KR20150088953A

KR20150088953A - 차량용 히트 펌프 시스템

Info

Publication number: KR20150088953A
Application number: KR1020140009075A
Authority: KR
Inventors: 김학규; 강성호; 이정재
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2014-01-24
Filing date: 2014-01-24
Publication date: 2015-08-04
Also published as: KR101748209B1

Abstract

본 발명은 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 차량 엔진을 순환하는 냉각수와 제1팽창수단의 출구측 냉매를 열교환시키는 수냉식 열교환기를 설치함으로써, 히트펌프 모드시 실외열교환기를 사용하지 않으므로 실외열교환기의 착상을 방지하고 제상이 불필요하며, 부품수도 줄일 수 있고, 아울러 엔진 냉각수를 사용하므로 난방성능을 향상할 수 있음은 물론 극저온에서도 난방이 가능하여 별도의 전기가열식히터가 불필요하며, 또한 공조케이스내의 실내열교환기 전방측에 히터코어를 설치함에 따라 엔진이나 압축기 미작동시에도 엔진 냉각수를 순환시켜 난방이 가능하고 토출온도를 조절할 수 있는 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것이다.

Description

차량용 히트 펌프 시스템{Heat pump system for vehicle}

본 발명은 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 차량 엔진을 순환하는 냉각수와 제1팽창수단의 출구측 냉매를 열교환시키는 수냉식 열교환기를 설치하고, 공조케이스내의 실내열교환기 전방측에 히터코어를 설치한 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것이다.

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.

한편, 상기한 차량용 공조장치와는 다른 것으로, 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 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 히트펌프 시스템으로 다양한 종류가 제안되고 있는데, 그 대표적인 일예가 도 1에 도시되어 있다.

도 1에 도시된 차량용 히트펌프 시스템은, 냉매순환라인(1)에 설치되어 냉매를 압축하여 토출하는 압축기(30)와, 상기 압축기(30)로부터 토출되는 냉매를 방열시키는 실내열교환기(32)와, 냉매순환라인(1)과 병렬구조로 설치된 팽창라인(3)에 설치되어 상기 실내열교환기(32)를 통과한 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제1팽창밸브(34)과, 상기 팽창라인(3)으로의 냉매 유동방향을 전환하는 제1방향전환밸브(81)와, 상기 제1팽창밸브(34) 또는 제1방향전환밸브(81)를 통과한 냉매를 실외에서 열교환시키는 실외열교환기(48)와, 냉매순환라인(1)을 순환하는 냉매가 상기 실외열교환기(48)을 선택적으로 바이패스하도록 상기 실외열교환기(48)의 입,출구측을 연결하는 제1바이패스라인(5)과, 상기 제1바이패스라인(5)으로의 냉매 유동방향을 전환하는 제2방향전환밸브(82)와, 상기 실외열교환기(48)를 통과한 냉매를 증발시키는 증발기(60)와, 상기 증발기(60)를 통과한 냉매를 기상과 액상의 냉매로 분리하는 어큐뮬레이터(Accumulator, 62)와, 상기 증발기(60)로 공급되는 냉매를 팽창시키는 제2팽창밸브(56)와, 그리고 상기 제2팽창밸브(56) 및 증발기(60)와 병렬로 설치되어 상기 실외열교환기(48)의 출구측과 상기 어큐뮬레이터(62)의 입구측을 선택적으로 연결하는 제2바이패스라인(2)과, 상기 제2바이패스라인(2)으로의 냉매 유동방향을 전환하는 제3방향전환밸브(83)를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 제2바이패스라인(2)에는 차량 전장품(72)을 순환하는 냉각수와 상기 제2바이패스라인(2)을 유동하는 냉매를 열교환하는 수냉식열교환기(75)가 설치되어, 차량 전장품(72)으로부터 열을 회수하여 난방열원으로 사용하게 된다.

도 1 중 도면부호 50은 상기 실내열교환기(32)와 증발기(60)가 내장되는 공조케이스, 도면부호 74는 냉기와 온기의 혼합량을 조절하는 온도조절도어, 도면부호 70은 상기 공조케이스내의 실내열교환기(32) 후방측에 설치된 PTC히터, 도면부호 4는 히트펌프 모드시 차실내 제습이 필요한 경우 제2바이패스라인(2)을 유동하는 냉매 중 일부를 증발기(60)로 공급하는 분기라인을 각각 나타낸다.

상기 분기라인(4)에는 냉매유동을 온오프하는 온오프밸브(미부호)가 설치된다.

상기한 바와 같이 구성된 종래 차량용 히트펌프 시스템에 따르면, 히트펌프 모드(난방모드)가 가동될 경우에는, 도 1과 같이 제1바이패스라인(5)이 닫히고, 제2바이패스라인(2)이 개방되며, 온도조절도어(74)는 도 1처럼 동작한다. 따라서, 압축기(30)로부터 토출되는 냉매는 실내열교환기(32), 제1팽창밸브(34), 실외열교환기(48), 제2바이패스라인(2), 수냉식열교환기(75), 어큐뮬레이터(62)를 차례로 거쳐 압축기(30)로 복귀한다. 즉, 상기 실내열교환기(32)가 난방기의 역할을 하게 되고, 상기 실외열교환기(48)는 증발기의 역할을 하게 된다.

