KR20210105657A

KR20210105657A - Hvac 모듈 및 이를 포함하는 차량용 히트 펌프 시스템

Info

Publication number: KR20210105657A
Application number: KR1020200020392A
Authority: KR
Inventors: 이준민; 김철희; 윤선웅
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2020-02-19
Filing date: 2020-02-19
Publication date: 2021-08-27

Abstract

실시예는 제1 열교환매체가 순환하도록 배치되는 제1 순환라인; 상기 제1 순환라인 상에 배치되는 압축기, 제1 열교환기, 제2 열교환기, 상기 제1 열교환기에서 배출된 제1 열교환매체를 감압시키는 복수 개의 팽창수단, 및 제3 열교환기; 상기 제1 열교환기와 상기 제3 열교환기가 내부에 배치되는 공조케이스; 상기 제1 열교환매체가 상기 제3 열교환기를 바이패스하도록 상기 제1 순환라인에 연결되는 제1 바이패스라인; 및 상기 제1 열교환매체가 상기 제1 바이패스라인 또는 상기 제1 순환라인으로 흐로도록 제어하는 제1 흐름제어수단을 포함하고, 상기 공조케이스는 내부에서 공기가 분리되어 흐르도록 배치되는 분리벽과 상기 공기의 흐름을 제어하는 도어수단을 포함하고, 상기 도어수단은 상기 제3 열교환기를 바이패스하여 흐르는 공기가 상기 제1 열교환기로 흐르도록 제어하는 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것이다. 이에 따라, 상기 차량용 히트 펌프 시스템은 공조케이스 내부에 배치되는 내부 열교환기를 보조 콘덴서로 사용함으로써, 냉매의 응축 용량을 향상시킬 수 있다.

Description

HVAC 모듈 및 이를 포함하는 차량용 히트 펌프 시스템{HVAC MODULE AND HEAT PUMP SYSTEM FOR VEHICLE HAVING THE SAME}

실시예는 HVAC 모듈 및 이를 포함하는 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것이다. 상세하게, 냉매의 응축 용량을 향상시키기 위해 공조케이스 내부에 배치되는 내부 열교환기를 공조케이스의 외부에 배치되는 외부 열교환기의 보조 콘덴서(응축기)로 사용하는 HVAC 모듈 및 이를 포함하는 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것이다.

차량은 실내의 공기 온도를 조절하기 위한 공조장치를 구비하고 있다.

차량 실내의 냉/난방과 환기를 목적으로 자동차에 설치되는 공조장치(HVAC : Heating, Ventilating & Air Conditioning system)는, 차량의 실내와 외부를 연통하는 덕트를 이용하여 차량 실내에 대한 냉/온풍 공급 또는 환기 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 차량용 공조장치는 열교환매체인 냉매가 순환하도록 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기 및 이를 연결하는 파이프 등을 포함할 수 있다.

이러한 공조장치 중 하나로 차량은 히트 펌프 시스템을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 히트 펌프 시스템은 하나의 냉매 사이클을 이용하여 냉매의 유동방향을 전환함으로써, 냉방과 난방을 선택적으로 수행할 수 있다.

예컨대, 상기 히트 펌프 시스템은 2개의 열교환기(즉, 공조케이스 내부에 설치되어 차량 실내로 송풍되는 공기와 열교환하기 위해 배치되는 실내 열교환기와, 실외 공기와 열교환하기 위해 공조케이스 외부에 배치되는 실외 열교환기), 공조케이스의 내부에 설치되는 증발기, 및 냉매의 유동방향을 전환할 수 있게 배치되는 방향조절 밸브를 포함할 수 있다. 그에 따라, 상기 히트 펌프 시스템은 상기 방향조절 밸브에 의해 냉매의 유동방향을 제어하여 냉방 또는 난방 모드 등을 구현할 수 있다.

이러한 히트 펌프 시스템은 다양하게 성능을 향상시키기 위한 개발이 이루워지고 있으며, 일 예로, 상기 실내 열교환기의 출구측에 냉매의 압력을 상승시키는 압력상승수단인 리시버 드라이어를 설치하여, 상기 히트 펌프 시스템의 난방 성능을 향상시킬 수 있다.

이와 같이, 현재 상기 히트 펌프 시스템은 성능 향상을 위한 다양한 종류의 발명이 제안되고 있는 실정이다.

실시예는 공조케이스 내부에 배치되는 내부 열교환기를 보조 콘덴서로 사용하도록 형성된 공조케이스를 이용하여, 냉매의 응축 용량을 향상시키는 HVAC 모듈 및 이를 포함하는 차량용 히트 펌프 시스템을 제공한다.

실시예는 바이패스라인 및 흐름제어수단을 이용하여 다양한 공조모드를 구현하는 HVAC 모듈 및 이를 포함하는 차량용 히트 펌프 시스템을 제공한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제는 제1 열교환매체가 순환하도록 배치되는 제1 순환라인; 상기 제1 순환라인 상에 배치되는 압축기, 제1 열교환기, 제2 열교환기, 상기 제1 열교환기에서 배출된 제1 열교환매체를 감압시키는 복수 개의 팽창수단, 및 제3 열교환기; 상기 제1 열교환기와 상기 제3 열교환기가 내부에 배치되는 공조케이스; 상기 제1 열교환매체가 상기 제3 열교환기를 바이패스하도록 상기 제1 순환라인에 연결되는 제1 바이패스라인; 및 상기 제1 열교환매체가 상기 제1 바이패스라인 또는 상기 제1 순환라인으로 흐로도록 제어하는 제1 흐름제어수단을 포함하고, 상기 공조케이스는 내부에서 공기가 분리되어 흐르도록 배치되는 분리벽과 상기 공기의 흐름을 제어하는 도어수단을 포함하고, 상기 도어수단은 상기 제3 열교환기를 바이패스하여 흐르는 공기가 상기 제1 열교환기로 흐르도록 제어하는 차량용 히트 펌프 시스템에 의해 달성된다.

여기서, 상기 분리벽은 냉기가 흐르도록 형성된 제1 통로와 온기가 흐르도록 형성된 제2 통로를 형성하는 제1 분리벽; 및 실내와 연통되는 제3 통로와 실외와 연통되는 제4 통로를 형성하는 제2 분리벽을 포함하고, 상기 제1 열교환기는 상기 제2 통로에 배치될 수 있다.

그리고, 상기 도어수단은 상기 공조케이스의 내부로 유입된 공기 중 일부가 상기 제3 열교환기를 바이패스하여 흐르도록 형성된 우회 통로의 개폐를 제어하는 제1 도어; 상기 제3 열교환기를 통과한 공기가 상기 제1 통로 또는 상기 제2 통로로 흐를 수 있게 제어하는 온도조절도어; 및 상기 제2 통로를 통과한 공기가 상기 제3 통로 또는 상기 제4 통로로 흐를 수 있게 제어하는 제2 도어를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제3 열교환기를 통과하는 공기는 상기 분리벽과 상기 도어수단에 의해 상기 제1 열교환기를 통과하는 온기의 흐름과 독립적인 냉기 흐름을 형성할 수 있다.

상기 과제는 제1 열교환매체가 순환하도록 배치되는 제1 순환라인; 상기 제1 열교환매체의 흐름을 기준으로 상기 제1 순환라인 상에 배치되는 압축기, 제1 열교환기, 제1 팽창수단, 제2 열교환기, 제1 흐름제어수단, 제2 팽창수단, 제3 열교환기 및 어큐뮬레이터; 상기 제1 열교환기와 상기 제3 열교환기가 내부에 배치되는 공조케이스; 및 상기 제1 흐름제어수단과 상기 어큐뮬레이터를 연결하는 제1 바이패스라인을 포함하고, 상기 제3 열교환기는 우회 통로가 형성되게 상기 공조케이스의 내부에 배치되고, 상기 공조케이스는, 상기 우회 통로에 배치되는 제1 도어, 제1 통로와 제2 통로를 형성하는 제1 분리벽, 제3 통로와 제4 통로를 형성하는 제2 분리벽, 내부에 유입된 공기의 흐름을 기준으로 상기 제1 분리벽의 상류측에 배치되는 온도조절도어, 상기 제2 통로를 통과한 공기가 상기 제3 통로 또는 상기 제4 통로로 흐를 수 있게 제어하는 제2 도어를 포함하며, 상기 제1 열교환기는 상기 제2 통로에 배치되는 차량용 히트 펌프 시스템에 의해 달성된다.

또한, 상기 제4 통로는 차량의 배기관과 연결될 수 있다.

여기서, 상기 차량용 히트 펌프 시스템의 냉방모드시, 상기 제3 열교환기에서 열교환한 공기는 상기 온도조절도어에 의해 제1 통로로 흐르고, 상기 제1 도어에 의해 상기 우회 통로를 통과한 공기는 상기 온도조절도어에 의해 제2 통로로 흐르면서 상기 제1 열교환기에서 제1 열교환매체와 열교환할 수 있다. 이때, 상기 제1 열교환기에서 열교환한 공기는 상기 제2 도어에 의해 제4 통로로 배출될 수 있다.

또한, 상기 차량용 히트 펌프 시스템의 난방모드시, 상기 제1 열교환매체는 상기 제1 흐름제어수단에 의해 상기 제3 열교환기를 바이패스하고, 상기 온도조절도어는 상기 공조케이스의 내부로 유입된 공기가 상기 제2 통로로 흐르게 할 수 있다.

또한, 상기 차량용 히트 펌프 시스템의 난방제습모드시, 상기 제1 흐름제어수단에 의해 상기 제1 열교환매체의 일부는 상기 제1 바이패스라인으로 흐르고, 나머지는 상기 제3 열교환기로 흐르며, 상기 공조케이스의 내부로 유입되어 상기 제3 열교환기에서 제1 열교환매체와 열교환한 공기는 상기 온도조절도어에 의해 제1 통로와 제2 통로로 흐르도록 유도될 수 있다.

