KR20170036899A - Both direction orifice and heat pump system for vehicle with the same - Google Patents

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KR20170036899A
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Abstract

Disclosed are a bidirectional orifice capable of clearly distinguishing expansion properties depending on a refrigerant direction, considerably resistant to vehicle vibration, and effectively solving a noise problem, and a heat pump for a vehicle having the same. The bidirectional orifice forms different expansion properties depending on a refrigerant flow direction. Moreover, the orifice has a plurality of orifice holes spaced apart from each other inside thereof and an elastic means elastically transforming by a fluid force of the refrigerant. The elastic means closes part of the orifice holes when the refrigerant flows in one direction, and opens all the orifice holes when the refrigerant flows in the other direction.

Description

양방향 오리피스 및 이를 구비한 차량용 히트펌프 시스템{BOTH DIRECTION ORIFICE AND HEAT PUMP SYSTEM FOR VEHICLE WITH THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bidirectional orifice and a heat pump system for a vehicle having the bidirectional orifice,

본 발명은 양방향 오리피스 및 이를 구비한 차량용 히트펌프 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량용 공조장치에 사용되는 냉매 팽창 수단인 양방향 오리피스 및 이를 구비한 차량용 히트펌프 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bidirectional orifice and a vehicle heat pump system having the bidirectional orifice. More particularly, the present invention relates to a bidirectional orifice as a refrigerant expansion means used in a vehicle air conditioner and a vehicle heat pump system having the same.

일반적으로, 오리피스(Orifice)는 유체를 분출시키는 홀을 구비하는 것으로서, 차량용 공조장치에 있어서는 냉매의 교축 수단으로 작용한다. 오리피스는 크게 단방향 오리피스와 양방향 오리피스로 구분된다.In general, an orifice has a hole for ejecting a fluid, and functions as a throttle means for a refrigerant in a vehicle air conditioner. The orifice is divided into a unidirectional orifice and a bidirectional orifice.

단방향 오리피스는 냉매가 일 방향으로만 유동하는 구조에 적용되는 것으로서, 좌우 대칭인 오리피스 홀이 적용되기 때문에 냉매 방향에 따라 동일한 팽창 특성을 갖는다.The unidirectional orifice is applied to a structure in which the refrigerant flows only in one direction, and since the orifice hole, which is symmetrical to the left and right, is applied, the unidirectional orifice has the same expansion characteristic according to the refrigerant direction.

양방향 오리피스는 냉매가 양방향으로 유동하는 구조에 적용되는 것으로서, 유입되는 냉매 방향에 따라 팽창 특성이 상이하다. 이러한 양방향 오리피스는 차량용 히트펌프 시스템에 적용된다. 차량용 히트펌프 시스템은 선 출원된 대한민국 등록특허공보 제10-1484714호(2015.01.14)에 개시된바 있다.The bidirectional orifice is applied to a structure in which the refrigerant flows in both directions, and the expansion characteristics are different according to the direction of the refrigerant flowing in. This bidirectional orifice is applied to a vehicle heat pump system. A heat pump system for a vehicle has been disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1484714 (Apr.

차량용 히트펌프 시스템은 하나의 냉매사이클을 이용하여 냉매의 유동방향을 전환함으로써, 냉방과 난방을 선택적으로 수행할 수 있다. 상기 히트펌프 시스템은 공조케이스 내부에 설치되어 차량 실내로 송풍되는 공기와 열교환하기 위한 실내 열교환기와, 공조케이스 외부에서 열교환하기 위한 실외 열교환기 및 냉매의 유동방향을 전환할 수 있는 방향조절밸브를 구비한다. 따라서, 방향조절밸브에 의한 냉매의 유동방향에 따라 냉방모드가 가동될 경우에 실내 열교환기가 냉방용 열교환기의 기능을 수행하게 되며, 난방모드가 가동될 경우에는 실내 열교환기가 난방용 열교환기의 기능을 수행하게 된다.The vehicle heat pump system can selectively perform cooling and heating by switching the flow direction of the refrigerant using one refrigerant cycle. The heat pump system includes an indoor heat exchanger installed in the air conditioning case for exchanging heat with air blown into the passenger compartment, an outdoor heat exchanger for exchanging heat outside the air conditioner case, and a direction control valve for switching the flow direction of the refrigerant do. Therefore, when the cooling mode is operated according to the flow direction of the refrigerant by the direction control valve, the indoor heat exchanger performs the function of the cooling heat exchanger. When the heating mode is activated, the indoor heat exchanger functions as the heating heat exchanger .

도 1은 종래의 난방시 양방향 오리피스를 도시한 단면도이고, 도 2는 종래의 냉방시 양방향 오리피스를 도시한 단면도이다.FIG. 1 is a sectional view showing a conventional bidirectional orifice during heating, and FIG. 2 is a sectional view showing a conventional bidirectional orifice during cooling.

도 1을 참조하면, 양방향 오리피스(1)는 내부 유로 상에 내부 플러그(5)가 유동 방향으로 슬라이딩 가능하게 장착된다. 상기 내부 유로 상에는 격벽 부재 상에 중앙 홀(3)이 형성됨과 아울러, 외측면에 스파이럴 홈(7)이 형성되어 있다. 난방시, 내부 플러그(5)는 냉매의 정압에 의해 왼쪽으로 이동하고, 내부 플러그(5)가 중앙 홀(3)을 막아 냉매는 가장자리의 스파이럴 홈(7)을 통해 이동하여 팽창하게 된다.Referring to Fig. 1, the bidirectional orifice 1 is mounted such that the inner plug 5 is slidable in the flow direction on the inner flow path. A central hole 3 is formed on the partition wall member on the inner flow path, and a spiral groove 7 is formed on the outer surface. The inner plug 5 is moved to the left by the positive pressure of the refrigerant and the inner plug 5 covers the center hole 3 and the refrigerant moves through the spiral groove 7 at the edge and expands.

