KR102541514B1 - 히트펌프용 일체형 통합제어밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트펌프를 이용한 전기 자동차용 공조시스템의 각 공조 모드 별로 냉매의 흐름을 제어하는 다수의 냉매전환 밸브들을 일체형 통합제어밸브로 구현하여, 상기 일체형 통합제어밸브를 통해 밸브 제어가 용이하고, 각 밸브 간의 연결 배관이 삭제되어 냉매 리크(leak) 문제를 해소하며, 전체 공조시스템의 재료비 절감은 물론, 중량이 저감되는 히트펌프용 일체형 통합제어밸브를 제공한다.

Description

히트펌프용 일체형 통합제어밸브{Integral type control valve for heat pump}

본 발명은 히트펌프용 일체형 통합제어밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 히트펌프를 이용한 전기자동차용 공조시스템의 냉방 모드, 냉방 및 배터리 냉각 모드, 난방 모드, 난방 및 제습 모드 중 어느 하나의 모드로 전환될 시, 각 모드 별로 냉매의 흐름을 제어하는 다수의 냉매전환 밸브들을 일체화된 통합제어밸브로 제공하는 히트펌프용 일체형 통합제어밸브에 관한 것이다.

통상적으로 차량용 냉난방시스템은 차량의 실내를 냉방하기 위한 냉방시스템과, 차량의 실내를 난방하기 위한 난방시스템을 포함하여 이루어진다.

상기한 냉방시스템은 냉매사이클의 증발기 측에서 증발기의 외부를 거치는 공기를 증발기 내부를 흐르는 냉매와 열교환 시켜 냉기로 바꾸어, 차량 실내를 냉방하도록 구성되고, 상기 난방시스템은 냉각수 사이클의 히터코어 측에서 히터코어 외부를 거치는 공기를 히터코어 내부를 흐르는 냉각수와 열교환 시켜 온기로 바꾸어, 차량 실내를 난방하도록 구성된다.

또한, 상기한 차량용 냉난방시스템과는 다른 구성으로, 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 적어도 하나의 방향조절밸브를 구비한다.

이러한 차량용 냉난방시스템으로 다양한 종류가 제안되고 있는데, 그 대표적인 등록특허 제10-1339226호(2013.12.03)에 개시된 것을 들 수 있다.

차량에 구성되어 냉각라인을 통해 전장품에 냉각수를 공급 및 순환시키는 쿨링수단과, 차량 실내의 냉난방을 조절하도록 냉매라인으로 연결되는 에어컨 수단을 포함하는 차량용 히트펌프 시스템에 있어서, 상기 쿨링수단은 차량의 전면에 구성되어 워터펌프를 통해 냉각라인을 따라 냉각수를 순환시키고, 공급되는 냉각수를 외기와의 열교환을 통해 냉각시키는 라디에이터와, 상기 라디에이터에 바람을 송풍하는 쿨링팬을 포함하며, 상기 냉각라인과 연결되어 냉각수가 순환되고, 각 모드에 따라 상기 전장품으로부터 발생되는 폐열원을 선택적으로 이용하여 냉각수의 수온을 변화시키며 상기 에어컨 수단의 냉매라인과 연결되어 유입된 냉매를 냉각수와 열교환시키는 열교환기를 더 포함하고, 상기 에어컨 수단은 난방, 냉방, 및 제습모드에 따라 증발기를 통과한 외기가 내부응축기와 PTC히터로 유입되도록 선택적으로 조절하는 개폐도어를 내부에 구비한 HVAC 모듈; 상기 증발기와 냉매라인을 통해 연결되며, 기체 상태의 냉매를 압축시키는 압축기; 상기 압축기와 증발기 사이에서 냉매라인 상에 구비되며, 상기 압축기로 기체냉매만 공급하는 어큐뮬레이터; 차량의 엔진룸에 구비되어 냉매라인을 통해 연결되며, 냉매를 응축시키는 외부응축기; 상기 압축기로부터 배출되는 냉매를 차량의 모드에 따라 상기 내부응축기나 외부응축기에 선택적으로 공급하는 제1밸브; 상기 내부응축기를 통과한 냉매를 공급받아 팽창시키는 제1팽창밸브; 상기 제1 팽창밸브를 통해 팽창된 냉매를 상기 외부응축기나 열교환기에 선택적으로 공급하는 제2밸브; 상기 외부응축기, 또는 열교환기를 통과한 냉매를 상기 증발기나 어큐뮬레이터로 선택적으로 공급하는 제3밸브; 및 상기 증발기와 제3 밸브 사이에 구비되며, 상기 제3 밸브의 개폐를 통해 유입되는 냉매를 팽창시키는 제2 팽창밸브를 포함하는 차량용 히트펌프 시스템을 제공하였다.

