KR101578101B1 - Heat pump system for vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 증발기의 입구측 냉매순환라인상에 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시키도록 팽창유로를 갖는 팽창밸브부와, 상기 팽창유로를 통과한 냉매의 유동을 온오프하는 온오프밸브부를 일체로 구성하고 상기 팽창유로상에 항시 냉매 유동을 위해 노치부를 형성한 복합밸브장치를 설치함으로써, 상기 복합밸브장치의 냉매 제어를 통해 히트 펌프 시스템의 기능(모드)을 모두 수행할 수 있음은 물론 여러개의 부품 및 기능이 복합밸브장치 하나로 일체화 됨에 따라 냉매순환라인(배관)이 간소화되어 히트 펌프 시스템의 컴팩트화가 가능함과 아울러 협소한 차량 엔진룸의 공간을 확보할 수 있으며 중량도 줄일 수 있는 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump system for a vehicle, and more particularly, to a heat pump system for a vehicle, and more particularly, to a heat pump system for a vehicle, Off valve for turning on and off the flow of the refrigerant flowing through the expansion valve and the notch portion for constantly flowing the refrigerant on the expansion passage is provided so that the function of the heat pump system Mode) can be performed. In addition, since a plurality of parts and functions are integrated into one combined valve device, the refrigerant circulation line (piping) is simplified, and the heat pump system can be made compact, And to a vehicle heat pump system capable of reducing weight.

Description

차량용 히트 펌프 시스템{Heat pump system for vehicle}[0001] Heat pump system for vehicle [0002]

본 발명은 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 증발기의 입구측 냉매순환라인상에 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시키도록 팽창유로를 갖는 팽창밸브부와, 상기 팽창유로를 통과한 냉매의 유동을 온오프하는 온오프밸브부를 일체로 구성하고 상기 팽창유로상에 항시 냉매 유동을 위해 노치부를 형성한 복합밸브장치를 설치한 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump system for a vehicle, and more particularly, to a heat pump system for a vehicle, and more particularly, to a heat pump system for a vehicle, Off valve unit for turning on and off the flow of the refrigerant flowing through the expansion valve, and a notch portion for constantly flowing the refrigerant on the expansion valve.

차량용 공조장치는, 통상적으로 차량의 실내를 냉방하기 위한 냉방시스템과, 차량의 실내를 난방하기 위한 난방시스템을 포함하여 이루어진다. 상기 냉방시스템은, 냉매사이클의 증발기측에서 증발기의 외부를 거치는 공기를 증발기 내부를 흐르는 냉매와 열교환시켜 냉기로 바꾸어, 차량 실내를 냉방하도록 구성되고, 상기 난방시스템은 냉각수 사이클의 히터코어측에서 히터코어 외부를 거치는 공기를 히터코어 내부를 흐르는 냉각수와 열교환시켜 온기로 바꾸어, 차량 실내를 난방하도록 구성된다.Background Art [0002] A vehicle air conditioner generally includes a cooling system for cooling the interior of a vehicle and a heating system for heating the interior of the vehicle. Wherein the cooling system is configured to cool air in the vehicle interior by exchanging air passing through the outside of the evaporator at the evaporator side of the refrigerant cycle with the refrigerant flowing in the evaporator to convert into cool air, The air passing through the outside of the core is exchanged with the cooling water flowing in the inside of the heater core to warm the inside of the vehicle.

한편, 상기한 차량용 공조장치와는 다른 것으로, 하나의 냉매사이클을 이용하여 냉매의 유동방향을 전환함으로써, 냉방과 난방을 선택적으로 수행할 수 있는 히트펌프 시스템이 적용되고 있는데, 예컨대 2개의 열교환기(즉, 공조케이스 내부에 설치되어 차량 실내로 송풍되는 공기와 열교환하기 위한 실내 열교환기와, 공조케이스 외부에서 열교환하기 위한 실외 열교환기)와, 냉매의 유동방향을 전환할 수 있는 방향조절밸브를 구비한다. 따라서, 방향조절밸브에 의한 냉매의 유동방향에 따라 냉방모드가 가동될 경우에는 상기 실내 열교환기가 냉방용 열교환기의 역할을 하게 되며, 난방모드가 가동될 경우에는 상기 실내 열교환기가 난방용 열교환기의 역할을 하게 된다.A heat pump system which can selectively perform cooling and heating by switching the flow direction of refrigerant by using one refrigerant cycle is different from the above vehicle air conditioning system. For example, two heat exchangers (That is, an indoor heat exchanger installed inside the air conditioner case for exchanging heat with air blown into the vehicle interior, and an outdoor heat exchanger for exchanging heat outside the air conditioner case), and a direction control valve for switching the flow direction of the refrigerant do. Therefore, when the cooling mode is operated according to the flow direction of the refrigerant by the direction control valve, the indoor heat exchanger functions as a cooling heat exchanger. When the heating mode is activated, the indoor heat exchanger functions as a heating heat exchanger .

이러한 차량용 히트펌프 시스템으로 다양한 종류가 제안되고 있는데, 그 대표적인 일예가 도 1에 도시되어 있다.Various kinds of such a heat pump system for vehicles have been proposed, and a representative example thereof is shown in Fig.

도 1에 도시된 차량용 히트펌프 시스템은, 냉매를 압축하고 토출하는 압축기(30)와, 상기 압축기(30)로부터 토출되는 냉매를 방열시키는 고압측 열교환기(32)와, 병렬구조로 설치되어 상기 고압측 열교환기(32)를 통과한 냉매를 선택적으로 통과시키는 제1팽창밸브(34) 및 제1개폐 밸브(36)와, 상기 제1팽창밸브(34) 또는 제1개폐 밸브(36)를 통과한 냉매를 실외에서 열교환시키는 실외기(48)와, 상기 실외기(48)를 통과한 냉매를 증발시키는 저압측 열교환기(60)와, 상기 저압측 열교환기(60)를 통과한 냉매를 기상과 액상의 냉매로 분리하는 어큐뮬레이터(Accumulator, 62)와, 상기 저압측 열교환기(60)로 공급되는 냉매와, 압축기(30)로 복귀하는 냉매를 열교환시키는 내부열교환기(50)와, 상기 저압측 열교환기(60)로 공급되는 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제2팽창밸브(56)와, 그리고 상기 제2팽창밸브(56) 및 저압측 열교환기(60)에 대해 병렬로 설치됨과 아울러 상기 실외기(48)의 출구측과 상기 어큐뮬레이터(62)의 입구측을 연결하는 바이패스라인(58a) 및 상기 바이패스라인(58a)을 개폐하는 제2개폐 밸브(58)를 포함하여 이루어진다.1 includes a compressor 30 for compressing and discharging a refrigerant, a high-pressure side heat exchanger 32 for dissipating the refrigerant discharged from the compressor 30, A first expansion valve 34 and a first opening and closing valve 36 for selectively passing the refrigerant having passed through the high pressure side heat exchanger 32 and a first expansion valve 34 or a first opening and closing valve 36 Pressure side heat exchanger (60) for evaporating the refrigerant that has passed through the outdoor unit (48), and a low-pressure side heat exchanger An accumulator (62) for separating the refrigerant into liquid refrigerant, an internal heat exchanger (50) for exchanging heat between the refrigerant supplied to the low pressure side heat exchanger (60) and the refrigerant returning to the compressor (30) A second expansion valve 56 for selectively expanding the refrigerant supplied to the compressor 60, And a bypass line 58a which is provided in parallel to the second expansion valve 56 and the low pressure side heat exchanger 60 and which connects the outlet side of the outdoor unit 48 and the inlet side of the accumulator 62, And a second opening / closing valve 58 for opening / closing the bypass line 58a.

도 1 중 도면부호 10은 상기 고압측 열교환기(32)와 저압측 열교환기(60)가 내장되는 공조케이스, 도면부호 12는 냉기와 온기의 혼합량을 조절하는 온도조절도어, 도면부호 20은 상기 공조케이스의 입구에 설치되는 송풍기를 각각 나타낸다.1, reference numeral 10 denotes an air conditioning case in which the high-pressure side heat exchanger 32 and the low-pressure side heat exchanger 60 are incorporated, reference numeral 12 denotes a temperature control door for controlling the mixing amount of cold air and warm air, And an air blower installed at the entrance of the air conditioning case.

상기한 바와 같이 구성된 종래 차량용 히트펌프 시스템에 따르면, 히트펌프 모드(난방모드)가 가동될 경우에는, 제1개폐 밸브(36) 및 제2팽창밸브(56)는 닫히고, 제1팽창밸브(34) 및 제2개폐 밸브(58)는 개방된다. 또한, 온도조절도어(12)는 도 1처럼 동작한다. 따라서, 압축기(30)로부터 토출되는 냉매는 고압측 열교환기(32), 제1팽창밸브(34), 실외기(48), 내부열교환기(50)의 고압부(52), 제2개폐 밸브(58), 어큐뮬레이터(62) 및 상기 내부열교환기(50)의 저압부(54)를 차례로 거쳐 압축기(30)로 복귀한다. 즉, 상기 고압측 열교환기(32)가 난방기의 역할을 하게 되고, 상기 실외기(48)는 증발기의 역할을 하게 된다.The first opening and closing valve 36 and the second expansion valve 56 are closed and the first expansion valve 34 And the second on-off valve 58 are opened. In addition, the temperature control door 12 operates as shown in Fig. Therefore, the refrigerant discharged from the compressor 30 flows through the high pressure side heat exchanger 32, the first expansion valve 34, the outdoor unit 48, the high pressure portion 52 of the internal heat exchanger 50, the second opening / closing valve 58, The accumulator 62 and the low pressure section 54 of the internal heat exchanger 50 in this order. That is, the high-pressure side heat exchanger 32 serves as a radiator, and the outdoor unit 48 serves as an evaporator.

