KR20200022323A - 냉매 순환계의 냉매를 저장하기 위한 장치, 및 이 장치를 작동시키기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 특히 자동차 공기 조절 시스템용 냉매 순환계의 냉매를 저장하기 위한 장치(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f)에 관한 것이다. 이 장치(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f)는 냉매-오일-혼합물을 도입하기 위한 유입구(3) 및 배출구(4)를 갖는, 용적을 둘러싸는 벽을 갖춘 하우징(2), 상기 하우징(2)의 내부에 배열되어 있고, 냉매의 액체 레벨 위에 배열된 가스 상태의 냉매를 흡수하기 위한 유입 개구를 갖는 냉매 방출 라인(5), 및 상기 냉매 방출 라인(5) 내에서 냉매의 액체 레벨 아래에, 특히 오일의 충전 레벨 아래에 형성된 하나 이상의 관통 개구(6, 6-1, 6-2)를 갖는, 오일을 압축기로 역으로 안내하기 위한 시스템을 구비한다. 또한, 냉매 방출 라인(5) 내에 형성되어 있고 조정 가능한 관류 횡단면을 갖는 하나 이상의 관통 개구(6, 6-2)가 형성되어 있으며, 이 경우 관류 횡단면은 폐쇄 장치(7, 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f)에 의해서 변경될 수 있다.
본 발명은, 또한 상기 장치를 작동시키기 위한 방법과도 관련이 있다.

Description

냉매 순환계의 냉매를 저장하기 위한 장치, 및 이 장치를 작동시키기 위한 방법{DEVICE FOR STORING REFRIGERANT OF A REFRIGERANT CIRCUIT SYSTEM, AND METHOD FOR OPERATING THE DEVICE}
본 발명은, 특히 자동차 공기 조절 시스템용 냉매 순환계의 냉매를 저장하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 또한 이 장치를 작동시키기 위한 방법과도 관련이 있다.
종래의 냉매 순환계, 특히 냉증기-압축-냉매 순환계는 예를 들어 공기 조절 시스템 또는 냉방 설비 내에서, 간략히 HFKW 또는 FKW로 지칭되고 부분적으로 또는 완전히 할로겐화된 수소화불화탄소와 같은 다양한 냉매 또는 이산화탄소와 같은 천연 물질을 작업 유체로 사용하여 작동된다. 이 경우, 냉매 순환계는 종종 냉매를 분리 및 저장하기 위한 장치를 구비하여 형성되어 있으며, 이 장치는 다른 무엇보다 불가피하게 냉매 순환계로부터 누설되는 냉매를 관리 인터벌 안에서 보상하기 위하여 추가의 냉매를 흡수한다. 또한, 냉매 순환계 내에서 순환하는 냉매의 양은 냉매 순환계의 작동 상태에 의존한다. 기존의 냉매와 각각의 작동을 위해서 필수적인 냉매 간의 차이 양은 냉매를 저장하기 위한 장치 내부에 임시 저장된다.
장치를 냉매 순환계의 저압 영역에서, 냉매의 유동 방향으로 볼 때 증발기로서 작동되는 열 교환기와 압축기 사이에 배열하는 경우, 이 장치는 어큐뮬레이터로서도 지칭되며, 장치를 냉매 순환계의 고압 영역에서, 냉매의 유동 방향으로 볼 때 응축기/가스 냉각기로서 작동되는 열 교환기 뒤에 배열하는 경우, 이 장치는 수집기로서도 지칭된다.
자동차에 적용하는 경우, 냉매 순환계는 공기 조절 시스템의 구성 요소로서 주로 여름에 객실용 공급 공기의 조절, 특히 냉각을 위해 이용된다. 주변 온도가 낮은 경우, 객실용 공급 공기는 연소 기관의 폐열을 이용해서 가열되고, 연소 기관은 냉각재 순환계 내에서 순환하는 냉각재를 이용해서 냉각된다.
자동차의 전기화(electrification)가 증가함에 따라, 특별히 겨울철에 객실용 공급 공기를 가열하기 위한 연소 기관의 폐열이 생략되고 있다. 하지만, 공급 공기의 가열이 오로지 전기 에너지에 의해서만 전기식으로 작동되는 자동차의 유효 범위를 뚜렷하게 감소시키기 때문에, 특히 여름에 공급 공기를 냉각시키기 위해서 작동되는 냉매 순환계는 겨울에 열 펌프로서 사용되는 경우가 증가하고 있다.
이산화탄소를 냉매로서 사용하는 냉매 순환계, 종래의 HFKW를 냉매로서 사용하는 냉매 순환계가 냉방 설비 모드에서 작동되는 경우에는 출력 및 효율과 관련하여 적어도 동등하고, 가열 모드에서 작동되는 경우에는 뚜렷하게 우수하기 때문에, 자동차의 전기화가 진행되면서 이산화탄소를 냉매로서 사용하는 방안이 계속 폭넓게 보급되고 있다.
냉매가 액체 상태에서는 저장을 위한 장치 내에 저장되기 때문에, 냉매 순환계 내에서 순환하는 냉동 기계 오일도 항상 장치 내에 저장되며, 이 냉동 기계 오일은 냉매 순환계 내부에서 다수의 기능을 갖는다. 오일은, 한 편으로는 압축기 내부에 배열된 가동적인 구성 요소의 윤활을 위해 이용되고, 이로써 특히 금속 부분으로서 형성된 구성 요소들 간의 마찰을 줄여준다. 따라서, 압축기의 마모가 감소된다. 다른 한 편으로는, 오일에 의해서 주변에 대한 압축기의 밀봉 그리고 압축기 내부에서 이루어지는 냉매의 고압 영역과 저압 영역 간의 내부 밀봉이 개선된다. 냉매 순환계 내부에서 오일의 또 다른 한 가지 기능은, 예를 들어 압축기의 가동적인 구성 요소들 간의 마찰로 인해 압축기 내부에서 발생된 열을 흡수하고 방출하는 데 있다.
압축기에 오일을 충분히 공급하기 위하여 그리고 이로써 압축기의 고장을 방지하기 위하여, 통상적으로 액체 상태의 냉매보다 무겁고 어큐뮬레이터의 바닥 영역에 수집되는 오일은, 어큐뮬레이터로부터 국부적으로 바닥에서 진행하도록 배열된 U자형 파이프 또는 J자형 파이프를 통해 흡인된다. 파이프는 가장 깊은 지점에, 특히 U자 형상 또는 J자 형상의 정점 영역에, 오일을 파이프 내부로 도입하기 위한 작은 관통 개구를 구비한다.
이로써, 예를 들어 US 5 970 738 A호에는, 전술된 유형의 어큐뮬레이터가 공지되어 있다. 어큐뮬레이터는, 기상으로 이루어진 냉매를 흡인하고 액상으로 이루어진 오일을 흡인하기 위하여, 배출구 측에 J자 형상으로 형성된 파이프를 구비하며, 이 파이프는 어큐뮬레이터의 하우징 내부에 배열되어 있고, 유체의 액상과 적어도 국부적으로 접촉할 수 있다.
냉매 순환계의 확대된 작동 범위 안에서 한 편으로는 냉동 설비 모드로 작동될 때 공급 공기를 냉각시키기 위하여 그리고 다른 한 편으로는 열 펌프 모드로 작동될 때 객실용 공급 공기를 가열하기 위하여, 오일은 상당히 서로 상이한 재료 특성을 갖는다. 이 경우 특히 오일 점도에서의 높은 변동은, 냉동 설비 모드로 또는 열 펌프 모드로 작동하는 동안 오일을 압축기로 역 운송하기 위해 어큐뮬레이터 내부에서 형성된 시스템이 균일하고도 신뢰할만하게 기능을 하지 않을 위험을 내포한다.
따라서, 한 편으로, 오일의 지나치게 높은 점도는 압축기의 불충분한 윤활을 야기할 수 있으며, 이와 같은 현상은 마모가 증가된 경우에 그리고/또는 압축기가 조기 고장인 경우에 나타날 수 있다. 다른 한 편으로, 오일의 지나치게 낮은 점도는, 오일을 역 운송하기 위한 시스템에 의해서 어큐뮬레이터로부터 오일과 함께 다량의 액체 냉매도 흡인되는 상황을 야기할 수 있다. 더 많은 양의 액체 냉매의 흡인에 의해서는, 어큐뮬레이터 내에 액체가 침전되는 상황이 방지된다. 이 경우에는, 냉매 순환계의 작동 효율이 뚜렷하게 줄어들 수 있다. 또한, 압축기 내로 흡인된 액체 냉매에 의해서 야기되는 슬러깅(slugging)은 압축기를 파괴할 수 있다.
