KR20220019173A - 초소형 히트펌프 냉난방 제어 장치 및 이를 이용한 냉난방 방법 - Google Patents

초소형 히트펌프 냉난방 제어 장치 및 이를 이용한 냉난방 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예는 히트펌프의 증발기 주위 공기의 온도가 저하되더라도 냉매의 증발량을 유지시켜 히트펌프의 난방이 용이하게 수행되도록 하는 장치를 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 초소형 히트펌프 냉난방 제어 장치는, 압축기, 압축기와 연결되는 사방밸브, 팽창밸브를 구비하고, 차량에 설치되는 히트펌프; 히트펌프에 구비되고, 차량의 외부 공기와 접촉되도록 설치되며, 사방밸브와 팽창밸브 사이에 형성되어 열교환을 수행하는 외부열교환부; 히트펌프에 구비되고, 차량의 내부 공기와 접촉되도록 설치되며, 사방밸브와 팽창밸브 사이에 형성되어 열교환을 수행하는 내부열교환부; 차량에 설치되고, 외부열교환부와 병렬로 형성되며, 팽창밸브를 통과한 냉매의 일부가 선택적으로 유입되고, 태양열을 이용하여 유입된 냉매를 증발시키는 추가증발부;를 포함한다.

Description

초소형 히트펌프 냉난방 제어 장치 및 이를 이용한 냉난방 방법 {APPARATUS FOR AIR-CONDITIONING CONTROL WITH ULTRA-COMPACT HEAT PUMP AND METHOD FOR AIR-CONDITIONING CONTROL USING THE SAME}
본 발명은 히트펌프를 이용하여 냉방과 난방을 효율적으로 수행하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 히트펌프의 증발기 주위 공기의 온도가 저하되더라도 냉매의 증발량을 유지시켜 히트펌프의 난방이 용이하게 수행되도록 하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 히트펌프는 압축기(Compressor)와 냉매 유로를 바꿔주는 사방밸브(4-way valve), 응축기(Condenser), 증발기(Evaporator), 및 팽창밸브(Electronic Expansion valve, EEV) 등으로 구성되어 있다. 그리고, 이와 같은 히트펌프는 자동차와 같은 차량의 내부 냉난방을 위해 차량에 설치될 수 있으며, 난방 운전과 냉방 운전을 모두 수행 가능하다.
상기와 같이 구성되어 차량 내부의 냉난방을 수행하는 히트펌프가 냉방 사이클로 동작 시에는 문제가 없으나, 히트펌프가 난방 사이클로 동작 시에는 증발기에서의 증발열량이 부족할 수 있고, 이와 같은 경우, 증발기로부터 압축기로 액상 냉매가 유입되거나 증발기에서의 냉매 증발 효율이 감소하여 히트펌프의 난방 사이클에 오작동이 발생하는 문제가 있다. 또한, 지속적으로 상기와 같이 압축기로 액상 냉매가 유입되면, 압축기 파손에 따른 심각한 시스템 결함을 초래할 수 있다.
대한민국 등록특허 제10-1787075호(발명의 명칭: 자동차용 히트펌프)에서는, 냉매를 압축하여 토출하는 압축기; 냉매를 차실 내의 공기와 열교환시키는 내부열교환기; 냉매를 외기와 열교환시키는 외부열교환기; 상기 압축기로부터 토출된 냉매를 차량의 공조모드에 따라 상기 내부열교환기로 공급하거나 내부열교환기를 거치지 않고 외부열교환기 측으로 공급하는 제1방향전환밸브; 상기 내부열교환기와 외부열교환기 사이의 냉매라인 상에 배치되고, 냉매를 팽창 가능하도록 마련되는 제1팽창수단; 냉매라인 상에 배치되고, 상기 외부열교환기를 통과한 냉매를 팽창 가능하도록 마련되는 제2팽창수단; 냉매라인 상의 액상과 기상의 냉매 중 기상의 냉매를 상기 압축기에 유입시키는 어큐뮬레이터; 폐열회수부와 열교환하도록 마련되는 제3열교환기; 및 상기 외부열교환기를 통과한 냉매를 상기 제2팽창수단으로 공급하거나 상기 제2팽창수단을 거치지 않고 상기 제3열교환기 측으로 공급하는 제2방향전환밸브를 포함하는 자동차용 히트펌프가 개시되어 있다.
