KR102245149B1 - 차량용 공조장치 - Google Patents

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Abstract

통합형 히트펌프 시스템의 구조에 있어서 전장 폐열 회수 장치를 구성하여 난방 성능을 추가적으로 향상시킴과 아울러 냉방 모드시 냉매를 이용하여 전기차량의 배터리 냉각을 가능하게 하는 차량용 공조장치가 개시된다. 차량용 공조장치는 냉매를 순환시켜 차량 실내의 냉방 또는 난방을 수행하는 냉매순환 시스템을 구비한 차량용 공조장치에 있어서, 차량의 배터리 시스템과 열교환하는 제1 냉각제 배관을 구비하고, 상기 냉매순환 시스템의 냉매와 상기 제1 냉각제 배관의 냉각제를 선택적으로 열교환시킨다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONER FOR VEHICLES}
본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공조케이스 내부의 제1 공기통로와 제2 공기통로에 증발기와 응축기가 각각 설치되어 통합형으로 냉방 및 난방을 수행하는 히트펌프 시스템으로 구성된 차량용 공조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 공조장치는 차량 외부의 공기를 차량 실내로 도입하거나 차량 실내의 공기를 순환시키는 과정에서 공기를 가열 또는 냉각시켜 차량 실내를 냉방 또는 난방하기 위한 장치이다. 공조케이스의 내부에는 냉각작용을 위한 증발기와 가열작용을 위한 히터코어가 구비된다. 차량용 공조장치는 증발기나 히터코어에 의해 냉각 또는 가열된 공기를 송풍 모드 전환용 도어를 사용하여 차량 실내의 각 부분으로 선택적으로 송풍하도록 이루어진다.
공조장치의 냉방 사이클은 냉매를 압축하여 송출하는 압축기(Compressor)와, 압축기에서 송출되는 고압의 냉매를 응축하는 응축기(Condenser)와, 응축기에서 응축되어 액화된 냉매를 교축하는 팽창밸브(Expansion Valve)와, 팽창밸브에 의해 교축된 저압의 액상 냉매를 차량 실내측으로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 실내에 토출되는 공기를 냉각하는 증발기(Evaporator) 등이 냉매 파이프로 연결되어 이루어진다.
최근에는, 냉방 사이클만을 이용하여 냉방 및 난방을 수행하는 히트펌프 시스템이 개발되고 있다. 도 1은 종래의 차량용 히트펌프 시스템의 냉방 모드를 도시한 것이고, 도 2는 종래의 차량용 히트펌프 시스템의 난방 모드를 도시한 것이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 차량용 히트펌프 시스템은 공조케이스(10)의 내부에 냉풍통로(11)와 온풍통로(12)가 구획 형성되고, 냉풍통로(11)에는 냉방을 위한 증발기(4)가 구비되며 온풍통로(12)에는 난방을 위한 응축기(2)가 구비된다.
공조케이스(10)의 출구 측에는 실내로 공기를 공급하기 위한 공기 토출구(15)와, 실외로 공기를 방출하기 위한 공기 방출구(16)가 형성된다. 냉풍통로(11)와 온풍통로(12)의 각 입구 측에는 개별 작동하는 블로어(20)가 각각 구비된다.
냉매 라인(5)에는 압축기(1), 응축기(2), 팽창밸브(3) 및 증발기(4)가 순차로 구비된다. 압축기(1)와 응축기(2)의 사이의 냉매 라인(5)에서 수냉 라인(7)이 분지되고, 수냉 라인(7)에 수냉식 응축기(32)가 구비된다. 냉매 라인(5)과 수냉 라인(7)의 분지 지점에 냉매가 수냉식 응축기(32)를 선택적으로 통과하거나 바이패스하도록 하는 3방향 밸브(31)가 구비된다. 수냉 라인(7)에는 냉매 라인(5)의 냉매가 수냉식 응축기(32)로 역류하는 것을 방지하는 체크밸브(37)가 구비된다.
