KR101448656B1 - Air conditioner for electric vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기자동차용 공기조화장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 난방 운전시 요구되는 난방 부하에 따라 공조 유니트 및 열회수 유니트 중 적어도 하나 이상을 단독 또는 연동 운전하여 실내 공간을 난방할 수 있고, 전기자동차의 구동부 및 배터리를 냉각시키기 위한 작동 유체와 작동 유체를 가열시키기 위한 히터를 단독 또는 연동 운전하여 실내 공간을 난방할 수 있는 전기자동차용 공기조화장치에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to an air conditioner for an electric vehicle, and more particularly, it relates to an air conditioner for an electric vehicle, which can heat at least one of an air conditioning unit and a heat recovery unit independently or interlockedly according to a heating load required in heating operation, And a heater for heating a working fluid and a working fluid to heat the indoor space.
Figure R1020110056425

Description

전기자동차용 공기조화장치{Air conditioner for electric vehicle}[0001] Air conditioner for electric vehicle [0002]
본 발명은 전기자동차용 공기조화장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 난방 운전시 요구되는 난방 부하에 따라 공조 유니트 및 열회수 유니트 중 적어도 하나 이상을 단독 또는 연동 운전하여 실내 공간을 난방할 수 있고, 전기자동차의 구동부 및 배터리를 냉각시키기 위한 작동 유체와 작동 유체를 가열시키기 위한 히터를 단독 또는 연동 운전하여 실내 공간을 난방할 수 있는 전기자동차용 공기조화장치에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to an air conditioner for an electric vehicle, and more particularly, it relates to an air conditioner for an electric vehicle, which can heat at least one of an air conditioning unit and a heat recovery unit independently or interlockedly according to a heating load required in heating operation, And a heater for heating a working fluid and a working fluid to heat the indoor space.
최근 세계적인 환경규제 강화 및 에너지 비용 절감 추세에 따라 환경 친화적인 전기자동차(EV: Electric Vehicle)에 대한 요구가 증가 되고 있다. 미국과 유럽의 경우 대기보존법 제정에 의하여 전기자동차의 보급이 의무화되고 있는 상황이며, 국내에서도 저탄소 녹색성장의 일환으로 그린카(Green car, 친환경 자동차)에 대한 관심과 연구가 활발히 진행되고 있다.In recent years, the demand for environmentally friendly electric vehicles (EVs) has been increasing due to the strengthening of global environmental regulations and the reduction of energy costs. In the United States and Europe, the provision of electric vehicles is obligatory under the Act on the Preservation of the Atmospheric Conservation Act. In Korea, interest and research on green cars are actively pursued as a part of low carbon green growth.
전기 자동차에는 자동차의 구동을 위한 모터 및 각종 전장 장치를 작동시키기 위하여 배터리가 장착되며, 여름철 냉방 또는 겨울철 난방을 위한 공기조화장치가 장착된다.The electric vehicle is equipped with a battery for operating motors and various electric devices for driving the vehicle, and an air conditioner for summer cooling or winter heating.
공기조화기는 내부를 순환하는 냉매가 압축, 응축, 팽창 및 증발의 순으로 순환하여 열을 전달하는 싸이클을 가진다. 이러한 싸이클에 의해 공기조화기는 하절기에는 실내의 열을 외부로 배출하는 냉방 싸이클로 동작하고, 동절기에는 냉방 싸이클과 반대로 순환하여 실내로 열을 공급하는 히트 펌프(Heat Pump)의 난방 싸이클로 동작하게 된다. The air conditioner has a cycle in which the refrigerant circulating in the inside circulates heat in the order of compression, condensation, expansion and evaporation. With this cycle, the air conditioner operates as a cooling cycle for discharging heat to the outside during the summer, and as a heating cycle for a heat pump circulating in the opposite direction of the cooling cycle in the winter, for supplying heat to the room.
한편, 공기조화장치의 작동시 전기자동차의 효율이 크게 떨어지는 문제가 있으므로, 모터 및 배터리 등의 배열을 공조시 활용할 수 있는 구조가 요구된다.On the other hand, there is a problem in that the efficiency of the electric vehicle is significantly lowered when the air conditioner operates. Therefore, a structure capable of utilizing the arrangement of the motor and the battery in the air conditioning is required.
본 발명은 난방 운전시 요구되는 난방 부하에 따라 공조 유니트 및 열회수 유니트 중 적어도 하나 이상을 단독 또는 연동 운전하여 실내 공간을 난방할 수 있는 전기자동차용 공기조화장치를 제공하는 것을 해결하려는 과제로 한다.An object of the present invention is to provide an air conditioner for an electric vehicle capable of heating at least one of an air conditioning unit and a heat recovery unit independently or in conjunction with each other according to a heating load required for heating operation.
또한, 본 발명은 전기자동차의 구동부 및 배터리를 냉각시키기 위한 작동 유체와 작동 유체를 가열시키기 위한 히터를 단독 또는 연동 운전하여 실내 공간을 난방할 수 있는 전기자동차용 공기조화장치를 제공하는 것을 해결하려는 과제로 한다.It is another object of the present invention to provide an air conditioner for an electric vehicle capable of heating an indoor space by independently or interlocking a driving fluid for cooling an electric vehicle and a heater for heating a working fluid and a working fluid We will do it.
또한, 본 발명은 실내 난방부하가 작을 경우 작동 유체로부터 열을 축적한 후 필요시 이를 실내 공간의 난방을 위한 열원으로 사용할 수 있는 전기자동차용 공기조화장치를 제공하는 것을 해결하려는 과제로 한다.Another object of the present invention is to provide an air conditioner for an electric vehicle, which can accumulate heat from a working fluid and use it as a heat source for heating the indoor space when the indoor heating load is small.
또한, 본 발명은 전기자동차의 효율을 높이고, 구동부의 변동에 관계없이 안정적인 배열을 실내 공간의 난방에 활용할 수 있는 전기자동차용 공기조화장치를 제공하는 것을 해결하려는 과제로 한다.It is another object of the present invention to provide an air conditioner for an electric vehicle which can increase the efficiency of an electric vehicle and utilize a stable arrangement for heating the indoor space irrespective of variations of the driving unit.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 실외열교환기와 실내열교환기 및 압축기를 포함하는 공조 유니트;와 상기 실내열교환기가 내부에 배치되고, 실내 공기의 유입 및 토출을 위한 유입구와 토출구를 갖는 덕트; 및 모터를 포함하는 발열원으로부터 배열을 회수하기 위한 작동 유체가 흐르는 배관의 적어도 일부 영역이 상기 덕트 내부에 배치되는 열회수 유니트;를 포함하는 공기조화장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an air conditioner comprising: an air conditioning unit including an outdoor heat exchanger, an indoor heat exchanger, and a compressor; an indoor heat exchanger disposed inside the indoor heat exchanger; A duct having a discharge port; And a heat recovery unit in which at least a part of the pipe through which the working fluid for recovering the arrangement from the heat source including the motor flows is disposed inside the duct.
또한, 상기 열회수 유니트는 배관을 통과하는 작동 유체를 가열시키기 위한 히터를 포함할 수 있다.Further, the heat recovery unit may include a heater for heating a working fluid passing through the piping.
