KR20170048133A - 열 펌프 기능을 갖춘 차량용 공조 시스템의 냉매 순환계 - Google Patents

열 펌프 기능을 갖춘 차량용 공조 시스템의 냉매 순환계 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 증발기(3), 압축기(5) 응축기(6) 그리고 팽창 부재(7)를 구비하는, 열 펌프 기능을 갖춘 차량용 공기 조화 시스템(2)의 냉매 순환계(1)에 관한 것으로서, 상기 냉매 순환계는, 이러한 냉매 순환계(1)에서 상기 압축기(5) 앞에, 별도의 유체 안내 장치(8)의 추가 증발기(9)가 배치된 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 냉매 순환계의 작동 방법과도 관련이 있다.

Description

열 펌프 기능을 갖춘 차량용 공조 시스템의 냉매 순환계{REFRIGERANT CIRCUIT FOR A VEHICLE-AIR CONDITIONING SYSTEM WITH HEAT PUMP FUNCTION}
본 발명은 열 펌프 기능을 갖춘 차량용 공조 시스템의 냉매 순환계에 관한 것이다. 점점 더 향상되는 차량 엔진 효율성 또는 차량용 전력계통(electric power system) 사용으로 인해, 안락함(comfort)에 중점을 둔 차량 객실 가열에 점점 더 적은 폐열이 사용된다. 따라서 차량 실내 가열을 지원하고, 그와 더불어 승객이 느낄 수 있는 안락함을 증가시키는 보조 가열 시스템들이 요구된다.
선행 기술에는 차량용 공조 시스템에 사용되는 다양한 보조 가열 시스템들이 공지되어 있다. 전기 보조 가열 시스템들 외에 냉매를 기반으로 하는 열 펌프들도 사용된다. 그 밖에도 냉매 순환계 내 냉매 흐름들의 전환을 통해 가열 기능을 보장하는 전형적인 열 펌프 회로들뿐만 아니라 소형 열 펌프 시스템들도 공지되어 있으며, 이러한 열 펌프 시스템들의 경우에는 목적에 맞는, 공기측 상호 연결(interconnection)에 의한 기본 냉매 순환계를 이용하여 가열, 냉각 및 제습 그리고 모든 임의의 혼합 온도 생성 기능이 실현될 수 있다. DE 10 2012 108 891 A1호 및 DE 10 2011 052 752 A1호에는 앞서 언급한 유형의 소형의 차량용 공조 시스템들이 공지되어 있으며, 상기 두 문서의 경우 냉매 순환계의 증발기의 냉풍 흐름과 응축기의 온풍 흐름이 차량용 공조 시스템의 필요한 송풍 온도에 상응하게 혼합된다. 혼합된 공기는 공기 채널을 통해서 차량 객실 내로 안내된다. 객실 내에 배치된, 여러 토출구-제어 부재들을 갖는 공기 분배 시스템에 의해 공기는 예를 들면 디프로스트, 통풍 및 레그 토출구와 같은 상응하는 공기 토출구들로, 즉 차량 내로 안내된다. 잉여 공기는 추가 토출구들을 통해 소형 공조 장치로부터 주변으로 송풍된다. 이러한 공조 장치들은 이미 전형적인 열 펌프 시스템들에 비해 증가된 효율성과 더 적은 복잡성을 갖고 있다.
전형적인 열 펌프들과 관련한 선행 기술의 단점은, 많은 수의 부품으로 인해 야기되는 복잡성이 높고 - 많은 수의 부품은 재차 높은 비용과 결부되며 -, 그리고 저온의 주변 온도 조건에서 낮은 출력 보인다는 것이다.
소형 실내 온도 조절 시스템들의 단점은 그들의 적용으로 인해 뚜렷하게 변경된 차량 구조이며, 이러한 구조는 종래 방식의 차량들에는 사용이 불가능하다.
본 발명의 과제는, 차량 내에서 종래 방식의 공간 분할이 동일하게 준수되면서 복잡성이 적고, 그리고 차량용 공조 시스템의 기본 부품들 사용이 가능한, 열 펌프 기능을 갖춘 차량용 공조 시스템의 냉매 순환계를 제공하는 것이다.