차량에는 저온 라디에이터(LTR:34)가 구비되고, 저온 라디에이터(34)의 일 측에 송풍기(35)가 설치될 수 있다. 전기차에는 인버터, 드라이빙 모터 등을 구동하기 위한 장치인 파워 일렉트릭 모듈(Power Electric Module:36)이 구비된다. 파워 일렉트릭 모듈(36)에서 발생하는 열은 이를 통과하는 냉각수 라인(8)의 냉각수와 열교환한 후 저온 라디에이터(34)를 통과하면서 방열된다. 냉각수 라인(8)은 수냉식 응축기(32)를 통과하여, 냉각수는 수냉 라인(7)의 냉매와 열교환한다. 냉각수 라인(8)에는 워터 펌프(33)가 구비된다.
도 1을 참조하면, 난방 모드 시, 온풍통로(12)의 응축기(2)를 통과하면서 가열된 온풍은 공기 토출구(15)를 통해 차량 실내로 토출되어 난방이 이루어짐과 동시에, 냉풍통로(11)의 증발기(4)를 통과하면서 냉각된 냉풍은 공기 방출구(16)를 통해 차량 실외로 배출된다. 또한, 냉매 라인(5)의 냉매는 압축기(1), 응축기(2), 팽창밸브(3) 및 증발기(4)의 순서로 유동하며, 수냉식 응축기(32)에서 냉매와 냉각수의 열교환은 이루어지지 않는다.
도 2를 참조하면, 냉방 모드 시, 냉풍통로(11)의 증발기(4)를 통과하면서 냉각된 냉풍이 공기 토출구(15)를 통해 차량 실내로 토출되어 냉방이 이루어짐과 동시에, 온풍통로(12)의 응축기(2)를 통과하면서 가열된 온풍은 공기 방출구(16)를 통해 차량 실외로 배출된다. 또한, 냉매 라인(5)의 냉매는 압축기(1), 수냉식 응축기(32), 응축기(2), 팽창밸브(3) 및 증발기(4)의 순서로 유동하며, 냉각수 라인(8)의 냉각수는 파워 일렉트릭 모듈(36), 저온 라디에이터(34)를 통과한 후 수냉식 응축기(32)를 통과하면서 수냉 라인(7)의 냉매와 열교환한다.
한편, 종래의 전기차량에 설치되는 히트펌프 시스템 구조의 공조장치는 난방 모드시 성능을 향상하기 위해 전장 폐열을 회수하는 칠러를 활용하여 냉매에 열을 전달하는 구성을 적용하고 있다. 통상의 전기차량에는 배터리의 수명 향상을 위한 배터리 열관리 시스템이 구성되며, 배터리 냉각을 위해 실내의 찬 공기를 흡입하여 배터리를 냉각하는 방식을 채택하고 있다.
종래의 히트펌프 시스템 구조의 차량용 공조장치는 실내의 찬 공기를 흡입하여 배터리를 냉각하는 쿨링 시스템을 요구함에 따라 차가운 공기가 손실되어 냉방 성능을 저하시키는 문제점이 있다.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 통합형 히트펌프 시스템의 구조에 있어서 전장 폐열 회수 장치를 구성하여 난방 성능을 추가적으로 향상시킴과 아울러 냉방 모드시 냉매를 이용하여 전기차량의 배터리 냉각을 가능하게 하는 차량용 공조장치를 제공한다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치는 냉매를 순환시켜 차량 실내의 냉방 또는 난방을 수행하는 냉매순환 시스템을 구비한 차량용 공조장치에 있어서, 차량의 배터리 시스템과 열교환하는 제1 냉각제 배관을 구비하고, 상기 냉매순환 시스템의 냉매와 상기 제1 냉각제 배관의 냉각제를 선택적으로 열교환시킨다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치는 배터리 냉각을 위한 요구되는 별도의 쿨링 시스템을 요구하지 않고 실내 차가운 공기를 이용하지 않아 냉방 성능의 저하를 방지하며, 난방 성능을 추가적으로 향상시킬 수 있고 배터리의 냉각을 효율적으로 수행할 수 있다.
