KR102238038B1 - 차량용 히트 펌프 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 공조케이스내의 온풍통로에 응축기를 설치하고, 냉풍통로에는 증발기를 설치하여 냉,난방을 수행하는 시스템에서, 상기 온풍통로 입구측에 제1블로어를 설치하고, 상기 냉풍통로 입구측에 제2블로어를 설치하며, 상기 제1블로어와 제2블로어를 원심팬의 축방향으로 서로 엇갈리게 배치된 상태에서 상,하 방향으로 일부 중첩되게 배치함으로써, 두 개의 블로어를 사용하는 시스템에서 블로어의 배치 구조를 개선하여 공간 효율을 극대화 할 수 있고, 이로인해 시스템의 패키지 축소 및 중량을 절감할 수 있는 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것이다.

Description

차량용 히트 펌프 시스템{Heat pump system for vehicle}
본 발명은 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 공조케이스내의 온풍통로에 응축기를 설치하고, 냉풍통로에는 증발기를 설치하여 냉,난방을 수행하는 시스템에서, 상기 온풍통로 입구측에 제1블로어를 설치하고, 상기 냉풍통로 입구측에 제2블로어를 설치하며, 상기 제1블로어와 제2블로어를 원심팬의 축방향으로 서로 엇갈리게 배치된 상태에서 상,하 방향으로 일부 중첩되게 배치한 차량용 히트 펌프 시스템에 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 히트 펌프 시스템이 개발되고 있는바, 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 공조케이스(10) 내부에 냉풍통로(11)와 온풍통로(12)를 좌,우 구획되게 형성하고, 상기 냉풍통로(11)에는 냉방을 위한 증발기(4)를 설치하며, 상기 온풍통로(12)에는 난방을 위한 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 냉풍통로(11)와 온풍통로(12)의 각 입구측에는 개별작동하는 블로어(20)가 각각 설치된다.
상기 냉풍통로(11)와 온풍통로(12)가 좌,우(차량 폭방향)로 배치되므로, 상기 두 개의 블로어(20)도 좌,우로 배치된다.
따라서, 냉방모드시에는 상기 냉풍통로(11)의 증발기(4)를 통과하면서 냉각된 냉풍이 공기토출구(15)를 통해 차실내로 토출되어 냉방하게 되고, 이때 상기 온풍통로(12)의 응축기(2)를 통과하면서 가열된 온풍은 공기방출구(16)를 통해 차실외로 배출되게 된다.
난방모드시에는 상기 온풍통로(12)의 응축기(2)를 통과하면서 가열된 온풍이 상기 공기토출구(15)를 통해 차실내로 토출되어 난방하게 되고, 이때 상기 냉풍통로(11)의 증발기(4)를 통과하면서 냉각된 냉풍은 공기방출구(16)를 통해 차실외로 배출되게 된다.
그러나, 상기 종래기술은, 상기 증발기(4)가 설치된 냉풍통로(11)와 응축기(2)가 설치된 온풍통로(12)가 좌,우(차량 폭방향)로 배치되기 때문에 상기 두 개의 블로어(20)도 좌,우로 서로 이격되어 배치되는 구조로 인해 공간을 많이 차지함은 물론 시스템의 패키지가 증대되어 중량도 증가하는 문제가 있었다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 공조케이스내의 온풍통로에 응축기를 설치하고, 냉풍통로에는 증발기를 설치하여 냉,난방을 수행하는 시스템에서, 상기 온풍통로 입구측에 제1블로어를 설치하고, 상기 냉풍통로 입구측에 제2블로어를 설치하며, 상기 제1블로어와 제2블로어를 원심팬의 축방향으로 서로 엇갈리게 배치된 상태에서 상,하 방향으로 일부 중첩되게 배치함으로써, 두 개의 블로어를 사용하는 시스템에서 블로어의 배치 구조를 개선하여 공간 효율을 극대화 할 수 있고, 이로인해 시스템의 패키지 축소 및 중량을 절감할 수 있는 차량용 히트 펌프 시스템을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 압축기, 응축기, 팽창수단, 증발기가 냉매순환라인으로 연결되어 이루어진 차량용 히트 펌프 시스템에 있어서, 상기 증발기가 설치되는 냉풍통로 및 상기 응축기가 설치되는 온풍통로가 구획 형성되는 공조케이스와, 상기 공조케이스의 온풍통로 입구측에 설치되며 상기 온풍통로로 공기를 송풍하도록 원심팬을 구비한 제1블로어와, 상기 공조케이스의 냉풍통로 입구측에 설치되며 상기 냉풍통로로 공기를 송풍하도록 원심팬을 구비한 제2블로어를 포함하며, 상기 제1블로어와 제2블로어는, 상기 원심팬의 축방향으로 서로 엇갈리게 배치된 상태에서 상,하 방향으로 일부 중첩되게 배치된 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 공조케이스내의 온풍통로에 응축기를 설치하고, 냉풍통로에는 증발기를 설치하여 냉,난방을 수행하는 시스템에서, 상기 온풍통로 입구측에 제1블로어를 설치하고, 상기 냉풍통로 입구측에 제2블로어를 설치하며, 상기 제1블로어와 제2블로어를 원심팬의 축방향으로 서로 엇갈리게 배치된 상태에서 상,하 방향으로 일부 중첩되게 배치함으로써, 두 개의 블로어를 사용하는 시스템에서 블로어의 배치 구조를 개선하여 공간 효율을 극대화 할 수 있고, 이로인해 시스템의 패키지 축소 및 중량을 절감할 수 있다.
