KR20140112471A

KR20140112471A - 감압 수단 및 감압 수단을 우회시키기 위한 수단을 포함하는 감압 장치

Info

Publication number: KR20140112471A
Application number: KR1020147009530A
Authority: KR
Inventors: 모하메드 야히아; 레진 알러
Original assignee: 발레오 시스템므 떼르미끄
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2014-09-23
Also published as: FR2981441A1; JP2014534109A; EP2766206A1; EP2766206B1; WO2013053835A1; CN103874595A; FR2981441B1

Abstract

본 발명은 차량 내에 설치된 냉매 회로(15)용 감압 장치(1)에 관한 것이며, 상기 감압 장치는 냉각 유체가(14) 관통하여 흐르 수 있는 부재(2)를 포함하며, 상기 부재는 냉매의 압력을 감소시킬 수 있는 감압 수단(3)과, 감압 수단(3)을 우회하기 위한 바이패스 수단을 수용하며, 바이패스 수단은 바이패스 수단 상류의 냉매의 압력이 사전결정된 임계치 미만일 때 개방될 수 있다. 본 발명은 또한 감압 장치(1)를 수용하는 회로뿐만 아니라 상기 회로를 작동시키기 위한 모드에 관한 것이다. 본 발명은 차량에 이용될 수 있다.

Description

감압 수단 및 감압 수단을 우회시키기 위한 수단을 포함하는 감압 장치{DEPRESSURIZATION DEVICE INCLUDING A DEPRESSURIZATION MEANS AND A MEANS FOR BYPASSING THE DEPRESSURIZATION MEANS}

본 발명의 기술 분야는 자동차의 승객 공간에 들어가는 공기의 흐름을 조정하는데 이용되는 조립체 또는 시스템이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 냉각 유체의 회로에서 일어나는 열역학 사이클이, 승객 공간 내로 보내지는 공기의 흐름의 제습용 모드에서 적어도 이용되는 경우, 최적화될 수 있게 하는 감압 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 승객 공간의 적어도 하나의 난방 모드 및 하나의 냉방 모드에서의 회로의 이용에 관한 것이다.

자동차는 통상적으로, 냉각 유체가 내부로 흐르는 공기-조화 루프 또는 회로가 설치되어 있다. 이 루프는 통상적으로, 압축기, 응축기, 감압 장치 및 증발기를 포함하며, 냉각 유체가 이 순서로 흐른다. 증발기는 환기, 난방 및/또는 공기-조화 설비의 내부에 장착되며, 차량의 이용자의 요구에 따라서, 고온 공기 흐름 또는 차가운 공기의 흐름과 함께 제공하기 위해 차량의 승객 공간 내에 대체로 배치된다. 응축기 자체는 통상적으로, 차량의 전면에 설치되어 있어, 차량 밖의 공기의 흐름은 응축기를 통해 흐른다.

이 공기-조화 루프는 냉방 모드 또는 난방 모드에서 이용될 수 있다. 냉방 모드에서, 냉각 유체는 냉각 유체가 외부 공기의 흐름에 의해 냉각되는, 응축 모드로 작동하는 전면에서 교환기에 전달된다. 이어서, 냉각 유체는 증발 모드로 작동하는 승객 공간 교환기로 들어가기 전에 압력 감소가 행해지는 제 1 감압기를 향해 흐른다. 증발기를 통과하는 냉각 유체는 환기 설비로 들어가는 공기의 흐름에 의해 가열되는데, 이는 차량의 승객 공간의 공기-조화를 위해 공기의 흐름의 냉각과 동시에 일어나는 것이 명확하다. 회로는 폐쇄 루프이기 때문에 냉각 유체는 압축기로 돌아온다.

난방 모드에서, 유체는 응축 모드로 작동하는 승객 공간 교환기에 유체를 전달하는 압축기에 의해 순환된다. 냉각 유체는 환기 설비 내에서 순환하는 공기에 의해 냉각된다. 따라서, 이 공기는 승객 공간 교환기와 접촉하여 가열되고, 따라서 차량의 승객 공간을 위해 열을 제공한다. 승객 공간 교환기 내로 통과시킨 후, 냉각 유체는 증발 모드에서 이용되는 전면 교환기에 도달하기 전에 제 2 감압기에 의해 감압된다. 따라서, 외부 공기의 흐름은 냉각 유체를 가열시킨다. 외부 공기의 흐름은 결과적으로, 승객 공간 교환기를 통과하기 전의 온도에 비해 전면 교환기 내로 통과한 후 보다 온도가 낮다. 그 다음, 냉각 유체는 압축기로 돌아간다.

이러한 구성은 냉각 유체가 흐르며, 승객 공간 내로 전달되는 공기를 가열하는 기능을 갖는 보충 교환기의 추가와 함께 전술된 공기-조화 루프를 추가하여 개선되었다. 이러한 방식으로, 교환기는 난방 모드에서 증발기 대신 라디에이터로서 작용하는 "내부(internal)" 교환기로서 언급된다.

승객 공간에 전달되는 공기의 흐름의 가열을 보장할 뿐만 아니라 미스트(mist)가 차량의 창문에 형성되어 운전자의 시야를 손상시키는 것을 방지하기 위해서 건조시키는 것 또한 필요한 상황이 있다. 이러한 기능은 제습 모드로 지칭된다.

이 제습 모드는 증발기를 통과시킴으로써 미리 공기의 동일한 흐름을 냉각하면서, 내부 교환기를 이용하여 승객 공간에 전달되는 공기의 흐름을 가열함으로써 보장된다.

주어진 기상 환경에서, 예를 들어, 7℃의 차량 외부 공기 온도 및 95%에 근접하는 외부 공기 내의 습도 레벨(강우 조건)에서, 이러한 제습 모드는 압축기 부분에 에너지의 매우 상당한 소모를 야기한다는 점에서 결함이 있다. 이는 본 발명이 극복하기 위한 단점이다.