공정의 미-임계적인 진행 중에는 오일을 압축기로 역 운송하기 위한 시스템을 갖는 냉매 저장 장치의 어셈블리가 저압 영역에서 어큐뮬레이터로서 뿐만 아니라 고압 영역에서 수집기로서도 가능한 한편, 예컨대 이산화탄소를 냉매로서 사용하는 경우와 같은 공정의 초-임계적인 진행 중에는 장치 어셈블리가 수집기로서는 불가능함으로써, 결과적으로 종래 기술에 공지된 오일 역 운송 시스템, 다시 말해 국부적으로 바닥에서 진행하도록 배열되었고 오일을 파이프 내부로 도입하기 위한 관통 개구를 갖는 U자형 파이프 또는 J자형 파이프를 갖춘 시스템은 사용될 수 없다.
이제, 본 발명의 과제는, 오일로써 압축기의 충분한 윤활을 보장하기 위하여, 오일 역 운송 시스템을 갖는, 특히 어큐뮬레이터의 냉매 순환계 내에 냉매를 저장하기 위한 장치를 제공하는 데 있다. 오일 역 운송 시스템은, 오일의 점도 값이 높은 경우 그리고 오일의 점도 값이 낮은 경우, 오일의 점도 값이 낮은 경우에 비효율적이거나 기능을 상실한 작동 상태에서 장치에 의해 냉매 순환계의 작동을 위험에 빠뜨리지 않으면서, 오일을 어큐뮬레이터의 냉매 저장 장치로부터 균일하고도 신뢰할만하게 역으로 운송하도록 설계될 수 있다. 이 장치는 공간 절약적이어야 하고, 특히 오일의 점도 값이 낮은 경우에도 냉매 순환계의 효율적이고 더 안전한 작동을 가능하게 해야 한다. 또한, 장치의 제조, 관리 및 조립을 위한 비용도 최소로 되어야 한다.
상기 과제는, 독립 특허 청구항들의 특징들을 갖는 대상들에 의해서 해결된다. 개선예들은 종속 특허 청구항들에 명시되어 있다.
상기 과제는, 특히 자동차의 공기 조절 시스템을 위한, 냉매 순환계의 냉매를 저장하기 위한 본 발명에 따른 장치에 의해서 해결된다. 이 장치는, 하우징의 상부 영역에 냉매-오일-혼합물을 도입하기 위한 유입구 및 배출구를 갖는 용적을 둘러싸는 벽을 갖춘 하우징을 구비한다. 하우징 내부에는, 냉매의 액체 레벨 위에 배열된, 가스 상태의 냉매를 흡수하기 위한 유입 개구를 갖는 냉매 방출 라인이 형성되어 있다. 이 장치는 또한, 냉매의 액체 레벨 아래에서, 특히 오일의 충전 레벨 아래에서 냉매 방출 라인 내에 형성된 하나 이상의 관통 개구를 갖는, 오일을 냉매 순환계의 압축기로 역 운송하기 위한 시스템을 구비한다.
장치의 하우징의 하부 영역은 대부분 바람직하게 액체 냉매의 저장을 위해 이용되는 한편, 상부 영역은 바람직하게 냉매의 도입을 위해서 그리고 냉매의 증기 형태의 상으로부터 액체 상을 분리하기 위해서 그리고 특히 증기 형태의 냉매를 방출하기 위해서 제공되어 있다. 하부 영역에서는 또한 바람직하게 하우징 내부로 유입되는 냉매-오일-혼합물의 오일이 수집된다.
본 발명의 컨셉에 따르면, 냉매 방출 라인 내에 형성된, 오일을 흡인하기 위한 하나 이상의 관통 개구는 조정 가능한 관류 횡단면을 갖는다. 이 경우, 관통 개구의 관류 횡단면은 폐쇄 장치에 의해서 변경 가능하다.
폐쇄 장치는 바람직하게 온도에 따라 변형 가능하도록 형성되어 있거나 온도에 따라 이동 가능하도록 배열되어 있다.
본 발명의 일 개선예에 따라, 폐쇄 장치는 제1 단부에서 냉매 방출 라인과 강성으로 연결되어 있다. 이 경우에는, 제1 단부에 대해 말단에 형성된, 냉매 방출 라인에 대해 상대적으로 자유롭게 이동 가능한 제2 단부가 관통 개구의 영역에 배열되어 있다.
본 발명의 대안적인 제1 실시예에 따라, 폐쇄 장치는 스트립 형상의, 특히 평평한 슬라이딩 요소로서 형성되어 있다. 슬라이딩 요소의 제2 단부는 냉매 방출 라인을 따라 이동 가능하도록 배열되어 있다.
이때, 스트립 형상이란, 길게 늘어지고 좁은 밴드 형태의 형상으로 이해될 수 있다. 평평한 형상은, 면에 융기부가 없이, 면이 평행하게 배열되어 있다는 것을 지시한다. 면들은 서로 마주 놓이도록 배열되어 있고, 측면 에지에서 주변을 둘러싸도록 서로 연결되어 있다.
슬라이딩 요소는 냉매 방출 라인에 대해 축 방향으로, 특히 냉매 방출 라인의 축에 대해 평행한 방향으로 가장 크게 팽창할 수 있거나, 냉매 방출 라인 둘레에 나사 형상으로 감긴 상태로 배열될 수 있다.
나사 형상으로 감긴 슬라이딩 요소는 특히 원통형 나사 스프링의 형상을 가지며, 이 경우 스프링 요소는 스트립 형상으로 형성되어 있고, 스트립의 측면 에지들은 서로를 향해 배열되어 있다.
본 발명의 대안적인 제2 실시예에 따라, 폐쇄 장치는 스트립 형상의 바이메탈-요소로서 형성되어 있다. 바이메탈-요소의 제2 단부는 냉매 방출 라인에 대해 반경 방향으로 이동하도록 배열되어 있다. 이 경우, 바이메탈-요소는 냉매 방출 라인에 대해 축 방향으로, 특히 냉매 방출 라인의 축에 대해 평행한 방향으로 가장 크게 팽창하도록 배열되어 있다.
본 발명의 대안적인 또 다른 일 실시예에 따라, 폐쇄 장치는 디스크 형상의 바이메탈-요소로서 형성되어 있으며, 이와 같은 바이메탈-요소는 주변을 둘러싸는 에지에서 느슨하게 고정되어 있거나 이곳에서 이와 같은 방식으로 안내된다. 디스크의 중심은 관통 개구의 영역에서 냉매 방출 라인에 대해 상대적으로 자유롭게 이동하도록 배열되어 있다.
이 경우에는, 자체 두께보다 수배만큼 더 큰 자체 반경을 갖는 실린더 형태의 바디가 디스크로서 이해될 수 있다. 이로써, 디스크는 바람직하게 원판으로서 형성되어 있다.
개별 바이메탈-요소는 바람직하게 대략 -10℃의 작동 온도 및 대략 8 K의 히스테리시스를 갖는다.
본 발명의 대안적인 또 다른 일 실시예에 따라, 폐쇄 장치는 폐쇄 요소 및 폐쇄 요소를 이동시키기 위해 밀폐식으로 밀봉된 팽창-요소를 갖는 팽창-요소로서 형성되어 있다. 이 경우, 팽창-요소 내부에는 온도에 따라 용적을 변경시키는 유체가 배열되어 있다.
팽창-요소는 바람직하게 하우징 내부에서 제1 측면에, 특히 하우징의 벽에 고정되어 있다. 제1 측면에 마주 놓여 있는 팽창-요소의 제2 측면에 폐쇄 요소가 배열되어 있다.
본 발명의 대안적인 또 다른 일 실시예에 따라, 폐쇄 장치는, 폐쇄 요소 및 폐쇄 요소를 이동시키기 위한 액추에이터를 구비하는 밸브로서 형성되어 있다. 이 경우, 액추에이터는 전기식 자기 요소를 통해서 제어 가능하도록 형성되어 있다.
