KR20140076024A - 공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치에 관한 것으로서, 고열을 발생하는 차량의 열원을 공조장치의 냉매를 이용하여 효율좋게 냉각시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 고열을 발생시키며 냉각유로를 갖는 열원과, 차실내를 냉,난방하는 공조장치를 포함하며, 공조장치는, 압축기와 응축기와 팽창밸브와 증발기와 리시버 드라이어(Receiver Drier) 및 내부열교환기를 구비하고, 내부열교환기는 응축기에서 증발기로 이송되는 고온 냉매와 증발기에서 상기 압축기로 이송되는 저온냉매를 상호 열교환시키는 공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치에 있어서, 팽창밸브로 도입되기 전의 내부열교환기 출구측 냉매를 바이패스하는 바이패스 밸브와; 바이패스 밸브에 의해 바이패스된 내부열교환기 출구측 냉매를 열원의 냉각유로로 도입시키는 바이패스 유로와; 열원의 냉각유로를 통과한 냉매를 공조장치의 압축기 출구측으로 리턴시키는 리턴유로 및; 열원의 냉각유로로부터 압축기의 출구측으로 리턴되는 냉매의 정방향흐름을 유지시키는 정방향흐름 유지수단을 구비한다.

Description

공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치{HEAT SOURCE COOLING DEVICE OF AUTOMOTIVE VEHICLE USING AIR CONDITIONING SYSTEM}
본 발명은 공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 고열을 발생하는 차량의 열원을 공조장치의 냉매를 이용하여 효율좋게 냉각시킬 수 있는 공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치에 관한 것이다.
차량에는 고열이 발생되는 열원이 있다. 예를 들면, 엔진식 차량의 경우에는 엔진, 하이브리드(Hybrid) 차량의 경우에는 배터리 팩(Battery Pack), 연료전지 차량의 경우에는 연료전지 스택(Stack)이 있다. 이하, 고열이 발생되는 엔진, 배터리 팩, 연료전지 스택 등을 "열원"이라고 통칭하기로 한다.
이러한 차량의 열원은, 고온의 열이 지속적으로 발생될 경우, 과열의 우려가 있으므로, 과열을 방지하기 위해 적절한 온도로 냉각시킬 필요가 있다.
열원을 냉각시키는 방법으로서, 공조장치를 이용하는 냉각방법이 있다. 이 방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 공조장치(1)의 응축기(3)로부터 배출되는 냉매를 바이패스 유로(5)로 바이패스하고, 바이패스된 냉매를 팽챙밸브(7)로 감압, 팽창시켜 저온, 저압으로 만든 다음, 저온, 저압의 냉매를 열원(8)의 냉각유로(8a)에 공급한다. 따라서, 저온의 냉매가 열원(8)의 냉각유로(8a)를 통과하면서 상기 열원(8)을 냉각시킬 수 있게 한다.
여기서, 열원(8)을 냉각시킨 냉매는, 열원(8)으로부터 배출되면서 공조장치(1)의 내부로 다시 리턴된다. 특히, 압축기(9)의 출구측(9a)으로 리턴되며, 이렇게 리턴된 냉매는, 압축기(9)로부터 토출되는 냉매와 함께 응축기(3)로 다시 도입되면서 재순환된다.
그런데, 이러한 종래의 공조장치(1)는, 열원(8)으로부터 배출된 냉매가 공조장치(1)로 리턴되지 못하고 역류한다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 공조장치(1)의 냉방성능이 저하되고, 이로써, 열원(8)의 냉각성능도 현저하게 저하된다는 문제점이 있다.
즉, 열원(8)측의 냉매는 저온, 저압으로 감압, 팽창된 상태이므로, 압축기(9)의 출구측(9a) 압력보다 낮은 상태를 유지한다. 따라서, 낮은 압력의 열원(8)측 냉매가 높은 압력의 압축기(9) 출구측(9a)으로 리턴될 시, 냉매의 흐름이 원활하지 못하다는 단점이 있다. 특히, 열원(8)측의 냉매가 압축기(9)의 출구측(9a)으로 리턴되지 못하고 역류한다는 단점이 있다.