에어컨 모드(냉방모드)가 가동될 경우에는, 제1개폐 밸브(36) 및 제2팽창밸브(56)는 개방되고, 제1팽창밸브(34) 및 제2개폐 밸브(58)는 닫히게 된다. 또한, 온도조절도어(12)는 고압측 열교환기(32) 통로를 폐쇄하게 된다. 따라서, 압축기(30)로부터 토출되는 냉매는 고압측 열교환기(32), 제1개폐밸브(36), 실외기(48), 내부열교환기(50)의 고압부(52), 제2팽창밸브(56), 저압측 열교환기(60), 어큐뮬레이터(62) 및 상기 내부열교환기(50)의 저압부(54)를 차례로 거쳐 압축기(30)로 복귀한다. 즉, 상기 저압측 열교환기(60)가 증발기의 역할을 하게 되고, 상기 온도조절도어(12)에 의해 폐쇄된 상기 고압측 열교환기(32)는 히트펌프 모드시와 동일하게 난방기의 역할을 하게 된다.When the air conditioning mode (cooling mode) is activated, the first opening / closing valve 36 and the second expansion valve 56 are opened, and the first expansion valve 34 and the second opening / closing valve 58 are closed. Further, the temperature control door 12 closes the high-pressure side heat exchanger 32 passage. Therefore, the refrigerant discharged from the compressor 30 flows through the high pressure side heat exchanger 32, the first opening / closing valve 36, the outdoor unit 48, the high pressure portion 52 of the internal heat exchanger 50, the second expansion valve 56, The low pressure side heat exchanger 60, the accumulator 62 and the low pressure portion 54 of the internal heat exchanger 50 in this order. That is, the low-pressure side heat exchanger 60 serves as an evaporator, and the high-pressure side heat exchanger 32 closed by the temperature control door 12 serves as a radiator as in the heat pump mode do.

그리고, 상기한 차량용 히트펌프 시스템에는 순환하는 냉매를 바이패스시키는 바이패스라인(58a) 뿐만아니라, 도면에는 도시하지 않았지만 순환하는 냉매를 일정량 분기하여 특정부위로 공급하는 분기라인이 설치되고, 또한 상기 냉매가 유동하는 라인상에는 냉매의 유동방향을 전환하는 삼방밸브(미도시), 냉매의 유동을 개폐하는 개폐밸브(36,58), 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(34,56)가 설치된다.In addition to the bypass line 58a for bypassing the refrigerant circulating in the vehicle, the above-described vehicular heat pump system is provided with a branch line (not shown in the figure) in which a certain amount of circulating refrigerant is branched and supplied to a specific portion, On the line through which the refrigerant flows, there are provided a three-way valve (not shown) for switching the flow direction of the refrigerant, open / close valves 36 and 58 for opening and closing the flow of the refrigerant, and expansion valves 34 and 56 for expanding the refrigerant.

그러나, 종래의 차량용 히트펌프 시스템은, 상기 바이패스라인(58a), 분기라인과 같은 배관과, 삼방밸브와 개폐밸브(36,58) 및 팽창밸브(34,56)가 차량의 협소한 엔진룸내에 밀집해서 배치됨에 따라 냉매라인(배관)의 구조가 복잡해짐은 물론 냉매라인(배관)간에 연결해주는 별도의 연결블럭(미도시)들이 필요하고 각각의 밸브가 개별적으로 설치되는 등 협소한 엔진룸내에서 히트 펌프 시스템이 많은 공간을 차지하고 중량도 증가하는 문제가 있었다.However, in the conventional vehicular heat pump system, the piping such as the bypass line 58a and the branch line, and the three-way valve, the open / close valves 36, 58 and the expansion valves 34, (Piping) is complicated as well as a separate connecting block (not shown) for connecting the refrigerant lines (piping) is required, and each valve is individually installed, so that the inside of the narrow engine room The heat pump system occupies a lot of space and the weight increases.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 증발기의 입구측 냉매순환라인상에 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시키도록 팽창유로를 갖는 팽창밸브부와, 상기 팽창유로를 통과한 냉매의 유동을 온오프하는 온오프밸브부를 일체로 구성하고 상기 팽창유로상에 항시 냉매 유동을 위해 노치부를 형성한 복합밸브장치를 설치함으로써, 상기 복합밸브장치의 냉매 제어를 통해 히트 펌프 시스템의 기능(모드)을 모두 수행할 수 있음은 물론 여러개의 부품 및 기능이 복합밸브장치 하나로 일체화 됨에 따라 냉매순환라인(배관)이 간소화되어 히트 펌프 시스템의 컴팩트화가 가능함과 아울러 협소한 차량 엔진룸의 공간을 확보할 수 있으며 중량도 줄일 수 있는 차량용 히트 펌프 시스템을 제공하는데 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an evaporator comprising: an expansion valve portion having an expansion passage for expanding a refrigerant supplied to an evaporator on an inlet side refrigerant circulation line of an evaporator; Off valve portion for turning off the refrigerant flowing through the expansion valve and a notch portion for constantly flowing the refrigerant on the expansion passage is provided so that the functions (modes) of the heat pump system A plurality of parts and functions are integrated into one valve unit, so that a refrigerant circulation line (piping) is simplified, a heat pump system can be made compact, a space for a narrow engine room can be ensured, The present invention provides a heat pump system for a vehicle that can reduce the size of a heat pump.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉매순환라인상에 각각 연결되는 것으로, 공조케이스의 내부에 설치되는 실내열교환기 및 증발기와, 공조케이스의 외부에 설치되는 압축기 및 실외열교환기를 포함하여 이루어진 차량용 히트 펌프 시스템에 있어서, 상기 증발기의 입구측 냉매순환라인상에는, 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시키도록 팽창유로를 갖는 팽창밸브부와, 상기 팽창유로를 통과한 냉매의 유동을 온오프하는 온오프밸브부를 일체로 구성하여 이루어진 복합밸브장치가 설치된 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an air conditioner comprising: an indoor heat exchanger and an evaporator installed in an air conditioning case; and a compressor and an outdoor heat exchanger installed outside the air conditioning case A heat pump system for a vehicle, comprising: an expansion valve portion having an expansion passage for expanding a refrigerant supplied to the evaporator, on an inlet side refrigerant circulation line of the evaporator; and an expansion valve portion for opening and closing the flow of the refrigerant passing through the expansion passage Off valve unit is integrally formed in the valve body.

본 발명은, 증발기의 입구측 냉매순환라인상에 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시키도록 팽창유로를 갖는 팽창밸브부와, 상기 팽창유로를 통과한 냉매의 유동을 온오프하는 온오프밸브부를 일체로 구성하고 상기 팽창유로상에 항시 냉매 유동을 위해 노치부를 형성한 복합밸브장치를 설치함으로써, 상기 복합밸브장치의 냉매 제어를 통해 히트 펌프 시스템의 기능(모드)을 모두 수행할 수 있음은 물론 여러개의 부품 및 기능이 복합밸브장치 하나로 일체화 됨에 따라 냉매순환라인(배관)이 간소화되어 히트 펌프 시스템의 컴팩트화가 가능함과 아울러 협소한 차량 엔진룸의 공간을 확보할 수 있으며 중량도 줄일 수 있다.The present invention is characterized in that an expansion valve portion having an expansion passage for expanding the refrigerant supplied to the evaporator on the refrigerant circulation line at the inlet side of the evaporator and an on-off valve portion for turning on / off the flow of the refrigerant passing through the expansion passage are integrally formed And the notch portion is formed for the refrigerant flow on the expansion passage at all times. By doing so, it is possible to perform all the functions (modes) of the heat pump system through the control of the refrigerant of the combined valve device, As the parts and functions are integrated into a single combined valve device, the refrigerant circulation line (piping) is simplified, the heat pump system can be made compact, the space of the narrow engine room can be secured, and the weight can be reduced.

도 1은 종래의 차량용 히트 펌프 시스템을 나타내는 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 에어컨 모드를 나타내는 구성도,
도 3은 도 2에서 복합밸브장치를 나타내는 단면도,
도 4은 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 히트펌프 모드 중 최대난방모드를 나타내는 구성도,
도 5는 도 4에서 복합밸브장치를 나타내는 단면도,
도 6는 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 히트펌프 모드 중 제습모드를 나타내는 구성도,
도 7은 도 6에서 복합밸브장치를 나타내는 단면도,
도 8는 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 히트펌프 모드 중 제상모드를 나타내는 구성도이다.1 is a schematic view showing a conventional heat pump system for a vehicle,
FIG. 2 is a diagram showing an air conditioner mode in a heat pump system for a vehicle according to the present invention,
FIG. 3 is a cross-sectional view of the combined valve apparatus in FIG. 2,
FIG. 4 is a view showing the maximum heating mode among the heat pump modes in the vehicle heat pump system according to the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the combined valve apparatus in FIG. 4,
6 is a view showing a dehumidifying mode of a heat pump mode in a heat pump system for a vehicle according to the present invention.
Fig. 7 is a cross-sectional view of the combined valve apparatus in Fig. 6,
FIG. 8 is a block diagram showing a defrost mode in a heat pump mode in a heat pump system for a vehicle according to the present invention.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템은, 냉매순환라인(R)상에 압축기(100)와, 실내열교환기(110)와, 실외열교환기(130)와, 복합밸브장치(300)와, 증발기(160)를 포함하는 복수의 기기가 설치되어 구성되는 것으로서, 전기자동차 또는 하이브리드 자동차에 적용되는 것이 바람직하다.The heat pump system for a vehicle according to the present invention includes a compressor 100, an indoor heat exchanger 110, an outdoor heat exchanger 130, a combined valve device 300, an evaporator 160, and is preferably applied to an electric vehicle or a hybrid vehicle.

또한, 상기 냉매순환라인(R)의 특정구간에는 상기 냉매순환라인(R)을 따라 유동하는 냉매가 상기 특정 기기를 바이패스하도록 하는 바이패스라인(R1,R2)이 설치된다.In addition, bypass lines (R1, R2) for allowing the refrigerant flowing along the refrigerant circulation line (R) to bypass the specific equipment are installed in a specific section of the refrigerant circulation line (R).

여기서, 상기 바이패스 라인(R1,R2)은, 상기 복합밸브장치(300) 및 증발기(160)를 바이패스하는 제1바이패스라인(R1)과, 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하는 제2바이패스라인(R2)으로 구성되고, 상기 제1,2바이패스라인(R1,R2)은 각각 상기 냉매순환라인(R)에 대해 병렬로 연결 설치된다.The bypass lines R1 and R2 include a first bypass line R1 for bypassing the combined valve device 300 and the evaporator 160 and a second bypass line R1 for bypassing the outdoor heat exchanger 130 And the first and second bypass lines R1 and R2 are connected to the refrigerant circulation line R in parallel.