에어컨 모드(냉방모드)가 가동될 경우에는, 팽창라인(3)과 제2바이패스라인(2)이 닫히고, 온도조절도어(74)는 실내열교환기(32)측 통로를 폐쇄하게 된다. 따라서, 압축기(30)로부터 토출되는 냉매는 실내열교환기(32), 실외열교환기(48), 제2팽창밸브(56), 증발기(60), 어큐뮬레이터(62)를 차례로 거쳐 압축기(30)로 복귀한다. 즉, 상기 증발기(60)가 증발기의 역할을 하게 되고, 상기 온도조절도어(74)에 의해 폐쇄된 상기 실내열교환기(32)는 히트펌프 모드시와 동일하게 난방기의 역할을 하게 된다.

상기한 종래의 차량용 히트펌프 시스템은, 히트펌프 모드(난방모드)시 상기 공조케이스(50)의 내부에 설치된 실내열교환기(32)가 난방기 역할을 하여 난방을 수행하게 되고, 상기 실외열교환기(48)는 공조케이스(50)의 외부 즉, 차량의 엔진룸 전방측에 설치되어 실외공기와 열교환하는 증발기 역할을 하게 되는데,

이때, 상기 실외열교환기(48)로 유입되는 냉매의 온도가 실외공기와 열교환하는 과정에서 실외열교환기(48)의 표면이 빙점이하로 떨어지게 되면서 실외열교환기(48)의 표면에 착상이 발생하기 시작한다.

상기 실외열교환기(48)의 표면에 착상이 발생하게 되면, 시스템이 제상모드로 전환되는데, 즉, 제1바이패스라인(5)이 개방되어 냉매가 실외열교환기(48)를 바이패스하도록 하여 제상을 수행하게 된다. 물론 실외열교환기(48)가 외기와 열교환하기 어려운 극저온시에도 상기 제1바이패스라인(5)이 개방된다.

그러나, 상기 실외열교환기(48)에 착상이 발생하여 제상모드를 수행하거나 또는 극저온시에는 외기로부터 열을 회수하지 못하므로, 제2바이패스라인(2)을 유동하는 냉매가 수냉식열교환기(75)를 통해 차량의 전장품(72)과 열교환하여 열을 회수하게 되는데, 이때 전장품(72)의 열이 충분하지 못하여 난방성능이 저하되는 문제가 있다.

또한, 종래의 히트펌프 시스템은, 냉매밸브(방향전환밸브,온오프밸브)와 같은 부품수가 많고 시스템이 복잡한 문제도 있다.

그리고, 외기온도가 따뜻할 경우의 에어컨 자동제어시, 차실내가 과냉될 경우에 PTC히터(70)가 불필요하게 작동하여 소비전력이 많고 연비도 떨어지는 문제가 있다.

또한, 저온에서는 히트펌프 시스템의 난방성능이 제한적이므로 PTC히터(70)가 추가적으로 설치되어야하는 문제도 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 차량 엔진을 순환하는 냉각수와 제1팽창수단의 출구측 냉매를 열교환시키는 수냉식 열교환기를 설치함으로써, 히트펌프 모드시 실외열교환기를 사용하지 않으므로 실외열교환기의 착상을 방지하고 제상이 불필요하며, 부품수도 줄일 수 있고, 아울러 엔진 냉각수를 사용하므로 난방성능을 향상할 수 있음은 물론 극저온에서도 난방이 가능하여 별도의 전기가열식히터가 불필요하며, 또한 공조케이스내의 실내열교환기 전방측에 히터코어를 설치함에 따라 엔진이나 압축기 미작동시에도 엔진 냉각수를 순환시켜 난방이 가능하고 토출온도를 조절할 수 있는 차량용 히트 펌프 시스템을 제공하는데 있다.

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 제1팽창수단의 출구측 냉매순환라인상에는, 차량 엔진을 순환하는 냉각수와 상기 제1팽창수단의 출구측 냉매를 열교환시키는 수냉식 열교환기가 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 차량 엔진을 순환하는 냉각수와 제1팽창수단의 출구측 냉매를 열교환시키는 수냉식 열교환기를 설치함으로써, 히트펌프 모드시 실외열교환기를 사용하지 않으므로 실외열교환기의 착상을 방지하고 제상이 불필요하며, 부품수도 줄일 수 있다.

또한, 엔진 냉각수를 사용하므로 난방성능을 향상할 수 있음은 물론 극저온에서도 난방이 가능하여 별도의 전기가열식히터가 불필요하다.

그리고, 외기온도가 따뜻한 조건에서 에어컨 작동시, 압축기가 최저 회전수로 구동하고 있음에도 불구하고 차실내의 과냉시 전기가열식히터 없이도 상기 히터코어 및 실내열교환기를 통해 차실내로 토출되는 공기의 온도를 높일 수 있다.

또한, 외기온도가 따뜻한 조건에서 압축기 미작동시, 엔진 냉각수를 히터코어로 순환시켜 차실내로 토출되는 공기의 온도를 높일 수 있고, 엔진 정지시에도 냉각수의 폐열을 상기 히터코어로 순환시켜 난방을 수행할 수 있다.

그리고, 차량 엔진을 구동하면 언제든지 뜨거운 냉각수를 난방열원으로 사용할 수 있으므로 극저온(일예로 -20℃) 이하에서도 히트펌프 모드의 난방이 가능하다.

또한, 난방성능 부족시 엔진을 구동하여 냉각수온을 높여 히트펌프 모드의 난방성능을 높일 수 있다.

그리고, 외기온도가 따뜻한 조건에서 압축기 미작동시, 엔진 냉각수를 히터코어로 순환시킴으로써 차실내로 토출되는 공기의 온도 변화를 조정하는 것이 더 자유롭다.

