KR101622631B1 - Heat pump system for vehicle and its control method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 히트 펌프 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드 작동 중 방향전환밸브의 방향전환이 필요한 경우, 냉매순환라인을 순환하는 냉매의 압력을 소정압력 이하로 감소시킨 후에 상기 방향전환밸브의 방향을 전환하도록 제어함으로써, 냉매 차압에 의한 소음 발생을 방지할 수 있는 차량용 히트 펌프 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicular heat pump system and a control method thereof, and more particularly, to a vehicular heat pump system and a control method thereof. More particularly, the present invention relates to a vehicular heat pump system and a control method thereof, Of the directional control valve and then switching the direction of the directional control valve to prevent noise from being generated due to the refrigerant pressure difference, and a control method thereof.

Description

차량용 히트 펌프 시스템 및 그 제어방법{Heat pump system for vehicle and its control method}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a heat pump system for a vehicle,

본 발명은 차량용 히트 펌프 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드 작동 중 방향전환밸브의 방향전환이 필요한 경우, 냉매순환라인을 순환하는 냉매의 압력을 소정압력 이하로 감소시킨 후에 상기 방향전환밸브의 방향을 전환하도록 제어함으로써, 냉매 차압에 의한 소음 발생을 방지할 수 있는 차량용 히트 펌프 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicular heat pump system and a control method thereof, and more particularly, to a vehicular heat pump system and a control method thereof. More particularly, the present invention relates to a vehicular heat pump system and a control method thereof, Of the directional control valve and then switching the direction of the directional control valve to prevent noise from being generated due to the refrigerant pressure difference, and a control method thereof.

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 실내열교환기(32)와, 병렬구조로 설치되어 상기 실내열교환기(32)를 통과한 냉매를 팽창시키는 제1팽창밸브(34) 및 상기 실내열교환기(32)를 통과한 냉매를 선택적으로 제1팽창밸브(34)로 유동시키는 제1방향전환밸브(36)와, 상기 제1팽창밸브(34)를 선택적으로 통과한 냉매를 실외에서 열교환시키는 실외열교환기(48)와, 상기 실외열교환기(48)를 통과한 냉매를 증발시키는 증발기(60)와, 상기 증발기(60)를 통과한 냉매를 기상과 액상의 냉매로 분리하는 어큐뮬레이터(Accumulator, 62)와, 상기 증발기(60)로 공급되는 냉매와, 압축기(30)로 복귀하는 냉매를 열교환시키는 내부열교환기(50)와, 상기 증발기(60)로 공급되는 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제2팽창밸브(56)와, 그리고 상기 실외열교환기(48)의 출구측과 상기 어큐뮬레이터(62)의 입구측을 연결하는 바이패스라인(59)과, 상기 바이패스라인(59)의 분기지점에 설치되는 제2방향전환밸브(58)를 포함하여 이루어진다.1 includes a compressor 30 for compressing and discharging a refrigerant, an indoor heat exchanger 32 for dissipating heat of a refrigerant discharged from the compressor 30, A first expansion valve 34 for expanding the refrigerant having passed through the heat exchanger 32 and a first direction switching valve 34 for selectively flowing the refrigerant having passed through the indoor heat exchanger 32 to the first expansion valve 34 An evaporator 60 for evaporating the refrigerant passed through the outdoor heat exchanger 48, and an evaporator 60 for evaporating the refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger 48. The outdoor heat exchanger 48, An accumulator 62 for separating the refrigerant having passed through the evaporator 60 into a gaseous phase and a liquid refrigerant and an internal heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant supplied to the evaporator 60 and the refrigerant returning to the compressor 30 (50), and a refrigerant supplied to the evaporator (60) And a bypass line 59 connecting the outlet side of the outdoor heat exchanger 48 and the inlet side of the accumulator 62. The bypass line 59 is connected to the first expansion valve 56, And a second direction switching valve (58) installed at a branch point of the second direction switching valve (58).

도 1 중 도면부호 10은 상기 실내열교환기(32)와 증발기(60)가 내장되는 공조케이스, 도면부호 12는 냉기와 온기의 혼합량을 조절하는 온도조절도어, 도면부호 20은 상기 공조케이스의 입구에 설치되는 송풍기, 도면부호 37은 제1팽창밸브(34)를 바이패스하기 위한 바이패스라인을 각각 나타낸다.1, reference numeral 10 denotes an air conditioning case in which the indoor heat exchanger 32 and the evaporator 60 are installed, 12 denotes a temperature control door for controlling the mixing amount of cool air and warm air, 20 denotes an inlet of the air conditioner case And 37 denotes a bypass line for bypassing the first expansion valve 34, respectively.

상기한 바와 같이 구성된 종래 차량용 히트펌프 시스템에 따르면, 히트펌프 모드(난방모드)가 가동될 경우, 제1방향전환밸브(36)는 냉매가 제1팽창밸브(34)를 통과하도록 방향을 전환하게 되고, 제2방향전환밸브(58)는 냉매가 제2팽창밸브(56)를 바이패스하도록 방향을 전환하게 된다. 또한, 온도조절도어(12)는 도 1처럼 동작한다. 따라서, 압축기(30)로부터 토출되는 냉매는 실내열교환기(32), 제1방향전환밸브(36), 제1팽창밸브(34), 실외열교환기(48), 내부열교환기(50)의 고압부(52), 제2방향전환밸브(58), 어큐뮬레이터(62) 및 상기 내부열교환기(50)의 저압부(54)를 차례로 거쳐 압축기(30)로 복귀한다. 즉, 상기 실내열교환기(32)가 난방기의 역할을 하게 되고, 상기 실외열교환기(48)는 증발기의 역할을 하게 된다.According to the conventional vehicular heat pump system configured as described above, when the heat pump mode (heating mode) is activated, the first direction switching valve 36 switches the direction so that the refrigerant passes through the first expansion valve 34 And the second direction switching valve 58 switches the direction so that the refrigerant bypasses the second expansion valve 56. In addition, the temperature control door 12 operates as shown in Fig. Therefore, the refrigerant discharged from the compressor 30 flows through the indoor heat exchanger 32, the first direction switching valve 36, the first expansion valve 34, the outdoor heat exchanger 48, The second direction switching valve 58, the accumulator 62 and the low pressure portion 54 of the internal heat exchanger 50 are sequentially returned to the compressor 30. That is, the indoor heat exchanger 32 serves as a radiator, and the outdoor heat exchanger serves as an evaporator.

에어컨 모드(냉방모드)가 가동될 경우, 제1방향전환밸브(36)는 냉매가 제1팽창밸브(34)를 바이패스하도록 방향을 전환하게 되고, 제2방향전환밸브(58)는 냉매가 제2팽창밸브(56)를 통과하도록 방향을 전환하게 된다. 또한, 온도조절도어(12)는 실내열교환기(32) 통로를 폐쇄하게 된다. 따라서, 압축기(30)로부터 토출되는 냉매는 실내열교환기(32), 제1방향전환밸브(36), 실외열교환기(48), 내부열교환기(50)의 고압부(52), 제2팽창밸브(56), 증발기(60), 어큐뮬레이터(62) 및 상기 내부열교환기(50)의 저압부(54)를 차례로 거쳐 압축기(30)로 복귀한다. 즉, 상기 증발기(60)가 증발기의 역할을 하게 되고, 상기 온도조절도어(12)에 의해 폐쇄된 상기 실내열교환기(32)는 히트펌프 모드시와 동일하게 난방기의 역할을 하게 된다.When the air conditioner mode (cooling mode) is activated, the first direction switching valve 36 switches the direction so that the refrigerant bypasses the first expansion valve 34, and the second direction switching valve 58 switches the direction And is then switched so as to pass through the second expansion valve 56. In addition, the temperature control door 12 closes the passage of the indoor heat exchanger 32. Therefore, the refrigerant discharged from the compressor 30 flows through the indoor heat exchanger 32, the first direction switching valve 36, the outdoor heat exchanger 48, the high pressure portion 52 of the internal heat exchanger 50, the second expansion valve 56, the evaporator 60, the accumulator 62, and the low-pressure section 54 of the internal heat exchanger 50 in this order. That is, the evaporator 60 functions as an evaporator, and the indoor heat exchanger 32, which is closed by the temperature control door 12, functions as a heater as in the heat pump mode.

그러나, 상기 종래의 차량용 히트펌프 시스템은, 히트펌프 모드와 에어컨 모드 상호간에 모드 변경시 냉매 차압에 의하여 고압의 냉매가 저압으로 토출될 경우 소음이 발생하는 문제가 있다.However, in the conventional vehicle heat pump system, there is a problem that when the high pressure refrigerant is discharged at low pressure due to the refrigerant pressure difference between the heat pump mode and the air conditioning mode, noise is generated.

즉, 에어컨 모드에서는, 제1방향전환밸브(36)와 제2방항전환밸브(58)에 고온 고압의 냉매가 흐르게 되는데, 이때 히트펌프 모드로 변경시, 상기 제1방향전환밸브(36)는, 실내열교환기(32)를 통과한 고온 고압의 냉매가 제1팽창밸브(34)측으로 유동하도록 방향을 전환시킴에 따라 제1팽창밸브에서 저온 저압으로 팽창하며, 이 경우 제1팽창밸브(34)가 댐퍼역할을 하여 냉매 차압에 의한 소음은 발생하지 않는다. 반면, 상기 제2방향전환밸브(58)는, 실외열교환기(48)를 통과한 고온 고압의 냉매가 저온 저압 상태인 바이패스라인(59)쪽으로 유동하도록 방향을 전환시킴에 따라 냉매 차압에 의한 소음이 발생하게 된다.That is, in the air conditioning mode, the high-temperature and high-pressure refrigerant flows into the first direction switching valve 36 and the second switching switching valve 58. At this time, when the mode is changed to the heat pump mode, , And the refrigerant expands at a low temperature and a low pressure in the first expansion valve as the refrigerant of high temperature and high pressure passing through the indoor heat exchanger (32) is changed to flow toward the first expansion valve (34) ) Acts as a damper, so that noise due to refrigerant pressure difference does not occur. On the other hand, the second direction switching valve 58 switches the direction so that the high-temperature, high-pressure refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger 48 flows toward the bypass line 59 at low temperature and low pressure, Noise is generated.