또한, 상기 제1,2블로어의 각 원심팬이 서로 반대방향으로 회전하도록 구성됨과 아울러 상기 제1,2블로어의 각 스크롤케이스의 스크롤방향도 서로 반대방향으로 배치함으로써, 공간 효율을 더욱 극대화하여 시스템의 패키지 및 중량을 더욱 축소할 수 있다.
도 1은 일반적인 차량용 에어컨시스템의 냉동사이클을 나타내는 구성도,
도 2는 종래의 차량용 히트 펌프 시스템을 나타내는 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템을 나타내는 사시도,
도 4는 도 3의 평면도,
도 5는 도 3의 측면도,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 내기유입모드 상태를 나타내는 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 외기유입모드 상태를 나타내는 사시도,
도 8은 도 5의 A-A선 단면도,
도 9는 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 냉방모드를 나타내는 단면도,
도 10은 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 난방모드를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템은, 압축기(100) -> 응축기(102) -> 팽창수단(103) -> 증발기(104)를 냉매순환라인(R)으로 연결하여, 상기 증발기(104)를 통해 냉방을 수행하고 상기 응축기(102)를 통해 난방을 수행하는 시스템이다.
먼저, 상기 압축기(100)는 동력공급원(엔진 또는 모터 등)으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 증발기(104)로부터 토출된 저온 저압의 기상 냉매를 흡입 압축하여 고온 고압의 기체 상태로 토출하게 된다.
상기 응축기(102)는, 공냉식 응축기로서, 상기 압축기(100)에서 배출되어 응축기(102)의 내부를 유동하는 고온 고압의 기상 냉매와 상기 응축기(102)를 통과하는 공기를 상호 열교환시키게 되며, 이 과정에서 냉매는 응축되고, 공기는 가열되어 온풍으로 바뀌게 된다.
이러한 상기 응축기(102)는, 냉매순화라인(냉매파이프)(R)을 지그재그 형태로 구성한 후 방열핀(미도시)을 설치한 구조, 또는 복수개의 튜브(미도시)를 적층하고 각 튜브의 사이에 방열핀을 설치한 구조로 구성할 수 있다.
따라서, 상기 압축기(100)에서 배출된 고온 고압의 기상 냉매가 상기 지그재그 형태의 냉매순환라인(R) 또는 복수개 튜브를 따라 유동하면서 공기와 열교환하여 응축되고, 이때 상기 응축기(102)를 통과하는 공기는 가열되어 온풍으로 바뀌게 되는 것이다.
그리고, 상기 팽창수단(103)은 상기 응축기(102)에서 배출되어 유동하는 액상 냉매를 교축작용으로 급속히 팽창시켜 저온 저압의 습포화 상태로 증발기(104)로 보내게 된다.
상기 팽창수단(103)으로는 팽창밸브 또는 오리피스 구조를 사용할 수 있다.
상기 증발기(104)는 상기 팽창수단(103)에서 배출되어 유동하는 저압의 액상 냉매를 공조케이스(110)내의 공기와 열교환시켜 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 공기를 냉각하게 된다.