팽창-요소로서 또는 밸브로서 형성된 폐쇄 장치의 폐쇄 요소는 바람직하게 원뿔대 형상을 갖는다. 이 경우, 폐쇄 요소는 바닥 면에서 팽창-요소의 제2 측면과 연결되어 있거나 액추에이터와 고정 연결되어 있고, 커버 면에 의해서 관통 개구의 방향으로 정렬된 상태로 배열되어 있다.
폐쇄 요소의 회전축과 관통 개구의 중심축은 바람직하게 서로 합동으로 배열되어 있다. 폐쇄 요소는 바람직하게 두 가지 최종 위치 사이에서 무단으로 이동 가능하다.
본 발명의 또 다른 한 가지 장점은, 냉매 방출 라인이 동축 파이프로서 또는 휘어진 파이프의 형상으로, 특히 J자 형상의 파이프로서 또는 U자 형상의 파이프로서 형성되어 있다는 데 있다. 조정 가능한 관류 횡단면을 갖는 하나 이상의 관통 개구는, 냉매 방출 라인을 동축 파이프로서 형성하는 경우에는 하단부의 영역에 배열되어 있고, 냉매 방출 라인을 휘어진 파이프로서 형성하는 경우에는 만곡부의 정점 영역에 배열되어 있다.
냉매 방출 라인은 바람직하게 배출구로서 하우징으로부터 외부로 인출된 형태로 형성되어 있다.
본 발명의 일 개선예에 따라, 냉매 저장 장치는 하우징 내부에 배열된 냉매 방출 라인 외에 냉매의 액체 레벨 위에서 하우징 내부로 통하는 냉매 방출 라인을 구비한다. 이 경우, 장치는 또한 하우징 내부에 배열된 커버 요소를 구비하여 형성되어 있으며, 이 커버 요소는 냉매 방출 라인과 냉매 방출 라인의 유입 개구 사이에서, 유입 개구가 냉매 방출 라인을 통해 하우징 내부로 유입되는 냉매에 대해 보호되도록, 냉매 방출 라인의 유입 개구에 대해 이격된 상태로 배열되어 있다.
커버 요소는 냉매의 액상과 증기 형태의 상을 분리하기 위해서 이용될 수 있다. 커버 요소의 형성은, 냉매 액체가 증기 유입구로서의 냉매 방출 라인의 유입 개구 내부로 액적 형태로서 동반되는 상황을 방지해주며, 이와 같은 상황은 장치의 분리 기능의 저하 및 저장 기능의 저하를 야기할 수 있다.
본 발명에 따른 냉매 저장 장치는 바람직하게 다양한 냉매용으로 사용될 수 있다. 목적에 부합하게, 하우징 및 냉매 방출 라인은 냉매에 대하여, 특히 냉매 R134a, R1234yf, R744, R600a, R290, R152a, R32에 대하여 그리고 이들의 혼합물 및 오일에 대하여 안정적인 재료로 형성될 수 있다. 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 바람직한 재료로서 증명되는데, 그 이유는 알루미늄이 높은 기계적인 안정성, 적은 중량 및 우수한 안정성을 갖기 때문이다. 내부 라인 및 장치의 장착 부품이 대안적으로는 또한 플라스틱으로부터 형성될 수도 있으며, 그 결과 특히 밸브 요소와 같이 설치가 복잡한 요소들이 간단히 그리고 비용 효율적으로 구현될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예는, 특히 자동차 공기 조절 시스템을 위한, 본 발명에 따른 냉매 저장 장치를 갖춘 냉매 순환계의 형성을 가능하게 한다. 이 경우, 장치는 컨셉에 따라 냉매의 증발기로서 작동되는 열 교환기와 압축기 사이에 어큐뮬레이터로서 배열되어 있다.
언급할 사실은, 냉매 순환계가 바람직하게 압축 냉방 설비 모드로 또는 냉방 설비 모드로 작동될 수 있을 뿐만 아니라 열 펌프 모드로 또는 가열 모드로 작동될 수도 있다는 것이다.
상기 과제는, 또한 본 발명에 따른 냉매 저장 장치를 작동시키기 위한 방법에 의해서도 해결된다. 이때, 냉매 및 폐쇄 장치의 온도가 낮은 경우에는, 냉매 방출 라인 내에 형성된 관통 개구의 큰 횡단면이 개방되고, 오일의 큰 질량 흐름이 냉매 방출 라인 내로 흡인되는 한편, 냉매 및 폐쇄 장치의 온도가 높은 경우에는, 관통 개구의 작은 횡단면이 개방되고, 오일의 적은 질량 흐름이 냉매 방출 라인 내로 흡인된다. 낮은 온도 및 높은 온도라는 표현은 서로에 대한 비율로서 이해될 수 있다.
본 발명의 일 개선예에 따라, 폐쇄 요소는 자기 요소 및 액추에이터를 통해서 온도에 의존해서 그리고/또는 압력에 의존해서 선형으로 관통 개구의 중심축을 따라, 두 가지 최종 위치 사이에서 무단으로 이동된다. 대안적으로, 이동은 또한 오로지 최종 위치로만 가능할 수 있다.
오일을 역으로 안내하기 위한 시스템을 갖는 본 발명에 따른 냉매 저장 장치는, 오일의 점도가 높은 경우에는 하우징으로부터 오일을 흡인하기 위해 관통 개구의 관류 횡단면을 자동으로 확대시키거나 예를 들어 오일의 흡인을 위해 제2 관통 개구를 개방하도록 구성되어 있다.
이 경우, 통상적으로 냉매 순환계가 가열 모드로 작동하는 경우와 같이 낮은 온도에서는, 오일의 점도 값이 크고, 냉매 순환계가 냉장 설비 모드로 작동하는 경우와 같이 높은 온도에서는, 오일의 점도 값이 작다는 물리적인 관계가 이용된다. 동시에 센서로서도 이용되는 활성 요소로서의 개별 폐쇄 장치에 의해서는, 냉매의 온도가 조작 변수로서 이용된다.
-40℃ 내지 +20℃의 범위 및 이 범위를 초과하는 범위와 같은 넓은 작동 범위 또는 증발 온도의 넓은 범위에서 작동되고 냉매 저장기로서의 어큐뮬레이터에 의존하는 냉매 순환계는, 오일의 점도 값의 수십 배를 초과하는, 압축기용 윤활제로서의 냉동 기계 오일의 점도 변경이 야기됨에도 불구하고, 오일을 역으로 안내하기 위한 장치에 의해서 확실하게, 작동 안전하게 그리고 효율적으로 작동되는데, 그 이유는 오일을 역으로 안내하기 위한 장치가 오일을 어큐뮬레이터로부터 특히 냉매 순환계의 압축기로 확실하게 역으로 안내하는 동작을 항상 보장해주기 때문이다.
본 발명의 실시예들의 추가의 세부 사항, 특징들 및 장점들은 관련 도면들을 참조하는 실시예들에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 나타난다. 하나 이상의 관통 개구를 구비하는 냉매 방출 라인을 갖는, 오일을 압축기로 역으로 안내하기 위한 시스템을 갖춘, 냉매 순환계 내부에 통합될 수 있는 냉매 저장 장치가 각각 소개된다:
도 1은 종래 기술에 따른 냉매 저장 장치를 도시하고,
도 2a 및 2b는 관통 개구가 적어도 부분적으로 폐쇄된 상태에서 그리고 완전히 개방된 상태에서 단 하나의 관통 개구의 폐쇄 장치로서의 축 방향 슬라이딩 요소를 갖는 냉매 저장 장치를 도시하며,
도 3a 및 3b는 관통 개구가 적어도 부분적으로 폐쇄된 상태에서 그리고 완전히 개방된 상태에서 단 하나의 관통 개구의 폐쇄 장치로서의 나선형으로 감긴 축 방향 슬라이딩 요소를 갖는 냉매 저장 장치를 도시하고,
도 4a 및 4b는 관통 개구가 폐쇄된 상태에서 그리고 개방된 상태에서 하나 이상의 관통 개구의 폐쇄 장치로서의 스트립 형상의 바이메탈-요소를 갖는 냉매 저장 장치를 도시하며,
도 5a 및 5b는 관통 개구가 폐쇄된 상태에서 그리고 개방된 상태에서 하나 이상의 관통 개구의 폐쇄 장치로서의 디스크 형상의 바이메탈-요소를 갖는 냉매 저장 장치를 도시하고,
도 6a 및 6b는 관통 개구가 적어도 부분적으로 폐쇄된 상태에서 그리고 완전히 개방된 상태에서 단 하나의 관통 개구의 폐쇄 장치로서의 팽창-요소를 갖는 냉매 저장 장치를 도시하며, 그리고
도 7a 및 7b는 관통 개구가 적어도 부분적으로 폐쇄된 상태에서 그리고 완전히 개방된 상태에서 단 하나의 관통 개구의 폐쇄 장치로서의 폐쇄 요소를 갖는 밸브를 갖춘 냉매 저장 장치를 도시한다.
