KR101137266B1

KR101137266B1 - 히트 펌프식 공기조화장치

Info

Publication number: KR101137266B1
Application number: KR1020060068926A
Authority: KR
Inventors: 왕윤호; 한성석; 박성일; 장길상
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2006-07-24
Filing date: 2006-07-24
Publication date: 2012-04-20
Also published as: KR20080009398A

Abstract

본 발명은 차량 시동 후 즉시 엔진으로 유입되는 냉각수의 온도를 상승시켜 엔진 성능 향상을 도모하고, 시동 초기에 히터코어내의 냉각수 온도가 난방에 필요한 온도로 도달하지 않았을 때 보조적으로 난방을 실시할 수 있고, 냉난방 모드시 냉기와 온기 풍량이 감소하지 않도록 하며, 하며, 냉방 모드시 제습 성능을 향상시킬 수 있도록 한 히트 펌프식 공기조화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

히트, 펌프, 시스템, 공기조화장치

Description

히트 펌프식 공기조화장치{Air conditioner type heat pump}

도 1은 본 발명에 의한 히트 펌프식 공기조화장치의 구성을 나타낸 것으로, 엔진 가열 모드일때를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 의한 히트 펌프식 공기조화장치의 구성을 나타낸 것으로, 시동 초기 난방모드 일때를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 의한 히트 펌프식 공기조화장치의 구성을 나타낸 것으로, 정상 운행시 난방모드일때를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명에 의한 히트 펌프식 공기조화장치의 구성을 나타낸 것으로, 냉방모드 일때를 나타낸 도면.

도 5는 본 발명에 의한 히트 펌프식 공기조화장치의 구성을 나타낸 것으로, 제습 난방모드 일때를 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 압축기

200 : 난방용 실내 열교환기

210 : 바이패스 도어

300 : 실외 열교환기

400 : 제1 방향전환밸브

500 : 교축수단

600 : 냉방용 실내 열교환기

610 : 공조덕트

650 : 히터코어

651 :온도조절도어

660 : 엔진

700 : 어큐뮬레이터

800 : 제2 방향전환밸브

900 : 내부열교환기

910 : 제1 개폐밸브

920 : 제2 개폐밸브

본 발명은 히트 펌프식 공기조화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량 시동 후 즉시 엔진으로 유입되는 냉각수의 온도를 상승시켜 엔진 성능 향상을 도모하고, 시동 초기에 히터코어내의 냉각수 온도가 난방에 필요한 온도로 도달하지 않았을때 보조적으로 난방을 실시할 수 있고, 냉난방 모드시 냉기와 온기 풍량이 감소하지 않도록 하며, 냉방 모드시 제습 성능을 향상시킬 수 있도록 한 히트 펌프식 공기조화장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 공조 시스템은, 냉방 시스템과 난방 시스템을 포함하여 이루어진다. 대표적인 냉방시스템은, 압축기의 구동에 의하여 토출되는 열교환 매체인 냉매가 응축기, 리시버 드라이어, 팽창밸브 및 증발기를 거쳐 다시 압축기로 순환하는 과정에서, 송풍 공기를 증발기쪽에서 열교환시켜 냉기로 바꾸어 차량의 실내로 공급함으로서, 차량의 실내를 냉방하는 시스템이다. 또한, 대표적인 난방시스템은, 엔진에서 발생하는 열을 냉각하는 냉각하는 냉각수가 순환하는 히터코어쪽에서 송풍공기를 열교환시켜 온기로 바꾸어 차량의 실내로 공급함으로써, 차량의 실내를 난방하는 시스템이며, 내연기관 차량에 적용된다.

그런데, 추운 날씨에 차량을 난방하는 경우, 엔진을 시동한 때부터 냉각수가 가열될때 까지는 상당한 시간이 소요되므로, 초기 난방 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

이 문제를 해결하기 위하여, 엔진의 열을 이용하여 공기를 가열하지 않고, 냉매의 열을 이용하여 가열하는 공조시스템이 개발되고 있다. 이러한 공조시스템은, 비용 절감 및 컴팩트한 디자인을 위하여, 기존의 냉동사이클을 구성하는 부품을 사용하여 냉/난방 모드의 전환이 가능하도록 구성되는 것이 일반적이다.

