KR20210107361A

KR20210107361A - 차량용 냉난방 시스템

Info

Publication number: KR20210107361A
Application number: KR1020200022264A
Authority: KR
Inventors: 안병국; 박경태; 김윤한
Original assignee: 주식회사 두원공조
Priority date: 2020-02-24
Filing date: 2020-02-24
Publication date: 2021-09-01

Abstract

본 발명은 유입된 냉매를 압축하여 고온고압의 기체상태로 토출하는 압축기; 상기 압축기와 제1유로에 의해 연결되며, 상기 압축기에서 토출되는 고온의 냉매가 유입되고 유입된 냉매를 공조케이스 내를 유동하는 공기와 열교환하여 난방모드 시 실내를 난방시키는 실내 콘덴서; 상기 실내 콘덴서와 제2유로에서 분기된 제1분기유로 및 상기 제2유로와 연결되는 제3유로에 의해 연결되며, 상기 실내 콘덴서에서 토출되는 냉매를 선택적으로 제1분기유로 및 제3유로를 통해 선택적으로 인입하여 냉각수와 열교환으로 냉매를 응축시키는 수냉식 콘덴서; 상기 수냉식 콘덴서와 상기 제2유로와 연결된 상기 제3유로에 의해 연결되며, 상기 수냉식 콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 외부 공기와의 열교환으로 냉매를 응축시키는 실외 콘덴서; 상기 실외 콘덴서와 제4유로에 의해 연결되며, 상기 실외 콘덴서에서 배출된 냉매를 인입하여 냉매를 기화시키면서 상기 공조케이스를 통해 차량 실내로 공급되는 공기와 열교환으로 실내를 냉방시키는 증발기; 상기 압축기와 인접하게 배치되며 상기 증발기와 제5유로에 의해 연결되며, 상기 증발기로 공급되는 냉매를 일시적으로 저장하면서 인입된 냉매를 액상 냉매와 기상 냉매로 분리하고 기상 냉매를 상기 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터; 상기 제2유로 상에서 상기 제1분기유로가 분기되는 후단에 구비되며, 난방모드 시에는 상기 실내 콘덴서를 통과한 냉매를 감압하고, 냉방모드 시 밸브를 닫아 상기 제1분기유로를 통해 상기 수냉식 콘덴서로 냉매를 공급하는 제1전자식팽창밸브; 상기 제4유로에서 분기되어 상기 제5유로와 연결되는 제1바이패스라인 상에 구비되는 배터리 칠러; 상기 실외 콘덴서와 인접하게 배치되는 라디에이터부의 제1라디에이터와 상기 수냉식 콘덴서를 연결하여 냉각수를 순환시키는 제1냉각수라인; 상기 라디에이터부의 제2라디에이터와 상기 수냉식 콘덴서 및 상기 배터리 칠러와 차량의 배터리를 연결하여 냉각수를 순환시키는 제2-1냉각수라인과 제2-2냉각수라인을 포함하는 제2냉각수라인; 상기 배터리 칠러와 인접하게 제1바이패스라인 상에 구비되며, 냉방 배터리협조모드 시 상기 실외 콘덴서를 통과한 냉매를 감압하는 제2전자식팽창밸브; 상기 제3유로 상에서 상기 실외 콘덴서의 전단에 구비되며, 난방모드 및 난방제습모드 시 상기 수냉식 콘덴서에서 상기 실외 콘덴서로 공급되는 냉매의 온도를 측정하는 온도센서; 및 난방모드 시 상기 어큐뮬레이터와 연결되기 위해 상기 제1분기유로에서 제2분기유로가 분기되는 지점, 상기 제3유로에서 분기되어 상기 제4유로와 연결되는 제2바이패스라인 상에 구비되고, 상기 제3유로에서 제2바이패스라인이 분기되는 후단에 구비되는 개폐밸브부를 포함하며, 상기 개폐밸브부는 2웨이밸브와 3웨이밸브가 사용되고, 상기 제2전자식팽창밸브는 볼타입 밸브가 사용되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템을 제공한다.
따라서, 복수개의 유로 및 바이패스라인 상에 구비되는 2웨이밸브와 3웨이밸브를 이용하여 냉방과 난방모드에서 수냉식 콘덴서를 통과하는 냉매의 흐름 방향이 변경 가능하도록 하여 모드별 최적의 냉매 입출구 변경이 가능하며, 동일한 수냉식 콘덴서를 가지고 냉방과 난방시 서로 다른 성질의 열교환기 효과를 극대화하기 위해 냉매의 입출구위치 자유도를 높일 수 있다.

Description

차량용 냉난방 시스템{Automotive air conditioning system}

본 발명은 차량용 냉난방 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수냉식 콘덴서에서 냉각수와 열교환되는 냉매를 이용하여 차량의 냉난방을 실시하는 차량용 냉난방 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 전기자동차에서는 차량 구동을 위한 구동모터나 고전압 정션박스(HV J/BOX), 인버터를 포함한 모터제어기(MCU:Motor Control Unit), 전력변환장치(LDC:Low Voltage DC/DC Converter), 기타 각종 제어기 및 고전압 부품 등의 전장 부품들을 열해 방지 및 내구성능 유지를 위해 냉각하고 있는데, 통상 냉각수를 이용하는 수냉식이 적용되고 있다.

이러한 수냉식에서는 각 전장 부품을 순환한 냉각수의 열을 라디에이터(이하, 전장 라디에이터라 함)를 통해 방출하게 되는데, 전기자동차의 전장 라디에이터는 일반 엔진(내연기관) 자동차에 사용되는 엔진 라디에이터와 마찬가지로 공냉식으로 냉각수의 열을 방출하고 있다.

전기자동차의 경우, 엔진 대신 전장 부품을 수냉식으로 냉각해야 하므로, 기존의 엔진 라디에이터 대신 전장 라디에이터를 설치하여, 냉각팬에 의해 흡입되는 외기 또는 주행풍을 전장 라디에이터로 통과시킴으로써 냉각수의 열을 방출시키는 것이다.

통상 전기자동차의 냉각시스템은 전장 부품(VSD100, MCU, LDC, HV J/BOX, Motor)을 통과하는 냉각수라인, 냉각수의 열을 방출시키기 위한 공냉식 라디에이터, 냉각수 펌프, 냉각팬 등으로 구성되어 있으며, 이때 전장 라디에이터는 에어컨용 컨덴서의 뒤쪽에 배치된다.

에어컨용 컨덴서와 전장 라디에이터는 전후로 배치되어 공통적으로 냉각팬의 흡입공기 또는 주행풍에 의해 냉각되는 공냉식 방식을 적용하고 있지만, 컨덴서는 팽창밸브, 증발기 및 압축기와 함께 독립된 냉동계를 구성하면서 냉매의 열을 공냉식으로 방출시키는 구성이고, 전장 라디에이터는 각종 고전압 전장 부품으로부터 열교환되어 나온 냉각수를 냉각하는 역할을 수행하게 된다.

그러나 전장 라디에이터, 컨덴서 등 종래 냉각모듈의 가장 큰 문제점은 전장 부품 냉각을 위한 전장라디에이터의 방열성능 및 용량 부족을 고려하여 전장 라디에이터의 두께 증대 등을 도모하려 하여도 그 제한된 설치공간으로 인해 한계가 있다는 점이다.

