KR20180078073A - Heat Pump For a Vehicle - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a heat pump for a vehicle, and more specifically, to a heat pump for a vehicle including a double loop having a refrigerant loop and a cooling water loop and configured to perform cooling/heating/defrosting/dehumidifying operations by using the double loop. An embodiment of the present invention provides a double loop type heat pump for a vehicle including a first fluid line, through which a first fluid flows, and a second fluid line, through which a second fluid flows, wherein a compressor, a first direction switching valve, an internal heat exchanger, a first expansion unit, a second direction switching valve, a gas/liquid separating unit, an external heat exchanger, a second expansion unit, a third heat exchanger, and an accumulator are disposed on the first fluid line, the first fluid is supplied to the first expansion unit after passing through the internal heat exchanger through driving of the first direction switching valve or is supplied directly to the first expansion unit without passing through the internal heat exchanger, and the second fluid is supplied to the external heat exchanger after passing through the gas/liquid separating unit through driving of the second direction switching valve and is supplied directly to the external heat exchanger without passing through the gas/liquid separating unit.

Description

자동차용 히트펌프{Heat Pump For a Vehicle}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a heat pump for a vehicle,

본 발명은 자동차용 히트펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉매루프, 냉각수루프를 포함하는 이중루프(secondary-loop)로 구성되고 이중루프로서 상호 연동하여 냉방/난방/제상/제습운전을 수행하는 자동차용 히트펌프에 대한 발명이다. The present invention relates to a heat pump for an automobile, and more particularly, to a heat pump for an automobile, which is composed of a secondary-loop including a coolant loop and a cooling water loop, and performs a cooling / heating / defrosting / The present invention relates to an automotive heat pump.

근래에 지구환경문제와 대기환경의 개선요구에 동반하여 대체에너지를 동력원으로 하는 자동차 또는 저공해차에 대한 도입 욕구가 높아지고 있다. In recent years, along with the demand for improvement of the global environment and the atmospheric environment, the demand for introduction of automobiles or low pollution vehicles powered by alternative energy sources is increasing.

이에 대체에너지를 사용하는 차량으로는 배터리와 전동모터를 사용하는 전기자동차, 그리고 구동원으로서 전동모터와 엔진을 병용하는 하이브리드 자동차가 주목되고 있다. As a vehicle using alternative energy, an electric vehicle using a battery and an electric motor, and a hybrid vehicle using an electric motor and an engine as a drive source are attracting attention.

가솔린 또는 디젤 등을 원료로 하는 일반적인 내연기관의 경우 내연기관으로부터의 열원을 이용하여 난방운전을 할 수 있으나 전기자동차의 경우에는 가열원으로서 엔진 내지 냉각수가 구비되지 않아 배터리에 의존할 수 밖에 없는데, 현재까지의 기술개발 수준에서는 배터리를 이용한 난방을 할 때, 차량의 주행거리가 급격히 감소하게 되는 기술적인 난점이 존재한다. 하이브리드 자동차에서도 엔진을 정지하여 전동모터만으로 주행하는 모터주행모드가 있는데 이 구간에서는 배터리의 용량으로만 주행해야 하므로 전기자동차에서처럼 난방시에 충분한 열원을 확보하지 못하는 경우가 발생한다. 따라서, 전기자동차와 하이브리드 자동차에 일반 엔진을 쓰는 자동차에 장착되는 공조장치를 그대로 적용하면, 난방운전시의 열원이나 냉방운전시의 압축기 구동력을 충분히 제공 받지 못하는 문제가 발생한다.In a general internal combustion engine using gasoline, diesel, or the like as a raw material, heating operation can be performed using a heat source from an internal combustion engine. However, in the case of an electric vehicle, an engine or cooling water is not provided as a heating source, At the level of technology development to date, there is a technical difficulty that the driving distance of the vehicle is drastically reduced when the battery is heated. Even in a hybrid vehicle, there is a motor driving mode in which the engine is stopped and driven only by an electric motor. In this section, the vehicle needs to travel only at the capacity of the battery, so that a sufficient heat source may not be secured at the time of heating as in an electric vehicle. Therefore, when an air conditioner installed in an automobile that uses a general engine for an electric vehicle and a hybrid vehicle is directly applied, there arises a problem that the heat source at the time of heating operation and the compressor driving force at the time of cooling operation are not sufficiently provided.

이러한 연유에서 전기자동차나 하이브리드 자동차에 냉난방을 실시하려면 종래의 냉난방장치의 한계를 극복할 필요성이 있는 바, 이 문제를 극복하기 위한 방안의 하나로서, 주로 가정용 냉난방장치로 활용되어오는 히트펌프를 자동차에 적용하는 방법이 제안되었다.In order to overcome this problem, it is necessary to overcome the limitations of the conventional heating and cooling apparatus for cooling and heating the electric vehicle or the hybrid vehicle in such a case. As one of the measures to overcome this problem, the heat pump, A method for applying the present invention to a display device is proposed.

히트펌프란 저온의 열을 흡수하여 흡수된 열을 고온으로 이동시키는 것을 말한다. 일 예로서의 히트펌프는 액체 냉매가 증발기 내에서 증발하고 주위에서 열을 빼앗아 기체가 되며, 다시 응축기에 의해 주위에 열을 방출하면서 액화되는 사이클을 가진다. 이를 전기자동차 또는 하이브리드 자동차에 적용하면, 종래 일반적인 공조장치에 부족한 열원을 확보할 수 있는 장점이 있다.A heat pump refers to absorbing low temperature heat and moving the absorbed heat to high temperature. In one example, the heat pump has a cycle in which the liquid refrigerant evaporates in the evaporator, takes heat away from the evaporator, becomes a gas, and is again liquefied while releasing heat to the surroundings by the condenser. When this is applied to an electric vehicle or a hybrid vehicle, there is an advantage that a heat source insufficient for a conventional air conditioner can be secured.

물론 종래에도 히트펌프를 자동차에 적용하려는 시도들은 있었다.Of course, there have been attempts to apply heat pumps to automobiles.

한국 공개특허공보 제10-2000-0063254를 참조하면, 히트펌프로서 공기순환유니트의 하류측에 설치되어 엔진의 냉각수가 순환하는 온수히터와, 공기순환유니트의 상류측에 설치되어 공기순환유니트의 외부에 설치된 압축기 및 응축기와 함께 냉매사이클을 형성하는 실내열교환기와, 난방운전시에 상기 압축기에서 토출된 냉매를 바이패스시키는 제1바이패스라인과, 공기순환유니트의 외부에 설치되어 상기 온수히터에서 나온 엔진의 냉각수와 상기 실내열교환기에서 나온 냉매를 열교환시키는 이중관 열교환기를 포함하되, 상기 실내열교환기의 냉매입구측에 설치된 제1전자팽창밸브와, 상기 이중관 열교환기의 냉매입구측에 설치된 제2전자팽창밸브와, 상기 제1전자팽창밸브 및 제2전자팽창밸브의 개도를 제어하는 제어수단을 구비한 히트펌프를 개시하였다. Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2000-0063254 discloses a heat pump comprising: a hot water heater as a heat pump which is installed on the downstream side of an air circulation unit and circulates cooling water of an engine; an air heater provided on the upstream side of the air circulation unit, A first bypass line for bypassing the refrigerant discharged from the compressor in the heating operation, and a second bypass line provided outside the air circulation unit for discharging the refrigerant discharged from the hot water heater A first electronic expansion valve disposed at a refrigerant inlet side of the indoor heat exchanger and a second electronic expansion valve disposed at a refrigerant inlet side of the dual pipe heat exchanger, Discloses a heat pump having an expansion valve and control means for controlling the opening degree of the first electronic expansion valve and the second electronic expansion valve It was.

그리고 한국 등록특허공보 제10-1669826을 참조하면, 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 제2팽창수단과, 상기 제2팽창수단의 입구측 냉매순환라인과 상기 증발기의 출구측 냉매순환라인을 연결하도록 설치되어 히트펌프 모드시 냉매가 제2팽창수단 및 증발기를 바이패스하도록 하는 바이패스라인을 포함하여 이루어진 차량용 히트펌프 시스템에 있어서, 상기 냉매순환라인상에는, 히트펌프 모드시 차실내 제습을 수행할 수 있도록 상기 냉매순환라인을 순환하는 냉매의 일부를 상기 증발기측으로 공급하는 제습라인이 설치되되, 상기 제습라인은, 상기 제1팽창수단의 출구측 냉매순환라인과 상기 증발기의 입구측 냉매순환라인을 연결하도록 설치되어, 상기 제1팽창수단을 통과하고 실외열교환기로 유입되기 전의 냉매 일부를 증발기측으로 공급하도록 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템을 개시하였다.In addition, Korean Patent Registration No. 10-1669826 discloses a refrigerant circulation system including a compressor installed on a refrigerant circulation line for compressing and discharging a refrigerant, and a heat exchanger installed inside the air conditioner case for exchanging heat between the air in the air conditioner case and the refrigerant discharged from the compressor 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; 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; A first expansion means provided on a refrigerant circulation line between the indoor heat exchanger and the outdoor heat exchanger for expanding the refrigerant; a second expansion means provided on the refrigerant circulation line at the inlet side of the evaporator for expanding the refrigerant; , And an inlet-side refrigerant circulation line of the second expansion means and an outlet-side refrigerant circulation line of the evaporator And a bypass line through which the refrigerant bypasses the second expansion means and the evaporator in the heat pump mode, wherein the refrigerant circulation line is provided with a bypass line for performing a dehumidification in the passenger compartment And a dehumidifying line for supplying a part of the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line to the evaporator side is provided, wherein the dehumidifying line connects the outlet refrigerant circulation line of the first expansion means and the inlet refrigerant circulation line of the evaporator And a portion of the refrigerant passing through the first expansion means and before entering the outdoor heat exchanger is provided to the evaporator side.

이들 선행기술의 차량용 히트펌프에 의하면, 냉방 및 난방을 최적으로 제어할 수 있게 되고, 차실 내 원활한 제습작용도 할 수 있는 등의 장점이 있으나, 이들 발명 모두 냉/난방/제습 등의 다양한 모드를 작동하기 위해서 많은 바이패스 라인과 밸브들을 구성하여 매우 복잡한 시스템을 형성하고 있다. 나아가 외기 온도가 극저온인 환경(예컨대 겨울철)에서는 외부 열교환기가 쉽게 착상될 수 있는데 이를 제거하기 위해서도 바이패스라인을 포함한 복잡한 냉매 제상루프를 이용하여 제거하는 방식들이 다수를 이룬다.According to these prior art vehicle heat pumps, it is possible to optimally control cooling and heating, and also to perform a dehumidifying operation smoothly in a vehicle interior. However, all of these inventions have various modes such as cooling / heating / Many bypass lines and valves are configured for operation to form a very complex system. Furthermore, in an environment where the outside air temperature is extremely low (for example, during winter), the external heat exchanger can be easily conceived. In order to remove the external heat exchanger, a complicated refrigerant defrost loop including a bypass line is used to remove the refrigerant.

종래기술과 같이 많은 바이패스라인과 밸브들을 구성할 경우 그만큼 히트펌프 시스템의 조립과 제조 공정이 복잡하고, 복잡해진 라인을 따라 냉매의 압력 강하량이 커져 결과적으로 효율이 저하되는 문제가 발생하며, 각 운전 모드별 냉매 루프 제어가 복잡해진다는 문제도 발생한다. 이로 인해 히트펌프 시스템을 채용함으로써 얻을 수 있는 장점에 비해 제어의 복잡성, 원가의 상승으로 인한 단점들이 만만치 않아 그 효용성이 있는지에 대한 논란이 있는 실정이다.When a large number of bypass lines and valves are constructed as in the prior art, the assembling and manufacturing processes of the heat pump system are complicated and the pressure drop of the refrigerant increases along the complicated line, There arises a problem that the refrigerant loop control for each operating mode becomes complicated. There is controversy as to whether the advantages of the heat pump system can be overcome due to the complexity of the control and the increase of the cost.

차량용 배터리에 한계가 있는 한 종래의 공조장치의 개조 내지 신개념의 공조장치에 대한 개발이 필요한 것은 분명한 사실이다. As long as there is a limitation on the battery for a vehicle, it is obvious that a conventional air conditioner should be modified or an air conditioner of a new concept should be developed.

