KR102170450B1 - 차량용 히트펌프 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 에어컨시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 제1케이스부에는 냉방을 위한 증발기가 설치되고, 제2케이스부에는 난방을 위한 공냉식 응축기가 설치된 시스템에서, 압축기와 공냉식 응축기 사이의 냉매순환라인에 상기 압축기에서 배출되어 유동하는 냉매를 냉각수와 열교환시켜 응축시키는 수냉식 응축기를 설치함으로써, 상기 제2케이스내 공냉식 응축기의 크기를 축소할 수 있게 되어 블로어의 개수나 크기는 물론 시스템의 전체 크기를 축소할 수 있고, 블로어의 모터 용량도 줄일 수 있어 소비 동력 및 소음도 감소할 수 있는 차량용 에어컨시스템에 관한 것이다.

Description

차량용 히트펌프 시스템{Air conditioner system for vehicle}
본 발명은 차량용 에어컨시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 제1케이스부에는 냉방을 위한 증발기가 설치되고, 제2케이스부에는 난방을 위한 공냉식 응축기가 설치된 시스템에서, 압축기와 공냉식 응축기 사이의 냉매순환라인에 상기 압축기에서 배출되어 유동하는 냉매를 냉각수와 열교환시켜 응축시키는 수냉식 응축기를 설치한 차량용 에어컨시스템에 관한 것이다.
일반적인 차량용 에어컨시스템은 통상, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉매를 압축하여 송출하는 압축기(Compressor)(1), 압축기(1)에서 송출되는 고압의 냉매를 응축하는 응축기(Condenser)(2), 응축기(2)에서 응축되어 액화된 냉매를 교축하는 예컨대 팽창밸브(Expansion Valve)(3), 그리고, 상기 팽창밸브(3)에 의해 교축된 저압의 액상 냉매를 차량 실내측으로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 실내에 토출되는 공기를 냉각하는 증발기(Evaporator)(4) 등이 냉매 파이프로 연결되어 이루어진 냉동사이클로 구성되며, 다음과 같은 냉매 순환과정을 통하여 자동차 실내를 냉방한다.
상기 에어컨시스템의 냉방스위치(미도시)가 온(On) 되면, 먼저 압축기(1)가 엔진 또는 모터의 동력으로 구동하면서 저온 저압의 기상 냉매를 흡입,압축하여 고온 고압의 기체 상태로 응축기(2)로 송출하고, 응축기(2)는 그 기상 냉매를 외기와 열교환하여 고온 고압의 액체로 응축한다. 이어, 응축기(2)에서 고온 고압의 상태로 송출되는 액상 냉매는 팽창밸브(3)의 교축작용으로 급속히 팽창되어 저온 저압의 습포화 상태로 증발기(4)로 보내어지고, 증발기(4)는 그 냉매를 블로어(미도시)가 차량 실내로 송풍하는 공기와 열교환시킨다. 이에 냉매는 증발기(4)에서 증발하여 저온 저압의 기체 상태로 배출되고 다시 압축기(1)에 흡입되어 상술한 바와 같은 냉동사이클을 재순환하게 된다.
상기 증발기는 차량 실내측에 설치된 공조케이스의 내부에 설치되어 냉방 역할을 하게 되는데, 즉, 블로어(미도시)가 송풍하는 공기가 상기 증발기(4)를 거치면서 증발기(4)내를 순환하는 액상 냉매의 증발 잠열로 냉각되어 차가워진 상태로 차량 실내에 토출됨으로써 이루어진다.
또한, 차량 실내의 난방은, 상기 공조케이스의 내부에 설치되어 엔진 냉각수가 순환하는 히터코어(미도시)를 이용하거나 또는 상기 공조케이스의 내부에 설치되는 전기가열식히터(미도시)를 이용하게 된다.
한편, 상기 응축기(2)는 차량의 전방측에 설치되어 공기와 열교환하면서 방열을 하게 된다.
