KR101510116B1

KR101510116B1 - Heat pump system for vehicle

Info

Publication number: KR101510116B1
Application number: KR20120022263A
Authority: KR
Inventors: 서정훈; 김학규; 최영호; 이정재; 김태은; 강성호
Original assignee: 한라비스테온공조 주식회사
Priority date: 2012-03-05
Filing date: 2012-03-05
Publication date: 2015-04-10
Also published as: KR20130101261A

Abstract

본 발명은 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 히트펌프 모드 작동 중 실외열교환기의 착상인지시, 냉매순환라인을 순환하는 냉매가 상기 실외열교환기를 바이패스하여 제2바이패스라인으로 흐르도록 제2방향전환밸브를 전환하여 제상 제어를 수행함으로써, 상기 실외열교환기측으로 유동하는 냉매를 차단하여 착상의 추가적인 진행을 막아 난방성능 및 시스템의 안정성을 향상함과 아울러 제상 제어시 열공급수단에 의해 공급되는 차량 전장품의 폐열을 난방 열원으로 사용하고, 부족한 난방 열원은 전기 가열식 히터를 가동하여 차실내로 토출되는 공기의 온도가 하강하는 것을 방지하도록 한 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle heat pump system, and more particularly, to a heat pump system for a vehicle, and more particularly, to a heat pump system for a vehicle, The second directional control valve is switched to perform the defrost control so that the refrigerant flowing to the outdoor heat exchanger is blocked to prevent the further progress of the frosting to improve the heating performance and the stability of the system, And the insufficient heat source is a heat pump system for a vehicle that prevents the temperature of the air discharged into the vehicle room from being lowered by operating the electric heater.

Description

[0001] Heat pump system for vehicle [0002]

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 compressor 30 for compressing and discharging a refrigerant, a high-pressure side heat exchanger 32 for dissipating the refrigerant discharged from the compressor 30, A first expansion valve 34 and a first bypass valve 36 for selectively passing the refrigerant passed through the high pressure side heat exchanger 32 and a second expansion valve 34 and a first bypass valve 36 Pressure side heat exchanger (60) for evaporating the refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger (48), and a low-pressure side heat exchanger (60) for evaporating the refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger An accumulator 62 for separating the refrigerant having passed through it into a gas phase and a liquid phase refrigerant, an internal heat exchanger 50 for exchanging heat between the refrigerant supplied to the low pressure side heat exchanger 60 and the refrigerant returning to the compressor 30, Pressure side heat exchanger (60), and a low-pressure side heat exchanger The second expansion valve 56 and the second expansion valve 56 are provided in parallel with each other so as to selectively connect the outlet side of the outdoor heat exchanger 48 and the inlet side of the accumulator 62, 2 bypass valve (58).

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, reference numeral 10 denotes an air conditioning case in which the high-pressure side heat exchanger 32 and the low-pressure side heat exchanger 60 are incorporated, reference numeral 12 denotes a temperature control door for controlling the mixing amount of cold air and warm air, And an air blower installed at the entrance of the air conditioning case.

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 first bypass valve 36 and the second expansion valve 56 are closed and the first expansion valve (heating mode) 34 and the second bypass valve 58 are opened. In addition, the temperature control door 12 operates as shown in Fig. Therefore, the refrigerant discharged from the compressor 30 flows through the high-pressure side heat exchanger 32, the first expansion valve 34, the outdoor heat exchanger 48, the high-pressure portion 52 of the internal heat exchanger 50, The accumulator 62 and the low pressure section 54 of the internal heat exchanger 50 in this order. That is, the high-pressure side heat exchanger 32 serves as a radiator and the outdoor heat exchanger 48 serves as an evaporator.

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 first bypass valve 36 and the second expansion valve 56 are opened, and the first expansion valve 34 and the second bypass valve 58 are closed do. Further, the temperature control door 12 closes the high-pressure side heat exchanger 32 passage. Therefore, the refrigerant discharged from the compressor 30 flows through the high-pressure side heat exchanger 32, the first bypass valve 36, the outdoor heat exchanger 48, the high-pressure portion 52 of the internal heat exchanger 50, The low pressure side heat exchanger 60, the accumulator 62 and the low pressure portion 54 of the internal heat exchanger 50 in this order. That is, the low-pressure side heat exchanger 60 serves as an evaporator, and the high-pressure side heat exchanger 32 closed by the temperature control door 12 serves as a radiator as in the heat pump mode do.

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 side heat exchanger 32 installed inside the air conditioning case 10 serves as a heater and performs heating, The air conditioner 48 is installed outside the air conditioner case 10, that is, on the front side of the engine room of the vehicle, and functions as an evaporator that performs heat exchange with outdoor air.

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 outdoor heat exchanger 48, the outdoor heat exchanger 48 can not absorb heat, so that the temperature and pressure of the refrigerant in the system are lowered, The liquid refrigerant can flow into the compressor and the stability of the system is deteriorated.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 히트펌프 모드 작동 중 실외열교환기의 착상인지시, 냉매순환라인을 순환하는 냉매가 상기 실외열교환기를 바이패스하여 제2바이패스라인으로 흐르도록 제2방향전환밸브를 전환하여 제상 제어를 수행함으로써, 상기 실외열교환기측으로 유동하는 냉매를 차단하여 착상의 추가적인 진행을 막아 난방성능 및 시스템의 안정성을 향상함과 아울러 제상 제어시 열공급수단에 의해 공급되는 차량 전장품의 폐열을 난방 열원으로 사용하고, 부족한 난방 열원은 전기 가열식 히터를 가동하여 차실내로 토출되는 공기의 온도가 하강하는 것을 방지하도록 한 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 circulating system and a refrigerant circulating system, The defrosting control is performed by switching the directional valve so that the refrigerant flowing to the outdoor heat exchanger is blocked to prevent the further progress of the frosting to improve the heating performance and the stability of the system, The heat source of the electric device is used as a heat source for heating, and the insufficient heat source of the heat source is to prevent the temperature of the air discharged into the vehicle room from being lowered by operating the electric heater.