이러한 환경은 제 2 단점을 초래한다. 제 2 감압기와 직렬인 제 1 감압기의 존재는 냉각 유체의 순환에 제동을 거는 조립체를 형성한다. 즉, 이러한 상황에서 열역학 사이클의 성능은 회로 내를 순환하는 냉각 유체의 낮은 유동률에 의해 손상되는데, 이러한 낮은 유동률은 냉각 유체의 압력을 연속적으로 낮추는 직렬의 2개의 장치의 존재의 결과이다.

따라서, 본 발명의 목적은, 한편으로는 회로가 냉방 모드로 작동하는 경우, 냉각 유체의 압력이 감소하는 것을 보장할 수 있으며, 다른 한편으로는, 냉각 유체의 압력이 감소하는 것이 명백할 수 있는, 즉 회로가 예를 들어, 차량의 승객 공간으로 전달되는 공기의 흐름의 제습 모드로 작동되는 경우에, 열역학 사이클에서 비활성일 수 있는, 구성요소를 제안함으로써 주로 전술된 단점을 극복하는 것이다.

따라서, 본 발명은 차량 내에 설치된 냉각 유체 회로용 감압 장치에 관한 것이며, 상기 감압 장치는 냉각 유체가 관통하여 흐를 수 있는 부재를 포함하며, 상기 부재는 냉각 유체의 압력을 감소시킬 수 있는 감압 수단과, 감압 수단을 우회하기 위한 바이패스 수단을 수용하며, 상기 바이패스 수단은 바이패스 수단 상류의 냉각 유체의 압력이 사전결정된 임계치 미만일 때 개방될 수 있다. 또한, 바이패스 수단은 감압 수단을 공급하는 냉각 유체에 노출되는 것이 이러한 예에서 이해될 것이다. 따라서, 바이패스 수단은 이러한 요소 상류의 압력이 사전결정된 임계치 미만일 때 바이패스 수단의 구성 채널을 통해 통로를 해제할 수 있는 요소를 포함한다.

본 발명의 제 1 특징에 따르면, 바이패스 수단은 바이패스 수단 상류의 냉각 유체의 압력이 임계치보다 클 때 폐쇄된다.

본 발명의 제 2 특징에 따르면, 바이패스 수단은 1 바(bar) ± 0.5 바의 최대 부하 손실을 발생시킨다. 따라서, 이러한 감압 장치는 바이패스 수단이 개방되는 경우 열역학 사이클의 관점에서 명백하다는 것이 보장된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 바이패스 수단은 채널을 포함하며, 채널의 냉각 유체 순환은 차단 요소의 종속하에서 일어나며, 한편으로는, 차단 요소는 차단 요소 상류의 냉각 유체의 압력에 노출되며, 다른 한편으로는 기계적인 힘에 영향을 받는다. 기계적인 힘은 냉각 유체의 압력에 직접 또는 간접적으로 관련되어 있지 않다는 것을 이러한 예에서 이해해야 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 감압 장치는 차단 요소 상류의 냉각 유체의 압력에 의해 차단 요소에 발생하는 힘의 방향에 반대 방향으로 기계적인 힘을 인가하는 스프링 수단을 포함한다. 이러한 구조는 차단 요소가, 스프링 수단, 및 냉각 유체의 압력에 의해 발생하는 힘의 결과에 따라 샤프트 내를 쉽게 슬라이딩할 수 있기 때문에 설정하는 것이 간단하다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 채널은 적어도 9 ㎟와 동일한 단면적을 갖는다. 회로 내의 냉각 유체의 유동률은 바이패스 수단이 개방되어 있는 경우에 바이패스 수단에 의해 제한되지 않는다는 것이 보장된다.

유리하게는, 감압 수단은 일정한 단면적을 갖는 홀이며, 이러한 단면적은 특히 1.1 내지 2 ㎟ 사이에 있으며, 바람직하게는 1.4 ㎜이다.

본 발명은 또한 압축기, 내부 교환기, 내부 교환기의 바로 하류의 회로 상에 설치되는 가압 부재, 외부 교환기 및 적어도 하나의 유체 전달 수단에 의해 서로 연결되는 증발기를 포함하는 냉각 유체 회로에 관한 것이며, 전술된 특징들 중 어느 하나를 포함하는 감압 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다. 감압 장치가 외부 교환기의 출구와 증발기의 입구 사이에 개재되어 있는 것을 이해해야 한다.

본 발명은 또한 차량의 승객 공간 내로 전달되는 내부 공기의 흐름을 열적으로 조정하기 위한 전술된 회로의 이용을 보호하며, 상기 회로는 적어도,

- 냉각 유체의 압력의 감소가 감압 장치의 감압 수단에 의해 실행되는 경우에, 감압 부재 내의 냉각 유체의 순환이 우회되는 내부의 공기 흐름의 냉방 모드에서,

- 감압 부재가 냉각 유체의 압력을 감소시키는 내부 공기의 흐름의 제 1 난방 모드에서,

- 바이패스 수단이 개방되도록 감압 부재가 사전결정된 임계치 미만으로 냉각 유체의 압력을 감소시키는 내부 공기의 흐름의 제 2 난방 모드에서,

- 냉각 유체가 외부 교환기를 통과하는 동안, 감압 부재가 바이패스 수단이 개방되도록 사전결정된 임계치 미만으로 냉각 유체의 압력을 감소시키는 내부 공기의 유동의 제습 모드에서, 그리고

- 감압 부재의 냉각 유체의 순환이 우회되는 동안, 냉각 유체의 압력은 바이패스 수단이 개방되도록 사전결정된 임계치 미만인 외부 교환기의 제상 모드에서 이용된다.

본 발명의 제 1 특징에 따르면, 증발기 및 감압 장치 내의 냉각 유체의 순환은 회로가 제 1 난방 모드에서 이용되는 경우에 제 1 바이패스 조립체에 의해 우회된다.