시대적 흐름인 대체에너지 개발에 발맞추어 전기자동차 또는 하이브리드 차에 적합한 새로운 공조장치의 개발의 필요가 있다. There is a need to develop a new air conditioner suitable for electric cars or hybrid cars in keeping with the development of alternative energy, which is a trend of the times.

아울러 자동차의 연비 향상을 위해 자동차 설비 및 부품의 컴팩트(compact)화, 다운사이징(downsizing)화의 추세에도 발맞추어 공조장치 구성을 간단하게 구성할 필요성도 존재한다.In addition, there is also a need to easily configure the air conditioning system to keep pace with the trend of downsizing and compacting of automobile equipment and components in order to improve the fuel efficiency of automobiles.

이러한 요구에 부응하기 위해, 본 발명에서는 그 일 실시예로서 불필요한 바이패스 라인을 없애 종래 기술의 히트펌프 시스템에 비해 구조적, 제어적 복잡성을 탈피한 히트펌프 시스템으로서, 냉매루프와 냉각수루프로 구성된 이중루프를 구성하는 히트펌프 시스템을 제공하고자 한다.In order to meet such a demand, the present invention eliminates unnecessary bypass lines as an embodiment of the present invention, thereby avoiding the structural and control complexity of the conventional heat pump system. Thereby providing a heat pump system constituting a loop.

특히, 외기 온도가 저온일 때 난방운전을 가동하면, 외부 열교환기에 서리가 착상되는 현상이 발생하는데, 착상된 서리에 의해 외부열교환기에서의 열교환이 원활하지 않게 되어 난방성능이 저하되는 문제로 이어진다. 따라서 본 발명에서는 외기 온도가 저온 일 때, 난방성능을 유지하면서 외부열교환기에 서리 착상을 방지하는 히트펌프 구성과, 히트펌프 동작방법을 제안하고자 한다. Particularly, when the heating operation is started when the outside air temperature is low, frost is conceived in the external heat exchanger, and the heat exchange in the external heat exchanger is not smooth due to the frost conceived, resulting in a problem of lowering the heating performance . Accordingly, the present invention proposes a heat pump construction and a heat pump operation method that prevent frost formation on the external heat exchanger while maintaining the heating performance when the outside air temperature is low.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1유체가 유동하는 제1유체라인과 제2유체가 유동하는 제2유체라인을 포함하는 이중루프(secondary-loop)형 자동차용 히트펌프로서, 상기 제1유체라인 상에 압축기, 제1방향전환밸브, 내부열교환기, 제1팽창수단, 제2방향전환밸브, 기액분리수단, 외부열교환기, 제2팽창수단, 제3열교환기, 어큐뮬레이터가 배치되되, 상기 제1유체는 상기 제1방향전환밸브의 구동에 의해 상기 내부열교환기를 통과하여 상기 제1팽창수단으로 공급되거나, 내부열교환기를 통과하지 않고 바로 상기 제1팽창수단으로 공급되고, 상기 제2유체는 상기 제2방향전환밸브에 구동에 의해 상기 기액분리수단을 통과하여 상기 외부열교환기로 공급되거나, 상기 기액분리수단을 통과하지 않고 바로 상기 외부열교환기로 공급되는 것을 특징으로 하는 자동차용 히트펌프를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a secondary-loop type vehicle comprising a first fluid line through which a first fluid flows and a second fluid line through which a second fluid flows, A heat pump comprising: a compressor having a compressor, a first direction switching valve, an internal heat exchanger, a first expansion means, a second direction switching valve, a gas-liquid separating means, an external heat exchanger, a second expansion means, And an accumulator is disposed in the first expansion valve and the first fluid is supplied to the first expansion means through the internal heat exchanger by driving the first direction switching valve or directly to the first expansion means without passing through the internal heat exchanger. And the second fluid is supplied to the external heat exchanger without passing through the gas-liquid separating means or passed through the gas-liquid separating means to the external heat exchanger by driving to the second direction switching valve A heat pump for an automobile.

일 실시예에 따르면 상기 히트펌프는 전기 자동차 및 하이브리드 자동차에서 사용되는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment, the heat pump is used in an electric vehicle and a hybrid vehicle.

일 실시예에 따르면 상기 제1유체는 냉매, 제2유체는 냉각수가 해당될 수 있다.According to one embodiment, the first fluid may be a refrigerant, and the second fluid may be a cooling water.

일 실시예에 따르면 상기 제2유체라인의 제1분기라인에 제1개폐밸브 및 캐빈쿨러가 배치되며, 제2분기라인에 제2개폐밸브 및 폐열회수부가 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first opening / closing valve and the cabin cooler are disposed in the first branch line of the second fluid line, and the second open / close valve and the waste heat recovery unit are disposed in the second branch line.

일 실시예에 따르면 상기 제1방향전환밸브는, 냉방모드에서, 상기 제1유체가 내부열교환기를 통과하지 않고 바로 제1팽창수단으로 공급되도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment, in the cooling mode, the first direction switching valve allows the first fluid to be directly supplied to the first expansion means without passing through the internal heat exchanger.

일 실시예에 따르면 상기 제1방향전환밸브는 난방모드, 제상모드 및 제습-난방모드에서 상기 제1유체가 내부열교환기를 통과하여 상기 제1팽창수단으로 공급되도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment, the first directional control valve may be configured to allow the first fluid to be supplied to the first expansion means through the internal heat exchanger in a heating mode, a defrost mode, and a dehumidification-heating mode.

일 실시예에 따르면 상기 제2방향전환밸브는 냉방모드 및 제상모드에서 상기 제1유체가 상기 기액분리수단을 통과하지 않고 바로 상기 외부열교환기로 공급되도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment, the second directional control valve is configured to supply the first fluid to the external heat exchanger directly without passing through the gas-liquid separating means in the cooling mode and the defrost mode.

일 실시예에 따르면 상기 제2방향전환밸브는 난방모드 및 제습-난방모드에서 상기 제1유체가 상기 기액분리수단을 통과하여 상기 외부열교환기로 공급되도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment, the second directional control valve is configured to allow the first fluid to be supplied to the external heat exchanger through the gas-liquid separating means in the heating mode and the dehumidifying-heating mode.

그리고 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1팽창수단, 제2팽창수단은 냉매라인을 선택적으로 완전 개방(full open)할 수 있도록 형성되는, 전자식팽창수단인 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first expansion means and the second expansion means are electronic expansion means formed to be capable of selectively opening the refrigerant line fully.

본 발명의 다른 실시예에 따르면 제1유체가 유동하는 제1유체라인 상에 압축기, 제1방향전환밸브, 내부열교환기, 제1팽창수단, 제2방향전환밸브, 기액분리수단, 외부열교환기, 제2팽창수단, 제3열교환기, 어큐뮬레이터가 배치되되, 상기 제1유체는 상기 제1방향전환밸브의 구동에 의해 상기 내부열교환기를 통과하여 상기 제1팽창수단으로 공급되거나, 내부열교환기를 통과하지 않고 바로 상기 제1팽창수단으로 공급되고, 상기 제2유체는 상기 제2방향전환밸브에 구동에 의해 상기 기액분리수단을 통과하여 상기 외부열교환기로 공급되거나, 상기 기액분리수단을 통과하지 않고 바로 상기 외부열교환기로 공급되는 것을 특징으로 하는 자동차용 히트펌프의 동작방법으로서, 상기 제1유체와 제2유체의 유동을 서로 연계하여 냉방모드, 난방모드, 제상모드 또는 제습-난방모드 중 어느 하나의 모드에서의 동작을 수행하되, 상기 난방모드 또는 제습-난방모드에서, 상기 제1유체는 상기 기액분리수단을 통과하여 액상의 제1유체와 기상의 제1유체로 분리되고, 액상의 제1유체만이 상기 외부열교환기로 흐르도록 제어되는 것을 특징으로 하는 자동차용 히트펌프의 동작방법을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method for controlling a flow rate of a fluid, comprising: a first fluid line through which a first fluid flows; a compressor; a first direction switching valve; an internal heat exchanger; a first expansion means; a second direction switching valve; Wherein the first fluid is supplied to the first expansion means through the internal heat exchanger by driving the first direction switching valve or through the internal heat exchanger without passing through the internal heat exchanger Liquid separating means and is supplied to the first expansion means, and the second fluid is supplied to the external heat exchanger through the gas-liquid separating means by driving to the second direction switching valve, Wherein the first fluid and the second fluid are supplied to an external heat exchanger, wherein the first fluid and the second fluid are supplied to a cooling mode, a heating mode, a defrost mode Wherein the first fluid flows through the gas-liquid separating means and flows through the first fluid in the liquid phase and the first fluid in the vapor phase in the dehumidifying-heating mode, , And only the first fluid in the liquid phase flows into the external heat exchanger. The present invention also provides a method of operating an automotive heat pump.

본 발명에서는 히트펌프 시스템의 바이패스라인을 최소화하는 발명을 제안하였다.In the present invention, the invention has been proposed in which the bypass line of the heat pump system is minimized.

종래의 히트펌프 시스템에서는 히트펌프 모드 구동을 위해 조립과 제조 공정이 복잡하고, 냉매의 압력 강하량이 커지는 문제가 발생하며, 각 운전 모드별 냉매 루프 제어가 어려운 문제가 있었다. 특히 외기 온도가 저온시 외부 열교환기에는 서리가 착상되는 문제가 발생하곤 하는데, 종래의 히트펌프 시스템에서는 이를 제거하기 위해 복잡한 냉매 루프를 이용한 제상운전을 통하여 제거를 하였다. 예컨대 기존의 기술은 내부 열교환기를 지난 중온고압의 냉매를 팽창밸브를 지나 외부열교환기를 거치지 않고 칠러(제3열교환기)로 바이패스 라인을 구성하여 유동시킨다.In the conventional heat pump system, the assembling and manufacturing processes are complicated for driving the heat pump mode, the pressure drop of the refrigerant is increased, and the refrigerant loop control for each operation mode is difficult. In particular, when the outside air temperature is low, frost is conceived in the external heat exchanger. In the conventional heat pump system, the defrosting operation is performed by using a complicated refrigerant loop in order to remove the frost. For example, in the conventional technology, the refrigerant at mid-high temperature and high pressure passing through the internal heat exchanger flows through the expansion valve and the bypass line by the chiller (third heat exchanger) without passing through the external heat exchanger.

그러나 본 발명에서는 기존의 히트펌프 시스템보다 간단한 구조로서 냉매 루프 길이가 짧으며, 제상 효율 측면에서도 종래기술보다 뛰어난 히트펌프 시스템을 제안한다. 바이패스라인을 생략하므로 원가를 절감할 수 있는 비용적 이점을 가지고, 냉매 루프 길이가 짧아 압력 강하량이 적어지는 기술적 이점을 가지며, 내부열교환기를 지난 냉매를 팽창시키지 않고 중온고압 상태로 외부열교환기로 순환시킬 수 있어 제상성능이 향상되고 제상 소요시간을 단축시킬 수 있는 장점이 있다. 부가적으로 제상운전시 난방성능이 감소되는 현상을 방지할 수 있는 이점도 갖는다.However, the present invention proposes a heat pump system that is shorter in length than a conventional heat pump system and has a shorter refrigerant loop length, and is superior in defrosting efficiency to the prior art. It has a technical advantage of reducing the cost because the bypass line is omitted and the cost is reduced and the refrigerant loop length is short so that the pressure drop amount is reduced and the internal heat exchanger is circulated to the external heat exchanger The defrost performance is improved and the defrosting time can be shortened. In addition, it has an advantage that the heating performance is prevented from being reduced during the defrosting operation.

제어적 측면에서 보면, 본 발명은 이중루프 시스템이므로 각 루프에 대해 온도 제어를 개별적으로 할 수 있게 되어 시스템 안정성 측면에서도 이점을 가지며, 시스템 고장진단 측면에서도, 시스템에 이상 발생시 루프별 개별적인 진단이 가능한 장점이 있다. From the control point of view, the present invention is a dual loop system, so temperature control can be individually performed for each loop, which is advantageous in terms of system stability. In the case of a system failure diagnosis, There are advantages.

