KR20220155503A - Automotive air conditioning system - Google Patents

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KR20220155503A
KR20220155503A KR1020210062440A KR20210062440A KR20220155503A KR 20220155503 A KR20220155503 A KR 20220155503A KR 1020210062440 A KR1020210062440 A KR 1020210062440A KR 20210062440 A KR20210062440 A KR 20210062440A KR 20220155503 A KR20220155503 A KR 20220155503A
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박경태
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주식회사 두원공조
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Abstract

An objective of the present invention is to provide a cooling and heating system for a vehicle capable of securing a degree of supercooling before expansion and a margin range for a degree of superheat of a compressor in an electronic expansion valve. The present invention provides a cooling and heating system for a vehicle, which comprises: a compressor which compresses refrigerant introduced and discharges the refrigerant in a high-temperature, high-pressure gaseous state; an indoor condenser which heats the interior of the vehicle in a heating mode by exchanging heat with air from the discharged refrigerant; a water-cooled condenser which draws in the discharged refrigerant and condenses the refrigerant through heat exchange with coolant; an outdoor condenser for condensing the refrigerant through heat exchange with external air by drawing in the discharged refrigerant; an evaporator which cools the interior of the vehicle by exchanging heat with air supplied to the interior of the vehicle while vaporizing the refrigerant by drawing in the discharged refrigerant; an accumulator which temporarily stores the refrigerant, separates the stored refrigerant into liquid refrigerant and gaseous refrigerant, and supplies the gaseous refrigerant to the compressor; a battery chiller which cools battery coolant by exchanging heat with the refrigerant in a cooling battery coordination mode; an intermediate heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant transferred to a fourth flow path and the refrigerant transferred to a fifth flow path; an expansion valve unit provided on a second flow path, the fourth flow path, and a bypass flow path to depressurize the refrigerant moving to the second flow path, the fourth flow path, and the bypass flow path; an on-off valve unit for switching the flow of the refrigerant, selectively opening and closing a second branch flow path, and preventing the refrigerant from flowing backward into the fourth flow path; a sensor unit for measuring the pressure and temperature of the refrigerant moving to a sixth flow path and a first flow path and the temperature of the outside air; and a control unit configured to selectively open and close the expansion valve unit in response to each mode based on the pressure and temperature of the refrigerant and the temperature of the outside air measured by the sensor unit, while controlling the opening and closing direction and opening and closing of the on-off valve unit.

Description

차량용 냉난방 시스템{Automotive air conditioning system}Vehicle air conditioning system {Automotive air conditioning system}

본 발명은 차량용 냉난방 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수냉식콘덴서에서 냉각수와 열교환된 냉매를 이용하여 차량의 냉난방을 실시하는 차량용 냉난방 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling and heating system for a vehicle, and more particularly, to a cooling and heating system for a vehicle that cools and heats a vehicle by using a refrigerant heat-exchanged with cooling water in a water-cooled condenser.

차량용 공조장치는, 통상적으로 차량의 실내를 냉방하기 위한 냉방시스템과, 차량의 실내를 난방하기 위한 난방시스템을 포함하여 이루어진다. 상기 냉방시스템은, 냉매사이클의 증발기측에서 증발기의 외부를 거치는 공기를 증발기 내부를 흐르는 냉매와 열교환시켜 냉기로 바꾸어, 차량 실내를 냉방하도록 구성되고, 상기 난방시스템은 냉각수 사이클의 히터코어측에서 히터코어 외부를 거치는 공기를 히터코어 내부를 흐르는 냉각수와 열교환시켜 온기로 바꾸어, 차량 실내를 난방하도록 구성된다.An air conditioner for a vehicle typically includes a cooling system for cooling the interior of a vehicle and a heating system for heating the interior of the vehicle. The cooling system is configured to cool the interior of the vehicle by exchanging heat with the refrigerant flowing inside the evaporator to cool the air passing through the outside of the evaporator at the evaporator side of the refrigerant cycle, and cooling the interior of the vehicle. Air passing through the outside of the core is heat-exchanged with coolant flowing inside the heater core to convert it into warm air, thereby heating the interior of the vehicle.

한편, 상기한 차량용 공조장치와는 다른 것으로, 하나의 냉매사이클을 이용하여 냉매의 유동방향을 전환함으로써, 냉방과 난방을 선택적으로 수행할 수 있는 히트펌프 시스템이 적용되고 있는데, 예컨대 2개의 열교환기(즉, 공조케이스 내부에 설치되어 차량 실내로 송풍되는 공기와 열교환하기 위한 실내 열교환기와, 공조케이스 외부에서 열교환하기 위한 실외 열교환기)와, 냉매의 유동방향을 전환할 수 있는 방향조절밸브를 구비한다. 따라서, 방향조절밸브에 의한 냉매의 유동방향에 따라 냉방모드가 가동될 경우에는 상기 실외 열교환기가 냉방용 컨덴서의 역할을 하게 되며, 난방모드가 가동될 경우에는 상기 실외 열교환기가 난방용 증발기의 역할을 하게 된다.On the other hand, different from the above-mentioned vehicle air conditioner, a heat pump system capable of selectively performing cooling and heating by changing the flow direction of the refrigerant using one refrigerant cycle is applied. For example, two heat exchangers are used. (That is, an indoor heat exchanger installed inside the air conditioning case to exchange heat with air blown into the vehicle interior, and an outdoor heat exchanger for heat exchange outside the air conditioning case), and a direction control valve capable of changing the flow direction of the refrigerant. do. Therefore, according to the flow direction of the refrigerant by the directional control valve, when the cooling mode is operated, the outdoor heat exchanger serves as a cooling condenser, and when the heating mode is operated, the outdoor heat exchanger serves as an evaporator for heating. do.

이러한 차량용 히트펌프 시스템으로 다양한 종류가 제안되고 있는데, 그 대표적인 일 예가 도 1에 도시되어 있다.Various types have been proposed as such vehicle heat pump systems, and a representative example thereof is shown in FIG. 1 .

도 1에 도시된 차량용 히트펌프 시스템은, 냉매를 압축하고 토출하는 압축기(30)와, 상기 압축기(30)로부터 토출되는 냉매를 방열시키는 고압측 열교환기(32)와, 병렬구조로 설치되어 상기 고압측 열교환기(32)를 통과한 냉매를 선택적으로 통과시키는 제1팽창밸브(34) 및 제1바이패스 밸브(36)와, 상기 제1팽창밸브(34) 또는 제1바이패스 밸브(36)를 통과한 냉매를 실외에서 열교환시키는 실외열교환기(48)와, 상기 실외열교환기(48)를 통과한 냉매를 증발시키는 저압측 열교환기(60)와, 상기 저압측 열교환기(60)를 통과한 냉매를 기상과 액상의 냉매로 분리하는 어큐뮬레이터(Accumulator, 62)와, 상기 저압측 열교환기(60)로 공급되는 냉매와, 압축기(30)로 복귀하는 냉매를 열교환시키는 중간열교환기(50)와, 상기 저압측 열교환기(60)로 공급되는 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제2팽창밸브(56)와, 그리고 상기 제2팽창밸브(56)와 병렬로 설치되어 상기 실외열교환기(48)의 출구측과 상기 어큐뮬레이터(62)의 입구측을 선택적으로 연결하는 제2바이패스 밸브(58)를 포함하여 이루어진다.The vehicle heat pump system shown in FIG. 1 is installed in parallel with a compressor 30 for compressing and discharging refrigerant, and a high pressure side heat exchanger 32 for dissipating heat from the refrigerant discharged from the compressor 30. A first expansion valve 34 and a first bypass valve 36 selectively passing the refrigerant that has passed through the high-pressure side heat exchanger 32, and the first expansion valve 34 or the first bypass valve 36 An outdoor heat exchanger (48) that exchanges heat with the refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger (48), a low-pressure side heat exchanger (60) that evaporates the refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger (48), and the low-pressure side heat exchanger (60) An accumulator (62) that separates the passed refrigerant into gaseous and liquid refrigerants, and an intermediate heat exchanger (50) that exchanges heat between the refrigerant supplied to the low-pressure side heat exchanger (60) and the refrigerant returning to the compressor (30). ), a second expansion valve 56 that selectively expands the refrigerant supplied to the low-pressure side heat exchanger 60, and the outdoor heat exchanger 48 installed in parallel with the second expansion valve 56 and a second bypass valve 58 selectively connecting the outlet side of the and the inlet side of the accumulator 62.

도 1 중 도면부호 10은 상기 고압측 열교환기(32)와 저압측 열교환기(60)가 내장되는 공조케이스, 도면부호 12는 냉기와 온기의 혼합량을 조절하는 온도조절도어, 도면부호 20은 상기 공조케이스의 입구에 설치되는 송풍기를 각각 나타낸다.In FIG. 1, reference numeral 10 denotes an air conditioning case in which the high-pressure side heat exchanger 32 and the low-pressure side heat exchanger 60 are built in, reference numeral 12 refers to a temperature control door for adjusting the mixing amount of cold air and warm air, and reference numeral 20 denotes the above. Each blower installed at the inlet of the air conditioning case is shown.

상기한 바와 같이 구성된 종래 차량용 히트펌프 시스템에 따르면, 히트펌프 모드(난방모드)가 가동될 경우에는, 제1바이패스 밸브(36) 및 제2팽창밸브(56)는 닫히고, 제1팽창밸브(34) 및 제2바이패스 밸브(58)는 개방된다. 또한, 온도조절도어(12)는 도 1처럼 동작한다. 따라서, 압축기(30)로부터 토출되는 냉매는 고압측 열교환기(32), 제1팽창밸브(34), 실외열교환기(48), 중간열교환기(50)의 고압부(52), 제2바이패스 밸브(58), 어큐뮬레이터(62) 및 상기 중간열교환기(50)의 저압부(54)를 차례로 거쳐 압축기(30)로 복귀한다. 즉, 상기 고압측 열교환기(32)가 난방기의 역할을 하게 되고, 상기 실외열교환기(48)는 증발기의 역할을 하게 된다.According to the conventional vehicle heat pump system configured as described above, when the heat pump mode (heating mode) is operated, the first bypass valve 36 and the second expansion valve 56 are closed, and the first expansion valve ( 34) and the second bypass valve 58 are open. In addition, the temperature control door 12 operates as shown in FIG. Therefore, the refrigerant discharged from the compressor 30 passes through the high-pressure side heat exchanger 32, the first expansion valve 34, the outdoor heat exchanger 48, the high-pressure part 52 of the intermediate heat exchanger 50, and the second bypass. It returns to the compressor 30 through the valve 58, the accumulator 62, and the low pressure part 54 of the intermediate heat exchanger 50 in order. That is, the high-pressure side heat exchanger 32 serves as a heater, and the outdoor heat exchanger 48 serves as an evaporator.

