KR102644743B1 - 차량용 냉난방시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 냉난방시스템의 난방모드 운전 시, 냉매를 압축하는 압축기에 선택적으로 중간압의 냉매가스가 유입되도록 하여, 압축기로 인입되는 냉매 유량을 증가시켜 난방성능이 높아지고, 냉매가 냉각수의 폐열을 회수하는 칠러 전단(입력측)에 냉매 간의 열교환이 이루어지는 내부열교환기를 적용하거나, 플래시탱크를 적용하여 냉매 유량 감소로 인한 난방성능 저하를 방지하며, 압축기로 유입되는 냉매 유량을 조절함으로써 난방성능을 제어할 수 있어, 압축기의 소비전력을 최소화할 수 있는 차량용 냉난방시스템을 제공한다.

Description

차량용 냉난방시스템{Automotive air conditioning system}
본 발명은 차량의 실내로 제공하는 공기를 히팅하거나, 또는 냉각하여 차량의 실내 온도를 지정온도로 유지하도록 하는 차량용 냉난방시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉난방시스템의 난방모드 운전 시, 실내열교환기를 통과한 냉매 중 중간압의 기냉매를 생성하고, 생성된 중간압의 기냉매가 압축기에 유입되도록 하여 압축기로 인입되는 냉매유량을 증가시켜 난방성능을 높이는 차량용 냉난방시스템에 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 열교환시켜 냉기로 바꾸어, 차량 실내를 냉방하도록 구성되고, 상기 난방시스템은 냉각수 사이클의 히터코어 측에서 히터코어 외부를 거치는 공기를 히터코어 내부를 흐르는 냉각수와 열교환시켜 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 하나 이상의 방향조절밸브를 구비한다.
따라서, 방향조절밸브에 의한 냉매의 유동방향에 따라 냉방모드가 가동될 경우에는 상기 실내 열교환기가 냉방용 열교환기의 역할을 하게 되며, 난방모드가 가동될 경우에는 상기 실내 열교환기가 난방용 열교환기의 역할을 하게 된다.
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 PCT 히터로 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 제1 팽창밸브; 상기 제1 팽창밸브를 통해 팽창된 냉매를 상기 외부응축기나 열교환기에 선택적으로 공급하는 제2 밸브; 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.
상기한 종래의 기술은 냉방 시 성능 및 효율 저하를 극복하기 위해 냉매의 유로를 전환하는 밸브를 추가 구성하였는데, 상기 밸브에서 분기된 냉매가 추가로 구성된 공기-열교환기와 물-열교환기를 일정한 비율로 분기되거나 선택되어 지나도록 구성하였으나, 난방 시 적상 현상이 발생하였고, 시스템이 간결하지 못해 배관 설계에 어려움이 있었으며, 저압 측의 압력손실이 발생하여 난방 성능이 낮은 문제점을 보였다.
이러한 문제점을 해소하기 위해 본 출원인은 한국출원 제10-2014-0089867호(2014.07.16) 차량용 냉난방시스템을 제공하였다.
하지만, 종래의 기술 역시, 냉매의 특성상 저온에서 비체적 증가로 인하여 난방모드 시 냉매 유량 감소로 난방성능이 저하되었고, 모드 변환시 냉매의 압력차에 의해 즉각적인 냉매전환밸브 전환이 어려웠으며, 유로전환을 3웨이밸브를 적용하면 이전 루트를 완전 차단하게 되어, 폐유로 상에 전환하기 전의 냉매나 오일의 적체가 일부 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 난방 운전모드 시, 냉매를 압축하는 압축기에 선택적으로 중간압의 냉매가스가 유입되도록 하여, 압축기로 인입되는 냉매 유량을 증가시켜 난방성능을 높이고, 냉매가 냉각수의 폐열을 회수하는 칠러 전단(입력측)에 냉매 간의 열교환이 이루어지는 내부열교환기를 적용하거나, 플래시탱크를 적용하여 냉매 유량 감소로 인한 난방성능 저하를 방지하며, 압축기로 유입되는 냉매 유량을 조절함으로써 난방성능을 제어할 수 있어, 압축기의 소비전력을 최소화할 수 있는 차량용 냉난방시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 냉난방시스템은 냉매를 인입하여 압축한 후, 압축된 냉매를 배출하는 압축기와, 차량공조유닛 내부에 설치되고, 상기 압축기와 냉매가 유동하는 제1유로로 연결되어, 상기 압축기에서 배출된 냉매를 인입하여, 상기 차량공조유닛을 통해 차량 실내로 공급되는 공기와의 열교환으로 냉매를 응축시키면서 공기를 가열하는 실내열교환기와, 상기 실내열교환기와 냉매가 유동하는 제2유로로 연결되어, 상기 실내열교환기에서 배출된 냉매를 인입하여 외부공기와의 열교환으로 냉매를 응축하는 실외응축기와, 차량공조유닛 내부에 설치되고, 상기 실외응축기와 냉매가 유동하는 제3유로로 연결되어, 상기 실외응축기에서 배출된 냉매를 인입하여 냉매를 기화시키면서, 상기 차량공조유닛을 통해 차량 실내로 공급되는 공기와의 열교환으로 공기를 냉각하는 증발기와, 상기 실내열교환기와 실외응축기를 연결하는 제2유로에서 분기된 제5유로 상에 구비되어, 상기 실내열교환기를 통과한 냉매를 감압하는 제2전자식팽창밸브와, 상기 제5유로 상에서 상기 제2전자식팽창밸브의 후방에 구비되어, 상기 제2전자식팽창밸브에 의해 감압된 냉매를 차량 구동부를 순환하는 냉각수와 열교환시킨 후 배출하는 칠러 및 상기 증발기와 냉매가 유동하는 제4유로로 연결되어, 상기 칠러 및 증발기 중 어느 하나의 냉매를 일시적으로 저장하면서 인입한 냉매를 기체와 액체로 분리하고 기상 냉매를 상기 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터를 포함하고, 상기 실내열교환기와 실외응축기를 연결하는 제2유로에서 분기되어 압축기와 연결되고, 유로 상에 구비된 제1전자식팽창밸브의 개방으로, 상기 실내열교환기를 통과한 냉매를 중간압으로 감압한 후 상기 압축기로 중간압의 기냉매를 제공하는 중간압유로와, 상기 중간압유로 및 제5유로를 유동하는 냉매들이 서로 열교환하도록, 상기 중간압유로 중 제1전자식팽창밸브의 출력단과 제5유로 중 제2전자식팽창밸브의 입력단을 내부열교환기로 구성한다.