상기 과제는 제1 열교환매체가 순환하도록 배치되는 제1 순환라인; 상기 제1 열교환매체의 흐름을 기준으로 상기 제1 순환라인 상에 배치되는 압축기, 제1 열교환기, 제1 팽창수단, 제2 열교환기, 제1 흐름제어수단, 제2 흐름제어수단, 제2 팽창수단, 제3 열교환기 및 어큐뮬레이터; 상기 제1 열교환기와 상기 제3 열교환기가 내부에 배치되는 공조케이스; 상기 제1 흐름제어수단과 상기 어큐뮬레이터를 연결하는 제1 바이패스라인; 일측은 상기 제1 열교환기와 상기 제1 팽창수단 사이의 제1 순환라인 상에 연결되고, 타측은 상기 제2 흐름제어수단에 연결되는 제2 바이패스라인; 일측은 상기 제2 흐름제어수단과 상기 제2 팽창수단 사이의 제1 순환라인 상에 연결되고, 타측은 상기 제3 열교환기와 상기 어큐뮬레이터 사이의 제1 순환라인 상에 연결되는 제3 바이패스라인; 차량용 부품(B)의 열을 제2 열교환매체를 이용하여 냉각시키는 냉각장치; 및 상기 제3 바이패스라인을 따라 이동하는 제1 열교환매체와 상기 제2 열교환매체 간의 열교환을 유도하는 칠러를 포함하고, 상기 제3 열교환기는 우회 통로가 형성되게 상기 공조케이스의 내부에 배치되고, 상기 공조케이스는, 상기 우회 통로에 배치되는 제1 도어, 제1 통로와 제2 통로를 형성하는 제1 분리벽, 제3 통로와 제4 통로를 형성하는 제2 분리벽, 내부에 유입된 공기의 흐름을 기준으로 상기 제1 분리벽의 상류측에 배치되는 온도조절도어, 상기 제2 통로를 통과한 공기가 상기 제3 통로 또는 상기 제4 통로로 흐를 수 있게 제어하는 제2 도어를 포함하며, 상기 제1 열교환기는 상기 제2 통로에 배치되는 차량용 히트 펌프 시스템에 의해 달성된다. 여기서, 상기 제4 통로는 차량의 배기관과 연결될 수 있다.

또한, 상기 차량용 히트 펌프 시스템의 냉방모드시, 상기 제2 열교환기에서 배출된 제1 열교환매체는 상기 제1 흐름제어수단과 상기 제2 흐름제어수단에 의해 상기 제3 열교환기로 흐르며, 상기 제3 열교환기에서 열교환한 공기는 상기 온도조절도어에 의해 제1 통로로 흐르고, 상기 제1 도어에 의해 상기 우회 통로를 통과한 공기는 상기 온도조절도어에 의해 제2 통로로 흐르면서 상기 제1 열교환기에서 제1 열교환매체와 열교환하며, 상기 제1 열교환기에서 열교환한 공기는 상기 제2 도어에 의해 제4 통로로 배출될 수 있다.

또한, 상기 차량용 히트 펌프 시스템의 난방모드시, 상기 제1 열교환기에서 배출된 제1 열교환매체 중 일부는 상기 제2 흐름제어수단과 상기 제2 팽창수단에 의해 상기 제2 바이패스라인과 상기 제3 바이패스라인으로 흘러 상기 칠러에서 상기 제2 열교환매체와 열교환하고, 상기 온도조절도어는 상기 공조케이스의 내부로 유입된 공기가 상기 제2 통로로 흐르게 할 수 있다.

또한, 상기 차량용 히트 펌프 시스템의 난방제습모드시, 상기 제1 열교환기에서 배출된 제1 열교환매체 중 일부는 상기 제2 흐름제어수단과 상기 제2 팽창수단에 의해 상기 제2 바이패스라인과 상기 제3 바이패스라인으로 흘러 상기 칠러 및 상기 제3 열교환기로 분기되고, 상기 공조케이스의 내부로 유입되어 상기 제3 열교환기에서 제1 열교환매체와 열교환한 공기는 상기 온도조절도어에 의해 제1 통로와 제2 통로로 흐르도록 유도될 수 있다.

또한, 상기 차량용 히트 펌프 시스템의 제상모드시, 상기 제1 열교환기에서 배출된 제1 열교환매체는 분기되어 제2 열교환기 측과 제2 바이패스라인으로 흐르다가 상기 제2 흐름제어수단에서 통합되고, 상기 제2 흐름제어수단에서 배출된 제1 열교환매체는 상기 제2 팽창수단에 의해 상기 제3 바이패스라인으로 흘러 상기 칠러에서 상기 제2 열교환매체와 열교환하며, 상기 온도조절도어는 상기 공조케이스의 내부로 유입된 공기가 상기 제2 통로로 흐르게 할 수 있다.

또한, 상기 차량용 히트 펌프 시스템의 급속충전모드시, 상기 제2 열교환기에서 배출된 제1 열교환매체는 상기 제1 흐름제어수단, 상기 제2 흐름제어수단 및 상기 제2 팽창수단에 의해 상기 칠러로 흐르며, 상기 제1 도어와 상기 온도조절도어는 상기 제2 통로로 흐르는 공기를 차단할 수 있다.

상기 과제는 우회 통로가 형성되게 내부에 배치되는 제3 열교환기; 제1 열교환기가 배치되는 온기 통로; 상기 온기 통로와 독립적으로 형성되는 냉기 통로; 상기 우회 통로를 개폐하는 제1 도어; 상기 제3 열교환기를 통과한 공기가 상기 온기 통로 또는 상기 냉기 통로로 흐르도록 제어하는 온도조절도어; 차량의 실내와 연통되는 실내 통로; 차량의 배기관과 연통되는 실외 통로; 및 상기 온기 통로를 통과한 공기가 상기 실내 통로 또는 실외 통로로 흐르도록 제어하는 제2 도어를 포함하는 HVAC 모듈에 의해 달성된다.

실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템은 공조케이스 내부에 배치되는 내부 열교환기를 보조 콘덴서로 사용하도록 공조케이스를 형성함으로써, 냉매의 응축 용량을 향상시킬 수 있다. 예컨데, 상기 공조케이스는 분리벽과 도어수단을 이용하여 냉기의 흐름과 온기의 흐름을 독립적으로 형성되게 함으로써, 상기 냉매의 응축 용량을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 차량용 히트 펌프 시스템은 차량용 부품에서 발생하는 폐열을 이용하여 다양한 공조모드를 구현할 수 있다.

실시예의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 실시예의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 제1 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템을 나타내는 도면이고,
도 2는 도 1의 A 영역을 나타내는 도면이고,
도 3은 제1 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 냉방모드를 나타내는 도면이고,
도 4는 제1 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 난방모드를 나타내는 도면이고,
도 5는 제1 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 난방제습모드를 나타내는 도면이고,
도 6은 제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템을 나타내는 도면이고,
도 7은 제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 냉방모드를 나타내는 도면이고,
도 8은 제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 난방모드를 나타내는 도면이고,
도 9는 제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 난방제습모드를 나타내는 도면이고,
도 10은 제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 제상모드를 나타내는 도면이고,
도 11은 제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 급속충전모드를 나타내는 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 구성요소가 다른 구성요소의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성요소가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성요소가 상기 두 구성요소 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 '상(위) 또는 하(아래)(on or under)'로 표현되는 경우 하나의 구성요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지게 된다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템은 다양한 공조 모드를 이용하여 차량 내부의 공조 컨디션(condition)을 조절함으로써, 차량 내부의 냉난방 품질을 향상시킬 수 있다. 이때, 상기 차량용 히트 펌프 시스템은 차량의 이씨유(ECU)에 의해 제어될 수 있다.

특히, 상기 차량용 히트 펌프 시스템은 공조케이스 내부에 배치되는 내부 열교환기를 보조 콘덴서로 사용할 수 있도록 형성된 공조케이스를 이용하여, 냉매의 응축 용량을 향상시킬 수 있다. 그에 따라, 상기 차량용 히트 펌프 시스템의 냉방 성능은 향상된다.

그리고, 상기 차량용 히트 펌프 시스템은 바이패스라인 및 냉매와 같은 열교환매체의 흐름의 방향을 제어하는 흐름제어수단을 이용하여, 차량 실내의 공조 컨디션을 조절하고 배터리와 같은 부품을 냉각할 수 있다.

제1 실시예

도 1은 제1 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 A 영역을 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1)은 제1 열교환매체가 순환하도록 배치되는 제1 순환라인(100), 상기 제1 순환라인(100)에 배치되는 압축기(110)와 제1 열교환기(120)와 제1 열교환기(120)에서 배출된 제1 열교환매체를 감압시키는 복수 개의 팽창수단과 제2 열교환기(140)와 제3 열교환기(160)와 어큐뮬레이터(170), 상기 제1 열교환매체의 흐름을 기준으로 제3 열교환기(160)의 입구측에 배치되는 팽창수단과 상기 제3 열교환기(160)를 바이패스하도록 상기 제1 순환라인(100)에 연결되는 제1 바이패스라인(200), 상기 제1 열교환매체가 상기 제1 순환라인(100) 또는 상기 제1 바이패스라인(200)으로 흐로도록 선택적으로 제어하는 제1 흐름제어수단(300), 및 상기 제1 열교환기(120)와 상기 제3 열교환기(160)가 내부에 배치되는 공조케이스(400)를 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 팽창수단은 제1 열교환기(120)와 제2 열교환기(140) 사이의 제1 순환라인(100) 상에 배치되는 제1 팽창수단(130), 및 제1 흐름제어수단(300)과 제3 열교환기(160) 사이의 제1 순환라인(100) 상에 배치되는 제2 팽창수단(150)을 포함할 수 있다.

그에 따라, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1)은 상기 제1 열교환매체를 이용하여 차량 실내의 온도를 조절할 수 있다. 이때, 상기 제1 열교환매체는 냉매일 수 있다.

상기 제1 순환라인(100)은 파이프 등으로 제공되며, 상기 제1 열교환매체가 순환할 수 있게 차량에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 제1 순환라인(100) 상에는 상기 제1 열교환매체의 흐름을 기준으로 압축기(110), 제1 열교환기(120), 제1 팽창수단(130), 제2 열교환기(140), 제1 흐름제어수단(300), 제2 팽창수단(150), 제3 열교환기(160) 및 어큐뮬레이터(170) 등이 순차적으로 배치될 수 있다.