도 2를 참조하면, 양방향 오리피스(1)는 냉방시, 내부 플러그(5)가 냉매 정압에 의해 오른쪽으로 이동하고, 내부 플러그(5)가 중앙 홀(3)을 개방하여 냉매는 중앙 홀(3)을 통해 이동하여 팽창한다.2, the bidirectional orifice 1 is moved to the right by the refrigerant static pressure and the inner plug 5 opens the central hole 3 at the time of cooling, To expand and expand.

이와 같이, 종래의 양방향 오리피스는 냉매 흐름에 의해 형성되는 정압에 의해 움직이는 내부 플러그를 통해 냉매 이동 방향에 따른 2가지 팽창 특성을 갖는다.Thus, the conventional bidirectional orifice has two expansion characteristics along the refrigerant moving direction through the inner plug moving by the positive pressure formed by the refrigerant flow.

상기 종래의 양방향 오리피스는 수평 설치 또는 수직 설치와 같이 제품 장착 방법에 따라 작동성이 달라질 수 있다. 또한, 오리피스 내부를 움직이는 내부 플러그를 사용하기 때문에 진동에 의한 내구성이 저하되는 문제점이 있으며, 차량 주행 중 내부 플러그의 유동에 의해 공조가 작동하는 조건은 물론 공조가 작동하지 않는 조건에서도 소음이 발생되는 문제점이 있었다.The conventional bidirectional orifice may vary in operability depending on the product mounting method such as horizontal installation or vertical installation. In addition, since the internal plug for moving the inside of the orifice is used, there is a problem that the durability due to the vibration is deteriorated. In addition to the condition that the air conditioner is operated by the flow of the internal plug during the running of the vehicle, There was a problem.

대한민국 등록특허공보 제10-1484714호(2015.01.14)Korean Patent Registration No. 10-1484714 (2015.01.14) 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0078623호(2013.07.10)Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0078623 (2013.07.10) 일본 공개특허공보 제1993-118710호(1993.05.14)Japanese Patent Application Laid-Open No. 1993-118710 (1993.05.14)

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 냉매 방향에 따른 팽창 특성을 확실하게 구분이 가능하며 차량 진동에 매우 강한 특성을 가질 뿐 아니라 소음 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 양방향 오리피스 및 이를 구비한 차량용 히트펌프 시스템을 제공한다.In order to solve such a conventional problem, the present invention provides a bidirectional orifice capable of reliably distinguishing expansion characteristics according to a refrigerant direction and having a very strong characteristic against vehicle vibration and effectively solving a noise problem, A heat pump system is provided.

본 발명에 따른 양방향 오리피스는 냉매 유동 방향에 따라 냉매의 팽창 특성을 다르게 형성하는 것으로서, 내부에 다수개의 오리피스 홀이 이격 형성됨과 아울러 냉매의 유동력에 의해 탄성 변형하는 탄성 수단을 구비하여, 상기 탄성 수단이 냉매의 일 방향 유동시 다수개의 오리피스 홀 중 일부를 폐쇄하고, 냉매의 타 방향 유동시 다수개의 오리피스 홀을 모두 개방한다.The bidirectional orifice according to the present invention is characterized in that the expansion orifice of the refrigerant is formed differently according to the flow direction of the refrigerant. The bidirectional orifice according to the present invention includes elastic means for forming a plurality of orifice holes spaced apart from each other and elastically deforming by the fluid force of the refrigerant. The means closes a part of the plurality of orifice holes when the refrigerant flows in one direction, and opens all the plurality of orifice holes when the refrigerant flows in the other direction.

또한, 본 발명에 따른 차량용 히트펌프 시스템은 냉매 순환라인에 설치되어 냉매를 압축하여 배출하는 압축기와, 공조케이스의 외부에 설치되어 냉매 순환라인을 순환하는 냉매와 실외 공기를 열교환시키는 실외 열교환기와, 냉매 순환라인을 유동하는 냉매를 교축하는 양방향 오리피스와, 공조케이스의 내부에 설치되어 공조케이스 내부의 공기와 냉매 순환라인을 유동하는 냉매를 열교환시키는 증발기와, 냉매 순환라인을 유동하는 냉매와 열교환하는 냉각수가 유동되는 냉각수 순환라인과, 냉매순환라인을 유동하는 냉매와 냉각수 순환라인을 유동하는 냉각수를 열교환시키는 쿨런트-냉매 열교환기와, 냉각수 순환라인에 설치되고 공조케이스의 내부에 배치되어 공조케이스 내부의 공기와 냉각수 순환라인을 유동하는 냉각수를 열교환시키는 히터코어를 포함하며, 상기 양방향 오리피스는 내부에 다수개의 오리피스 홀이 이격 형성됨과 아울러 냉매의 유동력에 의해 탄성 변형하는 탄성 수단을 구비하여, 상기 탄성 수단이 냉매의 일 방향 유동시 다수개의 오리피스 홀 중 일부를 폐쇄하고, 냉매의 타 방향 유동시 다수개의 오리피스 홀을 모두 개방한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a vehicular heat pump system comprising: a compressor installed in a refrigerant circulation line for compressing and discharging refrigerant; an outdoor heat exchanger installed outside the air conditioner case for exchanging heat between the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line and outdoor air; A bidirectional orifice for exchanging the refrigerant flowing through the refrigerant circulation line, an evaporator provided inside the air conditioner case for exchanging heat between the air inside the air conditioner case and the refrigerant flowing in the refrigerant circulation line, A coolant-refrigerant heat exchanger for exchanging heat between the coolant flowing through the coolant circulation line and the coolant flowing through the coolant circulation line, and a coolant-coolant heat exchanger disposed in the coolant circulation line, The inside air and the cooling water flowing through the cooling water circulation line are heat- Wherein the bidirectional orifice is provided with elastic means for forming a plurality of orifice holes spaced apart from each other and elastically deformed by the fluid force of the refrigerant, wherein the elastic means comprises a plurality of orifice holes And closes a plurality of orifice holes when the refrigerant flows in the other direction.