도 1은 종래의 차량용 히트펌프 시스템의 냉방 모드를 도시한 것이고,
도 2는 종래의 차량용 히트펌프 시스템의 난방 모드를 도시한 것이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 구성도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 냉방 모드를 도시한 것이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 난방 모드를 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 차량용 공조장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치는 냉매를 순환시켜 차량 실내의 냉방 또는 난방을 수행하는 냉매순환 시스템을 구비한다.
더욱 상세하게는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치는 냉매순환 시스템이 단일 방향으로 냉매의 흐름을 갖는 사이클로서, 증발기(150)를 통과한 찬 공기와 응축기(130)를 통과한 더운 공기를 서로 다른 통로에 배치시켜 차량 실내의 냉방 또는 난방을 수행하는 통합형 히트펌프 시스템으로 구성된다. 이러한 공조장치는 그 자체로 메인 공조장치로서 기능을 수행하거나 메인 공조장치를 보조하는 보조 공조장치로서 시트 하부, 천장 등의 적소에 설치될 수 있다.
차량용 공조장치는 공조케이스(110)와, 증발기(150)와, 응축기(130)와, 압축기(120)와, 팽창수단과, 제1 블로어(182) 및 제2 블로어(181)를 포함하여 이루어진다. 냉매순환 시스템은 압축기(120), 응축기(130), 팽창수단 및 증발기(150)가 냉매 배관(155)에 순차로 구성되어 이루어진다.
공조케이스(110)에는 제1 공기통로(101)와 제2 공기통로(102)가 구획 형성된다. 제1 공기통로(101)를 통해서는 내기 또는 외기가 선택적으로 유입되며, 제2 공기통로(102)를 통해서도 내기 또는 외기가 선택적으로 유입된다. 아울러, 공조케이스(110)에는 공기유입구 및 공기배출구가 마련된다. 공기유입구를 통해 공조케이스(110) 내부로 공기가 유입되고 공기배출구를 통해 공조케이스(110)에서 공기가 배출된다.
공기유입구는 내기유입구와 외기유입구를 포함하며, 내기유입구와 외기유입구를 각각 선택적으로 개폐하는 개폐도어와, 개폐도어를 작동시키는 액추에이터를 구비할 수 있다.
공기배출구는 제1 공기통로(101)에 형성되는 온풍토출구(113) 및 온풍방출구(111)와, 제2 공기통로(102)에 형성되는 냉풍토출구(114) 및 냉풍방출구(112)를 포함한다. 온풍토출구(113)는 응축기(130)를 통과한 공기를 차량 실내로 공급하기 위한 것이고, 온풍방출구(111)는 응축기(130)를 통과한 공기를 차량 실외로 배출하기 위한 것이다. 냉풍토출구(114)는 증발기(150)를 통과한 공기를 차량 실내로 공급하기 위한 것이고, 냉풍방출구(112)는 증발기(150)를 통과한 공기를 차량 실외로 배출하기 위한 것이다.
공조케이스(110) 내에는 냉풍 모드도어(116) 및 온풍 모드도어(115)가 구비된다. 냉풍 모드도어(116)는 제2 공기통로(102)에 구비되며, 온풍 모드도어(115)는 제1 공기통로(101)에 구비된다. 냉풍 모드도어(116)는 냉풍토출구(114)와 냉풍방출구(112) 사이에 회전 가능하게 구비되어, 회전 조작에 의해 공기를 냉풍토출구(114)와 냉풍방출구(112)로 선택적으로 배출시킨다. 온풍 모드도어(115)는 온풍토출구(113)와 온풍방출구(111) 사이에 회전 가능하게 구비되어, 회전 조작에 의해 공기를 온풍토출구(113)와 온풍방출구(111)로 선택적으로 배출시킨다.
증발기(150)는 제2 공기통로(102)에 구비된다. 증발기(150)는 후술할 팽창수단에서 배출되어 유동하는 저압의 액상 냉매를 공조케이스(110) 내의 공기와 열교환시켜 증발시킴으로써 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 공기를 냉각한다.
응축기(130)는 제1 공기통로(101)에 구비된다. 응축기(130)는 후술할 압축기(120)에서 배출되어 유동하는 고온 고압의 기상 냉매를 공조케이스(110) 내의 공기와 열교환시킨다. 이 과정에서 냉매는 응축되고 공기는 가열된다.
