KR102019517B1 - 실내 환기열 회수가 가능한 차량 공조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량 공조장치에 관한 것으로서, 난방시 실외로 버려지는 열을 줄이면서 환기시 난방열 손실 과다의 문제를 개선하여 난방 소모 전력을 줄이도록 하며, 차량 에너지의 효율적인 이용, 차량의 난방성능 향상 및 일충전 주행거리 증대에 기여할 수 있는 공조장치를 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 차량에서 실내 공기가 실외로 배출되는 배출통로에 설치되고 내부를 통과하는 냉매와 실외로 배출되는 공기 간의 열교환이 이루어지는 제1열교환기와; 차량 실내로 공기가 도입되는 도입통로에 설치되고 내부를 통과하는 냉매와 실내로 도입되는 공기 간의 열교환이 이루어지는 제2열교환기와; 제1열교환기와 제2열교환기 사이에 냉매가 순환될 수 있도록 연결되는 냉매관로와; 상기 냉매관로 상에 설치되는 압축기 및 제1팽창밸브;를 포함하는 환기열 회수 시스템을 가지며, 외기모드로 실내 난방이 이루어지는 동안 제1열교환기가 실외로 배출되는 공기의 열을 냉매로 흡수하는 증발기로 작용하도록 사용되고, 제2열교환기가 실내로 도입되는 공기에 냉매의 열을 전달하는 응축기로 작용하도록 사용되는 것을 특징으로 하는 실내 환기열 회수가 가능한 차량 공조장치를 제공한다.

Description

실내 환기열 회수가 가능한 차량 공조장치{VEHICLE AIR-CONDITIONING APPARATUS USING VENTILATION HEAT RECOVERY}
본 발명은 차량 공조장치에 관한 것으로서, 난방시 실외로 버려지는 열을 줄이면서 난방 소모 전력을 줄일 수 있고, 차량 에너지의 효율적인 이용 및 차량의 일충전 주행거리 증대에 기여할 수 있는 공조장치에 관한 것이다.
오늘날 화석연료를 사용하는 내연기관 자동차는 배기가스로 인한 환경오염, 이산화탄소로 인한 지구온난화, 오존생성 등으로 인한 호흡기 질환 유발, 연료 고갈 등의 문제점을 가지고 있다.
이에 전기모터를 구동원으로 사용하여 주행하는 순수 전기자동차(Electric Vehicle, EV) 또는 연료전지 자동차(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV) 등 무공해 친환경 자동차의 개발이 활발히 진행되고 있다.
친환경 자동차에는 차량을 구동시키기 위한 전기모터(구동모터)와 더불어 전기모터에 전력을 공급하는 배터리나 연료전지, 혹은 그 밖의 급전장치 등이 탑재되고, 통상의 전기자동차의 경우 주행 전 외부충전장치로부터 배터리를 충전한 뒤 주행하게 되고, 연료전지 자동차의 경우 연료인 수소를 충전한 뒤 주행하게 된다.
또한 전기모터를 구동원으로 사용하는 친환경 자동차에는 전기모터를 구동시키는 인버터, 전력변환을 위한 컨버터(LDC(Low voltage DC-DC Converter) 등), 내부충전장치(전기자동차의 배터리 충전용 충전장치)와 같은 다양한 전력전자부품(PE(Power Electronic) 부품)이 탑재된다.
통상 화석연료를 이용하는 자동차는 내연기관에 연결된 압축기로 냉매를 압축 순환시켜 냉방을 제공하고, 내연기관(난방 주열원임)에서 발생하는 열을 이용하거나 보조열원으로 전기히터를 추가하여 난방을 제공한다.
즉, 냉매 압축기를 이용한 냉동 사이클을 구성하여 냉방을 실행하고, 내연기관에서 방출되는 열과 히터의 열을 이용하여 실내로의 열교환을 통해 난방을 실행하여 실내 공기조화를 실시하는 것이다.
반면, 전기자동차나 연료전지 자동차는 일반 내연기관 자동차와 달리 많은 열을 발생시키는 내연기관을 탑재하지 않으므로 난방장치로 전기히터(예, PTC 히터)나 히트펌프 시스템(난방 작동)을 이용하고, 상기 히트펌프 시스템이 냉방 작동(통상의 에어컨 작동)될 때 그 압축기 역시 내연기관을 구동원으로 이용할 수 없으므로 전동식 압축기를 이용한다.
히트펌프 시스템은 동절기 운행시 전기에너지의 효율적인 이용과 난방을 제공하기 위해 적용되는 것으로, 냉동 사이클에 의한 냉방 기능(통상의 에어컨 기능)과 외기열 펌핑에 의한 난방 기능을 선택적으로 수행하며, 난방 운전시에는 냉방 운전시와 반대로 냉동 사이클의 응축기(실외 열교환기)가 증발기로, 증발기(실내 열교환기)가 응축기로 사용된다.
하지만, 친환경 자동차에서 공조장치를 작동시킬 경우 전기히터나 압축기, 공조블로어의 구동으로 인해 많은 전력이 소모되고, 차량의 항속거리(일충전 주행거리)가 공조장치의 미작동시에 비해 크게 축소됨은 물론 연료전지 자동차에서 연료 소모량 증가 및 연비 저하의 결과를 초래하게 된다.
이에 공조장치의 작동 동안 차량 내 전력 소모를 축소할 수 있는 방안, 및 차량 내 폐열을 최대한 이용할 수 있는 방안이 연구되고 있으며, 일례로 인버터나 컨버터, 전기모터 등의 전력전자부품에서 발생하는 폐열을 실내 난방에 이용하는 기술이 제시된 바 있다.
그러나, 동절기의 실내 난방 동안 실내를 순환한 따뜻한 공기가 외부로 배출되는 외기모드의 경우 환기시 난방열 손실로 인해 실내온도를 설정온도로 유지하는데 보다 많은 전력을 소모해야 하는 문제를 가지고 있고, 이는 차량의 일충전 주행거리와 상품성을 악화시키는 요인이 되고 있다.
또한 일충전 주행거리를 늘리기 위해 배터리의 용량을 증대시키는 것이 요구되므로 배터리 가격 및 차량 가격을 상승시킬 수 있다.