본 발명에 따른 양방향 오리피스 및 이를 구비한 차량용 히트펌프 시스템은 판 스프링에 의해 냉매 방향에 따른 팽창 특성을 다르게 형성할 수 있기 때문에 별도로 내부 유로를 변경하거나 내부에서 슬라이딩되는 내부 플러그를 요구하지 않는다. 따라서, 냉매 방향에 따른 팽창 특성을 확실하게 구분이 가능하며 차량 진동에 매우 강한 특성을 가질 뿐 아니라 소음 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.The bidirectional orifice and the heat pump system for vehicles having the bidirectional orifice according to the present invention do not require an internal plug slidingly changed inside or separately from the internal flow path because the expansion spring can be formed differently according to the refrigerant direction by the leaf spring. Therefore, it is possible to reliably distinguish the expansion characteristic according to the direction of the refrigerant, and to have a characteristic that is very strong against vibration of the vehicle, and also to effectively solve the noise problem.

도 1은 종래의 난방시 양방향 오리피스를 도시한 단면도이고,
도 2는 종래의 냉방시 양방향 오리피스를 도시한 단면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 오리피스의 난방 상태를 도시한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 오리피스의 냉방 상태를 도시한 단면도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 오리피스의 판 스프링을 도시한 사시도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 오리피스의 판 스프링을 도시한 단면도이며,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 냉방 모드를 도시한 구성도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 난방 모드를 도시한 구성도이다.1 is a cross-sectional view showing a conventional bidirectional orifice during heating,
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a conventional bidirectional orifice during cooling,
3 is a cross-sectional view illustrating a heating state of a bidirectional orifice according to an embodiment of the present invention,
4 is a cross-sectional view illustrating a cooling state of a bidirectional orifice according to an embodiment of the present invention,
5 is a perspective view illustrating a leaf spring of a bidirectional orifice according to an embodiment of the present invention,
6 is a cross-sectional view illustrating a leaf spring of a bi-directional orifice according to an embodiment of the present invention,
FIG. 7 is a view showing a cooling mode of a heat pump system for a vehicle according to an embodiment of the present invention,
FIG. 8 is a configuration diagram illustrating a heating mode of a vehicle heat pump system according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면에 따라서 양방향 오리피스 및 이를 구비한 차량용 히트펌프 시스템의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.Technical aspects of a bidirectional orifice and a vehicle heat pump system having the same will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 오리피스의 난방 상태를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 오리피스의 냉방 상태를 도시한 단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 오리피스의 판 스프링을 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 오리피스의 판 스프링을 도시한 단면도이다.FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a heating state of a bidirectional orifice according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a cooling state of a bidirectional orifice according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a leaf spring of a bi-directional orifice according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 오리피스(100)는 냉매 유동 방향에 따라 냉매의 팽창 특성을 다르게 형성한다. 양방향 오리피스(100)는 내부에 다수개의 오리피스 홀이 이격 형성됨과 아울러 냉매의 유동력에 의해 탄성 변형하는 탄성 수단을 구비한다. 탄성 수단은 냉매의 일 방향 유동시 다수개의 오리피스 홀 중 일부를 폐쇄하고, 냉매의 타 방향 유동시 다수개의 오리피스 홀을 모두 개방한다.Referring to FIGS. 3 to 6, the bidirectional orifice 100 according to an embodiment of the present invention forms the expansion characteristics of the refrigerant differently according to the refrigerant flow direction. The bidirectional orifice 100 is provided with elastic means for forming a plurality of orifice holes spaced apart therefrom and elastically deforming by the fluid force of the refrigerant. The elastic means closes a part of the plurality of orifice holes when the refrigerant flows in one direction, and opens all of the plurality of orifice holes when the refrigerant flows in the other direction.

더욱 상세하게는, 상기 양방향 오리피스(100)는 제1 오리피스 홀(110)과, 제2 오리피스 홀(120) 및 판 스프링(200)을 포함하여 이루어진다.More specifically, the bidirectional orifice 100 includes a first orifice hole 110, a second orifice hole 120, and a leaf spring 200.