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 제1바이패스라인상에 설치되어 제1바이패스라인을 따라 흐르는 냉매에 열을 공급하는 열공급수단과, 상기 제1바이패스라인으로의 냉매 유동방향을 전환하는 제1방향전환밸브와, 상기 제2바이패스라인으로의 냉매 유동방향을 전환하는 제2방향전환밸브와, 상기 실외열교환기의 착상을 인지하는 착상인지수단을 포함하여 상기 시스템을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 냉매순환라인을 순환하는 냉매가 상기 실외열교환기와 상기 열공급수단을 포함하여 순환하는 히트펌프 모드 작동 중 상기 착상인지수단으로부터 실외열교환기의 착상인지시, 상기 실외열교환기를 바이패스하여 상기 제2바이패스라인으로 냉매가 흐르도록 상기 제2방향전환밸브를 전환하여 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 first bypass line to bypass the outdoor heat exchanger with the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line, A first direction switching valve for switching the direction of the refrigerant flow to the first bypass line, and a second direction switching valve for switching the direction of the refrigerant flowing into the second bypass line And a control unit for controlling the system including a second direction switching valve and an ignition recognition unit for recognizing the ignition of the outdoor heat exchanger, When the refrigerant circulating in each circulation line includes the outdoor heat exchanger and the heat supply unit and the outdoor heat exchanger is conceived from the conception recognition means during a heat pump mode operation in which the outdoor heat exchanger is circulated, And the second direction switching valve is switched to perform the defrost control so that the refrigerant flows into the line.

본 발명은, 히트펌프 모드 작동 중 실외열교환기의 착상인지시, 냉매순환라인을 순환하는 냉매가 상기 실외열교환기를 바이패스하여 제2바이패스라인으로 흐르도록 제2방향전환밸브를 전환하여 제상 제어(제상모드)를 수행함으로써, 상기 실외열교환기측으로 유동하는 냉매를 차단하여 착상의 추가적인 진행을 막아 난방성능 및 시스템의 안정성을 향상할 수 있다.In the present invention, when the outdoor heat exchanger is in operation during heat pump mode operation, the second direction switching valve is switched so that the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line flows to the second bypass line by bypassing the outdoor heat exchanger, (Defrosting mode), the refrigerant flowing to the outdoor heat exchanger is blocked to prevent the further progress of the frosting, thereby improving the heating performance and the stability of the system.

또한, 상기 제상 제어시(제상모드시) 열공급수단에 의해 공급되는 차량 전장품의 폐열을 난방 열원으로 사용하고, 차실내 토출 공기온도 감지를 통한 부족한 난방 열원에 대해서는 전기 가열식 히터의 용량을 증대하도록 가동 제어하여 차실내로 토출되는 공기의 온도가 하강하는 것을 방지하며, 이로인해 히트펌프 모드 작동 중 제상 제어시(제상모드시)에도 차실내 토출 공기온도의 편차를 최소화하고 난방성능을 확보할 수 있다.Further, in the defrosting control (in the defrosting mode), the waste heat of the vehicle electrical components supplied by the heat supply means is used as a heat source for heating, and the capacity of the electric heater is increased Thereby preventing the temperature of the air discharged into the vehicle interior from being lowered, thereby minimizing the variation of the temperature of the discharged air in the vehicle during the defrost control (during the defrosting mode) during heat pump mode operation and securing the heating performance .

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 히트펌프 모드의 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 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 of a heat pump mode in a 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.

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 compressor 100, an indoor heat exchanger 110, a second expansion means 120, an outdoor heat exchanger 130, The first expansion means 140 and the evaporator 160 are sequentially connected to each other and are preferably applied to an electric vehicle or a hybrid vehicle.

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 evaporator 160 and a second bypass line R1 for bypassing the outdoor heat exchanger 130 are provided on the refrigerant circulation line R. [ And a first direction switching valve 191 is connected to a branch point of the first bypass line R1 and a second direction switching valve 191 is connected to a branch line of the first bypass line R1, A second direction switching valve 192 is provided at a branch point of the second bypass line R2 and the third direction switching valve 193 is installed at a branch point of the expansion line R3. do.

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 valve 195 is provided.

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 compressor 100 flows through the indoor heat exchanger 110, the outdoor heat exchanger 130, the first expansion device 140, the evaporator 160, the compressor The indoor heat exchanger 110 serves as a condenser and the evaporator 160 serves as an evaporator.

한편, 상기 실외열교환기(130)는 상기 실내열교환기(110)와 같은 응축기 역할을 하게 된다.Meanwhile, the outdoor heat exchanger 130 functions as a condenser as the indoor heat exchanger 110.

히트펌프 모드시(제1난방모드시)에는, 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 및 증발기(160)로는 냉매 공급이 되지 않는다.3, the refrigerant discharged from the compressor 100 is supplied to the indoor heat exchanger 110, the second expansion means 120, the outdoor heat exchanger 130, the outdoor heat exchanger 130, 1 bypass line R1 and the compressor 100. The indoor heat exchanger 110 serves as a condenser and the outdoor heat exchanger 130 serves as an evaporator, 1 Refrigerant is not supplied to the expansion means and the evaporator (160).

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, 상기 제상모드는 제1난방모드로 작동하는 도중에 실외열교환기의 착상으로 인해 제상이 필요할 때 수행하게 된다.The dehumidification mode is performed when the vehicle interior is dehumidified in the first and second heating modes, and the defrosting mode is performed when defrosting is required due to the conception of the outdoor heat exchanger while the vehicle is operating in the first heating mode do.

참고로, 상기 제상모드는 제2난방모드와 냉매 순환경로가 동일하다.For reference, the defrost mode is the same as the second heating mode and the refrigerant circulation path.

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 compressor 100 installed on the refrigerant circulation line R receives power from an engine (an internal combustion engine, a motor, or the like), sucks the refrigerant, compresses the refrigerant, and discharges the compressed refrigerant in a gas state of high temperature and high pressure.

상기 압축기(100)는, 에어컨 모드시 상기 증발기(160)측에서 배출된 냉매를 흡입,압축하여 실내열교환기(110)측으로 공급하게 되고, 히트펌프 모드시에는 상기 실외열교환기(130)측에서 배출되어 제1바이패스라인(R1)을 통과한 냉매를 흡입,압축하여 실내열교환기(110)측으로 공급하게 된다.The compressor 100 sucks and compresses the refrigerant discharged from the evaporator 160 in the air conditioning mode and supplies the compressed refrigerant to the indoor heat exchanger 110. In the heat pump mode, The refrigerant having passed through the first bypass line R1 is sucked, compressed, and supplied to the indoor heat exchanger 110 side.

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 evaporator 160, sucks the combined refrigerant, compresses it, and supplies it to the indoor heat exchanger 110 side.