또한, 상기 히트 펌프 시스템에는 두 개의 팽창밸브가 설치되는데, 하나의 팽창밸브(120)는 상기 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130)를 연결하는 냉매순환라인상에 병렬로 설치된 팽창라인(R3)상에 설치되고, 다른 하나의 팽창밸브는 상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)상에 설치되는데, 이때 상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)상에 설치되는 팽창밸브는 상기 복합밸브장치(300)에 일체화 하였다.In the heat pump system, two expansion valves are provided. One expansion valve 120 is connected to the expansion line 120 installed in parallel on the refrigerant circulation line connecting the indoor heat exchanger 110 and the outdoor heat exchanger 130, And another expansion valve is installed on the inlet side refrigerant circulation line R of the evaporator 160. At this time, on the refrigerant circulation line R on the inlet side of the evaporator 160, The expansion valve is integrated with the combined valve device 300.

그리고, 상기 제2바이패스라인(R2)의 분기지점에는 제1삼방밸브(191)가 설치되고, 상기 팽창라인(R3)의 분기지점에는 상기 제2삼방밸브(192)가 설치된다.A first three-way valve 191 is provided at a branch point of the second bypass line R2 and a second three-way valve 192 is provided at a branch point of the expansion line R3.

이때 상기 제1바이패스라인(R1)의 분기지점에는 삼방밸브가 설치되지 않고, 대신 두 개의 온오프밸브를 설치하여, 하나의 온오프밸브(195)는 상기 제1바이패스라인(R1)상에 설치하고, 다른 하나의 온오프밸브는 상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)상에 설치된 상기 복합밸브장치(300)에 일체화 하였다.At this time, a three-way valve is not provided at the branch point of the first bypass line R1, but two on-off valves are provided instead, and one on-off valve 195 is provided on the first bypass line R1 And the other on-off valve is integrated with the combined valve device 300 provided on the inlet-side refrigerant circulation line R of the evaporator 160. [

즉, 삼방밸브는 크기가 크고 무게가 무거운 단점이 있으므로, 이를 두 개의 온오프밸브로 분리 하되, 이때 두 개의 온오프밸브를 사용하면 부품수 증가 및 배관 연결이 복잡해지는 또 다른 단점이 있으므로,That is, since the three-way valve is large in size and heavy in weight, it is separated into two on-off valves. However, the use of two on-off valves is another drawback that the number of parts increases and the piping connection becomes complicated.

본 발명에서는 이러한 단점을 모두 해결할 수 있도록, 상기 제1바이패스라인(R1)의 분기지점에 설치되던 삼방밸브를 두 개의 온오프밸브로 대체하되, 이중 하나의 온오프밸브는 상기 증발기(160)의 입구측에 설치되던 팽창밸브와 일체화 한 것이다.In the present invention, the three-way valve installed at the branch point of the first bypass line (R1) is replaced with two on-off valves, one of which is connected to the evaporator (160) And an expansion valve provided at the inlet side of the expansion valve.

즉, 상기 증발기(160)를 향하는 냉매순환라인(R)상에 설치되는 온오프밸브(온오프밸브부)와 팽창밸브(팽창밸브부)를 일체화한 것이 바로 복합밸브장치(300)인 것이다.That is, the combined valve device 300 is an integrated on-off valve (on-off valve part) and an expansion valve (expansion valve part) provided on the refrigerant circulation line R toward the evaporator 160.

따라서, 에어컨 모드시에는, 도 2와 같이 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매가 실내열교환기(110), 실외열교환기(130), 복합밸브장치(300), 증발기(160), 압축기(100)를 순차적으로 순환하게 되며, 이때, 상기 실내열교환기(110)는 응축기(난방기) 역할을 수행하게 된다.2, the refrigerant discharged from the compressor 100 flows through the indoor heat exchanger 110, the outdoor heat exchanger 130, the combined valve device 300, the evaporator 160, the compressor 100 And the indoor heat exchanger 110 functions as a condenser (heater).

한편, 상기 실외열교환기(130)는 상기 실내열교환기(110)와 같은 응축기 역할을 하게 된다.Meanwhile, the outdoor heat exchanger 130 functions as a condenser as the indoor heat exchanger 110.

또한, 히트펌프 모드시(최대난방모드시)에는, 도 4와 같이 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매가 실내열교환기(110), 팽창밸브(120), 실외열교환기(130), 제1바이패스라인(R1), 압축기(100)를 순차적으로 순환하게 되며, 이때, 상기 실내열교환기(110)는 응축기(난방기) 역할을 수행하고 상기 실외열교환기(130)는 증발기 역할을 수행하며, 상기 증발기(160)로는 냉매 공급이 되지 않는다.4, the refrigerant discharged from the compressor 100 flows through the indoor heat exchanger 110, the expansion valve 120, the outdoor heat exchanger 130, the first heat exchanger 130, The indoor heat exchanger 110 serves as a condenser and the outdoor heat exchanger 130 serves as an evaporator, The refrigerant can not be supplied to the evaporator 160.

이처럼, 에어컨 모드 및 히트펌프 모드시 냉매 순환방향이 동일함과 아울러 냉매순환라인(R)의 많은 구간을 공용화함으로써, 냉매가 흐르지 않을 때 발생하는 냉매 정체현상을 방지하고, 전체 냉매순환라인(R)도 단순화 할 수 있다.In this way, the coolant circulation direction is the same in the air conditioner mode and the heat pump mode, and a lot of sections of the coolant circulation line R are shared, thereby preventing a refrigerant stagnation phenomenon that occurs when the coolant does not flow, ) Can also be simplified.

그리고, 본 발명에서는, 상기 히트펌프 모드를 최대난방모드, 제습모드, 제상모드와 같이 다양화하고 있는데, 상기 제습모드는 차량 실내에 제습이 필요한 경우에 수행하게 되고, 상기 제상모드는 실외열교환기의 착상 발생시 수행하게 된다.In the present invention, the heat pump mode is diversified such as a maximum heating mode, a dehumidifying mode, and a defrost mode. The dehumidifying mode is performed when dehumidification is required in a vehicle interior, and the defrosting mode is an outdoor heat exchanger When the conception of Fig.

이하, 본 발명의 각 구성요소들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, each component of the present invention will be described in detail.

상기 냉매순환라인(R)상에 설치된 압축기(100)는 엔진(내연기관 또는 모터 등)으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 냉매를 흡입하여 압축한 후 고온 고압의 기체 상태로 배출하게 된다.The compressor 100 installed on the refrigerant circulation line R receives power from an engine (an internal combustion engine, a motor, or the like), sucks the refrigerant, compresses the refrigerant, and discharges the compressed refrigerant in a state of high temperature and high pressure.

상기 압축기(100)는, 에어컨 모드시 상기 증발기(160)측에서 배출된 냉매를 흡입,압축하여 실내열교환기(110)측으로 공급하게 되고, 히트펌프 모드시에는 상기 제1바이패스라인(R1)을 통과한 냉매를 흡입,압축하여 실내열교환기(110)측으로 공급하게 된다.The compressor 100 sucks and compresses the refrigerant discharged from the evaporator 160 in the air conditioning mode and supplies the compressed refrigerant to the indoor heat exchanger 110. In the heat pump mode, And then supplies the compressed refrigerant to the indoor heat exchanger 110 side.

상기 실내열교환기(110)는, 공조케이스(150)의 내부에 설치됨과 아울러 상기 압축기(100)의 출구측 냉매순환라인(R)과 연결되어, 상기 공조케이스(150)내를 유동하는 공기와 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매를 열교환시키게 된다.The indoor heat exchanger 110 is installed inside the air conditioning case 150 and is connected to the refrigerant circulation line R at the outlet side of the compressor 100 and is connected to the air flowing in the air conditioning case 150 The refrigerant discharged from the compressor 100 is heat-exchanged.

또한, 상기 증발기(160)는, 공조케이스(150)의 내부에 설치됨과 아울러 상기 압축기(100)의 입구측 냉매순환라인(R)과 연결되어, 상기 공조케이스(150)내를 유동하는 공기와 상기 압축기(100)로 공급되는 냉매를 열교환시키게 된다.The evaporator 160 is installed inside the air conditioning case 150 and is connected to the refrigerant circulation line R at the inlet side of the compressor 100 so that the air flowing in the air conditioning case 150 And the refrigerant supplied to the compressor 100 is heat-exchanged.

상기 실내열교환기(110)는, 에어컨 모드 및 히트펌프 모드시 모두 응축기(난방기) 역할을 하게 되고,The indoor heat exchanger 110 functions as a condenser (heater) in both the air conditioning mode and the heat pump mode,

상기 증발기(160)는, 에어컨 모드시 증발기 역할을 하고, 히트펌프 모드 중 난방모드시에는 냉매 공급이 되지 않아 작동 정지된다.The evaporator 160 serves as an evaporator in the air conditioning mode, and stops operating when the refrigerant is not supplied during the heating mode of the heat pump mode.

또한, 상기 실내열교환기(110) 및 증발기(160)는, 상기 공조케이스(150)의 내부에 서로 일정간격 이격되어 설치되되, 상기 공조케이스(150)내의 공기유동방향 상류측에서부터 상기 증발기(160)와 실내열교환기(110)가 순차적으로 설치된다.The indoor heat exchanger 110 and the evaporator 160 are installed in the air conditioner case 150 at a predetermined distance from the air conditioner case 150, And an indoor heat exchanger 110 are sequentially installed.

따라서, 상기 증발기(160)가 증발기 역할을 수행하는 에어컨 모드시에는 도 2와 같이, 상기 복합밸브장치(300)의 팽창밸브부(310)를 통해 팽창된 저온 저압의 냉매가 상기 증발기(160)로 공급되고, 이때 블로어(미도시)를 통해 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 공기가 상기 증발기(160)를 통과하는 과정에서 증발기(160) 내부의 저온 저압의 냉매와 열교환하여 냉풍으로 바뀐 뒤, 차량 실내로 토출되어 차실내를 냉방하게 된다.2, the low-temperature and low-pressure refrigerant expanded through the expansion valve unit 310 of the combined valve device 300 is supplied to the evaporator 160 through the evaporator 160. In the air conditioner mode in which the evaporator 160 serves as an evaporator, The air flowing in the air conditioning case 150 through the blower (not shown) is exchanged with the low temperature low pressure refrigerant in the evaporator 160 in the process of passing through the evaporator 160, And then discharged to the inside of the vehicle to cool the inside of the vehicle.