최근에는, 냉동사이클만을 이용하여 냉,난방을 수행하는 에어컨시스템이 개발되고 있는바, 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 공조케이스(10) 내부에 냉풍유로(11)와 온풍유로(12)를 구획되게 형성하고, 상기 냉풍유로(11)에는 냉방을 위한 증발기(4)를 설치하며, 상기 온풍유로(12)에는 난방을 위한 공냉식 응축기(2)를 설치한 구조이다.
이때, 상기 공조케이스(10)의 출구측에는 차실내로 공기를 공급하는 공기토출구(15)와, 차실외로 공기를 방출하는 공기방출구(16)가 형성된다.
또한, 상기 냉풍유로(11)의 온풍유로(12)의 각 입구측에는 블로어(20)가 각각 설치된다.
따라서, 냉방모드시에는 상기 냉풍유로(11)의 증발기(4)를 통과하면서 냉각된 냉풍이 공기토출구(15)를 통해 차실내로 토출되어 냉방하게 되고, 이때 상기 온풍유로(12)의 공냉식 응축기(2)를 통과하면서 가열된 온풍은 공기방출구(16)를 통해 차실외로 배출되게 된다.
난방모드시에는 상기 온풍유로(12)의 공냉식 응축기(2)를 통과하면서 가열된 온풍이 상기 공기토출구(15)를 통해 차실내로 토출되어 난방하게 되고, 이때 상기 냉풍유로(11)의 증발기(4)를 통과하면서 냉각된 냉풍은 공기방출구(16)를 통해 차실외로 배출되게 된다.
그러나, 상기 종래기술은, 많은 방열량을 요구하는 상기 공냉식 응축기(2)를 구성하기 위해서는, 상기 공냉식 응축기(2)의 크기(두께 및 튜브열)를 증가시켜야 함은 물론 상기 블로어(20)의 크기 및 블로어(20) 모터의 용량을 증가시켜 상기 공냉식 응축기(2)에 많은 풍량을 공급해야 하므로, 결국 시스템의 전체 크기가 증가하는 문제가 있고, 또한 크기가 증대된 공냉식 응축기(2)의 방열을 위해 큰 용량의 블로어(20) 및 모터가 필요하게 되어 소비동력이 커지게 되고 많은 풍량으로 인해 소음도 증가하는 문제가 있었다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 제1케이스부에는 냉방을 위한 증발기가 설치되고, 제2케이스부에는 난방을 위한 공냉식 응축기가 설치된 시스템에서, 압축기와 공냉식 응축기 사이의 냉매순환라인에 상기 압축기에서 배출되어 유동하는 냉매를 냉각수와 열교환시켜 응축시키는 수냉식 응축기를 설치함으로써, 상기 제2케이스내 공냉식 응축기의 크기를 축소할 수 있게 되어 블로어의 개수나 크기는 물론 시스템의 전체 크기를 축소할 수 있고, 블로어의 모터 용량도 줄일 수 있어 소비 동력 및 소음도 감소할 수 있는 차량용 에어컨시스템을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 압축기와, 공냉식 응축기와, 팽창밸브와, 증발기가 냉매순환라인으로 연결되어 이루어진 차량용 에어컨시스템에 있어서, 상기 증발기가 내부에 설치되며, 상기 증발기와 공기의 열교환을 통해 냉풍을 토출하는 제1케이스부와, 상기 공냉식 응축기가 내부에 설치되며, 상기 공냉식 응축기와 공기의 열교환을 통해 온풍을 토출하는 제2케이스부와, 상기 제1,2케이스부의 입구측에 설치되며, 제1,2케이스부내로 공기를 송풍하는 블로어와, 상기 압축기와 공냉식 응축기 사이의 냉매순환라인에 연결되어 상기 압축기에서 배출되어 유동하는 냉매를 냉각수와 열교환시켜 응축시키는 수냉식 응축기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 제1케이스부에는 냉방을 위한 증발기가 설치되고, 제2케이스부에는 난방을 위한 공냉식 응축기가 설치된 시스템에서, 압축기와 공냉식 응축기 사이의 냉매순환라인에 상기 압축기에서 배출되어 유동하는 냉매를 냉각수와 열교환시켜 응축시키는 수냉식 응축기를 설치함으로써, 상기 제2케이스내 공냉식 응축기의 크기를 축소할 수 있게 되어 블로어의 개수나 크기는 물론 시스템의 전체 크기를 축소할 수 있고, 블로어의 모터 용량도 줄일 수 있어 소요 동력 및 소음도 감소할 수 있다.