압축기(120)는 전기적인 에너지를 통해 구동되는 전동 압축기(Electro compressor)로 구성된다. 압축기(120)는 증발기(150)를 통과한 저온 저압의 기상 냉매를 흡입하고 압축하여 고온 고압의 기체 상태로 냉매를 응축기(130)를 향해 토출한다.
팽창수단은 응축기(130)에서 배출되어 유동하는 액상 냉매를 교축 작용으로 급속히 팽창시켜 저온 저압의 습포화 상태로 냉매를 증발기(150)로 보낸다. 팽창수단은 EXV, TXV 또는 오리피스 구조 등으로 구성될 수 있다.
제1 블로어(182)는 제1 공기통로(101)에 배치된다. 또한, 제2 블로어(181)는 제2 공기통로(102)에 배치된다. 제1 블로어(182) 및 제2 블로어(181)는 팬(Fan)과 이를 구동하는 모터 등으로 구성된다.
차량용 공조장치는 증발기(150)와 응축기(130)에 내기와 외기를 선택적으로 공급하도록 구성된다. 냉방 모드 시, 내기는 증발기(150)와 열교환되어 차량 실내로 공급되며, 외기는 응축기(130)와 열교환되어 차량 실외로 배출된다. 난방 모드 시, 내기는 응축기(130)와 열교환되어 차량 실내로 공급되며, 외기는 증발기(150)와 열교환되어 차량 실외로 배출된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치는 제1 냉각제 배관(173)과, 제2 냉각제 배관(174) 및 제3 냉각제 배관(195)을 포함한다. 제1 냉각제 배관(173), 제2 냉각제 배관(174) 및 제3 냉각제 배관(195)에는 냉각제가 유동하며, 냉각제는 물로 구성될 수 있다. 하지만, 냉각제가 반드시 냉각수에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치는 전기차량용 열관리 시스템을 갖는 것으로서, 배터리 시스템(162)은 "배터리(Battery)"라는 용어와 호환되어 사용될 수 있으며, 본 실시 예에서는 배터리, 배터리 팩, 커패시터 또는 수퍼 커패시터와 같이 충전 및 방전되는 능력을 갖는 전기 에너지 축전 시스템을 의미한다. 아울러, 본 실시 예의 차량용 공조장치는 EV로 인용되는 전기차량(Electric Vehicle), PHEV로 인용되기도 하는 플러그인 하이브리드 차량 또는 하이브리드 차량(HEV), 전기 구동 시스템을 포함하는 다수의 추진원을 이용하는 하이브리드 차량에 적용될 수 있다.
제1 냉각제 배관(173)은 차량의 배터리 시스템(162)과 열교환한다. 냉매순환 시스템의 냉매와 제1 냉각제 배관(173)의 냉각제는 선택적으로 열교환되도록 구성된다. 본 실시 예에서 냉매순환 시스템의 냉매와 제1 냉각제 배관(173)의 냉각제는 항시 열교환하는 것으로 구성되지만, 후술할 냉매 배관(155)과 냉매 분지 배관(165)의 분지 지점에 개폐 수단을 구비하여 냉매와 냉각제 간의 선택적인 열교환이 이루어지도록 구성하는 것도 가능하다.
제2 냉각제 배관(174)은 적어도 하나의 구동렬 부품(166)과 열교환한다. 구동렬 부품(Drive Train Component:166)은 예를 들어, 전기 차량의 전기 모터, 전력 전자부품, 인버터 등일 수 있다. 차량용 공조장치는 밸브 시스템을 포함한다. 밸브 시스템은 제1 냉각제 배관(173)과 제2 냉각제 배관(174)을 선택적으로 연결시켜, 냉각제를 배터리 시스템(162)과 구동렬 부품(166) 중 적어도 하나로 순환시킨다. 제1 냉각제 배관(173)의 내부에 냉각제를 순환시키기 위한 제1 순환펌프(163)를 구비한다.