아울러, 외기 온도가 저온일 때 난방운전을 가동하면, 외부 열교환기에 서리가 착상되고, 이에 따라 난방성능이 저하되는 문제를 해결한다. 히트펌프의 난방운전모드 또는 제습-난방운전모드 동작 시 제1유체를 외부열교환기에 유입시키기 전에 기액분리를 하여 액상의 유체만을 외부열교환기에 흐르게 함으로써, 외부열교환기에서의 증발온도가 상승하게 된다. 이로써 외부열교환기 표면에 착상이 지연되고 동시에 열교환성능이 향상되므로 난방성능이 좋아지는 효과를 얻는다.Further, when the heating operation is started when the outside air temperature is low, frost is conceived on the external heat exchanger, thereby solving the problem that the heating performance is deteriorated. Liquid separation is performed before the first fluid is introduced into the external heat exchanger in the heating operation mode or the dehumidification-heating operation mode of the heat pump, so that only the liquid fluid flows in the external heat exchanger, thereby raising the evaporation temperature in the external heat exchanger. As a result, the heating of the outer surface of the external heat exchanger is delayed and the heat exchange performance is improved, so that the heating performance is improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중루프를 구비한 히트펌프 시스템의 구성에서, 냉방운전모드에서의 제1유체, 제2유체 순환경로를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중루프를 구비한 히트펌프 시스템의 구성에서, 난방운전모드에서의 제1유체, 제2유체 순환경로를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중루프를 구비한 히트펌프 시스템의 구성에서, 제상운전모드에서의 제1유체, 제2유체 순환경로를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중루프를 구비한 히트펌프 시스템의 구성에서, 난방-제습운전모드에서의 제1유체, 제2유체 순환경로를 도시한 도면이다.
1 is a view showing a first fluid and a second fluid circulation path in a cooling operation mode in the construction of a heat pump system having a double loop according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a first fluid and a second fluid circulation path in a heating operation mode in the construction of a heat pump system having a dual loop according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a first fluid and a second fluid circulation path in the defrost operation mode in the construction of a heat pump system having a double loop according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view showing a first fluid and a second fluid circulation path in a heating-dehumidifying operation mode in a configuration of a heat pump system having a dual loop according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 ‘자동차용 히트펌프’에 대하여 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an automotive heat pump according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments are provided so that those skilled in the art can easily understand the technical spirit of the present invention, and thus the present invention is not limited thereto. In addition, the matters described in the attached drawings may be different from those actually implemented by the schematic drawings to easily describe the embodiments of the present invention.

어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형'의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. The expression "including" any element is merely referred to as being an "open" expression and should not be understood as excluding the additional elements.

나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다. Further, when a component is referred to as being connected or connected to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it should be understood that there may be other components in between.

또한 '제1, 제2' 등과 같은 표현은 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.Also, the expressions such as 'first, second', etc. are used only to distinguish a plurality of configurations, and do not limit the order or other features between configurations.

도 1 내지 도 4를 참조로 본원발명의 자동차용 히트펌프 시스템 및 히트펌프 동작방법에 대해 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중루프를 구비한 히트펌프 시스템의 구성에서, 냉방운전모드에서의 제1유체, 제2유체 순환경로를 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중루프를 구비한 히트펌프 시스템의 구성에서, 난방운전모드에서의 제1유체, 제2유체 순환경로를 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중루프를 구비한 히트펌프 시스템의 구성에서, 제상운전모드에서의 제1유체, 제2유체 순환경로를 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중루프를 구비한 히트펌프 시스템의 구성에서, 제습-난방운전모드에서의 제1유체, 제2유체 순환경로를 도시한 도면이다.1 to 4, an automotive heat pump system and a heat pump operation method according to the present invention will be described. 1 is a view showing a first fluid and a second fluid circulation path in a cooling operation mode in the construction of a heat pump system having a double loop according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view showing a first fluid and a second fluid circulation path in a heating operation mode in the construction of a heat pump system having a dual loop according to an embodiment of the present invention. 3 is a view showing a first fluid and a second fluid circulation path in the defrost operation mode in the construction of a heat pump system having a double loop according to an embodiment of the present invention. 4 is a view showing a first fluid and a second fluid circulation path in the dehumidification-heating operation mode in the construction of a heat pump system having a double loop according to an embodiment of the present invention.

먼저, 본원발명의 일 실시예에 따른 자동차용 히트펌프의 구성은 다음과 같다. 본 발명의 자동차용 히트펌프의 구성은 이중루프(secondary-loop)로 구성됨을 주요 특징으로 한다. 이중루프(secondary-loop)인 경우 제1유체가 유동하는 제1유체라인(line 1)상의 구성들과 제2유체가 유동하는 제2유체라인(line 2)상의 구성들로 이루어진다. 본 발명의 자동차가 전기자동차인 경우 제1유체와 제2유체는 서로 다른 냉매를 의미할 수 있고, 하이브리드 자동차인 경우에 제1유체는 냉매를 제2유체는 제1유체와 다른 냉매 또는 냉각수를 의미할 수 있다. 바람직하게는 상기 제1유체는 차실내의 공조를 위해 마련되는 냉매, 상기 제2유체는 워터펌프(PUMP)를 통해 차량 내부에 유동하는 냉각수라인일 수 있다. First, the structure of a heat pump for a vehicle according to an embodiment of the present invention is as follows. The main feature of the heat pump of the present invention is that it is composed of a secondary-loop. In the case of a dual-loop configuration, configurations on a first fluid line (line 1) through which a first fluid flows and configurations on a second fluid line (line 2) through which a second fluid flows. When the vehicle of the present invention is an electric vehicle, the first fluid and the second fluid may denote different refrigerants. In the case of a hybrid vehicle, the first fluid may be a refrigerant and the second fluid may be a refrigerant or a coolant different from the first fluid. It can mean. Preferably, the first fluid may be a refrigerant provided for air conditioning of a passenger compartment, and the second fluid may be a cooling water line flowing into a vehicle through a water pump (PUMP).

본 발명의 히트펌프 시스템은 화석연료를 사용하는 내연기관을 구비하지 않고 배터리만으로 구동하는 전기 자동차 및, 내연기관과 배터리가 동시에 장착된 하이브리드자동차에 적용될 수 있을 것이다. 일 실시예에 따라 상기 전기 자동차에 본 발명의 히트펌프 시스템이 적용되는 경우라면 엔진의 냉각을 위한 냉각수라인을 별도로 구성하지 않으므로, 상기 제2유체는 냉각수가 아닌 냉매가 적용됨이 바람직하다.The heat pump system of the present invention may be applied to an electric vehicle that does not have an internal combustion engine using fossil fuel but that is driven only by a battery and a hybrid vehicle that is equipped with an internal combustion engine and a battery. According to an embodiment of the present invention, when the heat pump system of the present invention is applied to the electric vehicle, a cooling water line for cooling the engine is not separately provided. Therefore, the second fluid is preferably a refrigerant other than cooling water.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 히트펌프는 제1유체가 유동하는 제1유체라인(line 1)과 제2유체가 유동하는 제2유체라인(line 2)을 포함하는 이중루프(secondary-loop)형 자동차용 히트펌프로서, 상기 제1유체라인(line 1)상에 압축기, 제1방향전환밸브, 내부열교환기, 제1팽창수단, 제2방향전환밸브, 기액분리수단, 외부열교환기, 제2팽창수단, 제3열교환기, 어큐뮬레이터가 배치되고, 제2유체라인(line 2)의 제1분기라인(line 2-1)에 제1개폐밸브(240) 및 캐빈쿨러(140)가 배치되며, 제2유체라인(line 2)의 제2분기라인(line 2-2)에 제2개폐밸브(250) 및 폐열회수부(150)가 배치될 수 있다.A heat pump for an automobile according to an embodiment of the present invention includes a secondary fluid line (line 1) through which a first fluid flows and a second fluid line (line 2) through which a second fluid flows, a first direction switching valve, an internal heat exchanger, a first expansion means, a second direction switching valve, a gas-liquid separating means, an external heat exchanger, and a second heat exchanger are provided on the first fluid line (line 1) The first opening and closing valve 240 and the cabin cooler 140 are arranged in the first branch line (line 2-1) of the second fluid line (line 2), the second expansion means, the third heat exchanger and the accumulator And the second open / close valve 250 and the waste heat recovery unit 150 may be disposed in the second branch line (line 2-2) of the second fluid line (line 2).

보다 구체적으로 제1유체가 유동하는 제1유체라인(line 1) 상에는, 제1유체를 압축하여 토출하는 압축기(COMP); 상기 제1유체를 차실 내의 공기와 열교환시키는 내부열교환기(110); 상기 제1유체를 외기와 열교환시키는 외부열교환기(120); 상기 내부열교환기(110)와 외부열교환기(120) 사이의 제1유체라인 상에 배치되고, 제1유체를 팽창 가능하도록 마련되는 제1팽창수단(220); 상기 외부열교환기(120)에 유입되는 상기 제1유체 중 액체만 분리하여 외부열교환기(120)에 흐르게 하는 기액분리수단(300); 제1유체라인 상에 배치되고, 상기 외부열교환기(120)를 통과한 제1유체를 팽창 가능하도록 마련되는 제2팽창수단(230); 상기 제2팽창수단(230)을 통과한 제1유체라인 상의 액상과 기상의 냉매중 기상의 냉매를 상기 압축기에 유입시키는 어큐뮬레이터(ACC); 상기 제2팽창수단(230)과 상기 어큐뮬레이터(ACC) 사이의 제1유체라인(line 1) 상에 배치되고, 제2유체와 열교환 가능한 제3열교환기(130)가 배치된다. More specifically, on the first fluid line (line 1) through which the first fluid flows, a compressor (COMP) for compressing and discharging the first fluid; An internal heat exchanger (110) for heat-exchanging the first fluid with air in the passenger compartment; An external heat exchanger (120) for heat-exchanging the first fluid with outside air; A first expansion means (220) disposed on a first fluid line between the internal heat exchanger (110) and the external heat exchanger (120), the first expansion means (220) being arranged to expand the first fluid; Liquid separating means (300) for separating only the liquid in the first fluid flowing into the external heat exchanger (120) and flowing it to the external heat exchanger (120); A second expansion means (230) disposed on the first fluid line, the second expansion means being arranged to expand the first fluid passing through the external heat exchanger (120); An accumulator (ACC) for introducing gaseous refrigerant in the liquid phase and gaseous phase refrigerant on the first fluid line passing through the second expansion means (230) into the compressor; A third heat exchanger 130 disposed on the first fluid line 1 between the second expansion means 230 and the accumulator ACC and capable of heat exchange with the second fluid is disposed.

또한, 상기 제2유체가 유동하는 제2유체라인(line 2)은, 차실 내의 공기와 열교환하는 캐빈쿨러(140)와 연결되고, 폐열을 획득하여 제1유체에 제공하기 위해 마련된 폐열회수부(150)와 연결될 수 있으며, 상기 제2유체라인(line 2) 상에는, 캐빈쿨러(140)로의 유동을 개폐(또는 단속)하는 제1개폐밸브(240)와 폐열회수부(150)로의 유동을 개폐(또는 단속)하는 제2개폐밸브(250)가 구비될 수 있다. The second fluid line (line 2) through which the second fluid flows is connected to a cabin cooler 140 that performs heat exchange with the air in the passenger compartment and is connected to a waste heat recovery unit The first fluid line (line 2) may be connected to the first open / close valve 240 and the waste heat recovery unit 150 for opening / closing the flow to / from the cabin cooler 140, (Or intermittently) the second open / close valve 250 may be provided.

아울러, 본 발명의 히트펌프는 상기 압축기(COMP)로부터 토출되는 제1유체의 유동방향을 전환하는 제1방향전환밸브(210)와 제1팽창수단(220)을 통과한 제1유체를 외부열교환기(120)에 직접 공급하거나 기액분리수단(300)으로 공급하는 제2방향전환밸브(260)를 더 포함할 수 있다.The heat pump of the present invention further includes a first direction switching valve 210 for switching the flow direction of the first fluid discharged from the compressor COMP and a first fluid passing through the first expansion means 220, And a second direction switching valve 260 for directly supplying the gas to the gas-liquid separating means 300 or supplying it to the gas-liquid separating means 300.