상기 압축기(110)는 제1 순환라인(100)을 따라 이동하는 상기 제1 열교환매체를 압축한 후 고온 고압의 기체 상태로 배출한다. 여기서, 압축기(110)는 콤프레서라 불릴 수 있다.

상기 제1 열교환기(120)는 공조케이스(400) 내부에 배치되며, 공조케이스(400)의 내부에서 유동하는 공기와 상기 압축기(110)에서 이송되는 압축된 고압의 제1 열교환매체 간의 열교환을 유도한다. 예컨데, 제1 열교환기(120)는 공조케이스(400) 내부의 공기와 상기 제1 열교환매체 간의 열교환을 가능하게 함으로써, 차량 내부의 온도를 조절할 수 있게 한다. 여기서, 상기 제1 열교환기(120)는 실내 열교환기라 불릴 수 있다.

상기 제1 팽창수단(130)은 제1 열교환기(120)와 제2 열교환기(140)와 사이의 제1 순환라인(100) 상에 배치될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 팽창수단(130)은 제2 열교환기(140)의 입구측에 배치될 수 있다. 그리고, 제1 팽창수단(130)은 제1 열교환기(120)에서 이송되는 제1 열교환매체를 팽창시킬 수 있다.

상기 제1 팽창수단(130)은 기계식 팽창밸브(Thermal expansion valve) 또는 전자식 팽창밸브(Electronic expansion valve)가 사용될 수 있다. 그에 따라, 제1 팽창수단(130)은 제1 팽창밸브라 불릴 수 있다.

상기 제2 열교환기(140)는 공조케이스(400)의 외부에 배치될 수 있다. 예컨데, 제2 열교환기(140)는 차량 엔진룸의 전방측에 설치될 수 있다.

그리고, 상기 제2 열교환기(140)는 외부에서 차량으로 유입되는 실외 공기와 제1 열교환매체를 열교환시킬 수 있다. 여기서, 상기 실외 공기라 함은 외부에서 차량에 유입되는 공기를 의미할 수 있다. 특히, 공조케이스(400)의 외부에서 유동하는 공기를 의미할 수 있다. 그리고, 제2 열교환기(140)는 콘덴서 또는 실외 열교환기라 불릴 수 있다.

한편, 상기 제2 열교환기(140)는 차량의 공조 모드에 따라 응축기 또는 증발기로의 역할을 수행할 수 있다.

예컨데, 차량의 실내 온도를 낮추는 냉방모드시, 상기 제2 열교환기(140)는 고온의 제1 열교환매체를 상기 실외 공기와 열교환함으로써 상기 제1 열교환매체를 응축시킬 수 있다. 즉, 상기 제2 열교환기(140)는 응축기 역할을 수행할 수 있다.

또는, 상기 난방모드시, 상기 제2 열교환기(140)는 저온의 제1 열교환매체를 실외 공기와 열교환함으로써, 상기 제1 열교환매체를 증발시킬 수 있다. 즉, 상기 제2 열교환기(140)는 증발기 역할을 수행할 수 있다. 여기서, 상기 난방모드라 함은 차량 실내의 온도를 높이는 경우를 의미할 수 있다.

상기 제2 팽창수단(150)은 상기 제1 흐름제어수단(300)과 제3 열교환기(160) 사이의 제1 순환라인(100) 상에 배치될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 팽창수단(150)은 제3 열교환기(160)의 입구측에 배치될 수 있다. 그리고, 제2 팽창수단(150)은 제1 열교환매체를 팽창시켜 제3 열교환기(160)로 유입될 수 있게 한다.

여기서, 상기 제2 팽창수단(150)은 제2 팽창밸브라 불릴 수 있으며, 기계식 팽창밸브(Thermal expansion valve) 또는 전자식 팽창밸브(Electronic expansion valve)가 사용될 수 있다. 바람직하게, 상기 제2 팽창수단(150)은 열림량을 조절하여 유량을 조절할 수 있는 전자식 팽창밸브일 수 있다.

상기 제3 열교환기(160)는 공조케이스(C) 내부에 배치되며, 제2 팽창수단(150)에 의해 팽창된 제1 열교환매체를 이용하여 공조케이스(C) 내부의 공기를 냉각할 수 있다. 예컨데, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1)의 냉방모드시, 상기 제3 열교환기(160)는 증발기로써의 역할을 수행할 수 있다. 그에 따라, 상기 제3 열교환기(160)는 증발기라 불릴 수 있다.

상기 어큐뮬레이터(170)는 제1 순환라인(100)을 기준으로 압축기(110)와 제3 열교환기(160) 사이에 배치될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 어큐뮬레이터(170)는 제1 순환라인(100)을 따라 이송되는 제1 열교환매체의 흐름을 기준으로 압축기(110))의 입구측에 배치될 수 있다.

상기 어큐뮬레이터(170)는 내부로 유입된 제1 열교환매체에서 액상(액체 상태)의 제1 열교환매체 또는 기상(기체 상태)의 제1 열교환매체를 선별하여 배출할 수 있다. 여기서, 어큐뮬레이터(170)는 기액 분리기라 불릴 수 있다.

상기 차량용 히트 펌프 시스템(1)은 상기 제1 순환라인(100)에 배치되는 흐름제어수단을 통해 제1 열교환매체의 흐름에 대한 방향을 제어함으로써, 상기 제1 순환라인(100)과 제1 바이패스라인(200)을 통해 구현되는 다양한 제1 열교환매체의 순환 구조를 구현할 수 있다.

상기 제1 순환라인(100)에 연결되는 제1 바이패스라인(200)은 상기 제1 흐름제어수단(300) 및 상기 제3 열교환기(160)와 상기 어큐뮬레이터(170) 사이의 제1 순환라인(100)의 일 영역을 연결할 수 있다. 예컨데, 상기 제1 바이패스라인(200)의 일측은 상기 제1 흐름제어수단(300)에 연결되고, 타측은 상기 제3 열교환기(160)와 상기 어큐뮬레이터(170) 사이의 제1 순환라인(100)에 연결될 수 있다.

즉, 상기 제1 바이패스라인(200)은 제2 열교환기(140)에서 배출되는 제1 열교환매체가 제2 팽창수단(150)과 제3 열교환기(160)를 바이패스(우회)할 수 있게 상기 제1 순환라인(100)에 연결될 수 있다.

도 1을 참조하면, 제1 흐름제어수단(300)은 제2 열교환기(140)를 통과한 제1 열교환매체를 제1 바이패스라인(200) 또는 제1 순환라인(100)을 통해 제2 팽창수단(150)측으로 흐르게 제어할 수 있다. 여기서, 제1 흐름제어수단(300)은 하나의 입구로 유입된 제1 열교환매체를 두 개의 출구 중 적어도 어느 하나로 흐르게 하는 삼방향 밸브일 수 있다.

상기 공조케이스(400)의 내부에는 제1 열교환기(120)와 제3 열교환기(160)가 배치될 수 있다. 이때, 상기 공조케이스(400)에는 덕트가 연결될 수 있다. 그에 따라, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1)은 상기 덕트를 통해 상기 실외 공기 또는 차량의 실내 공기가 상기 공조케이스(400)의 내부로 유입되게 하고, 이를 이용하여 상기 공조케이스(400)의 내부에서 상기 공기와 상기 제1 열교환매체가 열교환할 수 있게 한다. 이때, 상기 덕트에는 공기의 흐름을 원활히 하도록 송풍기가 배치될 수 있다.

도 2를 참조하면, 상기 공조케이스(400)는 내부에서 공기가 분리되어 흐르도록 배치되는 분리벽과 상기 공기의 흐름을 제어하는 도어수단을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 도어수단으로 회전식 도어가 사용될 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다. 예컨데, 상기 도어수단으로 슬라이딩 방식의 도어가 사용될 수 있음은 물론이다.

상기 공조케이스(400)는 내부에 공간이 형성된 공조케이스 바디(410), 공조케이스 바디(410)의 내부에서 흐르는 공기의 흐름을 기준으로 입구측인 상류측 일 영에 배치되는 제3 열교환기(160)에 의해 형성되는 우회 통로(420), 상기 우회 통로(420)를 개폐하는 제1 도어(430), 제1 통로(441)와 제2 통로(442)를 형성하는 제1 분리벽(440), 상기 제1 분리벽(440)의 상류측에 배치되는 온도조절도어(450), 상기 제1 분리벽(440)의 하류측에 배치되며 제3 통로(461)와 제4 통로(462)를 형성하는 제2 분리벽(460), 및 상기 제2 통로(442)를 통과한 공기가 상기 제3 통로(461) 또는 제4 통로(462)로 흐를 수 있게 제어하는 제2 도어(470)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 분리벽(440)과 상기 제2 분리벽(460) 사이에는 상기 제2 통로(442)를 통과한 공기가 상기 제3 통로(461)로 흐를 수 있게 제5 통로(480)가 형성될 수 있다. 그에 따라, 상기 제2 도어(470)는 제4 통로(462) 또는 제5 통로(480)를 선택적으로 또는 가변적으로 개폐할 수 있다.

상기 공조케이스 바디(410)는 상기 공조케이스(400)의 외형을 형성할 수 있다. 그리고, 상기 공조케이스 바디(410)는 내부로 유입된 공기가 흐를 수 있도록 형성된 공간을 포함할 수 있다. 이때, 상기 공조케이스 바디(410)에는 상기 덕트가 연통되게 연결될 수 있다.

한편, 상기 공조케이스 바디(410)에는 제1 열교환기(120)와 제3 열교환기(160)가 배치될 수 있다.

이때, 상기 제3 열교환기(160)는 공조케이스 바디(410)의 내부에서 흐르는 공기의 흐름을 기준으로 입구측인 상류측의 일 영역만을 차지하도록 배치될 수 있다. 그에 따라, 상기 공조케이스 바디(410)의 내부에는 상기 제3 열교환기(160)를 바이패스한 공기가 흐르는 우회 통로(420)가 형성될 수 있다.

상기 제1 도어(430)는 상기 공조케이스(400)의 내부로 유입된 공기 중 일부가 상기 제3 열교환기(160)를 바이패스하여 흐르도록 제어할 수 있다. 이때, 상기 제1 도어(430)는 우회 통로(420)에 배치될 수 있다.