또한, 상기 열회수 유니트는 배관을 통과하는 작동 유체의 열을 축적시키기 위한 축열 장치를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리를 구동원으로 운전되는 전기자동차용 공기조화장치에 있어서, 실내공기의 유입 및 토출을 위한 유입구와 토출구를 갖는 덕트;와 냉매를 압축하기 위한 압축기와 상기 덕트 내부에 배치되며 실내공기화 열교환을 위한 실내열교환기 및 실외공기와 열교환을 위한 실외열교환기를 포함하는 공조 유니트;와 모터 및 배터리 중 적어도 하나 이상을 포함하는 발열원과 상기 덕트 내부에 배치되고 상기 발열원으로부터 회수된 배열로 실내공기를 가열하기 위한 히트코어를 포함하는 열회수유니트; 및 실외온도 및 난방부하에 기초하여 상기 공조유니트 및 열회수유니트 중 적어도 하나 이상을 단독 또는 연동 운전시키기 위한 제어부를 포함하는 전기자동차용 공기조화장치가 제공된다.
또한, 상기 히트코어의 발열량이 상기 난방부하 이상인 경우, 상기 제어부는 상기 공조 유니트를 작동시키지 않고, 상기 히트코어로 실내공간을 난방하도록 상기 열회수유니트를 작동시킬 수 있다.
또한, 상기 전기자동차용 공기조화장치는 상기 열회수유니트를 순환하는 작동유체로부터 일정 량의 열을 저장하기 위한 축열장치를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 히트코어의 발열량이 상기 난방부하보다 작은 경우, 상기 제어부는 상기 실내열교환기와 상기 히트코어로 실내공간을 난방하도록 상기 공조 유니트와 열회수 유니트를 제어할 수 있다.
또한, 상기 열회수 유니트는 순환하는 작동 유체를 가열하기 위한 히터를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 히트코어와 실내 열교환기의 발열량의 합이 난방부하보다 작은 경우, 상기 제어부는 상기 히트코어로 유입되는 작동유체를 가열시키기 위하여 히터를 작동시킬 수 있다.
또한, 실외온도가 소정온도보다 작은 경우, 상기 제어부는 공조 유니트를 작동시키지 않고, 상기 히터와 히트코어로 실내공간을 난방하도록 상기 열회수 유니트를 제어할 수 있다.
또한, 상기 열회수 유니트는 모터를 포함하는 제1 발열원과 배터리를 포함하는 제2 발열원과 상기 실외열교환기의 전방에 배치되는 제1 열교환기와 상기 실외열교환기의 후방에 배치되는 제2 열교환기 및 각 발열원으로부터 열을 회수한 작동유체를 제1 열교환기 또는 제2 열교환기로 유입시키기 위한 유로전환밸브를 포함할 수 있다.
또한, 제어부는 상기 공조유니트가 난방모드로 작동하는 경우, 상기 제1 발열원으로부터 열을 흡수한 작동유체를 제1 열교환기로 유입시키고, 상기 제2 발열원으로부터 열을 흡수한 작동유체를 제2 열교환기로 유입시키도록 상기 유로전환밸브를 제어할 수 있다.
또한, 제어부는 상기 공조유니트가 냉방모드로 작동하는 경우, 상기 제1 발열원으로부터 열을 흡수한 작동유체를 제2 열교환기로 유입시키고, 상기 제2 발열원으로부터 열을 흡수한 작동유체를 제1 열교환기로 유입시키도록 상기 유로전환밸브를 제어할 수 있다.
Further, the heat recovery unit may include a heat storage device for accumulating the heat of the working fluid passing through the piping.
According to an aspect of the present invention, there is provided an air conditioner for an electric vehicle, which is operated by a battery as a driving source, the air conditioner comprising: a duct having an inlet and an outlet for inlet and outlet of room air; a compressor for compressing the refrigerant; A heat source including at least one of a motor and a battery, a heat source disposed inside the duct, and an indoor heat exchanger disposed inside the duct, the indoor heat exchanger being disposed inside the duct and including an outdoor heat exchanger for exchanging heat with outdoor air, A heat recovery unit including a heat core for heating indoor air with the retrieved arrangement; And a controller for controlling at least one of the air conditioning unit and the heat recovery unit independently or interlocked based on the outdoor temperature and the heating load.
When the heating value of the heat core is higher than the heating load, the control unit may operate the heat recovery unit to heat the indoor space with the heat core without operating the air conditioning unit.
The air conditioner for an electric vehicle may further include a heat storage device for storing a predetermined amount of heat from a working fluid circulating through the heat recovery unit.
When the heating value of the heat core is smaller than the heating load, the controller may control the air conditioning unit and the heat recovery unit to heat the indoor space with the indoor heat exchanger and the heat core.
Further, the heat recovery unit may further include a heater for heating the circulating working fluid.
When the sum of the heating amounts of the heat core and the indoor heat exchanger is smaller than the heating load, the controller may operate the heater to heat the working fluid flowing into the heat core.
When the outdoor temperature is lower than the predetermined temperature, the control unit may control the heat recovery unit to heat the indoor space with the heater and the heat core without operating the air conditioning unit.
The heat recovery unit includes a first heat source including a motor, a second heat source including a battery, a first heat exchanger disposed in front of the outdoor heat exchanger, a second heat exchanger disposed in the rear of the outdoor heat exchanger, And a flow path switching valve for introducing the working fluid recovered from the heat source to the first heat exchanger or the second heat exchanger.
In addition, when the air conditioning unit operates in the heating mode, the control unit introduces the working fluid absorbing heat from the first heat source into the first heat exchanger, and the working fluid absorbing heat from the second heat source to the second heat exchanger So that the flow path switching valve can be controlled.
In addition, when the air conditioning unit operates in the cooling mode, the control unit introduces the working fluid absorbing heat from the first heat source into the second heat exchanger, and the working fluid absorbing the heat from the second heat source is introduced into the first heat exchanger So that the flow path switching valve can be controlled.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 전기자동차용 공기조화장치는 난방 부하에 따라 공조 유니트 및 열회수 유니트 중 적어도 하나 이상을 단독 또는 연동 운전하여 실내 공간을 난방할 수 있다.As described above, according to one embodiment of the present invention, at least one of the air conditioning unit and the heat recovery unit can be heated alone or in conjunction with each other according to a heating load, thereby heating the indoor space.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 전기자동차용 공기조화장치는 전기자동차의 구동부 및 배터리를 냉각시키기 위한 작동 유체와 작동 유체를 가열시키기 위한 히터를 단독 또는 연동 운전하여 실내 공간을 난방할 수 있다.Also, the air conditioner for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention may heat the indoor space by operating the driving unit of the electric vehicle, the working fluid for cooling the battery, and the heater for heating the working fluid, .
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 전기자동차용 공기조화장치는 실내 난방부하가 작을 경우 작동 유체로부터 열을 축적한 후 필요시 이를 실내 공간의 난방을 위한 열원으로 사용할 수 있다.In addition, the air conditioner for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention can accumulate heat from the working fluid when the room heating load is low, and use it as a heat source for heating the indoor space if necessary.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 전기자동차용 공기조화장치는 전기자동차의 효율을 높이고, 구동부의 변동에 관계없이 안정적인 배열을 실내 공간의 난방에 활용할 수 있다.In addition, the air conditioner for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention can increase the efficiency of an electric vehicle and utilize a stable arrangement for heating the indoor space regardless of the variation of the driving unit.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치를 나타내는 블록도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치를 구성하는 열회수 유니트의 다양한 배치상태를 설명하기 위한 블록도들.