즉, 감압 장치는 냉방 모드에서 냉각 유체의 감압을 발생시키고, 냉각 유체가 통과하는 사실에도 불구하고, 제 2 난방 모드, 제습 모드 및 제상 모드에서는 냉각 유체의 감압을 발생시키지 않는다.

본 발명의 제 2 특징에 따르면, 외부 교환기의 냉각 유체의 순환은 회로가 제 2 난방 모드에서 이용되는 경우에 제 2 바이패스 조립체에 의해 우회된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 회로가 냉방 모드, 제 1 난방 모드, 제습 모드 및 제상 모드에서 이용되는 경우, 냉각 유체는 외부 교환기 내의 동일한 방향으로 흐른다.

본 발명에 따른 제 1 장점은 적어도 3가지 모드, 즉 냉방 모드, 난방 모드 및 제습 모드에서 냉각 유체 회로를 작동시키는 가능성을 수반하며, 외부 교환기로부터 에너지를 끌어내지만, 제습 모드로 작동하는 경우 회로 내의 냉각 유체의 유량을 제한하지 않는다.

다른 장점은 전술된 3 가지 모드에서 높은 성능 계수로 작동하기 때문에 감압 장치가 제공되어 있는 경우, 본 발명에 따른 회로에 의해 구현되는 타협을 수반한다.

본 발명의 다른 특징, 상세 및 장점은 도면과 관련하여 예로서 하기의 설명으로부터 보다 더 명확하게 이해될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 감압 장치의 단면도,
도 2는 감압 장치의 작용(behavior)을 도시하는 그래프이며, 상기 감압 장치 상류의 냉각 유체의 압력에 관해서, 특히 감압 장치의 통로의 단면적을 도시하는 그래프,
도 3은 본 발명에 따른 회로의 개략도,
도 4는 냉방 모드로 작동하는 도 3의 회로의 개략도,
도 5는 제 1 난방 모드로 작동하는 도 3의 회로의 개략도,
도 6은 제습 모드로 작동하는 도 3의 회로의 개략도,
도 7은 제 2 난방 모드로 작동하는 도 3의 회로의 개략도,
도 8은 제상 모드로 작동하는 도 3의 회로의 개략도.

또한, 도면은 본 발명을 실현하기 위해서 상세한 방식으로 본 발명을 나타내는 것이며, 상기 도면은 해당되는 본 발명을 보다 잘 정의하기 위해서 도움이 될 수 있음을 주목해야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 감압 장치(1)를 도시하고 있다. 감압 장치(1)는 외부 교환기의 출구와 증발기의 입구 사이에 설치되어 있다. 회로에 대한 감압 장치의 위치는 도 3에 보다 상세히 도시된다. 그러나, 감압 장치는, 냉각 유체를 수용하고 상기 유체를 보내며 그리고/또는 회로의 나머지 부분에 유체를 공급하기 전에 감압 장치의 압력을 감소시킨다고 한다.

이 감압 장치(1)는 부재(2)를 포함하며, 이 부재를 통해 냉각 유체(14)를 안내하기 위해 채널이 형성된다. 따라서, 회로 내를 흐르는 냉각 유체가 부재(2)를 통과할 수 있는 것으로 이해된다.

이 부재(2)는 감압 수단(3)을 수용하며, 상기 감압 수단의 기능은 회로가 냉방 모드로 작동되는 경우에, 냉각 유체(14)의 압력을 낮추는 것이다. 실시예에 따르면, 감압 수단(3)은 홀의 형태이며, 그렇지 않으면 일정한 단면적(4)을 가진 관으로서 공지된다. 전술된 단면적의 일정한 특징은 냉각 유체(14)의 통로 단면적이 홀의 치수에 의해 결정되는 것을 의미하며, 이러한 치수는 조절될 수 없다. 해당 일정한 단면적은 특히, 1.1 내지 2 ㎟ 사이에 있다. 바람직하게는, 일정한 단면적은 직경 1.4 mm의 원형 단면적을 가지는 홀에 대응하는 1.54 ㎟와 동일하게 선택된다.

도시되지 않은 다른 변형 예에 따르면, 감압 수단(3)은 단면적이 증발기의 출구에서 냉각 유체의 온도에 따라 조절되는 서모스태틱 밸브(thermostatic valve)의 형태이다.

본 발명에 따른 감압 장치(1)는 감압 수단(3)을 우회하기 위한 수단(5)을 포함한다. 바이패스 수단(5)의 기능은 주어진 조건에서 감압 수단(3)과 평행하게 냉각 유체(14)의 순환을 허용하는 것이다.

감압 수단(5)은 감압 장치의 바로 상류의 냉각 유체의 압력에 따라 즉 감압 장치의 입구에서 개폐할 수 있다. 본 발명의 구체적인 특징은 감압 장치가, 감압 수단 상류의 압력이 감소하고 임계치를 지나는 경우에 바이패스 수단의 통로 단면적에 추가된 감압 수단의 통로 단면적에 대응하는 감압 장치의 일반적 통로 단면적을 증가시키는 것이다. 따라서, 감압 수단(5)은 감압 장치(1)의 입구에서 냉각 유체(14)의 압력이 사전결정된 임계치(P_limit) 미만일 때 개방될 수 있음이 이해된다. 바람직하게는, 사전결정된 임계치(P_limit)는 예를 들어, 0.6 바 ± 4 바와 동일하다.

감압 장치(1)의 바로 상류의 압력이 4 바 미만일 때, 바이패스 수단은 개방되고 감압 수단(3)과 평행하게 냉각 유체(14)의 순환을 허용하는 것이 이해된다. 동시에, 바이패스 수단은 압력이 4 바, 즉 사전 결정된 임계치(P_limit)를 초과하는 경우에 폐쇄된다.