그리고 이러한 단점 때문에 공조장치(1)의 냉매가 원활하게 순환되지 못한다는 문제점이 있으며, 이러한 문제점 때문의 공조장치(1)의 냉방성능이 저하되고, 그 결과, 열원(8)의 냉각성능도 현저하게 저하된다는 결점이 지적되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 열원측의 냉매가 역류없이 공조장치의 압축기 출구측으로 원활하게 리턴될 수 있도록 하는 공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 열원측의 냉매가 역류없이 공조장치의 압축기 출구측으로 원활하게 리턴될 수 있도록 구성함으로써, 냉매의 순환작용이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 냉매의 순환작용이 원활하게 이루어질 수 있도록 구성함으로써, 공조장치의 정상적인 냉방작용이 가능하고, 이로써, 열원의 냉각성능을 현저하게 향상시킬 수 있는 공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치를 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치는, 고열을 발생시키며 냉각유로를 갖는 열원과, 차실내를 냉,난방하는 공조장치를 포함하며, 상기 공조장치는, 압축기와 응축기와 팽창밸브와 증발기와 리시버 드라이어(Receiver Drier) 및 내부열교환기를 구비하고, 상기 내부열교환기는 상기 응축기에서 상기 증발기로 이송되는 고온 냉매와 상기 증발기에서 상기 압축기로 이송되는 저온냉매를 상호 열교환시키는 공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치에 있어서, 상기 팽창밸브로 도입되기 전의 상기 내부열교환기 출구측 냉매를 바이패스하는 바이패스 밸브와; 상기 바이패스 밸브에 의해 바이패스된 상기 내부열교환기 출구측 냉매를 상기 열원의 냉각유로로 도입시키는 바이패스 유로와; 상기 열원의 냉각유로를 통과한 냉매를 상기 공조장치의 압축기 출구측으로 리턴시키는 리턴유로 및; 상기 열원의 냉각유로로부터 상기 압축기의 출구측으로 리턴되는 냉매의 정방향흐름을 유지시키는 정방향흐름 유지수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 정방향흐름 유지수단은, 상기 리턴유로와 상기 압축기 출구측의 연결지점에 설치되는 이젝터(Ejector)를 포함하고, 상기 이젝터는, 상기 압축기의 냉매가 도입되어 흐르는 메인통로와, 상기 메인통로상에 형성된 작은 직경의 스로트(Throat)부와, 상기 열원의 냉매를 스로트부로 도입시키는 도입구를 구비하는 것으로, 상기 메인통로의 냉매가 상기 스로트부를 통과할 시에 형성되는 낮은 압력을 통해 상기 도입구에 연결된 상기 열원측의 냉매를 상기 메인통로측으로 흡입하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치에 의하면, 내부열교환기를 통과한 저온의 냉매를 이용하여 열원을 냉각시키는 구조이므로, 종래와 같이, 별도의 팽창밸브로 냉매를 저온, 저압으로 감압, 팽창시키지 않고서도 상기 열원을 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 냉매를 저온, 저압으로 감압, 팽창시키지 않고서도 열원을 냉각시킬 수 있는 구조이므로, 열원측의 냉매압력이 공조장치의 압축기 출구측 보다 낮아지지 않는다. 따라서, 열원측의 냉매가 공조장치의 압축기 출구측으로 역류현상없이 원활하게 리턴될 수 있는 효과가 있다.
또한, 압축기의 출구측에 열원의 냉매를 흡입하기 위한 이젝터를 설치하거나 또는 열원측에 냉매의 압력을 높일 수 있는 유체펌프를 더 설치하는 구조이므로, 열원측의 냉매가 높은 압력을 가지면서 공조장치로 리턴될 수 있으며, 따라서, 열원측으로부터 공조장치로 리턴되는 냉매의 리턴효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 열원측으로부터 공조장치로의 냉매 리턴효율을 증가시킬 수 있는 구조이므로, 냉매의 순환작용이 원활하게 이루어질 수 있는 효과가 있다.