전장 라디에이터의 두께를 증대시키는 경우, 제한된 설치공간에서 컨덴서의 두께를 축소해야 하므로 컨덴서 축소로 인해 차량의 냉방성능이 불리해질 뿐만 아니라, 컨덴서의 두께 유지시에는 전장 라디에이터의 두께 증대로 인해 냉각모듈 전체의 두께가 증가하므로 설치공간 확보가 어려워진다.

그리고 컨덴서가 전장 라디에이터의 전방에 배치되므로 전장 라디에이터에서는 차량 전방으로부터 유입되는 외기의 저항, 즉 통기 저항이 증가하게 되면서 전장 부품의 냉각성능 저하를 초래한다.

종래의 기술로는 공개특허 제10-2012-0059730호(2012.06.11)를 참조할 수 있다.

종래는 동일한 열교환기(수냉식 콘덴서)를 가지고 응축기와 증발기의 역할을 동시에 하는 시스템으로 냉난방 최대성능을 내기 위한 최적의 냉매유로를 구성할 수 없는 문제점이 있었다.

최적의 성능을 내기 위해서는 응축기와 증발기의 일반적인 냉매의 입구와 출구 위치가 서로 반대방향이어야 하나, 현재 적용되고 있는 시스템에서는 동일한 냉매유로를 지나야 하므로 냉방과 난방을 동시에 최적화 하기가 곤란한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 3웨이밸브와 2웨이밸브로 구성되는 개폐밸브부를 이용하여 냉방과 난방모드에서 열교환기 역할을 하는 수냉식 콘덴서를 통과하는 냉매의 흐름 방향을 변경 가능하게 하여 모드별 최적의 냉매 입출구 변경이 가능하고, 동일한 수냉식 콘덴서를 가지고 냉방과 난방시 서로 다른 성질의 열교환기 효과를 극대화하기 위해 냉매의 입출구위치 자유도를 높일 수 있는 차량용 냉난방 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유입된 냉매를 압축하여 고온고압의 기체상태로 토출하는 압축기; 상기 압축기와 제1유로에 의해 연결되며, 상기 압축기에서 토출되는 고온의 냉매가 유입되고 유입된 냉매를 공조케이스 내를 유동하는 공기와 열교환하여 난방모드 시 실내를 난방시키는 실내 콘덴서; 상기 실내 콘덴서와 제2유로에서 분기된 제1분기유로 및 상기 제2유로와 연결되는 제3유로에 의해 연결되며, 상기 실내 콘덴서에서 토출되는 냉매를 선택적으로 제1분기유로 및 제3유로를 통해 선택적으로 인입하여 냉각수와 열교환으로 냉매를 응축시키는 수냉식 콘덴서; 상기 수냉식 콘덴서와 상기 제2유로와 연결된 상기 제3유로에 의해 연결되며, 상기 수냉식 콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 외부 공기와의 열교환으로 냉매를 응축시키는 실외 콘덴서; 상기 실외 콘덴서와 제4유로에 의해 연결되며, 상기 실외 콘덴서에서 배출된 냉매를 인입하여 냉매를 기화시키면서 상기 공조케이스를 통해 차량 실내로 공급되는 공기와 열교환으로 실내를 냉방시키는 증발기; 상기 압축기와 인접하게 배치되며 상기 증발기와 제5유로에 의해 연결되며, 상기 증발기로 공급되는 냉매를 일시적으로 저장하면서 인입된 냉매를 액상 냉매와 기상 냉매로 분리하고 기상 냉매를 상기 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터; 상기 제2유로 상에서 상기 제1분기유로가 분기되는 후단에 구비되며, 난방모드 시에는 상기 실내 콘덴서를 통과한 냉매를 감압하고, 냉방모드 시 밸브를 닫아 상기 제1분기유로를 통해 상기 수냉식 콘덴서로 냉매를 공급하는 제1전자식팽창밸브; 상기 제4유로에서 분기되어 상기 제5유로와 연결되는 제1바이패스라인 상에 구비되는 배터리 칠러; 상기 실외 콘덴서와 인접하게 배치되는 라디에이터부의 제1라디에이터와 상기 수냉식 콘덴서를 연결하여 냉각수를 순환시키는 제1냉각수라인; 상기 라디에이터부의 제2라디에이터와 상기 수냉식 콘덴서 및 상기 배터리 칠러와 차량의 배터리를 연결하여 냉각수를 순환시키는 제2-1냉각수라인과 제2-2냉각수라인을 포함하는 제2냉각수라인; 상기 배터리 칠러와 인접하게 제1바이패스라인 상에 구비되며, 냉방 배터리협조모드 시 상기 실외 콘덴서를 통과한 냉매를 감압하는 제2전자식팽창밸브; 상기 제3유로 상에서 상기 실외 콘덴서의 전단에 구비되며, 난방모드 및 난방제습모드 시 상기 수냉식 콘덴서에서 상기 실외 콘덴서로 공급되는 냉매의 온도를 측정하는 온도센서; 및 난방모드 시 상기 어큐뮬레이터와 연결되기 위해 상기 제1분기유로에서 제2분기유로가 분기되는 지점, 상기 제3유로에서 분기되어 상기 제4유로와 연결되는 제2바이패스라인 상에 구비되고, 상기 제3유로에서 제2바이패스라인이 분기되는 후단에 구비되는 개폐밸브부를 포함하며, 상기 개폐밸브부는 2웨이밸브와 3웨이밸브가 사용되고, 상기 제2전자식팽창밸브는 볼타입 밸브가 사용되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템을 제공한다.

본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템에 있어서, 상기 제1냉각수라인은 상기 제1냉각수라인으로 순환하는 냉각수가 저장되는 제1리저버탱크와, 상기 제1냉각수라인 상에 구비되며 상기 제1냉각수라인으로 순환되는 냉각수의 흐름을 전환하는 제1방향전환밸브와, 상기 제1리저버탱크와 상기 제1방향전환밸브를 연결하는 제1냉각수바이패스라인과, 상기 제1리저버탱크에 저장된 냉각수를 상기 제1냉각수라인으로 순환시키는 제1펌프를 포함할 수 있다.

상기 제1리저버탱크는 상기 라디에이터부의 제1라디에이터의 후단에 위치할 수 있고, 상기 제1방향전환밸브는 제1라디에이터의 전단에 위치할 수 있다.

상기 제2냉각수라인은 상기 라디에이터부의 제2라디에이터와 상기 수냉식 콘덴서를 연결하는 제2-1냉각수라인과, 상기 제2-1냉각수라인과 연결되며 상기 배터리 칠러와 상기 차량의 배터리를 연결하는 제2-2냉각수라인을 포함할 수 있으며, 상기 제2-1냉각수라인과 상기 제2-2냉각수라인이 연결되는 지점에는 제2방향전환밸브가 구비될 수 있다.

상기 제2-1냉각수라인 상에는 상기 제2리저버탱크에 저장된 냉각수를 상기 제2-1냉각수라인으로 순환시키는 제2-1펌프가 구비될 수 있고, 상기 제2-2냉각수라인 상에는 냉각수를 상기 제2-2냉각수라인으로 순환시키는 제2-2펌프가 구비될 수 있다.