그리고, 히트펌프 모드에서는, 제1방향전환밸브(36)와 제2방항전환밸브(58)에 저온 저압의 냉매가 흐르게 되는데, 이때 에어컨 모드로 변경시, 상기 제1방향전환밸브(36)는, 실내열교환기(32)를 통과한 고온 고압의 냉매가 제1팽창밸브(34)를 바이패스하여 제1방향전환밸브(36)의 바이패스라인(37)측으로 유동하도록 방향을 전환시킴에 따라 냉매 차압에 의한 소음이 발생하게 된다. 반면, 상기 제2방향전환밸브(58)는, 실외열교환기(48)를 통과한 저온 저압의 냉매가 제2팽창밸브(56) 및 증발기(60)측으로 유동하도록 방향을 전환시킴에 따라 냉매 차압에 의한 소음은 발생하지 않는다.In the heat pump mode, the low-temperature low-pressure refrigerant flows to the first direction switching valve 36 and the second switching switching valve 58. When the mode is changed to the air conditioning mode, the first direction switching valve 36 Temperature and high-pressure refrigerant that has passed through the indoor heat exchanger 32 bypasses the first expansion valve 34 and changes direction so as to flow toward the bypass line 37 side of the first direction switching valve 36 A noise due to refrigerant pressure difference is generated. On the other hand, the second direction switching valve 58 switches the direction so that the low-temperature low-pressure refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger 48 flows toward the second expansion valve 56 and the evaporator 60 side, The noise caused by the noise is not generated.

한편, 히트펌프 모드에서 차량의 키 오프(Key Off)시, 상기 제1방향전환밸브(36)와 제2방항전환밸브(58)가 에어컨 모드 상태로 자동 전환됨에 따라 상기와 같은 소음이 발생하는 문제가 있다.On the other hand, when the vehicle is key off in the heat pump mode, the first and second directional control valves 36 and 58 are automatically switched to the air conditioning mode, there is a problem.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드 작동 중 방향전환밸브의 방향전환이 필요한 경우, 냉매순환라인을 순환하는 냉매의 압력을 소정압력 이하로 감소시킨 후에 상기 방향전환밸브의 방향을 전환하도록 제어함으로써, 냉매 차압에 의한 소음 발생을 방지할 수 있는 차량용 히트 펌프 시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a refrigerant circulation system, The present invention provides a vehicle heat pump system and a control method thereof that can prevent noise from being generated due to refrigerant pressure difference by controlling the direction of a valve to be switched.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉매순환라인상에 압축기, 실내열교환기, 팽창수단, 실외열교환기, 증발기, 방향전환밸브를 포함하는 복수의 기기를 설치하고, 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 방향전환밸브의 방향전환을 통해 냉매의 유동방향을 전환하여 냉,난방을 수행하는 차량용 히트 펌프 시스템에 있어서, 상기 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드 작동 중 상기 방향전환밸브의 방향전환이 필요한 경우, 상기 냉매순환라인을 순환하는 냉매의 압력을 소정압력 이하로 감소시킨 후에 상기 방향전환밸브의 방향을 전환하도록 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a refrigeration system including a plurality of devices including a compressor, an indoor heat exchanger, an expansion device, an outdoor heat exchanger, an evaporator, and a directional valve on a refrigerant circulation line, The heat pump system for cooling and heating the vehicle by switching the direction of the refrigerant flow by switching the direction of the directional control valve in accordance with the direction of the directional valve, And a controller for controlling the direction of the directional control valve to be switched after the pressure of the refrigerant circulating in the circulation line is reduced to a predetermined pressure or less.

본 발명은, 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드 작동 중 방향전환밸브의 방향전환이 필요한 경우, 냉매순환라인을 순환하는 냉매의 압력을 소정압력 이하로 감소시킨 후에 상기 방향전환밸브의 방향을 전환하도록 제어함으로써, 냉매 차압에 의한 소음 발생을 방지할 수 있다.The present invention controls the direction of the directional control valve to be switched after reducing the pressure of the refrigerant circulating in the circulation line of the refrigerant to a predetermined pressure or lower , It is possible to prevent the generation of noise due to the refrigerant pressure difference.

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 제2난방모드를 나타내는 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 히트펌프 모드의 제2난방모드 작동 중 제습모드를 나타내는 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 제어방법을 나타내는 순서도,
도 8은 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 제어방법의 다른 실시예를 나타내는 순서도이다.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 second heating mode of the heat pump mode in the vehicle heat pump system according to the present invention;
6 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;
7 is a flowchart showing a control method of a heat pump system for a vehicle according to the present invention,
8 is a flowchart showing another embodiment of the control method of 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, 팽창수단(120,140)과, 실외열교환기(130)와, 증발기(160), 방향전환밸브(190)를 포함하는 복수의 기기가 연결되어 구성되며, 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 방향전환밸브(190)의 방향전환을 통해 냉매의 유동방향을 전환하여 냉,난방을 수행하는 것으로서, 전기자동차 또는 하이브리드 자동차에 적용되는 것이 바람직하다.The heat pump system for a vehicle according to the present invention includes a compressor 100, an indoor heat exchanger 110, expansion means 120 and 140, an outdoor heat exchanger 130, A direction switching valve 190 and a direction switching valve 190. The switching direction of the directional control valve 190 is switched according to the air conditioning mode or the heat pump mode, , And is preferably applied to an electric vehicle or a hybrid vehicle.

여기서, 상기 팽창수단(120,140)은, 제1팽창수단(120)과 제2팽창수단(140)으로 구성되고, 상기 방향전환밸브(190)는, 제1방향전환밸브(191)와 제2방향전환밸브(192)로 구성되며, 이 외에 제3방향전환밸브(193)도 구비된다.Here, the expansion means (120, 140) comprises a first expansion means (120) and a second expansion means (140), and the direction changeover valve (190) And a third direction switching valve 193 is also provided.

또한, 상기 냉매순환라인(R)상에는, 상기 제1팽창수단(120)을 바이패스하는 제1바이패스라인(R1)과, 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)를 바이패스하는 제2바이패스라인(R2)과, 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하는 제3바이패스라인(R3)이 각각 병렬로 연결 설치되며, 상기 제1바이패스라인(R1)의 분기지점에는 상기 제1방향전환밸브(191)가 설치되고, 상기 제2바이패스라인(R2)의 분기지점에는 제2방향전환밸브(192)가 설치되며, 상기 제3바이패스라인(R3)의 분기지점에는 제3방향전환밸브(193)가 설치된다.A first bypass line R1 for bypassing the first expansion means 120 and a second bypass line R1 for bypassing the second expansion means 140 and the evaporator 160 are provided on the refrigerant circulation line R, The second bypass line R2 and the third bypass line R3 bypassing the outdoor heat exchanger 130 are connected in parallel and the branch point of the first bypass line R1 The second directional control valve 192 is provided at the branch point of the second bypass line R2 and the branch point of the third bypass line R3 is provided at the branch point of the third bypass line R3, A third direction switching valve 193 is provided.

아울러, 상기 제2바이패스라인(R2)과 상기 증발기(160)의 입구측 냉매 순환라인(R)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 second bypass line R2 to the inlet side refrigerant circulation line R of the evaporator 160, and an on-off valve 195 Is installed.

따라서, 에어컨 모드시에는, 도 2와 같이 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매가 실내열교환기(110), 실외열교환기(130), 제2팽창수단(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 second expansion means 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), 제1팽창수단(120), 실외열교환기(130), 제2바이패스라인(R2), 압축기(100)를 순차적으로 순환하게 되며, 이때, 상기 실내열교환기(110)는 응축기 역할을 수행하고 상기 실외열교환기(130)는 증발기 역할을 수행하며, 상기 제2팽창수단(140) 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 first expansion device 120, the outdoor heat exchanger 130, and the outdoor heat exchanger 130. In the heat pump mode (first heating mode) The indoor heat exchanger 110 functions as a condenser, the outdoor heat exchanger 130 functions as an evaporator, and the outdoor heat exchanger 130 functions as a condenser, 2 Refrigerant is not supplied to the expansion means (140) 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.

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 제2바이패스라인(R2)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, And sucks and compresses the refrigerant that has been discharged and passed through the second bypass line R2, and supplies the refrigerant to the indoor heat exchanger 110 side.

아울러, 히트펌프 모드 중 제습모드시에는, 후술하는 분기라인(R4)을 통해 제2바이패스라인(R2)과 증발기(160)로 동시에 냉매가 공급되므로, 이 경우 상기 압축기(100)는 상기 제2바이패스라인(R2)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 second bypass line (R2) and the evaporator (160) through the branch line (R4) described later, the compressor (100) 2 bypass line R2 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 고온 고압의 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 Temperature 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 저온 저압의 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 low-temperature low-pressure 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.

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 제2팽창수단(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 second 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.

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

한편, 상기 차량 실내와 엔진룸은 대시패널(Dash panel)(미도시)로 구획되는데, 상기 공조케이스(150)는 대시패널을 기준으로 차실내측에 설치되고, 상기 압축기(100), 실외열교환기(130)는 엔진룸내에 설치된다.Meanwhile, the vehicle interior and the engine room are divided into a dash panel (not shown). The air conditioning case 150 is installed inside the vehicle based on the dash panel, and the compressor 100, the outdoor heat exchanger (130) is installed in the engine room.

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 외기를 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 exchange heat between the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line R and the outside air do.

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

상기 실외열교환기(130)는, 에어컨 모드시 상기 실내열교환기(110)와 동일한 응축기 역할을 하게 되며, 이때 실외열교환기(130)의 내부를 유동하는 고온 냉매가 외기와 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 외기와 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 condensed while exchanging heat with the outside air . 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 is evaporated as heat is exchanged with the outside air do.