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 indoor heat exchanger 110 is installed inside the air conditioning case 150 and is connected to the refrigerant circulation line R at the outlet side of the compressor 100 and is connected to the air flowing in the air conditioning case 150 The refrigerant discharged from the compressor 100 is heat-exchanged.

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 evaporator 160 is installed inside the air conditioning case 150 and is connected to the refrigerant circulation line R at the inlet side of the compressor 100 so that the air flowing in the air conditioning case 150 And the refrigerant supplied to the compressor 100 is heat-exchanged.

상기 실내열교환기(110)는, 에어컨 모드 및 히트펌프 모드시 모두 응축기 역할을 하게 되고,The indoor heat exchanger 110 functions as a condenser in both the air conditioning mode and the heat pump mode,

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 수행하게 된다.The evaporator 160 serves as an evaporator in the air conditioning mode, and stops operating because the refrigerant can not be supplied during the first and second heating modes of the heat pump mode. In the dehumidifying mode, a part of the refrigerant is supplied to serve as an evaporator do.

이때, 제습모드시 상기 증발기(160)의 성능은 에어컨 모드시 증발기(160)의 증발기 성능 보다 저하된다.At this time, the performance of the evaporator 160 in the dehumidification mode is lower than that of the evaporator 160 in the air conditioning mode.

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 indoor heat exchanger 110 and the evaporator 160 are installed in the air conditioner case 150 at a predetermined distance from the air conditioner case 150, And an indoor heat exchanger 110 are sequentially installed.

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 evaporator 160. At this time, the blower (not shown) Air flowing through the air conditioning case 150 through the evaporator 160 is exchanged with the low temperature low pressure refrigerant in the evaporator 160 to be converted into cool air and then discharged to the vehicle interior The inside of the car is cooled.

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 compressor 100 is supplied to the indoor heat exchanger 110 and the refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger 110 to the indoor heat exchanger 110. In the heat pump mode (first heating mode) in which the indoor heat exchanger 110 functions as a condenser, The air flowing inside the air conditioning case 150 through the blower (not shown) flows through the indoor heat exchanger 110, and the refrigerant in the indoor heat exchanger 110 is heat- And then it is discharged to the inside of the vehicle to heat the inside of the vehicle.

한편, 상기 증발기(160)의 크기는, 상기 실내열교환기(110)의 크기 보다 더 큰 것이 바람직하다.The size of the evaporator 160 may be larger than the size of the indoor heat exchanger 110.

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 indoor heat exchanger 110 and the amount of air passing through the indoor heat exchanger 110 are adjusted between the evaporator 160 and the indoor heat exchanger 110 in the air conditioning case 150 A temperature control door 151 is provided.

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 temperature control door 151 adjusts the amount of air passing through the indoor heat exchanger 110 and the amount of air passing through the indoor heat exchanger 110 to control the temperature of the air discharged from the air conditioning case 150 Can be adjusted appropriately,

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 indoor heat exchanger 110 is completely closed through the temperature control door 151 as shown in FIG. 2, the cold air passing through the evaporator 160 passes through the indoor heat exchanger 110, The indoor heat exchanger 110 is bypassed through the temperature control door 151 as shown in FIG. 3 during the heat pump mode (in the first heating mode) All the air passes through the indoor heat exchanger 110 serving as a condenser and is converted into warm air, and the warm air is supplied to the interior of the vehicle, so that the maximum heating is performed.

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 outdoor heat exchanger 130 is installed outside the air conditioning case 150 and is connected to the refrigerant circulation line R to perform heat exchange between the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line R and outdoor air .

여기서, 상기 실외열교환기(130)는 차량 엔진룸의 전방측에 설치되어 내부를 유동하는 냉매를 실외공기와 열교환시키게 된다.The outdoor heat exchanger 130 is installed on the front side of the vehicle engine room to exchange heat with the outdoor air.

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 outdoor heat exchanger 130 functions as the same condenser as the indoor heat exchanger 110 in the air conditioning mode. At this time, the high-temperature refrigerant flowing in the outdoor heat exchanger 130 is heat-exchanged with the outdoor air, do. In the heat pump mode (first heating mode), the refrigerant acts as an evaporator opposite to the indoor heat exchanger 110. At this time, the low-temperature refrigerant flowing in the outdoor heat exchanger 130 exchanges heat with the outdoor air, .

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 evaporator 160 and expands the refrigerant supplied to the evaporator 160.

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 outdoor heat exchanger 130 to expand into a low-temperature and low-pressure liquid state in the air conditioning mode, and then supplied to the evaporator 160 .

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 indoor heat exchanger 110 and the outdoor heat exchanger 130 so as to perform the outdoor heat exchange Thereby selectively expanding the refrigerant supplied to the compressor 130.

상기 제2팽창수단(120)은, 상기 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130) 사이의 냉매순환라인(R)상에 병렬로 연결된 팽창라인(R3)상에 설치되며, 오리피스(121)로 이루어지는 것이 바람직하지만, 팽창밸브로 이루어질 수도 있다.The second expansion means 120 is installed on the expansion line R3 connected in parallel on the refrigerant circulation line R between the indoor heat exchanger 110 and the outdoor heat exchanger 130 and the orifice 121 However, it may be formed of 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 indoor heat exchanger 110 according to the air conditioning mode or the heat pump mode is supplied to the branch line between the expansion line R3 and the refrigerant circulation line R through the expansion line R3, A third direction switching valve 193 for switching the refrigerant flow direction to pass through the expansion means 120 or bypass the second expansion means 120 is provided.

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 compressor 100 and passed through the indoor heat exchanger 110 by the third direction switching valve 193 bypasses the second expansion means 120 And is supplied to the outdoor heat exchanger 130. In the heat pump mode (in the first heating mode), the refrigerant is discharged from the compressor 100 by the third direction switching valve 193, The refrigerant passes through the expansion line (R3) and the second expansion means (120) and is expanded and supplied to the outdoor heat exchanger (130).

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 evaporator 160 , And the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line (R) selectively bypasses the first expansion means (140) and the evaporator (160).

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 evaporator 160, that is, the inlet side of the first bypass line R1 is connected to the outdoor Is connected to the refrigerant circulation line R connecting the heat exchanger 130 and the first expansion means 140 and the outlet side is connected to the refrigerant circulation line R connecting the evaporator 160 and the compressor 100 .

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 outdoor heat exchanger 130 flows to the first expansion device 140 and the evaporator 160 in the air conditioner mode. However, in the heat pump mode (first heating mode) The refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger 130 flows directly to the compressor 100 side through the first bypass line R 1 and bypasses the first expansion means 140 and the evaporator 160.