바이패스 수단(5)은 1 바 ± 0.5 바의 최대 부하 손실의 원인이 있다는 점을 특히 유의해야한다. 바람직하게는, 이러한 바이패스 수단(5)은 부하 손실이 0.5 바와 동일하도록 구성된다. 이 값은 특히, 제습 모드에서 회로 내에 일어나는 열역학적 사이클에 임의의 영향이 없는 것을 보장하기 때문에 특히 유리하다.

바이패스 수단(5)의 구조는 다음과 같다. 채널(6), 감압 수단(3)의 입구(8)와 동일한 냉각 유체(14) 압력을 갖는 입구부(7)를 포함한다. 실시예에 따르면, 입구부(7) 및 입구(8)는 동일한 엔트리 챔버(entry chamber)(도시하지 않음) 내로 통합될 수 있다.

채널(6)은 다른 출구부(9)를 포함하며, 이 출구부(9)를 통해 바이패스 수단을 관통하는 냉각 유체(14)가 배출된다. 입구부(7)와 출구부(9) 사이에 개재된 상태에서, 바이패스 수단(5)은 채널(6) 내의 냉각 유체(14)의 순환을 제어하는 차단 요소(10)를 포함한다.

도 1에서, 이 차단 요소(10)는 바이패스 수단(5) 내의 냉각 유체의 임의의 순환을 차단 또는 방지하는 위치에서 실선으로 도시되어 있다. 또한, 바이패스 수단(5)이 냉각 유체(14)가 통과하게 허용하는 경우를 나타내는 점선으로도 도시되어 있다.

차단 요소(10)는 부재(2) 내에 생성된, 샤프트(11) 내의 예를 들어 병진 운동으로 이동될 수 있다. 차단 요소는 예를 들어 피스톤 또는 견인 부재의 형태이다.

부재(2) 상의 차단 요소(10)의 마찰력 이외에, 이 차단 요소(10)는 2개의 힘에 영향을 받으며, 제 1 힘은 유압 기원인 반면에 제 2 힘은 기계적 기원이다. 따라서, 차단 요소는 샤프트(11) 내에 존재하는 냉각 유체(14)의 압력으로 일측에 노출되며, 이는 입구부(7) 또는 입구(8)와 동일한 압력임이 이해된다. 따라서, 냉각 유체의 압력은 채널(6)에 대해 차단 요소(10)의 위치에 영향을 미친다.

이 차단 요소(10)는 기계적 기원의 제 2 힘에 영향을 받는다. 일 실시예에 따르면, 이 힘은 일측에서 차단 요소(10) 상에 지지되며, 타측에서 부재(2)에 고정식으로 연결되는 스토퍼(13) 상에 지지되는 스프링 수단(12)에 의해 인가된다. 이 스프링 수단은 압축된 위치에서 실선으로 도시되어 있으며, 냉각 유체(14)에 의해 발생되는 힘은 스프링 수단(12)에 의해 인가된 힘보다 크다. 이 스프링 수단(12)은 감압된 방식으로 점선으로도 도시되어 있으며, 스프링 수단의 힘은 차단 요소(10)에 대하여 냉각 유체(14)에 의해 발생되는 힘보다 크다. 압력에 의해 발생되는 힘으로 취해진 방향은 스프링 수단(12)에 의해 발생되는 힘과 동일하다. 그러나 이러한 힘의 방향은 차단 요소의 변위를 가능하게 하기 위해 대향하고 있다.

마지막으로, 이는 기계적 기원, 특히 스프링의 힘이며, 특히 바이패스 수단(5)이 개방하는 압력 임계치 미만을 결정하는 힘임을 주목해야 한다.

본 발명은 채널(6)이 특히 최소 9 ㎟의 단면적을 갖는 경우 잘 작동한다. 따라서, 바이패스 수단(6) 내의 부하 손실은 열역학 사이클에 관해서 무시될 정도임이 보장된다.

도 2는 본 발명에 따른 감압 장치(1)의 작용을 나타내는 그래프이다. 바이패스 장치 상류의 냉각 유체의 압력(P)은 특히, 샤프트(11) 내에 존재하는 압력은 횡축에 표시되어 있다. 본 발명의 감압 장치(1)의 일반적인 개구 단면적(S)은 종축에 표시되어 있다.

압력(P_limit), 예를 들어, 임계치 값에 대응하는 4 바의 압력 미만에서, 전반적인 단면적(S)은 예를 들어, 고정된 홀의 통로 단면적(S₃)보다 크다. 또한, 압력(P)이 감소하면 할수록, 전반적인 단면적(S)은 최대값(S_max)에 도달할 때까지 증가하며, 이는 차단 요소의 완전한 개방에 대응하는 것으로 확인되고 있다. 변형예에 따르면, 바이패스 수단의 개방은 그 상류의 압력에 비례하는 것으로 이해될 것이다. 물론, 본 발명은 이러한 특정 경우에 제한되는 것은 아니며 이는 차단 요소에 대해, 사전결정된 임계치(P_limit)에 따라 완전히 개방된 위치 또는 완전히 폐쇄된 위치만을 취하도록 쌍안정(bi-stable) 가능하게 하는 규정이 있기 때문이다.

냉각 유체의 압력이 사전결정된 임계치(P_limit)를 초과하는 경우, 차단 요소는 바이패스 수단을 폐쇄하며 냉각 유체만이 바이패스 수단(3)을 통해 흐른다.

도 3은 전술된 감압 장치(1)가 포함되는 본 발명에 따른 회로(1)를 도시하고 있다. 작동 모드(도 3)와 관계없이 이 회로의 구조를 먼저 하기에 설명할 것이며, 두번 째로, 작동 모드(도 4 내지 도 8) 각각에 대해 회로 내의 냉각 유체 순환에 의해 취해지거나 취해질 수 있는 경로가 이어서 설명될 것이다.

하기에 이용되는 용어 "상류(upstream)"및 "하류(downstream)"는 고려중인 구성 요소 또는 부분에서 고려중인 유체의 이동 방향을 언급하는 것이다.

