KR101221518B1

KR101221518B1 - 히트 펌프 시스템

Info

Publication number: KR101221518B1
Application number: KR1020060068690A
Authority: KR
Inventors: 장길상
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2006-07-21
Filing date: 2006-07-21
Publication date: 2013-01-15
Also published as: KR20080008874A

Abstract

본 발명은 난방 모드 또는 제습 난방모드시, 실외 열교환기가 얼지 않도록 냉매 회로 구조를 간단하게 구성한 히트 펌프 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하며,

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 히트 펌프 시스템은, 흡입된 냉매를 압축하여 토출하는 압축기와; 공조덕트내에 설치되고, 상기 압축기에서 토출되는 고온고압의 냉매가 냉각되면서 공기를 가열하는 난방용 실내 열교환기와; 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 배치되며, 냉매를 증발시키는 냉방용 실내 열교환기와; 상기 냉방용 실내 열교환기에서 배출되는 냉매중 기상의 냉매만을 상기 압축기로 보내지도록 하는 어큐물레이터와; 상기 교축수단에서 교축되어 배출되는 냉매의 흐름 방향을 상기 실외 열교환기와 상기 냉방용 실내 열교환기중의 어느 하나로 전환하는 제2 방향전환밸브와; 상기 난방용 실내 열교환기와 실외 열교환기중 어느 하나에서 배출되는 냉매중에서 상기 교축수단에 의해 교축되기 전의 냉매를 상기 어큐물레이터에서 배출된 냉매와 서로 열교환시키는 내부열교환기와; 상기 제1 방향전환밸브의 흐름 방향 전환에 의해 냉매가 상기 실외 열교환기로 유입되어 배출되는 경우에만 개방되어 상기 어큐 물레이터에서 배출된 냉매와 서로 열교환되게 상기 내부열교환기로 유입되도록 하는 제1 개폐밸브와; 상기 제2 방향전환밸브의 흐름 방향 전환에 의해 냉매가 상기 실외 열교환기로 유입되어 배출되는 경우에만 개방되어 상기 어큐물레이터와 냉방용 실내 열교환기 사이의 냉매와 합류되도록 하는 제2 개폐밸브를 포함하며, 상기 실외 열교환기의 공기 후류측에 아이싱 감지수단을 설치하여, 난방 모드와 제습 난방모드시 상기 실외 열교환기에 아이싱이 발생되었는지를 감지하고, 상기 아이싱 감지수단에 의해 상기 실외 열교환기에 아이싱이 발생된 경우에, 상기 압축기에 토출된 고온의 냉매가 상기 실외 열교환기내로 유입되도록 한 것을 특징으로 한다.

히트, 펌프, 아이시, 방지

Description

히트 펌프 시스템{HEAT PUMP SYSTEM}

도 1 및 도 2는 종래 기술과 관련된 기술을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 의한 히트 펌프 시스템의 구성을 나타낸 것으로, 난방 모드 상태를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명에 의한 히트 펌프 시스템의 구성을 나타낸 것으로, 냉방 모드 상태를 나타낸 도면.

도 5는 본 발명에 의한 히트 펌프 시스템의 구성을 나타낸 것으로, 제습 난방 모드 상태를 나타낸 도면.

도 6은 본 발명에 의한 히트 펌프 시스템의 구성을 나타낸 것으로, 제1 실시예에 따른 아이싱 방지 모드 상태를 나타낸 도면.

도 7은 본 발명에 의한 히트 펌프 시스템의 구성을 나타낸 것으로, 제2 실시예에 따른 아이싱 방지 모드 상태를 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 압축기

200 : 난방용 실내 열교환기

300 : 실외 열교환기

400 : 제1 방향전환밸브

500 : 교축수단

600 : 냉방용 실내 열교환기

700 : 어큐물레이터

800 : 제2 방향전환밸브

900 : 내부 열교환기

910 : 제1 개폐밸브

920 : 제2 개폐밸브

940 : 아이싱 감지수단

본 발명은 히트 펌프 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 난방 모드 또는 제습 난방모드시, 실외 열교환기가 얼지 않도록 냉매 회로 구조를 간단하게 구성한 히트 펌프 시스템에 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 히터코어쪽 에서 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 최 근 활발히 연구되고 있는 바, 일본국 공개특허공보 2000-25446호(도 1 참조), 일본국 공개특허공보 2003-269813호(도 2 참조)가 있다.