대한민국 등록특허 제10-1787075호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 히트펌프의 증발기 주위 공기의 온도가 저하되더라도 냉매의 증발량을 유지시켜 히트펌프의 난방이 용이하게 수행되도록 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 압축기, 상기 압축기와 연결되는 사방밸브, 팽창밸브를 구비하고, 차량에 설치되는 히트펌프; 상기 히트펌프에 구비되고, 상기 차량의 외부 공기와 접촉되도록 설치되며, 상기 사방밸브와 상기 팽창밸브 사이에 형성되어 열교환을 수행하는 외부열교환부; 상기 히트펌프에 구비되고, 상기 차량의 내부 공기와 접촉되도록 설치되며, 상기 사방밸브와 상기 팽창밸브 사이에 형성되어 열교환을 수행하는 내부열교환부; 상기 차량에 설치되고, 상기 외부열교환부와 병렬로 형성되며, 상기 팽창밸브를 통과한 냉매의 일부가 선택적으로 유입되고, 태양열을 이용하여 유입된 상기 냉매를 증발시키는 추가증발부;를 포함하고, 상기 추가증발부는 상기 차량의 내부에 대한 난방 수행 시 선택적으로 작동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 외부열교환부와 상기 추가증발부 사이에 형성되어 상기 외부열교환부로부터 상기 추가증발부로 유동하는 냉매를 제어하는 추가밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 추가증발부로부터 상기 사방밸브로 유동하는 냉매의 온도를 감지하는 냉매온도감지부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 냉매온도감지부에 의해 감지된 상기 냉매의 온도가 기준 온도 이하인 경우, 상기 추가밸브가 개방될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 냉매온도감지부로부터 상기 냉매의 온도에 대한 정보를 전달 받고, 상기 추가밸브로 제어 신호를 전달하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 추가증발부는, 상기 차량의 지붕에 설치될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 추가증발부는, 상기 차량의 지붕 표면 형상을 따라 사행 형상으로 형성되며 상기 냉매를 통과시키는 추가증발배관, 및 상기 차량의 지붕에 형성되고, 상기 추가증발배관을 고정 지지하는 추가증발지지체,를 구비할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 상기 차량의 사용자가 상기 제어부로 난방 운전 명령을 전달하는 제1단계; 상기 제어부가 상기 히트펌프로 제어 신호를 전달하여, 상기 히트펌프가 난방 사이클의 운전을 시작하는 제2단계; 상기 냉매의 온도에 대한 정보가 상기 냉매온도감지부로부터 상기 제어부로 전달되는 제3단계; 및 상기 냉매의 온도가 기준 온도 이하인 경우, 상기 제어부로부터 상기 추가밸브로 제어 신호가 전달되어 상기 추가밸브가 개방되는 제4단계;를 포함한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 상기 차량의 사용자가 상기 제어부로 냉방 운전 명령을 전달하는 제1단계; 상기 제어부가 상기 추가밸브로 제어 신호를 전달하여 상기 추가밸브가 폐쇄되는 제2단계; 및 상기 제어부가 상기 히트펌프로 제어 신호를 전달하여, 상기 히트펌프가 냉방 사이클의 운전을 시작하는 제3단계;를 포함한다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 추가증발부를 형성시키고 증발기로 유입되는 냉매 중 일부가 선택적으로 추가증발부를 통과하면서 증발되도록 하여, 냉매의 증발량을 유지시켜 히트펌프의 안정적인 난방 운전을 구현할 수 있다는 것이다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래기술에 따른 히트펌프의 난방 사이클 운전에 대한 개략도이다.