도 1은 일반적인 차량용 에어컨시스템의 냉동사이클을 나타내는 구성도,
도 2는 종래의 차량용 에어컨시스템을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 에어컨시스템을 나타내는 도면,
도 4는 도 3에서 수냉식 응축기를 제2케이스부의 내부에 설치한 경우를 나타내는 도면,
도 5는 도 3에서 내부열교환기(180)를 추가한 경우를 나타내는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 에어컨시스템에서 단일 블로어를 구성한 경우를 나타내는 도면,
도 7은 본 발명에 따른 차량용 에어컨시스템에서 냉방모드를 나타내는 도면,
도 8은 본 발명에 따른 차량용 에어컨시스템에서 난방모드를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 에어컨시스템은, 압축기(100) -> 공냉식 응축기(120) -> 팽창밸브(130) -> 증발기(140)를 냉매순환라인(P)으로 연결하여 증발기(140)를 통해 냉방을 수행하고 공냉식 응축기(120)를 통해 난방을 수행하는 시스템에서, 상기 공냉식 응축기(120)는 물론 수냉식 응축기(110)까지 함께 구성한 구성이다.
먼저, 상기 압축기(100)는 동력공급원(엔진 또는 모터 등)으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 증발기(140)로부터 토출된 저온 저압의 기상 냉매를 흡입 압축하여 고온 고압의 기체 상태로 토출하게 된다.
상기 공냉식 응축기(120)는, 상기 압축기(100)에서 배출되어 공냉식 응축기(120)의 내부를 유동하는 고온 고압의 기상 냉매와 상기 공냉식 응축기(120)를 통과하는 공기를 상호 열교환시키게 되며, 이 과정에서 냉매는 응축되고, 공기는 가열되어 온풍으로 바뀌게 된다.
이러한 상기 공냉식 응축기(120)는, 상호 일정간격 이격되어 나란하게 설치되는 한 쌍의 헤더탱크와, 상기 한 쌍의 헤더탱크에 양단부가 결합되어 한 쌍의 헤더탱크를 연통시키는 복수개의 튜브와, 상기 복수개의 튜브들 사이에 개재되는 방열핀으로 이루어진다.
따라서, 상기 공냉식 응축기(120)의 일측 헤더탱크로 유입된 고온 고압의 기상 냉매는 상기 복수개의 튜브를 따라 유동하면서 상기 복수개의 튜브 사이를 통과하는 공기와 열교환하여 응축되고, 이때 상기 공냉식 응축기(120)를 통과하는 공기는 가열되어 온풍으로 바뀌게 되는 것이다.
그리고, 상기 팽창밸브(130)는 상기 수냉식 응축기(110)에서 배출되어 유동하는 액상 냉매를 교축작용으로 급속히 팽창시켜 저온 저압의 습포화 상태로 증발기(140)로 보내게 된다.
상기 증발기(140)는 상기 팽창밸브(130)에서 배출되어 유동하는 저압의 액상 냉매를 공조케이스(150)내에서 차량 실내측으로 송풍되는 공기와 열교환시켜 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 실내에 토출되는 공기를 냉각하게 된다.
계속해서, 상기 증발기(140)에서 증발하여 배출된 저온 저압의 기상 냉매는 다시 압축기(100)에 흡입되어 상술한 바와 같은 냉동사이클을 재순환하게 된다.