상기 과제는 독립 특허 청구항들에 따른 특징들을 갖는 대상 및 방법에 의해서 해결된다. 개선예들은 종속 특허 청구항들에 기재되어 있다.
본 발명의 과제는 특히 열 펌프 기능을 갖춘 차량용 공조 시스템의 냉매 순환계에 의해서 해결되며, 이 경우에는 상기 냉매 순환계는 적어도 하나의 증발기, 압축기, 응축기 및 팽창 밸브를 구비한다. 그 밖에 상기 냉매 순환계는, 냉매 순환계의 별도의 유체 안내 장치 내에 있는 추가 증발기가 압축기 이전에 배치된 것을 특징으로 한다. 상기 유체 안내 장치는, 냉매로의 열 전달을 위해, 냉매와 이러한 냉매에 비해 상대적으로 따뜻한 유체를 접촉시키고자 하는 목적을 충족시킨다. 그러므로 넓은 의미에서 이미 유체-유체 열교환기는 하나의 유체 안내 장치이다. 본 발명의 바람직한 한 실시예에 따르면, 유체 안내 장치는 냉매 순환계의 추가 증발기로서 형성되어 있고, 이러한 추가 증발기는 유체 안내 효율을 향상시키기 위해 하우징 그리고 경우에 따라 추가 부품들을 구비한다. 전술한 설명의 관점에서 따뜻한 유체로는 순환 공기, 주변 공기 또는 엔진실 공기(engine compartment air)뿐만 아니라 과급 공기, 냉각수, 냉각 오일 또는 배기가스가 사용될 수 있다. 본 발명의 의미에서 공조 장치와 냉매 순환계의 총체는 차량용 공조 시스템으로 간주된다. 공조 장치에는 필요한 냉매 순환계의 부품들 외에, 예를 들면 송풍기, 플랩 및 혼합 공간과 같은 컨디셔닝 될 공기 흐름의 처리, 안내 및 분배를 위한 추가 부품들이 제공된다.
또한, 본 발명의 바람직한 한 실시예에 따르면, 차량 객실로의 직접적인 또는 간접적인 열 방출을 위해 냉매 순환계의 압축기와 응축기 사이에는 추가의 열교환기가 배치되어 있다. 차량 객실로의 직접적인 또는 간접적인 열 방출은, 상기 추가 열교환기를 이용해 냉매 순환계로부터 나온 열을 직접적으로 가열을 위해 차량 객실에 공급될 공기로 전달하거나, 또는 간접적으로 삽입된 유체 순환계를 통해 차량 객실에 공급될 공기로 전달하는 것을 의미한다. 그러므로 추가 열교환기는 냉매 순환계로부터 나온 열을 직접적으로 공조 장치 내에서 컨디셔닝 될 공기 흐름에 방출한다. 대안적으로 추가 열교환기는 냉매 순환계로부터 나온 열을 간접적으로 먼저 예를 들면 엔진 냉각 회로에 방출하고, 후속해서 상기 엔진 냉각 회로는 종래 방식의 가열 열교환기를 이용해 열을 컨디셔닝 될 차량 객실용 공기 흐름에 발출한다.
바람직하게는 차량용 공조 시스템의 추가 열교환기가 증발기 다음에, 컨디셔닝 될 공기 흐름 내에 배치되어 있다.
전기 또는 하이브리드 차량들의 경우, 엔진 냉각 회로의 가열 열교환기 대신 차량용 공조 시스템의 추가 열교환기가 컨디셔닝 될 공기 흐름 내에 배치되어 있다.
특히 바람직하게는 냉매 순환계의 차량용 공조 시스템의 전술한 열교환기에 추가로, 전기 또는 하이브리드 차량들의 경우에 엔진 냉각 회로의 가열 열교환기가PTC 대신 컨디셔닝 될 공기 흐름 내에 배치되어 있다. 이와 관련하여 연소 기관들의 경우 엔진 냉각 회로의 가열 열교환기 또는 전기 또는 하이브리드 차량들의 경우 PTC로도 언급되는 전기 가열기는 차량 객실을 위한 공기 흐름을 가열하기 위한 추가 열원이다.