에어컨 모드(냉방모드)가 가동될 경우에는, 제1바이패스 밸브(36) 및 제2팽창밸브(56)는 개방되고, 제1팽창밸브(34) 및 제2바이패스 밸브(58)는 닫히게 된다. 또한, 온도조절도어(12)는 고압측 열교환기(32) 통로를 폐쇄하게 된다. 따라서, 압축기(30)로부터 토출되는 냉매는 고압측 열교환기(32), 제1바이패스밸브(36), 실외열교환기(48), 중간열교환기(50)의 고압부(52), 제2팽창밸브(56), 저압측 열교환기(60), 어큐뮬레이터(62) 및 상기 중간열교환기(50)의 저압부(54)를 차례로 거쳐 압축기(30)로 복귀한다. 즉, 상기 저압측 열교환기(60)가 증발기의 역할을 하게 되고, 상기 온도조절도어(12)에 의해 폐쇄된 상기 고압측 열교환기(32)는 히트펌프 모드시와 동일하게 난방기의 역할을 하게 된다.When the air conditioner mode (cooling mode) is operated, the first bypass valve 36 and the second expansion valve 56 are opened, and the first expansion valve 34 and the second bypass valve 58 are closed. do. In addition, the temperature control door 12 closes the passage of the high-pressure side heat exchanger 32 . Therefore, the refrigerant discharged from the compressor 30 passes through the high-pressure side heat exchanger 32, the first bypass valve 36, the outdoor heat exchanger 48, the high-pressure part 52 of the intermediate heat exchanger 50, and the second expansion. It returns to the compressor 30 via the valve 56, the low pressure side heat exchanger 60, the accumulator 62, and the low pressure part 54 of the intermediate heat exchanger 50 in order. That is, the low pressure side heat exchanger 60 serves as an evaporator, and the high pressure side heat exchanger 32 closed by the temperature control door 12 serves as a heater in the same manner as in the heat pump mode do.

종래의 기술로는 한국 공개특허 제10-2013-0101254호(2013.09.13.)를 참조할 수 있다.As the prior art, Korean Patent Publication No. 10-2013-0101254 (2013.09.13.) may be referred to.

종래의 차량용 히트펌프 시스템은 냉방 시 냉방능력 향상을 위해 중간열교환기를 적용하여 고온의 냉매를 저온의 냉매에 전도에 의해 방열시켜서 추가적인 과냉구간 확보가 가능하게 하여 냉방성능을 증대시켰다. 냉매를 통해 난방성능을 확보하는 전기차 히트펌프 시스템에서도 냉매의 과냉구간 확보가 필요하며 전자식팽창밸브에서 팽창 후에 저압측 열교환기(60)에서의 흡열을 통한 과열도 확보가 필요하지만 실외열교환기(48)의 용량부족에 따른 낮은 과냉도와 열원부족에 따른 과열도 부족으로 인해 시스템의 안정성 확보가 점점 부족해지는 문제점이 발생하였다.A conventional heat pump system for a vehicle increases cooling performance by applying an intermediate heat exchanger to improve cooling capacity during cooling and dissipating heat from a high-temperature refrigerant to a low-temperature refrigerant by conduction to secure an additional supercooling section. Even in the electric vehicle heat pump system that secures heating performance through refrigerant, it is necessary to secure the supercooling section of the refrigerant, and it is necessary to secure the degree of superheat through heat absorption in the low-pressure side heat exchanger (60) after expansion in the electronic expansion valve, but the outdoor heat exchanger (48 ) due to the lack of capacity and the lack of superheat due to the lack of heat source and the low degree of supercooling due to the lack of capacity, the problem of securing the stability of the system gradually occurred.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 난방모드에서도 냉방시 사용되는 중간열교환기에 냉매가 통과하게 하여 난방시 과냉구간 확보 및 과열도 확보가 가능하게 하며, 난방시 고온라인과 저온라인의 냉매를 서로 열교환하게 하여 전자식팽창밸브에서 팽창전 과냉도 확보 및 압축기 과열도에 대한 여유범위 확보가 가능한 차량용 냉난방 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was created to solve the above problems, and allows the refrigerant to pass through the intermediate heat exchanger used during cooling even in the heating mode to secure the supercooling section and superheat during heating, and high online and low An object of the present invention is to provide a cooling and heating system for a vehicle capable of securing a pre-expansion subcooling level in an electronic expansion valve and securing a margin range for a compressor superheat by exchanging heat between online refrigerants.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유입된 냉매를 압축하여 고온고압의 기체상태로 토출하는 압축기; 상기 압축기와 제1유로에 의해 연결되며, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 유입되고 유입된 냉매를 공조케이스 내로 유동하는 공기와 열교환하여 난방모드 시 차량 실내를 난방시키는 실내콘덴서; 상기 실내콘덴서와 제2유로에 의해 연결되며 상기 실내콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 냉각수와 열교환으로 냉매를 응축시키는 수냉식콘덴서; 상기 수냉식콘덴서와 제3유로에 의해 연결되며, 상기 수냉식콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 외부에서 공급되는 외부공기와 열교환으로 냉매를 응축시키는 실외콘덴서; 상기 실외콘덴서와 제4유로에 의해 연결되며, 냉방모드 시 상기 실외콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 냉매를 기화시키면서 공조케이스를 통해 차량의 실내로 공급되는 공기와 열교환으로 차량 실내를 냉방시키는 증발기; 상기 증발기와 제5유로에 의해 연결되고 상기 압축기와 제6유로에 의해 연결되며, 각각의 모드 시 상기 증발기에서 공급되는 냉매 및 상기 제3유로에서 분기되어 상기 제5유로와 연결되는 제1분기유로를 통해 상기 수냉식콘덴서에서 공급되는 냉매를 일시적으로 저장하고, 저장된 냉매를 액상 냉매와 기상 냉매로 분리한 후 기상 냉매를 상기 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터; 상기 제4유로에서 분기되어 상기 제5유로와 연결되는 바이패스유로 상에 구비되며 냉방 배터리협조모드 시 냉매와 열교환으로 배터리냉각수를 냉각시키는 배터리칠러; 상기 제4유로로 이동되는 냉매와 상기 제5유로로 이동되는 냉매를 열교환시키는 중간열교환기; 상기 제2유로, 상기 제4유로, 상기 바이패스유로 상에 구비되어 상기 제2유로, 상기 제4유로, 상기 바이패스유로로 이동되는 냉매를 감압하는 팽창밸브부; 상기 제3유로에서 분기되어 상기 제5유로와 연결되는 상기 제1분기유로가 상기 제3유로에서 분기되는 지점, 상기 제2유로에서 분기되어 상기 제4유로와 연결되는 제2분기유로 상, 상기 제4유로 상에서 상기 제2분기유로가 연결되는 지점의 전단에 구비되어 냉매의 흐름을 전환하고 제2분기유로를 선택적으로 개폐하며 상기 제4유로로 냉매가 역류하는 것을 방지하는 개폐밸브부; 상기 압축기와 인접한 상기 제6유로와 상기 실내콘덴서와 인접한 제1유로 상, 상기 실외콘덴서와 인접하게 구비되어 상기 제6유로와 제1유로로 이동되는 냉매의 압력과 온도 및 외기의 온도를 측정하는 센서부; 및 상기 팽창밸브부, 상기 센서부 및 상기 개폐밸브부와 연결되며, 상기 센서부가 측정한 냉매의 압력과 온도 및 외기의 온도를 토대로 각각의 모드에 대응하여 상기 팽창밸브부를 선택적으로 개폐하면서 상기 개폐밸브부의 개폐방향과 개폐를 제어하는 제어부를 포함하는 차량용 냉난방 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention compresses the introduced refrigerant and discharges it in a high-temperature, high-pressure gaseous state; an indoor condenser connected to the compressor by a first flow path, into which the refrigerant discharged from the compressor flows in and heats the interior of the vehicle in a heating mode by exchanging heat with the air flowing into the air conditioning case; a water-cooled condenser connected to the indoor condenser by a second flow path and condensing the refrigerant discharged from the indoor condenser through heat exchange with the cooling water; an outdoor condenser which is connected to the water-cooled condenser by a third flow path, draws in the refrigerant discharged from the water-cooled condenser, and condenses the refrigerant by exchanging heat with external air supplied from the outside; an evaporator that is connected to the outdoor condenser by a fourth flow path and cools the interior of the vehicle by taking in the refrigerant discharged from the outdoor condenser to vaporize the refrigerant and exchanging heat with air supplied to the interior of the vehicle through an air conditioning case; A first branch flow path connected to the evaporator by a fifth flow path, connected to the compressor by a sixth flow path, and branched from the refrigerant supplied from the evaporator and the third flow path in each mode and connected to the fifth flow path. an accumulator that temporarily stores the refrigerant supplied from the water-cooled condenser, separates the stored refrigerant into liquid refrigerant and gaseous refrigerant, and then supplies the gaseous refrigerant to the compressor; a battery chiller provided on a bypass flow path branched off from the fourth flow path and connected to the fifth flow path and cooling the battery cooling water by exchanging heat with a refrigerant in a battery cooling cooperative mode; an intermediate heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant moving to the fourth flow path and the refrigerant moving to the fifth flow path; an expansion valve unit provided on the second flow path, the fourth flow path, and the bypass flow path to depressurize the refrigerant moving into the second flow path, the fourth flow path, and the bypass flow path; On a point where the first branch flow path diverged from the third flow path and connected to the fifth flow path diverges from the third flow path, on a second branch flow path diverged from the second flow path and connected to the fourth flow path, an on-off valve unit provided at a front end of a point where the second branch passage is connected on the fourth passage to switch the flow of refrigerant, selectively open and close the second branch passage, and prevent the refrigerant from flowing backward into the fourth passage; On the sixth flow path adjacent to the compressor and on the first flow path adjacent to the indoor condenser, provided adjacent to the outdoor condenser to measure the pressure and temperature of the refrigerant moving to the sixth flow path and the first flow path and the temperature of the outside air sensor unit; and is connected to the expansion valve unit, the sensor unit, and the on-off valve unit, and selectively opens and closes the expansion valve unit in response to each mode based on the pressure and temperature of the refrigerant measured by the sensor unit and the temperature of the outside air. Provided is a cooling and heating system for a vehicle including a control unit for controlling the opening and closing direction of a valve unit.

