KR20190133595A - Refrigerant circuit with an expansion-compression device and method for operating the refrigerant circuit - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a refrigerant circuit (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i) for an air conditioning system of a vehicle. The refrigerant circuit (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i) comprises: one or more compressors (2), a first heat exchanger (3) operable as a condenser/gas cooler of refrigerant; an expansion-compression device (4) having an expansion component (4a) and a compression component (4b); a second heat exchanger (5) operable as an evaporator of the refrigerant; and a first flow path (6) and second flow path (7). The first flow path and the second flow path are formed to extend from a branch point (8) to an inlet (9) so that the refrigerants can be supplied in parallel. The inlet (9) is arranged between the compressor (2) and the first heat exchanger (3). The expansion component (4a), the second heat exchanger (5) and the compressor (2) are formed in the flow direction of the refrigerant in the first flow path (6). The compression component (4b) is formed in the second flow path (7). The present invention also relates to a method for operating the refrigerant circuits (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i) for an air conditioning system of a vehicle.

Description

팽창-압축 장치를 구비한 냉매 회로 및 상기 냉매 회로를 작동시키기 위한 방법{REFRIGERANT CIRCUIT WITH AN EXPANSION-COMPRESSION DEVICE AND METHOD FOR OPERATING THE REFRIGERANT CIRCUIT}REFRIGERANT CIRCUIT WITH AN EXPANSION-COMPRESSION DEVICE AND METHOD FOR OPERATING THE REFRIGERANT CIRCUIT}

본 발명은 하나 이상의 압축기, 냉매의 응축기/가스 냉각기로서 작동 가능한 제1 열교환기, 팽창 컴포넌트와 압축 컴포넌트를 갖는 팽창-압축 장치 그리고 냉매의 증발기로서 작동 가능한 제2 열교환기를 구비하는, 자동차의 공기 조화 시스템용 냉매 회로에 관한 것이다.The present invention provides an air conditioner of an automobile comprising one or more compressors, a first heat exchanger operable as a condenser / gas cooler of refrigerant, an expansion-compression device having an expansion component and a compression component, and a second heat exchanger operable as an evaporator of refrigerant. A refrigerant circuit for a system.

본 발명은 또한, 상기 냉매 회로를 작동시키기 위한 방법과도 관련이 있다.The invention also relates to a method for operating the refrigerant circuit.

특히, 염소 함유 냉매에 의한 성층권의 오존 파괴에 대한 발견과 이에 따른 상기 냉매의 금지에서 결과되는 대체 냉매 논의는 자연 냉매의 사용과 함께 다양한 해결책을 제시했다. 그러나 에너지, 안전 관련 또는 이산화탄소, 암모니아, 물, 공기와 같은 환경 친화적인 냉매의 열역학적 특성은 냉매의 광범위한 사용을 제한한다. 언급한 자연 냉매들로부터 시작하여, 이산화탄소는 기술적으로 안전하고 그리고 열역학적으로 압축 냉각기의 냉매 회로에 사용하기에 적합한 일부 특성을 갖는 작동 물질로 여겨진다.In particular, the discovery of ozone destruction of the stratosphere by chlorine-containing refrigerants and the discussion of alternative refrigerants resulting from the prohibition of such refrigerants have presented various solutions with the use of natural refrigerants. However, the thermodynamic properties of energy, safety-related or environmentally friendly refrigerants such as carbon dioxide, ammonia, water and air limit the widespread use of refrigerants. Starting from the natural refrigerants mentioned, carbon dioxide is considered to be a technically safe and thermodynamically working material with some properties suitable for use in refrigerant circuits in compression coolers.

냉매로서 이산화탄소를 사용하는 작업 공정은 열역학적으로, 예를 들면, 냉매로서 R134a 또는 R290을 사용하는 전통적인 수증기 냉각 프로세스에서 미임계 열 방출의 등압, 등온 상태 변화에 비해 특히, 초임계 열 방출에서, 즉 냉매의 등압, 비등온 상태 변화의 다른 냉매를 사용하는 공정과 구별된다. 이때 초임계 및 미임계 열 방출이라는 용어는 냉매의 특징적 상태로서 한계점을 나타낸다. 초임계 열 방출은 공정이 초월 임계 공정(transcritical process)으로도 언급된다.Work processes that use carbon dioxide as a refrigerant are thermodynamically, e.g., in supercritical heat release, in particular in comparison to the isothermal, isothermal change of subcritical heat release in traditional steam cooling processes using R134a or R290 as refrigerant. It is distinguished from the process using other refrigerants of the isostatic and non-isothermal state changes of the refrigerant. The terms supercritical and subcritical heat dissipation here refer to limitations as characteristic states of the refrigerant. Supercritical heat release is also referred to as the process as a transcritical process.

임계 이하의 열 방출로서 냉매의 압축, 초임계 열 방출, 정엔탈피 팽창(isenthalpic expansion) 그리고 냉매의 증발을 포함하는 열역학적 공정에서 냉매의 팽창, 특히 2상 영역에서의 냉매의 팽창은 높은 열역학적 손실과 결부되고, 이는 특히 20℃ 내지 45℃ 범위의 고압 열교환기의 냉매의 유출구 온도를 갖는 적용예에서 특징적이다. 다른 냉매를 사용하는 전통적인 임계 이하의 증기 냉각 공정과 정력적(energetic)으로 대등한 효율을 달성하기 위하여, 초월 임계적으로 작동하는 공정에서 냉매는 가동률적으로 팽창되어야 한다.In thermodynamic processes involving subcritical heat release, including compression of the refrigerant, supercritical heat release, isenthalpic expansion, and evaporation of the refrigerant, the expansion of the refrigerant, in particular in the two-phase region, results in high thermodynamic losses. In particular, it is characteristic in applications with the outlet temperature of the refrigerant of the high pressure heat exchanger in the range of 20 ° C to 45 ° C. In order to achieve efficiencies comparable to traditional subcritical steam cooling processes using other refrigerants, the refrigerants must be expanded operably in transcritical critical operating processes.

US 3 934 424 A호에는 냉매의 증기 냉각 공정을 위한 팽창-압축 장치가 기술된다. 상기 장치는 냉매를 팽창시키고, 팽창되는 냉매의 운동 에너지(kinetic energy)를 이용하여 상기 회전자를 구동시키는 반경 방향의 통로들을 갖는 회전자를 포함한다. 상기 회전자는 냉매를 압축하기 위해 압축기의 드라이브에 연결되어 있다. 그 결과 냉매가 증발 전에 팽창-압축 장치에 의해 가동률적으로 팽창되며, 이 경우 팽창 중에 얻어진 에너지는 냉매의 압축에 이용되며, 이로써 냉매 회로의 동작 효율이 증가된다.US 3 934 424 A describes an expansion-compression device for the vapor cooling process of a refrigerant. The apparatus includes a rotor having radial passages that expand the refrigerant and drive the rotor using the kinetic energy of the expanded refrigerant. The rotor is connected to the drive of the compressor to compress the refrigerant. As a result, the refrigerant is operably expanded by the expansion-compression device before evaporation, in which case the energy obtained during expansion is used for the compression of the refrigerant, thereby increasing the operating efficiency of the refrigerant circuit.

팽창-압축 장치의 팽창 컴포넌트는 고압 열교환기의 유출구와 증발기로서 작동하는 열교환기 내부로 이어지는 유입구 사이에 배치되어 있다. 냉매가 상기 팽창 컴포넌트 내에서 고압 레벨에서 저압 레벨로 팽창될 때에는 운동 에너지가 회수되고, 이러한 운동 에너지는 구동 샤프트를 통해서 팽창 컴포넌트와 연결된 압축 컴포넌트 내에서 증발기의 유출구에서의 저압 레벨로부터 메인 압축기의 유입구에서의 상대적으로 더 높은 중간 압력 레벨로 냉매를 압축하기 위한 사전 압축된다. 상대적으로 큰 특정 증발 용량과 상대적으로 낮은 특정 압축 용량 외에 높은 압력 레벨 및 이와 연결된, 메인 압축기 내로 이어지는 유입구에서의 흡입 밀도는 또한 증기 냉각 공정의 더 높은 작동 효율을 야기한다.The expansion component of the expansion-compression device is arranged between the outlet of the high pressure heat exchanger and the inlet leading into the heat exchanger operating as an evaporator. Kinetic energy is recovered when the refrigerant is expanded from the high pressure level to the low pressure level in the expansion component, and this kinetic energy is transferred from the low pressure level at the outlet of the evaporator in the compression component connected with the expansion component via the drive shaft to the inlet of the main compressor. It is precompressed to compress the refrigerant to a relatively higher intermediate pressure level at. In addition to the relatively large specific evaporation capacity and the relatively low specific compression capacity, the high pressure level and the suction density at the inlet leading into the main compressor connected thereto also lead to higher operating efficiency of the steam cooling process.

종래 기술에 공지된 냉매 회로의 경우에는 팽창-압축 장치를 제어하기 위한 능동적 작동 부재가 제공되어 있어, 특히 다양한 주행 상황으로 인해 매우 불안정한 작동에서 다수의 상이한 부하점을 갖는 자동차의 공기 조화 시스템에서 효율적인 사용이 불가능하다.Refrigerant circuits known in the art are provided with active actuating elements for controlling the expansion-compression device, which makes them particularly effective in air conditioning systems of automobiles with many different load points in very unstable operation due to various driving situations. impossible to use.

또한, 장치의 팽창 컴포넌트 그리고 사전 압축을 위한 장치의 압축 컴포넌트는 냉매의 메인 질량 흐름 내에 각각 배치되어, 메인 압축기의 유입구에서의 냉매의 상태가 상기 팽창 압축 장치에 의해 직접 영향을 받는다. 따라서 예를 들어 자동차의 보다 높은 주행 속도, 냉매 회로의 고압 레벨 및 그에 따른 팽창-압축 장치의 에너지 회수 가능성이 낮다. 결과적으로, 장치의 팽창 컴포넌트로는 에너지를 더 적게 회수할 수 있기 때문에, 장치의 압축 컴포넌트의 유출구에서 압력 레벨 및 밀도도 낮아진다. 그러나 전체 시스템에서 냉매의 일정한 질량 흐름을 제공하여 증발기에서 냉각 용량을 일정하게 유지하기 위해서는, 특히 일정한 행정 체적을 갖고 전기적으로 구동되는 메인 압축기 사용 시 고속으로 작동되어야 한다. 압축기의 속도 변화는 차내의 소음으로 감지될 수 있다.In addition, the expansion component of the device and the compression component of the device for precompression are respectively arranged in the main mass flow of the refrigerant so that the state of the refrigerant at the inlet of the main compressor is directly affected by the expansion compression device. Thus, for example, the higher running speed of the motor vehicle, the high pressure level of the refrigerant circuit and thus the energy recovery of the expansion-compression device is low. As a result, less energy can be recovered with the expansion component of the device, which results in lower pressure levels and densities at the outlet of the compression component of the device. However, in order to maintain a constant cooling capacity in the evaporator by providing a constant mass flow of refrigerant in the overall system, it must be operated at high speed, especially when using a main compressor which is electrically driven with a constant stroke volume. The change in speed of the compressor can be detected by the noise in the vehicle.

본 발명의 과제는 특히 전기식, 내연 기관식 또는 전기 및 내연 기관 결합식 드라이브를 갖는 자동차의 공기 조화 시스템을 위한 팽창-압축 장치를 갖는 냉매 회로를 제공하는 것이다. 상기 냉매 회로는 최대 열용량 또는 냉각 용량 그리고 최대 효율로 작동 가능해야 하며, 이 경우 냉매가 고압 레벨에서 저압 레벨로 또는 흡입 압력 레벨로 팽창될 때 운동 에너지가 회수되어야 하며, 그리고 이러한 운동 에너지는 특히 압축기 용량의 일부로서 사용될 수 있어야 한다. 또한, 팽창-압축 장치는 다양한 주행 상황으로 인해 매우 불안정한 작동에서 다수의 상이한 부하점을 갖는 자동차의 공기 조화 시스템에 사용하기에 적합해야 한다. 이와 동시에 예를 들면, 특히 압축기의 속도를 지속적으로 조정할 필요가 없이 증발기의 냉각 용량을 일정하게 유지하여 소음 배출을 최소화하고 차량 객실의 편안함을 증가시키기 위해 전체 시스템에서 냉매의 일정한 질량 흐름이 제공될 수 있어야 한다.It is an object of the present invention to provide a refrigerant circuit having an expansion-compression device, in particular for an air conditioning system of a motor vehicle having an electric, internal combustion engine or electric and internal combustion engine coupled drive. The refrigerant circuit must be capable of operating at maximum heat capacity or cooling capacity and at maximum efficiency, in which case the kinetic energy must be recovered when the refrigerant is expanded from the high pressure level to the low pressure level or the suction pressure level, and this kinetic energy is in particular a compressor. It must be available as part of the dose. In addition, the expansion-compression device must be suitable for use in an air conditioning system of a vehicle having many different load points in operation that is very unstable due to various driving situations. At the same time, for example, a constant mass flow of refrigerant can be provided throughout the entire system to maintain a constant cooling capacity of the evaporator without the need to constantly adjust the speed of the compressor to minimize noise emissions and increase the comfort of the cabin. It should be possible.

또한, 본 발명의 과제는 팽창-압축 장치를 구비한 냉매 회로, 특히 자동차의 공기 조화 시스템용 냉매 회로를 작동시키는 방법을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a method of operating a refrigerant circuit with an expansion-compression device, in particular a refrigerant circuit for an air conditioning system of a motor vehicle.

상기 과제는 독립항들의 특징들을 갖는 대상 또는 방법에 의해서 해결된다. 개선예들은 종속항들에 제시되어 있다.The problem is solved by an object or a method having the features of the independent claims. Improvements are given in the dependent claims.

상기 과제는 자동차의 공기 조화 시스템용 냉매 회로에 의해서 해결된다. 상기 냉매 회로는, 하나 이상의 압축기, 냉매의 응축기/가스 냉각기로서 작동 가능한 제1 열교환기, 팽창 컴포넌트와 압축 컴포넌트를 갖는 팽창-압축 장치 그리고 냉매의 증발기로서 작동 가능한 제2 열교환기를 구비한다. 상기 공기 조화 시스템은 특히 내연 기관식 드라이브, 전기 차량으로도 지칭되는 전기식 드라이브 그리고 전기와 내연 기관 방식이 결합된 하이브리드 드라이브를 포함하는 자동차에 적합하다.This problem is solved by a refrigerant circuit for an air conditioning system of an automobile. The refrigerant circuit has one or more compressors, a first heat exchanger operable as a condenser / gas cooler of refrigerant, an expansion-compression device having an expansion component and a compression component, and a second heat exchanger operable as an evaporator of refrigerant. The air conditioning system is particularly suitable for automobiles comprising internal combustion engine drives, electric drives, also referred to as electric vehicles, and hybrid drives in which the electric and internal combustion engines are combined.

냉매의 액화가 예컨대 냉매 R134a를 사용하는 경우와 같은 냉매 회로의 임계 이하의 작동에서 이루어지거나 이산화탄소를 사용하는 특정 주변 조건에서 이루어지는 경우에는, 열교환기가 응축기로서 지칭된다. 열전달의 일부분은 일정한 온도에서 이루어진다. 임계 초과의 작동 또는 열교환기 내에서 임계 초과의 열이 방출되는 경우에는, 냉매의 온도가 일정하게 감소한다. 이 경우에는 열교환기가 가스 냉각기로도 지칭된다. 임계 초과의 작동은, 예컨대 이산화탄소를 냉매로서 사용하는 냉매 회로의 특정 주변 조건 또는 작동 방식에서 나타날 수 있다.If the liquefaction of the coolant takes place in subcritical operation of the coolant circuit, such as when using coolant R134a or under certain ambient conditions using carbon dioxide, the heat exchanger is referred to as a condenser. Part of the heat transfer is at a constant temperature. In case of over-critical operation or over-critical heat is released in the heat exchanger, the temperature of the refrigerant is constantly reduced. In this case the heat exchanger is also referred to as a gas cooler. Operation above the threshold may occur, for example, in certain ambient conditions or modes of operation of the refrigerant circuit using carbon dioxide as the refrigerant.

본 발명의 구상에 따르면, 냉매 회로는 제1 유동 경로 및 제2 유동 경로를 포함하고, 이때 상기 제1 유동 경로와 제2 유동 경로는 각각 분기점에서 입구까지 연장되는 방식으로 냉매가 서로 동시에 공급 가능하게 형성되어 있다. 이 경우 상기 유동 경로들의 입구는 압축기와 제1 열교환기 사이에 배치되어 있다. 또한, 상기 제1 유동 경로 내에서 냉매의 유동 방향으로는 팽창-압축 장치의 팽창 컴포넌트, 제2 열교환기 및 압축기가 형성되어 있고, 상기 제2 유동 경로 내에는 상기 팽창-압축 장치의 압축 컴포넌트가 형성되어 있다.According to the idea of the present invention, the refrigerant circuit includes a first flow path and a second flow path, wherein the first flow path and the second flow path are each capable of simultaneously supplying refrigerant in such a manner as to extend from the branch point to the inlet. It is formed. In this case the inlets of the flow paths are arranged between the compressor and the first heat exchanger. In addition, an expansion component of an expansion-compression device, a second heat exchanger, and a compressor are formed in a flow direction of the refrigerant in the first flow path, and a compression component of the expansion-compression device is formed in the second flow path. Formed.

제1 유동 경로에는 바람직하게는 냉매의 메인 질량 흐름이 공급되고, 반면에 제2 유동 경로를 통해서는 바이패스 질량 흐름이 흐른다.The first flow path is preferably fed with a main mass flow of refrigerant, while a bypass mass flow flows through the second flow path.

팽창 컴포넌트에 의해 냉매의 팽창으로부터 변환된 운동 에너지가 냉매를 압축하기 위한 압축 컴포넌트로 직접 전달되도록 팽창-압축 장치의 팽창 컴포넌트와 압축 컴포넌트는 기계적으로 서로 연결되어 있다.The expansion component and the compression component of the expansion-compression device are mechanically connected to each other such that the kinetic energy converted from the expansion of the refrigerant by the expansion component is transferred directly to the compression component for compressing the refrigerant.

팽창-압축 장치의 팽창 컴포넌트와 압축 컴포넌트는 바람직하게는 공동의 샤프트 상에 고정 배치되어 있다.The expansion component and the compression component of the expansion-compression device are preferably fixed on the shaft of the cavity.

본 발명의 대안적인 제1 실시예에 따르면, 제1 유동 경로와 제2 유동 경로의 분기점이 분리기 또는 컬렉터로서 형성되어 있다. 또한, 분기점에서 냉매가 제1 열교환기의 유출구에서보다 낮은 압력 레벨을 갖도록 상기 제1 열교환기와 분기점 사이에 냉매를 팽창시키기 위한 장치가 배치되어 있다.According to a first alternative embodiment of the invention, the branching points of the first flow path and the second flow path are formed as separators or collectors. In addition, a device is arranged for expanding the refrigerant between the first heat exchanger and the branching point such that the refrigerant at the branching point has a lower pressure level than at the outlet of the first heat exchanger.

상기 냉매를 팽창시키기 위한 장치는 바람직하게는 팽창 부재로서, 특히 팽창 밸브로서 또는 팽창 기능을 갖춘 밸브로서, 특히 3-방향 밸브로서 형성되어 있다.The device for expanding the refrigerant is preferably formed as an expansion member, in particular as an expansion valve or as a valve with an expansion function, in particular as a three-way valve.

본 발명의 대안적인 제2 실시예에 따르면, 제1 열교환기의 유출구에서의 냉매의 압력 레벨이 분기점 관류 후 냉매의 압력 레벨에 상응하도록 상기 분기점이 T자형 부재로서 형성되어 상기 제1 열교환기의 유출구에 배치되어 있다. 이 경우 상기 분기점의 T자형 부재는 냉매에 의해 거의 손실 없이 관류된다.According to a second alternative embodiment of the invention, the branch point is formed as a T-shaped member such that the pressure level of the coolant at the outlet of the first heat exchanger corresponds to the pressure level of the coolant after the branch point perfusion, so that It is arranged at the outlet. In this case, the T-shaped member at the branch point flows through with little loss through the refrigerant.