그런데, 이러한 공조시스템에 있어서, 예컨대 -20℃~-30℃의 추운 날씨에, 열교환매체로서 R134와 같은 냉매를 사용하여 차량 내부의 온도를 10℃ 이상으로 난방하는 경우, 압축기에서의 냉매 압축비가 커지게 되어 압축기의 용량 및 성능이 커야 하는 문제점이 발생하게 된다.

한편, 전기 자동차용 공조시스템의 경우에는, 내연기관 차량에서와는 달리 냉각수가 순환하는 히터코어가 사용되지 않기 때문에, 그 구성이 내연기관 차량용 공조시스템과는 다르며, 주로 냉/난방모드를 전환할 수 있는 히트 펌프(heat pump) 구조의 공조시스템이 전기 차량에 적용된다.

따라서, 작동 압축비가 낮아 압축 효율이 우수한 점과, 우수한 열전달 특성 때문에, 이산화탄소와 같은 냉매를 사용할 수 있는 한편, 냉/난방 모드를 전환할 수 있고, 전기 자동차는 물론 내연기관 차량에도 적용될 수 있는 공조시스템이 최근 활발히 연구되고 있다.

본 발명은 전술한 바와 같이, 차량 시동 후 즉시 엔진으로 유입되는 냉각수의 온도를 상승시켜 엔진 성능 향상을 도모하고, 시동 초기에 히터코어내의 냉각수 온도가 난방에 필요한 온도로 도달하지 않았을때 보조적으로 난방을 실시할 수 있고, 냉난방 모드시 냉기와 온기 풍량이 감소하지 않도록 하며, 하며, 냉방 모드시 제습 성능을 향상시킬 수 있도록 한 히트 펌프식 공기조화장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 히트 펌프식 공기조화장치는, 흡입된 냉매를 압축하여 토출하는 압축기와; 공조덕트내에 설치되고, 상기 압축기에서 토출되는 고온고압의 냉매가 냉각되면서 공기를 가열하는 난방용 실내 열교환기와; 상기 공조덕트내에 상기 난방용 실내 열교환기의 공기 하류측에 설치되어, 엔진을 경유하는 냉각수가 통과하는 히터코어와; 상기 공조덕트내에 설치되 어 상기 난방용 실내 열교환기를 통과한 공기가 상기 히터코어를 통과하도록 하거나 우회하여 통과하도록 하는 온도조절도어와; 상기 압축기에서 토출되는 고온고압의 냉매를 냉각시키는 실외 열교환기와; 상기 압축기에서 토출되는 고온고압의 냉매 흐름 방향을 상기 난방용 실내 열교환기와 상기 실외 열교환기중의 어느 하나로 전환하는 제1 방향전환밸브와; 상기 난방용 실내 열교환기에서 배출되는 냉매를 교축시키는 교축수단과; 상기 공조덕트내에 상기 난방용 실내 열교환기의 공기 상류측에 배치되며, 냉매를 증발시키는 냉방용 실내 열교환기와; 상기 공조덕트내에 설치되어 상기 냉방용 실내 열교환기를 통과한 공기가 상기 난방용 실내 열교환기를 통과하도록 하거나 우회하여 통과하도록 하는 바이패스 도어와; 상기 냉방용 실내 열교환기에서 배출되는 냉매중 기상의 냉매만을 상기 압축기로 보내지도록 하는 어큐뮬레이터와; 상기 교축수단에서 교축되어 배출되는 냉매의 흐름 방향을 상기 실외 열교환기와 상기 냉방용 실내 열교환기중의 어느 하나로 전환하는 제2 방향전환밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 히트 펌프식 공기조화장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 히트 펌프식 공기조화장치의 구성을 나타낸 것으로, 엔진 가열 모드일때를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 의한 히트 펌프식 공기조화장치의 구성을 나타낸 것으로, 시동 초기 난방모드 일때를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명에 의한 히트 펌프식 공기조화장치의 구성을 나타낸 것으로, 정상 운행시 난방모드일때를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명에 의한 히트 펌프식 공기 조화장치의 구성을 나타낸 것으로, 냉방모드일때를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명에 의한 히트 펌프식 공기조화장치의 구성을 나타낸 것으로, 제습 난방모드일때를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 히트 펌프식 공기조화장치는, 흡입된 냉매를 압축하여 토출하는 압축기(100)와, 공조덕트(610)내에 설치되어 상기 압축기에서 토출되는 고온고압의 냉매가 냉각되면서 공기를 가열하는 난방용 실내 열교환기(200)와, 상기 공조덕트(610)내에 상기 난방용 실내 열교환기(200)의 공기 하류측에 설치되어 엔진(600)을 경유하는 냉각수가 통과하는 히터코어(650)와, 상기 공조덕트(610)내에 설치되어 상기 난방용 실내 열교환기(200)를 통과한 공기가 상기 히터코어(650)를 통과하도록 하거나 우회하여 통과하도록 하는 온도조절도어(651)와, 상기 압축기에서 토출되는 고온고압의 냉매를 냉각시키는 실외 열교환기(300)와, 상기 압축기에서 토출되는 고온고압의 냉매 흐름 방향을 상기 난방용 실내 열교환기(200)와 상기 실외 열교환기(300)중의 어느 하나로 전환하는 제1 방향전환밸브(400)와, 상기 난방용 실내 열교환기(300)에서 배출되는 냉매를 교축시키는 교축수단(500)과, 상기 공조덕트(610)내에 상기 난방용 실내 열교환기(200)의 공기 상류측에 배치되며, 냉매를 증발시키는 냉방용 실내 열교환기(600)와, 상기 공조덕트(610)내에 설치되어 상기 냉방용 실내 열교환기(600)를 통과한 공기가 상기 난방용 실내 열교환기(200)를 통과하도록 하거나 우회하여 통과하도록 하는 바이패스 도어(210)와, 상기 냉방용 실내 열교환기(600)에서 배출되는 냉매중 기상의 냉매만을 상기 압축기(100)로 보내지도록 하는 어큐뮬레이터(700)와, 상기 교축수단(500) 에서 교축되어 배출되는 냉매의 흐름 방향을 상기 실외 열교환기(300)와상기 냉방용 실내 열교환기(600)중의 어느 하나로 전환하는 제2 방향전환밸브(800)를 포함ㅎ한다.

