KR101418855B1 - Heat pump system for vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 냉매순환라인을 순환하는 냉매 중 일부는 증발기를 바이패스하고 일부는 증발기를 통과하도록 하여 차실내를 제습하는 히트펌프 모드의 제습모드 작동 중 상기 시스템의 착상인지시, 상기 제습모드를 유지하면서 상기 순환 냉매를 상기 실외열교환기 및 제2바이패스라인으로 모두 공급하는 제상 제어를 수행함으로써, 실외열교환기의 착상시에는 실외열교환기로 공급되는 냉매량이 감소함에 따라 냉매 온도 상승으로 실외열교환기의 착상지연 및 제상 효과를 얻을 수 있고, 증발기의 착상시에는 실외열교환기로부터 추가 흡열함에 따라 닝매 온도 상승으로 증발기의 착상지연 및 제상 효과를 얻을 수 있으며, 아울러 시스템의 난방성능 및 안정성도 향상할 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 in a heat pump mode for dehumidifying a passenger compartment by bypassing an evaporator and a portion of a refrigerant circulating through a refrigerant circulation line, The defrosting control is performed to supply the circulating refrigerant to both the outdoor heat exchanger and the second bypass line while maintaining the dehumidification mode, so that the refrigerant is supplied to the outdoor heat exchanger at the time of conception of the outdoor heat exchanger As the amount of refrigerant decreases, the refrigerant temperature rise can delay the defrosting and defrost of the outdoor heat exchanger. When the evaporator is frozen, the additional heat is absorbed from the outdoor heat exchanger, In addition, the heating performance and stability of the system can be improved. Lt; / RTI >
Description
본 발명은 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 냉매순환라인을 순환하는 냉매 중 일부는 증발기를 바이패스하고 일부는 증발기를 통과하도록 하여 차실내를 제습하는 히트펌프 모드의 제습모드 작동 중 상기 시스템의 착상인지시, 상기 제습모드를 유지하면서 상기 순환 냉매를 상기 실외열교환기 및 제2바이패스라인으로 모두 공급하는 제상 제어를 수행하도록 한 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 in a heat pump mode for dehumidifying a passenger compartment by bypassing an evaporator and a portion of a refrigerant circulating through a refrigerant circulation line, And the defrosting control is performed to supply the circulating refrigerant to both the outdoor heat exchanger and the second bypass line while maintaining the dehumidification mode.
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 제1바이패스 밸브(36)와, 상기 제1팽창밸브(34) 또는 제1바이패스 밸브(36)를 통과한 냉매를 실외에서 열교환시키는 실외열교환기(48)와, 상기 실외열교환기(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)와 병렬로 설치되어 상기 실외열교환기(48)의 출구측과 상기 어큐뮬레이터(62)의 입구측을 선택적으로 연결하는 제2바이패스 밸브(58)를 포함하여 이루어진다.1 includes a
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,
상기한 바와 같이 구성된 종래 차량용 히트펌프 시스템에 따르면, 히트펌프 모드(난방모드)가 가동될 경우에는, 제1바이패스 밸브(36) 및 제2팽창밸브(56)는 닫히고, 제1팽창밸브(34) 및 제2바이패스 밸브(58)는 개방된다. 또한, 온도조절도어(12)는 도 1처럼 동작한다. 따라서, 압축기(30)로부터 토출되는 냉매는 고압측 열교환기(32), 제1팽창밸브(34), 실외열교환기(48), 내부열교환기(50)의 고압부(52), 제2바이패스 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 실외열교환기(48)는 증발기의 역할을 하게 된다.The
에어컨 모드(냉방모드)가 가동될 경우에는, 제1바이패스 밸브(36) 및 제2팽창밸브(56)는 개방되고, 제1팽창밸브(34) 및 제2바이패스 밸브(58)는 닫히게 된다. 또한, 온도조절도어(12)는 고압측 열교환기(32) 통로를 폐쇄하게 된다. 따라서, 압축기(30)로부터 토출되는 냉매는 고압측 열교환기(32), 제1바이패스밸브(36), 실외열교환기(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
그러나, 상기 종래의 차량용 히트펌프 시스템은, 히트펌프 모드(난방모드)시 상기 공조케이스(10)의 내부에 설치된 고압측 열교환기(32)가 난방기 역할을 하여 난방을 수행하게 되고, 상기 실외열교환기(48)는 공조케이스(10)의 외부 즉, 차량의 엔진룸 전방측에 설치되어 실외공기와 열교환하는 증발기 역할을 하게 되는데,However, in the conventional vehicle heat pump system, when the heat pump mode (heating mode), the high-pressure
이때, 상기 실외열교환기(48)로 유입되는 냉매의 온도가 실외공기와 열교환하는 과정에서 실외열교환기(48)의 표면이 빙점이하로 떨어지게 되면서 실외열교환기(48)의 표면에 착상이 발생하기 시작한다.At this time, when the temperature of the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger (48) exchanges heat with the outdoor air, the surface of the outdoor heat exchanger (48) falls below the freezing point, Start.
상기 실외열교환기(48)의 표면에 착상이 지속적으로 확대되면, 실외열교환기(48)가 흡열을 하지 못함으로서, 시스템내의 냉매 온도 및 압력이 낮아져 차실내로 토출되는 공기의 온도가 떨어져 난방성능이 현격히 감소하며, 압축기내로 액냉매가 유입될 수 있어 시스템의 안정성도 떨어지는 문제가 있었다.When the frosting continues to spread on the surface of the
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 냉매순환라인을 순환하는 냉매 중 일부는 증발기를 바이패스하고 일부는 증발기를 통과하도록 하여 차실내를 제습하는 히트펌프 모드의 제습모드 작동 중 상기 시스템의 착상인지시, 상기 제습모드를 유지하면서 상기 순환 냉매를 상기 실외열교환기 및 제2바이패스라인으로 모두 공급하는 제상 제어를 수행함으로써, 실외열교환기의 착상시에는 실외열교환기로 공급되는 냉매량이 감소함에 따라 냉매 온도 상승으로 실외열교환기의 착상지연 및 제상 효과를 얻을 수 있고, 증발기의 착상시에는 실외열교환기로부터 추가 흡열함에 따라 닝매 온도 상승으로 증발기의 착상지연 및 제상 효과를 얻을 수 있으며, 아울러 시스템의 난방성능 및 안정성도 향상할 수 있는 차량용 히트 펌프 시스템을 제공하는데 있다.In order to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide a refrigerant circulation system and a refrigerant circulation system, which are capable of operating a dehumidifying mode of a heat pump mode in which a part of a refrigerant circulating in a refrigerant circulation line is dehumidified by bypassing an evaporator, The defrosting control for supplying the circulating refrigerant to both the outdoor heat exchanger and the second bypass line while maintaining the dehumidification mode is carried out to reduce the amount of refrigerant supplied to the outdoor heat exchanger at the time of conception of the outdoor heat exchanger Accordingly, it is possible to obtain a retardation and defrosting effect of the evaporator due to an increase in the Nanning temperature according to the additional heat absorption from the outdoor heat exchanger when the evaporator is frozen, To provide a heat pump system for a vehicle that can improve the heating performance and stability of the vehicle. There used.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉매순환라인상에 각각 설치되는 것으로, 냉매를 압축하여 배출하는 압축기와, 공조케이스의 내부에 설치되어 공조케이스내 공기와 상기 압축기에서 배출된 냉매를 열교환시키는 실내열교환기와, 공조케이스의 내부에 설치되어 공조케이스내 공기와 상기 압축기로 공급되는 냉매를 열교환시키는 증발기와, 상기 공조케이스의 외부에 설치되어 상기 냉매순환라인을 순환하는 냉매와 실외공기를 열교환시키는 실외열교환기와, 상기 증발기의 입구측 냉매순환라인상에 설치되어 냉매를 팽창시키는 제1팽창수단과, 상기 실내열교환기와 실외열교환기 사이의 냉매순환라인상에 설치되어 냉매를 팽창시키는 제2팽창수단을 포함하여 이루어진 차량용 히트 펌프 시스템에 있어서, 상기 제1팽창수단의 입구측 냉매순환라인과 상기 증발기의 출구측 냉매순환라인을 연결하도록 설치되어, 냉매순환라인을 순환하는 냉매가 상기 제1팽창수단 및 증발기를 선택적으로 바이패스하도록 하는 제1바이패스라인과, 상기 실외열교환기의 입,출구측 냉매순환라인을 연결하도록 설치되어, 냉매순환라인을 순환하는 냉매가 상기 실외열교환기를 바이패스하도록 하는 제2바이패스라인과, 상기 제1바이패스라인과 상기 증발기의 입구측 냉매순환라인을 연결하도록 설치되는 분기라인과, 상기 제1바이패스라인으로의 냉매 유동방향을 전환하는 제1방향전환밸브와, 상기 제2바이패스라인으로의 냉매 유동방향을 전환하는 제2방향전환밸브와, 상기 분기라인의 냉매 유동을 온오프하는 온오프 밸브와, 상기 시스템의 착상을 인지하는 착상인지수단을 포함하여 상기 시스템을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 냉매순환라인을 순환하는 냉매 중 일부는 상기 제1바이패스라인을 통해 증발기를 바이패스하고, 일부는 상기 분기라인을 통해 증발기를 통과하여 차실내를 제습하는 히트펌프 모드의 제습모드 작동 중 상기 착상인지수단으로부터 시스템의 착상인지시, 상기 제습모드를 유지하면서 상기 제2방향전환밸브를 통해 상기 실외열교환기 및 제2바이패스라인을 모두 개방하여 상기 순환 냉매를 상기 실외열교환기 및 제2바이패스라인으로 모두 공급하는 제상 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a refrigeration system comprising: a compressor installed on a refrigerant circulation line for compressing and discharging a refrigerant; and a heat exchanger installed inside the air conditioner case for exchanging heat between the air in the air conditioning case and the refrigerant discharged from the compressor, And an evaporator provided inside the air conditioner case for exchanging heat between the air in the air conditioner case and the refrigerant supplied to the compressor, and a heat exchanger provided outside the air conditioner case for exchanging heat between the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line and outdoor air A second expansion means provided on the refrigerant circulation line between the indoor heat exchanger and the outdoor heat exchanger for expanding the refrigerant, a second expansion means provided on the refrigerant circulation line between the indoor heat exchanger and the outdoor heat exchanger for expanding the refrigerant, And a second heat exchanger for cooling the inlet side refrigerant of the first expansion means, A first bypass line installed to connect the circulation line and the outlet side refrigerant circulation line of the evaporator so that the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line selectively bypasses the first expansion means and the evaporator, A second bypass line provided so as to connect the inlet side and the outlet side refrigerant circulation line of the evaporator with the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line bypasses the outdoor heat exchanger, A first direction switching valve for switching a direction of a refrigerant flow to the first bypass line, and a second direction switching circuit for switching a direction of a refrigerant flow to the second bypass line, A valve, an on-off valve for turning on / off the refrigerant flow in the branch line, and an ignition recognizing means for recognizing the conception of the system And a controller for controlling the refrigerant circulation line, wherein the controller bypasses the evaporator through the first bypass line and part of the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line passes through the evaporator through the branch line to dehumidify the interior of the vehicle Wherein when the dehumidification mode is maintained while both the outdoor heat exchanger and the second bypass line are opened through the second direction switching valve while the dehumidification mode is maintained, Is supplied to the outdoor heat exchanger and the second bypass line.