하지만, 종래 전기 자동차용 히트펌프 공조시스템은 각 공조 모드인 냉방 모드, 냉방 및 배터리 냉각 모드, 난방 모드, 난방 및 제습 모드 중 어느 하나의 모드로 전환될 시, 냉매의 흐름을 전환하는 냉매 전환밸브를 각각 개별개체로 다수가 채용되다 보니, 이에 따른 밸브제어가 복잡해지는 문제점이 발생하였고, 서로 이격된 밸브들을 연결하기 위한 추가적인 배관 연결로 냉매 리크(leak) 리스크가 높아지는 문제점이 있었다.

또한, 다수의 냉매 전환밸브들을 구성할 경우, 제조비용의 상승은 물론, 시스템 전체의 중량 상승하는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 히트펌프를 이용한 전기 자동차용 공조시스템의 각 공조 모드 별로 냉매의 흐름을 제어하는 다수의 냉매전환 밸브들을 일체형 통합제어밸브로 구현하여, 상기 일체형 통합제어밸브를 통해 밸브 제어가 용이하고, 각 밸브 간의 연결 배관이 삭제되어 냉매 리크(leak) 문제를 해소하며, 전체 공조시스템의 재료비 절감은 물론, 중량이 저감되는 히트펌프용 일체형 통합제어밸브를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 히트펌프용 일체형 통합제어밸브는 실내컨덴서와 일측편이 연통되는 제1유로와, 증발기와 일측편이 연통되는 제2유로와, 칠러와 일측편이 연통되는 제3유로와, 상기 제1유로의 타측편에서 분기 형성되어, 실외컨덴서의 입력측과 타측편이 연통되는 제4유로와, 상기 제1유로의 타측편에서 분기 형성되어, 실외컨덴서의 출력측과 타측편이 연통되는 제5유로와, 상기 제5유로의 중간에서 분기 형성되어 상기 제2유로 및 제3유로와 연통되는 제6유로를 내부에 형성한 밸브몸체와; 상기 제5유로의 타측편에 구비되어, 상기 제5유로의 일측편에서 유입된 냉매가 타측편으로 유출되지 못하게 유동을 단속하는 제1체크밸브와; 상기 제5유로의 일측편에 구비되어, 상기 제5유로의 타측편에서 유입된 냉매가 일측편으로 유출되지 못하게 유동을 단속하는 제2체크밸브와; 상기 제1유로와 제4유로 및 제5유로가 연통되는 분기지점에 구비되어, 선택적으로 냉매가 실내컨덴서에서 실외컨덴서로 유동하게 제1유로와 제4유로가 서로 연통하게 개방하거나, 냉매가 실내컨덴서에서 증발기 및 칠러로 유동하게 제1유로가 제5유로를 통해 제6유로와 서로 연통하게 개방하는 3웨이밸브인 제1밸브와; 상기 밸브몸체의 내측에 배치되되, 상기 제2유로 선상에 구비되고, 상기 제2유로를 통해 온도 감응식 팽창밸브와 직결되며, 선택적으로 제2유로를 개폐하는 2웨이밸브인 제2밸브와; 상기 밸브몸체의 일측에 배치되고, 상기 제3유로 선상에 구비되며, 상기 제6유로를 통해 상기 제2밸브와 연결되어, 선택적으로 제3유로를 개폐 및 개도를 조절하는 전자식 팽창밸브인 제3밸브를 포함하는 전기자동차용 히트펌프 공조시스템에 포함되어 냉매의 유로전환을 제어하는 일체형 통합제어밸브에 관한 것으로, 냉방 모드에서는 상기 제1밸브는 제1유로와 제4유로가 연통하게 전환하고, 상기 제2밸브는 제2유로를 개방하며, 상기 제3밸브는 제3유로를 폐쇄하여, 실내컨덴서를 통해 제1유로로 안내된 냉매가 상기 제1밸브에 의해 제4유로로 안내되고, 상기 제4유로로 안내된 냉매가 실외컨텐서를 통과한 후 제5유로로 안내되며, 상기 제5유로로 안내된 냉매가 제1 및 제2체크밸브에 의해 제6유로로 안내되고, 상기 제6유로로 안내된 냉매가 상기 제2밸브에 의해 개방된 제2유로로 안내되어, 온도감응식 팽창밸브로 유동하는 것과, 냉방 및 배터리 냉각 모드에서는 상기 제1밸브는 제1유로와 제4유로가 연통하게 전환하고, 상기 제2밸브는 제2유로를 개방하며, 상기 제3밸브는 제3유로를 개방하여, 실내컨덴서를 통해 제1유로로 안내된 냉매가 상기 제1밸브에 의해 제4유로로 안내되고, 상기 제4유로로 안내된 냉매가 실외컨텐서를 통과한 후 제5유로로 안내되며, 상기 제5유로로 안내된 냉매가 제1 및 제2체크밸브에 의해 제6유로로 안내되고, 상기 제6유로로 안내된 냉매 중 일부가 상기 제2밸브에 의해 개방된 제2유로로 안내되어, 온도감응식 팽창밸브로 유동하며, 상기 제6유로로 안내된 냉매 중 일부가 상기 제3밸브에 의해 개방된 제3유로로 안내되어, 칠러로 유동하는 것과, 난방 모드에서는 상기 제1밸브는 제1유로와 제5유로가 연통하게 전환하고, 상기 제2밸브는 제2유로를 폐쇄하며, 상기 제3밸브는 제3유로를 개방하여, 실내컨덴서를 통해 제1유로로 안내된 냉매가 상기 제1밸브에 의해 제5유로로 안내되고, 상기 제5유로로 안내된 냉매가 제1 및 제2체크밸브에 의해 제6유로로 안내되며, 상기 제6유로로 안내된 냉매가 상기 제3밸브에 의해 개방된 제3유로로 안내되어, 칠러로 유동하는 것과, 난방 및 제습 모드에서는 상기 제1밸브는 제1유로와 제5유로가 연통하게 전환하고, 상기 제2밸브는 제2유로를 개방하며, 상기 제3밸브는 제3유로를 개방하여, 실내컨덴서를 통해 제1유로로 안내된 냉매가 상기 제1밸브에 의해 제5유로로 안내되고, 상기 제5유로로 안내된 냉매가 제1 및 제2체크밸브에 의해 제6유로로 안내되며, 상기 제6유로로 안내된 냉매 중 일부가 상기 제2밸브에 의해 개방된 제2유로로 안내되어, 온도감응식 팽창밸브로 유동하고, 상기 제6유로로 안내된 냉매 중 일부가 상기 제3밸브에 의해 개방된 제3유로로 안내되어, 칠러로 유동하는 것을 특징으로 한다.