더욱 상세하게는, 밸브 시스템은 제1 삼방향 밸브(172) 및 제2 삼방향 밸브(171)를 포함한다. 제1 삼방향 밸브(172)는 냉각제 유동 방향으로 배터리 시스템(162)의 상류 측 제1 냉각제 배관(173)과 제2 냉각제 배관(174)과의 연결부위에 구비된다. 제2 삼방향 밸브는 냉각제 유동 방향으로 배터리 시스템(162)의 하류 측 제1 냉각제 배관(173)과 제2 냉각제 배관(174)과의 연결부위에 구비된다.
응축기(130)와 증발기(150)의 사이 냉매 배관(155)에서 냉매 분지 배관(165)이 분지된다. 냉매 분지 배관(165)은 증발기(150)를 바이패스 하는 냉매 통로이다. 냉매 분지 배관(165)에는 열교환기의 일종인 칠러(161)가 구비된다. 냉매 분지 배관(165)과 제1 냉각제 배관(163)은 모두 칠러(161)를 통과한다. 칠러(161)는 냉매 분지 배관(165)의 냉매와 제1 냉각제 배관(173)의 냉각제를 열교환시킨다.
냉매 배관(155)은 냉매 유동 방향으로 증발기(150)의 상류 측에 제1 팽창수단(140)을 구비한다. 냉매 분지 배관(165)은 응축기(130)와 제1 팽창수단(140)의 사이에서 분지되어 증발기(150)와 압축기(120)의 사이에 합류한다. 또한, 냉매 분지 배관(165)에 제2 팽창수단(164)을 구비한다.
제1 팽창수단(140)은 EXV 등의 팽창밸브로 구성되며, 제2 팽창수단(164)은 EXV 등의 팽창밸브 또는 오리피스(Orifice)로 구성된다. 이러한 구성을 통해, 냉방 모드 또는 난방 모드에서 증발기(150)와 칠러(161) 간의 유량 배분을 제어할 수 있다.
제3 냉각제 배관(195)은 전기차량의 파워 일렉트릭 모듈(Power Electric Module:192)과 열교환한다. 파워 일렉트릭 모듈(192)은 인버터, 드라이빙 모터 등을 구동하기 위한 장치이다. 제3 냉각제 배관(195)은 냉각제를 순환시키기 위한 제2 순환펌프를 구비한다. 압축기(120)와 응축기(130)의 사이의 냉매 배관(155)에는 수냉 응축기(191)가 구비된다. 수냉 응축기(191)는 냉매순환 시스템의 냉매와 제3 냉각제 배관(195)의 냉각제를 열교환시킨다.
압축기(120)와 응축기(130) 사이의 냉매 배관(155)에서 바이패스 배관(122)이 분지되고, 냉매 배관(155)과 바이패스 배관(122)의 분지 지점에 냉매가 수냉 응축기(191)를 선택적으로 통과하거나 바이패스하도록 하는 제3 삼방향 밸브(121)가 구비된다. 냉매 배관(155)에는 냉매의 역류를 방지하는 체크밸브(123)가 구비될 수 있다.
차량에는 저온 라디에이터(LTR:193)가 구비되고, 저온 라디에이터(193)의 일 측에 송풍기(194)가 설치될 수 있다. 제2 워터펌프에 의해 냉각제는 파워 일렉트릭 모듈(192), 저온 라디에이터(193) 및 수냉 응축기(191)를 순차로 유동한다. 파워 일렉트릭 모듈(192)에서 발생하는 열은 이를 통과하는 제3 냉각제 배관(195)의 냉각제와 열교환한 후 저온 라디에이터(193)를 통과하면서 방열된다. 제3 냉각제 배관(195)은 수냉 응축기(191)를 통과하여, 냉각제는 냉매 배관(155)의 냉매와 열교환한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 냉방 모드를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 냉방 모드 시, 제2 공기통로(102)의 증발기(150)를 통과하면서 냉각된 냉풍이 냉풍토출구(114)를 통해 차량 실내로 토출되어 냉방이 이루어짐과 동시에, 제1 공기통로(101)의 응축기(130)를 통과하면서 가열된 온풍은 온풍방출구(111)를 통해 차량 실외로 배출된다.