바람직하게 냉매 순환계의 응축기는, 차량용 공조 시스템 내 열교환기를 통해 컨디셔닝 될 공기 흐름이 가열되는 동안 주변으로 상기 응축기의 열 방출을 저지하거나 불가능하게 하기 위해, 폐쇄 가능한 공기 분배 시스템들이 제공되는 방식으로 설계되어 있다.
특히 바람직하게 추가 증발기 앞에 추가 팽창 부재가 배치되어 있으며, 이러한 팽창 부재는 압력을 감소시킴으로써 증발 온도 레벨을 감소시키고, 따라서 객실 가열에 더 낮은 온도의 열원 사용을 가능하게 한다.
상기 추가 증발기와 추가 팽창 부재는 바람직하게 냉매 순환계 내 증발기 앞에, 뒤에 또는 상기 증발기에 평행하게 배치된다.
추가 증발기는 엔진실 또는 온풍으로 둘러싸인 차량 내 다른 장소에 배치하는 것이 특히 바람직한데, 그 이유는 이렇게 함으로써 상기 추가 증발기를 통해 차량 객실 가열을 위한 그리고 승객의 안락함을 증가시키기 위한 열이 제공될 수 있기 때문이다.
특히 차량용 공조 시스템의 냉각 기능에 있어서는, 이러한 작동 모드에서 추가 증발기를 통한 열 흡수를 최소화하거나 심지어는 전혀 불가능하게 하기 위해, 별도의 유체 안내 장치의 입구측에 추가 증발기의 관류를 방지하기 위한 폐쇄 부재를 제공하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 별도의 유체 안내 장치가 출구측에 리턴 흐름 폐쇄 부재를 갖는 것이 바람직한 것으로 입증되었으며, 상기 폐쇄 부재는 반대 방향으로의 유체 안내 장치의 관류를 저지한다.
특히 바람직하게 공기 안내 장치로 형성된 실시예에서 별도의 유체 안내 장치의 폐쇄 부재들은 플랩으로 형성되어 있다. 대안적으로 상기 유체 안내 장치의 폐쇄 부재들은 블라인드(blind)로 형성되어 있다. 물론 유체 안내 장치의 폐쇄 부재들은 플랩 및/또는 블라인드로 조합 방식으로도 형성될 수 있다.
별도의 공기 안내 장치 내부에서 냉매 순환계로의 열 유입은 송풍기의 제공으로 바람직하게 증가될 수 있는데, 이때 추가 증발기를 통한 추가 열 유체 흐름이 송풍기에 의해 증가된다.
본 발명의 특히 바람직한 한 실시예에 따르면, 공기 안내 장치로서 별도의 유체 안내 장치는 2개의 추가 열 유체 연결부 그리고 순환 공기 및/또는 엔진실 공기의 유체 안내 장치의 추가 증발기를 교대로 또는 동시에 관류하기 위한 관련 플랩들을 갖는다.
본 발명의 과제는 또한 냉매 순환계의 작동 방법에 의해서 해결되며, 이 경우 열 펌프 모드에서 추가 열 유체 흐름은 별도의 유체 안내 장치를 관류하고, 냉매 순환계의 열은 추가 증발기를 통해 흡수되며, 이러한 열은 후속해서 추가 열교환기에서 차량용 공조 시스템을 통해 컨디셔닝 될 공기 흐름으로 그리고 차량 객실 내로 방출될 수 있다.
계속해서 본 발명의 과제는 냉매 순환계의 작동 방법에 의해서 해결되며, 이 경우 냉각 모드에서 상기 별도의 유체 안내 장치는, 추가 증발기를 통해 열을 흡수하지 않고 냉매 순환계가 냉각 장치 모드로 작동하도록 스위칭 된다.