그리고, 상기 제1팽창수단(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 first expansion means 120 is installed on the refrigerant circulation line R between the indoor heat exchanger 110 and the outdoor heat exchanger 130 and is connected to the outdoor heat exchanger 130 in accordance with the air conditioning mode or the heat pump mode. Thereby selectively expanding the refrigerant supplied to the compressor 130.

여기서, 상기 제1팽창수단(120)은, 오리피스(121)로 이루어지는 것이 바람직하나 팽창밸브로 이루어질 수도 있다.Here, the first expansion means 120 may be an orifice 121, but it may be an expansion valve.

또한, 상기 제1바이패스라인(R1)과 상기 냉매순환라인(R)의 분기지점에는 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 실내열교환기(110)를 통과한 냉매가 상기 제1바이패스라인(R1)을 통해 제1팽창수단(120)을 바이패스하거나 또는 제1팽창수단(120)을 통과하도록 냉매 흐름방향을 전환하는 제1방향전환밸브(191)가 설치된다.The refrigerant which has passed through the indoor heat exchanger 110 according to the air conditioning mode or the heat pump mode is supplied to the first bypass line (R) through the first bypass line (R1) and the refrigerant circulation line A first direction switching valve 191 for bypassing the first expansion means 120 or switching the refrigerant flow direction so as to pass through the first expansion means 120 is provided.

상기 제1방향전환밸브(191)는, 에어컨 모드시 전원이 오프(OFF) 되어 상기 실내열교환기(110)를 통과한 고온 고압의 냉매가 상기 제1바이패스라인(R1)측으로 유동하도록 냉매의 방향을 전환하게 되고, 히트펌프 모드시 전원이 온(ON) 되어 상기 실내열교환기(110)를 통과한 고온 고압의 냉매가 상기 제1팽창수단(120)측으로 유동하도록 냉매의 방향을 전환하게 된다.The first directional control valve 191 is connected to the first bypass line R1 so that the high-temperature and high-pressure refrigerant passing through the indoor heat exchanger 110 flows into the first bypass line R1, The power is turned on in the heat pump mode and the direction of the refrigerant is switched so that the high temperature and high pressure refrigerant passing through the indoor heat exchanger 110 flows toward the first expansion means 120 .

따라서, 에어컨 모드시에는, 상기 압축기(100)에서 배출되어 상기 실내열교환기(110)를 통과한 냉매가 상기 제1방향전환밸브(191) 및 제1바이패스라인(R1)에 의해 상기 제1팽창수단(120)을 바이패스하여 실외열교환기(130)로 공급되고, 히트펌프 모드시(제1난방모드시)에는, 상기 압축기(100)에서 배출되어 상기 실내열교환기(110)를 통과한 냉매가 상기 제1방향전환밸브(191)에 의해 상기 제1팽창수단(120)을 통과하면서 팽창된 후 상기 실외열교환기(130)로 공급되게 된다.The refrigerant discharged from the compressor 100 and passed through the indoor heat exchanger 110 flows through the first direction switching valve 191 and the first bypass line R1 to the first The refrigerant is supplied to the outdoor heat exchanger 130 by bypassing the expansion means 120 and is discharged from the compressor 100 through the indoor heat exchanger 110 in the heat pump mode The refrigerant is expanded by the first direction switching valve 191 while passing through the first expansion means 120, and then supplied to the outdoor heat exchanger 130.

한편, 상기 제1방향전환밸브(191)는, 상기 제1팽창수단(120)과 별도의 부품으로 구성될 수도 있고, 또는 상기 제1팽창수단(120)과 일체로 구성될 수도 있다.The first direction switching valve 191 may be formed as a separate component from the first expansion means 120 or may be integrally formed with the first expansion means 120.

그리고, 상기 제2팽창수단(140)은, 상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)상에 설치되어, 증발기(160)로 공급되는 냉매를 팽창시키게 된다.The second 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 제2팽창수단(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 second expansion means 140 causes the refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger 130 to expand into a low-temperature and low-pressure liquid (frothed) state in the air conditioning mode, and then supplied to the evaporator 160 .

상기 제2팽창수단(140)으로는 팽창밸브로 이루어지는 것이 바람직하나 오리피스로 이루어질 수도 있다.The second expansion means 140 may be an expansion valve, but it may be an orifice.

그리고, 상기 제2바이패스라인(R2)은, 상기 제2팽창수단(140)의 입구측 냉매순환라인(R)과 상기 증발기(160)의 출구측 냉매순환라인(R)을 연결하도록 설치되어, 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)를 선택적으로 바이패스하도록 하게 된다.The second bypass line R2 is installed to connect the inlet side refrigerant circulation line R of the second 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 second expansion means (140) and the evaporator (160).

도면에서와 같이, 상기 제2바이패스라인(R2)은 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)와 병렬로 배치되는데, 즉, 상기 제2바이패스라인(R2)의 입구측은 상기 실외열교환기(130)와 제2팽창수단(140)을 연결하는 냉매순환라인(R)과 연결되고, 출구측은 상기 증발기(160)와 압축기(100)를 연결하는 냉매순환라인(R)과 연결된다.The second bypass line R2 is disposed in parallel with the second expansion means 140 and the evaporator 160. That is, the inlet side of the second bypass line R2 is connected to the outside Is connected to the refrigerant circulation line R connecting the heat exchanger 130 and the second 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 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)측으로 유동하게 되지만, 히트펌프 모드시(제1난방모드시)에는 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 제2바이패스라인(R2)을 통해 압축기(100)측으로 곧바로 유동하여 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)를 바이패스 하게 된다.The refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger 130 flows toward the second expansion means 140 and the evaporator 160 in the air conditioner mode. However, in the heat pump mode (during the first heating mode) The refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger 130 flows directly to the compressor 100 side through the second bypass line R2 and bypasses the second expansion means 140 and the evaporator 160. [

여기서, 에어컨 모드 및 히트펌프 모드에 따라 냉매의 흐름방향을 전환하는 역할은 제2방향전환밸브(192)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 second direction switching valve 192.

상기 제2방향전환밸브(192)는, 상기 제2바이패스라인(R2)과 상기 냉매순환라인(R)의 분기지점에 설치되어, 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 제2바이패스라인(R2) 또는 상기 제2팽창수단(140)으로 흐르도록 냉매 흐름방향을 전환하게 된다.The second directional control valve 192 is installed at a branch point between the second bypass line R2 and the refrigerant circulation line R and is connected to the outdoor heat exchanger 130 according to an air- The refrigerant flow direction is switched so that the refrigerant passing through the second bypass line (R2) or the second expansion means (140) flows.

이때, 제2방향전환밸브(192)는, 에어컨 모드시 전원이 오프(OFF) 되어 상기 압축기(100)에서 배출되어 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)측으로 흐르도록 방향을 전환하게 되고, 히트펌프 모드시(제1난방모드시) 전원이 온(ON) 되어 상기 압축기(100)에서 배출되어 실내열교환기(110)와 제1팽창수단(120) 및 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 제2바이패스라인(R2)으로 흐르도록 방향을 전환하게 된다.At this time, the second direction switching valve 192 turns off the power in the air conditioning mode so that the refrigerant discharged from the compressor 100 and passed through the indoor heat exchanger 110 and the outdoor heat exchanger 130 is discharged to the outside The compressor 100 is turned on to switch the direction to flow toward the expansion device 140 and the evaporator 160. In the heat pump mode (in the first heating mode), the power is turned on, 110, the first expansion means 120, and the outdoor heat exchanger 130 flows into the second bypass line R2.

또한, 상기 제2방향전환밸브(192)는 상기 제2바이패스라인(R2)의 입구측 분기지점에 설치되며, 3방밸브를 사용하는 것이 바람직하다.In addition, the second directional control valve 192 is provided at a branching point on the inlet side of the second bypass line R2, and it is preferable to use a three-way valve.

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

한편, 상기 제2방향전환밸브(192)는, 상기 제2팽창수단(140)과 별도의 부품으로 구성될 수도 있고, 또는 상기 제2팽창수단(140)과 일체로 구성될 수도 있다.Meanwhile, the second direction switching valve 192 may be formed as a separate component from the second expansion means 140, or may be integrally formed with the second expansion means 140.

그리고, 상기 제2바이패스라인(R2)상에는 제2바이패스라인(R2)을 따라 흐르는 냉매에 열을 공급하는 열공급수단(180)이 설치된다.A heat supply means 180 for supplying heat to the refrigerant flowing along the second bypass line R2 is installed on the second bypass line R2.

상기 열공급수단(180)은, 차량 전장품(200)의 폐열을 상기 제2바이패스라인(R2)을 흐르는 냉매에 공급할 수 있도록, 상기 제2바이패스라인(R2)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 configured to supply the waste heat of the vehicle electrical product 200 to the refrigerant flowing through the second bypass line R2 by performing a refrigerant heat exchange operation in which refrigerant flowing through the second bypass line R2 flows 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 제2바이패스라인(R2)을 따라 열공급수단(180)측으로 유동하는 냉매 일부를 상기 증발기(160)측으로 공급하도록, 상기 열공급수단(180)의 입구측 제2바이패스라인(R2)과 상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)을 연결하는 분기라인(R4)이 설치되고, 상기 분기라인(R4)상에는 냉매 유동을 온오프 제어하는 온오프 밸브(195)가 설치된다.The inlet side second bypass line (R2) of the heat supply means (180) is configured to supply a part of the refrigerant flowing toward the heat supply unit (180) side along the second bypass line (R2) 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 inlet side refrigerant circulation line R of the evaporator 160 .

상기 온오프 밸브(195)는 차실내 제습모드시 개방됨으로써, 상기 제2방향전환밸브(192)에 의해 제2바이패스라인(R2)측으로 흐르는 냉매 중 일부는 수냉식 열교환기(181)를 통과하면서 차량 전장품(200)의 폐열을 회수하고, 일부는 상기 분기라인(R4)을 통해 증발기(160)를 통과하게 된다.The on-off valve 195 is opened in the vehicle interior dehumidifying mode, so that a part of the refrigerant flowing toward the second bypass line R2 by the second direction switching valve 192 passes through the water-cooled heat exchanger 181 The waste heat of the vehicle electrical component 200 is recovered and a part thereof passes through the evaporator 160 through the branch line R4.

