KR102637896B1 - 차량의 열관리 시스템 - Google Patents

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김영철
윤서준
이승호
이정재
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한온시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은 차량의 열관리 시스템에 관한 것으로서, 공조장치 배관에서의 냉매 압력손실을 개선할 수 있고, 이를 통해, 차실내의 냉,난방 성능을 높일 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 에어컨 모드 시에는 압축기의 냉매를 에어컨모드용 팽창밸브에 통과시키고, 히트펌프 모드 시에는 압축기의 냉매를 히트펌프모드용 팽창밸브에 통과시키는 냉매순환라인과, 전장부품모듈에 냉각수를 순환시켜 냉각시키는 냉각수순환라인을 포함하는 차량의 열관리 시스템에 있어서, 히트펌프 모드 시에, 히트펌프모드용 팽창밸브를 통과한 냉매순환라인의 냉매와, 냉각수순환라인의 냉각수를 상호 열교환시키는 냉매-냉각수 열교환기와; 냉매순환라인으로부터 분지되며, 히트펌프 모드 시에, 히트펌프모드용 팽창밸브를 통과한 냉매를 냉매-냉각수 열교환기측으로 순환시킨 후, 압축기로 복귀시키는 히트펌프모드용 분지라인을 더 포함하며; 히트펌프모드용 팽창밸브는, 히트펌프모드용 분지라인 상에 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 열관리 시스템{HEAT MANAGEMENT SYSTEM OF VEHICLE}
본 발명은 차량의 열관리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 공조장치 배관에서의 냉매 압력손실을 개선할 수 있고, 이를 통해, 차실내의 냉,난방 성능을 높일 수 있는 차량의 열관리 시스템에 관한 것이다.
하이브리드(Hybrid) 차량은, 전기모터와 내연기관(엔진)을 병행하여 사용하는 차량으로서, 차량의 주행부하가 클 경우, 예를 들면, 고속주행시나 오르막길 주행시에는 "엔진 구동모드"로 전환되면서 엔진을 사용한다.
반대로, 차량의 주행부하가 작을 경우, 예를 들면, 저속주행이나 정차시에는 "모터 구동모드"로 전환되면서 전기모터를 사용한다.
이러한 하이브리드 차량(이하, "차량"이라 통칭함)은, 다양한 열관리 장치들을 갖추고 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 차실내를 냉,난방하는 공조장치(10)와, 전장부품모듈(C)을 냉각시키기 위한 수냉식 냉각장치(20) 등이 있다.
공조장치(10)는, 히트펌프식으로서, 냉매순환라인(12)을 구비하며, 상기 냉매순환라인(12)은, 압축기(14)와 고압측 실내열교환기(15)와 히트펌프모드용 팽창밸브(16)와 실외열교환기(17)와 에어컨모드용 팽창밸브(18)와 저압측 실내열교환기(19)를 갖추고 있다.
이러한 냉매순환라인(12)은, 냉방을 위한 "에어컨 모드" 시에는, 히트펌프모드용 팽창밸브(16)를 개방시킴으로써, 내부의 냉매가 히트펌프모드용 팽창밸브(16)를 거치지 않으면서 순환될 수 있게 하고, 이러한 냉매 순환을 통해 저압측 실내열교환기(19)에 저온의 "냉기"를 발생시키며, 발생된 "냉기"를 차실내로 공급하여 냉방한다.
그리고 난방을 위한 "히트펌프 모드" 시에는, 히트펌프모드용 팽창밸브(16)를 온(ON)시킴으로써, 내부의 냉매가 히트펌프모드용 팽창밸브(16)를 통과하면서 순환될 수 있게 하고, 이러한 냉매 순환을 통해 고압측 실내열교환기(15)에 고온의 "열"을 발생시키며, 발생된 "열"을 차실내로 공급하여 난방한다.
수냉식 냉각장치(20)는, 냉각수순환라인(22)을 구비하며, 상기 냉각수순환라인(22)은, 워터펌프(24)와 라디에이터(25)를 갖추고 있다.
이러한 냉각수순환라인(22)은, 냉각수를 라디에이터(25)와 전장부품모듈(C) 사이에서 순환시키면서 상기 전장부품모듈(C)을 냉각시킨다.
한편, 공조장치(10)가 "히트펌프 모드"로 제어되고 있는 상태에서, 증발기 역할의 실외열교환기(17)가 낮은 온도로 저하될 경우, 상기 실외열교환기(17)의 표면에 아이싱(Icing)이 발생될 우려가 있다.
따라서, 열관리 시스템은, 실외열교환기(17)의 아이싱을 방지하기 위한 아이싱 방지장치(30)를 갖추고 있다.