도 1은, 하나 이상의 관통 개구(6')를 구비하는 종래 기술에 따른 냉매 방출 라인(5)을 갖는 압축기로 오일을 역으로 안내하기 위한 시스템을 갖춘, 냉매 순환계 내부에 통합될 수 있는 냉매 저장 장치(1')를 보여준다.
도면에 도시되지 않은 냉매 순환계는, 냉매의 유동 방향으로 냉매를 저장하기 위한 장치(1') 외에, 가스 상태의 냉매를 압축하기 위한 압축기, 각각 응축기 또는 가스 냉각기로서 작동되는 하나 이상의 열 교환기, 팽창 기관 및 증발기로서 작동되는 열 교환기를 구비할 수 있다. 장치(1')는 바람직하게 증발기와 압축기 사이에 어큐뮬레이터로서 배열되어 있다. 장치(1')는 수집기로서 또한 냉매 순환계의 다른 장소에도, 예를 들면 고압 측에서 응축기 또는 가스 냉각기 뒤에도 위치될 수 있다.
냉매가 예컨대 냉매 R134a를 사용하는 경우와 같은 미-임계적인 작동 중에 또는 특정 주변 조건에서 이산화탄소에 의해 액화되는 경우에, 냉매로부터 열을 방출하기 위한 열 교환기는 응축기로서 지칭된다. 열 전달의 일 부분은 일정한 온도에서 이루어진다. 열 교환기 내에서 초-임계적인 작동 또는 초-임계적인 열 방출의 경우에는, 냉매의 온도가 계속해서 감소한다. 이 경우에는, 열 교환기가 가스 냉각기로서도 지칭된다. 초-임계적인 작동은 냉매 순환계의 특정 주변 조건하에서 또는 작동 방식에서 예컨대 이산화탄소를 냉매로 사용함으로써 발생할 수 있다.
증발기와 냉매용 수집 용기로서 형성된 장치(1')의 하우징 사이에는, 유입구로서 위로부터 장치(')의 하우징(2) 내부로 통하는 냉매 방출 라인(3)이 배열될 수 있다. 유입구(3)를 통해서는, 냉매-오일-혼합물(G)이 장치(1')의 하우징(2) 내부로 도입된다.
하우징(2) 내부에는, 동축 파이프의 형태로 형성되었고 배출구(4)로서 하우징(2)으로부터 인출된 냉매 방출 라인(5)이 배열되어 있다. 냉매 방출 라인(5)은 냉매-오일-혼합물(G), 특히 가스 상태의 냉매(KMG) 및 오일을 냉매 순환계의 압축기로 역으로 안내하기 위해서 이용된다. 가스 상태의 냉매(KMG)는 수직 방향으로 위로 정렬된 외부 파이프의 제1 개방 전면에서 동축 파이프의 재킷 영역 내부로 도입되고, 재킷 영역 내부에서는 수직 방향으로 아래로 정렬된 내부 파이프의 제1 개방 전면의 방향으로 안내된다. 내부 파이프의 제1 전면 및 외부 파이프의 제2 전면은 동축 파이프의 하나의 공동 하부 면에 형성되어 있다. 외부 파이프의 제2 전면은 폐쇄되어 있다. 가스 상태의 냉매(KMG)는 제1 개방 전면에서 내부 파이프 내부로 도입되고, 내부 파이프를 관통해서 장치(1')의 하우징(2)으로부터 방출된다. 냉매 방출 라인(5)의 동축 파이프의 내부 파이프는 배출구(4)로서 하우징(2)의 벽을 통과해서 안내된다.
도면에 도시되지 않은 대안적인 일 실시예에 따라, 흡인 파이프로서의 냉매 방출 라인(5)은 또한 J자 형상의 파이프로서도 또는 U자 형상의 파이프로서도 형성될 수 있다.
냉매 방출 라인(5)의 유입 개구는, 액체 냉매(KMF)와 가스 상태의 냉매(KMG) 사이의 상 한계로서 하우징(2) 내부에서의 냉매 충전 레벨을 나타내는 액체 냉매(KMF)의 레벨 위에 배열되어 있다. 그 결과로 냉매 방출 라인(5)의 유입 개구가 가스 상태의 냉매(KMG)로 채워진 하우징(2)의 영역 내에 배열되어 있기 때문에, 오로지 가스 상태의 냉매(KMG)만 냉매 방출 라인(5) 내부로 흡인되고, 냉매 방출 라인(5)을 통과해서 하우징(2)으로부터 제거된다.
장치(1')의 하우징(2) 내부에는, 유입구(3)를 통과해서 하우징(2) 내부로 유입되는 냉매-오일-혼합물(G)의 원치 않는 유입으로부터 냉매 방출 라인(5)의 가스 상태의 냉매(KMG)를 위한 유입 개구가 보호되도록, 또한 도면에 도시되지 않은 커버 요소가 배열될 수 있다.
냉매 방출 라인(5)은 하우징(2)의 하부 영역에 그리고 이로써 액체 냉매(KMF)와 가스 상태의 냉매(KMG) 사이의 상 한계 아래에, 특히 오일의 충전 레벨 아래에 관통 개구(6')를 구비하며, 이 관통 개구를 통해서 오일의 질량 흐름이 흡인되고, 냉매-오일-혼합물(G)로서의 가스 상태의 냉매(KMG)와 함께 하우징(2)으로부터 방출될 수 있다. 냉매 방출 라인(5)의 외부 파이프의 재킷 면에 형성된 관통 개구(6')는 오일 홀 보어로서도 지칭된다.
장치(1')의 개별 구성 요소들은 바람직하게 알루미늄으로부터 또는 알루미늄 합금으로부터 형성되어 있다. 또한, 바람직하게는 냉매 순환계의 구성 요소들을 서로 연결시키는 전체 냉매 방출 라인(5)이 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로부터 형성되어 있다.
이하의 도면에서는, 도 1에서 반복되는 특징부들에 동일한 참조 부호가 제공되어 있다.
도 2a 및 도 2b는, 관통 개구(6)를 구비하는 냉매 방출 라인(5)을 갖는 압축기로 오일을 역으로 안내하기 위한 시스템을 갖춘, 냉매 순환계 내부에 통합될 수 있는 제1 냉매 저장 장치(1a)를 각각 보여준다. 오일을 장치(1a)로 역으로 안내하기 위한 시스템은 축 방향 슬라이딩 요소(7)로서 형성된 개별 관통 개구(6)의 폐쇄 장치(7)를 구비한다. 도 2a 및 도 2b는, 냉매 방출 라인(5)의 외부 파이프의 재킷 면에 형성된 관통 개구(6)가 적어도 부분적으로 폐쇄된 상태에서 또는 완전히 개방된 상태에서 시스템을 보여준다.
특히 스트립 형상의 슬라이딩 요소(7a)는, 온도에 따라 용적의 큰 변동을 야기하기 위하여, 특히 길이(L) 방향으로의 팽창을 야기하기 위하여, 바람직하게 큰 열 팽창 계수를 갖는 재료로부터 형성되어 있다. 온도에 따라 그리고 이로써 슬라이딩 요소(7a)의 팽창에 따라, 관통 개구(6)의 상이한 크기의 횡단면 영역이 개방되거나 슬라이딩 요소(7a)에 의해서 덮인다.
슬라이딩 요소(7a)는 제1 단부에서 고정 베어링(8a)을 통해 냉매 방출 라인(5)과 단단히 연결되어 있다. 냉매 방출 라인(5)과 강성으로 결합된 제1 단부에 대해 말단에 형성된, 냉매 방출 라인(5)에 대해 상대적으로 길이(L7a)의 방향으로 자유롭게 이동할 수 있는 슬라이딩 요소(7a)의 제2 단부는 오일을 위한 관통 개구(6)의 영역에 배열되어 있다. 온도 변동시에 슬라이딩 요소(7a)의 팽창을 최적으로 이용할 수 있기 위하여, 슬라이딩 요소(7a)의 제1 단부는 가스 상태의 냉매(KMG)를 위한 냉매 방출 라인(5)의 유입 개구의 영역에 관통 개구(6)로부터 가급적 큰 간격을 두고 고정되어 있다.