제3 냉각제 배관(195)의 냉각제는 파워 일렉트릭 모듈(192), 저온 라디에이터(193)를 통과한 후 수냉 응축기(191)를 통과하면서 냉매 배관(155)의 냉매와 열교환한다.
냉매 배관(155)의 냉매는 압축기(120)에서 토출되어 제3 삼방향 밸브(121)의 조작에 의해 수냉 응축기(191)를 통과하면서 제3 냉각제 배관(195)의 냉각제와 열교환한다. 이후에, 냉매는 응축기(130)를 통과한 후, 일부는 제1 팽창수단(140), 증발기(150)를 거쳐 압축기(120)로 복귀하며, 다른 일부는 냉매 분지 배관(165)을 따라 제2 팽창수단(164), 칠러(161)를 지나 압축기(120)로 복귀한다. 칠러(161)를 통과하는 냉매는 제1 냉각제 배관(173)의 냉각제와 열교환한다.
제1 냉각제 배관(173)을 유동하는 냉각제는 배터리 시스템(162)을 지나 제2 삼방향 밸브(171)의 조작에 의해 칠러(161)를 통과한 후 제1 삼방향 밸브(172)의 조작에 의해 배터리 시스템(162)으로 복귀한다. 칠러(161)에서 차가운 냉매와 열교환한 냉각제의 온도는 낮아져 배터리 시스템(162)이 냉각된다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치의 난방 모드를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 난방 모드 시, 제1 공기통로(101)의 응축기(130)를 통과하면서 가열된 온풍이 온풍토출구(113)를 통해 차량 실내로 토출되어 난방이 이루어짐과 동시에, 제2 공기통로(102)의 증발기(150)를 통과하면서 냉각된 냉풍은 냉풍방출구(112)를 통해 차량 실외로 배출된다. 수냉 응축기(191)에서 냉매와 냉각제의 열교환은 이루어지지 않는다.
냉매 배관(155)의 냉매는 압축기(120)에서 토출되어 제3 삼방향 밸브(121)의 조작에 의해 수냉 응축기(191)를 바이패스하여 응축기(130)를 통과한 후, 일부는 제1 팽창수단(140), 증발기(150)를 거쳐 압축기(120)로 복귀하며, 다른 일부는 냉매 분지 배관(165)을 따라 제2 팽창수단(164), 칠러(161)를 지나 압축기(120)로 복귀한다. 칠러(161)를 통과하는 냉매는 제1 냉각제 배관(173)의 냉각제와 열교환한다.
제1 냉각제 배관(173)을 유동하는 냉각제는 칠러(161)를 지나 제1 삼방향 밸브(172)의 조작에 의해 제2 냉각제 배관(174)으로 유동하여 구동렬 부품(166)을 통과한 후 제2 삼방향 밸브(171)의 조작에 의해 칠러(161)로 복귀한다. 구동렬 부품(166)을 통과하면서 열교환한 냉각제는 구동렬 부품(166)의 폐열에 의해 가열된 후 칠러(161)를 통과한다. 칠러(161)를 통과하면서 냉각제와 열교환한 냉매는 구동렬 부품(166)의 폐열을 회수하여 압축기(120)로 복귀하는 냉매의 온도를 상승시킴에 따라 결론적으로 난방 성능이 향상된다.