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 direction switching valve 191.

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 direction switching valve 191 is installed at a branch point between the first bypass line Rl and the refrigerant circulation line R and is connected to the outdoor heat exchanger 130 according to an air conditioning mode or a heat pump mode. The refrigerant flow direction is switched so that the refrigerant passing through the first bypass line (R1) or the first expansion means (140) flows.

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 directional control valve 191 controls the refrigerant discharged from the compressor 100 in the air conditioning mode and passed through the indoor heat exchanger 110 and the outdoor heat exchanger 130 to flow through the first expansion means 140, The refrigerant discharged from the compressor 100 flows through the indoor heat exchanger 110 and the second expansion means 120 and the outdoor heat exchanger 120. In the heat pump mode, So that the refrigerant passing through the first bypass line (130) flows in the first bypass line (R1).

한편, 상기 제1방향전환밸브(191)는 상기 제1바이패스라인(R1)의 입구측 분기지점에 설치되며, 3방밸브를 사용하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the first directional control valve 191 is provided at a branch point on the inlet side of the first bypass line R1, and it is preferable to use a three-way valve.

상기 제1방향전환밸브(191) 뿐만아니라 제2방향전환밸브(192)와 제3방향전환밸브(193)도 3방밸브를 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable that not only the first direction switching valve 191 but also the second direction switching valve 192 and the third direction switching valve 193 use a three-way valve.

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 outdoor heat exchanger 130, That is, the second bypass line (R2) is provided to connect the inlet-outlet refrigerant circulation line (R) of the outdoor heat exchanger (130), so that the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line (R) (130).

또한, 상기 제2바이패스라인(R2)과 상기 냉매순환라인(R)의 분기지점에는 상기 제2팽창수단(120)을 선택적으로 통과한 냉매가 상기 실외열교환기(130) 또는 제2바이패스라인(R2)으로 흐르도록 냉매의 흐름방향을 전환하는 제2방향전환밸브(192)가 설치된다.The refrigerant that has selectively passed through the second expansion means 120 is branched into the outdoor heat exchanger 130 or the second bypass line R 2 at a branch point between the second bypass line R 2 and the refrigerant circulation line R. [ And a second direction switching valve 192 for switching the flow direction of the refrigerant to flow to the line R2.

이때, 실외온도가 영상일 경우에는 상기 제2방향전환밸브(192)의 제어를 통해 냉매가 상기 실외열교환기(130)측으로 흐르도록 제어되고, 실외온도가 영하일 경우에는 상기 제2방향전환밸브(192)의 제어를 통해 냉매가 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하여 상기 제2바이패스라인(R2)측으로 흐르도록 제어된다.At this time, when the outdoor temperature is an image, the refrigerant is controlled to flow to the outdoor heat exchanger 130 through the control of the second direction switching valve 192. When the outdoor temperature is zero, The refrigerant is controlled to flow to the second bypass line (R2) by bypassing the outdoor heat exchanger (130) through the control of the control unit (192).

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 electric heater 115 is further installed on the downstream side of the indoor heat exchanger 110 in the air conditioning case 150 to improve the heating performance.

즉, 차량의 시동 초기에 보조열원으로 상기 전기 가열식 히터(115)를 작동시킴으로써 난방성능을 향상시킬 수 있다.That is, the heating performance can be improved by operating the electric heater 115 as an auxiliary heat source at the start of the vehicle.

상기 전기 가열식 히터(115)로는 PTC히터를 사용하는 것이 바람직하다.As the electric heater 115, a PTC heater is preferably used.

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 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, .

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 electrical equipment 200 in the heat pump mode.

한편, 상기 차량 전장품(200)으로는 대표적으로 모터와, 인버터 등이 있다.On the other hand, the vehicle electrical equipment 200 is typically a motor, an inverter, or the like.

그리고, 상기 제1바이패스라인(R1)의 열공급수단(180)으로 공급되는 냉매 중 일부를 상기 증발기(160)측으로 유동시키도록, 상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)과 상기 열공급수단(180)의 입구측 제1바이패스라인(R1)을 연결하는 분기라인(R4)이 설치되고, 상기 분기라인(R4)상에는 냉매 유동을 온,오프 제어하는 온오프 밸브(195)가 설치된다.The inlet side refrigerant circulation line R of the evaporator 160 and the inlet side refrigerant circulation line R of the evaporator 160 are connected to the evaporator 160 so that a part of the refrigerant supplied to the heat supply unit 180 of the first bypass line R1 flows toward the evaporator 160, An on-off valve 195 is provided on the branch line R4 for controlling the flow of the refrigerant on / off, and a branch line R4 for connecting the first bypass line R1 to the inlet side of the heat supply means 180 is provided. Respectively.

더욱 상세하게는, 상기 분기라인(R4)은, 상기 제1팽창수단(140)과 증발기(160) 사이의 냉매순환라인(R)과, 상기 열공급수단(180)의 입구측 제1바이패스라인(R1)을 연결하도록 설치된다.More specifically, the branch line R4 is connected to the refrigerant circulation line R between the first expansion means 140 and the evaporator 160 and the refrigerant circulation line R between the first bypass line at the inlet side of the heat supply means 180, (R1).

상기 온오프 밸브(195)는 실내 제습이 필요할 때, 즉, 제습모드시 개방되며, 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 분기라인을 통해 증발기(160)를 통과하게 된다.The on-off valve 195 is opened when dehumidification is required, that is, in the dehumidifying mode, and a part of the refrigerant flowing toward the first bypass line R1 by the first direction switching valve 191 is discharged to the water- (200) through the evaporator (181), and a part of the waste heat is passed through the evaporator (160) through the branch line.

이로인해, 상기 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 공기가 상기 증발기(160)를 통과하면서 제습이 이루어지게 되고, 다시말해 제1,2난방모드와 같은 히트펌프 모드 작동 중에도 분기라인(R4)을 통해 차실내 제습을 수행할 수 있는 것이다.Therefore, the air flowing inside the air conditioning case 150 is dehumidified while passing through the evaporator 160. That is, even during the heat pump mode operation such as the first and second heating modes, It is possible to carry out dehumidification in the car.