아울러, 상기와 같은 냉매순환과정에서, 차량 실내의 냉방은, 블로어(170)가 송풍하는 공기가 공조케이스(150)내로 유입되어 증발기(140)를 통과하면서 증발기(140)의 내부를 순환하는 액상 냉매의 증발 잠열로 냉각되어 차가워진 상태로 차량 실내에 토출됨으로써 이루어지고,
차량 실내의 난방은, 블로어(170)가 송풍하는 공기가 공조케이스(150)내로 유입되어 공냉식 응축기(120)를 통과하면서 공냉식 응축기(120)의 내부를 순환하는 고온 고압의 기상 냉매의 방열로 가열되어 뜨거워진 상태로 차량 실내에 토출됨으로써 이루어진다.
그리고, 상기 공조케이스(150)는, 제1케이스부(151)와 제2케이스부(152)로 구성되며, 이때 상기 제1케이스부(151)와 제2케이스부(152)는 일체형으로 형성되고, 상기 제1,2케이스부(151,152)의 사이에는 제1,2케이스부(151,152)를 구획하는 구획벽(153)이 형성된다.
상기 제1케이스부(151)는, 내부에 상기 증발기(140)가 설치되며, 상기 증발기(140)와 공기의 열교환을 통해 냉풍을 토출하게 된다.
상기 제2케이스부(152)는, 내부에 상기 공냉식 응축기(120)가 설치되며, 상기 공냉식 응축기(120)와 공기의 열교환을 통해 온풍을 토출하게 된다.
그리고, 상기 제1,2케이스부(151,152)의 입구측에는 블로어(170)가 설치되어 제1,2케이스부(151,152)내로 공기를 송풍하게 된다.
상기 블로어(170)는, 도 3과 같이 두 개를 설치하여 구성하거나 또는 도 6과 같이 단일로 설치하여 구성할 수 있다.
먼저, 두 개의 블로어(170)가 구성될 경우에는, 상기 제1케이스부(151)의 입구측에 설치되는 제1블로어(171)와, 상기 제2케이스부(152)의 입구측에 설치되는 제2블로어(172)로 각각 독립되게 구성된다.
따라서, 상기 제1블로어(171)의 작동시에는 상기 제1케이스부(151)내로 공기가 송풍되고, 제2블로어(172) 작동시에는 제2케이스부(152)내로 공기가 송풍되게 되며, 상기 제1,2블로어(171,172)의 개별작동이 가능하므로 제1,2케이스부(151,152)를 통해 차실내로 토출되는 풍량도 개별 조절이 가능하다.
또한, 단일의 블로어(170)가 구성될 경우에는, 상기 제1,2케이스부(151,152)의 입구측의 단일의 블로어(170)가 연결되어 제1,2케이스부(151,152)에 각각 공기를 송풍하게 된다.
즉, 단일 블로어(170)의 단일 출구가 제1,2케이스부(151,152)의 입구측과 연통되게 연결되는 것이다.
이때, 상기 블로어(170)의 출구측에는, 상기 제1,2케이스부(151,152)로 송풍되는 풍량을 조절할 수 있도록 풍량조절도어(175)가 설치된다. 따라서, 단일 블로어(170)를 사용하더라도 상기 풍량조절도어(175)를 사용하여 제1,2케이스부(151,152)로 송풍되는 풍량을 조절할 수 있다.
그리고, 상기 제1케이스부(151)의 출구측에는, 상기 증발기(140)를 통과한 냉풍을 차실내로 토출하는 냉풍토출구(156)와, 차실외로 방출하는 냉풍방출구(157)가 형성되고,
상기 제2케이스부(152)의 출구측에는, 상기 공냉식 응축기(120)를 통과한 온풍을 차실내로 토출하는 온풍토출구(158)와, 차실외로 방출하는 온풍방출구(159)가 형성된다.