그리고 본 발명은 상기와 같은 구성에서 상기 난방용 실내 열교환기(200)와 실외 열교환기(300)중 어느 하나에서 배출되는 냉매중에서 상기 교축수단(500)에 의해 교축되기 전의 냉매를 상기 어큐뮬레이터(700)에서 배출된 냉매와 서로 열교환시키는 내부열교환기(900)를 더 포함한다.

그리고, 본 발명은 상기와 같은 구성에서 상기 제1 방향전환밸브(400)의 흐름 방향 전환에 의해 냉매가 상기 실외 열교환기(300)로 유입되어 배출되는 경우에만 개방되어 상기 어큐뮬레이터(700)에서 배출된 냉매와 서로 열교환되게 상기 내부열교환기(900)로 유입되도록 하는 제1 개폐밸브(910)와, 상기 제2 방향전환밸브(800)의 흐름 방향 전환에 의해 냉매가 상기 실외 열교환기(300)로 유입되어 배출되는 경우에만 개방되어 상기 어큐뮬레이터(700)와 냉방용 실내 열교환기(600) 사이의 냉매와 합류되도록 하는 제2 개폐밸브(920)를 더 포함하여 이루어진다.

여기서, 전술한 본 발명의 구성중 제1 및 제2 방향전환밸브(400)(8000는통상적으로 사용되는 3방향밸브가 사용되고, 상기 교축수단(500)으로는 팽창밸브가 사용되며, 상기 냉매로는 이산화탄소 가스가 사용된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 엔진 가열모드와, 시동 초기 난방모드, 정상 운행시 난방모드, 냉방모드, 제습 난방모드별로 구분하여 차례대로 설명하기로 한다.

<엔진 가열모드>

여기서, 본 발명에 의한 엔진 가열모드는 차량 시동후 대략 1분 정도에 걸쳐 실시되는 모드로서, 이 모드를 구현하기 위해서는 제1 개폐밸브(910)는 폐쇄상태이고, 제1 방향전환밸브(400)는 난방용 실내 열교환기(200)측으로 냉매가 흘러가도록 흐름 방향이 전환된 상태이며, 제2 방향전환밸브(800)는 실외 열교환기(300)측으로 냉매가 흘러가도록 흐름 방향이 전환된 상태이며, 제2 개폐밸브(920)는 개방된 상태이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 압축기(100)로부터 토출되는 고온 고압의 냉매는 제1 방향전환밸브(400)의 흐름 방향 전환작용에 의해 공조덕트(610)내에 설치된 난방용 실내 열교환기(200)로 유입된 후, 내부 열교환기(900)측으로 유동된다.