도 2는 종래기술에 따른 히트펌프의 냉방 사이클 운전에 대한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 냉난방 제어 장치에 대한 개략도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "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.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래기술에 따른 히트펌프의 난방 사이클 운전에 대한 개략도이고, 도 2는 종래기술에 따른 히트펌프의 냉방 사이클 운전에 대한 개략도이다.
도 1과 도 2에서 보는 바와 같이, 차량에 이용되는 종래기술의 히트펌프는, 압축기(13), 사방밸브(14), 팽창밸브(15), 차량의 외부 공기와 접촉하여 열교환을 수행하는 열교환기로써 외부열교환기(11), 및 차량의 내부(실내) 공기와 접촉하여 열교환을 수행하는 열교환기로써 내부열교환기(12)를 포함할 수 있다.
도 1에서 보는 바와 같이, 종래기술의 히트펌프에서 난방 사이클 운전이 수행되는 경우, 외부열교환기(11)는 증발기의 기능을 수행하고, 내부열교환기(12)는 응축기의 기능을 수행할 수 있다. 그리고, 압축기(13)로부터 배출된 냉매는 사방밸브(14), 내부열교환기(12), 팽창밸브(15), 외부열교환기(11), 사방밸브(14) 및 압축기(13)의 순서로 순차적으로 순환 유동할 수 있다. 이와 같이, 종래기술의 히트펌프에 의한 난방 사이클 운전이 수행되는 경우, 차량 외부의 온도 저하 등으로 증발기의 기능을 수행하는 외부열교환기(11)에서의 증발열량이 부족함으로써, 외부열교환기(11)로부터 압축기(13)로 액상의 냉매가 유입되거나 외부열교환기(11)에서의 냉매 증발 효율이 저하되어 종래기술의 히트펌프의 난방 사이클에 오작동이 발생할 수 있다. 또한, 지속적으로 압축기(13)로 액상 냉매가 유입되면, 압축기(13)가 파손되는 문제가 발생할 수 있다.
도 2에서 보는 바와 같이, 종래기술의 히트펌프에서 냉방 사이클 운전이 수행되는 경우, 외부열교환기(11)는 응축기의 기능을 수행하고, 내부열교환기(12)는 증발기의 기능을 수행할 수 있다. 그리고, 압축기(13)로부터 배출된 냉매는 사방밸브(14), 외부열교환기(11), 팽창밸브(15), 내부열교환기(12), 사방밸브(14) 및 압축기(13)의 순서로 순차적으로 순환 유동할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 냉난방 제어 장치에 대한 개략도이다.
도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 냉난방 제어 장치는, 압축기(130), 압축기(130)와 연결되는 사방밸브(140), 팽창밸브(150)를 구비하고, 차량에 설치되는 히트펌프; 히트펌프에 구비되고, 차량의 외부 공기와 접촉되도록 설치되며, 사방밸브(140)와 팽창밸브(150) 사이에 형성되어 열교환을 수행하는 외부열교환부(110); 히트펌프에 구비되고, 차량의 내부 공기와 접촉되도록 설치되며, 사방밸브(140)와 팽창밸브(150) 사이에 형성되어 열교환을 수행하는 내부열교환부(120); 차량에 설치되고, 외부열교환부(110)와 병렬로 형성되며, 팽창밸브(150)를 통과한 냉매의 일부가 선택적으로 유입되고, 태양열을 이용하여 유입된 냉매를 증발시키는 추가증발부(200);를 포함한다.