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

그리고, 상기 압축기(100)의 입구측 냉매순환라인(R)상에는 어큐뮬레이터(170)가 설치된다.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.

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 있고, 또한 난방 열원이 부족할 경우에도 상기 전기 가열식 히터(115)를 가동할 수 있다.That is, the heating performance can be improved by operating the electric heating type heater 115 as an auxiliary heat source at the start of the vehicle, and the electric heating type heater 115 can be operated even when the heating heat source is insufficient.

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

그리고, 상기 냉매순환라인(R)에는 상기 제1팽창수단(120)을 선택적으로 통과한 냉매가 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하도록 제3바이패스라인(R3)이 병렬로 설치되는데, 즉, 상기 제3바이패스라인(R3)은 상기 실외열교환기(130)의 입구측 냉매순환라인(R)과 출구측 냉매순환라인(R)을 연결하도록 설치되어, 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 실외열교환기(130)를 바이패스하도록 하게 된다.The third bypass line R3 is installed in parallel in the refrigerant circulation line R so that the refrigerant selectively passing through the first expansion means 120 bypasses the outdoor heat exchanger 130, That is, the third bypass line R3 is provided to connect the inlet side refrigerant circulation line R and the outlet side refrigerant circulation line R of the outdoor heat exchanger 130, and the refrigerant circulation line R So that the circulating refrigerant bypasses the outdoor heat exchanger 130.

또한, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 제3바이패스라인(R3)으로 선택적으로 유동하도록 냉매의 유동방향을 전환하는 제3방향전환밸브(193)가 설치되는데, 상기 제3방향전환밸브(193)는 상기 제3바이패스라인(R3)과 상기 냉매순환라인(R)의 분기지점에 설치되어, 상기 실외열교환기(130) 또는 제3바이패스라인(R3)으로 냉매가 흐르도록 냉매의 흐름방향을 전환하게 된다.A third direction switching valve 193 for switching the flow direction of the refrigerant to selectively flow the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line R to the third bypass line R3 is provided, The directional control valve 193 is provided at a branch point between the third bypass line R3 and the refrigerant circulation line R so that the refrigerant flows into the outdoor heat exchanger 130 or the third bypass line R3 The flow direction of the refrigerant is switched to flow.

이때, 상기 제3방향전환밸브(193)는, 실외 온도가 0℃ 미만이면 상기 실외열교환기(130)가 외기로부터 흡열을 원활하게 하지 못하므로 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하도록 하게 된다.At this time, since the outdoor heat exchanger 130 can not smoothly absorb the heat from the outside air when the outdoor temperature is lower than 0 ° C, the third directional control valve 193 can cool the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line R And bypasses the outdoor heat exchanger (130).

한편, 상기 실외 온도 0℃를 반드시 기준으로 하지 않고, 상기 외기와 상기 실외열교환기(130)를 흐르는 냉매간에 열교환 효율이 좋은 경우에만 상기 실외열교환기(130)로 냉매가 통과하고 열교환 효율이 좋지 않은 경우에는 실외열교환기(130)를 바이패스하도록 하여 시스템의 난방성능 및 효율을 향상할 수 있다.On the other hand, when the outdoor temperature is not necessarily 0 ° C and the heat exchange efficiency between the outdoor air and the refrigerant flowing through the outdoor heat exchanger 130 is good, the refrigerant passes through the outdoor heat exchanger 130 and the heat exchange efficiency is low The outdoor heat exchanger 130 is bypassed, thereby improving the heating performance and efficiency of the system.

그리고, 히트 펌프 시스템을 순환하는 냉매의 압력을 감지할 수 있도록 상기 냉매순환라인(R)상에는 냉매 압력감지센서(111)가 설치된다.A refrigerant pressure sensor 111 is installed on the refrigerant circulation line R so as to sense the pressure of the refrigerant circulating through the heat pump system.

상기 냉매 압력감지센서(111)는, 상기 냉매순환라인(R)상에서 고압측 또는 저압측에 설치될 수 있으나, 본 발명에서는 도면에서와 같이, 고압측인 상기 압축기(100)의 출구측 냉매순환라인(R)상에 설치한 경우를 일예로 설명하기로 한다.The refrigerant pressure sensor 111 may be installed on the high pressure side or the low pressure side of the refrigerant circulation line R. In the present invention, A case in which it is installed on the line R will be described as an example.

그리고, 본 발명에서는 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드 작동 중 상기 방향전환밸브(190)의 방향전환이 필요한 경우, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매의 압력을 소정압력 이하로 감소시킨 후에 상기 방향전환밸브(190)의 방향을 전환하도록 제어하는 제어부(112)가 구비된다.In the present invention, when the direction switching valve 190 is required to be switched during operation of the air conditioner mode or the heat pump mode, the pressure of the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line R is reduced to a predetermined pressure or less, And a control unit 112 for controlling the switching of the direction of the switching valve 190 is provided.

상기 소정압력은 10kgf/cm2 이다.The predetermined pressure is 10 kgf / cm 2 .

여기서, 상기 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드 작동 중 방향전환이 되는 방향전환밸브(190)는, 상기 제1방향전환밸브(191)와 제2방향전환밸브(192)이다.Here, the direction switching valve 190, which is turned during the operation of the air conditioner mode or the heat pump mode, is the first direction switching valve 191 and the second direction switching valve 192.

그리고, 상기 방향전환밸브(190)(제1,2방향전환밸브)의 방향전환이 필요한 경우는, 에어컨 모드와 히트펌프 모드 상호간에 모드 변경시 또는 히트펌프 모드 작동 중 차량의 키 오프(Key off)시이다.If it is necessary to change the direction of the directional control valve 190 (first and second directional control valves), it is necessary to change the mode of the vehicle between the air conditioning mode and the heat pump mode, ).

먼저, 에어컨 모드와 히트펌프 모드 상호간에 모드 변경시는, 에어컨 모드에서 히트펌프 모드로 변경하거나 또는 히트펌프 모드에서 에어컨 모드로 변경하는 경우로서, 상기 제1방향전환밸브(191)와 제2방향전환밸브(192)의 전원을 온(ON) 또는 오프(OFF)하여 냉매의 유동 방향을 전환함으로써 모드를 변경하게 된다.First, when the mode is changed between the air conditioner mode and the heat pump mode, the mode is changed from the air conditioner mode to the heat pump mode or from the heat pump mode to the air conditioner mode. The mode is changed by switching the flow direction of the refrigerant by turning on or off the power of the switch valve 192. [

일예로, 히트펌프 모드에서는 상기 제1방향전환밸브(191)와 제2방향전환밸브(192)의 전원이 모두 온(ON) 상태를 유지하게 되고, 에어컨 모드에서는 상기 제1방향전환밸브(191)와 제2방향전환밸브(192)의 전원이 모두 오프(OFF) 상태를 유지하게 된다.For example, in the heat pump mode, both the first directional control valve 191 and the second directional control valve 192 are maintained in the ON state. In the air conditioning mode, the first directional control valve 191 And the second directional control valve 192 are both kept off.

이처럼, 상기 제어부(112)는, 에어컨 모드와 히트펌프 모드 상호간에 모드 변경이 필요한 경우, 상기 제1방향전환밸브(191)와 제2방향전환밸브(192)의 제어를 통해 냉매 유동 방향을 곧바로 전환하는 것이 아니라 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매의 압력을 소정압력 이하로 감소시킨 후에 상기 제1방향전환밸브(191)와 제2방향전환밸브(192)의 냉매 유동 방향을 전환하도록 제어하는 것이다.When the mode change is required between the air conditioner mode and the heat pump mode, the controller 112 directly controls the refrigerant flow direction through the control of the first direction switch valve 191 and the second direction switch valve 192 The refrigerant flow direction of the first direction switching valve 191 and the second direction switching valve 192 is switched after the pressure of the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line R is reduced to a predetermined pressure or less .

따라서, 상기 냉매 압력이 소정압력 이하일 때 상기 제1,2방향전환밸브(191,192)의 냉매 유동 방향을 전환하도록 함으로써 냉매 차압에 의한 소음 발생을 방지할 수 있는 것이다.Accordingly, when the refrigerant pressure is lower than a predetermined pressure, the refrigerant flow direction of the first and second directional control valves 191 and 192 is switched, thereby preventing noise from being generated due to the refrigerant pressure difference.

한편, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매의 압력은 상기 냉매 압력감지센서(111)를 통해 감지한다. 즉, 에어컨 모드와 히트펌프 모드 상호간에 모드 변경이 필요한 경우 상기 냉매 압력감지센서(111)를 통해 냉매 압력을 감지하는 것이다.On the other hand, the pressure of the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line (R) is sensed through the refrigerant pressure sensor (111). That is, when a mode change is required between the air conditioner mode and the heat pump mode, the refrigerant pressure is sensed through the refrigerant pressure sensor 111.

그리고, 상기 제어부(112)는, 상기 냉매 압력이 소정압력 이하로 감소하도록, 상기 히트 펌프 시스템을 제어하게 되는데, 즉, 상기 압축기(100)를 오프(OFF) 제어하여 상기 냉매 압력을 감소시키게 된다.The control unit 112 controls the heat pump system so that the refrigerant pressure is reduced to a predetermined pressure or less, that is, the compressor 100 is turned off to reduce the refrigerant pressure .

아울러, 상기 제어부(112)는, 상기 냉매 압력이 소정압력 이하로 감소하게 되면, 상기 제1,2방향전환밸브(191,192)의 냉매 유동 방향을 전환하도록 제어하게 되고, 이후 상기 압축기를 다시 온(ON) 제어하게 된다.In addition, when the refrigerant pressure is reduced to a predetermined pressure or less, the controller 112 controls the refrigerant flow direction of the first and second directional control valves 191 and 192 to be switched, ON).