상기 실내열교환기(110)가 응축기(난방기) 역할을 수행하는 히트펌프 모드시(최대난방모드시)에는 도 4와 같이, 상기 압축기(100)에서 배출된 고온 고압의 냉매가 상기 실내열교환기(110)로 공급되고, 이때 블로어(미도시)를 통해 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 공기가 상기 실내열교환기(110)를 통과하는 과정에서 실내열교환기(110) 내부의 고온 고압의 냉매와 열교환하여 온풍으로 바뀐 뒤, 차량 실내로 토출되어 차실내를 난방하게 된다.4, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 100 is supplied to the indoor heat exchanger (not shown) through the indoor heat exchanger 110. In the heat pump mode in which the indoor heat exchanger 110 serves as a condenser The air in the air conditioning case 150 flows through the indoor heat exchanger 110 through the blower (not shown) to the indoor heat exchanger 110, And is then discharged to the inside of the vehicle to heat the inside of the vehicle.

한편, 상기 증발기(160)의 크기는, 상기 실내열교환기(110)의 크기 보다 더 큰 것이 바람직하다.The size of the evaporator 160 may be larger than the size of the indoor heat exchanger 110.

또한, 상기 공조케이스(150) 내부의 실내열교환기(110) 하류측에는 난방성능을 향상할 수 있도록 전기 가열식 히터(미도시)가 더 설치될 수도 있다.In addition, an electric heater (not shown) may be installed on the downstream side of the indoor heat exchanger 110 in the air conditioning case 150 to improve the heating performance.

그리고, 상기 공조케이스(150)의 내부에서 상기 증발기(160)와 상기 실내열교환기(110)의 사이에는, 상기 실내열교환기(110)를 바이패스하는 공기의 양과 통과하는 공기의 양을 조절하는 온도조절도어(151)가 설치된다.The amount of air passing through the indoor heat exchanger 110 and the amount of air passing through the indoor heat exchanger 110 are adjusted between the evaporator 160 and the indoor heat exchanger 110 in the air conditioning case 150 A temperature control door 151 is provided.

상기 온도조절도어(151)는, 상기 실내열교환기(110)를 바이패스하는 공기의 양과 실내열교환기(110)를 통과하는 공기의 양을 조절하여 상기 공조케이스(150)에서 토출되는 공기의 온도를 적절하게 조절할 수 있는데,The temperature control door 151 adjusts the amount of air passing through the indoor heat exchanger 110 and the amount of air passing through the indoor heat exchanger 110 to control the temperature of the air discharged from the air conditioning case 150 Can be adjusted appropriately,

이때, 에어컨 모드시 도 2와 같이 상기 온도조절도어(151)를 통해 상기 실내열교환기(110)의 전방측 통로를 완전히 폐쇄하게 되면, 증발기(160)를 통과한 냉풍이 실내열교환기(110)를 바이패스하여 차실내로 공급되므로 최대 냉방이 수행되고, 히트펌프 모드시(최대난방모드시)에는 도 4와 같이 상기 온도조절도어(151)를 통해 상기 실내열교환기(110)를 바이패스하는 통로를 완전히 폐쇄하게 되면, 모든 공기가 응축기(난방기) 역할을 하는 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌게 되고 이 온풍이 차실내로 공급되므로 최대 난방이 수행된다.2, when the front side passageway of the indoor heat exchanger 110 is completely closed through the temperature control door 151 as shown in FIG. 2, the cold air passing through the evaporator 160 passes through the indoor heat exchanger 110, The maximum degree of cooling is performed. In the heat pump mode (maximum heating mode), the indoor heat exchanger 110 is bypassed through the temperature control door 151 as shown in FIG. 4 When the passage is completely closed, all the air passes through the indoor heat exchanger 110 serving as a condenser (heater), and is converted into warm air, and the warm air is supplied to the interior of the vehicle.

한편, 상기 온도조절도어(151)의 위치를 조절하면 차실내로 토출되는 공기의 온도를 적절하게 조절할 수 있는데, 일예로 에어컨 모드시, 상기 온도조절도어(151)를 작동시켜 상기 실내열교환기(110)를 바이패스하는 통로와 통과하는 통로를 모두 개방하게 되면, 상기 증발기(160)를 통과한 냉풍 중 일부는 실내열교환기(110)를 바이패스 하고 일부는 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌게 된다. 이후, 상기 냉풍과 온풍이 혼합되어 차실내를 적절한 온도로 제어하게 되며, 아울러 증발기 역할을 하는 증발기(160)를 공기가 통과하므로 제습도 함께 이루어지게 된다.Meanwhile, when the position of the temperature control door 151 is adjusted, the temperature of the air discharged into the passenger compartment can be appropriately adjusted. For example, in the air conditioning mode, the temperature control door 151 is operated, Some of the cold air passing through the evaporator 160 bypasses the indoor heat exchanger 110 and part of the cold air passes through the indoor heat exchanger 110 It is changed into warm air. Thereafter, the cold air and the hot air are mixed to control the temperature of the inside of the car to an appropriate temperature. In addition, since the air passes through the evaporator 160 serving as an evaporator, dehumidification is also performed.

아울러, 본 발명에서는 에어컨 모드 뿐만 아니라, 히트펌프 모드 중 상기 증발기(160)에 일부 냉매가 공급되는 모드에서는 공기가 상기 증발기(160)를 통과하게 되면서 차실내가 제습되게 된다.In addition, in the present invention, not only the air conditioner mode but also the mode in which the refrigerant is partially supplied to the evaporator 160 during the heat pump mode passes through the evaporator 160 to dehumidify the inside of the car.

이처럼, 본 발명에서는 에어컨 모드는 물론 히트펌프 모드시에도 차실내 제습기능을 작동할 수 있는 것이다.As described above, in the present invention, the dehumidification function of the passenger compartment can be operated not only in the air conditioner mode but also in the heat pump mode.

그리고, 상기 실외열교환기(130)는, 상기 공조케이스(150)의 외부에 설치됨과 아울러 상기 냉매순환라인(R)과 연결되어, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매와 실외공기를 열교환시키게 된다.The outdoor heat exchanger 130 is installed outside the air conditioning case 150 and is connected to the refrigerant circulation line R to perform heat exchange between the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line R and outdoor air .

여기서, 상기 실외열교환기(130)는 차량 엔진룸의 전방측에 설치되어 내부를 유동하는 냉매를 실외공기와 열교환시키게 된다.The outdoor heat exchanger 130 is installed on the front side of the vehicle engine room to exchange heat with the outdoor air.

상기 실외열교환기(130)는, 에어컨 모드시 상기 실내열교환기(110)와 동일한 응축기 역할을 하게 되며, 이때 실외열교환기(130)의 내부를 유동하는 고온 냉매가 실외공기와 열교환하게 되면서 응축되게 된다.The outdoor heat exchanger 130 functions as the same condenser as the indoor heat exchanger 110 in the air conditioning mode. At this time, the high-temperature refrigerant flowing in the outdoor heat exchanger 130 is heat-exchanged with the outdoor air, do.

또한, 히트펌프 모드시(최대난방모드시)에는 상기 실내열교환기(110)와 상반되는 증발기 역할을 하게 되는데, 이때 실외열교환기(130)의 내부를 유동하는 저온 냉매가 실외공기와 열교환하게 되면서 증발하게 된다.Also, in the heat pump mode (in the maximum heating mode), the refrigerant acts as an evaporator opposite to the indoor heat exchanger 110. At this time, the low-temperature refrigerant flowing in the outdoor heat exchanger 130 performs heat exchange with the outdoor air And evaporates.

그리고, 상기 복합밸브장치(300)는, 상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)상에 설치되는 것으로, 상기 증발기(160)로 공급되는 냉매를 팽창시키도록 팽창유로(312a)를 갖는 팽창밸브부(310)와, 상기 팽창유로(312a)를 통과한 냉매의 유동을 온오프하는 온오프밸브부(320)를 일체로 구성하여 이루어진다.The combined valve device 300 is installed on an inlet side refrigerant circulation line R of the evaporator 160 and is provided with an expansion valve 312a for expanding a refrigerant supplied to the evaporator 160 And an on-off valve unit 320 for turning on and off the flow of the refrigerant passing through the expansion passage 312a.

또한, 상기 팽창유로(312a)의 내측면에는 냉매의 일부가 항시 유동할 수 있도록 후술하는 노치부(312c)가 형성된다.A notch 312c, which will be described later, is formed on the inner surface of the expansion passage 312a so that part of the refrigerant can always flow.

즉, 하나의 복합밸브장치(300)에 팽창유로(312a) 및 노치부(312c)를 갖는 팽창밸브부(310)와 온오프밸브부(320)를 통합 구성한 것으로, 이를 통해 팽창밸브 기능과 온오프밸브 기능 및 냉매 일정량 항시 공급 기능을 모두 수행할 수 있게 됨으로써, 상기 복합밸브장치(300)의 냉매 제어를 통해 히트 펌프 시스템의 기능, 즉 각각의 모드를 모두 수행할 수 있고, 여러개의 부품 및 기능이 복합밸브장치(300) 하나로 일체화 됨에 따라 냉매순환라인(배관)(R)이 간소화되어 히트 펌프 시스템의 컴팩트화가 가능함과 아울러 협소한 차량 엔진룸의 공간을 확보할 수 있으며 중량도 줄일 수 있는 것이다.That is, the one combined valve device 300 is integrally formed with the expansion valve portion 310 and the on-off valve portion 320 having the expansion passage 312a and the notch portion 312c, Off valve function and a constant amount of refrigerant at all times, it is possible to perform all the functions of the heat pump system, that is, each mode through the control of the refrigerant of the combined valve device 300, The refrigerant circulation line (piping) R is simplified as the function of the combined valve device 300 is integrated into one, so that the heat pump system can be made more compact, the space of the narrow engine room can be secured, will be.

그리고, 상기 팽창밸브부(310)는, 상기 냉매순환라인(R)과 연결됨과 아울러 내부에는 냉매를 팽창시키는 상기 팽창유로(312a) 및 상기 팽창유로(312a)를 통과한 냉매가 유동하는 연통유로(312b)가 형성된 본체(311)와, 상기 본체(311)에 설치되어 상기 팽창유로(312a)를 개폐하는 개폐수단(315)으로 이루어진다.The expansion valve unit 310 is connected to the refrigerant circulation line R and is connected to the expansion passage 312a for expanding the refrigerant and the communication channel for flowing the refrigerant passing through the expansion passage 312a. A main body 311 formed with a main body 312b and opening and closing means 315 provided on the main body 311 for opening and closing the expansion passage 312a.