더불어 종래의 히트펌프 시스템은 실외 공기를 열원으로 하여 차량 난방을 수행하는데 있어 외기온이 저온(-10℃ 이하)인 조건에서는 작동이 불가하다는 단점을 가지고 있는바, 난방시 히트펌프 시스템의 작동영역을 확대할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서,난방시 실외로 버려지는 열을 줄이면서 환기시 난방열 손실 과다의 문제를 개선하여 난방 소모 전력을 줄이도록 하며, 차량 에너지의 효율적인 이용, 차량의 난방성능 향상 및 일충전 주행거리 증대에 기여할 수 있는 공조장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 차량에서 실내 공기가 실외로 배출되는 배출통로에 설치되고 내부를 통과하는 냉매와 실외로 배출되는 공기 간의 열교환이 이루어지는 제1열교환기와; 차량 실내로 공기가 도입되는 도입통로에 설치되고 내부를 통과하는 냉매와 실내로 도입되는 공기 간의 열교환이 이루어지는 제2열교환기와; 제1열교환기와 제2열교환기 사이에 냉매가 순환될 수 있도록 연결되는 냉매관로와; 상기 냉매관로 상에 설치되는 압축기 및 제1팽창밸브;를 포함하는 환기열 회수 시스템을 가지며, 외기모드로 실내 난방이 이루어지는 동안 제1열교환기가 실외로 배출되는 공기의 열을 냉매로 흡수하는 증발기로 작용하도록 사용되고, 제2열교환기가 실내로 도입되는 공기에 냉매의 열을 전달하는 응축기로 작용하도록 사용되는 것을 특징으로 하는 실내 환기열 회수가 가능한 차량 공조장치를 제공한다.
이에 따라 본 발명의 차량 공조장치에 의하면, 외기모드로 난방이 이루어지는 동안 차량 외부로 배출되는 공기의 열을 회수하여 실내 난방에 이용하는 환기열 회수 시스템을 구비함으로써 난방시 소모 전력을 줄일 수 있고, 차량 에너지의 효율적인 이용 및 일충전 주행거리 증대를 도모할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에서 실내 환기열 회수 시스템은 저온 조건에서 난방 작동이 불가한 기존의 히트펌프 시스템에 더하여 실외로 버려지던 환기열을 실내로 회수하는 고효율의 히트펌프 시스템(-10℃ 이하의 저온 조건에서도 작동 가능)으로 구현되고 있는바, 결과적으로 차량에서 히트펌프 시스템의 작동영역을 확대하는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 공조장치에서 환기열 회수 시스템의 기본 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 공조장치의 전체 구성도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 공조장치의 각 운전모드를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 실시예에 따른 공조장치에서 외기모드로 난방이 이루어지는 동안 차량 외부로 배출되는 공기의 열(실내 환기열, 환기시 손실되는 난방열)을 회수하여 실내 난방에 이용하는 환기열 회수 시스템(10)의 기본 구성을 나타내고 있다.
도시된 바와 같이, 외기모드에서 차량 실내(1)의 공기가 차량 실외(2)로 배출되는 배출통로(EXIT GRILLE)(3)와, 공조블로어(미도시)에 의해 송풍되는 공기의 차량 실내 도입을 위한 도입통로(4)에 각각 공기와 냉매 간의 열교환이 이루어지는 열교환기(11,14)가 설치된다.
또한 두 열교환기(11,14) 사이에 냉매가 순환될 수 있도록 연결된 냉매관로(12,15) 상에는 압축기(13)와 팽창밸브(16)가 설치된다.
이러한 구성에서 배출통로(3)에 설치된 열교환기(11)(이하, '제1열교환기'라 칭함)는 난방 및 외기모드시에 내부를 통과하는 냉매가 공기의 열을 흡수하는 증발기로 작용하고, 동시에 도입통로(4)에 설치된 열교환기(14)(이하, '제2열교환기'라 칭함)는 냉매의 열을 공기에 전달하는 응축기로 작용한다.
이때, 압축기(13)는 증발기에서 나온 가스상태의 냉매를 흡입하여 고온 고압으로 압축한 뒤 응축기로 송출해야 하므로 냉매의 순환 경로상 증발기의 후단 및 응축기의 전단 위치에 배치되어야 한다.
이에 환기열 회수 시스템(10)의 증발기로 작용하는 제1열교환기(11)로부터 응축기로 작용하는 제2열교환기(14)로 냉매가 이동할 수 있도록 연결된 냉매관로(12) 상에 상기 압축기(13)가 설치된다.
더불어 팽창밸브(16)는 응축기에서 냉각된 냉매를 저온 저압의 습증기 상태로 팽창시켜 증발기로 송출해야 하므로 냉매의 순환 경로상 응축기의 후단 및 증발기의 전단 위치에 배치되어야 한다.
이에 본 발명의 공조장치에서 환기열 회수 시스템(10)의 팽창밸브(16)는 제2열교환기(14)에서 제1열교환기(11)로 냉매가 이동할 수 있도록 연결된 냉매관로(15) 상에 설치된다.
이와 같이 본 발명의 차량 공조장치는 실외(2)로 배출되는 공기의 환기열을 흡수하는 배출통로(3)의 제1열교환기(11), 실내(1)로 도입되는 난방용 공기에 열을 방출하는 도입통로(4)의 제2열교환기(14), 그리고 제1열교환기(11)와 제2열교환기(14) 사이를 연결하는 냉매 배관(12,15)에서 냉매를 고온 고압으로 압축하여 송출하는 압축기(13) 및 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(16)를 포함하여 구성되는 환기열 회수 시스템(10)을 가진다.
상기 환기열 회수 시스템(10)에서 냉매는 제1열교환기(11), 압축기(13), 제2열교환기(14), 팽창밸브(16), 제1열교환기(11)의 순환 경로를 따라 이동하게 되며, 제1열교환기(증발기)(11)에서 증발된 가스상태의 냉매는 압축기(13)로 흡입되어 압축된 뒤(등엔트로피 압축) 고온 고압의 가스상태로 제2열교환기(응축기)(14)에 보내지고, 이 제2열교환기(14)에서 강제 냉각(정압 방열)된 냉매는 팽창밸브(16)를 지나면서 저온 저압의 습증기 상태로 팽창된 다음(등엔탈피 팽창), 다시 제1열교환기(11)로 보내져 다시 저온 저압의 가스상태로 기화된다(정압 흡열).
이때, 제1열교환기(11)에서 냉매는 실내(1)에서 배출통로(3)를 통해 실외(2)로 배출되는 공기의 환기열을 빼앗게 되고, 제1열교환기(11)로부터 제2열교환기(14)로 이동한 냉매는 제2열교환기(14)에서 공조블로어에 의해 실내(1)로 도입되는 공기에 열(난방열)을 방출하게 되는바, 환기열 회수 시스템(10)은 제1열교환기(11)에서 빼앗은 환기열을 제2열교환기(14)를 통해 난방열로 제공하여 회수하는 방식으로 차량 난방을 보조하는 역할을 수행할 수 있게 된다.