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본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프용 일체형 통합제어밸브는 전기자동차용 히트펌프 공조시스템의 냉방 모드, 냉방 및 배터리 냉각 모드, 난방 모드, 난방 및 제습 모드 중 어느 하나의 모드로 전환될 시, 각 모드 별로 냉매의 흐름을 제어하는 다수의 냉매전환 밸브들을 일체형 통합제어밸브로 구현하여, 상기 일체형 통합제어밸브를 통해 밸브 제어가 용이하고, 각 밸브 간의 연결 배관이 삭제되어 냉매 리크(leak) 문제를 해소하며, 전체 공조시스템의 재료비 절감은 물론, 중량이 저감되는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프용 일체형 통합제어밸브를 채용한 히트펌프를 이용한 전기자동차의 공조시스템을 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프용 일체형 통합제어밸브의 단면을 간략하게 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프용 일체형 통합제어밸브가 냉방모드 시 냉매의 흐름을 제어한 상태를 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프용 일체형 통합제어밸브가 냉방 및 배터리 냉각 모드 시 냉매의 흐름을 제어한 상태를 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프용 일체형 통합제어밸브가 난방 모드 시 냉매의 흐름을 제어한 상태를 보인 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프용 일체형 통합제어밸브가 난방 및 제습 모드 시 냉매의 흐름을 제어한 상태를 보인 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프용 일체형 통합제어밸브는 전기자동차 실내의 냉난방을 위한 각 공조 모드를 구현하기 위한 냉매 전환제어를 하는 각각 제어밸브들을 일체형 통합제어밸브로 제공하여, 일체화된 상기 통합제어밸브를 통해 각 밸브의 제어가 용이하고, 각 밸브 간의 연결 배관이 삭제되어 냉매 리크(leak)의 문제를 해소하며, 전체 공조시스템의 재료비 절감은 물론, 중량을 저감하는 히트펌프용 일체형 통합제어밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

먼저 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프용 일체형 통합제어밸브가 채용되는 히트펌프를 이용한 전기자동차용 공조시스템은 컴프레서(100), 실내컨덴서(210), 통합제어밸브(300), 실외컨덴서(400), 온도감응식 팽창밸브(500), 칠러(600) 및 어큐뮬레이터(700)가 포함되는데, 도면을 참조하여 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프를 이용한 전기자동차용 공조시스템의 컴프레서(100)는 저온저압의 냉매를 인입하여, 상기한 저온저압의 냉매를 고온고압으로 압축한 후, 압축된 고온고압의 냉매를 유출단을 통해 실내컨덴서(210)로 제공한다.

이때 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 컴프레서(100)는 배터리에서 인가되는 전원으로 구동하여 냉매를 압축하는 전동식으로, 상기 배터리에서 인가된 전원에 의해 컴프레서(100)가 구동하면 인입된 저온저압의 냉매를 고온고압으로 압축하고, 고온고압으로 압축된 냉매는 유출단을 통해 냉매가 유동하는 라인으로 연결된 실내컨덴서(210)로 유출한다.