본 발명의 일 개선예에 따르면, 내부 열교환기를 구비하는 냉매 회로가 형성되어 있고, 상기 내부 열교환기는 제1 유동 경로와 제2 유동 경로를 서로 열적으로 연결하도록 배치되어 있다. 내부 열교환기는 회로 내부 열교환기로 간주되며, 이 경우 상기 회로 내부 열교환기는 제1 유동 경로를 통해 안내되는 냉매와 제2 유동 경로를 통해 안내되는 냉매의 열전달을 위해 제공되어 있다.According to an improvement of the present invention, a refrigerant circuit having an internal heat exchanger is formed, and the internal heat exchanger is arranged to thermally connect the first flow path and the second flow path to each other. The internal heat exchanger is considered a circuit heat exchanger, in which case the circuit heat exchanger is provided for heat transfer of the refrigerant guided through the first flow path and the refrigerant guided through the second flow path.

특히 바람직하게, 내부 열교환기는 제1 유동 경로 내에서 상기 제1 유동 경로 및 제2 유동 경로의 분기점과 팽창-압축 장치의 팽창 컴포넌트 사이에 배치되어 있다.Particularly preferably, the internal heat exchanger is arranged in the first flow path between the branching points of the first and second flow paths and the expansion component of the expansion-compression device.

내부 열교환기는 제2 유동 경로 내에서는 바람직하게 제1 유동 경로 및 제2 유동 경로의 분기점과 팽창-압축 장치의 압축 컴포넌트 사이에 배치되어 있다. 이 경우 냉매의 유동 방향으로 내부 열교환기 앞에는 냉매를 팽창시키기 위한 장치가 배치되어 있다. 상기 냉매를 팽창시키기 위한 장치는 바람직하게는 팽창 부재로서, 특히 팽창 밸브로서 형성되어 있다.The internal heat exchanger is preferably arranged in the second flow path between the branch points of the first and second flow paths and the compression component of the expansion-compression device. In this case, an apparatus for expanding the refrigerant is arranged in front of the internal heat exchanger in the flow direction of the refrigerant. The device for expanding the refrigerant is preferably formed as an expansion member, in particular as an expansion valve.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 제2 열교환기의 냉매의 유출구에 냉매의 상태를 결정하기 위한 센서가 배치되어 있다. 대안적으로 또는 추가로 팽창-압축 장치의 압축 컴포넌트로 이어지는 유입구에 냉매의 상태를 결정하기 위한 센서가 배치되어 있다. 이 경우 상기 센서는 바람직하게 각각 연결된 압력 센서/온도 센서로서 또는 압력 센서로서 또는 온도 센서로서 형성되어 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, a sensor for determining the state of the refrigerant is disposed at the outlet of the refrigerant of the second heat exchanger. Alternatively or additionally a sensor is arranged at the inlet leading to the compression component of the expansion-compression device to determine the state of the refrigerant. In this case the sensor is preferably formed as a connected pressure sensor / temperature sensor or as a pressure sensor or as a temperature sensor, respectively.

분기점이 냉매의 분리기 또는 컬렉터로서 형성된 냉매 회로의 대안적인 제1 실시예에서, 냉매를 팽창시키기 위한 장치는 바람직하게 저압측 제1 유동 통로와 고압측 제2 유동 통로를 구비하는 서모스태틱 팽창 밸브로서 형성되어 있다. 이 경우 상기 제1 유동 통로는 제1 유동 경로 내에서 제2 열교환기의 유출구에 배치되어 있고, 그리고 상기 제2 유동 통로는 제1 열교환기와 제1 유동 경로 및 제2 유동 경로의 분기점 사이에 배치되어 있다.In an alternative first embodiment of the refrigerant circuit in which the branch point is formed as a separator or collector of the refrigerant, the apparatus for expanding the refrigerant is preferably a thermostatic expansion valve having a low pressure side first flow passage and a high pressure side second flow passage. Formed. In this case the first flow passage is arranged at the outlet of the second heat exchanger in the first flow passage, and the second flow passage is disposed between the first heat exchanger and the branching points of the first flow passage and the second flow passage. It is.

내부 열교환기를 갖는 냉매 회로의 대안적인 제2 실시예에서, 냉매를 팽창시키기 위한 장치는 바람직하게 저압측 제1 유동 통로와 고압측 제2 유동 통로를 구비하는 서모스태틱 도징 밸브로서 형성되어 있다. 이 경우 상기 제1 유동 통로는 제1 유동 경로 내에서 제2 열교환기의 유출구에 배치되어 있고, 그리고 상기 제2 유동 통로는 제2 유동 경로 내에서 제1 유동 경로 및 제2 유동 경로의 분기점과 내부 열교환기 사이에 배치되어 있다.In a second alternative embodiment of the refrigerant circuit with an internal heat exchanger, the device for expanding the refrigerant is preferably formed as a thermostatic dosing valve having a low pressure side first flow passage and a high pressure side second flow passage. In this case, the first flow passage is disposed at the outlet of the second heat exchanger in the first flow passage, and the second flow passage is a branching point of the first flow passage and the second flow passage within the second flow passage. It is arranged between the internal heat exchangers.

본 발명의 일 개선예에 따르면, 상기 서모스태틱 팽창 밸브 또는 서모스태틱 도징 밸브는 이동 가능하게 지지된 폐쇄 부재를 구비하여 형성되어 있고, 이 폐쇄 부재는 제1 유동 통로 내에서 냉매의 상태에 따라 제1 유동 통로 내에서 2개의 끝 위치 사이 제2 유동 통로의 유동 단면적을 연속적으로 변경하도록 구성되어 있다. 냉매는 상기 제2 유동 통로를 관류할 때 팽창된다.According to an improvement of the present invention, the thermostatic expansion valve or the thermostatic dosing valve is formed with a closing member that is movably supported, and the closing member is formed according to the state of the refrigerant in the first flow passage. And configured to continuously change the flow cross sectional area of the second flow passage between two end positions within the first flow passage. The refrigerant expands as it flows through the second flow passage.

서모스태틱 팽창 밸브는 바람직하게는, 제1 유동 통로 내에서 냉매의 압력이 너무 낮거나 과열도가 너무 크면, 상기 제2 유동 통로의 유동 단면적을 증가시키고, 상기 제1 유동 통로 내에서 냉매의 압력이 너무 크거나 과열도가 너무 적으면, 상기 제2 유동 통로의 유동 단면적을 감소시키도록 구성되어 형성되어 있다.The thermostatic expansion valve preferably increases the flow cross-sectional area of the second flow passage if the pressure of the refrigerant in the first flow passage is too low or the superheat degree is too high, and the pressure of the refrigerant in the first flow passage is increased. If this is too large or the degree of superheat is too small, it is configured and formed to reduce the flow cross sectional area of the second flow passage.

서모스태틱 도징 밸브는 바람직하게 상기 제1 유동 통로 내에서 냉매의 압력이 너무 낮거나 과열도가 너무 크면, 상기 제2 유동 통로의 유동 단면적을 감소시키고, 상기 제1 유동 통로 내에서 냉매의 압력이 너무 크거나 과열도가 너무 낮으면, 상기 제2 유동 통로의 유동 단면적을 증가시키도록 구성되어 형성되어 있다.The thermostatic dosing valve preferably reduces the flow cross-sectional area of the second flow passage if the pressure of the refrigerant in the first flow passage is too low or the superheat degree is too high, and the pressure of the refrigerant in the first flow passage is reduced. If it is too large or the degree of superheat is too low, it is configured and formed to increase the flow cross sectional area of the second flow passage.

본 발명의 바람직한 추가 일 실시예에 따르면, 제3 유동 경로를 갖는 냉매 회로가 형성되어 있고, 상기 제3 유동 경로는 분기점에서 입구까지 연장된다. 이 경우 상기 입구는 제1 유동 경로 내에서 팽창-압축 장치의 팽창 컴포넌트와 제2 열교환기 사이에 배치되어 있다.According to a further preferred embodiment of the invention, a refrigerant circuit having a third flow path is formed, which extends from the branch to the inlet. In this case the inlet is arranged between the expansion component of the expansion-compression device and the second heat exchanger in the first flow path.

대안적인 제1 실시예에 따르면, 상기 제3 유동 경로의 분기점은 팽창 부재 및 냉매를 팽창시키기 위한 장치, 특히 하나 이상의 팽창 기능을 갖춘 3-방향 밸브로서 형성되어 있다. 이 경우 상기 팽창 기능을 갖춘 3-방향 밸브 및 팽창 부재로서 형성된 제3 유동 경로의 분기점은 바람직하게는 제1 열교환기와 제1 유동 경로 및 제2 유동 경로의 분기점 사이에 배치되어 있다. 대안적으로 하나 이상의 팽창 기능을 갖는 3-방향 밸브로서 형성된 제3 유동 경로의 분기점, 특히 내부 열교환기를 구비한 냉매 회로의 대안적인 제2 실시예에서 분기점은 바람직하게는 제1 유동 경로 내에서 분기점과 내부 열교환기 사이에 배치되어 있다.According to a first alternative embodiment, the branch point of the third flow path is formed as a device for expanding the expansion member and the refrigerant, in particular as a three-way valve with one or more expansion functions. In this case the branching point of the third flow path formed as the three-way valve with expansion function and the expansion member is preferably arranged between the first heat exchanger and the branching point of the first flow path and the second flow path. The branching point of the third flow path alternatively formed as a three-way valve with one or more expansion functions, in particular in the second alternative embodiment of the refrigerant circuit with an internal heat exchanger, is preferably a branching point in the first flow path. And an internal heat exchanger.

대안적인 제2 실시예에 따르면, 제3 유동 경로의 분기점을 팽창 부재로서 형성하는 대신에, 제3 유동 경로 내에 팽창 부재가 제공되어 있다.According to a second alternative embodiment, an expansion member is provided in the third flow path instead of forming a branching point of the third flow path as the expansion member.

바람직하게 제2 유동 경로 내에서 냉매의 유동 방향으로 팽창-압축 장치의 압축 컴포넌트 다음에는 팽창 부재, 특히 팽창 밸브, 특히 전자식 팽창 밸브가 배치되어 있다.An expansion member, in particular an expansion valve, in particular an electronic expansion valve, is arranged next to the compression component of the expansion-compression device in the direction of flow of the refrigerant in the second flow path.

냉매 회로는 또한 냉매의 유동 방향으로 제1 열교환기 다음에 배치된 적어도 하나의 컬렉터를 구비하여 형성될 수 있다.The refrigerant circuit can also be formed with at least one collector disposed after the first heat exchanger in the flow direction of the refrigerant.

마찬가지로 냉매 회로는 적어도 하나의 어큐뮬레이터를 포함할 수 있으며, 이 어큐뮬레이터는 냉매의 유동 방향으로 압축기의 유입구 앞에 배치되어 있다.The coolant circuit can likewise comprise at least one accumulator, which is arranged in front of the inlet of the compressor in the direction of flow of the coolant.

본 발명의 과제는 또한, 자동차의 공기 조화 시스템용 냉매 회로를 작동시키기 위한 본 발명에 따른 방법에 의해서 해결된다. 상기 방법은 다음 단계들을 포함한다:The problem of the invention is also solved by the method according to the invention for operating a refrigerant circuit for an air conditioning system of a motor vehicle. The method includes the following steps:

- 냉매의 총 질량 흐름을 유동 경로들의 분기점에서 상기 제1 유동 경로를 통과하는 메인 질량 흐름과 상기 제2 유동 경로를 통과하는 바이패스 질량 흐름으로 분할하는 단계,Dividing the total mass flow of refrigerant into a main mass flow passing through the first flow path and a bypass mass flow passing through the second flow path at branch points of the flow paths,

- 팽창-압축 장치의 팽창 컴포넌트를 관류할 때 상기 제1 유동 경로를 통해 안내되는 메인 질량 흐름의 냉매를 저압 레벨로 팽창시키는 단계,Expanding the refrigerant of the main mass flow guided through the first flow path to a low pressure level when flowing through the expansion component of the expansion-compression device,

- 팽창-압축 장치의 압축 컴포넌트를 관류할 때 상기 제2 유동 경로를 통해 안내되는 바이패스 질량 흐름의 냉매를 고압 레벨로 압축하는 단계, 이때 상기 팽창 컴포넌트를 관류할 때 상기 메인 질량 흐름의 냉매 팽창 시 변환된 운동 에너지가 상기 압축 컴포넌트를 관류할 때 바이패스 질량 흐름의 냉매를 압축하기 위해 사용되며, 그리고 Compressing the refrigerant of the bypass mass flow guided through the second flow path to a high pressure level when flowing through the compression component of the expansion-compression device, wherein the refrigerant expansion of the main mass flow when flowing through the expansion component Time converted kinetic energy is used to compress the refrigerant in the bypass mass flow as it flows through the compression component, and

- 상기 유동 경로들의 입구에서, 압축기 내에서 고압 레벨로 압축된 메인 질량 흐름의 냉매와 바이패스 질량 흐름의 냉매가 결합되는 단계.At the inlet of the flow paths, a refrigerant of the main mass flow and a refrigerant of the bypass mass flow which are compressed to a high pressure level in a compressor.

제2 유동 경로를 통과하는 바이패스 질량 흐름의 냉매는 바람직하게 중간 압력 레벨에서 고압 레벨로 압축된다.The refrigerant of the bypass mass flow through the second flow path is preferably compressed from a medium pressure level to a high pressure level.

본 발명의 대안적인 제1 실시예에 따르면, 총 질량 흐름의 냉매는 고압 레벨에서 중간 압력 레벨로 팽창되고, 분리기로서 형성된 분기점에서 액체 냉매로 이루어진 메인 질량 흐름과 증기 상태의 냉매로 이루어진 바이패스 질량 흐름으로 분할된다.According to a first alternative embodiment of the invention, the refrigerant of the total mass flow expands from the high pressure level to the intermediate pressure level and at the branch point formed as a separator a bypass mass consisting of the main mass flow consisting of the liquid refrigerant and the refrigerant in the vapor state Divided into flows.

바람직하게는 상기 제1 유동 경로를 통해 안내되는 메인 질량 흐름의 냉매가 중간 압력 레벨에서 저압 레벨로 팽창되고, 그리고 상기 제2 유동 경로를 통해 안내되는 바이패스 질량 흐름의 냉매가 중간 압력 레벨에서 고압 레벨로 압축된다.Preferably the refrigerant of the main mass flow guided through the first flow path expands from a medium pressure level to a low pressure level, and the refrigerant of the bypass mass flow guided through the second flow path is a high pressure at an intermediate pressure level. Compressed to level.

본 발명의 대안적인 제2 실시예에 따르면, 고압 레벨의 냉매의 총 질량 흐름은 메인 질량 흐름과 바이패스 질량 흐름으로 분할된다. 이어서 상기 메인 질량 흐름의 냉매는 고압 레벨에서 저압 레벨로 그리고 바이패스 질량 흐름의 냉매는 고압 레벨에서 중간 압력 레벨로 팽창된다.According to a second alternative embodiment of the invention, the total mass flow of the high pressure level refrigerant is divided into a main mass flow and a bypass mass flow. The refrigerant in the main mass flow then expands from the high pressure level to the low pressure level and the refrigerant in the bypass mass flow expands from the high pressure level to the intermediate pressure level.

추가 장점은, 제1 유동 경로와 제2 유동 경로를 열적으로 연결하는 내부 열교환기를 관류할 때, 고압 레벨의 메인 질량 흐름의 냉매가 상기 바이패스 질량 흐름의 냉매로 열을 방출하면서 냉각되고, 반면에 중간 압력 레벨의 상기 바이패스 질량 흐름의 냉매가 상기 바이패스 질량 흐름의 냉매로부터 열을 흡수하면서 증발된다.A further advantage is that when flowing through an internal heat exchanger that thermally connects the first flow path and the second flow path, the refrigerant of the high pressure level of the main mass flow is cooled while releasing heat to the refrigerant of the bypass mass flow, while At medium pressure levels the refrigerant of the bypass mass flow evaporates while absorbing heat from the refrigerant of the bypass mass flow.

본 발명의 일 개선예에 따르면, 중간 압력 레벨의 냉매가 2상 영역 내에 있도록 상기 냉매의 바이패스 질량 흐름의 중간 압력 레벨이 조절된다.According to one refinement of the invention, the intermediate pressure level of the bypass mass flow of the refrigerant is adjusted so that the medium pressure level refrigerant is in the two phase region.

냉매의 중간 압력 레벨은 특히 본 발명의 대안적인 제1 실시예에서 바람직하게는, 분리기 내로 유입될 때 냉매가 2상 영역 내에서의 상태를 갖도록 상기 냉매의 중간 압력 레벨이 조절되고, 이 경우 상기 중간 압력 레벨의 조절에 의해 냉매의 메인 질량 흐름과 바이패스 질량 흐름의 비율이 설정된다.The intermediate pressure level of the refrigerant is preferably adjusted in particular in the first alternative embodiment of the invention so that the medium pressure level of the refrigerant is adjusted such that the refrigerant has a state in the two phase region when it enters the separator, in which case the By adjusting the intermediate pressure level, the ratio of the main mass flow and the bypass mass flow of the refrigerant is set.

본 발명의 바람직한 추가 일 실시예에 따르면, 냉매의 총 질량 흐름 또는 바이패스 질량 흐름이 증발기로서 작동하는 제2 열교환기의 유출구에서 냉매의 압력 및/또는 온도에 따라 또는 상기 팽창-압축 장치의 압축 컴포넌트 내로 이어지는 유입구에서 냉매의 압력 및/또는 온도에 따라 조절된다.According to a further preferred embodiment of the invention, the total mass flow or bypass mass flow of the refrigerant is compressed according to the pressure and / or temperature of the refrigerant at the outlet of the second heat exchanger acting as an evaporator or the compression of the expansion-compression device. It is regulated by the pressure and / or temperature of the refrigerant at the inlet leading into the component.

본 발명의 대안적인 제1 실시예에 따르면, 냉매의 총 질량 흐름이 냉매의 유동 방향으로 분기점 앞에 형성된 팽창 부재에 의해 조절된다. 증발기로서 작동하는 열교환기의 유출구에서 메인 질량 흐름의 냉매의 압력이 낮거나 과열도가 높으면 상기 팽창 부재의 유동 단면적이 증가하고, 반면에 열교환기의 유출구에서 상기 메인 질량 흐름의 냉매의 압력이 높거나 과열도가 낮으면 상기 팽창 부재의 유동 단면적이 감소된다.According to a first alternative embodiment of the invention, the total mass flow of the refrigerant is controlled by an expansion member formed before the branch point in the flow direction of the refrigerant. Low pressure or high superheat of the refrigerant in the main mass flow at the outlet of the heat exchanger operating as an evaporator increases the flow cross-sectional area of the expansion member, while high pressure of the refrigerant in the main mass flow at the outlet of the heat exchanger is high. Or low superheat, the flow cross-sectional area of the expansion member is reduced.

본 발명의 대안적인 제2 실시예에 따르면, 냉매의 바이패스 질량 흐름은 바람직하게 냉매의 유동 방향으로 내부 열교환기 앞에 형성된 팽창 부재에 의해 조절된다. 증발기로서 작동하는 열교환기의 유출구에서 메인 질량 흐름의 냉매의 압력이 낮거나 과열도가 높으면 상기 팽창 부재의 유동 단면적이 감소하고, 상기 열교환기의 유출구에서 메인 질량 흐름의 냉매의 압력이 높거나 과열도가 낮으면 상기 팽창 부재의 유동 단면적이 증가된다.According to a second alternative embodiment of the invention, the bypass mass flow of the refrigerant is preferably controlled by an expansion member formed in front of the internal heat exchanger in the flow direction of the refrigerant. If the pressure of the refrigerant of the main mass flow at the outlet of the heat exchanger operating as an evaporator is low or the superheat is high, the flow cross-sectional area of the expansion member is reduced, and the pressure of the refrigerant of the main mass flow at the outlet of the heat exchanger is high or overheated. Lower degrees increase the flow cross section of the expansion member.