물론 차량 난방을 위한 주 난방장치는 미도시된 전기히터가 될 수 있고, 결국 공조장치의 외기모드에서 전기히터에 의한 난방을 환기열 회수 시스템(10)이 보조하는 방식으로 차량 난방이 이루어지므로 기존 전기히터의 소모 전력을 줄일 수 있는 이점을 가지게 된다.
이러한 환기열 회수 시스템(10)을 차량의 냉/난방용 히트펌프 시스템(기존 에어컨 장치를 포함하는 구성임) 및 전기히터의 난방 기능을 보조하는 시스템으로 적용한다면 차량 난방 성능의 향상을 도모할 수 있다.
특히, 상기한 환기열 회수 시스템(10)을 적용할 경우, 실내 공기질 유지 공조모드인 외기모드에서 난방시 차량 외부로 버려지는 실내 공기의 환기열을 회수하여 난방에 재사용할 수 있는바, 종래의 환기시 난방열 손실 과다 문제를 개선할 수 있고, 차량 에너지의 효율적인 이용 및 차량 일충전 주행거리 증대를 도모할 수 있게 된다.
도 2는 실시예에 따른 공조장치의 전체 구성도로, 도시된 바와 같이 본 발명의 차량 공조장치는 난방 및 냉방의 선택적인 기능을 수행하는 냉/난방용 히트펌프 시스템(20), 공기의 실내 도입을 위한 공조블로어(30), 주 난방장치인 전기히터(40), 전력전자부품의 폐열을 회수하여 난방 기능을 보조하는 폐열 회수 시스템(50), 실내 공기의 환기열을 회수하여 난방 기능을 보조하는 환기열 회수 시스템(10)을 포함한다.
여기서, 냉/난방용 히트펌프 시스템(20)은 외기가 도입되는 차체 전측 외기 도입통로에 설치되는 실외 열교환기(21)(이하, '제3열교환기'라 칭함), 공조블로어(30)에 의해 송풍되는 공기의 차량 실내 도입을 위한 도입통로(4)에 설치되는 실내 열교환기(22)(이하, '제4열교환기'라 칭함), 제1열교환기(11)와 제3열교환기(21) 사이의 냉매관로(15) 상에 설치되는 제1팽창밸브(16), 제3열교환기(21)와 제4열교환기(22) 사이의 냉매관로(15c) 상에 설치되는 제2팽창밸브(23), 냉매의 순환 경로상 제2열교환기(14) 전단 위치의 냉매관로(12) 상에 설치되는 압축기(13), 그리고 냉방 또는 난방, 난방제습 운전모드에 따라 냉매의 순환 경로를 절환시키는 절환밸브(24,25,27)를 포함하여 구성된다.
여기서, 냉/난방용 히터펌프 시스템(20)은 냉매를 압축하여 송출할 목적으로 환기열 회수 시스템(10)과 하나의 압축기(13)를 공통으로 사용한다.
이러한 냉/난방용 히트펌프 시스템(20)에서 제3열교환기(21)는 각각의 냉매관로(15,15c)를 통해 제1열교환기(11) 및 제2열교환기(14), 제4열교환기(22)와 연결되는데, 제2열교환기와의 사이에 제1팽창밸브(16)가 개재되고, 제4열교환기(22)와의 사이에는 제2팽창밸브(23)가 개재된다.
이때, 제2팽창밸브(23)은 제3열교환기(21)로부터 제1열교환기(11)로 연결되는 냉매관로(15)에서 분기되어 제4열교환기(22)로 연결되는 냉매관로(15c)에 설치된다.
또한 상기 제3열교환기(21)는 냉방 운전모드(도 2 참조) 동안 응축기로 작용하되, 난방 운전모드 동안에는 난방 요구 부하에 따라 선택적으로 사용되는바, 난방 요구 부하가 클 경우 외기의 열을 펌핑하여 차량 실내(1)로 공급하기 위한 난방용 히트펌프 시스템의 증발기로 사용되고(도 3의 최대 난방 운전모드 및 도 4의 최대 난방제습 운전모드), 난방 요구 부하가 크지 않고 외기열(차체 전측 외기 도입통로를 통해 도입되는 외기가 가지는 열) 펌핑이 불필요한 일반 난방시에는 냉매가 통과하지 않도록 차단되어 사용되지 않는다(냉매 순환 경로에서 배제됨)(도 5의 난방 운전모드 및 도 6의 난방제습 운전모드).
상기 제4열교환기(22)는 냉방 운전모드(도 2 참조), 난방제습 운전모드(도 4 및 도 6 참조) 동안에는 증발기로 작용하되, 실내 제습(센서 검출정보에 따라 자동 작동 또는 사용자 디프로스트(defrost) 스위치 조작시 작동) 없이 난방만 필요한 난방 운전모드 동안에는 냉매가 통과하지 않도록 차단되어 사용되지 않는다(냉매 순환 경로에서 배제됨)(도 3 및 도 5 참조).
또한 실내 열교환기인 제2열교환기(14)는 공조장치의 각 운전모드(도 2 내지 도 6의 각 모드)에서 모두 응축기로 사용되는데, 냉방 운전모드(도 2 참조)에서는 실외 열교환기인 제3열교환기(21)와 함께 냉방용 응축기로 작용하도록 사용되는 한편, 난방 운전모드(도 3 ~ 도 6의 각 모드)에서는 외기모드 동안 환기열 회수를 위한 열교환기, 즉 배출 공기로부터 빼앗은 환기열을 실내 도입 공기에 공급하는 환기열 회수 시스템(10)의 응축기(환기열 회수용 응축기)로 작용하도록 사용된다.
요컨대, 상기 제2열교환기(14)는 냉/난방용 히트펌프 시스템(20)과 환기열 회수 시스템(10)의 응축기, 즉 난방 운전모드에서 환기열 회수 및 실내 공급을 위한 환기열 회수 시스템(10)의 응축기로 사용되면서, 난방 요구 부하가 보다 큰 운전모드(외기열 펌핑이 요구되는 도 3 및 도 4의 최대 난방 운전모드)에서는 외기열 펌핑(차체 전측 외기 도입통로를 통해 도입되는 외기가 가지는 열을 펌핑)을 통한 난방 작동이 이루어지도록 하기 위한 히트펌프 시스템(20)의 응축기로도 동시에 사용된다.