계속해서, 상기 증발기(104)에서 증발하여 배출된 저온 저압의 기상 냉매는 다시 압축기(100)에 흡입되어 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.
아울러, 상기와 같은 냉매순환과정에서, 차량 실내의 냉방은, 송풍장치(130)에서 송풍되는 공기가 공조케이스(110)내로 유입되어 증발기(104)를 통과하면서 증발기(104)의 내부를 순환하는 액상 냉매의 증발 잠열로 냉각되어 차가워진 상태로 차량 실내에 토출됨으로써 이루어지고,
차량 실내의 난방은, 송풍장치(130)에서 송풍되는 공기가 공조케이스(110)내로 유입되어 응축기(102)를 통과하면서 응축기(102)의 내부를 순환하는 고온 고압의 기상 냉매의 방열로 가열되어 뜨거워진 상태로 차량 실내에 토출됨으로써 이루어진다.
한편, 상기 압축기(100)와 상기 응축기(공냉식 응축기)(102) 사이의 냉매순환라인(R)에는, 냉매와 냉각수를 열교환시키는 수냉식 응축기(101)가 설치될 수 있다.
상기 수냉식 응축기(101)는, 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매를 냉각수와 열교환시켜 응축시키게 되며, 이로인해 상기 수냉식 응축기(101)의 하류에 있는 상기 응축기(공냉식 응축기)(102)의 전체 영역을 과냉영역으로 설정할 수 있어 결국 상기 증발기(104)로 유동하는 냉매의 온도를 더욱 낮추어 냉방성능을 향상할 수 있다.
또한, 상기 수냉식 응축기(101)와 상기 응축기(102) 사이의 냉매순환라인(R)에는 기상냉매와 액상냉매를 분리하는 리시버드라이어(102a)가 설치된다.
그리고, 상기 공조케이스(110)는, 그 내부를 구획하는 구획벽(113)에 의해 냉풍통로(111) 및 온풍통로(112)가 구획 형성된다.
상기 구획벽(113)은, 상기 공조케이스(110)의 내부를 상,하로 구획하도록 형성되어, 상기 온풍통로(112)와 냉풍통로(111)는 공조케이스(110)의 내부에서 상,하로 배치된다.
다시말해, 상기 온풍통로(112)는 상기 구획벽(113)을 기준으로 상부에 배치되고, 상기 냉풍통로(111)는 상기 구획벽(113)을 기준으로 하부에 배치되는 것이다.
또한, 상기 온풍통로(112)에는 상기 응축기(102)가 설치되고, 상기 냉풍통로(111)에는 상기 증발기(104)가 설치되는데, 상기 온풍통로(112)와 냉풍통로(111)의 상,하 배치 구조로 인해 상기 응축기(102)와 증발기(104)도 상,하로 배치되게 된다.
아울러, 상기 응축기(102)는 상기 온풍통로(112)내에서 일정각도 경사지게 설치되고, 상기 증발기(104)는 상기 냉풍통로(111)내에서 일정각도 경사지게 설치되는데, 이때 상기 공조케이스(110)내에서 상,하로 배치되는 상기 응축기(102)와 증발기(104)는 상,하방향으로 일부 중첩되게 배치되어 시스템의 패키지를 더욱 축소하게 된다.
한편, 상기 구획벽(113)에는 상기 온풍통로(112)와 냉풍통로(111)를 연통시키는 바이패스통로가 형성될 수 있는데, 이 경우 상기 바이패스통로는 바이패스도어에 의해 개폐된다.
그리고, 상기 공조케이스(110)의 입구측에는 상기 냉풍통로(111) 및 온풍통로(112)로 공기를 송풍하는 송풍장치(130)가 설치된다.
상기 송풍장치(130)는, 상기 공조케이스(110)의 온풍통로(112) 입구(112a)측에 설치되며 상기 온풍통로(112)로 공기를 송풍하도록 원심팬(132)을 구비한 제1블로어(130a)와, 상기 공조케이스(110)의 냉풍통로(111) 입구(111a)측에 설치되며 상기 냉풍통로(111)로 공기를 송풍하도록 원심팬(136)을 구비한 제2블로어(130b)로 이루어진다.
상기 제1블로어(130a)와 제2블로어(130b)는, 상기 온풍통로(112)와 냉풍통로(111)의 상,하 배치에 대응하여 상,하로 배치된다.