도 4는 실외 온도에 따른 난방 운전 제어를 설명하기 위한 그래프.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치의 일 작동상태를 설명하기 위한 블록도들.
도 7은 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치를 구성하는 축열장치를 설명하기 위한 블록도.
1 is a block diagram showing an air conditioner according to an embodiment of the present invention;
2 and 3 are block diagrams for explaining various arrangements of a heat recovery unit constituting an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph for explaining the heating operation control according to the outdoor temperature.
5 and 6 are block diagrams for explaining an operating state of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram for explaining a heat storage device constituting an air conditioner according to an embodiment of the present invention;
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 공기조화장치(이하, 공기조화장치)를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, an air conditioner for an electric vehicle (hereinafter referred to as an air conditioner) according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this application, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.In addition, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. For convenience of explanation, the size and shape of each constituent member shown may be exaggerated or reduced have.
한편, 제 1 또는 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들이 상기 용어들에 의해 한정되지 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별시키는 목적으로만 사용된다.On the other hand, terms including an ordinal number such as a first or a second may be used to describe various elements, but the constituent elements are not limited by the terms, and the terms may refer to a constituent element from another constituent element It is used only for the purpose of discrimination.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치를 나타내는 블록도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치를 구성하는 열회수 유니트의 다양한 배치상태를 설명하기 위한 블록도들이다.FIG. 1 is a block diagram showing an air conditioner according to an embodiment of the present invention. FIGS. 2 and 3 are views for explaining various arrangements of a heat recovery unit constituting an air conditioner according to an embodiment of the present invention. Block diagrams.
본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치는 전기 자동차(C)의 실내 공간을 냉방 또는 난방시키기 위한 공조 유니트(10)와 모터(21) 및 배터리(26) 중 적어도 하나 이상으로부터 배열을 회수하기 위한 열회수 유니트(20)를 포함한다.An air conditioner according to an embodiment of the present invention includes an air conditioning unit 10 for cooling or heating an indoor space of an electric car C, a heat recovery unit 20 for recovering an arrangement from at least one of a motor 21 and a battery 26 And a heat recovery unit (20).
구체적으로, 상기 공기조화장치는 실외열교환기(11)와 실내열교환기(12) 및 압축기(13)를 포함하는 공조유니트(10) 및 발열원(예를 들어, 모터 21)의 냉각을 위한 작동 유체가 흐르는 배관의 적어도 일부 영역이 실내 공기와 열교환될 수 있도록 배치되는 열회수 유니트(20)를 포함한다.Specifically, the air conditioning apparatus includes an air conditioning unit 10 including an outdoor heat exchanger 11, an indoor heat exchanger 12 and a compressor 13, and a working fluid for cooling a heat source (e.g., a motor 21) And a heat recovery unit (20) arranged so that at least a part of the area of the piping through which the refrigerant flows can be heat-exchanged with the room air.
이하, 공조 유니트(10) 및 열회수 유니트(20)를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the air conditioning unit 10 and the heat recovery unit 20 will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1을 참조하면, 상기 공조 유니트(10)는 실외열교환기(11)와 압축기(13) 및 실내 열교환기(12)를 포함한다. 또한, 상기 공조 유니트(10)는 냉방 사이클 및 히트 펌프로 작동하기 위하여 냉매의 유로를 전환시키는 사방밸브(15)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the air conditioning unit 10 includes an outdoor heat exchanger 11, a compressor 13, and an indoor heat exchanger 12. In addition, the air conditioning unit 10 may include a four-way valve 15 for switching a refrigerant flow path to operate as a cooling cycle and a heat pump.
상기 공조 유니트(10)는 냉매를 압축시키기 위한 압축기(13)와 실외 열교환기(11)와 실내 열교환기(12) 및 팽창밸브(16)를 포함한다.The air conditioning unit 10 includes a compressor 13 for compressing a refrigerant, an outdoor heat exchanger 11, an indoor heat exchanger 12, and an expansion valve 16.
여기서, 전기 자동차의 내부에 배치되는 공조 유니트(10)는 외부 공기와 열교환을 위한 실외 열교환기(11)가 차량 앞부분에 배치되고, 실내 공기와 열교환을 위한 실내 열교환기(12)는 실내 측에 배치된다.In the air conditioning unit 10 disposed inside the electric vehicle, the outdoor heat exchanger 11 for heat exchange with the outside air is disposed in the front portion of the vehicle, and the indoor heat exchanger 12 for heat exchange with the indoor air is disposed on the indoor side .
일 실시예로, 상기 전기 자동차(C)에는 실내 공간과 연통되는 유입구(2) 및 하나 이상의 토출구(3, 4)를 갖는 덕트(1)가 마련되며, 상기 실내 열교환기(12)와 실내 공기를 순환시키기 위한 송풍팬(5)은 상기 덕트(1) 내부에 배치될 수 있다. The electric vehicle C is provided with a duct 1 having an inlet 2 communicating with the indoor space and one or more outlet ports 3 and 4 and the indoor heat exchanger 12 and the indoor air The air blowing fan 5 for circulating air can be disposed inside the duct 1.
따라서, 실내 공기는 유입구(2)를 통해 상기 덕트(1)의 내부로 유입된 후, 덕트(1) 내부로 유입된 공기는 상기 실내 열교환기(12)를 통과하는 과정에서 냉매와 열교환이 이루어지고, 열교환된 공기는 토출구(3, 4)를 통해 실내 공간으로 공급된다.The indoor air flows into the duct 1 through the inlet 2 and then flows into the duct 1 through the indoor heat exchanger 12 to perform heat exchange with the refrigerant And the heat exchanged air is supplied to the indoor space through the discharge ports 3, 4.
또한, 상기 토출구(3, 4)는 제 1토출구(3)와 제 2토출구(4)로 구분될 수 있으며, 덕트(1) 내부에서 열교환된 공기는 제 1토출구(3)를 통해 전기자동차(C)의 윈도우 측으로 토출되거나, 제 2토출구(4)를 통하여 사용자 측으로 토출될 수 있다. 상기 덕트(1) 내부에는 제 1토출구(3) 및 제2토출구(4)를 각각 선택적으로 개폐시키기 위한 제 1댐퍼(6)와 제 2댐퍼(7)가 마련될 수 있다.The discharge ports 3 and 4 can be divided into a first discharge port 3 and a second discharge port 4. The air that has undergone the heat exchange inside the duct 1 is discharged through the first discharge port 3 to the electric vehicle C or discharged to the user side through the second discharge port 4. [ A first damper 6 and a second damper 7 for selectively opening and closing the first discharge port 3 and the second discharge port 4 may be provided in the duct 1.
또한, 상기 공조 유니트(10)는 냉방 또는 난방 전환 시 냉매의 유로를 전환시키기 위한 사방밸브(15)와 압축기(13)로 유입되는 냉매를 분리 및 저장시키기 위한 어큐뮬레이터(14)를 포함할 수 있다.The air conditioning unit 10 may include a four-way valve 15 for switching the refrigerant flow path during cooling or heating switching and an accumulator 14 for separating and storing the refrigerant flowing into the compressor 13 .