팽창-압축 장치를 구비하는 본 발명에 따른 냉매 회로 및 상기 냉매 회로를 작동하기 위한 본 발명에 따른 방법은 요약하면 다음과 같은 다양한 장점을 갖는다: The refrigerant circuit according to the invention with an expansion-compression device and the method according to the invention for operating said refrigerant circuit in summary has various advantages as follows:

- 냉매 회로의 모듈식 구조가 가능함으로써, 종래 방식의 냉매 회로가 메인 압축기, 증발기 또는 응축기/가스 냉각기를 변경할 필요 없이 추가 컴포넌트들을 포함하도록 확장될 수 있으며, 이러한 경우 상기 컴포넌트들의 최적화가 가능하며,By the modular construction of the refrigerant circuit, the conventional refrigerant circuit can be extended to include additional components without having to change the main compressor, evaporator or condenser / gas cooler, in which case the optimization of the components is possible,

- 냉매 회로의 최대 열 용량 및 냉각 용량,-Maximum heat capacity and cooling capacity of the refrigerant circuit,

- 냉매 회로의 작동 시 최대 효율,-Maximum efficiency in the operation of the refrigerant circuit,

- 메인 압축기의 회전 속도가 감소될 수 있어 냉매 회로의 음향의 최소 소음 및 개선,The rotational speed of the main compressor can be reduced to minimize noise and improve the acoustics of the refrigerant circuit,

- 임계 이하의 범위에서 작동할 수 있는 R134a, R1234yf와 같은 냉매뿐만 아니라 임계 초과 범위에서 작동할 수 있는 R744와 같은 냉매도 사용 가능, 그리고-Refrigerants such as R744a and R1234yf that can operate in sub-threshold ranges, as well as refrigerants such as R744 that can operate in excess of critical ranges, and

- 최소한의 작동 비용, 제조 비용 및 유지 보수 비용.-Minimal operating costs, manufacturing costs and maintenance costs.

본 발명의 실시예들의 추가적인 세부 사항들, 특징들 및 장점들은 관련된 도면들을 참조하여, 각각 분기점에서 입구까지 연장되는 제1 및 제2 유동 경로, 팽창-압축 장치, 압축기 그리고 제1 및 제2 열교환기를 구비한 냉매 회로들의 실시예들의 하기의 설명으로부터 드러난다. 도면부에서:
도 1a는 분리기 또는 컬렉터로서 형성된 분기점을 갖는 제1 냉매 회로를 도시하고,
도 1b는 도 1a의 냉매 회로의 임계 이하의 작동에 대한 압력-엔탈피 다이어그램을 도시하며,
도 2a는 팽창-압축 장치의 둘레를 우회하는 바이패스로서 제3 유동 경로를 갖는 도 1a의 제1 냉매 회로와 유사한 제2 냉매 회로를 도시하고,
도 2b는 도 2a의 냉매 회로의 임계 이하의 작동에 대한 압력-엔탈피 다이어그램을 도시하며,
도 3은 서모스태틱 팽창 밸브를 갖는 도 1a의 제1 냉매 회로와 유사한 제3 냉매 회로를 도시하고,
도 4는 팽창-압축 장치의 둘레를 우회하는 바이패스로서 제3 유동 경로를 갖는 도 3의 제3 냉매 회로와 유사한 제4 냉매 회로를 도시하며,
도 5a는 내부 열교환기를 갖는 제5 냉매 회로를 도시하고,
도 5b는 도 5a의 냉매 회로의 임계 이하의 작동에 대한 압력-엔탈피 다이어그램을 도시하며,
도 6a는 팽창-압축 장치의 둘레를 우회하는 바이패스로서 제3 유동 경로를 갖는 도 5a의 제5 냉매 회로와 유사한 제6 냉매 회로를 도시하며,
도 6b는 도 6a의 냉매 회로의 임계 이하의 작동에 대한 압력-엔탈피 다이어그램을 도시하고,
도 7은 서모스태틱 도징 밸브를 갖는 도 5a의 제5 냉매 회로와 유사한 제7 냉매 회로를 도시하며,
도 8은 팽창-압축 장치의 둘레를 우회하는 바이패스로서 제3 유동 경로를 갖는 도 7의 제7 냉매 회로와 유사한 제8 냉매 회로를 도시하며, 그리고
도 9는 스위치-오프 기능을 갖는 서모스태틱 팽창 밸브와 팽창 기능이 없는 제어 밸브를 갖는 도 8의 제8 냉매 회로와 유사한 제9 냉매 회로를 도시한다.
Further details, features and advantages of embodiments of the present invention are described with reference to the associated drawings, wherein the first and second flow paths, the expansion-compression device, the compressor and the first and second heat exchangers respectively extend from the branch to the inlet. It appears from the following description of embodiments of refrigerant circuits with groups. In drawing:
1A shows a first refrigerant circuit having branch points formed as separators or collectors,
FIG. 1B shows a pressure-enthalpy diagram for subcritical operation of the refrigerant circuit of FIG. 1A, and FIG.
FIG. 2A shows a second refrigerant circuit similar to the first refrigerant circuit of FIG. 1A with a third flow path as a bypass bypassing the circumference of the expansion-compression device,
FIG. 2B shows a pressure-enthalpy diagram for subcritical operation of the refrigerant circuit of FIG. 2A, and FIG.
3 shows a third refrigerant circuit similar to the first refrigerant circuit of FIG. 1A with a thermostatic expansion valve,
4 shows a fourth refrigerant circuit similar to the third refrigerant circuit of FIG. 3 with a third flow path as a bypass bypassing the circumference of the expansion-compression device,
5a shows a fifth refrigerant circuit with an internal heat exchanger,
FIG. 5B shows a pressure-enthalpy diagram for subcritical operation of the refrigerant circuit of FIG. 5A, and FIG.
6A shows a sixth refrigerant circuit similar to the fifth refrigerant circuit of FIG. 5A with a third flow path as a bypass bypassing the circumference of the expansion-compression device,
FIG. 6B shows a pressure-enthalpy diagram for subcritical operation of the refrigerant circuit of FIG. 6A, and FIG.
FIG. 7 shows a seventh refrigerant circuit similar to the fifth refrigerant circuit of FIG. 5A with a thermostatic dosing valve,
8 shows an eighth refrigerant circuit similar to the seventh refrigerant circuit of FIG. 7 with a third flow path as a bypass bypassing the circumference of the expansion-compression device, and
9 shows a ninth refrigerant circuit similar to the eighth refrigerant circuit of FIG. 8 having a thermostatic expansion valve with a switch-off function and a control valve without expansion function.

도 1a에는 압축기(2), 제1 열교환기(3), 팽창-압축 장치(4) 및 제2 열교환기(5)를 갖는 제1 냉매 회로(1a)가 도시되어 있다. 상기 냉매 회로(1a)는 제1 유동 경로(6) 및 제2 유동 경로(7)를 구비하여 형성되어 있고, 이때 상기 제1 유동 경로와 제2 유동 경로는 각각 분기점(8)에서 입구(9)까지 연장되고 서로 평행하게 진행된다. 상기 분기점(8)은 분리기(8a) 또는 컬렉터로서 형성되어 있다.1a shows a first refrigerant circuit 1a having a compressor 2, a first heat exchanger 3, an expansion-compression device 4 and a second heat exchanger 5. The refrigerant circuit 1a is formed with a first flow path 6 and a second flow path 7, wherein the first flow path and the second flow path are each at the inlet 9 at the branch point 8. ) And run parallel to each other. The branch point 8 is formed as a separator 8a or a collector.

상기 제1 유동 경로(6) 내부에는 냉매의 흐름 방향으로 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a), 증발기로서 작동하는 제2 열교환기(5) 및 냉매 회로(1a)의 메인 압축기로서 작동하는 압축기(2)가 형성되어 있다. 제1 유동 경로(6)에는 분리기(8a) 또는 컬렉터로부터 나온 액체 냉매가 공급된다. 상기 액체 냉매는, 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a)를 관류할 때, 중간 압력 레벨에서 저압 레벨로, 2상 영역으로 가동률적으로 팽창되어 증발기(5)로 공급된다. 증발기(5)를 관류할 때는 냉매의 액체 부분이 열을 흡수하면서 증발된다. 그 다음 냉매는 압축기(2)에 의해 흡입되어 고압 레벨로 압축된다.Inside the first flow path 6 is an expansion component 4a of the expansion-compression device 4 in the flow direction of the refrigerant, a second heat exchanger 5 acting as an evaporator and a main compressor of the refrigerant circuit 1a. A working compressor 2 is formed. The first flow path 6 is supplied with liquid refrigerant from the separator 8a or the collector. When the liquid refrigerant flows through the expansion component 4a of the expansion-compression device 4, it is operably expanded to the two-phase region from the intermediate pressure level to the low pressure level and is supplied to the evaporator 5. When flowing through the evaporator 5, the liquid portion of the refrigerant evaporates while absorbing heat. The refrigerant is then sucked by the compressor 2 and compressed to a high pressure level.

제1 유동 경로(6)의 바이패스로서 형성된 제2 유동 경로(7)의 내부에는, 팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b)가 배치되어 있다. 제2 유동 경로(7)에는 분리기(8a) 또는 컬렉터로부터 나온 기체상 냉매가 공급된다. 상기 냉매는, 팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b)를 관류할 때, 중간 압력 레벨에서 고압 레벨로 압축된다.Inside the second flow path 7 formed as a bypass of the first flow path 6, a compression component 4b of the expansion-compression device 4 is arranged. The second flow path 7 is supplied with gaseous refrigerant from the separator 8a or collector. The refrigerant is compressed from an intermediate pressure level to a high pressure level when flowing through the compression component 4b of the expansion-compression device 4.

입구(9) 상에서는 제1 유동 경로(6)를 통해 안내되는 메인 질량 흐름과 제2 유동 경로(7)를 통해 안내되는 바이패스 흐름이 혼합되어 제1 열교환기(3)로 가이드된다. 응축기/가스 냉각기로서 작동하는 제1 열교환기(3)를 관류할 때 상기 냉매는 열 방출 하에 액화되고, 그런 다음 팽창 부재(10)를 관류할 때 고압 레벨에서 중간 압력 레벨로 팽창되어 분리기(8a)에 공급된다. 냉매 회로(1a)는 폐쇄되어 있다. 팽창 부재(10)는 바람직하게는 팽창 밸브로서 형성될 수 있다.On the inlet 9, the main mass flow guided through the first flow path 6 and the bypass flow guided through the second flow path 7 are mixed and guided to the first heat exchanger 3. When flowing through the first heat exchanger 3, which acts as a condenser / gas cooler, the refrigerant is liquefied under heat dissipation, and then expands from a high pressure level to a medium pressure level when flowing through the expansion member 10 to the separator 8a. Is supplied. The refrigerant circuit 1a is closed. The expansion member 10 can preferably be formed as an expansion valve.

냉매 회로(1a) 내부에서의 냉매의 상태 및 상태 변화는 냉매 회로(1a)의 임계 이하의 작동에 대한 압력-엔탈피 다이어그램으로 도 1b에 도시되어 있다. 도면 부호들은 각각 냉매 회로(1a)의 컴포넌트를 관류할 때의 상태 변화 또는 냉매 회로(1a)의 특정 지점에서의 상태를 보여준다.The state and change of state of the refrigerant inside the refrigerant circuit 1a are shown in FIG. 1B in a pressure-enthalpy diagram for subcritical operation of the refrigerant circuit 1a. The reference numerals respectively show the state change when flowing through the components of the refrigerant circuit 1a or the state at a specific point of the refrigerant circuit 1a.

제1 유동 경로(6) 내에서 흡입 측에 배치된 증발기(5) 및 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a), 압축기(2) 그리고 예를 들어, 도면에 도시되지 않은 칠러 또는 어큐뮬레이터의 둘레를 우회하는 바이패스로서 형성된 제2 유동 경로(7)에 의해서는 총 질량 흐름이 냉매의 메인 질량 흐름과 바이패스 질량 흐름으로 분할될 수 있다. 상기 총 질량 흐름은 냉매의 메인 질량 흐름과 바이패스 질량 흐름의 합으로서, 고압 측에 배치된 응축기/가스 냉각기(3) 그리고 팽창 부재(10)를 통해서 분리기(8a) 내부로 흐른다. 냉매의 총 질량 흐름은, 고압 측에 배치된 제1 열교환기(3) 및 팽창 부재(10)의 하류 측에 배치된 분기점(8)에서 메인 질량 흐름과 바이패스 질량 흐름으로 분할된다. 이때 냉매는 중간 압력 레벨로 배치된 분리기(8a) 내에서 메인 질량 흐름으로서 제1 유동 경로(6) 내로 공급되는 액체 비율과 바이패스 질량 흐름으로서 제2 유동 경로(7) 내로 공급되는 기체상 비율로 분리되어 분할된다.The evaporator 5 and the expansion component 4a of the expansion-compression device 4, the compressor 2 and the chiller or accumulator, for example not shown in the figures, disposed on the suction side in the first flow path 6. The second flow path 7 formed as a bypass bypassing the perimeter of the total mass flow can be divided into a main mass flow and a bypass mass flow of the refrigerant. The total mass flow is the sum of the main mass flow and the bypass mass flow of the refrigerant and flows into the separator 8a through the condenser / gas cooler 3 and the expansion member 10 arranged on the high pressure side. The total mass flow of the refrigerant is divided into a main mass flow and a bypass mass flow at the first heat exchanger 3 disposed on the high pressure side and the branch point 8 disposed downstream of the expansion member 10. The refrigerant is then supplied in the separator 8a at an intermediate pressure level with the proportion of liquid supplied as the main mass flow into the first flow path 6 and the proportion of gas phase supplied into the second flow path 7 as a bypass mass flow. Divided into divided into.

이러한 경우 냉매의 중간 압력 레벨은, 분리기(8a) 내로 유입될 때 냉매가 2상 영역 내부에서 하나의 상태를 갖는 방식으로 조절된다. 중간 압력 레벨의 변화에 의해서는 상기 비율들, 특히, 따라서 액체와 기체상의 질량 비율들 그리고 이와 더불어 냉매의 바이패스 질량 흐름에 대한 메인 질량 흐름의 비율도 변경되며, 이 경우 특히, 상기 바이패스 질량 흐름은 분리기(8a) 내부로 이어지는 유입구에서 증기 질량 분율(steam mass fraction)의 결과로서 조절된다.In this case, the intermediate pressure level of the coolant is adjusted in such a way that the coolant has one state inside the two-phase region as it flows into the separator 8a. The change in the intermediate pressure level alters the ratios, in particular the liquid and gaseous mass ratios, and thus also the ratio of the main mass flow to the bypass mass flow of the refrigerant, in particular in this case the bypass mass. The flow is regulated as a result of the steam mass fraction at the inlet leading into the separator 8a.

압축기(2)의 회전 속도와 바이패스 질량 흐름에 의해 결정된 냉매의 총 질량 흐름은 증발기(5)의 유출구에서 또는 분기점(8, 8a) 영역에서, 특히 팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b)로 이어지는 유입구에서의 냉매의 압력 및/또는 온도에 따라 팽창 부재(10)에 의해 중간 압력 레벨로 조절된다. 증발기(5)의 유출구에서 냉매의 메인 질량 흐름의 압력 및/또는 온도는 센서(11)에 의해 결정된다. 대안적인 실시 형태에 따르면, 팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b) 내부로 이어지는 유입구에서 냉매의 바이패스 질량 흐름의 압력 및/또는 온도는 센서(12)에 의해 검출된다. 이 경우 상기 센서(11, 12)는 각각 연결된 압력 센서/온도 센서로서 또는 압력 센서로서 또는 온도 센서로서 형성되어 있다.The total mass flow of refrigerant determined by the rotational speed of the compressor 2 and the bypass mass flow is determined at the outlet of the evaporator 5 or at the branching points 8, 8a, in particular the compression component of the expansion-compression device 4 ( The expansion member 10 is adjusted to an intermediate pressure level in accordance with the pressure and / or temperature of the refrigerant at the inlet leading to 4b). The pressure and / or temperature of the main mass flow of refrigerant at the outlet of the evaporator 5 is determined by the sensor 11. According to an alternative embodiment, the pressure and / or temperature of the bypass mass flow of the refrigerant at the inlet leading into the compression component 4b of the expansion-compression device 4 is detected by the sensor 12. In this case the sensors 11, 12 are each formed as a connected pressure sensor / temperature sensor or as a pressure sensor or as a temperature sensor.

한편으로는 증발기(5)의 유출구에서 냉매의 메인 질량 흐름의 압력이 너무 낮거나 증발기(5)의 유출구에서 냉매의 과열도가 너무 높은 경우에는, 팽창 부재(10)의 유동 단면적, 즉 상기 팽창 부재(10)가 추가로 개방된다. 다른 한편으로는 증발기(5)의 유출구에서 냉매의 메인 질량 흐름의 압력이 너무 높거나 증발기(5)의 유출구에서 냉매의 과열도가 너무 낮은 경우에는, 팽창 부재(10)의 유동 단면적, 즉 상기 팽창 부재(10)가 추가로 폐쇄된다.On the one hand, if the pressure of the main mass flow of the refrigerant at the outlet of the evaporator 5 is too low or the superheat of the refrigerant at the outlet of the evaporator 5 is too high, the flow cross-sectional area of the expansion member 10, i.e. the expansion The member 10 is further opened. On the other hand, if the pressure of the main mass flow of the refrigerant at the outlet of the evaporator 5 is too high or the superheat of the refrigerant at the outlet of the evaporator 5 is too low, the flow cross-sectional area of the expansion member 10, ie the The expansion member 10 is further closed.

인용한 제어 전략은 센서(12)에 의한 제어에 적용될 수 있으며, 이 경우 압력 또는 온도에 대한 목표값이 높은 레벨에 있다. 상기 센서(12)에 의해 검출되는 압력 또는 온도 값은 미리 주어진 목표값들에 따라 중간 압력 레벨을 직접 조절하기 위해서 사용되며, 상기 목표값들은 예를 들어, 조절을 위해 작동점에 따라 최적화된 중간 압력 레벨의 특성 필드에 저장되어 있다.The control strategy cited can be applied to control by the sensor 12, in which case the target value for pressure or temperature is at a high level. The pressure or temperature value detected by the sensor 12 is used to directly adjust the intermediate pressure level in accordance with predetermined target values, the target values being for example intermediate optimized for the operating point for adjustment. It is stored in the properties field of the pressure level.

팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a)를 관류할 때 회수되는, 냉매의 메인 질량 흐름의 운동 에너지는 팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b)를 통과하는 바이패스 흐름을 압축하기 위해 사용된다. 이때 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a) 및 압축 컴포넌트(4b)는 공통의 기계적 샤프트 상에 배치될 수 있으며, 그 결과 상기 컴포넌트들 간의 운동 에너지가 직접 전달된다.The kinetic energy of the main mass flow of refrigerant, recovered when flowing through the expansion component 4a of the expansion-compression device 4, compresses the bypass flow through the compression component 4b of the expansion-compression device 4. Used to The expansion component 4a and the compression component 4b of the expansion-compression device 4 can then be arranged on a common mechanical shaft, so that the kinetic energy between the components is transferred directly.

바이패스 질량 흐름을 압축할 때 추가적으로 발생하는 열은 냉매 회로의 작동 모드 또는 자동차의 공기 조화 시스템에 따라, 응축기/가스 냉각기(3)에서 주변으로 또는 객실에 공급될 공기 질량 흐름으로 전달된다. 따라서 열은 공기 조화 시스템이 열 펌프 모드 또는 재열 모드로 작동할 때 객실의 공기를 가열하기 위해 사용될 수 있다.The additional heat generated when compressing the bypass mass flow is transferred from the condenser / gas cooler 3 to the air mass flow to be supplied to the surroundings or to the cabin, depending on the operating mode of the refrigerant circuit or the air conditioning system of the vehicle. Thus, heat can be used to heat the air in the cabin when the air conditioning system is operating in heat pump mode or reheat mode.