양방향 오리피스(100)는 원통형 배관 부재의 내부에 냉매가 유동하는 통로를 형성한다. 배관 내부에는 도 3에 도시된 것처럼 격벽 부재로 막혀 있으며, 상기 격벽 부재에 제1 오리피스 홀(110) 및 제2 오리피스 홀(120)이 형성된다.The bidirectional orifice 100 forms a passage through which the refrigerant flows into the cylindrical pipe member. 3, the first orifice hole 110 and the second orifice hole 120 are formed in the partition member.

제1 오리피스 홀(110) 및 제2 오리피스 홀(120)은 모두 냉매의 유동 통로로서, 제2 오리피스 홀(120)은 제1 오리피스 홀(110)에 대해 이격 형성된다. 제1 오리피스 홀(110)과 제2 오리피스 홀(120)은 냉매의 유동 방향으로 나란하게 형성된다. 본 실시 예에서, 오리피스 홀은 한 쌍이 상하 방향으로 이격 형성된 것을 도시하였으나, 오리피스 홀의 개수 및 그 형성 위치는 적절히 변경할 수 있다.The first orifice hole 110 and the second orifice hole 120 are all formed as a flow path of the refrigerant and the second orifice hole 120 is formed spaced apart from the first orifice hole 110. The first orifice hole (110) and the second orifice hole (120) are formed in parallel to the flow direction of the refrigerant. In the present embodiment, the pair of orifice holes are vertically spaced apart, but the number of the orifice holes and their positions can be changed as appropriate.

판 스프링(200)은 도 5 및 도 6에 도시된 것처럼 소정의 두께를 갖는 원판 형상이며, 자체로 외력에 의해 탄성 변형된다. 판 스프링(200)의 일 측은 배관 내부에 고정되며, 타 측은 고정되어 있지 않다. 도 4를 참조하면, 판 스프링(200)의 상부는 배관 내부에 고정되어 있고 하부는 고정되지 않아 자유로이 움직일 수 있다.The leaf spring 200 is in the shape of a disk having a predetermined thickness as shown in Figs. 5 and 6, and is elastically deformed by an external force itself. One side of the leaf spring 200 is fixed inside the piping, and the other side is not fixed. Referring to FIG. 4, the upper portion of the leaf spring 200 is fixed to the inside of the pipe, and the lower portion is not fixed, so that it can freely move.

상기 판 스프링(200)은 하부가 배관에 고정되고 상부가 고정되지 않도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 판 스프링(200)의 고정 부위는 제1 오리피스 홀(110)과 제2 오리피스 홀(120)이 이격된 방향, 즉 본 실시 예에서는 상하 방향 중 한 곳이어야 한다.The leaf spring 200 may be configured such that the lower portion is fixed to the pipe and the upper portion is not fixed. In this case, the fixed portion of the leaf spring 200 should be located in a direction away from the first orifice hole 110 and the second orifice hole 120, that is, in the up-and-down direction in this embodiment.

상기 판 스프링(200)은 냉매의 유동력에 의해 탄성 변형하는 것으로서, 냉매의 일 방향 유동시 상기 제1 오리피스 홀(110)과 제2 오리피스 홀(120) 중 하나만을 개방하고, 냉매의 타 방향 유동시 상기 제1 오리피스 홀(110)과 제2 오리피스 홀(120) 모두를 개방한다.The leaf spring 200 is elastically deformed by the fluid force of the refrigerant and opens only one of the first orifice hole 110 and the second orifice hole 120 when the refrigerant flows in one direction, Both the first orifice hole 110 and the second orifice hole 120 are opened during the flow.

상기 판 스프링(200)은 제1 오리피스 홀(110)과 대응되는 위치에 개방부(210)가 형성되며, 제2 오리피스 홀(120)과 대응되는 위치에 폐쇄부(230)가 형성된다. 개방부(210)는 판 스프링(200)의 두께 방향으로 양측을 관통 형성한 것이며, 제1 오리피스 홀(110)의 내경과 같거나 크게 형성된다. 개방부(210)는 사각형 또는 원형 또는 그 밖의 형상으로 이루어질 수 있다.The plate spring 200 has an opening 210 at a position corresponding to the first orifice hole 110 and a closing part 230 at a position corresponding to the second orifice hole 120. The openings 210 are formed on both sides in the thickness direction of the plate spring 200 and are formed to be equal to or larger than the inner diameter of the first orifice hole 110. The openings 210 may be rectangular, circular, or other shapes.

상기 개방부(210)는 판 스프링(200)의 고정 부위와 인접한 곳에 형성되고, 폐쇄부(230)는 판 스프링(200)의 고정 부위로부터 상대적으로 먼 부위에 형성된다. 아울러, 판 스프링(200)은 개방부(210)의 외측 영역을 적어도 일부 절개한 절개부(220)를 구비한다. 절개부(220)는 냉매의 유동시 판 스프링(200)이 더욱 잘 변형되도록 하며, 판 스프링을 이루는 부재의 양을 감소시킬 수 있어 원가 절감에 유리하다.The opening part 210 is formed at a position adjacent to the fixing part of the leaf spring 200 and the closing part 230 is formed at a position relatively far from the fixing part of the leaf spring 200. In addition, the leaf spring 200 has a cutout 220 that at least partially cuts the outer region of the opening 210. The cutout portion 220 allows the plate spring 200 to be deformed more easily when the coolant flows, and it is possible to reduce the amount of members constituting the plate spring, which is advantageous in cost reduction.

