KR100862854B1 - 차량용 냉난방시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 차량용 냉난방시스템은, 이산화탄소 또는 탄화수소계열의 냉매를 사용하며, 난방시에는 냉각수와 공기유동수단(50)에 의해 유동하는 공기를 열교환시켜 차량실내를 난방하고, 냉방시에는 압축기(10)와 응축기(20) 및 팽창밸브(30)를 구비하는 냉매순환시스템의 냉매와 공기유동수단(50)에 의해 유동하는 공기를 열교환시켜 차량실내를 냉방하는 차량용 냉난방시스템에 있어서, 차량 실외에는 상기 팽창밸브(30)를 통과한 냉매와 냉각수가 열교환되는 실외열교환기(40)가 설치되고, 차량 실내에는 상기 실외열교환기(40)를 통과한 냉각수와 공기유동수단(50)에 의해 유동하는 공기와 열교환되는 실내열교환기(60)가 설치되어 있으므로, 이산화탄소 또는 탄화수소계열의 냉매를 사용하는 냉난방시스템에서 고압과 냉매누설시의 위험을 줄여 승차원의 안전성을 높이고 차량의 실내공간 활용도를 높이는 효과가 있다.

Description

차량용 냉난방시스템{cooling and heating system for vehicle}

도1은 종래 차량용 냉난방시스템을 나타내는 구성도,

도2는 본 발명에 의한 차량용 냉난방시스템을 나타내는 구성도,

도3은 본 발명에 의한 차량용 냉난방시스템에서 냉방시의 냉매 및 냉각수 흐름도,

도4는 본 발명에 의한 차량용 냉난방시스템에서 난방시의 냉각수 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 압축기 20 : 응축기

30 : 팽창밸브 40 : 실외열교환기

50 : 공기유동수단 60 : 실내열교환기

70 : 펌프 80 : 냉각수 방향전환수단

82 : 제1밸브 84 : 제2밸브

86 : 제3밸브

본 발명은 차량용 냉난방시스템에 관한 것이다.

차량용 냉난방시스템은 여름철에는 차량 실내에 차가운 공기를 공급하고 겨울철에는 따뜻한 공기를 공급하는 시스템이다.

종래 차량용 냉난방시스템은 도1에 도시한 바와 같이, 냉매를 압축하여 배출하는 압축기(1)와, 상기 압축기에서 나온 냉매를 응축하면서 방열시키는 응축기(2)와, 상기 응축기(2)를 통과한 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(3)와, 상기 팽창밸브(3)를 통과한 냉매를 상온의 공기와 열교환시켜 주위의 잠열을 빼앗아 증발시키는 증발기(4)로 이루어지는 냉매순환시스템과; 엔진(E)에서 뜨거워진 냉각수의 열을 방열하는 히터(5)와 도시하지 않는 라디에이터와, 냉각수를 순환시키는 펌프(6)로 이루어지는 냉각수순환시스템으로 되어 있다.

상기 냉난방시스템에서 증발기(4)와 히터(5)는 차량 실내에 구비된 공조유니트(H)의 내부에 설치되어 있으며, 나머지 요소는 차량 실외에 설치된다. 상기 공조유니트(H)의 내부에는 공기를 송풍하는 블로아(B)가 설치되어 있다.

이와 같이 구성된 종래의 냉난방시스템에서 냉방시(여름철)에는 상기 히터(5)로 순환되는 냉각수는 도시하지 않은 라디에이터(실외에 설치)로 방향을 바꾸어 순환되어 엔진(E)이 냉각되고, 냉매순환시스템이 작동되어 팽창밸브(3)를 통하여 증발기(4)로 유입된 저온저압의 냉매는 블로아(B)에 의해 유동하는 공기와 열교환을 이루며 증발되는 과정에서 차가운 공기로 되어 차량 실내에 공급된다.

그리고, 난방시(겨울철)에는 냉매순환시스템은 작동되지 않고, 엔진(E)에서 데워진 냉각수가 히터(5)로 순환되어 블로아(B)에 의해 유동하는 공기와 열교환되 어, 뜨거운 공기가 차량 실내에 공급된다.

그런데, 현재 냉매순환시스템의 냉매는 주로 HFC-134a를 사용하고 있으나 지구 온난화 지수가 높아 대체 사용규제에 직면하고 있다. 이를 극복하기 위해 자연 냉매인 이산화탄소 또는 탄화수소 계열의 냉매를 사용하는 시스템이 개발되고 있다.

그러나, 이산화탄소 냉매의 경우에 사용압력이 HFC-134a에 비해 약 10배 정도의 고압이며, 탄화수소 계열의 냉매의 경우에는 가연성이 있어 누설시 화재의 위험이 있으므로, 종래 차량용 냉난방시스템은 증발기가 차량 실내에 위치하고 있어 고압의 문제점과 냉매 누설시 화재의 위험에 승차원이 노출되어 있다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 이산화탄소 또는 탄화수소계열의 냉매를 사용하는 냉난방시스템에서 고압과 냉매누설시의 위험을 줄여 승차원의 안전성을 높이는 차량용 냉난방시스템을 제공하는데 있다.