한편, 상기 내부 열교환기(900)를 통과한 냉매는 교축수단(500)을 통과하면서 교축된 다음 제2 방향전환밸브(800)로 유입된다. 이후, 제2 방향전환밸브(800)로 유입된 냉매는 흐름 방향 전환 작용에 의해 실외 열교환기(300)로 유입되어 응축된 후 배출되어 리턴배관(310)을 따라 리턴되며, 이렇게 리턴배관(310)을 따라 리턴되는 응축된 냉매는 개방된 제2 개폐밸브(920)로 유입된다.

다음으로, 상기 제2 개폐밸브(920)로 유입된 냉매는 어큐뮬레이터(700)를 통과하면서 기상의 냉매만이 전술한 내부 열교환기(900)로 유입된다.

여기서, 상기 내부 열교환기(900)에서는 상기 어큐뮬레이터(700)로부터 유입된 기상 냉매와 상기 난방용 열교환기(2000에서 배출되는 고온의 냉매와 서로 열교환된다.

상기와 같이 내부 열교환기(900)에서 열교환된 냉매는 마지막으로 압축기(100)로 복귀하게 된다.

따라서, 본 발명에 의한 엔진 가열모드는 상기 제1 및 제2 방향전환밸브(400)(800)의 냉매 흐름 방향 전환에 의해, 상기 압축기(100)에서 토출된 냉매는 난방용 실내 열교환기(200), 내부 열교환기(900), 교축수단(500), 실외 열교환기(300)와, 제2 개폐밸브(920), 어큐뮬레이터(700), 내부 열교환기(900)를 순서적으로 통과하여 상기 압축기(100)로 복귀하는 흐름 경로를 가지면서 반복적으로 수행하게 된다.

여기서, 상기 내부 열교환기(900)는 상기 압축기(100)로 복귀하는 흡입 냉매를 난방용 실내 열교환기(200)에서 배출되는 고온의 냉매열로 가열하여 압축기로부터 토출되는 냉매의 온도를 증가시키고, 액상의 냉매가 압축기로 유입되는 것을 억제하여 겨울철 압축기를 보호함과 아울러 본 발명의 시스템의 효율을 향상시키게 된다.

한편, 전술한 바와 같이 엔진 가열모드를 수행하는 과정에서 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 바이패스 도어(210)는 상기 냉방용 실내 열교환기(600)를 통과한 공기가 상기 난방용 실내 열교환기(200)를 통과하도록 작동되고, 상기 온도조절도어(651)는 상기 난방용 실내 열교환기(200)를 통과한 공기가 히터코어(650)를 통과하도록 작동되는데, 이렇게 함으로써, 송풍팬(620)에 의해 송풍되는 공기는 증발 작용 모드로 작동되고 있지 않은 냉방용 실내 열교환기(600)를 통과한 다음, 난방용 실내 열교환기(200)를 통과하면서 이와 열교환되어 온도가 높은 고온의 상태가 된다.

계속하여, 상기 난방용 실내 열교환기(200)를 통과한 고온의 공기는 히터코어(650)를 통과하게 된다.

이때, 히터코어(650)의 내부를 순환하는 냉각수의 온도는 차량 시동후 대략 1분 경과한 시점에서 저온이기 때문에, 히터코어(650)를 통과하는 고온의 공기와 열교환되어 고온으로 온도가 상승하게 되며, 이로 인해 고온의 냉각수는 엔진을 경유하여 엔진을 데워주기 때문에 엔진 출력 성능을 향상시켜 주게 된다.

이제까지는 본 발명의 엔진 가열모드에 대해 설명하였다.

다음으로, 본 발명의 시동 초기 난방모드에 대해 설명하기로 한다.