상기 개폐밸브부는 상기 제1분기유로에서 상기 제2분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 제1개폐밸브와, 상기 제3유로 상에 구비되며 상기 수냉식 콘덴서와 상기 실외 콘덴서를 연결하는 제3유로를 선택적으로 개폐하는 제2개폐밸브와, 상기 제3유로에서 분기되어 상기 제4유로와 연결되는 제2바이패스라인 상에 구비되며 제2바이패스라인을 선택적으로 개폐하는 제3개폐밸브를 포함할 수 있으며, 상기 제1개폐밸브는 3웨이밸브가 사용될 수 있고, 상기 제2개폐밸브와 상기 제3개폐밸브는 2웨이밸브가 사용될 수 있으며, 상기 제1전자식팽창밸브는 상기 제2유로 상에서 상기 제1분기유로가 분기되는 후단에 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템은, 상기 증발기와 인접한 상기 제4유로 상에 구비되며 상기 증발기로 냉매를 팽창시키는 솔레노이드 팽창밸브와, 상기 압축기와 상기 실내 콘덴서를 연결하는 제1유로 및 상기 어큐뮬레이터와 상기 압축기를 연결하는 유로에 구비되며 압력과 온도를 동시에 측정하는 PT센서를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2바이패스라인의 일단은 상기 솔레노이드 팽창밸브의 바이패스홀에 조립되어 상기 제4유로와 연결될 수 있다.

본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템에 있어서, 냉방모드 시 상기 제2유로 상에 구비되는 제1전자식팽창밸브는 닫힐 수 있고, 상기 제1분기유로에서 상기 제2분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 수냉식 콘덴서 방향으로 개방될 수 있으며, 상기 제3유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 개방될 수 있고, 상기 제4유로 상에 구비되는 솔레노이드 팽창밸브는 팽창할 수 있으며, 냉각수는 상기 제1냉각수라인과 상기 제2-1냉각수라인으로 순환할 수 있고, 상기 제1냉각수라인의 제1바이패스냉각수라인은 밀폐될 수 있다.

난방(B)모드 시 상기 제2유로 상에 구비되는 제1전자식팽창밸브는 열릴 수 있고, 상기 제3유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 닫힐 수 있으며, 상기 제1분기유로에서 상기 제2분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 어큐뮬레이터 방향으로 개방될 수 있고, 상기 제4유로 상에 구비되는 솔레노이드 팽창밸브는 닫힐 수 있으며, 냉각수는 제1냉각수라인으로 순환할 수 있고, 상기 제1냉각수라인의 제1바이패스냉각수라인은 개방되어 상기 라디에이터부의 제1라디에이터로 냉각수가 순환하지 않을 수 있다.

난방(A+B)모드 시, 상기 제2유로 상에 구비되는 제1전자식팽창밸브는 열릴 수 있고, 상기 제3유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 열러서 실외 콘덴서로 하여금 외부증기열원을 흡열하게 할 수 있으며, 동시에 상기 제1분기유로에서 상기 제2분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 어큐뮬레이터 방향으로 개방되어 순환되는 제1냉각수라인에서 냉각수열원을 흡열하게 할 수 있고, 상기 제4유로 상에 구비되는 솔레노이드 팽창밸브는 닫힐 수 있으며, 냉각수는 제1냉각수라인으로 순환할 수 있고, 상기 제1냉각수라인의 제1바이패스냉각수라인은 개방되어 상기 라디에이터부의 제1라디에이터로 냉각수가 순환하지 않을 수 있다.

난방 제습모드 시 상기 제2유로 상에 구비되는 제1전자식팽창밸브는 열릴 수 있고, 상기 제3유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 닫힐 수 있으며, 상기 제2바이패스라인 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제3개폐밸브는 열릴 수 있고, 상기 제1분기유로에서 상기 제2분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 어큐뮬레이터 방향으로 개방될 수 있으며, 상기 제4유로 상에 구비되는 솔레노이드 팽창밸브는 닫힐 수 있고, 냉각수는 제1냉각수라인으로 순환할 수 있으며, 상기 제1냉각수라인의 제1바이패스냉각수라인은 개방되어 상기 라디에이터부의 제1라디에이터로 냉각수가 순환하지 않을 수 있다.

냉방 배터리협조모드 시 상기 제2유로 상에 구비되는 제1전자식팽창밸브는 닫힐 수 있고, 상기 제1분기유로에서 상기 제2분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 수냉식 콘덴서 방향으로 개방될 수 있으며, 상기 제3유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 개방될 수 있고, 상기 제2바이패스라인 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제3개폐밸브는 닫힐 수 있으며, 상기 제1바이패스라인 상에 구비되는 제2전자식팽창밸브는 개방될 수 있고, 상기 제4유로 상에 구비되는 솔레노이드 팽창밸브는 팽창할 수 있으며, 냉각수는 상기 제1냉각수라인과 상기 제2-1냉각수라인 및 제2-2냉각수라인으로 순환할 수 있고, 상기 제1냉각수라인의 제1바이패스냉각수라인은 밀폐될 수 있다.

본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템은 복수개의 유로 및 바이패스라인 상에 구비되는 2웨이밸브와 3웨이밸브를 이용하여 냉방과 난방모드에서 수냉식 콘덴서를 통과하는 냉매의 흐름 방향이 변경 가능하도록 하여 모드별 최적의 냉매 입출구 변경이 가능하며, 동일한 수냉식 콘덴서를 가지고 냉방과 난방시 서로 다른 성질의 열교환기 효과를 극대화하기 위해 냉매의 입출구위치 자유도를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 냉난방 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 차량용 냉난방 시스템의 냉방모드 시 냉매 및 냉각수가 순환되는 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 차량용 냉난방 시스템의 난방(B)모드 시 냉매 및 냉각수가 순환되는 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 차량용 냉난방 시스템의 난방(A+B)모드 시 냉매 및 냉각수가 순환되는 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 차량용 냉난방 시스템의 난방 제습모드 시 냉매 및 냉각수가 순환되는 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 차량용 냉난방 시스템의 냉방 배터리협조모드 시 냉매 및 냉각수가 순환되는 상태를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 냉난방 시스템은(100)은 압축기(1100)와, 실내 콘덴서(1200)와, 수냉식 콘덴서(1300)와, 실외 콘덴서(1400)와, 증발기(1500)와, 어큐뮬레이터(1600)와, 제1전자식팽창밸브(1700)와, 배터리 칠러(1800)와, 제1냉각수라인(1900)과, 제2-1냉각수라인(2010)과 제2-2냉각수라인(2020)을 포함하는 제2냉각수라인(2000)과, 제2전자식팽창밸브(2100)와, 온도센서(2200)와, 개폐밸브부(2300)를 포함하며, 솔레노이드 팽창밸브(2400)와, PT센서(2500)를 더 포함할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템(100)은 냉매가 순환하는 냉매순환라인 상에는 압축기(1100)와, 실내 콘덴서(1200)와, 수냉식 콘덴서(1300)와, 실외 콘덴서(1400)와, 증발기(1500)가 연결되며, 전기자동차 또는 하이브리드 자동차에 적용되는 것이 바람직하다.

상기 압축기(1100)는 일명 콤프레서로 냉매가 유동하는 유로와 연결된 입력단을 통해 냉매를 인입하여 압축한 후, 압축된 냉매를 출력단을 통해 유로로 토출하는데, 이때 토출되는 냉매는 고온고압의 냉매(냉매가스; 기체)로 토출된다.

상기 압축기(1100)의 출력단은 제1유로(R1)와 연결되고, 상기 제1유로(R1)를 통해 실내 콘덴서(1200)의 입력단과 상기 압축기(1100)의 출력단이 연결되어, 상기 압축기(1100)에서 압축된 고온고압의 냉매(기체)를 상기 실내 콘덴서(1200)로 출력한다.