그리고 상기 실내컨덴서(210)는 전기자동차 실내로 제공되는 공기의 열을 빼앗거나 더하여 전기자동차 실내의 냉난방이 이루어지도록 하는 공조유닛(200)의 공기 유출부 측에 설치되는 것으로, 상기 공조유닛(200)은 외부의 공기를 유입하는 유입부 측과, 격벽(201)으로 구획된 한 쌍의 유출부 측을 포함하며, 상기 실내컨덴서(210)는 상기 한 쌍의 유출부 측 중 어느 하나의 유출부 측에 설치된다.

또한, 상기 공조유닛(200)는 상기 격벽(201)의 전방에는 템프도어(202)가 구비되어, 상기 템프도어(202)가 선택적으로 격벽(201)에 의해 구획된 한 쌍의 유출부 중 어느 하나를 폐쇄하거나, 개도를 제어할 수 있다.

여기서 상기 공조유닛(200)의 구획된 유출부 중 어느 하나의 유출부에 설치된 상기 실내컨덴서(210)는 설치된 해당 유출부를 통해 유출되는 공기를 냉매와 열교환 시켜, 상기 냉매와의 열교환으로 공기에 열을 더하여 전기자동차의 실내에 난방이 이루어지도록 한다.

그리고 상기 실내컨덴서(210)에서 유출된 고온고압의 냉매는 통합제어밸브(300)로 유입되는데, 상기 통합제어밸브(300)는 상기 실내컨덴서(210)와 냉매가 유동하는 라인으로 연결되어, 상기 실내컨덴서(210)에서 유출된 고온고압의 냉매를 유입한 후, 선택적으로 실외컨덴서(400), 증발기(220), 칠러(600)로 제공한다.

여기서 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 통합제어밸브(300)를 보다 상세하게 살펴보면, 상기 통합제어밸브(300)는 내부에 냉매가 유동하는 복수 개의 유로(311, 312, 313, 314, 315, 316)가 형성된 밸브몸체(310)와, 상기 복수 개의 유로(311, 312, 313, 314, 315, 316) 선상에 배치되어 복수 개의 유로(311, 312, 313, 314, 315, 316)를 선택적으로 개폐하는 제1밸브(320), 제2밸브(330), 제3밸브(340)를 포함한다.

이때 상기 밸브몸체(310)는 상하방향으로 길이를 갖는 직육면체로 내부에는 제1유로~제6유로가 형성되는데, 상기 제1유로(311)는 상기 실내컨덴서(210)와 일측편이 연통하게 형성되고, 상기 제1유로(311)의 하측에 배치되는 제2유로(312)는 온도감응식 팽창밸브(500)를 통해 증발기(220)와 일측편이 연통하게 형성되며, 상기 제2유로(312)의 하측에 배치되는 제3유로(313)는 상기 칠러(600)와 일측편이 연통하게 형성된다.

그리고 상기 제1유로(311)는 타측편에서 제4유로(314) 및 제5유로(315)가 분기 형성되어, 상기 제4유로(314)는 상기 실외컨덴서(400)의 입력측과 연통하고, 상기 제5유로(315)는 상기 실외컨덴서(400)의 출력측과 연통한다.

이때 상기 제5유로(315)의 중간에서 제6유로(316)가 분기 형성되는데, 상기 제6유로(316)는 상기 제2유로(312) 및 제3유로(313)와 연통하여, 상기 제5유로(315)를 따라 유동하는 냉매를 상기 제2유로(312) 및 제3유로(313)로 유도한다.

또한, 상기 제1밸브(320)는 상기 제1유로(311)와 제4유로(314) 및 제5유로(315)가 연통하는 분기지점에 구비되어, 선택적으로 냉매가 실내컨덴서(210)에서 실외컨덴서(400)로 유동하게 제1유로(311)가 제4유로(314)와 서로 연통하도록 개방하거나, 냉매가 실내컨덴서(210)에서 증발기(220) 및 칠러(600)로 유동하게 제1유로(311)가 제5유로(315)를 통해 제6유로(316)와 서로 연통하게 제어한다.

이때 상기 제1밸브(320)는 3웨이밸브로 구성하여, 2개의 유로 중 어느 하나의 유로만을 개방하는데, 상기 제1유로(311)를 기준하여, 제1유로(311)가 선택적으로 제4유로(314) 또는 제5유로(315)와 연통하게 유로를 개방하는 전환밸브로 구성하는 것이 바람직하다.

그리고 제2밸브(330)는 상기 제2유로(312) 선상에 구비되어, 선택적으로 제2유로(312)를 개폐 제어한다.

이때 상기 제2밸브(330)는 제2유로(312)를 선택적으로 개폐하는 2웨이밸브로 구성하는것이 바람직하다.