한편, 실외온도가 영하인 조건에서 작동하는 제2난방모드시 및 제2난방모드 중 제습모드시에는 실내공기의 열원을 회수하여 난방성능을 향상할 수 있도록, 공조케이스(150)의 공기유입모드를 내기유입모드로 작동시켜 상기 공조케이스(150)내로 내기가 유입되도록 하는 것이 바람직하다.In order to improve the heating performance by recovering the heat source of the room air during the second heating mode in which the outdoor temperature is zero and the dehumidification mode during the second heating 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 실외열교환기(130)의 착상을 인지하는 착상인지수단(미도시)과, 상기 공조케이스(150)의 내부에 설치되는 전기 가열식 히터(115)를 각각 제어하게 된다.A controller (not shown) is provided to control the heat pump system of the present invention. The controller includes a first direction switching valve 191 for switching the refrigerant flow direction to the first bypass line R1, A second direction switching valve 192 for switching the direction of refrigerant flow to the second bypass line R2, an ignition recognizing means (not shown) for recognizing the conception of the outdoor heat exchanger 130, And controls the electric heater 115 installed in the air conditioning case 150, respectively.

물론, 상기 제어부는, 상기 제1방향전환밸브(191), 제2방향전환밸브(192), 착상인지수단, 전기 가열식 히터(115) 뿐만 아니라, 히트 펌프 시스템 전체를 제어하게 된다.Of course, the control unit controls the entire heat pump system as well as the first direction switching valve 191, the second direction switching valve 192, the conception recognizing means, and the electric heating type heater 115.

상기 제어부는, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 실외열교환기(130)와 상기 열공급수단(180)을 포함하여 순환하는 히트펌프 모드 작동 중 상기 착상인지수단으로부터 실외열교환기(130)의 착상인지시, 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하여 상기 제2바이패스라인(R2)으로 냉매가 흐르도록 상기 제2방향전환밸브(192)를 전환하여 제상 제어를 수행하게 된다.The control unit may control the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line R from the concealing means to the outdoor heat exchanger 130 during the heat pump mode operation in which the refrigerant circulating through the outdoor heat exchanger 130 and the heat supply unit 180 is circulated. The defrost control is performed by bypassing the outdoor heat exchanger 130 and switching the second direction switching valve 192 so that the refrigerant flows into the second bypass line R2.

즉, 히트펌프 모드 중 제1난방모드시, 상기 실외열교환기(130)로 유입되는 냉매의 온도가 실외공기와 열교환하는 과정에서 실외열교환기(130)의 표면이 빙점이하로 떨어질 수 있는데, 이 경우 상기 실외열교환기(130)의 표면에 착상이 발생하기 시작하게 되고 이때 추가적인 열원이 시스템에 공급되지 않는다면 지속적으로 착상이 확대되어 실외열교환기(130)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.That is, in the first heating mode of the heat pump mode, the surface of the outdoor heat exchanger 130 may drop below the freezing point during the heat exchange of the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 130 with the outdoor air. If the additional heat source is not supplied to the system, the outdoor heat exchanger 130 will not be able to endothermically absorb heat, and consequently, the refrigerant in the system The temperature and pressure are lowered and the temperature of the air discharged into the room is lowered. As a result, the heating performance is deteriorated, and the liquid refrigerant can be introduced into the compressor 100, thereby decreasing the stability of the system.

따라서, 상기 제어부는, 히트펌프 모드 중 제1난방모드시, 상기 착상인지수단으로부터 실외열교환기(130)의 착상을 인지하게 되면 상기 제2방향전환밸브(192)로 제2바이패스라인(R2)을 개방하여, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하도록 하는 제상 제어, 즉, 제상모드를 수행하게 된다.Accordingly, when the controller recognizes the conception of the outdoor heat exchanger 130 from the conception recognizing means in the first heating mode of the heat pump mode, the second bypass line (R2 To perform the defrosting control for defrosting the outdoor heat exchanger 130 by the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line R, that is, the defrosting mode.

이때, 상기 제1난방모드시 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하게 되어 흡열을 하지 못하므로, 상기 제1바이패스라인(R1)상에 설치된 열공급수단(180)을 통해 전장 페열만 흡열하여 난방 열원으로 사용하게 된다.At this time, since the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line (R) in the first heating mode bypasses the outdoor heat exchanger (130) and does not absorb heat, the heat supply provided on the first bypass line Only the electric field heat is absorbed through the means 180 and used as a heating heat source.

또한, 상기 제상 제어시(제상모드시) 상기 열공급수단(180)을 통해 전장 폐열만 흡열함에 따라 난방 열원이 부족할 수도 있는데, 이 경우 부족한 난방 열원은 상기 공조케이스(150)내에 설치된 전기 가열식 히터(115)를 가동하여 공조케이스(150)로부터 차실내로 토출되는 공기의 온도가 하강하는 것을 방지하게 된다.In the defrosting control mode (during the defrosting mode), the heating heat source may be insufficient due to the heat absorption of only the electric field waste heat through the heat supply unit 180. In this case, the insufficient heating heat source is supplied to the electric heater 115 are operated to prevent the temperature of the air discharged from the air conditioning case 150 to the passenger compartment from falling.

다시말해, 상기 제어부는, 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하여 상기 제2바이패스라인(R2)으로 냉매가 흐르는 제상 제어시(제상모드시), 상기 공조케이스(150)로부터 차실내로 토출되는 공기의 온도를 온도센서(미도시)를 통해 감지하여 목표온도 이하일 경우 상기 전기 가열식 히터(115)를 가동하게 된다.In other words, the control unit controls the operation of the air conditioning case 150 from the air conditioning case 150 to the inside of the vehicle by defrosting the outdoor heat exchanger 130 and controlling the flow of the refrigerant to the second bypass line R2 The temperature of the air to be discharged is sensed through a temperature sensor (not shown), and the electric heater 115 is operated when the temperature is lower than the target temperature.

상기 온도센서는, 상기 공조케이스(150)와 연결된 차실내 토출구측에 설치되어 토출 공기의 온도를 감지하여 상기 제어부에 전달하게 된다.The temperature sensor is installed on the side of a vehicle compartment outlet connected to the air conditioning case 150, and senses the temperature of the discharged air to be transmitted to the controller.

아울러, 상기 제어부는, 상기 제상 제어시(제상모드시) 상기 온도센서를 통해 차실내 토출 공기의 온도가 목표온도 이하일 경우, 즉, 난방 열원이 부족할 경우에는 부족한 온도차 만큼 상기 전기 가열식 히터(115)의 용량을 증대하는 제어를 하여 난방성능을 확보하게 된다.In addition, when the defrosting control mode (during the defrosting mode), the temperature of the vehicle-compartment air is lower than the target temperature through the temperature sensor, that is, when the heating heat source is insufficient, So that the heating performance can be secured.