이에 난방시 환기열 회수를 위해 작동되는 환기열 회수 시스템(10)과 난방용으로 작동되어 외기열을 펌핑하는 히트펌프 시스템(20)이 환기열 회수용 및 난방용 응축기로서 제2열교환기(14)를 공통으로 사용하게 된다(제2열교환기 공용)
또한 제1열교환기(14)는 냉방 운전모드에서는 불필요한 열교환기이므로 냉매가 통과하지 않도록 차단되나(냉매 순환 경로에서 배제됨), 난방 운전모드(도 3 ~ 도 6의 각 운전모드)에서는 냉매가 통과되도록 하여 환기열 회수를 위한 열교환기인 증발기로 사용된다.
또한 상기 제1팽창밸브(16)가 선택적으로 사용될 수 있도록 제1팽창밸브(16)가 설치된 냉매관로(15)에서 분기되어 제1팽창밸브(16)를 거치지 않도록 냉매를 우회시키기 위한 별도의 제1바이패스 관로(15a)가 구비된다.
또한 상기 절환밸브 중 하나로 상기 제1팽창밸브(16)가 설치된 냉매관로(15)와 제1바이패스 관로(15a) 중 어느 하나로 냉매 경로를 선택 절환하는 제1절환밸브(24)가 설치된다.
또한 제2팽창밸브(23)가 선택적으로 사용될 수 있도록 제2팽창밸브(23)가 설치된 냉매관로(15c)에서 분기되어 제2팽창밸브(23)를 거치지 않도록 냉매를 우회시키기 위한 별도의 제2바이패스 관로(15d)가 구비된다.
또한 절환밸브 중 다른 하나로 제3열교환기(21)로부터 연결된 냉매관로(15)를 상기 제2팽창밸브(23)가 설치된 냉매관로(15c)와 제2바이패스 관로(15d) 중 어느 하나로 선택 절환하여 연결하는 제2절환밸브(25)가 설치된다.
이때, 상기 제2절환밸브(25)는 제3열교환기(21)로부터 연결된 냉매관로(15)를 제2팽창밸브(23) 및 제4열교환기(22)로 연결되는 냉매관로(15c)와 제1열교환기(11)로 연결되는 냉매관로(15) 중 어느 하나로 선택 절환하여 연결하는 절환밸브이기도 하다.
상기한 팽창밸브 중, 제1팽창밸브(16)는 히트펌프 시스템의 난방 작동시(차체 전측 외기 도입통로를 통해 도입되는 외기가 가지는 열을 펌핑하는 작동시, 즉 외기열 펌핑 작동시) 사용되는 난방용 팽창밸브이고, 제2팽창밸브(23)는 히트펌프 시스템의 냉방 작동시(실내 도입 공기의 열을 실외로 펌핑하는 펌핑 작동시, 즉 에어컨으로의 작동시) 사용되는 냉방용 팽창밸브이다.
또한 제1팽창밸브(16)는 환기열 회수 시스템(10)의 팽창밸브로도 사용되는바, 환기열 회수 시스템(10)과 냉/난방용 히트펌프 시스템(20)은 환기열 회수용 및 난방용 팽창밸브로서 제1팽창밸브(16)를 공통으로 사용하게 된다(제1팽창밸브 공용)
상기 제2바이패스 관로(15d)에는 냉매 흐름을 선택적으로 차단하기 위한 차단밸브(26)가 설치되고, 제2바이패스 관로(15d)에서 분기된 냉매관로가 환기열 회수 시스템(10)의 제1열교환기(11)로 연결되는 냉매관로(15)가 된다.
또한 상기 제1열교환기(11)는 전술한 바와 같이 제2열교환기(14)와 냉매관로(12)를 통해 연결되고, 이 냉매관로(12) 상에는 압축기(13)가 설치되며, 제4열교환기(22)로부터 연결된 별도의 냉매관로(15e)가 냉매 순환 경로상 압축기(13) 전단 위치의 냉매관로(12)에 연결된다.
더불어 실외 열교환기인 제3열교환기(21)가 선택적으로 사용될 수 있도록 제3열교환기(21)가 설치된 냉매관로(15)에서 분기되어 제3열교환기(21)를 거치지 않도록 냉매를 우회시키기 위한 제3바이패스 관로(15b)가 구비된다.
또한 절환밸브 중 또 다른 하나로 상기 제3열교환기(21)가 설치된 냉매관로(15)와 제3바이패스 관로(15b) 중 어느 하나로 냉매 경로를 선택 절환하는 제3절환밸브(27)가 설치된다.
한편, 실외 열교환기인 제3열교환기(21)와 제3바이패스 관로(15b)는 제2절환밸브(25)가 설치된 냉매관로(15)를 통해 환기열 회수 시스템(10)의 제2열교환기(증발기)(11)와 연결되는데, 이때 제2바이패스 관로(15d)에 연결된 냉매관로(15)가 제1열교환기(11)로 연결되는 형태로 되어 있다.
이에 제2절환밸브(25)가 제2팽창밸브(23) 측 냉매관로(15c)를 열어줄 경우, 제3열교환기(21)를 통과하거나 제3바이패스 관로(15b)를 통과한 냉매가 제2팽창밸브(23)를 통해 실내 열교환기인 제4열교환기(22)로 흐르게 된다.
반면, 제2절환밸브(25)가 제2바이패스 관로(15d)를 열어줄 경우, 제3열교환기(21)를 통과하거나 제3바이패스 관로(15b)를 통과한 냉매가, 제2바이패스 관로(15d)와 이 제2바이패스 관로(15d)에서 분기된 냉매관로(15)를 통해, 제4열교환기(22)와 제1열교환기(11)로 분배되어 흐를 수 있게 된다.
다만, 제2바이패스 관로(15d)에 설치된 차단밸브(26)가 닫힌 경우에는 제2바이패스 관로(15d)에서 제4열교환기(22)로의 냉매 흐름은 차단되고, 제2바이패스 관로(15d)에서 분기된 냉매관로(15)를 통해서만 이동하게 된다.
더불어 상기 제2바이패스 관로(15d)에서 분기되어 제1열교환기(11)로 연결되는 냉매관로(15)는 별도의 분기관로(51)를 통해 전력전자부품(52)의 폐열을 회수하여 난방을 보조하는 폐열 회수 시스템(50)에 연결되고, 상기 분기관로(51)는 압축기(13) 전단의 냉매관로(12)로 합관된다.