여기서, 상기 본체(311)의 내부에는 상기 냉매순환라인(R)과 연결되어 냉매순환라인(R)을 따라 유동하는 냉매가 통과하는 유로(312)가 형성되는데, 이때 상기 본체(311)내 유로(312)의 일부 구간에는 유로(312)의 직경을 축소한 상기 팽창유로(312a)로 구성되고, 상기 팽창유로(312a)의 하류측 일부 구간은 상기 연통유로(312b)로 구성된다.In the main body 311, a flow path 312 through which the refrigerant flowing through the refrigerant circulation line R passes is formed in the main body 311. At this time, A portion of the expansion valve 312 is constituted by the expansion passage 312a having a reduced diameter of the flow passage 312 and a part of the downstream side of the expansion passage 312a is formed of the communication passage 312b.

또한, 상기 개폐수단(315)은, 상기 팽창유로(312a)의 일측(하측)에 배치되어 상기 팽창유로(312a)를 개폐하도록 작동하는 볼(316)과, 상기 본체(311)의 내부에 승하강 가능하게 설치되어 상기 볼(316)을 작동시키는 작동축(317)을 포함하여 이루어진다.The opening and closing means 315 includes a ball 316 disposed at one side (lower side) of the expansion passage 312a to operate to open and close the expansion passage 312a, And an operation shaft 317 which is installed to be lowered and operates the ball 316.

한편, 상기 본체(311)의 하부에는 상기 볼(316)을 팽창유로(312a)측으로 밀착시키는 탄성부재(319)가 설치된다.On the other hand, an elastic member 319 for closely contacting the ball 316 to the expansion passage 312a is installed in the lower portion of the main body 311. [

아울러, 상기 본체(311)의 내부에는 상기 증발기(160)에서 배출된 냉매가 압축기(100)로 유입되기 전에 경유하도록 경유유로(313)가 형성된다.An oil passage 313 is formed in the main body 311 to allow the refrigerant discharged from the evaporator 160 to pass through the compressor 100 before the refrigerant flows into the compressor 100.

또한, 상기 본체(311)의 상부에는 상기 경유유로(313)내를 흐르는 냉매의 온도변화에 따라 변위되는 다이아프램(318)이 설치되고, 상기 다이아프램(318)은 상기 작동축(317)과 연결된다.The diaphragm 318 is disposed at the upper portion of the main body 311 and is displaced in accordance with the temperature change of the refrigerant flowing in the diesel oil passage 313. The diaphragm 318 is connected to the operating shaft 317, .

따라서, 상기 증발기(160)에서 배출되어 상기 경유유로(313)를 유동하는 냉매의 온도변화에 따라 상기 다이아프램(318)이 변위되고, 이 변위량에 따라 상기 작동축(317)이 승하강하면서 상기 볼(316)을 작동시켜 팽창유로(312a)를 개폐하게 된다.Accordingly, the diaphragm 318 is displaced according to the temperature change of the refrigerant discharged from the evaporator 160 and flowing in the diesel oil passage 313, and the operation shaft 317 is moved up and down according to the amount of displacement, The ball 316 is operated to open and close the expansion passage 312a.

그리고, 상기 팽창유로(312a)의 입구측에는 모따기가 형성되고, 상기 모따기의 내측면에는 냉매 유동방향으로 노치부(312c)가 형성되어 상기 개폐수단(315)이 상기 모따기의 내측면에 접촉하여 상기 팽창유로(312a)가 폐쇄 상태일 경우에도 상기 노치부(312c) 및 팽창유로(312a)를 통해 냉매가 일부 유동할 수 있게 된다.A chamfer is formed on the inlet side of the expansion passage 312a and a notch 312c is formed on the inner side surface of the chamfer in the refrigerant flow direction so that the opening and closing means 315 contacts the inner surface of the chamfer, Even when the expansion passage 312a is closed, the refrigerant can partially flow through the notch 312c and the expansion passage 312a.

즉, 상기 볼(316)이 안착되는 상기 팽창유로(312a)의 안착면(모따기)에 상기 홈형태의 노치부(312c)를 형성함으로써, 상기 볼(316)이 상기 팽창유로(312a)를 폐쇄하더라도 상기 노치부(312c)를 통해 항시 일정량의 냉매가 팽창유로(312a)를 통과하게 된다.That is, by forming the groove-shaped notch 312c on the seating surface (chamfer) of the expansion passage 312a on which the ball 316 is seated, the ball 316 closes the expansion passage 312a The predetermined amount of refrigerant always passes through the expansion passage 312a through the notch 312c.

그리고, 상기 온오프밸브부(320)는, 상기 본체(311)의 일측면에 결합되는 구동장치(321)와, 상기 구동장치(321)에 왕복운동 가능하게 설치되어 상기 연통유로(312b)를 개폐하는 작동밸브(322)로 이루어진다.The on-off valve unit 320 includes a driving unit 321 coupled to one side of the main body 311 and a control unit 322 installed on the driving unit 321 to reciprocate the communication passage 312b. And an actuating valve 322 for opening and closing.

상기 구동장치(321)는, 상기 작동밸브(322)를 직선 왕복운동시키는 솔레노이드인 것이 바람직하다.It is preferable that the driving device 321 is a solenoid which reciprocates the actuating valve 322 linearly.

따라서, 상기 솔레노이드에 전원이 인가되면 상기 작동밸브(322)가 이동하면서 상기 본체(311)내의 연통유로(312b)를 폐쇄하게 되고, 상기 솔레노이드에 전원이 차단되면 상기 본체(311)측에 설치된 탄성부재(323)가 상기 작동밸브(322)를 초기위치로 이동시킴으로서 상기 연통유로(312b)가 개방되게 된다.Accordingly, when power is applied to the solenoid, the actuation valve 322 moves and closes the communication flow path 312b in the main body 311. When the power to the solenoid is cut off, The communication passage 312b is opened by the member 323 moving the operation valve 322 to the initial position.

이러한 상기 복합밸브장치(300)는, 에어컨 모드시 상기 팽창밸브부(310)가 팽창유로(312a)를 개방하게 되고, 상기 온오프밸브부(320)는 연통유로(312b)를 개방하게 됨으로써, 상기 실외열교환기(130)에서 배출된 냉매가 상기 팽창유로(312a)를 통과하는 과정에서 팽창된 후, 연통유로(312b)를 통과하여 상기 증발기(160)측으로 공급되게 되고,In the air conditioner mode, the expansion valve unit 310 opens the expansion passage 312a and the on-off valve unit 320 opens the communication passage 312b, The refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger 130 is expanded in the process of passing through the expansion passage 312a and then supplied to the evaporator 160 through the communication passage 312b,

히트펌프 모드(최대난방모드)시에는, 상기 팽창밸브부(310)가 팽창유로(312a)를 폐쇄하게 되고, 상기 온오프밸브부(320)는 연통유로(312b)를 폐쇄하게 됨으로써, 상기 실외열교환기(130)에서 배출된 냉매가 상기 제1바이패스라인(R1)을 통해 상기 복합밸브장치(300) 및 증발기(160)를 바이패스 하게 된다.In the heat pump mode (maximum heating mode), the expansion valve unit 310 closes the expansion passage 312a, and the on-off valve unit 320 closes the communication passage 312b, The refrigerant discharged from the heat exchanger 130 bypasses the combined valve device 300 and the evaporator 160 through the first bypass line R1.

한편, 제습모드시에는, 상기 팽창밸브부(310)가 팽창유로(312a)를 폐쇄하게 되고, 상기 온오프밸브부(320)는 연통유로(312b)를 개방하게 되는데, 이때 상기 팽창밸브부(310)의 볼(316)이 팽창유로(312a)를 폐쇄하더라도 상기 노치부(312c)를 통해서 일정량의 냉매가 통과하게 됨으로써, 상기 실외열교환기(130)에서 배출된 냉매 중 일부는 상기 제1바이패스라인(R1)을 통해 압축기(100)측으로 유동하고, 냉매 중 일부는 상기 노치부(312c) 및 연통유로(312b)를 통해 증발기(160)측으로 공급된 후 압축기(100)측으로 유동하게 되어 차실내를 제습하게 된다.Meanwhile, in the dehumidification mode, the expansion valve unit 310 closes the expansion passage 312a, and the on-off valve unit 320 opens the communication passage 312b. At this time, the expansion valve unit A certain amount of the refrigerant passes through the notch 312c even if the ball 316 of the outdoor heat exchanger 310 closes the expansion passage 312a so that a part of the refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger The refrigerant flows to the compressor 100 through the pass line R1 and a part of the refrigerant is supplied to the evaporator 160 through the notch 312c and the communication passage 312b and then flows to the compressor 100 side, The room is dehumidified.

그리고, 상기 냉매순환라인(R)에는 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하도록 제2바이패스라인(R2)이 병렬로 설치되는데, 이때 상기 제2바이패스라인(R2)과 상기 냉매순환라인(R)의 분기지점에 설치된 제1삼방밸브(191)는 실외열교환기(130)의 착상발생 여부에 따라 냉매가 상기 실외열교환기(130) 또는 제2바이패스라인(R2)으로 흐르도록 냉매의 흐름방향을 전환하게 된다.The second bypass line R2 is installed in parallel with the refrigerant circulation line R so as to bypass the outdoor heat exchanger 130. The second bypass line R2 is connected to the refrigerant circulation line R, The first three-way valve 191 provided at the branch point of the outdoor heat exchanger 130 is connected to the outdoor heat exchanger 130 or the second bypass line R2 so that the refrigerant flows to the outdoor heat exchanger 130 or the second bypass line R2 The flow direction of the gas is switched.

즉, 상기 실외열교환기(130)에 착상이 발생한 경우에는 상기 제1삼방밸브(191)의 제어를 통해 냉매가 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하여 상기 제2바이패스라인(R2)측으로 흐르도록 제어된다.That is, when congealing occurs in the outdoor heat exchanger 130, the refrigerant bypasses the outdoor heat exchanger 130 through the control of the first three-way valve 191 and flows toward the second bypass line R2 Respectively.

이처럼, 냉매가 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하더라도, 상기 실외열교환기(130)를 바이패스한 냉매 중 일부는 수냉식 열교환기(181)를 통해 차량 전장품(200)의 폐열을 회수하고, 냉매 중 일부는 복합밸브장치(300)를 통해 실내공기와 열교환하는 증발기(160)로 공급되어 실내공기의 열원을 회수하도록 함으로써, 난방성능을 향상할 수 있는 것이다.Even if the refrigerant bypasses the outdoor heat exchanger 130, some of the refrigerant bypassed through the outdoor heat exchanger 130 may recover the waste heat of the vehicle electrical product 200 through the water-cooled heat exchanger 181, Some of the refrigerant is supplied to the evaporator 160, which exchanges heat with indoor air through the combined valve device 300, to recover the heat source of the indoor air, thereby improving the heating performance.