압축기(130)는 사방밸브(140)와 연결되고, 사방밸브(140)는 외부열교환부(110)의 일단 및 내부열교환부(120)의 일단과 연결될 수 있다. 또한, 팽창밸브(150)는 외부열교환부(110)의 타단 및 내부열교환부(120)의 타단과 연결될 수 있다. 그리고, 추가증발부(200)의 일단은 외부열교환부(110)의 일단과 연결됨과 동시에 사방밸브(140)와 연결될 수 있으며, 추가증발부(200)의 타단은 외부열교환부(110)의 타단과 연결됨과 동시에 팽창밸브(150)와 연결될 수 있다. 여기서, 각각의 구성은 배관에 의해 연결될 수 있다. 그리고, 외부열교환부(110)와 내부열교환부(120) 각각에는 송풍을 위한 팬(fan)(160)이 형성되어, 외부열교환부(110) 또는 내부열교환부(120)와 접촉하는 공기를 송풍시켜 외부열교환부(110) 또는 내부열교환부(120)의 작동 효율을 증대시킬 수 있다.
상기와 같은 압축기(130), 사방밸브(140), 팽창밸브(150), 열교환기인 외부열교환부(110)와 내부열교환부(120), 및 팬(160) 등에 대한 사항은 종래기술에 의한 것으로써, 각각의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기와 같은 구성에 의해, 본 발명의 냉난방 제어 장치에서 냉방 사이클 운전이 수행되는 경우, 외부열교환부(110)는 응축기의 기능을 수행하고, 내부열교환부(120)는 증발기의 기능을 수행할 수 있다. 그리고, 압축기(130)로부터 배출된 냉매는 사방밸브(140), 외부열교환부(110), 팽창밸브(150), 내부열교환부(120), 사방밸브(140) 및 압축기(130)의 순서로 순차적으로 순환 유동할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 냉난방 제어 장치에서 냉방 사이클 운전이 수행 시에는, 추가증발부(200)의 작동이 정지될 수 있다. 즉, 사용자가 제어부로 냉방 운전 명령을 전달하는 경우, 제어부가 추가증발부(200)로 제어 신호를 전달하여 추가증발부(200)의 작동 정지 상태가 유지되도록 할 수 있다.
상기와 같은 구성에 의해, 본 발명의 냉난방 제어 장치에서 난방 사이클 운전이 수행되는 경우, 외부열교환부(110)는 증발기의 기능을 수행하고, 내부열교환부(120)는 응축기의 기능을 수행할 수 있다. 그리고, 압축기(130)로부터 배출된 냉매는 사방밸브(140), 내부열교환부(120), 팽창밸브(150), 외부열교환부(110), 사방밸브(140) 및 압축기(130)의 순서로 순차적으로 순환 유동할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 냉난방 제어 장치에서 난방 사이클 운전이 수행되어 차량의 내부에 대한 난방 수행 시에는, 추가증발부(200)는 선택적으로 작동할 수 있다. 구체적으로, 상기와 같이 종래기술의 히트펌프에서와 같이 차량 외부의 온도 저하 등으로 증발기의 기능을 수행하는 외부열교환부(110)에서의 증발열량이 부족한 경우, 팽창밸브(150)로부터 외부열교환부(110)로 유동하는 냉매 중 일부가 선택적으로 추가증발부(200)로 유동된 후 증발될 수 있다. 이에 따라, 냉매의 증발이 외부열교환부(110)와 추가증발부(200)에서 동시에 수행됨으로써, 냉매의 증발 효율이 증가되고, 액상의 냉매가 압축기(130)로 유입되거나 냉매 증발 효율이 저하되는 현상을 방지할 수 있다.
상기와 같은 추가증발부(200)의 선택적인 작동을 위해, 본 발명의 냉난방 제어 장치는, 외부열교환부(110)와 추가증발부(200) 사이에 형성되어 외부열교환부(110)로부터 추가증발부(200)로 유동하는 냉매를 제어하는 추가밸브(310)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 본 발명의 냉난방 제어 장치는, 추가증발부(200)로부터 사방밸브(140)로 유동하는 냉매의 온도를 감지하는 냉매온도감지부(320)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 추가밸브(310)는 전자밸브로 형성될 수 있으며, 추가밸브(310)의 일단은 외부열교환부(110)의 타단과 연결되고 추가밸브(310)의 타단은 추가증발부(200)의 타단과 연결될 수 있고, 추가밸브(310)의 개방 또는 폐쇄에 따라 팽창밸브(150)로부터 추가증발부(200)로 유동하는 냉매의 유동이 제어될 수 있다. 그리고, 냉매온도감지부(320)는 외부열교환부(110)와 사방밸브(140) 사이에서 외부열교환부(110)에 인접되게 설치될 수 있고, 외부열교환부(110)로부터 배출되는 냉매의 온도를 감지할 수 있다. 여기서, 본 발명의 히트펌프의 냉방 운전 시 외부열교환부(110)로 유입되는 냉매의 온도도 감지할 수 있음은 당연하다.