그에 따라, 상기 제1 도어(430)는 상기 우회 통로(420)를 개폐 또는 가변적으로 개방할 수 있다. 따라서, 상기 제1 도어(430)에 의해 내부로 유입된 공기 중 일부는 선별적으로 상기 제3 열교환기(160)를 바이패스할 수 있다. 이때, 상기 제1 도어(430)는 우회 통로(420)를 부분 개방하여 우회 통로(420)를 통과하는 공기의 양을 조절할 수도 있다.

상세하게, 상기 제1 도어(430)는 상기 우회 통로(420)를 개방하는 제1 위치, 상기 우회 통로(420)를 폐쇄하는 제2 위치, 및 개방 정도를 조절하여 우회 통로(420)를 통해 이동하는 공기의 양을 조절하는 제3 위치로 이동할 수 있다.

그에 따라, 우회 통로(420)를 통해 이동하는 공기에 대해, 제1 도어(430)는 개방, 폐쇄 및 공기의 양을 조절할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 도어(430)는 회전식 도어가 배치된 것을 그 예로 하고 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다. 예컨데, 상기 제1 도어(430)로 슬라이딩 방식의 도어가 사용될 수도 있다.

상기 제1 분리벽(440)은 상기 공조케이스 바디(410)의 내부 공간 중 일부에 배치되어 내부로 유입된 공기가 상호 구분되어 흐르도록 제1 통로(441)와 제2 통로(442)를 형성할 수 있다. 그리고, 상기 제2 통로(442) 상에는 제1 열교환기(120)가 배치될 수 있다. 그에 따라, 상기 제1 통로(441)는 냉기 통로라 불릴 수 있고, 상기 제2 통로(442)라 온기 통로라 불릴 수 있다.

이때, 상기 제1 분리벽(440)은 우회 통로(420)를 형성하는 제3 열교환기(160)의 하류측에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 하류라 함은 공조케이스 바디(410)의 내부로 유입된 공기의 흐름을 기준으로 구분시 아랫쪽을 의미할 수 있으며, 상기 하류의 반대 측은 상류라 불릴 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 분리벽(440)은 제3 열교환기(160)와 이격되게 배치될 수 있다. 그에 따라, 상기 제3 열교환기(160)를 통과한 공기와 상기 우회 통로(420)를 통과한 공기가 혼류할 수 있는 혼합공간(S)이 형성될 수 있다.

상기 온도조절도어(450)는 상기 혼합공간(S)으로 유입된 공기를 제1 통로(441) 또는 제2 통로(442)로 흐르게 유도할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 온도조절도어(450)는 상기 제1 분리벽(440)의 상류측에 배치될 수 있다.

상기 온도조절도어(450)는 제1 통로(441)와 제2 통로(442)를 개폐 또는 가변적으로 개방할 수 있다. 그에 따라, 상기 온도조절도어(450)는 상기 제3 열교환기(160) 또는 상기 우회 통로(420)를 통과한 공기를 제1 통로(441)와 제2 통로(442) 중 하나 또는 모두에 대해 가변적으로 개폐함으로써, 상기 제1 통로(441)와 제2 통로(442)를 통해 이동하는 공기의 양을 조절할 수 있다.

예컨데, 상기 온도조절도어(450)는 제3 열교환기(160)를 통과한 공기가 제1 통로(441)로만 흐르게 배치되는 제4 위치, 제3 열교환기(160)를 통과한 공기가 제2 통로(442)로만 흐르게 배치되는 제5 위치, 및 제3 열교환기(160)를 통과한 공기가 제1 통로(441)와 제2 통로(442)로 흐르게 배치되는 제6 위치로 이동할 수 있다. 여기서, 상기 제6 위치는 제1 통로(441)와 제2 통로(442)로 흐르는 공기의 양을 고려하여 조절될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 온도조절도어(450)는 회전식 도어가 배치된 것을 그 예로 하고 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다. 예컨데, 상기 온도조절도어(450)로는 제1 통로(441)와 제2 통로(442) 중 하나 또는 모두에 대해 가변적으로 개폐하는 슬라이딩 방식의 도어가 사용될 수도 있다.

상기 제2 분리벽(460)은 상기 공조케이스 바디(410)의 내부 공간 중 일부에 배치되어 내부로 유입된 공기가 구분되어 흐르도록 제3 통로(461)와 제4 통로(462)를 형성할 수 있다. 그리고, 상기 제4 통로(462)는 차량의 배기관(10)과 연통되게 연결될 수 있다. 그에 따라, 상기 제3 통로(461)는 실내 통로라 불릴 수 있고, 상기 제4 통로(462)라 실외 통로라 불릴 수 있다.

또한, 상기 제2 분리벽(460)은 상기 제1 분리벽(440)의 하류측에 상기 제1 분리벽(440)과 이격되어 배치될 수 있다. 그에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 분리벽(440)과 상기 제2 분리벽(460) 사이에는 상기 제2 통로(442)를 통과한 공기가 상기 제3 통로(461)로 흐를 수 있게 형성된 제5 통로(480)가 배치될 수 있다.

상기 제2 도어(470)는 상기 제2 통로(442)를 통과한 공기를 상기 제3 통로(461) 또는 제4 통로(462)로 흐를 수 있게 제어할 수 있다.

상기 제2 도어(470)는 제4 통로(462) 또는 제5 통로(480)를 선택적으로 개폐 또는 가변적으로 개방할 수 있다. 그에 따라, 상기 제2 도어(470)는 상기 제1 교환기(120)를 통과한 공기를 제5 통로(480)를 통해 제3 통로(461)로 흐를 수 있게 한다. 또한, 상기 제2 도어(470)는 상기 제1 교환기(120)를 통과한 공기를 제4 통로(462)를 통해 차량의 배기관(10)으로 흐를 수 있게 한다.

예컨데, 상기 제2 도어(470)는 제1 열교환기(120)를 통과한 공기가 제3 통로(461)로 흐르게 배치되는 제7 위치, 및 제1 열교환기(120)를 통과한 공기가 제4 통로(462)로 흐르게 배치되는 제8 위치로 이동할 수 있다. 여기서, 상기 제2 도어(470)는 제3 통로(461)와 제4 통로(462)로 공기가 흐르게 배치될 수도 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제2 도어(470)는 회전식 도어가 배치된 것을 그 예로 하고 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다. 예컨데, 상기 제2 도어(470)는 제3 통로(461)와 제4 통로(462) 중 하나 또는 모두에 대해 가변적으로 개폐하는 슬라이딩 방식의 도어일 수도 있다.

한편, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1)은 공조케이스(C)의 내부에 배치되는 히터(H)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 공조케이스(C)의 내부에 배치되는 히터(H)는 제1 히터라 불릴 수 있으며, 피티씨 히터(Positive Temperature Coefficient Heater)가 사용될 수 있다. 그에 따라, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1)의 공조 모드시, 상기 피씨티 히터는 차량 실내의 냉난방을 보조함으로써, 차량 내부의 냉난방 품질을 향상시킬 수 있다.

도 3은 제1 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 냉방모드를 나타내는 도면이다.

제1 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1)의 냉방모드시, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1)은 차량 실내의 온도를 낮춰 차량 실내를 냉방할 수 있다.

도 3을 참조하면, 제1 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1)의 냉방모드시, 상기 제1 순환라인(100)을 따라 흐르는 제1 열교환매체는 압축기(110), 제1 열교환기(120), 제1 팽창수단(130), 제2 열교환기(140), 제1 흐름제어수단(300), 제2 팽창수단(150), 제3 열교환기(160), 및 어큐뮬레이터(170)를 따라 순환하며 차량 실내를 냉방할 수 있다. 여기서, 상기 제1 열교환매체는 상기 제1 흐름제어수단(300)에 의해 상기 제1 바이패스라인(200)으로 흐르지 않고, 상기 제1 순환라인(100)을 따라 순환할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1 도어(430)는 상기 우회 통로(420)를 개방하고, 온도조절도어(450)는 상기 우회 통로(420)를 통과한 공기가 제2 통로(442)로 흐르도록 유도할 수 있다. 그리고, 상기 제2 도어(470)는 제4 통로(462)를 개방하고 제5 통로(480)를 폐쇄할 수 있다.

그에 따라, 상기 제3 열교환기(160)가 제1 통로(441)를 통해 냉기를 차량의 실내에 공급하는 상태에서, 상기 제3 열교환기(160)를 우회한 공기는 제1 열교환기(120)와 열교환함으로써, 상기 제1 열교환매체의 응축 용량을 향상시킬 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 공조케이스 바디(410)의 내부로 유입된 공기 중 일부는 제3 열교환기(160)-> 제1 통로(441)->제3 통로(461)를 통해 차량의 실내로 배출되어 차량 실내를 냉방할 수 있다.

또한, 상기 공조케이스 바디(410)의 내부로 유입된 공기 중 다른 일부는 우회 통로(420)-> 제2 통로(442)->제4 통로(462)->배기관(10)을 통해 차량의 실외로 배출될 수 있다. 그에 따라, 상기 냉방모드에서 상기 제3 열교환기(160)를 통과한 공기와는 별개로 우회한 공기는 상기 제1 열교환기(120)와 열교환하기 때문에, 상기 제3 열교환기(160)로 유입되는 제1 열교환매체의 응축 용량을 향상시킬 수 있다.

즉, 상기 냉방모드시, 상기 제3 열교환기(160)를 통과하는 공기는 상기 분리벽과 상기 도어수단에 의해 상기 제1 열교환기(120)를 통과하는 온기의 흐름과 독립적인 냉기 흐름을 형성할 수 있다. 그에 따라, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1)은 상기 공조케이스(400)의 내부에서 제1 열교환기(120)와 제3 열교환기(160)를 통과하는 공기가 상호 간섭없이 독립적으로 흐르게 함과 동시에 상기 제3 열교환기(160)를 우회한 공기만 상기 제1 열교환기(120)와 열교환하기 때문에, 상기 제3 열교환기(160)로 유입되는 제1 열교환매체의 응축 용량을 향상시킬 수 있다.