이때 본 발명에 따른 상기 차량공조유닛은 입구를 통해 공기를 내부로 흡입하고, 내부로 흡인된 공기를 선택적으로 회동하는 개폐도어를 구비하여 구획형성한 제1출구 및 제2출구로 차량의 실내로 공급하는 공조케이스와, 상기 실내열교환기의 후방에 배치되어 차량의 실내로 공급되는 공기를 선택적으로 히팅하는 PTC보조히터를 더 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제4유로 및 제5유로에는 상기 어큐뮬레이터 측으로만 냉매가 유동하도록 하는 제1체크밸브 및 제2체크밸브를 각각 구비하고, 상기 제3유로 및 제4유로를 유동하는 냉매가 서로 열교환하게 상기 증발기의 입력단 및 출력단을 내부열교환기로 구성하는 것이 바람직하다.
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본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉난방시스템은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 난방 운전모드 시, 냉매가 냉각수의 폐열을 회수하는 칠러 전단(입력측)에 냉매 간의 열교환이 이루어지는 내부열교환기 또는 플래시탱크를 적용하여 중간압을 생성하고, 냉매를 압축하는 압축기에 선택적으로 중간압의 냉매가스가 유입되도록 하여, 압축기로 인입되는 냉매 유량을 증가시켜 난방성능을 높이는 효과를 가진다.
둘째, 스텝(step)제어가 가능한 전자식 팽창밸브를 사용하여 압축기로 유입되는 냉매 유량을 조절함으로써 난방성능을 제어할 수 있어, 압축기의 소비전력을 최소화할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉난방시스템을 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉난방시스템의 냉방모드에서 냉매의 순환을 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉난방시스템의 난방모드에서 냉매의 순환을 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉난방시스템의 난방&제습모드에서 냉매의 순환을 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 냉난방시스템을 보인 예시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 냉난방시스템의 냉방모드에서 냉매의 순환을 보인 예시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 냉난방시스템의 난방모드에서 냉매의 순환을 보인 예시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 냉난방시스템의 난방&제습모드에서 냉매의 순환을 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 발명은 차량의 실내로 제공하는 공기를 히팅하거나, 또는 냉각하여 차량의 실내 온도를 설정 온도로 유지하도록 하는 차량용 냉난방시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉난방시스템의 난방모드 운전 시, 실내열교환기를 통과한 냉매 중 중간압의 기냉매를 생성하고, 생성된 중간압의 기냉매가 압축기에 유입되도록 하여 압축기로 인입되는 냉매유량을 증가시켜 난방성능을 높이는 차량용 냉난방시스템에 관한 것으로 도면을 참조하여 그 구성을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉난방시스템은 도 1에 도시한 바와 같이 압축기(110), 실내열교환기(220), 실외응축기(120), 증발기(240), 칠러(140) 및 어큐뮬레이터(130)를 냉매가 유동하는 복수 개의 유로(10, 20, 30, 40, 50, 60)로 연결하여, 상기한 구성요소를 순환하는 냉매의 순환 및 냉매의 상변화로 차량의 실내로 제공되는 공기를 가열하거나 냉각하여 차량 실내의 냉방, 난방, 제습모드가 이루어진다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기(110)는 일명 콤프레서로 냉매가 유동하는 유로와 연결된 입력단을 통해 냉매를 인입하여 압축한 후, 압축된 냉매를 출력단을 통해 유로로 배출하는데, 이때 배출되는 냉매는 고온고압의 냉매(냉매가스: 기체)로 배출한다.
그리고 상기 압축기(110)의 출력단은 제1유로(10)와 연결되고, 상기 제1유로(10)를 통해 상기 실내열교환기(220)의 입력단과 상기 압축기(110)의 출력단이 연결되어, 상기 제1유로(10)를 통해 상기 압축기(110)에서 압축된 고온고압의 냉매(기체)를 실내열교환기(220)로 출력한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실내열교환기(220)는 상기 압축기(110)에서 배출한 고온고압의 냉매(기체)를 인입하여, 기체 상태의 냉매를 응축시켜 고온고압의 냉매(액체+기체)로 배출한다.
이때 상기 실내열교환기(220)는 차량공조유닛(200) 내부에 설치되는 것이 바람직하고, 상기 압축기(110)에서 배출된 고온고압의 냉매(기체)를 제1유로(10)를 통해 인입하며, 상기 실내열교환기(220)가 상기 차량공조유닛(200)을 통해 차량 실내로 공급되는 공기와의 열교환으로 내부를 유동하는 고온고압의 냉매(기체)를 응축시키면서 그 응축열로 공기를 가열하여, 차량 실내의 난방이 이루어지도록 한다.
여기서 본 발명의 일 실시예에 따른 차량공조유닛(200)을 보다 상세하게 살펴보면, 상기 차량공조유닛(200)는 공조케이스(210)를 구비하는데, 상기 공조케이스(210)의 일측에는 공기가 인입되는 입구(211)를 형성하여, 상기 입구(211)를 통해 공기를 내부로 흡입하고, 타측에는 내부로 인입된 공기가 배출되는 출구를 형성한다.
이때 상기 출구 전방측에는 격벽과 선택적으로 회동하는 개폐도어(212)로 제1출구(213) 및 제2출구(214)로 구획된다.
따라서 상기한 구성에 의해 상기 개폐도어(212)가 선택적으로 회동하여 제1출구(213) 또는 제2출구(214) 중 어느 하나를 폐쇄함으로써, 선택적으로 개방된 하나의 출구로만 공기를 배출하거나, 상기 제1출구(213)와 제2출구(214)에 지정 비율의 공기량으로 분배하여 목표온도에 도달한 후 배출한다.