아이싱 방지장치(30)는, 실외열교환기(17)로 도입되기 전의 냉매를 바이패스하는 흐름제어밸브(32)들과, 바이패스된 냉매를 수냉식 냉각장치(20)의 냉각수와 열교환시키는 냉매-냉각수 열교환기(34)를 포함한다.
이러한 아이싱 방지장치(30)는, 실외열교환기(17)의 아이싱 발생 시에, "아이싱 방지모드"로 진입하면서 실외열교환기(17)로 도입되기 전의 냉매를 바이패스하여 수냉식 냉각장치(20)의 냉각수와 열교환시킨다.
따라서, 실외열교환기(17)를 사용하지 않고서도 냉매의 냉기를 방출할 수 있게 하고, 이를 통해, 실외열교환기(17)의 아이싱을 방지한다.
여기서, "아이싱 방지모드"의 진입 시에, 상기 수냉식 냉각장치(20)는, 흐름제어밸브(20a)를 제어하여 냉각수순환라인(22)의 냉각수를 전장부품모듈(C)과 냉매-냉각수 열교환기(34) 사이에서 순환시킨다.
한편, 이러한 종래의 열관리 시스템은, 냉매순환라인(12)의 냉매유동 특성을 높여 공조장치(10)의 냉,난방 성능을 높이는 것이 중요한 과제로 되고 있다.
특히, 냉매의 경우, 저압측 배관 상에서 압력 손실이 다량 발생되어 공조장치(10)의 냉,난방 성능을 저하시킨다. 따라서, 공조장치(10)의 냉,난방 성능을 향상시키기 위해서 저압측 배관에서의 냉매 압력손실을 반드시 개선할 필요가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 구조를 개선함으로써, 배관에서의 냉매 압력손실을 개선할 수 있고, 이를 통해, 차실내의 냉,난방 성능을 높일 수 있는 차량의 열관리 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 배관에서의 냉매 압력손실을 개선하여, 차실내의 냉,난방 성능을 높일 수 있도록 구성함으로써, 차실내의 냉,난방 성능을 개선시킴과 아울러 차량의 연비를 개선할 수 있는 차량의 열관리 시스템을 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템은, 에어컨 모드 시에는 압축기의 냉매를 에어컨모드용 팽창밸브에 통과시키고, 히트펌프 모드 시에는 상기 압축기의 냉매를 히트펌프모드용 팽창밸브에 통과시키는 냉매순환라인과, 전장부품모듈에 냉각수를 순환시켜 냉각시키는 냉각수순환라인을 포함하는 차량의 열관리 시스템에 있어서, 히트펌프 모드 시에, 상기 히트펌프모드용 팽창밸브를 통과한 상기 냉매순환라인의 냉매와, 상기 냉각수순환라인의 냉각수를 상호 열교환시키는 냉매-냉각수 열교환기와; 상기 냉매순환라인으로부터 분지되며, 히트펌프 모드 시에, 상기 히트펌프모드용 팽창밸브를 통과한 냉매를 상기 냉매-냉각수 열교환기측으로 순환시킨 후, 상기 압축기로 복귀시키는 히트펌프모드용 분지라인을 더 포함하며; 상기 히트펌프모드용 팽창밸브는, 상기 히트펌프모드용 분지라인 상에 설치되고, 히트펌프 모드 시에, 차실내 공기를 제습할 수 있는 제습부를 더 구비하며; 상기 제습부는, 상기 히트펌프모드용 팽창밸브에 도입되기 전의 고압 냉매를 바이패스하여, 차실내측에 설치되는 저압측 실내열교환기에 도입시키는 바이패스라인과; 히트펌프 모드 시에, 상기 바이패스라인으로 바이패스된 고압의 냉매를 저온,저압으로 감압 팽창시켜, 상기 저압측 실내열교환기로 도입시키고, 상기 저압측 실내열교환기로 도입된 저온,저압의 냉매가 차실내로 송풍되는공기와 열교환되면서 공기 중의 습기를 제거할 수 있게 하는 가변식 제습용 팽창밸브를 포함하고, 상기 제습용 팽창밸브는, 고압측 실내 열교환기를 통과한 고압의 냉매가 히트펌프모드용 팽창밸브를 통과하기 이전에 분지되는 바이패스라인상에 설치되어, 저압측 실내열교환기로 도입되는 냉매의 감압,팽창량을 제어하여, 저압측 실내열교환기의 온도를 제어하고, 차실내로 송풍되는 공기의 제습량을 조절하며, 실외열교환기가, 에어컨용 분지라인에 배치되어 오직 에어컨 모드시에만 전용으로 사용되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 에어컨모드용 팽창밸브가 설치될 수 있도록 상기 냉매순환라인으로부터 분지되는 에어컨모드용 분지라인을 더 포함하며; 상기 히트펌프모드용 분지라인은, 상기 냉매순환라인으로부터 분지되는 지점으로부터 상기 압축기전까지 상기 에어컨모드용 분지라인에 대해 분리되는 구조인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 히트펌프모드용 팽창밸브는, 상기 히트펌프모드용 분지라인부분 중, 상기 에어컨모드용 분지라인과의 분지점과, 상기 냉매-냉각수 열교환기 사이 부분에 설치되는 것을 특징으로 한다.