<시동 초기 난방모드>

여기서, 본 발명에 의한 시동 초기 난방모드가 구현되기 위해서는 제1 개폐밸브(910)는 폐쇄상태이고, 제1 방향전환밸브(400)는 난방용 실내 열교환기(200)측으로 냉매가 흘러가도록 흐름 방향이 전환된 상태이며, 제2 방향전환밸브(800)는 실외 열교환기(300)측으로 냉매가 흘러가도록 흐름 방향이 전환된 상태이며, 제2 개폐밸브(920)는 개방된 상태로서, 전술한 엔진 가열모드와 동일하다.

다만, 상기 엔진 가열모드와 다른점은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 바이패스 도어(210)는 상기 냉방용 실내 열교환기(600)를 통과한 공기가 상기 난방용 실내 열교환기(200)를 통과하도록 작동되고, 상기 온도조절도어(651)는 상기 난방용 실내 열교환기(200)를 통과한 공기가 히터코어(650)를 우회하여 통과하도록 작동되는 것이 차이점이다.

이와 같은 시동 초기 난방모드를 수행하는 과정에서 상기 바이패스 도어(210)는 상기 냉방용 실내 열교환기(600)를 통과한 공기가 상기 난방용 실내 열교환기(200)를 통과하도록 작동되고, 상기 온도조절도어(651)는 상기 난방용 실내 열교환기(200)를 통과한 공기가 히터코어(650)를 통과하도록 작동되는데, 이렇게 함으로써, 송풍팬(620)에 의해 송풍되는 공기는 증발 작용 모드로 작동되고 있지 않은 냉방용 실내 열교환기(600)를 통과한 다음, 난방용 실내 열교환기(200)를 통과하여 히터코어(650)를 우회하여 통과하게 된다.

이때, 히터코어(650)의 내부를 순환하는 냉각수의 온도는 차량 시동 초기에는 아직 난방에 충분한 온도에 도달되지 않았기 때문에 난방용 실내 열교환기(200)를 통과하면서 열교환 고온의 공기를 히터코어(650)를 통과하도록 하지 않고 우회하여 실내로 토출되도록 한다.

따라서, 차량 시동 초기에 히터코어(650)를 통과하는 냉각수가 난방에 필요한 적정 온도에 도달하기까지 히터코어(650)를 우회하여 통과하도록 제어하여 보조 난방이 이루어지도록 하는 것이다.

이제까지는 본 발명에 의한 시동 초기 난방모드에 대해 설명하였다.

이하부터는 본 발명에 의한 정상운행시 난방모드에 대해 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

전술한 바와 같이 차량 시동 초기 난방모드를 소정 시간 동안 실시하게 되면, 히터코어(650)를 통과하는 냉각수는 충분히 난방에 필요한 온도에 도달하기 때문에 상기 압축기(100)의 구동을 정지하여 냉매가 유동되지 않도록 제어한 후에, 상기 바이패스 도어(210)는 상기 냉방용 실내 열교환기(600)를 통과한 공기가 상기 난방용 실내 열교환기(200)를 우회하여 통과하도록 작동되고, 상기 온도조절도어(651)는 상기 난방용 실내 열교환기(200)를 통과한 공기가 히터코어(650)를 통과하도록 작동되도록 제어한다.

이렇게 함으로써, 송풍팬(620)에 의해 송풍되는 공기는 증발 작용 모드로 작동되고 있지 않은 냉방용 실내 열교환기(600)를 통과한 다음, 난방용 실내 열교환기(200)를 우회하도록 통과하도록 한 후, 히터코어(650)를 통과하면서 고온의 냉각수와 열교환되어 고온으로 온도가 상승되며, 이로인해 실내에 고온의 공기를 보내줄 수 있게 되는 것이다.

이제까지는 본 발명에 의한 정상운행시 난방모드에 대해 설명하였다.

이하부터는 본 발명의 냉방모드에 대해 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.

여기서, 본 발명에 의한 냉방모드가 구현되기 위해서는 제2 개폐밸브(920)는 폐쇄상태이고, 제1 방향전환밸브(400)는 실외 열교환기(300)측으로 냉매가 흘러갇록 흐름 방향이 전환된 상태이며, 제2 방향전환밸브(800)는 냉방용 실내 열교환기(600)측으로 냉매가 흘러가도록 흐름 방향이 전환된 상태이며, 제1 개폐밸브(910)는 개방된 상태이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 압축기(100)로부터 토출되는 고온 고압의 냉매는 제1 방향전환밸브(400)의 흐름 방향 전환 작용에 의해 실외에 설치된 실외 열교환기(300)로 유입된 후, 개방된 제1 개폐밸브(910)를 경유하여 내부 열교환기(900)측으로 유동하게 된다. 상기 내부 열교환기(900)를 통과하는 냉매는 교축수단(500)을 통과하면서 교축된 다음, 제2 방향전환밸브(800)로 유입된다. 이후, 제2 방향전환밸브(800)로 유입된 냉매는 흐름 방향 전환작용에 의해 냉방용 실내 열교환기(600)로 유입되어 응축된 후, 수액기(700)를 통과하면서 기상의 냉매만이 전술한 내부 열교환기(900)로 유입된다.

