KR101186555B1

KR101186555B1 - 자동차의 냉난방 장치 및 그의 제어방법

Info

Publication number: KR101186555B1
Application number: KR1020100076692A
Authority: KR
Inventors: 김재훈
Original assignee: 갑을오토텍(주)
Priority date: 2010-08-10
Filing date: 2010-08-10
Publication date: 2012-10-08
Also published as: KR20120014621A

Abstract

본 발명은 자동차의 냉난방 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명은 냉매가 압축기, 응축기, 증발기를 차례로 순환하도록 구성된 제1라인과, 상기 제1라인의 냉매와 별도의 냉매가 순환되고, 상기 제1라인의 증발기와 응축기를 공유하며 차량의 실내와 열교환을 실시하는 실내 열교환기가 구비된 제2라인과, 상기 제1라인에서 상기 응축기에 연결되기 전 후 부분에서 분기되며 공랭식 응축기가 구비된 제3라인과, 상기 제2라인에 선택적으로 연결되며 엔진을 순환하는 제4라인과, 제1라인, 제2라인, 제3라인 및 제4라인의 상호 연결부에 장착되어 냉매의 흐름을 제어하는 다수개의 삼방밸브와, 냉방 또는 난방 모드의 선택에 따라 상기 삼방밸브의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 자동차의 냉난방 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 초기 엔진이 예열되지 않을 때 냉방장치로부터 응축열을 제공받아 난방을 수행함으로써 초기 난방속도의 향상을 기할 수 있고, 기존에 버스에 장착된 냉방장치를 이용하기 때문에 별도의 프리히터를 마련하지 않아도 된다.

Description

자동차의 냉난방 장치 및 그의 제어방법{A Car Air Conditioning System and controlling method of it}

본 발명은 자동차의 냉난방 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 차량의 실내를 냉방하는 냉방장치와 엔진의 열을 이용하여 난방을 수행하는 난방장치를 구비한 자동차의 냉난방 장치이다.

일반적으로 버스 차량에는 냉방 사이클을 통해 냉기를 공급하는 냉방장치와, 엔진의 열을 순환시켜 차량의 내부로 공급하여 난방을 수행하는 난방장치가 장착된다.

그런데 차량이 주행하는 동안에는 엔진이 충분히 과열되어 있기 때문에 엔진의 열을 이용하여 충분히 난방을 수행할 수 있으나, 처음으로 버스에 시동을 거는 경우에는 엔진이 충분히 예열되지 않아 온도가 낮으므로 엔진의 열을 직접적으로 이용하여 난방을 수행하기에는 문제가 있다.

따라서 엔진이 예열될 때까지의 초기 난방시에는 실내 난방에 필요한 온도를 보상하기 위해서 별도의 프리히터가 차량에 장착된다.

상기 프리히터는 PTC 히터 등으로 구성되어 엔진의 열이 실내로 전달되는 경로에서 발열하면서 열기를 실내로 공급하도록 동작한다.

이와 같이 종래에 버스는 초기에 엔진의 예열이 완전하게 이루어지지 않은 경우에 엔진의 열을 이용하지 못하기 때문에 PTC히터 등 별도의 프리히터를 이용하여 초기 난방을 수행하였다.