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본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템에 의하면, 공조장치의 냉매순환라인을 구비하되, 상기 냉매순환라인의 "냉방루프"와 "난방루프"가 서로 분리, 독립되는 구조이므로, "냉방루프"와 "난방루프"가 혼용되는 종래의 구조에 비해 냉매 배관의 구성이 단순하다는 효과가 있다.
또한, 냉매 배관의 구성이 매우 단순하므로, 냉매 배관의 배치 및 설계가 용이하고, 냉매 배관의 길이를 짧게 구성할 수 있으며, 밸브의 개수를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 냉매 배관의 길이를 짧게 구성할 수 있으며, 밸브의 개수를 줄일 수 있으므로, 냉매 배관에서 발생되는 냉매의 압력손실을 저감시킬 수 있으며, 이로써, 냉매 배관에서의 냉매 압력손실로 인한 공조장치의 냉,난방성능을 개선시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 냉매순환라인의 "냉방루프"와 "난방루프"가 분리, 독립되는 구조이므로, "냉방루프" 상에 설치되는 실외열교환기는 오직 "에어컨 모드" 시에만 전용으로 사용할 수 있으며, 이로써, "히트펌프 모드" 시에도 사용되는 종래의 실외열교환기와 달리, 실외열교환기에서의 아이싱(Icing) 발생 우려가 전혀 없다는 효과가 있다.
또한, 냉매순환라인의 "냉방루프"와 "난방루프"를 분리, 독립시킨 다음, 차실내 난방에 필요한 히트펌프모드용 팽창밸브를 "난방루프" 상에 설치하는 구조이므로, 상기 히트펌프모드용 팽창밸브를 오직 "히트펌프 모드" 시에만 사용할 수 있으며, 이로써, "냉방루프"와 "난방루프"에 혼용되어 사용되는 종래의 히트펌프모드용 팽창밸브에 비해 구조를 단순화시킬 수 있고, 그 결과, 원가절감의 효과를 기대할 수 있는 효과가 있다.
또한, 냉매순환라인의 "냉방루프"와 "난방루프"를 분리, 독립시킨 다음, 히트펌프모드용 팽창밸브를 "난방루프" 상에 설치하는 구조이므로, 압축기에 대한 상기 히트펌프모드용 팽창밸브의 위치를, "냉방루프"와 관계없이 최대한 하류측으로 배치시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 압축기에 대한 상기 히트펌프모드용 팽창밸브의 위치를, "냉방루프"와 관계없이 최대한 하류측으로 배치시킬 수 있으므로, 상기 히트펌프모드용 팽창밸브를 기준으로, 상류의 고압측 배관부분을 증가시키고, 하류의 저압측 배관부분은 최소화할 수 있으며, 그 결과, 저압측 배관 상에서 발생되는 압력 손실을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 하류의 저압측 배관부분을 최소화하여, 저압측 배관 상에서 발생되는 압력 손실을 최소화시킬 수 있으므로, 압력 손실로 인한 공조장치의" 난방 성능 저하 현상"을 개선시킬 수 있고, 그 결과, 공조장치의 난방 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 차량의 열관리 시스템을 상세하게 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템을 상세하게 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템의 작동예를 나타내는 작동도로서, 공조장치가 에어컨 모드로 작동될 때를 나타내는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템의 작동예를 나타내는 작동도로서, 공조장치가 히트펌프 모드로 작동될 때를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템의 작동예를 나타내는 작동도로서, 공조장치가 히트펌프 모드와 제습모드로 작동될 때를 나타내는 도면,
도 6은 본 발명의 열관리 시스템을 구성하는 제습부의 다른 실시예를 나타내는 도면,
도 7은 본 발명의 열관리 시스템을 구성하는 흐름제어밸브의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다(종래와 동일한 구성요소는 동일한 부호를 사용하여 설명한다).
먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 차량의 열관리 시스템은, 차실내를 냉,난방하기 위한 공조장치(10)를 구비한다.
