KR20090034766A - 이젝터를 구비하는 냉동사이클 장치 - Google Patents

Abstract

이젝터(18)를 구비하는 냉동사이클 장치(10)에 있어서, 분기부(17)는 이젝터의 노즐부(18a)의 상류 측에 배치되어 냉각작동 모드에서 외부 열교환기(13)로부터 흘러나온 냉매는 제1 및 제2 흐름으로 분기된다. 상기 냉각작동 모드에서, 상기 제1 흐름의 냉매는 이젝터의 노즐부를 통해 흐르고, 상기 제2 흐름의 냉매는 감압 유닛, 이용측 열교환기 및 이젝터의 흡인구를 통해 흐르도록 통로전환부(12a, 12b)가 구성된다. 이에 반하여, 가열작동 모드에서, 압축기로부터 토출된 냉매는 이용측 열교환기를 통과한 후 상기 노즐부로 흐르고, 상기 외부 열교환기로부터 흘러나온 냉매는 이젝터의 냉매 흡인구로 흐른다.

냉동사이클장치, 이젝터, 분기부, 통로전환부, 외부열교환기, 냉각, 가열

Description

이젝터를 구비하는 냉동사이클 장치{REFRIGERANT CYCLE DEVICE WITH EJECTOR}

본 발명은 이젝터를 구비하는 냉동사이클 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 이젝터를 포함하는 냉동사이클 장치는 공조될 공간을 냉각하기 위한 냉각작동 모드와 공조될 공간을 가열하기 위한 가열작동 모드 사이에서 전환되도록 구성된다.

이젝터를 포함하는 냉동사이클 장치에서, 냉각작동 모드와 가열작동 모드가 전환되도록 냉매 흐름 통로는 전환된다. 공조될 공간으로 송풍되는 공기와 냉매를 열교환시키는 이용측 열교환기는 상기 냉각작동 모드에서 냉매를 증발시키기 위한 증발기로서 작동하고, 상기 이용측 열교환기는 상기 가열작동 모드에서 냉매로부터 열을 방열시키기 위한 냉매 방열기로서 작동한다.

도 3은 예를 들면 일본특허공개 제2007-003171호(미국특허공개 제2006/0266072호에 대응)에 제안된, 이젝터(118)를 구비한 냉동사이클 장치(100A)를 나타낸 것이다. 상기 냉동사이클 장치(100A)에는 통로전환부로서 4방향 밸브(112)가 제공된다. 냉각작동 모드에서 압축기(111)로부터 토출된 냉매가 외부 열교환기(113)로 도입되어 외부 공기와 열교환되고, 이젝터(118)의 디퓨저부(118d)로부터 흘러나온 냉매는 압축기(111)로 흡입되도록 상기 4방향 밸브(112)는 전환된다. 상기 냉각작동 모드에서, 냉매는 도 3의 실선 화살표와 같이 흐른다. 따라서, 상기 냉각작동 모드에서, 상기 외부 열교환기(113)로부터 흘러나온 냉매는 이젝터(118)의 노즐부(118a)의 상류 흐름을 분기시킨다. 상기 분기부로부터 분기된 냉매의 일부는 감압 유닛(119)을 통과한 후, 이용측 열교환기(114)로 흐르고, 상기 노즐부(118a)로부터 분사되는 냉매류에 의해 이젝터(118)의 흡인구(118b)로 흡인된다. 상기 노즐부(118a)로부터 분사된 냉매와 상기 흡인구(118b)로부터 흡인된 냉매는 상기 이젝터(118)의 혼합부(118c)에서 혼합되고, 그 혼합된 냉매는 이젝터(118)의 디퓨저부(118d)를 통해 흐른다. 따라서, 상기 냉각작동 모드에서, 상기 이용측 열교환기(114)는 증발기로서 작동한다.

이에 대하여, 상기 가열작동 모드에서, 상기 4방향 밸브(112)는 도 3의 점선 화살표와 같이 냉매가 흐르도록 전환된다. 따라서, 상기 가열작동 모드에서, 상기 압축기(111)로부터 토출된 냉매는 이젝터(118)의 디퓨저부(118d)의 출구측으로부터 이젝터(118)로 도입되고, 상기 외부 열교환기(113)로부터 흘러나온 냉매는 압축기(111)로 흡입된다. 상기 가열작동 모드에서, 상기 이용측 열교환기(114)는 냉매 방열기로서 작동한다.

그러나 도 3의 냉동사이클 장치(100A)에서는, 가열작동 모드 동안, 냉각작동 모드와 비교해 볼 때, 냉매는 이젝터(118)에서 반대로 흐르고, 이는 상기 이젝터(118)에서 압력증가효율을 갖도록 하는 것이 불가능하게 한다. 그 결과, 가열작동 모드에서, 상기 이젝터(118)에 의한 성능계수(COP)의 향상 효과를 얻을 수 없다.

일본특허공개 제2002-327967호 공보(미국특허 제6,550,265호에 대응)에 제안된 이젝터(118)를 구비한 냉동사이클 장치(100B)에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이 통로전환부로서 2개의 4방향 밸브(112a, 112b)가 제공된다. 도 4에서, 도 3의 냉동사이클 장치(100A)와 유사한 구성요소들은 동일 참조부호로 나타내었다. 상기 4방향 밸브(112a, 112b)는 냉각작동 모드 또는 가열작동 모드를 실행하도록 전환된다. 냉각작동 모드에서, 도 4의 실선 화살표와 같이, 압축기(111)로부터 토출된 냉매는 외부 열교환기(113)로 흐르고, 이용측 열교환기(114)로부터 흘러나온 냉매는 냉매 흡인구(118b)로 흡인된다. 따라서, 상기 냉각작동 모드에서, 상기 이용측 열교환기(114)는 증발기로서 작동한다. 도 4에서, 기액분리기(120)는 이젝터(118)의 디퓨저부(118d)의 출구측에 위치된다.

이에 대하여, 가열작동 모드에서, 상기 4방향 밸브(112a, 112b)는 도 3의 점선 화살표와 같이 냉매가 흐르도록 전환된다. 따라서, 가열작동 모드에서, 압축기(111)로부터 토출된 냉매는 이용측 열교환기(114)로 도입되고, 외부 열교환기(113)로부터 흘러나온 냉매는 이젝터(118)의 흡인구(118b)로 흡인되며, 이에 따라 상기 이용측 열교환기(114)는 냉매 방열기로서 작동한다.

도 4의 냉동사이클 장치(100B)에 있어서, 냉각작동 모드 및 가열작동 모드 모두에서, 고압 냉매는 이젝터(118)의 노즐부(118a)로 공급되고, 증발기로서 작동되는 열교환기로부터 흘러나온 냉매는 상기 이젝터(118)의 냉매 흡인구(118b)로 흡인된다. 이 경우, 상기 노즐부(118a)에서 냉매의 운동에너지의 손실이 회복될 수 있고, 상기 디퓨저부(118d)에서 감압된 냉매는 압축기(111)로 흡인되기 때문에, 상기 COP는 냉각작동 모드 및 가열작동 모드 모두에서 향상될 수 있다. 그러나 본 출원의 발명자에 의한 실험에 따르면, 가열작동 모드에서는 COP가 향상되어 공조될 공간은 적절히 가열될 수 있지만, 냉각작동 모드에서는 공조될 공간은 적절히 냉각될 수 없다.

본 출원의 발명자는 이러한 이유를 상세히 연구하였고, 이용측 열교환기(14)와 외부 열교환기(113)의 배치 조건으로 인하여 냉각작동 모드와 가열작동 모드가 다른 효과를 갖는 것임을 알게 되었다.