도 4 내지 도 8에서, 회로(1)는 해당 동작 모드 중 냉각 유체의 순환을 나타내는 실선 내의 부분, 구역, 또는 영역을 포함하며, 화살표는 순환의 방향을 나타낸다. 점선으로 표시된 회로(15)의 부분, 섹터 또는 영역은 냉각 유체의 순환이 존재하지 않는 것을 나타낸다.

공기-조화 루프 또는 냉매 회로로서 달리 언급되는 회로(15)는 냉각 유체가 내부에서 흐르는 폐쇄 루프이다. 냉각 유체는 약어 R134a로 알려진 수소화불화탄소와 같은 서브-임계 유체 형태이며, 또는 온실 효과에 거의 해로운 작용을 하지 않는 즉, HFO-1234yf의 명칭으로 공지된 자동 공기-조화기에 대한 장기 해결책을 제공할 수 있는 냉각 유체이다. 이산화 탄소와 같은, 예를 들어 명칭 R744로 공지된 초임계 유체일 수도 있다. 이러한 경우, 응축기는 가스 냉각기로 대체된다.

이러한 회로는 조화, 즉, 자동차의 승객 공간에 존재하는 공기의 습도 및 온도를 조절하는 역할을 한다. 이 열 조절은 차량 내로 도면 부호(16)로 표시된 공기의 흐름을 전달함으로써 실행된다. 이러한 내부 공기의 흐름(16)은 환기, 난방 및/또는 공기-조화 설비(17)를 통해 통과하는 경우 열적으로 처리되며, 이 설비는 내부 교환기를 통하는 공기의 순환을 제어하는 기능을 갖는 적어도 하나의 밸브 부재(35)와, 회로(15)의 몇몇의 구성요소를 수용한다. 공기의 흐름이 차량의 승객 공간에서 수행되는 열 조절의 매개체(vector)이기 때문에, 공기의 이러한 흐름은 내부 공기의 흐름으로 불린다.

이러한 내부 공기의 흐름(16)은 예를 들어, 환기, 난방 및/또는 공기-조화 설비(17)에 고정식으로 연결되는 팬(34)에 의해 이동된다.

냉각 유체 회로(15)는 예를 들어 전기식이며 그 압축 메카니즘이 나선형 또는 피스톤 타입인 압축기(18)를 포함하며, 상기 압축기는 이 압축기의 케이싱에 통합된 전동기에 의해 구동된다. 이러한 압축기(18)는 압력을 증가시키면서 그리고 동시에 압축기의 온도를 증가시키면서 냉각 유체를 순환시키는 기능을 갖는다.

압축기 출구(18)는 내부 교환기(19)로서 하기에 언급되는, 열 교환기의 입구에 직접 연결된다. 이는 내부 교환기를 통과하는 내부 공기의 흐름(16)과 내부 교환기(19) 내에서 순환하는 냉각 유체 사이의 열 교환을 수행하는 기능을 갖는 열 교환기이다. 이러한 교환기는 환기, 난방 및/또는 공기-조화 설비(17) 내에 장착된다.

이 내부 교환기(19)는 구체적으로는 제 1 난방 모드, 제 2 난방 모드 및 제습 모드에서 이용되는 차량의 승객 공간을 난방하는 기능으로 할애된다.

이러한 내부 교환기(19)의 출구는 분기 장치(21)에 연결되는 출구를 갖는 감압 부재(20)의 입구에 연결된다. 이러한 감압 부재(20)는 눈금 홀(calibrated hole)의 형태인 것이 바람직하며, 액체를 냉각하기 위한 홀의 통로 단면적은 일정하다. 대안적으로, 그것은 서모스태틱 감압기 또는 전기적 또는 전기적으로 제어되는 감압기일 수도 있다.

이러한 감압 부재(20)와 바로 평행하게, 회로(15)는 바이패스 밸브(22)를 포함하며, 이 바이패스 밸브의 하나의 입구가 감압 부재(20)의 입구에 연결되어 있는 반면에 출구는 감압 부재(20)의 출구에 연결된다. 이러한 바이 패스 밸브(22)는 예를 들어, 회로의 작동 모드에 따라 전기적으로 제어되는 2방 밸브의 형태이다.

분기 장치(21)는 냉각 유체와 관련하여 외부 교환기(25)와, 평행하게 설치되는 도관(24)을 또한 포함하는 제 2 바이패스 조립체(23)의 일부이다.

외부 교환기(25)는 대체로 차량의 전면에 설치되어 있다. 본 발명에 따른 회로를 수반하는 차량의 승객 공간과 관련하여 외부 공기의 흐름(26)과 내부를 순환하는 냉각 유체 사이에서 열 교환을 실행하도록 의도된다. 하기의 설명에서, 교환기는 외부 교환기(25)로 언급된다.

따라서, 분기 장치(21)는 감압 부재(20)에 직접 연결되는 입구, 도관(24)과 연통되는 제 1 출구, 및 외부 교환기(25)의 입구에 연결되는 제 2 출구를 포함한다.

이 외부 교환기(25)는 제 1 연결 위치(27)에 연결되는 유체 냉각용 출구를 포함하며, 이는 도관(24)에 그리고 회로(15)의 나머지에 연결되기도 한다.

이러한 제 1 연결 위치(27)의 바로 하류에서, 냉각 유체를 분리하기 위한 분리 장치(28)가 회로(15) 내에 설치되어 있다. 이 분리 장치(28)는, 냉각 유체가 회로(15)의 구성 부분인 증발기(31) 및 감압 장치(1)를 우회하도록 허용하게 하는 기능을 갖는 배관(pipework; 30)의 존재에 의해 보충되는 제 1 바이패스 조립체(29)의 보다 일반적인 부분이다.