한편, 상기 제어부는, 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하여 상기 제2바이패스라인(R2)으로 냉매가 흐르는 제상 제어시(제상모드시), 상기 실외열교환기(130)로부터 실외 공기 열원을 얻을수 없기 때문에 이를 보충하기 위해 상기 전기 가열식 히터(115)를 가동할 수도 있다. 즉, 제상 제어시, 차실내 토출 공기의 온도와 관계없이 열원 보충을 위해 상기 전기 가열식 히터(115)를 가동하는 것이다.Meanwhile, the controller may control the outdoor heat exchanger 130 to cool the outdoor heat exchanger 130 when the defrost control mode (defrost mode) in which the refrigerant flows to the second bypass line R2 by bypassing the outdoor heat exchanger 130, The electric heater 115 may be operated to compensate for this. That is, in the defrost control, the electric heater 115 is operated to supplement the heat source irrespective of the temperature of the discharged air in the car.

또한, 상기 제어부는, 상기 제상 제어시(제상모드시) 상기 공조케이스(150)내로 내기가 유입되도록 상기 공조케이스(150)의 공기유입모드를 내기유입모드로 제어하여, 부족한 난방 열원을 추가적으로 확보할 수도 있다.In addition, the controller may control the air inflow mode of the air conditioning case 150 to be the inflow inflow mode so that the inflow of the air into the air conditioning case 150 during the defrosting control (defrosting mode) You may.

이때, 상기 제어부는, 제상 제어시(제상모드시) 내기유입모드를 기본으로 하나, 내기와 외기를 함께 유입할 수도 있다.At this time, the control unit is based on the inflow inflow mode at the time of defrost control (in the defrosting mode), but may also introduce the inside air and the outside air together.

한편, 상기 제상 제어(제상모드)를 수행하게 되면, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하여 실외열교환기(130)로는 냉매 공급이 차단되어, 착상의 추가적인 진행을 막으면서 실외온도가 0℃ 이상이 되면 자연적으로 제상이 가능하게 된다.When the defrosting control (defrosting mode) is performed, the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line R bypasses the outdoor heat exchanger 130 and the refrigerant supply to the outdoor heat exchanger 130 is interrupted, When the outdoor temperature exceeds 0 ° C, defrosting becomes possible naturally while preventing the further progress of the implantation.

그리고, 상기 착상인지수단은, 상기 실외열교환기(130)의 착상을 감지하도록 실외열교환기(130)에 착상센서(미도시)를 설치하여 이루어진다.The conception recognition means is provided with a conception sensor (not shown) in the outdoor heat exchanger 130 to sense the conception of the outdoor heat exchanger 130.

한편, 상기에서는, 히트펌프 모드 중 제1난방모드시에 상기 실외열교환기(130)의 착상인지시 상기 제상 제어(제상모드)를 수행하였으나, 히트펌프 모드 중 상기 실외열교환기(130)로 냉매가 순환하는 모든 모드에서 상기 실외열교환기(130)의 착상이 인지될 경우 상기 제어부를 통해 제상 제어(제상모드)를 수행할 수 있다.In the above description, the defrosting control (defrosting mode) is performed when the outdoor heat exchanger 130 is installed in the first heating mode of the heat pump mode. However, in the heat pump mode, (Defrost mode) through the control unit when the conception of the outdoor heat exchanger 130 is recognized in all the modes in which the outdoor heat exchanger 130 is circulated.

또한, 상기 제상모드는 제2난방모드와 냉매순환경로가 동일하지만, 상기 제2난방모드의 경우, 실외온도가 0℃ 미만(영하)일 경우에 한하여 수행하는 모드이고, 상기 제상모드는 실외온도와 관계없이 상기 실외열교환기(130)의 착상인지시에 수행하는 모드로서 다소 차이가 있다.In the second heating mode, the defrosting mode is performed only when the outdoor temperature is less than 0 ° C (minus), and the defrosting mode is the outdoor temperature The mode of the outdoor heat exchanger 130 is somewhat different.

한편, 상기 압축기(100)의 입구측 냉매순환라인(R)상에는 어큐뮬레이터(170)가 설치된다.On the other hand, an accumulator 170 is installed on the refrigerant circulation line R on the inlet side of the compressor 100.

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 accumulator 170 separates the liquid refrigerant and the gaseous refrigerant from the refrigerant supplied to the compressor 100 so that only the gaseous refrigerant can be supplied to the compressor 100.

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 direction switching valve 191, and the first bypass line R1 is closed through the second direction switching valve 192 The second bypass line R2 is also closed, and the third direction switching valve 193 closes the expansion line R3.

또한, 상기 열공급수단(180)의 수냉식 열교환기(181)로는 전장품(200)을 순환하는 냉각수가 공급되지 않는다.The cooling water circulating through the electrical component 200 is not supplied to the water-cooled heat exchanger 181 of the heat supply unit 180.

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 temperature control door 151 in the air conditioning case 150 is operated to close the passage through the indoor heat exchanger 110, so that the air blown into the air conditioning case 150 by the blower Is cooled while passing through the evaporator (160), and is then supplied to the interior of the vehicle by bypassing the indoor heat exchanger (110), thereby cooling the interior of the vehicle.

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 compressor 100 after being compressed is supplied to the indoor heat exchanger 110 installed in the air conditioning case 150.

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 indoor heat exchanger 110 is supplied to the outdoor heat exchanger 130 without heat exchange with air because the temperature control door 151 closes the passage on the indoor heat exchanger 110 as shown in FIG. .

상기 실외열교환기(130)로 유동한 냉매는, 실외공기와 열교환하게 되면서 응축되며, 이로인해 기상 냉매가 액상 냉매로 바뀌게 된다.The refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 130 is condensed while exchanging heat with the outdoor air, thereby changing the gaseous refrigerant into the liquid refrigerant.

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 indoor heat exchanger 110 and the outdoor heat exchanger 130 perform the condenser dynamics, but the refrigerant is mainly condensed in the outdoor heat exchanger 130 that performs heat exchange with the outdoor air.

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 outdoor heat exchanger 130 is decompressed and expanded in the process of passing through the first expansion means 140 to be a low-temperature low-pressure liquid-phase refrigerant, and then flows into the evaporator 160.