도 2a는 압축기(2), 제1 열교환기(3), 팽창-압축 장치(4) 및 제2 열교환기(5)를 갖는 제2 냉매 회로(1b)를 도시한다. 상기 제2 냉매 회로(1b)도 마찬가지로 제1 유동 경로(6) 및 제2 유동 경로(7)를 구비하며, 이때 상기 제1 유동 경로와 제2 유동 경로는 각각 분리기(8a)로서 형성된 분기점(8)에서 입구(9)까지 연장된다. 따라서 제2 냉매 회로(1b)는 도 1a의 제1 냉매 회로(1a)와 유사하게 형성되어 있다. 상기 냉매 회로(1a, 1b)들은 기능도 유사하다. 또한, 상기 냉매 회로(1a, 1b)들의 동일한 컴포넌트에는 동일한 도면 부호가 제공되었다.2a shows a second refrigerant circuit 1b having a compressor 2, a first heat exchanger 3, an expansion-compression device 4 and a second heat exchanger 5. The second refrigerant circuit 1b likewise has a first flow path 6 and a second flow path 7, wherein the first flow path and the second flow path each have a branching point formed as a separator 8a ( Extends from 8) to the inlet (9). Therefore, the second refrigerant circuit 1b is formed similarly to the first refrigerant circuit 1a of FIG. 1A. The refrigerant circuits 1a and 1b are similar in function. In addition, the same components of the refrigerant circuits 1a and 1b have been provided with the same reference numerals.

도 1a의 제1 냉매 회로(1a)와 도 2a의 제2 냉매 회로(1b)의 주요 차이점은 분기점(13)에서 입구(15)까지 연장되는, 팽창-압축 장치(4)를 우회하는 바이패스로서 제3 유동 경로(14)의 형성에 있다. 이 경우 제1 열교환기(3)와 분리기(8a) 사이에 배치된 분기점(13)은 팽창 기능을 갖는 3-방향 밸브로서 그리고 특수하게는 제1 냉매 회로(1a)의 팽창 부재(10)를 대체하는 팽창 부재(13a)로서 형성되어 있다. 상기 3-방향 밸브는 특히 도 2a에 따르면 3/2-방향 밸브 또는 3/3-방향 밸브로서 형성되어 있다. 도면에 도시되지 않은 대안적인 일 실시 형태에 따르면, 상기 3-방향 밸브 대신, 별도의 제어 가능한 팽창 부재, 특히 팽창 밸브가 제공되어 있다. 입구(15)는 제1 유동 경로(6) 내에서 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a)와 제2 열교환기(5) 사이에 배치되어 있으며, 그 결과 상기 팽창-압축 장치(4)는 필요한 경우 작동 정지될 수 있다.The main difference between the first refrigerant circuit 1a of FIG. 1A and the second refrigerant circuit 1b of FIG. 2A is a bypass bypassing the expansion-compression device 4, which extends from the branch point 13 to the inlet 15. In the formation of the third flow path 14. In this case, the branch point 13 disposed between the first heat exchanger 3 and the separator 8a serves as a three-way valve having an expansion function and in particular the expansion member 10 of the first refrigerant circuit 1a. It is formed as a replaceable expansion member 13a. The three-way valve is in particular formed according to FIG. 2A as a 3 / 2-way valve or a 3 / 3-way valve. According to an alternative embodiment not shown in the figures, instead of the three-way valve, a separate controllable expansion member, in particular an expansion valve, is provided. The inlet 15 is arranged in the first flow path 6 between the expansion component 4a of the expansion-compression device 4 and the second heat exchanger 5, so that the expansion-compression device 4 ) Can be shut down if necessary.

따라서 팽창-압축 장치(4)는 특히, 저부하 범위의 특정 작동 모드에서 사이클 작동(cycle operation)을 피하기 위해 비활성화될 수 있다. 이 경우 냉매의 총 질량 흐름은 팽창 기능을 갖춘 3-방향 밸브로서 형성된 분기점(13)을 관류할 때 고압 레벨에서 곧바로 저압 레벨로 팽창되어 증발기(5)로 공급된다. 특별한 작동 모드는 제2 냉매 회로(1b)의 임계 이하의 작동에 대한 압력-엔탈피 다이어그램이 도시된 도 2b에도 나타나며, 이때 상기 압력-엔탈피 다이어그램은 파선으로 도시되어 있다. 분리기(8a)로의 유동 경로는 폐쇄되어 있다. 제3 유동 경로(14)가 폐쇄된 냉매 회로(1b)의 작동 동안, 냉매는 팽창 기능(13)을 갖춘 3-방향 밸브로서 형성된 분기점(13) 또는 팽창 부재(13a)를 관류할 때 고압 레벨에서 중간 압력 레벨로 팽창되어 분리기(8a)로 공급된다.The expansion-compression device 4 can thus be deactivated, in particular to avoid cycle operation in certain operating modes of the low load range. In this case, the total mass flow of the refrigerant is expanded from the high pressure level directly to the low pressure level and fed to the evaporator 5 when flowing through the branch point 13 formed as a three-way valve with an expansion function. A particular mode of operation is also shown in FIG. 2B where a pressure-enthalpy diagram for the sub-critical operation of the second refrigerant circuit 1b is shown, wherein the pressure-enthalpy diagram is shown in broken lines. The flow path to the separator 8a is closed. During operation of the refrigerant circuit 1b in which the third flow path 14 is closed, the refrigerant is at a high pressure level when flowing through the branching point 13 or the expansion member 13a formed as a three-way valve with the expansion function 13. At an intermediate pressure level at which is fed to the separator 8a.

3/2-방향 밸브 대신 3/3-방향 밸브로서 팽창 부재가 통합된 분기점(13)의 형성으로, 냉매 회로(1b)의 동작 모드들 사이에서는 팽창-압축 장치(4)의 작동 ON 및 OFF 전환이 더욱 용이하게 수행될 수 있다. 팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b) 내로의 냉매/오일 이동 또는 고압 레벨로의 냉매의 의도치 않은 역방향 오버플로우를 피하기 위해, 제2 유동 경로(7) 내에는 체크 부재(16)가 제공되어 있다. 특히, 체크 밸브로서 형성된 체크 부재는 압축 컴포넌트(4b)와 입구(9) 사이에 배치되어 있다. 상기 체크 부재(16) 대신에 대안적으로 활성 차단 밸브도 제공될 수 있다.With the formation of a branching point 13 in which the expansion member is integrated as a 3 / 3-way valve instead of a 3 / 2-way valve, the operation of the expansion-compression device 4 is turned on and off between the operating modes of the refrigerant circuit 1b. The conversion can be performed more easily. In order to avoid refrigerant / oil movement into the compression component 4b of the expansion-compression device 4 or unintentional reverse overflow of the refrigerant to a high pressure level, a check member 16 is provided in the second flow path 7. Is provided. In particular, a check member formed as a check valve is arranged between the compression component 4b and the inlet 9. Instead of the check member 16, an alternatively active shutoff valve may be provided.

도 3에는 압축기(2), 제1 열교환기(3), 팽창-압축 장치(4) 및 제2 열교환기(5)를 갖는 제3 냉매 회로(1c)가 도시되어 있다. 상기 제3 냉매 회로(1c)도 마찬가지로 제1 유동 경로(6) 및 제2 유동 경로(7)를 구비하며, 이때 상기 제1 유동 경로와 제2 유동 경로는 각각 분리기(8a)로서 형성된 분기점(8)에서 입구(9)까지 연장된다. 따라서 제3 냉매 회로(1c)는 도 1a의 제1 냉매 회로(1a)와 유사하게 형성되어 있다. 상기 냉매 회로(1a, 1b, 1c)들은 기능도 유사하다. 또한, 상기 냉매 회로(1a, 1b, 1c)들의 동일한 컴포넌트에는 재차 동일한 도면 부호가 제공되었다.3 shows a third refrigerant circuit 1c having a compressor 2, a first heat exchanger 3, an expansion-compression device 4 and a second heat exchanger 5. The third refrigerant circuit 1c likewise has a first flow path 6 and a second flow path 7, wherein the first flow path and the second flow path each have a branching point formed as a separator 8a ( Extends from 8) to the inlet (9). Therefore, the third refrigerant circuit 1c is formed similarly to the first refrigerant circuit 1a of FIG. 1A. The refrigerant circuits 1a, 1b and 1c have similar functions. In addition, the same components of the refrigerant circuits 1a, 1b, 1c are again provided with the same reference numerals.

도 1a의 제1 냉매 회로(1a)와 도 3의 제3 냉매 회로(1c)의 주요 차이점은 팽창 부재(17a)로서 서모스태틱 팽창 부재의 형성에 있으며, 이 경우 상기 팽창 부재는 활성 팽창 부재(10) 및 제1 유동 경로(6) 내에서 증발기(5)의 유출구에 배치된 센서(11) 또는 대안적으로 제2 유동 경로(7) 내에서 팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b) 내로 이어지는 유입구에 제공된, 제1 냉매 회로(1a)의 센서(12)를 대체한다.The main difference between the first refrigerant circuit 1a of FIG. 1A and the third refrigerant circuit 1c of FIG. 3 lies in the formation of a thermostatic expansion member as the expansion member 17a, in which case the expansion member is an active expansion member ( 10) and the compression component 4b of the sensor 11 arranged at the outlet of the evaporator 5 in the first flow path 6 or alternatively the expansion-compression device 4 in the second flow path 7. To replace the sensor 12 of the first refrigerant circuit 1a, which is provided at an inlet leading into the hole.

제1 유동 통로를 갖는 저압측에서 증발기(5)의 유출구에 배치된 서모스태틱 팽창 밸브(17a)는 특히, 기체상 냉매에 의해 관류되며, 그 결과 상기 팽창 부재(17a) 내 냉매의 압력 또는 온도에 따라, 구 모양의 헤드를 갖는 태핏으로서 형성된 폐쇄 부재(18a)가 이동된다. 서모스태틱 팽창 밸브(17a)는 제2 유동 통로를 갖는 고압측에서 제1 열교환기(3)와 분리기(8a) 사이에 배치되어 있다.The thermostatic expansion valve 17a disposed at the outlet of the evaporator 5 on the low pressure side with the first flow passage is in particular flowed by the gaseous refrigerant, and consequently the pressure or temperature of the refrigerant in the expansion member 17a. As a result, the closing member 18a formed as a tappet having a spherical head is moved. The thermostatic expansion valve 17a is disposed between the first heat exchanger 3 and the separator 8a on the high pressure side having the second flow passage.

폐쇄 부재(18a)의 헤드는 팽창 밸브(17a)의 고압측 유동 통로의 유동 단면적을 형성하고, 고압측 관류가 중단되거나 연속적으로 조절될 수 있도록 배치되어 있다. 제2 유동 통로를 관류할 때에는 고압 레벨의 냉매가 팽창된다.The head of the closing member 18a forms a flow cross sectional area of the high pressure side flow passage of the expansion valve 17a and is arranged such that the high pressure side perfusion can be interrupted or continuously adjusted. The high pressure level of refrigerant is expanded when flowing through the second flow passage.

이 경우 한편으로는 증발 압력이 너무 낮거나 증발기(5)의 유출구에서의 냉매의 과열도가 높은 경우에는 팽창 밸브(17a)의 고압측 유동 통로의 유동 단면적이 증가되며, 즉 추가로 개방된다. 다른 한편으로 팽창 밸브(17a)의 고압측 유동 경로의 유동 단면적은 증기 압력이 너무 높거나, 증발기(5)의 유출구에서 냉매의 과열도가 너무 낮은 경우에는 감소되며, 즉 추가로 폐쇄된다.In this case, on the one hand, if the evaporation pressure is too low or the superheat of the refrigerant at the outlet of the evaporator 5 is high, the flow cross section of the high-pressure side flow passage of the expansion valve 17a is increased, i.e., opened further. On the other hand, the flow cross-sectional area of the high pressure side flow path of the expansion valve 17a is reduced if the vapor pressure is too high or the superheat of the refrigerant at the outlet of the evaporator 5 is too low, ie it is further closed.

팽창 밸브(17a)의 고압측 유동 통로의 유동 단면적 증가는, 분리기(8a) 내에서는 냉매의 증기 질량 분율이 감소되기 때문에, 상기 분리기(8a) 내에서의 냉매의 중간 압력 레벨의 상승 그리고 이와 더불어 제2 유동 경로(7)에 의한 냉매의 바이패스 질량 흐름의 감소를 야기한다. 냉매의 바이패스 질량 흐름 감소는 팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b)의 부하 감소를 유발하고, 이는 재차 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a)를 관류할 때 비교적 적은 냉매 팽창을 야기하며, 결과적으로 냉매의 저압 레벨 및 증발 압력이 상승되고, 제1 유동 경로(6)를 통과하는 냉매의 메인 질량 흐름이 증가하며, 그리고 이에 따라 증발기(5)의 유출구에서의 냉매의 과열도가 감소한다.The increase in the flow cross-sectional area of the high-pressure side flow passage of the expansion valve 17a is accompanied by an increase in the intermediate pressure level of the refrigerant in the separator 8a and thus accompanied by a decrease in the vapor mass fraction of the refrigerant in the separator 8a. It causes a decrease in the bypass mass flow of the refrigerant by the second flow path 7. Reduction of the bypass mass flow of the refrigerant causes a reduction in the load of the compression component 4b of the expansion-compression device 4, which in turn is relatively less refrigerant when flowing through the expansion component 4a of the expansion-compression device 4. Causing expansion, consequently the low pressure level and evaporation pressure of the refrigerant are raised, the main mass flow of refrigerant passing through the first flow path 6 is increased, and thus the refrigerant at the outlet of the evaporator 5 Superheat decreases.

팽창 밸브(17a)의 고압측 유동 통로의 유동 단면적 감소는, 분리기(8a) 내에서 냉매의 증기 질량 분율이 증가되기 때문에, 상기 분리기(8a) 내에서 냉매의 중간 압력 레벨 감소 그리고 이와 더불어 제2 유동 경로(7)를 통과하는 냉매의 바이패스 질량 흐름 증가를 야기한다. 냉매의 바이패스 질량 흐름 증가는 팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b)의 부하 증가를 유발하고, 이는 재차 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a)를 관류할 때 비교적 큰 냉매 팽창을 야기하며, 결과적으로 냉매의 저압 레벨 및 증발 압력이 감소되고, 제1 유동 경로(6)를 통과하는 냉매의 메인 질량 흐름이 감소하며, 그리고 이에 따라 증발기(5)의 유출구에서의 냉매의 과열도가 증가한다.The decrease in the flow cross-sectional area of the high pressure side flow passage of the expansion valve 17a is due to the increase in the vapor mass fraction of the refrigerant in the separator 8a, thereby reducing the intermediate pressure level of the refrigerant in the separator 8a and thus the second This results in an increase in the bypass mass flow of refrigerant through the flow path 7. Increasing the bypass mass flow of the refrigerant causes an increase in the load of the compression component 4b of the expansion-compression device 4, which in turn is relatively large refrigerant when flowing through the expansion component 4a of the expansion-compression device 4. Causing expansion, and consequently the low pressure level and evaporation pressure of the coolant are reduced, the main mass flow of coolant through the first flow path 6 is reduced, and thus the coolant at the outlet of the evaporator 5 Superheat increases.

도 4는 압축기(2), 제1 열교환기(3), 팽창-압축 장치(4) 및 제2 열교환기(5)를 갖는 제4 냉매 회로(1d)를 도시한다. 상기 제4 냉매 회로(1d)도 마찬가지로 제1 유동 경로(6) 및 제2 유동 경로(7) 그리고 서모스태틱 팽창 밸브(17a)를 구비하며, 이때 상기 제1 유동 경로와 제2 유동 경로는 각각 분리기(8a)로서 형성된 분기점(8)에서 입구(9)까지 연장된다. 따라서 제4 냉매 회로(1d)는 도 3의 제3 냉매 회로(1c)와 유사하게 형성되어 있다. 상기 냉매 회로(1c, 1d)들은 기능도 유사하다. 또한, 상기 냉매 회로(1c, 1d)들의 동일한 컴포넌트에는 동일한 도면 부호가 제공되었다.4 shows a fourth refrigerant circuit 1d having a compressor 2, a first heat exchanger 3, an expansion-compression device 4 and a second heat exchanger 5. The fourth refrigerant circuit 1d likewise has a first flow path 6 and a second flow path 7 and a thermostatic expansion valve 17a, wherein the first flow path and the second flow path are respectively It extends from the branching point 8 formed as the separator 8a to the inlet 9. Therefore, the fourth refrigerant circuit 1d is formed similarly to the third refrigerant circuit 1c of FIG. 3. The refrigerant circuits 1c and 1d are similar in function. In addition, the same components of the refrigerant circuits 1c and 1d have been provided with the same reference numerals.

도 3의 제3 냉매 회로(1c)와 도 4의 제4 냉매 회로(1d)의 주요 차이점은 팽창-압축 장치(4)의 둘레를 우회하는 바이패스로서 제3 유동 경로(14)의 형성에 있으며, 이때 상기 제3 유동 경로는 분기점(13)에서 입구(15)까지 연장된다. 상기 제3 유동 경로(14) 내부에는 추가 팽창 부재(19)가 제공되어 있다. 바람직하게는 팽창 밸브로서 형성된 상기 추가 팽창 부재(19)는 전자식 팽창 밸브뿐만 아니라 서모스태틱 밸브로도 설계될 수 있다. 분기점(13)은 제1 열교환기(3)와 서모스태틱 팽창 밸브(17a)의 고압측 사이에 배치되어 있고, 반면에 입구(15)는 제1 유동 경로(6) 내에서 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a)와 제2 열교환기(5) 사이에 형성되어 있으며, 그 결과 상기 팽창-압축 장치(4)는 특히, 저부하 범위의 특정 작동 모드에서 사이클 작동을 피하기 위해 필요한 경우 작동 정지될 수 있다.The main difference between the third refrigerant circuit 1c of FIG. 3 and the fourth refrigerant circuit 1d of FIG. 4 is in the formation of the third flow path 14 as a bypass bypassing the circumference of the expansion-compression device 4. In this case, the third flow path extends from the branch point 13 to the inlet 15. Inside the third flow path 14 an additional expansion member 19 is provided. The further expansion member 19, which is preferably formed as an expansion valve, can be designed not only as an electronic expansion valve but also as a thermostatic valve. The branch point 13 is arranged between the first heat exchanger 3 and the high pressure side of the thermostatic expansion valve 17a, while the inlet 15 is in the first flow path 6 an expansion-compression device ( Formed between the expansion component 4a of the 4) and the second heat exchanger 5, so that the expansion-compression device 4 is particularly necessary to avoid cycle operation in certain operating modes in the low load range. It can be stopped.

냉매의 총 질량 흐름은 추가 팽창 부재(19)를 관류할 때 고압 레벨에서 곧바로 저압 레벨로 팽창되어 증발기(5)로 공급된다. 이 경우 서모스태틱 팽창 밸브(17a) 및 분리기(8a)의 고압 측 유동 경로를 폐쇄 상태로 유지할 수 있도록 서모스태틱 팽창 밸브(17a)는 스위치-오프 기능이 형성되어 있다. 도면에 도시되지 않은 대안적인 일 실시 형태에 따르면, 고압측 유동 경로 내에서 냉매의 유동 방향으로 서모스태틱 팽창 밸브(17a) 앞에 또는 뒤에는 추가 차단 밸브가 장치되어 있다. 제3 유동 경로(14)가 폐쇄된 냉매 회로(1d)의 작동 동안, 냉매는 서모스태틱 팽창 밸브(17a)의 고압측 유동 통로를 관류할 때 고압 레벨에서 중간 압력 레벨로 팽창되어 분리기(8a)로 공급된다.The total mass flow of refrigerant is expanded from the high pressure level directly to the low pressure level when flowing through the further expansion member 19 and fed to the evaporator 5. In this case, the thermostatic expansion valve 17a is provided with a switch-off function so that the high pressure side flow path of the thermostatic expansion valve 17a and the separator 8a can be kept closed. According to an alternative embodiment not shown in the figure, an additional shut-off valve is provided before or after the thermostatic expansion valve 17a in the flow direction of the refrigerant in the high-pressure side flow path. During operation of the refrigerant circuit 1d in which the third flow path 14 is closed, the refrigerant expands from the high pressure level to the intermediate pressure level when flowing through the high pressure side flow passage of the thermostatic expansion valve 17a, thereby separating the separator 8a. Is supplied.

팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b) 내로의 냉매/오일 이동 또는 고압 레벨로의 냉매의 의도치 않은 역방향 오버플로우를 피하기 위해, 제2 유동 경로(7) 내에는 마찬가지로 체크 부재(16)가 제공되어 있다. 특히, 체크 밸브로서 형성된 체크 부재는 압축 컴포넌트(4b)와 입구(9) 사이에 배치되어 있다. 상기 체크 부재(16) 대신에 대안적으로 활성 차단 밸브 또는 전자식 팽창 밸브도 제공될 수 있으며, 상기 전자식 팽창 밸브는 압력 손실을 방지하기 위해 전체 유동 단면적을 개방하도록 형성되어 있다.In order to avoid refrigerant / oil movement into the compression component 4b of the expansion-compression device 4 or unintentional reverse overflow of the refrigerant to the high pressure level, a check member 16 is likewise present in the second flow path 7. ) Is provided. In particular, a check member formed as a check valve is arranged between the compression component 4b and the inlet 9. An active shut-off valve or an electronic expansion valve may alternatively be provided in place of the check member 16, which is configured to open the entire flow cross section to prevent pressure loss.

도 5a에는 압축기(2), 제1 열교환기(3), 팽창-압축 장치(4) 및 제2 열교환기(5)를 갖는 제5 냉매 회로(1e)가 도시되어 있다. 상기 제5 냉매 회로(1e)도 마찬가지로 제1 유동 경로(6) 및 제2 유동 경로(7)를 구비하며, 이때 상기 제1 유동 경로와 제2 유동 경로는 각각 분기점(8)에서 입구(9)까지 연장되고 서로 평행하게 진행된다. 상기 분기점(8)은 냉매의 유동 방향으로 제1 열교환기(3) 바로 다음에 배치되어 있다. 제5 냉매 회로(1e)는 또한 내부 열교환기(21)를 구비하여 형성되어 있고, 이 내부 열교환기는 제1 유동 경로(6)와 제2 유동 경로(7)를 서로 열적으로 연결한다.In FIG. 5A there is shown a fifth refrigerant circuit 1e having a compressor 2, a first heat exchanger 3, an expansion-compression device 4 and a second heat exchanger 5. The fifth refrigerant circuit 1e likewise has a first flow path 6 and a second flow path 7, wherein the first flow path and the second flow path are each at the inlet 9 at the branch point 8. ) And run parallel to each other. The branch point 8 is arranged immediately after the first heat exchanger 3 in the flow direction of the refrigerant. The fifth refrigerant circuit 1e is also formed with an internal heat exchanger 21, which thermally connects the first flow path 6 and the second flow path 7 to each other.

제1 유동 경로(6) 내에서, 냉매의 유동 방향으로는 내부 열교환기(21)의 고압측, 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a), 증발기로서 작동하는 제2 열교환기(5) 그리고 냉매 회로(1e)의 메인 압축기로서 작동하는 압축기(2)가 형성되어 있다. 제1 유동 경로(6) 내로 유입되는 액체 냉매는 내부 열교환기(21)의 고압측을 관류할 때 과냉각되고, 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a)를 관류할 때는 고압 레벨에서 저압 레벨로 2상 영역으로 가동률적으로 팽창되어 증발기(5)로 공급된다. 증발기(5)를 관류할 때, 냉매의 액체 부분은 열을 흡수하면서 증발된다. 그 다음 냉매는 압축기(2)에 의해 흡입되어 고압 레벨로 압축된다.Within the first flow path 6, the flow direction of the refrigerant is in the high pressure side of the internal heat exchanger 21, the expansion component 4a of the expansion-compression device 4, the second heat exchanger 5 which acts as an evaporator. And a compressor 2 which operates as the main compressor of the refrigerant circuit 1e. The liquid refrigerant flowing into the first flow path 6 is supercooled when flowing through the high pressure side of the internal heat exchanger 21 and low pressure at a high pressure level when flowing through the expansion component 4a of the expansion-compression device 4. At the level, expands operably to the two phase region and is fed to the evaporator 5. When flowing through the evaporator 5, the liquid portion of the refrigerant evaporates while absorbing heat. The refrigerant is then sucked by the compressor 2 and compressed to a high pressure level.

제1 유동 경로(6)의 바이패스로서 형성된 제2 유동 경로(7)의 내부에서 냉매의 유동 방향으로는 팽창 부재(20), 내부 열교환기(21)의 중간 압력측 그리고 팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b)가 배치되어 있다. 제2 유동 경로(7) 내로 유입되는 액체 냉매는 바람직하게는 팽창 밸브로서 형성된 팽창 부재(20)를 관류할 때 고압 레벨에서 중간 압력 레벨로 2상 영역으로 팽창되어 내부 열교환기(21)의 중간 압력측에 공급된다. 내부 열교환기(21)의 중간 압력측을 관류할 때 냉매의 액체 부분은 열을 흡수하면서 증발된다. 후속해서 팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b)를 관류할 때 중간 압력 레벨에서 고압 레벨로 압축된다.In the flow direction of the refrigerant in the second flow path 7 formed as a bypass of the first flow path 6, the expansion member 20, the intermediate pressure side of the internal heat exchanger 21 and the expansion-compression device ( The compression component 4b of 4) is arranged. The liquid refrigerant flowing into the second flow path 7 preferably expands into a two-phase region from the high pressure level to the intermediate pressure level when flowing through the expansion member 20 formed as an expansion valve, so that the middle of the internal heat exchanger 21 can be obtained. It is supplied to the pressure side. When flowing through the intermediate pressure side of the internal heat exchanger 21, the liquid portion of the refrigerant evaporates while absorbing heat. Subsequent compression of the compression component 4b of the expansion-compression device 4 from the intermediate pressure level to the high pressure level.

내부 열교환기(21)는 제1 유동 경로(6)를 통해 안내되는 고압 레벨 냉매와 제2 유동 경로(7)를 통해 안내되는 중간 압력 레벨 냉매 사이 열전달에 사용되는 회로 내부 열교환기를 의미한다. 내부 열교환기(21)에는 바람직하게 역류식으로 냉매가 공급된다.The internal heat exchanger 21 refers to an in-circuit heat exchanger used for heat transfer between the high pressure level refrigerant guided through the first flow path 6 and the intermediate pressure level refrigerant guided through the second flow path 7. The internal heat exchanger 21 is preferably supplied with a refrigerant in a countercurrent fashion.

입구(9)에서는 제1 유동 경로(6)를 통해 안내되는 메인 질량 흐름과 제2 유동 경로(7)를 통해 안내되는 바이패스 질량 흐름이 혼합되어 제1 열교환기(3)로 가이드된다. 응축기/가스 냉각기로서 작동하는 제1 열교환기(3)를 관류할 때 냉매는 열을 방출하면서 액화된다. 냉매 회로(1e)는 폐쇄되어 있다.At the inlet 9, the main mass flow guided through the first flow path 6 and the bypass mass flow guided through the second flow path 7 are mixed and guided to the first heat exchanger 3. When flowing through the first heat exchanger 3, which acts as a condenser / gas cooler, the refrigerant liquefies while releasing heat. The refrigerant circuit 1e is closed.

냉매 회로(1e) 내부에서의 냉매의 상태 및 상태 변화는 냉매 회로(1e)의 임계 이하의 작동에 대한 압력-엔탈피 다이어그램으로 도 5b에 도시되어 있다. 도면 부호들은 각각 냉매 회로(1e)의 컴포넌트를 관류할 때의 상태 변화 또는 냉매 회로(1e)의 특정 지점에서의 상태를 보여준다.The state and change of state of the refrigerant within the refrigerant circuit 1e are shown in FIG. 5B in a pressure-enthalpy diagram for subcritical operation of the refrigerant circuit 1e. The reference numerals respectively show the state change when flowing through the components of the refrigerant circuit 1e or the state at a specific point of the refrigerant circuit 1e.

제5 냉매 회로(1e)의 형성에서 냉매의 바이패스 질량 흐름은, 후속해서 내부 열교환기(21)로 가이드되기 전에, 제2 유동 경로(7) 내에서 응축기/가스 냉각기(3)의 유출구에 배치된 분기점(8) 다음에 배치된 팽창 부재(20)에 의해 조절될 수 있다. 내부 열교환기(21) 내부에서 제1 유동 경로(6)를 통해 흐르는 냉매의 메인 질량 흐름은 고압 레벨 그리고 이와 더불어 중간 압력 레벨을 갖는 바이패스 질량 흐름보다 높은 온도의 중간 압력 레벨로 있으며, 그 결과 냉매 회로(1e)의 미임계 작동 시 내부 열교환기(21) 내부에서의 열전달에 의해 바이패스 질량 흐름의 증기 질량 분율이 증가되거나 상기 바이패스 질량 흐름이 과열되고, 또는 냉매 회로(1e)의 미임계 작동 시 상기 바이패스 질량 흐름이 가열되며, 반면에 메인 질량 흐름은 냉매 회로(1e)의 초임계 작동 시 경우에 따라 응축되고 과냉각되거나 냉매 회로(1e)의 초임계 작동 시 냉각된다. 내부 열교환기(21)를 갖는 냉매 회로(1e)는 특히, 초임계 영역에서의 냉매 회로(1e)의 작동에 유리한데, 그 이유는 냉매의 고압 레벨이 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a) 내로 유입되기 전에 먼저, 위상 분리를 가능하게 하기 위해 강제적으로 중간 압력 레벨로 감소될 필요가 없기 때문이다. 이로써 팽창-압축 장치(4)에 의해 회수될 수 있는 운동 에너지에 대한 가능성이 더 높게 유지된다.Bypass mass flow of the refrigerant in the formation of the fifth refrigerant circuit 1e is directed to the outlet of the condenser / gas cooler 3 in the second flow path 7 before being subsequently guided to the internal heat exchanger 21. It can be adjusted by means of an expansion member 20 arranged after the arranged branching point 8. The main mass flow of the refrigerant flowing through the first flow path 6 inside the internal heat exchanger 21 is at a medium pressure level at a higher temperature than the bypass mass flow having a high pressure level and, consequently, a medium pressure level. During the subcritical operation of the refrigerant circuit 1e, the heat mass inside the internal heat exchanger 21 increases the vapor mass fraction of the bypass mass flow or overheats the bypass mass flow, In the critical operation the bypass mass flow is heated, while the main mass flow is condensed and supercooled in some cases during the supercritical operation of the refrigerant circuit 1e or cooled in the supercritical operation of the refrigerant circuit 1e. The refrigerant circuit 1e with the internal heat exchanger 21 is particularly advantageous for the operation of the refrigerant circuit 1e in the supercritical region, because the high pressure level of the refrigerant is an expansion component of the expansion-compression device 4. This is because it does not have to be forcibly reduced to an intermediate pressure level first to enable phase separation before entering into 4a. This maintains a higher likelihood of kinetic energy that can be recovered by the expansion-compression device 4.

냉매의 바이패스 질량 흐름은 증발기(5)의 유출구에서 냉매의 압력 및/또는 온도에 따라 또는 팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b) 내로 이어지는 유입구에서 팽창 부재(20)에 의해 중간 압력 레벨로 조절된다. 증발기(5)의 유출구에서 냉매의 메인 질량 흐름의 압력 및/또는 온도는 센서(11)에 의해 결정된다. 대안적인 실시 형태에 따르면, 냉매의 바이패스 질량 흐름의 압력 및/또는 온도는 팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b) 내로 이어지는 유입구에서는 센서(12)에 의해 검출된다. 이 경우 센서(11, 12)는 각각 연결된 압력 센서/온도 센서로서 또는 압력 센서로서 또는 온도 센서로서 형성되어 있다.The bypass mass flow of the refrigerant is intermediate pressure by the expansion member 20 at the inlet leading to the compression component 4b of the expansion-compression device 4 or according to the pressure and / or temperature of the refrigerant at the outlet of the evaporator 5. The level is adjusted. The pressure and / or temperature of the main mass flow of refrigerant at the outlet of the evaporator 5 is determined by the sensor 11. According to an alternative embodiment, the pressure and / or temperature of the bypass mass flow of the refrigerant is detected by the sensor 12 at the inlet leading into the compression component 4b of the expansion-compression device 4. In this case the sensors 11, 12 are each formed as a connected pressure sensor / temperature sensor or as a pressure sensor or as a temperature sensor.

한편으로는, 특히 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a)에 대한 부하가 감소되기 때문에 증발기(5)를 통과하는 냉매의 메인 질량 흐름을 증가시키고 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a)의 스로틀 효과를 감소시키기 위해, 증발기(5)의 유출구에서 냉매의 메인 질량 흐름의 압력이 너무 낮거나 증발기(5)의 유출구에서 냉매의 과열도가 너무 높은 경우에는, 팽창 부재(20)의 유동 단면적, 즉 상기 팽창 부재(20)가 추가로 폐쇄된다. 다른 한편으로는, 특히 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a)에 대한 부하가 증가되기 때문에 증발기(5)를 통과하는 냉매의 메인 질량 흐름을 감소시키고 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a)의 스로틀 효과를 증가시키기 위해, 증발기(5)의 유출구에서 냉매의 메인 질량 흐름의 압력이 너무 높거나 증발기(5)의 유출구에서 냉매의 과열도가 너무 낮은 경우에는, 팽창 부재(20)의 유동 단면적, 즉 상기 팽창 부재(20)가 추가로 개방된다.On the one hand, in particular, the load on the expansion component 4a of the expansion-compression device 4 is reduced, thereby increasing the main mass flow of refrigerant passing through the evaporator 5 and expanding the expansion component of the expansion-compression device 4. In order to reduce the throttle effect of 4a, when the pressure of the main mass flow of the refrigerant at the outlet of the evaporator 5 is too low or the superheat of the refrigerant at the outlet of the evaporator 5 is too high, the expansion member 20 Flow cross sectional area ie the expansion member 20 is further closed. On the other hand, in particular, because the load on the expansion component 4a of the expansion-compression device 4 is increased, it reduces the main mass flow of refrigerant passing through the evaporator 5 and expands the expansion-compression device 4. In order to increase the throttle effect of the component 4a, if the pressure of the main mass flow of the refrigerant at the outlet of the evaporator 5 is too high or the superheat of the refrigerant at the outlet of the evaporator 5 is too low, the expansion member ( The flow cross-sectional area of 20, ie the expansion member 20 is further opened.

인용한 제어 전략은 센서(12)에 의한 제어에 적용될 수 있으며, 이 경우 내부 열교환기(21)의 유출구에서 냉매의 바이패스 질량 흐름의 압력이 너무 낮거나 내부 열교환기(21)의 유출구에서 냉매의 과열도가 너무 높은 경우에는, 팽창 부재(20)의 유동 단면적이 증가하며, 즉 팽창 부재(20)이 추가로 개방된다.The control strategy cited can be applied to control by the sensor 12, in which case the pressure of the bypass mass flow of refrigerant at the outlet of the internal heat exchanger 21 is too low or at the outlet of the internal heat exchanger 21. If the superheating degree is too high, the flow cross section of the expansion member 20 increases, that is, the expansion member 20 is further opened.

팽창 부재(20)의 유동 단면적 증가는, 제2 유동 경로(7)를 통과하는 바이패스 질량 흐름을 증가시키고, 이와 더불어 팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b)뿐만 아니라 팽창 컴포넌트(4a)에 대한 부하도 증가시키며, 이는 재차 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a) 관류 시 냉매를 더 많이 팽창시키며, 그 결과 저압 레벨 및 냉매의 증발 압력이 감소되고 제1 유동 경로(6)를 통과하는 냉매의 메인 질량 흐름이 감소하며, 그리고 증발기(5)의 유출구에서 냉매의 과열도가 증가된다.Increasing the flow cross-sectional area of the inflation member 20 increases the bypass mass flow through the second flow path 7 and, in addition, the inflation component 4a as well as the compression component 4b of the inflation-compression device 4. ), Which in turn expands the refrigerant more in the flow of the expansion component 4a of the expansion-compression device 4, as a result of which the low pressure level and the evaporation pressure of the refrigerant are reduced and the first flow path 6 The main mass flow of the refrigerant passing through) decreases, and the superheat of the refrigerant at the outlet of the evaporator 5 is increased.

팽창 부재(20)의 유동 단면적 감소는, 제2 유동 경로(7)를 통과하는 바이패스 질량 흐름을 감소시키고, 이와 더불어 팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b)뿐만 아니라 팽창 컴포넌트(4a)에 대한 부하도 감소시키며, 이는 재차 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a) 관류 시 냉매를 더 적게 팽창시키며, 그 결과 저압 레벨 및 냉매의 증발 압력이 상승하고 제1 유동 경로(6)를 통과하는 냉매의 메인 질량 흐름이 증가하며, 그리고 증발기(5)의 유출구에서 냉매의 과열도가 감소된다.Reducing the flow cross-sectional area of the expansion member 20 reduces the bypass mass flow through the second flow path 7 and, in addition, the expansion component 4a as well as the compression component 4b of the expansion-compression device 4. ), Which in turn causes less expansion of the refrigerant upon perfusing the expansion component (4a) of the expansion-compression device (4), as a result of which the low pressure level and the evaporation pressure of the refrigerant rise and the first flow path (6) The main mass flow of the refrigerant passing through) increases, and the superheat of the refrigerant at the outlet of the evaporator 5 is reduced.

팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a)를 관류할 때 회수되는 냉매의 메인 질량 흐름의 운동 에너지는 팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b)를 통해 안내되는 바이패스 질량 흐름을 압축하는데 사용된다. 이때 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a) 및 압축 컴포넌트(4b)는 공통의 기계적 샤프트 상에 배치될 수 있어, 운동 에너지가 컴포넌트들 사이에서 직접 전달된다.The kinetic energy of the main mass flow of the refrigerant withdrawn when flowing through the expansion component 4a of the expansion-compression device 4 receives the bypass mass flow guided through the compression component 4b of the expansion-compression device 4. Used to compress. The expansion component 4a and the compression component 4b of the expansion-compression device 4 can then be arranged on a common mechanical shaft, so that the kinetic energy is transferred directly between the components.

도 6a는 압축기(2), 제1 열교환기(3), 팽창-압축 장치(4) 및 제2 열교환기(5)를 갖는 제6 냉매 회로(1f)를 도시한다. 상기 제6 냉매 회로(1f)도 마찬가지로 제1 유동 경로(6) 및 제2 유동 경로(7)를 구비하며, 이때 상기 제1 유동 경로와 제2 유동 경로는 각각 분기점(8)에서 입구(9)까지 연장되고, 내부 열교환기(21)를 통해서 서로 열적으로 연결되어 있다. 따라서 제6 냉매 회로(1f)는 도 5a의 제5 냉매 회로(1e)와 유사하게 형성되어 있다. 상기 냉매 회로(1e, 1f)들은 기능도 유사하다. 또한, 상기 냉매 회로(1e, 1f)들의 동일한 컴포넌트에는 동일한 도면 부호가 제공되었다.6a shows a sixth refrigerant circuit 1f having a compressor 2, a first heat exchanger 3, an expansion-compression device 4 and a second heat exchanger 5. The sixth refrigerant circuit 1f likewise has a first flow path 6 and a second flow path 7, wherein the first flow path and the second flow path each have an inlet 9 at a branch point 8. ) And are thermally connected to each other via an internal heat exchanger (21). Therefore, the sixth refrigerant circuit 1f is formed similarly to the fifth refrigerant circuit 1e of FIG. 5A. The refrigerant circuits 1e and 1f are similar in function. In addition, the same components of the refrigerant circuits 1e and 1f have been provided with the same reference numerals.