여기서, 도 1 및 도 2에서 표기된 부재번호중 아래에 기재된 부재번호 이외에 번호들은 편의상 설명하지 않기로 한다.

상기 종래 기술중 일본국 공개특허공보 2000-25446호는 도 1에 도시된 바와 같이, 실내에서 분출되는 공기의 통로를 형성하는 공기 조절 덕트(2)와, 냉매를 압축하여 토출하는 전동식 압축기(13)와, 상기 공기 조절 덕트(2)내의 상류측에 배치되어 공기를 냉각하는 증발기(8)와, 상기 공기 조절 덕트(2)내에서 상기 증발기(8)의 하류측에 배치되고, 공기를 가열하는 응축기(9)와, 상기 응축기(9)에서 응축되는 냉매를 감압하는 감압수단(19)과, 실외에 배치되어 실외 공기와 냉매를 열교환시키는 실외 열교환기(18)를 구비하고, 난방 모드시에는 상기 전동식 압축기(13)->응축기(9)->감압수단(19)->실외 열교환기(18)->전동식 압축기(13)의 순서로 냉매가 유동되어 상기 실외 열교환기(18)가 증발기의 작용을 함과 아울러 상기 응축기(9)가 공기를 가열하며, 제습난방 모드시에는 전동식 압축기(13)->응축기(9)->감압 수단(19)->증발기(8)->전동식 압축기(13)의 순서로 냉매가 유동되어 실외 열교환기(18)의 열교환작용을 정지함과 아울러 증발기(8)에 의해 공기가 냉각 제습되도록 하면서 응축기(9)에서 공기를 가열하도록 구성되어 있다.

