KR20150023090A - Heat pump system for vehicle - Google Patents

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KR20150023090A
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Abstract

The present invention relates to a vehicle heat pump system, and more specifically, to a vehicle heat pump system where refrigerant circulates through a compressor, an indoor heat exchanger, an outdoor heat exchanger, and an evaporator. A branch line is installed to separate refrigerant discharged from the indoor heat exchanger and supply the refrigerant to the compressor. A first inner heat exchanger is installed to heat-exchange the refrigerant flowing into the branch line with the refrigerant supplied to the compressor. A second heat exchanger is installed to heat-exchange the refrigerant discharged from an expansion unit on the side of the branch line with the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger. The heat exchange of the first inner heat exchanger secures an additional heat source for the refrigerant supplied to the compressor, thereby increasing the pressure and temperature of the refrigerant of the system. Also, the supper cooling degree of the refrigerant discharged from the inner heat exchanger through the heat exchange of the second inner heat exchanger is increased, so the amount of heat exchange per unit weight is increased. Thus, heating performance and efficiency of the system are improved. Also, before the refrigerant flowing in the branch line flows into the compressor, the refrigerant heat-exchanges with the high temperature refrigerant discharged from the inner heat exchanger through the second inner heat exchanger. Therefore, liquid refrigerant is prevented from flowing into the compressor and damage to the compressor can be prevented.

Description

차량용 히트 펌프 시스템{Heat pump system for vehicle}[0001] Heat pump system for vehicle [0002]

본 발명은 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 냉매가 압축기, 실내열교환기, 실외열교환기, 증발기를 포함하여 순환하는 히트 펌프 시스템에서, 상기 실내열교환기에서 배출된 냉매를 분기하여 상기 압축기로 공급하는 분기라인을 설치하고, 아울러 상기 분기라인으로 유입된 냉매와 압축기로 공급되는 냉매를 열교환하는 제1내부열교환기와, 분기라인측 팽창수단에서 배출된 냉매와 실내열교환기에서 배출된 냉매를 열교환시키는 제2내부열교환기를 설치한 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a heat pump system for a vehicle, and more particularly, to a heat pump system in which a refrigerant circulates through a compressor, an indoor heat exchanger, an outdoor heat exchanger, and an evaporator, A first internal heat exchanger provided with a branch line for supplying the refrigerant to the compressor, a first internal heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant introduced into the branch line and the refrigerant supplied to the compressor, a refrigerant discharged from the indoor heat exchanger And a second internal heat exchanger for exchanging heat with the refrigerant.

차량용 공조장치는, 통상적으로 차량의 실내를 냉방하기 위한 냉방시스템과, 차량의 실내를 난방하기 위한 난방시스템을 포함하여 이루어진다. 상기 냉방시스템은, 냉매사이클의 증발기측에서 증발기의 외부를 거치는 공기를 증발기 내부를 흐르는 냉매와 열교환시켜 냉기로 바꾸어, 차량 실내를 냉방하도록 구성되고, 상기 난방시스템은 냉각수 사이클의 히터코어측에서 히터코어 외부를 거치는 공기를 히터코어 내부를 흐르는 냉각수와 열교환시켜 온기로 바꾸어, 차량 실내를 난방하도록 구성된다.Background Art [0002] A vehicle air conditioner generally includes a cooling system for cooling the interior of a vehicle and a heating system for heating the interior of the vehicle. Wherein the cooling system is configured to cool air in the vehicle interior by exchanging air passing through the outside of the evaporator at the evaporator side of the refrigerant cycle with the refrigerant flowing in the evaporator to convert into cool air, The air passing through the outside of the core is exchanged with the cooling water flowing in the inside of the heater core to warm the inside of the vehicle.

한편, 상기한 차량용 공조장치와는 다른 것으로, 하나의 냉매사이클을 이용하여 냉방과 난방을 선택적으로 수행할 수 있는 히트펌프 시스템이 적용되고 있는데, 예컨대 공조케이스의 내부에 실내열교환기를 설치하고, 공조케이스의 외부에는 실외열교환기를 설치하며, 이때 실외열교환기는 증발기로 작동하여 외기로부터 흡열을 하게 되고, 실내열교환기는 응축기로 작동하여 방열을 통해 차실내를 난방하게 된다.A heat pump system capable of selectively performing cooling and heating by using one refrigerant cycle is applied, for example, by installing an indoor heat exchanger inside the air conditioner case, An outdoor heat exchanger is installed outside the case. The outdoor heat exchanger operates as an evaporator to absorb heat from the outside air, and the indoor heat exchanger operates as a condenser to heat the interior of the vehicle through heat radiation.

이러한 히트펌프 시스템에서 난방 운전시에는 외기온도가 낮으면, 충분한 난방 능력을 얻기 힘들다. 이런한 경우, 실내열교환기에서 응축되고 실외열교환기로 흐르는 냉매 중에 가스 냉매의 혼입비율이 높아진다. 이 가스 냉매는 실외열교환기에 공급되더라도 외기로부터 흡열 작용에는 대부분 기여하지 못한다. 따라서 냉매에서 이 가스 냉매를 분리하고 분리된 가스 냉매를 압축기에 리턴시켜 압축기의 냉매 토출량을 증대시킬 필요가 있다.In such a heat pump system, when the outside air temperature is low during heating operation, it is difficult to obtain sufficient heating ability. In such a case, the mixing ratio of the gas refrigerant in the refrigerant condensed in the indoor heat exchanger and flowing to the outdoor heat exchanger is increased. Even if this gas refrigerant is supplied to the outdoor heat exchanger, it does not contribute most to the endothermic effect from the outside air. Therefore, it is necessary to separate the gas refrigerant from the refrigerant and return the separated gas refrigerant to the compressor to increase the refrigerant discharge amount of the compressor.

이와 같이, 실내열교환기와 실외열교환기 사이를 흐르는 냉매에서 분리된 가스 냉매를 압축기의 흡입측으로 주입시키는 것을 가스 인젝션(Vapor Injection)이라 한다.In this way, the gas refrigerant separated from the refrigerant flowing between the indoor heat exchanger and the outdoor heat exchanger is injected into the suction side of the compressor, which is referred to as gas injection.

상기한 가스 인젝션에 의해 압축기의 냉매 토출량이 증가하고, 증가된 냉매 토출량에 의해 공조장치의 순환 냉매량이 증가되기 때문에 공조장치의 능력이 향상된다.The amount of the refrigerant discharged from the compressor increases due to the gas injection, and the amount of the circulating refrigerant in the air conditioner is increased by the increased amount of the refrigerant discharged, thereby improving the capability of the air conditioner.

도 1은, 종래의 가스 인젝션 사이클을 나타내는 도면으로서, 간략히 설명하면, 압축기(1), 응축기(2), 제1팽창밸브(3), 기액분리기(5), 제2팽창밸브(4), 증발기(6)를 순차적으로 연결하고, 상기 기액분리기(5)에서 분리된 가스 냉매를 압축기(1)로 인젝션하도록 구성 되어 있다.1 is a view showing a conventional gas injection cycle. As shown in FIG. 1, a compressor 1, a condenser 2, a first expansion valve 3, a gas-liquid separator 5, a second expansion valve 4, And the gas refrigerant separated in the gas-liquid separator (5) is injected into the compressor (1).

따라서, 상기의 가스 인젝션 사이클을 적용한 히트펌프 시스템은 시스템 구성이 단순하고, 기액 분리기(5)에서 분리되는 액상 냉매와 가스 냉매의 유량 및 압력 제어에 따라 성능 변화가 크게 나타나게 된다.Therefore, the heat pump system to which the above-described gas injection cycle is applied has a simple system configuration, and the performance change greatly depends on the flow rate and pressure control of the liquid refrigerant and gas refrigerant separated from the gas-liquid separator 5.

그러나, 상기 종래의 가스 인젝션 사이클을 적용한 히트펌프 시스템은, 상기 기액 분리기(5)에서 액상 냉매와 가스 냉매가 분리되어 가스 냉매만 압축기(1)측으로 공급되어야 하지만, 액상 냉매까지 일부 유입되어 압축기(1)가 파손되는 문제가 있었다.However, in the heat pump system to which the conventional gas injection cycle is applied, the liquid refrigerant and the gas refrigerant are separated in the gas-liquid separator 5 so that only the gas refrigerant is supplied to the compressor 1. However, 1) is broken.