다시 한번 도 1을 자세히 살펴보면 제1유체라인(line 1)상에는 압축기(COMP), 방향전환밸브(210), 내부열교환기(110), 제1팽창수단(220), 제2방향전환밸브(260), 기액분리수단(300), 외부열교환기(120), 제2팽창수단(230), 제3열교환기(130)의 제1유체파트(131), 어큐뮬레이터(ACC)가 구비되며, 제2유체라인(line 2)상에는 제3열교환기(130)의 제2유체파트(132), 펌프(pump), 제1개폐밸브(240), 캐빈쿨러(140), 제2개폐밸브(250), 폐열회수부(150)가 구비된다.1, a compressor COMP, a directional control valve 210, an internal heat exchanger 110, a first expansion means 220, a second directional control valve 260, and a second directional control valve 260 are disposed on a first fluid line (line 1) A first fluid part 131 of the third heat exchanger 130 and an accumulator ACC are provided in the first fluid passage 130. The first fluid part 131 and the second fluid part 131 of the second fluid On the line 2, a second fluid part 132 of the third heat exchanger 130, a pump, a first opening / closing valve 240, a cabin cooler 140, a second opening / closing valve 250, A recovery unit 150 is provided.

제1유체라인(line 1)상에 구비된 제1방향전환밸브(210)는 상기 압축기(COMP)로부터 배출되는 제1유체를 차량의 공조모드에 따라 상기 내부열교환기(110) 측으로 공급하거나 내부열교환기(110)를 거치지 않고 외부열교환기(120)에 직접적으로 공급하게 된다. 이를 위해 제1방향전환밸브(210)는 3-Way 밸브로 이루어질 수 있다. 제1방향전환밸브(210)가 3-Way 밸브인 경우 제1유체를 외부열교환기(120)에 공급하는 동작과, 내부열교환기(110)에 제1유체를 공급하는 동작은 선택적으로 이루어질 수 있다.The first directional control valve 210 provided on the first fluid line line 1 supplies the first fluid discharged from the compressor COMP to the internal heat exchanger 110 side according to the air conditioning mode of the vehicle, To the external heat exchanger (120) without passing through the heat exchanger (110). For this purpose, the first directional control valve 210 may be a 3-way valve. When the first directional control valve 210 is a 3-way valve, the operation of supplying the first fluid to the external heat exchanger 120 and the operation of supplying the first fluid to the internal heat exchanger 110 may be selectively performed .

나아가 상기 압축기(COMP)와 제1방향전환밸브(210)를 연결하는 제1유체라인(line 1)상에는 압력센서(미도시)가 장착되어 상기 압축기(COMP)로부터 압축된 상태로 배출되는 냉매의 압력을 감지할 수 있다. Further, a pressure sensor (not shown) is mounted on the first fluid line (line 1) connecting the compressor COMP and the first directional control valve 210 so that the refrigerant discharged from the compressor COMP in a compressed state Pressure can be detected.

구체적으로 상기 제1방향전환밸브(210)는, 냉방모드에서, 상기 제1유체가 내부열교환기(110)를 통과하지 않고 바로 제1팽창수단(220)으로 공급되도록 한다. 이때 압축기(COMP)에서 토출된 고온, 고압의 제1유체는 제1팽창수단(220)을 그대로 통과하여 외부열교환기(120)에서 증발한다. 반면, 상기 제1방향전환밸브(210)는 난방모드, 제상모드 및 제습-난방모드에서 상기 제1유체가 내부열교환기(110)를 통과하여 상기 제1팽창수단(220)으로 공급되도록 한다. 이때 압축기(COMP)에서 토출된 고온, 고압의 제1유체는 내부열교환기(110)를 통과하면서 응축되므로 온도가 낮아지고, 응축된 이후의 제1유체가 제1팽창수단(220)을 거쳐, 외부열교환기(120)측으로 유입된다.Specifically, the first direction switching valve 210 allows the first fluid to be directly supplied to the first expansion means 220 without passing through the internal heat exchanger 110 in the cooling mode. At this time, the high-temperature and high-pressure first fluid discharged from the compressor (COMP) passes through the first expansion means (220) and evaporates in the external heat exchanger (120). Meanwhile, the first directional control valve 210 allows the first fluid to be supplied to the first expansion means 220 through the heat exchanger 110 in the heating mode, the defrost mode, and the dehumidification-heating mode. At this time, since the first fluid of high temperature and high pressure discharged from the compressor COMP is condensed while passing through the internal heat exchanger 110, the temperature is lowered, and the first fluid after being condensed passes through the first expansion means 220, And flows into the heat exchanger 120 side.

본 발명의 제2방향전환밸브(260)는 제1유체를 차량의 공조모드에 따라 외부열교환기(120)에 직접 공급하거나 기액분리수단(300)으로 공급할 수 있다. 냉방모드와 제상모드에서는 제1유체가 기액분리수단(300)을 통과하지 않고 외부열교환기(120)에 바로 유입되며, 난방모드와 제습-난방모드에서는 제1유체가 기액분리수단(300)을 통과한후 외부열교환기(120)로 간접적으로 유입된다. The second directional control valve 260 of the present invention can directly supply the first fluid to the external heat exchanger 120 or to the gas-liquid separating means 300 according to the air conditioning mode of the vehicle. In the cooling mode and the defrost mode, the first fluid flows directly into the external heat exchanger 120 without passing through the gas-liquid separating means 300. In the heating mode and the dehumidifying-heating mode, the first fluid flows into the gas- And then flows into the external heat exchanger 120 indirectly.

보다 구체적으로 난방모드와 제습-난방모드에서는 제1유체가 기액분리수단(300)을 거친 다음 액상의 제1유체와 기상의 제1유체로 분리되어 분리된 액상의 제1유체만이 외부열교환기(120)에 유입되고, 기상의 제1유체는 외부열교환기(120)를 우회하여 제2팽창수단(230)으로 바로 유입된다. 이 과정에서 액상의 제1유체만이 외부열교환기(120)에 유입되므로 외부열교환기(120)에서의 증발온도가 상승하게 되고, 이는 외부열교환기에 서리가 착상되는 현상을 방지 또는 지연시키게 된다. 이를 통해 열교환성능이 향상되며 궁극적으로 난방성능이 향상된다.More specifically, in the heating mode and the dehumidification-heating mode, only the first fluid is separated from the liquid first fluid and the gaseous first fluid after the first fluid is passed through the gas-liquid separator 300, And the first fluid in the gaseous state bypasses the external heat exchanger 120 and flows directly into the second expansion means 230. [ In this process, only the first liquid in the liquid phase flows into the external heat exchanger 120, so that the evaporation temperature of the external heat exchanger 120 is raised, which prevents or delays frost congestion in the external heat exchanger. This improves the heat exchange performance and ultimately improves the heating performance.

제2방향전환밸브(260)또한 3-Way 밸브로 이루어질 수 있다. 제2방향전환밸브(260)가 3-Way 밸브인 경우 제1유체가 곧바로 외부열교환기(120)에 공급되도록 하는 동작과, 제1유체가 기액분리수단(300)을 거쳐 공급되도록 하는 동작은 선택적으로 이루어질 수 있다.The second directional control valve 260 may also be a 3-way valve. Operation in which the first fluid is directly supplied to the external heat exchanger 120 when the second directional control valve 260 is a 3-way valve and operation in which the first fluid is supplied via the gas-liquid separating means 300 Can be made selectively.

본 발명의 기액분리수단(300)은 어큐뮬레이터(ACC)와 유사한 역할을 하지만, 기액분리수단(300)의 경우 일방에서 유입된 제1유체를 기상과 액상으로 분리하고, 분리된 기상의 제1유체는 외부열교환기(120) 후단으로, 액상의 제1유체는 외부열교환기(120)로 토출하는 수단인 반면, 어큐뮬레이터(ACC)에서는 기상과 액상의 분리기능은 기액분리수단(300)과 동일하게 수행하되, 기상의 제1유체만을 압축기(COMP)측으로 토출하고, 액상의 제1유체는 저장하거나 외부로 배출하는 점에서 다른 측면을 가진다.The gas-liquid separating means 300 of the present invention plays a role similar to that of the accumulator ACC. However, in the case of the gas-liquid separating means 300, the first fluid introduced from one side is separated into a gas phase and a liquid phase, Liquid separator 300 is a means for discharging the liquid first fluid to the external heat exchanger 120 while the accumulator ACC is a means for separating the gas phase and the liquid phase from the downstream end of the external heat exchanger 120 The first fluid is discharged to the compressor COMP, and the first fluid is stored or discharged to the outside.

한편, 제2유체라인(line 2)상에 구비된 캐빈쿨러(140)와 폐열회수부(150)는 병렬적으로 구성되며 제1개폐밸브(240), 제2개폐밸브(250)의 선택적인 개폐작동에 의해 제2유체가 캐빈쿨러(140)와 폐열회수부(150)측으로 선택적으로 흐를 수 있다. 다만, 경우에 따라서는 제1개폐밸브(240)와 제2개폐밸브(250)가 동시에 열려 캐빈쿨러(140)와 폐열회수부(150)로 제2유체가 동시에 흐를 수도 있다. 즉, 폐열원을 선택적으로 제공하여 제2유체의 온도를 변화시킬 수 있다.On the other hand, the cabin cooler 140 and the waste heat recovering unit 150 provided on the second fluid line (line 2) are configured in parallel, and the first open / close valve 240, the second open / close valve 250, The second fluid can selectively flow toward the cabin cooler 140 and the waste heat recovering unit 150 by the opening and closing operation. However, in some cases, the first opening / closing valve 240 and the second opening / closing valve 250 may be opened at the same time, and the second fluid may flow simultaneously to the cabin cooler 140 and the waste heat recovering unit 150. That is, the temperature of the second fluid can be changed by selectively providing the waste heat source.

실시예에 따라 상기 폐열회수부(150)는 전장품으로부터 폐열을 회수하거나 캐빈으로부터 폐열을 회수하는 것을 의미할 수 있다. 여기서 폐열회수부(150)측에 연결된 전장품은 예컨대 모터(M), 인버터, 컨버터, 배터리 등과 같이 발열이 가능한 제품을 의미할 수 있다. 그리고 폐열회수부(150)에 연결된 캐빈의 폐열은 캐빈룸 내부 및 외부에서 제공되는 모든 형태의 폐열을 의미하며, 예컨대 난방을 위해 별도로 마련되는 히팅수단, 캐빈룸 상부 자동차 표면에 설치되어 태양열 에너지를 회수하는 태양열 패널 등이 이에 해당될 수 있다. According to the embodiment, the waste heat recovery unit 150 may collect waste heat from electrical equipment or recover waste heat from the cabin. Here, the electrical component connected to the waste heat recovery unit 150 may mean a product that can generate heat, such as a motor M, an inverter, a converter, a battery, or the like. The waste heat of the cabin connected to the waste heat recovery unit 150 means all kinds of waste heat provided inside and outside the cabin room, for example, heating means separately provided for heating, This may be the solar panel that recovers.

본 발명의 제3열교환기(130)는 제1유체측 파트(131)와 제2유체측 파트(132)로 구분될 수 있다. 제3열교환기(130)는 두 개의 서로 다른 유체가 만나 각각의 유체가 가지는 열에너지를 전달하는데, 여기의 제3열교환기(130)에는 별도의 열 제공수단이 연결되지 않으므로 열역학 제3법칙에 따라 보다 뜨거운 온도를 가진 유체로부터 차가운 온도를 가지는 유체로 열이 전달될 것이다. 제3열교환기(130)에서 만나는 유체는 서로 혼합되지 않도록 구성되고, 이를 위해 제3열교환기(130)의 형상은 냉각기로 널리 쓰이는 칠러(chiller)와 같은 형상으로 형성됨이 바람직하다. The third heat exchanger 130 of the present invention may be divided into a first fluid side part 131 and a second fluid side part 132. [ The third heat exchanger 130 receives two different fluids and transmits thermal energy of the respective fluids. Since no separate heat providing means is connected to the third heat exchanger 130, the third heat exchanger 130 Heat will be transferred from a fluid with a hotter temperature to a fluid with a colder temperature. The fluid flowing in the third heat exchanger 130 is configured not to be mixed with each other. For this purpose, the shape of the third heat exchanger 130 is preferably formed like a chiller widely used as a cooler.