한편, 상기 종래 기술중 일본국 공개특허공보 2003-269813호는 도 2에 도시된 바와 같이, 냉매는 압축기(1)에 의해 액화ㆍ고온화되어 급탕용 열교환기(2)로 압송되고, 급탕용 열교환기(2)내의 고온 냉매는 급탕 탱크(8)로부터 송수되어 공기 측 열교환기(4)의 내부를 경유하는 물과 열교환되어 온도가 내려가게 되며, 이후, 팽창밸브(6)를 경유하여 기화ㆍ저온화되어 공기측 열교환기(4)를 통과한 다음 어큐뮬레이터(3)를 경유하여 다시 압축기(1)로 유입되도록 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래 두가지의 종래 기술은 각각 난방 모드시 실외 열교환기(18)와 공기측 열교환기(4)의 냉매가 낮은 온도의 실외 공기와 열교환될 때, 열교한기(18)(4)가 얼지 않도록 한 것이나, 회로 구성 및 제어 방법이 복잡한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 난방 모드 또는 제습 난방모드시, 실외 열교환기가 얼지 않도록 냉매 회로 구조를 간단하게 구성한 히트 펌프 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 히트 펌프 시스템은, 흡입된 냉매를 압축하여 토출하는 압축기와; 공조덕트내에 설치되고, 상기 압축기에서 토출되는 고온고압의 냉매가 냉각되면서 공기를 가열하는 난방용 실내 열교환기와; 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 배치되며, 냉매를 증발시키는 냉방용 실내 열교환기와; 상기 냉방용 실내 열교환기 에서 배출되는 냉매중 기상의 냉매만을 상기 압축기로 보내지도록 하는 어큐물레이터와; 상기 교축수단에서 교축되어 배출되는 냉매의 흐름 방향을 상기 실외 열교환기와 상기 냉방용 실내 열교환기중의 어느 하나로 전환하는 제2 방향전환밸브와; 상기 난방용 실내 열교환기와 실외 열교환기중 어느 하나에서 배출되는 냉매중에서 상기 교축수단에 의해 교축되기 전의 냉매를 상기 어큐물레이터에서 배출된 냉매와 서로 열교환시키는 내부열교환기와; 상기 제1 방향전환밸브의 흐름 방향 전환에 의해 냉매가 상기 실외 열교환기로 유입되어 배출되는 경우에만 개방되어 상기 어큐물레이터에서 배출된 냉매와 서로 열교환되게 상기 내부열교환기로 유입되도록 하는 제1 개폐밸브와; 상기 제2 방향전환밸브의 흐름 방향 전환에 의해 냉매가 상기 실외 열교환기로 유입되어 배출되는 경우에만 개방되어 상기 어큐물레이터와 냉방용 실내 열교환기 사이의 냉매와 합류되도록 하는 제2 개폐밸브를 포함하며, 상기 실외 열교환기의 공기 후류측에 아이싱 감지수단을 설치하여, 난방 모드와 제습 난방모드시 상기 실외 열교환기에 아이싱이 발생되었는지를 감지하고, 상기 아이싱 감지수단에 의해 상기 실외 열교환기에 아이싱이 발생된 경우에, 상기 압축기에 토출된 고온의 냉매가 상기 실외 열교환기내로 유입되도록 한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 히트 펌프 시스템의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 히트 펌프 시스템의 구성을 나타낸 것으로, 난방 모드 상태를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 의한 히트 펌프 시스템의 구성을 나타낸 것으로, 냉방 모드 상태를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명에 의한 히트 펌프 시스템의 구성을 나타낸 것으로, 제습 난방 모드 상태를 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명에 의한 히트 펌프 시스템의 구성을 나타낸 것으로, 제1 실시예에 따른 아이싱 방지 모드 상태를 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명에 의한 히트 펌프 시스템의 구성을 나타낸 것으로, 제2 실시예에 따른 아이싱 방지 모드 상태를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 히트 펌프 시스템은 흡입된 냉매를 압축하여 토출하는 압축기(100)와, 공조덕트(미도시)내에 설치되고 상기 압축기에서 토출되는 고온고압의 냉매가 냉각되면서 공기를 가열하는 난방용 실내 열교환기(200)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 공조덕트내에 배치되며 냉매를 증발시키는 냉방용 실내 열교환기(600)와, 상기 냉방용 실내 열교환기(600)에서 배출되는 냉매중 기상의 냉매만을 상기 압축기(100)로 보내지도록 하는 어큐물레이터(700)와, 상기 교축수단(500)에서 교축되어 배출되는 냉매의 흐름 방향을 상기 실외 열교환기(300)와 상기 냉방용 실내 열교환기(600)중의 어느 하나로 전환하는 제2 방향전환밸브(800)와, 상기 난방용 실내 열교환기(200)와 실외 열교환기(300)중 어느 하나에서 배출되는 냉매중에서 상기 교축수단(500)에 의해 교축되기 전의 냉매를 상기 어큐물레이터(700)에서 배출된 냉매와 서로 열교환시키는 내부열교환기(900)와, 상기 제1 방향전환밸 브(400)의 흐름 방향 전환에 의해 냉매가 상기 실외 열교환기(300)로 유입되어 배출되는 경우에만 개방되어 상기 어큐물레이터(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 어큐물레이터(700)와 냉방용 실내 열교환기(600) 사이의 냉매와 합류되도록 하는 제2 개폐밸브(920)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 전술한 본 발명의 구성중 제1 및 제2 방향전환밸브(400)(800)은 통상적으로 사용되는 3방향밸브가 사용되고, 상기 교축수단(500)으로는 팽창밸브가 사용된다.