상기와 같은 구조를 갖는 공조 유니트(10)가 냉방 싸이클로 동작하는 경우에, 상기 압축기(13)에서 압축된 기체 냉매는 실외 열교환기(11)로 유입되어 액체 냉매로 상변화를 하게 된다. 상기 실외 열교환기(11)에서 냉매가 상변화를 하면서 외부로 열을 방출하게 된다.When the air conditioning unit 10 having the above-described structure operates in the cooling cycle, the gas refrigerant compressed in the compressor 13 flows into the outdoor heat exchanger 11 and changes its phase to liquid refrigerant. The refrigerant is phase-changed in the outdoor heat exchanger 11 and heat is released to the outside.
이후에 실외 열교환기(11)에서 토출되는 냉매는 팽창밸브(16)를 거치면서 팽창되고 실내 열교환기(12)로 유입된다. 실내 열교환기(12)로 유입된 액체 냉매는 기체 냉매로 상변화를 하게 된다. 마찬가지로, 상기 냉매는 실내 열교환기(12)에서 상변화를 하면서 실내 공간의 열을 흡수하게 된다.Thereafter, the refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger (11) expands through the expansion valve (16) and flows into the indoor heat exchanger (12). The liquid refrigerant flowing into the indoor heat exchanger 12 undergoes a phase change to the gaseous refrigerant. Likewise, the refrigerant absorbs the heat of the indoor space while making a phase change in the indoor heat exchanger (12).
이와는 다르게, 상기 공조 유니트(10)가 실내 공간을 난방시키는 히트 펌프로 동작하는 경우에, 상기 실외열교환기(11)에서는 차가운 외부 공기와 냉매의 열교환이 이루어짐에 따라 상기 냉매의 증발이 일어나고, 상기 실내 열교환기(12)에서는 실내 공기와 냉매의 열교환이 이루어짐에 따라 상기 냉매의 응축이 일어난다.Alternatively, when the air conditioning unit 10 operates as a heat pump for heating the indoor space, evaporation of the refrigerant takes place in the outdoor heat exchanger 11 as the heat exchange between the cold outside air and the refrigerant occurs, In the indoor heat exchanger (12), as the indoor air and the refrigerant heat exchange, the refrigerant condenses.
즉, 냉매는 실외열교환기(11)를 통과하는 과정에서 외부 공기로부터 열을 전달받고, 실내열교환기(12)를 통과하는 과정에서 실내 공기로 열을 전달한다. 또한, 상기 공조 유니트(10)는 팽창밸브(16)와 사방밸브(15)의 유로를 전환시키기 위한 제어부(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.That is, the refrigerant receives heat from the outside air in the process of passing through the outdoor heat exchanger 11 and transfers the heat to the room air in the course of passing through the indoor heat exchanger 12. [ The air conditioning unit 10 may include a control unit (not shown) for switching the flow path of the expansion valve 16 and the four-way valve 15.
이하, 상기 공조 유니트(10)가 겨울철 등 실외 온도가 낮은 환경에서 난방 운전을 수행하는 경우로 한정하여 설명한다.Hereinafter, the case where the air conditioning unit 10 performs heating operation in an environment having a low outdoor temperature, such as winter, will be described.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치를 구성하는 열회수 유니트(20)의 다양한 실시예를 나타내고 있으며, 모터(21) 및 배터리(26) 등과 같은 발열원을 냉각시키기 위한 열교환기의 배치 및 이에 따른 작동 유체의 냉각회로에서 차이를 갖는다.2 and 3 illustrate various embodiments of the heat recovery unit 20 constituting the air conditioner according to an embodiment of the present invention. The heat recovery unit 20 includes a heat exchanging unit (not shown) for cooling the heat source such as the motor 21 and the battery 26 And the cooling circuit of the working fluid accordingly.
한편, 상기 열회수 유니트(20)는 작동 유체를 순환시킴으로써 모터 및 배터리와 같은 발열원을 냉각시킴으로써 전기자동차(C)의 효율을 높이는 기능을 수행할 수 있다.On the other hand, the heat recovery unit 20 can function to increase the efficiency of the electric vehicle C by cooling the heat source such as the motor and the battery by circulating the working fluid.
또한, 상기 발열원을 냉각시키기 위한 열교환기(27, 22)가 실외열교환기(11) 주변에 배치됨으로써 난방 과정에서 실외열교환기(11)를 통과하는 냉매의 증발 온도를 높이는 기능을 수행할 수 있다.Further, the heat exchangers (27, 22) for cooling the heat source are disposed around the outdoor heat exchanger (11), thereby performing the function of raising the evaporation temperature of the refrigerant passing through the outdoor heat exchanger (11) .
또한, 모터 및 배터리와 같은 발열원으로부터 회수한 배열을 활용하여 실내 공간을 난방시킴으로써 공기조화장치의 효율을 높이는 기능을 수행할 수 있다.Also, the indoor space is heated by utilizing the arrangement of the heat recovered from the heat source such as the motor and the battery, thereby enhancing the efficiency of the air conditioner.
이하, 열회수 유니트(20)의 다양한 실시예 및 기능을 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, various embodiments and functions of the heat recovery unit 20 will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2를 참조하면, 상기 열회수 유니트(20)는 모터(21)를 포함하는 제 1발열원(S)과 배터리를 포함하는 제 2발열원(26)과 실외열교환기(11)의 전방에 배치되는 제 1열교환기(27)와 실외열교환기(11)의 후방에 배치되는 제 2열교환기(22)를 포함할 수 있다. 이하, 제 2발열원(26)은 배터리를 지칭하는 것으로 이해될 수도 있다.2, the heat recovery unit 20 includes a first heat source S including a motor 21, a second heat source 26 including a battery, a second heat source 26 disposed in front of the outdoor heat exchanger 11, 1 heat exchanger (27) and a second heat exchanger (22) disposed behind the outdoor heat exchanger (11). Hereinafter, the second heat source 26 may be understood to refer to a battery.
또한, 상기 열회수 유니트(20)는 제 1발열원(S)과 배터리(26)으로부터 회수된 열을 통해 온도가 상승한 작동 유체(예를 들어, 냉각수)를 선택적으로 상기 제 1열교환기(27) 또는 제 2열교환기(22)로 유입시키기 위한 유로전환밸브(도시되지 않음) 및 상기 작동 유체를 순환시키기 위한 펌프를 포함할 수 있다.The heat recovery unit 20 selectively supplies a working fluid (for example, cooling water) whose temperature has risen through the heat recovered from the first heat source S and the battery 26 to the first heat exchanger 27 A flow path switching valve (not shown) for flowing the refrigerant into the second heat exchanger 22, and a pump for circulating the working fluid.
또한, 제 1발열원(S)은 모터(21)뿐만 아니라 인버터(24)와 컨버터(25)를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 모터(21)와 인버터(24) 및 컨버터(25)는 작동 유체의 순환 방향을 따라 직렬로 배치될 수 있다. 상기 모터(21)와 인버터(24) 및 컨버터(25)는 전기자동차의 구동부라 지칭될 수 있다.The first heat source S may further include an inverter 24 and a converter 25 as well as the motor 21. The motor 21 and the inverter 24 and the converter 25 are connected to each other by a working fluid As shown in FIG. The motor 21, the inverter 24, and the converter 25 may be referred to as a driving portion of the electric vehicle.
또한, 상기 열회수 유니트(20)는 상기 모터(21) 내부의 오일을 냉각시키기 위한 오일 냉각기(도시되지 않음)를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 오일 냉각기)는 제 2열교환기(22)의 후방에 배치될 수 있다.The heat recovery unit 20 may further include an oil cooler (not shown) for cooling the oil inside the motor 21, and the oil cooler is connected to the rear of the second heat exchanger 22 As shown in FIG.