슬라이딩 요소(7a)는 최대 팽창률, 즉 길이(L7a)를 갖는 스트립으로서, 동축 파이프로 형성된 냉매 방출 라인(5)에 대해 축 방향으로 그리고 이로써 냉매 방출 라인(5)의 축에 대해 평행하게 정렬되어 있다. 결국, 축 방향으로의 배열 및 팽창과 관련된 축 방향 슬라이딩 요소(7a)의 명칭은 파이프 형상 냉매 방출 라인(5)의 축 방향 정렬과 관련이 있다.
슬라이딩 요소(7a)는 상기와 같은 열 팽창 계수 및 길이(L7a) 방향으로의 치수를 갖는 재료로 형성되어 있으며, 한 편으로 냉매의 온도가 낮은 경우에 그리고 이로써 슬라이딩 요소(7a)의 온도가 낮은 경우에 그리고 길이(L7a) 방향으로의 슬라이딩 요소(7a)의 치수가 작은 경우에는, 제1 단부에 의해서 관통 개구(6)의 큰 횡단면이 개방되도록 냉매 방출 라인(5)의 일 지점에 고정되어 있다. 냉매의 최소 온도, 특히 냉매의 최소 증발 온도가 사전에 결정된 경우에는, 도 2b에 따라 관통 개구(6)의 횡단면이 완전히 개방됨으로써, 결과적으로 오일의 최대 질량 흐름이 냉매 방출 라인(5) 내부로 흡인된다. 이 상태에서 냉매 순환계는 바람직하게 가열 모드로 또는 열 펌프 모드로 작동된다.
다른 한 편으로 냉매의 온도가 높은 경우에는 슬라이딩 요소(7a)가 길이(L7a)의 방향으로 큰 치수를 가짐으로써, 결과적으로는 도 2a에 따라 다만 관통 개구(6)의 작은 횡단면만 개방되고, 다만 오일의 적은 질량 흐름만 냉매 방출 라인(5) 내부로 흡인된다. 관통 개구(6)의 횡단면의 큰 부분은 팽창된 슬라이딩 요소(7a)에 의해서 덮여 있다. 냉매 순환계는 바람직하게 냉동 설비 모드로 작동된다.
열 팽창으로 인한 길이(L7a) 방향으로의 슬라이딩 요소(7a)의 온도에 따른 치수 변경이, 장치(1a)의 작동에 노출된 온도 범위에서 관통 개구(6)의 적어도 부분적인 개방 및 폐쇄를 위해 필요한 원하는 길이 변경을 위해서 충분한 경우에는, 폐쇄 장치(7)가 특별히 도 2a 및 도 2b에 따라 축 방향 슬라이딩 요소(7a)로서 형성되어 있다.
도 3a 및 도 3b에는, 관통 개구(6)를 구비하는 냉매 방출 라인(5)을 갖는 압축기로 오일을 역으로 안내하기 위한 시스템을 갖춘, 냉매 순환계 내부에 통합될 수 있는 제2 냉매 저장 장치(1b)가 각각 도시되어 있다. 오일을 역으로 안내하기 위한 시스템은, 도 2a 및 도 2b에 도시된 장치(1a)의 축 방향 슬라이딩 요소(7a)에 대해 대안적인, 슬라이딩 요소(7b)로서 형성된 단 하나의 관통 개구(6)의 폐쇄 장치(7)의 실시예를 구비한다. 도 3a 및 도 3b는, 재차 관통 개구(6)가 적어도 부분적으로 폐쇄된 상태에서 또는 완전히 개방된 상태에서 시스템을 보여준다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 장치(1b)의 실시예는 실질적으로 도 2a 및 도 2b에 도시된 장치(1a)의 실시예도 구비하는 특성을 토대로 한다. 따라서, 특히 스트립 형상의 슬라이딩 요소(7b)도 마찬가지로, 온도에 따라 용적의 큰 변동, 특히 길이(L) 방향으로의 팽창을 야기하기 위하여 그리고 온도 또는 슬라이딩 요소(7b)의 팽창에 따라 관통 개구(6)의 상이한 크기의 횡단면 영역을 개방 또는 폐쇄하기 위하여, 큰 열 팽창 계수를 갖는 재료로부터 형성되어 있다.
하지만, 오일을 장치(1b)로 역으로 안내하기 위한 시스템의 슬라이딩 요소(7b)는 장치(1a)의 슬라이딩 요소(7a)와 달리 나사선이 형성되었거나 냉매 방출 라인(5) 둘레에 나사 형상으로 감긴 스트립으로서 형성되어 있다. 이로써, 슬라이딩 요소(7b)의 길이는 다음과 같이 나타나며:
이 경우 D는 냉매 방출 라인(5)의 외부 직경이고, n은 냉매 방출 라인(5) 둘레의 권선의 개수이다. 결국, 장치(1b)의 슬라이딩 요소(7b)는 특별히 권선의 개수로 인해, 장치(1a)의 슬라이딩 요소(7a)보다 큰 길이(L7b)를 갖게 된다: L7b > L7a. 냉매 방출 라인(5)은 직선 원 실린더의 외부 형상을 갖는다.
장치(1b)의 작동에 노출된 온도 범위에서의 열 팽창으로 인한 길이(L7b) 방향으로의 슬라이딩 요소(7b)의 온도에 따른 치수 변경 또는 장치(1b)의 높이로 인한 냉매 방출 라인(5)의 길이가 관통 개구(6)의 적어도 부분적인 개방 및 폐쇄를 위해 장치(1a)에서보다 큰 길이 변경을 필요하게 하는 경우에는, 폐쇄 장치(7)가 특별히 도 3a 및 도 3b에 따라 나사선이 형성된 슬라이딩 요소(7b)로서 형성되어 있다.
슬라이딩 요소(7b)는 재차 상기와 같은 열 팽창 계수 및 길이(L7b)를 갖는 재료로 형성되어 있으며, 한 편으로 냉매의 온도가 낮은 경우에 그리고 이로써 슬라이딩 요소(7b)의 온도가 낮은 경우에 그리고 길이(L7b) 방향으로의 슬라이딩 요소(7b)의 치수가 작은 경우에는, 관통 개구(6)의 큰 횡단면이 개방되도록 제1 단부에 의해서 고정 베어링(8b)을 통해 냉매 방출 라인(5)에 단단히 고정되어 있다. 다른 한 편으로 냉매의 온도가 높은 경우에는 슬라이딩 요소(7b)가 길이(L7b)의 방향으로 큰 치수를 가짐으로써, 결과적으로는 도 3a에 따라 다만 관통 개구(6)의 작은 횡단면만 개방되고, 다만 오일의 적은 질량 흐름만 냉매 방출 라인(5) 내부로 흡인된다. 관통 개구(6)는 냉매 방출 라인(5)과 강성으로 결합된 제1 단부에 대해 말단에 형성된, 냉매 방출 라인(5)에 대해 상대적으로 길이(L7b)의 방향으로 자유롭게 이동할 수 있는 슬라이딩 요소(7b)의 제2 단부에 의해서 적어도 부분적으로 폐쇄되어 있다.
도 4a 및 도 4b는, 제1 관통 개구(6-1)를 갖는 압축기로 오일을 역으로 안내하기 위한 시스템을 갖춘, 냉매 순환계 내부에 통합될 수 있는 제3 냉매 저장 장치(1c) 및 제2 관통 개구(6-2)를 구비하는 냉매 방출 라인(5)을 각각 보여준다. 오일을 장치(1c)로 역으로 안내하기 위한 시스템은 스트립 형상의 바이메탈-요소(7c)로서 형성된 제2 관통 개구(6-2)의 폐쇄 장치(7)를 구비한다. 도 4a 및 도 4b는, 제2 관통 개구(6-2)가 완전히 폐쇄된 상태에서 또는 완전히 개방된 상태에서 시스템을 보여준다.