다음으로, 히트펌프 모드 작동 중 차량의 키 오프(Key off)시는, 히트펌프 모드로 작동 중에 차량의 키를 오프(OFF)한 경우이다.Next, when the vehicle is key off during operation of the heat pump mode, the vehicle key is turned off during operation in the heat pump mode.

이 경우, 차량의 키를 오프(OFF) 하였기 때문에, 공조장치의 블로어 모터가 오프되고, 라디에이터의 쿨링팬도 오프되며, 압축기(100)도 오프 되며, 이 외에도 차량의 상시전원에 연결되지 않은 전기 제품들이 오프 된다.In this case, since the vehicle key is turned off, the blower motor of the air conditioner is turned off, the cooling fan of the radiator is also turned off, the compressor 100 is also turned off, and the electric power The products are off.

아울러, 히트펌프 모드에서 차량의 키 오프(Key OFF)시, 전원 온(ON) 상태였던 제1,2방향전환밸브(191,192)의 전원도 오프(OFF)되어, 상기 제1,2방향전환밸브(191,192)의 냉매 유동 방향이 에어컨 모드로 자동 전환되게 되며, 이 과정에서 냉매 차압에 의한 소음이 발생할 수 있다.At the time of key OFF of the vehicle in the heat pump mode, the power of the first and second directional control valves 191 and 192 that were in the power ON state is also turned off, The refrigerant flow direction of the first and second refrigerant heat exchangers 191 and 192 is automatically switched to the air conditioning mode, and noise due to the refrigerant pressure difference may be generated in this process.

따라서, 본원발명에서는, 히트펌프 모드 작동 중 차량의 키 오프(Key off)시에도 상기 냉매순환라인(R)의 냉매 압력을 상기 냉매 압력감지센서(111)를 통해 감지하여 상기 냉매 압력이 소정압력 이하로 감소한 후에 상기 제1,2방향전환밸브(191,192)의 냉매 유동 방향을 전환하도록 함으로써 냉매 차압에 의한 소음 발생을 방지할 수 있는 것이다.Accordingly, in the present invention, the refrigerant pressure of the refrigerant circulation line (R) is sensed through the refrigerant pressure sensor (111) even when the vehicle is in the key off state during the operation of the heat pump mode, The refrigerant flow direction of the first and second directional control valves 191 and 192 is switched, thereby preventing the generation of noise due to the refrigerant pressure difference.

즉, 차량의 키 오프(Key off)시에는 상기 압축기(100)가 오프 제어되기 때문에 상기 냉매 압력이 점차 감소하게 된다.That is, at the time of key off of the vehicle, since the compressor 100 is controlled to be off, the refrigerant pressure gradually decreases.

한편, 상기 방향전환밸브(190)인 상기 제1,2방향전환밸브(191,192)는 차량의 상시전원에 연결 설치되고, 물론 상기 냉매 압력감지센서(111)도 상시전원에 연결되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 방향전환밸브(190)의 전원이 상기 압축기(100)의 전원과 상이하게 된다. 즉, 상기 방향전환밸브(190)는 차량의 상시전원과 연결되고, 상기 압축기(100)는 차량의 키 온,오프와 연결되는 것이다.Meanwhile, the first and second directional control valves 191 and 192, which are the directional control valves 190, may be connected to a constant power source of the vehicle, and the refrigerant pressure sensor 111 may be connected to the power source at all times. Therefore, the power source of the directional control valve 190 is different from the power source of the compressor 100. That is, the directional control valve 190 is connected to the power source of the vehicle at all times, and the compressor 100 is connected to the key on / off of the vehicle.

또한, 히트펌프 모드에서 차량의 키 오프(Key off)시, 상기 압축기(100)가 오프(OFF) 제어되기 때문에, 상기 제어부(112)는, 상기 압축기(100)의 오프(OFF)로 인해 상기 냉매 압력이 소정압력 이하로 감소할 때 까지 상기 제1,2방향전환밸브(191,192)의 전원을 온(ON) 상태(히트펌프 모드 상태)로 유지하도록 제어하게 된다.Also, since the compressor 100 is controlled to be off when the vehicle is key off in the heat pump mode, the control unit 112 determines that the compressor 100 is in the off- The first and second directional control valves 191 and 192 are controlled to be kept in the ON state (heat pump mode state) until the refrigerant pressure is reduced to a predetermined pressure or less.

아울러, 상기 제어부(112)는, 히트펌프 모드에서 차량의 키 오프(Key off)시, 상기 제1,2방향전환밸브(191,192)의 전원을 온(ON) 상태(히트펌프 모드 상태)로 유지하는 상태에서 상기 냉매 압력이 소정압력 이하로 감소하게 되면, 상기 제1,2방향전환밸브(191,192)의 전원을 오프(OFF)하여 냉매 유동 방향을 전환하도록 제어하게 된다.
The controller 112 maintains the first and second directional control valves 191 and 192 in the ON state (heat pump mode state) when the vehicle is key off in the heat pump mode, The first and second directional control valves 191 and 192 are turned off to control the refrigerant flow direction to be switched.

이하, 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 제어방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a control method of the vehicle heat pump system according to the present invention will be described.

먼저, 상기 히트 펌프 시스템의 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드 작동 중 상기 방향전환밸브(190)(제1,2방향전환밸브)의 방향전환이 필요한 경우인지를 판단하는 제1단계(S1)를 진행한다.First, a first step (S1) is performed to determine whether it is necessary to change the direction of the directional control valve 190 (first and second directional control valves) during operation of the heat pump system in the air conditioning mode or the heat pump mode .

상기 제1단계(S1)에서, 상기 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드 작동 중 방향전환이 되는 방향전환밸브(190)는, 상기 제1방향전환밸브(191)와 제2방향전환밸브(192)이다.The first direction switch valve 191 and the second direction switch valve 192 are the direction switch valves 190 that are turned in the air condition mode or the heat pump mode operation in the first step S1.

그리고, 상기 제1단계(S1)에서 상기 방향전환밸브(190)(제1,2방향전환밸브)의 방향전환이 필요한 경우는, 에어컨 모드와 히트펌프 모드 상호간에 모드 변경시 또는 히트펌프 모드 작동 중 차량의 키 오프(Key off)시이다.If it is necessary to change the direction of the directional control valve 190 (first and second directional control valves) in the first step S1, the mode change or the heat pump mode operation The vehicle is in a key off state.

먼저, 도 7을 참조하여 에어컨 모드와 히트펌프 모드 상호간에 모드 변경으로 인해 상기 방향전환밸브(190)(제1,2방향전환밸브)의 방향전환이 필요한 경우의 제어방법을 설명하기로 한다.First, referring to FIG. 7, a description will be made of a control method in the case where the direction switching valve 190 (first and second direction switching valves) needs to be changed in direction due to a mode change between the air conditioner mode and the heat pump mode.

상기 제1단계(S1)는, 상기 방향전환밸브(190)(제1,2방향전환밸브)의 방향전환이 필요한 경우인지를 판단하게 되는데, 다시말해, 에어컨 모드에서 히트펌프 모드로 변경하거나 또는 히트펌프 모드에서 에어컨 모드로 변경하는 경우인지를 판단하게 되며, 여기서, 상기 에어컨 모드에서 히트펌프 모드 상호간에 모드 변경시에는 상기 제1방향전환밸브(191)와 제2방향전환밸브(192)의 전원을 온(ON) 또는 오프(OFF)하여 냉매의 유동 방향을 전환함으로써 모드를 변경하게 된다.In the first step S1, it is determined whether the direction switching valve 190 (first and second direction switching valves) is required to be changed in direction. In other words, The first directional control valve 191 and the second directional control valve 192 are operated to change the mode from the heat pump mode to the air conditioning mode, The mode is changed by switching the power supply on (ON) or off (OFF) to change the flow direction of the refrigerant.

즉, 히트펌프 모드에서는 상기 제1방향전환밸브(191)와 제2방향전환밸브(192)의 전원이 모두 온(ON) 상태를 유지하게 되고, 에어컨 모드에서는 상기 제1방향전환밸브(191)와 제2방향전환밸브(192)의 전원이 모두 오프(OFF) 상태를 유지하게 되는 것이다.That is, in the heat pump mode, both the first directional control valve 191 and the second directional control valve 192 are maintained in the ON state. In the air-conditioning mode, the first directional control valve 191, And the second directional control valve 192 are kept off.

상기 제1단계(S1)의 판단결과, 상기 제1,2방향전환밸브(191,192)의 방향전환이 필요한 경우이면, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매의 압력이 소정압력(10kgf/cm2) 보다 큰 지를 판단하는 제2단계(S2)를 진행한다.If it is determined that the direction of the first and second directional control valves 191 and 192 is required to be changed as a result of the first step S1, the pressure of the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line R is maintained at a predetermined pressure 2 ) is greater than a predetermined threshold value (S2).

즉, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매의 압력이 소정압력 보다 큰 상태에서 상기 제1,2방향전환밸브(191,192)의 방향을 전환하게 되면 냉매 차압에 의한 소음이 발생하게 되므로, 상기 제2단계(S2)에서는 상기 냉매 압력감지센서(111)를 통해 상기 냉매순환라인(R)의 냉매 압력을 감지하여 상기 냉매 압력이 소정압력 보다 큰 지를 판단하는 것이다.That is, if the directions of the first and second directional control valves 191 and 192 are switched while the pressure of the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line R is greater than the predetermined pressure, noise due to the refrigerant pressure difference is generated. In the second step S2, the refrigerant pressure in the refrigerant circulation line R is sensed through the refrigerant pressure sensor 111 to determine whether the refrigerant pressure is greater than a predetermined pressure.

상기 제2단계(S2)의 판단결과, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매의 압력이 소정압력 보다 크면, 상기 냉매 압력이 소정압력 이하로 감소하도록 히트 펌프 시스템을 제어하는 제3단계(S3)를 진행한다.A third step of controlling the heat pump system so that the refrigerant pressure is reduced to a predetermined pressure or less if the pressure of the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line R is greater than a predetermined pressure as a result of the second step S2 S3).