도 4는 제1 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 난방모드를 나타내는 도면이다.

제1 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1)의 난방모드시, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1)은 차량 실내의 온도를 높혀 차량 실내를 난방할 수 있다.

도 4를 참조하면, 제1 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1)의 난방모드시, 상기 제1 열교환매체는 압축기(110), 제1 열교환기(120), 제1 팽창수단(130), 제2 열교환기(140), 제1 흐름제어수단(300), 제1 바이패스라인(200), 및 어큐뮬레이터(170)를 따라 순환하며 차량 실내를 난방할 수 있다. 여기서, 상기 제1 열교환매체는 제1 흐름제어수단(300)에 의해 제2 팽창수단(150)과 제3 열교환기(160)를 바이패스하며 상기 제1 바이패스라인(200)으로 흐르면서 순환할 수 있다.

이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 도어(430)가 상기 우회 통로(420)를 개방함에 따라, 상기 제3 열교환기(160) 및 상기 우회 통로(420)를 통과한 공기는 온도조절도어(450)에 의해 제2 통로(442)로 흐르도록 유도될 수 있다. 그리고, 상기 제2 도어(470)는 제4 통로(462)를 폐쇄하고 제5 통로(480)를 개방할 수 있다.

그에 따라, 상기 공조케이스 바디(410)의 내부로 유입된 공기는 제1 열교환기(120)와 열교환한 후 차량 실내로 공급되기 때문에, 차량의 실내를 난방할 수 있다.

이때, 상기 제1 도어(430)에 의해 우회 통로(420)의 개방 정도는 조절될 수 있다. 그에 따라, 상기 제1 열교환기(120)로 흐르는 공기의 양은 조절될 수 있다. 예컨데, 상기 제1 도어(430)가 우회 통로(420)를 일부 개방함으로써 상기 제1 열교환기(120)로 흐르는 공기의 양을 줄일 수 있다. 또는, 상기 제1 도어(430)가 우회 통로(420)를 폐쇄함으로써 상기 제1 열교환기(120)로 흐르는 공기의 양을 더욱 줄일 수 있다.

도 5는 제1 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 난방제습모드를 나타내는 도면이다.

제1 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1)의 난방제습모드시, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1)은 차량 실내의 온도를 높이면서도 습도를 낮추는 난방제습모드를 구현할 수 있다.

도 5를 참조하면, 제1 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1)의 난방제습모드시, 상기 제1 열교환매체의 일부는 상기 제1 흐름제어수단(300)에 의해 압축기(110), 제1 열교환기(120), 제1 팽창수단(130), 제2 열교환기(140), 제1 흐름제어수단(300), 제2 팽창수단(150), 제3 열교환기(160), 및 어큐뮬레이터(170)를 따라 순환할 수 있다. 그리고, 상기 제1 열교환매체의 다른 일부는 상기 제1 흐름제어수단(300)에 의해 압축기(110), 제1 열교환기(120), 제1 팽창수단(130), 제2 열교환기(140), 제1 흐름제어수단(300), 제1 바이패스라인(200), 및 어큐뮬레이터(170)를 따라 순환할 수 있다.

즉, 상기 제1 흐름제어수단(300)은 제1 열교환매체의 일부를 제3 열교환기로 흐르게 하고, 나머지를 제1 바이패스라인(200)으로 흐르게 함으로써, 차량 실내의 온도를 높이면서 습도를 낮출 수 있다.

이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 도어(430)가 상기 우회 통로(420)를 폐쇄함에 따라, 상기 제3 열교환기(160)를 통과한 공기는 온도조절도어(450)에 의해 제1 통로(441)와 제2 통로(442)로 흐르도록 유도될 수 있다. 이때, 상기 온도조절도어(450)에 의해 제1 통로(441)와 제2 통로(442) 각각으로 흐르는 공기의 양은 조절될 수 있다. 그리고, 상기 제2 도어(470)는 제4 통로(462)를 폐쇄하고 제5 통로(480)를 개방할 수 있다.

그에 따라, 상기 공조케이스 바디(410)의 내부로 유입된 공기는 제1 열교환기(120) 및 제3 열교환기(160)와 열교환한 후 차량 실내로 공급되기 때문에, 차량의 실내를 난방제습할 수 있다.

이때, 상기 제1 도어(430)에 의해 우회 통로(420)의 개방 정도는 조절될 수도 있다. 그에 따라, 상기 제1 열교환기(120)로 흐르는 공기의 양은 조절될 수 있다. 예컨데, 상기 제1 도어(430)가 우회 통로(420)를 일부 개방 또는 개방함으로써, 상기 제3 열교환기(160)를 우회하여 상기 제1 열교환기(120)로 흐르는 공기의 양은 조절될 수 있다.

따라서, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1)은 상기 제3 열교환기(160)를 통과하여 제1 통로(441)와 제2 통로(442) 각각으로 흐르는 공기의 양을 조절함과 동시에 제1 도어(430)를 이용하여 상기 제3 열교환기(160)를 우회하여 상기 제2 통로(442)로 흐르는 공기의 양을 조절함으로써, 공조 품질을 향상시킬 수 있다.

제2 실시예

도 6은 제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템을 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 6을 참조하여, 제1 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1)과 제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1a)을 비교해 볼 때, 제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1a)은 제1 열교환기(120)에서 배출된 제1 열교환매체가 상기 제2 열교환기(140)를 바이패스하여 흐르도록 상기 제1 순환라인(100)에 연결되는 제2 바이패스라인(500), 제1 열교환매체가 상기 제2 팽창수단(150)과 상기 제3 열교환기(160)를 바이패스하여 흐르도록 상기 제1 순환라인(100)에 연결되는 제3 바이패스라인(600), 상기 제2 바이패스라인(500) 또는 제1 흐름제어수단(300)을 통해 이동한 제1 열교환매체를 제2 팽창수단(150) 및 상기 제3 바이패스라인(600)으로 이동할 수 있게 제어하는 제2 흐름제어수단(700), 배터리와 같은 차량용 부품(B)의 열을 제2 열교환매체를 이용하여 냉각시키는 냉각장치(800), 제3 바이패스라인(600)을 따라 이동하는 제1 열교환매체와 상기 제2 열교환매체 간의 열교환을 유도하는 칠러(900) 및 상기 제3 바이패스라인(600)에 배치되는 제3 팽창수단(1000)을 더 포함한다는 점에 차이가 있다.

그에 따라, 제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1a)은 공조 모드를 구현함에 있어, 제1 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1)과 다른 제1 열교환매체의 흐름을 구현한다는 점에서 차이가 있다. 여기서, 상기 제2 열교환매체로는 냉각수가 이용될 수 있다.

도 6을 참조하면, 제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1a)은 제1 순환라인(100), 상기 제1 순환라인(100)에 배치되는 압축기(110)와 제1 열교환기(120)와 제1 팽창수단(130)과 제2 열교환기(140)와 제2 팽창수단(150)과 제3 열교환기(160)와 어큐뮬레이터(170), 제1 바이패스라인(200), 제1 흐름제어수단(300), 공조케이스(400), 제2 바이패스라인(500), 제3 바이패스라인(600), 상기 제2 팽창수단(150), 제2 흐름제어수단(700), 냉각장치(800), 칠러(900) 및 제3 팽창수단(1000)을 포함할 수 있다.

이하, 제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1a)을 설명함에 있어서, 제1 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1)과 동일한 구성 요소는 동일한 도면부호로 기재될 수 있는바 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 제2 바이패스라인(500)은 제1 열교환기(120)에서 배출된 제1 열교환매체가 상기 제1 팽창수단(130), 제2 열교환기(140) 및 제1 흐름제어수단(300)을 바이패스하도록 제1 순환라인(100)에 연결되게 배치될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제2 바이패스라인(500)의 일측은 제1 열교환기(120)와 제1 팽창수단(130) 사이의 제1 순환라인(100) 상에 연결되고, 타측은 제2 흐름제어수단(700)에 연결될 수 있다. 그에 따라, 상기 제2 바이패스라인(500)이 제1 팽창수단(130)의 입구측에서 분기하기 때문에, 제1 열교환기(120)에서 배출된 제1 열교환매체 중 일부는 상기 제2 바이패스라인(500)을 통해 제2 흐름제어수단(700)측으로 이동할 수 있다.

상기 제3 바이패스라인(600)은 제1 순환라인(100)을 통해 이동하는 제1 열교환매체가 상기 냉각장치(800)의 제2 열교환매체와 열교환할 수 있게 상기 제1 순환라인(100)에 연결될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제3 바이패스라인(600)의 일측은 제2 흐름제어수단(700)과 제2 팽창수단(150) 사이의 제1 순환라인(100) 상에 연결되고, 타측은 제3 열교환기(160)와 어큐뮬레이터(170) 사이의 제1 순환라인(100) 상에 연결될 수 있다. 이때, 상기 제3 바이패스라인(600)은 상기 칠러(900)를 통과하도록 배치될 수 있다.

그에 따라, 상기 제3 바이패스라인(600)은 상기 제2 흐름제어수단(700)을 통과한 제1 열교환매체 중 일부는 칠러(900)에서 제2 열교환매체와 열교환할 수 있다.

상기 제2 흐름제어수단(700)은 제1 흐름제어수단(300)과 제1 팽창수단(150) 사이의 제1 순환라인(100) 상에 배치될 수 있다. 이때, 제2 흐름제어수단(700)의 일측에는 제2 바이패스라인(500)이 연결될 수 있다. 그에 따라, 상기 제2 흐름제어수단(700)으로 유입된 제1 열교환매체는 상기 제2 흐름제어수단(700)에 의해 제1 팽창수단(150) 및 제3 바이패스라인(600)측으로 이동할 수 있다. 여기서, 제2 흐름제어수단(700)은 두 개의 입구 중 적어도 어느 하나로 유입된 제1 열교환매체를 하나의 출구로 흐르게 하는 삼방향 밸브일 수 있다. 이때, 상기 입구 중 하나에는 제2 바이패스라인(500)을 통해 이동하는 제1 열교환매체가 유입될 수 있고, 다른 하나에는 제1 흐름제어수단(300)을 통과한 제1 열교환매체가 유입될 수 있다.