예를 들면, 냉동사이클 장치(100B)가 고정된(定置型) 실내용 공조장치에 적용될 경우, 이용측 열교환기(114)는 대체로 실내가 효과적으로 공조될 수 있도록 실내 상부측에 위치된다. 따라서, 상기 이용측 열교환기(113)는 외부에 위치되는 외부 열교환기(113)보다 대체로 높은 위치에 배치된다. 그러므로 이용측 열교환기(114)가 증발기로서 작동되는 냉각작동 모드에서, 외부 열교환기(113)보다 높은 위치에 배치된 이용측 열교환기(114)로 액상 냉매를 이동시킬 필요가 있다. 또한, 상기 외부 열교환기(113)가 증발기로서 작동되는 가열작동 모드에서, 이젝터(118)는 이용측 열교환기(114)와 외부 열교환기(113) 사이의 헤드 차이(수두차: head difference)에 대응하는 냉매흡인효과를 제공할 필요가 있다.

그러나 도 4의 냉동사이클 장치(100B)에서, 이젝터(118)의 냉매흡인능력은 냉각작동 모드와 가열작동 모드 모두에서 대략 동일하고, 이젝터(118)의 흡인효과만을 이용함으로써 증발기로서 작동하는 열교환기로 액상 냉매가 공급되며, 이에 따라 냉각작동 모드에서 냉매흡인능력은 충분하지 않다. 그 결과, 냉각작동 모드에서는, 충분한 유량의 액상 냉매가 이용측 열교환기(114)로 공급될 수 없고, 이에 따라 공조될 공간은 적절히 냉각될 수 없다.

또한, 냉동사이클 장치(100B)가 차량용 공조장치로 사용될 경우, 압축기(111) 및 외부 열교환기(113)는 엔진룸에 배치되고, 이용측 열교환기(114)는 객실에 배치된다.

이젝터(118)가 엔진룸에 배치되는 경우, 이젝터(118)와 이용측 열교환기(114)를 연결하는 냉매 파이프는 이젝터(118)와 외부 열교환기(113)를 연결하는 냉매 파이프에 비하여 길어진다. 그 결과, 증발기로서 작동되는 열교환기를 통해 기액 분리기(120)로부터 냉매 흡인구(118B)까지의 냉매 통로에서 압력 손실이 증가하게 된다. 그러므로 객실은 적절히 냉각될 수 없게 된다.

상기한 문제점을 감안하여, 본 발명의 목적은 냉각작동 모드 및 가열작동 모드 모두에서 공간이 적절히 공조될 수 있고, 냉각작동 모드 및 가열작동 모드 모두에서 성능계수(COP)를 향상시키는 냉동사이클 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 관점에 따르면, 냉동사이클 장치는 냉매를 압축하고 토출하도록 구성되는 압축기; 냉매와 외부 공기 간의 열교환을 실행하도록 공조될 공간의 외측에 배치되는 외부 열교환기; 및 냉매와 상기 공간으로 송풍되는 공기 간의 열교환을 실행하도록 배치되는 이용측 열교환기를 포함한다. 상기 냉동사이클 장치에서, 상기 공간을 냉각시키기 위한 냉각작동 모드에서, 냉매가 증발되는 냉매 증발기로서 상기 이용측 열교환기가 작동되고, 냉매가 방열되고 냉각되는 냉매 방열기로서 상기 외부 열교환기가 작동하며, 상기 공간을 가열하기 위한 가열작동 모드에서는 상기 이용측 열교환기가 냉매 방열기로서 작동되고, 상기 외부 열교환기가 냉매 증발기로서 작동되도록 냉매 흐름을 전환시키기 위하여 통로전환부가 배치된다. 상기 냉동사이클 장치에는 상기 냉매를 감압하도록 구성되는 노즐부, 및 상기 냉각작동 모드와 가열작동 모드 모두에서 상기 증발기로서 작동되는 열교환기로부터 흘러나온 냉매가 상기 노즐부로부터 분사된 냉매의 고속 흐름에 의하여 흡인되는 냉매 흡인구를 포함하는 이젝터가 제공된다. 또한, 상기 냉각작동 모드 및 상기 가열작동 모드 중 하나의 작동 모드에서, 상기 냉매 방열기로서 작동되는 열교환기로부터 흘러나온 냉매의 흐름을 제1 및 제2 흐름으로 분기하도록 분기부가 구성되며, 상기 하나의 작동 모드에서 냉매를 감압하도록 상기 분기부와 상기 증발기로서 작동되는 열교환기 사이의 냉매 통로에 감압 유닛이 배치된다.

상기 냉동사이클 장치에서, 하나의 작동 모드에서 상기 통로전환부가 전환되어 상기 분기부에서 분기된 제1 흐름의 냉매는 상기 노즐부로 도입되고, 상기 분기부에서 분기된 제2 흐름의 냉매는 상기 감압 유닛과 상기 증발기로서 작동되는 열교환기를 통해 상기 냉매 흡인구로 도입되며, 상기 냉각작동 모드와 상기 가열작동 모드 중 다른 하나의 작동 모드에서 상기 통로전환부가 전환되어 상기 방열기로서 작동되는 열교환기로부터 흘러나온 냉매는 상기 노즐부로 도입되고, 상기 증발기로서 작동되는 열교환기로부터 흘러나온 냉매는 상기 이젝터의 냉매 흡인구로 도입된다.

하나의 작동모드에서, 제1 흐름의 냉매는 노즐부로 흐르고, 제2 흐름의 냉매는 감압 유닛을 통해 이젝터로서 작동되는 열교환기로 흐르기 때문에, 이젝터의 흡인력 및 압축기의 냉매 흡인과 토출력 모두를 이용함으로써 증발기로서 작동되는 열교환기로 액상 냉매를 공급할 수 있다.

따라서, 냉각작동 모드와 가열작동 모드 중 어떠한 작동 모드에서, 충분한 양의 액상 냉매가 증발기로서 작동되는 열교환기로 공급될 수 있고, 이에 따라 공간은 적절히 공조될 수 있다. 또한, 상기 냉각작동 모드와 가열작동 모드 중 어떠한 작동 모드에서, 증발기로서 작동되는 열교환기로부터 흘러나온 냉매는 이젝터의 냉매 흡인구로 흡인되기 때문에, 압축기에서 소비되는 전력은 감소될 수 있고, COP는 향상될 수 있다.

예를 들면, 상기 냉동사이클 장치는 상기 하나의 작동 모드에서 상기 방열기로서 작동되는 열교환기로부터 흘러나온 냉매와 상기 압축기로 흡인될 냉매 간의 열교환을 실행하도록 구성되는 내부 열교환기를 더 포함한다.

한 예로서, 상기 하나의 작동 모드는 상기 냉각작동 모드이다. 이 경우, 상기 이젝터는 상기 공간의 외측에 배치될 수 있고, 상기 이용측 열교환기는 상기 외부 열교환기의 상부 측에 배치될 수 있으며, 및/또는 상기 이용측 열교환기는 상기 외부 열교환기의 열교환능력보다 작은 열교환능력을 구비할 수 있다.