또한, 상기 증발기를 통해 제습을 수행하면서도 엔진 냉각수나 실내열교환기의 폐열을 동시에 사용 가능하다.

그리고, 전기가열식히터가 불필요하므로 소비전력을 줄이고 연비도 향상할 수 있다.

도 1은 종래의 차량용 히트 펌프 시스템을 나타내는 구성도,
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 냉각수 순환모드를 나타내는 구성도,
도 5는 도 2의 다른 실시예를 나타내는 구성도,
도 6은 도 3의 다른 실시예를 나타내는 구성도,
도 7은 도 4의 다른 실시예를 나타내는 구성도,
도 8은 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템에서 제1팽창수단의 작동상태를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템은, 압축기(100), 실내열교환기(110), 제1팽창수단(120), 수냉식 열교환기(200), 실외열교환기(130), 제2팽창수단(140), 증발기(160), 어큐뮬레이터(170)를 냉매순환라인(R)으로 연결하고,

엔진(210), 수냉식 열교환기(200)를 냉각수순환라인(W)으로 연결하며, 이때 상기 냉각수순환라인(W)에는 제1냉각수연결라인(W1)을 통해 히터코어(220)를 병렬로 설치하고, 제2냉각수연결라인(W2)을 통해 라디에이터(230)를 병렬로 설치한 구성으로서, 하이브리드 자동차나 연료전지 자동차에 적용되는 것이 바람직하다.

상기 제1냉각수연결라인(W1)은 히터코어(220) 사용을 위한 냉각수순환모드시 엔진(210) 냉각수가 순환하는 라인이고, 제2냉각수연결라인(W2)는 에어컨 모드시 엔진(210) 냉각수가 순환하는 라인이다.

상기 냉매순환라인(R)은, 에어컨 모드시 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매가 상기 실내열교환기(110), 제1팽창수단(120)(미팽창), 수냉식 열교환기(200), 실외열교환기(130), 제1팽창수단(120)(팽창), 증발기(160)(110), 어큐뮬레이터(170), 압축기(100)를 순환하도록 냉매라인을 연결 구성하게 되고,

상기 냉매순환라인(R) + 제1바이패스라인(R1)은, 히트펌프 모드시, 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매가 상기 실내열교환기(110), 제1팽창수단(120)(팽창), 수냉식 열교환기(200), 제1바이패스라인(R1), 어큐뮬레이터(170), 압축기(100)를 순환하도록 냉매라인을 연결 구성하게 되며,

상기 냉매순환라인(R) + 제2바이패스라인(R2)은, 도 5의 다른 실시예에 따른 에어컨 모드시, 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매가 상기 실내열교환기(110), 제1바이패스라인(R1), 실외열교환기(130), 제1팽창수단(120)(팽창), 증발기(160), 어큐뮬레이터(170), 압축기(100)를 순환하도록 냉매라인을 연결 구성하게 된다.

이하, 히트 펌프 시스템의 각 구성요소별로 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 상기 냉매순환라인(R)상에 설치된 압축기(100)는 엔진(210)(내연기관 또는 모터 등)으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 냉매를 흡입하여 압축한 후 고온 고압의 기체 상태로 배출하게 된다.

상기 압축기(100)는, 에어컨 모드시 상기 증발기(160)측에서 배출된 냉매를 흡입,압축하여 실내열교환기(110)측으로 공급하게 되고, 히트펌프 모드시에는 상기 제1바이패스라인(R1)을 통과한 냉매를 흡입,압축하여 실내열교환기(110)측으로 공급하게 된다.

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 냉매를 열교환시키게 된다.

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.

상기 실내열교환기(110)는, 에어컨 모드 및 히트펌프 모드시 모두 응축기 역할을 하게 되고,

상기 증발기(160)는, 에어컨 모드시 증발기 역할을 하고, 히트펌프 모드시에는 냉매 공급이 되지 않는다.

물론, 차실내 제습이 필요한 경우에는 상기 증발기(160)측으로 냉매를 공급할 수 있다.

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.

물론, 상기 증발기(160)와 실내열교환기(110)의 사이에는 후술하는 히터코어(220)가 설치된다.

따라서, 상기 증발기(160)가 증발기(160) 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.

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.

한편, 상기 증발기(160)의 크기는, 상기 실내열교환기(110)의 크기 보다 더 큰 것이 바람직하다.

그리고, 상기 공조케이스(150)의 내부에서 상기 증발기(160)와 상기 히터코어(220)의 사이에는, 상기 히터코어(220) 및 실내열교환기(110)를 바이패스하는 공기의 양과 통과하는 공기의 양을 조절하는 온도조절도어(151)가 설치된다.

상기 온도조절도어(151)는, 상기 히터코어(220) 및 실내열교환기(110)를 바이패스하는 공기의 양과 히터코어(220) 및 실내열교환기(110)를 통과하는 공기의 양을 조절하여 상기 공조케이스(150)에서 토출되는 공기의 온도를 적절하게 조절할 수 있는데,

이때, 에어컨 모드시 도 2와 같이 상기 온도조절도어(151)를 통해 상기 히터코어(220)의 전방측 통로를 완전히 폐쇄하게 되면, 증발기(160)를 통과한 냉풍이 히터코어(220) 및 실내열교환기(110)를 바이패스하여 차실내로 공급되므로 최대 냉방이 수행되고,

히트펌프 모드시에는 도 3과 같이 상기 온도조절도어(151)를 통해 상기 히터코어(220)를 바이패스하는 통로를 완전히 폐쇄하게 되면, 모든 공기가 히터코어(220) 및 응축기 역할을 하는 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌게 되고 이 온풍이 차실내로 공급되므로 최대 난방이 수행되며,

그리고, 상기 실외열교환기(130)는, 상기 공조케이스(150)의 외부에 설치됨과 아울러 상기 냉매순환라인(R)과 연결되어, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매와 실외공기를 열교환시키게 된다.