본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템에 있어서, 상기 중간열교환기는 이중관 구조, 스파이럴 이중관 구조, 플레이트 적층형 구조, 판형 튜브 접합 구조 중 하나의 형태를 가질 수 있으며, 냉방모드, 난방모드, 난방제습모드, 냉방 배터리협조모드 시에 상기 중간열교환기에서 열교환될 수 있다.In the cooling and heating system for vehicles according to the present invention, the intermediate heat exchanger may have a form of one of a double tube structure, a spiral double tube structure, a plate stacked structure, and a plate-shaped tube joint structure, and may include a cooling mode, a heating mode, a heating and dehumidifying mode, and a cooling battery. In cooperative mode, heat may be exchanged in the intermediate heat exchanger.

상기 어큐뮬레이터의 내부에는 공급된 액상의 냉매를 기화시키는 탄소발열복합소재의 히터봉이 구비될 수 있으며, 상기 히터봉에 의해 상기 압축기로 공급되는 냉매의 과열도가 증대될 수 있다.A heater rod made of a carbon generating composite material may be provided inside the accumulator to vaporize the supplied liquid refrigerant, and the superheat of the refrigerant supplied to the compressor may be increased by the heater rod.

상기 팽창밸브부는 상기 제2유로 상에서 상기 수냉식콘덴서의 전단에 구비되며 난방모드, 난방제습모드 시에 상기 실내콘덴서에서 상기 수냉식콘덴서로 이동되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 제1전자식팽창밸브와, 상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되며 냉방모드, 냉방 배터리협조모드 시 상기 제4유로를 통해 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 솔레노이드팽창밸브와, 상기 바이패스유로 상에서 상기 배터리칠러의 전단에 구비되며, 냉방 배터리협조모드 시 상기 바이패스유로를 통해 상기 배터리칠러로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 제2전자식팽창밸브를 포함할 수 있다.The expansion valve unit includes a first electronic expansion valve provided at a front end of the water-cooled condenser on the second flow path and expanding and reducing the refrigerant moving from the indoor condenser to the water-cooled condenser in a heating mode and a heating and dehumidifying mode; A solenoid expansion valve provided at the front end of the evaporator on the 4th passage and expanding and reducing the refrigerant supplied to the evaporator through the 4th passage in the cooling mode and the cooling battery cooperation mode, and the front end of the battery chiller on the bypass passage , and may include a second electronic expansion valve for expanding and reducing the refrigerant supplied to the battery chiller through the bypass passage in the cooling battery coordination mode.

상기 개폐밸브부는 상기 제1분기유로가 상기 제3유로에서 분기되는 지점에 구비되어 상기 제3유로로 이동되는 냉매의 흐름을 전환하는 제1개폐밸브와, 상기 제2분기유로 상에 구비되어 상기 제2분기유로를 선택적으로 개폐하는 제2개폐밸브와, 상기 제4유로 상에서 상기 제2분기유로가 연결되는 지점의 전단에 구비되어 제4유로로 이동되는 냉매가 상기 실외콘덴서 방향으로 역류하는 것을 방지하는 체크밸브를 포함할 수 있으며, 상기 제1개폐밸브는 3웨이밸브가 사용되고 상기 제2개폐밸브는 2웨이밸브가 사용될 수 있다.The on-off valve unit includes a first on-off valve provided at a point where the first branch flow path diverges from the third flow path to switch the flow of refrigerant moving to the third flow path, and is provided on the second branch flow path to A second on-off valve that selectively opens and closes the second branch flow path, and is provided at the front end of the point where the second branch flow path is connected on the fourth flow path to prevent the refrigerant moving to the fourth flow path from flowing backward in the direction of the outdoor condenser. It may include a check valve to prevent, the first on-off valve may be a 3-way valve and the second on-off valve may be a 2-way valve.

상기 센서부는 상기 압축기와 인접한 제6유로 및 상기 실내콘덴서와 인접한 제1유로 상에 구비되어 상기 제6유로 및 제1유로로 이동되는 냉매의 압력과 온도를 측정하는 PT센서와, 상기 실외콘덴서와 인접하게 구비되어 외기의 온도를 측정하는 외기온도센서를 포함할 수 있다.The sensor unit includes a PT sensor provided on a sixth flow path adjacent to the compressor and a first flow path adjacent to the indoor condenser to measure the pressure and temperature of the refrigerant moving to the sixth flow path and the first flow path; An outdoor air temperature sensor provided adjacently to measure the temperature of the outdoor air may be included.

냉방모드 시, 상기 수냉식콘덴서의 후단에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 실외콘덴서 방향으로 개방될 수 있고, 상기 제2분기유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 닫힐 수 있으며, 상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 완전 개방될 수 있고, 상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 열리면서 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있으며, 상기 바이패스유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브는 닫힐 수 있다.In the cooling mode, the first on-off valve of the on-off valve part provided at the rear end of the water-cooled condenser may be opened toward the outdoor condenser, and the second on-off valve of the on-off valve part on the second branch flow path may be closed. The first electronic expansion valve of the expansion valve part provided on the second flow path may be completely opened, and the solenoid expansion valve of the expansion valve part provided at the front end of the evaporator on the fourth flow path is opened while the evaporator The refrigerant supplied to may be expanded, and the second electronic expansion valve of the expansion valve unit provided on the bypass flow path may be closed.

난방모드 및 난방제습모드 시, 상기 수냉식콘덴서의 후단에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 제5유로와 연결되는 제1분기유로 방향으로 개방될 수 있고, 상기 제2분기유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 열릴 수 있으며, 상기 제4유로 상에 구비되는 체크밸브는 동작하여 상기 제2분기유로를 통해 상기 제4유로로 이동된 냉매가 상기 실외콘덴서 방향으로 역류하는 것을 방지할 수 있고, 상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 열리면서 상기 수냉식콘덴서로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있으며, 상기 바이패스유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브는 닫힐 수 있고, 상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 열리면서 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있으며, 상기 센서부의 외기온도센서가 측정한 외기온도가 0℃ 이하일 경우에는 난방모드로 전환될 수 있고, 상기 외기온도센서가 측정한 외기온도가 0℃ 이상 15℃ 이하일 경우에는 난방제습모드로 전환될 수 있다.In the heating mode and the heating and dehumidifying mode, the first on-off valve of the on-off valve part provided at the rear end of the water-cooled condenser may be opened in the direction of the first branch flow path connected to the fifth flow path, and may be on the second branch flow path. The second on-off valve of the on-off valve unit provided can be opened, and the check valve provided on the fourth flow path is operated so that the refrigerant moved to the fourth flow path through the second branch flow path flows backward toward the outdoor condenser. The first electronic expansion valve of the expansion valve part provided on the second flow path can expand the refrigerant supplied to the water-cooled condenser while being opened, and the expansion valve provided on the bypass flow path The second electronic expansion valve of the part can be closed, the solenoid expansion valve of the expansion valve part provided at the front end of the evaporator on the fourth flow path can expand the refrigerant supplied to the evaporator while being opened, and the outside air temperature sensor of the sensor part can be opened. When the outdoor temperature measured by the sensor is 0°C or lower, the heating mode may be switched, and when the external air temperature measured by the sensor is between 0°C and 15°C, the heating and dehumidifying mode may be switched.

냉방 배터리협조모드 시, 상기 수냉식콘덴서의 후단에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 실외콘덴서 방향으로 개방될 수 있고, 상기 제2분기유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 닫힐 수 있으며, 상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 완전 개방될 수 있고, 상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 열리면서 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있으며, 상기 바이패스유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브는 열리면서 상기 배터리칠러로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있다.In the cooling battery coordination mode, the first on-off valve of the on-off valve part provided at the rear end of the water-cooled condenser may open toward the outdoor condenser, and the second on-off valve of the on-off valve part provided on the second branch flow path. can be closed, the first electronic expansion valve of the expansion valve part provided on the second flow path can be completely opened, and the solenoid expansion valve of the expansion valve part provided at the front end of the evaporator on the fourth flow path is opened while The refrigerant supplied to the evaporator may be expanded, and the second electronic expansion valve of the expansion valve part provided on the bypass flow path may expand the refrigerant supplied to the battery chiller while being opened.

본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템은 난방모드 시에서도 냉방시 사용되는 중간열교환기로 냉매가 통과하게 하여 과냉구간 확보 및 과열도 확보가 가능하게 하고, 고온라인인 제4유로와 저온라인인 제5유로의 냉매를 서로 열교환하게 하여 압축기의 과열도에 대한 여유범위 확보가 가능하다.The cooling and heating system for a vehicle according to the present invention allows refrigerant to pass through an intermediate heat exchanger used during cooling even in a heating mode to secure a supercooling section and a degree of superheat, By allowing the refrigerants to exchange heat with each other, it is possible to secure a margin range for the superheat of the compressor.

도 1은 종래의 차량용 히트펌프 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 냉난방 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 차량용 냉난방 시스템의 냉방모드 시 냉매가 순환되는 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 차량용 냉난방 시스템의 난방모드시 냉매가 순환되는 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 차량용 냉난방 시스템의 난방제습모드시 냉매가 순환되는 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 차량용 냉난방 시스템의 냉방 배터리협조모드시 냉매가 순환되는 상태를 도시한 도면이다.
1 is a configuration diagram showing a conventional vehicle heat pump system.
2 is a configuration diagram showing a cooling and heating system for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which a refrigerant is circulated in a cooling mode of the cooling and heating system for a vehicle shown in FIG. 2 .
FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which a refrigerant is circulated in the heating mode of the cooling and heating system for a vehicle shown in FIG. 2 .
FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which a refrigerant is circulated in a heating and dehumidifying mode of the cooling and heating system for a vehicle shown in FIG. 2 .
FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which a refrigerant is circulated in the cooling battery cooperation mode of the cooling and heating system for a vehicle shown in FIG. 2 .

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.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to the usual or dictionary meaning, and the inventor appropriately uses the concept of the term in order to explain his/her invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.

도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 냉난방 시스템(100)은 압축기(1100)와, 실내콘덴서(1200)와, 수냉식콘덴서(1300)와, 실외콘덴서(1400)와, 증발기(1500)와, 어큐뮬레이터(1600)와, 배터리칠러(1700)와, 중간열교환기(1800)와, 팽창밸브부(1900)와, 개폐밸브부(2000)와, 센서부(2100)와, 제어부(2200)를 포함한다.2 to 6, a vehicle cooling and heating system 100 according to an embodiment of the present invention includes a compressor 1100, an indoor condenser 1200, a water-cooled condenser 1300, an outdoor condenser 1400, An evaporator 1500, an accumulator 1600, a battery chiller 1700, an intermediate heat exchanger 1800, an expansion valve unit 1900, an on-off valve unit 2000, a sensor unit 2100, A controller 2200 is included.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 냉난방 시스템(100)은 냉매가 순환하는 냉매순환라인 상에는 압축기(1100), 실내콘덴서(1200), 수냉식콘덴서(1300), 실외콘덴서(1400), 증발기(1500)가 연결되며, 전기자동차 또는 하이브리드 자동차에 적용되는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 2 , in the cooling and heating system 100 for a vehicle according to an embodiment of the present invention, a compressor 1100, an indoor condenser 1200, a water-cooled condenser 1300, and an outdoor condenser 1400 are installed on a refrigerant circulation line in which the refrigerant circulates. , the evaporator 1500 is connected, and is preferably applied to an electric vehicle or a hybrid vehicle.

