KR20220156240A

KR20220156240A - 차량용 냉난방 시스템

Info

Publication number: KR20220156240A
Application number: KR1020210063982A
Authority: KR
Inventors: 박경태
Original assignee: 주식회사 두원공조
Priority date: 2021-05-18
Filing date: 2021-05-18
Publication date: 2022-11-25

Abstract

본 발명은 유입된 냉매를 압축하여 고온고압의 기체상태로 토출하는 압축기; 상기 압축기와 제1유로에 의해 연결되며, 상기 압축기에서 토출되는 고온고압의 냉매가 유입되고 유입된 냉매를 공조케이스 내를 유동하는 공기와 열교환하여 난방모드 시 실내를 난방시키는 실내콘덴서; 상기 실내콘덴서와 제2유로에 의해 연결되며, 상기 실내콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 외부 공기와의 열교환으로 냉매를 응축시키는 실외콘덴서; 상기 실외콘덴서와 제3유로에 의해 연결되며, 상기 실외콘덴서에서 토출되는 냉매를 입입하여 냉매를 기화시키면서 공조케이스를 통해 차량의 실내로 공급되는 공기와 열교환으로 차량 실내를 냉방시키는 증발기; 상기 증발기와 제4유로에 의해 연결되고 상기 압축기와 제5유로에 의해 연결되며, 각각의 모드 시 상기 증발기에서 공급되는 냉매 및 상기 제3유로에서 분기되어 상기 제4유로와 연결된 제1바이패스유로, 상기 실외콘덴서의 인접한 후단에서 상기 제3유로에서 분기되는 제2바이패스유로를 통해 상기 실외콘덴서에서 공급되는 냉매를 일시적으로 저장하고, 저장된 냉매를 액상 냉매와 기상 냉매로 분리한 후 기상 냉매를 상기 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터; 상기 제1바이패스유로 상에 구비되며, 난방모드 중 실외콘덴서에 착상발생 시, 난방제습모드 중 실외콘덴서에 착상발생 시, 냉방 배터리협조냉각 시, 배터리협조냉각 시에 냉각수와 열교환으로 냉매를 응축시키는 배터리칠러; 상기 실외콘덴서와 인접하게 배치되는 라디에이터와 전력전자부품(PE:Power Electronics) 및 상기 배터리칠러와 배터리를 연결하여 냉각수를 순환시키는 냉각수라인; 상기 제2유로, 상기 제3유로, 상기 제1바이패스유로 상에 구비되어 상기 제2유로, 상기 제3유로, 상기 제1바이패스유로로 이동되는 냉매를 감압하는 팽창밸브부; 상기 압축기와 인접한 상기 제5유로 상, 상기 실외콘덴서와 인잡하게 구비되어 상기 제5유로로 이동되는 냉매의 압력과 온도, 외기의 온도를 측정하는 센서부; 상기 제3유로에서 분기되어 상기 어큐뮬레이터와 연결되는 제2바이패스유로가 분기되는 지점에 구비되는 개페밸브; 및 상기 팽창밸브부, 상기 센서부 및 상기 개폐밸브와 연결되며, 상기 센서부가 측정한 냉매의 압력과 온도 및 외기의 온도를 토대로 각각의 모드에 대응하여 상기 팽창밸브부를 선택적으로 개폐하면서 상기 개폐밸브의 개폐방향을 제어하는 제어부를 포함하는 차량용 냉난방 시스템을 제공한다.
따라서, 냉난방 시 수냉식콘덴서가 아닌 공랭식인 실외콘덴서를 기본으로 사용하여 공기열원 흡열 및 배터리칠러를 통한 수열원 흡열이 동시에 가능하게 하여 증발기측 및 압축기의 과열도에 대한 여유범위 확보가 가능하다.

Description

차량용 냉난방 시스템{Automotive air conditioning system}

본 발명은 차량용 냉난방 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실외콘덴서에서 외기와 열교환된 냉매를 이용하여 차량의 냉난방을 실시하는 차량용 냉난방 시스템에 관한 것이다.