제2유체라인(line 2)의 역할은, 냉방시 제3열교환기(130)를 통해 뜨거운 제2유체의 열을 상대적으로 차가운 제1유체 측으로 이동시켜 캐빈쿨러(140)측을 차갑게 함으로써 차실 내를 냉방하며, 난방시에는 폐열을 회수하여 제3열교환기(130)를 통해 제1유체측으로 열을 전달하는 역할을 하며, 고도난방시에는 전장 폐열 및/또는 캐빈 측의 열을 함께 회수하여 제3열교환기(130)에 전달하는 역할을 할 수 있다.The function of the second fluid line (line 2) is to move the heat of the hot second fluid to the cooler first fluid side through the third heat exchanger 130 during cooling, thereby cooling the cabin cooler 140 side, And collects the waste heat at the time of heating to transfer heat to the first fluid side through the third heat exchanger 130. At the time of the advanced heating, the waste heat and / or the heat of the cabin side are recovered together, 3 heat exchanger (130).

이하, 본 발명의 자동차용 히트펌프의 동작방법을 도면을 참조로 더욱 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, an operation method of a heat pump for an automobile according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명의 자동차용 히트펌프의 동작방법에 따르면 제1유체가 유동하는 제1유체라인(line 1) 상에 압축기(COMP), 제1방향전환밸브(210), 내부열교환기(110), 제1팽창수단(220), 제2방향전환밸브(260), 기액분리수단(300), 외부열교환기(120), 제2팽창수단(230), 제3열교환기(130), 어큐뮬레이터(ACC)가 배치되되, 상기 제1유체는 상기 제1방향전환밸브(210)의 구동에 의해 상기 내부열교환기(110)를 통과하여 상기 제1팽창수단(220)으로 공급되거나, 내부열교환기(110)를 통과하지 않고 바로 상기 제1팽창수단(220)으로 공급되고, 상기 제2유체는 상기 제2방향전환밸브(260)의 구동에 의해 기액분리수단(300)을 통과하여 외부열교환기(120)로 공급되거나, 상기 기액분리수단(300)을 통과하지 않고 바로 상기 외부열교환기(120)로 공급되는 것을 특징으로 하는 자동차용 히트펌프의 동작방법으로서, 상기 제1유체와 제2유체의 유동을 서로 연계하여 냉방모드, 난방모드, 제상모드 또는 제습-난방모드 중 어느 하나의 모드에서의 동작을 수행하되, 상기 난방모드 또는 제상모드에서, 상기 제1유체는 상기 기액분리수단(300)을 통과하여 액상의 제1유체와 기상의 제1유체로 분리되고, 액상의 제1유체만이 상기 외부열교환기(120)로 흐르도록 제어되는 것을 특징으로 한다.According to the operation method of the automotive heat pump of the present invention, the compressor (COMP), the first direction switching valve (210), the internal heat exchanger (110), the first fluid line The second expansion valve 230, the third heat exchanger 130 and the accumulator ACC are connected to the expansion valve 220, the second direction switching valve 260, the gas-liquid separator 300, the external heat exchanger 120, The first fluid is supplied to the first expansion means 220 through the internal heat exchanger 110 by driving the first direction switching valve 210 or through the internal heat exchanger 110 And the second fluid is supplied to the external heat exchanger 120 through the gas-liquid separating means 300 by driving the second direction switching valve 260 Liquid separator (300), and is directly supplied to the external heat exchanger (120) without passing through the gas-liquid separator (300). Wherein the controller performs the operation in any one of a cooling mode, a heating mode, a defrost mode, and a dehumidification-heating mode by connecting the flows of the first fluid and the second fluid to each other, wherein in the heating mode or the defrost mode, The first fluid passes through the gas-liquid separating means 300 and is separated into a liquid first fluid and a gaseous first fluid so that only the liquid first fluid flows to the external heat exchanger 120 .

본 발명의 냉방모드, 난방모드, 제상모드, 제습-난방모드 on/off, 전환 및 온도 조절은 사용자의 선택 또는 차량의 제어기에 의해 자동적으로 조절 및 작동될 수 있다. 여기서 제어기란 차량에 마련된 통상의 VCU(Vehicle Control Unit)를 의미할 수 있다. The cooling mode, the heating mode, the defrost mode, the dehumidification-heating mode on / off, the switching and the temperature control of the present invention can be automatically adjusted and operated by the user's selection or the controller of the vehicle. Here, the controller may mean a conventional VCU (Vehicle Control Unit) provided in the vehicle.

한편, 본 발명의 제1팽창수단(220)과 제2팽창수단(230)은 냉매라인을 선택적으로 완전 개방(full open)할 수 있도록 형성되는, 전자식팽창수단인 것을 특징으로 할 수 있다. 사용자 또는 제어기의 입력에 따라 냉매라인의 개도량을 자유롭게 조절 가능하다. 배관 형상에 따라 개도량이 정해져, 냉매라인의 압력을 자유롭게 조절할 수 없는 기계식팽창수단과는 다르다. The first expansion means 220 and the second expansion means 230 of the present invention may be electronic expansion means formed to selectively open the refrigerant line fully. The opening amount of the refrigerant line can be freely adjusted according to the input of the user or the controller. Unlike the mechanical expansion means in which the amount of opening is determined according to the piping shape and the pressure of the refrigerant line can not be freely adjusted.

제어기는 압력센서(미도시)를 통해 수신된 제1유체의 압력정보와, 제2유체의 압력정보, 온도센서(미도시)를 통해 수신된 제1유체와 제2유체의 온도를 감지하여 이하에서 설명하는 각 공조모드에서 밸브를 압축기를 구동시키고, 각 팽창수단의 개도 및 개폐밸브의 개도를 조절하게 된다. 또한, 제어기는 차량의 공조모드와 전장품 폐열원의 온도상태에 따라 워터펌프의 유량을 조절하는 역할을 하거나, 개폐 도어 및 송풍팬의 풍량을 제어하는 역할도 할 수 있다. 아울러, 차량에 요구되는 난방부하 또는 차량 공조모드에 따라 상기 폐열회수부 폐열 회수 및 열량 제공 여부를 결정하는 것도 상기 제어기에서 수행한다.The controller senses the pressure information of the first fluid received through the pressure sensor (not shown), the pressure information of the second fluid, the temperature of the first fluid and the second fluid received through the temperature sensor (not shown) The valves are driven to operate the compressors to adjust the opening of each of the expansion means and the opening / closing valve. In addition, the controller may control the flow rate of the water pump according to the air-conditioning mode of the vehicle and the temperature state of the electrical waste heat source, or may control the airflow of the opening / closing door and the blowing fan. The controller also determines whether the waste heat recovery unit is provided with the heat recovery and the heat quantity according to the heating load required by the vehicle or the vehicle air conditioning mode.

도 1을 참조하여, 본 발명의 냉방모드에 대해 설명하기로 한다.The cooling mode of the present invention will be described with reference to Fig.

냉방운전방법으로서는, 상기 제1유체를 압축기(COMP), 제1팽창수단(220), 외부열교환기(120), 제2팽창수단(230), 제3열교환기(130), 어큐뮬레이터(ACC), 압축기(COMP) 순서대로 통과시키되, 상기 제1팽창수단(220)은 완전 개방(Full Open)시키고, 상기 제2유체를 제3열교환기(130), 캐빈쿨러(140), 제3열교환기(130) 순서대로 통과시키는 것을 특징으로 한다.As the cooling operation method, the first fluid is supplied to the compressor (COMP), the first expansion means 220, the external heat exchanger 120, the second expansion means 230, the third heat exchanger 130, the accumulator (ACC) The first expansion means 220 is fully opened and the second fluid is introduced into the third heat exchanger 130, the cabin cooler 140, the third heat exchanger 140, (130) in this order.

여기서는 제1방향전환밸브(210)의 내부열교환기(110)측으로의 경로는 폐쇄되고 외부열교환기(120) 측으로 직접 연결되는 경로만 개방된다. Here, the path of the first directional control valve 210 to the internal heat exchanger 110 side is closed and only the path directly connected to the external heat exchanger 120 side is opened.

그리고 제2방향전환밸브(210)의 기액분리수단(300)측으로의 경로는 폐쇄되고 외부열교환기(120) 측으로 직접 연결되는 경로만 개방된다. 따라서, 압축기(COMP)에서 토출되는 고온, 고압, 기상의 제1유체는 제1팽창수단(220)을 통과하여 외부열교환기(120)로 바로 유입된다. The path to the gas-liquid separating means 300 side of the second direction switching valve 210 is closed and only the path directly connected to the external heat exchanger 120 side is opened. Accordingly, the high-temperature, high-pressure, and gaseous first fluid discharged from the compressor (COMP) flows directly to the external heat exchanger (120) through the first expansion means (220).

이때, 제1팽창수단(220)은 완전 개방(full open)되어 제1유체의 압력강하 및 상태변화를 최소화한다. 따라서 압축기(COMP)로부터 토출된 고온, 고압, 기상의 제1유체는 제1팽창수단(220)을 그대로 통과한 다음 외부열교환기(120)에서 비로소 차가운 외기와 만나 열교환하게 되면서 응축되며, 이로 인해 기상의 제1유체가 액상의 제1유체로 변환한다.At this time, the first expansion means 220 is fully opened to minimize the pressure drop and the state change of the first fluid. Accordingly, the high-temperature, high-pressure, and gaseous first fluid discharged from the compressor COMP passes through the first expansion means 220 as it is, and is then condensed while being exchanged with the cool outside air by the external heat exchanger 120, The first fluid in the gas phase is converted into the first fluid in the liquid phase.

계속해서 상기 외부열교환기(120)를 통과한 제1유체는, 제2팽창수단(230)을 통과하는 과정에서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상의 제1유체가 된 후, 제3열교환기(130) 측으로 유입된다. Subsequently, the first fluid having passed through the external heat exchanger 120 is decompressed and expanded in the process of passing through the second expansion means 230 to become a low-temperature, low-pressure liquid first fluid, and then flows into the third heat exchanger 130 .

제3열교환기(130) 측으로 유입된 저온 저압의 액상의 제1유체는 제2유체라인상의 제2유체와 열교환할 수 있다. 이때, 제3열교환기(130)에서의 제1유체는 제2유체와 열교환하면서 증발함과 동시에 증발잠열에 의한 흡열작용으로 제2유체를 냉각하게 되며, 이로써 냉각된 제2유체가 캐빈쿨러(140) 측으로 공급되어 이곳에서 송풍팬(11)에 의해 공급된 공기를 냉각함으로써 냉방이 이루어지게 된다. 이 과정에서 도어(12)는 내부열교환기(110)측의 공기 유동은 폐쇄하고, 공조케이스 내로 유입된 후 캐빈쿨러(140)를 만나 차가워진 공기는 곧바로 차실 내로 토출하도록 한다.The low-temperature low-pressure liquid phase first fluid introduced into the third heat exchanger 130 can heat-exchange with the second fluid on the second fluid line. At this time, the first fluid in the third heat exchanger 130 evaporates while exchanging heat with the second fluid, and at the same time, the second fluid is cooled by an endothermic effect due to the latent heat of evaporation, whereby the cooled second fluid flows to the cabin cooler 140 so that the air supplied by the blowing fan 11 is cooled to be cooled. In this process, the door 12 closes the air flow on the side of the internal heat exchanger 110, flows into the air conditioner case, and then meets the cabin cooler 140 and discharges the cooled air directly into the passenger compartment.

이후, 제3열교환기(130)를 통과한 저온, 저압의 기상과 액상이 혼합된 제1유체는 어큐뮬레이터(ACC)를 통과하여 압축기(COMP)로 다시 유입됨으로써 사이클을 순환하게 된다. 어큐뮬레이터(ACC)에서는 상기 압축기(COMP)로 공급되는 냉매 중에서 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하여 압축기(COMP)로 기상 냉매만 공급될 수 있도록 하게 된다.Thereafter, the first fluid, which has passed through the third heat exchanger 130 and is mixed with the low-temperature and low-pressure gaseous and liquid phases, passes through the accumulator ACC and flows back to the compressor COMP, thereby circulating the cycle. The accumulator ACC separates the liquid refrigerant and the gaseous refrigerant from the refrigerant supplied to the compressor COMP so that only the gaseous refrigerant can be supplied to the compressor COMP.