그리고, 상기 상측에 배치된 제1블로어(130a)와 하측에 배치된 제2블로어(130b)는, 도 8과 같이 상기 원심팬(132,136)의 축방향으로 서로 엇갈리게 배치된 상태에서 상,하 방향(원심팬의 축방향에 대해 직각방향)으로 일부 중첩되게 배치된다.
이처럼, 상기 제1블로어(130a)와 제2블로어(130b)가 서로 엇갈린 상태에서 상,하방향으로 일부 중첩되게 구성됨으로써 공간 효율을 극대화할 수 있어 시스템의 패키지 축소 및 중량을 더욱 절감할 수 있다.
상기 제1블로어(130a)는, 상기 온풍통로(112) 입구(112a)측에 연결되는 스크롤케이스(131)와, 상기 스크롤케이스(131)의 내부에 회전가능하게 설치되는 원심팬(132)과, 상기 스크롤케이스(131)의 측면에 설치되어 상기 원심팬(132)을 회전시키는 모터(133)로 이루어진다.
또한, 상기 제1블로어(130a)의 스크롤케이스(131)에서 상기 모터(133)의 반대편 측면에는 내,외기가 유입되는 인렛링(131a)이 형성된다.
즉, 상기 스크롤케이스(131)에서 후술하는 인테이크 덕트(140)가 설치되는 측면에는 상기 인렛링(131a)이 형성되고, 그 반대편 측면에는 상기 모터(133)가 설치되는 것이다.
상기 제2블로어(130b)는, 상기 냉풍통로(111) 입구(111a)측에 연결되는 스크롤케이스(135)와, 상기 스크롤케이스(135)의 내부에 회전가능하게 설치되는 상기 원심팬(136)과, 상기 스크롤케이스(135)의 측면에 설치되어 상기 원심팬(136)을 회전시키는 모터(137)로 이루어진다.
또한, 제2블로어(130b)의 스크롤케이스(135)에서 상기 모터(137)의 반대편 측면에는 내,외기가 유입되는 인렛링(135a)이 형성된다.
즉, 상기 스크롤케이스(135)에서 후술하는 인테이크 덕트(140)가 설치되는 측면에는 상기 인렛링(135a)이 형성되고, 그 반대편 측면에는 상기 모터(137)가 설치되는 것이다.
그리고, 상기 제1블로어(130a)와 제2블로어(130b)는, 각각의 원심팬이 동일방향에서 공기를 흡입하도록 구성된다.
이로힌해, 상기 제1블로어(130a)의 인렛링(131a)과 상기 제2블로어(130b)의 인렛링(135a)은, 상기 제1블로어(130a)의 스크롤케이스(131)와 상기 제2블로어(130b)의 스크롤케이스(135)에서 동일방향 측면에 형성된다.
한편, 상기 제1블로어(130a)와 제2블로어(130b)의 각각의 모터(133,137) 회전축은 동일 방향으로 배치된다.
그리고, 상기 제1,2블로어(130a,130b)의 스크롤케이스(131,135)는, 각각 내부에 설치된 원심팬(132,136)을 중심으로 스크롤 형태로 형성된다. 따라서, 상기 스크롤케이스(131,135)의 내부에서 상기 원심팬(132,136) 둘레의 공기통로는 스크롤 시작지점에서부터 끝지점으로 갈수록 그 단면적이 점차 커지게 된다.
이때, 상기 제1블로어(130a)의 스크롤케이스(131) 스크롤방향과, 상기 제2블로어(130b)의 스크롤케이스(135) 스크롤방향은 서로 반대방향으로 형성되고,
상기 제1블로어(130a)의 원심팬(132)과, 상기 제2블로어(130b)의 원심팬(136)은 서로 반대방향으로 회전하도록 설치된다.
이처럼, 상기 공조케이스(110)의 온풍통로(112)와 냉풍통로(111)가 상,하로 배치된 구조에서, 상기 제1블로어(130a)와 제2블로어(130b)가 상기 원심팬(132,136)의 축방향으로 서로 엇갈리게 배치되면서 상,하 방향으로 일부 중첩되게 배치되고, 또한 상기 제1,2블로어(130a,130b)의 각 원심팬(132,136)이 서로 반대방향으로 회전하도록 구성됨과 아울러 상기 제1,2블로어(130a,130b)의 각 스크롤케이스(131,135)의 스크롤방향도 서로 반대방향으로 배치함으로써, 공간 효율을 더욱 극대화하여 시스템의 패키지 및 중량을 더욱 축소할 수 있는 것이다.