제1 관통 개구(6-1) 및 제2 관통 개구(6-2)는, 오일 충전 레벨 아래에서 하나의 공동 수평 평면 내에서 냉매 방출 라인(5)의 외부 파이프의 마주 놓여 있는 측에 형성되어 있다. 제1 관통 개구(6-1)는 폐쇄 요소를 구비하지 않고, 이로써 오일의 질량 흐름을 흡인하기 위해 항상 개방되어 있는 한편, 제2 관통 개구(6-2)는 폐쇄 요소(7, 7c)를 구비하여 형성되어 있다. 스트립 형상의 바이메탈-요소(7c)로서 형성되었고 온도에 따라 변형되는 폐쇄 장치(7)에 의해서 제2 관통 개구(6-2)가 하우징(2) 내부에서의 온도에 따라 개방되거나 폐쇄된다.
폐쇄 장치(7c)의 바이메탈의 작동 온도가 예를 들어 -10℃의 값으로 설정되어 있고, 엔벨로프에 대한 히스테리시스가 예컨대 8 K이면, 제2 관통 개구(6-2)에 대하여 다음과 같은 상태들이 나타난다. -2℃ 위에 있는 온도 값에서는 관통 개구(6-2)가 폐쇄되어 있는 한편, -10℃ 아래에 있는 온도 값에서는 관통 개구(6-2)가 개방되어 있다. -2℃ 또는 -10℃의 온도 값에서는 바이메탈-요소(7c)가 변형되며, 이 경우 관통 개구(6-2)는 -2℃의 온도 값에서는 폐쇄되고, -10℃의 온도 값에서는 개방된다. -10℃의 온도 값 및 -10℃ 아래에 있는 온도 값에서는 냉매 순환계가 바람직하게 가열 모드로 또는 열 펌프 모드로 작동된다.
바이메탈-요소(7c)의 재료는 히스테리시스와 관련하여, 폐쇄 장치(7c)의 히스테리시스 내부에서는, 다시 말해 -2℃ 내지 -10℃의 온도 범위 안에서는, 냉매의 변경되는 증발 온도가 오일 역 안내를 위해 임계적으로 또는 바람직하지 않게 작용할 수 있는 오일 점도의 변경을 야기하지 않도록 선택되었다.
스트립 형상의 바이메탈-요소(7c)로서 형성된 폐쇄 장치(7)는, 동축 파이프로서 형성된 냉매 방출 라인(5)에 대해 축 방향으로 최대 팽창률, 즉 길이를 가지며, 이로써 냉매 방출 라인(5)의 축에 대해 평행하게 정렬되어 있다.
이 경우, 바이메탈-요소(7c)는 제1 단부에서 그리고 수직 방향으로 제2 관통 개구(6-2) 위에서 냉매 방출 라인(5)과 단단히 연결되어 있다. 냉매 방출 라인(5)과 강성으로 결합된 제1 단부에 대해 말단에 형성된, 냉매 방출 라인(5)에 대해 상대적으로 반경 방향으로 이동할 수 있는 바이메탈-요소(7c)의 제2 단부는 오일을 위한 제2 관통 개구(6-2)의 영역에 배열되어 있다. 8 K의 히스테리시스로 인해 -10℃의 작동 온도 또는 -2℃의 온도에 도달하면, 바이메탈-요소(7c)는, 이 바이메탈-요소(7c)가 도 4a에 따라 냉매 방출 라인(5)의 벽에서 제2 관통 개구(6-2) 둘레에 접하고 이로써 제2 관통 개구(6-2)가 폐쇄되도록 또는 도 4b에 따라 냉매 방출 라인(5)의 벽으로부터 제2 관통 개구(6-2) 둘레로 돌출하고 이로써 제2 관통 개구(6-2)가 더 큰 오일 질량 흐름의 흡인을 위해 개방되도록 변형된다.
도 5a 및 도 5b는, 제1 관통 개구(6-1) 및 제2 관통 개구(6-2)를 구비하는 냉매 방출 라인(5)을 갖는, 오일을 압축기로 역으로 안내하기 위한 시스템을 갖춘, 냉매 순환계 내부에 통합될 수 있는 제4 냉매 저장 장치(1d)를 각각 개시한다. 오일을 장치(1d)로 역으로 안내하기 위한 시스템은 디스크 형상의 바이메탈-요소(7d)로서 형성된 제2 관통 개구(6-2)의 폐쇄 장치(7)를 구비한다. 도 5a 및 도 5b는, 제2 관통 개구(6-2)가 완전히 폐쇄된 상태에서 또는 완전히 개방된 상태에서 시스템을 보여준다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 장치(1d)의 실시예는 실질적으로 도 4a 및 도 4b에 도시된 장치(1c)의 실시예도 구비하는 특성을 토대로 한다. 따라서, 특히 디스크 형상의 바이메탈-요소(7d)도 마찬가지로, 온도에 따라 제2 관통 개구(6-2)의 적어도 부분적인 개방 또는 폐쇄를 야기하도록 형성되어 있다.
하지만, 오일을 장치(1d)로 역으로 안내하기 위한 시스템의 바이메탈-요소(7d)는 장치(1c)의 바이메탈-요소(7c)와 달리 디스크 형상으로 형성되어 있다. 또한, 관통 개구(6-1, 6-2)는 하나의 공동 수평 평면에 배열되어 있지 않다. 제1 관통 개구(6-1)는 냉매 방출 라인(5)의 외부 파이프의 재킷 면에 변경 없이 형성되어 있는 한편, 제2 관통 개구(6-2)는 외부 파이프의 제2 전면에 제공되어 있다.
제1 단부에 의해서 냉매 방출 라인(5)과 단단히 연결되어 있고, 제2 단부가 자유롭게 이동 가능한 장치(1c)의 스트립 형상의 바이메탈-요소(7c)와 달리, 장치(1d)의 디스크 형상의 바이메탈-요소(7d)는 주변을 둘러싸는 에지에 반경 방향으로 느슨하게 고정되어 있거나 이곳에서 이와 같은 방식으로 안내된다. 바이메탈-요소(7d)는 디스크의 중심 영역에서 이동 가능하다.
디스크 형상의 바이메탈-요소(7d)는 도 5a에 따라 -2℃ 위에 있는 온도 값에서 제2 관통 개구(6-2)가 폐쇄되도록 변형되어 있는 한편, 도 5b에 따른 디스크 형상의 바이메탈-요소(7d)는 -10℃ 아래에 있는 온도 값에서 제2 관통 개구(6-2)를 개방시키도록 변형되어 있다. -2℃ 또는 -10℃의 온도 임계값에 도달하면, 바이메탈-요소(7d)가 변형되며, 이 경우 제2 관통 개구(6-2)는 -2℃의 온도 값에서는 폐쇄되고, -10℃의 온도 값에서는 개방된다. 관통 개구(6-2)가 폐쇄된 상태에서는, 디스크 형상의 바이메탈-요소(7d)가 중간 영역에서 수직 방향으로 위로 변형되고, 제2 관통 개구(6-2) 둘레로 냉매 방출 라인(5)의 벽에 접한다. 관통 개구(6-2)가 개방된 상태에서는, 디스크 형상의 바이메탈-요소(7d)가 중간 영역에서 수직 방향으로 아래로 변형되고, 냉매 방출 라인(5)의 벽으로부터 돌출한다.
도 6a 및 도 6b는, 하나의 관통 개구(6)를 구비하는 냉매 방출 라인(5)을 갖는, 오일을 압축기로 역으로 안내하기 위한 시스템을 갖춘, 냉매 순환계 내부에 통합될 수 있는 제5 냉매 저장 장치(1e)를 각각 개시한다. 오일을 장치(1e)로 역으로 안내하기 위한 시스템은 팽창-요소(7e)로서 형성된 단 하나의 관통 개구(6)의 폐쇄 장치(7)를 구비한다. 도 6a 및 도 6b는, 관통 개구(6)가 적어도 부분적으로 폐쇄된 상태에서 또는 완전히 개방된 상태에서 시스템을 보여준다.
관통 개구(6)는 도 2 내지 도 5에 도시된 장치(1a, 1b, 1c, 1d)에 비해 외부 파이프의 재킷 면에 형성되어 있지 않고, 오히려 냉매 방출 라인(5)의 외부 파이프의 제2 전면에 형성되어 있다.