상기 냉동사이클 장치에는, 상기 냉각작동 모드에서, 상기 압축기로부터의 냉매 흐름이 상기 외부 열교환기 측으로 흐르도록 상기 압축기로부터 토출된 냉매가 상기 외부 열교환기로 흐르는 냉매 통로에 배치되는 제1 체크 밸브; 상기 외부 열교환기로부터의 냉매 흐름이 상기 분기부 측으로 흐르도록 상기 외부 열교환기와 상기 분기부 사이의 냉매 통로에 배치되는 제2 체크 밸브; 상기 이젝터로부터 흘러나온 냉매가 기상 냉매와 액상 냉매로 분리되고, 상기 분리된 기상 냉매가 상기 압축기의 냉매 흡인측으로 도입되도록 배치되는 기액 분리기; 및 상기 가열작동 모드에서 상기 기액 분리기로부터의 냉매 흐름이 상기 외부 열교환기로 흐르도록 상기 분리된 액상 냉매가 상기 외부 열교환기로 도입되는 냉매 통로에 배치되는 제3 체크 밸브가 더 제공될 수 있다. 이 경우, 상기 냉각작동 모드에서, 상기 압축기로부터 토출된 냉매가 상기 제1 체크 밸브를 통해 상기 외부 열교환기로 도입되고, 상 기 외부 열교환기로부터 흘러나온 냉매가 상기 제2 체크 밸브를 통해 상기 분기부로 도입되며, 상기 이용측 열교환기로부터 흘러나온 냉매가 상기 이젝터의 냉매 흡인구로 흡인되도록 상기 통로전환부가 구성된다.

또한, 상기 가열작동 모드에서, 상기 압축기로부터 토출된 냉매가 상기 이용측 열교환기로 도입되고, 상기 제3 체크 밸브를 통해 상기 외부 열교환기로 도입된 냉매가 상기 이젝터의 냉매 흡인측으로 흡인되도록 상기 통로전환부가 더 구성된다,

본 발명의 다른 관점에 따르면, 냉동사이클 장치는 냉매를 압축하고 토출하도록 구성되는 압축기; 냉매와 외부 공기 간의 열교환을 실행하도록 공조될 공간의 외측에 배치되는 외부 열교환기; 및 냉매와 상기 공간으로 송풍되는 공기 간의 열교환을 실행하도록 배치되는 이용측 열교환기를 포함한다. 상기 공간을 냉각시키기 위한 냉각작동 모드에서, 상기 이용측 열교환기는 냉매가 증발되는 냉매 증발기로서 작동되고, 상기 외부 열교환기는 냉매가 방열되고 냉각되는 냉매 방열기로서 작동하며, 상기 공간을 가열하기 위한 가열작동 모드에서 상기 이용측 열교환기가 냉매 방열기로서 작동되고, 상기 외부 열교환기가 냉매 증발기로서 작동되도록 냉매 흐름을 전환시키기 위한 통로전환부가 배치된다. 또한, 상기 냉동사이클 장치에는 상기 냉매를 감압하도록 구성되는 노즐부, 및 상기 냉각작동 모드와 가열작동 모드 모두에서 상기 증발기로서 작동되는 열교환기로부터 흘러나온 냉매가 상기 노즐부로부터 분사된 냉매의 고속 흐름에 의하여 흡인되는 냉매 흡인구를 포함하는 이젝터가 제공된다. 상기 냉각작동 모드에서, 상기 외부 열교환기로부터 흘러나온 냉매 를 제1 및 제2 흐름으로 분기하도록 분기부가 배치되며, 상기 냉각작동 모드에서, 상기 냉매를 감압하도록 상기 분기부와 상기 이용측 열교환기 사이의 냉매 통로에 감압 유닛이 배치된다.

상기 냉동사이클 장치에 있어서, 상기 냉각작동 모드에서는, 상기 제1 흐름의 냉매는 상기 이젝터의 노즐부를 통해 흐르고, 상기 제2 흐름의 냉매는 상기 감압 유닛, 상기 이용측 열교환기 및 상기 이젝터의 냉매 흡인구를 통해 흐르도록 상기 통로전환부가 구성된다. 또한, 상기 가열작동 모드에서, 상기 압축기로부터 토출된 냉매는 상기 이용측 열교환기를 통과한 후 상기 노즐부로 흐르고, 상기 외부 열교환기로부터 흘러나온 냉매는 상기 이젝터의 냉매 흡인구로 흐르도록 상기 통로전환부가 더 구성된다. 따라서, 상기 냉각작동 모드 및 가열작동 모드 모두에서 상기 공간은 적절히 공조될 수 있고, 상기 냉각작동 모드 및 가열작동 모드 모두에서 성능계수(COP)를 향상시킬 수 있다.

예를 들면, 상기 냉동사이클 장치에는 상기 이젝터로부터 흘러나온 냉매를 기상 냉매와 액상 냉매로 분리하도록 배치되는 기액 분리기를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 기액 분리기는 상기 가열작동 모드에서 상기 분리된 액상 냉매를 상기 외부 열교환기로 도입시키도록 구성될 수 있다.

본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 더욱 명료하게 이해될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명한다. 본 실시예에서, 이젝터(18)를 구비한 냉동사이클 장치(10)는 대체로 차량용 공조장치에 적용된다. 공조될 공간을 냉각하기 위한 냉각작동 모드에서, 냉매는 도 1에 나타낸 화살표와 같이 냉동사이클 장치(10)를 흐른다. 이에 대하여, 공조될 공간을 가열하기 위한 가열작동 모드에서, 냉매는 도 2에 나타낸 화살표와 같이 냉동사이클 장치(10)를 흐른다. 본 실시예에서, 공조될 공간은 차량의 객실이다.

상기 냉동사이클 장치(10)에서, 압축기(11)는 냉매를 흡인하고, 흡인된 냉매를 압축하며, 압축된 고온고압의 냉매를 토출하도록 구성된다. 상기 압축기(11)는 엔진룸에 배치되고, 차량 엔진(미도시)으로부터의 구동력에 의해 풀리 및 벨트를 통해 구동 및 회전된다.

상기 압축기(11)로서는, 토출용량의 변화에 의해 냉매토출능력을 조절할 수 있는 가변용량형 압축기 또는 전자 클러치의 단속 연결에 의해 압축기의 가동율을 변화시킴으로써 냉매토출능력을 조절하기 위한 고정용량형 압축기 중 어느 하나가 채용될 수 있다. 상기 압축기(11)로서 전동 압축기가 적용될 경우, 상기 압축기(11)는 전기 모터의 회전수를 조절함으로써 냉매토출능력을 조절할 수 있다.

상기 압축기(11)의 냉매 토출측에는 제1 4방향 밸브(12a)가 연결된다. 상기 제1 4방향 밸브(12a) 및 제2 4방향 밸브(12b)는 냉각작동 모드 및 가열작동 모드 사이에서 냉매 흐름을 전환시키는 통로전환부를 구성하도록 제공된다. 상기 제1 및 제2 4방향 밸브(12a, 12b)는 공조제어장치(미도시)로부터의 제어 신호에 의해 그의 동작이 제어되는 전기식 밸브이다.

상기 제1 4방향 밸브(12a)에는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 압축기(11)의 토출측에 부가하여, 제2 4방향 밸브(12b), 외부 열교환기(13) 및 이용측 열교환기(14)의 일측에 연결되는 냉매 입구 및 냉매 출구가 제공된다.

상기 냉각작동 모드로 설정될 경우, 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 제1 4방향 밸브(12a)는 전환되어 상기 압축기(11)의 토출측은 외부 열교환기(13)에 연결되고, 상기 이용측 열교환기(14)는 제2 4방향 밸브(12b)를 통해 이젝터(18)의 냉매 흡인구(18b)에 연결된다. 이에 대하여, 가열작동 모드로 설정될 경우, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 제1 4방향 밸브(12a)는 전환되어 상기 압축기(11)의 토출측은 이용측 열교환기(14)에 연결되고, 상기 외부 열교환기(13)는 제2 4방향 밸브(12b)를 통해 이젝터(18)의 냉매 흡인구(18b)에 연결된다.