아울러, 상기 기액 분리기(5)의 용량 및 내부 설계가 필요하고, 상기 기액 분리기(5)의 입구측 압력 및 유량의 최적화가 필요하여 결국 난방성능 및 효율을 향상시키는데 어려움이 있었다.In addition, the capacity and internal design of the gas-liquid separator 5 are required, and it is necessary to optimize the inlet-side pressure and flow rate of the gas-liquid separator 5, which ultimately makes it difficult to improve the heating performance and efficiency.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 냉매가 압축기, 실내열교환기, 실외열교환기, 증발기를 포함하여 순환하는 히트 펌프 시스템에서, 상기 실내열교환기에서 배출된 냉매를 분기하여 상기 압축기로 공급하는 분기라인을 설치하고, 아울러 상기 분기라인으로 유입된 냉매와 압축기로 공급되는 냉매를 열교환하는 제1내부열교환기와, 분기라인측 팽창수단에서 배출된 냉매와 실내열교환기에서 배출된 냉매를 열교환시키는 제2내부열교환기를 설치함으로써, 상기 제1내부열교환기의 열교환을 통해 상기 압축기로 공급되는 냉매에 대해 추가 난방 열원을 확보하여 시스템의 냉매 압력 및 온도를 상승시킴과 아울러 상기 제2내부열교환기의 열교환을 통해 상기 실내열교환기에서 배출된 냉매의 과냉도가 증가하여 상기 실외열교환기에서 단위 질량당 열교환량이 증가하게 되며, 이로인해 시스템의 난방성능 및 효율을 향상할 수 있고, 또한 상기 분기라인을 유동하는 냉매가 압축기로 유입되기 전에 상기 제2내부열교환기를 통해 실내열교환기에서 배출된 고온 냉매와 열교환하므로 액상 냉매가 압축기로 유입되는 것을 방지하고 압축기의 파손도 방지할 수 있는 차량용 히트 펌프 시스템을 제공하는데 있다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a heat pump system in which a refrigerant circulates through a compressor, an indoor heat exchanger, an outdoor heat exchanger, and an evaporator, wherein the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger is branched A first internal heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant introduced into the branch line and the refrigerant supplied to the compressor, and a second internal heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant discharged from the branch line side expansion means and the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger By providing the second internal heat exchanger, an additional heating heat source is secured for the refrigerant supplied to the compressor through the heat exchange of the first internal heat exchanger to increase the refrigerant pressure and the temperature of the system, and the heat exchange of the second internal heat exchanger The degree of supercooling of the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger is increased through the outdoor heat exchanger, It is possible to improve the heating performance and efficiency of the system and to increase the heat transfer efficiency of the refrigerant flowing through the branch line to the high temperature discharged from the indoor heat exchanger through the second internal heat exchanger The present invention also provides a heat pump system for a vehicle that prevents liquid refrigerant from flowing into a compressor and prevents damage to the compressor.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉매순환라인상에 설치되어 냉매를 압축하여 배출하는 압축기와, 공조케이스의 내부에 설치되어 공조케이스내 공기와 상기 압축기에서 배출된 냉매를 열교환시키는 실내열교환기와, 공조케이스의 내부에 설치되어 공조케이스내 공기와 상기 압축기로 공급되는 냉매를 열교환시키는 증발기와, 상기 공조케이스의 외부에 설치되어 상기 냉매순환라인을 순환하는 냉매와 외기를 열교환시키는 실외열교환기와, 상기 실내열교환기와 실외열교환기 사이의 냉매순환라인상에 설치되어 냉매를 팽창시키는 제1팽창수단과, 상기 증발기의 입구측 냉매순환라인상에 설치되어 냉매를 팽창시키는 제2팽창수단을 포함하여 이루어진 차량용 히트 펌프 시스템에 있어서, 상기 냉매순환라인상에는, 상기 실내열교환기에서 배출된 냉매를 분기하여 상기 압축기로 공급하는 분기라인이 설치되고, 상기 압축기의 입구측 냉매순환라인상에는, 상기 실내열교환기에서 배출된 후 분기라인으로 유입된 냉매와 상기 압축기로 공급되는 냉매를 열교환시키는 제1내부열교환기가 설치되며, 상기 분기라인상에는, 상기 제1열교환수단에서 배출된 냉매를 팽창시키는 제3팽창수단이 설치되고, 상기 실내열교환기의 출구측 냉매순환라인상에는, 상기 제3팽창수단에서 배출된 분기라인측 냉매와 상기 실내열교환기에서 배출된 냉매를 열교환시키는 제2내부열교환기가 설치된 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an air conditioner comprising: a compressor installed on a refrigerant circulation line for compressing and discharging a refrigerant; an indoor heat exchanger installed inside the air conditioner case for performing heat exchange between the air in the air conditioner case and the refrigerant discharged from the compressor; An outdoor heat exchanger installed outside the air conditioner case for exchanging heat between the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line and the outside air, and an outdoor heat exchanger installed inside the air conditioner case for exchanging heat between the air in the air conditioner case and the refrigerant supplied to the compressor, A first expansion means installed on a refrigerant circulation line between the indoor heat exchanger and the outdoor heat exchanger to expand the refrigerant and a second expansion means provided on the refrigerant circulation line at the inlet side of the evaporator for expanding the refrigerant, Wherein the refrigerant circulation line is connected to the indoor heat exchanger A branch line for branching the delivered refrigerant to supply the refrigerant to the compressor is provided, and on the inlet side refrigerant circulation line, a refrigerant introduced into the branch line after being discharged from the indoor heat exchanger is heat-exchanged with a refrigerant supplied to the compressor A third expansion means for expanding the refrigerant discharged from the first heat exchange means is provided on the branch line, and on the refrigerant circulation line at the outlet side of the indoor heat exchanger, the third expansion means And a second internal heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger and the branch line refrigerant discharged from the indoor heat exchanger.

본 발명은, 냉매가 압축기, 실내열교환기, 실외열교환기, 증발기를 포함하여 순환하는 히트 펌프 시스템에서, 상기 실내열교환기에서 배출된 냉매를 분기하여 상기 압축기로 공급하는 분기라인을 설치하고, 아울러 상기 분기라인으로 유입된 냉매와 압축기로 공급되는 냉매를 열교환하는 제1내부열교환기와, 분기라인측 팽창수단에서 배출된 냉매와 실내열교환기에서 배출된 냉매를 열교환시키는 제2내부열교환기를 설치함으로써, 상기 제1내부열교환기의 열교환을 통해 상기 압축기로 공급되는 냉매에 대해 추가 난방 열원을 확보하여 시스템의 냉매 압력 및 온도를 상승시킴과 아울러 상기 제2내부열교환기의 열교환을 통해 상기 실내열교환기에서 배출된 냉매의 과냉도가 증가하여 상기 실외열교환기에서 단위 질량당 열교환량이 증가하게 되며, 이로인해 시스템의 난방성능 및 효율을 향상할 수 있다.In a heat pump system in which refrigerant circulates through a compressor, an indoor heat exchanger, an outdoor heat exchanger, and an evaporator, a branch line for supplying refrigerant discharged from the indoor heat exchanger to the compressor is provided, A first internal heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant introduced into the branch line and the refrigerant supplied to the compressor and a second internal heat exchanger for exchanging the refrigerant discharged from the branch line side expansion means and the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger, The refrigerant pressure and the temperature of the system are increased by securing an additional heating source for the refrigerant supplied to the compressor through the heat exchange of the first internal heat exchanger and the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger through the heat exchange of the second internal heat exchanger The supercooling degree of the refrigerant is increased, and the amount of heat exchange per unit mass is increased in the outdoor heat exchanger, Loin it can improve the performance and efficiency of the heating system.

또한, 상기 분기라인을 유동하는 냉매가 압축기로 유입되기 전에 상기 제2내부열교환기를 통해 실내열교환기에서 배출된 고온 냉매와 열교환하므로 액상 냉매가 압축기로 유입되는 것을 방지하고 압축기의 파손도 방지할 수 있다.In addition, since the refrigerant flowing in the branch line exchanges heat with the high-temperature refrigerant discharged from the indoor heat exchanger through the second internal heat exchanger before the refrigerant flows into the compressor, the liquid refrigerant can be prevented from flowing into the compressor, have.

그리고, 상기 제1내부열교환기의 용량을 상기 제2내부열교환기의 용량 보다 작게 구성함으로써, 상기 제1내부열교환기에서 과도한 열교환으로 인해 히트펌프 시스템의 냉매 압력 및 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지함과 아울러, 상기 제1내부열교환기에서 분기라인측 냉매의 과도한 과냉각 및 유량 증가로 인해 상기 제2내부열교환기에서의 건도 미확보로 상기 압축기에 액상 냉매(건도가 낮은 상태)가 유입되는 것도 방지할 수 있다.By setting the capacity of the first internal heat exchanger smaller than the capacity of the second internal heat exchanger, excessive refrigerant pressure and temperature of the heat pump system due to excessive heat exchange in the first internal heat exchanger can be prevented from rising excessively, , The liquid refrigerant (low state of the condition) can be prevented from flowing into the compressor due to the undue undercooling and flow rate increase of the branch line side refrigerant in the first internal heat exchanger and the uncertainty in the second internal heat exchanger.

도 1은 종래의 가스 인젝션 사이클을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 에어컨 모드를 나타내는 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 히트펌프 모드를 나타내는 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 히트펌프 모드 작동 중 제습모드를 나타내는 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 제1,2내부열교환기를 나타내는 단면도이다.1 shows a conventional gas injection cycle,
FIG. 2 is a diagram showing an air conditioner mode in a heat pump system for a vehicle according to the present invention,
3 is a diagram showing a heat pump mode in a vehicle heat pump system according to the present invention,
4 is a view showing a dehumidifying mode during heat pump mode operation in a heat pump system for a vehicle according to the present invention.
5 is a sectional view showing the first and second internal heat exchangers in the heat pump system for a vehicle according to the present invention.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템은, 냉매순환라인(R)상에 압축기(100)와, 실내열교환기(110)와, 제1팽창수단(120)과, 실외열교환기(130)와, 제2팽창수단(140)과, 증발기(160)가 순차적으로 연결되어 구성되는 것으로서, 전기자동차 또는 하이브리드 자동차에 적용되는 것이 바람직하다.The heat pump system for a vehicle according to the present invention includes a compressor 100, an indoor heat exchanger 110, a first expansion device 120, an outdoor heat exchanger 130, The second expansion means 140, and the evaporator 160, which are sequentially connected to each other, and is preferably applied to an electric vehicle or a hybrid vehicle.