도 5a의 제5 냉매 회로(1e)와 도 6a의 제6 냉매 회로(1f)의 주요 차이점은 분기점(13)에서 입구(15)까지 연장되는, 팽창-압축 장치(4)를 우회하는 바이패스로서 제3 유동 경로(14)의 형성에 있다. 이 경우 제1 유동 경로(6)와 제2 유동 경로(7) 사이에 배치된 제3 유동 경로(14)의 분기점(13)은 팽창 기능을 갖는 3-방향 밸브로서 그리고 특수하게는 팽창 부재(13b)로서, 특히 3/2-방향 밸브 또는 3/3-방향 밸브로서 형성되어 있다. 도면에 도시되지 않은 대안적인 일 실시 형태에 따르면, 상기 3-방향 밸브 대신, 별도의 제어 가능한 2개의 밸브, 즉 특히 팽창 밸브와 차단 밸브가 제공되어 있다. 입구(15)는 제1 유동 경로(6) 내에서 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a)와 제2 열교환기(5) 사이에 배치되어 있으며, 그 결과 상기 팽창-압축 장치(4)는 필요한 경우 작동 정지될 수 있다.The main difference between the fifth refrigerant circuit 1e of FIG. 5A and the sixth refrigerant circuit 1f of FIG. 6A is a bypass bypassing the expansion-compression device 4, which extends from the branch point 13 to the inlet 15. In the formation of the third flow path 14. In this case the branching point 13 of the third flow path 14 disposed between the first flow path 6 and the second flow path 7 is a three-way valve with an expansion function and in particular an expansion member ( 13b), in particular as a 3 / 2-way valve or as a 3 / 3-way valve. According to an alternative embodiment not shown in the figures, instead of the three-way valve, two separate controllable valves are provided, in particular an expansion valve and a shutoff valve. The inlet 15 is arranged in the first flow path 6 between the expansion component 4a of the expansion-compression device 4 and the second heat exchanger 5, so that the expansion-compression device 4 ) Can be shut down if necessary.

따라서 팽창-압축 장치(4)는 특히, 저부하 범위의 특정 작동 모드에서 사이클 작동을 피하기 위해 비활성화될 수 있다. 이 경우 냉매의 총 질량 흐름은 팽창 기능을 갖춘 3-방향 밸브로서 형성된 분기점(13) 또는 팽창 부재(13b)를 관류할 때 고압 레벨에서 곧바로 저압 레벨로 팽창되어 증발기(5)로 공급된다. 특별한 작동 모드는 제6 냉매 회로(1f)의 임계 이하의 작동에 대한 압력-엔탈피 다이어그램이 도시된 도 6b에도 나타나며, 이때 상기 압력-엔탈피 다이어그램은 파선으로 도시되어 있다. 내부 열교환기(21)를 갖는 제1 유동 경로(6) 및 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a)의 영역 그리고 제2 유동 경로(7), 특히 팽창 부재(20)는 폐쇄되어 있다.The expansion-compression device 4 can thus be deactivated, in particular to avoid cycle operation in certain operating modes of the low load range. In this case, the total mass flow of the refrigerant is expanded from the high pressure level directly to the low pressure level and supplied to the evaporator 5 when flowing through the branch point 13 or the expansion member 13b formed as a three-way valve with an expansion function. A particular mode of operation is also shown in FIG. 6B where the pressure-enthalpy diagram for the sub-threshold operation of the sixth refrigerant circuit 1f is shown, wherein the pressure-enthalpy diagram is shown in broken lines. The first flow path 6 with the internal heat exchanger 21 and the region of the expansion component 4a of the expansion-compression device 4 and the second flow path 7, in particular the expansion member 20, are closed. .

팽창 기능(13)을 갖춘 3-방향 밸브로서 그리고 팽창 부재(13b)로서 형성된 분기점(13)에 의해서는 선택적으로 제3 유동 경로(14)가 증발기(5)의 방향으로 개방되거나 폐쇄될 수 있고, 또는 제1 유동 경로(6)가 내부 열교환기(21)의 방향으로 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 이 경우, 팽창-압축 장치(4)의 작동 유무에 관계없이 냉매 회로(1f)의 작동 모드들 사이에서 서서히 전환하기 위해 분기점(13)은 양방향으로 적어도 부분적으로 개방될 수 있다.The branching point 13 formed as a three-way valve with expansion function 13 and as expansion member 13b can optionally open or close the third flow path 14 in the direction of the evaporator 5 and Alternatively, the first flow path 6 can be opened or closed in the direction of the internal heat exchanger 21. In this case, the branching point 13 can be at least partially open in both directions in order to switch slowly between the operating modes of the refrigerant circuit 1f with or without the expansion-compression device 4 operating.

팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b) 내로의 냉매/오일 이동 또는 고압 레벨로의 냉매의 의도치 않은 역방향 오버플로우를 피하기 위해, 제2 유동 경로(7) 내에는 체크 부재(16)가 제공되어 있다. 특히, 체크 밸브로서 형성된 체크 부재(16)는 압축 컴포넌트(4b)와 입구(9) 사이에 배치되어 있다. 상기 체크 부재(16) 대신에 대안적으로 활성 차단 밸브 또는 전자식 팽창 밸브도 제공될 수 있으며, 상기 전자식 팽창 밸브는 압력 손실을 방지하기 위해 전체 유동 단면적을 개방하도록 형성되어 있다.In order to avoid refrigerant / oil movement into the compression component 4b of the expansion-compression device 4 or unintentional reverse overflow of the refrigerant to a high pressure level, a check member 16 is provided in the second flow path 7. Is provided. In particular, a check member 16 formed as a check valve is arranged between the compression component 4b and the inlet 9. An active shut-off valve or an electronic expansion valve may alternatively be provided in place of the check member 16, which is configured to open the entire flow cross section to prevent pressure loss.

도 7에는 압축기(2), 제1 열교환기(3), 팽창-압축 장치(4) 및 제2 열교환기(5)를 갖는 제7 냉매 회로(1g)가 도시되어 있다. 상기 제7 냉매 회로(1g)도 마찬가지로 제1 유동 경로(6) 및 제2 유동 경로(7)를 구비하며, 이때 상기 제1 유동 경로와 제2 유동 경로는 각각 분기점(8)에서 입구(9)까지 연장되고, 내부 열교환기(21)를 통해서 서로 열적으로 연결되어 있다. 따라서 제7 냉매 회로(1g)는 도 5a의 제5 냉매 회로(1e)와 유사하게 형성되어 있다. 상기 냉매 회로(1e, 1f, 1g)들은 기능도 유사하다. 또한, 상기 냉매 회로(1e, 1f, 1g)들의 동일한 컴포넌트에는 동일한 도면 부호가 제공되었다.7 shows a seventh refrigerant circuit 1g with a compressor 2, a first heat exchanger 3, an expansion-compression device 4 and a second heat exchanger 5. The seventh refrigerant circuit 1g likewise has a first flow path 6 and a second flow path 7, wherein the first flow path and the second flow path each have an inlet 9 at a branch point 8. ) And are thermally connected to each other via an internal heat exchanger (21). Therefore, the seventh refrigerant circuit 1g is formed similarly to the fifth refrigerant circuit 1e of Fig. 5A. The refrigerant circuits 1e, 1f, 1g are similar in function. In addition, the same components of the refrigerant circuits 1e, 1f, 1g have been provided with the same reference numerals.

도 5a의 제5 냉매 회로(1e)와 도 7의 제7 냉매 회로(1g)의 주요 차이점은 제2 유동 경로(7)를 통해 흐르는 냉매를 위한 팽창 부재(17b)로서 서모스태틱 도징 밸브의 형성에 있으며, 이 경우 상기 팽창 부재는 활성 팽창 부재(20) 및 제1 유동 경로(6) 내에서 증발기(5)의 유출구에 배치된 센서(11) 또는 대안적으로 제2 유동 경로(7) 내에서 팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b) 내로 이어지는 유입구에 제공된, 제5 냉매 회로(1e)의 센서(12)를 대체한다.The main difference between the fifth refrigerant circuit 1e of FIG. 5A and the seventh refrigerant circuit 1g of FIG. 7 is the formation of a thermostatic dosing valve as an expansion member 17b for the refrigerant flowing through the second flow path 7. In which case the expansion member is in the sensor 11 or alternatively in the second flow path 7 disposed at the outlet of the evaporator 5 in the active expansion member 20 and in the first flow path 6. In place of the sensor 12 of the fifth refrigerant circuit 1e, which is provided at the inlet leading into the compression component 4b of the expansion-compression device 4.

제1 유동 통로를 갖는 저압측에서 증발기(5)의 유출구에 배치된 서모스태틱 도징 밸브(17b)는 특히, 기체상 냉매에 의해 관류되며, 그 결과 상기 도징 밸브(17b) 내부에서 냉매의 압력 또는 온도에 따라, 구 모양의 헤드를 갖는 태핏으로서 형성된 폐쇄 부재(18b)가 이동된다. 서모스태틱 도징 밸브(17b)는 제2 유동 통로를 갖는 고압측에서 제1 유동 경로(6)와 제2 유동 경로(7)의 분기점(8)과 내부 열교환기(21) 사이에 배치되어 있다. 폐쇄 부재(18a)의 헤드는 도징 밸브(17b)의 고압측 유동 통로의 유동 단면적을 형성하고, 그리고 고압측 관류가 중단되거나 연속적으로 조절될 수 있도록 영향을 주는 방식으로 배치되어 있다. 제2 유동 통로(7)를 관류할 때에는 고압 레벨의 냉매가 중간 압력 레벨로 팽창된다.The thermostatic dosing valve 17b disposed at the outlet of the evaporator 5 on the low pressure side with the first flow passage is in particular flowed through by the gaseous refrigerant, so that the pressure of the refrigerant inside the dosing valve 17b or According to the temperature, the closing member 18b formed as a tappet having a spherical head is moved. The thermostatic dosing valve 17b is disposed between the branch point 8 of the first flow path 6 and the second flow path 7 and the internal heat exchanger 21 on the high pressure side having the second flow path. The head of the closing member 18a is arranged in such a way that it forms the flow cross sectional area of the high pressure side flow passage of the dosing valve 17b and influences the high pressure side perfusion to be interrupted or continuously adjusted. When flowing through the second flow passage 7 the high pressure level refrigerant is expanded to an intermediate pressure level.

결과적으로 팽창 밸브의 기능을 충족시키는 서모스태틱 도징 밸브(17b)는 도 3 및 도 4에 따른 냉매 회로(1c, 1d)의 팽창 밸브(17a)와 비교하면, 냉매의 고압측 질량 흐름이 서모스태틱 팽창 밸브(17a)의 사용에 반대 방식으로 조절됨으로써 구별된다.As a result, the thermostatic dosing valve 17b which satisfies the function of the expansion valve has a high pressure side mass flow of the refrigerant compared to the expansion valve 17a of the refrigerant circuits 1c and 1d according to FIGS. 3 and 4. It is distinguished by adjusting in an opposite manner to the use of the expansion valve 17a.

이 경우 한편으로는 증발 압력이 너무 낮거나 증발기(5)의 유출구에서 냉매의 과열도가 높은 경우에는 도징 밸브(17b)의 고압측 유동 통로의 유동 단면적이 감소되며, 즉 추가로 폐쇄된다. 다른 한편으로 증기 압력이 너무 높거나, 증발기(5)의 유출구에서 냉매의 과열도가 너무 낮은 경우에는 도징 밸브(17b)의 고압측 유동 경로의 유동 단면적이 증가되며, 즉 추가로 개방된다.In this case, on the one hand, if the evaporation pressure is too low or the superheat of the refrigerant at the outlet of the evaporator 5 is high, the flow cross section of the high pressure side flow passage of the dosing valve 17b is reduced, i. On the other hand, if the vapor pressure is too high or if the superheat of the refrigerant at the outlet of the evaporator 5 is too low, the flow cross section of the high pressure side flow path of the dosing valve 17b is increased, i.e. opened further.

도징 밸브(17b)의 고압측 유동 통로의 유동 단면적 증가는 제2 유동 경로(7)를 통과하는 냉매의 바이패스 질량 흐름의 증가 및 이와 더불어 팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b)에 대한 부하를 야기하고, 이는 재차 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a)를 관류할 때 냉매를 더 많이 팽창시키며, 결과적으로 냉매의 저압 레벨 및 증발 압력 그리고 제1 유동 경로(6)를 통과하는 냉매의 메인 질량 흐름이 감소하며, 그리고 이에 따라 증발기(5)의 유출구에서의 냉매의 과열도가 증가한다.Increasing the flow cross-sectional area of the high pressure side flow passage of the dosing valve 17b increases the bypass mass flow of the refrigerant passing through the second flow path 7 and, together with the compression component 4b of the expansion-compression device 4. Causing a load to expand, which in turn expands the refrigerant more when flowing through the expansion component 4a of the expansion-compression device 4, resulting in a lower pressure level and evaporation pressure of the refrigerant and the first flow path 6 The main mass flow of refrigerant passing through is reduced, thereby increasing the degree of superheat of the refrigerant at the outlet of the evaporator 5.

도징 밸브(17b)의 고압측 유동 통로의 유동 단면적 감소는, 제2 유동 경로(7)를 통과하는 냉매의 바이패스 질량 흐름의 감소 및 이와 더불어 팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b)에 대한 부하를 야기하고, 이는 재차 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a)를 관류할 때 냉매를 더 적게 팽창시키며, 결과적으로 냉매의 저압 레벨 및 증발 압력 그리고 제1 유동 경로(6)를 통과하는 냉매의 메인 질량 흐름이 증가하며, 그리고 이에 따라 증발기(5)의 유출구에서의 냉매의 과열도가 감소한다.The reduction in the flow cross-sectional area of the high pressure side flow passage of the dosing valve 17b reduces the bypass mass flow of the refrigerant passing through the second flow path 7 and thus the compression component 4b of the expansion-compression device 4. Causing a load on the refrigerant, which in turn leads to less expansion of the refrigerant when flowing through the expansion component 4a of the expansion-compression device 4, resulting in a lower pressure level and evaporation pressure of the refrigerant and the first flow path 6 The main mass flow of the refrigerant passing through increases, and thus the superheat of the refrigerant at the outlet of the evaporator 5 decreases.

도 8 및 9는 압축기(2), 제1 열교환기(3), 팽창-압축 장치(4) 및 제2 열교환기(5)를 갖는 제8 냉매 회로(1h) 또는 제9 냉매 회로(1i)를 도시한다. 상기 냉매 회로(1h, 1i)들도 마찬가지로 제1 유동 경로(6) 및 제2 유동 경로(7) 그리고 서모스태틱 도징 밸브(17b)를 구비하며, 이때 상기 제1 유동 경로와 제2 유동 경로는 각각 분기점(8)에서 입구(9)까지 연장되고, 내부 열교환기(21)를 통해서 서로 열적으로 연결되어 있다. 따라서 냉매 회로(1h, 1i)들은 도 7의 제7 냉매 회로(1g)와 유사하게 형성되어 있다. 상기 냉매 회로(1g, 1h, 1i)들은 기능도 유사하다. 또한, 상기 냉매 회로(1g, 1h, 1i)들의 동일한 컴포넌트에는 동일한 도면 부호가 제공되었다.8 and 9 show an eighth refrigerant circuit 1h or a ninth refrigerant circuit 1i having a compressor 2, a first heat exchanger 3, an expansion-compression device 4, and a second heat exchanger 5. Shows. The refrigerant circuits 1h and 1i likewise have a first flow path 6 and a second flow path 7 and a thermostatic dosing valve 17b, wherein the first flow path and the second flow path are Each extends from the branch point 8 to the inlet 9 and is thermally connected to each other via an internal heat exchanger 21. Therefore, the refrigerant circuits 1h and 1i are formed similarly to the seventh refrigerant circuit 1g of FIG. 7. The refrigerant circuits 1g, 1h, 1i are similar in function. In addition, the same components of the refrigerant circuits 1g, 1h, 1i are provided with the same reference numerals.

도 7의 제7 냉매 회로(1g)와 도 8의 제8 냉매 회로(1h) 및 도 9의 제9 냉매 회로(1i)의 주요 차이점은 팽창-압축 장치(4)의 바이패스로서 제3 유동 경로(14)의 형성에 있으며, 이때 상기 제3 유동 경로는 분기점(13)에서 입구(15)까지 연장된다.The main difference between the seventh refrigerant circuit 1g of FIG. 7, the eighth refrigerant circuit 1h of FIG. 8, and the ninth refrigerant circuit 1i of FIG. 9 is the third flow as a bypass of the expansion-compression device 4. In the formation of the path 14, the third flow path extends from the branch point 13 to the inlet 15.

제1 열교환기(3)와 제1 유동 경로(6)과 제2 유동 경로(7)의 분기점(8) 사이에 배치된 제3 유동 경로(14)의 분기점(13)은 도 8에 따른 제8 냉매 회로(1h)의 실시 형태에서 팽창 기능을 갖춘 3-방향 밸브로서 그리고 특수하게는 팽창 부재(13b), 특히 3/2-방향 밸브 또는 3/3-방향 밸브로서 형성되어 있다. 도 8의 냉매 회로(1h)와 비교해 도 9에 따른 제9 냉매 회로(1i)의 실시 형태에서는 3-방향 밸브 대신 팽창 부재(13b)로서 분기점(13) 외에 별도의 제어 가능한 2개의 밸브(22, 23), 특히 팽창 밸브(22)와 차단 밸브(23)가 제공되어 있다. 팽창 밸브(22)로서 형성된 팽창 부재(22)는 바람직하게 도면에 도시되지 않은, 특히 차단 기능을 갖춘 서모스태틱 팽창 밸브로서 형성되어 있으며, 이때 상기 팽창 밸브에는 흡입측에서 증발기(5)로부터 흘러나오는 냉매가 공급된다.The branch point 13 of the third flow path 14, which is arranged between the first heat exchanger 3 and the branch point 8 of the first flow path 6 and the second flow path 7, is formed in accordance with FIG. 8. In the embodiment of the eight refrigerant circuit 1h, it is formed as a three-way valve with an expansion function and specifically as an expansion member 13b, in particular as a 3 / 2-way valve or a 3 / 3-way valve. In the embodiment of the ninth refrigerant circuit 1i according to FIG. 9 as compared to the refrigerant circuit 1h of FIG. 8, two controllable valves 22 separately in addition to the branch point 13 as the expansion member 13b instead of the three-way valve 22. 23, in particular an expansion valve 22 and a shutoff valve 23 are provided. The expansion member 22 formed as the expansion valve 22 is preferably formed as a thermostatic expansion valve with a blocking function, not shown in the figure, in which the expansion valve flows out of the evaporator 5 at the suction side. Refrigerant is supplied.

입구(15)는 제1 유동 경로(6) 내에서 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a)와 제2 열교환기(5) 사이에 배치되어 있으며, 그 결과 상기 팽창-압축 장치(4)는 필요한 경우 작동 정지될 수 있다. 따라서 팽창-압축 장치(4)는 특히, 저부하 범위의 특정 작동 모드에서 사이클 작동을 피하기 위해 비활성화될 수 있다.The inlet 15 is arranged in the first flow path 6 between the expansion component 4a of the expansion-compression device 4 and the second heat exchanger 5, so that the expansion-compression device 4 ) Can be shut down if necessary. The expansion-compression device 4 can thus be deactivated, in particular to avoid cycle operation in certain operating modes of the low load range.