상기 압축기(1100)는 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.The compressor 1100 takes in and compresses the refrigerant through an input end connected to a passage through which the refrigerant flows, and then discharges the compressed refrigerant to the passage through an output end. At this time, the discharged refrigerant is a high-temperature and high-pressure refrigerant (refrigerant gas; gas ) is discharged.

상기 압축기(1100)의 출력단은 제1유로(R1)와 연결되고, 상기 제1유로(R1)를 통해 실내콘덴서(1200)의 입력단과 상기 압축기(1100)의 출력단이 연결되어, 상기 압축기(1100)에서 압축된 고온고압의 냉매(기체)를 상기 실내콘덴서(1200)로 출력한다.The output terminal of the compressor 1100 is connected to the first flow path R1, and the input terminal of the indoor condenser 1200 and the output terminal of the compressor 1100 are connected through the first flow path R1, so that the compressor 1100 ), the high-temperature, high-pressure refrigerant (gas) is output to the indoor condenser (1200).

상기 실내콘덴서(1200)는 공조케이스(미도시) 내에 구비되며, 상기 실내콘덴서(1200)는 상기 압축기(1100)에서 토출되는 냉매(기체)를 제1유로(R1)를 통해 인입한다. 상기 실내콘덴서(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.The indoor condenser 1200 is provided in an air conditioning case (not shown), and the indoor condenser 1200 introduces the refrigerant (gas) discharged from the compressor 1100 through the first flow path R1. The indoor condenser 1200 condenses the high-temperature, high-pressure refrigerant (gas) flowing inside through heat exchange with the air supplied to the vehicle interior through an air conditioning case (not shown), and heats the air with the condensed heat. heating is made.

상기 실내콘덴서(1200)와 인접하게 PTC히터(PTC)가 구비되는 것이 바람직하며, 상기 PTC히터(PTC)는 상기 공조케이스(미도시)의 내부에 구비되어 부족한 난방열원을 공급하는 역할을 한다.Preferably, a PTC heater (PTC) is provided adjacent to the indoor condenser 1200, and the PTC heater (PTC) is provided inside the air conditioning case (not shown) to supply an insufficient heating heat source.

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.The structure of the air conditioning case (not shown) and the process of supplying the heat-exchanged air to the interior of the vehicle after the air conditioning case (not shown) draws in air to heat the vehicle are known technologies, and detailed descriptions thereof are omitted. I'm going to do it.

상기 실내콘덴서(1200)의 출력단은 제2유로(R2)와 연결되고, 상기 제2유로(R2)는 수냉식콘덴서(1300)와 연결된다. 상기 수냉식콘덴서(1300)는 상기 제2유로(R2)를 통해 상기 실내콘덴서(1200)에서 토출되는 냉매를 인입하여 냉각수라인(미도시)으로 유동하는 냉각수와의 열교환으로 냉매를 응축 및 증발시키는 역할을 하며, 상기 제2유로(R2) 상에는 후술되는 팽창밸브부(1900)의 제1전자식팽창밸브(1910)가 구비되는 것이 바람직하다.The output terminal of the indoor condenser 1200 is connected to the second flow path R2, and the second flow path R2 is connected to the water-cooled condenser 1300. The water-cooled condenser 1300 takes in the refrigerant discharged from the indoor condenser 1200 through the second flow path R2 and condenses and evaporates the refrigerant through heat exchange with the cooling water flowing through the cooling water line (not shown). And, it is preferable that the first electronic expansion valve 1910 of the expansion valve unit 1900 to be described later is provided on the second flow path R2.

상기 수냉식콘덴서(1300)는 제3유로(R3)에 의해 실외콘덴서(1400)와 연결된다. 상기 실외콘덴서(1400)는 상기 제3유로(R3)를 통해 인입되는 냉매를 외부 공기와의 열교환으로 냉매를 응축시킨 후 출력단을 통해 제4유로(R4)로 배출한다. 상기 제4유로(R4)는 증발기(1500)와 연결되어 상기 실외콘덴서(1400)에서 응축된 후 출력되는 냉매를 상기 증발기(1500)로 공급한다.The water-cooled condenser 1300 is connected to the outdoor condenser 1400 through a third flow path R3. The outdoor condenser 1400 condenses the refrigerant introduced through the third flow path R3 through heat exchange with outside air, and then discharges the refrigerant to the fourth flow path R4 through the output terminal. The fourth flow path R4 is connected to the evaporator 1500 and supplies the refrigerant that is output after being condensed in the outdoor condenser 1400 to the evaporator 1500 .

상기 실외콘덴서(1400)는 상기 수냉식콘덴서(1300)로부터 냉매를 인입하여 외부 공기와의 열교환으로 냉매를 응축하는데, 상기 실외콘덴서(1400)는 차량 구동부(구동모터, 미도시)에 구비된 라디에이터부(미도시)에 근접하게 배치되어, 입력측을 통해 인입된 냉매를 외부 공기와 열교환하여 응축한 후 제4유로(R4)로 배출한다.The outdoor condenser 1400 draws in refrigerant from the water-cooled condenser 1300 and condenses the refrigerant through heat exchange with outside air. (not shown), the refrigerant introduced through the input side is condensed by heat exchange with external air, and then discharged to the fourth flow path R4.

상기 제4유로(R4)는 증발기(1500)와 연결되어 상기 실외콘덴서(1400)에서 응축된 후 출력되는 냉매를 상기 증발기(1500)로 공급하며, 상기 증발기(1500)는 인입된 냉매를 기화시키면서 공조케이스(미도시)를 통해 차량의 실내로 공급되는 공기와 열교환으로 차량 실내를 냉방시키는 역할을 한다.The fourth flow path R4 is connected to the evaporator 1500 to supply the refrigerant that is condensed and outputted in the outdoor condenser 1400 to the evaporator 1500, and the evaporator 1500 vaporizes the introduced refrigerant while It serves to cool the interior of the vehicle by exchanging heat with air supplied to the interior of the vehicle through an air conditioning case (not shown).

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 상기 증발기(1500)에서 공급되는 냉매 및 상기 제3유로(R3)에서 분기되어 상기 제5유로(R5)와 연결된 제1분기유로(QR1)를 통해 상기 수냉식콘덴서(1300)에서 공급되는 냉매를 일시적으로 저장하면서 인입된 냉매를 액상 냉매와 기상 냉매로 분리하고 분리된 기상 냉매를 제6유로(R6)를 통해 상기 압축기(1100)로 공급한다.The evaporator 1500 is connected to the accumulator 1600 by a fifth flow path R5, and the accumulator 1600 is provided between the evaporator 1500 and the compressor 1100 and is supplied from the evaporator 1500. while temporarily storing the refrigerant supplied from the water-cooled condenser 1300 through the first branch passage QR1 branched from the third passage R3 and connected to the fifth passage R5. The liquid refrigerant and the gaseous refrigerant are separated, and the separated gaseous refrigerant is supplied to the compressor 1100 through the sixth flow path R6.

상기 어큐뮬레이터(1600)의 내부에는 공급된 액상의 냉매를 기화시키는 탄소발열복합소재의 히터봉(미도시)이 구비될 수 있으며, 상기 어큐뮬레이터(1500)의 내부에 히터봉(미도시)이 구비됨에 따라 상기 압축기(1100)로 공급되는 냉매의 과열도를 증대시킬 수 있고, 그로 인해 난방 효율을 향상시킬 수 있게 된다.A heater rod (not shown) made of a carbon heating composite material for vaporizing the supplied liquid refrigerant may be provided inside the accumulator 1600, and the heater rod (not shown) may be provided inside the accumulator 1500. Accordingly, the degree of superheat of the refrigerant supplied to the compressor 1100 can be increased, thereby improving heating efficiency.

상기 실외콘덴서(1400)와 상기 증발기(1500)를 연결하는 상기 제4유로(R4)에서 분기되어 상기 증발기(1500)와 상기 어큐뮬레이터(1600)를 연결하는 제5유로(R5)와 연결되는 바이패스유로(BR) 상에는 배터리칠러(1700)가 구비된다. 상기 배터리칠러(1700)는 냉방 배터리협조모드 시 냉각수라인(미도시)과 상기 바이패스유로(BR)로 유동하는 냉매를 열교환하여 배터리(미도시)를 냉각시키는 역할을 한다. 후술되는 냉방 배터리협조모드 시에는 상기 바이패스유로(BR)로 냉매가 흐르게 되고, 이때 상기 배터리칠러(1700)는 상기 바이패스유로(BR)로 유동하는 냉매와 냉각수라인으로 유동하는 배터리용 냉각수를 열교환시켜 냉각수를 냉각시킴으로써 배터리(미도시)의 열관리가 가능하게 된다.A bypass branched from the fourth flow path R4 connecting the outdoor condenser 1400 and the evaporator 1500 and connected to a fifth flow path R5 connecting the evaporator 1500 and the accumulator 1600. A battery chiller 1700 is provided on the flow path BR. The battery chiller 1700 serves to cool a battery (not shown) by exchanging heat between a cooling water line (not shown) and a refrigerant flowing through the bypass passage BR in the cooling battery coordination mode. In the cooling battery coordination mode described later, refrigerant flows through the bypass flow path BR, and at this time, the battery chiller 1700 separates the refrigerant flowing through the bypass flow path BR and the cooling water for the battery flowing through the cooling water line. By cooling the cooling water through heat exchange, thermal management of the battery (not shown) is possible.