본 발명의 장점은 매우 일반적으로, 차량 내 기본 부품들 그리고 종래 방식의 장치들 사용 시 전형적인 그리고 냉매를 기반으로 하는 열 펌프의 장점들이 소형의 실내 온도 조절 시스템의 장점들, 즉 단순한 냉매 순환계 사용 하에 높은 효율성과 연결된다는 것이다.
따라서 본 발명의 과제는 본 발명의 컨셉에 따라 냉각 순환계들에서는 냉매 응축기 또는 가스 냉각기로서 집적된 열교환기를 갖는 차량용 공조 시스템에 의해 그리고 열 펌프 기능에서는 추가 열을 흡수하기 위한 별도의 유체 안내 장치 내 추가 증발기에 의해서 해결된다.
선행 기술에 따른 냉매 순환계는 차량용 공조 시스템 내부에 추가 열교환기를 가지며, 이 경우 상기 추가 열교환기는 프로세스 진행에 따라 응축기 또는 가스 냉각기로 설치된다. 추가 열교환기는 순환계 내에서 압축기 다음에 배치되어 있다. 특히 바람직하게 공조 장치로 제안된 차량용 공조 시스템의 경우 종래 방식의 장치가 통상의 설치 위치에 실현된다. 냉매 순환계 내에서 통상적인 응축기 또는 가스 냉각기는 바람직하게 차량의 프론트에서 소위 냉각 모듈에 배치되어, 예를 들면 플랩 형태의 공기 안내 시스템들에 의해 폐쇄된다. 이로 인해 차량용 공조 시스템의 가열 모드에서 응축기를 통한 원치 않은 열 방출이 감소되거나 불가능하게 된다. 응축기를 거친 후, 냉매는 스로틀 부재를 통해서 증발기 내로 흐르고, 상기 증발기에서는 주변으로부터 에너지가 흡수된다. 증발기는 통상적인 경우와 같이 차량용 공조 시스템 내에 배치되어 있고, 차량 엔진의 냉매 순환계의 공기 유동 방향으로 열교환기 앞에 그리고 경우에 따라서는 기존 가열 열교환기 앞에 배치되어 있다. 추가 증발기에는 바람직하게 고유한 추가 팽창 밸브가 장착되어 있다. 이 경우 추가 증발기 및 추가 팽창 밸브는 냉매 순환계 내에서 차량용 공조 시스템의 증발기 앞에, 뒤에 또는 상기 증발기에 평행하게 배치되어 있다. 이러한 추가 증발기에서는 추가로 냉매로부터 에너지가 흡수된다. 추가 증발기는 이때 별도의 유체 안내 장치 내에 배치되어 있으며, 상기 유체 안내 장치는 바람직하게 엔진실 내에 또는 온풍으로 둘러싸인 차량 내 다른 장소에 배치되어 있다. 유체 안내 장치는 증발기 박스로도 표기되고, 예를 들면 블라인드 형태의 폐쇄 부재를 갖는다. 상기 유체 안내 장치의 폐쇄 부재는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능하게 설정될 수 있다. 바람직하게는, 냉각 작동 시 추가 증발기를 분리시키고 우연한 열 흡수를 방지하기 위해, 상기 추가 증발기의 다른 한 측면 상에 역류 폐쇄 부재로서 추가의 공기 안내 장치가 배치되어 있다.
바람직하게 추가 열원으로서 유체 안내 장치는 추가 증발기 외에 송풍기를 구비하고, 이러한 송풍기는 폐쇄 부재 개방 시 공기를 상기 추가 증발기를 통해 흡인하거나 밀어낸다.
기술된 시스템은 본 발명의 컨셉에 따라 소형 실내 온도 조절 시스템과 관련한 동류의 선행 기술과 유사하게 공기측 상호 연결을 갖는 열 펌프로서 작동한다. 열 펌프 모드에서 유체 안내 장치의 공기 안내 장치는 폐쇄 부재들 형태로 개방되며, 그 결과 온풍은 추가 증발기를 관류하고, 냉매로부터 추가 열이 흡수된다. 추가로 흡수된 이러한 열은 차량용 공조 시스템에 배치된 추가 열교환기를 거쳐 차량 내로 유입되어 컨디셔닝 될 공기로 방출된다. 직접 또는 자유 공기 통로가 없는 장치의 경우 추가 증발기를 통과하는 공기 유동은 송풍기에 의해 조절된다.