또한 상기 분기관로(51) 상에는 폐열 회수 시스템(50)의 열교환기(53)(이하, '제5열교환기'라 칭함)가 설치되고, 냉매관로(15)에서 분기관로(51)가 분기되는 분기점에는 제1열교환기(11)와 폐열 회수 시스템(50)의 제5열교환기(53)(및 제2열교환기(14))로 분배되어 흐르는 냉매의 흐름을 조절하기 위한 분배밸브(54)가 설치된다.
상기 폐열 회수 시스템(50)의 제5열교환기(53)에서는 차량에 탑재된 전기모터(구동모터), 배터리, 인버터, 컨버터 등의 전력전자부품(52)을 순환하는 냉각수와 냉매관로(51)를 통해 흐르는 냉매 간의 열교환이 이루어지며, 폐열 회수 시스템(50)에서는 전력전자부품(52)에서 발생된 폐열을 냉각수와 냉매 간의 열교환을 통해 회수하여 제2열교환기(14)로 전달하게 된다.
한편, 미도시된 공조제어부는 각 운전모드에 따라 환기열 회수 시스템(10), 냉/난방용 히트펌프 시스템(20), 공조블로어(30), 전기히터(40), 폐열 회수 시스템(50)의 작동을 제어하며, 환기열 회수 시스템(10)과 냉/난방용 히트펌프 시스템(20), 폐열 회수 시스템(50)의 선택적인 작동을 위해 냉매의 순환 경로를 제어하는바, 압축기(13)의 구동, 절환밸브(24,25,27) 및 차단밸브(27), 분배밸브(54)의 작동을 제어하게 된다.
이와 같이 하여, 본 발명에 따른 공조장치의 구성에 대해 설명하였는바, 각 운전모드에 따른 작동상태를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 공조장치에서 환기열 회수는 난방 동안 외기모드인 경우에만 수행되므로, 난방 동안 외기모드인 경우에는 분배밸브(54)가 분기관로(51)와 제1열교환기(11) 측으로의 냉매관로(15)를 모두 열어준 상태에서 냉매관로(15)로 분배된 일부의 냉매가 환기열 회수를 위해 제1열교환기(11) 측으로도 순환된다.
반면, 내기모드에서는 환기열 회수 작동은 불필요하므로 분배밸브(54)가 분기관로(51)만 열어준 상태로 제2열교환기(11) 측의 냉매관로(15)는 닫아주어 제1열교환기(11)로의 냉매 순환을 차단하게 된다.
이때, 폐열 회수 시스템(50)은 주 난방장치인 전기히터(40)에 의한 차량 난방을 보조하는 기능을 수행하며, 난방 동안 내기모드에서는 환기열 회수 없이 배터리(BATT)의 전력으로 작동하는 전기히터(40)의 발열과 폐열 회수 시스템(50)의 폐열 회수를 통해서만 차량 난방이 이루어진다.
난방 동안 외기모드에서는 제1열교환기(11) 측으로도 냉매가 순환되어 제1열교환기(11)가 증발기로 사용될 수 있으므로 전기히터(40)의 발열과 폐열 회수 시스템(50)의 폐열 회수, 환기열 회수 시스템(10)의 환기열 회수를 통해 차량 난방이 이루어진다.
또한 외기모드에서 난방 요구 부하가 일정 수준보다 큰 경우 히트펌프 시스템(20)이 외기열을 펌핑하여 차량 실내(1)에 공급하는 난방용으로 작동되며, 이 경우 실외 열교환기인 제3열교환기(21)를 통해서도 냉매를 순환시켜 제3열교환기(21)가 차체 전측 외기 도입통로를 통해 도입되는 외기의 열을 흡수하는 증발기로 작용하도록 사용되므로, 전기히터(40)의 발열, 폐열 회수 시스템(50)의 폐열 회수, 환기열 회수 시스템(10)의 환기열 회수, 히터펌프 시스템(20)의 외기열 펌핑을 통해 차량 난방이 이루어진다.
본 발명에 따른 공조장치의 작동상태를 설명함에 있어서 아래와 같이 냉방 운전모드, 최대 난방 운전모드, 최대 난방제습 운전모드, 난방 운전모드, 난방제습 운전모드로 구분하여 설명하기로 한다.
또한 난방의 경우 외기모드에서 난방이 이루어지는 운전모드에 대해 설명하며, 난방 요구 부하가 일정 수준보다 경우를 그렇지 않은 경우와 구분하여 최대 난방 운전모드 및 최대 난방제습 운전모드로 명명하며, 난방과 동시에 제습이 함께 이루어지는 운전모드를 제습 없이 난방만 이루어지는 경우와 구분하여 최대 난방제습 운전모드 및 난방제습 운전모드로 명명하여 설명하기로 한다.
1) 냉방 운전모드 (도 2: 히트펌프 시스템의 냉방 작동(통상의 에어컨 작동))
센서 검출정보(온도센서 등의 검출정보)에 따라 운전자 공조 설정온도를 유지하기 위하여, 또는 운전자의 공조스위치 조작에 의하여 냉방 운전모드가 선택되면, 공조제어부는 제1 및 제2, 제3절환밸브(24,25,27)를 작동시켜, 냉매의 유로를 압축기(13) → 제2열교환기(14) → 제1절환밸브(24) → 제1바이패스 관로(15a) → 제3절환밸브(27) → 제3열교환기(21) → 제2절환밸브(25) → 제2팽창밸브(23) → 제4열교환기(22) → 압축기(13)로 연결한다.
이때, 차단밸브(26)는 닫아주어 제2바이패스 관로(15d)를 통해서는 냉매가 통과하지 않도록 한다.
그리고, 공조제어부는 압축기(13)를 구동하여 고온 고압으로 압축된 냉매를 송출하고, 이를 통해 냉매가 제2열교환기(14)와 제3열교환기(21)를 차례로 통과하도록 하는바, 제2열교환기(14)(실내용 응축기)는 공조블로어(30)에 의해 실내(1)로 도입되는 공기와의 열교환을 통해, 그리고 제3열교환기(21)(실외용 응축기)는 외기와의 열교환을 통해 고온 고압의 냉매를 응축시킨다.
또한 상기 제2 및 제3열교환기(14,21)에서 응축된 냉매는 제2팽창밸브(23)를 거치면서 팽창 및 감압된 후, 제4열교환기(22)(증발기)를 통과하면서 실내 도입 공기와의 열교환을 통해 증발된다.