여기서, 상기 실외열교환기(130)는 차량 엔진(210)룸의 전방측에 설치되어 내부를 유동하는 냉매를 실외공기와 열교환시키게 된다.

상기 실외열교환기(130)는, 에어컨 모드시 상기 실내열교환기(110)와 동일한 응축기 역할을 하게 되며, 이때 실외열교환기(130)의 내부를 유동하는 고온 냉매가 실외공기와 열교환하게 되면서 응축되게 된다. 히트펌프 모드시에는 실외열교환기(130)로 냉매 공급이 되지 않아 실외열교환기(130)의 착상을 방지하고 이로인해 제상이 불필요하게 된다.

그리고, 상기 제1팽창수단(120)은, 상기 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130) 사이의 냉매순환라인(R)상에 설치되어, 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 수냉식 열교환기(200)로 공급되는 냉매를 선택적으로 팽창시키게 된다.

상기 제1팽창수단(120)은, 도 8과 같이, 상기 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130) 사이의 냉매순환라인(R)상에 설치되어 냉매 유동을 온오프하는 온오프 밸브(125)와, 상기 온오프 밸브(125)에 일체로 구비되어 냉매를 팽창시키는 오리피스(128)로 이루어져, 상기 온오프 밸브(125)의 개방시에는 냉매를 미팽창 상태로 유동시키고, 폐쇄시에는 상기 오리피스(128)를 통해 냉매를 팽창시켜 유동시키게 된다.

다시말해, 상기 제1팽창수단(120)은 원웨이(1-Way) 온오프 밸브(125)와 교축(팽창) 역할을 하는 오리피스(128)를 일체화 한 구성이다.

도 8은 제1팽창수단(120)을 개략적으로 도시한 도면으로서, 온오프 밸브(125)의 내부에 냉매가 유동하는 유로(126)가 형성되고, 상기 유로(126)를 개폐하도록 밸브부재(127)를 설치한 것이다.

이때, 상기 밸브부재(127)상에는 냉매를 팽창시키기 위한 오리피스(128)가 형성된다.

또한, 상기 온오프 밸브(125)의 일측에는 상기 밸브부재(127)의 개폐작동을 위한 솔레노이드(129)가 설치된다.

따라서, 상기 제1팽창수단(120)의 밸브부재(127)가 유로(126)를 개방할 경우에는 제1팽창수단(120)을 통과하는 냉매가 팽창되지 않고 통과하게 되고, 제1팽창수단(120)의 밸브부재(127)가 유로(126)를 폐쇄할 경우에는 제1팽창수단(120)을 통과하는 냉매가 밸브부재(127)상의 오리피스(128)를 통과하는 과정에서 팽창된 후 통과하게 되는 것이다.

한편, 도 2 내지 도 4의 실시예에서의 제1팽창수단(120)은 상기에서 설명한 제1팽창수단(120)을 사용하고, 도 5 내지 도 7의 실시예에서의 제1팽창수단(120a)은, 전자식 팽창밸브나 기계식 팽창밸브를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제2팽창수단(140)은, 상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)상에 설치되어, 증발기(160)로 공급되는 냉매를 팽창시키게 된다.

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 된다.

상기 제2팽창수단(140)으로는 기계식 팽창밸브(미도시) 또는 전자식 팽창밸브(미도시) 등 다양한 팽창밸브를 사용할 수 있다.

그리고, 상기 제1팽창수단(120)과 상기 실외열교환기(130) 사이의 냉매순환라인(R)상에는, 다시말해 상기 제1팽창수단(120)의 출구측 냉매순환라인(R)상에는, 차량 엔진(210)을 순환하는 냉각수와 상기 제1팽창수단(120)의 출구측 냉매를 열교환시키는 수냉식 열교환기(200)가 설치된다.

상기 수냉식 열교환기(200)는, 상기 제1팽창수단(120)의 출구측 냉매가 유동하는 냉매 열교환부(201)와, 상기 냉매 열교환부(201)의 일측에 열교환 가능하게 구비되어 상기 차량 엔진(210)을 순환하는 냉각수가 유동하는 냉각수 열교환부(202)로 이루어진다.

이처럼, 상기 제1팽창수단(120)의 출구측에 설치된 수냉식 열교환기(200)를 통해, 히트펌프모드시 차량 엔진(210)을 순환하는 뜨거운 냉각수로부터 열을 공급받음으로써, 난방성능을 향상시킬 수 있음은 물론 히트펌프 모드시 실외열교환기(130)를 사용하지 않아 실외열교환기(130)의 착상을 방지하여 제상이 불필요하고, 실외온도가 저온일 경우에도 히트펌프 모드를 원활하게 작동할 수 있는 것이다.

아울러, 상기 냉각수의 폐열이 부족한 경우에는 엔진(210)을 구동할 수 있으므로 극저온에서의 난방이 가능하고 별도의 전기가열식히터가 불필요하다.

그리고, 상기 공조케이스(150)의 내부에는, 상기 공조케이스(150)내 공기와 상기 차량 엔진(210)을 순환하는 냉각수를 열교환시키는 히터코어(220)가 설치된다.