상기 냉각장치(800)는 제2 열교환매체를 이용하여 배터리와 같은 차량용 부품(B)을 냉각시킬 수 있다.

상기 냉각장치(800)는 제2 열교환매체를 순환시켜 부품(B)을 냉각함으로써, 부품(B)의 과열을 방지할 수 있다. 그에 따라, 상기 냉각장치(800)는 부품(B)의 성능 및 수명을 향상시킬 수 있다. 이때, 상기 제2 열교환매체로는 냉각수가 제공될 수 있는바, 상기 냉각장치(800)는 수냉식 냉각장치일 수 있다.

도 6을 참조하면, 상기 냉각장치(800)는 부품(B)에 제2 열교환매체를 순환시켜 냉각시킬 수 있도록 배치되는 제2 순환라인(810), 상기 제2 열교환매체를 제2 순환라인(810)을 따라 순환시키는 펌프(820)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 부품(B)이 배터리인 경우, 상기 냉각장치(800)는 제2 순환라인(810) 상에 배치되어 상기 제2 열교환매체를 가열하는 히터(830)를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 순환라인(810)은 상기 제2 열교환매체가 순환할 수 있도록 차량에 배치될 수 있다. 그에 따라, 상기 제2 순환라인(810)을 통해 순환되는 상기 제2 열교환매체는 부품(B)에서 발생하는 열을 냉각할 수 있다. 여기서, 상기 제2 순환라인(810)은 파이프 등으로 제공될 수 있다.

그리고, 상기 제2 순환라인(810)은 상기 칠러(900)를 통과하도록 배치될 수 있다. 그에 따라, 제2 순환라인(810)을 따라 흐르는 제2 열교환매체는 상기 제1 열교환매체와 상기 칠러(900)에서 열교환할 수 있다. 이때, 상기 제1 순환라인(100)과 상기 제2 순환라인(810)은 서로를 연결하는 연결구조 없이 서로 분리되어 배치되는 별도의 순환 구조를 형성할 수 있다.

상기 펌프(820)는 상기 제2 열교환매체가 상기 제2 순환라인(810)을 따라 이송되게 한다. 그에 따라, 부품(B)에서 발생된 열을 흡수한 고온의 상기 제2 열교환매체는 펌프(820)에 의해 순환되어 상기 칠러(900)를 통과하면서 상기 제1 열교환매체와 열교환할 수 있다.

상기 냉각장치(800)는 필요에 따라 히터(830)를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 예컨데, 배터리와 같이 주위 온도에 영향을 받는 부품인 경우, 상기 배터리는 소정의 온도를 유지하여야만 성능이 확보될 수 있다. 그에 따라, 히터(830)는 제2 순환라인(810) 상에 배치되어 제2 순환라인(810)을 따라 흐르는 상기 제2 열교환매체를 가열함으로써, 상기 배터리와 같은 부품의 성능을 유지시킬 수 있다.

상기 칠러(900)는 제2 순환라인(810)을 따라 흐르는 상기 제2 열교환매체와 제3 바이패스라인(600)을 따라 흐르는 제1 열교환매체가 열교환 가능하게 하는 열 교환기일 수 있다. 그에 따라, 칠러(900)는 제4 열교환기라 불릴 수 있다. 여기서, 상기 칠러(900)에는 제2 순환라인(810)의 일 영역과 제3 바이패스라인(600)의 일 영역이 배치될 수 있다.

상기 제3 팽창수단(1000)은 제3 바이패스라인(600) 상에 배치되어 제1 열교환매체를 팽창시킬 수 있다. 그리고, 제3 팽창수단(1000)은 제3 바이패스라인(600)에서 제1 열교환매체의 흐름을 차단 또는 차단 해제할 수 있다.

여기서, 상기 제3 팽창수단(1000)은 제3 팽창밸브라 불릴 수 있으며, 기계식 팽창밸브(Thermal expansion valve) 또는 전자식 팽창밸브(Electronic expansion valve)가 사용될 수 있다. 바람직하게, 상기 제3 팽창수단(1000)은 열림량을 조절하여 제1 열교환매체의 유량을 조절할 수 있는 전자식 팽창밸브일 수 있다. 그에 따라, 상기 제3 팽창수단(1000)은 제3 바이패스라인(600)을 따라 흐르는 제1 열교환매체의 유량을 조절함으로써, 부품(P)의 냉각량을 조절할 수 있다.

도 7은 제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 냉방모드를 나타내는 도면이다.

제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1a)의 냉방모드시, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1a)은 차량 실내의 온도를 낮춰 차량 실내를 냉방할 수 있다.

도 7을 참조하면, 제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1a)의 냉방모드시, 상기 제1 순환라인(100)을 따라 흐르는 제1 열교환매체는 압축기(110), 제1 열교환기(120), 제1 팽창수단(130), 제2 열교환기(140), 제1 흐름제어수단(300), 제2 팽창수단(150), 제3 열교환기(160), 및 어큐뮬레이터(170)를 따라 순환하며 차량 실내를 냉방할 수 있다. 여기서, 상기 제1 열교환매체는 상기 제1 흐름제어수단(300)에 의해 상기 제1 바이패스라인(200)으로 흐르지 않고, 상기 제1 순환라인(100)을 따라 순환할 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 제1 도어(430)는 상기 우회 통로(420)를 개방하고, 온도조절도어(450)는 상기 우회 통로(420)를 통과한 공기가 제2 통로(442)로 흐르도록 유도할 수 있다. 그리고, 상기 제2 도어(470)는 제4 통로(462)를 개방하고 제5 통로(480)를 폐쇄할 수 있다.

도 7을 참조하면, 상기 공조케이스 바디(410)의 내부로 유입된 공기 중 일부는 제3 열교환기(160)-> 제1 통로(441)->제3 통로(461)를 통해 차량의 실내로 배출되어 차량 실내를 냉방할 수 있다.

즉, 상기 냉방모드시, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1)은 상기 공조케이스(400)의 내부에서 제1 열교환기(120)와 제3 열교환기(160)를 통과하는 공기가 상호 간섭없이 독립적으로 흐르게 함과 동시에 상기 제3 열교환기(160)를 우회한 공기만 상기 제1 열교환기(120)와 열교환하기 때문에, 상기 제3 열교환기(160)로 유입되는 제1 열교환매체의 응축 용량을 향상시킬 수 있다.

도 8은 제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 난방모드를 나타내는 도면이다.

제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1a)의 난방모드시, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1a)은 차량 실내의 온도를 높혀 차량 실내를 난방할 수 있다. 이때, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1a)은 냉각장치(800)에서 발생한 열을 이용하기 때문에, 상기 제1 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1)보다 난방 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 8을 참조하면, 제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1a)의 난방모드시, 상기 제1 열교환매체 중 일부는 압축기(110), 제1 열교환기(120), 제1 팽창수단(130), 제2 열교환기(140), 제1 흐름제어수단(300), 제1 바이패스라인(200), 및 어큐뮬레이터(170)를 따라 순환하며 차량 실내를 난방할 수 있다. 예컨데, 상기 제1 열교환기(120)를 통과한 제1 열교환매체 중 일부는 상기 제1 열교환매체는 제1 흐름제어수단(300)에 의해 제2 팽창수단(150)과 제3 열교환기(160)를 바이패스하며 상기 제1 바이패스라인(200)으로 흐르면서 순환할 수 있다.

그리고, 상기 제1 열교환기(120)를 통과한 제1 열교환매체 중 다른 일부는 제2 바이패스라인(500), 제3 바이패스라인(600), 어큐뮬레이터(170), 압축기(110), 및 제1 열교환기(120)를 따라 순환하며 칠러(900)에서 제2 열교환매체와 열교환할 수 있기 때문에, 상기 제1 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1)보다 난방 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 이때, 상기 제2 팽창수단(150)은 제3 열교환기(160)로 제1 열교환매체의 흐름을 차단할 수 있다. 그리고, 상기 냉각장치(800)는 구동할 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 제1 도어(430)가 상기 우회 통로(420)를 개방함에 따라, 상기 제3 열교환기(160) 및 상기 우회 통로(420)를 통과한 공기는 온도조절도어(450)에 의해 제2 통로(442)로 흐르도록 유도될 수 있다. 그리고, 상기 제2 도어(470)는 제4 통로(462)를 폐쇄하고 제5 통로(480)를 개방할 수 있다.

또한, 상기 제1 도어(430)에 의해 우회 통로(420)의 개방 정도는 조절될 수 있다. 그에 따라, 상기 제1 열교환기(120)로 흐르는 공기의 양은 조절될 수 있다. 예컨데, 상기 제1 도어(430)가 우회 통로(420)를 일부 개방함으로써 상기 제1 열교환기(120)로 흐르는 공기의 양을 줄일 수 있다. 또는, 상기 제1 도어(430)가 우회 통로(420)를 폐쇄함으로써, 상기 제1 열교환기(120)로 흐르는 공기의 양을 더욱 줄일 수 있다.

도 9는 제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 난방제습모드를 나타내는 도면이다.

제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1a)의 난방제습모드시, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1a)은 차량 실내의 온도를 높이면서도 습도를 낮추는 난방제습모드를 구현할 수 있다.

도 9를 참조하면, 제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1)의 난방제습모드시, 상기 제1 열교환매체의 일부는 상기 제1 흐름제어수단(300)에 의해 압축기(110), 제1 열교환기(120), 제1 팽창수단(130), 제2 열교환기(140), 제1 흐름제어수단(300), 제1 바이패스라인(200), 및 어큐뮬레이터(170)를 따라 순환할 수 있다. 그리고, 상기 제2 흐름제어수단(700)을 통과한 후 제3 바이패스라인(600)을 따라 이동하는 제1 열교환매체의 일부는 제2 팽창수단(150), 제3 열교환기(160), 어큐뮬레이터(170), 압축기(110), 제1 열교환기(120) 및 제2 바이패스라인(500)을 따라 순환할 수 있다.

그리고, 상기 제2 흐름제어수단(700)을 통과한 후 제3 바이패스라인(600)을 따라 이동하는 제1 열교환매체의 나머지는 칠러(900), 어큐뮬레이터(170), 압축기(110), 제1 열교환기(120) 및 제2 바이패스라인(500)을 따라 순환할 수 있다.