여기서, 모터(21)를 포함하는 제 1발열원(S)은 배터리(26)보다 더 큰 회수열을 갖는다.Here, the first heat source (S) including the motor (21) has a larger heat recovery column than the battery (26).
구체적으로, 제 1발열원(S)으로부터 회수된 열을 통해 온도가 상승한 작동 유체는 유로전환밸브에 의하여 선택적으로 제 1열교환기(27) 또는 제 2열교환기(22)로 순환될 수 있고, 배터리(26)으로부터 회수된 열을 통해 온도가 상승한 작동 유체는 유로전환밸브에 의하여 선택적으로 제 1열교환기(27) 또는 제 2열교환기(22)로 순환될 수 있으며, 상기 유로전환밸브는 사방밸브일 수 있다.Specifically, the working fluid whose temperature has risen through the heat recovered from the first heat source (S) can be selectively circulated to the first heat exchanger (27) or the second heat exchanger (22) by the flow path switching valve The working fluid whose temperature has risen through the heat recovered from the heat exchanger 26 can be selectively circulated to the first heat exchanger 27 or the second heat exchanger 22 by the flow path switching valve, Lt; / RTI >
즉, 제 1발열원(S)으로부터 열을 회수하는 작동 유체가 제 1열교환기(27)로 순환되는 경우에는 배터리(26)으로부터 열을 회수하는 작동 유체가 제 2열교환기(22)로 순환된다.That is, when the working fluid recovering heat from the first heat source S is circulated to the first heat exchanger 27, the working fluid recovering heat from the battery 26 is circulated to the second heat exchanger 22 .
이때, 제 1열교환기(27)는 실외열교환기(11)의 전방에 배치된 상태되고, 제 2열교환기(22)는 실외열교환기(11)의 후방에 배치된다.At this time, the first heat exchanger 27 is disposed in front of the outdoor heat exchanger 11, and the second heat exchanger 22 is disposed behind the outdoor heat exchanger 11.
모터(21) 및 배터리(26) 등을 냉각시키기 위한 제 1 또는 제 2 열교환기(27, 22)는 실외 열교환기(11) 전방 및 후방에 각각 배치되며, 실외열교환기(11)와 접촉되는 실외 공기의 온도에 영향을 미친다.The first or second heat exchanger 27 or 22 for cooling the motor 21 or the battery 26 is disposed in front of or behind the outdoor heat exchanger 11 and is in contact with the outdoor heat exchanger 11 It affects the temperature of outdoor air.
여기서, 상기 공조 유니트(10)의 난방 운전시, 유로전환밸브에 의하여 상기 제 1발열원(S)을 순환하는 작동유체는 제 1열교환기(27)로 유입되고, 상기 배터리(26)를 순환하는 작동유체는 제 2열교환기(22)로 유입될 수 있다.Here, during the heating operation of the air conditioning unit 10, the working fluid circulating through the first heat source S by the flow path switching valve flows into the first heat exchanger 27, The working fluid can be introduced into the second heat exchanger (22).
전술한 바와 같이, 공조 유니트(10)가 난방 운전을 수행할 경우, 상기 실내열교환기(12)는 응축기로 작동되고, 실외 열교환기(11)는 증발기로 작동된다.As described above, when the air conditioning unit 10 performs the heating operation, the indoor heat exchanger 12 is operated as a condenser, and the outdoor heat exchanger 11 is operated as an evaporator.
이처럼 실외 열교환기(11)가 증발기로 작동되는 경우 상기 제 1열교환기(27)로는 제 1발열원(S)을 순환하는 작동 유체가 유입될 수 있고, 상기 제 2열교환기(22)로는 배터리(21)를 순환하는 작동 유체가 유입될 수 있다.When the outdoor heat exchanger 11 is operated as an evaporator, a working fluid circulating the first heat source S may be introduced into the first heat exchanger 27 and the second heat exchanger 22 may be connected to the battery 21 can be introduced.
실외 공기는 제 1열교환기(27)를 통과하는 과정에서 온도가 상승하게 되며, 실외열교환기(11)를 기준으로 살펴보면 실외열교환기(11)에서는 제 1열교환기(27)에 의해서 예열된 공기와 냉매의 열교환이 이루어지게 되고, 그 결과 제 1열교환기(27)가 없는 경우보다 냉매의 증발온도가 높아지게 되며, 공조 유니트(10)의 효율이 높아지게 된다.The temperature of the outdoor air is increased in the process of passing through the first heat exchanger 27. When the outdoor air is viewed from the outdoor heat exchanger 11, the outdoor air is heated by the first heat exchanger 27, As a result, the evaporation temperature of the refrigerant is higher than in the case where the first heat exchanger 27 is not provided, and the efficiency of the air conditioning unit 10 is increased.
즉, 겨울철과 같이 실외 공기의 온도가 낮은 상태에서 냉매가 흡열을 해야 하는 증발 과정의 불리함을 극복하기 위하여 실외열교환기(11)의 전방에 배치된 제 1열교환기(27)로 발열량이 큰 제 1발열원(S)을 순환하는 작동 유체를 유입시킴에 따라 실외 열교환기(11)를 통과하는 냉매의 증발 온도를 높일 수 있다.That is, in order to overcome the disadvantage of the evaporation process in which the refrigerant must absorb heat in a state where the outdoor air temperature is low as in the winter, the first heat exchanger (27) disposed in front of the outdoor heat exchanger (11) The evaporating temperature of the refrigerant passing through the outdoor heat exchanger (11) can be increased by introducing the working fluid circulating through the first heat source (S).
따라서, 히트 펌프로 동작하는 공조 유니트(10)의 운전 영역을 확대시킬 수 있고, 효율을 높일 수 있다.Therefore, the operation range of the air conditioning unit 10 operating as the heat pump can be enlarged, and the efficiency can be increased.
한편, 실외열교환기(11)는 냉매가 외부 공기의 열을 흡입하는 과정에서 표면온도가 현저히 낮아지며, 낮아진 표면온도에 의해 실외열교환기(11)의 표면에 성에가 발생하여 실외열교환기(11)의 효율을 떨어뜨리는 문제점이 발생할 수 있다.On the other hand, the surface temperature of the outdoor heat exchanger 11 is considerably reduced in the course of the refrigerant sucking the heat of the outside air, and the surface temperature of the outdoor heat exchanger 11 is lowered due to the lowered surface temperature, Thereby reducing the efficiency of the apparatus.
그러나, 본 발명의 일 실시에와 관련된 공기조화장치는 전술한 바와 같이 공조 유니트(10)의 난방 운전시 제 1열교환기(21)를 통과하는 과정에서 실외 공기가 예열된 후, 실외열교환기(11)로 유동되므로 실외열교환기(11)의 착상이 지연되는 효과를 갖는다.However, in the air conditioning apparatus according to one embodiment of the present invention, as the outdoor air is preheated in the process of passing through the first heat exchanger (21) during the heating operation of the air conditioning unit (10), the outdoor air heat exchanger 11 so that the conception of the outdoor heat exchanger 11 is delayed.