본 발명은, 히트펌프 모드의 제1,2난방모드 작동 중 제습모드시, 상기 착상인지수단으로부터 실외열교환기 또는 증발기의 착상이 인지되면, 작동중인 제습모드를 그대로 유지하되, 제2방향전환밸브를 통해 상기 실외열교환기 및 제2바이패스라인을 모두 개방하여 상기 순환 냉매를 상기 실외열교환기 및 제2바이패스라인으로 모두 공급하는 제상 제어(제상모드)를 수행함으로써, 상기 제1난방모드의 제습모드 작동 중 실외열교환기의 착상시에는 실외열교환기측으로 냉매가 적게 흐르게 됨에 따라 시스템 냉매 온도가 상승하고, 상기 제2난방모드의 제습모드 작동 중 증발기의 착상시에는 상기 실외열교환기로부터 추가 흡열함에 따라 시스템 냉매 온도가 상승하여, 착상 지연 및 제상 효과를 얻을 수 있고, 시스템의 난방성능 및 안정성도 향상할 수 있다.In the dehumidifying mode of the first and second heating modes of the heat pump mode, when the conception of the outdoor heat exchanger or the evaporator is recognized from the conception recognition means, the dehumidification mode in operation is maintained, (Defrosting mode) in which both the outdoor heat exchanger and the second bypass line are opened to supply the circulating refrigerant to the outdoor heat exchanger and the second bypass line through the first heating mode During the operation of the dehumidifying mode, the system refrigerant temperature rises as the refrigerant flows to the outdoor heat exchanger side less, and during the dehumidification mode operation of the second heating mode, the refrigerant temperature is further increased from the outdoor heat exchanger The refrigerant temperature of the system is increased, consequently delaying the defrosting and defrosting effect can be obtained, and the heating performance and stability of the system can be improved .
또한, 분기라인의 통로 직경을 제1바이패스라인의 통로 직경 보다 작게 형성함으로써, 상기 분기라인을 통해 상대적으로 적은 냉매량이 증발기측으로 흐르게 되어 냉매의 온도가 상승하고, 이로인해 상기 증발기의 착상 발생을 방지하거나 제상 효과를 얻을 수 있다.Further, by forming the passage diameter of the branch line to be smaller than the passage diameter of the first bypass line, a relatively small amount of refrigerant flows to the evaporator side through the branch line to raise the temperature of the refrigerant, Or defrosting effect can be obtained.
도 1은 종래의 차량용 히트 펌프 시스템을 나타내는 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 에어컨 모드를 나타내는 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 히트펌프 모드의 제1난방모드를 나타내는 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 히트펌프 모드의 제1난방모드 작동 중 제습모드를 나타내는 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 제1난방모드의 제습모드 작동 중 제상모드를 나타내는 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 히트펌프 모드의 제2난방모드를 나타내는 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 히트펌프 모드의 제2난방모드 작동 중 제습모드를 나타내는 구성도,
도 8은 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 제2난방모드의 제습모드 작동 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,
3 is a view showing a first heating mode of a heat pump mode in a vehicle heat pump system according to the present invention;
4 is a view showing a dehumidifying mode during a first heating mode operation of a heat pump mode in a vehicle heat pump system according to the present invention;
5 is a view showing a defrost mode during dehumidification mode operation of the first heating mode in the heat pump system for a vehicle according to the present invention.
6 is a view showing a second heating mode of the heat pump mode in the vehicle heat pump system according to the present invention.
7 is a view showing a dehumidifying mode during the second heating mode operation of the heat pump mode in the vehicle heat pump system according to the present invention;
8 is a view showing a defrost mode during dehumidification mode operation of the second heating mode in the 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.
먼저, 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템은, 냉매순환라인(R)상에 압축기(100)와, 실내열교환기(110)와, 제2팽창수단(120)과, 실외열교환기(130)와, 제1팽창수단(140)과, 증발기(160)가 순차적으로 연결되어 구성되는 것으로서, 전기자동차 또는 하이브리드 자동차에 적용되는 것이 바람직하다.First, a heat pump system for a vehicle according to the present invention includes a
또한, 상기 냉매순환라인(R)상에는 제1팽창수단(140) 및 증발기(160)를 바이패스하는 제1바이패스라인(R1)과, 실외열교환기(130)를 바이패스하는 제2바이패스라인(R2)과, 제2팽창수단(120)이 설치되는 팽창라인(R3)이 각각 병렬로 연결 설치되며, 상기 제1바이패스라인(R1)의 분기지점에는 제1방향전환밸브(191)가 설치되고, 상기 제2바이패스라인(R2)의 분기지점에는 제2방향전환밸브(192)가 설치되며, 상기 팽창라인(R3)의 분기지점에는 상기 제3방향전환밸브(193)가 설치된다.A first bypass line R1 for bypassing the first expansion means 140 and the
아울러, 상기 제1팽창수단(140)의 출구측 냉매 순환라인(R)과 상기 제1바이패스라인(R1)을 연결하도록 분기라인(R4)이 설치되고, 상기 분기라인(R4)상에는 온오프 밸브(195)가 설치된다.In addition, a branch line R4 is provided to connect the outlet side refrigerant circulation line R of the first expansion means 140 and the first bypass line R1, and on the branch line R4, A
따라서, 에어컨 모드시에는, 도 2와 같이 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매가 실내열교환기(110), 실외열교환기(130), 제1팽창수단(140), 증발기(160), 압축기(100)를 순차적으로 순환하게 되며, 이때, 상기 실내열교환기(110)는 응축기 역할을 수행하고 상기 증발기(160)는 증발기 역할을 수행하게 된다.2, the refrigerant discharged from the
한편, 상기 실외열교환기(130)는 상기 실내열교환기(110)와 같은 응축기 역할을 하게 된다.Meanwhile, the
히트펌프 모드의 제1난방모드시에는, 도 3과 같이 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매가 실내열교환기(110), 제2팽창수단(120), 실외열교환기(130), 제1바이패스라인(R1), 압축기(100)를 순차적으로 순환하게 되며, 이때, 상기 실내열교환기(110)는 응축기 역할을 수행하고 상기 실외열교환기(130)는 증발기 역할을 수행하며, 상기 제1팽창수단(140) 및 증발기(160)로는 냉매 공급이 되지 않는다.3, the refrigerant discharged from the
히트펌프 모드의 제2난방모드시에는, 도 6과 같이 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매가 실내열교환기(110), 제2팽창수단(120), 제2바이패스라인(R2), 제1바이패스라인(R1), 압축기(100)를 순차적으로 순환하게 되며, 이때, 상기 실내열교환기(110)는 응축기 역할을 수행하고 상기 실외열교환기(130)와 제1팽창수단(140) 및 증발기(160)로는 냉매 공급이 되지 않는다.6, the refrigerant discharged from the
이처럼, 본 발명의 히트펌프 시스템은, 에어컨 모드 및 히트펌프 모드시 냉매 순환방향이 동일하여 냉매순환라인(R)을 공용화할 수 있고, 냉매가 흐르지 않을 때 발생하는 냉매 정체현상을 방지하며, 냉매순환라인(R)도 단순화 할 수 있다.As described above, the heat pump system of the present invention can share the refrigerant circulation line R with the same refrigerant circulation direction in the air conditioner mode and the heat pump mode, prevents the refrigerant stagnation phenomenon that occurs when the refrigerant does not flow, The circulation line (R) can also be simplified.