즉, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1)은 제2 팽창수단(150), 제2 바이패스라인(500), 제3 바이패스라인(600) 및 제2 흐름제어수단(700)을 이용하여 제1 열교환매체의 일부를 제3 열교환기(160)와 칠러(900)로 분기하여 흐르게 하고, 나머지를 제1 바이패스라인(200)으로 흐르게 함으로써, 차량 실내의 온도를 높이면서 습도를 낮출 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 제1 도어(430)가 상기 우회 통로(420)를 폐쇄함에 따라, 상기 제3 열교환기(160)를 통과한 공기는 온도조절도어(450)에 의해 제1 통로(441)와 제2 통로(442)로 흐르도록 유도될 수 있다. 이때, 상기 온도조절도어(450)에 의해 제1 통로(441)와 제2 통로(442) 각각으로 흐르는 공기의 양은 조절될 수 있다. 그리고, 상기 제2 도어(470)는 제4 통로(462)를 폐쇄하고 제5 통로(480)를 개방할 수 있다.

따라서, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1a)은 상기 제3 열교환기(160)를 통과하여 제1 통로(441)와 제2 통로(442) 각각으로 흐르는 공기의 양을 조절함과 동시에 제1 도어(430)를 이용하여 상기 제3 열교환기(160)를 우회하여 상기 제2 통로(442)로 흐르는 공기의 양을 조절함으로써, 공조 품질을 향상시킬 수 있다.

도 10은 제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 제상모드를 나타내는 도면이다.

제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1a)의 제상모드시, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1a)은 차량에 형성된 서리를 제거할 수 있다. 예컨데, 실외의 온도가 낮은 경우 실외에 배치되는 제2 열교환기(140)에 서리가 형성될 수 있는바, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1a)은 제상모드를 통해 상기 서리를 제거함으로써, 차량의 공조 성능을 향상시킬 수 있다. 이때, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1a)은 냉각장치(800)에서 발생한 열을 이용할 수 있기 때문에, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1a)의 제상 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 10을 참조하면, 제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1a)의 제상모드시, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1a)은 제1 열교환매체가 제1 바이패스라인(200)과 제3 열교환기(160)를 바이패스하도록 제어함으로써, 차량에 형성된 서리를 제거할 수 있다.

도 8 및 도 10을 참조하여 제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1a)의 난방모드와 제상모드를 비교해 볼 때, 상기 제상모드의 경우, 상기 제1 열교환기(120)에서 배출된 제1 열교환매체는 분기되어 제2 열교환기(140) 측과 제2 바이패스라인(500)으로 흐르다가 상기 제2 흐름제어수단(700)에서 통합된다는 점에 차기가 있다. 그에 따라, 통합된 후 상기 제2 흐름제어수단(700)에서 배출된 제1 열교환매체는 상기 제2 팽창수단(150)에 의해 상기 제3 바이패스라인(600)으로 흘러 상기 칠러(900)에서 상기 제2 열교환매체와 열교환할 수 있다.

또한, 상기 제상모드시, 제1 흐름제어수단(300)에 의해 제1 바이패스라인(200)으로 제1 열교환매체의 흐름이 차단된다는 점에서 상기 난방모드와 차이가 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제1 열교환기(120)에서 배출되는 제1 열교환매체 중 일부는 제2 열교환기(140), 제1 흐름제어수단(300), 제2 흐름제어수단(700), 제3 바이패스라인(600), 칠러(900), 어큐뮬레이터(170), 압축기(110)를 따라 순환하며, 제2 열교환기(140)에 형성된 서리를 제거할 수 있다.

그리고, 상기 제1 열교환기(120)에서 배출되는 제1 열교환매체 중 나머지는 제2 바이패스라인(500), 제2 흐름제어수단(700), 제3 바이패스라인(600), 칠러(900), 어큐뮬레이터(170), 압축기(110)를 따라 순환할 수 있다. 이때, 상기 냉각장치(800)는 구동할 수 있다.

즉, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1a)의 제상모드시, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1a)은 제1 열교환매체의 일부를 제2 열교환기(140)로 흐르게 함으로써 제상할 수 있다. 그리고, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1a)은 제1 흐름제어수단(300)과 제2 흐름제어수단(700)을 이용하여 상호 분기되어 이동하는 제1 열교환매체 모두를 제3 바이패스라인(600)으로 흐르게 함으로써, 칠러(900)에서 제2 열교환매체와 열교환할 수 있게 한다. 그에 따라, 냉각장치(800)를 통해 부품(P)에서 발생하는 폐열을 이용할 수 있기 때문에, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1a)의 제상 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 제1 도어(430)가 상기 우회 통로(420)를 개방함에 따라, 상기 제3 열교환기(160) 및 상기 우회 통로(420)를 통과한 공기는 온도조절도어(450)에 의해 제2 통로(442)로 흐르도록 유도될 수 있다. 그리고, 상기 제2 도어(470)는 제4 통로(462)를 폐쇄하고 제5 통로(480)를 개방할 수 있다.

그에 따라, 상기 공조케이스 바디(410)의 내부로 유입된 공기는 제1 열교환기(120)와 열교환한 후 차량 실내로 공급되기 때문에, 차량의 실내를 난방할 수도 있다.

도 11은 제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 급속충전모드를 나타내는 도면이다.

상기 부품(B)으로 배터리가 이용되는 경우 상기 배터리의 급속충전시, 제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1a)의 급속충전모드를 구현하여 배터리를 냉각시킬 수 있다.

도 11을 참조하면, 제2 실시예에 따른 차량용 히트 펌프 시스템(1a)의 급속충전모드시, 상기 제1 열교환매체는 압축기(110), 제1 열교환기(120), 제1 팽창수단(130), 제2 열교환기(140), 제1 흐름제어수단(300), 제2 흐름제어수단(700), 제3 바이패스라인(600), 칠러(900) 및 어큐뮬레이터(170)를 따라 순환하며 급속 충전되는 상기 배터리를 냉각할 수 있다. 이때, 상기 냉각장치(800)는 구동할 수 있다.

즉, 배터리의 급속 충전시, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1a)은 제2 팽창수단(150), 제1 흐름제어수단(300), 및 제2 흐름제어수단(700)을 이용하여 제1 열교환매체가 상기 칠러(900)로 흐르게 함으로써, 급속 충전되는 상기 배터리를 냉각할 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 제1 도어(430)와 온도조절도어(450)가 제2 통로(442)로 흐르는 공기를 차단함으로써, 제1 열교환기(120)가 공조케이스 바디(410)의 내부로 유입된 공기와의 열교환을 차단할 수 있다. 이때, 그리고, 상기 제2 도어(470)는 제4 통로(462)를 폐쇄하고 제5 통로(480)를 개방할 수 있다. 그에 따라, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1a)은 상기 배터리를 냉각하는 성능을 향상시킬 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 도 1의 A 영역이 나타내는 구성은 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1, 1a)의 일부를 구성할 수 있다. 그에 따라, 차량에 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1, 1a)을 설치함에 있어서, 도 2에 도시된 구성은 별도의 부품으로 제공될 수 있기 때문에, 에이치백 모듈(HVAC Module) 또는 공조케이스 모듈이라 불릴 수 있다.

도 2를 참조하면, 실시예에 따른 HVAC 모듈은 우회 통로(420)가 형성되게 공조케이스 바디(410)의 내부에 배치되는 제3 열교환기(160), 제1 열교환기(120)가 배치되는 온기 통로, 상기 온기 통로와 독립적으로 형성되는 냉기 통로, 상기 우회 통로(420)를 개폐하는 제1 도어(430), 상기 제3 열교환기(160)를 통과한 공기가 상기 온기 통로 또는 상기 냉기 통로로 흐르도록 제어하는 온도조절도어(450), 차량의 실내와 연통되는 실내 통로, 차량의 배기관과 연통되는 실외 통로, 및 상기 온기 통로를 통과한 공기가 상기 실내 통로 또는 실외 통로로 흐르도록 제어하는 제2 도어(470)를 포함할 수 있다.

그에 따라, 상기 차량용 히트 펌프 시스템(1, 1a)의 HVAC 모듈은 상기 제1 도어(430)와 상기 온도조절도어(450)를 이용하여 상기 제3 열교환기(160)를 우회한 공기가 상기 온기 통로로 흐르도록 제어할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 수정과 변경에 관계된 차이점들을 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1, 1a: 차량용 히트 펌프 시스템 10: 배기관
100: 제1 순환라인 110: 압축기
120: 제1 열교환기 130: 제1 팽창수단
140: 제2 열교환기 150: 제2 팽창수단
160: 제3 열교환기 170: 어큐뮬레이터
200: 제1 바이패스라인
300: 제1 흐름제어수단
400: 공조케이스
410: 공조케이스 바디 420: 우회 통로
430: 제1 도어 440: 제1 분리벽
441: 제1 통로 442: 제2 통로
450: 온도조절도어 460: 제2 분리벽
461: 제3 통로 462: 제4 통로
470: 제2 도어 480: 제5 통로
500: 제2 바이패스라인
600: 제3 바이패스라인
700: 제2 흐름제어수단
800: 냉각장치
900: 칠러
1000: 제3 팽창수단