상기 히터코어(220)는, 상기 증발기(160)와 상기 실내열교환기(110)의 사이에 설치되며, 상기 실내열교환기(110)의 전방측에 배치된다.

또한, 상기 차량 엔진(210)과 상기 수냉식 열교환기(200)를 연결하는 냉각수순환라인(W)이 설치되고, 상기 냉각수순환라인(W)을 순환하는 냉각수가 상기 히터코어(220)를 포함하여 순환하도록 상기 냉각수순환라인(W)과 상기 히터코어(220)를 병렬로 연결하는 제1냉각수연결라인(W1)이 설치된다.

즉, 히트펌프 모드시에는 상기 냉각수순환라인(W)을 통해 상기 엔진(210)에서 토출된 냉각수가 상기 수냉식 열교환기(200)를 순환하게 되며, 이 경우 상기 히터코어(220)로는 냉각수가 공급되지 않는다.

이러한 히트펌프 모드 상태에서 상기 히터코어(220)를 사용하고자 할 경우에는, 도 4의 냉각수 순환모드와 같이 상기 제1냉각수연결라인(W1)을 개방하여 상기 히터코어(220)로도 냉각수를 순환시키게 되며, 이로인해 상기 히터코어(220)를 통한 난방이 가능하게 된다.

상기 제1냉각수연결라인(W1)은, 상기 차량 엔진(210)의 출구측 냉각수순환라인(W)상에 연결 설치된다.

한편, 상기 냉각수순환라인(W)과 상기 제1냉각수연결라인(W1)의 분기지점에는, 상기 냉각수순환라인(W)을 순환하는 냉각수가 상기 제1냉각수연결라인(W1)을 포함하여 순환하도록 냉각수의 유동방향을 전환하는 제1방향전환밸브(240)가 설치된다.

상기 제1방향전환밸브(240)는, 상기 제1냉각수연결라인(W1)의 입구측 분기지점에 설치되며, 삼방밸브를 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 히트 펌프 시스템에서 제1팽창수단(120)의 출구측에 수냉식 열교환기(200)를 설치하고, 상기 공조케이스(150)내의 실내열교환기(110) 외에 상기 히터코어(220)를 추가함으로써, 아래와 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫번째, 외기온도가 따뜻한 조건에서 에어컨 작동시, 압축기(100)가 최저 회전수로 구동하고 있음에도 불구하고 차실내의 과냉시 전기가열식히터 없이도 상기 히터코어(220) 및 실내열교환기(110)를 통해 차실내로 토출되는 공기의 온도를 높일 수 있다.

두번째, 외기온도가 따뜻한 조건에서 압축기(100) 미작동시 도 4와 같이 엔진(210) 냉각수를 히터코어(220)로 순환시켜 차실내로 토출되는 공기의 온도를 높일 수 있다. 물론, 엔진(210) 정지시에도 한동안 유지되는 냉각수의 폐열을 상기 히터코어(220)로 순환시켜 난방을 수행할 수 있다.

세번째, 차량 엔진(210)을 구동하면 언제든지 뜨거운 냉각수를 난방열원으로 사용할 수 있으므로 극저온(일예로 -20℃) 이하에서도 히트펌프 모드의 난방이 가능하다.(종래의 히트펌프 시스템의 경우 극저온 이하에서는 난방이 어려움)

네번째, 난방성능 부족시 엔진(210)을 구동하여 냉각수온을 높여 히트펌프 모드의 난방성능을 높일 수 있다.

다섯번째, 외기온도가 따뜻한 조건에서 압축기(100) 미작동시, 엔진(210) 냉각수를 순환시킴으로써 차실내로 토출되는 공기의 온도 변화를 조정하는 것이 더 자유롭다.

여섯번째, 상기 증발기(160)를 통해 제습을 수행하면서도 엔진(210) 냉각수나 실내열교환기(110)의 폐열을 동시에 사용 가능하다.

일곱번째, 전기가열식히터가 불필요하므로 소비전력을 줄이고 연비도 향상할 수 있다.

그리고, 상기 실외열교환기(130)의 전방측에 상기 냉각수순환라인(W)을 순환하는 냉각수와 외기를 열교환시키는 라디에이터(230)가 설치가 설치되고, 상기 냉각수순환라인(W)과 상기 라디에이터(230)를 병렬로 연결하는 제2냉각수연결라인(W2)이 설치된다.

상기 제2냉각수연결라인(W2)의 입구는 상기 수냉식 열교환기(200)의 입구측 냉각수순환라인(W)과 연결되고, 상기 제2냉각수연결라인(W2)의 출구는 상기 엔진(210)의 입구측 냉각수순환라인(W)과 연결된다.

또한, 상기 냉각수순환라인(W)과 상기 제2냉각수연결라인(W2)의 분기지점에는, 상기 냉각수순환라인(W)을 순환하는 냉각수가 상기 제2냉각수연결라인(W2)을 포함하여 순환하도록 냉각수의 유동방향을 전환하는 제2방향전환밸브(241)가 설치된다.

따라서, 에어컨 모드시, 도 2와 같이, 상기 제2방향전환밸브(241)가 제2냉각수연결라인(W2)을 개방하여 상기 엔진(210)에서 토출된 냉각수가 상기 냉각수순환라인(W)을 따라 유동하면서 상기 제2냉각수연결라인(W2)을 통해 상기 라디에이터(230)로 유동하여 외기와 열교환으로 냉각된 후 엔진(210)으로 유입되게 된다.