공조장치(10)는, 히트펌프식으로서, 냉매순환라인(12)을 포함하며, 상기 냉매순환라인(12)은, 메인라인(12a)과, 메인라인(12a)으로부터 분지되는 에어컨모드용 분지라인(12b)과 히트펌프모드용 분지라인(12c)을 구비한다.
메인라인(12a)은, 압축기(14)의 토출 냉매를 이송하는 것으로, 고압측 실내열교환기(15)를 갖추고 있으며, 상기 고압측 실내열교환기(15)는, "히트펌프 모드" 시에, 압축기(14)에서 토출된 고온의 냉매와 차실내의 송풍공기를 열교환시켜, 차실내를 난방한다.
에어컨모드용 분지라인(12b)은, 실외열교환기(17)와 에어컨모드용 팽창밸브(18)와 저압측 실내열교환기(19)를 갖추고 있으며, "에어컨 모드" 시에, 도 3에 도시된 바와 같이, 메인라인(12a)으로부터 이송된 고압의 냉매를 에어컨모드용 팽창밸브(18)에서 감압,팽창시키고, 감압,팽창된 냉매를 저압측 실내열교환기(19)에서 차실내의 송풍공기와 열교환시켜 차실내를 냉방하며, 열교환된 냉매를 다시 압축기(14)측으로 복귀시킨다.
히트펌프모드용 분지라인(12c)은, 히트펌프모드용 팽창밸브(40)와, 냉매-냉각수 열교환기(42)를 갖추고 있으며, "히트펌프 모드" 시에, 도 4에 도시된 바와 같이, 메인라인(12a)의 고압측 실내열교환기(15)에서 이송된 고압의 냉매를 히트펌프모드용 팽창밸브(40)에서 감압,팽창시키고, 감압,팽창된 냉매를 냉매-냉각수 열교환기(42)에서 전장부품모듈(C) 냉각용 냉각수순환라인(22)의 냉각수와 열교환시키며, 열교환된 냉매를 다시 압축기(14)측으로 복귀시킨다.
여기서, 냉매-냉각수 열교환기(42)에서 열교환된 냉매는, 상기 저압측 실내열교환기(19)에서 배출되는 냉매와 합류하여 상기 압축기(14)로 복귀한다.
한편, 에어컨모드용 분지라인(12b)과 히트펌프모드용 분지라인(12c)의 분지점에는, 흐름제어밸브(50)가 설치되며, 상기 흐름제어밸브(50)는, 3방향 제어밸브로서, 메인라인(12a)의 냉매를 에어컨모드용 분지라인(12b)과 히트펌프모드용 분지라인(12c) 중 어느 하나로 도입시킨다.
특히, "에어컨 모드" 시에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 메인라인(12a)의 냉매를 에어컨모드용 분지라인(12b)으로 도입시키고, "히트펌프 모드" 시에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 메인라인(12a)의 냉매를 히트펌프모드용 분지라인(12c)으로 도입시킨다.
따라서, "에어컨 모드" 시에는, 메인라인(12a)과 에어컨모드용 분지라인(12b)이 "냉방루프"를 형성하면서 차실내를 냉방할 수 있게 하고, "히트펌프 모드" 시에는, 메인라인(12a)과 히트펌프모드용 분지라인(12c)이 "난방루프"를 형성하면서 차실내를 난방할 수 있게 한다.
이러한 구조의 공조장치(10)는, 메인라인(12a)과 에어컨모드용 분지라인(12b)으로 구성되는 "냉방루프"와, 메인라인(12a)과 히트펌프모드용 분지라인(12c)으로 구성되는 "난방루프"가 서로 구분되는 구조이므로, "냉방루프"와 "난방루프"가 혼용되는 도 1의 종래 기술과 달리 냉매 배관의 구성이 단순해진다.
특히, 에어컨모드용 분지라인(12b)과 히트펌프모드용 분지라인(12c)의 분지시점으로부터 압축기(14) 유입전까지의 "냉방루프"와 "난방루프"의 냉매 흐름 라인이 완전히 분리, 독립되는 구조이므로, 냉매 배관의 구성이 매우 단순해지고, 밸브의 구성도 단순해진다.
따라서, 냉매 배관의 배치 및 설계가 용이하고, 냉매 배관의 길이를 짧게 구성할 수 있으며, 밸브의 개수를 줄일 수 있다. 이로써, 냉매 배관에서 발생되는 냉매의 압력손실을 저감시킬 수 있으며, 그 결과, 냉매 배관에서의 냉매 압력손실로 인한 공조장치(10)의 냉,난방성능을 개선시킬 수 있다.