그리고, 본 발명은 전술한 구성에서 상기 실외 열교환기(300)의 공기 후류측에 아이싱 감지수단(940)을 설치하여, 난방 모드와 제습 난방모드시 상기 실외 열교환기(300)에 아이싱이 발생되었는지를 감지하게 되고, 상기 아이싱 감지수단(940)에 의해 상기 실외 열교환기(300)에 아이싱이 발생된 경우에, 상기 압축기(100)에 토출된 고온의 냉매가 상기 실외 열교환기(300)내로 유입되도록 하여 실외 열교환기(300)가 얼었을 때 고온의 냉매 열에 의해 해동시켜 주게 된다.

즉, 도시된 바와 같이, 상기 압축기(100)에서 토출되어 상기 실외 열교환기(300)로 유입되는 유입되는 냉매는 상기 난방용 실내 열교환기(200)에서 배출된 고온의 냉매인 것으로, 상기 난방용 실내 열교환기(200)에서 배출된 냉매가 상기 실외 열교환기(300)로 바이패스 되도록 바이패스 배관(950)을 설치한 것이다.

아울러, 본 발명은 전술한 바이패스 배관(950)상에 난방용 실내 열교환기(200)에서 배출되어 바이패스되는 냉매량을 조절하는 유량조절밸브(960)를 더 설치할 수 있다.

한편, 본 발명은 전술한 바와 같이 실외 열교환기(300)가 어는 것을 방지하는 실시예 이외에도 상기 압축기(100)에서 토출되어 제1 방향전환밸브(400)에서 배출되는 냉매를 상기 실외 열교환기(300)로 유입되도록 흐름을 변경할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 히트 펌프 시스템의 작용을 난방모드, 냉방모드, 제습난방모드, 아이싱 방지 모드별로 구별하여 차례대로 설명하기로 한다.

<난방 모드>

여기서, 본 발명에 의한 난방 모드가 구현되기 위해서는 유량조절밸브(960)와 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 3에 도시된 바와 같이, 압축기(100)로부터 토출되는 고온고압의 냉매는 제1 방향전환밸브(400)의 흐름 방향 전환작용에 의해 공조덕트내에 설치된 난방용 실내 열교환기(200)로 유입된 후, 내부 열교환기(900)측으로 유동된다.

여기서, 상기 난방용 실내 열교환기(200)를 통과하는 고온의 냉매는 공조덕트내를 통과하는 주변 공기와 열교환되어, 이 주변 공기를 난방이 가능한 온도로 데워주게 된다.

이렇게 공조덕트내의 데워진 공기는 송풍수단(미도시)에 의해 차량 실내 또는 필요한 실내로 송풍되어 난방이 가능해진다.

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 어큐물레이터(700)를 통과하면서 기상의 냉매만이 전술한 내부 열교환기(900)로 유입된다.

여기서, 상기 내부 열교환기(900)에서는 상기 어큐물레이터(700)로부터 유입된 기상 냉매와 상기 난방용 실내 열교환기(200)에서 배출되는 고온의 냉매가 서로 열교환된다.

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

여기서, 상기 내부 열교환기(900)는 압축기(100)로 복귀하는 흡입 냉매를 난방용 실내 열교환기(200)에서 배출되는 고온의 냉매열로 가열하여 압축기로부터 토출되는 냉매의 토출온도를 증가시키고, 액상 냉매가 압축기로 유입되는 것을 억제하여 겨울철 압축기를 보호함과 아울러 히트 펌프 시스템의 효율(COP)를 향상시키게 된다.

이제까지는 본 발명의 난방모드에 대해 설명하였다.

다음으로 본 발명의 냉방 모드에 대해 설명하기로 한다.