상기 제2 4방향 밸브(12b)에는 상기 외부 열교환기(13), 내부 열교환기(16)의 제1 냉매통로(16a), 상기 이젝터(18)의 냉매 흡인구(18b) 및 상기 제1 4방향 밸브(12a)에 연결되는 냉매 입구 및 냉매 출구가 제공된다.

상기 냉각작동 모드로 설정될 경우, 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 제2 4방향 밸브(12b)는 전환되어 상기 외부 열교환기(13)는 내부 열교환기(16)의 제1 냉매 통로(16a)에 연결되고, 상기 제1 4방향 밸브(12a)는 이젝터(18)의 냉매 흡인구(18b)에 연결된다. 또한, 가열작동 모드로 설정될 경우, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 제2 4방향 밸브(12b)는 전환되어 상기 외부 열교환기(13)는 이젝터(18)의 냉매 흡인구(18b)에 연결된다.

상기 외부 열교환기(13)는 냉각팬에 의해 송풍된 외측 공기(즉, 객실 외측 공기)와 냉매가 열교환되는 열교환기이다. 상기 외부 열교환기(13)는 압축기(11)와 유사하게 엔진룸에 배치된다. 상기 제1 4방향 밸브(12a)와 상기 외부 열교환기(13)를 연결하는 냉매 통로에는 제1 체크밸브(15a)가 배치되어 냉매가 제1 4방향 밸브(12a)로부터 외부 열교환기(13)로만 흐르도록 한다. 즉, 상기 제1 체크밸브(15a)는 냉각작동 모드에서 냉매가 압축기(11)로부터 외부 열교환기(13)로만 흐르도록 배치된다.

상기 이용측 열교환기(14)는 그 내부를 흐르는 냉매가 객실로 송풍될 공기와 열교환하는 열교환기이다. 공조장치에서 온도 조절된 공조 공기는 송풍팬에 의해 객실로 송풍된다. 여기에서, 객실은 공조될 공간의 하나의 예이다.

상기 이용측 열교환기(14)는 예를 들면 객실에 배치된다. 보다 구체적으로, 상기 이용측 열교환기(14)는 공기가 객실로 흐르는 공기 통로를 형성하는 공조 케이스에 배치된다. 상기 공조장치의 공조 케이스는 객실의 전방 영역에 배치된 대시보드(계기 패널) 내측에 배치된다.

본 실시예에서, 상기 이용측 열교환기(14)는 객실에 배치되기 때문에, 그 이용측 열교환기(14)의 크기를 외부 열교환기(13)의 크기보다 작게 형성시킬 필요가 있다. 대체로, 상기 이용측 열교환기(14)의 열교환 면적은 외부 열교환기(13)의 열교환 면적보다 작게 이루어지고, 이에 따라 상기 이용측 열교환기(14)의 열교환 능력은 외부 열교환기(13)의 열교환 능력보다 작아진다. 예를 들면, 상기 외부 열교환기 측으로 공기를 송풍시키기 위한 냉각팬과 객실로 공기를 송풍시키기 위한 송 풍팬은 공조제어장치로부터의 전압 출력를 제어함으로써 회전속도(공기 송풍량)가 제어되는 전기식 팬이다.

다음으로, 본 실시예에 따른 냉동사이클 장치(10)의 구성을 도 1의 냉각작동 모드에 근거하여 설명한다.

내부 열교환기(16)는 제1 냉매통로(16a) 및 제2 냉매통로(16b)를 포함한다. 냉각작동 모드에서, 외부 열교환기(13)로부터 흘러나온 냉매는 상기 내부 열교환기(16)의 제1 냉매통로(16a)를 통과하고, 상기 내부 열교환기(16)의 제2 냉매통로(16b)를 통과하는 냉매와 열교환된다. 상기 제2 냉매통로(16b)를 통과하는 냉매는 압축기(11)로 흡인된다. 상기 내부 열교환기(16)가 제공되기 때문에, 이용측 열교환기(14)의 냉매 입구측의 냉매와 상기 이용측 열교환기(14)의 냉매 출구측 냉매 간의 엔탈피 차이는 냉각작동 모드에서 증가할 수 있고, 이에 따라 냉동사이클 장치(10)의 성능계수(COP)를 향상시킨다.

상기 이젝터(18)의 노즐부(18a)의 상류측 냉매의 흐름을 냉각작동 모드에서 제1 및 제2 흐름으로 분기시키기 위하여 상기 내부 열교환기(16)의 제1 냉매통로(16a)의 냉매 출구측에 분기부(17)가 배치된다. 상기 냉각작동 모드에서, 냉매가 제1 냉매통로(16a)에서 상기 분기부(17)로 흐르도록 하기 위하여 상기 내부 열교환기(16)의 제1 냉매통로(16a)와 상기 분기부(17) 사이의 냉매 통로에는 제2 체크밸브(15b)가 배치된다. 즉, 상기 제2 체크밸브(15b)는 냉각작동 모드에서 냉매가 외부 열교환기(13)로부터 분기부(17)로 흐르도록 하기 위하여 배치된다.

상기 분기부(17)는 3개의 포트를 갖는 3방향 조인트로 구성될 수 있다. 상기 분기부(17)는 내부에 복수의 냉매 통로를 갖는 사각형 금속 블록 또는 수지 블록으로 구성될 수 있다.

상기 분기부(17)로부터는 제1 및 제2 분기 통로(17a, 17b)가 분기된다. 상기 분기부(17)는 제1 분기 통로(17a)를 통해 이젝터(18)의 노즐부(18a)에 연결된다. 또한, 상기 분기부(17)는 제2 분기 통로(17b)를 통해 감압 유닛(19)에 연결된다. 상기 감압 유닛(19)은 냉각작동 모드에서 이용측 열교환기(14)의 상류에 배치되어 냉매를 감압시킨다. 예를 들면, 상기 감압 유닛(19)은 캐필러리 튜브나 오리피스와 같은 고정스로틀이다.

상기 제1 분기 통로(17a)에 연결되는 이젝터(18)는 냉매를 감압시키기 위한 감압 수단으로서 이용되고, 또한 노즐부(18a)로부터 고속으로 분사되는 냉매의 흡인효과에 의해 냉매를 순환시키기 위한 냉매순환수단으로서 이용된다.

상기 이젝터(18)는 노즐부(18a), 냉매 흡인구(18b), 혼합부(18c) 및 디퓨저부(18d)를 포함한다. 상기 노즐부(18a)는 그 단면에서 스로틀된 냉매 통로 면적을 가지며, 냉매가 등엔트로피적으로 감압 팽창된다. 상기 냉매 흡인구(18b)는 이젝터(18)의 노즐부(18a)의 냉매 분사구와 연통하도록 이젝터(18)에 제공된다. 따라서, 냉각작동 모드에서, 상기 이용측 열교환기(14)로부터의 냉매는 노즐부(18a)의 냉매 분사구로부터의 냉매 분사류에 의하여 제1 및 제2 4방향 밸브(12a, 12b)를 통해 냉매 흡인구(18b)로 흡인된다.

상기 노즐부(18a)의 냉매 분사구로부터 분사된 냉매 및 상기 냉매 흡인구(18b)로부터의 흡인된 흡인 냉매는 혼합부(18c)에서 혼합되고, 상기 디퓨저 부(18d)에서 가압된다.