또한, 상기 냉매순환라인(R)상에는, 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)를 바이패스하는 바이패스라인(R1)과, 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매를 분기하여 상기 압축기(100)로 공급하는 분기라인(R2)이 각각 병렬로 연결 설치되며, 이때 상기 바이패스라인(R1)상에는 온오프밸브(195)가 설치된다.A bypass line R1 for bypassing the second expansion means 140 and the evaporator 160 and a bypass line R1 for bypassing the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 110 are connected to the refrigerant circulation line R, And an on-off valve 195 is provided on the bypass line Rl. The on-off valve 195 is connected to the bypass line R1.

따라서, 에어컨 모드시에는, 도 2와 같이 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매가 실내열교환기(110), 실외열교환기(130), 제2팽창수단(140), 증발기(160), 압축기(100)를 순차적으로 순환하게 되며, 이때, 상기 실내열교환기(110) 및 실외열교환기(130)는 응축기 역할을 수행하고 상기 증발기(160)는 증발기 역할을 수행하게 된다.2, the refrigerant discharged from the compressor 100 flows through the indoor heat exchanger 110, the outdoor heat exchanger 130, the second expansion means 140, the evaporator 160, the compressor The indoor heat exchanger 110 and the outdoor heat exchanger 130 serve as a condenser and the evaporator 160 serves as an evaporator.

한편, 제1팽창수단(120)은 냉매를 팽창하지 않고 바이패스하게 된다.On the other hand, the first expansion means (120) bypasses the refrigerant without expanding the refrigerant.

히트펌프 모드시에는, 도 3과 같이 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매가 실내열교환기(110), 제1팽창수단(120), 실외열교환기(130), 바이패스라인(R1), 압축기(100)를 순차적으로 순환하게 되며, 이때, 상기 실내열교환기(110)는 응축기 역할을 수행하고 상기 실외열교환기(130)는 증발기 역할을 수행하며, 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)로는 냉매 공급이 되지 않는다.3, the refrigerant discharged from the compressor 100 flows through the indoor heat exchanger 110, the first expansion device 120, the outdoor heat exchanger 130, the bypass line R1, The indoor heat exchanger 110 serves as a condenser and the outdoor heat exchanger 130 serves as an evaporator and the second expansion means 140 and the evaporator 160, the refrigerant can not be supplied.

이하, 히트 펌프 시스템의 각 구성요소별로 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, each component of the heat pump system will be described in detail.

먼저, 상기 냉매순환라인(R)상에 설치된 압축기(100)는 엔진(내연기관 또는 모터 등)으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 냉매를 흡입하여 압축한 후 고온 고압의 기체 상태로 배출하게 된다.First, the compressor 100 installed on the refrigerant circulation line R receives power from an engine (an internal combustion engine, a motor, or the like), sucks the refrigerant, compresses the refrigerant, and discharges the compressed refrigerant in a gas state of high temperature and high pressure.

상기 압축기(100)는, 에어컨 모드시 상기 증발기(160)측에서 배출된 냉매를 흡입,압축하여 실내열교환기(110)측으로 공급하게 되고, 히트펌프 모드시에는 상기 실외열교환기(130)측에서 배출되어 바이패스라인(R1)을 통과한 냉매를 흡입,압축하여 실내열교환기(110)측으로 공급하게 된다.The compressor 100 sucks and compresses the refrigerant discharged from the evaporator 160 in the air conditioning mode and supplies the compressed refrigerant to the indoor heat exchanger 110. In the heat pump mode, And sucks and compresses the refrigerant discharged through the bypass line R1 and supplies the compressed refrigerant to the indoor heat exchanger 110 side.

아울러, 히트펌프 모드 작동 중 제습모드시에는, 상기 바이패스라인(R1)과 증발기(160)로 동시에 냉매가 공급되므로, 이 경우 상기 압축기(100)는 상기 바이패스라인(R1)과 증발기(160)를 통과한 후 합류된 냉매를 흡입,압축하여 실내열교환기(110)측으로 공급하게 된다.The refrigerant is supplied to the bypass line R1 and the evaporator 160 at the same time in the dehumidifying mode during the operation of the heat pump mode so that the compressor 100 is connected to the bypass line R1 and the evaporator 160 And sucks and compresses the combined refrigerant, and supplies the compressed refrigerant to the indoor heat exchanger 110 side.

한편, 히트펌프 모드시 상기 압축기(100)는, 상기 분기라인(R2)을 통해 유입되는 가스 냉매도 흡입,압축하여 실내열교환기(110)측으로 공급하게 된다.Meanwhile, in the heat pump mode, the compressor 100 also sucks and compresses the gas refrigerant flowing through the branch line R2, and supplies the gas refrigerant to the indoor heat exchanger 110 side.

상기 실내열교환기(110)는, 공조케이스(150)의 내부에 설치됨과 아울러 상기 압축기(100)의 출구측 냉매순환라인(R)과 연결되어, 상기 공조케이스(150)내를 유동하는 공기와 상기 압축기(100)에서 배출된 고온 고압의 냉매를 열교환시키게 된다.The indoor heat exchanger 110 is installed inside the air conditioning case 150 and is connected to the refrigerant circulation line R at the outlet side of the compressor 100 and is connected to the air flowing in the air conditioning case 150 Temperature refrigerant discharged from the compressor 100 is heat-exchanged.

또한, 상기 증발기(160)는, 공조케이스(150)의 내부에 설치됨과 아울러 상기 압축기(100)의 입구측 냉매순환라인(R)과 연결되어, 상기 공조케이스(150)내를 유동하는 공기와 상기 압축기(100)로 공급되는 냉매를 열교환시키게 된다.The evaporator 160 is installed inside the air conditioning case 150 and is connected to the refrigerant circulation line R at the inlet side of the compressor 100 so that the air flowing in the air conditioning case 150 And the refrigerant supplied to the compressor 100 is heat-exchanged.

상기 실내열교환기(110)는, 에어컨 모드 및 히트펌프 모드시 모두 응축기 역할을 하게 되고,The indoor heat exchanger 110 functions as a condenser in both the air conditioning mode and the heat pump mode,

상기 증발기(160)는, 에어컨 모드시 증발기 역할을 하고, 히트펌프 모드시에는 냉매 공급이 되지 않아 작동 정지되며, 히트펌프 모드 작동 중 제습모드시에는 냉매가 일부 공급되어 증발기 역할을 수행하게 된다.The evaporator 160 functions as an evaporator in the air conditioning mode, is stopped when the refrigerant is not supplied in the heat pump mode, and is partially supplied in the dehumidifying mode during the operation of the heat pump mode to serve as an evaporator.

또한, 상기 실내열교환기(110) 및 증발기(160)는, 상기 공조케이스(150)의 내부에 서로 일정간격 이격되어 설치되되, 상기 공조케이스(150)내의 공기유동방향 상류측에서부터 상기 증발기(160)와 실내열교환기(110)가 순차적으로 설치된다.The indoor heat exchanger 110 and the evaporator 160 are installed in the air conditioner case 150 at a predetermined distance from the air conditioner case 150, And an indoor heat exchanger 110 are sequentially installed.

따라서, 상기 증발기(160)가 증발기 역할을 수행하는 에어컨 모드시에는 도 2와 같이, 상기 제2팽창수단(140)에서 배출된 저온 저압의 냉매가 상기 증발기(160)로 공급되고, 이때 블로어(미도시)를 통해 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 공기가 상기 증발기(160)를 통과하는 과정에서 증발기(160) 내부의 저온 저압의 냉매와 열교환하여 냉풍으로 바뀐 뒤, 차량 실내로 토출되어 차실내를 냉방하게 된다.2, the low-temperature and low-pressure refrigerant discharged from the second expansion means 140 is supplied to the evaporator 160. At this time, the blower (not shown) Air flowing through the air conditioning case 150 through the evaporator 160 is exchanged with the low temperature low pressure refrigerant in the evaporator 160 to be converted into cool air and then discharged to the vehicle interior The inside of the car is cooled.

상기 실내열교환기(110)가 응축기 역할을 수행하는 히트펌프 모드시에는 도 3과 같이, 상기 압축기(100)에서 배출된 고온 고압의 냉매가 상기 실내열교환기(110)로 공급되고, 이때 블로어(미도시)를 통해 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 공기가 상기 실내열교환기(110)를 통과하는 과정에서 실내열교환기(110) 내부의 고온 고압의 냉매와 열교환하여 온풍으로 바뀐 뒤, 차량 실내로 토출되어 차실내를 난방하게 된다.In the heat pump mode in which the indoor heat exchanger 110 serves as a condenser, refrigerant of high temperature and high pressure discharged from the compressor 100 is supplied to the indoor heat exchanger 110 as shown in FIG. 3, The air flowing through the inside of the air conditioner case 150 through the indoor heat exchanger 110 passes through the indoor heat exchanger 110 and is heat-exchanged with the high temperature and high pressure refrigerant in the indoor heat exchanger 110, So that the inside of the car is heated.

한편, 상기 증발기(160)의 크기는, 상기 실내열교환기(110)의 크기 보다 더 큰 것이 바람직하다.The size of the evaporator 160 may be larger than the size of the indoor heat exchanger 110.

그리고, 상기 공조케이스(150)의 내부에서 상기 증발기(160)와 상기 실내열교환기(110)의 사이에는, 상기 실내열교환기(110)를 바이패스하는 공기의 양과 통과하는 공기의 양을 조절하는 온도조절도어(151)가 설치된다.The amount of air passing through the indoor heat exchanger 110 and the amount of air passing through the indoor heat exchanger 110 are adjusted between the evaporator 160 and the indoor heat exchanger 110 in the air conditioning case 150 A temperature control door 151 is provided.