이때, 제4열교환기(22)에서 냉매는 실내 도입 공기의 열을 빼앗는 흡열 작용을 하는바, 제4열교환기(22)에서 냉매와의 열교환이 이루어진(열을 빼앗긴) 공기가 차량 실내(1)로 유입되어 실내를 냉방하게 되며, 제4열교환기(22)를 통과한 냉매는 압축기(13)에 의해 흡입되어 다시 제2열교환기(14) 및 제3열교환기(21)로 송출됨으로써 순환된다.
이와 같이 냉방 운전모드에서는 압축기(13), 제2열교환기(14)(응축기), 제3열교환기(21)(응축기), 제2팽창밸브(23), 제4열교환기(22)(증발기)로 이루어지는 냉동 사이클에 의해 차량 냉방이 이루어지게 된다(실내 도입 공기의 열을 외부로 펌핑하는 작동).
2) 최대 난방 운전모드 (도 3: 전기히터, 환기열 회수 시스템, 히트펌프 시스템(난방) 및 폐열 회수 시스템의 작동)
센서 검출정보(온도센서 등의 검출정보)에 따라 운전자 공조 설정온도를 유지하기 위하여, 또는 운전자의 공조스위치 조작에 의하여 실내 난방이 요구되고 이때 차량 난방 요구 부하가 일정수준보다 큰 상태이면, 최대 난방 운전모드가 선택된다.
이때, 공조제어부는 전기히터(40)를 작동시킴과 동시에, 환기열 회수 시스템(10)의 환기열 회수 작동, 외기열 펌핑을 위한 히트펌프 시스템(20)의 난방 작동(외기열을 펌핑하여 차량 실내로 공급하는 작동), 폐열 회수 시스템(50)의 폐열 회수 작동이 이루어지도록 한다.
이를 위해, 공조제어부는 제1 및 제2, 제3절환밸브(24,25,27)를 작동시켜, 냉매의 유로를 압축기(13) → 제2열교환기(14) → 제1절환밸브(24) → 제1팽창밸브(16) → 제3절환밸브(27) → 제3열교환기(21) → 제2절환밸브(25) → 분배밸브(54) → 제1열교환기(11), 제5열교환기(53) → 압축기(13)로 연결한다.
이때, 차단밸브(26)는 닫아주어 제2바이패스 관로(15d)를 통해서는 냉매가 통과하지 않도록 한다.
그리고, 공조제어부는 전기히터(40)를 작동시키며, 더불어 압축기(13)를 구동하여 고온 고압으로 압축된 냉매를 송출하고, 이를 통해 냉매가 제2열교환기(14)를 통과하도록 하는바, 제2열교환기(14)(실내용 응축기)는 공조블로어(30)에 의해 실내(1)로 도입되는 공기와의 열교환을 통해 고온 고압의 냉매를 응축시킨다.
또한 상기 제2열교환기(14)에서 응축된 냉매는 제1팽창밸브(16)를 거치면서 팽창 및 감압된 후, 제3열교환기(21)(증발기)를 통과하면서 외기와의 열교환을 통해 증발되는바, 제3열교환기(21)에서 냉매는 외기의 열을 빼앗는 흡열 작용을 하게 되고, 이어 제2절환밸브(25)를 거쳐 분배밸브(54)에서 일부는 제5열교환기(53)로, 나머지는 제1열교환기(11)로 분배되어 이동한다.
결국, 제5열교환기(53)에서는 전력전장부품을 통과한 냉각수와의 열교환을 통해 전력전장부품으로부터 회수된 폐열을 빼앗는 흡열 작용을 하게 되고, 제1열교환기(11)(증발기)에서는 가스상태로 남아 있는 일부 냉매가 실외(2)로 배출되는 공기와의 열교환을 통해 증발되어 환기열을 빼앗는 흡열 작용을 하게 된다.
또한 상기 제5열교환기(53) 및 제1열교환기(11)를 각각 통과한 냉매는 압축기(13)에 의해 흡입되어 다시 제2열교환기(14)로 송출됨으로써 순환되고, 제2열교환기(14)에서 냉매와의 열교환이 이루어진(냉매의 열을 공급받은) 공기가 차량 실내(1)로 유입되어 실내를 난방하게 된다.
이와 같이 최대 난방 운전모드에서는 난방용 공기가 전기히터(40)의 열과 더불어 환기열 회수 시스템(10)에 의해 회수되는 환기열, 히트펌프 시스템(20)에 의해 외기로부터 펌핑되는 펌핑 열, 폐열 회수 시스템(50)에 의해 회수되는 전력전자부품(52)의 폐열에 의해 승온된 뒤 실내(1)로 유입되며, 히트펌프 시스템(20)을 난방(난방을 위한 외기열 펌핑)용으로 추가 사용하여 보다 큰 난방 요구 부하에 대응할 수 있도록 한다.
특히, 환기열 회수 시스템(10)에 의해 실외(2)로 배출되는 공기의 환기열을 회수하여 실내 난방에 재사용하므로 난방시 소모 전력의 축소 및 차량 에너지의 효율적인 이용, 차량 일충전 주행거리 증대 효과를 기대할 수 있게 된다.
3) 최대 난방제습 운전모드 (도 4: 전기히터, 환기열 회수 시스템, 히트펌프 시스템(난방) 및 폐열 회수 시스템의 작동, 제4열교환기 냉매 순환)
최대 난방 운전모드 동안 실내 제습(센서 검출정보에 따라 자동 작동 또는 사용자 디프로스트(defrost) 스위치 조작시 작동)이 요구되어 선택되는 경우, 최대 난방 운전모드에 비해 제4열교환기(22)를 증발기로 작용시켜 추가 사용하는 최대 난방제습 운전모드가 작동된다.
이러한 최대 난방제습 운전모드에서는 공조제어부가 차단밸브(26)를 열어주어 제2절환밸브(25)에서 제2바이패스 관로(15d)를 통해 제4열교환기(22)(증발기)로도 냉매가 분배되어 통과할 수 있도록 한다.
상기 제4열교환기(22)를 통과한 냉매는 이후 압축기(13)에 의해 흡입되어 압축기(13) 전단의 냉매관로(15e)를 통해 흡입된 폐열 회수 시스템(50) 및 환기열 회수 시스템(10)의 냉매와 합류한 뒤, 제2열교환기(14)로 송출되어 순환되는데, 제4열교환기(22)에서 냉매와의 열교환이 이루어진(냉매로부터 열을 빼앗긴) 공기가 차량 실내(1)로 유입되어 실내 제습에 사용된다.