그리고 상기 공조케이스(210)의 제2출구(214) 측에는 실내열교환기(220)를 구비하는데, 상기 실내열교환기(220)는 상기 차량공조유닛(200)을 통해 차량 실내로 공급되는 공기와의 열교환으로 내부를 유동하는 고온고압의 냉매(기체)를 응축시키면서 그 응축열로 공기를 가열하여, 차량 실내의 난방이 이루어지도록 한다.
또한, 상기 실내열교환기(220)의 후방에는 PTC보조히터(230)를 배치하는데, 상기 PTC보조히터(230)는 실내열교환기(220)를 통해 가열(히팅)된 공기를 선택적으로 더 가열(히팅)하여 차량 실내에 난방이 이루어지도록 한다.
상기 PTC보조히터(230)의 구동 제어는 상기 PTC보조히터(230)의 후방에 배치하는 히터센서(도시하지 않음))에 의해 이루어지는데, 상기 히터센서는 상기 공조케이스(210)의 출구 측에서 차량의 실내로 공급되는 공기의 온도를 측정하여, 상기 PTC보조히터(230)의 구동 제어하도록 한다.
그리고 상기 공조케이스(200)의 입구 측에는 증발기(240)를 구비하는데, 상기 증발기(240)는 인입된 저온저압의 액상냉매를 기화시키면서 공조케이스(200) 내로 인입되는 공기와의 열교환으로 공기를 냉각하여 차량 실내에 냉방이 이루어지도록 한다.
더불어 상기 실내열교환기(220)의 출력단은 냉매가 유동하는 제2유로(20)와 연결되고, 상기 제2유로(20)는 실외응축기(120)의 입력단과 연결되어, 상기 실내열교환기(220)에서 배출된 고온고압의 냉매가 실외응축기(120)로 인입되어, 상기 실외응축기(120)가 외부공기와의 열교환으로 냉매를 응축하여 배출한다.
또한, 상기 실외응축기(120)의 출력단은 냉매가 유동하는 제3유로(30)와 연결되고, 상기 제3유로(30)는 증발기(240)와 연결되어, 상기 실외응축기(120)에서 응축된 후 출력되는 고온고압의 냉매(액체)가 증발기(240)로 인입된다.
이때 상기 증발기(240)와 실외응축기(120)를 연결하는 제3유로(30) 상에는 온도감응식 팽창밸브(31)를 구비하여, 온도에 따라 개도가 조절되어, 상기 증발기(240)로 유입되는 냉매량을 조절하고, 상기 온도감응식 팽창밸브(31)가 고온고압의 냉매(액체)를 감압하여 저온저압의 냉매(액체+기체)로 전환한다.
따라서 상기 온도감응식 팽창밸브(31)의 개방으로 실외응축기(120)에서 배출된 고온고압의 냉매(액체)가 저온저압의 냉매(액체+기체)로 전환되어, 상기 제3유로(30)를 통해 증발기(240)로 인입되고, 상기 증발기(240)에서는 저온저압의 냉매(액체+기체)의 증발작용으로 차량의 실내로 공급되는 공기와의 열교환으로 공기의 열을 빼앗아 공기가 냉각되어 차량 실내에 냉방이 이루어 진다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 실외응축기(120)는 상기 실내열교환기(220)와 고온고압의 냉매(액체+기체)가 유동하는 제2유로(20)로 연결되어, 상기 실내열교환기(220)에서 배출된 고온고압의 냉매(액체+기체)를 인입하여 외부공기와의 열교환으로 고온고압의 냉매(액체)를 응축하는데, 상기 실외응축기(120)는 차량 구동계(엔진)에 구비된 라디에이터(도시하지 않음)와 근접하여 배치되어, 상기 제2유로(20)와 연결된 입력측을 통해 고온고압의 냉매를 인입하여 외부공기와 열교환으로 냉매를 냉각 응축하여 제3유로(30)로 배출한다.
이때 상기 제2유로(20)의 실외응축기(120) 측방에는 2웨이밸브(21)를 구비하는데, 상기 2웨이밸브(21)의 선택적인 개방에 의해 차량 실내의 냉방, 난방, 제습모드 중 어느 하나가 이루어지고, 상기 2웨이밸브(21)의 개방에 의해 고온고압의 냉매(액체+기체)가 실외응축기(120)으로 인입 가능하며, 상기 라디에이터(도시하지 않음)는 차량의 구동계를 냉각하는 냉각수를 인입하여 외부 공기와 열교환 시킨다.
여기서 상기 라디에이터(도시하지 않음)는 통상의 것과 같이 차량의 구동계에 구비된 워터펌프에 의해 냉각수를 순환시키고, 일측면에 구비된 냉각팬(미부호)으로 송풍되는 바람으로 열교환이 이루어진다.
따라서 상기 실외응축기(120) 역시, 상기 라디에이터(도시하지 않음)와 같이 냉각팬으로 송풍되는 바람으로 냉매를 열교환(공냉) 시키는 것이 바람직하다.
그리고 상기 차량공조유닛(200) 내부에 설치된 본 발명의 일 실시예에 따른 증발기(240)는 저온저압의 냉매(액체+기체)가 유동하는 제4유로(40)와 연결되어, 상기 압축기(110)로 이어지는데, 이때 상기 제4유로(40)에는 어큐뮬레이터(130)를 구비한다.
다시 말해 상기 증발기(240)에서 배출된 저온저압의 냉매가 어큐뮬레이터(130)를 통과한 후, 압축기(110)로 인입되는데, 상기 어큐뮬레이터(130)는 냉매를 일시적으로 저장하면서 인입한 냉매 중 기체와 액체로 분리하고, 이 중 기체인 냉매가스를 상기 압축기(110)로 공급한다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉난방시스템은 중간압유로(50)를 포함하는데, 상기 중간압유로(50)는 상기 실내열교환기(220)와 실외응축기(120)를 연결하는 제2유로(20)에서 분기되어 압축기(110)와 연결되고, 상기 중간압유로(50) 상에는 제1전자식팽창밸브(51)를 구비하여, 상기 제1전자식팽창밸브(51)의 개방으로 상기 중간압유로(50)를 유동하는 상기 실내열교환기(220)를 통과한 고온고압의 냉매를 중간압으로 감압한 후, 상기 압축기(110)로 중간압의 기상냉매(기체)를 제공한다.