즉, 상기 냉방모드에서 제1유체는 압축기로부터의 토출, 완전개방된 제1팽창수단(220)에서 그대로 통과, 외부열교환기(120)에서의 응축, 제2팽창수단(230)에서의 감압 팽창, 제3열교환기(130)에서의 증발되는 과정을 순차적으로 거치며, 제2유체는 제1유체에 의해 열을 빼앗긴 상태에서 공기와 만나 차실 내를 냉각시키게 된다. That is, in the cooling mode, the first fluid passes through the first expansion means 220 as it is discharged from the compressor, the first expansion means 220 is condensed in the external heat exchanger 120, the second expansion means 230 is decompressed, And evaporating in the third heat exchanger 130. The second fluid cools the inside of the vehicle by contacting with the air in a state in which heat is taken by the first fluid.

도 2를 참조하여, 난방모드에 대해 설명하기로 한다.Referring to Fig. 2, the heating mode will be described.

난방운전방법으로서는, 상기 제1유체를 압축기(COMP), 내부열교환기(110), 제1팽창수단(220), 기액분리수단(300), 외부열교환기(120), 제2팽창수단(230), 제3열교환기(130), 어큐뮬레이터(ACC), 압축기(COMP) 순서대로 통과시키되, 이때 상기 제2팽창수단(230)은 완전 개방(Full Open)시킨다. 그리고 상기 제2유체는 제3열교환기(130), 폐열회수부(150), 제3열교환기(130) 순서대로 통과시키는 것을 특징으로 한다.As the heating operation method, the first fluid is supplied to the compressor (COMP), the internal heat exchanger 110, the first expansion means 220, the gas-liquid separation means 300, the external heat exchanger 120, the second expansion means 230, The third heat exchanger 130, the accumulator ACC, and the compressor COMP in this order. At this time, the second expansion means 230 is fully opened. And the second fluid is passed through the third heat exchanger 130, the waste heat recovering unit 150, and the third heat exchanger 130 in this order.

여기서는 제1방향전환밸브(210)의 구동에 의해 내부열교환기(110)측으로의 경로는 개방되고 외부열교환기(120) 측으로 직접 연결되는 경로는 폐쇄된다. 따라서, 압축기에서 토출되는 고온, 고압, 기상의 제1유체는 내부열교환기(110)측으로 유입된다. Here, the path to the internal heat exchanger 110 side is opened by driving the first direction switching valve 210, and the path directly connected to the external heat exchanger 120 side is closed. Therefore, the high temperature, high pressure, and gaseous first fluid discharged from the compressor flows into the internal heat exchanger 110 side.

내부열교환기(110)측으로 유입된 고온, 고압, 기상의 제1유체는 송풍팬(11)을 통해 공조케이스 내부로 송풍된 공기와 열교환하면서 응축되어 기상의 제1유체가 액상의 제1유체로 변환한다. 내부열교환기(110)를 통과하는 공기는 온풍으로 바뀐 뒤, 차량 실내로 공급되어 차실 내를 난방하게 된다. The first fluid of high temperature, high pressure and gaseous phase introduced into the internal heat exchanger 110 is condensed while exchanging heat with the air blown into the air conditioning case through the blowing fan 11 to convert the gaseous first fluid into a liquid first fluid do. The air passing through the internal heat exchanger 110 is converted into a warm air and then supplied to the interior of the vehicle to heat the inside of the interior of the vehicle.

내부열교환기(110)를 통과한 제1유체는 제1팽창수단(220)을 지나면서 감압 팽창되어 저압의 제1유체가 된다.The first fluid passed through the internal heat exchanger 110 is decompressed and expanded through the first expansion means 220 to become a low-pressure first fluid.

난방모드에서는 제2방향전환밸브(210)의 구동에 의해 외부열교환기(120) 측으로 직접 연결되는 경로는 폐쇄되고, 기액분리수단(300)측으로의 경로만 개방된다.In the heating mode, the path directly connected to the external heat exchanger 120 side is closed by driving the second direction switching valve 210, and only the path to the gas-liquid separating means 300 side is opened.

기액분리수단(300)에 유입된 저압의 제1유체에는 기상과 액상이 혼재되어 있는데, 기액분리수단(300)에서 이를 분리하여 타방으로 토출하는 역할을 한다. 여기서 분리된 액상의 제1유체는 외부열교환기(120)로 공급된다. 외부열교환기(120)에서 액상의 제1유체는 증발하고, 이는 기액분리수단(300)에서 바로 외부열교환기(120) 후단으로 토출된 기상의 제1유체와 만난다. 그리고 저온, 저압의 기상과 액상의 혼합기 상태인 제1유체는 제3열교환기(130)를 통과하고 어큐뮬레이터(ACC)측으로 유입된다. The gas fluid and liquid phase are mixed in the low-pressure first fluid introduced into the gas-liquid separating means 300, and the gas-liquid separating means 300 separates the gas and liquid and discharges them to the other. The separated first fluid is supplied to the external heat exchanger 120. The first fluid in the liquid phase in the external heat exchanger 120 evaporates and meets with the gaseous first fluid discharged from the gas-liquid separating means 300 to the downstream end of the external heat exchanger 120. The first fluid in a low-temperature, low-pressure gas-liquid mixture state passes through the third heat exchanger 130 and flows into the accumulator (ACC).

이때, 제2팽창수단(230)은 완전개방(full open)되어 제1유체의 상태변화에 영향을 주지 않는다.At this time, the second expansion means 230 is fully opened and does not affect the state change of the first fluid.

제3열교환기(130) 측으로 유입된 제1유체는 제2유체라인(line 2)상의 제2유체와 열교환할 수 있다. 여기서 열교환은 선택적으로 이루어질 수 있으며, 주로 제1유체의 온도를 더 높여 난방성능을 향상시키고자 할 때 제1유체가 제2유체로부터 열을 제공받는 형태로 열교환한다. 예를 들어, 실외 온도가 소정 온도(예컨대, -10℃)이하의 저온 상태인 경우에는 제1유체의 유동에 의한 난방성능과 더불어, 제2유체로부터 적극적으로 폐열을 제공받는 운전모드(고(高)난방모드)를 수행하여 차량에 요구되는 난방 부하를 만족시킬 수 있다. The first fluid introduced into the third heat exchanger 130 may be heat-exchanged with the second fluid on the second fluid line (line 2). The heat exchange may be selectively performed, and the first fluid exchanges heat in the form of receiving heat from the second fluid in order to improve the heating performance by mainly increasing the temperature of the first fluid. For example, when the outdoor temperature is a low temperature state at a predetermined temperature (for example, -10 ° C or lower), the heating performance due to the flow of the first fluid and the operation mode High) heating mode) so as to satisfy the heating load required for the vehicle.

이때, 제3열교환기(130)에서의 제1유체는 제2유체와 열교환하면서 제2유체로부터 열을 제공받을 수 있다. 도 2를 참조하면, 제2유체는 폐열을 회수하여 제3열교환기(130)를 통해 제1유체로 열을 공급하도록 하는 역할을 한다. 이를 위해 제2유체라인(line 2)상의 제1개폐밸브(240)는 폐쇄되어 캐빈쿨러(140)측의 제2유체의 유동을 차단하고, 제2개폐밸브(250)는 개방되어 폐열회수부(150)측으로만 제2유체가 유동하도록 할 수 있다.At this time, the first fluid in the third heat exchanger 130 can be heat-exchanged with the second fluid and can receive heat from the second fluid. Referring to FIG. 2, the second fluid serves to recover the waste heat and to supply heat to the first fluid through the third heat exchanger 130. To this end, the first on-off valve 240 on the second fluid line (line 2) is closed to block the flow of the second fluid on the cabin cooler 140 side, and the second on-off valve 250 is opened, So that the second fluid can flow only toward the first fluid passage 150 side.

이로써 제3열교환기(130)에 유입될 때 상대적으로 저온이고, 저압이며 기상과 액상이 혼합된 제1유체는 상대적으로 고온이고, 저압이며 기상과 액상이 혼합된 제1유체가 되어 어큐뮬레이터(ACC)측으로 유입된다. 이와 같은 작용은 결과적으로 압축기(COMP) 효율을 높여 난방효율을 높이게 된다.The first fluid, which is relatively low in temperature, low in pressure, and mixed with the gas phase and the liquid phase when introduced into the third heat exchanger 130, becomes a first fluid having a relatively high temperature, low pressure and a mixed gas phase and liquid phase, . As a result, the efficiency of the compressor (COMP) is increased and the heating efficiency is increased.

이 과정에서 도어(12)는 내부열교환기(110)측의 공기 유동을 개방하고, 공조케이스 내로 유입된 후 내부열교환기(110)를 만나 뜨거워진 공기를 차실 내로 토출하도록 한다. In this process, the door 12 opens the air flow on the side of the internal heat exchanger 110, introduces into the air conditioning case, and then meets the internal heat exchanger 110 to discharge hot air into the passenger compartment.

즉, 상기 난방모드에서 제1유체는 압축기(COMP)로부터의 토출, 내부열교환기(110)에서의 응축, 제1팽창수단(220)에서의 감압 팽창, 기액분리수단(300)에서의 기액분리, 외부열교환기(120)에서의 증발, 완전개방된 제2팽창수단(230)에서 그대로 통과, 제3열교환기(130)에서의 선택적인 열교환 과정을 순차적으로 거친다. 그리고 제2유체는 제1유체에 폐열을 제공하는 역할을 한다. That is, in the heating mode, the first fluid is discharged from the compressor COMP, condensed in the internal heat exchanger 110, reduced in pressure expansion in the first expansion means 220, gas-liquid separation in the gas-liquid separation means 300, Evaporated in the external heat exchanger 120, passed through the completely opened second expansion means 230, and passed through the selective heat exchange process in the third heat exchanger 130 in sequence. And the second fluid serves to provide waste heat to the first fluid.

도 3을 참조하여, 제상모드에 대해 설명하기로 한다.Referring to Fig. 3, the defrost mode will be described.

제상운전방법으로서는, 상기 제1유체를 압축기(COMP), 내부열교환기(110), 제1팽창수단(220), 외부열교환기(120), 제2팽창수단(230), 제3열교환기(130), 어큐뮬레이터(ACC), 압축기(COMP) 순서대로 통과시키되, 상기 제1팽창수단(220)은 완전개방(Full Open)시키고, 상기 제2유체를 제3열교환기(130), 제1폐열회수부(150) 및/또는 제2폐열회수부(170), 제3열교환기(130) 순서대로 통과시키는 것을 특징으로 한다.As the defrosting operation method, the first fluid is supplied to the compressor (COMP), the internal heat exchanger 110, the first expansion device 220, the external heat exchanger 120, the second expansion device 230, the third heat exchanger 130 ), The accumulator (ACC), and the compressor (COMP) in this order, the first expansion means (220) is fully opened and the second fluid is introduced into the third heat exchanger (130) (150) and / or the second waste heat recovering unit (170), and the third heat exchanger (130).

전술한 난방운전모드에서 외기가 매우 차가우면, 외부열교환기(120)의 흡열작용에 의해 표면에 서리가 착상하는 문제가 발생할 수 있는데, 일시적으로 도 3에 도시된 제상모드를 적용하면 서리 착상문제를 미연에 방지하거나, 착상된 서리를 제거할 수 있게 된다.If the outside air is very cold in the above-described heating operation mode, there may arise a problem that frost is concealed on the surface due to the endothermic action of the external heat exchanger 120. If the defrost mode shown in FIG. 3 is temporarily applied, It is possible to prevent the frost from being frosted or to remove frost frost.

여기서는 방향전환밸브(210)의 내부열교환기(110)측으로의 경로는 개방되고 외부열교환기(120) 측으로 직접 연결되는 경로는 폐쇄된다. 따라서, 압축기에서 토출되는 고온, 고압, 기상의 제1유체는 내부열교환기(110)측으로 유입된다. Here, the path of the directional control valve 210 to the internal heat exchanger 110 side is opened and the path directly connected to the external heat exchanger 120 side is closed. Therefore, the high temperature, high pressure, and gaseous first fluid discharged from the compressor flows into the internal heat exchanger 110 side.