상기 실내 콘덴서(1200)는 공조케이스(미도시) 내에 구비되며, 상기 압축기(1100)에서 토출한 고온고압의 냉매(기체)를 인입하여, 난방 시 주변 공기로 방열을 통해 실내로 열원을 공급한다.

상기 실내 콘덴서(1200)는 상기 압축기(1100)에서 토출된 고온고압의 냉매(기체)를 제1유로(R1)를 통해 인입하며, 상기 실내 콘덴서(1200)가 공조케이스(미도시)를 통해 차량 실내로 공급되는 공기와의 열교환을 통해 내부를 유동하는 고온고압의 냉매(기체)를 응축시키면서 그 응축열로 공기를 가열하여, 차량 실내의 난방이 이루어지도록 한다. 상기 공조케이스(미도시)의 구조 및 공조케이스(미도시)가 공기를 인입한 후 열교환된 공기를 차량의 실내로 공급하여 난방이 이루어지도록 하는 과정은 공지된 기술인 바, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 실내 콘덴서(1200)의 출력단은 냉매가 유동하는 제2유로(R2)와 연결되고, 상기 제2유로(R2)는 수냉식 콘덴서(1300)과 실외 콘덴서(1400)를 연결하는 제3유로(R3)와 연결된다.

상기 제2유로(R2)에서는 제1분기유로(QR1)가 분기되며, 상기 제1분기유로(QR1)는 상기 수냉식 콘덴서(1300)와 연결된다. 상기 수냉식 콘덴서(1300)는 상기 제2유로(R2)와 상기 제1분기유로(QR1) 및 제3유로(R3)를 통해 상기 실내 콘덴서(1200)에서 토출되는 냉매를 인입하여 후술되는 제1냉각수라인(1900) 및 제2냉각수라인(2000) 중의 제2-1냉각수라인(2010)으로 유동하는 냉각수와의 열교환으로 냉매를 응축시키는 역할을 한다. 상기 제2유로(R2) 상에는 후술되는 제1전자식팽창밸브(1700)가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 수냉식 콘덴서(1300)는 상기 제1분기유로(QR1) 및 상기 제3유로(R3)의 일단과 연결되고, 상기 제3유로(R3)의 타단은 실외 콘덴서(1400)와 연결된다. 상기 수냉식 콘덴서(1300)로 냉매를 모드에 따라 선택적으로 공급하는 제1분기유로(QR1)에서는 제2분기유로(QR2)가 분기되며, 상기 제2분기유로(QR2)는 후술되는 어큐뮬레이터(1600)와 연결된다.

상기 수냉식 콘덴서(1300)와 제3유로(R3)에 의해 연결되는 상기 실외 콘덴서(1400)의 입력단은 상기 제3유로(R3)와 연결되며 상기 실외 콘덴서(1400)는 인입되는 냉매를 외부 공기와의 열교환으로 냉매를 응축시킨 후 출력단을 통해 제4유로(R4)로 배출하고, 상기 제4유로(R4)는 증발기(1500)와 연결되어 상기 실외 콘덴서(1400)에서 응축된 후 출력되는 냉매를 상기 증발기(1500)로 공급한다.

상기 실외 콘덴서(1400)는 상기 수냉식 콘덴서(1300)와 제3유로(R3)에 의해 연결되어 상기 수냉식 콘덴서(1300)으로부터 냉매를 인입하여 외부 공기와의 열교환으로 냉매를 응축하는데, 상기 실외 콘덴서(1400)는 차량 구동부(구동모터, 미도시)에 구비된 라디에이터부(RAD)에 근접하게 배치되어, 입력측을 통해 인입된 냉매를 외부 공기와 열교환하여 응축한 후 제4유로(R4)로 배출한다.

상기 증발기(1500)는 제5유로(R5)에 의해 어큐뮬레이터(1600)와 연결되며, 상기 어큐뮬레이터(1600)는 상기 증발기(1500)와 상기 압축기(1100) 사이에 구비되어 공급되는 냉매를 일시적으로 저장하면서 인입된 냉매를 액상 냉매와 기상 냉매로 분리하고 분리된 기상 냉매를 상기 압축기(1100)로 공급한다.

상기 제2유로(R2) 상에는 제1전자식팽창밸브(1700)가 구비되며, 상기 제1전자식팽창밸브(1700)는 상기 제2유로(R2) 상에서 상기 제1분기유로(QR1)가 분기되는 후단에 구비되는 것이 바람직하다.

상기 제1전자식팽창밸브(1700)는 난방모드 시에는 상기 실내 콘덴서(1200)를 통과한 냉매를 감압하면서 밸브를 열어 상기 제3유로(R3)로 공급하고, 냉방모드 시에는 밸브를 닫아 상기 실내 콘덴서(1200)를 통과한 냉매를 제1분기유로(QR1)를 통해 상기 수냉식 콘덴서(1300)로 공급한다.

상기 실외 콘덴서(1400)와 상기 증발기(1500)를 연결하는 상기 제4유로(R4)에서 분기되어 상기 제5유로(R5)와 연결되는 제1바이패스라인(BR1) 상에는 배터리 칠러(1800)가 구비되며, 상기 배터리 칠러(1800)는 냉방 배터리협조모드 시 상기 제1바이패스라인(BR1)을 유동하는 냉매와 후술되는 제2냉각수라인(2000) 중의 제2-2냉각수라인(2020)을 유동하는 냉각수를 열교환시키게 된다. 후술되는 냉방 배터리협조모드 시에는 상기 제1바이패스라인(BR1)으로 냉매가 흐르게 되고 이때, 상기 배터리 칠러(1800)는 상기 제1바이패스라인(BR1)의 냉매와 후술되는 제2냉각수라인(2000) 중의 제2-2냉각수라인(2020)의 냉각수를 열교환시켜 냉각수를 냉각시킴으로써 제2-2냉각수라인(2020)에 의해 배터리(B)의 열관리가 가능하게 된다.

상기 실외 콘덴서(1400)와 인접하게 배치되는 라디에이터부(RAD)의 제1라디에이터(RAD1)와 상기 수냉식 콘덴서(1300)는 제1냉각수라인(1900)에 의해 연결되어 냉각수가 순환되고, 상기 라디에이터부(RAD)의 제2라이데이터(RAD2)와 상기 수냉식 콘덴서(1300) 및 상기 배터리 칠러(1800)와 배터리(B)는 제2-2냉각수라인(2020)에 의해 연결되어 냉각수가 순환된다.

상기 제1냉각수라인(1900)은 제1리저버탱크(1910), 제1방향전환밸브(1920), 제1냉각수바이패스라인(1930), 제1펌프(1940)를 포함한다. 상기 제1냉각수라인(1900)에는 제1리저버탱크(1910)가 설치되고, 상기 제1리저버탱크(1910)에는 제1냉각수라인(1900)으로 순환하는 냉각수가 저장되며, 상기 제1냉각수라인(1900)에 상기 제1방향전환밸브(1920)가 구비되어 일방향으로 순환하는 냉각수의 흐름이 전환된다.

상기 제1리저버탱크(1910)와 상기 제1방향전환밸브(1920)는 제1냉각수바이패스라인(1930)에 의해 연결되며, 상기 제1냉각수바이패스라인(1930)에 의해 상기 제1리저버탱크(1910)와 상기 제1방향전환밸브(1920)가 연결됨으로써 냉각수가 제1라디에이터(RAD1)를 거치지 않고 순환하게 되고, 상기 제1리저버탱크(1910)에 저장된 냉각수는 제1펌프(1940)에 의해 차량 구동부(구동모터, 미도시)를 냉각시킨 후 수냉식 콘덴서(1300)로 순환된다.