또한, 상기 실내열교환기(220)와 실외응축기(120)를 연결하는 제2유로(20)에는 제5유로(60)를 더 분기하고, 상기 제2유로(20)에서 분기된 제5유로(60) 상에는 제2전자식팽창밸브(61)를 구비하여, 상기 제2전자식팽창밸브(61)의 개방으로 상기 실내열교환기(220)를 통과한 냉매를 감압하여 유동한다.
그리고 상기 제2전자식팽창밸브(61)의 후방에는 칠러(140)를 구비하는데, 상기 칠러(140)는 상기 제2전자식팽창밸브(61)에 의해 감압된 냉매를 차량 구동부를 순환하는 냉각수와 열교환시킨 후 배출한다.
이때 상기 칠러(140)에서는 차량의 냉각수에서 공급되는 폐열을 얻어 난방을 수행하게 되어 공기로부터 얻을 수 있는 폐열량보다 더욱 많은 에너지를 얻을 수 있다.
또한, 상기 중간압유로(50) 중 제1전자식팽창밸브(51)의 출력단과, 상기 제5유로(60) 중 제2전자식팽창밸브(61)의 입력단을 제1내부열교환기(150)로 구성하여, 상기 중간압유로(50) 및 제5유로(60)를 유동하는 냉매들이 서로 열교환하게 한다.
상기 제1전자식팽창밸브(51)를 통과한 냉매는 감압되면서 온도 역시, 인입될 당시보다 낮아지는데, 상기 제1내부열교환기(150)의 구성에 의해 제5유로(60)를 유동하는 냉매와의 열교환으로 온도 보정이 가능하다.
그리고 상기 칠러(140)에서 배출된 냉매는 제5유로(60)의 후단과 연결된 제4유로(40)를 통해 어큐뮬레이터(130)로 인입하는데, 상기 어큐뮬레이터(130)는 냉매를 일시적으로 저장하면서 인입된 냉매를 기체와 액체로 분리하고, 기상 냉매를 상기 압축기(110)로 공급한다.
여기서 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제4유로(40) 및 제5유로(60)에는 상기 어큐뮬레이터(130) 측으로만 냉매가 유동하도록 하는 제1체크밸브(41) 및 제2체크밸브(62)를 각각 구비하는 것이 바람직하다.
더불어 상기 제3유로(30) 및 제4유로(40)를 유동하는 냉매가 서로 열교환하게 상기 증발기(240)의 입력단 및 출력단을 제2내부열교환기(160)로 구성한다.
상기한 구성으로 난방모드 시에는 적상이 없도록 냉각수의 폐열을 사용하도록 하여 난방 성능과 효율의 저하를 방지한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉난방시스템은 차량 실내의 냉방, 난방, 제습모드 중 어느 하나의 모드로 전환하기 위해 복수 개의 밸브 개폐로 냉매의 흐름(순환)을 전환한다.
이때 제2유로(20) 상에서 상기 실외응축기(120)의 입력단에 위치하는 하나의 2웨이밸브(21)와, 제2유로(20)에서 각각 분기된 중간압유로(50) 및 제5유로(60)를 선택적으로 개방하는 제1전자식팽창밸브(51) 및 제2전자식팽창밸브(61)를 포함하는데, 각 모드에 따른 밸브 개폐는 다음과 같다.
구분 냉방 난방 제습
2웨이밸브
(Normal open type)		 전원 OFF 전원 ON 전원 OFF
제1전자식 팽창밸브
(Normal close type)		 전원 OFF 전원 ON 전원 OFF
제2전자식 팽창밸브
(Normal close type)		 전원 OFF 전원 ON 전원 OFF
개폐도어(212) 제2출구 폐쇄(214) 제1출구 폐쇄(213) 목표 토출온도에 따른 지정위치
상기한 [표 1]를 이용하여 냉매의 순환 과정을 살펴보면 다음과 같다.
도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉난방시스템이 냉방 모드로 운전될 시,
먼저, 상기 차량공조유닛(200)의 공조케이스(210) 내부에 구비된 개폐도어(212)가 회동하여 실내열교환기(220)가 구비된 제2출구(214)를 폐쇄하고, 제1출구(213)는 개방한다.
그리고 상기 제2유로(20)에 위치하는 2웨이밸브(21)는 OPEN되고, 중간압유로(50)에 위치하는 제1전자식팽창밸브(51)는 CLOSE되며, 상기 제5유로(60)의 제2전자식팽창밸브(61)도 CLOSE되어, 냉매가 압축기(110)에서 고온고압으로 압축된 냉매는 제1유로(10)를 따라 실내열교환기(220)로 인입되고, 상기 실내열교환기(220)를 통과한 냉매는 제2유로(20)를 따라 OPEN된 2웨이밸브(21)를 통해 실외응축기(120)로 인입되며, 상기 실외응축기(120)에서 공기와 열교환으로 응축된 냉매는 제3유로를 따라 온도감응식 팽창밸브(31)를 통해 증발기(240)로 인입되고, 상기 증발기(240)에서 증발에 의해 기화된 냉매는 제4유로(40)를 따라 제1체크밸브(41)를 통해 어큐뮬레이터(130)로 인입되며, 상기 어큐뮬레이터(130)에서 액상과 기상으로 분리된 냉매 중 기상 냉매는 다시 제4유로(40)를 따라 압축기(110)로 인입되는 순환 사이클로 이루어진다.
도 3을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉난방시스템이 난방 모드로 운전될 시,
먼저, 상기 차량공조유닛(200)의 공조케이스(210) 내부에 구비된 개폐도어(212)가 회동하여 실내열교환기(220)가 구비된 제2출구(214)를 개방하고, 제1출구(213)는 폐쇄한다.