도 3에 도시된 것처럼, 난방 시, 냉매는 좌측에서 우측으로 유동하며, 판 스프링(200)은 냉매의 유동력에 의해 좌측에서 우측으로 힘을 받아 격벽 부재에 밀착된다. 이때, 개방부(210)와 마주하는 제1 오리피스 홀(110)은 개방되어 냉매는 제1 오리피스 홀(110)을 통해 좌측에서 우측으로 유동된다. 또한, 폐쇄부(230)와 마주하는 제2 오리피스 홀(120)은 폐쇄되어 냉매가 제2 오리피스 홀(120)을 통해서는 유동하지 못한다.3, the refrigerant flows from left to right upon heating, and the leaf spring 200 receives force from the left to right by the fluid force of the refrigerant, and is brought into close contact with the partition wall member. At this time, the first orifice hole 110 facing the opening 210 is opened, and the refrigerant flows from the left side to the right side through the first orifice hole 110. In addition, the second orifice hole 120 facing the closure 230 is closed and the refrigerant can not flow through the second orifice hole 120.

도 4에 도시된 것처럼, 냉방 시, 냉매는 우측에서 좌측으로 유동하며, 판 스프링(200)은 냉매의 유동력에 의해 우측에서 좌측으로 힘을 받아 판 스프링의 고정된 부위의 반대 측이 격벽 부재로부터 떨어지며 굴곡 변형된다. 이때, 폐쇄부(230)와 마주하는 제2 오리피스 홀(120)이 개방되어 냉매는 제1 오리피스 홀(110) 및 제2 오리피스 홀(120)을 통해 유동한다.4, the refrigerant flows from the right side to the left side in the cooling mode, and the leaf spring 200 receives the force from the right side to the left side by the fluid force of the refrigerant, And is bent and deformed. At this time, the second orifice hole 120 facing the closing part 230 is opened, and the refrigerant flows through the first orifice hole 110 and the second orifice hole 120.

결국, 양방향 오리피스(100)는 판 스프링의 형상과 무관하게 항상 열려있는 오리피스 홀과 판 스프링의 움직임에 의해 개폐되는 오리피스 홀로 구성되어, 냉방 모드와 난방 모드에서 서로 다른 냉매 유량을 형성할 수 있다.As a result, the bidirectional orifice 100 is constituted by an orifice hole which is always open regardless of the shape of the leaf spring, and an orifice hole which is opened or closed by the movement of the leaf spring, so that different refrigerant flow rates can be formed in the cooling mode and the heating mode.

이와 같이, 판 스프링에 의해 냉매 방향에 따른 팽창 특성을 다르게 형성할 수 있기 때문에 별도로 내부 유로를 변경하거나 내부에서 슬라이딩되는 내부 플러그를 요구하지 않는다. 따라서, 냉매 방향에 따른 팽창 특성을 확실하게 구분이 가능하며 차량 진동에 매우 강한 특성을 가질 뿐 아니라 소음 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.
As described above, since the expansion characteristics along the refrigerant direction can be differently formed by the leaf spring, the internal flow path is not separately changed or the inner plug sliding inside is not required. Therefore, it is possible to reliably distinguish the expansion characteristic according to the direction of the refrigerant, and to have a characteristic that is very strong against vibration of the vehicle, and also to effectively solve the noise problem.

한편, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 냉방 모드를 도시한 구성도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 난방 모드를 도시한 구성도이다.7 is a configuration diagram illustrating a cooling mode of a heat pump system for a vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a diagram illustrating a heating mode of a heat pump system for a vehicle according to an embodiment of the present invention to be.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템은 냉매 순환라인(313)과, 압축기(301)와, 실외 열교환기(311)와, 양방향 오리피스(100)와, 증발기(303)와, 냉각수 순환라인(315)과, 쿨런트-냉매 열교환기(307)와, 히터코어(319)를 포함하여 이루어진다.7 and 8, a vehicle heat pump system according to an embodiment of the present invention includes a refrigerant circulation line 313, a compressor 301, an outdoor heat exchanger 311, a bidirectional orifice 100, An evaporator 303, a cooling water circulation line 315, a coolant-refrigerant heat exchanger 307, and a heater core 319.

압축기(301)는 냉매 순환라인(313)에 설치되어 냉매를 압축하여 배출하는 기능을 수행한다. 냉매 유동 방향으로 압축기(301)의 상류 측에는 어큐뮬레이터(309)가 설치된다. 어큐뮬레이터(309)는 압축기(301)로 공급되는 냉매 중에서 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하여 압축기(301)로 기상 냉매만 공급되도록 한다. 실외 열교환기(311)는 공조케이스(323)의 외부에 설치되어, 냉매 순환라인(313)을 순환하는 냉매와 실외 공기를 열교환시킨다.The compressor (301) is installed in the refrigerant circulation line (313) and compresses and discharges the refrigerant. An accumulator 309 is provided on the upstream side of the compressor 301 in the refrigerant flow direction. The accumulator 309 separates the liquid refrigerant and the gaseous refrigerant from the refrigerant supplied to the compressor 301 so that only the gaseous refrigerant is supplied to the compressor 301. The outdoor heat exchanger 311 is provided outside the air conditioning case 323 to exchange heat between the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line 313 and outdoor air.