상기 제1리저버탱크(1910)는 상기 라디에이터부(RAD)의 제1라디에이터(RAD1)의 후단에 위치하고, 상기 제1방향전환밸브(1920)는 제1라이데이터(RAD1)의 전단에 위치하는 것이 바람직하다.

상기 제2냉각수라인(2000)은 제2-1냉각수라인(2010)과, 제2-2냉각수라인(2020)을 포함하며, 상기 제2-1냉각수라인(2010)은 상기 라디에이터부(RAD)의 제2라이데이터(RAD2)와 상기 수냉식 콘덴서(1300)를 연결하고, 상기 제2-2냉각수라인(2020)은 상기 제2-1냉각수라인(2010)과 연결되며 상기 배터리 칠러(1800)와 상기 차량의 배터리(B)를 연결한다. 상기 제2-1냉각수라인(2010)과 상기 제2-2냉각수라인(2020)은 연결되며, 상기 제2-1냉각수라인(2010)과 상기 제2-2냉각수라인(2020)이 연결되는 지점에는 제2방향전환밸브(2030)가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 제2-1냉각수라인(2010) 상에는 제2리저버탱크(2060)에 저장된 냉각수를 상기 제2-1냉각수라인(2010)으로 순환되게 공급하는 제2-1펌프(2040)가 구비되고, 상기 제2-2냉각수라인(2020) 상에는 냉각수를 상기 제2-2냉각수라인(2020)으로 순환시키는 제2-2펌프(2050)가 구비되는 것이 바람직하다.

도 2 및 도 6을 참조하면, 냉방모드 및 냉방 배터리협조모드 시에는 상기 제1냉각수라인(1900)과 상기 제2냉각수라인(2000)으로 냉각수가 순환되며, 상기 제1냉각수라인(1900)의 제1냉각수바이패스라인(1930)으로는 냉각수가 순환되지 않게 된다.

도 3, 도 4 및 도 5를 참조하면, 난방(B)모드, 난방(A+B)모드 및 난방 제습모드 시에는 상기 제2냉각수라인(2000)으로는 냉각수가 순환하지 않고 상기 제1냉각수라인(1900)으로만 냉각수가 순환되며, 순환되는 냉각수는 제1라디에이터(RAD1)로 순환되지 않도록 상기 제1냉각수바이패스라인(1930)으로 순환된다.

도 1을 참조하면, 상기 배터리 칠러(1800)와 인접하게 상기 제1바이패스라인(BR1) 상에는 제2전자식팽창밸브(2100)가 구비되며, 상기 제2전자식팽창밸브(2100)는 상기 제1바이패스라인(BR1)으로 유동하는 냉매를 감압하는 역할을 한다. 상기 제2전자식팽창밸브(2100)는 볼타입 밸브를 적용함으로써 상기 제1바이패스라인(BR1)이 바이패스 기능이 가능하게 된다.

상기 수냉식 콘덴서(1300)와 상기 실외 콘덴서(1400)를 연결하는 상기 제3유로(R3) 상에는 온도센서(2200)가 구비되고, 상기 온도센서(2200)는 난방모드 및 난방 제습모드 시 상기 수냉식 콘덴서(1300)에서 상기 실외 콘덴서(1400)로 공급되는 냉매의 온도를 측정하는 역할을 하며, 상기 온도센서(2200)는 상기 제3유로(R3) 상에서 상기 실외 콘덴서(1400)의 전단위 위치하는 것이 바람직하다.

상기 온도센서(2200)가 측정한 냉매의 온도와 차량에 구비되는 외기온도센서(미도시)가 측정한 외기온도와 비교하여 난방모드 및 난방 제습모드 시 외기열원을 열원으로 사용할지 여부를 판단하게 된다.

상기 어큐뮬레이터(1600)와 연결되기 위해 상기 제1분기유로(QR1)에서 상기 제2분기유로(QR2)가 분기되는 지점, 상기 제3유로(R3)에서 분기되어 상기 제4유로(R4)와 연결되는 제2바이패스라인(BR2), 및 상기 제3유로(R3) 상에서 상기 제2바이패스라인(BR2)이 분기되는 후단에는 상기 제1분기유로(QR1)로 유동하는 냉매의 방향 및 상기 제2바이패스유로(BR2), 상기 제3유로(R3)를 선택적으로 개폐하는 개폐밸브부(2300)가 구비되며, 상기 개폐밸브부(2300)로는 2웨이밸브와 3웨이밸브가 선택적으로 사용되는 것이 바람직하다.

상기 개폐밸브부(2300)는 제1개폐밸브(2310), 제2개폐밸브(2320), 제3개폐밸브(2330)를 포함하며, 상기 제1개폐밸브(2310)는 상기 제1분기유로(QR1)에서 상기 제2분기유로(QR2)가 분기되는 지점에 구비되며 냉방모드 시 및 냉방 배터리협조모드 시에는 상기 제2유로(R2)를 거쳐 상기 제1분기유로(QR1)로 이동되는 냉매가 상기 수냉식 콘덴서(1300)로 공급되도록 밸브를 개방하고, 난방모드 시 및 난방 제습모드 시에는 상기 수냉식 콘덴서(1300)에서 토출되는 냉매가 제2분기유로(QR2)로 공급되도록 밸브를 개폐하며, 상기 제1개폐밸브(2310)는 3웨이밸브가 사용되는 것이 바람직하다.

상기 제2개폐밸브(2320)는 상기 제3유로(R3) 상에 구비되며 상기 수냉식 콘덴서(1300)와 상기 실외 콘덴서(1400)를 연결하는 제3유로(R3)를 선택적으로 개폐하고, 상기 제3개폐밸브(2330)는 상기 제3유로(R3)에서 분기되어 상기 제4유로(R4)와 연결되는 제2바이패스라인(BR2) 상에 구비되며 제2바이패스라인(BR2)을 선택적으로 개폐하며, 상기 제2개폐밸브(2320)와 상기 제3개폐밸브(2330)는 2웨이밸브가 사용되는 것이 바람직하다.

상기 증발기(1500)와 인접한 상기 제4유로(R4) 상에는 솔레노이드 팽창밸브(2400)가 구비되며, 상기 제2바이패스라인(BR2)의 타단은 상기 솔레노이드 팽창밸브(2400)의 바이패스홀에 조립되어 상기 제4유로(R4)와 연결되고, 상기 제2바이패스라인(BR2)의 일단은 상기 제1전자식팽창밸브(1700)와 상기 수냉식 콘덴서(1300) 사이, 보다 상세하게는 상기 제3유로(R3)과 연결되는 상기 제2유로(R2)의 후단에서 상기 제3유로(R2)와 연결되는 것이 바람직하다.

상기 압축기(1100)와 상기 실내 콘덴서(1200)를 연결하는 제1유로(R1) 및 상기 어큐뮬레이터(1600)와 상기 압축기(1100)를 연결하는 유로에는 압력과 온도를 동시에 측정하는 PT센서(2500)가 구비되는 것이 바람직하다.

도 2는 냉방모드 시이며, 냉방모드 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내 콘덴서(1200), 제2유로(R2)와 제1분기유로(QR1)를 거친 후 수냉식 콘덴서(1300), 실외 콘덴서(1400), 증발기(1500), 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환하면서 차량 실내의 냉방을 수행하게 된다. 냉방모드 시 냉각수의 흐름을 살펴보면, 제1냉각수라인(1900)과 제2-1냉각수라인(2010)을 통해 이동되는 냉각수는 수냉식 콘덴서(1300)에서 냉매와 열교환되면서 냉각된 냉각수는 각각 제1라디에이터(RAD1) 및 제2라디에이터(RAD2)와 열교환하게 된다.