또한 제3밸브(340)는 상기 제3유로(313) 선상에 구비되어, 선택적으로 제3유로(313)를 개폐 및 개도 제어하도록 상기 제3밸브(340)는 전자식 팽창밸브로 구성하여, 상기 제3유로(313)의 개폐는 물론, 상기 제3유로(313)를 통하는 냉매의 유출량을 조절한다.

그리고 상기 실외컨덴서(400)는 그 유입단과 유출단 모두 상기 통합제어밸브(300)와 냉매가 유동하는 라인으로 연결되어, 상기 통합제어밸브(300)에서 냉매를 선택적으로 인입하여 외부공기와 열교환 시켜 액화된 냉매로 전환한 후, 액화된 냉매를 다시 상기 통합제어밸브(300)로 유출한다.

그리고 상기 온도감응식 팽창밸브(500)는 상기 통합제어밸브(300)와 냉매가 유동하는 라인으로 연결되어, 상기 통합제어밸브(300)에서 선택적으로 유출되는 냉매를 유입하여 상기 공조유닛(200) 내부에 설치된 증발기(220)의 출구부 냉매의 온도에 따라 냉매를 유출하면서 팽창시켜 제공한다.

상기 증발기(220)는 외부 공기를 유입하는 공조유닛(200)의 유입부 측에 설치되고, 상기 온도감응식 팽창밸브(500)와 냉매가 유동하는 라인으로 연결되어, 상기 온도감응식 팽창밸브(500)에서 유출된 냉매를 이용하여 전기자동차의 실내로 공급되는 공기와 열교환 시켜, 실내로 공급되는 공기를 냉각하여 전기자동차의 실내에 냉방이 이루어지도록 한다.

또한, 상기 칠러(600)는 상기 통합제어밸브(300)와 냉매가 유동하는 라인으로 연결되고, 전기 자동차의 전장품 및 배터리를 순환하는 냉각수 라인과 연결되어, 상기 통합제어밸브(300)에서 선택적으로 유출되는 냉매와 상기 냉각수 라인을 순환하는 냉각수를 열교환 시켜, 전장품과 배터리의 냉각 및 냉각수의 폐열을 흡열하도록 한다.

더불어 상기 어큐뮬레이터(700)는 상기 칠러(600) 및 증발기(220)와 냉매가 유동하는 라인으로 연결되어, 상기 칠러(600) 및 증발기(220) 중 어느 하나의 냉매를 일시적으로 유입하여 저장하면서 유입된 냉매를 기체와 액체로 분리하여 저온저압의 기상 냉매를 상기 컴프레서(100)로 공급한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프용 일체형 통합제어밸브를 통한 히트펌프를 이용한 전기자동차용 공조시스템의 각 공조 모드 별로 냉매의 흐름을 살펴보면 다음과 같다.

히트펌프를 이용한 전기자동차용 공조시스템의 냉방 모드, 냉방 및 배터리 냉각 모드, 난방 모드, 난방 및 제습 모드 중,

냉방 모드 시,

도 3에 도시한 바와 같이 상기 통합제어밸브(300)의 제1밸브(320)는 제1유로(311)와 제4유로(314)가 연통하게 전환되고, 상기 제2밸브(330)는 제2유로(312)가 개방되며, 상기 제3밸브(340)는 제3유로(313)가 폐쇄되게 폐쇄 제어한다.

이에 냉매는 상기 컴프레서(100)에서 압축되고, 압축된 냉매는 상기 실내컨덴서(210)로 유출되며, 상기 실내컨덴서(210)로 유입된 냉매는 공조유닛(200)의 유출부에서 공기와 열교환을 하지 않고, 상기 실내컨덴서(210)를 통해 통합제어밸브(300)의 제1유로(311)로 유출된다.

이때 공조유닛(200)의 템프도어가 상기 실내컨덴서(210)가 설치된 유출부로 공기가 유출되지 않도록 단속하여 냉매와 실내로 유출되는 공기와의 열교환이 이루어지지 않는다.

그리고 상기 냉매는 제1밸브(320)에 의해 상기 통합제어밸브(300)의 제1유로(311)를 통해 제4유로(314)로 안내되고, 상기 제4유로(314)에서 상기 실외컨텐서(400)의 입력측으로 유출되며, 상기 실외컨덴서(400)의 입력측을 통해 실외컨덴서(400)로 유입된 냉매는 상기 실외컨덴서(400)에서 외부 공기와의 열교환으로 열을 빼앗겨 액화된 냉매로 전환된다.

액화된 냉매는 상기 실외컨덴서(400)의 출력측을 통해 상기 통합제어밸브(300)의 제5유로(315)로 유출되고, 상기 통합제어밸브(300)의 제5유로(315)로 유입된 냉매는 제2밸브(330)가 개방됨에 따라 제6유로(316)를 통해 제2유로(312)의 안내로 온도감응식 팽창밸브(500)로 유출된다.