여기서, 상기 내부 열교환기(900)에서는 상기 수액기(700)로부터 유입된 기상 냉매와 상기 실외 열교환기(300)에서 배출되는 고온의 냉매가 서로 열교환된다.

상기와 같이, 내부 열교환기(900)에서 열교환된 냉매는 마지막으로 압축기(100)로 복귀하게 된다.

즉, 상기 제1 및 제2 방향전환밸브(400)(800)의 냉매 흐름 방향 전환에 의해, 상기 압축기(100)에서 토출된 냉매는 실외 열교환기(300), 제1 개폐밸브(920), 내부 열교환기(900), 교축수단(500), 냉방용 실내 열교환기(600), 수액기(700), 내부 열교환기(900)를 순서적으로 통과하여 상기 압축기(100)로 복귀하는 흐름 경로를 가지면서 반복적으로 수행하게 된다.

한편, 전술한 냉방모드를 수행하는 과정에서 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 바이패스 도어(210)는 상기 냉방용 실내 열교환기(600)를 통과한 공기가 상기 난방용 실내 열교환기(200)를 우회하여 통과하도록 작동되고, 상기 온도조절도어(651)는 상기 난방용 실내 열교환기(200)를 통과한 공기가 히터코어(650)를 우회하여 통과하도록 작동된다.

이렇게 함으로써, 송풍팬(620)에 의해 송풍되는 공기는 증발 작용 모드로 작동되는 냉방용 실내 열교환기(600)를 통과하면서 열교환되어 온도가 낮은 냉기 상 태로 되어 난방용 실내 열교환기(200)를 우회하도록 통과한 후, 히터코어(650)를 우회하도록 통과하여 실내로 토출된다.

여기서, 냉방용 실내 열교환기(600)를 통과하면서 열교환되어 냉기 상태로 온도가 저하된 공기는 상기 바이패스 도어(210)에 의해 그 풍량이 감소되지 않은 상태로 실내로 토출될 수 있게 된다.

이제까지는 본 발명에 의한 냉방모드에 대해 설명하였다.

이하부터는 본 발명에 의한 제습 난방모드에 대해 설명하기로 한다.

여기서, 본 발명에 의한 제습 난방모드가 구현되기 위해서는 제2 개폐밸브(920)는 폐쇄상태이고, 제1 방향전환밸브(400)는 실외 열교환기(300)측으로 냉매가 흘러가도록 흐름 방향이 전환된 상태이며, 제2 방향전환밸브(800)는 냉방용 실내 열교환기(600)측으로 냉매가 흘러가도록 흐름 방향이 전환된 상태이며, 제1 개폐밸브(910)는 개방된 상태이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 압축기(100)로부터 토출되는 고온 고압의 냉매는 제1 방향전환밸브(400)의 흐름 방향 전환 작용에 의해 실외에 설치된 실외 열교환기(300)로 유입된 후, 개방된 제1 개폐밸브(910)를 경유하여 내부 열교환기(900)측으로 유동하게 된다. 상기 내부 열교환기(900)를 통과하는 냉매는 교축수단(500)을 통과하면서 교축된 다음, 제2 방향전환밸브(800)로 유입된다. 이후, 제2 방향전환밸브(800)로 유입된 냉매는 흐름 방향 전환작용에 의해 냉방용 실내 열교환기(600)로 유입되어 응축된 후, 수액기(700)를 통과하면서 기상의 냉매만이 전술한 내부 열교환기(900)로 유입된다.

그리고, 상기 바이패스 도어(210)는 상기 냉방용 실내 열교환기(600)를 통과한 공기가 상기 난방용 실내 열교환기(200)를 우회하여 통과하도록 작동되고, 상기 온도조절도어(651)는 상기 난방용 실내 열교환기(200)를 통과한 공기가 히터코어(650)를 통과하도록 작동되도록 제어하는 것이다.