내부열교환기(110)측으로 유입된 고온, 고압, 기상의 제1유체는 송풍팬(11)을 통해 공조케이스 내부로 송풍된 공기와 열교환하면서 일부 응축되어 기상의 제1유체가 액상의 제1유체로 변환될 수 있다.The first fluid of high temperature, high pressure and gaseous phase introduced into the internal heat exchanger 110 is partially condensed while exchanging heat with the air blown into the air conditioning case through the air blowing fan 11 so that the gaseous first fluid flows into the first fluid Can be converted.

계속해서 제1유체가 유동하는 경로상에 위치하는 제1팽창수단(220)은 완전개방(full open)되어 제1유체의 압력강하 및 상태변화를 최소화한다. 내부열교환기(110)를 통과한 제1유체는 외부열교환기(120)에서 외기와 만나 열교환하면서 다시 한번 응축될 수 있다.Subsequently, the first expansion means 220, located on the path through which the first fluid flows, is fully open to minimize the pressure drop and state change of the first fluid. The first fluid that has passed through the internal heat exchanger 110 can be condensed once again while exchanging heat with the outside air in the external heat exchanger 120.

이때 제1유체는 압축기(COMP)에서 토출될 때의 고온의 열을 어느정도 유지하고 있으므로, 외부열교환기(120)에서의 서리 착상을 방지하거나, 착상된 서리를 제거할 수 있게 된다. 다시 말해 내부열교환기(110)를 통과한 냉매를 팽창시키지 않고 중온고압 상태로 외부열교환기(120)로 순환시킴으로써 향상된 제상 능력을 발휘한다. 제상을 위한 별도의 바이패스 라인을 거치지 않고, 간단한 밸브 조작을 통해 제상효과를 발휘함으로써 제상 소요시간을 단축시킬 수 있는 장점도 가진다.At this time, since the first fluid maintains a certain amount of heat at a high temperature when it is discharged from the compressor COMP, it is possible to prevent the frost concealment in the external heat exchanger 120 or to remove frost frost. In other words, the refrigerant passing through the internal heat exchanger 110 is circulated to the external heat exchanger 120 at a medium-temperature high-pressure state without expanding, thereby exhibiting an improved defrosting ability. The defrosting time can be shortened by exerting the defrosting effect through simple valve operation without passing through a separate bypass line for defrosting.

외부열교환기(120)를 통과하는 제1유체는 제2팽창수단(230)을 통과하면서 감압 팽창되어 저온, 저압, 액상의 상태가 된 뒤, 제3열교환기(130)측으로 유입된다. 제3열교환기(130)에서는 제2유체와 만나 증발함으로써 저온, 저압의 기상과 액상의 상태로 변환하여 어큐뮬레이터(ACC)측으로 유입된다.The first fluid passing through the external heat exchanger 120 is decompressed and expanded while being passed through the second expansion means 230 to be brought into the low temperature, low pressure and liquid state, and then flows into the third heat exchanger 130 side. In the third heat exchanger 130, it is evaporated by the second fluid and converted into a low-temperature and low-pressure gas and liquid state, and flows into the accumulator ACC side.

여기서 제2유체는 폐열회수부(150)를 통과하도록 하여 폐열을 제1유체에 전달함으로써 제3열교환기(130)에서의 증발작용이 더욱 활발히 이루어지도록 할 수 있다. Here, the second fluid may pass through the waste heat recovering unit 150 to transfer the waste heat to the first fluid, so that the evaporating action in the third heat exchanger 130 may be more actively performed.

즉, 상기 제상모드에서 제1유체는 압축기로부터의 토출, 내부열교환기(110)에서의 응축, 완전 개방된 제1팽창수단(220)에서 그대로 통과, 외부열교환기(120)에서의 재응축, 제2팽창수단(230)에서 감압 팽창, 제3열교환기(130)에서 증발되는 과정을 순차적으로 거치며, 제2유체는 제1유체에 폐열을 제공한다.That is, in the defrosting mode, the first fluid is discharged from the compressor, condensed in the internal heat exchanger 110, passed through the fully opened first expansion means 220, re-condensed in the external heat exchanger 120, The second expansion means 230 and the third heat exchanger 130, and the second fluid provides waste heat to the first fluid.

본 발명의 제상모드에서는 제1유체의 유동 방향을 전환하는 작용이 수반되지 않는 바, 유동방향을 전환하는 동작에서 소모되는 전원 사용량을 감소할 수 있게 되고, 빈번한 밸브 개폐동작을 줄여, 밸브 개폐동작으로 인한 진동과 소음 등을 저감시키게 되는 장점이 있다. 그리고 무엇보다 히트펌프의 구성 및 제어가 매우 간단하면서도 효과적인 제상을 할 수 있는 장점이 있다. In the defrosting mode of the present invention, the operation of switching the flow direction of the first fluid is not accompanied, so that the amount of power consumption consumed in the operation of switching the flow direction can be reduced and frequent valve opening / And vibration and noise due to the vibration are reduced. Most of all, it is very simple and effective to configure and control the heat pump.

부가적으로 종래에는 제상운전시 차 실내 난방을 정지한다거나 유체 유동 사이클을 반대로 돌려 난방성능이 일시적으로 감소되는 방식이 주로 사용되었다. 그러나 본 발명에 따르면 난방 도중에 제1팽창수단(220)을 완전 개방(full open) 시키고, 제2팽창수단(230)에서 감압 팽창이 이루어지도록 전환하는 방식을 취하므로 차 실내 난방을 연속적으로 행할 수 있으므로, 난방성능이 일시적으로 감소되는 현상을 방지할 수 있는 이점도 갖는다.In addition, conventionally, a method has been mainly used in which the heating of the vehicle is temporarily stopped during the defrosting operation or the fluid flow cycle is reversed to temporarily reduce the heating performance. However, according to the present invention, since the first expansion means 220 is fully opened during the heating and the second expansion means 230 is switched so as to perform the expansion under reduced pressure, the interior of the vehicle can be continuously heated Therefore, the present invention has the advantage of preventing the phenomenon that the heating performance is temporarily reduced.

도 4를 참조하여, 제습-난방모드에 대해 설명하기로 한다.Referring to FIG. 4, the dehumidification-heating mode will be described.

제습-난방운전방법으로서는, 상기 제1유체를 압축기(COMP), 내부열교환기(110), 제1팽창수단(220), 기액분리수단(300), 외부열교환기(120), 제2팽창수단(230), 제3열교환기(130), 어큐뮬레이터(ACC), 압축기(COMP) 순서대로 통과시키되, 이때 상기 제2팽창수단(230)은 완전개방(Full Open)시킨다. 그리고 상기 제2유체를 제3열교환기(130), 캐빈쿨러(140), 제3열교환기(130) 순서대로 통과시키는 것을 특징으로 한다.As the dehumidification-heating operation method, the first fluid is supplied to the compressor (COMP), the internal heat exchanger 110, the first expansion means 220, the gas-liquid separation means 300, the external heat exchanger 120, 230, the third heat exchanger 130, the accumulator ACC, and the compressor COMP in this order. At this time, the second expansion means 230 is fully opened. And the second fluid is passed through the third heat exchanger 130, the cabin cooler 140, and the third heat exchanger 130 in this order.

여기서는 제1방향전환밸브(210)의 구동에 의해 내부열교환기(110)측으로의 경로는 개방되고 외부열교환기(120) 측으로 직접 연결되는 경로는 폐쇄된다. 따라서, 압축기에서 토출되는 고온, 고압, 기상의 제1유체는 내부열교환기(110)측으로 유입된다. Here, the path to the internal heat exchanger 110 side is opened by driving the first direction switching valve 210, and the path directly connected to the external heat exchanger 120 side is closed. Therefore, the high temperature, high pressure, and gaseous first fluid discharged from the compressor flows into the internal heat exchanger 110 side.

내부열교환기(110)측으로 유입된 고온, 고압, 기상의 제1유체는 송풍팬(11)을 통해 공조케이스 내부로 송풍된 공기와 열교환하면서 응축되어 기상의 제1유체가 액상의 제1유체로 변환한다. 내부열교환기(110)를 통과하는 공기는 온풍으로 바뀐 뒤, 차량 실내로 공급되어 차실 내를 난방하게 된다. The first fluid of high temperature, high pressure and gaseous phase introduced into the internal heat exchanger 110 is condensed while exchanging heat with the air blown into the air conditioning case through the blowing fan 11 to convert the gaseous first fluid into a liquid first fluid do. The air passing through the internal heat exchanger 110 is converted into a warm air and then supplied to the interior of the vehicle to heat the inside of the interior of the vehicle.

내부열교환기(110)를 통과한 제1유체는 제1팽창수단(220)을 지나면서 감압 팽창되어 저압의 액상 제1유체가 된 후, 증발기 역할을 하는 외부열교환기(120)로 공급된다. 그런데 여기서 제2방향전환밸브(210)의 구동에 의해 외부열교환기(120) 측으로 직접 연결되는 경로는 폐쇄되고, 기액분리수단(300)측으로의 경로만 개방된다.The first fluid having passed through the internal heat exchanger 110 is decompressed and expanded through the first expansion means 220 to become a low pressure liquid first fluid and then supplied to an external heat exchanger 120 serving as an evaporator. Here, the path directly connected to the external heat exchanger 120 side is closed by driving the second direction switching valve 210, and only the path to the gas-liquid separator 300 side is opened.

기액분리수단(300)에 유입된 저압의 제1유체에는 기상과 액상이 혼재되어 있는데, 기액분리수단(300)에서 이를 분리하여 타방으로 토출하는 역할을 한다. 여기서 분리된 액상의 제1유체는 외부열교환기(120)로 공급된다. 외부열교환기(120)에서 액상의 제1유체는 증발하고, 이는 기액분리수단(300)에서 바로 외부열교환기(120) 후단으로 토출된 기상의 제1유체와 만난다. 그리고 저온, 저압의 기상과 액상의 혼합기 상태인 제1유체는 제3열교환기(130)를 통과하고 어큐뮬레이터(ACC)측으로 유입된다. The gas fluid and liquid phase are mixed in the low-pressure first fluid introduced into the gas-liquid separating means 300, and the gas-liquid separating means 300 separates the gas and liquid and discharges them to the other. The separated first fluid is supplied to the external heat exchanger 120. The first fluid in the liquid phase in the external heat exchanger 120 evaporates and meets with the gaseous first fluid discharged from the gas-liquid separating means 300 to the downstream end of the external heat exchanger 120. The first fluid in a low-temperature, low-pressure gas-liquid mixture state passes through the third heat exchanger 130 and flows into the accumulator (ACC).

이때, 제2팽창수단(220)은 완전개방(full open)되어 제1유체의 상태변화에 영향을 주지 않는다.At this time, the second expansion means 220 is fully opened and does not affect the state change of the first fluid.

제3열교환기(130) 측으로 유입된 제1유체는 제2유체라인(line 2)상의 제2유체와 열교환할 수 있다. 이 때, 제3열교환기(130)에서의 제2유체는 제1유체와 열교환하면서 제1유체에 의해 열을 빼앗길 수 있다. 냉각된 제2유체는 캐빈쿨러(140) 측으로 공급되어 송풍팬에 의해 공급된 공기를 냉각시킬 수 있다.The first fluid introduced into the third heat exchanger 130 may be heat-exchanged with the second fluid on the second fluid line (line 2). At this time, the second fluid in the third heat exchanger 130 may be heat-exchanged with the first fluid, and may be heated by the first fluid. The cooled second fluid may be supplied to the cabin cooler 140 side to cool the air supplied by the blowing fan.

즉, 상기 제습-난방모드에서 제1유체는 압축기로부터의 토출, 내부열교환기(110)에서의 응축, 제1팽창수단(220)에서의 감압 팽창, 기액분리수단(300)에서의 기액분리, 외부열교환기(120)에서의 증발, 완전 개방된 제2팽창수단(230)에서 그대로 통과, 제3열교환기(130)에서의 열교환을 순차적으로 거치며, 제2유체는 제1유체에 의해 열을 빼앗긴 상태에서 공기와 만나 차실 내를 냉각시키게 된다. That is, in the dehumidification-heating mode, the first fluid is discharged from the compressor, condensed in the internal heat exchanger 110, decompression expanded in the first expansion means 220, gas-liquid separation in the gas-liquid separation means 300, Passes through the evaporator in the heat exchanger 120, passes through the completely opened second expansion means 230 and passes through the heat exchanger 130 in the third heat exchanger 130. The second fluid is heat- And cools the inside of the vehicle.