팽창-요소(7e)는 밀폐식으로 밀봉된 확장 요소(10) 및 폐쇄 요소(9e)를 구비한다. 확장 요소(10)는 특정 유체로 채워져 있고, 이 특정 유체의 용적은 온도에 따라 특정 정도로 팽창된다. 이 경우, 유체의 용적은 온도에 따라 유체의 상 교체가 이루어지는 상태에서 또는 유체의 상 교체가 이루어지지 않는 상태에서 변경될 수 있다. 유체의 용적 변경에 의해, 폐쇄 요소(9e)는 관통 개구(6)의 방향으로 특정 행정을 경험하게 되며, 이 행정은 온도가 낮은 경우에는 작고, 온도가 높은 경우에는 크다.
팽창-요소(7e)는, 냉매 방출 라인(5)의 외부 파이프의 제2 전면과 냉매 방출 라인(5)의 외부 파이프의 제2 전면에 마주 놓여 있는 하우징(2)의 벽 사이에 배열되어 있다. 팽창-요소(7e)의 확장 요소(10)는 제1 측면에 의해 하우징(2)의 벽에 지지 방식으로 위치된다. 확장 요소(10) 내부에 배열된 유체가 팽창하는 경우에는, 확장 요소(10)의 행정 동작이 냉매 방출 라인(5)의 외부 파이프의 제2 전면의 방향으로 그리고 이로써 관통 개구(6)의 방향으로 이루어진다.
팽창-요소(7e)의 확장 요소(10)는 제1 측면에 마주 놓여 있는 제2 측면에 원뿔 형상의, 특히 원뿔대 형상의 폐쇄 요소(9e)를 구비하며, 이 폐쇄 요소는 바닥 면에서 확장 요소(10)의 제2 측면과 단단히 연결되어 있고, 커버 면에 의해서 관통 개구(6)의 방향으로 정렬되어 있다. 원뿔대 형상의 폐쇄 요소(9e)의 회전축과 관통 개구(6)의 중심축은 서로 합동으로 정렬되어 있다.
온도에 따라 그리고 이로써 확장 요소(10) 내부에서의 유체의 팽창에 따라 그리고 이와 더불어 이루어지는 확장 요소(10)의 행정 동작에 따라, 관통 개구(6)의 상이한 크기의 횡단면 영역이 개방되거나 팽창-요소(7e)에 의해서 폐쇄된다.
냉매의 온도가 낮은 경우 그리고 이로써 확장 요소(10) 내부에서의 유체의 온도가 낮은 경우 그리고 유체의 팽창률이 낮은 경우, 한 편으로 확장 요소(10)의 행정이 작은 경우에는 관통 개구(6)의 최대 횡단면이 개방되어 있다. 최소 온도, 특히 냉매의 최소 증발 온도가 사전에 결정된 경우에는, 도 6b에 따라 관통 개구(6)의 횡단면이 완전히 개방되어 있음으로써, 결과적으로 최대의 오일 질량 흐름이 냉매 방출 라인(5) 내부로 흡인된다. 폐쇄 장치(7e)가 완전히 개방된 경우에는, 폐쇄 요소(9e)가 수직 방향으로 또한 커버 면에 의해서 관통 개구(6) 아래에 배열되어 있다. 냉매 순환계는 바람직하게 가열 모드로 또는 열 펌프 모드로 작동된다.
다른 한 편으로 냉매의 온도가 높은 경우 그리고 이로써 확장 요소(10) 내부에서의 유체의 온도가 높은 경우 그리고 유체의 팽창이 큰 경우, 확장 요소(10)의 행정이 큰 경우에는 도 6a에 따라 다만 관통 개구(6)의 최소 횡단면만 개방되어 있음으로써, 결과적으로 다만 적은 오일 질량 흐름만 냉매 방출 라인(5) 내부로 흡인된다. 관통 개구(6)의 횡단면의 큰 부분은 폐쇄 요소(9e)에 의해 덮이며, 이 폐쇄 요소는 커버 면에 의해서 관통 개구(6) 내부로 돌출하도록 배열되어 있다. 관통 개구(6)의 자유 횡단면은 원뿔대 형상 폐쇄 요소(9e)의 재킷 면과 관통 개구(6)의 에지 사이에 형성되어 있다. 냉매 순환계는 바람직하게 냉동 설비 모드로 작동된다.
도 7a 및 도 7b에는, 하나의 관통 개구(6)를 구비하는 냉매 방출 라인(5)을 갖는, 오일을 압축기로 역으로 안내하기 위한 시스템을 갖춘, 냉매 순환계 내부에 통합될 수 있는 제6 냉매 저장 장치(1f)가 각각 도시되어 있다. 오일을 장치(1f)로 역으로 안내하기 위한 시스템은 밸브(7f)로서 형성된 단 하나의 관통 개구(6)의 폐쇄 장치(7)를 구비한다. 도 7a 및 도 7b는, 관통 개구(6)가 적어도 부분적으로 폐쇄된 상태에서 또는 완전히 개방된 상태에서 시스템을 보여준다.
관통 개구(6)는 도 6a 및 도 6b에 도시된 장치(1e)에서와 마찬가지로 냉매 방출 라인(5)의 외부 파이프의 제2 전면에 형성되어 있다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 장치(1f)의 실시예는 폐쇄 요소(9e, 9f)와 관련하여 도 6a 및 도 6b에 도시된 장치(1e)의 실시예도 구비하는 특성을 토대로 한다. 따라서, 폐쇄 요소(9f)도 마찬가지로 원뿔 형상으로, 특히 원뿔대 형상으로 형성되어 있으며, 이 경우 관통 개구(6)의 자유 횡단면은 재킷 면과 관통 개구(6)의 에지 사이에 제공되어 있다. 관통 개구(6)는 폐쇄 요소(9f)에 의해서 온도에 따라 개방되거나 폐쇄된다.
밸브(7f)는, 폐쇄 요소(9f) 외에 폐쇄 요소(9f)를 작동시키기 위한 액추에이터(11) 및 전기적으로 제어 가능한 자기 요소(12)를 구비한다. 폐쇄 요소(9f)는 하우징(2) 외부에 배열된 자기 요소(12) 및 액추에이터(11)를 통해서 온도에 따라 선형으로 관통 개구(6)의 중심축을 따라 무단으로 이동된다. 이 경우, 폐쇄 요소(9f)는 관통 개구(6)의 방향으로 특정 행정을 경험하게 되며, 이 행정은 온도가 낮은 경우에는 작고, 온도가 높은 경우에는 크다.
밸브(7f)는, 냉매 방출 라인(5)의 외부 파이프의 제2 전면과 냉매 방출 라인(5)의 외부 파이프의 제2 전면에 마주 놓여 있는 하우징(2)의 벽 사이에 배열되어 있다. 원뿔대 형상의 폐쇄 요소(9f)는 바닥 면에서 액추에이터(11)와 단단히 연결되어 있고, 커버 면에 의해서 관통 개구(6)의 방향으로 정렬되어 있다. 원뿔대 형상의 폐쇄 요소(9f)의 회전축과 관통 개구(6)의 중심축은 서로 합동으로 정렬되어 있다.
온도에 따라 그리고 이로 인해 폐쇄 요소(9f)에 의해서 이루어지는 액추에이터(11)의 행정 동작에 따라, 관통 개구(6)의 상이한 크기의 횡단면 영역이 개방되거나 폐쇄 요소(9f)에 의해서 폐쇄된다. 냉매의 온도가 낮은 경우, 한 편으로 폐쇄 요소(9f)의 행정이 작은 경우에는 관통 개구(6)의 최대 횡단면이 개방되어 있다. 최소 온도, 특히 냉매의 최소 증발 온도가 사전에 결정된 경우에는, 도 7b에 따라 관통 개구(6)의 횡단면이 완전히 개방되어 있다. 다른 한 편으로, 냉매의 온도가 높고 폐쇄 요소(9f)의 행정이 큰 경우에는, 다만 관통 개구(6)의 최소 횡단면만 개방되어 있다.