그리고, 상기 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130)의 사이에 설치된 팽창밸브(120)는, 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 실외열교환기(130)로 공급되는 냉매를 선택적으로 팽창시키게 된다.The expansion valve 120 installed between the indoor heat exchanger 110 and the outdoor heat exchanger 130 selectively expands the refrigerant supplied to the outdoor heat exchanger 130 according to the air conditioning mode or the heat pump mode, .

상기 팽창밸브(120)는, 상기 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130)를 연결하는 냉매순환라인(R)상에 병렬로 연결되는 팽창라인(R3)상에 설치되며, 상기 팽창라인(R3)과 상기 냉매순환라인(R)의 분기지점에는, 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 실내열교환기(110)를 통과한 냉매가 상기 패창밸브(120)를 통과하거나 또는 팽창밸브(120)를 바이패스하도록 냉매 흐름방향을 전환하는 제2삼방밸브(192)가 설치된다.The expansion valve 120 is installed on an expansion line R3 connected in parallel on a refrigerant circulation line R connecting the indoor heat exchanger 110 and the outdoor heat exchanger 130, The refrigerant that has passed through the indoor heat exchanger 110 passes through the boom valve 120 or the expansion valve 120 according to the air conditioning mode or the heat pump mode is connected to the branch point of the refrigerant circulation line R 3 and the refrigerant circulation line R, Way valve 192 for switching the direction of the refrigerant flow is provided.

여기서, 상기 팽창밸브(120)는 오리피스(미도시)로 대체 될 수도 있다.Here, the expansion valve 120 may be replaced with an orifice (not shown).

따라서, 에어컨 모드시에는, 상기 압축기(100)에서 배출되어 상기 실내열교환기(110)를 통과한 냉매가 상기 제2삼방밸브(192)에 의해 상기 팽창밸브(120)를 바이패스하여 실외열교환기(130)로 공급되고,The refrigerant discharged from the compressor 100 and passed through the indoor heat exchanger 110 bypasses the expansion valve 120 by the second three-way valve 192, (130)

히트펌프 모드시(최대난방모드시)에는, 상기 압축기(100)에서 배출되어 상기 실내열교환기(110)를 통과한 냉매가 상기 제2삼방밸브(192)에 의해 상기 팽창밸브(120)를 통과하면서 팽창된 후 상기 실외열교환기(130)로 공급되게 된다.The refrigerant discharged from the compressor 100 and passed through the indoor heat exchanger 110 is passed through the expansion valve 120 by the second three-way valve 192 in the heat pump mode (in the maximum heating mode) And then supplied to the outdoor heat exchanger 130.

그리고, 상기 복합밸브장치(300) 및 증발기(160)를 바이패스하도록 설치되는 상기 제1바이패스라인(R1)상에는 제1바이패스라인(R1)을 따라 흐르는 냉매와 차량 전장품(200)을 순환하는 냉각수를 열교환하도록 수냉식 열교환기(181)가 설치된다.The refrigerant flowing along the first bypass line R1 and the vehicle electrical component 200 are circulated on the first bypass line R1 installed to bypass the combined valve device 300 and the evaporator 160 Cooled heat exchanger 181 for exchanging heat with the cooling water.

상기 수냉식 열교환기(181)는, 차량 전장품(200)의 폐열을 상기 제1바이패스라인(R1)을 흐르는 냉매에 공급할 수 있도록, 상기 제1바이패스라인(R1)을 흐르는 냉매가 유동하는 냉매 열교환부(181a)와, 상기 냉매 열교환부(181a)의 일측에 열교환 가능하게 구비되어 상기 차량 전장품(200)을 순환하는 냉각수가 유동하는 냉각수 열교환부(181b)로 이루어진다.The water-cooled heat exchanger 181 is connected to the first bypass line Rl so that the waste heat of the vehicle electrical component 200 can be supplied to the refrigerant flowing through the first bypass line Rl. And a cooling water heat exchanging part 181b which is provided at one side of the refrigerant heat exchanging part 181a so as to be heat-exchangable and through which the cooling water circulating through the vehicle electrical equipment 200 flows.

따라서, 히트펌프 모드시 차량 전장품(200)의 폐열로 부터 열원을 회수함으로써 난방성능을 향상시킬 수 있는 것이다.Therefore, the heating performance can be improved by recovering the heat source from the waste heat of the vehicle electrical equipment 200 in the heat pump mode.

한편, 상기 차량 전장품(200)으로는 대표적으로 모터와, 인버터 등이 있다.On the other hand, the vehicle electrical equipment 200 is typically a motor, an inverter, or the like.

또한, 상기 제1바이패스라인(R1)상에는 온오프밸브(195)가 설치되어 제1바이패스라인(R1)을 선택적으로 개폐하게 된다.An on-off valve 195 is provided on the first bypass line R1 to selectively open and close the first bypass line R1.

그리고, 상기 압축기(100)의 입구측 냉매순환라인(R)상에는 어큐뮬레이터(170)가 설치된다.An accumulator 170 is installed on the refrigerant circulation line R on the inlet side of the compressor 100.

상기 어큐뮬레이터(170)는 상기 압축기(100)로 공급되는 냉매 중에서 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하여 압축기(100)로 기상 냉매만 공급될 수 있도록 하게 된다.
The accumulator 170 separates the liquid refrigerant and the gaseous refrigerant from the refrigerant supplied to the compressor 100 so that only the gaseous refrigerant can be supplied to the compressor 100.

이하, 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 작용을 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the vehicle heat pump system according to the present invention will be described.

가. 에어컨 모드(냉방 모드)end. Air conditioning mode (cooling mode)

에어컨 모드(냉방 모드)시에는, 도 2 및 도 3과 같이, 상기 온오프밸브(195)를 통해 상기 제1바이패스라인(R1)이 폐쇄됨과 아울러 상기 복합밸브장치(300)의 팽창유로(312a) 및 연통유로(312b)가 개방되고, 상기 제1삼방밸브(191)를 통해 제2바이패스라인(R2)이 폐쇄되며, 상기 제2삼방밸브(192)는 팽창라인(R3)을 폐쇄하게 된다.2 and 3, the first bypass line R1 is closed through the on-off valve 195 and the expansion valve (not shown) of the combined valve apparatus 300 The second bypass line R2 is closed through the first three-way valve 191 and the second three-way valve 192 is closed by closing the inflation line R3, .

한편, 최대 냉방시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)(응축기)를 통과하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150)내로 송풍된 공기가 상기 증발기(160)를 통과하면서 냉각된 후 실내열교환기(110)를 바이패스 하여 차실내로 공급됨으로써, 차실내를 냉방하게 된다.On the other hand, at the time of maximum cooling, the temperature control door 151 in the air conditioning case 150 is operated to close the passage through the indoor heat exchanger 110 (condenser), and blown into the air conditioning case 150 by the blower The air is cooled while passing through the evaporator 160, and is then supplied to the inside of the vehicle by bypassing the indoor heat exchanger 110, thereby cooling the inside of the vehicle.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,Next, the refrigerant circulation process will be described.

상기 압축기(100)에서 압축된 후 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 공조케이스(150)의 내부에 설치된 상기 실내열교환기(110)(응축기 역할)로 공급된다.The high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant discharged from the compressor 100 after being compressed is supplied to the indoor heat exchanger 110 (serving as a condenser) installed inside the air conditioning case 150.

상기 실내열교환기(110)로 공급된 냉매는, 도 2와 같이 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)측 통로를 폐쇄하고 있으므로 공기와 열교환하지 않고 곧바로 상기 실외열교환기(130)(응축기 역할)로 유동하게 된다.The refrigerant supplied to the indoor heat exchanger 110 is supplied to the outdoor heat exchanger 130 (or the indoor heat exchanger 130) without heat exchange with the air because the temperature control door 151 closes the indoor heat exchanger 110- Condenser).

상기 실외열교환기(130)로 유동한 냉매는, 실외공기와 열교환하게 되면서 응축되며, 이로인해 기상 냉매가 액상 냉매로 바뀌게 된다.The refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 130 is condensed while exchanging heat with the outdoor air, thereby changing the gaseous refrigerant into the liquid refrigerant.

한편, 상기 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130)는 모두 응축기 역학을 하게 되지만, 실외공기와 열교환하는 상기 실외열교환기(130)에서 주로 냉매가 응축되게 된다.Meanwhile, both the indoor heat exchanger 110 and the outdoor heat exchanger 130 perform the condenser dynamics, but the refrigerant is mainly condensed in the outdoor heat exchanger 130 that performs heat exchange with the outdoor air.

계속해서, 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매는, 상기 복합밸브장치(300)의 팽창유로(312a)를 통과하는 과정에서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상냉매가 된 후, 온오프밸브부(320)에 의해 개방된 연통유로(312b)를 거쳐 상기 증발기(160)로 유입된다.Subsequently, the refrigerant having passed through the outdoor heat exchanger 130 is decompressed and expanded in the process of passing through the expansion passage 312a of the combined valve device 300 to become the low-temperature low-pressure liquid-phase refrigerant, And then flows into the evaporator 160 through the communication passage 312b opened by the evaporator 320.

상기 증발기(160)로 유입된 냉매는 블로어를 통해 공조케이스(150) 내부로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발함과 동시에 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 공기를 냉각하게 되며, 이처럼 냉각된 공기가 차량 실내로 공급되어 냉방하게 된다.The refrigerant flowing into the evaporator 160 is heat-exchanged with the air blown into the air conditioning case 150 through the blower to evaporate, and at the same time, the air is cooled by an endothermic effect due to the latent heat of evaporation of the refrigerant. And supplied to the vehicle interior to be cooled.

이후, 상기 증발기(160)에서 배출된 냉매는 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.
Then, the refrigerant discharged from the evaporator 160 flows into the compressor 100 and recycles the cycle as described above.

나. 히트펌프 모드 중 최대난방모드I. Maximum heat mode during heat pump mode

히트펌프 모드 중 최대난방모드는, 도 4 및 도 5와 같이, 상기 온오프밸브(195)를 통해 상기 제1바이패스라인(R1)이 개방됨과 아울러 상기 복합밸브장치(300)의 팽창유로(312a) 및 연통유로(312b)가 폐쇄되어, 상기 증발기(160)측으로는 냉매가 공급되지 않는다.4 and 5, the maximum heating mode of the heat pump mode is a mode in which the first bypass line R 1 is opened through the on-off valve 195 and the expansion valve (not shown) of the combined valve device 300 312a and the communication flow path 312b are closed so that no refrigerant is supplied to the evaporator 160 side.