냉방모드 시, 냉매가 압축기(1100), 실내 콘덴서(1200), 수냉식 콘덴서(1300), 실외 콘덴서(1400), 증발기(1500), 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100) 순으로 순환하며 제4유로(R4) 상에 구비되는 솔레노이드 팽창밸브(2400)에서는 고온고압의 냉매를 저온저압으로 팽창시킨다.

상기 제2유로(R2) 상에 구비되는 제1전자식팽창밸브(1700)는 닫혀 상기 제2유로(R2)로 이송되는 냉매를 제1분기유로(QR1)로 이송시키며, 제1분기유로(QR1)에서 제2분기유로(QR2)가 분기되는 지점에 구비되는 제1개폐밸브(2310)는 수냉식 콘덴서(1300)로만 냉매가 공급되도록 개방된다.

상기 수냉식 콘덴서(1300)와 실외 콘덴서(1400)를 연결하는 제3유로(R3) 상에 구비되는 제2개폐밸브(2320)는 개방되어 상기 수냉식 콘덴서(1300)에서 토출되는 냉매를 상기 실외 콘덴서(1400)로 공급된다.

상기 제3유로(R3)와 제4유로(R4)를 연결하는 제2바이패스라인(BR2) 상에 구비되는 제3개폐밸브(2330)는 닫혀 상기 제3유로(R3)로 이동되는 냉매가 상기 제2바이패스라인(BR2)으로 이동되는 것을 차단하게 된다. 냉방모드 시, 냉각수는 제1냉각수라인(1900)과 제2-1냉각수라인(2010)으로 순환하며, 상기 제1냉각수라인(1900)의 제1바이패스냉각수라인(1930)은 제1방향전환밸브(1920)가 제1라이데이터(RAD1) 방향으로 열림에 따라 밀폐되게 된다.

도 3은 난방(B)모드 시이며, 난방(B)모드 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내 콘덴서(1200), 제2유로(R2) 상에 구비되는 제1전자식팽창밸브(1700)를 거친 후 제3유로(R3)를 통해 냉매가 수냉식 콘덴서(1300)로 공급되고, 제2분기유로(QR2)를 거쳐 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환하면서 차량 실내의 난방을 수행하게 된다. 난방모드 시 냉각수의 흐름을 살펴보면, 냉각수는 제1냉각수라인(1900)으로만 순환하면서 수냉식 콘덴서(1300)에서 냉매와 열교환하며, 냉각수는 제1냉각수바이패스라인(1930)으로 바이패스됨으로써 제1라디에이터(RAD1)와는 열교환을 하지 않게 된다.

난방(B)모드 시, 냉매가 압축기(1100), 실내 콘덴서(1200), 제2유로(R2)와 제3유로(R3)를 통해 수냉식 콘덴서(1300)로 공급되게 하기 위해 제2유로(R2) 상에 구비되는 제1전자식팽창밸브(1700)는 개방되고, 제3유로(R3) 상에 구비되는 제2개폐밸브(2320)와 제2바이패스라인(BR2) 상에 구비되는 제3개폐밸브(2330)는 닫히는 것이 바람직하다. 상기 수냉식 콘덴서(1300)에서 토출되는 냉매를 어큐뮬레이터(1600)를 거쳐 압축기(1100)로 공급하기 위해 제1분기유로(QR1)에서 제2분기유로(QR2)가 분기되는 지점에 구비되는 제1개폐밸브(2310)는 상기 어큐뮬레이터(1600)로 냉매가 공급되도록 개방된다.

도 4는 난방(A+B)모드 시이며, 난방(A+B)모드 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내 콘덴서(1200), 제2유로(R2) 상에 구비되는 제1전자식팽창밸브(1700)를 거친 후 분기되어 일부는 상기 난방(B)모드와 같이 수냉식 콘덴서(1300)로 공급되고, 제2분기유로(QR2)를 거쳐 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환(난방B모드)하며, 일부는 제3유로(R3) 상에 구비되는 제2개폐밸브(2320)를 통해 실외 콘덴서(1400)를 통과한 후 제4유로(R4) 상에 분기되는 제1바이패스라인(BR1) 상에 구비된 배터리 칠러(1800), 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100) 순으로 순환(난방A모드)하면서 차량 실내의 난방을 수행하게 된다.

난방(A+B)모드 시 냉각수의 흐름을 살펴보면, 냉각수는 제1냉각수라인(1900)으로만 순환하면서 수냉식 콘덴서(1300)에서 냉매와 열교환하며, 냉각수는 제1냉각수바이패스라인(1930)으로 바이패스됨으로써 제1라디에이터(RAD1)와의 열교환을 하지 않게 된다.

난방(A+B)모드 시, 냉매를 압축기(1100), 실내 콘덴서(1200), 제2유로(R2)와 제3유로(R3)를 통해 수냉식 콘덴서(1300)와 실외 콘덴서(1400)로 공급되게 하기 위해 제2유로(R2) 상에 구비되는 제1전자식팽창밸브(1700)는 개방되고, 제3유로(R3) 상에 구비되는 제2개폐밸브(2320)는 열리며, 제2바이패스라인(BR2) 상에 구비되는 제3개폐밸브(2330)는 닫히는 것이 바람직하다.

상기 수냉식 콘덴서(1300)에서 토출되는 냉매를 어큐뮬레이터(!600)를 거쳐 압축기(1100)로 공급하기 위해 제1분기유로(QR1)에서 제2분기유로(QR2)가 분기되는 지점에 구비되는 제1개폐밸브(2310)는 상기 어큐뮬레이터(1600)로 냉매가 공급되도록 개방된다. 또한, 상기 실외 콘덴서(1400)에서 토출되는 냉매를 배터리 칠러(1800)를 거쳐 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 공급하기 위해 제1바이패스라인(BR1) 상에 구비된 제2전자식팽창밸브(2100)는 풀오픈으로 열리게 하는 것이 바람직하다.

상기 난방(B)모드에서 난방(A+B)모드로의 전환은 차량의 외기센서(미도시)에서 측정된 외기온도와 제3유로(R3) 상에 구비된 온도센서(2200)에서 측정된 냉매의 온도를 비교하여 그 차이가 난방을 위하여 흡열이 가능한 특정온도 이상이 되었을 경우에 제3유로(R3) 상에 구비된 제2개폐밸브(2320)를 작동하여 이루어진다.

도 5는 난방 제습모드 시이며, 난방 제습모드 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내 콘덴서(1200), 제2유로(R2) 상에 구비되는 제1전자식팽창밸브(1700)를 거친 후 일부의 냉매는 제3유로(R3)를 통해 수냉식 콘덴서(1300)로 이동된 후 제2분기유로(QR2)를 통해 어큐뮬레이터(1600)를 거친 후 압축기(1100) 순으로 이동하고, 다른 일부의 냉매는 제3유로(R3)와 제2바이패스라인(BR2)를 통해 증발기(1500), 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100) 순으로 이동하면서 차량 실내의 난방 및 제습을 수행하게 된다.

난방 제습모드 시 냉각수의 흐름을 살펴보면, 냉각수는 제1냉각수라인(1900)으로만 순환하면서 수냉식 콘덴서(1300)에서 냉매와 열교환하며, 냉각수는 제1냉각수바이패스라인(1930)으로 바이패스됨으로써 제1라디에이터(RAD1)와는 열교환을 하지 않게 된다.