이 경우 냉매의 총 질량 흐름은 도 8에 따른 냉매 회로(1h)의 팽창 기능을 갖춘 3-방향 밸브로서 형성된 분기점(13) 또는 팽창 부재(13b)를 관류할 때 또는 도 9에 따른 냉매 회로(1i)의 팽창 밸브(22)를 관류할 때 고압 레벨에서 곧바로 저압 레벨로 팽창되어 증발기(5)로 공급된다. 내부 열교환기(21)를 갖는 제1 유동 경로(6) 및 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a)의 영역 그리고 제2 유동 경로(7)는 각각 폐쇄되어 있으며, 이 경우 예를 들어 도 9에 따른 냉매 회로(1i)의 차단 밸브(23)는 폐쇄되어 있다.In this case, the total mass flow of the refrigerant flows through the branch point 13 or the expansion member 13b formed as a three-way valve with the expansion function of the refrigerant circuit 1h according to FIG. 8 or the refrigerant circuit according to FIG. When flowing through the expansion valve 22 of 1i) it is expanded from the high pressure level directly to the low pressure level and supplied to the evaporator 5. The first flow path 6 with the internal heat exchanger 21 and the region of the expansion component 4a of the expansion-compression device 4 and the second flow path 7 are each closed, in this case for example The shutoff valve 23 of the refrigerant circuit 1i according to FIG. 9 is closed.

팽창 기능을 갖춘 3-방향 밸브로서, 특히 3/3-방향 밸브로서 그리고 이와 더불어 팽창 부재(13b)로서 형성된 도 8에 따른 냉매 회로(1h)의 분기점(13) 또는 도 9에 따른 냉매 회로(1i)의 밸브(22, 23)들을 갖는 분기점(13)에 의해서는, 각각 선택적으로 제3 유동 경로(14)가 증발기(5)의 방향으로 개방되거나 폐쇄될 수 있고, 또는 제1 유동 경로(6)가 내부 열교환기(21)의 방향으로 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 고압 레벨로 있는 냉매의 질량 흐름은 실제로 압력 손실 없이 도 8에 따른 냉매 회로(1h)의 3-방향 밸브 또는 도 9에 따른 냉매 회로(1i)의 차단 밸브(23)를 관통하며, 제3 유동 경로(14) 및 증발기(5)로 흐르는 질량 흐름은 저압 레벨로 팽창된다. 이 경우 팽창-압축 장치(4)의 작동 유무에 관계없이 개별 냉매 회로(1h, 1i)의 작동 모드들 사이에서 천천히 전환하기 위해 도 8에 따른 냉매 회로(1h)의 팽창 부재(13b) 또는 도 9에 따른 냉매 회로(1i)의 밸브(22, 23)들을 갖는 분기점(13)은 양방향으로 적어도 부분적으로 개방될 수 있다. 서모스태틱 도징 밸브(17b)에 대해 제2 유동 경로(7), 특히 상기 유동 경로(7)의 고압측 영역을 폐쇄하고, 이에 따른 냉매의 비제어식 흐름을 방지하기 위해, 차단 기능을 갖는 상기 서모스태틱 도징 밸브(17b)가 형성되어 있다. 도면에 도시되지 않은 대안적인 일 실시 형태에 따르면, 고압측 유동 경로 내에서 냉매의 유동 방향으로 서모스태틱 도징 밸브(17b) 앞에 또는 뒤에는 추가 차단 밸브가 장치되는 방식으로 배치되어 있다.A branch circuit 13 of the refrigerant circuit 1h according to FIG. 8 or a refrigerant circuit according to FIG. 9 formed as a three-way valve with an expansion function, in particular as a 3 / 3-way valve and as an expansion member 13b. By branching point 13 with valves 22 and 23 of 1i, each of the third flow path 14 can optionally be opened or closed in the direction of evaporator 5, or the first flow path ( 6) may be opened or closed in the direction of the internal heat exchanger 21. The mass flow of the refrigerant at the high pressure level actually passes through the three-way valve of the refrigerant circuit 1h according to FIG. 8 or the shutoff valve 23 of the refrigerant circuit 1i according to FIG. The mass flow to the path 14 and the evaporator 5 expands to a low pressure level. In this case the expansion member 13b of the refrigerant circuit 1h according to FIG. 8 or the figure for slowly switching between the operating modes of the individual refrigerant circuits 1h, 1i with or without the expansion-compression device 4 in operation. The branch point 13 with the valves 22, 23 of the refrigerant circuit 1i according to 9 can be at least partially open in both directions. The thermostat with a shutoff function in order to close the second flow path 7, in particular the high-pressure side region of the flow path 7, with respect to the thermostatic dosing valve 17b and thereby prevent uncontrolled flow of refrigerant. The static dosing valve 17b is formed. According to an alternative embodiment not shown in the figures, an additional shut-off valve is arranged in front of or behind the thermostatic dosing valve 17b in the flow direction of the refrigerant in the high-pressure side flow path.

팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b) 내로의 냉매/오일 이동 또는 고압 레벨로의 냉매의 의도치 않은 역방향 오버플로우를 피하기 위해, 제2 유동 경로(7) 내에는 체크 부재(16)가 제공되어 있다. 특히, 체크 밸브로서 형성된 체크 부재(16)는 압축 컴포넌트(4b)와 입구(9) 사이에 배치되어 있다. 상기 체크 부재(16) 대신에 대안적으로 활성 차단 밸브 또는 전자식 팽창 밸브도 제공될 수 있다.In order to avoid refrigerant / oil movement into the compression component 4b of the expansion-compression device 4 or unintentional reverse overflow of the refrigerant to a high pressure level, a check member 16 is provided in the second flow path 7. Is provided. In particular, a check member 16 formed as a check valve is arranged between the compression component 4b and the inlet 9. Instead of the check member 16, an alternatively active shutoff valve or electronic expansion valve may be provided.

공기 조화 시스템이 특히, 객실용 유입 공기를 냉각하기 위한 냉각 장치 모드로 작동할 때 냉매 회로(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i)들의 장점은, 한편으로는 증발기(5) 통과하는 메인 질량 흐름이 일정할 경우, 분리기(8a) 내에서의 위상 분리 또는 상기 증발기(5) 내에서의 메인 질량 흐름과 바이패스 질량 흐름 간의 열전달로 인해 증발 엔탈피로도 지칭되는 비교적 높은 냉각 용량이 나타나고, 이는 재차 더 높은 냉각 용량을 실현한다는 것이다. 냉매의 일정한 메인 질량 흐름은 압축기(2)가 일정한 회전 속도 및 일정한 행정 체적으로 작동함으로써 달성된다. 다른 한편으로는 냉매 회로(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i)들이 예를 들면 압축기(2)의 상대적으로 낮은 회전 속도로 인해 적은 메인 질량 흐름으로 작동할 때 일정한 냉각 용량이 제공될 수 있다. 두 작동 방식은 냉매 회로(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i)들 또는 공기 조화 시스템의 작동 효율을 증가시킨다.The advantage of the refrigerant circuits 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i, on the one hand, is particularly advantageous when the air conditioning system is operating in a chiller mode for cooling the incoming air for the cabin. (5) When the main mass flow passing through is constant, it is also referred to as evaporation enthalpy, also referred to as phase separation in separator 8a or heat transfer between the main mass flow and the bypass mass flow in evaporator 5. Higher cooling capacity appears, which in turn realizes higher cooling capacity. Constant main mass flow of refrigerant is achieved by the compressor 2 operating at a constant rotational speed and a constant stroke volume. On the other hand the refrigerant circuits 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i are constant when operating at low main mass flows, for example due to the relatively low rotational speed of the compressor 2. Cooling capacity can be provided. Both modes of operation increase the operating efficiency of the refrigerant circuits 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i or the air conditioning system.

또한, 냉매 회로(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i)들은 냉매가 추가로 동시에 그리고/또는 연속으로 공급될 수 있고, 응축기/가스 냉각기 또는 증발기로서 작동하는 열교환기들, 하나 또는 다수의 추가 내부 열교환기 및/또는 추가 팽창 부재들을 구비하여 형성될 수 있다. 또한, 냉매 회로(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i)들은 고압측에 하나 또는 다수의 고압 컬렉터, 저압측에 어큐뮬레이터로도 지칭되는 하나 또는 다수의 저압 컬렉터 또는 중간 압력 레벨의 하나 또는 다수의 냉매 컬렉터를 구비할 수 있다.In addition, the refrigerant circuits 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i are heat exchangers in which the refrigerant can be further supplied simultaneously and / or continuously and operate as a condenser / gas cooler or evaporator. For example, one or more additional internal heat exchangers and / or additional expansion members. In addition, the refrigerant circuits 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i may have one or more high pressure collectors on the high pressure side, one or more low pressure collectors or intermediates, also referred to as accumulators on the low pressure side. One or more refrigerant collectors of pressure level may be provided.

그 밖에, 냉매 회로(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i)들의 조절 가능성을 더욱 향상시키기 위해, 상기 냉매 회로(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i)들 내부에서, 특히 제2 유동 경로(7) 내에서 냉매의 유동 방향으로 팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b) 다음에는 추가 팽창 밸브가 제공될 수 있다.In addition, in order to further improve the controllability of the refrigerant circuits 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i, the refrigerant circuits 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g A further expansion valve can be provided after the compression component 4b of the expansion-compression device 4 in the flow direction of the refrigerant, in particular within the second flow path 7, 1h, 1i.

이 경우 냉매 회로(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i)들 및 작동 모드들은 저압 측에서 액체로부터 기체상으로 위상 변화를 실행하는 모든 냉매의 경우에 고려될 수 있다. 고압 측에서 냉매는 각각 가스 냉각 또는 응축에 의해, 경우에 따라서는 과냉각에 의해 흡수된 열을 히트 싱크로 방출한다. 냉매로는 특히, R744, R717등과 같은 천연 물질, R290, R600, R600a 등과 같은 가연성 물질, R134a, R152a, R1234yf, R32, R404A와 같은 화학 물질 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있는 천연 물질을 포함한다.In this case the refrigerant circuits 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i and the operating modes can be considered in the case of all refrigerants which carry out a phase change from liquid to gas phase on the low pressure side. . On the high pressure side, the refrigerant releases the heat absorbed by the gas cooling or condensation, in some cases by subcooling, to the heat sink, respectively. Refrigerants include, in particular, natural materials such as R744, R717, flammable materials such as R290, R600, R600a, and the like, chemicals such as R134a, R152a, R1234yf, R32, R404A, and mixtures thereof. .

1a 내지 1i: 냉매 회로
2: 압축기
3: 제1 열교환기, 응축기/가스 냉각기
4: 팽창-압축 장치
4a: 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트
4b: 팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트
5: 제2 열교환기, 증발기
6: 제1 유동 경로
7: 제2 유동 경로
8, 13: 분기점
8, 8a: 분리기
9, 15: 입구
10: 팽창 부재
11, 12: 센서
13a, 13b: 팽창 부재
14: 제3 유동 경로
16: 체크 부재
17a: 팽창 부재, 서모스태틱 팽창 밸브
17b: 팽창 부재, 서모스태틱 도징 밸브
18a, 18b: 폐쇄 부재
19, 20: 팽창 부재
21: 제3 열교환기, 내부 열교환기
22: 밸브, 서모스태틱 팽창 밸브, 팽창 부재
23: 밸브, 차단 밸브
1a to 1i: refrigerant circuit
2: compressor
3: first heat exchanger, condenser / gas cooler
4: expansion-compression device
4a: expansion component of the expansion-compression device 4
4b: compression component of expansion-compression device 4
5: second heat exchanger, evaporator
6: first flow path
7: second flow path
8, 13: fork
8, 8a: separator
9, 15: entrance
10: inflatable member
11, 12: sensor
13a, 13b: expansion member
14: third flow path
16: check member
17a: expansion member, thermostatic expansion valve
17b: expansion member, thermostatic dosing valve
18a, 18b: closure member
19, 20: expansion member
21: third heat exchanger, internal heat exchanger
22: valve, thermostatic expansion valve, expansion member
23: valve, shut-off valve

Claims (33)