본 발명의 냉난방 제어 장치는, 냉매온도감지부(320)로부터 냉매의 온도에 대한 정보를 전달 받고, 추가밸브(310)로 제어 신호를 전달하는 제어부를 더 포함할 수 있다. 그리고, 냉매온도감지부(320)에 의해 감지된 냉매의 온도가 기준 온도 이하인 경우, 추가밸브(310)가 개방될 수 있다. 여기서, 기준 온도는 상기와 같은 난방 사이클 운전에서의 문제가 발생되지 않는데 필요한 냉매의 최소 온도일 수 있다. 즉, 본 발명의 냉난방 제어 장치 내 난방 사이클 운전 중 외부열교환부(110)에서 배출되는 냉매의 온도가 기준 온도를 초과하는 경우, 요구되는 수준의 냉매 증발열량이 증발기의 기능을 수행하는 외부열교환부(110)에서 구현될 수 있다.
냉매온도감지부(320)는 외부열교환부(110)로부터 배출되는 냉매의 온도를 실시간으로 감지하고, 이와 같은 냉매의 온도 정보를 제어부로 전달할 수 있다. 제어부에는 상기된 기준 온도에 대한 정보가 저장되어 있으며, 제어부는 전달 받은 냉매의 온도 정보와 기준 온도를 비교할 수 있다. 제어부에서 냉매의 온도가 기준 온도 이하인 것으로 판단되는 경우, 제어부는 추가밸브(310)로 제어 신호를 전달하고, 이에 따라, 추가밸브(310)가 개방되어 팽창밸브(150)를 통과한 냉매의 일부가 추가증발부(200)로 유입될 수 있다. 그리고, 외부열교환부(110)와 추가증발부(200)에서 냉매의 증발이 수행될 수 있다.
추가증발부(200)는, 차량의 지붕에 설치될 수 있다. 그리고, 도3에서 보는 바와 같이, 추가증발부(200)는, 차량의 지붕 표면 형상을 따라 사행(蛇行) 형상으로 형성되며 냉매를 통과시키는 추가증발배관(210), 및 차량의 지붕에 형성되고, 추가증발배관(210)을 고정 지지하는 추가증발지지체(220),를 구비할 수 있다. 태양열에 대한 집열을 수행하는 추가증발배관(210)은 태양열에 노출되도록 설치될 수 있으며, 추가증발배관(210)의 상부는 태양을 향하도록 형성되고 추가증발배관(210)의 하부는 추가증발지지체(220)와 결합하도록 형성될 수 있다.
추가증발배관(210)은 차량의 지붕에 최대한 ?湛? 두께(추가증발배관(210)의 직경)로 형성될 수 있으며, 차량 운행 중 공기 저항력을 최소화하기 위하여, 추가증발배관(210)의 상부만 외부로 노출되고 추가증밸배관의 하부는 추가증발지지체(220)에 인입되어 고정 지지될 수 있다. 이를 위해, 추가증발지지체(220)에는 추가증발배관(210)의 형상에 대응되는 형상으로 홈이 형성될 수 있으며, 이와 같은 추가증발지지체(220)의 홈에 추가증발배관(210)의 하부가 인입되어 추가증발배관(210)이 고정 지지될 수 있다. 또한, 추가증발지지체(220)가 차량의 지붕에 인입되게 형성될 수도 있으며, 이와 같은 경우, 추가증발배관(210)과 추가증발지지체(220)가 차량의 지붕에 일체화될 수 있다.