본 발명에 의한 차량용 냉난방시스템은, 이산화탄소 또는 탄화수소계열의 냉매를 사용하며, 난방시에는 냉각수와 공기유동수단에 의해 유동하는 공기를 열교환시켜 차량실내를 난방하고, 냉방시에는 압축기와 응축기 및 팽창밸브를 구비하는 냉매순환시스템의 냉매와 공기유동수단에 의해 유동하는 공기를 열교환시켜 차량실 내를 냉방하는 차량용 냉난방시스템에 있어서, 차량 실외에는 상기 팽창밸브를 통과한 냉매와 냉각수와 열교환되는 실외열교환기가 설치되고, 차량 실내에는 상기 실외열교환기를 통과한 냉각수와 공기유동수단에 의해 유동하는 공기와 열교환되는 실내열교환기가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

냉방시에는 상기 냉각수가 엔진을 거치지 않고 상기 실외열교환기와 상기 실내열교환기를 순환하도록 상기 냉각수가 흐르는 라인에는 냉각수 방향전환수단이 설치되어 있다.

상기 냉각수 방향전환수단은, 상기 실내열교환기와 상기 엔진 사이의 냉각수 라인에 설치된 제1밸브와, 상기 엔진과 상기 실외열교환기 사이의 냉각수 라인에 설치된 제2밸브와, 상기 실내열교환기와 상기 제1밸브 사이의 냉각수 라인과 상기 제2밸브와 상기 실외열교환기 사이의 냉각수 라인을 연통/차단시키는 제3밸브로 이루어진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 차량용 냉난방시스템은 이산화탄소 또는 탄화수소계열의 냉매를 사용하는 냉매라인을 가지며, 냉방시에는 상기 냉매의 열교환에 의해 차량실내를 냉방하고 난방시에는 엔진을 순환하는 냉각수의 열교환에 의해 차량실내를 난방하는 차량용 냉난방시스템에 적용되는 시스템이며, 냉매가 순환하는 냉매순환시스템은 모두 실외에 설치되어 있다.

도2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 차량용 냉난방시스템은, 냉매를 압축하여 배출하는 압축기(10)와, 상기 압축기(10)에서 나온 냉매를 응축하면서 방열시키 는 응축기(20)와, 상기 응축기(20)를 통과한 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(30)와, 상기 팽창밸브(30)를 통과한 냉매를 냉각수와 열교환시켜 냉각수의 열을 빼앗아 증발시키는 실외열교환기(40)과, 냉방시에 상기 실외열교환기(40)에서 냉매와 열교환된 냉각수가 공기유동수단(50 : 블로아)에 의해 유동하는 공기를 차가운 공기로 바꾸며 실내에 설치된 실내열교환기(60)와, 상기 냉각수를 순환시키는 펌프(70)와, 냉난방시에 냉각수의 흐름을 바꾸는 냉각수 방향전환수단(80 : 밸브)으로 이루어진다.

상기 공기유동수단(50 : 블로아)과 상기 실내열교환기(60)는 차량실내에 구비된 공조유니트(H)의 내부에 설치되어 있다.

상기 냉각수 방향전환수단(80)은 냉방시에는 상기 냉각수가 엔진(E)을 거치지 않고 상기 실외열교환기(40)와 상기 실내열교환기(60)를 순환하도록 상기 냉각수가 흐르는 라인에 설치된 다수의 밸브로 되어 있는데, 일예로 상기 실내열교환기(60)와 상기 엔진(E) 사이의 냉각수 라인에 설치된 제1밸브(82)와, 상기 엔진(E)과 상기 실외열교환기(40) 사이의 냉각수 라인에 설치된 제2밸브(84)와, 상기 실내열교환기(60)와 상기 제1밸브(82) 사이의 냉각수 라인과 상기 제2밸브(84)와 상기 실외열교환기(40) 사이의 냉각수 라인을 연통/차단시키는 제3밸브(86)로 이루어진다.

그리고, 실외에는 상기 엔진(E)을 순환하는 냉각수를 방열하도록 실외에는 도시하지 않은 별도의 라디에이터가 설치되어 있다. 따라서, 상기 냉각수 방향전환수단(80)이 없이 냉방시에 상기 실외열교환기(40)와 열교환되는 냉각수가 상기 엔 진(E)을 순환되게 할 수도 있으나, 충분한 냉방이 이루어지지 않고 엔진을 냉각하는 효율도 떨어지므로 상기 냉각수 방향전환수단(80)이 설치되는 것이 바람직하다.