한편, 도 5를 참조하면, 상기 제1블로어(130a)의 스크롤케이스(131)는 스크롤방향이 반시계방향으로 형성되어 스크롤케이스(131)내에서도 반시계방향으로 공기가 유동한 후 온풍통로(112)로 송풍되고,
상기 제2블로어(130b)의 스크롤케이스(135)는 스크롤방향이 시계방향으로 형성되어 스크롤케이스(135)내에서도 시계방향으로 공기가 유동한 후 냉풍통로(111)로 송풍되게 된다.
한편, 상기 제1블로어(130a)의 스크롤케이스(131) 토출구(134)는 상기 온풍통로(112)의 입구(112a)와 연결되고, 상기 제2블로어(130b)의 스크롤케이스(135) 토출구(138)는 상기 냉풍통로(111)의 입구(111a)와 연결된다.
그리고, 상기 제1블로어(130a)와 제2블로어(130b)의 동일방향 측면에는, 상기 제1,2블로어(130a,130b)로 각각 내,외기를 공급하는 인테이크 덕트(140)가 설치된다.
상기 인테이크 덕트(140)는, 상기 제1블로어(130a)와 연통하는 제1유로(141) 및 상기 제2블로어(130b)와 연통하는 제2유로(142)를 갖는 하나의 인테이크 덕트(140)로 구성되어, 상기 제1,2블로어(130a,130b)가 상기 하나의 인테이크 덕트(140)를 사용하게 된다.
즉, 제1,2블로어(130a,130b)와 같이 두 개의 블로어가 동일방향으로 내,외기를 흡입하는 구조에서 하나의 인테이크 덕트(140)를 구성함으로써, 공간 효율 극대화를 통한 시스템의 패키지를 축소하고 중량도 절감할 수 있는 것이다.
상기 인테이크 덕트(140)는, 상기 인테이크 덕트(140)의 제1유로(141)측에 각각 형성되어 내기를 유입하는 제1내기유입구(143) 및 외기를 유입하는 제1외기유입구(144)와, 상기 인테이크 덕트(140)의 제2유로(142)측에 각각 형성되어 내기를 유입하는 제2내기유입구(145) 및 외기를 유입하는 제2외기유입구(146)와, 상기 제1유로(141)내에 설치되어 상기 제1내기유입구(143)와 제1외기유입구(144)를 개폐하는 제1내외기전환도어(147)와, 상기 제2유로(142)내에 설치되어 상기 제2내기유입구(145)와 제2외기유입구(146)를 개폐하는 제2내외기전환도어(148)를 구비하여 구성된다.
상기 제1내기유입구(143) 및 제1외기유입구(144)와, 상기 제2내기유입구(145) 및 제2외기유입구(146)는 서로 직각방향으로 배치된다.
또한, 상기 제1내외기전환도어(147)와 상기 제2내외기전환도어(148)도 서로 직각방향으로 배치된다.
이때, 상기 제1외기유입구(144)는 상기 인테이크 덕트(140)의 제1유로(141) 상측면에 형성되고, 상기 제2외기유입구(146)는 상기 인테이크 덕트(140)의 제2유로(142) 상측면에 형성된다.
상기 제1내기유입구(143)는 상기 인테이크 덕트(140)의 제1유로(141) 측면에 형성되고, 상기 제2내기유입구(145)는 상기 인테이크 덕트(140)의 제2유로(142) 측면에 형성된다.
그리고, 상기 인테이크 덕트(140)에는, 상기 제1내기유입구(143) 및 제2내기유입구(145)를 차량 실내와 연결하는 내기유입덕트(149)가 구비된다. 따라서, 차량 실내의 내기가 상기 내기유입덕트(149)로 유입되어 유동하게 되고, 상기 내기유입덕트(149)를 따라 유동하는 내기는 개방되어 있는 제1내기유입구(143) 또는 제2내기유입구(145)를 통해 제1블로어(130a) 또는 제2블로어(130b)로 유입된다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1외기유입구(144) 및 제2외기유입구(146)에는 별도의 덕트가 설치되어, 외기가 상기 덕트를 통해 제1외기유입구(144) 또는 제2외기유입구(146)로 유입된다.