상기 온도조절도어(151)는, 상기 실내열교환기(110)를 바이패스하는 공기의 양과 실내열교환기(110)를 통과하는 공기의 양을 조절하여 상기 공조케이스(150)에서 토출되는 공기의 온도를 적절하게 조절할 수 있는데,The temperature control door 151 adjusts the amount of air passing through the indoor heat exchanger 110 and the amount of air passing through the indoor heat exchanger 110 to control the temperature of the air discharged from the air conditioning case 150 Can be adjusted appropriately,

이때, 에어컨 모드시 도 2와 같이 상기 온도조절도어(151)를 통해 상기 실내열교환기(110)의 전방측 통로를 완전히 폐쇄하게 되면, 증발기(160)를 통과한 냉풍이 실내열교환기(110)를 바이패스하여 차실내로 공급되므로 최대 냉방이 수행되고, 히트펌프 모드시에는 도 3과 같이 상기 온도조절도어(151)를 통해 상기 실내열교환기(110)를 바이패스하는 통로를 완전히 폐쇄하게 되면, 모든 공기가 응축기 역할을 하는 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌게 되고 이 온풍이 차실내로 공급되므로 최대 난방이 수행된다.2, when the front side passageway of the indoor heat exchanger 110 is completely closed through the temperature control door 151 as shown in FIG. 2, the cold air passing through the evaporator 160 passes through the indoor heat exchanger 110, So that the maximum cooling is performed. In the heat pump mode, when the passageway for bypassing the indoor heat exchanger 110 is completely closed through the temperature control door 151 as shown in FIG. 3 , All the air passes through the indoor heat exchanger (110) serving as a condenser, and is converted into warm air, and the warm air is supplied to the room.

그리고, 상기 실외열교환기(130)는, 상기 공조케이스(150)의 외부에 설치됨과 아울러 상기 냉매순환라인(R)과 연결되어, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매와 외기를 열교환시키게 된다.The outdoor heat exchanger 130 is installed outside the air conditioning case 150 and is connected to the refrigerant circulation line R to exchange heat between the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line R and the outside air do.

여기서, 상기 실외열교환기(130)는 차량 엔진룸의 전방측에 설치되어 내부를 유동하는 냉매를 외기와 열교환시키게 된다.The outdoor heat exchanger 130 is installed on the front side of the vehicle engine room to exchange heat with refrigerant flowing in the outdoor space.

상기 실외열교환기(130)는, 에어컨 모드시 상기 실내열교환기(110)와 동일한 응축기 역할을 하게 되며, 이때 실외열교환기(130)의 내부를 유동하는 고온 냉매가 외기와 열교환하게 되면서 응축되게 된다. 히트펌프 모드시에는 상기 실내열교환기(110)와 상반되는 증발기 역할을 하게 되는데, 이때 실외열교환기(130)의 내부를 유동하는 저온 냉매가 외기와 열교환하게 되면서 증발하게 된다.The outdoor heat exchanger 130 functions as the same condenser as the indoor heat exchanger 110 in the air conditioning mode. At this time, the high-temperature refrigerant flowing in the outdoor heat exchanger 130 is condensed while exchanging heat with the outside air . In the heat pump mode, the refrigerant acts as an evaporator opposite to the indoor heat exchanger 110. At this time, the low-temperature refrigerant flowing in the outdoor heat exchanger 130 is evaporated by heat exchange with the outside air.

그리고, 상기 제1팽창수단(120)은, 상기 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130) 사이의 냉매순환라인(R)상에 설치되어, 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 실외열교환기(130)로 공급되는 냉매를 선택적으로 팽창시키게 된다.The first expansion means 120 is installed on the refrigerant circulation line R between the indoor heat exchanger 110 and the outdoor heat exchanger 130 and is connected to the outdoor heat exchanger 130 in accordance with the air conditioning mode or the heat pump mode. Thereby selectively expanding the refrigerant supplied to the compressor 130.

즉, 상기 제1팽창수단(120)은, 히트펌프 모드시에만 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매를 팽창시키게 되고, 에어컨 모드시에는 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매를 팽창하지 않고 바이패스시키게 된다.That is, the first expansion device 120 expands the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 110 only in the heat pump mode. In the air conditioning mode, the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 110 expands But bypassed.

이러한 제1팽창수단(120)은, 팽창유로와 바이패스유로를 구비한 전자식 팽창밸브로서, 냉매를 팽창시키거나 또는 팽창하지 않고 바이패스시킬 수 있으며, 물론 냉매흐름을 차단할 수도 있다.The first expansion means (120) is an electronic expansion valve having an expansion flow path and a bypass flow path, bypassing the refrigerant without expanding or expanding the refrigerant, and of course, blocking the flow of the refrigerant.

그리고, 상기 제2팽창수단(140)은, 상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)상에 설치되어, 증발기(160)로 공급되는 냉매를 팽창시키게 된다.The second expansion means 140 is installed on the refrigerant circulation line R on the inlet side of the evaporator 160 and expands the refrigerant supplied to the evaporator 160.

즉, 상기 제2팽창수단(140)은, 에어컨 모드시 상기 실외열교환기(130)에서 배출된 냉매를 팽창시켜 저온 저압의 액상(습포화) 상태가 되게 한 후, 상기 증발기(160)로 공급하게 되고, 히트펌프 모드시 냉매흐름을 차단하여 상기 증발기(160)로 냉매 공급이 되지 않는다.That is, the second expansion means 140 causes the refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger 130 to expand into a low-temperature and low-pressure liquid (frothed) state in the air conditioning mode, and then supplied to the evaporator 160 In the heat pump mode, the flow of the refrigerant is cut off and the refrigerant is not supplied to the evaporator 160.

상기 제2팽창수단(140)은 전자식 팽창밸브를 사용하는 것이 바람직하다.The second expansion means (140) preferably uses an electronic expansion valve.

그리고, 상기 바이패스라인(R1)은, 상기 제2팽창수단(140)의 입구측 냉매순환라인(R)과 상기 증발기(160)의 출구측 냉매순환라인(R)을 연결하도록 설치되어, 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)를 선택적으로 바이패스하도록 하게 된다.The bypass line R1 is provided to connect the inlet side refrigerant circulation line R of the second expansion means 140 and the outlet side refrigerant circulation line R of the evaporator 160, So that the refrigerant circulating through the circulation line R selectively bypasses the second expansion means 140 and the evaporator 160.

도면에서와 같이, 상기 바이패스라인(R1)은 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)와 병렬로 배치되는데, 즉, 상기 바이패스라인(R1)의 입구측은 상기 실외열교환기(130)와 제2팽창수단(140)을 연결하는 냉매순환라인(R)과 연결되고, 출구측은 상기 증발기(160)와 압축기(100)를 연결하는 냉매순환라인(R)과 연결된다.The bypass line R1 is disposed in parallel with the second expansion means 140 and the evaporator 160. That is, the inlet side of the bypass line R1 is connected to the outdoor heat exchanger 130 And the outlet side is connected to a refrigerant circulation line R connecting the evaporator 160 and the compressor 100. The refrigerant circulation line R connects the evaporator 160 to the refrigerant circulation line R,

이로인해, 에어컨 모드시에는 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)측으로 유동하게 되지만, 히트펌프 모드시에는 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 바이패스라인(R1)을 통해 압축기(100)측으로 곧바로 유동하여 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)를 바이패스 하게 된다.The refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger 130 flows toward the second expansion means 140 and the evaporator 160 in the air conditioner mode. However, in the heat pump mode, the outdoor heat exchanger 130 The refrigerant passed through the bypass line R 1 directly flows to the compressor 100 side to bypass the second expansion means 140 and the evaporator 160.

여기서, 에어컨 모드 및 히트펌프 모드에 따라 냉매의 흐름방향을 전환하는 역할은 온오프밸브(195)를 통해 이루어진다.Here, the role of switching the flow direction of the refrigerant according to the air conditioner mode and the heat pump mode is performed through the on-off valve 195.

상기 온오프밸브(195)는, 상기 바이패스라인(R1)상에 설치되어, 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 선태적으로 온오프되어 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 바이패스라인(R1) 또는 상기 제2팽창수단(140)으로 흐르도록 하게 된다.The on-off valve 195 is provided on the bypass line R1 and is selectively turned on and off according to an air conditioning mode or a heat pump mode so that the refrigerant, which has passed through the outdoor heat exchanger 130, To the line (R1) or the second expansion means (140).

이때, 온오프밸브(191)는, 에어컨 모드시 오프되어(냉매흐름 차단), 상기 압축기(100)에서 배출되어 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)측으로 흐르도록 하게 되고, 히트펌프 모드시 온되어(냉매흐름 개방), 상기 압축기(100)에서 배출되어 실내열교환기(110)와 제1팽창수단(120) 및 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 상기 바이패스라인(R1)으로 흐르도록 하게 된다.In this case, the on-off valve 191 is turned off in the air conditioning mode (the refrigerant flow is interrupted), and the refrigerant discharged from the compressor 100 and passing through the indoor heat exchanger 110 and the outdoor heat exchanger 130 flows into the second The refrigerant flows from the compressor 100 to the indoor heat exchanger 110 and the first expansion means 120 and then to the expansion means 140 and the evaporator 160. In the heat pump mode, And the refrigerant having passed through the outdoor heat exchanger (130) flows to the bypass line (R1).