또한, 성에를 제거하기 위하여 상기 제어부는 사방밸브(15)를 통해 냉매의 유로를 변경시킴으로써 실외열교환기(11)를 응축기로 동작시키고, 실내열교환기(12)를 동작시킬 수도 있다.The control unit may also operate the outdoor heat exchanger 11 as a condenser and the indoor heat exchanger 12 by changing the flow path of the refrigerant through the four-way valve 15 in order to remove the property.
한편, 도 1을 참조하면, 상기 열교환 유니트(20)는 모터(21)와 모터(21)를 냉각시키기 위한 작동 유체가 순환하는 제 1배관(23-1)과 제 1배관(23-1)에 구비되는 제 2열교환기(22)와 모터(21)를 냉각시키기 위한 작동 유체가 순환하며 일부 영역이 상기 덕트(11) 내부에 배치되는 제 2배관(23-2)을 포함할 수 있다.1, the heat exchange unit 20 includes a first pipe 23-1 and a first pipe 23-1 through which a working fluid for cooling the motor 21 and the motor 21 circulates, And a second pipe 23-2 in which a working fluid for cooling the second heat exchanger 22 and the motor 21 is circulated and a part of the second pipe 23-2 is disposed inside the duct 11. [
또한, 제 1배관(23-1)과 제 2배관(23-2)은 모터(21)를 통과하는 배관(23)으로부터 실외 열교환기(11) 및 덕트(1) 측으로 분지될 수 있다.The first pipe 23-1 and the second pipe 23-2 can be branched from the pipe 23 passing through the motor 21 to the outdoor heat exchanger 11 and the duct 1 side.
여기서, 상기 열교환 유니트(20)의 제 2배관(23-2)에는 히터(30)가 장착될 수 있다. 상기 히터(30)는 제 2배관(23-2)을 따라 유동하는 작동 유체를 가열시키는 기능을 수행한다.Here, a heater 30 may be mounted on the second pipe 23-2 of the heat exchange unit 20. [ The heater 30 functions to heat a working fluid flowing along the second pipe 23-2.
또한, 상기 열교환 유니트(20)의 제 2배관(23-2) 중 상기 덕트(1) 내부에 위치되는 일부 영역에는 제 2배관(23-2)을 따라 유동하는 고온의 작동 유체와 덕트(1) 내부로 유입된 실내 공기의 열교환을 위한 히트 코어(50)가 배치될 수 있다.A portion of the second pipe 23-2 of the heat exchanging unit 20 located inside the duct 1 is connected to a high temperature working fluid flowing along the second pipe 23-2, A heat core 50 for heat exchange of the indoor air introduced into the indoor space can be disposed.
또한, 상기 열회수 유니트(20)는 모터(21)로부터 회수된 열을 저장하기 위한 축열장치(40)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 축열장치(40)는 내부에 상변환물질(PCM)이 구비될 수 있으며, 상기 상변환물질은 모터(21)을 냉각시키는 과정에서 열을 회수한 작동 유체와 열교환을 통하여 일정 량의 열을 저장할 수 있다. 상기 축열장치(50)의 구체적인 구조에 대해서는 후술하기로 한다.Further, the heat recovery unit 20 may further include a heat storage device 40 for storing the heat recovered from the motor 21. The phase change material (PCM) may be provided inside the heat storage device 40. The phase change material may heat a certain amount of heat through heat exchange with the working fluid recovered in the process of cooling the motor 21 Can be stored. The specific structure of the heat storage device 50 will be described later.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명과 관련된 공기조화장치에서는 덕트(1) 내부로 유입된 실내 공기를 가열시킬 수 있는 열원으로 공조 유니트(10)의 실내 열교환기(12)와 히트 코어(50)와 상기 히트 코어(50)로 유입되는 작동 유체를 가열시키기 위한 히터(30) 및 상기 히트 코어(50)로 유입되는 작동 유체에 축열된 열을 공급하기 위한 축열장치(40)를 포함한다.As described above, in the air conditioner according to the present invention, the indoor heat exchanger 12 and the heat core 50 of the air conditioning unit 10 can be heated by the heat source that can heat indoor air introduced into the duct 1, A heater 30 for heating a working fluid flowing into the heat core 50 and a heat storage device 40 for supplying heat accumulated in the working fluid flowing into the heat core 50.
한편, 도 3을 참조하면, 열회수 유니트(20)는 인버터(24) 및 컨버터(25)의 냉각을 위한 제 3열교환기(28)와 배터리(26)의 냉각을 위한 제 1열교환기(27)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 열회수 유니트(20)는 인버터(24)와 컨버터(25) 및 배터리(26)를 냉각시키고, 모터(21)를 냉각시킴과 동시에 발열량이 큰 모터(21)로부터 회수된 열로 실내 공간을 난방시킬 수 있다.3, the heat recovery unit 20 includes a third heat exchanger 28 for cooling the inverter 24 and the converter 25, a first heat exchanger 27 for cooling the battery 26, . ≪ / RTI > That is, the heat recovery unit 20 cools the inverter 24, the converter 25, and the battery 26 to cool the motor 21, and at the same time, the heat generated by the heat recovered from the motor 21, It can be heated.
한편, 도 1 및 도 3에서는 상대적으로 발열량이 제일 큰 모터(21)만을 이용하여 덕트(1) 내부의 실내 공기를 가열시키는 경우를 설명하였으나, 도 2에서와 같이 제 1발열원(S)을 모두 이용하여 덕트(1) 내부의 실내 공기를 가열시킬 수도 있음은 물론이다.1 and 3, the indoor air inside the duct 1 is heated using only the motor 21 having the largest heat generation amount. However, as shown in FIG. 2, when the first heat sources S are all It is of course possible to heat the indoor air inside the duct 1 by using the indoor air.
도 4는 실외 온도에 따른 난방 운전 제어를 설명하기 위한 그래프이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치의 일 작동상태를 설명하기 위한 블록도들이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치를 구성하는 축열장치를 설명하기 위한 블록도이다.5 and 6 are block diagrams for explaining an operating state of the air conditioner according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a graph for explaining the operation of the air conditioner according to an embodiment of the present invention. 1 is a block diagram for explaining a heat storage device constituting an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 일반적으로 실외 온도가 높아질수록 난방부하(L1)는 작아진다. 한편, 구동부 및 배터리 중 적어도 하나 이상의 회수열을 통해 덕트(1) 내부의 실내 공기를 가열시키는 히트 코어의 발열량(L2)은 실외 온도에 관계없이 일정할 수 있다. Referring to FIG. 4, in general, the higher the outdoor temperature, the smaller the heating load L1. On the other hand, the heat generation amount L2 of the heat core, which heats the indoor air inside the duct 1 through at least one recovery heat of the driving unit and the battery, can be constant regardless of the outdoor temperature.
또한, 냉매의 순환을 통해 실내 공간을 난방시키는 공조 유니트(10)는 냉매의 특성에 따라 소정의 온도 이하에서는 효율을 내지 못하고, 소정의 온도 이상에서 실외 온도가 높아질수록 증가하는 발열량(L3)을 갖는다. 한편, 미설명부호 L4는 공조 유니트(10)와 히트 코어(L2)의 발열량을 합산한 그래프를 나타낸다.Also, the air conditioning unit 10 that heats the indoor space through the circulation of the refrigerant can not achieve the efficiency below the predetermined temperature depending on the characteristics of the refrigerant, and the heat generation amount L3 that increases as the outdoor temperature increases above the predetermined temperature . On the other hand, the unexplained reference character L4 represents a graph obtained by adding up the heating values of the air conditioning unit 10 and the heat core L2.