그런데 상기 프리히터는 초기 난방을 수행하기 위한 온도까지 승온되는 속도가 낮은 문제점과 별도로 차량에 장착되도록 마련되기 때문에 레이아웃 설계시 공간 및 비용의 손실을 가져오는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 엔진 예열이 되는 동안 초기 난방속도의 향상을 기할 수 있고, 기존에 버스에 장착된 장치를 이용하기 때문에 별도의 프리히터를 마련하지 않아도 될 수 있는 공냉식 냉방장치를 이용한 버스의 난방시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 자동차의 냉난방장치는 냉매가 압축기, 응축기, 증발기를 차례로 순환하도록 구성된 제1라인; 상기 제1라인의 냉매와 별도의 냉매가 순환되고, 상기 제1라인의 증발기와 응축기를 공유하며 차량의 실내와 열교환을 실시하는 실내 열교환기가 구비된 제2라인; 상기 제1라인에서 상기 응축기에 연결되기 전 후 부분에서 분기되며 공랭식 응축기가 구비된 제3라인; 상기 제2라인에 선택적으로 연결되며 엔진을 순환하는 제4라인; 제1라인, 제2라인, 제3라인 및 제4라인의 상호 연결부에 장착되어 냉매의 흐름을 제어하는 다수개의 삼방밸브; 및 냉방 또는 난방 모드의 선택에 따라 상기 삼방밸브의 작동을 제어하는 제어부;를 포함한다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 증발기 및 상기 응축기는 각각의 냉매가 별도로 교차하여 흐르면서 서로 섞이지 않고 열교환이 이루어지는 이종유체 열교환기로 이루어진다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 제2라인 및 제4라인에 흐르는 냉매는 냉각수로 이루어진다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 제1라인 및 상기 제3라인에 흐르는 냉매는 R-152a로 이루어진다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 삼방밸브는 상기 제4라인의 엔진을 지난 부분에서 분기된 라인에 연결되어 냉매가 유입되고, 유입된 냉매를 상기 제2라인의 증발기에 연결되기 전 부분과, 상기 제2라인에서 상기 응축기를 지난 부분에 선택적으로 공급하는 제1삼방밸브; 상기 제1라인에서 상기 제3라인이 분기되는 지점에 설치되어 상기 압축기를 지난 냉매가 유입되고, 유입된 냉매를 상기 응축기나 상기 공랭식 응축기에 선택적으로 공급하는 제2삼방밸브; 상기 제2라인의 상기 증발기에 연결되기 전 부분에 장착되어 냉매를 공급하고, 상기 제2라인의 실내 열교환기를 지난 부분과, 상기 제1삼방밸브를 지난 부분에 연결되어 선택적으로 냉매를 공급받는 제3삼방밸브; 상기 제2라인의 상기 실내 열교환기를 지난 부분에 연결되어 냉매가 유입되고, 유입된 냉매를 상기 제3삼방밸브와 상기 제4라인의 상기 엔진을 지나기 전 부분에 선택적으로 공급하는 제4삼방밸브; 를 포함한다.

또한, 보다 바람직하게는, 제2라인에는 상기 실내 열교환기와 상기 제4삼방밸브 사이에 리저버탱크가 장착되고, 상기 제4삼방밸브와 상기 제3삼방밸브 사이에 서킷 펌프가 장착된다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 실내 열교환기에는 열교환된 공기를 차량의 실내로 송풍하는 송풍기가 장착된다.