상기 라디에이터(230) 및 실외열교환기(130)는 차량의 엔진(210)룸 전방측에 설치되며, 실외공기의 유동방향으로 라디에이터(230)와 실외열교환기(130)가 순차적으로 설치된다.

상기 라디에이터(230)는 엔진(210)의 냉각수를 실외공기와 열교환시켜 냉각시키게 된다.

그리고, 히트펌프 모드시, 상기 수냉식 열교환기(200)에서 토출된 냉매를 상기 압축기(100)의 입구측으로 바이패스시키도록, 상기 수냉식 열교환기(200)의 출구측 냉매순환라인(R)과 상기 압축기(100)의 입구측 냉매순환라인(R)을 연결하는 제1바이패스라인(R1)이 설치된다.

좀더 상세하게는, 상기 제1바이패스라인(R1)의 입구는 상기 수냉식 열교환기(200)의 출구측 냉매순환라인(R)과 연결되고, 제1바이패스라인(R1)의 출구는 상기 압축기(100)의 입구측인 상기 어큐뮬레이터의 입구측 냉매순환라인(R)과 연결된다.

또한, 상기 제1바이패스라인(R1)에는, 상기 제1바이패스라인(R1)을 유동하는 냉매를 온 오프하는 제1온오프밸브(180)가 설치된다.

상기 제1온오프밸브(180)는, 에어컨 모드시에는 제1바이패스라인(R1)을 폐쇄하게 되고, 히트펌프 모드시에는 제1바이패스라인(R1)을 개방하게 된다.

따라서, 에어컨 모드시에는 도 2와 같이, 상기 수냉식 열교환기(200)의 냉매 열교환부(201)에서 토출된 냉매가 상기 실외열교환기(130)로 유동하게 되고, 히트펌프 모드시에는 도 3과 같이, 상기 수냉식 열교환기(200)의 냉매 열교환부(201)에서 토출된 냉매가 상기 제1바이패스라인(R1)을 따라 상기 어큐뮬레이터(170)로 유동함으로써 상기 실외열교환기(130), 제2팽창수단(140), 증발기(160)를 바이패스 하게 된다.

히트펌프 모드에서는 상기 수냉식 열교환기(200)가 증발기(160) 역할을 수행하게 된다.

그리고, 도 5는 에어컨 모드의 다른 실시예이며, 즉, 에어컨 모드시, 상기 실내열교환기(110)에서 토출된 냉매를 상기 실외열교환기(130)의 입구측으로 바이패스시키도록, 상기 실내열교환기(110)의 출구측 냉매순환라인(R)과 상기 실외열교환기(130)의 입구측 냉매순환라인(R)을 연결하는 제2바이패스라인(R2)이 설치된다.

상기 제2바이패스라인(R2)에는, 상기 제2바이패스라인(R2)을 유동하는 냉매를 온 오프하는 제2온오프밸브(181)가 설치된다.

상기 제2온오프밸브(181)는, 에어컨 모드시에는 제2바이패스라인(R2)을 개방하게 되고, 히트펌프 모드시에는 제2바이패스라인(R2)을 폐쇄하게 된다.

따라서, 도 2의 에어컨 모드와 다른점은, 상기 실내열교환기(110)에서 토출된 냉매가 상기 제1팽창수단(120) 및 수냉식 열교환기(200)를 통과하지 않고 상기 제2바이패스라인(R2)을 통해 바이패스하여 상기 실외열교환기(130)로 곧바로 유입되게 된다.

이 경우, 상기 수냉식 열교환기(200)의 냉각수와 불필요한 열교환을 하지 않으므로 냉매의 온도가 상승하는 것을 방지하고 유로 저항도 감소할 수 있어 냉방성능을 향상할 수 있다. 이는 엔진(210) 냉각수가 수냉식 열교환기(200)로 유동하지 않더라도 상기 수냉식 열교환기(200)의 냉각수 열교환부(202)에 채워진 냉각수에는 폐열이 잔존할 수 있으므로, 에어컨 모드시 상기 제2바이패스라인(R2)을 통해 상기 수냉식 열교환기(200)를 바이패스하도록 함으로써 냉방성능을 향상할 수 있는 것이다.

도 5에서는 제1팽창수단(120a)으로서 전기식팽창밸브 또는 기계식팽창밸브를 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 도 6 및 도7은 상기 제2바이패스라인(R2)이 추가된 실시예이지만, 상기 제2바이패스라인(R2)으로는 냉매가 유동하지 않고 도 3 및 도 4와 동일한 냉매흐름을 가지므로 상세한 설명은 생략한다.

그리고, 상기한 히트 펌프 시스템에서는, 상기 수냉식 열교환기(200)의 냉매 열교환부(201) 입구측에 냉매온도 센서(미도시)가 설치되고, 수냉식 열교환기(200)의 냉각수 열교환부(202) 입구측에는 냉각수온 센서(미도시)가 설치된다.

또한, 상기한 히트 펌프 시스템을 제어하는 제어부(미도시)는, 상기 수냉식 열교환기(200)의 냉매 열교환부(201) 입구측 냉매온도와 냉각수 열교환부(202)의 입구측 냉각수온도의 차이가 일정 온도 이하시에는 차량 엔진(210)을 구동하여 냉각수온을 높이도록 제어하여 난방성능을 향상하게 된다.

일예로, 도 3의 히트펌프 모드에서 난방이 충분하여 엔진(210)이 정지된 경우에는 냉각수만 순환시킬 수 있는데, 이때 상기 냉각수의 온도가 일정 온도 이하로 떨어져 상기 수냉식 열교환기(200)의 입구측 냉매온도와 냉각수온도의 차이가 일정 온도 이하가 되면 엔진(210)을 구동하여 냉각수온을 다시 높이도록 제어하는 것이다.