상기 온도감응식 팽창밸브(500)로 유입된 냉매는 상기 증발기(220)의 출구부 냉매의 온도에 따라 선택적으로 팽창되어 증발기(220)로 유출되고, 상기 증발기(220)로 유출된 냉매는 실내로 공급되는 공기와 열교환 하여, 공기의 열을 빼앗아 전기자동차 실내에 냉방이 이루어지도록 한다.

상기 증발기(220)에서 유출된 냉매는 어큐뮬레이터(700)로 유출되며, 상기 어큐뮬레이터(700)로 유입된 냉매는 상기 어큐뮬레이터(700)를 통해 기체와 액체로 분리하면서 기상 냉매가 다시 컴프레서(100)로 인입되는 냉매 순환 흐름을 이룬다.

냉방 및 배터리 냉각 모드 시,

도 4에 도시한 바와 같이 상기 통합제어밸브(300)의 제1밸브(320)는 제1유로(311)와 제4유로(314)가 연통하게 전환되고, 상기 제2밸브(330)는 제2유로(312)가 개방되며, 상기 제3밸브(340)는 제3유로(313)가 개방되도록 제어한다.

이에 냉매는 상기 컴프레서(100)에서 압축되고, 압축된 냉매는 상기 실내컨덴서(210)로 유출되며, 상기 실내컨덴서(210)로 유입된 냉매는 공조유닛(200)의 유출부에서 공기와 열교환을 하지 않고, 상기 실내컨덴서(210)를 통해 통합제어밸브(300)의 제1유로(311)로 유출된다.

이때 공조유닛(200)의 템프도어가 상기 실내컨덴서(210)가 설치된 유출부로 공기가 유출되지 않도록 단속하여 냉매와 실내로 유출되는 공기와의 열교환이 이루어지지 않는다.

그리고 상기 냉매는 제1밸브(320)에 의해 상기 통합제어밸브(300)의 제1유로(311)를 통해 제4유로(314)로 안내되고, 상기 제4유로(314)에서 상기 실외컨텐서(400)의 입력측으로 유출되며, 상기 실외컨덴서(400)의 입력측을 통해 실외컨덴서(400)로 유입된 냉매는 상기 실외컨덴서(400)에서 외부 공기와의 열교환으로 열을 빼앗겨 액화된 냉매로 전환된다.

액화된 냉매는 상기 실외컨덴서(400)의 출력측을 통해 상기 통합제어밸브(300)의 제5유로(315)로 유출되고, 상기 통합제어밸브(300)의 제5유로(315)로 유입된 냉매는 제2밸브(330) 및 제3밸브(340)가 개방됨에 따라 제6유로(316)를 통해 제2유로(312)의 안내로 온도감응식 팽창밸브(500) 및 제6유로(316)를 통해 제3유로(313)의 안내로 칠러(600)로 유출된다.

상기 온도감응식 팽창밸브(500)로 유입된 냉매는 상기 증발기(220)의 출구부 냉매의 온도에 따라 선택적으로 팽창되어 증발기(220)로 유출되고, 상기 증발기(220)로 유출된 냉매는 실내로 공급되는 공기와 열교환 하여, 공기의 열을 빼앗아 전기자동차 실내에 냉방이 이루어지도록 한다.

상기 증발기(220)에서 유출된 냉매는 어큐뮬레이터(700)로 유출되며, 상기 어큐뮬레이터(700)로 유입된 냉매는 상기 어큐뮬레이터(700)를 통해 기체와 액체로 분리하면서 기상 냉매가 다시 컴프레서(100)로 인입되는 냉매 순환 흐름을 이룬다.

또한, 상기 칠러(600)로 유출된 냉매는 상기 칠러(600)에서 냉각수와의 열교환으로 냉각수의 열을 빼앗아 냉각수가 냉각되도록 하여, 상기 냉각된 냉각수의 순환으로 전기자동차의 전장품 및 배터리가 냉각되고, 상기 칠러(600)에서 유출된 냉매는 어큐뮬레이터(700)로 유출되며, 상기 어큐뮬레이터(700)로 유입된 냉매는 상기 어큐뮬레이터(700)를 통해 기체와 액체로 분리하면서 기상 냉매가 다시 컴프레서(100)로 인입되는 냉매 순환 흐름을 이룬다.

난방 모드 시,

도 5에 도시한 바와 같이 상기 통합제어밸브(300)의 제1밸브(320)는 제1유로(311)와 제5유로(315)가 연통하게 전환되고, 상기 제2밸브(330)는 제2유로(312)가 폐쇄되게 폐쇄 제어되며, 상기 제3밸브(340)는 제3유로(313)가 개방되게 개방 제어한다.