난방 제습모드 시, 제2유로(R2) 상에 구비되는 제1전자식팽창밸브(1700)는 개방되어 제2유로(R2)로 이동되는 냉매를 제3유로(R3)로 이동시키고, 제3유로(R3) 상에 구비되는 제2개폐밸브(2320)는 닫혀 일부는 냉매는 수냉식 콘덴서(1300)를 거친 후 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100) 순으로 이동하고, 다른 일부의 냉매는 제3유로(R3)에서 분기되는 제2바이패스라인(BR2)를 통해 증발기(1500), 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100) 순으로 이동하며, 제1분기유로(QR1)에서 제2분기유로(QR2)가 분기되는 지점에 구비되는 제1개폐밸브(2310)는 수냉식 콘덴서(1300)와 어큐뮬레이터(1600)가 연결되도록 개방되고, 제3유로(R3) 상에 구비되는 제2개폐밸브(2320)는 닫히며, 제2바이패스라인(BR2) 상에 구비되는 제3개폐밸브(2230)는 개방되어 수냉식 콘덴서(1300)에서 냉각수와 열교환된 냉매를 어큐뮬레이터(1600) 및 증발기(1500)로 공급하게 된다.

도 6은 냉방 배터리협조모드 시이며, 냉방 배터리협조모드 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내 콘덴서(1200), 제2유로(R2)와 제1분기유로(QR1)를 거친 후 수냉식 콘덴서(1300), 실외 콘덴서(1400)를 통과한 후 일부 냉매는 증발기(1500), 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100) 순으로 이동하고, 실외 콘덴서(1400)를 통과한 다른 일부의 냉매는 배터리 칠러(1800), 어큐뮬레이터(16000, 압축기(1100) 순으로 이동하면서 차량 실내를 냉방하면서 배터리를 냉각시키게 된다. 냉방 배터리협조모드 시 냉각수의 흐름을 살펴보면, 제1냉각수라인(1900)과 제2-1냉각수라인(2010)을 통해 이동되는 냉각수는 수냉식 콘덴서(1300)에서 냉매와 열교환되면서 냉각된 냉각수는 각각 제1라디에이터(RAD1)와 제2라디에이터(RAD2)에서 방열을 하고, 제2-2냉각수라인(2020)의 냉각수는 배터리 칠러(1800) 내의 팽창된 냉매와 냉각수의 열교환을 통한 냉각수를 냉각시켜 배터리(B)를 냉각시키게 된다.

냉방 배터리협조모드 시, 상기 제4유로(R4) 상에 구비되는 솔레노이드 팽창밸브(2400)는 팽창하고, 상기 제2유로(R2) 상에 구비되는 제1전자식팽창밸브(1700)는 닫혀 상기 제2유로(R2)로 이송되는 냉매를 제1분기유로(QR1)로 이송시키며, 제1분기유로(QR1)에서 제2분기유로(QR2)가 분기되는 지점에 구비되는 제1개폐밸브(2310)는 수냉식 콘덴서(1300)로만 냉매가 공급되도록 개방된다.

상기 수냉식 콘덴서(1300)와 실외 콘덴서(1400)를 연결하는 제3유로(R3) 상에 구비되는 제2개폐밸브(2320)는 개방되어 상기 수냉식 콘덴서(1300)에서 토출되는 냉매를 상기 실외 콘덴서(1400)로 공급한다.

상기 제2바이패스라인(BR2) 상에 구비되는 제3개폐밸브(2330)는 닫혀 상기 제3유로(R3)로 이동되는 냉매가 상기 제2바이패스라인(BR2)으로 이동되는 것을 차단하게 된다. 상기 실외 콘덴서(1400)에서 냉각된 냉매를 배터리 칠러(1800) 및 증발기(1500)로 공급하게 되고, 상기 제4유로(R4) 상에서 분기되는 제1바이패스라인(BR1) 상에 구비되는 제2전자식개폐밸브(2100)는 개방되어 배터리 칠러(1800)에서 냉매는 냉각수와 열교환된다.

냉방모드 시, 냉각수는 제1냉각수라인(1900)과 제2-1냉각수라인(2010)으로 순환하며, 상기 제1냉각수라인(1900)의 제1바이패스냉각수라인(1930)은 제1방향전환밸브(1920)가 제1라이데이터(RAD1) 방향으로 열림에 따라 밀폐되게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100 : 차량용 냉난방 시스템 1100 : 압축기
1200 : 실내 콘덴서 1300 : 수냉식 콘덴서
1400 : 실외 콘덴서 1500 : 증발기
1600 : 어큐뮬레이터 1700 : 제1전자식팽창밸브
1800 : 배터리 칠러 1900 : 제1냉각수라인
2000 : 제2냉각수라인 2010 : 제2-1냉각수라인
2020 : 제2-2냉각수라인 2100 : 제2전자식팽창밸브
2200 : 온도센서 2300 : 개폐밸브부
2400 : 솔레노이드 팽창밸브 2500 : PT센서
RAD : 라디에이터부 RAD1 : 제1라디에이터
RAD2 : 제2라디에이터