여기서, 상기 제어부는 실외 온도를 감지하여 실내 공간을 난방시키는 열원을 선택할 수 있다. 즉, 공조 유니트(10)의 실내 열교환기(12)와 히트 코어(50)와 히터(30) 및 축열장치(50)를 단독 또는 연동 운전하여 실내 공간을 난방시킬 수 있다.Here, the controller may select a heat source for sensing the outdoor temperature and heating the indoor space. That is, the indoor space can be heated by operating the indoor heat exchanger 12, the heat core 50, the heater 30, and the heat storage device 50 of the air conditioning unit 10 independently or interlockingly.
일 실시예로, 상기 제어부는 난방 부하(L1)와 히트 코어(40)의 발열량이 일치하는 지점을 포함하여 히트 코어(40)의 발열량(L2)이 난방 부하(L1)보다 큰 영역(실외 온도가 T2이상 영역)을 제 1영역(I1)으로 결정할 수 있다. The controller may include a point where the heating load L1 matches the heating value of the heat core 40 so that the heating value L2 of the heat core 40 is greater than the heating load L1 The region T2 or more) can be determined as the first region I1.
또한, 상기 제어부는 히트 코어의 발열량과 공조 유니트(10)의 실내 열교환기(12)의 발열량의 합(L4)이 난방 부하(L1)와 같거나 큰 영역(실외 온도가 T1 내지 T2 범위 이내의 영역)을 제 2영역으로 결정할 수 있다.The control unit is further provided with a control unit for controlling the amount of heat generated by the heating core so that the sum L4 of the heating amount of the heat core and the heating amount of the indoor heat exchanger 12 of the air conditioning unit 10 is equal to or larger than the heating load L1 Area) can be determined as the second area.
한편, 제 1영역(I1) 및 제 2영역(I2)에서 상기 히트 코어(40)의 발열량(L2)이 함은 모터(21)를 냉각시킨 작동 유체에 포함된 회수열만으로 실내 공기를 가열시키는 경우를 의미한다. 즉, 히터(30)나 축열장치(40)를 통해 작동 유체에 아무런 열을 가하지 않은 상태에서 펌프만으로 제 2배관(23-2) 내부에 작동 유체를 순환시키는 경우를 의미한다.The heating amount L2 of the heat core 40 in the first region I1 and the second region I2 may be obtained by heating the room air only by the recovery heat contained in the working fluid cooled by the motor 21 . That is, this means that the working fluid is circulated in the second pipe 23-2 with only the pump in a state in which no heat is applied to the working fluid through the heater 30 or the heat accumulating device 40. [
또한, 상기 제어부는 제 2영역(I2)보다 낮은 실외 온도 영역(실외온도가 T1보다 작은 영역)을 제 3영역(I3)으로 지칭할 수 있다.In addition, the control unit may refer to an outdoor temperature region (an area in which the outdoor temperature is smaller than T1) lower than the second region I2 as the third region I3.
도 1 및 도 5를 참조하면, 제 1영역(I1)에서 상기 제어부는 모터(21)의 배열만을 이용한 히트 코어(50)를 단독 운전하여 실내 공기를 가열시킬 수 있다. 또한, 상기 난방 부하보다 모터(21)의 배열이 더 큰 경우에 상기 제어부는 제 2배관(23-2)을 순환하는 작동 유체로부터 일정 량의 열을 축열 장치(50)에 저장시킬 수 있다.1 and 5, in the first region I1, the controller can heat indoor air by operating the heat core 50 using only the arrangement of the motors 21 alone. In addition, when the arrangement of the motors 21 is larger than the heating load, the controller can store a certain amount of heat from the working fluid circulating through the second pipe 23-2 in the heat storage device 50.
도 6을 참조하면, 제 2영역(I2)에서 상기 제어부는 상기 공조 유니트(10)를 난방 운전시킴으로써 상기 실내 열교환기(12)를 통하여 덕트(1) 내부의 실내 공기를 가열시킴과 동시에 모터(21)의 배열만을 이용한 히트 코어(50)를 상기 공조 유니트(10)와 연동 운전하여 실내 공간을 난방시킬 수 있다.6, in the second region I2, the control unit heats the air in the duct 1 through the indoor heat exchanger 12 by heating the air conditioning unit 10, and at the same time, 21) can be operated in conjunction with the air conditioning unit (10) to heat the indoor space.
또한, 제 3영역(I3)에서는 상기 공조 유니트(10)를 작동시킬 수 없으므로 난방부하와 히트 코어(40)의 발열량의 차이 만큼의 열을 히터(30)를 통해 보상시킨다.In addition, since the air conditioning unit 10 can not be operated in the third region I3, heat corresponding to the difference between the heating load and the heating amount of the heat core 40 is compensated through the heater 30. [
즉, 상기 제어부는 상기 히트 코어(50)로 유입되는 작동 유체를 히터(30)를 통해 가열시키거나, 축열장치(40)에 축열된 열을 통해 작동 유체를 가열시킴으로써 실내 공간을 난방시킬 수 있다.That is, the control unit can heat the indoor space by heating the working fluid flowing into the heat core 50 through the heater 30 or by heating the working fluid through the heat accumulated in the heat storage unit 40 .
도 7을 참조하면, 상기 축열장치(40)에는 제 2배관(23-2)을 순환하는 작동 유체와 축열장치(40)에 구비된 상변환물질을 열교환시키기 위한 열교환부(41)가 마련된다. 따라서, 상대적으로 고온의 작동유체가 상기 열교환부(41)에 유입되면, 상기 상변환물질에 일정 량의 열이 축적됨과 동시에 작동 유체의 온도가 낮아지고, 상대적으로 저온의 작동유체가 상기 열교환부(41)에 유입되면, 상기 상변환물질에 축적된 열을 통해 작동 유체의 온도가 높아진다.7, the heat storage unit 40 is provided with a heat exchange unit 41 for exchanging heat between the working fluid circulating through the second pipe 23-2 and the phase change material provided in the heat storage unit 40 . Therefore, when a relatively high temperature working fluid flows into the heat exchange unit 41, a certain amount of heat is accumulated in the phase change material, and the temperature of the working fluid is lowered, and a relatively low- (41), the temperature of the working fluid increases through the heat accumulated in the phase change material.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치는 난방 부하에 따라 공조 유니트 및 열회수 유니트 중 적어도 하나 이상을 단독 또는 연동 운전하여 실내 공간을 난방할 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, at least one of the air conditioning unit and the heat recovery unit can be heated alone or in conjunction with each other depending on the heating load.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치는전기자동차의 구동부 및 배터리를 냉각시키기 위한 작동 유체와 작동 유체를 가열시키기 위한 히터를 단독 또는 연동 운전하여 실내 공간을 난방할 수 있다.In addition, the air conditioner according to an embodiment of the present invention can heat the indoor space by operating the driving unit of the electric vehicle, the working fluid for cooling the battery, and the heater for heating the working fluid.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치는 실내 난방부하가 작을 경우 작동 유체로부터 열을 축적한 후 필요시 이를 실내 공간의 난방을 위한 열원으로 사용할 수 있다.In addition, the air conditioner according to an embodiment of the present invention can use heat as a heat source for heating the indoor space after accumulating heat from the working fluid when the room heating load is small.