또한, 보다 바람직하게는, 제 3라인은 일측은 상기 압축기를 지난 부분에 연결되고, 타측은 상기 응축기를 지난 부분에 연결되며, 상기 공랭식 응축기를 지난 부분에는 냉매의 역순환을 방지하는 체크밸브가 장착된다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 자동차의 냉난방장치의 제어방법으로서, 상기 제어부는 냉방모드인 경우, 상기 제1라인의 상기 압축기를 가동시키고, 상기 제2삼방밸브는 상기 압축기에서 유입된 냉매를 상기 제3라인의 상기 공랭식 응축기로 공급하도록 작동시키고, 상기 제4삼방밸브는 상기 실내 열교환기에서 유입된 냉매를 상기 제3삼방밸브 측으로 공급하도록 작동시키고, 상기 제3삼방밸브는 상기 제4삼방밸브에서 유입된 냉매를 상기 증발기로 공급하도록 작동시킨다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 자동차의 냉난방장치의 제어방법으로서, 상기 제어부는 초기 난방모드인 경우, 상기 제1라인을 순환시키고, 상기 제2삼방밸브는 상기 압축기에서 유입된 냉매를 상기 응축기로 공급하도록 작동시키고, 상기 제4삼방밸브는 상기 실내 열교환기에서 유입된 냉매를 상기 제3삼방밸브 측으로 공급하도록 작동시키고, 상기 제3삼방밸브는 상기 제4삼방밸브에서 유입된 냉매를 상기 증발기로 공급하도록 작동시킨다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 자동차의 냉난방장치의 제어방법으로서, 상기 제어부는 중간 난방모드인 경우, 상기 제1라인을 순환시키고, 상기 제1삼방밸브는 상기 제4라인에서 공급받은 냉매를 상기 제3삼방밸브에 공급하도록 작동시키고, 상기 제2삼방밸브는 상기 압축기에서 유입된 냉매를 상기 응축기로 공급하도록 작동시키고, 상기 제4삼방밸브는 상기 실내 열교환이에서 유입된 냉매를 일부는 상기 제3삼방밸브 측으로 공급하고, 나머지 일부는 상기 제4라인에 장착된 엔진펌프로 공급하도록 작동시키고, 상기 제3삼방밸브는 상기 제4삼방밸브와 상기 제1삼방밸브에서 각각 일부의 냉매가 유입되고, 유입된 냉매를 상기 증발기로 공급하도록 작동시킨다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 자동차의 냉난방장치의 제어방법으로서, 상기 제어부는 최종 난방모드인 경우, 상기 제1라인의 순환을 중단시키고, 상기 제1삼방밸브는 상기 제4라인에서 공급받은 냉매를 상기 실내열교환기에 공급하도록 작동시키고, 상기 제4삼방밸브는 상기 실내 열교환기에서 유입된 냉매를 상기 제4라인에 장착되는 엔진펌프로 공급하도록 작동시킨다.

본 발명에 의하면, 초기 엔진이 예열되지 않을 때 냉방장치로부터 응축열을 제공받아 난방을 수행함으로써 초기 난방속도의 향상을 기할 수 있고, 기존에 버스에 장착된 냉방장치를 이용하기 때문에 별도의 프리히터를 마련하지 않아도 된다.

또한 냉매의 순환을 효율적으로 제어할 수 있기 때문에 냉난방에 사용되는 총냉매량을 줄임으로써 냉매를 절약할 수 있다.

또한 차량의 실내의 냉방 및 난방을 실시하는 제2라인에는 인체에 무해하고 안전한 냉각수를 냉매로 사용하여 안전성을 향상시키고, 차량의 실내와 접하지 않는 제1라인과 제3라인에는 열교환 효율이 좋으나 인체에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있는 냉매를 사용하는 것이 가능하므로 냉난방 성능이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 냉난방 장치에서 냉방모드를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 냉난방 장치에서 냉방장치를 이용한 초기 난방모드를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 냉난방 장치에서 냉방장치와 난방장치를 이용한 중간 난방모드를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 냉난방 장치에서 난방장치를 이용한 최종 난방모드를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 냉난방 장치의 제어방법에 대한 흐름도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 냉난방 장치에서 냉방모드를 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 냉난방 장치에서 냉방장치를 이용한 초기 난방모드를 보여주는 도면이며, 도 3은 본 발명의 냉난방 장치에서 냉방장치와 난방장치를 이용한 중간 난방모드를 보여주는 도면이고, 도 4는 본 발명의 냉난방 장치에서 난방장치를 이용한 최종 난방모드를 보여주는 도면이며, 도 5는 본 발명의 냉난방 장치의 제어방법에 대한 흐름도이다.

본 발명의 실시예로서 차량에 장착되는 냉난방 장치는 냉매가 압축기(310), 제2삼방밸브(320), 응축기(420) 및 증발기(410)를 차례로 순환하는 제1라인(300)과, 제1라인(300)과 분리된 별도의 라인으로 구성되어 제1라인(300)의 냉매와 같은 종류 또는 다른 종류의 냉매가 순환되고 응축기(420)와 증발기(410)을 공유하며 차량의 실내와 열교환을 실시하는 실내 열교환기(210)가 구비된 제2라인(200)과, 응축기(420)에 연결되기 전 후 부분에 양 끝단이 연결되어 제1라인(300)의 중간을 가로지르며 중간에 공랭식 응축기(330)이 구비된 제3라인(500)과, 엔진(110)(Engine)과 라디에이터(130)(Radiator)를 포함하며 제2라인(200)에 선택적으로 연결되는 제4라인(100)으로 이루어지고, 제1라인(300)과 제2라인(200)과 제3라인(500)과 제4라인(100)의 상호 연결부에 장착되어 냉매의 흐름을 제어하는 다수개의 삼방밸브와 냉방 또는 난방 모드의 선택에 따라 삼방밸브의 작동을 제어하는 제어부가 포함된다. 이러한 냉난방장치는 버스, 승용차, 트럭 등 운송용 차량에 적용된다.