그리고, 상기 압축기(100)의 입구측 냉매순환라인(R)상에는 어큐뮬레이터(190)가 설치된다.An accumulator 190 is installed on the refrigerant circulation line R on the inlet side of the compressor 100.

상기 어큐뮬레이터(190)는 상기 압축기(100)로 공급되는 냉매 중에서 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하여 압축기(100)로 기상 냉매만 공급될 수 있도록 하게 된다.The accumulator 190 separates the liquid refrigerant and the gaseous refrigerant from the refrigerant supplied to the compressor 100 so that only the gaseous refrigerant can be supplied to the compressor 100.

그리고, 상기 냉매순환라인(R)상에는, 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매를 분기하여 이 분기된 냉매를 상기 압축기(100)로 공급하는 분기라인(R2)이 설치된다.A branch line R2 is provided on the refrigerant circulation line R for branching the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 110 and supplying the branched refrigerant to the compressor 100. [

상기 분기라인(R2)의 입구는 상기 실내열교환기(110)와 제1팽창수단(120) 사이의 냉매순환라인(R)에 연결되고, 분기라인(R2)의 출구는 상기 압축기(100)와 연결된다.The inlet of the branch line R2 is connected to the refrigerant circulation line R between the indoor heat exchanger 110 and the first expansion means 120 and the outlet of the branch line R2 is connected to the compressor 100 .

따라서, 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매 중 일부 냉매는 원래대로 냉매순환라인(R)을 따라 유동하게 되고, 일부 냉매는 상기 분기라인(R2)으로 유입되어 상기 압축기(100)로 공급되게 된다.Accordingly, some of the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 110 flows along the refrigerant circulation line R, and some refrigerant flows into the branch line R2 and is supplied to the compressor 100 .

이때, 상기 압축기(100)에는 2개의 입구와 1개의 출구를 구비하여, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매와 상기 분기라인(R2)을 유동하는 냉매를 각각 공급받아 압축한 후 1개의 출구로 토출하게 된다.At this time, the compressor 100 is provided with two inlets and one outlet, and the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line R and the refrigerant flowing through the branch line R 2 are respectively supplied to the compressor 100, Outlet.

그리고, 상기 압축기(100)의 입구측 냉매순환라인(R)상에는, 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 후 분기라인(R2)으로 유입된 냉매와 상기 압축기(100)로 공급되는 냉매를 열교환시키는 제1내부열교환기(170)가 설치된다.The refrigerant circulated in the branch line R2 after being discharged from the indoor heat exchanger 110 and the refrigerant supplied to the compressor 100 are heat-exchanged on the refrigerant circulation line R on the inlet side of the compressor 100, The first internal heat exchanger 170 is installed.

즉, 상기 제1내부열교환기(170)는, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매 중 상기 압축기(100)의 입구측 냉매순환라인(R)의 냉매(저온 냉매)와, 상기 실내열교환기(110)에서 배출되어 상기 분기라인(R2)으로 유입된 냉매(고온 냉매)를 상호 열교환하게 된다.That is, the first inter-heat exchanger 170 is connected to the refrigerant circulating line R in the refrigerant circulation line R and the refrigerant in the refrigerant circulation line R, (High-temperature refrigerant) discharged from the branch line R2 and flowing into the branch line R2.

따라서, 상기 실내열교환기(110)에서 배출되어 상기 분기라인(R2)으로 유입된 고온의 냉매는 상기 압축기(100)로 유입되는 저온 냉매와 열교환하여 과냉된 후 후술하는 제3팽창수단(180)으로 유입되고, 이와 동시에 상기 냉매순환라인(R)을 따라 압축기(100)로 공급되는 냉매는 상기 분기라인(R2)으로 유입된 고온 냉매와 열교환하면서 가열되어 난방열원을 확보하게 되며, 이로인해 히트펌프 시스템의 냉매 압력 및 온도가 상승하게 되고, 따라서 히트펌프 시스템의 난방성능 및 효율을 향상할 수 있다.Therefore, the high-temperature refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 110 and flowing into the branch line R2 is heat-exchanged with the low-temperature refrigerant introduced into the compressor 100, At the same time, the refrigerant supplied to the compressor 100 along the refrigerant circulation line R is heated while exchanging heat with the high-temperature refrigerant introduced into the branch line R2 to secure a heating heat source, The refrigerant pressure and the temperature of the pump system are increased, and thus the heating performance and efficiency of the heat pump system can be improved.

한편, 상기에서는 분기라인(R2)으로 유입된 냉매와 상기 압축기(100)의 입구측 냉매순환라인(R)의 냉매를 상기 제1내부열교환기(170)를 통해 열교환한다고 기재하였으나, 도면에서와 같이 상기 압축기(100)의 입구측에 어큐뮬레이터(190)가 설치된 경우에는 상기 어큐뮬레이터(190)의 입구측 냉매순환라인(R)의 저온 냉매와 상기 분기라인(R2)으로 유입된 고온 냉매가 제1내부열교환기(170)를 통해 열교환하게 되는 것이다.In the above description, the refrigerant introduced into the branch line (R2) and the refrigerant in the inlet side refrigerant circulation line (R) of the compressor (100) are exchanged through the first internal heat exchanger (170) When the accumulator 190 is installed on the inlet side of the compressor 100, the low-temperature refrigerant in the inlet-side refrigerant circulation line R and the high-temperature refrigerant flowing into the branch line R2 of the accumulator 190 are mixed with the first internal heat Exchanged through the exchanger 170.

상기 제1내부열교환기(170)는, 상기 압축기(100)로 공급되는 냉매가 유동하는 내측관(171)과, 상기 분기라인(R2)으로 유입된 냉매가 유동하는 외측관(172)을 이중관 구조로 구성하여 이루어진다.The first internal heat exchanger 170 includes an inner pipe 171 through which the refrigerant supplied to the compressor 100 flows and an outer pipe 172 through which the refrigerant flowing into the branch line R2 flows, .

상기 외측관(172)은 상기 내측관(171)과 동심상에 설치됨과 아울러 내측관(171) 보다 큰 직경으로 형성되어 상기 내측관(171)과 외측관(172)의 사이 공간에 상기 분기라인(R2)으로 유입된 냉매가 유동하게 되는 것이다.The outer tube 172 is formed in the same diameter as the inner tube 171 and has a diameter larger than that of the inner tube 171 so that the inner tube 171 is connected to the outer tube 172, The refrigerant flowing into the refrigerant flow passage R2 flows.

또한, 상기 내측관(171)은 상기 압축기(100)의 입구측 냉매순환라인(R)의 일부 구간을 내측관(171)으로 구성할 수 있다.The inner tube 171 may include a portion of the refrigerant circulation line R on the inlet side of the compressor 100 as an inner tube 171.

따라서, 상기 내측관(171)을 유동하는 압축기(100)의 입구측 냉매와, 상기 외측관(172)을 유동하는 상기 분기라인(R2)측 냉매가 상호 열교환하게 되는 것이다.Therefore, the refrigerant at the inlet side of the compressor 100 flowing through the inner tube 171 and the refrigerant at the branch line R2 flowing through the outer tube 172 exchange heat with each other.

그리고, 상기 분기라인(R2)상에는, 상기 제1내부열교환기(170)에서 배출된 냉매를 팽창시키는 제3팽창수단(180)이 설치된다.A third expansion means (180) for expanding the refrigerant discharged from the first internal heat exchanger (170) is installed on the branch line (R2).

상기 제3팽창수단(180)은 전자식 팽창밸브로서, 상기 제1내부열교환기(170)에서 배출된 냉매를 선택적으로 팽창시키게 된다. 즉, 상기 제3팽창수단(180)은, 히트펌프 모드시에는 상기 제1내부열교환기(170)에서 배출된 냉매를 팽창시키게 되고, 에어컨 모드시에는 분기라인(R2)의 냉매흐름을 차단하여 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매가 분기라인(R2)으로 유입되지 않도록 하게 된다.The third expansion means (180) is an electronic expansion valve, which selectively expands the refrigerant discharged from the first internal heat exchanger (170). That is, the third expansion means (180) expands the refrigerant discharged from the first internal heat exchanger (170) in the heat pump mode and interrupts the refrigerant flow of the branch line (R2) The refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 110 is prevented from flowing into the branch line R2.

그리고, 상기 실내열교환기(110)의 출구측 냉매순환라인(R)상에는, 상기 제3팽창수단(180)에서 배출된 분기라인(R2)측 냉매와 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매를 열교환시키는 제2내부열교환기(175)가 설치된다.On the refrigerant circulation line R on the outlet side of the indoor heat exchanger 110 is connected a refrigerant circulation line R on the branch line R2 discharged from the third expansion means 180 and refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 110 A second internal heat exchanger 175 for exchanging heat with the second internal heat exchanger.

즉, 상기 제2내부열교환기(175)는, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매 중 상기 실내열교환기(110)의 출구측 냉매순환라인(R)의 냉매(고온 냉매)와, 상기 제3팽창수단(180)에서 배출된 분기라인(R2)측 냉매(저온 냉매)를 상호 열교환하게 된다.That is, the second internal heat exchanger 175 is connected to the refrigerant circulation line R, the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line R, the refrigerant (high-temperature refrigerant) in the refrigerant circulation line R at the outlet side of the indoor heat exchanger 110, 3 refrigerant (low-temperature refrigerant) on the branch line (R2) discharged from the expansion means (180).