또한, 공조장치(10)는, 메인라인(12a)과 에어컨모드용 분지라인(12b)으로 구성되는 "냉방루프"와, 메인라인(12a)과 히트펌프모드용 분지라인(12c)으로 구성되는 "난방루프"가 구분되는 구조이므로, 에어컨모드용 분지라인(12b)의 실외열교환기(17)는 오직 "에어컨 모드" 시에만 전용으로 사용할 수 있다.
따라서, "히트펌프 모드" 시에도 사용되는 종래의 실외열교환기(17)(도 1참조)와 달리, 실외열교환기(17)에서의 아이싱(Icing) 발생 우려가 전혀 없다.
또한, 공조장치(10)는, 메인라인(12a)과 에어컨모드용 분지라인(12b)의 "냉방루프"와, 메인라인(12a)과 히트펌프모드용 분지라인(12c)의 "난방루프"를 서로 구분한 다음, 차실내 난방에 필요한 히트펌프모드용 팽창밸브(40)를 "난방루프"의 히트펌프모드용 분지라인(12c)에 설치하는 구조이므로, 상기 히트펌프모드용 팽창밸브(40)를 오직 "히트펌프 모드" 시에만 사용할 수 있다.
따라서, "냉방루프"와 "난방루프"가 혼용되는 냉매순환라인(12)에 설치되는 종래의 히트펌프모드용 팽창밸브(16)(도 1참조)와 달리, 상기 히트펌프모드용 팽창밸브(40)의 구조를 단순화시킬 수 있다.
특히, 종래의 구조에서는, 히트펌프모드용 팽창밸브(16)가, "에어컨 모드" 시의 냉매와, "히트펌프 모드" 시의 냉매를 둘 다 제어해야 하므로, "2위치" 절환구조를 갖는데 비해, 본 발명의 히트펌프모드용 팽창밸브(40)는, 오직 "히트펌프 모드" 시의 냉매만 제어하는 구조이므로, "1위치"구조를 갖는다.
이로써, 본 발명은, 히트펌프모드용 팽창밸브(40)의 구조를 단순화하여 원가절감의 효과를 도모할 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 공조장치(10)는, 히트펌프모드용 팽창밸브(40)를 구비하되, 상기 히트펌프모드용 팽창밸브(40)가 "난방루프"의 히트펌프모드용 분지라인(12c)에 설치되는 구조이다. 특히, 히트펌프모드용 분지라인(12c)부분 중, 에어컨모드용 분지라인(12b)과의 분지점과, 냉매-냉각수 열교환기(42) 사이 부분에 설치되는 구조이다.
따라서, 에어컨모드용 분지라인(12b)과 히트펌프모드용 분지라인(12c)의 분지점 상류측에 설치되는 종래의 히트펌프모드용 팽창밸브(16)(도 1참조)에 비해, 압축기(14)에 대한 히트펌프모드용 팽창밸브(40)의 위치를 최대한 하류측으로 배치시킬 수 있다.
이로써, 히트펌프모드용 팽창밸브(40)를 기준으로, 상류의 고압측 배관부분을 증가시키고, 하류의 저압측 배관부분은 최소화시킬 수 있다. 그 결과, 저압측 배관 상에서 발생되는 압력 손실을 최소화할 수 있다.
특히, "히트펌프 모드" 시에, 저압측 배관 상에서 발생되는 압력 손실을 최소화할 수 있으며, 이로써, 압력 손실로 인한 공조장치(10)의" 난방 성능 저하 현상"을 개선시킬 수 있고, 그 결과, 공조장치(10)의 난방 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
다시, 도 2를 참조하면, 상기 공조장치(10)는, "히트펌프 모드" 시에, 차실내의 공기를 제습할 수 있는 제습부(60)를 더 구비한다.
제습부(60)는, 히트펌프모드용 팽창밸브(40)의 하류측 히트펌프모드용 분지라인(12c)으로부터 분지되어, 저압측 실내열교환기(19)의 입구측에 연결되는 바이패스라인(62)과, 바이패스라인(62)에 설치되는 개폐밸브(64)를 포함한다.
바이패스라인(62)은, 히트펌프모드용 팽창밸브(40)를 통과하면서 감압,팽창된 히트펌프모드용 분지라인(12c)의 냉매를 바이패스하고, 바이패스된 냉매를 저압측 실내열교환기(19)로 도입시킨다.
개폐밸브(64)는, 히트펌프 모드 시에, 차실내의 습도가 높을 경우, 자동 또는 수동에 의해 바이패스라인(62)을 개방한다.