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 evaporator 160 is heat-exchanged with the air blown into the air conditioning case 150 through the blower to evaporate, and at the same time, the air is cooled by an endothermic effect due to the latent heat of evaporation of the refrigerant. And supplied to the vehicle interior to be cooled.

이후, 상기 증발기(160)에서 배출된 냉매는 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.
Then, the refrigerant discharged from the evaporator 160 flows into the compressor 100 and recycles the cycle as described above.

나. 히트펌프 모드 중 제1난방모드(도 3)I. In the first heating mode (FIG. 3) of the heat pump mode,

히트펌프 모드 중 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 in a condition that the outdoor temperature is an image and uses the outdoor air and the waste heat of the vehicle electrical equipment 200 as a heat source. The first bypass line R1 is opened and the refrigerant is not supplied to the first expansion means 140 and the evaporator 160 side.

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 direction switching valve 192 and the expansion line R3 is opened through the third direction switching valve 193.

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 electrical component 200 is supplied to the cooling water heat exchanger 181b of the water-cooled heat exchanger 181 serving as the heat supply means 180.

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 temperature control door 151 in the air conditioning case 150 is operated to close the passage bypassing the indoor heat exchanger 110, and is blown into the air conditioning case 150 by the blower Air passes through the evaporator 160 (operation stop), passes through the indoor heat exchanger 110, and is converted into hot air to be supplied to the interior of the vehicle, thereby heating the interior of the vehicle.

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 compressor 100 after being compressed is introduced into the indoor heat exchanger 110 installed inside the air conditioning case 150.

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 indoor heat exchanger 110 is condensed while exchanging heat with the air blown into the air conditioning case 150 through the blower. At this time, air passing through the indoor heat exchanger 110 After changing to hot air, it is supplied to the interior of the vehicle, and the interior of the vehicle is heated.

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 indoor heat exchanger 110 flows into the expansion line R3 through the third direction switching valve 193, and the refrigerant flowing into the expansion line R3 flows through the second Pressure low-temperature liquid refrigerant in the process of passing through the expansion means 120, and then supplied to the outdoor heat exchanger 130 serving as an evaporator.

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 outdoor heat exchanger 130 is evaporated while exchanging heat with the outdoor air and then passed through the first bypass line R1 by the first direction switching valve 191. At this time, The refrigerant passing through the pass line R1 is heat-exchanged with the cooling water passing through the cooling water heat exchanging part 181b in the process of passing through the refrigerant heat exchanging part 181a of the water-cooling type heat exchanger 181, And then recycles the cycle as described above while flowing into the compressor 100.

다. 히트펌프 모드의 제1난방모드 중 제습모드(도 4)All. In the first heating mode of the heat pump mode (Fig. 4)

히트펌프 모드의 제1난방모드 중 제습모드는, 도 3의 제1난방모드로 작동 중에 실내 제습이 필요한 경우에 작동하게 된다.The dehumidifying mode of the first heating mode of the heat pump mode is operated when the indoor 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 valve 195 in the first heating mode.

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 temperature control door 151 in the air conditioning case 150 is operated to close the passage bypassing the indoor heat exchanger 110, so that the air blown into the air conditioning case 150 by the blower After passing through the evaporator 160, the refrigerant passes through the indoor heat exchanger 110 and is converted into hot air to be supplied to the interior of the vehicle, thereby heating the interior of the vehicle.

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 evaporator 160 is small, the air cooling performance is low, so that the change in the room temperature is minimized, and the air passing through the evaporator 160 is dehumidified smoothly.

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 compressor 100, the indoor heat exchanger 110, the second expansion means 120 and the outdoor heat exchanger 130 is supplied to the first bypass line R1 A part of the refrigerant passing through the first bypass line R 1 passes through the cooling water heat exchanging part 181 b in the process of passing through the refrigerant heat exchanging part 181 a of the water- Exchanges heat with the cooling water passing therethrough and evaporates while recovering the waste heat of the vehicle electrical component 200. A part of the refrigerant is supplied to the evaporator 160 through the branch line R4 and exchanges heat with air flowing in the air conditioning case 150 And evaporates during the process.

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 evaporator 160 is dehumidified, and the dehumidified air passing through the evaporator 160 is converted into hot air while passing through the indoor heat exchanger 110, Dehumidification is heated.

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 heat exchanger 181 and the evaporator 160 is combined and then flows into the compressor 100, and recycles the cycle as described above.

라. 히트펌프 모드 중 제상 모드(제상 제어)(도 5)la. Defrosting mode (defrost control) during heat pump mode (Fig. 5)

히트펌프 모드 중 제상 모드는, 상기 착상인지수단으로부터 상기 실외열교환기(130)의 착상인지시에 작동하며, 차량 전장품(200)의 폐열과 전기 가열식 히터(115)를 열원으로 이용하는 모드로서, 도 5와 같이, 상기 제1방향전환밸브(191)를 통해 상기 제1바이패스라인(R1)이 개방되고, 상기 제2방향전환밸브(192)를 통해 상기 제2바이패스라인(R2)이 개방된다.The defrosting mode in the heat pump mode is a mode in which the waste heat of the vehicle electrical product 200 and the electric heater 115 are used as a heat source when the outdoor heat exchanger 130 is concealed from the conception recognition means, The first bypass line R1 is opened through the first direction switching valve 191 and the second bypass line R2 is opened through the second direction switching valve 192, do.

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 valve 195, the expansion line R3 is opened through the third direction switching valve 193, Into the inflow inflow mode.

아울러, 상기 공조케이스(150)로부터 차실내로 토출되는 공기의 온도가 목표온도 보다 낮을 경우에는, 즉, 제상 모드시 난방 열원이 부족할 경우에는 상기 전기 가열식 히터(115)를 가동하여 용량을 증대하도록 제어하게 된다.When the temperature of the air discharged from the air conditioning case 150 to the vehicle interior is lower than the target temperature, that is, when the heating source is insufficient in the defrosting mode, the electric heater 115 is operated to increase the capacity Respectively.

그리고, 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)(작동정지)를 통과한 후 상기 실내열교환기(110) 및 전기 가열식 히터(115)를 통과하면서 온풍으로 바뀌어 차실내로 공급됨으로서, 차실내를 난방하게 된다.In the defrosting mode, the temperature control door 151 in the air conditioning case 150 is operated to close the passage bypassing the indoor heat exchanger 110, so that the air blown into the air conditioning case 150 by the blower Passes through the evaporator 160 (operation stop), passes through the indoor heat exchanger 110 and the electric heater 115, and is converted into hot air to be supplied to the interior of the vehicle, thereby heating the interior of the vehicle.