그리고, 상기 압축기(100)의 입구측 냉매순환라인(R)상에는 어큐뮬레이터(170)가 설치된다.

상기 어큐뮬레이터(170)는 상기 압축기(100)로 공급되는 냉매 중에서 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하여 압축기(100)로 기상 냉매만 공급될 수 있도록 하게 된다.

이하, 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 작용을 설명하기로 하며, 대표적으로 에어컨 모드, 히트펌프 모드, 냉각수 순환모드만 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.(도 5 내지 도 7은 제2바이패스라인(R2)이 추가된 것 외에는 도 2 내지 도 4와 동일하므로 설명은 생략한다)

가. 에어컨 모드(냉방 모드)(도 2)

에어컨 모드(냉방 모드)시에는, 냉매순환라인(R)에서는 상기 제1팽창수단(120)이 도 8의 오른쪽과 같이 개방되어 냉매를 미팽창 하게 되고, 제2팽창수단(140)은 팽창 작용을 하며, 상기 제1바이패스라인(R1)이 폐쇄된다.

또한, 냉각수순환라인(W)에서는 제1냉각수연결라인(W1)이 폐쇄되고, 제2냉각수연결라인(W2)이 개방되어, 엔진(210)에서 토출된 냉각수가 냉각수순환라인(W) 및 제2냉각수연결라인(W2)을 따라 순환하게 된다.

한편, 냉방모드시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 히터코어(220) 및 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.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,

상기 압축기(100)에서 압축된 후 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 공조케이스(150)의 내부에 설치된 상기 실내열교환기(110)로 공급된다.

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) 및 수냉식 열교환기(200)를 통과하여 실외열교환기(130)측으로 유동하게 된다.

상기 실외열교환기(130)로 유동한 냉매는, 실외공기와 열교환하게 되면서 응축되게 된다.

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.

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.

이후, 상기 증발기(160)에서 배출된 냉매는 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.

한편, 엔진(210)에서 토출된 냉각수는 상기 라디에이터(230)를 순환하면서 실외공기와 열교환하여 냉각된다.

나. 히트펌프 모드(난방모드)(도 3)

히트펌프 모드는, 냉매순환라인(R)에서는 상기 제1팽창수단(120)이 도 8의 왼쪽과 같이 폐쇄되어 냉매를 팽창하게 되고, 제2팽창수단(140)은 냉매유로를 폐쇄하며, 상기 제1바이패스라인(R1)이 개방된다.

또한, 냉각수순환라인(W)에서는 제1냉각수연결라인(W1)이 폐쇄되고, 제2냉각수연결라인(W2)도 폐쇄되어, 엔진(210)에서 토출된 냉각수가 냉각수순환라인(W)을 따라 순환하게 된다.

그리고, 난방모드시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 히터코어(220) 및 실내열교환기(110)를 바이패스하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150)내로 송풍된 공기가 상기 증발기(160)(작동정지)를 통과한 후 상기 히터코어(220) 및 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌어 차실내로 공급됨으로서, 차실내를 난방하게 된다.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,

상기 압축기(100)에서 압축된 후 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 공조케이스(150)의 내부에 설치된 실내열교환기(110)로 유입된다.

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.

계속해서, 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매는 상기 제1팽창수단(120)을 통과하는 과정에서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상냉매가 된 후, 상기 수냉식 열교환기(200)의 냉매 열교환부(201)로 유입된다.

상기 수냉식 열교환기(200)의 냉매 열교환부(201)로 유입된 냉매는 상기 수냉식 열교환기(200)의 냉각수 열교환부(202)를 유동하는 냉각수와 열교환하면서 증발된 후 배출된다.

상기 수냉식 열교환기(200)에서 배출된 냉매는, 상기 제1바이패스라인(R1)을 따라 유동하면서 상기 실외열교환기(130), 제2팽창수단(140), 증발기(160)를 바이패스 한 후, 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.

한편, 엔진(210)에서 토출된 냉각수는 상기 수냉식 열교환기(200)를 순환하면서 차가운 냉매와 열교환하여 냉각된다.

그리고, 엔진(210)의 구동 또는 정지와 관계없이 상기 제1냉각수연결라인(W1)을 개방할 경우에는 상기 히터코어(220)로 냉각수를 순환할 수 있으므로 차실내로 토출되는 공기의 온도를 높일 수 있다.

다. 냉각수 순환모드(도 4)

냉각수 순환모드는, 압축기(100)의 미작동시, 상기 제1냉각수연결라인(W1)을 개방하여 상기 히터코어(220)로 냉각수를 순환시키게 된다.

상기 압축기(100)가 미작동하므로 냉매는 순환하지 않는다.

따라서, 히트 펌프 시스템에서 압축기(100)가 미작동(정지)하는 경우에도 상기 냉각수를 상기 히터코어(220)로 순환시켜 난방을 수행할 수 있다.

즉, 엔진(210)에서 배출된 냉매는 냉각수순환라인(W) 및 제1냉각수연결라인(W1)을 순환하게 되면서 상기 히터코어(220)와 수냉식 열교환기(200)를 거쳐 엔진(210)으로 순환하게 된다.

이때 상기 엔진(210)은 가동 또는 정지될 수 있는데, 엔진(210)이 정지되더라도 상기 냉각수에 남아있는 폐열을 일정시간 난방에 사용할 수 있으며, 온도조절도어의 조절을 통해 차실내로 토출되는 공기의 온도 조절도 가능하다.