4) 난방 운전모드 (도 5: 전기히터, 환기열 회수 시스템 및 폐열 회수 시스템의 작동)
센서 검출정보(온도센서 등의 검출정보)에 따라 운전자 공조 설정온도를 유지하기 위하여, 또는 운전자의 공조스위치 조작에 의하여 실내 난방이 요구되고 이때 난방 요구 부하가 일정 수준 이하이면, 히트펌프 시스템(20)의 난방 작동 없이 전기히터(40)와 환기열 회수 시스템(10), 폐열 회수 시스템(50)만 작동하는 난방 운전모드가 수행된다.
이때, 난방 요구 부하가 크지 않아 외기열 펌핑은 불필요하므로, 히트펌프 시스템(20)의 제3열교환기(21)는 사용하지 않으며, 전기히터(40)를 작동시킴과 동시에, 환기열 회수 시스템(10)의 환기열 회수 작동 및 폐열 회수 시스템(50)의 폐열 회수 작동만 이루어지도록 한다.
이를 위해, 공조제어부는 제1절환밸브(24)의 작동을 제어하여 냉매가 제3열교환기(21) 대신 제3바이패스 관로(15b)를 통해 전량 흐를 수 있도록 하며, 제2열교환기(14)에서 응축된 냉매가 제1팽창밸브(16)를 통과하여 팽창된 뒤 제3열교환기(21)를 거치지 않고 제3바이패스 관로(15b)를 통해 우회하여 폐열 회수 시스템(50) 및 환기열 회수 시스템(10)에 흐를 수 있도록 한다.
즉, 제1 및 제2, 제3절환밸브(24,25,27)를 작동시켜, 냉매의 유로를 압축기(13) → 제2열교환기(14) → 제1절환밸브(24) → 제1팽창밸브(16) → 제3절환밸브(27) → 제3바이패스 관로(15b) → 제2절환밸브(25) → 분배밸브(54) → 제1열교환기(11), 제5열교환기(53) → 압축기(13)로 연결한다.
이때, 차단밸브(26)는 닫아주어 제2바이패스 관로(15d)를 통해서는 냉매가 통과하지 않도록 한다.
그리고, 공조제어부는 전기히터(40)를 작동시키며, 더불어 압축기(13)를 구동하여 고온 고압으로 압축된 냉매를 송출하고, 이를 통해 냉매가 제2열교환기(14)를 통과하도록 하는바, 제2열교환기(14)(실내용 응축기)는 공조블로어(30)에 의해 실내(1)로 도입되는 공기와의 열교환을 통해 고온 고압의 냉매를 응축시킨다.
또한 상기 제2열교환기(14)에서 응축된 냉매는 제1팽창밸브(16)를 거치면서 팽창 및 감압되고, 이후 제3바이패스 관로(15b)를 통과한 후, 제2절환밸브(25)를 거쳐 분배밸브(54)에서 일부는 제5열교환기(53)로, 나머지는 제1열교환기(11)로 분배되어 이동한다.
결국, 제5열교환기(53)에서는 전력전장부품을 통과한 냉각수와의 열교환을 통해 전력전장부품으로부터 회수된 폐열을 빼앗는 흡열 작용을 하게 되고, 제1열교환기(11)(증발기)에서는 가스상태의 냉매가 실외(2)로 배출되는 공기와의 열교환을 통해 증발되어 환기열을 빼앗는 흡열 작용을 하게 된다.
또한 상기 제5열교환기(53) 및 제1열교환기(11)를 각각 통과한 냉매는 압축기(13)에 의해 흡입되어 다시 제2열교환기(14)로 송출됨으로써 순환되고, 제2열교환기(14)에서 냉매와의 열교환이 이루어진(냉매의 열을 공급받은) 공기가 차량 실내(1)로 유입되어 실내를 난방하게 된다.
이와 같이 난방 운전모드에서 난방용 공기는 전기히터(40)의 열과 더불어 환기열 회수 시스템(10)에 의해 회수되는 환기열, 및 폐열 회수 시스템(50)에 의해 회수되는 전력전자부품(52)의 폐열에 의해 승온된 뒤 실내(1)로 유입되며, 기본적으로 외기모드로의 난방 동안에는 실외(2)로 배출되는 공기의 환기열을 환기열 회수 시스템(10)을 통해 회수하여 실내 난방에 재사용할 수 있으므로 난방시 소모 전력의 축소 및 차량 에너지의 효율적인 이용, 차량 일충전 주행거리 증대 효과를 기대할 수 있게 된다.
5) 난방제습 운전모드 (도 6: 전기히터, 환기열 회수 시스템 및 폐열 회수 시스템의 작동, 제4열교환기 냉매 순환)
난방 운전모드 동안 실내 제습(센서 검출정보에 따라 자동 작동 또는 사용자 디프로스트(defrost) 스위치 조작시 작동)이 요구되어 선택되는 경우, 난방 운전모드에 비해 제4열교환기(22)를 증발기로 작용시켜 추가 사용하는 난방제습 운전모드가 작동된다.
이러한 난방제습 운전모드에서는 최대 난방제습 운전모드에서와 마찬가지로 공조제어부가 차단밸브(26)를 열어주어 제2절환밸브(25)에서 제2바이패스 관로(15d)를 통해 제4열교환기(22)(증발기)로도 냉매가 분배되어 통과할 수 있도록 한다.