공조케이스 내 미도시된 습도센서에 의해 고습한 것으로 판단되면, 송풍 팬에 의해 유입된 습한공기를 캐빈쿨러(140)의 표면과 접촉하도록 하여 응축시킨 뒤, 도어(12)를 이용하여 캐빈쿨러(140)와 접촉한 공기를 발열작용중인 내부열교환기(110) 측으로 이송시킴으로써 결과적으로 습기가 제거된 건조한 공기가 차실 내로 배출되도록 한다.The humid air introduced by the blowing fan is brought into contact with the surface of the cabin cooler 140 to be condensed, and then the air is introduced into the cabin cooler 140 to the side of the internal heat exchanger 110 which is in the heat-generating operation, so that dry air with moisture removed as a result is discharged into the passenger compartment.

전술한 바와 같이 본 발명의 시스템에 따르면, 기존의 히트펌프 시스템보다 간단한 구조로서 냉매 루프 길이가 짧으며, 제상 효율 측면에서도 종래기술보다 뛰어난 히트펌프 시스템을 제안한다. 종래기술과 달리 바이패스라인을 생략하므로 원가를 절감할 수 있는 비용적 이점을 가지고, 냉매 루프 길이가 짧아 압력 강하량이 적어지는 기술적 이점을 가지며, 내부열교환기를 지난 냉매를 팽창시키지 않고 중온고압 상태로 외부열교환기로 순환시킬 수 있어 제상성능이 향상되고 제상 소요시간을 단축시킬 수 있는 장점이 있다. 부가적으로 제상운전시 난방성능이 감소되는 현상을 방지할 수 있는 이점도 갖는다.As described above, according to the system of the present invention, a heat pump system that is shorter in length than the conventional heat pump system and shorter in length than the conventional heat pump system and superior in defrost efficiency to the prior art is proposed. It has a technical advantage of reducing the cost due to omission of the bypass line unlike the prior art and having a cost advantage in that the refrigerant loop length is short and the pressure drop amount is small and the internal heat exchanger does not expand the refrigerant past the internal heat exchanger, And can be circulated to the external heat exchanger, thereby improving defrost performance and shortening the time required for defrosting. In addition, it has an advantage that the heating performance is prevented from being reduced during the defrosting operation.

제어적 측면에서 보면, 본 발명은 이중루프 시스템이므로 각 루프에 대해 온도 제어를 개별적으로 할 수 있게 되어 시스템 안정성 측면에서도 이점을 가진다. 루프가 이원화되어 있어 시스템 고장진단 발생 시 루프별 개별적인 진단도 가능할 것이다.From the control point of view, since the present invention is a dual loop system, temperature control can be individually performed for each loop, which is advantageous in terms of system stability. Loops are dualized so that individual diagnosis can be done for each loop when a system fault diagnosis is made.

아울러, 외기 온도가 저온일 때 난방운전을 가동하면, 외부 열교환기에 서리가 착상되고, 이에 따라 난방성능이 저하되는 문제를 해결한다. 히트펌프의 난방모드 또는 제습-난방모드 동작 시 제1유체를 외부열교환기에 유입시키기 전에 기액분리를 하여 액상의 유체만을 외부열교환기에 흐르게 함으로써, 외부열교환기에서의 증발온도가 상승하게 된다. 이로써 외부열교환기 표면에 착상이 지연되고 동시에 열교환성능이 향상되므로 난방성능이 좋아지는 효과를 얻는다.Further, when the heating operation is started when the outside air temperature is low, frost is conceived on the external heat exchanger, thereby solving the problem that the heating performance is deteriorated. Liquid separation is performed before the first fluid is introduced into the external heat exchanger in the heating mode or the dehumidification-heating mode operation of the heat pump, so that only the liquid fluid flows into the external heat exchanger, thereby raising the evaporation temperature in the external heat exchanger. As a result, the heating of the outer surface of the external heat exchanger is delayed and the heat exchange performance is improved, so that the heating performance is improved.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만, 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In the foregoing detailed description of the present invention, only specific embodiments thereof have been described. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific forms thereof, which come within the scope of the appended claims, and all variations, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims Should be understood.

10 : 공조케이스(덕트)
11 : 송풍팬
12 : 도어
110 : 내부열교환기
120 : 외부열교환기
130 : 제3열교환기
140 : 캐빈쿨러
150 : 폐열회수부
210 : 제1방향전환밸브
220 : 제1팽창수단
230 : 제2팽창수단
240 : 제1개폐밸브
250 : 제2개폐밸브
260 : 제2방향전환밸브
300 : 기액분리수단
10: Air conditioning case (duct)
11: blowing fan
12: Door
110: internal heat exchanger
120: External heat exchanger
130: third heat exchanger
140: cabin cooler
150: waste heat recovery unit
210: first direction switching valve
220: first expansion means
230: second expansion means
240: first opening / closing valve
250: Second open / close valve
260: second direction switching valve
300: gas-liquid separation means

Claims (10)

제1유체가 유동하는 제1유체라인과 제2유체가 유동하는 제2유체라인을 포함하는 이중루프(secondary-loop)형 자동차용 히트펌프로서,
상기 제1유체라인 상에 압축기, 제1방향전환밸브, 내부열교환기, 제1팽창수단, 제2방향전환밸브, 기액분리수단, 외부열교환기, 제2팽창수단, 제3열교환기, 어큐뮬레이터가 배치되되,
상기 제1유체는 상기 제1방향전환밸브의 구동에 의해 상기 내부열교환기를 통과하여 상기 제1팽창수단으로 공급되거나, 내부열교환기를 통과하지 않고 바로 상기 제1팽창수단으로 공급되고,
상기 제2유체는 상기 제2방향전환밸브에 구동에 의해 상기 기액분리수단을 통과하여 상기 외부열교환기로 공급되거나, 상기 기액분리수단을 통과하지 않고 바로 상기 외부열교환기로 공급되는 것을 특징으로 하는 자동차용 히트펌프.
A secondary-loop-type vehicle heat pump comprising a first fluid line through which a first fluid flows and a second fluid line through which a second fluid flows,
A compressor, a first direction switching valve, an internal heat exchanger, a first expansion means, a second direction switching valve, a gas-liquid separating means, an external heat exchanger, a second expansion means, a third heat exchanger, and an accumulator are disposed on the first fluid line. However,
The first fluid is supplied to the first expansion means directly through the internal heat exchanger by being driven by the first direction switching valve or supplied to the first expansion means without passing through the internal heat exchanger,
And the second fluid is supplied to the external heat exchanger without passing through the gas-liquid separating means and supplied to the external heat exchanger or the gas-liquid separating means by driving to the second direction switching valve. Heat pump.
제1항에 있어서,
상기 히트펌프는 전기 자동차 및 하이브리드 자동차에서 사용되는 것을 특징으로 하는 자동차용 히트펌프.
The method according to claim 1,
Wherein the heat pump is used in an electric vehicle and a hybrid vehicle.
제1항에 있어서,
상기 제1유체는 냉매, 상기 제2유체는 냉각수인 것을 특징으로 하는 자동차용 히트펌프.
The method according to claim 1,
Wherein the first fluid is a refrigerant, and the second fluid is a cooling water.
제1항에 있어서,
상기 제2유체라인의 제1분기라인에 제1개폐밸브 및 캐빈쿨러가 배치되며, 제2분기라인에 제2개폐밸브 및 폐열회수부가 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 히트펌프.
The method according to claim 1,
Wherein a first open / close valve and a cabin cooler are disposed in a first branch line of the second fluid line, and a second open / close valve and a waste heat recovery unit are disposed in a second branch line.
제1항에 있어서,
상기 제1방향전환밸브는 냉방모드에서 상기 제1유체가 상기 내부열교환기를 통과하지 않고 바로 상기 제1팽창수단으로 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 자동차용 히트펌프.
The method according to claim 1,
Wherein the first directional control valve causes the first fluid to be directly supplied to the first expansion means without passing through the internal heat exchanger in the cooling mode.
제1항에 있어서,
상기 제1방향전환밸브는 난방모드, 제상모드 및 제습-난방모드에서 상기 제1유체가 내부열교환기를 통과하여 상기 제1팽창수단으로 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 자동차용 히트펌프.
The method according to claim 1,
Wherein the first directional control valve allows the first fluid to be supplied to the first expansion means through the internal heat exchanger in the heating mode, the defrost mode, and the dehumidification-heating mode.
제1항에 있어서,
상기 제2방향전환밸브는 냉방모드 및 제상모드에서 상기 제1유체가 상기 기액분리수단을 통과하지 않고 바로 상기 외부열교환기로 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 자동차용 히트펌프.
The method according to claim 1,
And the second directional control valve causes the first fluid to be supplied directly to the external heat exchanger without passing through the gas-liquid separating means in the cooling mode and the defrost mode.
제1항에 있어서,
상기 제2방향전환밸브는 난방모드 및 제습-난방모드에서 상기 제1유체가 상기 기액분리수단을 통과하여 상기 외부열교환기로 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 자동차용 히트펌프.
The method according to claim 1,
Wherein the second directional control valve allows the first fluid to be supplied to the external heat exchanger through the gas-liquid separating means in the heating mode and the dehumidifying-heating mode.
제1항에 있어서,
상기 제1팽창수단, 제2팽창수단은 냉매라인을 선택적으로 완전 개방(full open)할 수 있도록 형성되는, 전자식팽창수단인 것을 특징으로 하는 자동차용 히트펌프.
The method according to claim 1,
Wherein the first expansion means and the second expansion means are electronic expansion means formed so as to be capable of selectively opening the refrigerant line fully.
제1유체가 유동하는 제1유체라인 상에 압축기, 제1방향전환밸브, 내부열교환기, 제1팽창수단, 제2방향전환밸브, 기액분리수단, 외부열교환기, 제2팽창수단, 제3열교환기, 어큐뮬레이터가 배치되되,
상기 제1유체는 상기 제1방향전환밸브의 구동에 의해 상기 내부열교환기를 통과하여 상기 제1팽창수단으로 공급되거나, 내부열교환기를 통과하지 않고 바로 상기 제1팽창수단으로 공급되고,
상기 제2유체는 상기 제2방향전환밸브에 구동에 의해 상기 기액분리수단을 통과하여 상기 외부열교환기로 공급되거나, 상기 기액분리수단을 통과하지 않고 바로 상기 외부열교환기로 공급되는 것을 특징으로 하는 자동차용 히트펌프의 동작방법으로서,
상기 제1유체와 제2유체의 유동을 서로 연계하여 냉방모드, 난방모드, 제상모드 또는 제습-난방모드 중 어느 하나의 모드에서의 동작을 수행하되,
상기 난방모드 또는 제습-난방모드에서, 상기 제1유체는 상기 기액분리수단을 통과하여 액상의 제1유체와 기상의 제1유체로 분리되고, 액상의 제1유체만이 상기 외부열교환기로 흐르도록 제어되는 것을 특징으로 하는 자동차용 히트펌프의 동작방법.


A first direction switching valve, an internal heat exchanger, a first expansion means, a second direction switching valve, a gas-liquid separating means, an external heat exchanger, a second expansion means, and a third heat exchange on a first fluid line through which the first fluid flows And an accumulator,
The first fluid is supplied to the first expansion means directly through the internal heat exchanger by being driven by the first direction switching valve or supplied to the first expansion means without passing through the internal heat exchanger,
And the second fluid is supplied to the external heat exchanger without passing through the gas-liquid separating means and supplied to the external heat exchanger or the gas-liquid separating means by driving to the second direction switching valve. A method of operating a heat pump,
Wherein the controller performs an operation in any one of a cooling mode, a heating mode, a defrost mode, and a dehumidification-heating mode by connecting the flows of the first fluid and the second fluid to each other,
In the heating mode or the dehumidifying-heating mode, the first fluid passes through the gas-liquid separating means to be separated into the liquid first fluid and the gaseous first fluid, and only the liquid first fluid flows into the external heat exchanger Wherein the control unit controls the operation of the heat pump.


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