제1라인(300)과 제3라인(500)에 흐르는 냉매와 제2라인(200)과 제4라인(100)에 흐르는 냉매는 동일한 종류의 냉매인 냉각수로 이루어질 수도 있으나, 제2라인(200) 및 제4라인(100)에 흐르는 냉매는 냉각수를 이용하고, 제1라인(300)과 제3라인(500)에 흐르는 냉매는 냉각수 이외의 다른 종류의 냉매를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 이종의 냉매가 사용가능한 구조로 이루어져 냉각효율을 증가시킴과 동시에, 승객이 탑승한 실내와 접하지 않는 제1라인(300)과 제3라인(500)에 R-152a 냉매와 같이 인체에 좋지 않은 영향을 끼칠 소지가 있는 냉매를 이용하는 것이 가능한 특징을 갖는다.

상기 증발기(410) 및 응축기(420)는 내부에 각각 별도의 냉매가 서로 섞이지 않고 서로 교차하며 흐를 수 있도록 구성되는 이종유체 열교환기로 이루어진다. 이종유체 열교환기는 별도의 인입 및 인출구가 짝을 이루어 형성되고, 각각의 냉매가 내부에 별도의 유로를 따라 흐르면서 서로 열교환을 이루는 장치이다.

상기 삼방밸브는 상기 삼방밸브는 제4라인(100)의 엔진(110)을 지나고 라디에이터(130)에 이르기 전의 라인에서 분기된 라인에 연결되어 냉매가 유입되고 유입된 냉매를 제2라인(200)에 설치된 증발기(410)에 연결되기 전 부분과 제2라인(200)에서 응축기(420)를 지난 부분에 연결되어 선택적으로 냉매를 공급하는 것이 가능한 제1삼방밸브(140)와, 제1라인(300)에서 제3라인(500)이 분기되는 지점에 설치되어 압축기(310)를 지난 냉매가 유입되고, 유입된 냉매를 제3라인(500)에 설치된 공랭식 쿨러(330)나 응축기(420)에 선택적으로 공급하는 제2삼방밸브(320)와, 제2라인(200)의 증발기(410)에 연결되기 전 부분에 장착되어 냉매를 공급하고, 제2라인(200)의 실내 열교환기(210)를 지난 부분과 제1삼방밸브(140)를 지난 부분에 연결되어 선택적으로 냉매를 공급하는 제3삼방밸브(250)와, 제2라인(200)의 실내 열교환기(210)를 지난 부분에 연결되어 냉매가 유입되고, 유입된 냉매를 제3삼방밸브(250)와 제4라인(100)의 엔진(110)을 지나기 전 부분에 선택적으로 공급하는 제4삼방밸브(230)로 이루어진다.

제1라인(300)은 라인에 압축기(310), 제2삼방밸브(320), 응축기(420), 팽창밸브 및 증발기(410)가 순차적으로 설치되어 냉매가 순환된다.

제2라인(200)은 제1라인(300)과 별도의 세컨드 루프(Secondary Loop)를 이루며 차량의 실내의 냉난방에 사용되는 냉난방 라인으로서, 실내 열교환기(210), 리저버 탱크(220), 제4삼방밸브(230), 서킷 펌프(240), 제3삼방밸브(250), 증발기(410) 및 응축기(420)가 순차적으로 설치되어 냉매가 순환된다. 실내 열교환기(210)에는 열교환된 공기를 차량의 실내로 송풍하는 송풍기가 장착된다.