한국 공개특허 제10-2012-0059730호(2012.06.11)에 기재된 배경기술을 참조하면, 종래에는 열교환기(수냉식콘덴서)를 가지고 응축기와 증발기의 역할을 동시에 하는 시스템으로 냉각수의 온도에 의해 냉매의 온도를 방열(냉방 시), 흡열(난방 시)을 함으로써 냉방 시 냉매온도가 높아짐에 따라 전력전자부품(PE;Power Electronics) 냉각을 위한 냉각수온이 높아져서 전력전자부품의 효율이 떨어질 수 있는 문제가 있으며, 난방 시 전력전자부품의 냉각수를 통해 얻을 수 있는 열원이 전력전자부품 효율증가로 점점 줄어들게 됨으로써 냉매의 흡열을 위한 열원확보에 한계가 생기고 있다.

또한, 압축기에서 토출된 고온고압의 기체냉매를 콘덴싱과정을 통한 직정한 과냉을 통한 냉매엔탈피 힘 고압(Pd)의 최소화가 냉방회로상 이루어져야 하지만 기존 회로상의 부품만으론 일정범위 내에서만 육성이 가능하여 압축기 소모동력의 최소화에 한계가 있다.

또한 난방 시 히트펌프시스템만으론 계속적인 흡열원부족에 의한 고전압PTC의 작동범위 및 시간이 증가하게 되며 이는 주행거리 축소라는 문제점을 유발한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 히트펌프시스템에서 냉난방 시 사용되는 콘덴서는 수냉식이 아닌 공랭식을 기본으로 하면서 난방 시 공랭식콘덴서인 실외콘덴서를 통한 공기열원 흡열 및 배터리칠러를 통한 수열원 흡열이 동시에 가능하게 하여 증발기측 및 압축기의 과열도에 대한 여유범위 확보가 가능하며, 공기열원방식과 수열원방식의 난방모드가 동시 혹은 별도로 구성이 가능하면서 제습모드 시의 회로구성 또한 가능하도록 하는 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 고온고압의 냉매가 유입되고 유입된 냉매를 공조케이스 내를 유동하는 공기와 열교환하여 난방모드 시 실내를 난방시키는 실내콘덴서; 상기 실내콘덴서와 제2유로에 의해 연결되며, 상기 실내콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 외부 공기와의 열교환으로 냉매를 응축시키는 실외콘덴서; 상기 실외콘덴서와 제3유로에 의해 연결되며, 상기 실외콘덴서에서 토출되는 냉매를 입입하여 냉매를 기화시키면서 공조케이스를 통해 차량의 실내로 공급되는 공기와 열교환으로 차량 실내를 냉방시키는 증발기; 상기 증발기와 제4유로에 의해 연결되고 상기 압축기와 제5유로에 의해 연결되며, 각각의 모드 시 상기 증발기에서 공급되는 냉매 및 상기 제3유로에서 분기되어 상기 제4유로와 연결된 제1바이패스유로, 상기 실외콘덴서의 인접한 후단에서 상기 제3유로에서 분기되는 제2바이패스유로를 통해 상기 실외콘덴서에서 공급되는 냉매를 일시적으로 저장하고, 저장된 냉매를 액상 냉매와 기상 냉매로 분리한 후 기상 냉매를 상기 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터; 상기 제1바이패스유로 상에 구비되며, 난방모드 중 실외콘덴서에 착상발생 시, 난방제습모드 중 실외콘덴서에 착상발생 시, 냉방 배터리협조냉각 시, 배터리협조냉각 시에 냉각수와 열교환으로 냉매를 응축시키는 배터리칠러; 상기 실외콘덴서와 인접하게 배치되는 라디에이터와 전력전자부품(PE:Power Electronics) 및 상기 배터리칠러와 배터리를 연결하여 냉각수를 순환시키는 냉각수라인; 상기 제2유로, 상기 제3유로, 상기 제1바이패스유로 상에 구비되어 상기 제2유로, 상기 제3유로, 상기 제1바이패스유로로 이동되는 냉매를 감압하는 팽창밸브부; 상기 압축기와 인접한 상기 제5유로 상, 상기 실외콘덴서와 인잡하게 구비되어 상기 제5유로로 이동되는 냉매의 압력과 온도, 외기의 온도를 측정하는 센서부; 상기 제3유로에서 분기되어 상기 어큐뮬레이터와 연결되는 제2바이패스유로가 분기되는 지점에 구비되는 개페밸브; 및 상기 팽창밸브부, 상기 센서부 및 상기 개폐밸브와 연결되며, 상기 센서부가 측정한 냉매의 압력과 온도 및 외기의 온도를 토대로 각각의 모드에 대응하여 상기 팽창밸브부를 선택적으로 개폐하면서 상기 개폐밸브의 개폐방향을 제어하는 제어부를 포함하는 차량용 냉난방 시스템을 제공한다.