이에 냉매는 상기 컴프레서(100)에서 압축되고, 압축된 냉매는 상기 실내컨덴서(210)로 유출되며, 상기 실내컨덴서(210)로 유입된 냉매는 공조유닛(200)의 유출부에서 공기와 열교환으로 공기에 열을 더해 전기자동차 실내에 난방이 이루어지도록 한다.

그리고 상기 실내컨덴서(210)를 통해 통합제어밸브(300)의 제1유로(311)로 유출되고, 상기 제1밸브(320)에 의해 상기 냉매는 상기 통합제어밸브(300)의 제1유로(311)를 통해 제5유로(315)로 안내되고, 상기 제5유로(315)에서 제6유로(316)를 통해 제3유로(313)의 안내로 칠러(600)로 유출된다.

상기 칠러(600)로 유출된 냉매는 상기 칠러(600)에서 냉각수 폐열을 흡열하고, 상기 칠러(600)에서 유출된 냉매는 어큐뮬레이터(700)로 유출되며, 상기 어큐뮬레이터(700)로 유입된 냉매는 상기 어큐뮬레이터(700)를 통해 기체와 액체로 분리하면서 기상 냉매가 다시 컴프레서(100)로 인입되는 냉매 순환 흐름을 이룬다.

난방 및 제습 모드 시,

도 6에 도시한 바와 같이 상기 통합제어밸브(300)의 제1밸브(320)는 제1유로(311)와 제5유로(315)가 연통하게 전환되고, 상기 제2밸브(330)는 제2유로(312)가 개방되게 개방 제어되며, 상기 제3밸브(340)는 제3유로(313)가 개방되게 개방 제어한다.

이에 냉매는 상기 컴프레서(100)에서 압축되고, 압축된 냉매는 상기 실내컨덴서(210)로 유출되며, 상기 실내컨덴서(210)로 유입된 냉매는 공조유닛(200)의 유출부에서 공기와 열교환으로 공기에 열을 더해 전기자동차 실내에 난방이 이루어지도록 한다.

그리고 상기 실내컨덴서(210)를 통해 통합제어밸브(300)의 제1유로(311)로 유출되고, 상기 제1밸브(320)에 의해 상기 냉매는 상기 통합제어밸브(300)의 제1유로(311)를 통해 제5유로(315)로 안내되고, 상기 제5유로(315)로 안내된 냉매는 상기 통합제어밸브(300)의 제2밸브(330) 및 제3밸브(340)가 개방됨에 따라 냉매는 제6유로(316)를 통해 제2유로(312)의 안내로 온도감응식 팽창밸브(500) 및 제6유로(316)를 통해 제3유로(313)의 안내로 칠러(600)로 유출된다.

상기 온도감응식 팽창밸브(500)로 유입된 냉매는 상기 증발기(220)의 출구부 냉매의 온도에 따라 선택적으로 팽창되어 증발기(220)로 유출되고, 상기 증발기(220)로 유출된 냉매는 실내로 공급되는 공기와 열교환 하여, 공기에 포함된 수분을 제습하여 전기자동차 실내의 제습이 이루어지도록 한다.

상기 증발기(220)에서 유출된 냉매는 어큐뮬레이터(700)로 유출되며, 상기 어큐뮬레이터(700)로 유입된 냉매는 상기 어큐뮬레이터(700)를 통해 기체와 액체로 분리하면서 기상 냉매가 다시 컴프레서(100)로 인입되는 냉매 순환 흐름을 이룬다.

또한, 상기 칠러(600)로 유출된 냉매는 상기 칠러(600)에서 냉각수 폐열을 흡열하고, 상기 칠러(600)에서 유출된 냉매는 어큐뮬레이터(700)로 유출되며, 상기 어큐뮬레이터(700)로 유입된 냉매는 상기 어큐뮬레이터(700)를 통해 기체와 액체로 분리하면서 기상 냉매가 다시 컴프레서(100)로 인입되는 냉매 순환 흐름을 이룬다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 컴프레서 200: 공조유닛
201: 격벽 202: 템프도어
210: 실내컨덴서 220: 증발기
300: 통합제어밸브 310: 밸브몸체
320: 제1밸브 330: 제2밸브
340: 제3밸브 400: 실외컨덴서
500: 온도감응식 팽창밸브 600: 칠러
700: 어큐뮬레이터

Claims (5)