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, 하류측의 전기 가열식 히터(115)에 의해 재차 가열된 후 차량 실내로 공급되어 차실내를 난방하게 된다.The high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant introduced into the indoor heat exchanger 110 is condensed while exchanging heat with the air blown into the air conditioning case 150 through the blower. At this time, air passing through the indoor heat exchanger 110 Heated by the electrically heated heater 115 on the downstream side, and then supplied to the inside of the vehicle to heat the inside of the vehicle.

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 indoor heat exchanger 110 flows into the expansion line R3 through the third direction switching valve 193, and the refrigerant flowing into the expansion line R3 flows into the second The refrigerant flows to the second bypass line (R2) and bypasses the outdoor heat exchanger (130). The liquid refrigerant flows through the second bypass line (R2).

이때, 냉매가 상기 실외열교환기(130)를 바이패스 하면서 실외열교환기(130)로 냉매 공급이 차단되어, 착상이 더이상 진행되지 않으며, 아울러 실외온도가 0℃ 이상이 되면 자연적으로 제상이 이루어진다.At this time, the refrigerant bypasses the outdoor heat exchanger 130, and the refrigerant supply to the outdoor heat exchanger 130 is interrupted, so that the frosting does not proceed any more. When the outdoor temperature is 0 ° C or more, defrosting is naturally performed.

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 direction switching valve 191. At this time, the first bypass line R1 Is heat-exchanged with the cooling water passing through the cooling water heat exchanging part 181b in the process of passing through the refrigerant heat exchanging part 181a of the water-cooling type heat exchanger 181 to recover the waste heat of the vehicle electrical equipment 200 , And recycles the cycle as described above while flowing into the compressor (100).

마. 히트펌프 모드 중 제2난방모드(도 6)hemp. In the second heating mode of the heat pump mode (Fig. 6)

히트펌프 모드 중 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 is a mode that operates under the condition that the outdoor temperature is below zero and uses the indoor air (inflow inflow mode) and the waste heat of the vehicle electrical equipment 200 as a heat source. The first bypass line R1 is opened through the direction switching valve 191 and the second bypass line R2 is opened through the second direction switching valve 192. [

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 temperature control door 151 in the air conditioning case 150 is operated to close the passage bypassing the indoor heat exchanger 110, so that air is blown into the air conditioning case 150 by the blower Air passes through the evaporator 160 (operation stop), passes through the indoor heat exchanger 110, and is converted into hot air to be supplied to the interior of the vehicle, thereby heating the interior of the vehicle.

한편, 냉매 순환과정은 상기 제상 모드때와 동일하므로 생략한다.
On the other hand, the refrigerant circulation process is the same as that in the defrost mode, and thus is omitted.

바. 히트펌프 모드의 제2난방모드 중 제습모드(도 7)bar. 7) of the second heating mode of the heat pump mode,

히트펌프 모드의 제2난방모드 중 제습모드는, 도 6의 제2난방모드로 작동 중에 실내 제습이 필요한 경우에 작동하게 된다.The dehumidifying mode of the second heating mode of the heat pump mode is operated 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 valve 195 in the second heating mode.

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 compressor 100, the indoor heat exchanger 110, the second expansion means 120 and the second bypass line R2 is supplied to the first bypass line 191 by the first direction switching valve 191, A part of the refrigerant passing through the first bypass line R1 passes through the refrigerant heat exchanging part 181a of the water-cooling type heat exchanger 181, and the cooling water heat exchanging part 181b And a part of the air is supplied to the evaporator 160 through the branch line R4 and flows through the air flowing inside the air conditioning case 150 It evaporates during heat exchange.

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 heat exchanger 181 and the evaporator 160 is combined and then flows into the compressor 100, and recycles the cycle as described above.

100: 압축기 110: 실내열교환기
115: 전기 가열식 히터
120: 제2팽창수단 121: 오리피스
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 121: orifice
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: refrigerant heat exchanger 181b: cooling water heat exchanger
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

The compressor 100 is installed in the refrigerant circulation line R and compresses and discharges the refrigerant. The compressor 100 is installed inside the air conditioning case 150 and discharges air in the air conditioning case 150 and the air discharged from the compressor 100 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 heat supply unit 180 installed on the first bypass line R1 for supplying heat to the refrigerant flowing along the first bypass line R1,
A first direction switching valve 191 for switching the direction of the refrigerant flow to the first bypass line R1 and a second direction switching valve 191 for switching the direction of the refrigerant flowing to the first bypass line R1 at a branch point between the second bypass line R2 and the refrigerant circulation line R A second direction switching valve 192 for switching the refrigerant flow direction to the second bypass line R2 and an ignition recognizing means for recognizing the ignition of the outdoor heat exchanger 130 to control the system And a control unit,
The control unit may control the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line R from the concealing means to the outdoor heat exchanger 130 during the heat pump mode operation in which the refrigerant circulating through the outdoor heat exchanger 130 and the heat supply unit 180 is circulated. The second direction switching valve 192 is switched so that the refrigerant flows through the second bypass line R2 by bypassing the outdoor heat exchanger 130 so that the refrigerant flows to the outdoor heat exchanger 130, To perform defrost control for shutting off the refrigerant supply to the compressor
In the defrost control, defrosting of the outdoor heat exchanger (130) is performed at a temperature of the outdoor air in a state in which the supply of the refrigerant to the outdoor heat exchanger (130) is blocked, and the heat supplied through the heat supply unit Wherein the heat pump system is used as a heat source for heating.

The method according to claim 1,
And an electric heater (115) is installed inside the air conditioning case (150).

3. The method of claim 2,
The control unit controls the temperature of the air discharged from the air conditioning case (150) to the passenger compartment (150) during the defrost control in which the refrigerant flows to the second bypass line (R2) by bypassing the outdoor heat exchanger (130) , And activates the electric heater (115) when the detected temperature is lower than a target temperature.

3. The method of claim 2,
Wherein the controller activates the electric heater (115) when defrosting control is performed by bypassing the outdoor heat exchanger (130) and flowing the refrigerant to the second bypass line (R2) .

The method according to claim 1,
Wherein the control unit controls the air inflow mode so that the air is introduced into the air conditioning case (150) during the defrost control.

The method according to claim 1,
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).

The method according to claim 1,
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.