본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템에 있어서, 상기 어큐뮬레이터의 내부에는 액상의 냉매를 기화시키는 탄소방열복합소재의 히터봉이 구비될 수 있으며, 상기 히터봉에 의해 상기 압축기로 공급되는 냉매의 과열도가 증대될 수 있다.

상기 냉각수라인은 상기 라디에이터와 전력전자부품을 연결하여 냉각수를 순환시키는 제1냉각수라인과, 상기 배터리칠러와 배터리를 연결하여 냉각수를 순환시키는 제2냉각수라인과, 상기 제1냉각수라인 및 제2냉각수라인으로 순환되는 냉각수가 저장되는 리저버탱크와, 상기 제1냉각수라인과 상기 제2냉각수라인의 연결상태를 조절하는 냉각수라인 개폐밸브를 포함할 수 있다.

상기 제1냉각수라인은 상기 제1냉각수라인 상에 구비되며 상기 제1냉각수라인으로 순환되는 냉각수의 흐름을 전환하는 제1방향전환밸브와, 상기 제1방향전환밸브와 연결되는 냉각수바이패스라인과, 상기 리저버탱크에 저장된 냉각수를 상기 제1냉각수라인으로 순환시키는 동력을 제공하는 제1펌프를 포함할 수 있으며, 상기 냉각수라인 개폐밸브와 상기 전력전자부품은 상기 제1냉각수라인 상에 구비될 수 있다.

상기 제2냉각수라인은 상기 제2냉각수라인 상에 구비되며 상기 제2냉각수라인으로 순환되는 냉각수의 흐름을 전환하는 제2방향전환밸브와, 상기 리저버탱크에 저장된 냉각수를 상기 제2냉각수라인으로 순환시키는 동력을 제공하는 제2펌프와, 상기 제2냉각수라인으로 순환되는 냉각수를 가열하는 수가열히터를 포함할 수 있으며, 상기 배터리는 상기 제2냉각수라인 상에 구비될 수 있다.

상기 팽창밸브부는 상기 제2유로 상에서 상기 실외콘덴서의 전단에 구비되며 난방모드 시, 난방제습모드 시에 상기 실내콘덴서에서 상기 제2유로로 이동되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 제1전자식팽창밸브와, 상기 제3유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되며 냉방모드 시, 난방제습모드 중 실외콘덴서에 착상발생 시, 냉방 배터리협조냉각 시에 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 솔레노이드팽창밸브와, 상기 제1바이패스유로 상에서 난방모드 중 실외콘덴서에 착상발생 시, 난방제습모드 중 실외콘덴서에 착상발생 시, 냉방 배터리협조냉각 시, 배터리협조냉각 시에 상기 배터리칠러로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 제2전자식팽창밸브를 포함할 수 있다.