다만, 본 발명의 실시 예에서는 추가증발배관(210)의 하부가 추가증발지지체(220)에 인입되게 설치된다고 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 추가증발배관(210) 전체가 외부로 노출되도록 추가증발배관(210)이 추가증발지지체(220)에 고정될 수도 있다.
상기와 같은 본 발명의 냉난방 제어 장치를 포함하는 전기자동차를 제조할 수 있다. 상기와 같이 태양열에 의해 냉매의 추가 증발을 구현할 수 있으므로, 냉매의 추가 증발을 위해 전기히터를 이용하여 발생되는 전기에너지의 소비를 감소시켜, 전기자동차의 에너지 효율을 증대시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 본 발명의 냉난방 제어 장치가 차량에 설치되는 것으로 설명하고 있으나, 동일한 원리를 이용하여 냉온수기 등에서 설치될 수 있다. 이와 같은 경우, 외부열교환부(110)는, 차량의 지붕이 아닌 냉온수기의 외부에서 태양열을 집열 가능한 위치에 설치될 수 있다.
이하, 본 발명의 냉난방 제어 장치를 이용한 난방 방법에 대해서 설명하기로 한다.
먼저, 제1단계에서, 차량의 사용자가 제어부로 난방 운전 명령을 전달할 수 있다. 그리고, 제2단계에서, 제어부가 히트펌프로 제어 신호를 전달하여, 히트펌프가 난방 사이클의 운전을 시작할 수 있다.
다음으로, 제3단계에서, 냉매의 온도에 대한 정보가 냉매온도감지부(320)로부터 제어부로 전달될 수 있다. 그리고, 제4단계에서, 냉매의 온도가 기준 온도 이하인 경우, 제어부로부터 추가밸브(310)로 제어 신호가 전달되어 추가밸브(310)가 개방되는 제4단계;를 포함할 수 있다. 여기서, 실시간으로 냉매온도감지부(320)로부터 제어부로 전달되는 냉매의 온도 정보에 의해, 제어부에서 냉매의 온도가 기준 온도 초과로 판단되는 경우, 제어부는 추가밸브(310)로 제어 신호를 전달하여 추가밸브(310)가 폐쇄되도록 제어할 수 있다.
상기와 같이 추가밸브(310)가 개방됨으로써, 팽창밸브(150)를 통과한 냉매 중 일부가 추가증발부(200)로 유입되어 추가증발부(200)를 통과하면서 증발되고, 팽창밸브(150)를 통과한 냉매 중 나머지가 외부열교환부(110)로 유입되어 외부열교환부(110)를 통과하면서 증발될 수 있다. 나머지 사항은 상기된 본 발명의 냉난방 제어 장치에 대한 사항과 동일하다.
이하, 본 발명의 냉난방 제어 장치를 이용한 냉방 방법에 대해서 설명하기로 한다.