<냉방모드>

여기서, 본 발명에 의한 냉방 모드가 구현되기 위해서는 유량조절밸브(960)와 제2 개폐밸브(920)는 폐쇄상태이고, 제1 방향전환밸브(400)는 실외 열교환기(200)측으로 냉매가 흘러가도록 흐름 방향이 전환된 상태이며, 제2 방향전환밸브(800)는 냉방용 실내 열교환기(300)측으로 냉매가 흘러가도록 흐름 방향이 전환된 상태이며, 제1 개폐밸브(910)는 개방된 상태이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 압축기(100)로부터 토출되는 고온고압의 냉매는 제1 방향전환밸브(400)의 흐름 방향 전환작용에 의해 실외에 설치된 실외 열교환기(300)로 유입된 후, 개방된 제1 개폐밸브(910)을 경유하여 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 냉방용 실내 열교환기(600)로 유입되어 응축된 후 배출되어 어큐물레이터(700)를 통과하면서 기상의 냉매만이 전술한 내부 열교환기(900)로 유입된다.

이때, 상기 냉방용 실내 열교환기(600)를 통과하는 냉매는 저온의 냉매는 공고덕트내를 통과하는 주변 공기와 열교환되어, 이 주변 공기를 냉방이 가능한 온도로 냉각시켜 주게 된다.

이렇게 공조덕트내의 냉각된 공기는 송풍수단(미도시)에 차량 실내 또는 필요한 실내로 송풍되어 냉방이 가능해진다.

여기서, 상기 내부 열교환기(900)는 교축수단(500)의 입구측 냉매온도를 떨어뜨려 결과적으로 고압측 압력을 낮추어 시스템의 효율을 향상시킨다.

이제까지는 본 발명의 냉방 모드에 대해 설명하였다.

다음으로 본 발명의 제습 난방 모드에 대해 설명하기로 한다.

<제습 난방모드>

여기서, 본 발명에 의한 제습 난방 모드가 구현되기 위해서는 유량조절밸브(960)와 제1 및 제2 개폐밸브(910)(920)는 폐쇄상태이고, 제1 방향전환밸브(400)는 난방용 실내 열교환기(200)측으로 냉매가 흘러가도록 흐름 방향이 전환된 상태이며, 제2 방향전환밸브(800)는 냉방용 실내 열교환기(600)측으로 냉매가 흘러가도록 흐름 방향이 전환된 상태이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 압축기(100)로부터 토출되는 고온고압의 냉매는 제1 방향전환밸브(400)의 흐름 방향 전환작용에 의해 공조덕트내에 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 냉방용 실내 열교환기(600)로 유입되어 응축된 후 배출되어 어큐물레이터(700)를 통과하면서 기상의 냉매만이 전술한 내부 열교환기(900)로 유입된다.

다음으로, 상기 내부 열교환기(900)에서는 상기 어큐물레이터(700)로부터 유입된 기상 냉매와 상기 난방용 실내 열교환기(200)에서 배출되는 고온의 냉매가 서로 열교환된다.

여기서, 본 발명에 의한 제습 난방모드는 냉방 모드가 실시되는 동안 냉방용 실내 열교환기(600)에서 발생되는 응축수를 제거하여 차량 유리창에 성에를 신속히 제거하기 위한 모드로서서, 난방용 실내 열교환기(200)의 주변에서 생성되는 고온의 공기가 상기 냉방용 실내 열교환기(600)를 통과하기 때문에, 이 응축수는 데워진 공기에 의해 증발하게 되며, 이로 인해 습기가 제거됨으로 인해 차량 유리창에 성에가 생성되지 않게 된다.

한편, 본 발명의 제습 난방모드를 실시하는 도중에 제습량의 조절이 필요한데, 이는 제2 방향조절밸브(800)와 제2 개폐밸브(920)를 조절하면 된다.

즉, 제습량을 감소하고자 할 경우에는 제2 방향조절밸브(800)를 제어하여 냉매가 냉방용 실내 열교환기(600)와 실외 열교환기(300)로 번갈아 가면서 유동되도록 하면 된다.

이제까지는 본 발명의 제습 난방 모드를 설명하였다.

이하부터는 본 발명의 아이싱 방지 모드의 제1 실시예에 대해 설명하기로 한다.