냉각 모드에서는 유체 안내 장치의 공기 안내 장치들이 폐쇄되어 있으며, 추가 증발기는 추가 열 유체 흐름으로부터 분리된다. 이로 인해 추가 증발기를 통해서는 에너지가 전혀 흡수되지 않고 냉매도 증발되지 않음으로써, 결과적으로 열은 컨디셔닝 될 공기 흐름의 냉각 하에 차량용 공조 시스템의 증발기에 의해 완전히 흡수된다.
바람직한 한 추가 실시예에서, 증발기 박스는 공기 유입 시스템과 연결되어 있다. 이러한 시스템은 예를 들면 엔진실 또는 차량 객실로부터 오는 상이한 공급 공기 흐름들 사용을 가능하게 한다. 열 펌프 모드의 효율을 상승시키기 위해, 온풍은 증발기를 통과해서 안내되는 것이 바람직하다. 상기 공기 유입 시스템에 의해서는 공급 공기가 예를 들면 저온 환경에서 차량 객실로부터 흡인될 수 있다. 따라서 주변 온도보다 더 높은 온도의 공기가 흡인되어 차량 실내 가열에 사용될 수 있다.
본 발명의 장점들은 아래와 같이 요약된다:
종래 방식의 열 펌프 시스템과 비교하면, 추가의 리버싱 밸브(reversing valve)들 없이 광범위한 종래 방식의 냉매 순환계에서 가열 또는 보조 가열 기능이 구현된다. 차량용 공조 시스템과 차량 내 공조 시스템의 부품들의 배치가 변경되지 않으며, 차량 구조는 단지 약간만 변형된다.
종래 방식의 냉매 순환계의 사용에 의해, 보충적으로는 추가 증발기에 의해 종래 방식의 열 펌프들 그리고 이러한 열 펌프들의 복잡한 구조보다 눈에 띄게 경제적인 시스템이 달성된다.
특히 저온의 주변 온도에서 효율이 종래 방식의 열 펌프에 비해 눈에 띄게 상승될 수 있다. 그러므로 더 많은 조정 가능성 없이 종래 방식의 공조 장치가 사용될 수 있다는 점이 두드러진다.
본 발명에 따른 실시 예들의 또 다른 세부 사항, 특징들 및 장점들은 관련 도면을 참조해서 이루어지는 실시 예들에 대한 이하의 설명으로부터 드러난다. 도면에 대한 설명:
도 1은 차량용 공조 시스템 내에 추가 증발기와 추가 열교환기를 갖는 냉매 순환계를 도시한 도면이고,
도 2a는 차단된 상태로 있는 입구측에 폐쇄 부재를 갖는 유체 안내 장치를 도시한 도면이며,
도 2b는 개방된 상태로 있는 입구측에 폐쇄 부재를 갖는 유체 안내 장치를 도시한 도면이고,
도 3은 공기 유입측과 공기 유출측에 폐쇄 부재를 갖는 유체 안내 장치를 도시한 도면이며,
도 4는 공기 유입측에 폐쇄 부재 및 송풍기를 갖는 유체 안내 장치를 도시한 도면이고, 그리고
도 5는 2개의 공기 유입측 입구를 갖는 유체 안내 장치를 도시한 도면이다.