또한, 냉매의 순환작용이 원활하게 이루어질 수 있는 구조이므로, 공조장치의 냉방작용이 향상되고, 이로써, 열원의 냉각성능을 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 차속의 증가 시에 열원을 냉각시킬 수 있는 구조이므로, 차속의 증가에 따라 필수적으로 동반되는 열원의 온도 증가현상에 효과적으로 대응할 수 있다. 따라서, 차속의 증가에 따른 열원의 과열현상에 효과적으로 대응할 수 있으며, 그 결과, 과열로 인한 열원의 열손상 및 고장을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치의 제 1실시예를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치의 제 2실시예를 나타내는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치의 제 3실시예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
[제 1실시예]
먼저, 본 발명에 따른 공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치를 살펴보기에 앞서, 도 2를 참조하여 차량용 공조장치에 대해 간략하게 설명한다.
차량용 공조장치는, 압축기(10)와 응축기(20)와 팽창밸브(30)와 증발기(40)를 구비한다.
압축기(10)는 기화된 냉매를 고온·고압의 가스로 압축하고, 응축기(20)는 고온·고압의 냉매를 액화시킨다.
팽창밸브(30)는 액화된 냉매를 저온·저압으로 팽창시키고, 증발기(40)는 팽창된 저온·저압의 냉매를 유입한 후, 주변의 공기와 열교환시켜 냉기를 발생시킨다.
그리고 공조장치는, 리시버 드라이어(Receiver Drier)(22)와, 내부열교환기(50)를 구비한다.
리시버 드라이어(22)는, 응축기(20)의 출구측에 설치되는 일종의 냉매 저장탱크로서, 냉방부하의 변동에 따라 냉매의 순환량이 변화될 시에, 저장된 냉매를 배출하여 냉매의 순환량 변화에 대응할 수 있게 한다.
여기서, 리시버 드라이어(22)는, 공조장치의 냉방부하가 작을 경우에는, 많은 량의 냉매를 저장하도록 구성되며, 공조장치의 냉방부하가 커질 경우에는, 저장된 냉매를 점차 배출하도록 구성된다.
내부열교환기(50)는, 이중관 구조로서, 내부관(52)과 외부관(54)을 갖추고 있다.
내부관(52)은, 내부유로(52a)를 구비하며, 이 내부유로(52a)에는 증발기(40)를 통과한 저온의 냉매가 도입되어 흐른다.
외부관(54)은, 내부관(52)의 외면 둘레에 설치되어 내부관(52)과의 사이에 외부유로(54a)를 형성하며, 이렇게 형성된 외부유로(54a)에는 응축기(20)를 통과한 고온의 냉매가 도입되어 흐른다.
이러한 내부열교환기(50)는, 외부유로(54a)를 따라 흐르는 고온의 냉매와, 내부유로(52a)를 따라 흐르는 저온 냉매를 상호 열교환시킨다.
따라서, 외부유로(54a)를 따라 흐르는 냉매의 온도를 낮추어 준다. 이로써, 응축기(20)로부터 증발기(40)로 도입되는 냉매의 온도를 추가적으로 낮추어 과냉시킨다. 그 결과, 증발기(40)의 냉방효율을 향상시킨다.
다음으로, 본 발명에 따른 공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치를 도 2를 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 열원 냉각장치는, 내부열교환기(50)의 외부유로(54a) 출구측(54b)에 설치되는 바이패스 밸브(60)와, 바이패스 밸브(60)와 열원(8)을 연결하는 바이패스 유로(62)를 구비한다.
바이패스 밸브(60)는, 삼방향밸브로서, 평소에는 내부열교환기(50)로부터 팽창밸브(30)로 이송되는 냉매의 흐름을 허용한다. 반면에, 특정 제어신호가 입력되면 내부열교환기(50)로부터 배출되는 냉매를 바이패스한다. 특히, 내부열교환기(50)의 외부유로(54a)를 통과하면서 열교환된 낮은 온도의 냉매를 바이패스한다.
바이패스 유로(62)는, 바이패스 밸브(60)와 열원(8)의 냉각유로(8a)를 서로 연결시키는 것으로, 바이패스 밸브(60)에서 바이패스된 저온의 냉매를 열원(8)의 냉각유로(8a)로 도입시킨다.