상기 디퓨저부(18d)는 하류측을 따라서 점차 증가하는 냉매 통로 면적을 갖는다. 상기 디퓨저부(18d)는 냉매의 유속을 감속시킴으로써 냉매 압력을 증가시키기 위한 기능을 갖는다. 즉, 상기 디퓨저부(18d)는 냉매의 속도에너지를 냉매의 압력에너지로 전환시키기 위한 기능을 갖는다. 상기 이젝터(18)는 대체로 공조될 공간 외측에 배치된다. 예를 들면, 상기 이젝터(18)는 이용측 열교환기(14)보다 외부 열교환기(13)에 가까운 엔진룸에 배치된다.

상기 이젝터(18)의 디퓨저부(18d)의 냉매 출구측에는 어큐뮬레이터(20)가 배치된다. 상기 어큐뮬레이터(20)는 이젝터(18)의 디퓨저부(18d)로부터 흘러나온 냉매를 기상 냉매와 액상 냉매로 분리하고, 냉동사이클의 과잉 냉매가 저장되는 기액분리기이다. 상기 어큐뮬레이터(20)는 기상냉매 출구와 액상냉매 출구를 갖는다. 상기 어큐뮬레이터(20)의 기상냉매 출구는 내부 열교환기(16)의 제2 냉매 통로(16b)를 통해 압축기(11)의 냉매 흡인측에 연결된다.

상기 어큐뮬레이터(20)의 액상냉매 출구는 제1 체크밸브(15a)와 외부 열교환기(13) 사이의 냉매 통로에 연결된다. 가열동작 모드에서, 상기 어큐뮬레이터(20)의 액상냉매 출구로부터 외부 열교환기(13) 측으로만 냉매가 흐르도록 제3 체크밸브(15c)가 구성된다.

다음으로, 본 실시예에 따른 냉동사이클 장치(10)의 동작을 설명한다. 먼저, 도 1을 참조하여 객실을 냉각시키기 위한 냉각작동 모드를 설명한다.

냉각작동 모드로 설정될 경우, 제1 및 제2 4방향 밸브(12a, 12b)는 도 1의 화살표와 같이 냉매가 흐르도록 냉각작동 모드에 대응하는 위치로 전환되도록 제어된다.

그러므로 압축기(11)가 차량 엔진에 의해 구동되고 회전될 경우, 상기 압축기(11)로부터 토출된 고온고압 냉매는 제1 체크밸브(15a)를 통해 외부 열교환기(13)로 흐른다. 제3 체크밸브(15c)가 배치되기 때문에, 상기 제3 체크밸브(15c)는 외부 열교환기(13)로부터 어큐뮬레이터(20)측으로 냉매가 흐르는 것을 방지한다.

상기 외부 열교환기(13)로 흐르는 고온고압 냉매는 냉각팬에 의해 송풍되는 외부 공기와 열교환됨으로써 냉각된다. 따라서, 냉각작동 모드에서, 상기 외부 열교환기(13)는 냉매 방열기로서 작동된다.

상기 외부 열교환기(13)에서 냉각된 고압 냉매는 제2 4방향 밸브(12b)를 통해 내부 열교환기(16)의 제1 냉매통로(16a)로 흐르고, 제2 냉매통로(16b)를 통과하는 저온저압 냉매와 열교환된다. 따라서, 상기 내부 열교환기(16)의 제1 냉매통로(16a)를 통과하는 냉매의 엔탈피는 압축기(11)의 냉매 흡인측으로 흡인되는 냉매와 열교환됨으로써 감소된다. 상기 내부 열교환기(16)의 제1 냉매통로(16a)로부터 흘러나온 냉매는 제2 체크밸브(15b)를 통해 분기부(17)로 흐른다.

상기 분기부(17)에서 분기된 냉매는 제1 분기통로(17a)와 제2 분기통로(17b)로 흐른다. 상기 제1 분기통로(17a)로 흐르는 냉매는 이젝터(18)의 노즐부(18a)에 의해 등엔트로피적으로 감압 팽창된다. 상기 이젝터(18)의 노즐부(18a)에서의 냉매의 감압 및 팽창에서, 냉매의 압력에너지는 냉매의 속도에너지로 전환되고, 이에 따라 상기 노즐부(18a)의 냉매 분사구로부터 고속의 냉매가 분사된다.

상기 이용측 열교환기(14)로부터 흘러나온 냉매는 상기 노즐부(18a)로부터 분사된 냉매의 흡인효과에 의하여 제1 및 제2 4방향 밸브(12a, 12b)를 통해 이젝터(18)의 냉매 흡인구(18b)로 흡인된다. 상기 노즐부(18a)로부터 분사된 냉매와 상기 냉매 흡인구(18b)로 흡인된 냉매는 이젝터(18)의 혼합부(18c)에서 혼합되고, 이 혼합된 냉매는 디퓨저부(18d)로 흐른다.

상기 디퓨저부(18d)의 내부 통로단면적은 이젝터(18)의 하류측을 따라 확장되기 때문에, 냉매의 속도에너지가 냉매의 압력에너지로 전환됨으로써 상기 디퓨저부(18d)에서 냉매 압력은 증가한다. 상기 이젝터(18)의 디퓨저부(18d)로부터 흘러나온 냉매는 어큐뮬레이터(20)에서 기상 냉매와 액상 냉매로 분리된다. 상기 어큐뮬레이터(20)로부터 흘러나온 분리된 기상 냉매는 내부 열교환기(16)의 제2 냉매통로(16b)로 흐르고, 상기 내부 열교환기(16)의 제1 냉매 통로(16a)를 통과하는 고압고온 냉매와 열교환되며, 상기 압축기(11)의 냉매 흡인구로 흡인된다.

상기 냉각작동 모드에서, 상기 어큐뮬레이터(20)에 저장된 액상 냉매의 압력은 외부 열교환기(13) 측의 압력보다 낮기 때문에, 상기 어큐뮬레이터(20)에서의 액상 냉매는 제3 체크밸브(15c)를 통해 외부 열교환기(13) 측으로 흐르지 않는다.

이에 대하여, 상기 분기부(17)로부터 제2 분기통로(17b) 측으로 흐르는 냉매는 감압 유닛(19)에서 등엔트로피적으로 감압 팽창되고, 상기 감압 유닛(19)에서 감압된 저압 냉매는 이용측 열교환기(14)로 흐른다. 상기 이용측 열교환기(14)로 흐르는 저압 냉매는 객실로 송풍되는 공기로부터 열을 흡열함으로써 증발된다. 그 러므로 송풍팬에 의하여 객실로 송풍되는 공기는 상기 이용측 열교환기(14)에 의하여 냉각된다. 따라서, 냉각작동 모드에서, 상기 이용측 열교환기(14)는 냉매를 증발시키기 위한 증발기로서 작동된다.

상기 이용측 열교환기(14)로부터 흘러나온 냉매는 제1 4방향 밸브(12a) 및 제2 4방향 밸브(12b)를 통해 냉매 흡인구(18b)로부터 이젝터(18)로 흡인된다.

다음으로, 상기 이용측 열교환기(14)를 이용함으로써 객실에서 가열동작을 실행하기 위한 가열작동 모드를 설명한다.

가열작동 모드로 설정되는 경우, 도 2에 나타낸 화살표와 같이 냉매가 흐르도록 제1 및 제2 4방향 밸브(12a, 12b)는 전환된다. 그러므로 압축기(11)로부터 토출된 고온고압 냉매는 이용측 열교환기(14)로 흐르고, 송풍팬에 의하여 객실로 송풍되는 공기와 열교환함으로써 냉각된다. 따라서, 객실로 송풍되는 공기는 이용측 열교환기(14)에 의하여 가열된다. 그러므로 가열동작 모드에서, 상기 이용측 열교환기(14)는 냉매가 방열되고 냉각되는 냉매 방열기로서 작동된다.