그리고 상기 제2유로(20)에 위치하는 2웨이밸브(21)는 CLOSE되고, 중간압유로(50)에 위치하는 제1전자식팽창밸브(51)는 OPEN되며, 상기 제5유로(60)의 제2전자식팽창밸브(61)도 OPEN되어, 냉매가 압축기(110)에서 고온고압으로 압축된 냉매는 제1유로(10)를 따라 실내열교환기(220)로 인입되고, 상기 실내열교환기(220)에 의해 응축된 냉매는 제2유로(20)와 중간압유로(50)를 따라 OPEN된 제1전자식팽창밸브(51)를 통해 중간압으로 감압된 냉매(기체)가 제1내부열교환기(150)를 거쳐 다시 압축기(110)로 인입되며, 또한 상기 실내열교환기(220)에 의해 응축된 냉매는 제2유로(20)와 제5유로(60)를 따라 제1내부열교환기(150)를 거쳐 제2전자식팽창밸브(61)에 의해 감압된 냉매는 칠러(140)로 인입되고, 상기 칠러(140)에서 차량의 냉각수에서 공급되는 폐열을 얻은 냉매는 제2체크밸브(62)를 통해 제4유로(40)를 따라 어큐뮬레이터(130)로 인입되며, 상기 어큐뮬레이터(130)에서 액상과 기상으로 분리된 냉매 중 기상 냉매는 다시 제4유로(40)를 따라 압축기(110)로 인입되는 순환 사이클로 이루어진다.
이때 상기 제1전자식팽창밸브(51) 및 제2전자식팽창밸브(61)는 그 개폐제어가 스텝제어로 이루어져, 상기 압축기로 유입되는 중간압 냉매의 유량이 조절되어 압축기의 소비전력을 최소화할 수 있다.
도 4를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉난방시스템이 난방&제습모드로 운전될 시,
먼저, 상기 차량공조유닛(200)의 공조케이스(210) 내부에 구비된 개폐도어(212)가 회동하여 목표 토출온도에 도달하도록 지정위치로 제어한다.
그리고 상기 제2유로(20)에 위치하는 2웨이밸브(21)는 OPEN되고, 중간압유로(50)에 위치하는 제1전자식팽창밸브(51)는 CLOSE되며, 상기 제5유로(60)의 제2전자식팽창밸브(61)도 CLOSE되어, 냉매가 압축기(110)에서 고온고압으로 압축된 냉매는 제1유로(10)를 따라 실내열교환기(220)로 인입되고, 상기 실내열교환기(220)에 의해 응축된 냉매는 제2유로(20)를 따라 OPEN된 2웨이밸브(21)를 통해 실외응축기(120)로 인입되며, 상기 실외응축기(120)에서 공기와 열교환으로 추가 응축된 냉매는 제3유로를 따라 온도감응식 팽창밸브(31)를 통해 증발기(240)로 인입되고, 상기 증발기(240)에서 증발에 의해 기화된 냉매는 제4유로(40)를 따라 제1체크밸브(41)를 통해 어큐뮬레이터(130)로 인입되며, 상기 어큐뮬레이터(130)에서 액상과 기상으로 분리된 냉매 중 기상 냉매는 다시 제4유로(40)를 따라 압축기(110)로 인입되는 순환 사이클로 이루어진다.
더불어 본 발명 다른 실시예에 따른 차량용 냉난방시스템은 도 5에 도시한 바와 같이 압축기(110), 실내열교환기(220), 실외응축기(120), 증발기(240), 칠러(140), 어큐뮤레이터(130) 및 플래시탱크(170)를 냉매가 유동하는 복수 개의 유로(10, 20, 30, 40, 60)로 연결하여, 상기한 구성요소를 순환하는 냉매의 순환 및 냉매의 상변화로 차량의 실내로 제공되는 공기를 가열하거나 냉각하여 차량 실내의 냉방, 난방, 제습모드가 이루어진다.
먼저, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 냉난방시스템의 압축기(110)는 일명 콤프레서로 냉매가 유동하는 유로와 연결된 입력단을 통해 냉매를 인입하여 압축한 후, 압축된 냉매를 출력단을 통해 유로로 배출하는데, 이때 배출되는 냉매는 고온고압의 냉매(냉매가스: 기체)로 배출한다.
그리고 상기 압축기(110)의 출력단은 제1유로(10)와 연결되고, 상기 제1유로(10)를 통해 상기 실내열교환기(220)의 입력단과 상기 압축기(110)의 출력단이 연결되어, 상기 제1유로(10)를 통해 상기 압축기(110)에서 압축된 고온고압의 냉매(기체)를 실내열교환기(220)로 출력한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 실내열교환기(220)는 상기 압축기(110)에서 배출한 고온고압의 냉매(기체)를 인입하여, 기체 상태의 냉매를 응축시켜 고온고압의 냉매(액체+기체)로 배출한다.
이때 상기 실내열교환기(220)는 차량공조유닛(200) 내부에 설치되는 것이 바람직하고, 상기 압축기(110)에서 배출된 고온고압의 냉매(기체)를 제1유로(10)를 통해 인입하며, 상기 실내열교환기(220)가 상기 차량공조유닛(200)을 통해 차량 실내로 공급되는 공기와의 열교환으로 내부를 유동하는 고온고압의 냉매(기체)를 응축시키면서 그 응축열로 공기를 가열하여, 차량 실내의 난방이 이루어지도록 한다.
여기서 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량공조유닛(200)을 보다 상세하게 살펴보면, 상기 차량공조유닛(200)는 공조케이스(210)를 구비하는데, 상기 공조케이스(210)의 일측에는 공기가 인입되는 입구(211)를 형성하여, 상기 입구(211)를 통해 공기를 내부로 흡입하고, 타측에는 내부로 인입된 공기가 배출되는 출구를 형성한다.
이때 상기 출구 전방측에는 격벽과 선택적으로 회동하는 개폐도어(212)로 제1출구(213) 및 제2출구(214)로 구획된다.
따라서 상기한 구성에 의해 상기 개폐도어(212)가 선택적으로 회동하여 제1출구(213) 또는 제2출구(214) 중 어느 하나를 폐쇄함으로써, 선택적으로 개방된 하나의 출구로만 공기를 배출하거나, 상기 제1출구(213)와 제2출구(214)에 지정 비율의 공기량으로 분배하여 배출한다.
그리고 상기 공조케이스(210)의 제2출구(214) 측에는 실내열교환기(220)를 구비하는데, 상기 실내열교환기(220)는 상기 차량공조유닛(200)을 통해 차량 실내로 공급되는 공기와의 열교환으로 내부를 유동하는 고온고압의 냉매(기체)를 응축시키면서 그 응축열로 공기를 가열하여, 차량 실내의 난방이 이루어지도록 한다.