따라서, 상기 제3팽창수단(180)에서 팽창되어 상기 분기라인(R2)을 유동하는 저온의 냉매는 상기 실내열교환기(110)에서 배출되어 냉매순환라인(R)을 유동하는 고온 냉매와 열교환하여 증발된 후 압축기(100)로 유입되고, 이와 동시에 상기 실내열교환기(110)에서 배출되어 냉매순환라인(R)을 따라 유동하는 고온 냉매는 상기 분기라인(R2)측 저온 냉매와 열교환하면서 과냉도가 증가하게 되며, 이로인해 상기 실외열교환기(130)에서 단위 질량당 열교환량이 증가하게 되고, 따라서 히트펌프 시스템의 난방성능 및 효율을 향상할 수 있다.Therefore, the low-temperature refrigerant expanded in the third expansion means 180 and flowing in the branch line R2 is heat-exchanged with the high-temperature refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 110 and flowing in the refrigerant circulation line R The high temperature refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 110 and flowing along the refrigerant circulation line R undergoes heat exchange with the low temperature refrigerant at the branch line R2, Thereby increasing the amount of heat exchange per unit mass in the outdoor heat exchanger 130, thereby improving the heating performance and efficiency of the heat pump system.

또한 상기 분기라인(R2)을 유동하는 냉매가 압축기(100)로 유입되기 전에 상기 제2내부열교환기(175)를 통해 실내열교환기(110)에서 배출된 고온 냉매와 열교환하므로 액상 냉매가 압축기(100)로 유입되는 것을 방지하고 압축기(100)의 파손도 방지할 수 있다.The refrigerant flowing through the branch line R2 is subjected to heat exchange with the high temperature refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 110 through the second internal heat exchanger 175 before the refrigerant flows into the compressor 100, So that it is possible to prevent the compressor 100 from being damaged.

그리고, 상기 제2내부열교환기(175)는, 도면에 도시하지 않았지만 앞서 설명한 제1내부열교환기(170)와 동일한 구조로 구성된다. 즉, 상기 제2내부열교환기(175)는, 도 5를 참조하면 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매가 유동하는 내측관(171)과, 상기 제3팽창수단(180)에서 배출된 냉매가 유동하는 외측관(172)을 이중관 구조로 구성하여 이루어진다.The second internal heat exchanger (175) has the same structure as that of the first internal heat exchanger (170), which is not shown in the drawing. 5, the second internal heat exchanger 175 includes an inner tube 171 through which the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 110 flows, and a refrigerant discharged from the refrigerant discharged from the third expansion means 180 And the outer tube 172 through which the refrigerant flows.

이때, 상기 내측관(171)과 외측관(172)의 사이 공간에 상기 제3팽창수단(180)에 배출된 분기라인(R2)측 냉매가 유동하게 되는 것이다.At this time, the refrigerant on the branch line (R2) discharged to the third expansion means (180) flows into the space between the inner pipe (171) and the outer pipe (172).

또한, 상기 내측관(171)은 상기 실내열교환기(110)의 출구측 냉매순환라인(R)의 일부 구간을 내측관(171)으로 구성할 수 있다.The inner tube 171 may include a portion of the refrigerant circulation line R on the outlet side of the indoor heat exchanger 110 as an inner tube 171.

그리고, 상기 제1내부열교환기(170)의 용량은 상기 제2내부열교환기(175)의 용량 보다 작게 구성된다. 다시말해 상기 제1내부열교환기(170)인 이중관의 길이가 상기 제2내부열교환기(175)인 이중관의 길이 보다 작게 구성되는 것이 바람직하다.The capacity of the first internal heat exchanger (170) is smaller than the capacity of the second internal heat exchanger (175). In other words, it is preferable that the length of the double pipe as the first internal heat exchanger 170 is smaller than the length of the double pipe as the second internal heat exchanger 175.

이처럼, 상기 제1내부열교환기(170)의 용량을 상기 제2내부열교환기(175)의 용량 보다 작게 구성함으로써, 상기 제1내부열교환기(170)에서 과도한 열교환으로 인해 히트펌프 시스템의 냉매 압력 및 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지하게 된다. 아울러, 상기 제1내부열교환기(170)에서 분기라인(R2)측 냉매의 과도한 과냉각 및 유량 증가로 인해 상기 제2내부열교환기(175)에서의 건도 미확보로 상기 압축기(100)에 액상 냉매(건도가 낮은 상태)가 유입되는 것도 방지할 수 있다.By setting the capacity of the first internal heat exchanger (170) to be smaller than the capacity of the second internal heat exchanger (175), the refrigerant pressure and temperature of the heat pump system due to excessive heat exchange in the first internal heat exchanger Thereby preventing excessive rise. In the first internal heat exchanger 170, due to excessive undersupply of the refrigerant on the branch line (R2) side and an increase in the flow rate, the liquid refrigerant A low state) can be prevented from being introduced.

그리고, 상기 실외열교환기(130)의 착상발생 인지시에는, 상기 실외열교환기(130)의 입구측에 설치된 제1팽창수단(120)의 개도를 증가시켜 상기 실외열교환기(130)의 출구 온도를 외기온도와 동등 이상 수준까지 올려줌으로써, 실외열교환기(130)의 착상을 해소할 수 있다When the conception of the outdoor heat exchanger 130 occurs, the degree of opening of the first expansion means 120 installed at the inlet side of the outdoor heat exchanger 130 is increased to increase the outlet temperature of the outdoor heat exchanger 130 To the level equal to or higher than the outside air temperature, the conception of the outdoor heat exchanger 130 can be solved

또한, 히트펌프 모드 작동 중 차실내 제습이 필요한 경우에는 상기 증발기(160)의 입구측에 설치된 제2팽창수단(140)을 개방하여 상기 증발기(160)측으로도 냉매를 공급함으로써, 차실내를 제습할 수 있다.If it is necessary to dehumidify the inside of the vehicle during operation of the heat pump mode, the second expansion means (140) installed at the inlet side of the evaporator (160) is opened to supply the refrigerant to the evaporator (160) can do.

한편, 상기 압축기(100)의 입구측 냉매순환라인(R)상에는 어큐뮬레이터(190)가 설치된다.On the other hand, an accumulator 190 is installed on the refrigerant circulation line R on the inlet side of the compressor 100.

상기 어큐뮬레이터(190)는 상기 압축기(100)로 공급되는 냉매 중에서 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하여 압축기(100)로 기상 냉매만 공급될 수 있도록 하게 된다.
The accumulator 190 separates the liquid refrigerant and the gaseous refrigerant from the refrigerant supplied to the compressor 100 so that only the gaseous refrigerant can be supplied to the compressor 100.

이하, 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 작용을 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the vehicle heat pump system according to the present invention will be described.

가. 에어컨 모드(냉방 모드)(도 2)end. Air conditioning mode (cooling mode) (Fig. 2)

에어컨 모드(냉방 모드)시에는, 도 2와 같이, 상기 제3팽창수단(180)이 분기라인(R2)을 폐쇄하고, 상기 온오프밸브(195)가 바이패스라인(R1)을 폐쇄하게 된다.2, the third expansion means 180 closes the branch line R2 and the on-off valve 195 closes the bypass line R1 at the time of the air conditioning mode (cooling mode) .

또한, 상기 제1팽창수단(120)은 냉매를 팽창하지 않고 바이패스하도록 작동하게 된다.Further, the first expansion means 120 operates to bypass the refrigerant without expanding the refrigerant.

한편, 최대 냉방시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)를 통과하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150)내로 송풍된 공기가 상기 증발기(160)를 통과하면서 냉각된 후 실내열교환기(110)를 바이패스 하여 차실내로 공급됨으로써, 차실내를 냉방하게 된다.On the other hand, at the time of maximum cooling, the temperature control door 151 in the air conditioning case 150 is operated to close the passage through the indoor heat exchanger 110, so that the air blown into the air conditioning case 150 by the blower Is cooled while passing through the evaporator (160), and is then supplied to the interior of the vehicle by bypassing the indoor heat exchanger (110), thereby cooling the interior of the vehicle.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,Next, the refrigerant circulation process will be described.

상기 압축기(100)에서 압축된 후 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 공조케이스(150)의 내부에 설치된 상기 실내열교환기(110)로 공급된다.The high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant discharged from the compressor 100 after being compressed is supplied to the indoor heat exchanger 110 installed in the air conditioning case 150.

상기 실내열교환기(110)로 공급된 냉매는, 도 2와 같이 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)측 통로를 폐쇄하고 있으므로 공기와 열교환하지 않고 곧바로 상기 제1팽창수단(120)을 바이패스하여 상기 실외열교환기(130)로 유동하게 된다.The refrigerant supplied to the indoor heat exchanger 110 flows through the first expansion means 120 without heat exchange with the air because the temperature control door 151 closes the passage on the side of the indoor heat exchanger 110 as shown in FIG. And flows to the outdoor heat exchanger (130).

상기 실외열교환기(130)로 유동한 냉매는, 외기와 열교환하게 되면서 응축되며, 이로인해 기상 냉매가 액상 냉매로 바뀌게 된다.The refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 130 is condensed while exchanging heat with the outside air, thereby changing the gaseous refrigerant into the liquid refrigerant.

한편, 상기 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130)는 모두 응축기 역할을 하게 되지만, 외기와 열교환하는 상기 실외열교환기(130)에서 주로 냉매가 응축되게 된다.Meanwhile, both the indoor heat exchanger 110 and the outdoor heat exchanger 130 serve as a condenser, but the refrigerant mainly condenses in the outdoor heat exchanger 130, which exchanges heat with outside air.