도시하지 않은 상기 라디에이터는 상기 실외열교환기(40)를 통과하는 냉각수의 라인에서 분기되어 설치되어 냉각수가 순환되게 할 수도 있고, 상기 엔진에서 별도로 냉각수 라인을 구성하여 설치할 수도 있다.

한편, 상기 냉각수 방향전환수단(80)의 제3밸브(86)의 입구와 출구는, 상기 실내열교환기(60)와 상기 제1밸브(82) 사이의 냉각수 라인과 상기 제2밸브(84)와 상기 실외열교환기(40) 사이의 냉각수 라인을 근접되게 함으로써 상기 냉각수 라인에 각각 직접 연결되게 하여 냉각수관로를 줄일 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 차량용 냉난방시스템의 실시예에서, 냉방시(여름철)에는 도3에 도시한 바와 같이, 상기 냉각수 방향전환수단(80)의 제1밸브(82)와 제2밸브(84)는 닫히고 제3밸브(86)는 열리며, 펌프(70)에 의해 유동하는 냉각수는 상기 실외열교환기(60)에서 냉매와 열교환되어 차가워진 후 상기 실내열교환기(60)을 통과하면서 공기유동수단(50)에 의해 유동하는 공기를 차거운 공기로 바꾸어 냉방하게 되며, 냉매는 상기 압축기(10), 응축기(20), 팽창밸브(30) 및 실외열교환기(40)을 순환하면서 냉매사이클을 이룬다. 이때, 엔진(E)은 별도의 도시하지 않은 라디에이터에서 방열된 냉각수에 의해 냉각된다.

그리고, 난방시(겨울철)에는 도4에 도시한 바와 같이, 상기 냉각수 방향전환수단(80)의 제1밸브(82)와 제2밸브(84)는 열리고 제3밸브(86)는 닫히며, 압축기(10)가 정지하여 냉매사이클은 형성되지 않는다. 따라서, 엔진(E)에서 데워진 냉 각수는 펌프(70)에 의해 유동하여 상기 실내열교환기(60)을 통과하면서 공기유동수단(50)에 의해 유동하는 공기를 따뜻한 공기로 바꾸어 난방하게 된다. 이때 필요에 따라 엔진에서 데워진 냉각수를 도시하지 않은 라디에이터로 순환시켜 방열함으로써 엔진을 냉각하는 효율을 높일 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 차량용 냉난방시스템에 의하면, 냉매가 흐르는 열교환기가 실내에 설치되어 있지 않으므로, 이산화탄소를 냉매로 사용하는 경우에 승차원을 고압으로부터 보호하고 냉매누설시 이산화탄소 중독으로 인한 상해를 방지할 수 있으며, 탄화수소 계열의 냉매를 사용하는 경우에 냉매 누설시 화재의 위험에서 벗어날 수 있다. 또한, 차량내부에는 하나의 열교환기만 설치되어 있으므로 차량의 실내공간 활용도가 높아지는 효과가 있다.

본 발명에 의한 차량용 냉난방시스템에 의하면, 이산화탄소 또는 탄화수소계열의 냉매를 사용하는 냉난방시스템에서 고압과 냉매누설시의 위험을 줄여 승차원의 안전성을 높이며, 차량의 실내공간 활용도를 높이는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 이산화탄소 또는 탄화수소계열의 냉매를 사용하며, 난방시에는 냉각수와 공기유동수단에 의해 유동하는 공기를 열교환시켜 차량실내를 난방하고, 냉방시에는 압축기와 응축기 및 팽창밸브를 구비하는 냉매순환시스템의 냉매와 공기유동수단에 의해 유동하는 공기를 열교환시켜 차량실내를 냉방하는 차량용 냉난방시스템에 있어서,

   차량 실외에는 상기 팽창밸브를 통과한 냉매와 냉각수와 열교환되는 실외열교환기가 설치되고,

   차량 실내에는 상기 실외열교환기를 통과한 냉각수와 공기유동수단에 의해 유동하는 공기와 열교환되는 실내열교환기가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방시스템.
2. 청구항 1에 있어서,

   냉방시에는 상기 냉각수가 엔진을 거치지 않고 상기 실외열교환기와 상기 실내열교환기를 순환하도록 상기 냉각수가 흐르는 라인에는 냉각수 방향전환수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방시스템.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 냉각수 방향전환수단은,

   상기 실내열교환기와 상기 엔진 사이의 냉각수 라인에 설치된 제1밸브와,

   상기 엔진과 상기 실외열교환기 사이의 냉각수 라인에 설치된 제2밸브와,

   상기 실내열교환기와 상기 제1밸브 사이의 냉각수 라인과 상기 제2밸브와 상기 실외열교환기 사이의 냉각수 라인을 연통 또는 차단시키는 제3밸브로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방시스템.

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