도 1에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉매 순환계(1)가 도시되어 있다. 상기 냉매 순환계(1)는 도면에 도시되지 않은 차량 객실 가열 및 냉각과 관련하여 공기 흐름(20)을 컨디셔닝하기 위한 공조 장치(2)에 동력을 공급하고, 경우에 따라서는 또한 차량 객실에 공급된 공기를 제습한다. 상기 공조 장치(2)에는 공기 흐름(20)의 냉각과 제습을 위한 증발기(3)가 통례의 방식으로 배치되어 있다. 또한, 공기 흐름(20)을 가열하기 위해 열교환기(4)가 제공되어 있다. 그 밖에는 공지된 방식으로 압축기(5)와 응축기(6) 그리고 팽창 부재(7)가 냉매 순환계(1) 내에 배치되어 있다. 상기 냉매 순환계(1)의 특수성은 열 펌프 기능이 구현된다는 것이다. 이를 위해 냉매 순환계(1) 내에는 유체 안내 장치(8) 내 추가 열원으로서 추가 증발기(9)가 제공되어 있다. 본 실시예에서 상기 유체 안내 장치(8)는 공기 안내 장치로서 형성되어 있으며, 이러한 방식으로 차량에서, 주변 온도에 비해 따뜻한 공기가 사용되는 영역에 배치되어 있는데, 이렇게 함으로써 상기 온풍에서 일부 열을 탈취하여 냉매 순환계(1)로 보내는 것이 가능하다. 이러한 열은 열 펌프 기능에 의해 상대적으로 높은 온도 레벨로 변환되어 공기 흐름(20)을 가열하는 데 사용된다. 이러한 목적으로 유체 안내 장치(8)는 추가 증발기(9)를 가지며, 상기 추가 증발기는 증발되는 냉매를 통해 추가 열 유체 흐름(18)에서, 즉 일반적으로 주변 온도에 비해 높은 온도의 공기에서 열을 탈취한다. 목표한 바대로 추가 증발기(9)에 적합한 증발 온도 레벨을 조절하기 위해, 냉매 순환계(1) 내 추가 증발기(9) 앞에 추가 팽창 부재(10)가 배치된다. 냉매 순환계(1)의 또 다른 특수성은 차량용 공조 시스템(2) 내 공기 흐름(20)을 가열하기 위해 압축기(5) 다음에 열교환기(4)가 배치되어 있다는 것이다. 상기 열교환기(4)에 의해서는, 차량용 공조 시스템(2) 내 공기 흐름(20) 가열을 위해 압축기(5)를 거친 냉매의 고압 흐름의 온도 레벨이 사용된다. 열교환기(4)에는 응축기(6)가 연결되며, 이러한 응축기에서는 냉매 순환계(1)로부터 공지된 방식으로 폐열 유체 흐름(19)을 통해 추가 열이 탈취되는데, 상기 열교환기는 일반적으로 주변 공기 흐름으로서 상기와 같은 폐열을 냉매 순환계로부터 방출한다. 냉매는 냉각 또는 응축된 다음, 팽창 부재(7) 내에서 통상의 방식으로 증발 압력으로 팽창되어 차량용 공조 시스템의 증발기(3)로 공급되며, 이때 냉매 순환계(1)는 폐쇄된다. 결론적으로 냉매 순환계(1)의 특수성은 냉매 순환계(1) 내에 열 펌프 기능을 충족시키기 위한 추가 열원으로서 유체 안내 장치(8)가 제공되고, 또한 차량용 공조 시스템(2) 내 추가 응축기로서 열교환기(4)가 공기 흐름(20)을 가열하기 위해 차량용 공조 시스템(2) 내 압축 최종 온도 레벨의 냉매의 열을 상기 공기 흐름으로 방출한다는 것이다.