100: 압축기 110: 실내열교환기
120: 제1팽창수단
130: 실외열교환기 140: 제2팽창수단
150: 공조케이스 151: 온도조절도어
160: 증발기 170: 어큐뮬레이터
180: 제1온오프밸브 181: 제2온오프밸브
200: 수냉식 열교환기
201: 냉매 열교환부 202: 냉각수 열교환부
210: 엔진 220: 히터코어
230: 라디에이터
R: 냉매순환라인 R1: 제1바이패스라인
R2: 제2바이패스라인 W: 냉각수순환라인
W1: 제1냉각수연결라인 W2: 제2냉각수연결라인

Claims

냉매순환라인(R)상에 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 제1팽창수단(120)의 출구측 냉매순환라인(R)상에는, 차량 엔진(210)을 순환하는 냉각수와 상기 제1팽창수단(120)의 출구측 냉매를 열교환시키는 수냉식 열교환기(200)가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 공조케이스(150)의 내부에는, 상기 공조케이스(150)내 공기와 상기 차량 엔진(210)을 순환하는 냉각수를 열교환시키는 히터코어(220)가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 차량 엔진(210)과 상기 수냉식 열교환기(200)를 연결하는 냉각수순환라인(W)이 설치되고,
상기 냉각수순환라인(W)을 순환하는 냉각수가 상기 히터코어(220)를 포함하여 순환하도록 상기 냉각수순환라인(W)과 상기 히터코어(220)를 병렬로 연결하는 제1냉각수연결라인(W1)이 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 냉각수순환라인(W)과 상기 제1냉각수연결라인(W1)의 분기지점에는, 상기 냉각수순환라인(W)을 순환하는 냉각수가 상기 제1냉각수연결라인(W1)을 포함하여 순환하도록 냉각수의 유동방향을 전환하는 제1방향전환밸브(240)가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 제1냉각수연결라인(W1)은, 상기 차량 엔진(210)의 출구측 냉각수순환라인(W)상에 연결 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 실외열교환기(130)의 전방측에 상기 냉각수순환라인(W)을 순환하는 냉각수와 외기를 열교환시키는 라디에이터(230)가 설치가 설치되고,
상기 냉각수순환라인(W)과 상기 라디에이터(230)를 병렬로 연결하는 제2냉각수연결라인(W2)이 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
제 6 항에 있어서,
상기 제2냉각수연결라인(W2)의 입구는 상기 수냉식 열교환기(200)의 입구측 냉각수순환라인(W)과 연결되고, 상기 제2냉각수연결라인(W2)의 출구는 상기 엔진(210)의 입구측 냉각수순환라인(W)과 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 냉각수순환라인(W)과 상기 제2냉각수연결라인(W2)의 분기지점에는, 상기 냉각수순환라인(W)을 순환하는 냉각수가 상기 제2냉각수연결라인(W2)을 포함하여 순환하도록 냉각수의 유동방향을 전환하는 제2방향전환밸브(241)가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
제 1 항에 있어서,
히트펌프 모드시, 상기 수냉식 열교환기(200)에서 토출된 냉매를 상기 압축기(100)의 입구측으로 바이패스시키도록, 상기 수냉식 열교환기(200)의 출구측 냉매순환라인(R)과 상기 압축기(100)의 입구측 냉매순환라인(R)을 연결하는 제1바이패스라인(R1)이 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
제 9 항에 있어서,
상기 제1바이패스라인(R1)에는, 상기 제1바이패스라인(R1)을 유동하는 냉매를 온 오프하는 제1온오프밸브(180)가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
제 9 항에 있어서,
에어컨 모드시, 상기 실내열교환기(110)에서 토출된 냉매를 상기 실외열교환기(130)의 입구측으로 바이패스시키도록, 상기 실내열교환기(110)의 출구측 냉매순환라인(R)과 상기 실외열교환기(130)의 입구측 냉매순환라인(R)을 연결하는 제2바이패스라인(R2)이 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 제2바이패스라인(R2)에는, 상기 제2바이패스라인(R2)을 유동하는 냉매를 온 오프하는 제2온오프밸브(181)가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 수냉식 열교환기(200)는,
상기 제1팽창수단(120)의 출구측 냉매가 유동하는 냉매 열교환부(201)와, 상기 냉매 열교환부(201)의 일측에 열교환 가능하게 구비되어 상기 차량 엔진(210)을 순환하는 냉각수가 유동하는 냉각수 열교환부(202)로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제1팽창수단(120)은,
상기 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130) 사이의 냉매순환라인(R)상에 설치되어 냉매 유동을 온오프하는 온오프 밸브(125)와, 상기 온오프 밸브(125)에 일체로 구비되어 냉매를 팽창시키는 오리피스(128)로 이루어져,
상기 온오프 밸브(125)의 개방시에는 냉매를 미팽창 상태로 유동시키고, 폐쇄시에는 상기 오리피스(128)를 통해 냉매를 팽창시켜 유동시키는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 히터코어(220)는, 상기 증발기(160)와 상기 실내열교환기(110)의 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
제 13 항에 있어서,
상기 히트 펌프 시스템을 제어하는 제어부가 더 구비되며,
상기 제어부는, 상기 수냉식 열교환기(200)의 냉매 열교환부(201) 입구측 냉매온도와, 냉각수 열교환부(202)의 입구측 냉각수온도의 차이가 일정 온도 이하시, 차량 엔진(210)을 구동하여 냉각수온을 높이도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.