양방향 오리피스(100)는 냉매 순환라인(313)을 유동하는 냉매를 교축하는 것으로서, 실외 열교환기(311)와 증발기(303)의 사이에 배치된다. 증발기(303)는 공조케이스(323)의 내부에 설치되어, 공조케이스(323) 내부의 공기와 냉매 순환라인(313)을 유동하는 냉매를 열교환시킨다.The bidirectional orifice 100 is disposed between the outdoor heat exchanger 311 and the evaporator 303 to exchange the refrigerant flowing through the refrigerant circulation line 313. The evaporator 303 is installed inside the air conditioning case 323 to exchange heat between the air inside the air conditioning case 323 and the refrigerant flowing through the refrigerant circulation line 313.

냉각수 순환라인(315)은 엔진(325)을 통과하는 냉각수가 유동하는 통로로서, 냉각수 순환라인(315)을 유동하는 냉각수는 냉매 순환라인(313)을 유동하는 냉매와 열교환한다. 냉각수 순환라인(315) 상에는 냉각수를 강제 순환시키기 위한 워터 펌프(317)가 구비된다.The cooling water circulation line 315 is a passage through which the cooling water passing through the engine 325 flows. The cooling water flowing through the cooling water circulation line 315 exchanges heat with the refrigerant flowing through the refrigerant circulation line 313. On the cooling water circulation line 315, a water pump 317 for forcedly circulating the cooling water is provided.

쿨런트-냉매 열교환기(307)는 냉매순환라인(313)을 유동하는 냉매와 냉각수 순환라인(315)을 유동하는 냉각수를 열교환시킨다. 히터코어(319)는 냉각수 순환라인(315)에 설치되고 공조케이스(323)의 내부에 배치되어, 공조케이스(323) 내부의 공기와 냉각수 순환라인(315)을 유동하는 냉각수를 열교환시킨다.The coolant-refrigerant heat exchanger 307 exchanges the refrigerant flowing through the refrigerant circulation line 313 with the cooling water flowing through the cooling water circulation line 315. The heater core 319 is installed in the cooling water circulation line 315 and disposed inside the air conditioning case 323 to exchange the air inside the air conditioning case 323 with the cooling water flowing through the cooling water circulation line 315.

아울러, 공조케이스(323)의 내부에는 공기 유동 방향으로 증발기(303)와 히터코어(319)가 순차로 설치되고, 증발기(303)와 히터코어(319)의 사이에 온도조절도어(321)가 구비된다.An evaporator 303 and a heater core 319 are installed in the air conditioning case 323 in the air flow direction and a temperature control door 321 is provided between the evaporator 303 and the heater core 319 Respectively.

도 7을 참조하면, 냉방 모드 시, 압축기(301)로부터 토출되는 냉매는 삼방향 밸브를 지나 실외 열교환기(311)에서 외기와 열교환 한 후 양방향 오리피스(100)를 지나 증발기(303)를 통과하면서 공조케이스(323) 내부의 공기와 열교환한 후 삼방향 밸브와 어큐뮬레이터(309)를 지나 압축기(301)를 순환한다.7, in the cooling mode, the refrigerant discharged from the compressor 301 passes through the three-way valve, exchanges heat with the outdoor air in the outdoor heat exchanger 311, passes through the bidirectional orifice 100, passes through the evaporator 303 Exchanges heat with the air inside the air conditioning case 323, and then passes through the three-way valve and the accumulator 309 to circulate the compressor 301.

이와 동시에, 냉각수 순환라인(315)을 유동하는 냉각수는 히터코어(319)를 지나 쿨런트-냉매 열교환기(307)를 순환하며, 쿨런트-냉매 열교환기(307)를 순환하는 냉각수가 냉매 순환라인(313)을 순환하는 냉매와 열교환한다. 쿨런트-냉매 열교환기(307)를 지난 냉각수는 엔진(325)을 지나 다시 히터코어(319)를 순환한다.At the same time, the cooling water flowing through the cooling water circulation line 315 circulates through the coolant-refrigerant heat exchanger 307 through the heater core 319, and the cooling water circulating through the coolant-refrigerant heat exchanger 307 flows through the coolant- Exchanges heat with the refrigerant circulating in the line 313. The cooling water passing through the coolant-refrigerant heat exchanger 307 circulates through the heater core 319 again through the engine 325.

또한, 도 8을 참조하면, 난방 모드 시, 압축기(301)로부터 토출되는 냉매는 삼방향 밸브를 지나 증발기(303)를 통과하면서 공조케이스(323) 내부의 공기와 열교환한 후 양방향 오리피스(100)를 지나고 이방향 밸브(305)를 지나 쿨런트-냉매 열교환기(307) 지난 후 어큐뮬레이터(309)를 지나 압축기(301)를 순환한다.8, in the heating mode, the refrigerant discharged from the compressor 301 passes through the three-way valve, passes through the evaporator 303, exchanges heat with the air inside the air conditioning case 323, and then flows into the bidirectional orifice 100, Passes through the bidirectional valve 305, passes through the coolant-refrigerant heat exchanger 307, passes through the accumulator 309, and circulates the compressor 301.

이와 동시에, 냉각수 순환라인(315)을 유동하는 냉각수는 히터코어(319)를 지나 쿨런트-냉매 열교환기(307)를 순환하며, 쿨런트-냉매 열교환기(307)를 순환하는 냉각수가 냉매 순환라인(313)을 순환하는 냉매와 열교환한다. 쿨런트-냉매 열교환기(307)를 지난 냉각수는 엔진(325)을 지나 다시 히터코어(319)를 순환한다.At the same time, the cooling water flowing through the cooling water circulation line 315 circulates through the coolant-refrigerant heat exchanger 307 through the heater core 319, and the cooling water circulating through the coolant-refrigerant heat exchanger 307 flows through the coolant- Exchanges heat with the refrigerant circulating in the line 313. The cooling water passing through the coolant-refrigerant heat exchanger 307 circulates through the heater core 319 again through the engine 325.