상기 이용측 열교환기(14)에서 냉각된 고압 냉매는 제2 분기통로(17b)로 흐르고, 감압 유닛(19)(예를 들면, 고정 스로틀)에 의해 중간 압력으로 감압 팽창된다. 상기 감압 유닛(19)에서 감압된 냉매는 분기부(17)를 통해 제1 분기통로(17a)로 흐른다. 상기 제2 체크밸브(15b)가 제공되기 때문에, 상기 분기부(17)에서의 냉매는 내부 열교환기(16)의 제1 냉매통로(16a)로 흐르지 않고 제1 분기통로(17a)로만 흐른다.

상기 제1 분기통로(17a)로 흐르는 중간압력의 냉매는 이젝터(18)의 노즐 부(18a)에서 등엔트로피적으로 감압 팽창된다. 그러므로 냉매는 냉각작동 모드에서와 유사하게 노즐부(18a)의 냉매 분사구로부터 고속으로 분사된다. 상기 노즐부(18a)로부터 분사된 냉매 흐름의 흡인효과에 의하여, 외부 열교환기(13)로부터 흘러나온 냉매는 제2 4방향 밸브(12b)를 통해 냉매 흡인구(18b)로 흡인된다.

그러므로 가열작동 모드에서, 상기 노즐부(18a)로부터 분사된 냉매와 상기 냉매 흡인구(18b)로부터 흡인된 냉매는 이젝터(18)의 혼합부(18c)에서 혼합되고, 디퓨저부(18d)에서 가압된다. 상기 디퓨저부(18d)로부터 흘러나온 냉매는 어큐뮬레이터(20)로 흐르고, 상기 어큐뮬레이터(20)에서 액상 냉매로부터 분리된 기상 냉매는 내부 열교환기(16)의 제2 냉매통로(16b)를 통해 흐르고, 압축기(11)의 냉매 흡인구로 흡인된다. 가열작동 모드에서, 상기 냉매는 실질적으로 열교환하지 않고 내부 열교환기(16)의 제2 냉매통로(16b)를 통해 흐른다.

이에 대하여, 상기 어큐뮬레이터(20)의 액상 냉매는 이젝터(18)의 흡인효과에 의하여 제3 체크밸브(15c)를 통해 외부 열교환기(13)로 흐른다. 상기 외부 열교환기(13)로 흐르는 액상 냉매는 냉각팬에 의해 송풍된 외부 공기로부터 열을 흡열함으로써 증발된다. 따라서, 상기 가열작동 모드에서, 상기 외부 열교환기(13)는 냉매를 증발시키기 위한 증발기로서 작동된다.

상기 가열작동 모드에서, 상기 제1 체크밸브(15a)는 냉매가 외부 열교환기(13)로부터 제2 체크밸브(15b) 측으로 흐르는 것을 방지하도록 구성된다. 그러므로, 가열작동 모드에서, 상기 냉매는 제2 체크밸브(15b)의 냉매 통로 → 내부 열교환기(16)의 제1 냉매통로(16a) → 제2 4방향 밸브(12b) → 제1 4방향 밸브(12a)에 서 순환하지 않는다. 그러므로 상기 내부 열교환기(16)는 가열작동 모드 동안 실질적으로 열교환을 실행하지 않는다.

본 실시예의 냉동사이클 장치(10)에서, 상기 이젝터(18)는 공조될 공간 이외 엔진룸에 배치되고, 상기 이젝터(18)와 이용측 열교환기(14) 사이의 냉매 통로(파이프)의 길이는 이젝터(18)와 외부 열교환기(13) 사이의 냉매 통로(파이프)의 길이보다 길어진다.

그러므로 냉각작동 모드에서 상기 이용측 열교환기(14)로부터 흘러나온 냉매가 냉매 흡인구(18b)로부터 이젝터(18)로 흡인되는 동안 발생하는 압력 손실은, 가열작동 모드에서 상기 외부 열교환기(13)로부터 흘러나온 냉매가 냉매 흡인구(18b)로부터 이젝터(18)로 흡인되는 동안 발생하는 압력 손실보다 커지게 된다. 따라서, 냉각작동 모드에서의 액상 냉매는 가열작동 모드에 비하여 증발기로서 작동하는 열교환기로 공급되기 어렵게 된다.

또한, 상기 이용측 열교환기(14)가 객실의 제한 공간에 장착되기 때문에, 상기 이용측 열교환기(14)의 열교환 능력은 외부 열교환기(13)의 열교환 능력보다 대체로 작다.

그러나 본 실시예에서, 제1 및 제2 4방향 밸브(12a, 12b)는 전술한 바와 같이 전환되어 냉각작동 모드 또는 가열작동 모드를 선택적으로 설정한다. 그러므로 냉각작동 모드에서, 액상 냉매는 이젝터(18)의 흡인효과뿐만 아니라 압축기(11)의 냉매 흡인 및 토출 효과를 이용함으로써 이용측 열교환기(14)로 공급될 수 있다. 따라서, 액상 냉매가 이용측 열교환기(14)로 공급되기 어려운 냉각작동 모드에서, 액상 냉매는 이용측 열교환기(14)로 충분히 공급될 수 있고, 이에 따라 상기 이용측 열교환기의 냉각 능력을 향상시킨다.

그 결과, 냉각작동 모드인 경우라도, 공조될 공간에 대한 냉각은 적절히 실행될 수 있다. 따라서, 냉각작동 모드 및 가열작동 모드 모두는 적절히 실행될 수 있다. 또한, 어떠한 작동 모드에서도, 증발기로서 작동되는 열교환기(13, 14)로부터 흘러나온 냉매는 냉매 흡인구(18b)로부터 이젝터(18)로 흡인되고, 그런 다음 압축기(11)의 냉매 흡인측으로 흐른다. 그러므로 냉각작동 모드 및 가열작동 모드 모두에서, 냉동사이클의 COP는 향상될 수 있다.

또한, 상기 냉각작동 모드에서 외부 열교환기(13)로부터 흘러나온 냉매가 압축기(11)로 흡인될 흡인 냉매와 열교환되도록 상기 내부 열교환기(16)가 제공된다. 따라서, 이용측 열교환기(14)의 열교환능력이 외부 열교환기(13)의 열교환능력보다 작더라도, 상기 이용측 열교환기(14)의 열교환능력은 냉각작동 모드에서 증가될 수 있고, 이에 따라 공조될 공간은 냉각작동 모드에서 효과적으로 냉각될 수 있다.

(다른 실시예들)

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 그의 바람직한 실시예들에 관련하여 상세히 설명하였지만, 다양한 변경 및 변형은 본 기술 분야의 당업자에게 자명한 것이다.

(1) 예를 들면, 전술한 실시예에서, 냉동사이클 장치(10)는 대체로 차량용 공조장치에 적용된다. 그러나 냉동사이클 장치(10)는 실내에 고정되는 고정식(定置型) 공조장치로 채용되거나, 고정된 냉각저장장치 등에 적용될 수 있다.

상기 냉동사이클 장치(10)가 고정식 공조장치 또는 고정식 냉각저장장치에 적용될 경우, 상기 이용측 열교환기(14)는 외부 열교환기(13)의 상부 측에 배치될 수 있고, 이용측 열교환기(14)와 외부 열교환기(13) 간이 헤드 차이로 인하여 냉각작동 모드에서 액상 냉매는 이용측 열교환기(14)로 공급되기 어렵게 될 수 있다. 이러한 경우라도, 액상 냉매는 이젝터(18)의 흡인효과뿐만 아니라 압축기(11)의 냉매 흡인과 토출 효과를 이용함으로써 이용측 열교환기(14)로 공급되기 때문에, 냉각작동 모드에서 충분한 양의 액상 냉매가 이용측 열교환기(14)로 공급될 수 있다.