따라서, 내부열교환기(50)를 통과한 저온의 냉매가 열원(8)의 냉각유로(8a)를 통과할 수 있게 한다. 이로써, 저온의 냉매가 상기 열원(8)을 냉각시킬 수 있게 한다. 그 결과, 열원(8)의 과열을 방지한다. 이에 따라, 과열로 인한 열원(8)의 손상과 고장을 예방할 수 있게 한다.
다시, 도 2를 참조하면, 본 발명의 열원 냉각장치는, 열원(8)의 냉각유로(8a)와 압축기(10)의 출구측(12)을 연결하는 리턴유로(70)와, 리턴유로(70)와 압축기(10) 출구측(12)의 연결지점에 설치되는 이젝터(Ejector)(80)를 구비한다.
리턴유로(70)는, 열원(8)의 냉각유로(8a)로부터 배출되는 냉매를 압축기(10)의 출구측(12)으로 리턴시킨다. 특히, 열원(8)을 냉각시킨 냉매를 압축기(10)의 출구측(12)으로 리턴시킨다. 따라서, 리턴된 냉매가 공조장치로 다시 도입되면서 재순환될 수 있게 한다.
이젝터(80)는, 압축기(10)의 냉매가 도입되어 흐르는 메인통로(82)와, 메인통로(82)상에 형성된 작은 직경의 스로트(Throat)부(84)와, 열원(8)의 냉매를 스로트부(84)로 도입시키기 위한 도입구(86)로 구성된다.
이러한 이젝터(80)는, 메인통로(82)로 도입되는 압축기(10)의 냉매가 스로트부(84)를 통과하는 과정에서 낮은 압력을 갖게 되는데, 이렇게 스로트부(84)의 낮은 압력 때문에 스로트부(84)와 연결된 도입구(86)에 부압(負壓)이 발생되게 한다. 그리고 도입구(86)의 발생된 부압 때문에 열원(8)의 냉매가 빠르게 흡입될 수 있게 한다.
그 결과, 열원(8)의 냉각을 끝마친 냉매가 압축기(10)의 출구측(12)으로 빠르게 흡입되면서 리턴될 수 있게 한다. 특히, 열원(8)의 냉매가 역류현상없이 정방향 흐름을 유지하면서 공조장치로 빠르게 리턴될 수 있게 한다. 이로써, 냉매의 순환작용이 원활하게 이루어질 수 있게 한다.
다시, 도 2를 참조하면, 본 발명의 열원 냉각장치는, 공조장치의 냉방부하에 따라 상기 바이패스 밸브(60)를 제어하는 제어유닛(90)을 포함한다.
제어유닛(90)은, 공조장치의 냉방부하를 감지하는 냉방부하 감지수단(92)을 구비한다. 냉방부하 감지수단(92)은, 차속감지장치(도시하지 않음)로 구성된다.
차속감지장치는, 차속센서를 포함하는 것으로, 차속을 감지함으로써 공조장치의 냉방부하를 간접적으로 감지하는 역할을 한다.
즉, 공조장치의 냉방부하는, 차속이 빨라서 엔진의 회전수(RPM)가 점차 증가하면, 이에 반비례하여 점차 작아진다. 반대로, 차속이 느려서 엔진의 회전수가 점차 감소되면, 이에 반비례하여 점차 커지게 된다. 따라서, 차속을 감지하면, 공조장치의 냉방부하를 간접적으로 감지할 수 있게 된다.
그리고 본 발명의 제어유닛(90)은, 제어부(94)를 구비한다.
제어부(94)는, 마이크로 프로세서를 갖추고 있는 것으로, 냉방부하 감지수단(92)으로부터 공조장치의 냉방부하가 입력되면, 입력된 냉방부하가 미리 설정된 "기준부하" 이하인지를 판단한다.
판단 결과, "기준부하"이하이면, 공조장치의 냉방부하가 작아진 것으로 판단하고, 이러한 판단에 따라 차실내의 냉방에 필요한 냉매를 열원(8)측으로 공급할 수 있도록 바이패스 밸브(60)를 제어한다.