Claims

제1 열교환매체가 순환하도록 배치되는 제1 순환라인;
상기 제1 순환라인 상에 배치되는 압축기, 제1 열교환기, 제2 열교환기, 상기 제1 열교환기에서 배출된 제1 열교환매체를 감압시키는 복수 개의 팽창수단, 및 제3 열교환기;
상기 제1 열교환기와 상기 제3 열교환기가 내부에 배치되는 공조케이스;
상기 제1 열교환매체가 상기 제3 열교환기를 바이패스하도록 상기 제1 순환라인에 연결되는 제1 바이패스라인; 및
상기 제1 열교환매체가 상기 제1 바이패스라인 또는 상기 제1 순환라인으로 흐로도록 제어하는 제1 흐름제어수단을 포함하고,
상기 공조케이스는 내부에서 공기가 분리되어 흐르도록 배치되는 분리벽과 상기 공기의 흐름을 제어하는 도어수단을 포함하고,
상기 도어수단은
상기 제3 열교환기를 바이패스하여 흐르는 공기가 상기 제1 열교환기로 흐르도록 제어하는 차량용 히트 펌프 시스템.
제1항에 있어서
상기 분리벽은
냉기가 흐르도록 형성된 제1 통로와 온기가 흐르도록 형성된 제2 통로를 형성하는 제1 분리벽; 및
실내와 연통되는 제3 통로와 실외와 연통되는 제4 통로를 형성하는 제2 분리벽을 포함하고,
상기 제1 열교환기는 상기 제2 통로에 배치되는 차량용 히트 펌프 시스템.
제2항에 있어서,
상기 도어수단은
상기 공조케이스의 내부로 유입된 공기 중 일부가 상기 제3 열교환기를 바이패스하여 흐르도록 형성된 우회 통로의 개폐를 제어하는 제1 도어;
상기 제3 열교환기를 통과한 공기가 상기 제1 통로 또는 상기 제2 통로로 흐를 수 있게 제어하는 온도조절도어; 및
상기 제2 통로를 통과한 공기가 상기 제3 통로 또는 상기 제4 통로로 흐를 수 있게 제어하는 제2 도어를 포함하는 차량용 히트 펌프 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제3 열교환기를 통과하는 공기는 상기 분리벽과 상기 도어수단에 의해 상기 제1 열교환기를 통과하는 온기의 흐름과 독립적인 냉기 흐름을 형성하는 차량용 히트 펌프 시스템.
제1 열교환매체가 순환하도록 배치되는 제1 순환라인;
상기 제1 열교환매체의 흐름을 기준으로 상기 제1 순환라인 상에 배치되는 압축기, 제1 열교환기, 제1 팽창수단, 제2 열교환기, 제1 흐름제어수단, 제2 팽창수단, 제3 열교환기 및 어큐뮬레이터;
상기 제1 열교환기와 상기 제3 열교환기가 내부에 배치되는 공조케이스; 및
상기 제1 흐름제어수단과 상기 어큐뮬레이터를 연결하는 제1 바이패스라인을 포함하고,
상기 제3 열교환기는 우회 통로가 형성되게 상기 공조케이스의 내부에 배치되고,
상기 공조케이스는,
상기 우회 통로에 배치되는 제1 도어,
제1 통로와 제2 통로를 형성하는 제1 분리벽,
제3 통로와 제4 통로를 형성하는 제2 분리벽,
내부에 유입된 공기의 흐름을 기준으로 상기 제1 분리벽의 상류측에 배치되는 온도조절도어,
상기 제2 통로를 통과한 공기가 상기 제3 통로 또는 상기 제4 통로로 흐를 수 있게 제어하는 제2 도어를 포함하며,
상기 제1 열교환기는 상기 제2 통로에 배치되는 차량용 히트 펌프 시스템.
제3항 또는 제5항에 있어서,
상기 제4 통로는 차량의 배기관과 연결되는 차량용 히트 펌프 시스템.
제6항에 있어서,
냉방모드시,
상기 제3 열교환기에서 열교환한 공기는 상기 온도조절도어에 의해 제1 통로로 흐르고,
상기 제1 도어에 의해 상기 우회 통로를 통과한 공기는 상기 온도조절도어에 의해 제2 통로로 흐르면서 상기 제1 열교환기에서 제1 열교환매체와 열교환하는 차량용 히트 펌프 시스템.
제7항에 있어서,
상기 제1 열교환기에서 열교환한 공기는 상기 제2 도어에 의해 제4 통로로 배출되는 차량용 히트 펌프 시스템.
제6항에 있어서,
난방모드시, 상기 제1 열교환매체는 상기 제1 흐름제어수단에 의해 상기 제3 열교환기를 바이패스하고,
상기 온도조절도어는 상기 공조케이스의 내부로 유입된 공기가 상기 제2 통로로 흐르게 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
제6항에 있어서,
난방제습모드시, 상기 제1 흐름제어수단에 의해 상기 제1 열교환매체의 일부는 상기 제1 바이패스라인으로 흐르고, 나머지는 상기 제3 열교환기로 흐르며,
상기 공조케이스의 내부로 유입되어 상기 제3 열교환기에서 제1 열교환매체와 열교환한 공기는 상기 온도조절도어에 의해 제1 통로와 제2 통로로 흐르도록 유도되는 차량용 히트 펌프 시스템.
제1 열교환매체가 순환하도록 배치되는 제1 순환라인;
상기 제1 열교환매체의 흐름을 기준으로 상기 제1 순환라인 상에 배치되는 압축기, 제1 열교환기, 제1 팽창수단, 제2 열교환기, 제1 흐름제어수단, 제2 흐름제어수단, 제2 팽창수단, 제3 열교환기 및 어큐뮬레이터;
상기 제1 열교환기와 상기 제3 열교환기가 내부에 배치되는 공조케이스;
상기 제1 흐름제어수단과 상기 어큐뮬레이터를 연결하는 제1 바이패스라인;
일측은 상기 제1 열교환기와 상기 제1 팽창수단 사이의 제1 순환라인 상에 연결되고, 타측은 상기 제2 흐름제어수단에 연결되는 제2 바이패스라인;
일측은 상기 제2 흐름제어수단과 상기 제2 팽창수단 사이의 제1 순환라인 상에 연결되고, 타측은 상기 제3 열교환기와 상기 어큐뮬레이터 사이의 제1 순환라인 상에 연결되는 제3 바이패스라인;
차량용 부품(B)의 열을 제2 열교환매체를 이용하여 냉각시키는 냉각장치; 및
상기 제3 바이패스라인을 따라 이동하는 제1 열교환매체와 상기 제2 열교환매체 간의 열교환을 유도하는 칠러를 포함하고,
상기 제3 열교환기는 우회 통로가 형성되게 상기 공조케이스의 내부에 배치되고,
상기 공조케이스는,
상기 우회 통로에 배치되는 제1 도어,
제1 통로와 제2 통로를 형성하는 제1 분리벽,
제3 통로와 제4 통로를 형성하는 제2 분리벽,
내부에 유입된 공기의 흐름을 기준으로 상기 제1 분리벽의 상류측에 배치되는 온도조절도어,
상기 제2 통로를 통과한 공기가 상기 제3 통로 또는 상기 제4 통로로 흐를 수 있게 제어하는 제2 도어를 포함하며,
상기 제1 열교환기는 상기 제2 통로에 배치되는 차량용 히트 펌프 시스템.
제11항에 있어서,
상기 제4 통로는 차량의 배기관과 연결되는 차량용 히트 펌프 시스템.
제12항에 있어서,
냉방모드시,
상기 제2 열교환기에서 배출된 제1 열교환매체는 상기 제1 흐름제어수단과 상기 제2 흐름제어수단에 의해 상기 제3 열교환기로 흐르며,
상기 제3 열교환기에서 열교환한 공기는 상기 온도조절도어에 의해 제1 통로로 흐르고,
상기 제1 도어에 의해 상기 우회 통로를 통과한 공기는 상기 온도조절도어에 의해 제2 통로로 흐르면서 상기 제1 열교환기에서 제1 열교환매체와 열교환하며,
상기 제1 열교환기에서 열교환한 공기는 상기 제2 도어에 의해 제4 통로로 배출되는 차량용 히트 펌프 시스템.
제12항에 있어서,
난방모드시,
상기 제1 열교환기에서 배출된 제1 열교환매체 중 일부는 상기 제2 흐름제어수단과 상기 제2 팽창수단에 의해 상기 제2 바이패스라인과 상기 제3 바이패스라인으로 흘러 상기 칠러에서 상기 제2 열교환매체와 열교환하고,
상기 온도조절도어는 상기 공조케이스의 내부로 유입된 공기가 상기 제2 통로로 흐르게 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
제12항에 있어서,
난방제습모드시,
상기 제1 열교환기에서 배출된 제1 열교환매체 중 일부는 상기 제2 흐름제어수단과 상기 제2 팽창수단에 의해 상기 제2 바이패스라인과 상기 제3 바이패스라인으로 흘러 상기 칠러 및 상기 제3 열교환기로 분기되고,
상기 공조케이스의 내부로 유입되어 상기 제3 열교환기에서 제1 열교환매체와 열교환한 공기는 상기 온도조절도어에 의해 제1 통로와 제2 통로로 흐르도록 유도되는 차량용 히트 펌프 시스템.
제12항에 있어서,
제상모드시,
상기 제1 열교환기에서 배출된 제1 열교환매체는 분기되어 제2 열교환기 측과 제2 바이패스라인으로 흐르다가 상기 제2 흐름제어수단에서 통합되고,
상기 제2 흐름제어수단에서 배출된 제1 열교환매체는 상기 제2 팽창수단에 의해 상기 제3 바이패스라인으로 흘러 상기 칠러에서 상기 제2 열교환매체와 열교환하며,
상기 온도조절도어는 상기 공조케이스의 내부로 유입된 공기가 상기 제2 통로로 흐르게 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
제12항에 있어서,
급속충전모드시,
상기 제2 열교환기에서 배출된 제1 열교환매체는 상기 제1 흐름제어수단, 상기 제2 흐름제어수단 및 상기 제2 팽창수단에 의해 상기 칠러로 흐르며,
상기 제1 도어와 상기 온도조절도어는 상기 제2 통로로 흐르는 공기를 차단하는 차량용 히트 펌프 시스템.
우회 통로가 형성되게 내부에 배치되는 제3 열교환기;
제1 열교환기가 배치되는 온기 통로;
상기 온기 통로와 독립적으로 형성되는 냉기 통로;
상기 우회 통로를 개폐하는 제1 도어;
상기 제3 열교환기를 통과한 공기가 상기 온기 통로 또는 상기 냉기 통로로 흐르도록 제어하는 온도조절도어;
차량의 실내와 연통되는 실내 통로;
차량의 배기관과 연통되는 실외 통로; 및
상기 온기 통로를 통과한 공기가 상기 실내 통로 또는 실외 통로로 흐르도록 제어하는 제2 도어를 포함하는 HVAC 모듈.