즉, 전술한 냉방모드를 실시하는 도중에 차량 유리창에 성에가 생성되면, 상기 온도조절도어(651)를 작동시켜 냉방용 실내 열교환기(600)를 통과한 공기가 히터코어(650)를 통과하도록 함으로써, 냉방용 실내 열교환기(600)에서 발생되는 응축수가 히터코어(650)를 통과하면서 증발되며, 이로 인해 습기가 제거됨으로써, 차량 유리창에 성에가 생성되지 않게 된다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 차량 시동 후 즉시 엔진으로 유 입되는 냉각수의 온도를 상승시켜 엔진 성능 향상을 도모하고, 시동 초기에 히터코어내의 냉각수 온도가 난방에 필요한 온도로 도달하지 않았을때 보조적으로 난방을 실시할 수 있고, 냉난방 모드시 냉기와 온기 풍량이 감소하지 않도록 하며, 하며, 냉방 모드시 제습 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims

흡입된 냉매를 압축하여 토출하는 압축기(100)와;

공조덕트(610)내에 설치되어, 엔진(600)을 경유하는 냉각수가 통과하는 히터코어(650)와;

상기 공조덕트(610)내에 상기 히터코어(650)의 공기 상류측에 설치되고, 상기 압축기(100)에서 토출되는 고온고압의 냉매가 냉각되면서 공기를 가열하는 난방용 실내 열교환기(200)와;

상기 공조덕트(610)내에 설치되어 상기 난방용 실내 열교환기(200)를 통과한 공기가 상기 히터코어(650)를 통과하도록 하거나 우회하여 통과하도록 하는 온도조절도어(651)와;

상기 압축기(100)에서 토출되는 고온고압의 냉매를 냉각시키는 실외 열교환기(300)와;

상기 압축기(100)에서 토출되는 고온고압의 냉매 흐름 방향을 상기 난방용 실내 열교환기(200)와 상기 실외 열교환기(300)중의 어느 하나로 전환하는 제1 방향전환밸브(400)와;

상기 난방용 실내 열교환기(200)에서 배출되는 냉매를 교축시키는 교축수단(500)과;

상기 공조덕트(610)내에 상기 난방용 실내 열교환기(200)의 공기 상류측에 배치되며, 냉매를 증발시키는 냉방용 실내 열교환기(600)와;

상기 공조덕트(610)내에 설치되어 상기 냉방용 실내 열교환기(600)를 통과한 공기가 상기 난방용 실내 열교환기(200)를 통과하도록 하거나 우회하여 통과하도록 하는 바이패스 도어(210)와;

상기 냉방용 실내 열교환기(600)에서 배출되는 냉매중 기상의 냉매만을 상기 압축기(100)로 보내지도록 하는 어큐뮬레이터(700)와;

상기 교축수단(500)에서 교축되어 배출되는 냉매의 흐름 방향을 상기 실외 열교환기(300)와상기 냉방용 실내 열교환기(600)중의 어느 하나로 전환하는 제2 방향전환밸브(800)를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 공기조화장치.
제 1 항에 있어서,

상기 난방용 실내 열교환기(200)와 실외 열교환기(300)중 어느 하나에서 배출되는 냉매중에서 상기 교축수단(500)에 의해 교축되기 전의 냉매를 상기 어큐뮬레이터(700)에서 배출된 냉매와 서로 열교환시키는 내부열교환기(900)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 공기조화장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제1 방향전환밸브(400)의 흐름 방향 전환에 의해 냉매가 상기 실외 열교환기(300)로 유입되어 배출되는 경우에만 개방되어 상기 어큐뮬레이터(700)에서 배출된 냉매와 서로 열교환되게 상기 내부열교환기(900)로 유입되도록 하는 제1 개폐밸브(910)와;

상기 제2 방향전환밸브(800)의 흐름 방향 전환에 의해 냉매가 상기 실외 열교환기(300)로 유입되어 배출되는 경우에만 개방되어 상기 어큐뮬레이터(700)와 냉방용 실내 열교환기(600) 사이의 냉매와 합류되도록 하는 제2 개폐밸브(920)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 공기조화장치.