계속해서, 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매는, 상기 제2팽창수단(140)을 통과하는 과정에서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상냉매가 된 후, 상기 증발기(160)로 유입된다.Subsequently, the refrigerant passing through the outdoor heat exchanger 130 is decompressed and expanded in the process of passing through the second expansion means 140 to be a low-temperature low-pressure liquid-phase refrigerant, and then flows into the evaporator 160.

상기 증발기(160)로 유입된 냉매는 블로어를 통해 공조케이스(150) 내부로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발함과 동시에 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 공기를 냉각하게 되며, 이처럼 냉각된 공기가 차량 실내로 공급되어 냉방하게 된다.The refrigerant flowing into the evaporator 160 is heat-exchanged with the air blown into the air conditioning case 150 through the blower to evaporate, and at the same time, the air is cooled by an endothermic effect due to the latent heat of evaporation of the refrigerant. And supplied to the vehicle interior to be cooled.

이후, 상기 증발기(160)에서 배출된 냉매는 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.Then, the refrigerant discharged from the evaporator 160 flows into the compressor 100 and recycles the cycle as described above.

에어컨 모드시에는, 상기 분기라인(R2)측으로 냉매가 유동하지 않으므로 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 제1내부열교환기(170) 및 제2내부열교환기(175)를 거쳐가더라도 열교환이 일어나지 않는다.
The refrigerant circulating in the refrigerant circulation line R flows through the first internal heat exchanger 170 and the second internal heat exchanger 175 without heat exchange This does not happen.

나. 히트펌프 모드(도 3)I. Heat pump mode (Figure 3)

히트펌프 모드는, 도 3과 같이, 상기 제3팽창수단(180)이 분기라인(R2)을 개방함과 아울러 팽창작용을 하고, 상기 온오프밸브(195)가 바이패스라인(R1)을 개방하게 된다.In the heat pump mode, as shown in Fig. 3, the third expansion means 180 opens the branch line R2 and expands, and the on-off valve 195 opens the bypass line R1 .

또한, 상기 제1팽창수단(120)은 냉매를 팽창하도록 작동하고, 상기 제2팽창수단(140)은 폐쇄되어 증발기(160)로 냉매공급이 되지 않도록 작동하게 된다.Also, the first expansion means 120 operates to expand the refrigerant, and the second expansion means 140 is closed so that the refrigerant is not supplied to the evaporator 160.

그리고, 히트펌프 모드시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)를 바이패스하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150)내로 송풍된 공기가 상기 증발기(160)(작동정지)를 통과한 후 상기 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌어 차실내로 공급됨으로서, 차실내를 난방하게 된다.In the heat pump mode, the temperature control door 151 in the air conditioning case 150 is operated to close the passage bypassing the indoor heat exchanger 110, so that the air blown into the air conditioning case 150 by the blower Passes through the indoor heat exchanger 110 after passing through the evaporator 160 (operation stop), and is converted into hot air to be supplied to the interior of the vehicle, thereby heating the interior of the vehicle.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,Next, the refrigerant circulation process will be described.

상기 압축기(100)에서 압축된 후 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 공조케이스(150)의 내부에 설치된 실내열교환기(110)로 유입된다.The high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant discharged from the compressor 100 after being compressed is introduced into the indoor heat exchanger 110 installed inside the air conditioning case 150.

상기 실내열교환기(110)로 유입된 고온 고압의 기상 냉매는, 블로어를 통해 공조케이스(150)의 내부로 송풍되는 공기와 열교환하면서 응축되며, 이때 상기 실내열교환기(110)를 통과하는 공기는 온풍으로 바뀐 뒤, 차량 실내로 공급되어 차실내를 난방하게 된다.The high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant introduced into the indoor heat exchanger 110 is condensed while exchanging heat with the air blown into the air conditioning case 150 through the blower. At this time, air passing through the indoor heat exchanger 110 After changing to hot air, it is supplied to the interior of the vehicle, and the interior of the vehicle is heated.

계속해서, 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매 중 일부 냉매는 상기 분기라인(R2)으로 유입되고, 일부 냉매는 상기 냉매순환라인(R)을 따라 상기 제2내부열교환기(175)로 유동하게 된다.Subsequently, some of the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger (110) flows into the branch line (R2), and some refrigerant flows to the second internal heat exchanger (175) along the refrigerant circulation line (R) .

상기 분기라인(R2)으로 유입된 고온 냉매는 상기 제1내부열교환기(170)로 유입되어 상기 냉매순환라인(R)을 따라 압축기(100)로 공급되는 저온 냉매와 열교환하여 과냉된 후, 상기 제3팽창수단(180)으로 공급된다. 상기 제3팽창수단(180)으로 공급된 냉매는 팽창된 후, 상기 제2내부열교환기(175)로 유입되며, 이후 상기 제2내부열교환기(175)로 유입된 분기라인(R2)측 저온 냉매는 상기 실내열교환기(110)에서 배출되어 유동하는 고온 냉매와 열교환하여 증발된 후 상기 압축기(100)로 공급된다.The high-temperature refrigerant introduced into the branch line (R2) flows into the first internal heat exchanger (170) and is heat-exchanged with the low-temperature refrigerant supplied to the compressor (100) along the refrigerant circulation line (R) 3 expansion means (180). The refrigerant supplied to the third expansion means 180 is expanded and then flows into the second internal heat exchanger 175 and then the low temperature refrigerant on the branch line R2 flowing into the second internal heat exchanger 175 Exchanged with the high temperature refrigerant discharged from the indoor heat exchanger (110), evaporated, and then supplied to the compressor (100).

계속해서, 상기 실내열교환기(110)에서 배출되어 상기 냉매순환라인(R)을 따라 제2내부열교환기(175)로 유입된 고온 냉매는 상기 분기라인(R2)측 저온 냉매와 열교환하여 과냉각된 후, 상기 제1팽창수단(120)에서 팽창되고, 이후 상기 실외열교환기(130)로 공급된다.Subsequently, the high-temperature refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 110 and flowing into the second internal heat exchanger 175 along the refrigerant circulation line R is heat-exchanged with the low-temperature refrigerant on the branch line R2 to be supercooled Is expanded in the first expansion means (120), and then supplied to the outdoor heat exchanger (130).

상기 실외열교환기(130)로 공급된 냉매는, 외기와 열교환하면서 증발한 후 상기 온오프밸브에 의해 바이패스라인(R1)을 통과한 후, 상기 제1내부열교환기(170)로 유입된다.The refrigerant supplied to the outdoor heat exchanger 130 evaporates while exchanging heat with the outside air, passes through the bypass line R 1 by the on-off valve, and then flows into the first internal heat exchanger 170.

상기 제1내부열교환기(170)로 유입된 저온 냉매는 상기 분기라인(R2)으로 유입된 고온 냉매와 열교환하면서 난방열원을 확보한 후, 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.
The low-temperature refrigerant introduced into the first internal heat exchanger (170) is heat-exchanged with the high-temperature refrigerant introduced into the branch line (R2) to secure a heat source for heating, and then flows into the compressor (100) .

다. 히트펌프 모드 작동 중 제습모드(도 4)All. During dehumidification mode (Figure 4) during heat pump mode operation,

히트펌프 모드 작동 중 제습모드는, 도 3의 히트펌프 모드로 작동 중에 실내 제습이 필요한 경우에 작동하게 된다.The dehumidification mode during operation of the heat pump mode operates when the indoor dehumidification is required while operating in the heat pump mode of FIG.

따라서, 도 3의 히트펌프 모드와 다른 부분에 대해서만 설명하기로 한다.Therefore, only the portions different from the heat pump mode of FIG. 3 will be described.

상기 제습모드시에는, 히트펌프 모드 상태에서 상기 제2팽창수단(140)이 개방되어 증발기(160)로 냉매를 공급하게 된다.In the dehumidifying mode, the second expansion means (140) is opened in the heat pump mode to supply the refrigerant to the evaporator (160).

그리고, 제습모드시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)를 바이패스하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150)내로 송풍된 공기가 상기 증발기(160)를 통과하는 과정에서 냉각된 후, 상기 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌어 차실내로 공급됨으로서, 차실내를 난방하게 된다.In the dehumidifying mode, the temperature control door 151 in the air conditioning case 150 is operated to close the passage bypassing the indoor heat exchanger 110, so that the air blown into the air conditioning case 150 by the blower After passing through the evaporator 160, the refrigerant passes through the indoor heat exchanger 110 and is converted into hot air to be supplied to the interior of the vehicle, thereby heating the interior of the vehicle.

이때, 상기 증발기(160)로 공급되는 냉매량이 적기 때문에 공기 냉각성능도 낮아 실내온도 변화를 최소화하게 되고, 증발기(160)를 통과하는 공기의 제습은 원활하게 이루어진다.At this time, since the amount of the refrigerant supplied to the evaporator 160 is small, the air cooling performance is low, so that the change in the room temperature is minimized, and the air passing through the evaporator 160 is dehumidified smoothly.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,Next, the refrigerant circulation process will be described.

냉매 순환과정은, 도 3의 히트펌프 모드시와 동일하며, 다른 부분은 상기 실외열교환기(130)에서 배출된 냉매의 일부가 상기 제2팽창수단(140)으로 유입되어 팽창된 후, 상기 증발기(160)로 공급되고, 상기 증발기(160)로 공급되는 냉매는 공조케이스의 내부를 유동하는 공기와 열교환하는 과정에서 증발하게 된다.The refrigerant circulation process is the same as that in the heat pump mode of FIG. 3, and a part of the refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger 130 flows into the second expansion means 140 and is expanded, And the refrigerant supplied to the evaporator 160 is evaporated in the process of heat exchange with the air flowing inside the air conditioning case.