그리고, 본 발명에서는, 상기 히트펌프 모드를 제1난방모드, 제2난방모드, 제습모드, 제상모드와 같이 다양화하고 있는데,In the present invention, the heat pump mode is diversified as the first heating mode, the second heating mode, the dehumidifying mode, and the defrosting mode.
이때, 후술하는 제어부(미도시)는, 실외온도가 기준온도 이상이면 히트펌프 모드 중 제1난방모드를 수행하고, 실외온도가 기준온도 미만이면 히트펌프 모드 중 제2난방모드를 수행하게 된다.In this case, a control unit (not shown), which will be described later, performs the first heating mode of the heat pump mode when the outdoor temperature is equal to or higher than the reference temperature and the second heating mode of the heat pump mode when the outdoor temperature is lower than the reference temperature.
여기서, 실외온도가 0℃ 이상(영상)이면 제1난방모드를 수행하고, 실외온도가 0℃ 미만(영하)이면 제2난방모드를 수행한다.Here, the first heating mode is performed when the outdoor temperature is 0 ° C or higher (image), and the second heating mode is performed when the outdoor temperature is lower than 0 ° C (minus).
물론, 상기 제1,2난방모드를 구분하는 실외온도의 기준온도가 0℃로 한정 되는 것은 아니고, 목적에 따라 변경 가능하다.Of course, the reference temperature of the outdoor temperature for distinguishing the first and second heating modes is not limited to 0 ° C, but may be changed according to the purpose.
아울러, 상기 제습모드는 제1,2난방모드 상태에서 차실내를 제습하고자 할 때 수행하게 되고, 후술하는 제상모드는 상기 제습모드로 작동하는 도중에 시스템의 착상으로 인해 제상이 필요할 때 수행하게 된다.In addition, the dehumidification mode is performed when dehumidifying the car in the first and second heating modes, and the defrost mode, which will be described later, is performed when the defrosting is necessary due to the conception of the system while the dehumidification mode is operating.
이하, 히트 펌프 시스템의 각 구성요소별로 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, each component of the heat pump system will be described in detail.
먼저, 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.First, the
상기 압축기(100)는, 에어컨 모드시 상기 증발기(160)측에서 배출된 냉매를 흡입,압축하여 실내열교환기(110)측으로 공급하게 되고, 히트펌프 모드시(제1난방모드시)에는 상기 실외열교환기(130)측에서 배출되어 제1바이패스라인(R1)을 통과한 냉매를 흡입,압축하여 실내열교환기(110)측으로 공급하게 된다.The
아울러, 히트펌프 모드 중 제습모드시에는, 후술하는 분기라인(R4)을 통해 제1바이패스라인(R1)과 증발기(160)로 동시에 냉매가 공급되므로, 이 경우 상기 압축기(100)는 상기 제1바이패스라인(R1)과 증발기(160)를 통과한 후 합류된 냉매를 흡입,압축하여 실내열교환기(110)측으로 공급하게 된다.In the dehumidifying mode of the heat pump mode, since the refrigerant is simultaneously supplied to the first bypass line (R1) and the evaporator (160) through the branch line (R4) described later, the compressor (100) 1 bypass line R1 and the
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
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
상기 실내열교환기(110)는, 에어컨 모드 및 히트펌프 모드시 모두 응축기 역할을 하게 되고,The
상기 증발기(160)는, 에어컨 모드시 증발기 역할을 하고, 히트펌프 모드 중 제1,2난방모드시에는 냉매 공급이 되지 않아 작동 정지되며, 제습모드시에는 냉매가 일부 공급되어 증발기 역할을 수행하여 제습하게 된다.The
이때, 제습모드시 상기 증발기(160)의 성능은 에어컨 모드시 증발기(160)의 증발기 성능 보다 저하된다.At this time, the performance of the
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
따라서, 상기 증발기(160)가 증발기 역할을 수행하는 에어컨 모드시에는 도 2와 같이, 상기 제1팽창수단(140)에서 배출된 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 discharged from the first expansion means 140 is supplied to the
상기 실내열교환기(110)가 응축기 역할을 수행하는 히트펌프 모드시(제1난방모드시)에는 도 3과 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.3, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the
한편, 상기 증발기(160)의 크기는, 상기 실내열교환기(110)의 크기 보다 더 큰 것이 바람직하다.The size of the
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
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
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(제1난방모드시)에는 도 3과 같이 상기 온도조절도어(151)를 통해 상기 실내열교환기(110)를 바이패스하는 통로를 완전히 폐쇄하게 되면, 모든 공기가 응축기 역할을 하는 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌게 되고 이 온풍이 차실내로 공급되므로 최대 난방이 수행된다.2, when the front side passageway of the
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
여기서, 상기 실외열교환기(130)는 차량 엔진룸의 전방측에 설치되어 내부를 유동하는 냉매를 실외공기와 열교환시키게 된다.The
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. 히트펌프 모드시(제1난방모드시)에는 상기 실내열교환기(110)와 상반되는 증발기 역할을 하게 되는데, 이때 실외열교환기(130)의 내부를 유동하는 저온 냉매가 실외공기와 열교환하게 되면서 증발하게 된다.The
한편, 히트펌프의 제2난방모드시에는 상기 실외열교환기(130)로 냉매 공급이 차단된다.On the other hand, when the heat pump is in the second heating mode, the refrigerant supply to the
그리고, 상기 제1팽창수단(140)은, 상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)상에 설치되어, 증발기(160)로 공급되는 냉매를 팽창시키게 된다.The first expansion means 140 is installed on the refrigerant circulation line R on the inlet side of the
즉, 상기 제1팽창수단(140)은, 에어컨 모드시 상기 실외열교환기(130)에서 배출된 냉매를 팽창시켜 저온 저압의 액상(습포화) 상태가 되게 한 후, 상기 증발기(160)로 공급하게 된다.That is, the first expansion means 140 causes the refrigerant discharged from the
상기 제1팽창수단(140)으로는 팽창밸브로 이루어지는 것이 바람직하나 오리피스로 이루어질 수도 있다.The first expansion means 140 may be an expansion valve, but may be an orifice.
그리고, 상기 제2팽창수단(120)은, 상기 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130) 사이의 냉매순환라인(R)상에 설치되어, 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 실외열교환기(130)로 공급되는 냉매를 선택적으로 팽창시키게 된다.The second expansion means 120 may be installed on the refrigerant circulation line R between the
상기 제2팽창수단(120)은, 상기 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130) 사이의 냉매순환라인(R)상에 병렬로 연결된 팽창라인(R3)상에 설치된다.The second expansion means 120 is installed on the expansion line R3 connected in parallel on the refrigerant circulation line R between the
여기서, 상기 제2팽창수단(120)은, 오리피스로 이루어지는 것이 바람직하나 팽창밸브로 이루어질 수도 있다.Here, the second expansion means 120 may be formed of an orifice, but may be an expansion valve.