이때, 상기 제1케이스부(151)의 냉풍토출구(156)와 상기 제2케이스부(152)의 온풍토출구(158)는 인접하여 설치된다. 즉, 상기 냉풍토출구(156)와 온풍토출구(158)가 인접하여 형성되면, 냉풍과 온풍을 혼합하여 차실내로 공급할 수 있으므로 차실내를 적절한 온도로 조절할 수 있다.
또한, 상기 냉풍토출구(156), 냉풍방출구(157), 온풍토출구(158), 온풍방출구(159)에는 각각 모드도어(160)가 설치되어 그 개도가 조절된다.
따라서, 냉방모드시에는 냉풍토출구(156)와 온풍방출구(159)가 개방되고 냉풍방출구(157)와 온풍토출구(158)는 폐쇄되어, 제1케이스부(151)를 유동하는 공기는 증발기(140)를 통과하면서 냉각된 후 냉풍토출구(156)를 통해 차실내로 토출되어 냉방하게 되고, 이때 제2케이스부(152)를 유동하는 공기는 공냉식 응축기(120)를 통과하면서 가열된 후 온풍방출구(159)를 통해 차실외로 배출되게 된다.
난방모드시에는 온풍토출구(158)와 냉풍방출구(157)가 개방되고, 온풍방출구(159)와 냉풍토출구(156)는 폐쇄되어, 제2케이스부(152)를 유동하는 공기는 공냉식 응축기(120)를 통과하면서 가열된 후 온풍토출구(158)를 통해 차실내로 토출되어 난방하게 되고, 이때 제1케이스부(151)를 유동하는 공기는 증발기(140)를 통과하면서 냉각된 후 냉풍방출구(157)를 통해 차실외로 배출되게 된다.
한편, 상기 냉풍토출구(156)의 개도를 조절하는 모드도어(160)의 경우 상기 공냉식 응축기(120)와 동일선상에 배치된다.
그리고, 상기 구획벽(153)에는, 상기 제1케이스부(151)와 제2케이스부(152)를 연통시키는 연통부(154a,154b)가 형성되고, 상기 연통부(154a,154b)에는 연통부(154a,154b)를 개폐하는 개폐도어(155a,155b)가 설치된다.
이때, 상기 연통부(154a,154b)는, 상기 공냉식 응축기(120)의 공기유동방향 상류측과 하측측에 각각 형성된다.
따라서, 냉방모드시, 상기 공냉식 응축기(120)의 공기유동방향 하류측에 형성된 연통부(154b)를 개방할 경우 제2케이스부(152)를 유동하는 온풍의 일부가 제1케이스부(151)측으로 유동하여 혼합되므로 온도조절이 가능하게 되고,
난방모드시, 상기 공냉식 응축기(120)의 공기유동방향 상류측에 형성된 연통부(154a)를 개방할 경우 제1케이스부(151)를 유동하는 냉풍의 일부가 제2케이스부(152)측으로 유동하여 혼합되므로 온도조절이 가능하게 된다.
한편, 상기 냉방모드시에는 제1케이스부(151)를 유동하는 공기가 차실내로 공급되지만, 상기 연통부를 개방하면 상기 제2케이스부(152)를 유동하는 공기 일부를 제1케이스부(151)측으로 공급할 수 있어 차실내로 토출되는 풍량을 증대할 수 있다.
또한, 상기 난방모드시에는 제2케이스부(152)를 유동하는 공기가 차실내로 공급되지만, 상기 연통부를 개방하면 상기 제1케이스부(151)를 유동하는 공기 일부를 제2케이스부(152)측으로 공급할 수 있어 차실내로 토출되는 풍량을 증대할 수 있다.
그리고, 상기 압축기(100)와 공냉식 응축기(120) 사이의 냉매순환라인에는, 상기 압축기(100)에서 배출되어 유동하는 냉매를 냉각수와 열교환시켜 응축시키는 수냉식 응축기(110)가 연결 설치된다.
상기 수냉식 응축기(110)는 상기 압축기(100)에서 배출되어 유동하는 고온 고압의 기상 냉매를 냉각수와 열교환시켜 액상냉매로 응축하여 토출하게 된다.