상기 제1내외기전환도어(147)의 회전축은 상기 제1블로어(130a)의 원심팬(132) 축방향에 대해 직각으로 배치되고, 상기 제2내외기전환도어(148)의 회전축은 상기 제2블로어(130b)의 원심팬(136) 축방향과 동일방향으로 배치된다.
한편, 내기유입모드시 상기 제1내외기전환도어(147)는 제1내기유입구(143)를 개방하고, 상기 제2내외기전환도어(148)는 제2내기유입구(145)를 개방하며, 외기유입모드시 상기 제1내외기전환도어(147)는 제1외기유입구(144)를 개방하고, 상기 제2내외기전환도어(148)는 제2외기유입구(146)를 개방하게 된다.
이처럼, 상기 제1,2내외기전환도어(147,148)를 통해 상기 제1블로어(130a)와 제2블로어(130b)에 내기 또는 외기를 선택적으로 공급하게 된다.
그리고, 상기 공조케이스(110)의 온풍통로(112) 출구측에는, 상기 응축기(102)를 통과한 온풍을 차실내로 토출하는 온풍토출구(112b) 및 차실외로 방출하는 온풍방출구(119b)와, 상기 온풍토출구(112b)와 온풍방출구(119b)를 개폐하는 온풍 모드도어(121)가 구비되고,
상기 공조케이스(110)의 냉풍통로(111) 출구측에는, 상기 증발기(104)를 통과한 냉풍을 차실내로 토출하는 냉풍토출구(111b) 및 차실외로 방출하는 냉풍방출구(119a)와, 상기 냉풍토출구(111b)와 냉풍방출구(119a)를 개폐하는 냉풍 모드도어(120)가 구비된다.
따라서, 냉방모드시에는 도 9와 같이 상기 냉풍토출구(111b)와 온풍방출구(119b)가 개방되어, 상기 냉풍통로(111)를 유동하는 공기는 증발기(104)를 통과하면서 냉각된 후 냉풍토출구(111b)를 통해 차실내로 토출되어 냉방하게 되고, 이때 상기 온풍통로(112)를 유동하는 공기는 응축기(102)를 통과하면서 가열된 후 온풍방출구(119b)를 통해 차실외로 배출되게 된다.
난방모드시에는 도 10과 같이 온풍토출구(112b)와 냉풍방출구(119a)가 개방되어, 상기 온풍통로(112)를 유동하는 공기는 응축기(102)를 통과하면서 가열된 후 온풍토출구(112b)를 통해 차실내로 토출되어 난방하게 되고, 이때 상기 냉풍통로(111)를 유동하는 공기는 증발기(104)를 통과하면서 냉각된 후 냉풍방출구(119a)를 통해 차실외로 배출되게 된다.
이하, 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 냉매유동과정을 설명하기로 한다.
먼저, 상기 압축기(100)에서 압축되어 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 수냉식 응축기(101)로 유입되어 냉각수와 열교환하면서 응축된 후 상기 응축기(102)로 유입된다.
상기 응축기(102)로 유입된 냉매는, 응축기(102)를 통과하는 공기와 열교환하게 되고, 이 과정에서 냉매가 과냉각 된다.
상기 응축기(102)에서 배출된 냉매는, 상기 팽창수단(103)으로 유입되어 감압 팽창 된다.
상기 팽창수단(103)에서 감압 팽창된 냉매는, 저온 저압의 무화 상태가 되어 상기 증발기(104)로 유입되고, 상기 증발기(104)로 유입된 냉매는 증발기(104)를 통과하는 공기와 열교환하여 증발하게 된다.
이후, 상기 증발기(104)에서 배출된 저온 저압의 냉매는, 상기 압축기(100)로 유입된 후 상술한 바와 같은 냉동사이클을 재순환하게 된다.
이하, 냉방모드, 난방모드시의 공기유동과정을 설명하기로 한다.
가. 냉방모드
냉방모드시에는, 도 9와 같이, 상기 냉풍 모드도어(120)가 상기 냉풍토출구(111b)를 개방하도록 작동하고, 상기 온풍 모드도어(121)는 상기 온풍방출구(119b)를 개방하도록 작동하게 된다.