상기 과정에서 상기 증발기(160)를 통과하는 공기의 제습이 이루어지게 되며, 상기 증발기(160)를 통과한 제습된 공기는 상기 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀐 후 차량 실내로 공급되어 제습 난방하게 된다.In this process, the air passing through the evaporator 160 is dehumidified, and the dehumidified air passing through the evaporator 160 is converted into hot air while passing through the indoor heat exchanger 110, Dehumidification is heated.

이후, 상기 바이패스라인(R1)과 증발기(160)를 각각 통과한 냉매는 합류된 후, 상기 제1내부열교환기(170)를 거쳐 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.The refrigerant having passed through the bypass line R1 and the evaporator 160 is combined and then flows into the compressor 100 through the first internal heat exchanger 170 to recycle the cycle as described above .

100: 압축기 110: 실내열교환기
120: 제1팽창수단
130: 실외열교환기 140: 제2팽창수단
150: 공조케이스 151: 온도조절도어
160: 증발기 170: 제1내부열교환기
175: 제2내부열교환기 180: 제3팽창수단
190: 어큐뮬레이터 195: 온오프 밸브
R: 냉매순환라인 R1: 바이패스라인
R2: 분기라인100: compressor 110: indoor heat exchanger
120: first expansion means
130: outdoor heat exchanger 140: second expansion means
150: air conditioning case 151: temperature control door
160: Evaporator 170: First internal heat exchanger
175: second internal heat exchanger 180: third expansion means
190: accumulator 195: on-off valve
R: Refrigerant circulation line R1: Bypass line
R2: Branch line

Claims (6)

냉매순환라인상(R)에 설치되어 냉매를 압축하여 배출하는 압축기(100)와,
공조케이스(150)의 내부에 설치되어 공조케이스(150)내 공기와 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매를 열교환시키는 실내열교환기(110)와,
공조케이스(150)의 내부에 설치되어 공조케이스(150)내 공기와 상기 압축기(100)로 공급되는 냉매를 열교환시키는 증발기(160)와,
상기 공조케이스(150)의 외부에 설치되어 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매와 외기를 열교환시키는 실외열교환기(130)와,
상기 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130) 사이의 냉매순환라인(R)상에 설치되어 냉매를 팽창시키는 제1팽창수단(120)과,
상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)상에 설치되어 냉매를 팽창시키는 제2팽창수단(140)을 포함하여 이루어진 차량용 히트 펌프 시스템에 있어서,
상기 냉매순환라인(R)상에는, 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매를 분기하여 상기 압축기(100)로 공급하는 분기라인(R2)이 설치되고,
상기 압축기(100)의 입구측 냉매순환라인(R)상에는, 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 후 분기라인(R2)으로 유입된 냉매와 상기 압축기(100)로 공급되는 냉매를 열교환시키는 제1내부열교환기(170)가 설치되며,
상기 분기라인(R2)상에는, 상기 제1내부열교환기(170)에서 배출된 냉매를 팽창시키는 제3팽창수단(180)이 설치되고,
상기 실내열교환기(110)의 출구측 냉매순환라인(R)상에는, 상기 제3팽창수단(180)에서 배출된 분기라인(R2)측 냉매와 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매를 열교환시키는 제2내부열교환기(175)가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.A compressor 100 installed on the refrigerant circulation line R for compressing and discharging the refrigerant,
An indoor heat exchanger 110 installed in the air conditioning case 150 to exchange heat between the air in the air conditioning case 150 and the refrigerant discharged from the compressor 100,
An evaporator 160 installed inside the air conditioning case 150 for exchanging heat between the air in the air conditioning case 150 and the refrigerant supplied to the compressor 100,
An outdoor heat exchanger (130) installed outside the air conditioning case (150) for exchanging heat between the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line (R) and the outside air,
A first expansion means (120) installed on a refrigerant circulation line (R) between the indoor heat exchanger (110) and the outdoor heat exchanger (130)
And a second expansion means (140) installed on the inlet side refrigerant circulation line (R) of the evaporator (160) for expanding the refrigerant,
A branch line R2 is provided on the refrigerant circulation line R for branching the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 110 and supplying the refrigerant to the compressor 100,
A refrigerant circulating line R is connected to the refrigerant circulating line R of the compressor 100. The refrigerant circulating line R is connected to the refrigerant circulating line R, 1 internal heat exchanger 170 is installed,
On the branch line (R2), a third expansion means (180) for expanding the refrigerant discharged from the first internal heat exchanger (170) is provided,
The refrigerant discharged from the branch line R2 discharged from the third expansion means 180 and the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 110 are heat exchanged on the refrigerant circulation line R on the outlet side of the indoor heat exchanger 110, And a second heat exchanger (175) for supplying heat to the heat exchanger. 제 1 항에 있어서,
상기 제1내부열교환기(170)는, 상기 압축기(100)로 공급되는 냉매가 유동하는 내측관(171)과, 상기 분기라인(R2)으로 유입된 냉매가 유동하는 외측관(172)을 이중관 구조로 구성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.The method according to claim 1,
The first internal heat exchanger 170 includes an inner pipe 171 through which the refrigerant supplied to the compressor 100 flows and an outer pipe 172 through which the refrigerant flowing into the branch line R2 flows, The heat pump system comprising: 제 1 항에 있어서,
상기 제2내부열교환기(175)는, 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매가 유동하는 내측관(171)과, 상기 제3팽창수단(180)에서 배출된 냉매가 유동하는 외측관(172)을 이중관 구조로 구성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.The method according to claim 1,
The second internal heat exchanger 175 includes an inner pipe 171 through which the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 110 flows and an outer pipe 172 through which the refrigerant discharged from the third expansion device 180 flows ) Is constructed as a double pipe structure. 제 1 항에 있어서,
상기 냉매순환라인(R)상에는, 히트펌프모드시 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매가 상기 제2팽창수단(140) 및 증발기(160)를 바이패스하도록, 상기 제2팽창수단(140)의 입구측 냉매순환라인(R)과 상기 증발기(160)의 출구측 냉매순환라인(R)을 연결하는 바이패스라인(R1)이 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.The method according to claim 1,
The second expansion means 140 (140) is installed on the refrigerant circulation line (R) so that the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line (R) in the heat pump mode bypasses the second expansion means 140 and the evaporator And a bypass line (R1) connecting the inlet side refrigerant circulation line (R) of the evaporator (160) and the outlet side refrigerant circulation line (R) of the evaporator (160). 제 1 항에 있어서,
상기 제1내부열교환기(170)의 용량은 상기 제2내부열교환기(175)의 용량 보다 작은 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the capacity of the first internal heat exchanger (170) is smaller than the capacity of the second internal heat exchanger (175). 제 1 항에 있어서,
에어컨 모드시, 상기 분기라인(R2)으로의 냉매흐름을 차단하도록 상기 제3팽창수단(180)을 폐쇄 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.The method according to claim 1,
And closes the third expansion means (180) so as to block the flow of refrigerant to the branch line (R2) in the air conditioning mode.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10465952B2 (en) 2017-11-02 2019-11-05 Ford Global Technologies, Llc Vapor injection heat pump and control method
US10737552B2 (en) 2017-11-02 2020-08-11 Ford Global Technologies, Llc Vapor injection heat pump and control method
CN111692778A (en) * 2019-03-12 2020-09-22 奥迪股份公司 Method for operating a refrigeration system of a vehicle having a refrigerant circuit with a heat pump function
EP3756916A1 (en) 2019-06-24 2020-12-30 Konvekta Aktiengesellschaft Heating and/or air conditioning system with internal heat exchangers
KR20210002848A (en) * 2019-07-01 2021-01-11 한온시스템 주식회사 Air conditioning system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001030744A (en) * 1999-07-26 2001-02-06 Denso Corp Refrigeration cycle system
JP2001191786A (en) * 1999-12-09 2001-07-17 Valeo Climatisation Air conditioning circuit especially for automobile or the like
KR101015640B1 (en) * 2003-04-30 2011-02-22 한라공조주식회사 Air conditioning system for vehicle
JP2013113499A (en) * 2011-11-29 2013-06-10 Hitachi Appliances Inc Air conditioner

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001030744A (en) * 1999-07-26 2001-02-06 Denso Corp Refrigeration cycle system
JP2001191786A (en) * 1999-12-09 2001-07-17 Valeo Climatisation Air conditioning circuit especially for automobile or the like
KR101015640B1 (en) * 2003-04-30 2011-02-22 한라공조주식회사 Air conditioning system for vehicle
JP2013113499A (en) * 2011-11-29 2013-06-10 Hitachi Appliances Inc Air conditioner

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10465952B2 (en) 2017-11-02 2019-11-05 Ford Global Technologies, Llc Vapor injection heat pump and control method
US10737552B2 (en) 2017-11-02 2020-08-11 Ford Global Technologies, Llc Vapor injection heat pump and control method
CN111692778A (en) * 2019-03-12 2020-09-22 奥迪股份公司 Method for operating a refrigeration system of a vehicle having a refrigerant circuit with a heat pump function
CN111692778B (en) * 2019-03-12 2022-11-11 奥迪股份公司 Method for operating a refrigeration system of a vehicle having a refrigerant circuit with a heat pump function
EP3756916A1 (en) 2019-06-24 2020-12-30 Konvekta Aktiengesellschaft Heating and/or air conditioning system with internal heat exchangers
KR20210002848A (en) * 2019-07-01 2021-01-11 한온시스템 주식회사 Air conditioning system

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