상기 수냉식 응축기(110)는, 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매가 유동하는 냉매유로(111)와, 차량 엔진룸내에 설치된 수냉 라디에이터(200)를 순환하는 냉각수가 유동하는 냉각수유로(112)가 서로 열교환가능하게 구성되어, 냉매와 냉각수를 열교환하도록 이루어진다.
상기 수냉식 응축기(110)는, 냉매유로(111)와 냉각수유로(112)를 교대로 구비한 판형 열교환기로 구성되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 수냉식 응축기(110)는, 상기 공조케이스(150)의 외부에 설치할 수도 있고, 또는 상기 제2케이스부(152)내에서 상기 공냉식 응축기(120)의 공기유동방향 상류측에 설치할 수도 있다. 즉, 상기 공냉식 응축기(120)의 공기유동방향 하류측은 뜨거운 공기가 유동하기 때문에 이러한 뜨거운 공기의 영향을 받지 않도록 상기 공냉식 응축기(120)의 상류측에 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 수냉 라디에이터(200)는, 냉각수파이프(205)를 통해 상기 냉각수유로(112)와 연결되며, 상기 냉각수파이프(205)에는 냉각수를 순환시키기 위한 워터펌프(210)가 설치된다.
따라서, 상기 워터펌프(210)의 가동시 상기 냉각수파이프(205)를 순환하는 냉각수는 상기 수냉 라디에이터(200)를 통과하면서 공기와의 열교환에 의해 냉각되며, 이렇게 냉각된 냉각수가 상기 냉각수유로(112)로 공급되어 상기 냉매유로(111)를 유동하는 냉매와 열교환하게 된다.
한편, 상기 수냉 라디에이터(200)는 주로 차량의 전장품을 냉각하는 용도로 사용된다.
이와 같이, 상기 공냉식 응축기(120) 뿐만 아니라 상기 수냉식 응축기(110)를 추가 구성함으로써, 상기 공냉식 응축기(120)의 방열성능을 낮추는 것이 가능하고 이에 따라 공냉식 응축기(120)의 크기를 축소할 수 있어 그만큼 블로어(170)의 풍량도 축소가 가능하여 도 6과 같이 블로어(170)의 개수나 크기도 축소할 수 있으며, 결국 시스템의 전체 크기를 축소할 수 있다.
또한, 상기 수냉식 응축기(110)의 추가로 인해 상기 공냉식 응축기(120)의 크기를 축소하고, 방열성능을 낮춰도 되기 때문에 상기 블로어(170)의 모터 용량도 줄일 수 있고 모터의 소비 동력 및 소음도 감소할 수 있다.
그리고, 상기 냉매순환라인(P)에는, 상기 공냉식 응축기(120)에서 배출된 냉매와, 상기 증발기(140)에서 배출된 냉매를 상호 열교환시키는 내부열교환기(180)가 설치된다.
상기 내부열교환기(180)는, 냉매 대 냉매를 열교환하는 열교환기로서, 도면에서는 개략적으로 도시한 것이며 판형 열교환기 형태 또는 이중관 형태로 구성할 수 있다.
따라서, 상기 공냉식 응축기(120)를 통과한 냉매가 상기 내부열교환기(180)를 유동하는 과정에서 상기 증발기(140)에서 배출되어 내부열교환기(180)를 유동하는 저온 냉매와 열교환하여 더욱 과냉각된 후 상기 팽창밸브(130)로 유입되며, 이렇게 냉매의 온도가 더욱 낮아지게 되면 증발기(140)의 엔탈피 차이를 증가시켜 에어컨 성능을 향상할 수 있다.
또한, 상기 증발기(140)에서 배출된 후 상기 내부열교환기(180)를 거쳐 상기 압축기(100)로 유입되는 냉매의 온도도 낮아지게 되므로 상기 압축기(100)에서 토출되는 냉매의 온도가 상한치를 넘지 않게 되는 것이다.