먼저, 제1단계에서, 차량의 사용자가 제어부로 냉방 운전 명령을 전달할 수 있다. 그리고, 제2단계에서, 제어부가 추가밸브(310)로 제어 신호를 전달하여 추가밸브(310)가 폐쇄될 수 있다. 다음으로, 제3단계에서, 제어부가 히트펌프로 제어 신호를 전달하여, 히트펌프가 냉방 사이클의 운전을 시작할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 냉난방 제어 장치에서 수행되는 냉방 운전 중, 냉매는 추가증발부(200)를 통과하지 않을 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
11: 외부열교환기 12 : 내부열교환기
13 : 압축기 14 : 사방밸브
15 : 팽창밸브
110 : 외부열교환부 120 : 내부열교환부
130 : 압축기 140 : 사방밸브
150 : 팽창밸브 160 : 팬
200 : 추가증발부 210 : 추가증발배관
220 : 추가증발지지체 310 : 추가밸브
320 : 냉매온도감지부

Claims (10)

  1. 압축기, 상기 압축기와 연결되는 사방밸브, 팽창밸브를 구비하고, 차량에 설치되는 히트펌프;
    상기 히트펌프에 구비되고, 상기 차량의 외부 공기와 접촉되도록 설치되며, 상기 사방밸브와 상기 팽창밸브 사이에 형성되어 열교환을 수행하는 외부열교환부;
    상기 히트펌프에 구비되고, 상기 차량의 내부 공기와 접촉되도록 설치되며, 상기 사방밸브와 상기 팽창밸브 사이에 형성되어 열교환을 수행하는 내부열교환부;
    상기 차량에 설치되고, 상기 외부열교환부와 병렬로 형성되며, 상기 팽창밸브를 통과한 냉매의 일부가 선택적으로 유입되고, 태양열을 이용하여 유입된 상기 냉매를 증발시키는 추가증발부;를 포함하고,
    상기 추가증발부는 상기 차량의 내부에 대한 난방 수행 시 선택적으로 작동하는 것을 특징으로 하는 초소형 히트펌프 냉난방 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부열교환부와 상기 추가증발부 사이에 형성되어 상기 외부열교환부로부터 상기 추가증발부로 유동하는 냉매를 제어하는 추가밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 히트펌프 냉난방 제어 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 추가증발부로부터 상기 사방밸브로 유동하는 냉매의 온도를 감지하는 냉매온도감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 히트펌프 냉난방 제어 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 냉매온도감지부에 의해 감지된 상기 냉매의 온도가 기준 온도 이하인 경우, 상기 추가밸브가 개방되는 것을 특징으로 하는 초소형 히트펌프 냉난방 제어 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 냉매온도감지부로부터 상기 냉매의 온도에 대한 정보를 전달 받고, 상기 추가밸브로 제어 신호를 전달하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 히트펌프 냉난방 제어 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 추가증발부는, 상기 차량의 지붕에 설치되는 것을 특징으로 하는 초소형 히트펌프 냉난방 제어 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 추가증발부는,
    상기 차량의 지붕 표면 형상을 따라 사행 형상으로 형성되며 상기 냉매를 통과시키는 추가증발배관, 및
    상기 차량의 지붕에 형성되고, 상기 추가증발배관을 고정 지지하는 추가증발지지체,를 구비하는 것을 특징으로 하는 초소형 히트펌프 냉난방 제어 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 선택되는 어느 하나의 항에 의한 초소형 히트펌프 냉난방 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차.
  9. 청구항 5의 초소형 히트펌프 냉난방 제어 장치를 이용한 난방 방법에 있어서,
    상기 차량의 사용자가 상기 제어부로 난방 운전 명령을 전달하는 제1단계;
    상기 제어부가 상기 히트펌프로 제어 신호를 전달하여, 상기 히트펌프가 난방 사이클의 운전을 시작하는 제2단계;
    상기 냉매의 온도에 대한 정보가 상기 냉매온도감지부로부터 상기 제어부로 전달되는 제3단계; 및
    상기 냉매의 온도가 기준 온도 이하인 경우, 상기 제어부로부터 상기 추가밸브로 제어 신호가 전달되어 상기 추가밸브가 개방되는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 히트펌프 냉난방 제어 장치를 이용한 난방 방법.
  10. 청구항 5의 초소형 히트펌프 냉난방 제어 장치를 이용한 냉방 방법에 있어서,
    상기 차량의 사용자가 상기 제어부로 냉방 운전 명령을 전달하는 제1단계;
    상기 제어부가 상기 추가밸브로 제어 신호를 전달하여 상기 추가밸브가 폐쇄되는 제2단계; 및
    상기 제어부가 상기 히트펌프로 제어 신호를 전달하여, 상기 히트펌프가 냉방 사이클의 운전을 시작하는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 히트펌프 냉난방 제어 장치를 이용한 냉방 방법.
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