그 결과, 공조될 공간은 냉각작동 모드 및 가열작동 모드의 어떠한 모드에서도 높은 COP를 갖고 적절하고 효과적으로 냉각 및 가열될 수 있다.

(2) 전술한 실시예에서, 상기 냉동사이클 장치(10)에는 일반적으로 알려진 냉매가 이용될 수 있다. 예를 들면, 상기 냉동사이클 장치(10)에는 플론(flon)계 냉매, HC계 냉매, 이산화탄소 등이 이용될 수 있다. 상기 냉동사이클 장치(10)에서 고압측 냉매 압력은 냉매의 임계 압력보다 높을 수 있다.

(3) 전술한 실시예에서, 감압 유닛(19)은 고정 스로틀에 한정되는 것은 아니며, 상기 감압 유닛(19)으로서 다른 감압 구성이 채용될 수 있다. 예를 들면, 상기 감압 유닛(19)은 압축기(11)로 흡인될 냉매가 소정의 과열도를 갖도록 밸브 개방도가 기구적으로 조절되는 열팽창 밸브로 이루어질 수 있다. 이 경우, 어큐뮬레이터(20)는 제거될 수 있다. 또한, 기액 분리기는 냉매 흐름에서 이젝터(18)의 노즐부(18a)의 상류에 배치될 수 있다.

(4) 전술한 실시예에서, 제1 및 제2 4방향 밸브(12a, 12b)는 냉동사이클 장치(10)에서 통로전환부로서 이용된다. 그러나 앞서 실시예에서 전술한 냉각작동 모 드와 가열작동 모드가 냉동사이클 장치(10)에서 선택적으로 전환되는 경우, 다른 밸브 구성이 통로전환부로서 이용될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2 4방향 밸브(12a, 12b) 중 어느 하나의 기능을 갖도록 2개의 3방향 밸브가 결합될 수 있다.

또한, 제1 및 제2 4방향 밸브(12a, 12b) 대신에, 전자기 밸브가 이용될 수 있다. 예를 들면, 앞서 실시예에서 전술한 냉각작동 모드 및 가열작동 모드가 선택적으로 설정될 수 있도록 4개의 전자기 밸브가 냉동사이클 장치(10)에 배치될 수 있다. 상기 전자기 밸브는 예를 들면 전자식 전환 밸브로 이루어질 수 있다. 상기 전자기 밸브를 이용함으로써, 전술한 실시예에서의 효과와 동일한 효과를 달성할 수 있다.

(5) 전술한 실시예에서, 상기 분기부(17)는 3방향 조인트로 구성된다. 그러나 상기 분기부(17)로서 전기식으로 작동되는 3방향 밸브가 이용될 수 있다. 이 경우, 냉각작동 모드에서, 상기 분기부(17)로서의 3방향 밸브의 모든 3개 포트는 개방된다. 이에 반하여, 가열작동 모드에서 상기 분기부(17)로서 3방향 밸브의 2개의 포트는 개방되고, 내부 열교환기(16)에 연결되는 하나의 포트는 폐쇄된다. 상기 3방향 밸브가 분기부(17)로서 이용될 경우, 체크 밸브(15b)는 제거될 수 있다.

(6) 전술한 실시예에서, 제1 내지 제3 체크밸브(15a, 15b, 15c) 중 적어도 하나를 대신하여, 전자기 밸브가 이용될 수 있다. 즉, 냉동사이클 장치(10)에서 냉각작동 모드 및 가열작동 모드가 선택적으로 선택될 수 있을 경우, 4방향 밸브(12a, 12b), 체크밸브(15a, 15b, 15c) 및 분기부(17)와 같은 통로전환 구성은 적 절히 변경될 수 있다.

또한, 제2 체크밸브(15b) 및 분기부(17)는 단일 유닛으로서 일체화될 수 있고, 또는 제2 체크밸브(15b) 및 내부 열교환기(16)는 단일 유닛으로서 일체화될 수 있다.

(7) 전술한 실시예에서, 냉각작동 모드 동안, 이젝터(18)의 흡인 효과 및 압축기(11)의 압축과 토출 효과를 이용함으로써 액상 냉매가 이용측 열교환기(14)로 공급되도록 냉동사이클 장치(10)가 구성된다. 그러나 가열작동 모드 동안, 이젝터(18)의 흡인 효과 및 압축기(11)의 압축과 토출 효과를 이용함으로써 액상 냉매가 외부 열교환기(13)로 공급되도록 상기 냉동사이클 장치(10)가 구성될 수 있다.

상기 냉동사이클 장치(10)는 냉각작동 모드와 가열작동 모드 중 하나의 작동 모드 동안, 이젝터(18)의 흡인 효과 및 압축기(11)의 압축과 토출 효과를 이용함으로써 증발기로서 작동되는 열교환기(13, 14)로 액상 냉매가 공급되도록 구성될 수 있다.

예를 들면, 통로전환부(12a, 12b)는 전환되어 하나의 작동 모드 동안, 분기부(17)에서 분기된 제1 흐름의 냉매를 노즐부(18a)로 도입시키고, 상기 분기부(17)에서 분기된 제2 흐름의 냉매를 감압 유닛(19) 및 증발기로서 동작되는 열교환기(13, 14)를 통해 냉매 흡인구(18b)로 도입시킨다. 또한, 통로전환부(12a, 12b)는 냉각작동 모드 및 가열작동 모드 중 다른 하나의 작동 모드 동안, 방열기로서 작동되는 열교환기(13, 14)로부터 흘러나온 냉매를 노즐부(18a)로 도입시키고, 증발기로서 작동되는 열교환기(13, 14)로부터 흘러나온 냉매를 냉매 흡인구(18b)로 도입 시킨다.

전술한 실시예에서, 이용측 열교환기(14)는 공조될 공간에 바로 배치될 수 있고, 또는 이용측 열교환기(14)에서 냉각 또는 가열된 공기가 공조될 공간으로 흐르도록 공조될 공간의 외측에 배치될 수 있다.

전술한 실시예에서, 내부 열교환기(16) 및 어큐물레이터(20) 중 적어도 하나는 냉동사이클 장치(10)에서 제거될 수 있다.

이러한 변형 및 변경은 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된 바와 같이 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 이해될 수 있을 것이다.

도 １은　본　발명의　일실시예에　따른　이젝터를　구비한　냉동사이클　장치가　냉각작동모드에서　작동하는　것을　나타내는　개략도.

도 ２는　본　발명의　일실시예에　따른　이젝터를　구비한　냉동사이클　장치가　가열작동모드에서　작동하는　것을　나타내는　개략도.

도 ３은　종래　기술의　이젝터를　구비한　냉동사이클　장치를　나타내는　개략도.

도 ４는　다른　종래　기술의　이젝터를　구비한　냉동사이클　장치를　나타내는　개략도.