상기 제3단계(S3)는, 상기 냉매 압력이 소정압력 이하로 감소하도록, 상기 압축기(100)를 오프(OFF)하게 된다.In the third step S3, the compressor 100 is turned off so that the refrigerant pressure is reduced to a predetermined pressure or less.

한편, 상기 제2단계(S2)의 판단결과, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매의 압력이 소정압력 보다 크지 않으면, 상기 제1,2방향전환밸브(191,192)의 방향을 전환하는 제4단계(S4)를 수행하게 된다.On the other hand, if the pressure of the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line R is not greater than the predetermined pressure as a result of the second step S2, Step S4 is performed.

이처럼, 상기 냉매 압력이 소정압력 이하일 때 상기 제1,2방향전환밸브(191,192)의 냉매 유동 방향을 전환하도록 함으로써 냉매 차압에 의한 소음 발생을 방지할 수 있는 것이다.In this way, when the refrigerant pressure is lower than the predetermined pressure, the refrigerant flow direction of the first and second directional control valves 191 and 192 is switched, thereby preventing noise from being generated due to the refrigerant pressure difference.

상기 제4단계(S4)를 수행한 후에는, 상기 압축기(100)를 다시 온(ON) 시키게 된다.
After the fourth step S4 is performed, the compressor 100 is turned on again.

다음으로, 도 8을 참조하여 히트펌프 모드 작동 중 차량의 키 오프(Key off)로 인해 상기 방향전환밸브(190)(제1,2방향전환밸브)의 방향전환이 필요한 경우의 제어방법을 설명하기로 한다.Next, referring to FIG. 8, a description will be given of a control method when the direction switching valve 190 (first and second direction switching valves) needs to be changed in direction due to key off of the vehicle during operation of the heat pump mode .

상기 제1단계(S1)는, 상기 방향전환밸브(190)(제1,2방향전환밸브)의 방향전환이 필요한 경우인지를 판단하게 되는데, 다시말해, 히트펌프 모드 작동 중 차량의 키를 오프(Key off)한 경우인지를 판단하게 된다.In the first step S1, it is determined whether or not the direction switching valve 190 (first and second direction switching valves) is required to be changed in direction. In other words, (Key off).

상기 제1단계(S1)의 판단결과, 상기 제1,2방향전환밸브(191,192)의 방향전환이 필요한 경우이면, 다시말해 히트펌프 모드 작동 중 차량의 키를 오프(Key off)한 경우이면, 상기 압축기(100)를 오프(OFF)하는 제1-1단계(S1-1)를 수행한다.If it is determined in step S1 that the direction of the first and second directional control valves 191 and 192 is required to be changed, that is, if the key of the vehicle is turned off during the operation of the heat pump mode, A first step (S1-1) of turning off the compressor (100) is performed.

상기 제1-1단계(S1-1)에서는 차량의 키가 오프(OFF) 된 상태이기 때문에, 상기 압축기(100)의 오프 뿐만 아니라, 공조장치의 블로어 모터가 오프되고, 라디에이터의 쿨링팬도 오프되며, 이 외에도 차량의 상시전원에 연결되지 않은 전기 제품들이 오프 된다.Since the key of the vehicle is turned off in the step 1-1 (S1-1), the blower motor of the air conditioner is turned off as well as the compressor 100 is turned off, and the cooling fan of the radiator is also turned off In addition, electrical appliances that are not connected to the constant power source of the vehicle are turned off.

상기 제1-1단계(S1-1)를 수행한 후, 상기 제1,2방향전환밸브(191,192)의 전원이 히트펌프 모드인 온(ON) 상태인지를 판단하는 제1-2단계(S1-2)를 수행하고, 상기 제1-2단계(S1-2)의 판단결과, 상기 제1,2방향전환밸브(191,192)의 전원이 온(ON) 상태이면, 상기 제2단계(S2)를 수행하게 된다.After performing the above-mentioned step 1-1 (S1-1), it is determined whether or not the power of the first and second directional control valves 191 and 192 is in a heat pump mode (S2) when the power of the first and second directional control valves 191 and 192 is ON as a result of the first step 1-2, .

본 발명에서는 상기 제1,2방향전환밸브(191,192)와 냉매 압력감지센서(111)가 차량의 상시전원에 연결되어 있기 때문에 차량의 키를 오프하더라도 전원이 오프되지 않는다.In the present invention, since the first and second directional control valves 191 and 192 and the refrigerant pressure sensor 111 are connected to the constant power source of the vehicle, the power is not turned off even if the vehicle is turned off.

따라서, 상기 제1-2단계(S1-2)에서는 상기 제1,2방향전환밸브(191,192)의 전원이 온(ON) 상태인지 오프(OFF) 상태인지를 확인하게 되며, 이때 상기 제1,2방향전환밸브(191,192)의 전원이 온(ON) 상태이면 히트펌프 모드 상태였다는 것을 알 수 있고, 제1,2방향전환밸브(191,192)가 오프(OFF) 상태이면 에어컨 모드 상태였거나 또는 에어컨 모드로 전환되었다는 것을 알 수 있다.Accordingly, in the step 1-2, the first and second directional control valves 191 and 192 are checked to see whether the power is on or off, It can be seen that the heat pump mode was in the ON state and the first and second directional control valves 191 and 192 were OFF, . ≪ / RTI >

계속해서, 상기 제2단계(S2)는 상기 제1,2방향전환밸브(191,192)의 방향전환이 필요한 경우에 상기 제1,2방향전환밸브(191,192)의 전원이 온(ON) 상태이면 수행하는 단계로서, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매의 압력이 소정압력(10kgf/cm2) 보다 큰 지를 판단하게 된다.If the direction of the first and second directional control valves 191 and 192 is required and the first and second directional control valves 191 and 192 are turned on, , It is determined whether the pressure of the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line (R) is greater than a predetermined pressure (10 kgf / cm 2 ).

즉, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매의 압력이 소정압력 보다 큰 상태에서 상기 제1,2방향전환밸브(191,192)의 방향을 전환하게 되면 냉매 차압에 의한 소음이 발생하게 되므로, 상기 제2단계(S2)에서는 상기 냉매 압력감지센서(111)를 통해 상기 냉매순환라인(R)의 냉매 압력을 감지하여 상기 냉매 압력이 소정압력 보다 큰 지를 판단하는 것이다.That is, if the directions of the first and second directional control valves 191 and 192 are switched while the pressure of the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line R is greater than the predetermined pressure, noise due to the refrigerant pressure difference is generated. In the second step S2, the refrigerant pressure in the refrigerant circulation line R is sensed through the refrigerant pressure sensor 111 to determine whether the refrigerant pressure is greater than a predetermined pressure.

상기 제2단계(S2)의 판단결과, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매의 압력이 소정압력 보다 크면, 상기 냉매 압력이 소정압력 이하로 감소하도록 히트 펌프 시스템을 제어하는 제3단계(S3)를 진행한다.A third step of controlling the heat pump system so that the refrigerant pressure is reduced to a predetermined pressure or less if the pressure of the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line R is greater than a predetermined pressure as a result of the second step S2 S3).

상기 제3단계(S3)는, 상기 제1-1단계(S1-1)의 압축기 오프(OFF)를 통해 상기 냉매 압력이 소정압력 이하로 감소할 때 까지 상기 방향전환밸브(190)(제1,2방향전환밸브)의 전원을 온(On) 상태로 유지하게 된다.The third step S3 is a step of switching the directional control valve 190 (the first mode) until the refrigerant pressure is reduced to a predetermined pressure or less through the compressor OFF in the 1-1step (S1-1) , The two-way switching valve) is kept on.

다시말해, 상기 제1-1단계(S1-1)에서 압축기(100)가 오프(OFF) 되기 때문에 상기 냉매 압력이 감소하기 시작하며, 상기 제3단계(S3)에서는 상기 냉매 압력이 소정압력 이하로 감소할 때 까지 상기 제1,2방향전환밸브(191,192)의 전원을 온(ON) 상태로 유지하여 제1,2방향전환밸브(191,192)가 방향전환을 하지 않도록 하게 된다.In other words, the refrigerant pressure starts to decrease because the compressor 100 is turned off in the step 1-1 (S1-1), and in the third step S3, the refrigerant pressure is lower than a predetermined pressure The power of the first and second directional control valves 191 and 192 is maintained in the ON state until the first and second directional control valves 191 and 192 do not change directions.

한편, 상기 제3단계(S3)에서 상기 제1,2방향전환밸브(191,192)의 전원을 온(ON) 상태로 유지하는 동안 상기 냉매 압력은 계속 감소하게 된다.Meanwhile, in the third step S3, while the power of the first and second directional control valves 191 and 192 is kept ON, the refrigerant pressure is continuously decreased.

그리고, 상기 제2단계(S2)의 판단결과, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매의 압력이 소정압력 보다 크지 않으면, 상기 방향전환밸브(190)(제1,2방향전환밸브)의 전원을 오프(OFF)시켜 방향전환밸브(190)(제1,2방향전환밸브)의 방향을 전환하는 제4단계(S4)를 수행하게 된다.If it is determined that the pressure of the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line R is not greater than the predetermined pressure as a result of the second step S2, A fourth step S4 of switching the direction of the directional control valve 190 (first and second directional control valves) by turning off the power is performed.

이처럼, 히트펌프 모드 작동 중 차량의 키를 오프(Key off)한 경우, 상기 제1,2방향전환밸브(191,192)의 전원을 곧바로 오프(OFF)하지 않고, 상기 냉매순환라인(R)의 냉매 압력이 소정압력 이하로 감소한 후에 상기 제1,2방향전환밸브(191,192)의 전원을 오프(OFF)하여 제1,2방향전환밸브(191,192)의 방향이 전환되도록 함으로써 냉매 차압에 의한 소음 발생을 방지할 수 있는 것이다.
When the key of the vehicle is turned off during the operation of the heat pump mode, the power of the first and second directional control valves 191 and 192 is not immediately turned off, The first and second directional control valves 191 and 192 are turned off so that the directions of the first and second directional control valves 191 and 192 are changed to reduce the noise caused by the refrigerant pressure difference .