제3라인(500)은 제2삼방밸브(320)에 연결되는 일측에서부터 공랭식 응축기(330)과 체크밸브(340)가 순차적으로 설치되어 냉매가 순환된다. 체크밸브(340)는 냉매의 역순환을 차단하는 장치로, 응축기(430)를 지난 냉매가 공랭식 응축기(330) 측으로 유입되는 것을 방지한다.

제4라인(100)은 엔진펌프(120), 엔진(110) 및 라디에이터(130)에 순차적으로 연결되어 냉매가 순환된다.

상기와 같이 구성된 자동차의 냉난방장치가 각 냉난방 모드별로 작동되는 과정을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이 제어부가 냉방모드인 경우에는 압축기(310)를 작동시켜 제1라인(300)을 순환시키고, 이때 제2삼방밸브(320)는 유입된 냉매를 제3라인(500)로 공급할수 있도록 조작된다. 제2삼방밸브(320)를 지나 공랭식 응축기(330)에 유입된 냉매는 체크밸브(320), 증발기(410)를 차례로 순환한다.

그리고 제4삼방밸브(230)는 실내 열교환기(210)와 리저버 탱크(220)를 지나서 유입된 냉매를 제3삼방밸브(250)에 공급하도록 조작되고, 제3삼방밸브(250)는 제4삼방밸브(230)에서 유입된 냉매를 증발기(410)로 공급하도록 조작되고, 증발기(410)를 지난 냉매는 실내 열교환기(210)로 공급된다.

제1라인(300)의 일부와 제3라인(500)의 작동으로 증발기(410)에서 발생된 냉기는 증발기(410)에 연결된 제2라인(200)을 통해 응축기(420)를 거쳐 실내 열교환기(210)로 유입되고, 실내 열교환기(210)에서 열교환이 이루어지고, 열교환이 이루어진 차가운 공기를 송풍기를 통해 차량 내부로 송풍하여 실내 냉방이 실시되는 것이다.

냉방모드에서 상기 엔진(110)의 열이 상기 실내 열교환기(210)에 유입되지 않도록 상기 제1삼방밸브(140)는 닫힌 상태를 유지한다. 그리고 이러한 냉방모드에서 상기 제1라인(300)에는 인화성이 높아서 잘 사용하지 않았던 R-152a와 같은 냉매를 사용할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 제어부가 초기 난방모드인 경우에는 압축기(310)를 작동시켜 제1라인(300)을 순환시키고, 제2삼방밸브(320)는 압축기(310)에서 유입된 냉매를 응축기(420)에 공급하도록 조작되고, 응축기(420)를 지난 냉매는 팽창밸브(350)와 증발기(410)를 차례로 지난다.

그리고 제4삼방밸브(230)는 실내 열교환기(210)와 리저버 탱크(220)를 지나서 유입된 냉매를 제3삼방밸브(250)에 공급하도록 조작되고, 제3삼방밸브(250)는 제4삼방밸브(230)에서 유입된 냉매를 증발기(410)로 공급하도록 조작된다. 증발기(410)를 지난 냉매는 응축기(420)를 지나 실내 열교환기(210)로 공급된다.

제1라인(300)의 작동으로 응축기(420)에서 발생된 응축열은 응축기(420)에 연결된 제2라인(200)을 통해 실내 열교환기(210)로 유입되어 차량의 실내 난방이 실시되는 것이다.

상기와 같이 엔진(110)의 초기 예열시에는 상기 다수의 삼방밸브들을 적절히 개폐하면서 제1라인(300)은 냉매가 압축기(310), 제2삼밸밸브(320), 응축기(420), 증발기(410)를 순환하는 냉방라인으로 구성하고, 제2라인(200)은 냉각수가 상기 증발기(410), 응축기(420), 실내 열교환기(210), 리저버 탱크(220), 제4삼방밸브(230), 서킷펌프(240), 제3삼방밸브(250)를 순환하는 난방라인을 구성한다. 이때 공랭식 쿨러(330)가 설치된 제3라인(500)은 동작하지 않는다. 제2라인(200)의 난방장치가 상기 엔진(110) 열 대신에 상기 제1라인(300)에 설치된 응축기(420)의 응축열을 이용하여 상기 실내 열교환기(210)로 가열된 냉각수의 열을 공급하도록 하는 것이다.