<아이싱 방지 모드1>

여기서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 아이싱 방지 모드가 구현되기 위해서는 유량조절밸브(960)는 개방된 상태이고, 제1 개폐밸브(910)는 폐쇄상태이며, 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 6에 도시된 바와 같이, 압축기(100)로부터 토출되는 고온고압의 냉매는 제1 방향전환밸브(400)의 흐름 방향 전환작용에 의해 공조덕트내에 설치된 난방용 실내 열교환기(200)로 유입된 후, 내부 열교환기(900)측으로 유동된다.

여기서, 상기 난방용 실내 열교환기(200)에서 배출되는 고온의 냉매중의 일부는 바이패스 배관(950)을 따라 유량조절밸브(960)를 통과한 다음 실외 열교환 기(300)로 유입되고, 나머지는 전술한 난방 모드에서 설명한 바와 같이 내부 열교환기(900)로 유입된다.

이에, 본 발명의 제1 실시예에 따른 아이싱 방지 모드의 설명에서는 난방용 실내 열교환기(200)에서 배출되는 고온의 냉매중의 일부만을 실외 열교환기(300)로 바이패스시켜주는 것만 차이점이 있을 뿐 나머지는 전술한 난방 모드에서의 냉매 흐름과 동일하다.

본 발명에 의한 아이싱 방지 모드는 겨울철 난방 모드시 실외 열교환기(300)의 공기 후류측에 설치된 아이싱 감지수단(940)에 의해 실외 열교환기(300)가 약간 얼어있는 것으로 판단된 경우에 실시되는 것이다.

따라서, 고온의 냉매중의 일부를 실외 열교환기(300)내로 유동되도록 하면, 약간 얼어있는 실외 열교환기(300)는 해동되며, 이로 인해 본 발명의 시스템의 작동이 중단되는 것을 방지할 수 있게 된다.

여기서, 본 발명에서는 난방 모드를 진행하는 과정에서 실외 열교환기(300)의 아이싱을 방지하지 위하여 바이패스 배관(960)을 설치하여 항상 난방용 실내 열교환기(200)에서 배출되는 고온의 냉매중의 일부를 실외 열교환기(300)측으로 바이패스할 수 있고, 이 바이패스 배관(960)에 유량조절밸브(960)를 더 설치하여 고온의 냉매 유동량을 가변적으로 조절하거나 아이싱 방지 필요성이 없을 경우에는 유량조절밸브(960)를 완전히 폐쇄하여 고온의 냉매가 실외 열교환기(3000측으로 바이패스되지 않도록 하면 된다.

이제까지는 본 발명의 제1 실시예에 따른 아이싱 방지 모드에 대해 설명하였 다.

이하부터는 본 발명의 제2 실시예에 따른 아이싱 방지 모드에 대해 설명하기로 한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 아이싱 방지 모드를 구현하기 위해서는 유량조절밸브(960)는 폐쇄된 상태이고, 제1 개폐밸브(910)는 개방상태이며, 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, 제2 개폐밸브(920)는 폐쇄된 상태이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 압축기(100)로부터 토출되는 고온고압의 냉매는 제1 방향전환밸브(400)의 흐름 방향 전환작용에 의해 실외에 설치된 실외 열교환기(300)로 유입된 후, 개방된 제1 개폐밸브(910)을 경유하여 내부 열교환기(900)측으로 유동된다.

즉, 본 발명의 제2 실싱예에 따른 아이싱 방지 모드는 겨울철 난방 모드시 실외 열교환기(300)의 공기 후류측에 설치된 아이싱 감지수단(940)에 의해 실외 열교환기(300)가 약간 얼어있는 것으로 판단된 경우에 도 3에 도시된 난방 모드 또는 도 7에 도시된 제습 난방모드를 실시하는 도중에 잠시 동안만 도 4에 도시된 냉방 모드로 전환하는 것이다.