도면에 도시되지 않은 대안적인 일 실시예에 따라, 제1 관통 개구(6-1) 및 제2 관통 개구(6-2)를 구비하는 냉매 방출 라인(5)을 갖는, 오일을 압축기로 역으로 안내하기 위한 시스템을 갖춘 냉매 저장 장치는 도 4a 내지 도 5b에 따른 장치(1c, 1d)와 유사하게 형성되어 있다. 이 경우, 제1 관통 개구(6-1)는 폐쇄 요소를 구비하지 않고, 이로써 오일의 질량 흐름을 흡인하기 위해 항상 개방되어 있는 한편, 제2 관통 개구(6-2)는 밸브(7f)를 구비하여 형성되어 있다. 밸브(7f)는 폐쇄 요소(9f)를 위해 무단 동작 대신에 다만 두 가지 스위칭 상태만을 구비한다. 이 경우, 제2 관통 개구(6-2)는 제1 위치에서는 최대 행정에서 폐쇄 요소(9f)에 의해 폐쇄되어 있고, 제2 위치에서는 최소 행정에서 폐쇄 요소(9f)에 의해 개방되어 있다.
1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1': 장치
2: 하우징
3: 냉매 공급 라인, 유입구
4: 배출구
5: 냉매 방출 라인
6, 6': 냉매 방출 라인(5)의 관통 개구
6-1: 제1 관통 개구
6-2: 제2 관통 개구
7: 관통 개구의 폐쇄 장치
7a, 7b: 폐쇄 장치, 슬라이딩 요소
7c: 폐쇄 장치, 바이메탈-요소
7d: 폐쇄 장치, 바이메탈-요소
7e: 폐쇄 장치, 팽창-요소
7f: 폐쇄 장치, 밸브
8a, 8b: 슬라이딩 요소(7a, 7b)의 고정 베어링
9e, 9f: 폐쇄 요소
10: 확장 요소
11: 밸브(7f)의 액추에이터
12: 전기식 자기 요소
L: 슬라이딩 요소(7a, 7b)의 길이
G: 냉매-오일-혼합물
KMG: 가스 상태의 냉매
KMF: 액체 상태의 냉매

Claims (21)

  1. - 냉매-오일-혼합물을 도입하기 위한 유입구(3) 및 배출구(4)를 갖는, 용적을 둘러싸는 벽을 갖춘 하우징(2),
    - 상기 하우징(2)의 내부에 배열되어 있고, 냉매의 액체 레벨 위에 배열된 가스 상태의 냉매를 흡수하기 위한 유입 개구를 갖는 냉매 방출 라인(5), 및
    - 상기 냉매 방출 라인(5) 내에서 냉매의 액체 레벨 아래에 형성된 하나 이상의 관통 개구(6, 6-1, 6-2)를 갖는, 오일을 압축기로 역으로 안내하기 위한 시스템을 구비하는 냉매 순환계의 냉매를 저장하기 위한 장치(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f)에 있어서,
    상기 냉매 방출 라인(5) 내에 형성된 하나 이상의 관통 개구(6, 6-2)가 조정 가능한 관류 횡단면을 가지며, 상기 관통 개구(6, 6-2)의 관류 횡단면이 폐쇄 장치(7, 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f)에 의해서 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는, 냉매 순환계의 냉매를 저장하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폐쇄 장치(7, 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f)가 온도에 따라 변형 가능하게 형성되어 있거나 온도에 따라 이동 가능하게 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 폐쇄 장치(7, 7a, 7b, 7c)가 제1 단부에서 냉매 방출 라인(5)과 강성으로 연결되어 있고, 상기 제1 단부에 대해 말단에 형성되어 있고 냉매 방출 라인(5)에 대해 상대적으로 자유롭게 이동 가능한 제2 단부가 관통 개구(6, 6-2)의 영역에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 폐쇄 장치(7)가 스트립 형상의 슬라이딩 요소(7a, 7b)로서 형성되어 있으며, 상기 슬라이딩 요소(7a, 7b)의 제2 단부가 냉매 방출 라인(5)을 따라 이동 가능하게 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 슬라이딩 요소(7a)가 냉매 방출 라인(5)에 대해 축 방향으로 최대로 팽창된 상태로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 슬라이딩 요소(7b)가 냉매 방출 라인(5) 둘레에 나사 형상으로 감긴 상태로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 폐쇄 장치(7)가 스트립 형상의 바이메탈-요소(7c)로서 형성되어 있으며, 상기 바이메탈-요소(7c)의 제2 단부가 냉매 방출 라인(5)에 대해 반경 방향으로 이동 가능하게 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 바이메탈-요소(7c)가 냉매 방출 라인(5)에 대해 축 방향으로 최대로 팽창된 상태로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
  9. 제2항에 있어서, 상기 폐쇄 장치(7)가 주변을 둘러싸는 에지에서 안내되는 디스크 형상의 바이메탈-요소(7d)로서 형성되어 있으며, 상기 디스크의 중심이 냉매 방출 라인(5)에 대해 상대적으로 자유롭게 이동 가능하게 관통 개구(6-2)의 영역에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 바이메탈-요소(7c, 7d)가 -10℃의 작동 온도 및 8 K의 히스테리시스를 갖는 것을 특징으로 하는, 장치.
  11. 제2항에 있어서, 상기 폐쇄 장치(7)가 팽창-요소(7e)로서 형성되어 있고, 상기 팽창-요소는 폐쇄 요소(9e) 및 밀폐식으로 밀봉되어 있고 상기 폐쇄 요소(9e)를 이동시키기 위한 확장 요소(10)를 구비하며, 상기 확장 요소(10) 내부에는 온도에 따라 용적을 변경시키는 유체가 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 확장 요소(10)가 하우징(2) 내부에서 제1 측면에 고정되어 있고, 상기 제1 측면에 마주 놓여 있는 제2 측면에 폐쇄 요소(9e)가 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
  13. 제2항에 있어서, 상기 폐쇄 장치(7)가 밸브(7f)로서 형성되어 있고, 상기 밸브는 폐쇄 요소(9f) 및 상기 폐쇄 요소(9f)를 이동시키기 위한 액추에이터(11)를 구비하며, 상기 액추에이터(11)는 전기식 자기 요소(12)를 통해서 제어될 수 있도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
  14. 제12항에 있어서, 폐쇄 요소(9e, 9f)가 원뿔대 형상으로 형성되어 있으며, 상기 폐쇄 요소(9e, 9f)는 바닥 면에서 확장 요소(10)의 제2 측면과 또는 액추에이터(11)와 단단히 연결되어 있고, 커버 면에 의해서 관통 개구(6)의 방향으로 정렬된 상태로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 폐쇄 요소(9e, 9f)의 회전축과 관통 개구(6)의 중심축이 서로 합동으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
  16. 제11항에 있어서, 상기 폐쇄 요소(9e, 9f)가 두 가지 최종 위치 사이에서 무단으로 이동 가능하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 냉매 방출 라인(5)이 동축 파이프로서 또는 휘어진 파이프의 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
  18. 제1항에 있어서, 상기 냉매 방출 라인(5)이 배출구(4)로서 하우징(2)으로부터 인출된 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 장치를 갖는 냉매 순환계에 있어서, 상기 장치가 냉매의 증발기로서 작동되는 열 교환기와 압축기 사이에 어큐뮬레이터로서 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 냉매 순환계.
  20. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 장치를 작동시키기 위한 방법에 있어서, 냉매 및 폐쇄 장치(7, 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f)의 온도가 더 낮은 경우에는, 냉매 방출 라인(5) 내에 형성된 관통 개구(6, 6-2)의 큰 횡단면이 개방되고, 큰 오일 질량 흐름이 냉매 방출 라인(5) 내부로 흡인되며, 냉매 및 폐쇄 장치(7, 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f)의 온도가 더 높은 경우에는, 관통 개구(6, 6-2)의 작은 횡단면이 개방되고, 적은 오일 질량 흐름이 냉매 방출 라인(5) 내부로 흡인되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  21. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 장치를 작동시키기 위한 방법으로서, 냉매 및 폐쇄 장치의 온도가 더 낮은 경우에는, 냉매 방출 라인 내에 형성된 관통 개구의 큰 횡단면이 개방되고, 큰 오일 질량 흐름이 냉매 방출 라인 내부로 흡인되며, 냉매 및 폐쇄 장치의 온도가 더 높은 경우에는, 관통 개구의 작은 횡단면이 개방되고, 적은 오일 질량 흐름이 냉매 방출 라인 내부로 흡인되는 것을 특징으로 하는 방법에 있어서, 폐쇄 요소(9f)가 자기 요소(12) 및 액추에이터(11)를 통해 온도에 의존해서 그리고/또는 압력에 의존해서 선형으로 관통 개구(6)의 중심축을 따라 두 가지 최종 위치 사이에서 무단으로 이동되는 것을 특징으로 하는, 방법.
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