그러면, 바이패스 밸브(60)가 작동하면서 내부열교환기(50)를 통과한 저온의 냉매를 열원(8)측으로 바이패스한다. 그 결과, 저온의 냉매가 열원(8)의 냉각유로(8a)를 통과하면서 상기 열원(8)을 냉각시킬 수 있게 한다. 이로써, 열원(8)의 과열을 방지한다. 따라서, 과열로 인한 열원(8)의 손상과 고장을 사전에 예방할 수 있게 된다.
한편, 제어부(94)는, 냉방부하 감지수단(92)으로부터 입력된 냉방부하가 "기준부하"보다 커지면, 공조장치의 냉방부하가 커진 것으로 판단하여 바이패스 밸브(60)를 원래의 상태로 복귀시킨다.
따라서, 내부열교환기(50)를 통과한 냉매가 증발기(40)로 도입될 수 있게 한다. 그 결과, 증발기(40)가 정상적으로 작동하면서 차실내를 냉방할 수 있게 한다.
한편, 제어부(94)는, 냉방부하 감지수단(92)이 차속감지장치일 경우에 상기 차속감지장치로부터 입력된 차속을 기준으로 바이패스 밸브(60)를 제어한다.
예를 들면, 차속감지장치로부터 입력된 차속이 미리 설정된 기준차속 이상일 경우에는, 공조장치의 냉방부하가 이에 대응되는 크기 이하로 저하되는 것을 의미하므로, 입력된 차속을 근거로 하여 바이패스 밸브(60)를 제어한다.
바람직하게는, 제어부(94)의 기준차속은 100㎞/h인 것이 좋다. 따라서, 제어부(94)는, 차속이 100㎞/h 이상일 경우 바이패스 밸브(60)를 제어하는 것이 좋다. 왜냐하면, 차량의 속도가 100㎞/h 이상일 경우 공조장치의 냉방부하가 충분히 저하되는 것으로 나타났기 때문이다.
이와 같은 구성의 제어유닛(90)에 의하면, 공조장치의 냉방부하가 작을 경우, 공조장치의 냉매를 열원(8)측으로 바이패스하는 구조이므로, 공조장치의 냉방부하가 작을 경우에만 열원(8)을 냉각시킬 수 있게 한다. 따라서, 차실내의 냉방성능에 영향을 끼지치 않고서도, 상기 열원(8)을 효과적으로 냉각시킬 수 있게 한다.
또한, 공조장치의 냉방부하 감소여부를 차속의 증가를 통해 감지한 다음, 이를 근거로 열원(8)을 냉각시키는 구조이므로, 차속의 증가 시에 열원(8)을 냉각시킬 수 있다. 이로써, 차속의 증가에 따라 필수적으로 동반되는 열원(8)의 온도 증가현상에 효과적으로 대응할 수 있다.
그 결과, 차속의 증가에 따른 엔진, 배터리 팩, 연료전지 스택의 과열현상에 효과적으로 대응할 수 있으며, 따라서, 과열로 인한 엔진, 배터리 팩, 연료전지 스택의 열손상 및 고장을 방지할 수 있다.
[ 제 2실시예 ]
다음으로, 도 3에는 본 발명에 따른 열원 냉각장치의 제 2실시예를 나타내는 도면이 도시되어 있다.
제 2실시예는, 이젝터(80)의 입구측(82a)과 출구측(82b)을 연결하는 제 2의 바이패스 유로(88)를 더 구비하는 특징을 갖는다.
제 2의 바이패스 유로(88)는, 이젝터(80)의 입구측(82a)과 출구측(82b)을 연결함으로써, 이젝터(80)의 입구측(82a)으로 도입되는 냉매의 일부분이 이젝터(80)의 출구측(82b)으로 직접 바이패스 될 수 있게 한다.
특히, 압축기(10)로부터 배출되는 고압의 냉매가 이젝터(80)를 거치지 않고 응축기(10)로 직접 도입될 수 있게 한다. 이로써, 이젝터(80)로 인한 냉매의 압력저하현상을 보상할 수 있게 한다. 그 결과, 이젝터(80)의 설치로 인한 공조장치의 냉방성능 저하현상을 방지할 수 있게 한다.