또한, 상기 제1삼방밸브(191)를 통해 제2바이패스라인(R2)이 폐쇄되고, 상기 제2삼방밸브(192)를 통해 상기 팽창라인(R3)이 개방된다.Also, the second bypass line R2 is closed through the first three-way valve 191, and the expansion line R3 is opened through the second three-way valve 192.

그리고, 난방모드시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)(응축기 역할)를 바이패스하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150)내로 송풍된 공기가 상기 증발기(160)(작동정지)를 통과한 후 상기 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌어 차실내로 공급됨으로서, 차실내를 난방하게 된다.In the heating mode, the temperature control door 151 in the air conditioning case 150 is operated to close the passageway for bypassing the indoor heat exchanger 110 (serving as the condenser), and is blown into the air conditioning case 150 by the blower The blown air passes through the evaporator 160 (operation stop), passes through the indoor heat exchanger 110 and is converted into hot air to be supplied to the interior of the vehicle, thereby heating the interior of the vehicle.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,Next, the refrigerant circulation process will be described.

상기 압축기(100)에서 압축된 후 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 공조케이스(150)의 내부에 설치된 실내열교환기(110)(응축기 역할)로 유입된다.The high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant compressed and discharged from the compressor 100 flows into the indoor heat exchanger 110 (serving as a condenser) installed inside the air conditioning case 150.

상기 실내열교환기(110)로 유입된 고온 고압의 기상 냉매는, 블로어를 통해 공조케이스(150)의 내부로 송풍되는 공기와 열교환하면서 응축되며, 이때 상기 실내열교환기(110)를 통과하는 공기는 온풍으로 바뀐 뒤, 차량 실내로 공급되어 차실내를 난방하게 된다.The high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant introduced into the indoor heat exchanger 110 is condensed while exchanging heat with the air blown into the air conditioning case 150 through the blower. At this time, air passing through the indoor heat exchanger 110 After changing to hot air, it is supplied to the interior of the vehicle, and the interior of the vehicle is heated.

계속해서, 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매는 상기 제2삼방밸브(192)를 통해 팽창라인(R3)으로 유동하게 되고, 상기 팽창라인(R3)으로 유동하는 냉매는 상기 팽창밸브(120)를 통과하는 과정에서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상냉매가 된 후, 상기 실외열교환기(130)(증발기 역할)로 공급된다.The refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 110 flows into the expansion line R3 through the second three-way valve 192 and the refrigerant flowing into the expansion line R3 flows through the expansion valve 120, and is supplied to the outdoor heat exchanger 130 (serving as an evaporator) after being cooled to a low-temperature and low-pressure liquid-phase refrigerant.

상기 실외열교환기(130)로 공급된 냉매는, 실외공기와 열교환하면서 증발한 후 상기 제1바이패스라인(R1)을 통과하게 되는데, 이때 상기 제1바이패스라인(R1)을 통과하는 냉매는 상기 수냉식 열교환기(181)의 냉매 열교환부(181a)를 통과하는 과정에서 상기 냉각수 열교환부(181b)를 통과하는 냉각수와 열교환하여 차량 전장품(200)의 폐열을 회수한 후, 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.
The refrigerant supplied to the outdoor heat exchanger 130 is evaporated while exchanging heat with outdoor air, and then passes through the first bypass line Rl. At this time, the refrigerant passing through the first bypass line Rl Exchanges heat with the cooling water passing through the cooling water heat exchanger 181b in the course of passing through the refrigerant heat exchanger 181a of the water-cooled heat exchanger 181 to recover the waste heat of the vehicle electrical appliance 200, And recycle the cycle as described above.

다. 히트펌프 모드 중 제습모드All. Dehumidification mode during heat pump mode

히트펌프 모드 중 제습모드는, 도 6 및 도 7과 같이, 도 4의 최대난방모드로 작동 중에 실내 제습이 필요한 경우에 작동하게 된다.The dehumidification mode of the heat pump mode is operated when indoor dehumidification is required during operation in the maximum heating mode of Fig. 4, as shown in Figs.

따라서, 도 4의 최대난방모드와 다른 부분에 대해서만 설명하기로 한다.Therefore, only the difference from the maximum heating mode in FIG. 4 will be described.

상기 제습모드시에는, 최대난방모드 상태에서 상기 복합밸브장치(300)의 팽창유로(312a)는 폐쇄되고, 연통유로(312b)는 개방되게 된다.In the dehumidification mode, the expansion passage 312a of the combined valve device 300 is closed and the communication passage 312b is opened in the maximum heating mode.

이때, 상기 팽창밸브부(310)의 볼(316)이 상기 팽창유로(312a)측에 밀착되어 팽창유로(312a)를 폐쇄하더라도, 상기 팽창유로(312a)의 내측면에 형성된 노치부(312c)를 통해 일정량의 냉매가 항시 팽창유로(312a)를 통과할 수 있다.At this time, even if the ball 316 of the expansion valve 310 is in close contact with the expansion passage 312a to close the expansion passage 312a, the notch 312c formed on the inner side of the expansion passage 312a, A certain amount of refrigerant can always flow through the expansion passage 312a.

그리고, 제습모드시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)(응축기 역할)를 바이패스하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150)내로 송풍된 공기가 상기 증발기(160)를 통과하는 과정에서 냉각 및 제습된 후, 상기 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌어 차실내로 공급됨으로서, 차실내를 제습 난방하게 된다.In the dehumidifying mode, the temperature control door 151 in the air conditioning case 150 is operated to close a passage bypassing the indoor heat exchanger 110 (serving as a condenser), and is blown into the air conditioning case 150 by the blower The blown air is cooled and dehumidified in the process of passing through the evaporator 160, and then is converted into hot air while passing through the indoor heat exchanger 110, and is supplied to the inside of the vehicle, thereby heating the interior of the vehicle.

이때, 상기 증발기(160)로 공급되는 냉매량이 적기 때문에 공기 냉각성능도 낮아 실내온도 변화를 최소화하게 되고, 증발기(160)를 통과하는 공기의 제습은 원활하게 이루어진다.At this time, since the amount of the refrigerant supplied to the evaporator 160 is small, the air cooling performance is low, so that the change in the room temperature is minimized, and the air passing through the evaporator 160 is dehumidified smoothly.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,Next, the refrigerant circulation process will be described.

상기 압축기(100), 실내열교환기(110), 팽창밸브(120), 실외열교환기(130)를 통과한 냉매 중 일부는 상기 제1바이패스라인(R1)의 수냉식 열교환기(181)의 냉매 열교환부(181a)를 통과하는 과정에서 상기 냉각수 열교환부(181b)를 통과하는 냉각수와 열교환하여 차량 전장품(200)의 폐열을 회수하면서 증발되고, 냉매 일부는 상기 복합밸브장치(300)의 팽창유로(312a)의 노치부(312c)를 통과한 후 연통유로(312b)를 거쳐 증발기(160)로 공급되어 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 공기와 열교환하는 과정에서 증발하게 된다.Some of the refrigerant that has passed through the compressor 100, the indoor heat exchanger 110, the expansion valve 120 and the outdoor heat exchanger 130 is partially discharged from the refrigerant of the water-cooled heat exchanger 181 of the first bypass line R1 Exchanged with the cooling water passing through the cooling water heat exchanging part 181b in the course of passing through the heat exchanging part 181a to recover the waste heat of the vehicle electrical equipment 200 and a part of the refrigerant is discharged from the expansion valve The air is supplied to the evaporator 160 through the communication passage 312b after passing through the notch 312c of the air conditioning case 312a and then evaporated in the process of heat exchange with the air flowing inside the air conditioning case 150. [

상기 과정에서 상기 증발기(160)를 통과하는 공기의 제습이 이루어지게 되며, 상기 증발기(160)를 통과한 제습된 공기는 상기 실내열교환기(110)(응축기 역할)를 통과하면서 온풍으로 바뀐 후 차량 실내로 공급되어 제습 난방하게 된다.In this process, the air passing through the evaporator 160 is dehumidified, and the dehumidified air passing through the evaporator 160 passes through the indoor heat exchanger 110 (serving as a condenser) And is supplied to the room to be dehumidified.

이후, 상기 수냉식 열교환기(181)와 증발기(160)를 각각 통과한 냉매는 합류된 후, 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.
Then, the refrigerant having passed through the water-cooled heat exchanger 181 and the evaporator 160 is combined and then flows into the compressor 100, and recycles the cycle as described above.

라. 히트펌프 모드 중 제상모드la. Defrost mode during heat pump mode

히트펌프 모드 중 제상모드는, 도 8과 같이, 상기 실외열교환기(130)에 착상이 발생하여 제상이 필요한 경우에 작동하게 된다.8, the defrosting mode of the heat pump mode operates when defrosting occurs in the outdoor heat exchanger 130 and defrosting is required.

상기 제상모드는, 도 4의 최대난방모드로 작동 중에 상기 실외열교환기(130)의 제상이 필요한 경우, 냉매가 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하도록 하여 제상하게 된다. 물론 제상을 위해 에어컨 모드로 전환하여도 가능하다.When the defrosting operation of the outdoor heat exchanger 130 is required during operation in the maximum heating mode of FIG. 4, the defrosting mode causes the refrigerant to bypass the outdoor heat exchanger 130 to be defrosted. Of course, it can be switched to air conditioning mode for defrosting.

아울러, 상기 제습모드시에는, 도 7과 같이 상기 복합밸브장치(300)의 팽창유로(312a)는 폐쇄되고, 연통유로(312b)는 개방되므로, 일정량의 냉매가 팽창유로(312a)의 노치부(312c)를 통해 팽창유로(312a) 및 연통유로(312b)로 유동할 수 있게 된다.7, since the expansion passage 312a of the combined valve device 300 is closed and the communication passage 312b is opened, a certain amount of the refrigerant is discharged from the notch portion of the expansion valve 312a in the dehumidification mode, The refrigerant can flow to the expansion passage 312a and the communication passage 312b through the third passage 312c.