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 제3방향전환밸브(193)를 통해 제3바이패스라인(R3)이 폐쇄되고, 상기 제2방향전환밸브(192)를 통해 상기 제2바이패스라인(R2)도 폐쇄되며, 상기 제1방향전환밸브(191)는 제1바이패스라인(R1)을 개방하게 된다.In the air conditioning mode (cooling mode), as shown in FIG. 2, the third bypass line R3 is closed through the third direction switching valve 193, and the third bypass line R3 is closed through the second direction switching valve 192, The second bypass line R2 is also closed, and the first direction switching valve 191 opens the first bypass line R1.

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 제1방향전환밸브(191) 및 제1바이패스라인(R1)을 거쳐 상기 실외열교환기(130)로 유동하게 된다.The refrigerant supplied to the indoor heat exchanger 110 flows through the first directional control valve 191 without directly exchanging heat with the air because the temperature control door 151 closes the passage on the side of the indoor heat exchanger 110 as shown in FIG. ) And the first bypass line (R1) to the outdoor heat exchanger (130).

상기 실외열교환기(130)로 유동한 냉매는, 외기와 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 outside air, thereby changing the gaseous refrigerant into the liquid refrigerant.

한편, 상기 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130)는 모두 응축기 역할을 하게 되지만, 외기와 열교환하는 상기 실외열교환기(130)에서 주로 냉매가 응축되게 된다.Meanwhile, both the indoor heat exchanger 110 and the outdoor heat exchanger 130 serve as a condenser, but the refrigerant mainly condenses in the outdoor heat exchanger 130, which exchanges heat with outside air.

계속해서, 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매는, 상기 제2팽창수단(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 second 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, 차량 외기온도가 0℃ 이상인 경우에 작동하며, 도 3과 같이, 상기 제3방향전환밸브(193)를 통해 제3바이패스라인(R3)이 폐쇄되고, 상기 제2방향전환밸브(192)를 통해 상기 제2바이패스라인(R2)이 개방되어, 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)측으로는 냉매가 공급되지 않는다.The first heating mode of the heat pump mode operates when the outside temperature of the vehicle is 0 DEG C or higher. As shown in FIG. 3, the third bypass line R3 is closed through the third direction switching valve 193, The second bypass line R2 is opened through the second direction switching valve 192 and the refrigerant is not supplied to the second expansion means 140 and the evaporator 160 side.

또한, 상기 제1방향전환밸브(191)를 통해 상기 제1바이패스라인(R1)이 폐쇄된다.Further, the first bypass line (R1) is closed through the first direction switching valve (191).

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.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,Next, the refrigerant circulation process will be described.

상기 압축기(100)에서 압축된 후 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 공조케이스(150)의 내부에 설치된 실내열교환기(110)로 유입된다.The high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant discharged from the 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 제1방향전환밸브(191)을 통해 상기 제1팽창수단(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) is decompressed and expanded in the process of passing through the first expansion valve (120) through the first direction switching valve (191) to become low temperature low pressure liquid refrigerant And is supplied to an outdoor heat exchanger 130 serving as an evaporator.

상기 실외열교환기(130)로 공급된 냉매는, 외기와 열교환하면서 증발한 후 상기 제2방향전환밸브(192)에 의해 제2바이패스라인(R2)을 통과하게 되는데, 이때 상기 제2바이패스라인(R2)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 evaporates while exchanging heat with the outside air and then passes through the second bypass line R2 by the second direction switching valve 192. At this time, The refrigerant passing through the line R2 is heat-exchanged with the cooling water passing through the cooling water heat exchanging unit 181b in the process of passing through the refrigerant heat exchanging unit 181a of the water-cooling heat exchanger 181, After recycling, the refrigerant is introduced into the compressor 100 and recycled as described above.

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

히트펌프 모드의 제1난방모드 작동 중 제습모드는, 도 3의 제1난방모드로 작동 중에 실내 제습이 필요한 경우에 작동하게 된다.The dehumidification mode during the first heating mode operation of the heat pump mode operates when the room dehumidification is required during operation in the first heating mode of FIG.

따라서, 도 3의 제1난방모드와 다른 부분에 대해서만 설명하기로 한다.Therefore, only the portions different from the first heating mode of FIG. 3 will be described.

상기 제습모드시에는, 제1난방모드 상태에서 상기 온오프 밸브(195)를 통해 상기 분기라인(R4)이 추가로 개방되게 된다.During the dehumidification mode, the branch line R4 is further opened through the on-off 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.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,Next, the refrigerant circulation process will be described.

상기 압축기(100), 실내열교환기(110), 제1팽창수단(120), 실외열교환기(130)를 통과한 냉매는 상기 제2방향전환밸브(192)에 의해 제2바이패스라인(R2)을 통과하게 되는데, 이때 상기 제2바이패스라인(R2)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 first expansion device 120 and the outdoor heat exchanger 130 is supplied to the second bypass line R2 A part of the refrigerant passing through the second bypass line R2 passes through the coolant heat exchanging part 181b in the process of passing through the coolant heat exchanging part 181a of the water-cooled heat exchanger 181, 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 제2난방모드(도 5)la. In the second heating mode of the heat pump mode (Fig. 5)

히트펌프 모드 중 제2난방모드는, 차량 외기온도가 0℃ 미만인 경우에 작동하며, 도 5와 같이, 상기 제3방향전환밸브(193)를 통해 상기 제3바이패스라인(R3)이 개방되고, 상기 제2방향전환밸브(192)를 통해 상기 제2바이패스라인(R2)이 개방된다.The second heating mode of the heat pump mode operates when the outside temperature of the vehicle is less than 0 DEG C and the third bypass line R3 is opened through the third direction switching valve 193 as shown in FIG. , The second bypass line (R2) is opened through the second direction switching valve (192).

또한, 상기 온오프 밸브(195)를 통해 상기 분기라인(R4)이 폐쇄되고, 상기 제1방향전환밸브(191)를 통해 상기 제1바이패스라인(R1)이 폐쇄되며, 상기 공조케이스(150)내로 실내공기를 유입하도록 내기유입모드로 전환된다.The branch line R4 is closed through the on-off valve 195 and the first bypass line R1 is closed through the first direction switching valve 191. The air conditioning case 150 ) Into indoor inflow mode.

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, 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.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,Next, the refrigerant circulation process will be described.

상기 압축기(100)에서 압축된 후 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 공조케이스(150)의 내부에 설치된 실내열교환기(110)로 유입된다.The high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant discharged from the 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 제1방향전환밸브(191)을 통해 상기 제1팽창수단(120)을 통과하는 과정에서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상냉매가 된 후, 상기 제3바이패스라인(R3)으로 유동하게 되면서 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하게 된다.Subsequently, the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger (110) is decompressed and expanded in the process of passing through the first expansion valve (120) through the first direction switching valve (191) to become low temperature low pressure liquid refrigerant , And bypasses the outdoor heat exchanger (130) while flowing into the third bypass line (R3).

이후, 상기 제3바이패스라인(R3)을 통과한 냉매는, 상기 제2방향전환밸브(192)에 의해 제2바이패스라인(R2)을 통과하게 되는데, 이때 상기 제2바이패스라인(R2)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 회수하면서 증발하고, 이후 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.
The refrigerant passing through the third bypass line R3 passes through the second bypass line R2 by the second direction switch valve 192. At this time, the second bypass line R2 Exchanges heat with the cooling water passing through the cooling water heat exchanging part 181b in the course 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 then flows into the compressor 100 to recycle the cycle as described above.

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

히트펌프 모드의 제2난방모드 중 제습모드는, 도 5의 제2난방모드로 작동 중에 실내 제습이 필요한 경우에 작동하게 된다.The dehumidification mode of the second heating mode of the heat pump mode is operated when the room dehumidification is required during the operation of the second heating mode of Fig.

따라서, 도 5의 제2난방모드와 다른 부분에 대해서만 설명하기로 한다.Therefore, only the parts different from the second heating mode in Fig. 5 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.

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.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,Next, the refrigerant circulation process will be described.

상기 압축기(100), 실내열교환기(110), 제1팽창수단(120), 제3바이패스라인(R3)을 통과한 냉매는 상기 제2방향전환밸브(192)에 의해 제2바이패스라인(R2)을 통과하게 되는데, 이때 상기 제2바이패스라인(R2)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 증발하고, 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 first expansion means 120 and the third bypass line R3 is supplied to the second bypass line 192 by the second direction switching valve 192, A part of the refrigerant passing through the second bypass line R2 passes through the refrigerant heat exchanging part 181a of the water-cooled heat exchanger 181, and the refrigerant passing through 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.

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.