그리고, 내기유입모드 또는 외기유입모드에 따라 제1,2내외기전환도어(147,148)가 작동하여 상기 제1,2블로어(130a,130b)측으로 내기나 외기를 선택적으로 공급하게 된다.
따라서, 상기 제1,2블로어(130a,130b)가 작동하게 되면, 상기 인테이크덕트(140)의 제1,2내기유입구(143,145) 또는 제1,2외기유입구(144,146)를 통해 유입되는 내기 또는 외기가 상기 제1,2블로어(130a,130b)로 흡입된 후 상기 냉풍통로(111) 및 온풍통로(112)로 각각 공급된다.
상기 냉풍통로(111)로 공급되는 공기는 증발기(104)를 통과하면서 냉각된 후 냉풍토출구(111b)를 통해 차실내로 토출되어 냉방하게 된다.
이때, 상기 온풍통로(112)로 공급되는 공기는 응축기(102)를 통과하면서 가열된 후 온풍방출구(119b)를 통해 차실외로 배출된다.
나.난방모드
난방모드시에는, 도 10과 같이, 상기 온풍 모드도어(121)가 온풍토출구(112b)를 개방하도록 작동하고, 상기 냉풍 모드도어(120)는 상기 냉풍방출구(119a)를 개방하도록 작동하게 된다.
그리고, 내기유입모드 또는 외기유입모드에 따라 제1,2내외기전환도어(147,148)가 작동하여 상기 제1,2블로어(130a,130b)측으로 내기나 외기를 선택적으로 공급하게 된다.
따라서, 상기 제1,2블로어(130a,130b)가 작동하게 되면, 상기 인테이크덕트(140)의 제1,2내기유입구(143,145) 또는 제1,2외기유입구(144,146)를 통해 유입되는 내기 또는 외기가 상기 제1,2블로어(130a,130b)로 흡입된 후 상기 냉풍통로(111) 및 온풍통로(112)로 각각 공급된다.
상기 온풍통로(112)로 공급되는 공기는 응축기(102)를 통과하면서 가열된 후 온풍토출구(112b)를 통해 차실내로 토출되어 난방하게 된다.
이때, 상기 냉풍통로(111)로 공급되는 공기는 증발기(104)를 통과하면서 냉각된 후 냉풍방출구(119a)를 통해 차실외로 배출된다.
100: 압축기 101: 수냉식 응축기
102: 응축기 104: 증발기
110: 공조케이스 111: 냉풍통로
111b: 냉풍토출구
112: 온풍통로 112b: 온풍토출구
113: 구획벽
119a: 냉풍방출구 119b: 온풍방출구
120: 냉풍 모드도어 121: 온풍 모드도어
130: 송풍장치 130a: 제1블로어
130b: 제2블로어 131,135: 스크롤케이스
132,136: 원심팬 133,137: 모터
134,138: 토출구
140: 인테이크덕트 141: 제1유로
142: 제2유로 143: 제1내기유입구
144: 제1외기유입구 145: 제2내기유입구
146: 제2외기유입구 147: 제1내외기전환도어
148: 제2내외기전환도어 149: 내기유입덕트

Claims (10)

  1. 압축기(100), 응축기(102), 팽창수단(103), 증발기(104)가 냉매순환라인(R)으로 연결되어 이루어진 차량용 히트 펌프 시스템에 있어서,
    상기 증발기(104)가 설치되는 냉풍통로(111) 및 상기 응축기(102)가 설치되는 온풍통로(112)가 구획 형성되는 공조케이스(110)와,
    상기 공조케이스(110)의 온풍통로(112) 입구(112a)측에 설치되며 상기 온풍통로(112)로 공기를 송풍하도록 원심팬(132)을 구비한 제1블로어(130a)와,
    상기 공조케이스(110)의 냉풍통로(111) 입구(111a)측에 설치되며 상기 냉풍통로(111)로 공기를 송풍하도록 원심팬(136)을 구비한 제2블로어(130b)를 포함하며,
    상기 제1블로어(130a)와 제2블로어(130b)는, 상기 원심팬(132,136)의 축방향으로 서로 엇갈리게 배치된 상태에서 상,하 방향으로 일부 중첩되게 배치되며,
    상기 제1블로어(130a)를 마주하며 상기 제2블로어(130b)의 상부에 위치된 사이 공간에 상기 제1,2블로어(130a,130b)로 각각 내,외기를 공급하는 인테이크 덕트(140)가 설치되고,
    상기 인테이크 덕트(140)에 형성되며 상기 제1블로어(130a)를 향하는 제1내기유입구(143)와 제1외기유입구(144)는 서로 직각방향으로 배치되고, 상기 인테이크 덕트(140)에 형성되며 상기 제2블로어(130b)를 향하는 제2내기유입구(145)와 제2외기유입구(146)는 서로 직각방향으로 배치되며,