또한, 상기 팽창라인(R3)과 상기 냉매순환라인(R)의 분기지점에는 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 실내열교환기(110)를 통과한 냉매가 상기 팽창라인(R3)을 통해 제2팽창수단(120)을 통과하거나 또는 제2팽창수단(120)을 바이패스하도록 냉매 흐름방향을 전환하는 제3방향전환밸브(193)가 설치된다.The refrigerant that has passed through the
따라서, 에어컨 모드시에는, 상기 제3방향전환밸브(193)에 의해 상기 압축기(100)에서 배출되어 상기 실내열교환기(110)를 통과한 냉매가 상기 제2팽창수단(120)을 바이패스하여 실외열교환기(130)로 공급되고, 히트펌프 모드시(제1난방모드시)에는, 상기 제3방향전환밸브(193)에 의해 상기 압축기(100)에서 배출되어 상기 실내열교환기(110)를 통과한 냉매가 상기 팽창라인(R3) 및 제2팽창수단(120)을 통과하면서 팽창된 후 상기 실외열교환기(130)로 공급되게 된다.Accordingly, in the air conditioning mode, the refrigerant discharged from the
그리고, 상기 제1바이패스라인(R1)은, 상기 제1팽창수단(140)의 입구측 냉매순환라인(R)과 상기 증발기(160)의 출구측 냉매순환라인(R)을 연결하도록 설치되어, 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 제1팽창수단(140) 및 증발기(160)를 선택적으로 바이패스하도록 하게 된다.The first bypass line R1 is installed to connect the inlet side refrigerant circulation line R of the first expansion means 140 and the outlet side refrigerant circulation line R of the
도면에서와 같이, 상기 제1바이패스라인(R1)은 상기 제1팽창수단(140) 및 증발기(160)와 병렬로 배치되는데, 즉, 상기 제1바이패스라인(R1)의 입구측은 상기 실외열교환기(130)와 제1팽창수단(140)을 연결하는 냉매순환라인(R)과 연결되고, 출구측은 상기 증발기(160)와 압축기(100)를 연결하는 냉매순환라인(R)과 연결된다.As shown in the figure, the first bypass line R1 is disposed in parallel with the first expansion means 140 and the
이로인해, 에어컨 모드시에는 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 제1팽창수단(140) 및 증발기(160)측으로 유동하게 되지만, 히트펌프 모드시(제1난방모드시)에는 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 제1바이패스라인(R1)을 통해 압축기(100)측으로 곧바로 유동하여 상기 제1팽창수단(140) 및 증발기(160)를 바이패스 하게 된다.The refrigerant that has passed through the
여기서, 에어컨 모드 및 히트펌프 모드에 따라 냉매의 흐름방향을 전환하는 역할은 제1방향전환밸브(191)를 통해 이루어진다.Here, the function of switching the flow direction of the refrigerant according to the air conditioner mode and the heat pump mode is performed through the first
상기 제1방향전환밸브(191)는, 상기 제1바이패스라인(R1)과 상기 냉매순환라인(R)의 분기지점에 설치되어, 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 제1바이패스라인(R1) 또는 상기 제1팽창수단(140)으로 흐르도록 냉매 흐름방향을 전환하게 된다.The first
이때, 제1방향전환밸브(191)는, 에어컨 모드시 상기 압축기(100)에서 배출되어 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 제1팽창수단(140) 및 증발기(160)측으로 흐르도록 방향을 전환하게 되고, 히트펌프 모드시(제1난방모드시) 상기 압축기(100)에서 배출되어 실내열교환기(110)와 제2팽창수단(120) 및 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 제1바이패스라인(R1)으로 흐르도록 방향을 전환하게 된다.At this time, the first
한편, 상기 제1방향전환밸브(191)는 상기 제1바이패스라인(R1)의 입구측 분기지점에 설치되며, 3방밸브를 사용하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the first
상기 제1방향전환밸브(191) 뿐만아니라 제2방향전환밸브(192)와 제3방향전환밸브(193)도 3방밸브를 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable that not only the first
그리고, 상기 냉매순환라인(R)에는 상기 제2팽창수단(120)을 선택적으로 통과한 냉매가 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하도록 제2바이패스라인(R2)이 병렬로 설치되는데, 즉, 상기 제2바이패스라인(R2)은 상기 실외열교환기(130)의 입,출구측 냉매순환라인(R)을 연결하도록 설치되어, 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 실외열교환기(130)를 바이패스하도록 하게 된다.The second bypass line R2 is installed in parallel with the refrigerant circulation line R so that the refrigerant selectively passing through the second expansion means 120 bypasses the
또한, 상기 제2바이패스라인(R2)과 상기 냉매순환라인(R)의 분기지점에는 실외온도에 따라 상기 실외열교환기(130) 또는 제2바이패스라인(R2)으로 냉매가 흐르도록 냉매의 흐름방향을 전환하는 제2방향전환밸브(192)가 설치된다. 물론, 상기 제2방향전환밸브(192)는 실외열교환기(130) 및 제2바이패스라인(R2)을 모두 개방할 수도 있다.The refrigerant is circulated through the
이때, 실외온도가 영상일 경우에는 상기 제2방향전환밸브(192)의 제어를 통해 냉매가 상기 실외열교환기(130)측으로 흐르도록 하는 제1난방모드로 제어되고, 실외온도가 영하일 경우에는 상기 제2방향전환밸브(192)의 제어를 통해 냉매가 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하여 상기 제2바이패스라인(R2)측으로 흐르도록 하는 제2난방모드로 제어된다.At this time, when the outdoor temperature is the image, the first heating mode is controlled so that the refrigerant flows to the
다시말해, 실외온도가 영하인 저열원 조건에서, 저온의 실외공기 영향을 최소화 할 수 있도록 도 6의 제2난방모드와 같이, 상기 제2팽창수단(120)을 통과한 냉매가 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하여 제2바이패스라인(R2)측으로 흐르도록 하게 된다.In other words, the refrigerant passing through the second expansion means (120), as in the second heating mode of Fig. 6, is cooled by the outdoor heat exchanger (130) and flows to the second bypass line (R2) side.
그리고, 상기 공조케이스(150) 내부의 실내열교환기(110) 하류측에는 난방성능을 향상할 수 있도록 전기 가열식 히터(115)가 더 설치된다.An
즉, 차량의 시동 초기에 보조열원으로 상기 전기 가열식 히터(115)를 작동시킴으로써 난방성능을 향상시킬 수 있고, 또한 난방 열원이 부족할 경우에도 상기 전기 가열식 히터(115)를 가동할 수 있다.That is, the heating performance can be improved by operating the electric
상기 전기 가열식 히터(115)로는 PTC히터를 사용하는 것이 바람직하다.As the
그리고, 상기 제1바이패스라인(R1)상에는 제1바이패스라인(R1)을 따라 흐르는 냉매에 열을 공급하는 열공급수단(180)이 설치된다.On the first bypass line R1, a heat supply means 180 for supplying heat to the refrigerant flowing along the first bypass line R1 is installed.
상기 열공급수단(180)은, 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 구성된 수냉식 열교환기(181)를 설치하여 이루어진다.The
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
한편, 상기 차량 전장품(200)으로는 대표적으로 모터와, 인버터 등이 있다.On the other hand, the vehicle
그리고, 상기 제1바이패스라인(R1)을 따라 열공급수단(180)측으로 유동하는 냉매 일부를 상기 증발기(160)측으로 공급하도록, 상기 열공급수단(180)의 입구측 제1바이패스라인(R1)과 상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)을 연결하는 분기라인(R4)이 설치되고, 상기 분기라인(R4)상에는 냉매 유동을 온오프 제어하는 온오프 밸브(195)가 설치된다.The inlet side first bypass line (R1) of the heat supply means (180) is connected to the evaporator (160) to supply a part of the refrigerant flowing toward the heat supply means (180) along the first bypass line (R1) Off
상기 온오프 밸브(195)는 제습모드시 개방됨으로써, 상기 제1방향전환밸브(191)에 의해 제1바이패스라인(R1)측으로 흐르는 냉매 중 일부는 수냉식 열교환기(181)를 통과하면서 차량 전장품(200)의 폐열을 회수하고, 일부는 상기 분기라인(R4)을 통해 증발기(160)를 통과하면서 제습하게 된다.The on-off
이로인해, 상기 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 공기가 상기 증발기(160)를 통과하면서 제습이 이루어지게 되고, 다시말해 제1,2난방모드와 같은 히트펌프 모드 작동 중에도 상기 분기라인(R4)을 통해 증발기(160)로 일부 냉매를 공급하여 차실내 제습을 수행할 수 있는 것이다.Accordingly, the air flowing inside the
한편, 실외온도가 영하인 조건에서 작동하는 제2난방모드시 및 제2난방모드의 제습모드시에는 실내공기의 열원을 회수하여 난방성능을 향상할 수 있도록, 공조케이스(150)의 공기유입모드를 내기유입모드로 작동시켜 상기 공조케이스(150)내로 내기가 유입되도록 하는 것이 바람직하다.On the other hand, in order to improve the heating performance by recovering the heat source of the indoor air during the second heating mode in which the outdoor temperature is zero and the dehumidification mode in the second heating mode, the air inflow mode To enter the air conditioning case (150).