도 2a 및 도 2b에는 각각 공기 안내 장치로서 유체 안내 장치(8)가 냉매 순환계(1)의 추가 열원으로서 기본 원리에 따라 상세하게 도시되어 있다. 이 경우 유체 안내 장치(8)는 기본적으로 추가 증발기(9)가 배치되어 있는 하우징(11)으로 이루어져 있으며, 이 경우 상기 유체 안내 장치(8)의 폐쇄 부재(12)가 제공되며, 상기 폐쇄 부재는 추가 증발기(9)를 통과하는 추가 열 유체 흐름(18)을 차단할 수 있다. 도 2a에서 폐쇄 부재(12)는 폐쇄된 상태로 도시되어 있으며, 그 결과 추가 열 유체 흐름(18)이 추가 증발기(9)를 관류할 수 없으며, 이러한 상황은 예를 들면 냉각 장치 모드에서 실현된다. 추가 증발기(9)는 냉매 순환계(1)에 결합되어 있고, 추가 열 증발기(9)로부터 증발되는 냉매는 본 도면에 도시되지 않은 냉매 순환계(1)의 압축기(5)에 이른다. 도 2a와 달리, 도 2b에서는 유체 안내 장치(8)의 폐쇄 부재(12)가 개방된 상태로 도시되어 있으며, 그 결과 추가 열 유체 흐름(18)이 추가 증발기(9)를 원활하게 관류할 수 있음으로써, 열 펌프 모드에서 추가 열 유체 흐름의 열이 증발을 위한 냉매로부터 흡수되어 열 펌프 기능에서 차량용 공조 시스템 내 공기 흐름을 가열하는 데 사용될 수 있다.
도 3 및 도 4에는 유체 안내 장치(8)의 바람직한 추가 실시예가 도시되어 있다. 도 3은 입구측 폐쇄 부재(12)뿐만 아니라 출구측 역류 폐쇄 부재(13)도 도시한다. 상기 역류 폐쇄 부재(13)에 의해서는 폐쇄 부재(12 및 13)의 폐쇄 상태에서 추가 증발기(9)가 공기 교환 저지에 의해 상기 추가 증발기 주변을 둘러싸는 공기와의 열 교환으로부터 완전히 분리될 수 있다. 이러한 상황은 냉매 순환계의 냉각 장치 모드에서 바람직하다.
도 4는 도 3과 달리, 공기 유출 상태에서 송풍기(14)를 도시하며, 상기 송풍기는 폐쇄 부재(12)의 개방된 상태에서, 추가 열 유체 흐름(18)을 추가 증발기(9)를 통해 흡인하여 상기 추가 열 유체 흐름(18)의 집중적인 관류 및 효율적인 사용을 가능하게 한다. 이 경우 송풍기는 바람직하게 도 4의 도시와 달리, 증발기 앞, 공기 흐름 내에 배치되고, 대안적으로는 물론 상기 증발기 뒤에도 배치될 수 있다.
마지막으로 도 5에는 유체 안내 장치(8)의 바람직한 한 추가 변형예가 도시되어 있다. 공기 유입측에서 하우징(11)은 차량 객실의 순환 공기(16)와 엔진실로부터 오는 엔진실 공기(17)를 위한 2개의 연결부만큼 확장되었다. 상기 순환 공기(16)와 엔진실 공기(17)는 이 경우 추가 증발기(9) 내 열 방출을 위한 추가 열 유체 흐름(18)으로서 사용된다. 순환 공기(16)와 엔진실 공기(17)용 연결부들은 플랩(15)들에 의해 제어될 수 있으며, 그 결과 추가 열 유체 흐름(18)의 모든 유형이 조절될 수 있는데, 즉 전적으로 순환 공기(16) 또는 전적으로 엔진실 공기(17) 혹은 자유 선택 가능하게 설정될 수 있는 비율로 상기 2개의 공기가 사용될 수 있다.