상기 제4유로(R4)로 이동되는 고온고압의 냉매와 상기 제5유로(R5)로 이동되는 저온저압의 냉매는 중간열교환기(1800)에 의해 열교환되며, 후술되는 난방모드 시 과냉도 확보 및 압축기(1100)의 과열도에 대한 여유범위 확보가 가능하게 된다. 상기 중간열교환기(1800)는 이중관 구조, 스파이럴 이중관 구조, 플레이트 적층형 구조, 판형 튜브 접합 구조 등 다양한 구조를 갖는 형태일 수 있다. 상기 중간열교환기(1800)는 일례로, 이중관 구조일 경우 내측에 구비되는 내측관으로 흐르는 냉매와 내측관을 감싸는 외측관으로 흐르는 냉매를 열교환시키게 되며, 상기 중간열교환기(1800)의 구조는 일반적인 것인 바, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The high-temperature, high-pressure refrigerant moving to the fourth flow path R4 and the low-temperature, low-pressure refrigerant moving to the fifth flow path R5 are heat-exchanged by the intermediate heat exchanger 1800. It is possible to secure a margin range for the superheat of the compressor 1100. The intermediate heat exchanger 1800 may have various structures such as a double tube structure, a spiral double tube structure, a plate stacked structure, and a plate tube joint structure. The intermediate heat exchanger 1800, for example, in the case of a double pipe structure, heat-exchanges the refrigerant flowing through the inner pipe provided therein and the refrigerant flowing through the outer pipe surrounding the inner pipe, and the structure of the intermediate heat exchanger 1800 is general. As such, a detailed description thereof will be omitted.

상기 제2유로(R2), 상기 제4유로(R4), 상기 바이패스유로(BR) 상에는 팽창밸브부(1900)가 구비되며, 상기 팽창밸브부(1900)는 상기 제2유로(R2), 제4유로(R4), 바이패스유로(BR)를 선택적으로 개폐하면서 상기 제2유로(R2), 제4유로(R4), 바이패스유로(BR)로 이동되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 역할을 한다.An expansion valve unit 1900 is provided on the second flow path R2, the fourth flow path R4, and the bypass flow path BR, and the expansion valve unit 1900 is provided on the second flow path R2, While selectively opening and closing the fourth flow path (R4) and the bypass flow path (BR), the refrigerant moving to the second flow path (R2), the fourth flow path (R4), and the bypass flow path (BR) expands and decompresses. do.

상기 팽창밸브부(1900)는 제1전자식팽창밸브(1910)와, 솔레노이드팽창밸브(1920)와, 제2전자식팽창밸브(1930)를 포함한다. 상기 제1전자식팽창밸브(1910)는 상기 제2유로(R2) 상에 구비되어 난방모드, 난방제습모드 시 상기 실내콘덴서(1200)를 통과하여 상기 제2유로(R2)로 이동되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 역할을 한다. 상기 솔레노이드팽창밸브(1920)는 상기 증발기(1500)와 인접한 제4유로(R4) 상에 구비되며 냉방모드, 난방제습모드, 냉방 배터리협조모드 시 상기 실외콘덴서(1400)를 통과하여 상기 증발기(1500)로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 역할을 한다.The expansion valve unit 1900 includes a first electronic expansion valve 1910, a solenoid expansion valve 1920, and a second electronic expansion valve 1930. The first electronic expansion valve 1910 is provided on the second flow path R2 to expand the refrigerant passing through the indoor condenser 1200 and moving to the second flow path R2 in the heating mode or the heating and dehumidifying mode. It acts as a depressurizer. The solenoid expansion valve 1920 is provided on the fourth flow path R4 adjacent to the evaporator 1500 and passes through the outdoor condenser 1400 in the cooling mode, heating/humidification mode, and cooling/battery coordination mode to allow the evaporator 1500 ) expands the refrigerant supplied to it and depressurizes it.

상기 제2전자식팽창밸브(1930)는 상기 제4유로(R4)에서 분기되어 상기 증발기(1500)와 상기 어큐뮬레이터(1600)를 연결하는 제5유로(R5)와 연결되는 바이패스유로(BR) 상에서 상기 배터리칠러(1700)의 전단에 구비되며 냉방 배터리협조모드 시 상기 바이패스유로(BR)를 통해 상기 배터리칠러(1700)로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 역할을 한다.The second electronic expansion valve 1930 is branched from the fourth flow path R4 and connected to the fifth flow path R5 connecting the evaporator 1500 and the accumulator 1600 on the bypass flow path BR. It is provided at the front end of the battery chiller 1700 and serves to expand and depressurize the refrigerant supplied to the battery chiller 1700 through the bypass passage BR in the cooling battery coordination mode.

상기 제3유로(R3)에서 분기되어 상기 제5유로(R5)와 연결되는 제1분기유로(QR1)가 상기 제3유로(R3)에서 분기되는 지점, 상기 제2유로(R2)에서 분기되어 상기 제4유로(R4)와 연결되는 제2분기유로(QR2) 상, 상기 제4유로(R4) 상에서 상기 제2분기유로(QR2)가 연결되는 지점의 전단에는 개폐밸브부(2000)가 구비되며, 상기 개폐밸브부(2000)는 제3유로(R3)로 이동되는 냉매의 흐름을 전환, 상기 제2분기유로(QR2)를 선택적으로 개폐, 상기 제4유로(R4)로 냉매가 역류하는 것을 방지하는 역할을 한다.The first branch flow path QR1 branched from the third flow path R3 and connected to the fifth flow path R5 is diverged from the third flow path R3 and diverged from the second flow path R2. On the second branch flow path QR2 connected to the fourth flow path R4, an on-off valve unit 2000 is provided at the front end of the point where the second branch flow path QR2 is connected on the fourth flow path R4. The on-off valve unit 2000 switches the flow of the refrigerant moving to the third flow path R3, selectively opens and closes the second branch flow path QR2, and reversely flows the refrigerant into the fourth flow path R4. serves to prevent

상기 개폐밸브부(2000)는 제1개폐밸브(2010)와, 제2개폐밸브(2020)와, 체크밸브(2030)를 포함한다. 상기 제1개폐밸브(2010)는 상기 제3유로(R3) 상에서 상기 제3유로(R3)에서 분기되어 상기 제5유로(R5)와 연결되는 제1분기유로(QR1)가 분기되는 지점에 구비되어 상기 제3유로(R3)로 이동되는 냉매의 흐름방향을 전환하는 역할을 하며, 상기 제1개폐밸브(2010)로는 3웨이밸브가 사용되는 것이 바람직하다.The on-off valve unit 2000 includes a first on-off valve 2010, a second on-off valve 2020, and a check valve 2030. The first on-off valve 2010 is provided on the third flow path R3 at a point where a first branch flow path QR1 branched from the third flow path R3 and connected to the fifth flow path R5 diverges. It serves to change the flow direction of the refrigerant moving to the third flow path R3, and a 3-way valve is preferably used as the first on/off valve 2010.

상기 제2개폐밸브(2020)는 상기 제2분기유로(QR2) 상에 구비되어 상기 제2분기유로(QR2)를 선택적으로 개폐하는 역할을 하며, 상기 제2개폐밸브(2020)로는 2웨이밸브가 사용되는 것이 바람직하다.The second on-off valve 2020 is provided on the second branch flow path QR2 and serves to selectively open and close the second branch flow path QR2, and the second on-off valve 2020 is a 2-way valve. is preferably used.

상기 체크밸브(2030)는 상기 제4유로 상에서 상기 제2분기유로가 연결되는 지점의 전단에 구비되어 제4유로로 이동되는 냉매가 상기 실외콘덴서 방향으로 역류하는 것을 방지하는 역할을 하며, 상기 제1개폐밸브(2010), 제2개폐밸브(2020)는 후술되는 제어부(2200)와 연결되어 제어부(2200)에 의해 동작하는 것이 바람직하다.The check valve 2030 is provided at the front end of the point where the second branch flow path is connected on the fourth flow path to prevent the refrigerant moving to the fourth flow path from flowing backward toward the outdoor condenser. It is preferable that the first on-off valve 2010 and the second on-off valve 2020 are connected to the control unit 2200 to be described later and operated by the control unit 2200.

상기 압축기(1100)와 인접한 상기 제6유로(R6)와 상기 실내콘덴서(1200)와 인접한 제1유로(R1) 상, 상기 실외콘덴서(1400)와 인접하게 센서부(2100)가 구비되며, 상기 센서부(2100)는 상기 제6유로(R6)와 제1유로(R1)로 이동되는 냉매의 압력과 온도 및 상기 실외콘덴서(1400)와 인접한 외기의 온도를 측정하는 역할을 한다.A sensor unit 2100 is provided adjacent to the outdoor condenser 1400 on the sixth flow path R6 adjacent to the compressor 1100 and the first flow path R1 adjacent to the indoor condenser 1200. The sensor unit 2100 serves to measure the pressure and temperature of the refrigerant moving to the sixth flow path R6 and the first flow path R1 and the temperature of the outdoor air adjacent to the outdoor condenser 1400 .

상기 센서부(2100)는 PT센서(2110)와, 외기온도센서(2120)를 포함한다. 상기 PT센서(2110)는 상기 압축기(1100)와 인접한 제6유로(R6) 및 상기 실내콘덴서(1200)와 인접한 제1유로(R1) 상에 구비되어 상기 제6유로(R5)를 통해 상기 압축기(1100)로 공급되는 냉매 및 상기 실내콘덴서(1200)로 공급되는 압력과 온도를 측정하는 역할을 하고, 상기 외기온도센서(2120)는 상기 실외콘덴서(1300)와 인접하게 구비되어 외기의 온도를 측정하는 역할을 하며, 상기 센서부(2100)는 후술되는 제어부(2200)와 연결된다.The sensor unit 2100 includes a PT sensor 2110 and an outside temperature sensor 2120. The PT sensor 2110 is provided on the sixth flow path R6 adjacent to the compressor 1100 and the first flow path R1 adjacent to the indoor condenser 1200, and passes through the sixth flow path R5 to the compressor. It serves to measure the refrigerant supplied to 1100 and the pressure and temperature supplied to the indoor condenser 1200, and the outdoor temperature sensor 2120 is provided adjacent to the outdoor condenser 1300 to measure the temperature of the outdoor air. It serves to measure, and the sensor unit 2100 is connected to the control unit 2200 to be described later.

상기 제어부(2200)는 상기 센서부(2100)가 측정한 냉매의 압력과 온도 및 외기의 온도를 토대로 각각의 모드에 대응하여 상기 팽창밸브부(1900)를 선택적으로 개폐하면서 상기 개폐밸브부(2000)의 동작을 제어하는 역할을 한다.The control unit 2200 selectively opens and closes the expansion valve unit 1900 in response to each mode based on the pressure and temperature of the refrigerant and the temperature of the outside air measured by the sensor unit 2100, while controlling the on-off valve unit 2000. ) plays a role in controlling the operation of

도 3을 참조하면, 냉방모드 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내콘덴서(1200), 수냉식콘덴서(1300), 실외콘덴서(1400), 증발기(1500), 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환하면서 차량 실내의 냉방을 수행하게 된다.Referring to FIG. 3, the flow of refrigerant in the cooling mode is a compressor 1100, an indoor condenser 1200, a water-cooled condenser 1300, an outdoor condenser 1400, an evaporator 1500, an accumulator 1600, and a compressor 1100. circulates to cool the interior of the vehicle.