그리고, 본 발명의 히트 펌프 시스템을 제어하도록 제어부(미도시)가 구비되는데, 상기 제어부는, 상기 제1바이패스라인(R1)으로의 냉매 유동방향을 전환하는 제1방향전환밸브(191)와, 상기 제2바이패스라인(R2)으로의 냉매 유동방향을 전환하는 제2방향전환밸브(192)와, 상기 분기라인(R4)의 냉매 유동을 온오프하는 온오프 밸브(195)와, 상기 시스템의 착상을 인지하는 착상인지수단(미도시)을 포함하여 상기 시스템을 제어하게 된다.A controller (not shown) is provided to control the heat pump system of the present invention. The controller includes a first
물론, 상기 제어부는, 상기 제1방향전환밸브(191), 제2방향전환밸브(192), 온오프 밸브(195), 착상인지수단 뿐만 아니라, 제3방향전환밸브(193), 전기 가열식 히터(115) 등 히트 펌프 시스템 전체를 제어하게 된다.Of course, the control unit may include not only the first
상기 제어부는, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매 중 일부는 상기 제1바이패스라인(R1)을 통해 증발기(160)를 바이패스하고, 일부는 상기 분기라인(R4)을 통해 증발기(160)를 통과하여 차실내를 제습하는 히트펌프 모드의 제습모드 작동 중 상기 착상인지수단으로부터 시스템의 착상인지시, 상기 작동중인 제습모드를 그대로 유지하면서 상기 제2방향전환밸브(192)를 통해 상기 실외열교환기(130) 및 제2바이패스라인(R2)을 모두 개방하여 상기 순환 냉매를 상기 실외열교환기(130) 및 제2바이패스라인(R2)으로 모두 공급하는 제상 제어를 수행하게 된다.The control unit may be configured such that a part of the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line R bypasses the
즉, 히트펌프 모드의 제1난방모드 작동 중 제습모드시에는, 상기 실외열교환기(130)로 유입되는 냉매가 실외공기와 열교환하는 과정에서 실외열교환기(130)의 표면이 빙점이하로 떨어질 수 있고, 또한 히트펌프 모드의 제2난방모드 작동 중 제습모드시에는, 상기 증발기(160)로 유입되는 냉매가 상기 공조케이스(150)내 공기와 열교환하는 과정에서 증발기(160)의 표면이 빙점이하로 떨어질 수 있는데,That is, in the dehumidifying mode during the first heating mode operation of the heat pump mode, the surface of the
이 경우 상기 실외열교환기(130)나 증발기(160)의 표면에 착상이 발생하기 시작하게 되고 이때 착상이 지속적으로 확대된다면 상기 실외열교환기(130)나 증발기(160)가 흡열을 하지 못하게 되고, 결국 시스템내의 냉매 온도 및 압력이 낮아지면서 실내로 토출되는 공기의 온도가 떨어져 난방성능이 저하됨은 물론 압축기(100)내로 액냉매가 유입될 수 있어 시스템의 안정성도 떨어지게 된다.In this case, congestion starts to occur on the surface of the
따라서, 상기 제어부는, 히트펌프 모드의 제1,2난방모드 작동 중 제습모드시, 상기 착상인지수단으로부터 시스템(실외열교환기(130) 또는 증발기(160))의 착상을 인지하게 되면, 작동중인 제습모드를 그대로 유지하되, 상기 제2방향전환밸브(192)를 통해 상기 실외열교환기(130) 및 제2바이패스라인(R2)을 모두 개방하여 상기 순환 냉매를 상기 실외열교환기(130) 및 제2바이패스라인(R2)으로 모두 공급하는 제상 제어, 즉, 제상모드를 수행하게 된다.Therefore, when the control unit recognizes the conception of the system (the
이하, 상기 제1난방모드의 제습모드시와, 제2난방모드의 제습모드시를 구분하여 상기 제어부의 제상모드를 설명하기로 한다.Hereinafter, the defrosting mode of the control unit will be described by distinguishing between the dehumidifying mode of the first heating mode and the dehumidifying mode of the second heating mode.
먼저, 제1난방모드의 제습모드 작동 중 상기 제어부의 제상모드를 설명하면, 상기 제1난방모드의 제습모드는, 상기 압축기(100), 실내열교환기(110), 제2팽창수단(120)을 통과한 냉매가 상기 실외열교환기(130)를 통과한 후, 상기 제1바이패스라인(R1)으로 유입되고, 이후 냉매 중 일부는 상기 제1바이패스라인(R1)을 통해 증발기(160)를 바이패스하고, 일부는 상기 분기라인(R4)을 통해 증발기(160)를 통과하여 상기 압축기(100)로 재유입되는 모드이다.The dehumidification mode of the first heating mode is a mode in which the
이때, 상기 착상인지수단은, 상기 시스템의 실외열교환기(130) 착상을 인지하도록 설치되는데, 즉, 상기 실외열교환기(130)의 착상을 감지하도록 실외열교환기(130)에 착상센서를 설치하여 이루어진다.At this time, the conception recognizing means is installed to recognize the conception of the
따라서, 상기 제어부는, 상기 시스템의 실외열교환기(130) 착상인지시, 작동중인 제1난방모드의 제습모드를 그대로 유지하되, 상기 제2방향전환밸브(192)를 통해 상기 제2바이패스라인(R2)을 추가 개방하여 상기 순환 냉매를 상기 실외열교환기(130) 및 제2바이패스라인(R2)으로 모두 공급하는 제상 제어(제상모드)를 수행하게 된다.Accordingly, when the
이때, 상기 제2방향전환밸브(192)를 통해 상기 실외열교환기(130) 및 제2바이패스라인(R2)이 모두 개방되더라도, 상기 제2바이패스라인(R2)의 유로 저항 대비 상기 실외열교환기(130)의 유로 저항이 더 크므로, 상기 실외열교환기(130)측으로 냉매가 적게 흐르게 된다.At this time, even if both of the
이처럼, 상기 실외열교환기(130)측으로 공급되는 냉매량이 감소하여 냉매의 압력 및 온도가 상승하게 되면서 상기 실외열교환기(130)의 착상을 지연시켜 착상의 추가적인 진행을 막을수 있고, 제상 효과도 얻을 수 있다.In this way, the amount of refrigerant supplied to the
또한, 상기 실외열교환기(130)로 공급되는 냉매량을 감소하여 실외열교환기(130)의 착상을 지연시킨 경우에는 실외온도가 0℃ 이상이 되면 자연적으로 제상이 가능하다.In addition, when the amount of refrigerant supplied to the
한편, 상기 실외열교환기(130) 및 제2바이패스라인(R2)을 모두 통과한 냉매는, 상기 제1바이패스라인(R1)의 열공급수단(180) 및 상기 증발기(160)에서 추가적인 흡열을 하여 난방 열원을 확보하게 된다.The refrigerant having passed through both the
또한, 상기 공조케이스(150)와 연결된 차실내 토출구측에는 토출 공기의 온도를 감지하는 온도센서(미도시)가 설치된다.In addition, a temperature sensor (not shown) for sensing the temperature of the discharged air is installed on the side of the vehicle compartment outlet port connected to the
아울러, 상기 제어부는, 상기 제상 제어(제상모드)시 상기 공조케이스(150)로부터 차실내로 토출되는 공기의 온도를 상기 온도센서를 통해 감지하여 목표온도 이하일 경우 상기 전기 가열식 히터(115)를 가동할 수 있다. 다시말해, 제상 제어시 난방 열원이 부족할 경우 상기 전기 가열식 히터(115)의 용량을 증대하는 제어를 하는 것이다.
The controller senses the temperature of the air discharged from the
다음으로, 제2난방모드의 제습모드 작동 중 상기 제어부의 제상모드를 설명하면, 상기 제2난방모드의 제습모드는, 상기 압축기(100), 실내열교환기(110), 제2팽창수단(120)을 통과한 냉매가 상기 제2바이패스라인(R2)을 통해 실외열교환기(130)를 바이패스 한 후, 상기 제1바이패스라인(R1)으로 유입되고, 이후 냉매 중 일부는 상기 제1바이패스라인(R1)을 통해 증발기(160)를 바이패스하고, 일부는 상기 분기라인(R4)을 통해 증발기(160)를 통과하여 상기 압축기(100)로 재유입되는 모드이다.Next, the defrosting mode of the control unit during the operation of the dehumidification mode of the second heating mode will be described. The dehumidification mode of the second heating mode includes the
이때, 상기 착상인지수단은, 상기 시스템의 증발기(160) 착상을 인지하도록 설치되는데, 즉, 상기 증발기(160)의 착상을 감지하도록 증발기(160)에 착상센서를 설치하여 이루어진다. 물론, 상기 착상센서 뿐만 아니라 상기 증발기(160)의 표면온도를 감지하는 온도센서를 설치하여 이루어질 수도 있다.At this time, the conception recognition means is installed to recognize the conception of the
따라서, 상기 제어부는, 상기 시스템의 증발기(160) 착상인지시, 작동중인 제2난방모드의 제습모드를 그대로 유지하되, 상기 제2방향전환밸브(192)를 통해 상기 실외열교환기(130)측을 추가 개방하여 상기 순환 냉매를 상기 실외열교환기(130) 및 제2바이패스라인(R2)으로 모두 공급하는 제상 제어(제상모드)를 수행하게 된다.Therefore, when the
이때, 제2난방모드의 제습모드 작동 중 상기 제2방향전환밸브(192)를 통해 상기 실외열교환기(130)가 추가로 개방됨으로써, 상기 실외열교환기(130)로 공급되는 냉매가 실외공기로부터 추가 흡열을 하게 되어, 시스템의 냉매 온도가 상승하게 되고 이로인해 상기 증발기(160)의 제상 효과를 얻을 수 있음은 물론 시스템의 난방성능 및 안정성도 향상할 수 있다.At this time, the
그리고, 상기 제어부는, 제2난방모드의 제습모드 작동 중 제상 제어(제상모드)시에는, 상기 실외열교환기(130)의 입구측 냉매온도가 실외온도 보다 낮은 경우에 한하여 제상 제어(제상모드)를 수행하는 것이 바람직하다.The defrost control (defrost mode) is performed only when the inlet refrigerant temperature of the
즉, 상기 실외열교환기(130)의 입구측 냉매온도가 실외온도 보다 높은 상태에서 제상 제어(제상모드)를 수행할 경우 오히려 열손실 발생할 수 있기 때문이다.That is, when defrosting control (defrost mode) is performed in a state where the inlet-side refrigerant temperature of the
또한, 상기 제상 제어시(제상모드시)에는, 냉매가 상기 제1바이패스라인(R1)과 분기라인(R4)을 동시에 유동하게 되는데, 이때, 상기 분기라인(R4)의 통로 직경은, 상기 제1바이패스라인(R1)의 통로 직경 보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.In the defrost control mode (during the defrost mode), the refrigerant flows simultaneously through the first bypass line Rl and the branch line R4. At this time, the passage diameter of the branch line R4 is equal to Is smaller than the passage diameter of the first bypass line (R1).