또한, 상기 실내열교환기(220)의 후방에는 PTC보조히터(230)를 배치하는데, 상기 PTC보조히터(230)는 실내열교환기(220)를 통해 가열(히팅)된 공기를 선택적으로 더 가열(히팅)하여 차량 실내에 난방이 이루어지도록 한다.
상기 PTC보조히터(230)의 구동 제어는 상기 PTC보조히터(230)의 후방에 배치하는 히터센서(도시하지 않음))에 의해 이루어지는데, 상기 히터센서는 상기 공조케이스(210)의 출구 측에서 차량의 실내로 공급되는 공기의 온도를 측정하여, 상기 PTC보조히터(230)의 구동 제어하도록 한다.
그리고 상기 공조케이스(200)의 입구 측에는 증발기(240)를 구비하는데, 상기 증발기(240)는 인입된 저온저압의 액상냉매를 기화시키면서 공조케이스(200) 내로 인입되는 공기와의 열교환으로 공기를 냉각하여 차량 실내에 냉방이 이루어지도록 한다.
더불어 상기 실내열교환기(220)의 출력단은 냉매가 유동하는 제2유로(20)와 연결되고, 상기 제2유로(20)는 실외응축기(120)의 입력단과 연결되어, 상기 실내열교환기(220)에서 배출된 고온고압의 냉매가 실외응축기(120)로 인입되어, 상기 실외응축기(120)가 외부공기와의 열교환으로 냉매를 응축하여 배출한다.
또한, 상기 실외응축기(120)의 출력단은 냉매가 유동하는 제3유로(30)와 연결되고, 상기 제3유로(30)는 증발기(240)와 연결되어, 상기 실외응축기(120)에서 응축된 후 출력되는 고온고압의 냉매(액체)가 증발기(240)로 인입된다.
이때 상기 증발기(240)와 실외응축기(120)를 연결하는 제3유로(30) 상에는 온도감응식 팽창밸브(31)를 구비하여, 온도에 따라 개도가 조절되어, 상기 증발기(240)로 유입되는 냉매량을 조절하고, 상기 온도감응식 팽창밸브(31)가 고온고압의 냉매(액체)를 감압하여 저온저압의 냉매(액체+기체)로 전환한다.
따라서 상기 온도감응식 팽창밸브(31)의 개방으로 실외응축기(120)에서 배출된 고온고압의 냉매(액체)가 저온저압의 냉매(액체+기체)로 전환되어, 상기 제3유로(30)를 통해 증발기(240)로 인입되고, 상기 증발기(240)에서는 저온저압의 냉매(액체+기체)의 증발작용으로 차량의 실내로 공급되는 공기와의 열교환으로 공기의 열을 빼앗아 공기가 냉각되어 차량 실내에 냉방이 이루어진다.
그리고 본 발명의 다른 실시예에 따른 실외응축기(120)는 상기 실내열교환기(220)와 고온고압의 냉매(액체+기체)가 유동하는 제2유로(20)로 연결되어, 상기 실내열교환기(220)에서 배출된 고온고압의 냉매(액체+기체)를 인입하여 외부공기와의 열교환으로 고온고압의 냉매(액체)를 응축하는데, 상기 실외응축기(120)는 차량 구동계(엔진)에 구비된 라디에이터(도시하지 않음)와 근접하여 배치되어, 상기 제2유로(20)와 연결된 입력측을 통해 고온고압의 냉매를 인입하여 외부공기와 열교환으로 냉매를 냉각 응축하여 제3유로(30)로 배출한다.
이때 상기 제2유로(20)의 실외응축기(120) 측방에는 2웨이밸브(21)를 구비하는데, 상기 2웨이밸브(21)의 선택적인 개방에 의해 차량 실내의 냉방, 난방, 제습모드 중 어느 하나가 이루어지고, 상기 2웨이밸브(21)의 개방에 의해 고온고압의 냉매(액체+기체)가 실외응축기(120)으로 인입 가능하며, 상기 라디에이터(도시하지 않음)는 차량의 구동계를 냉각하는 냉각수를 인입하여 외부 공기와 열교환 시킨다.
여기서 상기 라디에이터(도시하지 않음)는 통상의 것과 같이 차량의 구동계에 구비된 워터펌프에 의해 냉각수를 순환시키고, 일측면에 구비된 냉각팬(미부호)으로 송풍되는 바람으로 열교환이 이루어진다.
따라서 상기 실외응축기(120) 역시, 상기 라디에이터(도시하지 않음)와 같이 냉각팬으로 송풍되는 바람으로 냉매를 열교환(공냉) 시키는 것이 바람직하다.
그리고 상기 차량공조유닛(200) 내부에 설치된 본 발명의 일 실시예에 따른 증발기(240)는 저온저압의 냉매(액체+기체)가 유동하는 제4유로(40)와 연결되어, 상기 압축기(110)로 이어지는데, 이때 상기 제4유로(40)에는 어큐뮬레이터(130)를 구비한다.
다시 말해 상기 증발기(240)에서 배출된 저온저압의 냉매(액체+기체)가 어큐뮬레이터(130)를 통과한 후, 압축기(110)로 인입되는데, 상기 어큐뮬레이터(130)는 냉매를 일시적으로 저장하면서 인입한 냉매 중 기체와 액체로 분리하고, 이 중 기체인 냉매가스를 상기 압축기(110)로 공급한다.
그리고 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 냉난방시스템은 제5유로(60)를 포함하는데, 상기 제5유로(60)는 상기 실내열교환기(220)와 실외응축기(120)를 연결하는 제2유로(20)에서 분기되고, 상기 제5유로(60) 상에는 제1전자식팽창밸브(51)를 구비하여, 상기 제1전자식팽창밸브(51)의 개방으로 상기 제2유로(60)를 유동하는 고온고압의 냉매가 제5유로(60)를 따라 유동한다.
상기 제5유로(60) 상에서 제1전자식팽창밸브(51)의 후방에는 플래시탱크(170)를 배치하는데, 상기 플래시탱크(170)는 상기 압축기(110)와 냉매가 유동하는 유로로 연결되어, 상기 제1전자식팽창밸브(51)를 통과하면서 중간압으로 감압된 냉매(액체+기체) 중 기상의 중간압 냉매를 상기 압축기(110)로 제공한다.