상기 제4열교환기(22)를 통과한 냉매는 이후 압축기(13)에 의해 흡입되어 압축기(13) 전단의 냉매관로(15e)를 통해 흡입된 폐열 회수 시스템(50) 및 환기열 회수 시스템(10)의 냉매와 합류한 뒤, 제2열교환기(14)로 송출되어 순환되는데, 제4열교환기(22)에서 냉매와의 열교환이 이루어진(냉매로부터 열을 빼앗긴) 공기가 차량 실내(1)로 유입되어 실내 제습에 사용된다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
1 : 실내 2 : 실외
3 : 배출통로 4 : 도입통로
10 : 환기열 회수 시스템 11 : 제1열교환기
12 : 냉매관로 13 : 압축기
14 : 제2열교환기 15 : 냉매관로
15a : 제1바이패스 관로 15b : 제3바이패스 관로
15c : 냉매관로 15d : 제2바이패스 관로
15e : 냉매관로 16 : 제1팽창밸브
20 : 냉/난방용 히트펌프 시스템 21 : 제3열교환기
22 : 제4열교환기 23 : 제2팽창밸브
24 : 제1절환밸브 25 : 제2절환밸브
26 : 차단밸브 27 : 제3절환밸브
30 : 공조블로어 40 : 전기히터
50 : 폐열 회수 시스템 51 : 분기관로
52 : 전력전자부품 53 : 제5열교환기
54 : 분배밸브 BATT : 배터리

Claims (13)

  1. 차량에서 실내 공기가 실외로 배출되는 배출통로에 설치되고 내부를 통과하는 냉매와 실외로 배출되는 공기 간의 열교환이 이루어지는 제1열교환기와; 차량 실내로 공기가 도입되는 도입통로에 설치되고 내부를 통과하는 냉매와 실내로 도입되는 공기 간의 열교환이 이루어지는 제2열교환기와; 제1열교환기와 제2열교환기 사이에 냉매가 순환될 수 있도록 연결되는 냉매관로와; 상기 냉매관로 상에 설치되는 압축기 및 제1팽창밸브;를 포함하는 환기열 회수 시스템을 가지며,
    외기모드로 실내 난방이 이루어지는 동안 제1열교환기가 실외로 배출되는 공기의 열을 냉매로 흡수하는 증발기로 작용하도록 사용되고, 제2열교환기가 실내로 도입되는 공기에 냉매의 열을 전달하는 응축기로 작용하도록 사용되고,
    차량의 냉/난방용 히트펌프 시스템에서 차체 전측의 외기 도입통로에 배치되어 외기와의 열교환이 이루어지도록 냉매를 통과시키는 실외 열교환기가 제2열교환기로부터 제1열교환기로 냉매가 이동하도록 연결된 냉매관로에 설치되며,
    상기 실외 열교환기와 제1열교환기 사이를 연결하는 냉매관로로부터 분기된 분기관로가 제1열교환기에서 제2열교환기로 연결되는 냉매관로의 압축기 전단으로 연결되고, 상기 냉매관로에서 분기관로가 분기되는 분기점에는 제1열교환기와 제2열교환기로의 냉매 분배를 조절하기 위한 분배밸브가 설치되어, 상기 환기열 회수 시스템과 외기열을 펌핑하도록 난방용으로 작동되는 히트펌프 시스템이 상기 제2열교환기를 각각 환기열 회수용과 난방용의 응축기로 사용하도록 된 것을 특징으로 하는 실내 환기열 회수가 가능한 차량 공조장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 압축기는 냉매관로를 통해 제1열교환기로부터 흡입한 냉매를 압축하여 제2열교환기로 송출하도록 설치되고, 상기 제1팽창밸브는 제2열교환기로부터 제1열교환기로 냉매가 이동하도록 연결된 냉매관로에 설치되는 것을 특징으로 하는 실내 환기열 회수가 가능한 차량 공조장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉/난방용 히트펌프 시스템은
    차량 실내로 공기가 도입되는 도입통로에 설치되어 증발기로 작용하도록 사용되는 실내 열교환기와;
    상기 실외 열교환기와 실내 열교환기 사이의 냉매관로 상에 설치되는 압축기 및 제2팽창밸브;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 환기열 회수가 가능한 차량 공조장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 냉/난방용 히트펌프 시스템은 냉매를 압축하여 송출할 압축기로 환기열 회수 시스템과 하나의 압축기를 공통으로 사용하는 것을 특징으로 하는 실내 환기열 회수가 가능한 차량 공조장치.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 분기관로에는 전력전자부품을 순환하는 냉각수와 냉매 간의 열교환을 통해 전력전자부품의 폐열을 회수하여 난방 기능을 보조하는 폐열 회수 시스템의 열교환기가 설치되는 것을 특징으로 하는 실내 환기열 회수가 가능한 차량 공조장치.
  8. 청구항 5에 있어서,
    실내 열교환기는 냉매관로를 통해 압축기 전단의 냉매관로로 연결되어 실외 열교환기를 통과한 냉매가 팽창밸브와 증발기로 작용하도록 사용되는 실내 열교환기를 거친 뒤 압축기에서 압축되어 제2열교환기로 송출되도록 한 것을 특징으로 하는 실내 환기열 회수가 가능한 차량 공조장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2열교환기로부터 제1팽창밸브를 통과한 뒤 제1열교환기로 냉매가 이동하도록 연결된 냉매관로에 상기 냉/난방용 히트펌프 시스템의 실외 열교환기가 설치되어, 상기 환기열 회수 시스템과 외기열을 펌핑하도록 난방용으로 작동되는 히트펌프 시스템이 상기 제1팽창밸브를 각각 환기열 회수용과 난방용의 팽창밸브로 사용하도록 된 것을 특징으로 하는 실내 환기열 회수가 가능한 차량 공조장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1팽창밸브가 선택적으로 사용될 수 있도록 제1팽창밸브가 설치된 냉매관로에서 분기되어 냉매를 우회시키기 위한 제1바이패스 관로가 구비되고, 상기 제1팽창밸브가 설치된 냉매관로와 제1바이패스 관로 중 어느 하나로 냉매 경로를 선택 절환하는 제1절환밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 실내 환기열 회수가 가능한 차량 공조장치.
  11. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2팽창밸브는 실외 열교환기로부터 제1열교환기로 연결되는 냉매관로에서 분기되어 실내 열교환기로 연결되는 냉매관로에 설치되고, 상기 실외 열교환기로부터 연결된 냉매관로를 상기 제2팽창밸브가 설치된 냉매관로와 제1열교환기로 연결되는 냉매관로 중 어느 하나로 냉매 경로를 선택 절환하는 제2절환밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 실내 환기열 회수가 가능한 차량 공조장치.
  12. 청구항 4 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 제2팽창밸브가 선택적으로 사용될 수 있도록 제2팽창밸브가 설치된 냉매관로에서 분기되어 냉매를 우회시키기 위한 제2바이패스 관로가 구비되고, 상기 제2바이패스 관로에는 냉매 흐름을 선택적으로 차단하기 위한 차단밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 실내 환기열 회수가 가능한 차량 공조장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 실외 열교환기가 선택적으로 사용될 수 있도록 실외 열교환기가 설치된 냉매관로에서 분기되어 냉매를 우회시키기 위한 제3바이패스 관로가 구비되고, 상기 실외 열교환기가 설치된 냉매관로와 제3바이패스 관로 중 어느 하나로 냉매 경로를 선택 절환하는 제3절환밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 실내 환기열 회수가 가능한 차량 공조장치.

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