[ 제 3실시예 ]
다음으로, 도 4에는 본 발명에 따른 열원 냉각장치의 제 3실시예를 나타내는 도면이 도시되어 있다.
제 3실시예는, 상술한 제 1실시예의 구성과 동일하다. 다만, 제 1실시예에서의 이젝터(80)를 제거하고, 열원(8)의 냉각유로(8a) 입구측에 유체펌프(100)를 더 설치하는 구성을 갖는다.
유체펌프(100)는, 바이패스 유로(62)로 바이패스된 냉매를 펌핑한다. 따라서, 냉매의 압력을 높인다. 이로써, 바이패스 유로(62)의 냉매가 높은 압력을 가지면서 열원(8)의 냉각유로(8a)로 리턴될 수 있게 한다.
그 결과, 열원(8)의 냉각을 끝마친 냉매가 높은 압력의 정방향 흐름을 유지하면서 압축기(10)의 출구측(12)으로 리턴될 수 있게 한다. 이에 따라, 열원(8)의 냉매가 역류현상없이 공조장치로 리턴될 수 있게 한다. 이로써, 냉매의 순환작용이 원활하게 이루어질 수 있게 한다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 내부열교환기(50)를 통과한 저온의 냉매를 이용하여 열원(8)을 냉각시키는 구조이므로, 종래와 같이, 별도의 팽창밸브(30)(도 1참조)로 냉매를 저온, 저압으로 감압, 팽창시키지 않고서도 상기 열원(8)을 냉각시킬 수 있다.
또한, 냉매를 저온, 저압으로 감압, 팽창시키지 않고서도 열원(8)을 냉각시킬 수 있는 구조이므로, 열원(8)측의 냉매압력이 공조장치의 압축기(10) 출구측(12) 보다 낮아지지 않는다. 따라서, 열원(8)측의 냉매가 공조장치의 압축기(10) 출구측(12)으로 역류현상없이 원활하게 리턴될 수 있다.
또한, 압축기(10)의 출구측(12)에 열원(8)의 냉매를 흡입하기 위한 이젝터(80)를 설치하거나 또는 열원(8)측에 냉매의 압력을 높일 수 있는 유체펌프(100)를 더 설치하는 구조이므로, 열원(8)측의 냉매가 높은 압력을 가지면서 공조장치로 리턴될 수 있으며, 따라서, 열원(8)측으로부터 공조장치로 리턴되는 냉매의 리턴효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 열원(8)측으로부터 공조장치로의 냉매 리턴효율을 증가시킬 수 있는 구조이므로, 냉매의 순환작용이 원활하게 이루어질 수 있다.
또한, 냉매의 순환작용이 원활하게 이루어질 수 있는 구조이므로, 공조장치의 냉방작용이 향상되고, 이로써, 열원(8)의 냉각성능을 현저하게 향상시킬 수 있다.
또한, 차속의 증가 시에 열원(8)을 냉각시킬 수 있는 구조이므로, 차속의 증가에 따라 필수적으로 동반되는 열원(8)의 온도 증가현상에 효과적으로 대응할 수 있다. 따라서, 차속의 증가에 따른 열원(8)의 과열현상에 효과적으로 대응할 수 있으며, 그 결과, 과열로 인한 열원(8)의 열손상 및 고장을 방지할 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.