하나 이상의 압축기(2), 냉매의 응축기/가스 냉각기로서 작동 가능한 제1 열교환기(3), 팽창 컴포넌트(4a)와 압축 컴포넌트(4b)를 갖는 팽창-압축 장치(4) 그리고 냉매의 증발기로서 작동 가능한 제2 열교환기(5)를 구비하는, 자동차의 공기 조화 시스템용 냉매 회로(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i)로서,
제1 유동 경로(6)와 제2 유동 경로(7)가 각각 분기점(8)에서 입구(9)까지 연장되는 방식으로, 냉매가 서로 병렬적으로(parallel to each other)로 공급될 수 있도록 형성되고, 상기 입구(9)는 상기 압축기(2)와 제1 열교환기(3) 사이에 배치되며, 상기 제1 유동 경로(6) 내에서 냉매의 유동 방향으로 상기 팽창 컴포넌트(4a), 제2 열교환기(5) 및 압축기(2)가 형성되고, 상기 제2 유동 경로(7) 내에는 상기 압축 컴포넌트(4b)가 형성된 것을 특징으로 하는, 냉매 회로(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i).
One or more compressors 2, a first heat exchanger 3 operable as a condenser / gas cooler of the refrigerant, an expansion-compression device 4 having an expansion component 4a and a compression component 4b and an evaporator of the refrigerant As a refrigerant circuit 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i for an air conditioning system of an automobile, having a second heat exchanger 5 possible,
The first flow path 6 and the second flow path 7 are each formed so that the refrigerants can be supplied in parallel to each other in such a way that they extend from the branch point 8 to the inlet 9, respectively. And the inlet 9 is arranged between the compressor 2 and the first heat exchanger 3, the expansion component 4a, the second in the flow direction of the refrigerant in the first flow path 6. A heat exchanger (5) and a compressor (2) are formed, and the compression component (4b) is formed in the second flow path (7), refrigerant circuits (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i).
제1항에 있어서, 상기 팽창 컴포넌트(4a)에 의해 냉매의 팽창으로부터 변환된 운동 에너지(kinetic energy)가 냉매를 압축하기 위한 압축 컴포넌트(4b)로 직접 전달되도록 상기 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a)와 압축 컴포넌트(4b)가 기계적으로 서로 연결된 것을 특징으로 하는, 냉매 회로(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i).The expansion-compression device 4 according to claim 1, wherein the kinetic energy converted from the expansion of the refrigerant by the expansion component 4a is transferred directly to the compression component 4b for compressing the refrigerant. Refrigerant circuit (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i), characterized in that the expansion component (4a) and the compression component (4b) are mechanically connected to each other. 제1항에 있어서, 상기 분기점(8)이 분리기(8a)로서 형성되고, 상기 분기점(8)에서 냉매가 상기 제1 열교환기(3)의 유출구에서보다 낮은 압력 레벨을 갖도록 상기 제1 열교환기(3)와 분기점(8) 사이에 냉매를 팽창시키기 위한 장치가 배치된 것을 특징으로 하는, 냉매 회로(1a, 1b, 1c, 1d).2. The first heat exchanger as claimed in claim 1, wherein the branch point (8) is formed as a separator (8a), at which point the refrigerant has a lower pressure level than at the outlet of the first heat exchanger (3). A refrigerant circuit (1a, 1b, 1c, 1d), characterized in that an apparatus for expanding the refrigerant is disposed between the (3) and the branch point (8). 제3항에 있어서, 냉매를 팽창시키기 위한 장치가 팽창 부재(10, 13a)로서, 특히 팽창 밸브로서 또는 팽창 기능을 갖춘 밸브로서, 특히 3-방향 밸브로서 형성된 것을 특징으로 하는, 냉매 회로(1a, 1b).A refrigerant circuit (1a) according to claim 3, characterized in that the device for expanding the refrigerant is formed as expansion members (10, 13a), in particular as expansion valves or as valves with expansion functions, in particular as three-way valves. , 1b). 제1항에 있어서, 상기 제1 열교환기(3)의 유출구에서의 냉매의 압력 레벨이 상기 분기점(8) 관류 후 냉매의 압력 레벨에 상응하도록 상기 분기점(8)이 T자형 부재로서 상기 제1 열교환기(3)의 유출구에 배치된 것을 특징으로 하는, 냉매 회로(1e, 1f, 1g, 1h, 1i).2. The branch point (8) according to claim 1, wherein the branch point (8) is formed as a T-shaped member such that the pressure level of the refrigerant at the outlet of the first heat exchanger (3) corresponds to the pressure level of the refrigerant after flowing through the branch point (8). Refrigerant circuits 1e, 1f, 1g, 1h and 1i, which are arranged at the outlet of the heat exchanger 3. 제5항에 있어서, 내부 열교환기(21)가 형성되고, 상기 내부 열교환기는 상기 제1 유동 경로(6)와 제2 유동 경로(7)를 서로 열적으로 연결하는 방식으로 배치된 것을 특징으로 하는, 냉매 회로(1e, 1f, 1g, 1h, 1i).6. The internal heat exchanger (21) is formed, wherein the internal heat exchanger is arranged in such a way as to thermally connect the first flow path (6) and the second flow path (7) to each other. , Refrigerant circuits 1e, 1f, 1g, 1h, 1i. 제6항에 있어서, 상기 내부 열교환기(21)가 상기 제1 유동 경로(6) 내에서 상기 분기점(8)과 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a) 사이에 배치된 것을 특징으로 하는, 냉매 회로(1e, 1f, 1g, 1h, 1i).The internal heat exchanger (21) according to claim 6, characterized in that it is arranged in the first flow path (6) between the branch point (8) and the expansion component (4a) of the expansion-compression device (4). Refrigerant circuits 1e, 1f, 1g, 1h and 1i. 제6항에 있어서, 상기 내부 열교환기(21)가 상기 제2 유동 경로(7) 내에서 상기 분기점(8)과 팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b) 사이에 배치되고, 냉매의 유동 방향으로 상기 내부 열교환기(21) 앞에는 냉매를 팽창시키기 위한 장치가 배치된 것을 특징으로 하는, 냉매 회로(1e, 1f, 1g, 1h, 1i).The internal heat exchanger (21) is arranged in the second flow path (7) between the branch point (8) and the compression component (4b) of the expansion-compression device (4). Refrigerant circuit (1e, 1f, 1g, 1h, 1i), characterized in that a device for expanding the refrigerant is arranged in front of the internal heat exchanger (21) in the flow direction. 제8항에 있어서, 상기 냉매를 팽창시키기 위한 장치가 팽창 부재(20), 특히 팽창 밸브로서 형성된 것을 특징으로 하는, 냉매 회로(1e, 1f).The refrigerant circuit (1e, 1f) according to claim 8, characterized in that the device for expanding the refrigerant is formed as an expansion member (20), in particular an expansion valve. 제1항에 있어서, 상기 제2 열교환기(5)의 냉매의 유출구에, 냉매의 상태를 결정하기 위한 센서(11)가 배치된 것을 특징으로 하는, 냉매 회로(1a, 1b, 1e, 1f).The refrigerant circuit (1a, 1b, 1e, 1f) according to claim 1, characterized in that a sensor (11) for determining the state of the refrigerant is arranged at an outlet of the refrigerant of the second heat exchanger (5). . 제1항에 있어서, 상기 팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b)로 이어지는 유입구에, 냉매의 상태를 결정하기 위한 센서(12)가 배치된 것을 특징으로 하는, 냉매 회로(1a, 1b, 1e, 1f).The refrigerant circuit (1a, 1b) according to claim 1, characterized in that a sensor (12) is arranged at the inlet leading to the compression component (4b) of the expansion-compression device (4) for determining the state of the refrigerant. , 1e, 1f). 제3항에 있어서, 상기 냉매를 팽창시키기 위한 장치가 서모스태틱 팽창 밸브(17a)로서 형성되고, 상기 서모스태틱 팽창 밸브는 저압측 제1 유동 통로와 고압측 제2 유동 통로를 가지며, 상기 제1 유동 통로는 상기 제1 유동 경로(6) 내에서 상기 제2 열교환기(5)의 유출구에, 그리고 상기 제2 유동 통로는 상기 제1 열교환기(3)와 분기점(8) 사이에 배치된 것을 특징으로 하는, 냉매 회로(1c, 1d).4. A device according to claim 3, wherein said device for expanding said refrigerant is formed as a thermostatic expansion valve (17a), said thermostatic expansion valve having a low pressure side first flow passage and a high pressure side second flow passage. The flow passage is arranged in the first flow path 6 at the outlet of the second heat exchanger 5, and the second flow passage is disposed between the first heat exchanger 3 and the branch point 8. Refrigerant circuits 1c and 1d. 제3항에 있어서, 상기 냉매를 팽창시키기 위한 장치가 서모스태틱 도징 밸브(17b)로서 형성되고, 상기 서모스태틱 도징 밸브는 저압측 제1 유동 통로와 고압측 제2 유동 통로를 가지며, 상기 제1 유동 통로는 상기 제1 유동 경로(6) 내에서 상기 제2 열교환기(5)의 유출구에, 그리고 상기 제2 유동 통로는 상기 제2 유동 경로(7) 내에서 상기 분기점(8)과 내부 열교환기(21) 사이에 배치된 것을 특징으로 하는, 냉매 회로(1g, 1h, 1i).4. A device according to claim 3, wherein said device for expanding said refrigerant is formed as a thermostatic dosing valve (17b), said thermostatic dosing valve having a low pressure side first flow passage and a high pressure side second flow passage. A flow passage is at the outlet of the second heat exchanger 5 in the first flow path 6 and the second flow passage is internal heat exchange with the branch point 8 in the second flow path 7. Refrigerant circuits (1g, 1h, 1i), characterized in that arranged between the groups (21). 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 서모스태틱 팽창 밸브(17a) 또는 상기 서모스태틱 도징 밸브(17b)가 이동 가능하게 지지된 폐쇄 부재(18a, 18b)를 구비하여 형성되고, 상기 폐쇄 부재는 상기 제1 유동 통로 내에서 2개의 최종 위치 사이 상기 제2 유동 통로의 유동 단면적을 연속적으로 변경하도록 구성되며, 냉매는 상기 제2 유동 통로를 관류할 때 팽창되는 것을 특징으로 하는, 냉매 회로(1c, 1d, 1g, 1h, 1i).The thermostatic expansion valve (17a) or the thermostatic dosing valve (17b) is formed with a closing member (18a, 18b) movably supported, wherein the closing member is Configured to continuously change the flow cross-sectional area of the second flow passage between two final positions within the first flow passage, wherein the refrigerant expands when flowing through the second flow passage. , 1d, 1g, 1h, 1i). 제12항에 있어서, 상기 서모스태틱 팽창 밸브(17a)는, 상기 제1 유동 통로 내에서 냉매의 압력이 너무 낮거나 과열도가 너무 크면, 상기 제2 유동 통로의 유동 단면적을 증가시키고, 상기 제1 유동 통로 내에서 냉매의 압력이 너무 크거나 과열도가 너무 낮으면, 상기 제2 유동 통로의 유동 단면적을 감소시키도록 구성되어 형성된 것을 특징으로 하는, 냉매 회로(1c, 1d).13. The thermostatic expansion valve (17a) according to claim 12, wherein the thermostatic expansion valve (17a) increases the flow cross-sectional area of the second flow passage if the pressure of the refrigerant in the first flow passage is too low or the superheat degree is too high. Refrigerant circuit (1c, 1d), characterized in that configured to reduce the flow cross-sectional area of the second flow passage if the pressure of the refrigerant in the flow passage is too high or the superheat is too low. 제13항에 있어서, 상기 서모스태틱 도징 밸브(17b)는, 상기 제1 유동 통로 내에서 냉매의 압력이 너무 낮거나 냉매의 과열도가 너무 크면, 상기 제2 유동 통로의 유동 단면적을 감소시키고, 상기 제1 유동 통로 내에서 냉매의 압력이 너무 크거나 과열도가 너무 낮으면, 상기 제2 유동 통로의 유동 단면적을 증가시키도록 구성되어 형성된 것을 특징으로 하는, 냉매 회로(1g, 1h, 1i).14. The thermostatic dosing valve (17b) according to claim 13, wherein the thermostatic dosing valve (17b) reduces the flow cross-sectional area of the second flow passage if the pressure of the refrigerant in the first flow passage is too low or the superheat of the refrigerant is too large, Refrigerant circuit (1g, 1h, 1i), characterized in that configured to increase the flow cross-sectional area of the second flow passage if the pressure of the refrigerant in the first flow passage is too high or the superheat is too low. . 제1항에 있어서, 제3 유동 경로(14)가 분기점(13)에서 입구(15)까지 연장되는 방식으로 형성되고, 상기 입구(15)는 상기 제1 유동 경로(6) 내에서 상기 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a)와 제2 열교환기(5) 사이에 배치된 것을 특징으로 하는, 냉매 회로(1b, 1d, 1f, 1h, 1i).3. The third flow path (14) according to claim 1, wherein a third flow path (14) is formed extending from the branch point (13) to the inlet (15), the inlet (15) being the expansion- within the first flow path (6). A refrigerant circuit (1b, 1d, 1f, 1h, 1i), characterized in that it is arranged between the expansion component (4a) of the compression device (4) and the second heat exchanger (5). 제17항에 있어서, 상기 제3 유동 경로(14)의 분기점(13)이 팽창 부재(13a, 13b) 및 하나 이상의 팽창 기능을 갖춘 3-방향 밸브로서 형성된 것을 특징으로 하는, 냉매 회로(1b, 1f, 1h).18. The refrigerant circuit (1b) according to claim 17, characterized in that the branching point (13) of the third flow path (14) is formed as a three-way valve with expansion members (13a, 13b) and at least one expansion function. 1f, 1h). 제18항에 있어서, 하나 이상의 팽창 기능을 갖춘 3-방향 밸브 및 팽창 부재(13a, 13b)로서 형성된 제3 유동 경로(14)의 분기점(13)이 상기 제1 열교환기(3)와 제1 유동 경로(6) 및 제2 유동 경로(7)의 분기점(8) 사이에 배치된 것을 특징으로 하는, 냉매 회로(1b, 1h).19. The first heat exchanger (3) and the first heat exchanger (3) according to claim 18, wherein the branching point (13) of the third flow path (14) formed as a three-way valve and one or more expansion members (13a, 13b) with at least one expansion function. A refrigerant circuit (1b, 1h), characterized in that it is arranged between the flow path (6) and the branch point (8) of the second flow path (7). 제18항에 있어서, 하나 이상의 팽창 기능을 갖춘 3-방향 밸브로서 형성된 제3 유동 경로(14)의 분기점(13, 13b)이 상기 제1 유동 경로(6) 내에서 상기 분기점(8)과 내부 열교환기(21) 사이에 배치된 것을 특징으로 하는, 냉매 회로(1f).The branch points 13, 13b of the third flow path 14, formed as a three-way valve with at least one inflation function, are internal to the branch point 8 in the first flow path 6. A refrigerant circuit (1f), characterized in that arranged between the heat exchangers (21). 제17항에 있어서, 상기 제3 유동 경로(14) 내에 팽창 부재(19, 22)가 형성된 것을 특징으로 하는, 냉매 회로(1d, 1i).18. Refrigerant circuit (1d, 1i) according to claim 17, characterized in that an expansion member (19, 22) is formed in said third flow path (14). 제1항에 있어서, 상기 제2 유동 경로(7) 내에서 냉매의 유동 방향으로 상기 팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b) 다음에 팽창 부재가 배치된 것을 특징으로 하는, 냉매 회로(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i).2. The refrigerant circuit according to claim 1, characterized in that an expansion member is arranged after the compression component 4b of the expansion-compression device 4 in the flow direction of the refrigerant in the second flow path 7. 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i). 제1항 내지 제13항, 제15항 내지 제22항 중 어느 한 항에 따른 자동차 공기 조화 시스템용 냉매 회로(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i)를 작동시키기 위한 방법으로서,
- 냉매의 총 질량 흐름을 유동 경로(6, 7)들의 분기점(8)에서 상기 제1 유동 경로(6)를 통과하는 메인 질량 흐름과 상기 제2 유동 경로(7)를 통과하는 바이패스 질량 흐름으로 분할하는 단계,
- 팽창-압축 장치(4)의 팽창 컴포넌트(4a)를 관류할 때 상기 제1 유동 경로(6)를 통해 안내되는 메인 질량 흐름의 냉매를 저압 레벨로 팽창하는 단계,
- 팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b)를 관류할 때 상기 제2 유동 경로(7)를 통해 안내되는 바이패스 질량 흐름의 냉매를 고압 레벨로 압축하는 단계, 이때 상기 팽창 컴포넌트(4a) 관류 시 상기 메인 질량 흐름의 냉매가 팽창될 때 변환된 운동 에너지가 상기 압축 컴포넌트(4b)를 관류할 때 바이패스 질량 흐름의 냉매를 압축하기 위해 사용되며, 그리고
- 상기 유동 경로(6, 7)들의 입구(9)에서 압축기(2) 내에서 고압 레벨로 압축된 메인 질량 흐름의 냉매와 바이패스 질량 흐름의 냉매가 결합되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
23. Operating the refrigerant circuits 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i for an automotive air conditioning system according to any one of claims 1 to 13 and 15 to 22. As a method for
The total mass flow of refrigerant is passed through the first flow path 6 and the bypass mass flow through the second flow path 7 at the branching points 8 of the flow paths 6, 7. Dividing into steps,
Expanding the refrigerant of the main mass flow guided through the first flow path 6 to a low pressure level when flowing through the expansion component 4a of the expansion-compression device 4,
Compressing the refrigerant of the bypass mass flow guided through the second flow path 7 to a high pressure level when flowing through the compression component 4b of the expansion-compression device 4, wherein the expansion component 4a ) The kinetic energy converted when the refrigerant of the main mass flow expands during perfusion is used to compress the refrigerant of the bypass mass flow when flowing through the compression component 4b, and
A combination of a refrigerant of the main mass flow and a refrigerant of the bypass mass flow which is compressed at a high pressure level in the compressor 2 at the inlet 9 of the flow paths 6, 7, Way.
제23항에 있어서, 상기 바이패스 질량 흐름의 냉매가 중간 압력 레벨에서 고압 레벨로 압축되는 것을 특징으로 하는, 방법.The method of claim 23, wherein the refrigerant in the bypass mass flow is compressed from a medium pressure level to a high pressure level. 제23항에 있어서, 상기 총 질량 흐름의 냉매가 고압 레벨에서 중간 압력 레벨로 팽창되고, 분리기(8a)로서 형성된 분기점(8)에서 액체 냉매로 이루어진 메인 질량 흐름과 증기 상태의 냉매로 이루어진 바이패스 질량 흐름으로 분할되는 것을 특징으로 하는, 방법.24. The bypass according to claim 23, wherein the refrigerant of the total mass flow expands from a high pressure level to an intermediate pressure level and consists of a main mass flow consisting of liquid refrigerant and a refrigerant in vapor state at a branch point 8 formed as a separator 8a. Characterized in that it is divided into mass flows. 제25항에 있어서, 상기 제1 유동 경로(6)를 통해 안내되는 메인 질량 흐름의 냉매가 중간 압력 레벨에서 저압 레벨로 팽창되고, 그리고 상기 제2 유동 경로(7)를 통해 안내되는 바이패스 질량 흐름의 냉매가 중간 압력 레벨에서 고압 레벨로 압축되는 것을 특징으로 하는, 방법.26. The bypass mass according to claim 25, wherein the refrigerant in the main mass flow guided through the first flow path (6) is expanded from a medium pressure level to a low pressure level and guided through the second flow path (7). Wherein the refrigerant in the flow is compressed from a medium pressure level to a high pressure level. 제23항에 있어서, 고압 레벨의 냉매의 총 질량 흐름이 메인 질량 흐름과 바이패스 질량 흐름으로 분할되고, 상기 메인 질량 흐름의 냉매는 고압 레벨에서 저압 레벨로 그리고 바이패스 질량 흐름의 냉매는 고압 레벨에서 중간 압력 레벨로 팽창되는 것을 특징으로 하는, 방법.24. The method of claim 23, wherein the total mass flow of the high pressure level refrigerant is divided into a main mass flow and a bypass mass flow, wherein the refrigerant of the main mass flow is from a high pressure level to a low pressure level and the refrigerant of the bypass mass flow is a high pressure level. Inflated to an intermediate pressure level. 제27항에 있어서, 상기 제1 유동 경로(6)와 제2 유동 경로(7)를 열적으로 연결하는 내부 열교환기(21)를 관류할 때, 고압 레벨의 상기 메인 질량 흐름의 냉매가 상기 바이패스 질량 흐름의 냉매로 열을 방출하면서 냉각되고, 중간 압력 레벨의 상기 바이패스 질량 흐름의 냉매가 열을 흡수하면서 증발되는 것을 특징으로 하는, 방법.The refrigerant of the main mass flow of the high pressure level according to claim 27 when flowing through an internal heat exchanger (21) thermally connecting the first flow path (6) and the second flow path (7). And cools while releasing heat to the refrigerant in the pass mass stream, wherein the refrigerant in the bypass mass stream at the intermediate pressure level evaporates while absorbing heat. 제24항에 있어서, 중간 압력 레벨의 냉매가 2상 영역 내에 있도록 상기 냉매의 바이패스 질량 흐름의 중간 압력 레벨이 조절되는 것을 특징으로 하는, 방법.The method of claim 24, wherein the intermediate pressure level of the bypass mass flow of the refrigerant is adjusted such that the medium pressure level refrigerant is in the two phase region. 제29항에 있어서, 상기 분리기(8a) 내로 유입될 때 냉매가 2상 영역 내에서의 상태를 갖도록 상기 냉매의 중간 압력 레벨이 조절되고, 상기 중간 압력 레벨의 조절에 의해 냉매의 메인 질량 흐름과 바이패스 질량 흐름의 비율이 설정되는 것을 특징으로 하는, 방법.30. The medium pressure level of the refrigerant according to claim 29, wherein the intermediate pressure level of the refrigerant is adjusted so that the refrigerant has a state in the two-phase region when introduced into the separator (8a). And the ratio of bypass mass flow is set. 제23항에 있어서, 상기 냉매의 총 질량 흐름 또는 바이패스 질량 흐름이 증발기로서 작동하는 제2 열교환기(5)의 유출구에서 냉매의 압력 및/또는 온도에 따라 또는 상기 팽창-압축 장치(4)의 압축 컴포넌트(4b)로의 유입구에서 냉매의 압력 및/또는 온도에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는, 방법.24. The expansion-compression device (4) according to claim 23, wherein the total mass flow or bypass mass flow of the refrigerant is dependent on the pressure and / or temperature of the refrigerant at the outlet of the second heat exchanger (5) acting as an evaporator or Method according to the pressure and / or temperature of the refrigerant at the inlet to the compression component (4b) of the. 제31항에 있어서, 상기 냉매의 총 질량 흐름이 냉매의 유동 방향으로 분기점(8) 앞에 형성된 팽창 부재(10, 13a, 17)에 의해 조절되고, 증발기로서 작동하는 열교환기(5)의 유출구에서 상기 메인 질량 흐름의 냉매의 압력이 낮거나 과열도가 높으면 상기 팽창 부재(10, 13a, 17a)의 유동 단면적이 증가하고, 상기 열교환기(5)의 유출구에서 상기 메인 질량 흐름의 냉매의 압력이 높거나 과열도가 낮으면 상기 팽창 부재(10, 13a, 17a)의 유동 단면적이 감소되는 것을 특징으로 하는, 방법.32. The heat exchanger according to claim 31, wherein the total mass flow of the refrigerant is regulated by expansion members (10, 13a, 17) formed in front of the branch point (8) in the direction of flow of the refrigerant and at the outlet of the heat exchanger (5) operating as an evaporator. When the pressure of the refrigerant in the main mass flow is low or the degree of superheat is high, the flow cross-sectional areas of the expansion members 10, 13a and 17a are increased, and the pressure of the refrigerant in the main mass flow is increased at the outlet of the heat exchanger 5. A high or low degree of superheat is characterized in that the flow cross section of the expansion member (10, 13a, 17a) is reduced. 제31항에 있어서, 상기 냉매의 바이패스 질량 흐름이 냉매의 유동 방향으로 내부 열교환기(21) 앞에 형성된 팽창 부재(20, 17b)에 의해 조절되고, 증발기로서 작동하는 열교환기(5)의 유출구에서 상기 메인 질량 흐름의 냉매의 압력이 낮거나 과열도가 높으면 상기 팽창 부재(20, 17b)의 유동 단면적이 감소하고, 상기 열교환기(5)의 유출구에서 상기 메인 질량 흐름의 냉매의 압력이 높거나 과열도가 낮으면 상기 팽창 부재(20, 17b)의 유동 단면적이 증가되는 것을 특징으로 하는, 방법.32. The outlet of the heat exchanger (5) according to claim 31, wherein the bypass mass flow of the coolant is regulated by expansion members (20, 17b) formed in front of the internal heat exchanger (21) in the flow direction of the coolant, and operates as an evaporator. When the pressure of the refrigerant of the main mass flow is low or the superheat degree is high, the flow cross-sectional areas of the expansion members 20 and 17b decrease, and the pressure of the refrigerant of the main mass flow is high at the outlet of the heat exchanger 5. Or low superheat, the flow cross-sectional area of the expansion member (20, 17b) is increased.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11397030B2 (en) 2020-07-10 2022-07-26 Energy Recovery, Inc. Low energy consumption refrigeration system with a rotary pressure exchanger replacing the bulk flow compressor and the high pressure expansion valve
US11421918B2 (en) 2020-07-10 2022-08-23 Energy Recovery, Inc. Refrigeration system with high speed rotary pressure exchanger
US20220397317A1 (en) 2021-06-09 2022-12-15 Energy Recovery, Inc. Refrigeration and heat pump systems with pressure exchangers

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030041874A (en) * 2000-06-30 2003-05-27 바이 홀딩스, 엘엘씨 Regenerative refrigeration system with mixed refrigerants
KR20050013539A (en) * 2002-04-23 2005-02-04 바이 홀딩스, 엘엘씨 Variable capacity refrigeration system with a single-frequency compressor
KR20050103900A (en) * 2002-11-11 2005-11-01 보텍스 에어콘 Refrigeration system with bypass subcooling and component size de-optimization
JP5710007B2 (en) * 2011-09-01 2015-04-30 三菱電機株式会社 Refrigeration cycle equipment
KR20160006565A (en) * 2014-07-09 2016-01-19 김영선 Self generation electricity air conditioning and refrigerating equipment

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030041874A (en) * 2000-06-30 2003-05-27 바이 홀딩스, 엘엘씨 Regenerative refrigeration system with mixed refrigerants
KR20050013539A (en) * 2002-04-23 2005-02-04 바이 홀딩스, 엘엘씨 Variable capacity refrigeration system with a single-frequency compressor
KR20050103900A (en) * 2002-11-11 2005-11-01 보텍스 에어콘 Refrigeration system with bypass subcooling and component size de-optimization
JP5710007B2 (en) * 2011-09-01 2015-04-30 三菱電機株式会社 Refrigeration cycle equipment
KR20160006565A (en) * 2014-07-09 2016-01-19 김영선 Self generation electricity air conditioning and refrigerating equipment

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11397030B2 (en) 2020-07-10 2022-07-26 Energy Recovery, Inc. Low energy consumption refrigeration system with a rotary pressure exchanger replacing the bulk flow compressor and the high pressure expansion valve
US11421918B2 (en) 2020-07-10 2022-08-23 Energy Recovery, Inc. Refrigeration system with high speed rotary pressure exchanger
US11982481B2 (en) 2020-07-10 2024-05-14 Energy Recovery, Inc. Refrigeration system with high speed rotary pressure exchanger
US20220397317A1 (en) 2021-06-09 2022-12-15 Energy Recovery, Inc. Refrigeration and heat pump systems with pressure exchangers
US11692743B2 (en) 2021-06-09 2023-07-04 Energy Recovery, Inc. Control of refrigeration and heat pump systems that include pressure exchangers
US11913696B2 (en) 2021-06-09 2024-02-27 Energy Recovery, Inc. Refrigeration and heat pump systems with pressure exchangers
US12007154B2 (en) 2021-06-09 2024-06-11 Energy Recovery, Inc. Heat pump systems with pressure exchangers

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