*주요도면부호에 대한 간단한 설명*

11: 압축기 12a: 제1 4방향 밸브

12b: 제2 4방향 밸브 13: 외부 열교환기

14: 이용측 열교환기 15a: 제1 체크밸브

15b: 제2 체크밸브 15c: 제3 체크밸브

16: 내부 열교환기 17: 분기부

18: 이젝터 18a: 노즐부

18b: 냉매 흡인구 19: 감압 유닛

20: 어큐뮬레이터

Claims (9)

1. 냉매를 압축하고 토출하도록 구성되는 압축기;

   냉매와 외부 공기 간의 열교환을 실행하도록 공조될 공간의 외측에 배치되는 외부 열교환기;

   냉매와 상기 공간으로 송풍되는 공기 간의 열교환을 실행하도록 배치되는 이용측 열교환기;

   상기 공간을 냉각시키기 위한 냉각작동 모드에서, 냉매가 증발되는 냉매 증발기로서 상기 이용측 열교환기가 작동되고, 냉매가 방열되고 냉각되는 냉매 방열기로서 상기 외부 열교환기가 작동하며, 상기 공간을 가열하기 위한 가열작동 모드에서 상기 이용측 열교환기가 냉매 방열기로서 작동되고, 상기 외부 열교환기가 냉매 증발기로서 작동되도록 냉매 흐름을 전환시키기 위하여 배치되는 통로전환부;

   상기 냉매를 감압하도록 구성되는 노즐부, 및 상기 냉각작동 모드와 가열작동 모드 모두에서 상기 증발기로서 작동되는 열교환기로부터 흘러나온 냉매가 상기 노즐부로부터 분사된 냉매의 고속 흐름에 의하여 흡인되는 냉매 흡인구를 포함하는 이젝터;

   상기 냉각작동 모드 및 상기 가열작동 모드 중 하나의 작동 모드에서, 상기 냉매 방열기로서 작동되는 열교환기로부터 흘러나온 냉매의 흐름을 제1 및 제2 흐름으로 분기하도록 구성되는 분기부; 및

   상기 하나의 작동 모드에서 냉매를 감압하도록 상기 분기부와 상기 증발기로 서 작동되는 열교환기 사이의 냉매 통로에 배치되는 감압 유닛;

   을 포함하며,

   하나의 작동 모드에서 상기 통로전환부는 전환되어 상기 분기부에서 분기된 제1 흐름의 냉매를 상기 노즐부로 도입시키고, 상기 분기부에서 분기된 제2 흐름의 냉매를 상기 감압 유닛과 상기 증발기로서 작동되는 열교환기를 통해 상기 냉매 흡인구로 도입시키며, 상기 냉각작동 모드와 상기 가열작동 모드 중 다른 하나의 작동 모드에서 상기 통로전환부는 전환되어 상기 방열기로서 작동되는 열교환기로부터 흘러나온 냉매를 상기 노즐부로 도입시키고, 상기 증발기로서 작동되는 열교환기로부터 흘러나온 냉매를 상기 냉매 흡인구로 도입시키는

   냉동사이클 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 하나의 작동 모드에서 상기 방열기로서 작동되는 열교환기로부터 흘러나온 냉매와 상기 압축기로 흡인될 냉매 간의 열교환을 실행하도록 구성되는 내부 열교환기를 더 포함하는

   냉동사이클 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 하나의 작동 모드는 상기 냉각작동 모드인

   냉동사이클 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 이젝터는 상기 공간의 외측에 배치되는

   냉동사이클 장치.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 이용측 열교환기는 상기 외부 열교환기의 상부 측에 배치되는

   냉동사이클 장치.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 이용측 열교환기는 상기 외부 열교환기의 열교환능력보다 작은 열교환능력을 가지는

   냉동사이클 장치.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 냉각작동 모드에서, 상기 압축기로부터의 냉매 흐름이 상기 외부 열교환기 측으로 흐르도록 상기 압축기로부터 토출된 냉매가 상기 외부 열교환기로 흐르는 냉매 통로에 배치되는 제1 체크 밸브;

   상기 외부 열교환기로부터의 냉매 흐름이 상기 분기부 측으로 흐르도록 상기 외부 열교환기와 상기 분기부 사이의 냉매 통로에 배치되는 제2 체크 밸브;

   상기 이젝터로부터 흘러나온 냉매가 기상 냉매와 액상 냉매로 분리되고, 상기 분리된 기상 냉매가 상기 압축기의 냉매 흡인측으로 도입되도록 배치되는 기액 분리기; 및

   상기 가열작동 모드에서 상기 기액 분리기로부터의 냉매 흐름이 상기 외부 열교환기로 흐르도록 상기 분리된 액상 냉매가 상기 외부 열교환기로 도입되는 냉매 통로에 배치되는 제3 체크 밸브;

   를 더 포함하며,

   상기 냉각작동 모드에서, 상기 압축기로부터 토출된 냉매가 상기 제1 체크 밸브를 통해 상기 외부 열교환기로 도입되고, 상기 외부 열교환기로부터 흘러나온 냉매가 상기 제2 체크 밸브를 통해 상기 분기부로 도입되며, 상기 이용측 열교환기로부터 흘러나온 냉매가 상기 이젝터의 냉매 흡인구로 흡인되도록 상기 통로전환부가 구성되며,

   상기 가열작동 모드에서, 상기 압축기로부터 토출된 냉매가 상기 이용측 열교환기로 도입되고, 상기 제3 체크 밸브를 통해 상기 외부 열교환기로 도입된 냉매 가 상기 이젝터의 냉매 흡인측으로 흡인되도록 상기 통로전환부가 더 구성되는

   냉동사이클 장치.
8. 냉매를 압축하고 토출하도록 구성되는 압축기;

   냉매와 외부 공기 간의 열교환을 실행하도록 공조될 공간의 외측에 배치되는 외부 열교환기;

   냉매와 상기 공간으로 송풍되는 공기 간의 열교환을 실행하도록 배치되는 이용측 열교환기;

   상기 공간을 냉각시키기 위한 냉각작동 모드에서, 냉매가 증발되는 냉매 증발기로서 상기 이용측 열교환기가 작동되고, 냉매가 방열되고 냉각되는 냉매 방열기로서 상기 외부 열교환기가 작동하며, 상기 공간을 가열하기 위한 가열작동 모드에서 상기 이용측 열교환기가 냉매 방열기로서 작동되고, 상기 외부 열교환기가 냉매 증발기로서 작동되도록 냉매 흐름을 전환시키기 위하여 배치되는 통로전환부;

   상기 냉매를 감압하도록 구성되는 노즐부, 및 상기 냉각작동 모드와 가열작동 모드 모두에서 상기 증발기로서 작동되는 열교환기로부터 흘러나온 냉매가 상기 노즐부로부터 분사된 냉매의 고속 흐름에 의하여 흡인되는 냉매 흡인구를 포함하는 이젝터;

   상기 냉각작동 모드에서, 상기 외부 열교환기로부터 흘러나온 냉매를 제1 및 제2 흐름으로 분기하도록 분기부; 및

   상기 냉각작동 모드에서, 상기 냉매를 감압하도록 상기 분기부와 상기 이용측 열교환기 사이의 냉매 통로에 배치되는 감압 유닛;

   을 포함하며,

   상기 냉각작동 모드에서, 상기 제1 흐름의 냉매는 상기 이젝터의 노즐부를 통해 흐르고, 상기 제2 흐름의 냉매는 상기 감압 유닛, 상기 이용측 열교환기 및 상기 이젝터의 냉매 흡인구를 통해 흐르도록 상기 통로전환부가 구성되며,

   상기 가열작동 모드에서, 상기 압축기로부터 토출된 냉매는 상기 이용측 열교환기를 통과한 후 상기 노즐부로 흐르고, 상기 외부 열교환기로부터 흘러나온 냉매는 상기 이젝터의 냉매 흡인구로 흐르도록 상기 통로전환부가 더 구성되는

   냉동사이클 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 이젝터로부터 흘러나온 냉매를 기상 냉매와 액상 냉매로 분리하도록 배치되는 기액 분리기를 더 포함하며,

   상기 기액 분리기는 상기 가열작동 모드에서 상기 분리된 액상 냉매를 상기 외부 열교환기로 도입시키도록 구성되는

   냉동사이클 장치.

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