100: 압축기 110: 실내열교환기
111: 냉매 압력감지센서 112: 제어부
115: 전기 가열식 히터
120: 제1팽창수단 121: 오리피스
130: 실외열교환기 140: 제2팽창수단
150: 공조케이스 151: 온도조절도어
160: 증발기 170: 어큐뮬레이터
180: 열공급수단 181: 수냉식 열교환기
181a: 냉매 열교환부 181b: 냉각수 열교환부
190: 방향전환밸브
191: 제1방향전환밸브 192: 제2방향전환밸브
193: 제3방향전환밸브 195: 온오프 밸브
200: 전장품
R: 냉매순환라인 R1: 제1바이패스라인
R2: 제2바이패스라인 R3: 제3바이패스라인
R4: 분기라인100: compressor 110: indoor heat exchanger
111: Refrigerant pressure sensor 112:
115: Electric heater
120: first expansion means 121: orifice
130: outdoor heat exchanger 140: second 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
190: Direction reversing valve
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: third bypass line
R4: Branch line

Claims (13)

냉매순환라인상(R)에 압축기(100), 실내열교환기(110), 팽창수단, 실외열교환기(130), 증발기(160), 방향전환밸브(190)를 포함하는 복수의 기기를 설치하고, 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 방향전환밸브(190)의 방향전환을 통해 냉매의 유동방향을 전환하여 냉,난방을 수행하는 차량용 히트 펌프 시스템에 있어서,
상기 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드 작동 중 상기 방향전환밸브(190)의 방향전환이 필요한 경우, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매의 압력을 소정압력 이하로 감소시킨 후에 상기 방향전환밸브(190)의 방향을 전환하도록 제어하는 제어부(112)를 포함하여 이루어지고,
상기 방향전환밸브(190)는, 차량의 상시전원에 연결 설치되어, 방향전환밸브(190)의 전원이 상기 압축기(100)의 전원과 상이하며,
상기 제어부(112)는, 차량의 키 오프(Key off)시, 상기 압축기(100)를 오프(OFF) 제어하고, 상기 압축기(100)의 오프(OFF) 제어를 통해 상기 냉매 압력이 소정압력 이하로 감소할 때 까지 상기 방향전환밸브(190)의 전원을 히트펌프 모드인 온(ON) 상태로 유지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.A plurality of devices including a compressor 100, an indoor heat exchanger 110, an expansion means, an outdoor heat exchanger 130, an evaporator 160, and a directional control valve 190 are installed on a refrigerant circulation line R The heat pump system for a vehicle for cooling and heating by switching the direction of the refrigerant flow through a direction change of the directional control valve (190) according to an air conditioner mode or a heat pump mode,
If it is necessary to change the direction of the directional control valve 190 during operation of the air conditioner mode or the heat pump mode, the pressure of the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line R is reduced to a predetermined pressure or less, And a control unit 112 for controlling the direction of the vehicle,
The directional control valve 190 is connected to a constant power source of the vehicle. The power source of the directional control valve 190 is different from the power source of the compressor 100,
The control unit 112 controls the compressor 100 to be OFF when the vehicle is key off and controls the refrigerant pressure to be lower than a predetermined pressure through the OFF control of the compressor 100 The control unit controls the power source of the directional control valve (190) to be maintained in a heat pump mode (ON) state. 제 1 항에 있어서,
상기 방향전환밸브(190)의 방향전환이 필요한 경우는, 에어컨 모드와 히트펌프 모드 상호간에 모드 변경시이며,
상기 제어부(112)는, 상기 모드 변경시 상기 냉매 압력이 소정압력 이하로 감소하도록, 상기 압축기(100)를 오프(OFF) 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.The method according to claim 1,
When the direction change valve 190 is required to change direction, the mode is changed between the air conditioner mode and the heat pump mode,
Wherein the control unit (112) controls the compressor (100) to be OFF so that the refrigerant pressure is reduced to a predetermined pressure or lower at the time of the mode change. 제 2 항에 있어서,
상기 제어부(112)는, 상기 방향전환밸브(190)의 방향 전환을 수행한 후에, 상기 압축기(100)를 다시 온(ON) 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the controller (112) turns on the compressor (100) after performing the direction change of the directional control valve (190). 제 1 항에 있어서,
상기 방향전환밸브(190)의 방향전환이 필요한 경우는, 히트펌프 모드 작동 중 차량의 키 오프(Key off)시 인 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.The method according to claim 1,
And when the direction change valve (190) needs to be changed in direction, it is at the time of key off of the vehicle during operation of the heat pump mode. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 냉매순환라인(R)의 특정구간에는 상기 냉매순환라인(R)을 따라 유동하는 냉매가 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 냉매순환라인(R)상에 설치된 특정 기기를 바이패스하도록 바이패스라인(R1,R2)이 설치되고,
상기 방향전환밸브(190)는, 상기 냉매순환라인(R)과 상기 바이패스라인(R1,R2)의 분기지점에 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.The method according to claim 1,
The refrigerant flowing along the refrigerant circulation line R is bypassed to bypass the specific device installed on the refrigerant circulation line R according to the air conditioning mode or the heat pump mode in a specific section of the refrigerant circulation line R. [ Lines R1 and R2 are provided,
Wherein the directional control valve (190) is provided at a branch point between the refrigerant circulation line (R) and the bypass line (R1, R2). 냉매순환라인상(R)에 압축기(100), 실내열교환기(110), 팽창수단, 실외열교환기(130), 증발기(160), 방향전환밸브(190)를 포함하는 복수의 기기를 설치하고, 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 방향전환밸브(190)의 방향전환을 통해 냉매의 유동방향을 전환하여 냉,난방을 수행하는 차량용 히트 펌프 시스템의 제어방법에 있어서,
상기 히트 펌프 시스템의 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드 작동 중 상기 방향전환밸브(190)의 방향전환이 필요한 경우인지를 판단하는 제1단계(S1)와,
상기 제1단계(S1)의 판단결과, 상기 방향전환밸브(190)의 방향전환이 필요한 경우이면, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매의 압력이 소정압력 보다 큰 지를 판단하는 제2단계(S2)와,
상기 제2단계(S2)의 판단결과, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매의 압력이 소정압력 보다 크면, 상기 냉매 압력이 소정압력 이하로 감소하도록 히트 펌프 시스템을 제어하는 제3단계(S3)를 포함하여 이루어지고,
상기 방향전환밸브(190)는, 차량의 상시전원에 연결 설치되어, 방향전환밸브(190)의 전원이 상기 압축기(100)의 전원과 상이하며,
상기 제1단계(S1)의 판단결과, 상기 방향전환밸브(190)의 방향전환이 필요한 경우에서 차량의 키 오프(Key off)시 상기 압축기(100)를 오프(OFF)하는 제1-1단계(S1-1)를 수행하고,
상기 차량의 키 오프(Key off)시 상기 제3단계(S3)는, 상기 제1-1단계(S1-1)의 압축기 오프(OFF)를 통해 상기 냉매 압력이 소정압력 이하로 감소할 때 까지 상기 방향전환밸브(190)의 전원을 온(On) 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템의 제어방법.A plurality of devices including a compressor 100, an indoor heat exchanger 110, an expansion means, an outdoor heat exchanger 130, an evaporator 160, and a directional control valve 190 are installed on a refrigerant circulation line R The method for controlling a heat pump system for a vehicle according to any one of claims 1 to 18, wherein the direction of the directional control valve (190) is changed according to an air conditioner mode or a heat pump mode,
A first step (S1) of determining whether it is necessary to change the direction of the directional control valve (190) during operation of the heat pump system in an air conditioner mode or a heat pump mode,
A second step of determining whether the pressure of the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line R is greater than a predetermined pressure if it is determined that the direction change of the directional control valve 190 is required as a result of the first step S1; (S2)
A third step of controlling the heat pump system so that the refrigerant pressure is reduced to a predetermined pressure or less if the pressure of the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line R is greater than a predetermined pressure as a result of the second step S2 S3)
The directional control valve 190 is connected to a constant power source of the vehicle. The power source of the directional control valve 190 is different from the power source of the compressor 100,
As a result of the first step S1, when the direction change of the directional control valve 190 is required, the first step of turning off the compressor 100 when the vehicle is key off, (S1-1) is performed,
During the key off of the vehicle, the third step (S3) is performed until the refrigerant pressure is reduced to a predetermined pressure or less through the compressor OFF of the first step (S1-1) And the power source of the directional control valve (190) is maintained in an On state. 제 7 항에 있어서,
상기 제1단계(S1)의 판단결과, 상기 방향전환밸브(190)의 방향전환이 필요한 경우에서 에어컨 모드와 히트펌프 모드 상호간에 모드 변경시 상기 제3단계(S3)는, 상기 냉매 압력이 소정압력 이하로 감소하도록, 상기 압축기(100)를 오프(OFF)하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템의 제어방법.8. The method of claim 7,
As a result of the determination in the first step S1, when the direction change of the directional control valve 190 is required, the third step S3 when the mode is changed between the air conditioner mode and the heat pump mode, And the compressor (100) is turned off so that the pressure of the refrigerant is reduced to a pressure or less. 제 7 항에 있어서,
상기 제2단계(S2)의 판단결과, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매의 압력이 소정압력 보다 크지 않으면, 상기 방향전환밸브(190)의 방향을 전환하는 제4단계(S4)를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템의 제어방법.8. The method of claim 7,
As a result of the second step S2, if the pressure of the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line R is not greater than the predetermined pressure, a fourth step S4 of switching the direction of the directional control valve 190 is performed And a control unit for controlling the operation of the heat pump system. 제 7 항에 있어서,
상기 제1단계(S1)에서 상기 방향전환밸브(190)의 방향전환이 필요한 경우는, 히트펌프 모드 작동 중 차량의 키 오프(Key off)시 인 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템의 제어방법.8. The method of claim 7,
Wherein when the direction change valve (190) is required to change direction in the first step (S1), the key switch off time of the vehicle during the heat pump mode operation is key off. 제 10 항에 있어서,
상기 제1-1단계(S1-1)를 수행한 후, 상기 방향전환밸브(190)의 전원이 히트펌프 모드인 온(ON) 상태인지를 판단하는 제1-2단계(S1-2)를 수행하고,
상기 제1-2단계(S1-2)의 판단결과, 상기 방향전환밸브(190)의 전원이 온(ON) 상태이면, 상기 제2단계(S2)를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템의 제어방법.11. The method of claim 10,
After performing the above-mentioned step 1-1 (S1-1), a 1-2 step (S1-2) of determining whether the power of the directional control valve 190 is in a heat pump mode And,
(S2) is performed when the power of the directional control valve (190) is turned on as a result of the determination in the step 1-2 (S1-2) / RTI > 삭제delete 제 11 항에 있어서,
상기 제2단계(S2)의 판단결과, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매의 압력이 소정압력 보다 크지 않으면, 상기 방향전환밸브(190)의 전원을 오프(OFF)시켜 방향전환밸브(190)의 방향을 전환하는 제4단계(S4)를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템의 제어방법.12. The method of claim 11,
If the pressure of the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line R is not greater than the predetermined pressure as a result of the second step S2, the power of the directional control valve 190 is turned off, 190) is switched to a fourth step (S4).
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KR20230158675A (en) 2022-05-11 2023-11-21 장재완 Smart phone stand and keyboard

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