따라서, 분리 장치(28)는 연결 위치(27)에 연결되는 입구, 감압 장치(1), 구체적으로 감압 장치의 엔트리 챔버에 연결되는 제 1 출구, 및 배관(30)과 연통하여 배치되는 제 2 출구를 포함한다. 본 발명에 따른 감압 장치의 엔트리 챔버는 감압 수단, 바이패스 수단 및 차단 요소가 이동하는 샤프트에 전력을 동시에 공급한다.

감압 장치의 방전 챔버는 감압 수단 및/또는 바이패스 수단으로부터 기원하는 냉각 유체를 수집한다. 이 방전 챔버는 증발기(31)의 입구에 연결되며, 이는 차량의 승객 공간 내로 전달되는 내부 공기의 흐름(16)과 냉각 유체 사이의 열 교환기이다. 이 증발기(31)는 환기, 난방 및/또는 내부 공기의 흐름(16)의 이동 방향에 대해 내부 교환기(19) 상류의 공기-조화 설비(17) 내에 장착되는 것을 주목해야 한다.

증발기(31)의 출구는 제 1 바이패스 조립체(29)를 구성하는 배관(30)에 또한 연결되는 제 2 연결 위치(32)에 연결된다.

이 제 2 연결 위치(32)는 열 환경에 따라 그리고 선택된 작동 모드에 따라 냉각 유체의 비-순환 질량을 보관하는 기능이 있는 냉각 유체 보관 장치(33)에 의해 또는 직접 압축기(18)의 입구에 연결된다.

본 발명에 따른 회로의 구조를 상세히 설명한 후에, 선택된 모드에 따라 작동되는 경우에 회로 내의 냉각 유체의 순환에 대해 설명한다.

도 4는 내부 공기의 흐름(16)을 냉각하기 위한 모드에서 이용되는 경우 회로(15) 내의 냉각 유체의 순환을 도시하고 있다.

냉각 유체(14)는 압축기에 의해 압축되고 내부 교환기(19)를 통해 순환된다. 냉방 모드에서, 내부 교환기(19) 내에 존재하는 고온 냉각 유체와 내부 공기의 유동(16) 사이의 열 교환은 공기의 흐름을 차단하기 위한 밸브 부재(35)의 존재에 의해 방지된다. 이 밸브 부재는 내부 교환기(19)의 바로 상류 또는 하류에 배치될 수 있다.

냉각 유체(14)는 압력 손실을 받지 않고, 바이패스 밸브(22)를 통해 통과하는 감압 부재(20)를 우회한다. 분기 장치(21)는 도관(24) 내의 냉각 유체의 순환을 방지하고, 따라서, 외부 교환기(25)를 통해 냉각 유체(14)의 순환을 도입한다. 냉각 유체는 외부의 공기의 흐름(26)을 이용하여 열 교환에 의해 냉각되며 기존 방식으로 분리 장치(28)까지 계속된다. 이는 배관(30) 내의 냉각 유체의 순환을 차단하며, 감압 장치(1)의 방향으로 순환을 허용한다.

이러한 작동 모드가 이용되는 경우에, 감압 장치(1)의 입구에서 냉각 유체(14)의 압력이 임계값(P_limit) 보다 크다. 이러한 방식으로, 바이패스 수단은 폐쇄 상태로 유지되며, 냉각 유체(14)는 그 압력을 감소시키는 감압 수단을 통해 흐른다.

따라서, 감압되는 냉각 유체는 증발기 내로 도입되며, 내부 공기의 흐름을 냉각시키기 위해서, 냉각 유체를 내부 공기의 흐름(16)과 교환한다. 냉각 유체는 새로운 루프를 실행하기 전에 압축기(18)로 마지막으로 복귀시키기 위해서 냉각 유체용 저장 장치(33)를 통과함으로써 경로를 종료한다.

도 5는 외부 교환기(25)를 통해 외부 공기의 흐름(26)으로부터 에너지가 얻어지는 제 1 난방 모드 내의 회로(15)의 이용을 도시하고 있다.

구성요소의 구조와 관련된 정보가 도 3 및 도 4와 관련하여 참조된다. 냉각 유체(14)는, 회로(15) 내에서 도 4에 도시된 냉방 모드용 순환 방향과 동일한 방향으로 흐르는 것을 주목해야 한다. 다음 설명은 후자와 비교해 차이점을 기초로 하고 있다.

제 1 차이점은, 환기, 난방 및/또는 공기-조화 설비(17) 내의 밸브 부재(35)의 위치를 포함한다. 이는 밸브 부재(35)가 내부 공기의 흐름(16)과 내부 교환기(19) 사이의 열 교환을 허용하는 위치에 배치되어 있기 때문이다. 예를 들어, 밸브 부재(35)는 내부 교환기(19)의 전면에서 통로를 해제시킨다.

제 2 차이점은 감압 부재(20) 및 바이패스 밸브(22)를 포함한다. 이 밸브는, 냉각 유체(14)가 감압 부재(20)를 반드시 통과하도록 폐쇄된다. 냉각 유체(14)는 외부 교환기(25)가 증발기로서 작용하는 그 위치에서 감압되며, 냉각 유체는 외부 공기의 유동을 냉각시킨다.

분리 장치(28)는, 감압 장치(1)의 방향에서의 냉각 유체의 순환을 방지하며 배관(30)의 방향으로 순환을 허용하는 위치에 배치된다. 따라서, 이러한 분리 장치(28) 및 이 도관(30)은 제 1 바이패스 조립체(29)를 형성하며, 그에 따라 냉각 유체(14)는 감압 장치(1) 및 증발기(31)를 포함하는 회로(15)의 부분을 우회하는 것이 이해될 것이다.

도 6은 내부 공기의 흐름이 바람직하게는 내부 교환기(19)를 이용하여 가열되면서 증발기를 이용하여 건조되는 제습 모드를 도시하고 있다.

가열 기능의 설명에 대해서는 도 5와 관련하여 참조된다. 다음 설명은 차이점을 근거로 하고 있으며, 동일한 구성 부품을 실현하는 수단과 관련한 정보가 도 3 내지 도 5의 설명으로부터 참조된다.