따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 히트펌프모드용 팽창밸브(40)를 통과하면서 감압,팽창된 냉매가 저압측 실내열교환기(19)로 도입될 수 있게 하고, 저압측 실내열교환기(19)로 도입 저온의 냉매가 차실내로 송풍되는 공기와 열교환되면서 공기 중의 습기를 제거할 수 있게 한다.
이러한 제습부(60)에 의하면, 히트펌프 모드 시에, 차실내의 공기를 제습하는 구조이므로, 히트펌프 모드 시에, 차실내의 쾌적성을 현저하게 개선시킨다.
한편, 도 6에는 제습부(60)의 다른 실시예가 도시되어 있다.
다른 실시예의 제습부(60)는, 바이패스라인(62)을 구비하되, 상기 바이패스라인(62)이 에어컨모드용 분지라인(12b)과 히트펌프모드용 분지라인(12c)의 분지점 상류측 냉매를 바이패스 하는 구조를 갖는다.
이러한 바이패스라인(62)은, 히트펌프모드용 분지라인(12c)의 히트펌프모드용 팽창밸브(40)에 도입되기 전의 고압 냉매를 바이패스하는 역할을 한다.
또한, 다른 실시예의 제습부(60)는, 바이패스라인(62)에 설치되는 제습용 팽창밸브(66)를 더 구비한다.
제습용 팽창밸브(66)는, 인가되는 전압의 크기에 따라 교축유로의 개도량이 가변 조절되는 가변식 전자밸브로서, 바이패스라인(62)으로 바이패스된 고압의 냉매를 저온,저압으로 감압 팽창시킨다.
따라서, 감압 팽창된 저압의 냉매가 저압측 실내열교환기(19)로 도입될 수 있게 하고, 저압측 실내열교환기(19)로 도입 저온,저압의 냉매가 차실내로 송풍되는 공기와 열교환되면서 공기 중의 습기를 제거할 수 있게 한다.
이러한 구조를 갖는 다른 실시예의 제습부(60)에 의하면, 가변식 제습용 팽창밸브(66)를 이용하여, 저압측 실내열교환기(19)로 도입되는 냉매의 감압,팽창량을 자동 제어할 수 있으므로, 저압측 실내열교환기(19)의 온도를 자동 제어할 수 있고, 이를 통해, 차실내로 송풍되는 공기의 제습량을 자동 조절할 수 있다.
다음으로, 도 7에는 상기 공조장치(10)의 다른 실시예를 나타내는 도면이 도시되어 있다.
다른 실시예의 공조장치(10)는, 메인라인(12a)의 냉매를 에어컨모드용 분지라인(12b) 또는 히트펌프모드용 분지라인(12c)으로 도입시키는 흐름제어밸브(50)를 구비하되, 상기 흐름제어밸브(50)는 2방향 제어밸브이며, 상기 에어컨모드용 분지라인(12b)에 설치되는 구조를 갖는다.
이러한 구조의 흐름제어밸브(50)는, "에어컨 모드" 시에는, 에어컨모드용 분지라인(12b)을 개방하여 메인라인(12a)의 냉매가 에어컨모드용 분지라인(12b)으로 도입될 수 있게 한다. 따라서, "에어컨 모드" 시에, 메인라인(12a)과 에어컨모드용 분지라인(12b)이 "냉방루프"를 형성하면서 차실내를 냉방할 수 있게 한다.
또한, "히트펌프 모드" 시에는, 에어컨모드용 분지라인(12b)을 차단한다. 따라서, 메인라인(12a)의 냉매가 히트펌프모드용 분지라인(12c)으로 도입될 수 있게 한다. 이로써, "에어컨 모드" 시에, 메인라인(12a)과 히트펌프모드용 분지라인(12c)이 "난방루프"를 형성하면서 차실내를 난방할 수 있게 한다.
삭제
이와 같은 구조를 갖는 본 발명의 열관리 시스템에 의하면, 공조장치(10)의 냉매순환라인(12)을 구비하되, 상기 냉매순환라인(12)의 "냉방루프"와 "난방루프"가 서로 분리, 독립되는 구조이므로, "냉방루프"와 "난방루프"가 혼용되는 종래의 구조에 비해 냉매 배관의 구성이 단순하다.
또한, 냉매 배관의 구성이 매우 단순하므로, 냉매 배관의 배치 및 설계가 용이하고, 냉매 배관의 길이를 짧게 구성할 수 있으며, 밸브의 개수를 줄일 수 있다.
또한, 냉매 배관의 길이를 짧게 구성할 수 있으며, 밸브의 개수를 줄일 수 있으므로, 냉매 배관에서 발생되는 냉매의 압력손실을 저감시킬 수 있으며, 이로써, 냉매 배관에서의 냉매 압력손실로 인한 공조장치(10)의 냉,난방성능을 개선시킬 수 있다.