8: 열원 8a: 냉각유로
10: 압축기 12: 압축기의 출구측
20: 응축기 22: 리시버 드라이어(Receiver Drier)
30: 팽창밸브 40: 증발기
50: 내부열교환기 52: 내부관
52a: 내부유로 54: 외부관
54a: 외부유로 54b: 외부유로의 출구측
60: 바이패스 밸브(Bypass Valve) 62: 바이패스 유로(Bypass Line)
70: 리턴유로(Return Line) 80: 이젝터(Ejector)
82: 메인통로 84: 스로트(Throat)부
86: 도입구 88: 바이패스 유로(Bypass Line)
90: 제어유닛(Unit) 92: 냉방부하 감지수단
94: 제어부 100: 유체펌프(Pump)

Claims (8)

  1. 고열을 발생시키며 냉각유로(8a)를 갖는 열원(8)과, 차실내를 냉,난방하는 공조장치를 포함하며, 상기 공조장치는, 압축기(10)와 응축기(20)와 팽창밸브(30)와 증발기(40)와 리시버 드라이어(Receiver Drier)(22) 및 내부열교환기(50)를 구비하고, 상기 내부열교환기(50)는 상기 응축기(20)에서 상기 증발기(40)로 이송되는 고온 냉매와 상기 증발기(40)에서 상기 압축기(10)로 이송되는 저온냉매를 상호 열교환시키는 공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치에 있어서,
    상기 팽창밸브(40)로 도입되기 전의 상기 내부열교환기(50) 출구측(54b) 냉매를 바이패스하는 바이패스 밸브(60)와;
    상기 바이패스 밸브(60)에 의해 바이패스된 상기 내부열교환기(50) 출구측(54b) 냉매를 상기 열원(8)의 냉각유로(8a)로 도입시키는 바이패스 유로(62)와;
    상기 열원(8)의 냉각유로(8a)를 통과한 냉매를 상기 공조장치의 압축기(10) 출구측(12)으로 리턴시키는 리턴유로(70) 및;
    상기 열원(8)의 냉각유로(8a)로부터 상기 압축기(10)의 출구측(12)으로 리턴되는 냉매의 정방향흐름을 유지시키는 정방향흐름 유지수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 정방향흐름 유지수단은,
    상기 리턴유로(70)와 상기 압축기(10) 출구측(12)의 연결지점에 설치되는 이젝터(Ejector)(80)를 포함하고, 상기 이젝터(80)는,
    상기 압축기(10)의 냉매가 도입되어 흐르는 메인통로(82)와, 상기 메인통로(82)상에 형성된 작은 직경의 스로트(Throat)부(84)와, 상기 열원(8)의 냉매를 스로트부(84)로 도입시키는 도입구(86)를 구비하는 것으로, 상기 메인통로(82)의 냉매가 상기 스로트부(84)를 통과할 시에 형성되는 낮은 압력을 통해 상기 도입구(86)에 연결된 상기 열원(8)측의 냉매를 상기 메인통로(82)측으로 흡입하는 것을 특징으로 하는 공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 이젝터(80)의 메인통로(82)로 도입되기 전의 상기 압축기(10)의 냉매 일부분이 상기 메인통로(82)의 출구측(82b)으로 직접 바이패스될 수 있도록, 상기 메인통로(82)의 입구측(82a)과 출구측(82b)을 연결하는 제 2의 바이패스 유로(88)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 정방향흐름 유지수단은,
    상기 열원(8)측의 냉매를 상기 압축기(10)의 출구측(12)으로 펌핑하기 위한 유체펌프(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 공조장치의 냉방부하를 감지하는 냉방부하 감지수단(92)과;
    상기 냉방부하 감지수단(92)에서 입력된 공조장치의 냉방부하에 따라 상기 내부열교환기(50) 출구측(54b) 냉매가 상기 열원(8)측으로 바이패스될 수 있도록, 상기 바이패스 밸브(60)를 제어하는 제어부(94)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(94)는,
    상기 냉방부하 감지수단(92)에서 입력된 공조장치의 냉방부하가 미리 설정된 기준부하 이하이면, 상기 내부열교환기(50) 출구측(54b) 냉매가 상기 열원(8)측으로 바이패스될 수 있도록, 상기 바이패스 밸브(60)를 제어하는 것을 특징으로 하는 공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제어부(94)는,
    상기 냉방부하 감지수단(92)은,
    차속을 감지하는 차속감지장치이며, 상기 차속감지장치는 차속에 반비례하는 상기 공조장치의 냉방부하에 의거하여 상기 공조장치의 냉방부하를 감지하고,
    상기 제어부(94)는, 상기 차속감지장치에서 입력된 차속이 미리 설정된 기준차속 이상이면, 상기 바이패스 밸브(60)를 제어하는 것을 특징으로 하는 공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열원(8)은,
    엔진식 차량의 엔진, 하이브리드(Hybrid) 차량의 배터리 팩(Battery Pack), 연료전지 차량의 연료전지 스택(Stack) 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 공조장치를 이용한 차량의 열원 냉각장치.
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