난방 모드 시, 증발기(303)에서 냉매열이 방열되어 난방열로 작용하며, 쿨런트-냉매 열교환기(307)를 통해 엔진(325)의 폐열을 회수하여 냉매의 기화 에너지로 사용한다.In the heating mode, the refrigerant heat is radiated from the evaporator 303 to serve as heating heat, and the waste heat of the engine 325 is recovered through the coolant-refrigerant heat exchanger 307 and used as the evaporation energy of the refrigerant.

양방향 오리피스(100)는 전술한 바와 같이, 내부에 다수개의 오리피스 홀이 이격 형성됨과 아울러 냉매의 유동력에 의해 탄성 변형하는 탄성 수단을 구비한다. 탄성 수단은 냉매의 일 방향 유동시 다수개의 오리피스 홀 중 일부를 폐쇄하고, 냉매의 타 방향 유동시 다수개의 오리피스 홀을 모두 개방한다.As described above, the bidirectional orifice 100 is provided with elastic means that a plurality of orifice holes are spaced apart from each other and elastically deformed by the fluid force of the refrigerant. The elastic means closes a part of the plurality of orifice holes when the refrigerant flows in one direction, and opens all of the plurality of orifice holes when the refrigerant flows in the other direction.

상기 차량용 히트펌프 시스템은 증발기를 이용하여 냉방 및 난방열을 공급함으로써 내연기관 차량과 공용화 가능하며, 저온 영역에서 외기온에 무관하게 작동이 가능한 장점이 있다. 또한, 실외 열교환기의 착상과 무관하게 작동이 가능하며, 하나의 팽창장치(양방향 오리피스:100)를 이용하여 공조 시스템을 구성함으로써 시스템을 단순화할 수 있고 설치 공간을 절약할 수 있는 이점이 있다.
The vehicle heat pump system is advantageous in that it can be used with an internal combustion engine vehicle by supplying cooling and heating heat by using an evaporator, and can be operated regardless of ambient temperature in a low temperature range. Further, it is possible to operate irrespective of the conception of the outdoor heat exchanger, and an air conditioning system can be constructed by using one expansion device (bidirectional orifice: 100), thereby simplifying the system and saving installation space.

지금까지 본 발명에 따른 양방향 오리피스 및 이를 구비한 차량용 히트펌프 시스템은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The bidirectional orifice according to the present invention and the vehicular heat pump system having the same have been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but the present invention is merely illustrative, and various modifications and equivalent other embodiments can be made by those skilled in the art I will understand that. Accordingly, the scope of the true technical protection should be determined by the technical idea of the appended claims.

100 : 양방향 오리피스 110 : 제1 오리피스 홀
120 : 제2 오리피스 홀 200 : 판 스프링
210 : 개방부 220 : 절개부
230 : 폐쇄부
301 : 압축기 303 : 증발기
305 : 이방향 밸브 307 : 쿨런트-냉매 열교환기
309 : 어큐뮬레이터 311 : 실외 열교환기
313 : 냉매 순환라인 315 : 냉각수 순환라인
317 : 워터 펌프 319 : 히터코어
321 : 온도조절도어 323 : 공조케이스
325 : 엔진100: bidirectional orifice 110: first orifice hole
120: second orifice hole 200: leaf spring
210: opening part 220: incision part
230: Closure part
301: compressor 303: evaporator
305: Reverse flow valve 307: Coolant-refrigerant heat exchanger
309: Accumulator 311: Outdoor heat exchanger
313: Refrigerant circulation line 315: Cooling water circulation line
317: Water pump 319: Heater core
321: temperature control door 323: air conditioning case
325: Engine

Claims (7)