또한, 냉매순환라인(12)의 "냉방루프"와 "난방루프"가 분리, 독립되는 구조이므로, "냉방루프" 상에 설치되는 실외열교환기(17)는 오직 "에어컨 모드" 시에만 전용으로 사용할 수 있으며, 이로써, "히트펌프 모드" 시에도 사용되는 종래의 실외열교환기(17)와 달리, 실외열교환기(17)에서의 아이싱(Icing) 발생 우려가 전혀 없다.
또한, 냉매순환라인(12)의 "냉방루프"와 "난방루프"를 분리, 독립시킨 다음, 차실내 난방에 필요한 히트펌프모드용 팽창밸브(40)를 "난방루프" 상에 설치하는 구조이므로, 상기 히트펌프모드용 팽창밸브(40)를 오직 "히트펌프 모드" 시에만 사용할 수 있으며, 이로써, "냉방루프"와 "난방루프"에 혼용되어 사용되는 종래의 히트펌프모드용 팽창밸브(40)에 비해 구조를 단순화시킬 수 있고, 그 결과, 원가절감의 효과를 기대할 수 있다.
또한, 냉매순환라인(12)의 "냉방루프"와 "난방루프"를 분리, 독립시킨 다음, 히트펌프모드용 팽창밸브(40)를 "난방루프" 상에 설치하는 구조이므로, 압축기(14)에 대한 상기 히트펌프모드용 팽창밸브(40)의 위치를, "냉방루프"와 관계없이 최대한 하류측으로 배치시킬 수 있다.
또한, 압축기(14)에 대한 상기 히트펌프모드용 팽창밸브(40)의 위치를, "냉방루프"와 관계없이 최대한 하류측으로 배치시킬 수 있으므로, 상기 히트펌프모드용 팽창밸브(40)를 기준으로, 상류의 고압측 배관부분을 증가시키고, 하류의 저압측 배관부분은 최소화할 수 있으며, 그 결과, 저압측 배관 상에서 발생되는 압력 손실을 최소화시킬 수 있다.
또한, 하류의 저압측 배관부분을 최소화하여, 저압측 배관 상에서 발생되는 압력 손실을 최소화시킬 수 있으므로, 압력 손실로 인한 공조장치(10)의" 난방 성능 저하 현상"을 개선시킬 수 있고, 그 결과, 공조장치(10)의 난방 성능을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
10: 공조장치 12: 냉매순환라인(Line)
12a: 메인라인(Main Line) 12b: 에어컨모드용 분지라인
12c: 히트펌프용 분지라인 14: 압축기
15: 고압측 실내열교환기 17: 실외열교환기
18: 에어컨모드용 팽창밸브(Valve) 19: 저압측 실내열교환기
20: 수냉식 냉각장치 22: 냉각수순환라인
24: 워터펌프(Water Pump) 25: 라디에이터(Radiator)
40: 히트펌프모드용 팽창밸브 42: 냉매-냉각수 열교환기
50: 흐름제어밸브 60: 제습부
62: 바이패스라인(Bypass Line) 64: 개폐밸브
66: 제습용 팽창밸브 C; 전장부품모듈(Module)

Claims (10)

  1. 에어컨 모드 시에는 압축기(14)의 냉매를, 저압측 실내열교환기(19) 입구측에 설치되는 에어컨모드용 팽창밸브(18)에 통과시켜 감압,팽창시키고, 히트펌프 모드 시에는 상기 압축기(14)의 냉매를 히트펌프모드용 팽창밸브(40)에 통과시켜 감압,팽창시키는 냉매순환라인(12)과, 전장부품모듈(C)에 냉각수를 순환시켜 냉각시키는 냉각수순환라인(22)을 포함하는 차량의 열관리 시스템에 있어서,
    히트펌프 모드 시에, 상기 히트펌프모드용 팽창밸브(40)를 통과한 상기 냉매순환라인(12)의 냉매와, 상기 냉각수순환라인(22)의 냉각수를 상호 열교환시키는 냉매-냉각수 열교환기(42)와;
    상기 냉매순환라인(12)부분 중, 상기 압축기(14)의 토출측냉매를 이송하는 부분으로부터 분지되며, 히트펌프 모드 시에, 상기 히트펌프모드용 팽창밸브(40)를 통과한 냉매를 상기 냉매-냉각수 열교환기(42)측으로 순환시킨 후, 상기 압축기(14)로 복귀시키는 히트펌프모드용 분지라인(12c)을 더 포함하며;
    상기 히트펌프모드용 팽창밸브(40)는, 상기 히트펌프모드용 분지라인(12c) 상에 설치되고;
    히트펌프 모드 시에, 차실내 공기를 제습할 수 있는 제습부(60)를 더 구비하며;
    상기 제습부(60)는,
    상기 히트펌프모드용 팽창밸브(40)에 도입되기 전의 고압 냉매를 바이패스하여, 차실내측에 설치되는 저압측 실내열교환기(19)에 도입시키는 바이패스라인(62)과;