따라서 본 발명은 초기 엔진(110)이 예열되지 않을 때 초기 난방속도의 향상을 기할 수 있고, 기존에 차량에 장착된 제1라인(300)을 이용함으로써 별도의 프리히터를 마련하지 않아도 되는 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이 엔진의 예열이 충분한 온도에 도달된 상태인 최종 난방모드인 경우에는 제어부가 제1라인(300) 및 제3라인(500)의 순환을 중단시키고, 제1삼방밸브(140)는 제4라인(100)에서 공급받은 냉매를 실내 열교환기(210)에 공급하도록 조작되고, 제4삼방밸브(230)는 실내 열교환기(210)와 리저버 탱크(220)를 지난 냉매를 제4라인(100)에 설치된 엔진펌프(120)에 공급하도록 조작된다. 상기와 같이 삼방밸브를 적절히 개폐하면서 제1라인(300)과의 연결을 차단하고 엔진(110) 열이 상기 실내 열교환기(210)로 공급되도록 한다.

즉, 상기 난방에 필요한 열원은 엔진(110), 라디에이터(130), 엔진펌프(120)를 순환하는 난방라인에서 얻는다.

도 3에 도시된 바와 같이 엔진의 예열이 충분히 도달하지 못한 상태인 중간 난방모드인 경우에는 제어부가 압축기(310)를 작동시켜 제1라인(300)을 순환시키고, 제2삼방밸브(320)는 냉매가 응축기(420)로 공급되도록 조작하여 제3라인(500)의 흐름을 중단시킨다.

그리고 제1삼방밸브(140)는 제4라인(100)에서 공급받은 난방된 냉매를 제3삼방밸브(250)에 공급하도록 조작되고, 제4삼방밸브(230)는 실내 열교환기(210)와 리저버 탱크(220)를 지나서 유입된 냉매를 일부는 제3삼방밸브(250)에 공급하고 나머지 일부는 제4라인(100)의 엔진펌프(120)에 공급하도록 조작되고, 제3삼방밸브(250)는 제4삼방밸브(230)와 서킷 펌프(240)를 지난 냉매 일부와 제1삼방밸브(140)를 지난 냉매 일부가 동시에 유입되고 유입된 냉매를 증발기(410)로 공급하도록 조작된다.

상기와 같이 엔진(110)이 예열은 되었으나, 충분한 온도가 되기 이전까지 중간단계로 상기 엔진(110) 열과 상기 제1라인(300)에 설치된 응축기(420)의 응축열을 함께 이용하여 상기 실내 열교환기(210)를 통해 실내 난방을 수행하는 것이다.

상기와 같은 각 냉난방모드의 동작과정을 보다 상세히 설명하면, 본 발명의 냉난방 장치의 제어방법에 대한 흐름도를 도시한 도 5에 도시된 바와 같이, 실내의 난방을 위해 난방모드가 가동(ON)되면(S10), 제어부는 엔진(110)의 예열 여부를 판단하게 된다(S20). 이때, 엔진이 충분히 예열되거나 계속 동작하여 난방에 필요한 열을 엔진으로부터 직접 얻을 수 있다고 제어부가 판단하면 삼방밸브 및 각 라인을 제어하면서 엔진 열을 이용하는 최종 난방모드를 실시하여 실내의 난방을 수행한다(S80).

그런데 엔진이 예열되지 않고 온도가 낮은 상태라고 판단되면 제1라인(300)을 가동한다(S30). 이때, 다수의 삼방밸브가 적절히 개폐되면서 엔진열을 실내 열교환기에 유입되지 않도록 제4라인(100)의 공급을 차단한 상태가 유지된다(S40).