즉, 상기 분기라인(R4)을 통해 상대적으로 적은 냉매량을 상기 증발기(160)측으로 흐르게 하면, 냉매의 온도가 상승하게 되어 상기 증발기(160)의 착상 발생을 방지하거나 제상 효과를 얻을 수 있다.That is, when a relatively small amount of refrigerant flows through the branch line R4 toward the
이와같이, 본 발명은, 히트펌프 모드의 제1,2난방모드 작동 중 제습모드시, 상기 착상인지수단으로부터 실외열교환기(130) 또는 증발기(160)의 착상이 인지되면, 작동중인 제습모드를 그대로 유지하되, 상기 제2방향전환밸브(192)를 통해 상기 실외열교환기(130) 및 제2바이패스라인(R2)을 모두 개방하여 상기 순환 냉매를 상기 실외열교환기(130) 및 제2바이패스라인(R2)으로 모두 공급하는 제상 제어(제상모드)를 수행함으로써, 상기 제1난방모드의 제습모드 작동 중 실외열교환기(130)의 착상시에는 실외열교환기(130)측으로 냉매가 적게 흐르게 됨에 따라 시스템 냉매 온도가 상승하고, 상기 제2난방모드의 제습모드 작동 중 증발기(160)의 착상시에는 상기 실외열교환기(130)로부터 추가 흡열함에 따라 시스템 냉매 온도가 상승하여, 착상 지연 및 제상 효과를 얻을 수 있고, 시스템의 난방성능 및 안정성도 향상할 수 있다.Thus, when the conception of the outdoor heat exchanger (130) or the evaporator (160) is recognized from the conception recognition means in the dehumidifying mode during the first and second heating mode operations of the heat pump mode, The
한편, 상기 압축기(100)의 입구측 냉매순환라인(R)상에는 어큐뮬레이터(170)가 설치된다.On the other hand, an
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
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)(도 2)end. Air conditioning mode (cooling mode) (Fig. 2)
에어컨 모드(냉방 모드)시에는, 도 2와 같이, 상기 제1방향전환밸브(191)를 통해 상기 제1바이패스라인(R1)이 폐쇄되고, 상기 제2방향전환밸브(192)를 통해 제2바이패스라인(R2)도 폐쇄되며, 상기 제3방향전환밸브(193)는 팽창라인(R3)을 폐쇄하게 된다.In the air conditioning mode (cooling mode), as shown in FIG. 2, the first bypass line R1 is closed through the first
또한, 상기 열공급수단(180)의 수냉식 열교환기(181)로는 전장품(200)을 순환하는 냉각수가 공급되지 않는다.The cooling water circulating through the
한편, 최대 냉방시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)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
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)로 공급된다.The high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant discharged from the
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)로 유동하게 된다.The refrigerant supplied to the
상기 실외열교환기(130)로 유동한 냉매는, 실외공기와 열교환하게 되면서 응축되며, 이로인해 기상 냉매가 액상 냉매로 바뀌게 된다.The refrigerant flowing into the
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
계속해서, 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매는, 상기 제1팽창수단(140)을 통과하는 과정에서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상냉매가 된 후, 상기 증발기(160)로 유입된다.Subsequently, the refrigerant passing through the
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
이후, 상기 증발기(160)에서 배출된 냉매는 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.
Then, the refrigerant discharged from the
나. 히트펌프 모드의 제1난방모드(도 3)I. In the first heating mode (Fig. 3) of the heat pump mode,
히트펌프 모드의 제1난방모드는, 실외온도가 영상인 조건에서 작동하며, 실외공기와 차량 전장품(200)의 폐열을 열원으로 이용하는 모드로서, 도 3과 같이, 상기 제1방향전환밸브(191)를 통해 상기 제1바이패스라인(R1)이 개방되어, 상기 제1팽창수단(140) 및 증발기(160)측으로는 냉매가 공급되지 않는다.The first heating mode of the heat pump mode operates under the condition that the outdoor temperature is an image and uses the outdoor air and the waste heat of the vehicle
또한, 상기 제2방향전환밸브(192)를 통해 제2바이패스라인(R2)이 폐쇄되고, 상기 제3방향전환밸브(193)를 통해 상기 팽창라인(R3)이 개방된다.The second bypass line R2 is closed through the second
한편, 차량 전장품(200)에 의해 가열된 냉각수가 상기 열공급수단(180)인 수냉식 열교환기(181)의 냉각수 열교환부(181b)로 공급되게 된다.On the other hand, the cooling water heated by the vehicle
그리고, 제1난방모드시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)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 first heating mode, the
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)로 유입된다.The high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant discharged from the
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
계속해서, 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매는 상기 제3방향전환밸브(193)을 통해 팽창라인(R3)으로 유동하게 되고, 상기 팽창라인(R3)으로 유동하는 냉매는 상기 제2팽창수단(120)을 통과하는 과정에서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상냉매가 된 후, 증발기 역할을 하는 실외열교환기(130)로 공급된다.Subsequently, the refrigerant discharged from the
상기 실외열교환기(130)로 공급된 냉매는, 실외공기와 열교환하면서 증발한 후 상기 제1방향전환밸브(191)에 의해 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
다. 히트펌프 모드의 제1난방모드 작동 중 제습모드(도 4)All. During the first heating mode operation of the heat pump mode,
히트펌프 모드의 제1난방모드 작동 중 제습모드는, 도 3의 제1난방모드로 작동 중에 실내 제습이 필요한 경우에 작동하게 된다.The dehumidification mode during the first heating mode operation of the heat pump mode is activated when the room dehumidification is required during operation in the first heating mode of FIG.
따라서, 도 3의 제1난방모드와 다른 부분에 대해서만 설명하기로 한다.Therefore, only the portions different from the first heating mode of FIG. 3 will be described.
상기 제습모드시에는, 제1난방모드 상태에서 상기 온오프 밸브(195)를 통해 상기 분기라인(R4)이 추가로 개방되게 된다.During the dehumidification mode, the branch line R4 is further opened through the on-off
그리고, 제습모드시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)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 dehumidifying mode, the
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
계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,Next, the refrigerant circulation process will be described.