상기한 구성에 의해 상기 압축기(110)는 유입되는 중간압 냉매로 압축기(110)의 소비전력을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 제5유로(60) 상에서 상기 플래시탱크(170)의 후방에는 제2전자식팽창밸브(52)를 구비하여, 상기 제2전자식팽창밸브(52)의 개방으로 상기 플래시탱크(170)를 통과한 냉매를 더 감압하여 유동한다.
그리고 상기 제2전자식팽창밸브(52)의 후방에는 칠러(140)를 구비하는데, 상기 칠러(140)는 상기 제2전자식팽창밸브(52)에 의해 감압된 냉매를 차량 구동부를 순환하는 냉각수와 열교환시킨 후 배출한다.
이때 상기 칠러(140)에서는 차량의 냉각수에서 공급되는 폐열을 얻어 난방을 수행하게 되어 공기로부터 얻을 수 있는 폐열량보다 더욱 많은 에너지를 얻을 수 있다.
그리고 상기 칠러(140)에서 배출된 냉매는 제5유로(60)의 후단과 연결된 제4유로(40)를 통해 어큐뮬레이터(130)로 인입하는데, 상기 어큐뮬레이터(130)는 상기 냉매를 일시적으로 저장하면서 인입된 냉매를 기체와 액체로 분리하고, 기상 냉매를 상기 압축기(110)로 공급한다.
여기서 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 제4유로(40) 및 제5유로(60)에는 상기 어큐뮬레이터(130) 측으로만 냉매가 유동하도록 하는 제1체크밸브(41) 및 제2체크밸브(62)를 각각 구비하는 것이 바람직하다.
더불어 상기 제3유로(30) 및 제4유로(40)를 유동하는 냉매가 서로 열교환하게 상기 증발기(240)의 입력단 및 출력단을 제2내부열교환기(160)로 구성한다.
상기한 구성으로 난방모드 시에는 적상이 없도록 냉각수의 폐열을 사용하도록 하여 난방 성능과 효율의 저하를 방지한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 냉난방시스템은 차량 실내의 냉방, 난방, 난방&제습모드 중 어느 하나의 모드로 전환하기 위해 복수 개의 밸브 개폐로 냉매의 흐름(순환)을 전환한다.
이때 제2유로(20) 상에서 상기 실외응축기(120)의 입력단에 위치하는 하나의 2웨이밸브(21)와, 제2유로(20)에서 각각 분기된 제5유로(60)를 선택적으로 개방하는 제1전자식팽창밸브(51) 및 제2전자식팽창밸브(52)를 포함하는데, 각 모드에 따른 밸브 개폐는 다음과 같다.
구분 냉방 난방 제습
2웨이밸브
(Normal open type)		 전원 OFF 전원 ON 전원 OFF
제1전자식 팽창밸브
(Normal close type)		 전원 OFF 전원 ON 전원 OFF
제2전자식 팽창밸브
(Normal close type)		 전원 OFF 전원 ON 전원 OFF
개폐도어(212) 제2출구 폐쇄(214) 제1출구 폐쇄(213) 목표 토출온도에 따른 지정위치
상기한 [표 2]를 이용하여 냉매의 순환 과정을 살펴보면 다음과 같다.
도 6을 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 냉난방시스템이 냉방 모드로 운전될 시,
먼저, 상기 차량공조유닛(200)의 공조케이스(210) 내부에 구비된 개폐도어(212)가 회동하여 실내열교환기(220)가 구비된 제2출구(214)를 폐쇄하고, 제1출구(213)는 개방한다.
그리고 상기 제2유로(20)에 위치하는 2웨이밸브(21)는 OPEN되고, 제5유로(60)에 위치하는 제1전자식팽창밸브(51)는 CLOSE되며, 상기 제5유로(60)의 제2전자식팽창밸브(52)도 CLOSE되어, 냉매가 압축기(110)에서 고온고압으로 압축된 냉매는 제1유로(10)를 따라 실내열교환기(220)로 인입되고, 상기 실내열교환기(220)를 통과한 냉매는 제2유로(20)를 따라 OPEN된 2웨이밸브(21)를 통해 실외응축기(120)로 인입되며, 상기 실외응축기(120)에서 공기와 열교환으로 응축된 냉매는 제3유로를 따라 온도감응식 팽창밸브(31)를 통해 증발기(240)로 인입되고, 상기 증발기(240)에서 증발에 의해 기화된 냉매는 제4유로(40)를 따라 제1체크밸브(41)를 통해 어큐뮬레이터(130)로 인입되며, 상기 어큐뮬레이터(130)에서 액상과 기상으로 분리된 냉매 중 기상 냉매는 다시 제4유로(40)를 따라 압축기(110)로 인입되는 순환 사이클로 이루어진다.
도 7을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉난방시스템이 난방 모드로 운전될 시,
먼저, 상기 차량공조유닛(200)의 공조케이스(210) 내부에 구비된 개폐도어(212)가 회동하여 실내열교환기(220)가 구비된 제2출구(214)를 개방하고, 제1출구(213)는 폐쇄한다.
그리고 상기 제2유로(20)에 위치하는 2웨이밸브(21)는 CLOSE되고, 제5유로(60)에 위치하는 제1전자식팽창밸브(51)는 OPEN되며, 상기 제5유로(60)의 제2전자식팽창밸브(52)도 OPEN되어, 냉매가 압축기(110)에서 고온고압으로 압축된 냉매는 제1유로(10)를 따라 실내열교환기(220)로 인입되고, 상기 실내열교환기(220)에 의해 응축된 냉매는 제2유로(20)와 제5유로(60)를 따라 OPEN된 제1전자식팽창밸브(51)를 통해 중간압으로 감압된 냉매(액체+기체)가 플래시탱크(170)로 인입되며, 상기 플래시탱크(170)로 인입된 중간압의 냉매 중 기상 냉매는 압축기(110)로 인입된다.