그리고 초기 난방모드가 실시될 수 있도록 상기 응축기(420)의 응축열이 실내 열교환기(210)에 유입되도록 구성되면서 실내의 초기 난방모드를 수행하게 된다(S50).

이어서 초기 난방동안 상기 엔진이 충분히 예열되었는지를 제어부가 다시 판단(S60)하여 엔진이 예열되어 난방에 필요한 열을 엔진으로부터 직접 얻을 수 있다고 판단되면, 다수의 삼방밸브가 적절히 개폐되면서 제1라인(300)과 제3라인(330)의 냉매 흐름을 차단하고, 상기 엔진(110) 열을 난방에 이용하도록 구성된다(S80).

또한, 초기 난방모드가 진행되면서 엔진의 예열이 시작되고, 엔진 예열이 완료되어 최종 난방모드가 실시되기 전에는 중간 난방모드를 실시하여 응축기(420)의 응축열과 엔진 열을 동시에 사용하는 구성도 추가 실시된다.

이와 같이 본 발명에 의한 자동차의 냉난방장치는 엔진(110)의 예열 상태에 따라 초기 난방모드, 중간 난방모드, 최종 난방모드를 선택적으로 실시하는 것을 특징으로 한다. 이때 엔진은 내연기관이나 전동모터를 말하며, 전기자동차인 경우에는 전동모터, 인버터 및 배터리 등을 내연기관의 엔진을 대체하는 열원으로 사용하는 것이 가능하다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 제4라인 110 : 엔진
120 : 엔진펌프 130 : 라디에이터
140 : 제1 삼방밸브 200 : 제2라인
210 : 실내 열교환기 220 : 리저버 탱크
230 : 제4 삼방밸브 250 : 제3 삼방밸브
300 : 제1라인 310 : 압축기
320 : 제2 삼방밸브 330 : 공랭식 쿨러
340 : 체크밸브 350 : 팽창밸브
410 : 증발기 420 : 응축기
500 : 제3라인