이러한 상황에서, 감압 장치(1)는 사전결정된 임계값보다 낮은 압력에서 냉각 유체(14)를 수용한다. 차단 요소는 스프링에 의해 가압되고, 그에 따라 바이패스 수단이 해제된다. 냉각 유체(14)는 감압 장치(1) 내에 설치된 감압 수단을 우회하며, 열역학 사이클에 대해 상당한 압력 저하를 받지 않고 감압 수단을 통과한다. 결국, 바이패스 수단이 개방되는 경우 감압 장치의 부하 손실은 1 바 ± 0.5 바와 동일하다. 0.5 바의 값이 바람직하다.

증발기(31)는 내부 공기의 흐름(16)을 냉각하고 제습 기능이 실행될 수 있게 내부 공기의 흐름을 건조시킨다.

감압 장치(1)는 작동 모드에서 특히 유리하다. 이는 열역학적 관점에서 명백하기 때문에, 0℃에 가까운 온도 레벨에서 감압 부재(20)의 영역 내의 냉각 유체를 감압시킬 수 있으며, 이는 에너지의 최대 레벨이, 교환기 또는 증발기(31)가 냉동되는 어떠한 위험도 없이 열 교환기(25)의 영역 내에서 달성될 수 있게 한다. 냉각 유체(14)의 유동률은 또한 감압 장치(1)에 의해 제한되지 않으며, 제습 모드에서 이용되는 경우 회로의 열역학 사이클의 성능 계수를 향상시키는데 기여한다.

도 7은 회복 모드 또는 복구 모드로 달리 언급되는 제 2 난방 모드에서의 본 발명에 따른 회로를 도시하고 있다. 예를 들어, 내부 공기의 흐름(26)의 온도는 외부 교환기(25)의 이용을 효과적이지 못하게 하는 경우, 이러한 모드가 이용된다. 냉각 유체의 열역학 사이클은 증발기(31) 및 내부 교환기(19)만을 독점적으로 이용함으로써 작동되며, 내부 교환기를 통해 차량의 승객 공간에서 발생하는 내부 공기의 유동(16)이 통과한다. 따라서, 난방 모드는 내부 공기의 흐름(16)으로부터 열을 미리 얻은 냉각 유체의 압축에 의해 생성된다. 공기-조화 루프의 성능 계수가 더욱 향상된다. 또한, 전기 난방 방열기(도시되지 않음)는 환기, 난방 및/또는 공기-조화 설비 내에 통합되는 경우에, 전기 난방 방열기는 에너지 소비를 제한하는 비활성 작동 상태에 있다.

다음과 같이, 도 6에 관한 차이점이 있습니다. 분기 장치(21)는 도관(24) 내의 냉각 유체(14)의 순환을 허용하고, 외부 교환기(25) 내의 냉각 유체의 순환을 방지하도록 배열된다. 이 경우에, 냉각 유체(14)는 외부 교환기(25)를 우회한다.

이러한 작동 모드에서, 냉각 유체가 사전결정된 값 미만으로 떨어지는 루프 내의 유동률을 갖는 것이 중요하다. 또한, 본 발명은 증발기(31)가 가능한 가장 큰 압력 차에서 작동되는 것을 허용한다.

제 1 감압 부재(20)에 의해 감압되는 냉각 유체(14)는 사전결정된 압력 임계치( P_limit) 미만의 압력으로 감압 장치(1)에 진입한다. 냉각 유체는, 냉각 유체의 유동률을 제한할 수 없게 하는 감압 장치(1)의 감압 수단을 우회한다.

도 8은 외부 교환기(25)를 제상하기 위한 작동 모드를 도시하고 있다. 이것은 난방 모드가 외부 교환기에 서리(frost)를 생성하는 조건에서 작동되는 상황이다. 제상 모드는 외부 교환기를 해동시키기 위해서 사전결정된 길이의 시간 동안 활성화된다. 따라서, 제상 모드는 외부 교환기(25)의 서리에 의한 폐색(blockage)의 레벨에 따라 제 1 난방 모드 직후에 활성화될 수 있음을 이해해야 한다.

이 모드에서는 냉각 유체(14)의 유동률을 불필요하게 제한하지 않는 것도 유리하다. 바이패스 밸브(22)는 고온의 냉각 유체가 압력을 감소시키지 않고 통과하도록 개방된다. 분기 장치(21)는 외부 교환기를 향해 냉각 유체(14)의 통과를 허용한다.

냉각 유체(14)는 고온이기 때문에, 외부 교환기를 통한 경로는 외부 교환기(25) 상에 존재하는 서리의 가속화된 용해를 이끌어 낸다. 냉각 유체가 감압되지 않아도, 감압 장치(1)의 입구에서, 즉 감압 수단의 바이패스 수단 상류에서 냉각 유체의 압력은 임계값(P_limit) 미만인 것이 발견되었다. 바이패스 수단은 회로(15) 내의 냉각 유체의 최대 유동을 허용하기 위해서 개방된다. 열역학 사이클의 성능 레벨은 개선되며, 외부 교환기(25)의 제상을 실행하기 위해서 요구되는 시간의 단축은 분명하다. 제 1 난방 모드가 보다 신속하게 재작동되게 하기 때문에, 차량 이용자에 의해 요구되는 승객 공간의 열 환경(thermal condtion)이 달성되는 것을 보장하는데 유리하다.

위의 설명은 바이패스 조립체(23 또는 29) 중 하나 또는 다른 하나 내에서 냉각 유체의 순환을 제어할 수 있는 분리 장치 또는 분기 장치를 냉각 유체의 순환을 제어 할 수 있는 분기 장치 또는 분리 장치를 설정한다. 이들 장치는 전기적으로 제어되는 3방 밸브 형태이지만, 본 발명은 또한, 2개의 분리 2방 밸브를 이용하는 것에 대한 것이다.