또한, 상기 플래시탱크(170)에서 배출되는 중간압의 액상 냉매는 제5유로(60)를 따라 제2전자식팽창밸브(52)에 의해 다시 감압되고, 상기 제2전자식팽창밸브(52)에 의해 감압된 냉매는 칠러(140)로 인입되어, 상기 칠러(240)에서 차량의 냉각수에서 공급되는 폐열을 얻은 냉매는 제2체크밸브(62)를 통해 제4유로(40)를 따라 어큐뮬레이터(130)로 인입되며, 상기 어큐뮬레이터(130)에서 액상과 기상으로 분리된 냉매 중 기상 냉매는 다시 제4유로(40)를 따라 압축기(110)로 인입되는 순환 사이클로 이루어진다.
이때 상기 제1전자식팽창밸브(51) 및 제2전자식팽창밸브(52)는 그 개폐제어가 스텝제어로 이루어져, 상기 압축기로 유입되는 중간압 냉매의 유량이 조절되어 압축기의 소비전력을 최소화할 수 있다.
도 8을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉난방시스템이 난방&제습 모드로 운전될 시,
먼저, 상기 차량공조유닛(200)의 공조케이스(210) 내부에 구비된 개폐도어(212)가 회동하여 목표 토출온도에 도달하도록 지정위치로 제어한다.
그리고 상기 제2유로(20)에 위치하는 2웨이밸브(21)는 OPEN되고, 제5유로(60)에 위치하는 제1전자식팽창밸브(51)는 CLOSE되며, 상기 제5유로(60)의 제2전자식팽창밸브(52)도 CLOSE되어, 냉매가 압축기(110)에서 고온고압으로 압축된 냉매는 제1유로(10)를 따라 실내열교환기(220)로 인입되고, 상기 실내열교환기(220)에 의해 응축된 냉매는 제2유로(20)를 따라 OPEN된 2웨이밸브(21)를 통해 실외응축기(120)로 인입되며, 상기 실외응축기(120)에서 공기와 열교환으로 응축된 냉매는 제3유로를 따라 온도감응식 팽창밸브(31)를 통해 증발기(240)로 인입되고, 상기 증발기(240)에서 증발에 의해 기화된 냉매는 제4유로(40)를 따라 제1체크밸브(41)를 통해 어큐뮬레이터(130)로 인입되며, 상기 어큐뮬레이터(130)에서 액상과 기상으로 분리된 냉매 중 기상 냉매는 다시 제4유로(40)를 따라 압축기(110)로 인입되는 순환 사이클로 이루어진다.
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.
10: 제1유로 20: 제2유로
21: 2웨이밸브 30: 제3유로
31: 온도감응식 팽창밸브 40: 제4유로
41: 제1체크밸브 50: 중간압유로
51: 제1전자식팽창밸브 60: 제5유로
52, 61: 제2전자식팽창밸브 62: 제2체크밸브
110: 압축기 120: 실외응축기
130: 어큐뮬레이터 140: 칠러
150: 제1내부열교환기 160: 제2내부열교환기
170: 플래시탱크 200: 차량공조유닛
210: 공조케이스 211: 입구
212: 개폐도어 213: 제1출구
214: 제2출구 220: 실내열교환기
230: PTC보조히터 240: 증발기

Claims (8)

  1. 냉매를 인입하여 압축한 후, 압축된 냉매를 배출하는 압축기;
    차량공조유닛 내부에 설치되고, 상기 압축기와 냉매가 유동하는 제1유로로 연결되어, 상기 압축기에서 배출된 냉매를 인입하여, 상기 차량공조유닛을 통해 차량 실내로 공급되는 공기와의 열교환으로 냉매를 응축시키면서 공기를 가열하는 실내열교환기;
    상기 실내열교환기와 냉매가 유동하는 제2유로로 연결되어, 상기 실내열교환기에서 배출된 냉매를 인입하여 외부공기와의 열교환으로 냉매를 응축하는 실외응축기;
    차량공조유닛 내부에 설치되고, 상기 실외응축기와 냉매가 유동하는 제3유로로 연결되어, 상기 실외응축기에서 배출된 냉매를 인입하여 냉매를 기화시키면서, 상기 차량공조유닛을 통해 차량 실내로 공급되는 공기와의 열교환으로 공기를 냉각하는 증발기;
    상기 실내열교환기와 실외응축기를 연결하는 제2유로에서 분기된 제5유로 상에 구비되어, 상기 실내열교환기를 통과한 냉매를 감압하는 제2전자식팽창밸브;
    상기 제5유로 상에서 상기 제2전자식팽창밸브의 후방에 구비되어, 상기 제2전자식팽창밸브에 의해 감압된 냉매를 차량 구동부를 순환하는 냉각수와 열교환시킨 후 배출하는 칠러; 및
    상기 증발기와 냉매가 유동하는 제4유로로 연결되어, 상기 냉매를 일시적으로 저장하면서 인입한 냉매를 기체와 액체로 분리하고 기상 냉매를 상기 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터;를 포함하고,
    상기 실내열교환기와 실외응축기를 연결하는 제2유로에서 분기되어 압축기와 연결되고, 유로 상에 구비된 제1전자식팽창밸브의 개방으로, 상기 실내열교환기를 통과한 냉매를 중간압으로 감압한 후 상기 압축기로 중간압의 기냉매를 제공하는 중간압유로;
    상기 중간압유로 및 제5유로를 유동하는 냉매들이 서로 열교환하도록, 상기 중간압유로 중 제1전자식팽창밸브의 출력단과 제5유로 중 제2전자식팽창밸브의 입력단을 내부열교환기로 구성한 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 차량공조유닛은
    입구를 통해 공기를 내부로 흡입하고, 내부로 흡인된 공기를 선택적으로 회동하는 개폐도어를 구비하여 구획형성한 제1출구 및 제2출구로 차량의 실내로 공급하는 공조케이스와;
    상기 실내열교환기의 후방에 배치되어 차량의 실내로 공급되는 공기를 선택적으로 히팅하는 PTC보조히터를 더 포함하는 차량용 냉난방시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제4유로 및 제5유로에는
    상기 어큐뮬레이터 측으로만 냉매가 유동하도록 하는 제1체크밸브 및 제2체크밸브를 각각 구비하는 차량용 냉난방시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3유로 및 제4유로를 유동하는 냉매가 서로 열교환하게 상기 증발기의 입력단 및 출력단을 내부열교환기로 구성한 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방시스템.
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