한편, 상기 내부열교환기(180)는, 상기 공조케이스(150)의 외부에 설치할 수도 있고, 상기 제2케이스부(152)내에서 상기 공냉식 응축기(120)의 공기유동방향 상류측에 설치할 수도 있다.
이하, 본 발명에 따른 차량용 에어컨시스템의 냉매유동과정을 설명하기로 한다.
먼저, 상기 압축기(100)에서 압축되어 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 수냉식 응축기(110)의 냉매 유로(111)로 유입된다.
상기 수냉식 응축기(110)의 냉매 유로(111)로 유입된 기상 냉매는, 상기 수냉 라디에이터(200)를 순환하면서 상기 수냉식 응축기(110)의 냉각수 유로(112)로 유입된 냉각수와 열교환하게 되고, 이 과정에서 냉매가 냉각되면서 액상으로 상변화하게 된다.
상기 수냉식 응축기(110)에서 배출된 액상냉매는, 상기 공냉식 응축기(120)를 유동하면서 공기와의 열교환을 통해 한번 더 냉각된 후, 상기 내부열교환기(180)로 유입된다.
상기 내부열교환기(180)로 유입된 냉매는, 상기 증발기(140)에서 배출되어 내부열교환기(180)를 유동하는 냉매와 열교환하면서 과냉각된 후, 상기 팽창밸브(130)로 유입되어 감압 팽창 된다.
상기 팽창밸브(130)에서 감압 팽창된 냉매는, 저온 저압의 무화 상태가 되어 상기 증발기(140)로 유입되고, 상기 증발기(140)로 유입된 냉매는 차실내측으로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발함과 동시에 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 차량 실내로 송풍되는 공기를 냉각시키게 된다.
이후, 상기 증발기(140)에서 배출된 저온 저압의 냉매는, 상기 내부열교환기(180)로 유입되게 되는데, 이때 상기 공냉식 응축기(120)에서 배출되어 내부열교환기(180)를 유동하는 냉매와 열교환한 후, 상기 압축기(100)로 유입되고, 이후 상술한 바와 같은 냉동사이클을 재순환하게 된다.
이하, 냉방모드와 난방모드시의 공기유동과정을 설명하기로 한다.
냉방모드시에는, 도 7과 같이, 상기 냉풍토출구(156)와 온풍방출구(159)가 개방되고, 냉풍방출구(157)와 온풍토출구(158)는 폐쇄되도록 상기 모드도어(160)가 작동하게 된다.
계속해서, 상기 블로어(170)의 작동으로 인해, 상기 제1케이스부(151)를 유동하는 공기는 증발기(140)를 통과하면서 냉각된 후 냉풍토출구(156)를 통해 차실내로 토출되어 냉방하게 된다.
이때, 상기 제2케이스부(152)를 유동하는 공기는 공냉식 응축기(120)를 통과하면서 가열된 후 온풍방출구(159)를 통해 차실외로 배출된다.
난방모드시에는, 도 8과 같이, 상기 온풍토출구(158)와 냉풍방출구(157)가 개방되고, 온풍방출구(159)와 냉풍토출구(156)는 폐쇄되도록 상기 모드도어(160)가 작동하게 된다.
계속해서, 상기 제2케이스부(152)를 유동하는 공기는 공냉식 응축기(120)를 통과하면서 가열된 후 온풍토출구(158)를 통해 차실내로 토출되어 난방하게 된다.
이때, 상기 제1케이스부(151)를 유동하는 공기는 증발기(140)를 통과하면서 냉각된 후 냉풍방출구(157)를 통해 차실외로 배출된다.