전술된 설명은 다른 구성요소에 대한 하나의 구성요소의 위치를 얻기 위해서, "관련", "연결", "연통" 및 "직접"이라는 용어를 이용하고 있습니다. 이러한 용어는 가능한 제 1 구성요소가 제 2 구성요소에 인접하거나, 선택적으로, 특히 연질 또는 강질인 예를 들면, 도관 또는 관의 형태로 냉각 유체를 전달하기 위한 수단을 통해 독점적으로 상호 연결되는 것을 이해해야 한다. 즉, 제 1 구성요소는, 회로 내에서 작동하는 열역학 사이클에 대해 비활성인 수단에 의해 고려되는 제 2 구성요소에 연결된다.

Claims

차량 내에 설치되는 냉각 유체 회로(15)용 감압 장치에 있어서,
냉각 유체(14)가 관통하여 흐를 수 있는 부재(2)를 포함하며, 상기 부재(2)는 상기 냉각 유체(14)의 압력을 감소시킬 수 있는 감압 수단(3)과, 상기 감압 수단(3)을 우회하기 위한 바이패스 수단(5)을 수용하며, 상기 바이패스 수단(5)은 상기 바이패스 수단(5) 상류의 상기 냉각 유체(14)의 압력이 사전결정된 임계치(P_limit) 미만일 때 개방될 수 있는
냉각 유체 회로용 감압 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 바이패스 수단(5)은 상기 바이패스 수단 상류의 상기 냉각 유체(14)의 압력이 상기 사전결정된 임계치(P_limit)보다 클 때 폐쇄되는
냉각 유체 회로용 감압 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 바이패스 수단(5)은 1 바 ± 0.5 바의 최대 부하 손실을 발생시킬 수 있는
냉각 유체 회로용 감압 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 바이패스 수단(5)은 채널(6)을 포함하며, 상기 채널의 상기 냉각 유체(14) 순환이 차단 요소(10)의 종속하에 놓이며, 상기 차단 요소(10)는 한편으로는 상기 차단 요소(10) 상류의 상기 냉각 유체(14)의 압력에 노출되며, 다른 한편으로는 기계적인 힘에 영향을 받는
냉각 유체 회로용 감압 장치.
제 4 항에 있어서,
스프링 수단(12)은 상기 차단 요소(10) 상류의 상기 냉각 유체(14)의 압력에 의해 상기 차단 요소(10) 상에서 발생되는 힘의 방향과 반대 방향으로 기계적인 힘을 인가하는
냉각 유체 회로용 감압 장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 채널(6)은 적어도 9 ㎟와 동일한 단면적을 갖는
냉각 유체 회로용 감압 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 감압 수단(3)은 일정한 단면적을 갖는 홀인
냉각 유체 회로용 감압 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 감압 수단(3)의 일정한 단면적은 1.1 내지 2 ㎟ 사이인
냉각 유체 회로용 감압 장치.
압축기(18), 내부 교환기(19), 상기 내부 교환기(19)의 바로 하류에서 회로(15) 상에 설치되는 감압 부재(20), 외부 교환기(15) 및 증발기(31)를 포함하는 냉각 유체 회로(15)에 있어서,
상기 증발기(31)의 바로 상류에 설치되는 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 감압 장치(1)를 포함하는 것을 특징으로 하는
냉각 유체 회로.
차량의 승객 공간 내로 전달되는 내부 공기의 흐름(16)을 열적으로 조정하기 위해 제 9 항에 기재된 냉각 유체 회로(15)의 용도에 있어서,
상기 냉각 유체 회로(15)는 적어도,
- 상기 감압 부재(20) 내의 냉각 유체(14)의 순환이, 상기 냉각 유체(14)의 압력의 감소가 상기 감압 장치(1)의 상기 감압 수단(3)에 의해 실행되는 경우에 우회되는 내부 공기 흐름(16)의 냉방 모드에서,
- 상기 감압 부재(20)가 상기 냉각 유체(14)의 압력을 감소시키는 내부 공기의 흐름(16)의 제 1 난방 모드에서,
- 상기 바이패스 수단(5)이 개방되도록 상기 감압 부재(20)가 사전결정된 임계치(P_limit) 미만으로 상기 냉각 유체(14)의 압력을 감소시키는 내부 공기의 흐름(16)의 제 2 난방 모드에서,
- 상기 냉각 유체(14)가 상기 외부 교환기(25)를 통과하는 동안, 그리고 상기 감압 부재(20)가 상기 바이패스 수단(5)이 개방되도록 상기 사전결정된 임계치(P_limit) 미만으로 상기 냉각 유체의 압력을 감소시키는 내부 공기의 흐름(16)의 제습 모드에서, 그리고
- 상기 감압 부재(20) 내의 상기 냉각 유체(14)의 순환이 우회되는 동안, 상기 냉각 유체의 압력은 상기 바이패스 수단(5)이 개방되도록 상기 사전결정된 임계치(P_limit) 미만인 외부 교환기의 제상 모드에서 이용되는
냉각 유체 회로의 용도.
제 10 항에 있어서,
상기 증발기(31) 및 상기 감압 장치(1) 내의 상기 냉각 유체(14)의 순환은, 상기 회로(15)가 상기 제 1 난방 모드에서 이용되는 경우, 제 1 바이패스 조립체(29)에 의해 우회되는
냉각 유체 회로의 용도.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서.
상기 외부 교환기(25) 내의 상기 냉각 유체(14)의 순환은, 상기 회로(15)가 제 2 난방 모드에서 이용되는 경우, 제 2 바이패스 조립체(23)에 의해 우회되는
냉각 유체 회로의 용도.
제 10 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 냉각 유체(14)는, 상기 회로(15)가 냉방 모드, 제 1 난방 모드, 제습 모드 및 제상 모드에서 이용되는 경우, 상기 외부 교환기(25) 내에서 동일한 방향으로 흐르는
냉각 유체 회로의 용도.