그리고, 제상모드시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)(응축기 역할)를 바이패스하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150)내로 송풍된 공기가 상기 증발기(160)를 통과하는 과정에서 냉각된 후, 상기 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌어 차실내로 공급됨으로서, 차실내를 난방하게 된다.In the defrosting mode, the temperature control door 151 in the air conditioning case 150 is operated to close the passageway for bypassing the indoor heat exchanger 110 (serving as the condenser), and is blown into the air conditioning case 150 by the blower The blown air is cooled in the process of passing through the evaporator 160, and is then converted into hot air while passing through the indoor heat exchanger 110, and is supplied to the inside of the vehicle, thereby heating the interior of the vehicle.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,Next, the refrigerant circulation process will be described.

상기 압축기(100)에서 압축된 후 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 공조케이스(150)의 내부에 설치된 상기 실내열교환기(110)(응축기 역할)로 공급된다.The high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant discharged from the compressor 100 after being compressed is supplied to the indoor heat exchanger 110 (serving as a condenser) installed inside the air conditioning case 150.

상기 실내열교환기(110)로 유입된 고온 고압의 기상 냉매는, 블로어를 통해 공조케이스(150)의 내부로 송풍되는 공기와 열교환하면서 응축되며, 이때 상기 실내열교환기(110)를 통과하는 공기는 온풍으로 바뀐 뒤, 차량 실내로 공급되어 차실내를 난방하게 된다.The high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant introduced into the indoor heat exchanger 110 is condensed while exchanging heat with the air blown into the air conditioning case 150 through the blower. At this time, air passing through the indoor heat exchanger 110 After changing to hot air, it is supplied to the interior of the vehicle, and the interior of the vehicle is heated.

계속해서, 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매는 상기 제2삼방밸브(192)를 통해 팽창라인(R3)으로 유동하게 되고, 상기 팽창라인(R3)으로 유동하는 냉매는 상기 팽창밸브(120)를 통과하는 과정에서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상냉매가 된 후, 상기 제1삼방밸브(191)를 통해 제2바이패스라인(R2)쪽으로 유동하여 실외열교환기(130)를 바이패스하게 된다.The refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 110 flows into the expansion line R3 through the second three-way valve 192 and the refrigerant flowing into the expansion line R3 flows through the expansion valve The refrigerant flows to the second bypass line (R2) through the first three-way valve (191) and bypasses the outdoor heat exchanger (130) do.

상기 제2바이패스라인(R2)을 통과한 냉매 중 일부는 상기 제1바이패스라인(R1)의 수냉식 열교환기(181)의 냉매 열교환부(181a)를 통과하는 과정에서 상기 냉각수 열교환부(181b)를 통과하는 냉각수와 열교환하여 차량 전장품(200)의 폐열을 회수하면서 증발되고, 냉매 일부는 상기 복합밸브장치(300)의 팽창유로(312a)의 노치부(312c)를 통과한 후 연통유로(312b)를 거쳐 증발기(160)로 공급되어 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 공기와 열교환하는 과정에서 증발하게 된다.Some of the refrigerant that has passed through the second bypass line R2 passes through the refrigerant heat exchanger 181a of the water-cooled heat exchanger 181 of the first bypass line R1, And a part of the refrigerant passes through the notch portion 312c of the expansion passage 312a of the combined valve device 300 and then flows into the communication passage 312b to the evaporator 160, and evaporates in the course of heat exchange with the air flowing inside the air conditioning case 150. [

이후, 상기 수냉식 열교환기(181)와 증발기(160)를 각각 통과한 냉매는 합류된 후, 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.Then, the refrigerant having passed through the water-cooled heat exchanger 181 and the evaporator 160 is combined and then flows into the compressor 100, and recycles the cycle as described above.

100: 압축기 110: 실내열교환기
120: 팽창밸브 130: 실외열교환기
150: 공조케이스 151: 온도조절도어
160: 증발기 170: 어큐뮬레이터
181: 수냉식 열교환기 181a: 냉매 열교환부
181b: 냉각수 열교환부
191: 제1삼방밸브 192: 제2삼방밸브
195: 온오프밸브 200: 전장품
300: 복합밸브장치 310: 팽창밸브부
311: 본체 312: 유로
312a: 팽창유로 312b: 연통유로
312c: 노치부
315: 개폐수단 320: 온오프밸브부
321: 구동장치 322: 작동밸브
R: 냉매순환라인 R1: 제1바이패스라인
R2: 제2바이패스라인 R3: 팽창라인100: compressor 110: indoor heat exchanger
120: expansion valve 130: outdoor heat exchanger
150: air conditioning case 151: temperature control door
160: Evaporator 170: Accumulator
181: water-cooled heat exchanger 181a: refrigerant heat exchanger
181b: cooling water heat exchanger
191: first three-way valve 192: second three-way valve
195: On-off valve 200: Electrical part
300: Combined valve apparatus 310: Expansion valve unit
311: main body 312:
312a: Expansion duct 312b:
312c:
315: opening / closing means 320: on-off valve unit
321: Driving device 322: Operation valve
R: refrigerant circulation line R1: first bypass line
R2: second bypass line R3: inflation line

Claims (7)

냉매순환라인상(R)에 각각 연결되는 것으로, 공조케이스(150)의 내부에 설치되는 실내열교환기(110) 및 증발기(160)와, 공조케이스(150)의 외부에 설치되는 압축기(100) 및 실외열교환기(130)를 포함하여 이루어진 차량용 히트 펌프 시스템에 있어서,
상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)상에는, 상기 증발기(160)로 공급되는 냉매를 팽창시키도록 팽창유로(312a)를 갖는 팽창밸브부(310)와, 상기 팽창유로(312a)를 통과한 냉매의 유동을 온오프하는 온오프밸브부(320)를 일체로 구성하여 이루어진 복합밸브장치(300)가 설치되고,
상기 팽창밸브부(310)는, 상기 냉매순환라인(R)과 연결됨과 아울러 내부에는 냉매를 팽창시키는 상기 팽창유로(312a) 및 상기 팽창유로(312a)를 통과한 냉매가 유동하는 연통유로(312b)가 형성된 본체(311)와, 상기 본체(311)에 설치되어 상기 팽창유로(312a)를 개폐하는 개폐수단(315)으로 이루어지며,
상기 팽창유로(312a)의 입구측에는 모따기가 형성되고, 상기 모따기의 내측면에는 냉매 유동방향으로 노치부(312c)가 형성되어 상기 개폐수단(315)이 상기 모따기의 내측면에 접촉하여 상기 팽창유로(312a)가 폐쇄 상태일 경우에도 상기 노치부(312c) 및 팽창유로(312a)를 통해 냉매가 일부 유동할 수 있도록 하며,
상기 냉매순환라인(R)의 특정구간에는, 상기 냉매순환라인(R)을 따라 유동하는 냉매가 상기 복합밸브장치(300) 및 증발기(160)를 선택적으로 바이패스하도록 하는 제1바이패스라인(R1)이 설치되고,
상기 제1바이패스라인(R1)에는 제1바이패스라인(R1)을 개폐하는 온오프밸브(195)가 설치되며,
히트 펌프 시스템에서 제습모드시, 상기 팽창밸브부(310)가 팽창유로(312a)를 폐쇄하게 되고, 상기 온오프밸브부(320)는 연통유로(312b)를 개방하게 되어, 상기 실외열교환기(130)에서 배출된 냉매 중 일부는 상기 노치부(312c) 및 연통유로(312b)를 통해 증발기(160)측으로 공급되어 차실내 제습을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.An indoor heat exchanger 110 and an evaporator 160 installed inside the air conditioning case 150 and a compressor 100 installed outside the air conditioning case 150. The indoor heat exchanger 110 and the evaporator 160 are connected to the refrigerant circulation line R, And an outdoor heat exchanger (130), the heat pump system comprising:
An expansion valve unit 310 having an expansion channel 312a for expanding the refrigerant supplied to the evaporator 160 and an expansion valve unit 310 for expanding the refrigerant supplied to the expansion channel 312a are provided on the refrigerant circulation line R on the inlet side of the evaporator 160, Off valve unit 320 for turning on / off the flow of the refrigerant passing through the on-off valve unit 320,
The expansion valve unit 310 is connected to the refrigerant circulation line R and includes therein the expansion passage 312a for expanding the refrigerant and the communication passage 312b for flowing the refrigerant passing through the expansion passage 312a And an opening and closing means 315 provided in the main body 311 for opening and closing the expansion passage 312a,
A chamfer is formed on the inlet side of the expansion passage 312a and a notch 312c is formed in the refrigerant flow direction on the inner side of the chamfer so that the opening and closing means 315 contacts the inner surface of the chamfer, The refrigerant can be partially flowed through the notch 312c and the expansion passage 312a even when the refrigerant line 312a is in the closed state,
A first bypass line (not shown) for selectively bypassing the refrigerant flowing along the refrigerant circulation line R to the combined valve device 300 and the evaporator 160 is provided in a specific section of the refrigerant circulation line R R1)
The first bypass line R1 is provided with an on-off valve 195 for opening and closing the first bypass line R1,
The expansion valve unit 310 closes the expansion passage 312a and the on-off valve unit 320 opens the communication passage 312b in the dehumidification mode of the heat pump system, so that the outdoor heat exchanger 130) is supplied to the evaporator (160) through the notch (312c) and the communication passage (312b) to perform dehumidification in the passenger compartment. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 개폐수단(315)은, 상기 팽창유로(312a)의 일측에 배치되어 상기 팽창유로(312a)를 개폐하도록 작동하는 볼(316)과, 상기 본체(311)의 내부에 승하강 가능하게 설치되어 상기 볼(316)을 작동시키는 작동축(317)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.The method according to claim 1,
The opening and closing means 315 includes a ball 316 disposed at one side of the expansion passage 312a and operated to open and close the expansion passage 312a, And an operating shaft (317) for operating the ball (316). 제 1 항에 있어서,
상기 온오프밸브부(320)는, 상기 본체(311)의 일측면에 결합되는 구동장치(321)와, 상기 구동장치(321)에 왕복운동 가능하게 설치되어 상기 연통유로(312b)를 개폐하는 작동밸브(322)로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.The method according to claim 1,
The on-off valve unit 320 includes a driving unit 321 coupled to one side of the main body 311 and a control unit 322 provided on the driving unit 321 so as to reciprocate to open and close the communication passage 312b And a working valve (322). 제 5 항에 있어서,
상기 구동장치(321)는, 상기 작동밸브(322)를 직선 왕복운동시키는 솔레노이드인 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.6. The method of claim 5,
Wherein the drive device (321) is a solenoid that linearly reciprocates the actuation valve (322). 삭제delete
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