    제1내기유입구(143)와 제1외기유입구(144) 사이의 제1내외기전환도어(147)와, 제2내기유입구(145)와 제2외기유입구(146) 사이의 제2내외기전환도어(148)는 서로 직각방향으로 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1블로어와 제2블로어는, 각각의 원심팬이 동일방향에서 공기를 흡입하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 온풍통로(112)와 냉풍통로(111)는, 상기 공조케이스(110)의 내부에서 상,하로 배치되고,
    상기 제1블로어(130a)와 제2블로어(130b)는, 상기 온풍통로(112)와 냉풍통로(111)의 배치에 대응하여 상,하로 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1블로어(130a)는, 상기 온풍통로(112) 입구(112a)측에 연결되는 스크롤케이스(131)와, 상기 스크롤케이스(131)의 내부에 회전가능하게 설치되는 상기 원심팬(132)과, 상기 스크롤케이스(131)의 측면에 설치되어 상기 원심팬(132)을 회전시키는 모터(133)로 이루어지고,
    상기 제2블로어(130b)는, 상기 냉풍통로(111) 입구(111a)측에 연결되는 스크롤케이스(135)와, 상기 스크롤케이스(135)의 내부에 회전가능하게 설치되는 상기 원심팬(136)과, 상기 스크롤케이스(135)의 측면에 설치되어 상기 원심팬(136)을 회전시키는 모터(137)로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1블로어(130a)의 스크롤케이스(131) 스크롤방향과, 상기 제2블로어(130b)의 스크롤케이스(135) 스크롤방향은 서로 반대방향으로 형성되고,
    상기 제1블로어(130a)의 원심팬(132)과, 상기 제2블로어(130b)의 원심팬(136)은 서로 반대방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 인테이크 덕트(140)는, 상기 제1블로어(130a)와 연통하는 제1유로(141) 및 상기 제2블로어(130b)와 연통하는 제2유로(142)를 갖는 하나의 인테이크 덕트(140)로 구성되어, 상기 제1,2블로어(130a,130b)가 상기 하나의 인테이크 덕트(140)를 사용하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 인테이크 덕트(140)는,
    상기 인테이크 덕트(140)의 제1유로(141)측에 각각 형성되어 내기를 유입하는 제1내기유입구(143) 및 외기를 유입하는 제1외기유입구(144)와,
    상기 인테이크 덕트(140)의 제2유로(142)측에 각각 형성되어 내기를 유입하는 제2내기유입구(145) 및 외기를 유입하는 제2외기유입구(146)와,
    상기 제1유로(141)내에 설치되어 상기 제1내기유입구(143)와 제1외기유입구(144)를 개폐하는 제1내외기전환도어(147)와,
    상기 제2유로(142)내에 설치되어 상기 제2내기유입구(145)와 제2외기유입구(146)를 개폐하는 제2내외기전환도어(148)를 구비한 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 인테이크 덕트(140)에는, 상기 제1내기유입구(143) 및 제2내기유입구(145)를 차량 실내와 연결하는 내기유입덕트(149)가 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 공조케이스(110)의 온풍통로(112) 출구측에는, 상기 응축기(102)를 통과한 온풍을 차실내로 토출하는 온풍토출구(112b) 및 차실외로 방출하는 온풍방출구(119b)와, 상기 온풍토출구(112b)와 온풍방출구(119b)를 개폐하는 온풍 모드도어(121)가 구비되고,
    상기 공조케이스(110)의 냉풍통로(111) 출구측에는, 상기 증발기(104)를 통과한 냉풍을 차실내로 토출하는 냉풍토출구(111b) 및 차실외로 방출하는 냉풍방출구(119a)와, 상기 냉풍토출구(111b)와 냉풍방출구(119a)를 개폐하는 냉풍 모드도어(120)가 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
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