패스 통로를 개방하도록 구성되는
    이젝터-타입 냉동사이클 장치.
  11. 냉매를 흡입하고 압축하는 압축기;
    상기 압축기로부터 토출된 고압냉매로부터 열을 방사하는 방열기;
    상기 방열기의 하류측 냉매를 감압 및 팽창시키는 노즐부 및 상기 노즐부로부터 고속으로 분사되는 냉매유동에 의해 냉매가 흡입되는 냉매흡입부를 구비하는 이젝터;
    상기 압축기의 흡입측에 연결된 냉매출구측을 구비하는 제1증발기;
    상기 냉매흡입부에 연결된 냉매출구측을 갖는 제2증발기;
    상기 제1증발기의 냉매출구측에 배치되는 제1스로틀장치;
    상기 제2증발기의 냉매흡입측에 제공되는 제2스로틀장치; 및
    상기 제1스로틀장치의 개방과 제2스로틀장치의 개방을 제어하고, 제1증발기 및 제2증발기에서 저압냉매가 증발되는 통상운전모드와 제2증발기 및 제1증발기 둘 다 제상시키기 위해 상기 압축기에서 토출되는 고온고압 냉매를 제1증발기 및 제2증발기로 안내하는 제상운전모드 사이의 작동모드를 전환하는 제어수단을 포함하는
    이젝터-타입 냉동사이클 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제상운전모드시, 상기 제1스로틀장치는 소정 스로틀 개방상태가 되고, 제2스로틀장치는 완전개방상태가 되는
    이젝터-타입 냉동사이클 장치.
  13. 냉매를 흡입하고 압축하는 압축기;
    상기 압축기로부터 토출된 고압냉매로부터 열을 방사하는 방열기;
    상기 방열기의 하류측 냉매를 감압 및 팽창시키는 노즐부 및 상기 노즐부로부터 고속으로 분사되는 냉매유동에 의해 냉매가 흡입되는 냉매흡입부를 구비하는 이젝터;
    상기 압축기의 흡입측에 연결된 냉매출구측을 구비하는 제1증발기;
    상기 냉매흡입부에 연결된 냉매출구측을 갖는 제2증발기;
    상기 제2증발기의 냉매흡입측에 구비되는 제1스로틀장치;
    상기 제2증발기의 냉매출구측에 구비되는 제2스로틀장치; 및
    상기 제1스로틀장치의 개방과 제2스로틀장치의 개방을 제어하고, 제1증발기 및 제2증발기에서 저압냉매가 증발되는 통상운전모드와 제2증발기가 제상됨과 동시에 제1증발기는 냉각능력을 갖는 제상운전모드 사이의 작동모드를 전환하는 제어수단을 포함하는 냉동사이클 장치로서,
    상기 제상 및 냉각운전 모드시, 상기 제2증발기를 제상시키기 위해 압축기 출구측 고온고압냉매는 상기 제2증발기로 유입되고,
    상기 제2증발기를 통과하는 고압냉매는 제2스로틀장치에 의해 감압되고, 감압된 저압냉매는 제1증발기가 냉각기능을 실행할 수 있도록 제1증발기로 유입되는
    이젝터-타입 냉동사이클 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제상 및 냉각운전모드시, 상기 제1스로틀장치는 완전개방상태가 되고, 제2스로틀장치는 소정 스로틀 개방상태가 되는
    이젝터-타입 냉동사이클 장치.
  15. 냉매를 흡입하고 압축하는 압축기;
    상기 압축기로부터 토출된 고압냉매로부터 열을 방사하는 방열기;
    상기 방열기의 하류측 냉매를 감압 및 팽창시키는 노즐부 및 상기 노즐부로부터 고속으로 분사되는 냉매유동에 의해 냉매가 흡입되는 냉매흡입부를 구비하는 이젝터;
    상기 압축기의 흡입측에 연결된 냉매출구측을 구비하는 제1증발기;
    상기 냉매흡입부에 연결된 냉매출구측을 구비하는 제2증발기;
    상기 제2증발기의 냉매흡입측에 제공되는 스로틀장치; 및
    상기 방열기에서 냉매로부터 열이 방사되도록 설정되고, 저압냉매가 제1증발기 및 제2증발기에서 증발되는 상태의 통상운전모드와 상기 방열기의 냉매로부터 열이 방사되지 않도록 설정되고, 제1증발기 및 제2증발기가 제상되는 상태의 제상 운전모드를 전환하는 제어수단을 포함하는 냉동사이클 장치로서,
    상기 제상운전모드시, 상기 제2증발기의 출구측 냉매는 고온고압상태로 스로틀장치에 유동되어 감압되고, 상기 스로틀장치를 통과한 저압고온 기상냉매는 제1증발기 및 제2증발기로 안내되는
    이젝터-타입 냉동사이클 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 스로틀장치는 통상운전모드시 보다 제상운전모드시 크게 개방되는
    이젝터-타입 냉동사이클 장치.
  17. 제11항, 제12항, 제15항 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방열기에 냉각공기를 송풍하기 위한 공기송풍수단이 제공되고,
    상기 제상운전모드시, 상기 공기송풍수단은 정지상태가 되는
    이젝터-타입 냉동사이클 장치.
  18. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    방열기의 냉매통로를 우회하는 방열기 바이패스 통로; 및
    상기 방열기 바이패스 통로에 구비되는 바이패스 개폐장치를 더 포함하며,
    상기 제상운전모드시, 상기 바이패스 개폐장치는 개방상태가 되고,
    이젝터-타입 냉동사이클 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 바이패스 개폐장치와 평행하게 상기 방열기의 냉매출구측에 방열기 개폐장치가 제공되고, 상기 방열기에 냉각공기를 송풍하기 위한 공기송풍수단이 제공되고,
    상기 제상운전모드시 바이패스 개폐장치는 개방상태가 되고, 방열기 개폐장치는 폐쇄상태가 되고, 상기 공기송풍수단은 작동상태가 되는
    이젝터-타입 냉동사이클 장치.
  20. 제11항, 제12항, 제15항 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이젝터의 상류측에 위치된 통로에 이젝터 개폐장치가 제공되고;
    상기 제상운전모드와 제상 및 냉각운전모드시, 상기 이젝터의 상류측 통로는 상기 이젝터 개폐장치에 의해 폐쇄상태가 되는
    이젝터-타입 냉동사이클 장치.
  21. 제1항 내지 제3항, 제10항 내지 제12항, 제15항 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1증발기의 냉매 출구측에 기액분리기가 제공되고,
    상기 기액분리기는 냉매를 기상냉매와 액상냉매로 분리하며, 액상냉매를 저장하고, 기상냉매를 압축기의 냉매흡입측으로 배출시키는
    이젝터-타입 냉동사이클 장치.
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