냉매 유동 방향에 따라 냉매의 팽창 특성을 다르게 형성하는 차량용 히트펌프 시스템의 양방향 오리피스에 있어서,
내부에 다수개의 오리피스 홀이 이격 형성됨과 아울러 냉매의 유동력에 의해 탄성 변형하는 탄성 수단을 구비하여, 상기 탄성 수단이 냉매의 일 방향 유동시 다수개의 오리피스 홀 중 일부를 폐쇄하고, 냉매의 타 방향 유동시 다수개의 오리피스 홀을 모두 개방하는 것을 특징으로 하는 양방향 오리피스.In a bidirectional orifice of a heat pump system for a vehicle in which expansion characteristics of a refrigerant are differently formed in accordance with a refrigerant flow direction,
And an elastic means for elastically deforming the refrigerant by a fluid force of the refrigerant. The elastic means closes a part of a plurality of orifice holes when the refrigerant flows in one direction of the refrigerant, And a plurality of orifice holes are all opened when flowing. 제1 항에 있어서,
냉매의 유동 통로인 제1 오리피스 홀(110);
상기 제1 오리피스 홀(110)과 이격 형성되고, 냉매의 유동 통로인 제2 오리피스 홀(120); 및
냉매의 유동력에 의해 탄성 변형하는 것으로서, 냉매의 일 방향 유동시 상기 제1 오리피스 홀(110)과 제2 오리피스 홀(120) 중 하나만을 개방하고, 냉매의 타 방향 유동시 상기 제1 오리피스 홀(110)과 제2 오리피스 홀(120) 모두를 개방하는 판 스프링(200)을 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 오리피스.The method according to claim 1,
A first orifice hole 110 which is a flow path of the refrigerant;
A second orifice hole 120 spaced apart from the first orifice hole 110 and being a flow path of the refrigerant; And
The first orifice hole 110 and the second orifice hole 120 are opened when the refrigerant flows in one direction and the first orifice hole 110 and the second orifice hole 120 are opened when the refrigerant flows in the other direction, And a leaf spring (200) for opening both the first orifice hole (110) and the second orifice hole (120). 제2 항에 있어서,
상기 판 스프링(200)은 원판 형상으로 이루어지며, 일 측이 배관 내부에 고정되는 것을 특징으로 하는 양방향 오리피스.3. The method of claim 2,
Characterized in that the leaf spring (200) has a disk shape and one side is fixed inside the pipe. 제3 항에 있어서,
상기 제1 오리피스 홀(110)과 제2 오리피스 홀(120)은 냉매의 유동 방향으로 나란하게 형성되고,
상기 판 스프링(200)은 제1 오리피스 홀(110)과 대응되는 위치에 개방부(210)가 형성되며, 제2 오리피스 홀(120)과 대응되는 위치에 폐쇄부(230)가 형성되는 것을 특징으로 하는 양방향 오리피스.The method of claim 3,
The first orifice hole (110) and the second orifice hole (120) are formed in parallel to the flow direction of the refrigerant,
The plate spring 200 has an opening 210 at a position corresponding to the first orifice hole 110 and a closing part 230 at a position corresponding to the second orifice hole 120 Bi-directional orifice. 제4 항에 있어서,
상기 개방부(210)는 판 스프링(200)의 고정 부위와 인접한 곳에 형성되고, 폐쇄부(230)는 판 스프링(200)의 고정 부위로부터 상대적으로 먼 부위에 형성되는 것을 특징으로 하는 양방향 오리피스.5. The method of claim 4,
Wherein the opening part is formed at a position adjacent to the fixing part of the leaf spring and the closing part is formed at a position relatively far from the fixing part of the leaf spring. 제4 항에 있어서,
상기 판 스프링(200)은 개방부(210)의 외측 영역을 적어도 일부 절개한 절개부(220)를 구비하는 것을 특징으로 하는 양방향 오리피스.5. The method of claim 4,
Characterized in that the leaf spring (200) comprises an incision (220) which at least partially cuts the outer region of the opening (210). 냉매 순환라인(313)에 설치되어 냉매를 압축하여 배출하는 압축기(301)와, 공조케이스(323)의 외부에 설치되어 냉매 순환라인(313)을 순환하는 냉매와 실외 공기를 열교환시키는 실외 열교환기(311)와, 냉매 순환라인(313)을 유동하는 냉매를 교축하는 양방향 오리피스(100)와, 공조케이스(323)의 내부에 설치되어 공조케이스(323) 내부의 공기와 냉매 순환라인(313)을 유동하는 냉매를 열교환시키는 증발기(303)와, 냉매 순환라인(313)을 유동하는 냉매와 열교환하는 냉각수가 유동되는 냉각수 순환라인(315)과, 냉매순환라인(313)을 유동하는 냉매와 냉각수 순환라인(315)을 유동하는 냉각수를 열교환시키는 쿨런트-냉매 열교환기(307)와, 냉각수 순환라인(315)에 설치되고 공조케이스(323)의 내부에 배치되어 공조케이스(323) 내부의 공기와 냉각수 순환라인(315)을 유동하는 냉각수를 열교환시키는 히터코어(319)를 포함하는 차량용 히트펌프 시스템이 있어서,
상기 양방향 오리피스(100)는 내부에 다수개의 오리피스 홀이 이격 형성됨과 아울러 냉매의 유동력에 의해 탄성 변형하는 탄성 수단을 구비하여, 상기 탄성 수단이 냉매의 일 방향 유동시 다수개의 오리피스 홀 중 일부를 폐쇄하고, 냉매의 타 방향 유동시 다수개의 오리피스 홀을 모두 개방하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.A refrigerant circulation line 313 provided in the outside of the air conditioner case 323 for compressing and discharging the refrigerant and an outdoor heat exchanger 313 for exchanging heat between the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line 313 and outdoor air, A bidirectional orifice 100 for exchanging a refrigerant flowing through the refrigerant circulation line 313 and a bidirectional orifice 100 installed inside the air conditioner case 323 to circulate the air in the air conditioning case 323 and the refrigerant circulation line 313 An evaporator 303 for exchanging heat with the refrigerant flowing through the refrigerant circulation line 313, a cooling water circulation line 315 through which cooling water for heat exchange with the refrigerant flowing through the refrigerant circulation line 313 flows, A coolant-refrigerant heat exchanger 307 for exchanging the cooling water flowing through the cooling water circulation line 315 and a coolant-refrigerant heat exchanger 307 provided in the cooling water circulation line 315 and disposed inside the air conditioning case 323, Air and cooling water circulation line 315 In the vehicular heat pump system including the heater core 319 to the heat exchange gaksu,
The bidirectional orifice 100 is provided with elastic means for forming a plurality of orifice holes spaced apart from each other and elastically deforming by the fluid force of the refrigerant. When the elastic means moves in one direction of the refrigerant, a part of the plurality of orifice holes And closes the plurality of orifice holes when the refrigerant flows in the other direction.
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