상기 압축기(100), 실내열교환기(110), 제2팽창수단(120), 실외열교환기(130)를 통과한 냉매는 상기 제1방향전환밸브(191)에 의해 제1바이패스라인(R1)을 통과하게 되는데, 이때 상기 제1바이패스라인(R1)을 통과하는 냉매 중 일부는 상기 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, 일부는 상기 분기라인(R4)을 통해 증발기(160)로 공급되어 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 공기와 열교환하는 과정에서 증발하게 된다.The refrigerant having passed through the
상기 과정에서 상기 증발기(160)를 통과하는 공기의 제습이 이루어지게 되며, 상기 증발기(160)를 통과한 제습된 공기는 상기 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀐 후 차량 실내로 공급되어 제습 난방하게 된다.In this process, the air passing through the
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
라. 제1난방모드의 제습모드 작동 중 제상 모드(제상 제어)(도 5)la. During the dehumidification mode operation of the first heating mode (defrost control) (Fig. 5)
제1난방모드의 제습모드 작동 중 제상 모드는, 제1난방모드의 제습모드 작동 중 상기 착상인지수단으로부터 상기 실외열교환기(130)의 착상인지시에 작동하는 모드로서, 상기 제어부를 통해 작동중인 제습모드는 그대로 유지하면서 상기 제2방향전환밸브(192)를 통해 제2바이패스라인(R2)를 추가로 개방하여, 결국 상기 실외열교환기(130) 및 제2바이패스라인(R2)을 모두 개방하게 된다.The defrosting mode during the dehumidification mode operation of the first heating mode is a mode that operates when the outdoor heat exchanger (130) is concealed from the conception recognition means during dehumidification mode operation of the first heating mode, The second bypass line R2 is further opened through the second
또한, 차량 전장품(200)에 의해 가열된 냉각수가 상기 열공급수단(180)인 수냉식 열교환기(181)의 냉각수 열교환부(181b)로 공급되게 된다.The cooling water heated by the vehicle
그리고, 상기 제상 모드시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)를 바이패스하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150)내로 송풍된 공기가 상기 증발기(160)를 통과한 후 상기 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌어 차실내로 공급됨으로서, 차실내를 난방하게 된다.In the defrosting mode, the
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)로 유입된다.The high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant discharged from the
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
계속해서, 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매는 상기 제3방향전환밸브(193)을 통해 팽창라인(R3)으로 유동하게 되고, 상기 팽창라인(R3)으로 유동하는 냉매는 상기 제2팽창수단(120)을 통과하는 과정에서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상냉매가 된 후, 상기 실외열교환기(130) 및 제2바이패스라인(R2)으로 동시에 공급된다.Subsequently, the refrigerant discharged from the
이때, 상기 실외열교환기(130)측으로는 유로 저항으로 인해 상대적으로 냉매가 적게 흐르게 되어 냉매의 온도가 상승하게 됨으로써, 실외열교환기(130)의 착상지연 및 제상 효과를 얻을 수 있다.At this time, since the refrigerant flows relatively to the
계속해서, 상기 실외열교환기(130)로 공급된 냉매는, 실외공기와 열교환하면서 증발한 후, 상기 제2바이패스라인(R2)을 통과한 냉매와 합류되어 상기 제1방향전환밸브(191)에 의해 제1바이패스라인(R1)으로 공급되게 되며, 상기 제1바이패스라인(R1)으로 공급된 냉매 중 일부는 상기 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, 일부는 상기 분기라인(R4)을 통해 증발기(160)로 공급되어 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 공기와 열교환하는 과정에서 증발하게 된다.Subsequently, the refrigerant supplied to the
상기 과정에서 상기 증발기(160)를 통과하는 공기의 제습이 이루어지게 되며, 상기 증발기(160)를 통과한 제습된 공기는 상기 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀐 후 차량 실내로 공급되어 제습 난방하게 된다.In this process, the air passing through the
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
마. 히트펌프 모드의 제2난방모드(도 6)hemp. In the second heating mode of the heat pump mode (Fig. 6)
히트펌프 모드의 제2난방모드는, 실외온도가 영하인 조건에서 작동하며, 실내공기(내기유입모드)와 차량 전장품(200)의 폐열을 열원으로 이용하는 모드로서, 도 6과 같이, 상기 제1방향전환밸브(191)를 통해 상기 제1바이패스라인(R1)이 개방되고, 상기 제2방향전환밸브(192)를 통해 상기 제2바이패스라인(R2)이 개방된다.The second heating mode of the heat pump mode operates under the condition that the outdoor temperature is below zero and uses the room air (inflow inflow mode) and the waste heat of the vehicle
또한, 상기 온오프 밸브(195)를 통해 상기 분기라인(R4)이 폐쇄되고, 상기 제3방향전환밸브(193)를 통해 상기 팽창라인(R3)이 개방되며, 상기 공조케이스(150)내로 내기를 유입하도록 내기유입모드로 전환된다.Further, the branch line R4 is closed through the on-off
한편, 차량 전장품(200)에 의해 가열된 냉각수가 상기 열공급수단(180)인 수냉식 열교환기(181)의 냉각수 열교환부(181b)로 공급되게 된다.On the other hand, the cooling water heated by the vehicle
그리고, 제2난방모드시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)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 second heating mode, the
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)로 유입된다.The high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant discharged from the
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
계속해서, 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매는 상기 제3방향전환밸브(193)을 통해 팽창라인(R3)으로 유동하게 되고, 상기 팽창라인(R3)으로 유동하는 냉매는 상기 제2팽창수단(120)을 통과하는 과정에서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상냉매가 된 후, 상기 제2바이패스라인(R2)으로 유동하게 되면서 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하게 된다.Subsequently, the refrigerant discharged from the
이후, 상기 제2바이패스라인(R2)을 통과한 냉매는, 상기 제1방향전환밸브(191)에 의해 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.
Then, the refrigerant having passed through the second bypass line R2 passes through the first bypass line R1 by the first
바. 히트펌프 모드의 제2난방모드 작동 중 제습모드(도 7)bar. 7) during the second heating mode operation of the heat pump mode,
히트펌프 모드의 제2난방모드 작동 중 제습모드는, 도 6의 제2난방모드로 작동 중에 실내 제습이 필요한 경우에 작동하게 된다.The dehumidification mode during the second heating mode operation of the heat pump mode is activated when the room dehumidification is required during operation in the second heating mode of FIG.
따라서, 도 6의 제2난방모드와 다른 부분에 대해서만 설명하기로 한다.Therefore, only the portions different from the second heating mode of FIG. 6 will be described.
상기 제습모드시에는, 제2난방모드 상태에서 상기 온오프 밸브(195)를 통해 상기 분기라인(R4)이 추가로 개방되게 된다.During the dehumidification mode, the branch line R4 is further opened through the on-off
그리고, 제습모드시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)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 dehumidifying mode, the
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
계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,Next, the refrigerant circulation process will be described.
상기 압축기(100), 실내열교환기(110), 제2팽창수단(120), 제2바이패스라인(R2)을 통과한 냉매는 상기 제1방향전환밸브(191)에 의해 제1바이패스라인(R1)을 통과하게 되는데, 이때 상기 제1바이패스라인(R1)을 통과하는 냉매 중 일부는 상기 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, 일부는 상기 분기라인(R4)을 통해 증발기(160)로 공급되어 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 공기와 열교환하는 과정에서 증발하게 된다.The refrigerant having passed through the
상기 과정에서 상기 증발기(160)를 통과하는 공기의 제습이 이루어지게 되며, 상기 증발기(160)를 통과한 제습된 공기는 상기 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀐 후 차량 실내로 공급되어 제습 난방하게 된다.In this process, the air passing through the
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
사. 제2난방모드의 제습모드 작동 중 제상 모드(제상 제어)(도 8)four. During the dehumidification mode operation of the second heating mode (defrost control) (Fig. 8)
제2난방모드의 제습모드 작동 중 제상 모드는, 제2난방모드의 제습모드 작동 중 상기 착상인지수단으로부터 상기 증발기(160)의 착상인지시에 작동하는 모드로서, 상기 제어부를 통해 작동중인 제습모드는 그대로 유지하면서 상기 제2방향전환밸브(192)를 통해 실외열교환기(130)측을 추가로 개방하여, 결국 상기 실외열교환기(130) 및 제2바이패스라인(R2)을 모두 개방하게 된다.The defrosting mode during the dehumidification mode operation of the second heating mode is a mode which operates during the operation of the
또한, 차량 전장품(200)에 의해 가열된 냉각수가 상기 열공급수단(180)인 수냉식 열교환기(181)의 냉각수 열교환부(181b)로 공급되게 된다.The cooling water heated by the vehicle
그리고, 상기 제상 모드시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)를 바이패스하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150)내로 송풍된 공기가 상기 증발기(160)를 통과한 후 상기 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌어 차실내로 공급됨으로서, 차실내를 난방하게 된다.In the defrosting mode, the
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)로 유입된다.The high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant discharged from the
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
계속해서, 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매는 상기 제3방향전환밸브(193)을 통해 팽창라인(R3)으로 유동하게 되고, 상기 팽창라인(R3)으로 유동하는 냉매는 상기 제2팽창수단(120)을 통과하는 과정에서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상냉매가 된 후, 상기 실외열교환기(130) 및 제2바이패스라인(R2)으로 동시에 공급된다.Subsequently, the refrigerant discharged from the
이때, 상기 실외열교환기(130)측으로 공급되는 냉매는 실외공기와 열교환하면서 추가 흡열을 하게되어 시스템의 냉매 온도가 상승하게 됨으로써, 증발기(160)의 제상 효과를 얻을 수 있다.At this time, the refrigerant supplied to the
계속해서, 상기 실외열교환기(130)로 공급된 냉매는, 실외공기와 열교환하면서 증발한 후, 상기 제2바이패스라인(R2)을 통과한 냉매와 합류되어 상기 제1방향전환밸브(191)에 의해 제1바이패스라인(R1)으로 공급되게 되며, 상기 제1바이패스라인(R1)으로 공급된 냉매 중 일부는 상기 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, 일부는 상기 분기라인(R4)을 통해 증발기(160)로 공급되어 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 공기와 열교환하는 과정에서 증발하게 된다.Subsequently, the refrigerant supplied to the
상기 과정에서 상기 증발기(160)를 통과하는 공기의 제습이 이루어지게 되며, 상기 증발기(160)를 통과한 제습된 공기는 상기 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀐 후 차량 실내로 공급되어 제습 난방하게 된다.In this process, the air passing through the
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
100: 압축기 110: 실내열교환기
115: 전기 가열식 히터
120: 제2팽창수단
130: 실외열교환기 140: 제1팽창수단