이렇게 난방 모드 또는 제습 난방모드를 실시하다가 냉방 모드로 잠시 동안 모드 전환을 하게 되면, 고온의 냉매가 실외 열교환기(300)로 유입되어 약간 얼어 있는 상태를 해동시켜주게 된다.

다음으로, 아이싱 감지수단(940)에 의해 실외 열교환기(300)에서 아이싱 현상이 더 이상 감지되지 않게 되면, 원래의 난방 모드 또는 제습 난방모드로 복귀하게 된다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 히트 펌프 시스템에 따르면, 난방 모드 또는 제습 난방모드시, 실외 열교환기가 얼지 않도록 냉매 회로 구조를 간단하게 구성할 수 있다.

그리고, 본 발명은 겨울철 압축기를 보호하여 내구성을 향상시킴과 아울러 히트 펌프 시스템의 효율(COP)를 향상시킬 수 있다.

그리고, 본 발명은 냉방 모드, 난방 모드, 제습 난방 모드를 신속하게 전환하여 실시할 수 있다.

그리고, 본 발명은 제습시 안정적인 난방 성능을 확보하여 승객의 불편함을 최소화할 수 있다.

Claims

흡입된 냉매를 압축하여 토출하는 압축기(100)와;

공조덕트내에 설치되고, 상기 압축기에서 토출되는 고온고압의 냉매가 냉각되면서 공기를 가열하는 난방용 실내 열교환기(200)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(200)에서 배출되는 냉매를 교축시키는 교축수단(500)과;

상기 공조덕트내에 배치되며, 냉매를 증발시키는 냉방용 실내 열교환기(600)와;

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

상기 교축수단(500)에서 교축되어 배출되는 냉매의 흐름 방향을 상기 실외 열교환기(300)와 상기 냉방용 실내 열교환기(600)중의 어느 하나로 전환하는 제2 방향전환밸브(800)와;

상기 난방용 실내 열교환기(200)와 실외 열교환기(300)중 어느 하나에서 배출되는 냉매중에서 상기 교축수단(500)에 의해 교축되기 전의 냉매를 상기 어큐물레이터(700)에서 배출된 냉매와 서로 열교환시키는 내부열교환기(900)와;

상기 제1 방향전환밸브(400)의 흐름 방향 전환에 의해 냉매가 상기 실외 열교환기(300)로 유입되어 배출되는 경우에만 개방되어 상기 어큐물레이터(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 어큐물레이터(700)와 냉방용 실내 열교환기(600) 사이의 냉매와 합류되도록 하는 제2 개폐밸브(920)를 포함하며,

상기 실외 열교환기(300)의 공기 후류측에 아이싱 감지수단(940)을 설치하여, 난방 모드와 제습 난방모드시 상기 실외 열교환기(300)에 아이싱이 발생되었는지를 감지하고,

상기 아이싱 감지수단(940)에 의해 상기 실외 열교환기(300)에 아이싱이 발생된 경우에, 상기 압축기(100)에 토출된 고온의 냉매가 상기 실외 열교환기(300)내로 유입되도록 한 것을 특징으로 하는 히트 펌프 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 압축기(100)에서 토출되어 상기 실외 열교환기(300)로 유입되는 유입되는 냉매는 상기 난방용 실내 열교환기(200)에서 배출된 고온의 냉매인 것으로, 상 기 난방용 실내 열교환기(200)에서 배출된 냉매가 상기 실외 열교환기(300)로 바이패스 되도록 바이패스 배관(950)을 설치한 것을 특징으로 하는 히트 펌프 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 바이패스 배관(950)상에는 난방용 실내 열교환기(200)에서 배출되어 바이패스되는 냉매량을 조절하는 유량조절밸브(960)가 설치된 것을 특징으로 하는 히트 펌프 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 압축기(100)에서 토출되어 상기 실외 열교환기(300)로 유입되는 냉매는 상기 제1 방향전환밸브(400)에서 배출된 고온의 냉매인 것을 특징으로 하는 히트 펌프 시스템.