1. 실내컨덴서와 일측편이 연통되는 제1유로와, 증발기와 일측편이 연통되는 제2유로와, 칠러와 일측편이 연통되는 제3유로와, 상기 제1유로의 타측편에서 분기 형성되어, 실외컨덴서의 입력측과 타측편이 연통되는 제4유로와, 상기 제1유로의 타측편에서 분기 형성되어, 실외컨덴서의 출력측과 타측편이 연통되는 제5유로와, 상기 제5유로의 중간에서 분기 형성되어 상기 제2유로 및 제3유로와 연통되는 제6유로를 내부에 형성한 밸브몸체와;
   상기 제5유로의 타측편에 구비되어, 상기 제5유로의 일측편에서 유입된 냉매가 타측편으로 유출되지 못하게 유동을 단속하는 제1체크밸브와;
   상기 제5유로의 일측편에 구비되어, 상기 제5유로의 타측편에서 유입된 냉매가 일측편으로 유출되지 못하게 유동을 단속하는 제2체크밸브와;
   상기 제1유로와 제4유로 및 제5유로가 연통되는 분기지점에 구비되어, 선택적으로 냉매가 실내컨덴서에서 실외컨덴서로 유동하게 제1유로와 제4유로가 서로 연통하게 개방하거나, 냉매가 실내컨덴서에서 증발기 및 칠러로 유동하게 제1유로가 제5유로를 통해 제6유로와 서로 연통하게 개방하는 3웨이밸브인 제1밸브와;
   상기 밸브몸체의 내측에 배치되되, 상기 제2유로 선상에 구비되고, 상기 제2유로를 통해 온도 감응식 팽창밸브와 직결되며, 선택적으로 제2유로를 개폐하는 2웨이밸브인 제2밸브와;
   상기 밸브몸체의 일측에 배치되고, 상기 제3유로 선상에 구비되며, 상기 제6유로를 통해 상기 제2밸브와 연결되어, 선택적으로 제3유로를 개폐 및 개도를 조절하는 전자식 팽창밸브인 제3밸브를 포함하는 전기자동차용 히트펌프 공조시스템에 포함되어 냉매의 유로전환을 제어하는 일체형 통합제어밸브에 있어서,
   냉방 모드에서는
   상기 제1밸브는 제1유로와 제4유로가 연통하게 전환하고, 상기 제2밸브는 제2유로를 개방하며, 상기 제3밸브는 제3유로를 폐쇄하여,
   실내컨덴서를 통해 제1유로로 안내된 냉매가 상기 제1밸브에 의해 제4유로로 안내되고, 상기 제4유로로 안내된 냉매가 실외컨텐서를 통과한 후 제5유로로 안내되며,
   상기 제5유로로 안내된 냉매가 제1 및 제2체크밸브에 의해 제6유로로 안내되고,
   상기 제6유로로 안내된 냉매가 상기 제2밸브에 의해 개방된 제2유로로 안내되어, 온도감응식 팽창밸브로 유동하는 것과,
   냉방 및 배터리 냉각 모드에서는
   상기 제1밸브는 제1유로와 제4유로가 연통하게 전환하고, 상기 제2밸브는 제2유로를 개방하며, 상기 제3밸브는 제3유로를 개방하여,
   실내컨덴서를 통해 제1유로로 안내된 냉매가 상기 제1밸브에 의해 제4유로로 안내되고, 상기 제4유로로 안내된 냉매가 실외컨텐서를 통과한 후 제5유로로 안내되며,
   상기 제5유로로 안내된 냉매가 제1 및 제2체크밸브에 의해 제6유로로 안내되고,
   상기 제6유로로 안내된 냉매 중 일부가 상기 제2밸브에 의해 개방된 제2유로로 안내되어, 온도감응식 팽창밸브로 유동하며,
   상기 제6유로로 안내된 냉매 중 일부가 상기 제3밸브에 의해 개방된 제3유로로 안내되어, 칠러로 유동하는 것과,
   난방 모드에서는
   상기 제1밸브는 제1유로와 제5유로가 연통하게 전환하고, 상기 제2밸브는 제2유로를 폐쇄하며, 상기 제3밸브는 제3유로를 개방하여,
   실내컨덴서를 통해 제1유로로 안내된 냉매가 상기 제1밸브에 의해 제5유로로 안내되고,
   상기 제5유로로 안내된 냉매가 제1 및 제2체크밸브에 의해 제6유로로 안내되며,
   상기 제6유로로 안내된 냉매가 상기 제3밸브에 의해 개방된 제3유로로 안내되어, 칠러로 유동하는 것과,
   난방 및 제습 모드에서는
   상기 제1밸브는 제1유로와 제5유로가 연통하게 전환하고, 상기 제2밸브는 제2유로를 개방하며, 상기 제3밸브는 제3유로를 개방하여,
   실내컨덴서를 통해 제1유로로 안내된 냉매가 상기 제1밸브에 의해 제5유로로 안내되고,
   상기 제5유로로 안내된 냉매가 제1 및 제2체크밸브에 의해 제6유로로 안내되며,
   상기 제6유로로 안내된 냉매 중 일부가 상기 제2밸브에 의해 개방된 제2유로로 안내되어, 온도감응식 팽창밸브로 유동하고,
   상기 제6유로로 안내된 냉매 중 일부가 상기 제3밸브에 의해 개방된 제3유로로 안내되어, 칠러로 유동하는 것을 특징으로 하는 히트펌프용 일체형 통합제어밸브.
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