냉방모드 시, 상기 제3유로(R3) 상에서 상기 수냉식콘덴서(1300)의 후단에 구비되는 상기 제1개폐밸브(2010)는 상기 실외콘덴서(1400) 측으로 개방되어 상기 수냉식콘덴서(1300)에서 토출되는 냉매를 상기 실외콘덴서(1400) 측으로 공급되도록 한다.In the cooling mode, the first opening/closing valve 2010 provided at the rear end of the water-cooled condenser 1300 on the third flow path R3 is opened toward the outdoor condenser 1400 and discharged from the water-cooled condenser 1300. The refrigerant is supplied to the outdoor condenser (1400).

상기 제2유로(R2) 상에서 상기 수냉식콘덴서(1300)의 전단에 구비되는 제1전자식팽창밸브(1910)는 완전 개방되어 제2유로(R2)로 이동되는 냉매를 상기 수냉식콘덴서(1300)로 공급하고, 상기 제2유로(R2)에서 분기되는 제2분기유로(QR2) 상에 구비되는 제2개폐밸브(2020)는 닫혀 상기 제2유로(R2)로 이동되는 냉매가 상기 제2분기유로(QR2)로 이동되지 않도록 한다. 상기 제4유로(R4)에서 분기되는 바이패스유로(BR) 상에 구비되는 제2전자식팽창밸브(1930)는 닫혀 상기 제4유로(R4)로 이동되는 냉매가 상기 바이패스유로(BR)로 이동되지 않도록 한다.The first electronic expansion valve 1910 provided at the front end of the water-cooled condenser 1300 on the second flow path R2 is fully opened to supply the refrigerant moving to the second flow path R2 to the water-cooled condenser 1300. And, the second on-off valve 2020 provided on the second branch flow path QR2 branched from the second flow path R2 is closed, so that the refrigerant moving to the second flow path R2 flows through the second branch flow path (QR2). Do not move to QR2). The second electronic expansion valve 1930 provided on the bypass flow path BR branched off from the fourth flow path R4 is closed and the refrigerant moving to the fourth flow path R4 is transferred to the bypass flow path BR. make sure it doesn't move.

상기 제4유로(R4) 상에서 상기 증발기(1500)의 전단에 구비되는 솔레노이드팽창밸브(1920)는 제4유로(R4)로 이동되는 냉매를 팽창시킨 후 상기 증발기(1500)로 공급하며, 상기 솔레노이드팽창밸브(1920)는 상기 증발기(1500)로 냉매를 공급하기 위해 열리는 것이 바람직하다. 상기 증발기(1500)를 통과한 냉매는 상기 중간열교환기(1800)를 거쳐 어큐뮬레이터(1500)로 공급되어 액상 냉매와 기상 냉매로 분리되고, 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(1100)로 순환된다.The solenoid expansion valve 1920 provided in front of the evaporator 1500 on the fourth flow path R4 expands the refrigerant moving to the fourth flow path R4 and supplies it to the evaporator 1500, and the solenoid The expansion valve 1920 is preferably opened to supply refrigerant to the evaporator 1500. The refrigerant passing through the evaporator 1500 is supplied to the accumulator 1500 via the intermediate heat exchanger 1800 and separated into liquid refrigerant and gaseous refrigerant, and the separated gaseous refrigerant is circulated to the compressor 1100.

도 4를 참조하면, 난방모드 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내콘덴서(1200)를 거친 후 일부의 최소유량을 제외한 대부분의 냉매는 수냉식콘덴서(1300), 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환하고, 실내콘덴서(1200)를 거친 냉매 중 최소유량의 냉매는 제2분기유로(QR2)를 통해 증발기(1500), 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환하면서 냉매의 과열도 확보를 수행하며, 상기 센서부(2100)의 외기온도센서(2120)가 측정한 외기온도가 0℃ 이하일 경우에는 난방모드로 전환된다.Referring to FIG. 4 , in the heating mode, after passing through the compressor 1100 and the indoor condenser 1200, most of the refrigerant except for some minimum flows passes through the water-cooled condenser 1300, the accumulator 1600, and the compressor 1100. ), and among the refrigerants that have passed through the indoor condenser 1200, the refrigerant having the minimum flow rate is circulated to the evaporator 1500, the accumulator 1600, and the compressor 1100 through the second branch passage QR2 to secure the superheat of the refrigerant. is performed, and when the outdoor temperature measured by the outdoor temperature sensor 2120 of the sensor unit 2100 is 0°C or less, the heating mode is switched.

난방모드 시, 상기 제3유로(R3) 상에서 상기 수냉식콘덴서(1300)의 후단에 구비되는 제1개폐밸브(2010)는 상기 제1분기유로(QR1) 측으로 개방되어 상기 수냉식콘덴서(1300)에서 토출되는 냉매를 상기 제1분기유로(QR1)를 통해 어큐뮬레이터(1600) 측으로 공급한다.In the heating mode, the first on-off valve 2010 provided at the rear end of the water-cooled condenser 1300 on the third flow path R3 is opened toward the first branch flow path QR1 and discharged from the water-cooled condenser 1300. The refrigerant is supplied to the accumulator 1600 through the first branch passage QR1.

상기 제2유로(R2) 상에서 상기 수냉식콘덴서(1300)의 전단에 구비되는 제1전자식팽창밸브(1910)는 열려 상기 제2유로(R2)로 이동되는 냉매를 상기 수냉식콘덴서(1300)로 공급하면서 상기 수냉식콘덴서(1300)로 공급되는 냉매를 팽창시킨다.The first electronic expansion valve 1910 provided at the front end of the water-cooled condenser 1300 on the second flow path R2 is opened while supplying the refrigerant moving to the second flow path R2 to the water-cooled condenser 1300. The refrigerant supplied to the water-cooled condenser 1300 is expanded.

상기 제2유로(R2)에서 분기되는 제2분기유로(QR2) 상에 구비되는 제2개폐밸브(2020)는 최소유량이 이동하도록 열려 상기 제2유로(R2)로 이동되는 냉매가 상기 제2분기유로(QR2)로 최소유량이 이동되도록 하며, 상기 제4유로(R4) 상에 구비되는 체크밸브(2030)는 동작하여 상기 제2분기유로(QR2)로 이동된 냉매가 제4유로(R4)를 통해 상기 실외콘덴서(1400) 측으로 역류하지 않도록 한다.The second on-off valve 2020 provided on the second branch flow path QR2 branched from the second flow path R2 is opened to allow a minimum flow rate to move, and the refrigerant moving to the second flow path R2 flows to the second flow path R2. The minimum flow rate is moved to the branch flow path QR2, and the check valve 2030 provided on the fourth flow path R4 is operated so that the refrigerant moved to the second branch flow path QR2 is transferred to the fourth flow path R4. ) to prevent reverse flow toward the outdoor condenser (1400).

상기 제4유로(R4) 상에서 상기 증발기(1500)의 전단에 구비되는 솔레노이드팽창밸브(1920)는 제4유로(R4)로 이동되는 냉매를 팽창시킨 후 상기 증발기(1500)로 공급하며, 상기 제4유로(R4)에서 분기되는 상기 바이패스유로(BR) 상에서 배터리칠러(1700)의 전단에 구비되는 제2전자식팽창밸브(1930)는 닫혀 상기 바이패스유로(BR)로 냉매가 이동되지 않도록 한다.The solenoid expansion valve 1920 provided in front of the evaporator 1500 on the fourth flow path R4 expands the refrigerant moving to the fourth flow path R4 and then supplies it to the evaporator 1500. The second electronic expansion valve 1930 provided at the front end of the battery chiller 1700 on the bypass flow path BR branching from the 4 flow path R4 is closed to prevent the refrigerant from moving to the bypass flow path BR. .

상기 제2분기유로(QR2)로 이동되는 최소유량의 냉매는 상기 증발기(1500)를 통해 상기 어큐뮬레이터(1600)로 공급되는 냉매와 열교환되며, 상기 수냉식콘덴서(1300)와 상기 증발기(1500)를 통해 어큐뮬레이터(1500)로 공급된 냉매는 액상 냉매와 기상 냉매로 분리되고, 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(1100)로 순환된다.The refrigerant of the minimum flow rate moving to the second branch passage QR2 exchanges heat with the refrigerant supplied to the accumulator 1600 through the evaporator 1500, and through the water-cooled condenser 1300 and the evaporator 1500. The refrigerant supplied to the accumulator 1500 is separated into liquid refrigerant and gaseous refrigerant, and the separated gaseous refrigerant is circulated to the compressor 1100 .

도 5를 참조하면, 난방제습모드 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내콘덴서(1200)를 거친 후 일부의 냉매는 수냉식콘덴서(1300), 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환하고, 실내콘덴서(1200)를 거친 다른 일부의 냉매는 제2분기유로(QR2)를 통해 증발기(1500), 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환하면서 차량 실내의 난방 및 제습을 수행하며, 상기 센서부(2100)의 외기온도센서(2120)가 측정한 외기온도가 0℃ 이상이고 15℃ 이하일 경우에는 난방제습모드로 전환된다.Referring to FIG. 5, in the heating and dehumidifying mode, the flow of refrigerant passes through the compressor 1100 and the indoor condenser 1200, and then some refrigerant circulates through the water-cooled condenser 1300, the accumulator 1600, and the compressor 1100, Some of the refrigerant that has passed through the indoor condenser 1200 circulates to the evaporator 1500, the accumulator 1600, and the compressor 1100 through the second branch passage QR2 to heat and dehumidify the interior of the vehicle, and the sensor When the outdoor temperature measured by the outdoor temperature sensor 2120 of the unit 2100 is between 0°C and higher and 15°C and lower, the heating and dehumidifying mode is switched.

난방제습모드 시, 제1개폐밸브(2010)가 어큐뮬레이터(1600) 측으로 개방되며, 제2개폐밸브(2020)는 개방되고, 체크밸브(2030)는 동작하며, 제1전자식팽창밸브(1910)와 솔레노이드팽창밸브(1920)는 열리고, 제2전자식팽창밸브(1930)는 닫히는 점은 도 4에 도시된 난방모드와 동일하나, 제2개폐밸브(2020)는 난방모드 시에는 최소유량이 통과하도록 열리나, 난방제습모드 시에는 최소유량이 아닌 증발기가 제습성능을 확보할 수 있도록 유량을 제어한다는 점이 난방모드 시와 상이하다.In the heating and dehumidifying mode, the first on-off valve 2010 is opened toward the accumulator 1600, the second on-off valve 2020 is open, the check valve 2030 operates, and the first electronic expansion valve 1910 and The point that the solenoid expansion valve 1920 is opened and the second electronic expansion valve 1930 is closed is the same as in the heating mode shown in FIG. , In the heating and dehumidifying mode, the flow rate is controlled so that the evaporator, not the minimum flow rate, can secure the dehumidifying performance, which is different from the heating mode.