Claims

냉매가 압축기, 응축기, 증발기를 차례로 순환하도록 구성된 제1라인;
상기 제1라인의 냉매와 별도의 냉매가 순환되고, 상기 제1라인의 증발기와 응축기를 공유하며 차량의 실내와 열교환을 실시하는 실내 열교환기가 구비된 제2라인;
상기 제1라인에서 상기 응축기에 연결되기 전 후 부분에서 분기되며 공랭식 응축기가 구비된 제3라인;
상기 제2라인에 선택적으로 연결되며 엔진을 순환하는 제4라인;
제1라인, 제2라인, 제3라인 및 제4라인의 상호 연결부에 장착되어 냉매의 흐름을 제어하는 다수개의 삼방밸브;
냉방 또는 난방 모드의 선택에 따라 상기 삼방밸브의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 삼방밸브는 상기 제4라인의 엔진을 지난 부분에서 분기된 라인에 연결되어 냉매가 유입되고, 유입된 냉매를 상기 제2라인의 증발기에 연결되기 전 부분과, 상기 제2라인에서 상기 응축기를 지난 부분에 선택적으로 공급하는 제1삼방밸브;
상기 제1라인에서 상기 제3라인이 분기되는 지점에 설치되어 상기 압축기를 지난 냉매가 유입되고, 유입된 냉매를 상기 응축기나 상기 공랭식 응축기에 선택적으로 공급하는 제2삼방밸브;
상기 제2라인의 상기 증발기에 연결되기 전 부분에 장착되어 냉매를 공급하고, 상기 제2라인의 실내 열교환기를 지난 부분과, 상기 제1삼방밸브를 지난 부분에 연결되어 선택적으로 냉매를 공급받는 제3삼방밸브;
상기 제2라인의 상기 실내 열교환기를 지난 부분에 연결되어 냉매가 유입되고, 유입된 냉매를 상기 제3삼방밸브와 상기 제4라인의 상기 엔진을 지나기 전 부분에 선택적으로 공급하는 제4삼방밸브; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉난방장치.
제 1항에 있어서, 상기 증발기 및 상기 응축기는 각각의 냉매가 별도로 교차하여 흐르면서 서로 섞이지 않고 열교환이 이루어지는 이종유체 열교환기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉난방장치.
제2항에 있어서, 상기 제2라인 및 제4라인에 흐르는 냉매는 냉각수로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉난방장치.
제3항에 있어서, 상기 제1라인 및 상기 제3라인에 흐르는 냉매는 R-152a로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉난방장치.
삭제
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 제2라인에는
상기 실내 열교환기와 상기 제4삼방밸브 사이에 리저버탱크가 장착되고, 상기 제4삼방밸브와 상기 제3삼방밸브 사이에 서킷 펌프가 장착되는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉난방장치.
제 6항에 있어서, 상기 실내 열교환기에는 열교환된 공기를 차량의 실내로 송풍하는 송풍기가 장착되는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉난방장치.
제6항에 있어서, 제 3라인은
일측은 상기 압축기를 지난 부분에 연결되고, 타측은 상기 응축기를 지난 부분에 연결되며, 상기 공랭식 응축기를 지난 부분에는 냉매의 역순환을 방지하는 체크밸브가 장착되는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉난방장치.
제 1항에 따른 자동차의 냉난방장치의 제어방법으로서, 상기 제어부는 냉방모드인 경우,
상기 제1라인의 상기 압축기를 가동시키고,
상기 제2삼방밸브는 상기 압축기에서 유입된 냉매를 상기 제3라인의 상기 공랭식 응축기로 공급하도록 작동시키고,
상기 제4삼방밸브는 상기 실내 열교환기에서 유입된 냉매를 상기 제3삼방밸브 측으로 공급하도록 작동시키고,
상기 제3삼방밸브는 상기 제4삼방밸브에서 유입된 냉매를 상기 증발기로 공급하도록 작동시키는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉난방장치의 제어방법.
제 1항에 따른 자동차의 냉난방장치의 제어방법으로서, 상기 제어부는 초기 난방모드인 경우,
상기 제1라인을 순환시키고,
상기 제2삼방밸브는 상기 압축기에서 유입된 냉매를 상기 응축기로 공급하도록 작동시키고,
상기 제4삼방밸브는 상기 실내 열교환기에서 유입된 냉매를 상기 제3삼방밸브 측으로 공급하도록 작동시키고,
상기 제3삼방밸브는 상기 제4삼방밸브에서 유입된 냉매를 상기 증발기로 공급하도록 작동시키는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉난방장치의 제어방법.
제 1항에 따른 자동차의 냉난방장치의 제어방법으로서, 상기 제어부는 중간 난방모드인 경우,
상기 제1라인을 순환시키고,
상기 제1삼방밸브는 상기 제4라인에서 공급받은 냉매를 상기 제3삼방밸브에 공급하도록 작동시키고,
상기 제2삼방밸브는 상기 압축기에서 유입된 냉매를 상기 응축기로 공급하도록 작동시키고,
상기 제4삼방밸브는 상기 실내 열교환이에서 유입된 냉매를 일부는 상기 제3삼방밸브 측으로 공급하고, 나머지 일부는 상기 제4라인에 장착된 엔진펌프로 공급하도록 작동시키고,
상기 제3삼방밸브는 상기 제4삼방밸브와 상기 제1삼방밸브에서 각각 일부의 냉매가 유입되고, 유입된 냉매를 상기 증발기로 공급하도록 작동시키는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉난방장치의 제어방법.
제 1항에 따른 자동차의 냉난방장치의 제어방법으로서, 상기 제어부는 최종 난방모드인 경우,
상기 제1라인의 순환을 중단시키고,
상기 제1삼방밸브는 상기 제4라인에서 공급받은 냉매를 상기 실내열교환기에 공급하도록 작동시키고,
상기 제4삼방밸브는 상기 실내 열교환기에서 유입된 냉매를 상기 제4라인에 장착되는 엔진펌프로 공급하도록 작동시키는 것을 특징으로 하는 자동차의 냉난방장치의 제어방법.