    히트펌프 모드 시에, 상기 바이패스라인(62)으로 바이패스된 고압의 냉매를 저온,저압으로 감압 팽창시켜, 상기 저압측 실내열교환기(19)로 도입시키고, 상기 저압측 실내열교환기(19)로 도입된 저온,저압의 냉매가 차실내로 송풍되는공기와 열교환되면서 공기 중의 습기를 제거할 수 있게 하는 가변식 제습용 팽창밸브(66)를 포함하고,
    상기 제습용 팽창밸브(66)는,
    고압측 실내 열교환기(15)를 통과한 고압의 냉매가 히트펌프모드용 팽창밸브(40)를 통과하기 이전에 분지되는 바이패스라인(62)상에 설치되어,
    저압측 실내열교환기(19)로 도입되는 냉매의 감압,팽창량을 제어하여, 저압측 실내열교환기(19)의 온도를 제어하고, 차실내로 송풍되는 공기의 제습량을 조절하며,
    실외열교환기(17)가, 에어컨용 분지라인(12b)에 배치되어 오직 에어컨 모드시에만 전용으로 사용되는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 에어컨모드용 팽창밸브(18)가 설치될 수 있도록 상기 냉매순환라인(12)부분 중, 상기 압축기(14)의 토출측냉매를 이송하는 부분으로부터 분지되는 에어컨모드용 분지라인(12b)을 더 포함하며;
    상기 히트펌프모드용 분지라인(12c)은, 상기 냉매순환라인(12)으로부터 분지되는 지점으로부터 상기 압축기(14)전까지 상기 에어컨모드용 분지라인(12b)에 대해 분리되는 구조인 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 히트펌프모드용 팽창밸브(40)는,
    상기 히트펌프모드용 분지라인(12c)부분 중, 상기 에어컨모드용 분지라인(12b)과의 분지점과, 상기 냉매-냉각수 열교환기(42) 사이 부분에 설치되는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 압축기(14)측의 냉매를, 상기 에어컨모드용 분지라인(12b) 또는 상기 히트펌프모드용 분지라인(12c)으로 도입시키는 흐름제어밸브(50)를 더 포함하며;
    상기 흐름제어밸브(50)는,
    상기 에어컨모드용 분지라인(12b)과 상기 히트펌프모드용 분지라인(12c)의 분지점에 설치되는 3방향 제어밸브인 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 압축기(14)의 냉매를, 상기 에어컨모드용 분지라인(12b) 또는 상기 히트펌프모드용 분지라인(12c)으로 도입시키는 흐름제어밸브(50)를 더 포함하며;
    상기 흐름제어밸브(50)는,
    상기 에어컨모드용 분지라인(12b)에 설치되는 2방향 제어밸브이며, 상기 에어컨모드용 분지라인(12b)을 개방함에 따라 상기 압축기(14)의 냉매가 상기 에어컨모드용 분지라인(12b)으로 도입될 수 있게 허용하고,
    상기 에어컨모드용 분지라인(12b)을 차단함에 따라 상기 압축기(14)의 냉매가 상기 히트펌프모드용 분지라인(12c)으로 도입될 수 있게 허용하는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  9. 제 2항에 있어서,
    에어컨 모드 시에는, 상기 압축기(14)측 냉매가 상기 에어컨모드용 분지라인(12b)을 통해 실외열교환기(17)로 도입되면서 열교환되고;
    히트펌프 모드 시에는, 상기 압축기(14)측 냉매가 상기 히트펌프모드용 분지라인(12c)을 통해 상기 냉매-냉각수 열교환기(42)로 도입되면서 열교환되는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 실외열교환기(17)를 통과한 냉매는, 상기 에어컨모드용 팽창밸브(18)와 저압측 실내열교환기(19)를 통과하여 상기 압축기(14)로 유입되고;
    상기 냉매-냉각수 열교환기(42)를 통과한 냉매는, 상기 저압측 실내열교환기(19)에서 배출되는 냉매와 합류하여 상기 압축기(14)로 유입되는 것을 특징으로 하는 차량의 열관리 시스템.

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