도 6을 참조하면, 냉방 배터리협조모드 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내콘덴서(1200), 수냉식콘덴서(1300), 실외콘덴서(1400)를 거친 후 일부의 냉매는 증발기(1500), 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환하고, 다른 일부의 냉매는 배터리칠러(1700), 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환하면서 차량 실내의 냉방을 수행하게 된다.Referring to FIG. 6, in the cooling battery coordination mode, the flow of refrigerant passes through the compressor 1100, the indoor condenser 1200, the water-cooled condenser 1300, and the outdoor condenser 1400, and then some of the refrigerant flows through the evaporator 1500 and the accumulator. 1600 and the compressor 1100, while the other part of the refrigerant circulates through the battery chiller 1700, the accumulator 1600, and the compressor 1100 to cool the interior of the vehicle.

냉방 배터리협조모드 시, 상기 제3유로(R3) 상에서 상기 수냉식콘덴서(1300)의 후단에 구비되는 상기 제1개폐밸브(2010)는 상기 실외콘덴서(1400) 측으로 개방되어 상기 수냉식콘덴서(1300)에서 토출되는 냉매를 상기 실외콘덴서(1400) 측으로 공급되도록 한다.In the cooling battery cooperation mode, the first on/off valve 2010 provided at the rear end of the water-cooled condenser 1300 on the third flow path R3 is opened toward the outdoor condenser 1400, and the water-cooled condenser 1300 The discharged refrigerant is supplied to the outdoor condenser (1400).

상기 제2유로(R2) 상에서 상기 수냉식콘덴서(1300)의 전단에 구비되는 제1전자식팽창밸브(1910)는 완전 개방되어 제2유로(R2)로 이동되는 냉매를 상기 수냉식콘덴서(1300)로 공급하고, 상기 제2유로(R2)에서 분기되는 제2분기유로(QR2) 상에 구비되는 제2개폐밸브(2020)는 닫혀 상기 제2유로(R2)로 이동되는 냉매가 상기 제2분기유로(QR2)로 이동되지 않도록 한다. The first electronic expansion valve 1910 provided at the front end of the water-cooled condenser 1300 on the second flow path R2 is fully opened to supply the refrigerant moving to the second flow path R2 to the water-cooled condenser 1300. And, the second on-off valve 2020 provided on the second branch flow path QR2 branched from the second flow path R2 is closed, so that the refrigerant moving to the second flow path R2 flows through the second branch flow path (QR2). Do not move to QR2).

상기 제4유로(R4) 상에서 상기 증발기(1500)의 전단에 구비되는 솔레노이드팽창밸브(1920)와 상기 제4유로(R4)에서 분기되는 바이패스유로(BR) 상에 구비되는 제2전자식팽창밸브(1930)는 제4유로(R4)와 바이패스유로(BR)로 이동되는 냉매를 팽창시킨 후 상기 증발기(1500)와 배터리칠러(1700)로 공급하며, 솔레노이드팽창밸브(1920)와 제2전자식팽창밸브(1930)는 상기 증발기(1500)와 상기 배터리칠러(1700)로 냉매를 공급하기 위해 열리는 것이 바람직하다.A solenoid expansion valve 1920 provided in front of the evaporator 1500 on the fourth flow path R4 and a second electronic expansion valve provided on the bypass flow path BR branched off from the fourth flow path R4. 1930 expands the refrigerant moving to the fourth flow path R4 and the bypass flow path BR and supplies it to the evaporator 1500 and the battery chiller 1700, and the solenoid expansion valve 1920 and the second electronic type The expansion valve 1930 is preferably opened to supply refrigerant to the evaporator 1500 and the battery chiller 1700 .

상기 증발기(1500)와 상기 배터리칠러(1700)를 통과한 냉매는 상기 중간열교환기(1800)를 거쳐 어큐뮬레이터(1500)로 공급되어 액상 냉매와 기상 냉매로 분리되고, 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(1100)로 순환된다.The refrigerant passing through the evaporator 1500 and the battery chiller 1700 is supplied to the accumulator 1500 through the intermediate heat exchanger 1800 and separated into liquid refrigerant and gaseous refrigerant, and the separated gaseous refrigerant is supplied to the compressor ( 1100).

따라서, 난방모드 시에서도 냉방시 사용되는 중간열교환기(1800)로 냉매가 통과하게 하여 과냉구간 확보 및 과열도 확보가 가능하게 하고, 고온라인인 제4유로(R4)와 저온라인인 제5유로(R5)의 냉매를 서로 열교환하게 하여 압축기(1100)의 과열도에 대한 여유범위 확보가 가능하다.Therefore, even in the heating mode, the refrigerant is allowed to pass through the intermediate heat exchanger 1800 used during cooling, so that the supercooling section and superheat can be secured, and the fourth flow path (R4) for high online and the fifth flow path for low online By allowing the refrigerants of R5 to exchange heat with each other, it is possible to secure a margin range for superheat of the compressor 1100.

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.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

100 : 차량용 냉난방 시스템 1100 : 압축기
1200 : 실내콘덴서 1300 : 수냉식콘덴서
1400 : 실외콘덴서 1500 : 증발기
1600 : 어큐뮬레이터 1700 : 배터리칠러
1800 : 중간열교환기 1900 : 팽창밸브부
1910 : 제1전자식팽창밸브 1920 : 솔레노이드팽창밸브
1930 : 제2전자식팽창밸브 2000 : 개폐밸브부
2010 : 제1개폐밸브 2020 : 제2개폐밸브
2030 : 체크밸브 2100 : 센서부
2110 : PT센서 2120 : 외기온도센서
2200 : 제어부
100: vehicle heating and cooling system 1100: compressor
1200: indoor condenser 1300: water-cooled condenser
1400: outdoor condenser 1500: evaporator
1600: accumulator 1700: battery chiller
1800: intermediate heat exchanger 1900: expansion valve
1910: first electronic expansion valve 1920: solenoid expansion valve
1930: second electronic expansion valve 2000: on-off valve part
2010: 1st on/off valve 2020: 2nd on/off valve
2030: check valve 2100: sensor unit
2110: PT sensor 2120: outdoor temperature sensor
2200: control unit

Claims (9)