지금까지 본 발명에 따른 차량용 공조장치는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
110: 공조케이스 101: 제1 공기통로
102: 제2 공기통로 111: 온풍방출구
112: 냉풍방출구 113: 온풍토출구
114: 냉풍토출구 115: 온풍 모드도어
116: 냉풍 모드도어 120: 압축기
121: 제3 삼방향 밸브 122: 바이패스 배관
130: 응축기 140: 제1 팽창수단
150: 증발기 155: 냉매 배관
161: 칠러 162: 배터리 시스템
163: 제1 워터펌프 164: 제2 팽창수단
165: 냉매 분지 배관 166: 구동렬 부품
171: 제2 삼방향 밸브 172: 제1 삼방향 밸브
173: 제1 냉각제 배관 174: 제2 냉각제 배관
181: 제2 블로어 182: 제1 블로어
191: 수냉 응축기 192: 파워 일렉트릭 모듈
193: 저온 라디에이터 194: 송풍기
195: 제3 냉각제 배관

Claims (9)

  1. 압축기(120), 응축기(130), 팽창수단 및 증발기(150)로 구성되는 냉매순환 시스템을 구비한 차량용 공조장치에 있어서,
    차량의 배터리 시스템(162) 또는 구동렬 부품(166: 전장 폐열)과 열교환하는 제1 냉각제 배관(173)을 구비하고,
    상기 응축기(130)의 후단과 증발기(150)의 전단 냉매 일부가 분기하여 증발기(150)를 바이패스하는 냉매 분지 배관(165)과, 상기 냉매 분지 배관(165)에 구비되어 냉매 분지 배관(165)의 냉매와 제1 냉각제 배관(173)의 냉각제를 열교환시키는 칠러(161)를 구비하며,
    상기 냉매순환 시스템의 냉매와 상기 제1 냉각제 배관(173)의 냉각제를 선택적으로 열교환시키고,
    적어도 하나의 구동렬 부품(166)과 열교환하는 제2 냉각제 배관(174)을 구비하고, 상기 제1 냉각제 배관(173)은 냉각제를 순환시키기 위한 제1 순환펌프(163)를 구비하며, 상기 제1 냉각제 배관(173)과 제2 냉각제 배관(174)을 선택적으로 연결시켜 냉각제를 배터리 시스템(162)과 구동렬 부품(166) 중 적어도 하나로 순환시키는 밸브 시스템을 포함하고,
    상기 밸브 시스템은 냉각제 유동 방향으로 배터리 시스템(162)의 상류 측 제1 냉각제 배관(173)과 제2 냉각제 배관(174)과의 연결부위에 구비되는 제1 삼방향 밸브(172)와, 냉각제 유동 방향으로 배터리 시스템(162)의 하류 측 제1 냉각제 배관(173)과 제2 냉각제 배관(174)과의 연결부위에 구비되는 제2 삼방향 밸브(171)를 포함하되,
    배터리 시스템(162)과 구동렬 부품(166)이 칠러(161)와 병렬로 연결되며, 냉방 시에는 배터리를 냉각하고 난방 시에는 모터의 폐열을 회수하는 차량용 공조장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    제1 공기통로(101)와 제2 공기통로(102)가 형성된 공조케이스(110)와, 상기 제1 공기통로(101)와 제2 공기통로(102) 중 하나에 구비되는 증발기(150)와, 상기 제1 공기통로(101)와 제2 공기통로(102) 중 다른 하나에 구비되는 응축기(130)를 구비하는 차량용 공조장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 압축기(120), 응축기(130), 팽창수단 및 증발기(150)를 순환하는 냉매 배관(155)은 냉매 유동 방향으로 증발기(150)의 상류 측에 제1 팽창수단(140)을 구비하고,
    상기 냉매 분지 배관(165)은 응축기(130)와 제1 팽창수단(140)의 사이에서 분지되어 증발기(150)와 압축기(120)의 사이에 합류하는 차량용 공조장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 냉매 분지 배관(165)에 제2 팽창수단(164)을 더 구비하고,
    상기 제1 팽창수단(140)은 팽창밸브로 구성되며, 상기 제2 팽창수단(164)은 팽창밸브 또는 오리피스로 구성되는 차량용 공조장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    전기차량의 파워 일렉트릭 모듈(Power Electric Module:192)과 열교환하는 제3 냉각제 배관(195)을 더 구비하고,
    제3 냉각제 배관(195)은 냉각제를 순환시키기 위한 제2 순환펌프를 구비하며,
    상기 냉매순환 시스템의 냉매와 상기 제3 냉각제 배관(195)의 냉각제를 열교환시키는 수냉 응축기(191)를 포함하는 차량용 공조장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    냉방 모드 시 냉매는 상기 수냉 응축기(191)를 통과하고, 난방 모드 시 냉매는 상기 수냉 응축기(191)를 바이패스하는 차량용 공조장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    냉방 모드 시 냉각제는 배터리 시스템(162)과 열교환하고, 난방 모드 시 냉각제는 구동렬 부품(166)과 열교환하는 차량용 공조장치.
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