Claims

유입된 냉매를 압축하여 고온고압의 기체상태로 토출하는 압축기;
상기 압축기와 제1유로에 의해 연결되며, 상기 압축기에서 토출되는 고온의 냉매가 유입되고 유입된 냉매를 공조케이스 내를 유동하는 공기와 열교환하여 난방모드 시 실내를 난방시키는 실내 콘덴서;
상기 실내 콘덴서와 제2유로에서 분기된 제1분기유로 및 상기 제2유로와 연결되는 제3유로에 의해 연결되며, 상기 실내 콘덴서에서 토출되는 냉매를 선택적으로 제1분기유로 및 제3유로를 통해 선택적으로 인입하여 냉각수와 열교환으로 냉매를 응축시키는 수냉식 콘덴서;
상기 수냉식 콘덴서와 상기 제2유로와 연결된 상기 제3유로에 의해 연결되며, 상기 수냉식 콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 외부 공기와의 열교환으로 냉매를 응축시키는 실외 콘덴서;
상기 실외 콘덴서와 제4유로에 의해 연결되며, 상기 실외 콘덴서에서 배출된 냉매를 인입하여 냉매를 기화시키면서 상기 공조케이스를 통해 차량 실내로 공급되는 공기와 열교환으로 실내를 냉방시키는 증발기;
상기 압축기와 인접하게 배치되며 상기 증발기와 제5유로에 의해 연결되며, 상기 증발기로 공급되는 냉매를 일시적으로 저장하면서 인입된 냉매를 액상 냉매와 기상 냉매로 분리하고 기상 냉매를 상기 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터;
상기 제2유로 상에서 상기 제1분기유로가 분기되는 후단에 구비되며, 난방모드 시에는 상기 실내 콘덴서를 통과한 냉매를 감압하고, 냉방모드 시 밸브를 닫아 상기 제1분기유로를 통해 상기 수냉식 콘덴서로 냉매를 공급하는 제1전자식팽창밸브;
상기 제4유로에서 분기되어 상기 제5유로와 연결되는 제1바이패스라인 상에 구비되는 배터리 칠러;
상기 실외 콘덴서와 인접하게 배치되는 라디에이터부의 제1라디에이터와 상기 수냉식 콘덴서를 연결하여 냉각수를 순환시키는 제1냉각수라인;
상기 라디에이터부의 제2라디에이터와 상기 수냉식 콘덴서 및 상기 배터리 칠러와 차량의 배터리를 연결하여 냉각수를 순환시키는 제2-1냉각수라인과 제2-2냉각수라인을 포함하는 제2냉각수라인;
상기 배터리 칠러와 인접하게 제1바이패스라인 상에 구비되며, 냉방 배터리협조모드 시 상기 실외 콘덴서를 통과한 냉매를 감압하는 제2전자식팽창밸브;
상기 제3유로 상에서 상기 실외 콘덴서의 전단에 구비되며, 난방모드 및 난방제습모드 시 상기 수냉식 콘덴서에서 상기 실외 콘덴서로 공급되는 냉매의 온도를 측정하는 온도센서; 및
난방모드 시 상기 어큐뮬레이터와 연결되기 위해 상기 제1분기유로에서 제2분기유로가 분기되는 지점, 상기 제3유로에서 분기되어 상기 제4유로와 연결되는 제2바이패스라인 상에 구비되고, 상기 제3유로에서 제2바이패스라인이 분기되는 후단에 구비되는 개폐밸브부를 포함하며,
상기 개폐밸브부는 2웨이밸브와 3웨이밸브가 사용되고, 상기 제2전자식팽창밸브는 볼타입 밸브가 사용되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제1냉각수라인은,
상기 제1냉각수라인으로 순환하는 냉각수가 저장되는 제1리저버탱크와,
상기 제1냉각수라인 상에 구비되며 상기 제1냉각수라인으로 순환되는 냉각수의 흐름을 전환하는 제1방향전환밸브와,
상기 제1리저버탱크와 상기 제1방향전환밸브를 연결하는 제1냉각수바이패스라인과,
상기 제1리저버탱크에 저장된 냉각수를 상기 제1냉각수라인으로 순환시키는 제1펌프를 포함하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 제1리저버탱크는 상기 라디에이터부의 제1라디에이터의 후단에 위치하고, 상기 제1방향전환밸브는 제1라디에이터의 전단에 위치하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제2냉각수라인은,
상기 라디에이터부의 제2라디에이터와 상기 수냉식 콘덴서를 연결하는 제2-1냉각수라인과,
상기 제2-1냉각수라인과 연결되며 상기 배터리 칠러와 상기 차량의 배터리를 연결하는 제2-2냉각수라인을 포함하며,
상기 제2-1냉각수라인과 상기 제2-2냉각수라인이 연결되는 지점에는 제2방향전환밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 제2-1냉각수라인 상에는 상기 제2리저버탱크에 저장된 냉각수를 상기 제2-1냉각수라인으로 순환시키는 제2-1펌프가 구비되고,
상기 제2-2냉각수라인 상에는 냉각수를 상기 제2-2냉각수라인으로 순환시키는 제2-2펌프가 구비되는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 개폐밸브부는,
상기 제1분기유로에서 상기 제2분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 제1개폐밸브와,
상기 제3유로 상에 구비되며 상기 수냉식 콘덴서와 상기 실외 콘덴서를 연결하는 제3유로를 선택적으로 개폐하는 제2개폐밸브와,
상기 제3유로에서 분기되어 상기 제4유로와 연결되는 제2바이패스라인 상에 구비되며 제2바이패스라인을 선택적으로 개폐하는 제3개폐밸브를 포함하며,
상기 제1개폐밸브는 3웨이밸브가 사용되고, 상기 제2개폐밸브와 상기 제3개폐밸브는 2웨이밸브가 사용되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제1전자식팽창밸브는 상기 제2유로 상에서 상기 제1분기유로가 분기되는 후단에 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 증발기와 인접한 상기 제4유로 상에 구비되며 상기 증발기로 냉매를 팽창시키는 솔레노이드 팽창밸브와,
상기 압축기와 상기 실내 콘덴서를 연결하는 제1유로 및 상기 어큐뮬레이터와 상기 압축기를 연결하는 유로에 구비되며 압력과 온도를 동시에 측정하는 PT센서를 더 포함하며,
상기 제2바이패스라인의 일단은 상기 솔레노이드 팽창밸브의 바이패스홀에 조립되어 상기 제4유로와 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 8에 있어서,
냉방모드 시, 상기 제2유로 상에 구비되는 제1전자식팽창밸브는 닫히고, 상기 제1분기유로에서 상기 제2분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 수냉식 콘덴서 방향으로 개방되며, 상기 제3유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 개방되고, 상기 제4유로 상에 구비되는 솔레노이드 팽창밸브는 팽창하며,
냉각수는 상기 제1냉각수라인과 상기 제2-1냉각수라인으로 순환하고, 상기 제1냉각수라인의 제1바이패스냉각수라인은 밀폐되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 8에 있어서,
난방(B)모드 시, 상기 제2유로 상에 구비되는 제1전자식팽창밸브는 열리고, 상기 제3유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 닫히며, 상기 제1분기유로에서 상기 제2분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 어큐뮬레이터 방향으로 개방되고, 상기 제4유로 상에 구비되는 솔레노이드 팽창밸브는 닫히며,
냉각수는 제1냉각수라인으로 순환하고, 상기 제1냉각수라인의 제1바이패스냉각수라인은 개방되어 상기 라디에이터부의 제1라디에이터로 냉각수가 순환하지 않은 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 8에 있어서,
난방(A+B)모드 시, 상기 제2유로 상에 구비되는 제1전자식팽창밸브는 열리고, 상기 제3유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 열러서 실외 콘덴서로 하여금 외부증기열원을 흡열하게 하며, 동시에 상기 제1분기유로에서 상기 제2분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 어큐뮬레이터 방향으로 개방되어 순환되는 제1냉각수라인에서 냉각수열원을 흡열하게 하고, 상기 제4유로 상에 구비되는 솔레노이드 팽창밸브는 닫히며,
냉각수는 제1냉각수라인으로 순환하고, 상기 제1냉각수라인의 제1바이패스냉각수라인은 개방되어 상기 라디에이터부의 제1라디에이터로 냉각수가 순환하지 않은 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 8에 있어서,
난방 제습모드 시, 상기 제2유로 상에 구비되는 제1전자식팽창밸브는 열리고, 상기 제3유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 닫히며, 상기 제2바이패스라인 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제3개폐밸브는 열리고, 상기 제1분기유로에서 상기 제2분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 어큐뮬레이터 방향으로 개방되며, 상기 제4유로 상에 구비되는 솔레노이드 팽창밸브는 닫히고,
냉각수는 제1냉각수라인으로 순환하고, 상기 제1냉각수라인의 제1바이패스냉각수라인은 개방되어 상기 라디에이터부의 제1라디에이터로 냉각수가 순환하지 않은 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 8에 있어서,
냉방 배터리협조모드 시,
상기 제2유로 상에 구비되는 제1전자식팽창밸브는 닫히고, 상기 제1분기유로에서 상기 제2분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 수냉식 콘덴서 방향으로 개방되며, 상기 제3유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 개방되고, 상기 제2바이패스라인 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제3개폐밸브는 닫히며, 상기 제1바이패스라인 상에 구비되는 제2전자식팽창밸브는 개방되며, 상기 제4유로 상에 구비되는 솔레노이드 팽창밸브는 팽창하고,
냉각수는 상기 제1냉각수라인과 상기 제2-1냉각수라인 및 제2-2냉각수라인으로 순환하고, 상기 제1냉각수라인의 제1바이패스냉각수라인은 밀폐되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.