150: 공조케이스 151: 온도조절도어
160: 증발기 170: 어큐뮬레이터
180: 열공급수단 181: 수냉식 열교환기
181a: 냉매 열교환부 181b: 냉각수 열교환부
191: 제1방향전환밸브 192: 제2방향전환밸브
193: 제3방향전환밸브 195: 온오프 밸브
200: 전장품
R: 냉매순환라인 R1: 제1바이패스라인
R2: 제2바이패스라인 R3: 팽창라인
R4: 분기라인100: compressor 110: indoor heat exchanger
115: Electric heater
120: second expansion means
130: outdoor heat exchanger 140: first expansion means
150: air conditioning case 151: temperature control door
160: Evaporator 170: Accumulator
180: Heat supply unit 181: Water-cooled heat exchanger
181a:
191: first direction switching valve 192: second direction switching valve
193: third direction switching valve 195: on-off valve
200: Electrical equipment
R: refrigerant circulation line R1: first bypass line
R2: second bypass line R3: inflation line
R4: Branch line
Claims (9)
상기 제1팽창수단(140)의 입구측 냉매순환라인(R)과 상기 증발기(160)의 출구측 냉매순환라인(R)을 연결하도록 설치되어, 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 제1팽창수단(140) 및 증발기(160)를 선택적으로 바이패스하도록 하는 제1바이패스라인(R1)과,
상기 실외열교환기(130)의 입,출구측 냉매순환라인(R)을 연결하도록 설치되어, 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하도록 하는 제2바이패스라인(R2)과,
상기 제1바이패스라인(R1)과 상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)을 연결하도록 설치되는 분기라인(R4)과,
상기 제1바이패스라인(R1)으로의 냉매 유동방향을 전환하는 제1방향전환밸브(191)와, 상기 제2바이패스라인(R2)으로의 냉매 유동방향을 전환하는 제2방향전환밸브(192)와, 상기 분기라인(R4)의 냉매 유동을 온오프하는 온오프 밸브(195)와, 상기 시스템의 착상을 인지하는 착상인지수단을 포함하여 상기 시스템을 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매 중 일부는 상기 제1바이패스라인(R1)을 통해 증발기(160)를 바이패스하고, 일부는 상기 분기라인(R4)을 통해 증발기(160)를 통과하여 차실내를 제습하는 히트펌프 모드의 제습모드 작동 중 상기 착상인지수단으로부터 시스템의 착상인지시, 상기 제습모드를 유지하면서 상기 제2방향전환밸브(192)를 통해 상기 실외열교환기(130) 및 제2바이패스라인(R2)을 모두 개방하여 상기 순환 냉매를 상기 실외열교환기(130) 및 제2바이패스라인(R2)으로 모두 공급하는 제상 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.The compressor 100 is installed on the refrigerant circulation line R and compresses and discharges the refrigerant. The compressor 100 is installed inside the air conditioner case 150 to discharge the air in the air conditioner case 150 and the air An evaporator 160 installed inside the air conditioner case 150 for exchanging heat between the air in the air conditioner case 150 and the refrigerant supplied to the compressor 100, An outdoor heat exchanger 130 installed outside the air conditioning case 150 for exchanging heat between the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line R and the outdoor air, and an outdoor heat exchanger 130 disposed on the inlet side refrigerant circulation line R of the evaporator 160 And a second expansion means provided on the refrigerant circulation line (R) between the indoor heat exchanger (110) and the outdoor heat exchanger (130) for expanding the refrigerant, (120), the heat pump system comprising:
A refrigerant circulation line R connected to an inlet side refrigerant circulation line R of the first expansion means 140 and an outlet side refrigerant circulation line R of the evaporator 160, A first bypass line R1 for selectively bypassing the first expansion means 140 and the evaporator 160,
The second heat exchanger 130 is installed to connect the inlet side and the outlet side refrigerant circulation line R of the outdoor heat exchanger 130 so that the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line R bypasses the outdoor heat exchanger 130. A pass line R2,
A branch line R4 installed to connect the first bypass line R1 and the inlet side refrigerant circulation line R of the evaporator 160,
A first direction switching valve 191 for switching the refrigerant flow direction to the first bypass line R1 and a second direction switching valve 191 for switching the refrigerant flowing direction to the second bypass line R2 Off valve 195 for turning on / off the refrigerant flow of the branch line R4; and a control unit for controlling the system, including an ignition recognizing means for recognizing the impregnation of the system,
The control unit may be configured such that a part of the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line R bypasses the evaporator 160 through the first bypass line R1 and a part of the refrigerant bypasses the evaporator 160 through the branch line R4 160 via the second directional control valve 192 to maintain the dehumidification mode while recognizing the system from the conception recognition means during a dehumidification mode operation of the heat pump mode for dehumidifying the interior of the vehicle, (130) and the second bypass line (R2) to supply the circulating refrigerant to both the outdoor heat exchanger (130) and the second bypass line (R2) Heat pump system.
상기 착상인지수단은, 상기 시스템의 실외열교환기(130) 착상을 인지하도록 설치되고,
상기 히트펌프 모드의 제습모드는, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 실외열교환기(130)를 통과한 후, 냉매 중 일부는 상기 제1바이패스라인(R1)을 통해 증발기(160)를 바이패스하고, 일부는 상기 분기라인(R4)을 통해 증발기(160)를 통과하는 모드이며,
상기 제어부는, 상기 시스템의 실외열교환기(130) 착상인지시, 상기 제상 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.The method according to claim 1,
The conception recognition means is installed to recognize the conception of the outdoor heat exchanger (130) of the system,
The dehumidifying mode of the heat pump mode is a mode in which the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line R passes through the outdoor heat exchanger 130 and then a part of the refrigerant flows through the first bypass line R1 to the evaporator 160 and a part of which passes through the evaporator 160 through the branch line R4,
Wherein the control unit performs the defrost control when the outdoor heat exchanger (130) of the system is conceived.
상기 착상인지수단은, 상기 시스템의 증발기(160) 착상을 인지하도록 설치되고,
상기 히트펌프 모드의 제습모드는, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 제2바이패스라인(R2)를 통해 실외열교환기(130)를 바이패스한 후, 냉매 중 일부는 상기 제1바이패스라인(R1)을 통해 증발기(160)를 바이패스하고, 일부는 상기 분기라인(R4)을 통해 증발기(160)를 통과하는 모드이며,
상기 제어부는, 상기 시스템의 증발기(160) 착상인지시, 상기 제상 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.The method according to claim 1,
The conception recognition means is installed to recognize the conception of the evaporator (160) of the system,
In the dehumidifying mode of the heat pump mode, the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line (R) bypasses the outdoor heat exchanger (130) through the second bypass line (R2) Bypassing the evaporator 160 through one bypass line R1 and passing through the evaporator 160 through the branch line R4,
Wherein the control unit performs the defrost control when the evaporator (160) of the system is conceived.
상기 착상인지수단은, 상기 실외열교환기(130)의 착상을 감지하도록 실외열교환기(130)에 착상센서를 설치하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the conception recognizing means comprises a conception sensor provided on the outdoor heat exchanger (130) so as to detect the conception of the outdoor heat exchanger (130).
상기 착상인지수단은, 상기 증발기(160)의 착상을 감지하도록 증발기(160)에 착상센서를 설치하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.The method of claim 3,
Wherein the conception recognizing means comprises a conception sensor installed on the evaporator (160) to sense the conception of the evaporator (160).
상기 분기라인(R4)의 통로 직경은, 상기 제1바이패스라인(R1)의 통로 직경 보다 작게 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.The method of claim 3,
Wherein the passage diameter of the branch line (R4) is smaller than the passage diameter of the first bypass line (R1).
상기 제어부는, 상기 실외열교환기(130)의 입구측 냉매온도가 실외온도 보다 낮은 경우에 상기 제상 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.The method of claim 3,
Wherein the controller performs the defrost control when the inlet refrigerant temperature of the outdoor heat exchanger (130) is lower than the outdoor temperature.
상기 제1바이패스라인(R1)상에는 제1바이패스라인(R1)을 따라 흐르는 냉매에 열을 공급하는 열공급수단(180)이 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.The method according to claim 1,
And a heat supply means (180) for supplying heat to the refrigerant flowing along the first bypass line (R1) is provided on the first bypass line (R1).
상기 열공급수단(180)은, 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 구성된 수냉식 열교환기(181)를 설치하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.9. The method of claim 8,
The heat supply unit 180 is connected to the first bypass line Rl so that waste heat of the vehicle electrical product 200 can be supplied to the refrigerant flowing through the first bypass line R1, And a cooling water heat exchanger 181b which is provided at one side of the refrigerant heat exchanger 181a and is capable of heat exchange and in which the cooling water circulating in the vehicle electrical appliance 200 flows, And the heat pump system.
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