유입된 냉매를 압축하여 고온고압의 기체상태로 토출하는 압축기;
상기 압축기와 제1유로에 의해 연결되며, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 유입되고 유입된 냉매를 공조케이스 내로 유동하는 공기와 열교환하여 난방모드 시 차량 실내를 난방시키는 실내콘덴서;
상기 실내콘덴서와 제2유로에 의해 연결되며 상기 실내콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 냉각수와 열교환으로 냉매를 응축시키는 수냉식콘덴서;
상기 수냉식콘덴서와 제3유로에 의해 연결되며, 상기 수냉식콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 외부에서 공급되는 외부공기와 열교환으로 냉매를 응축시키는 실외콘덴서;
상기 실외콘덴서와 제4유로에 의해 연결되며, 냉방모드 시 상기 실외콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 냉매를 기화시키면서 공조케이스를 통해 차량의 실내로 공급되는 공기와 열교환으로 차량 실내를 냉방시키는 증발기;
상기 증발기와 제5유로에 의해 연결되고 상기 압축기와 제6유로에 의해 연결되며, 각각의 모드 시 상기 증발기에서 공급되는 냉매 및 상기 제3유로에서 분기되어 상기 제5유로와 연결되는 제1분기유로를 통해 상기 수냉식콘덴서에서 공급되는 냉매를 일시적으로 저장하고, 저장된 냉매를 액상 냉매와 기상 냉매로 분리한 후 기상 냉매를 상기 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터;
상기 제4유로에서 분기되어 상기 제5유로와 연결되는 바이패스유로 상에 구비되며 냉방 배터리협조모드 시 냉매와 열교환으로 배터리냉각수를 냉각시키는 배터리칠러;
상기 제4유로로 이동되는 냉매와 상기 제5유로로 이동되는 냉매를 열교환시키는 중간열교환기;
상기 제2유로, 상기 제4유로, 상기 바이패스유로 상에 구비되어 상기 제2유로, 상기 제4유로, 상기 바이패스유로로 이동되는 냉매를 감압하는 팽창밸브부;
상기 제3유로에서 분기되어 상기 제5유로와 연결되는 상기 제1분기유로가 상기 제3유로에서 분기되는 지점, 상기 제2유로에서 분기되어 상기 제4유로와 연결되는 제2분기유로 상, 상기 제4유로 상에서 상기 제2분기유로가 연결되는 지점의 전단에 구비되어 냉매의 흐름을 전환하고 제2분기유로를 선택적으로 개폐하며 상기 제4유로로 냉매가 역류하는 것을 방지하는 개폐밸브부;
상기 압축기와 인접한 상기 제6유로와 상기 실내콘덴서와 인접한 제1유로 상, 상기 실외콘덴서와 인접하게 구비되어 상기 제6유로와 제1유로로 이동되는 냉매의 압력과 온도 및 외기의 온도를 측정하는 센서부; 및
상기 팽창밸브부, 상기 센서부 및 상기 개폐밸브부와 연결되며, 상기 센서부가 측정한 냉매의 압력과 온도 및 외기의 온도를 토대로 각각의 모드에 대응하여 상기 팽창밸브부를 선택적으로 개폐하면서 상기 개폐밸브부의 개폐방향과 개폐를 제어하는 제어부를 포함하는 차량용 냉난방 시스템.
A compressor that compresses the introduced refrigerant and discharges it in a high-temperature, high-pressure gaseous state;
an indoor condenser connected to the compressor by a first flow path, into which the refrigerant discharged from the compressor flows in and heats the interior of the vehicle in a heating mode by exchanging heat with the air flowing into the air conditioning case;
a water-cooled condenser connected to the indoor condenser by a second flow path and condensing the refrigerant discharged from the indoor condenser through heat exchange with the cooling water;
an outdoor condenser which is connected to the water-cooled condenser by a third flow path, draws in the refrigerant discharged from the water-cooled condenser, and condenses the refrigerant by exchanging heat with external air supplied from the outside;
an evaporator that is connected to the outdoor condenser by a fourth flow path and cools the interior of the vehicle by taking in the refrigerant discharged from the outdoor condenser to vaporize the refrigerant and exchanging heat with air supplied to the interior of the vehicle through an air conditioning case;
A first branch flow path connected to the evaporator by a fifth flow path, connected to the compressor by a sixth flow path, and branched from the refrigerant supplied from the evaporator and the third flow path in each mode and connected to the fifth flow path. an accumulator that temporarily stores the refrigerant supplied from the water-cooled condenser, separates the stored refrigerant into liquid refrigerant and gaseous refrigerant, and then supplies the gaseous refrigerant to the compressor;
a battery chiller provided on a bypass flow path branched off from the fourth flow path and connected to the fifth flow path and cooling the battery cooling water by exchanging heat with a refrigerant in a battery cooling cooperative mode;
an intermediate heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant moving to the fourth flow path and the refrigerant moving to the fifth flow path;
an expansion valve unit provided on the second flow path, the fourth flow path, and the bypass flow path to depressurize the refrigerant moving into the second flow path, the fourth flow path, and the bypass flow path;
On a point where the first branch flow path diverged from the third flow path and connected to the fifth flow path diverges from the third flow path, on a second branch flow path diverged from the second flow path and connected to the fourth flow path, an on-off valve unit provided at a front end of a point where the second branch passage is connected on the fourth passage to switch the flow of refrigerant, selectively open and close the second branch passage, and prevent the refrigerant from flowing backward into the fourth passage;
On the sixth flow path adjacent to the compressor and on the first flow path adjacent to the indoor condenser, provided adjacent to the outdoor condenser to measure the pressure and temperature of the refrigerant moving to the sixth flow path and the first flow path and the temperature of the outside air sensor unit; and
It is connected to the expansion valve unit, the sensor unit, and the on-off valve unit, and selectively opens and closes the expansion valve unit in response to each mode based on the pressure and temperature of the refrigerant and the temperature of the outside air measured by the sensor unit, while opening and closing the on-off valve unit. An air conditioning and heating system for a vehicle including a control unit controlling opening and closing directions and opening/closing of a unit.
청구항 1에 있어서,
상기 중간열교환기는 이중관 구조, 스파이럴 이중관 구조, 플레이트 적층형 구조, 판형 튜브 접합 구조 중 하나의 형태를 가지며,
냉방모드, 난방모드, 난방제습모드, 냉방 배터리협조모드 시에 상기 중간열교환기에서 열교환되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
The method of claim 1,
The intermediate heat exchanger has a form of one of a double tube structure, a spiral double tube structure, a plate stacked structure, and a plate tube joint structure,
A cooling and heating system for a vehicle, characterized in that heat is exchanged in the intermediate heat exchanger in a cooling mode, a heating mode, a heating and dehumidifying mode, and a cooling battery cooperation mode.
청구항 1에 있어서,
상기 어큐뮬레이터의 내부에는 공급된 액상의 냉매를 기화시키는 탄소발열복합소재의 히터봉이 구비되며, 상기 히터봉에 의해 상기 압축기로 공급되는 냉매의 과열도가 증대되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
The method of claim 1,
A heating and cooling system for a vehicle, characterized in that the inside of the accumulator is provided with a heater rod made of a carbon generating composite material for vaporizing the supplied liquid refrigerant, and the superheat of the refrigerant supplied to the compressor is increased by the heater rod.
청구항 1에 있어서,
상기 팽창밸브부는,
상기 제2유로 상에서 상기 수냉식콘덴서의 전단에 구비되며 난방모드, 난방제습모드 시에 상기 실내콘덴서에서 상기 수냉식콘덴서로 이동되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 제1전자식팽창밸브와,
상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되며 냉방모드, 냉방 배터리협조모드 시 상기 제4유로를 통해 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 솔레노이드팽창밸브와,
상기 바이패스유로 상에서 상기 배터리칠러의 전단에 구비되며, 냉방 배터리협조모드 시 상기 바이패스유로를 통해 상기 배터리칠러로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 제2전자식팽창밸브를 포함하는 차량용 냉난방 시스템.
The method of claim 1,
The expansion valve part,
a first electronic expansion valve provided at a front end of the water-cooled condenser on the second flow path and expanding and reducing the refrigerant moving from the indoor condenser to the water-cooled condenser in a heating mode and a heating and dehumidifying mode;
a solenoid expansion valve provided at a front end of the evaporator on the fourth passage and expanding and reducing the refrigerant supplied to the evaporator through the fourth passage in a cooling mode and a cooling battery cooperation mode;
A second electronic expansion valve provided on the bypass flow path at a front end of the battery chiller and configured to expand and depressurize the refrigerant supplied to the battery chiller through the bypass flow path in a cooling battery coordination mode.
청구항 1에 있어서,
상기 개폐밸브부는,
상기 제1분기유로가 상기 제3유로에서 분기되는 지점에 구비되어 상기 제3유로로 이동되는 냉매의 흐름을 전환하는 제1개폐밸브와,
상기 제2분기유로 상에 구비되어 상기 제2분기유로를 선택적으로 개폐하는 제2개폐밸브와,
상기 제4유로 상에서 상기 제2분기유로가 연결되는 지점의 전단에 구비되어 제4유로로 이동되는 냉매가 상기 실외콘덴서 방향으로 역류하는 것을 방지하는 체크밸브를 포함하며,
상기 제1개폐밸브는 3웨이밸브가 사용되고 상기 제2개폐밸브는 2웨이밸브가 사용되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
The method of claim 1,
The on-off valve part,
a first opening/closing valve provided at a point where the first branch passage diverges from the third passage to switch the flow of the refrigerant moving to the third passage;
a second on-off valve provided on the second branch passage and selectively opening and closing the second branch passage;
a check valve provided at a front end of a point where the second branch flow path is connected on the fourth flow path to prevent the refrigerant moving to the fourth flow path from flowing backward toward the outdoor condenser;
The cooling and heating system for a vehicle, characterized in that the first on-off valve is a 3-way valve and the second on-off valve is a 2-way valve.
청구항 1에 있어서,
상기 센서부는,
상기 압축기와 인접한 제6유로 및 상기 실내콘덴서와 인접한 제1유로 상에 구비되어 상기 제6유로 및 제1유로로 이동되는 냉매의 압력과 온도를 측정하는 PT센서와,
상기 실외콘덴서와 인접하게 구비되어 외기의 온도를 측정하는 외기온도센서를 포함하는 차량용 냉난방 시스템.
The method of claim 1,
The sensor unit,
a PT sensor provided on a sixth flow path adjacent to the compressor and a first flow path adjacent to the indoor condenser to measure pressure and temperature of the refrigerant moving into the sixth flow path and the first flow path;
A cooling and heating system for a vehicle comprising an outside air temperature sensor provided adjacent to the outdoor condenser and measuring the temperature of the outside air.
청구항 1에 있어서,
냉방모드 시, 상기 수냉식콘덴서의 후단에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 실외콘덴서 방향으로 개방되고, 상기 제2분기유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 닫히며,
상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 완전 개방되고, 상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 열리면서 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시키며, 상기 바이패스유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브는 닫히는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
The method of claim 1,
In the cooling mode, the first on-off valve of the on-off valve part provided at the rear end of the water-cooled condenser is opened toward the outdoor condenser, and the second on-off valve of the on-off valve part provided on the second branch flow path is closed;
The first electronic expansion valve of the expansion valve part provided on the second flow path is fully opened, and the solenoid expansion valve of the expansion valve part provided at the front end of the evaporator on the fourth flow path is opened while refrigerant supplied to the evaporator. and the second electronic expansion valve of the expansion valve part provided on the bypass flow path is closed.
청구항 1에 있어서,
난방모드 및 난방제습모드 시, 상기 수냉식콘덴서의 후단에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 제5유로와 연결되는 제1분기유로 방향으로 개방되고, 상기 제2분기유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 열리며, 상기 제4유로 상에 구비되는 체크밸브는 동작하여 상기 제2분기유로를 통해 상기 제4유로로 이동된 냉매가 상기 실외콘덴서 방향으로 역류하는 것을 방지하고,
상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 열리면서 상기 수냉식콘덴서로 공급되는 냉매를 팽창시키며, 상기 바이패스유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브는 닫히고, 상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 열리면서 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시키며,
상기 센서부의 외기온도센서가 측정한 외기온도가 0℃ 이하일 경우에는 난방모드로 전환되고, 상기 외기온도센서가 측정한 외기온도가 0℃ 이상 15℃ 이하일 경우에는 난방제습모드로 전환되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
The method of claim 1,
In the heating mode and the heating and dehumidifying mode, the first on-off valve of the on-off valve part provided at the rear end of the water-cooled condenser opens in the direction of the first branch flow path connected to the fifth flow path, and is provided on the second branch flow path. The second on-off valve of the on-off valve is opened, and the check valve provided on the fourth flow path is operated to prevent the refrigerant that has moved to the fourth flow path through the second branch flow path from flowing backward toward the outdoor condenser. do,
The first electronic expansion valve of the expansion valve part provided on the second flow path is opened to expand the refrigerant supplied to the water-cooled condenser, and the second electronic expansion valve of the expansion valve part provided on the bypass flow path is closed, The solenoid expansion valve of the expansion valve unit provided at the front end of the evaporator on the fourth flow path expands the refrigerant supplied to the evaporator while being opened.
When the outdoor temperature measured by the outdoor temperature sensor of the sensor unit is below 0 ° C, the heating mode is switched, and when the outdoor temperature measured by the outdoor temperature sensor is between 0 ° C and 15 ° C, it is switched to a heating and dehumidifying mode. heating and cooling systems for vehicles.
청구항 1에 있어서,
냉방 배터리협조모드 시, 상기 수냉식콘덴서의 후단에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 실외콘덴서 방향으로 개방되고, 상기 제2분기유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 닫히며,
상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 완전 개방되고, 상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 열리면서 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시키며, 상기 바이패스유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브는 열리면서 상기 배터리칠러로 공급되는 냉매를 팽창시키는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
The method of claim 1,
In the cooling battery coordination mode, the first on-off valve of the on-off valve part provided at the rear end of the water-cooled condenser opens toward the outdoor condenser, and the second on-off valve of the on-off valve part provided on the second branch passage is closed. hid,
The first electronic expansion valve of the expansion valve part provided on the second flow path is fully opened, and the solenoid expansion valve of the expansion valve part provided at the front end of the evaporator on the fourth flow path is opened while refrigerant supplied to the evaporator. and the second electronic expansion valve of the expansion valve part provided on the bypass flow path expands the refrigerant supplied to the battery chiller while being opened.
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