100: 압축기 110: 수냉식 응축기
111: 냉매유로 112: 냉각수유로
120: 공냉식 응축기 130: 팽창밸브
140: 증발기 150: 공조케이스
151: 제1케이스부 152: 제2케이스부
153: 구획벽 154a,154b: 연통부
155a,155b: 개폐도어 156: 냉풍토출구
157: 냉풍방출구 158: 온풍토출구
159: 온풍방출구 160: 모드도어
170: 블로어 171: 제1블로어
172: 제2블로어 180: 내부열교환기
200: 수냉 라디에이터 210: 워터펌프

Claims (13)

  1. 압축기(100)와, 공냉식 응축기(120)와, 팽창밸브(130)와, 증발기(140)가 냉매순환라인(P)으로 연결되어 이루어진 차량용 히트펌프 시스템에 있어서,
    상기 증발기(140)가 내부에 설치되며, 상기 증발기(140)와 공기의 열교환을 통해 냉풍을 토출하는 제1케이스부(151)와; 상기 공냉식 응축기(120)가 내부에 설치되며, 상기 공냉식 응축기(120)와 공기의 열교환을 통해 온풍을 토출하는 제2케이스부(152)와; 상기 제1,2케이스부(151,152)의 입구측에 설치되며, 제1,2케이스부(151,152)내로 공기를 송풍하는 블로어(170)와; 상기 압축기(100)와 공냉식 응축기(120) 사이의 냉매순환라인(P)에 연결되어 상기 압축기(100)에서 배출되어 유동하는 냉매를 냉각수와 열교환시켜 응축시키는 수냉식 응축기(110)를 포함하고,
    상기 수냉식 응축기(110)는, 상기 제2케이스부(152) 내부의 일측 벽면 측과 상기 공냉식 응축기(120)의 공기유동방향 상류측에 설치되되,
    상기 수냉식 응축기(110)를 흐르는 냉매는 상기 제2케이스부(152)를 유동하는 공기와 상기 수냉식 응축기(110)를 흐르는 상기 냉각수 사이에서 유동하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1케이스부(151)와 제2케이스부(152)는 일체형으로 형성되고,
    상기 제1,2케이스부(151,152)의 사이에는 제1,2케이스부(151,152)를 구획하는 구획벽(153)이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 블로어(170)는, 상기 제1케이스부(151)의 입구측에 설치되는 제1블로어(171)와, 상기 제2케이스부(152)의 입구측에 설치되는 제2블로어(172)로 각각 독립되게 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 블로어(170)는, 단일 블로어(170)로 구성되어 상기 제1,2케이스부(151,152)에 각각 공기를 송풍하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 블로어(170)의 출구측에는, 상기 제1,2케이스부(151,152)로 송풍되는 풍량을 조절할 수 있도록 풍량조절도어(175)가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1케이스부(151)의 출구측에는, 상기 증발기(140)를 통과한 냉풍을 차실내로 토출하는 냉풍토출구(156)와, 차실외로 방출하는 냉풍방출구(157)가 형성되고,
    상기 제2케이스부(152)의 출구측에는, 상기 공냉식 응축기(120)를 통과한 온풍을 차실내로 토출하는 온풍토출구(158)와, 차실외로 방출하는 온풍방출구(159)가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1케이스부(151)의 냉풍토출구(156)와 상기 제2케이스부(152)의 온풍토출구(158)는 인접하여 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 냉풍토출구(156), 냉풍방출구(157), 온풍토출구(158), 온풍방출구(159)에는 각각 모드도어(160)가 설치되어 개도가 조절되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 구획벽(153)에는, 상기 제1케이스부(151)와 제2케이스부(152)를 연통시키는 연통부(154a,154b)가 형성되고, 상기 연통부(154a,154b)에는 연통부(154a,154b)를 개폐하는 개폐도어(155a,155b)가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 연통부(154a,154b)는, 상기 공냉식 응축기(120)의 공기유동방향 상류측과 하측측에 각각 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉매순환라인(P)에는, 상기 공냉식 응축기(120)에서 배출된 냉매와, 상기 증발기(140)에서 배출된 냉매를 상호 열교환시키는 내부열교환기(180)가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 내부열교환기(180)는, 상기 제2케이스부(152)내에서 상기 공냉식 응축기(120)의 공기유동방향 상류측에 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
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