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치는 전기자동차의 효율을 높이고, 구동부의 변동에 관계없이 안정적인 배열을 실내 공간의 난방에 활용할 수 있다.Further, the air conditioner according to one embodiment of the present invention can increase the efficiency of the electric vehicle and utilize the stable arrangement for the heating of the indoor space regardless of the variation of the driving unit.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The foregoing description of the preferred embodiments of the present invention has been presented for purposes of illustration and various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention, And additions should be considered as falling within the scope of the following claims.
1: 덕트 5: 송풍팬
10: 공조 유니트 11: 실외열교환기
12: 실내열교환기 13: 압축기
14: 어큐물레이터 15: 사방밸브
16: 팽창밸브 20: 열회수 유니트
21: 모터 22: 제 2열교환기
26: 배터리 27: 제 1열교환기
30: 히터 40: 축열장치
41: 열교환부 50: 히트코어
1: duct 5: blowing fan
10: air conditioning unit 11: outdoor heat exchanger
12: indoor heat exchanger 13: compressor
14: Accumulator 15: Four-way valve
16: expansion valve 20: heat recovery unit
21: motor 22: second heat exchanger
26: Battery 27: First heat exchanger
30: heater 40: heat storage device
41: heat exchanger 50: heat core

Claims (10)

  1. 배터리를 구동원으로 운전되는 전기자동차용 공기조화장치에 있어서,
    실내공기의 유입 및 토출을 위한 유입구와 토출구를 갖는 덕트;
    냉매를 압축하기 위한 압축기와 실외공기와 열교환을 위한 실외열교환기 및 상기 덕트 내부에 배치되며 실내공기와 열교환을 위한 실내열교환기를 포함하는 공조 유니트;
    모터 및 배터리 중 적어도 하나 이상을 포함하는 발열원과 상기 덕트 내부에 배치되고 상기 발열원으로부터 회수된 배열로 실내공기를 가열하기 위한 히트코어를 포함하는 열회수유니트;
    상기 열회수유니트를 순환하는 작동유체로부터 일정 량의 열을 저장하고, 상기 히트코어로 유입되는 작동 유체를 축열된 열로 가열시키기 위한 축열장치; 및
    실외온도 및 난방부하에 기초하여 상기 공조유니트 및 열회수유니트 중 적어도 하나 이상을 단독 또는 연동 운전시키기 위한 제어부를 포함하고,
    상기 열회수 유니트는 모터를 포함하는 제1 발열원과 배터리를 포함하는 제2 발열원과 상기 실외열교환기의 전방에 배치되는 제1 열교환기와 상기 실외열교환기의 후방에 배치되는 제2 열교환기 및 각 발열원으로부터 열을 회수한 작동유체를 제1 열교환기 또는 제2 열교환기로 유입시키기 위한 유로전환밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공기조화장치.
    1. An air conditioner for an electric vehicle operated by a battery as a driving source,
    A duct having an inlet and an outlet for inlet and outlet of indoor air;
    An air conditioning unit including a compressor for compressing a refrigerant, an outdoor heat exchanger for exchanging heat with outdoor air, and an indoor heat exchanger disposed inside the duct for heat exchange with indoor air;
    A heat recovery unit including a heat source including at least one of a motor and a battery, and a heat core disposed inside the duct and heating the room air in an arrangement recovered from the heat source;
    A heat storage device for storing a predetermined amount of heat from a working fluid circulating through the heat recovery unit and heating the working fluid flowing into the heat recovery core with heat accumulated; And
    And a control unit for performing at least one of the air conditioning unit and the heat recovery unit based on the outdoor temperature and the heating load,
    The heat recovery unit includes a first heat source including a motor, a second heat source including a battery, a first heat exchanger disposed in front of the outdoor heat exchanger, a second heat exchanger disposed behind the outdoor heat exchanger, And a flow path switching valve for introducing the working fluid recovered from the heat into the first heat exchanger or the second heat exchanger.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 히트코어의 발열량이 상기 난방부하 이상인 경우, 상기 제어부는 상기 공조 유니트를 작동시키지 않고, 상기 히트코어로 실내공간을 난방하도록 상기 열회수유니트를 작동시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공기조화장치.
    The method according to claim 1,
    Wherein the control unit operates the heat recovery unit to heat the indoor space with the heat core without operating the air conditioning unit when the heating value of the heat core is equal to or higher than the heating load.
  3. 삭제delete
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 히트코어의 발열량이 상기 난방부하보다 작은 경우, 상기 제어부는 상기 실내열교환기와 상기 히트코어로 실내공간을 난방하도록 상기 공조 유니트와 열회수 유니트를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공기조화장치.
    3. The method of claim 2,
    Wherein the control unit controls the air conditioning unit and the heat recovery unit to heat the indoor space with the indoor heat exchanger and the heat core when the heating value of the heat core is smaller than the heating load.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 열회수 유니트는 순환하는 작동 유체를 가열하기 위한 히터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공기조화장치.
    5. The method of claim 4,
    Wherein the heat recovery unit further comprises a heater for heating the circulating working fluid.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 히트코어와 실내 열교환기의 발열량의 합이 난방부하보다 작은 경우, 상기 제어부는 상기 히트코어로 유입되는 작동유체를 가열시키기 위하여 히터를 작동시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공기조화장치.
    6. The method of claim 5,
    Wherein the control unit operates the heater to heat the working fluid flowing into the heat core when the sum of the heat amounts of the heat core and the indoor heat exchanger is smaller than the heating load.
  7. 제 5 항에 있어서,
    실외온도가 소정온도보다 작은 경우, 상기 제어부는 공조 유니트를 작동시키지 않고, 상기 히터와 히트코어로 실내공간을 난방하도록 상기 열회수 유니트를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공기조화장치.
    6. The method of claim 5,
    Wherein the control unit controls the heat recovery unit so that the indoor space is heated by the heater and the heat core without operating the air conditioning unit when the outdoor temperature is lower than a predetermined temperature.
  8. 삭제delete
  9. 제 1 항에 있어서,
    제어부는 상기 공조유니트가 난방모드로 작동하는 경우, 상기 제1 발열원으로부터 열을 흡수한 작동유체를 제1 열교환기로 유입시키고, 상기 제2 발열원으로부터 열을 흡수한 작동유체를 제2 열교환기로 유입시키도록 상기 유로전환밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공기조화장치.
    The method according to claim 1,
    When the air conditioning unit operates in the heating mode, the control unit introduces the working fluid absorbing heat from the first heat source into the first heat exchanger, and the working fluid absorbing heat from the second heat source into the second heat exchanger Wherein the control unit controls the flow-path switching valve so as to control the flow-rate switching valve.
  10. 제 9 항에 있어서,
    제어부는 상기 공조유니트가 냉방모드로 작동하는 경우, 상기 제1 발열원으로부터 열을 흡수한 작동유체를 제2 열교환기로 유입시키고, 상기 제2 발열원으로부터 열을 흡수한 작동유체를 제1 열교환기로 유입시키도록 상기 유로전환밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 공기조화장치.
    10. The method of claim 9,
    When the air conditioning unit operates in the cooling mode, the control unit introduces the working fluid absorbing heat from the first heat source into the second heat exchanger, and introduces the working fluid absorbing heat from the second heat source into the first heat exchanger Wherein the control unit controls the flow-path switching valve so as to control the flow-rate switching valve.
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