1: 냉매 순환계
2: 공조 장치
3: 증발기
4: 열교환기
5: 압축기
6: 응축기
7: 팽창 부재
8: 추가 열원으로서 유체 안내 장치
10: 추가 증발기
10: 추가 팽창 부재
11: 하우징
12: 폐쇄 부재
13: 역류 패쇄 부재
14: 송풍기
15: 플랩
16: 순환 공기
17: 엔진실 공기
18: 추가 열 유체 흐름
19: 폐열 유체 흐름
20: 공기 흐름

Claims (18)

  1. 적어도 하나의 증발기(3), 압축기(5) 응축기(6) 그리고 팽창 부재(7)를 구비하는, 열 펌프 기능을 갖춘 차량용 공조 시스템의 냉매 순환계(1)로서,
    상기 냉매 순환계(1)에서 상기 압축기(5) 앞에, 별도의 유체 안내 장치(8)의 추가 증발기(9)가 배치된 것을 특징으로 하는, 냉매 순환계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    차량 객실로의 직접적인 또는 간접적인 열 방출을 위해, 추가 열교환기(4)가 상기 냉매 순환계(1)에서 상기 압축기(5)와 응축기(6) 사이에 배치된 것을 특징으로 하는, 냉매 순환계.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 추가 열교환기(4)가 공기 흐름(20)에서 공조 장치(2) 내에 또는 엔진 냉각 회로 내에 배치된 것을 특징으로 하는, 냉매 순환계
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 열교환기(4)가 상기 공기 흐름(20)에서 공조 장치(2) 내, 상기 증발기(3) 뒤에 배치된 것을 특징으로 하는, 냉매 순환계.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전기 또는 하이브리드 차량들의 경우, 상기 차량용 공조 시스템(2)의 열교환기(4)가 가열 열교환기 대신 상기 공기 흐름(20) 내에 배치된 것을 특징으로 하는, 냉매 순환계.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열교환기(4)에 추가로, 엔진 냉각 회로의 가열 열교환기 또는 PTC가 공기 흐름(20)에서 상기 공조 장치(2) 내에 배치된 것을 특징으로 하는, 냉매 순환계.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉매 순환계(1)의 응축기(6)가 가열 모드에서 열 방출을 방지하기 위해 폐쇄 가능한 공기 안내 시스템을 구비하는 것을 특징으로 하는, 냉매 순환계.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉매 순환계(1)에서 상기 추가 증발기(9) 앞에, 추가 팽창 부재(10)가 배치된 것을 특징으로 하는, 냉매 순환계.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉매 순환계(1)에서, 상기 증발기(3) 앞에, 뒤에 또는 상기 증발기(3)에 평행하게 상기 추가 증발기(9) 및 추가 팽창 부재(10)가 배치된 것을 특징으로 하는, 냉매 순환계.
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추가 증발기(9)가 엔진실(engine compartment) 또는 따뜻한 공기로 둘러싸인 차량 내 다른 장소에 배치된 것을 특징으로 하는, 냉매 순환계.
  11. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 별도의 유체 안내 장치(8)가 입구측에 상기 추가 증발기(9)의 관류를 방지하기 위해 폐쇄 부재(12)를 갖는 것을 특징으로 하는, 냉매 순환계.
  12. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 별도의 유체 안내 장치(8)가 출구측에 역류 폐쇄 부재(13)를 갖는 것을 특징으로 하는, 냉매 순환계.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 폐쇄 부재(12, 13)들이 플랩(flap)으로 형성된 것을 특징으로 하는, 냉매 순환계.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 폐쇄 부재(12, 13)들이 블라인드(blind)로 형성된 것을 특징으로 하는, 냉매 순환계.
  15. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 별도의 유체 안내 장치(8)가 공기 안내 장치로 형성되어 있고, 송풍기(14)를 갖는 것을 특징으로 하는, 냉매 순환계.
  16. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    공기 안내 장치로서 상기 별도의 유체 안내 장치(8)가 순환 공기(16) 또는 엔진실 공기(17)에 의한 상기 추가 증발기(9)의 교대 또는 동시 관류를 위해 플랩(15)들을 갖는 것을 특징으로 하는, 냉매 순환계.
  17. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 냉매 순환계의 작동 방법으로서,
    열 펌프 모드에서, 추가 열 유체 흐름(18)이 별도의 유체 안내 장치(8)를 관류하고, 그리고 냉매 순환계(1)의 열이 추가 증발기(9)를 거쳐 흡수되는 것을 특징으로 하는, 냉매 순환계의 작동 방법.
  18. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 냉매 순환계의 작동 방법으로서,
    냉각 모드에서, 상기 추가 증발기(9) 거쳐 열이 흡수되지 않는 방식으로 상기 별도의 유체 안내 장치(8)가 스위칭 되는 것을 특징으로 하는, 냉매 순환계의 작동 방법.
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