상기 개폐밸브는 3웨이밸브가 사용될 수 있으며, 상기 센서부는 상기 제5유로 상에 구비되며 상기 제5유로로 이동되는 냉매의 압력과 온도를 측정하는 PT센서와, 상기 실외콘덴서와 인접하게 구비되어 외기의 온도를 측정하는 외기온도센서를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템에 있어서, 냉방모드 시, 상기 실외콘덴서의 후단에 구비되는 개폐밸브는 상기 증발기 방향으로 개방될 수 있고, 상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 완전 개방될 수 있으며, 상기 제1바이패스유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브는 닫힐 수 있고, 상기 제3유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 열리면서 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있으며, 냉각수는 상기 냉각수라인의 냉각수라인 개폐밸브가 열려 분리된 제1냉각수라인 및 제2냉각수라인으로 순환될 수 있고, 상기 제1냉각수라인의 냉각수바이패스라인으로 냉각수가 공급되지만 상기 제1냉각수라인의 제1방향전환밸브에 의해 상기 냉각수바이패스라인은 상기 제1냉각수라인과 연결되지 않을 수 있다.

난방모드 시, 상기 실외콘덴서의 후단에 구비되는 개폐밸브는 상기 증발기 방향 및 상기 어큐뮬레이터 방향으로 개방될 수 있고, 상기 제3유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 닫힐 수 있으며, 상기 제1바이패스유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브는 완전 개방될 수 있고, 상기 제2유로 상에서 상기 실외콘덴서의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 열리면서 상기 실외콘덴서로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있으며, 냉각수는 상기 냉각수라인의 냉각수라인 개폐밸브가 닫혀 연결된 제1냉각수라인과 제2냉각수라인의 일부로 순환할 수 있고, 상기 제1냉각수라인의 제1방향전환밸브와 상기 제2냉각수라인의 제2방향전환밸브에 의해 상기 라이디에이터와 상기 배터리로 냉각수가 순환되지 않을 수 있다.

난방모드 중 실외콘덴서에 착상발생 시, 상기 실외콘덴서의 후단에 구비되는 개폐밸브는 상기 증발기 방향으로 개방될 수 있고, 상기 제3유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 닫힐 수 있으며, 상기 제2유로 상에서 상기 실외콘덴서의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 완전 개방될 수 있고, 상기 제1바이패스유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브는 열리면서 상기 배터리칠러로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있으며, 냉각수는 상기 냉각수라인의 냉각수라인 개폐밸브가 닫혀 연결된 제1냉각수라인과 제2냉각수라인의 일부로 순환할 수 있고, 상기 제1냉각수라인의 제1방향전환밸브에 의해 냉각수바이패스라인은 밀폐될 수 있으며, 상기 제2냉각수라인의 제2방향전환밸브에 의해 상기 배터리로 냉각수가 순환되지 않을 수 있다.

난방제습모드 시, 상기 실외콘덴서의 후단에 구비되는 개폐밸브는 상기 증발기 방향 및 상기 어큐뮬레이터 방향으로 개방될 수 있고, 상기 제1바이패스유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브는 닫힐 수 있으며, 상기 제3유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 열릴 수 있고, 상기 제2유로 상에서 상기 실외콘덴서의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 열리면서 상기 실외콘덴서로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있으며, 냉각수는 상기 냉각수라인의 냉각수라인 개폐밸브가 닫혀 연결된 제1냉각수라인과 제2냉각수라인의 일부로 순환할 수 있고, 상기 제1냉각수라인의 제1방향전환밸브에 의해 냉각수바이패스라인은 밀폐될 수 있으며, 상기 제2냉각수라인의 제2방향전환밸브에 의해 상기 배터리로 냉각수가 순환되지 않을 수 있다.

난방제습모드 중 실외콘덴서에 착상발생 시, 상기 실외콘덴서의 후단에 구비되는 개폐밸브는 상기 증발기 방향으로 개방될 수 있고, 상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 완전 개방될 수 있으며, 상기 제1바이패스유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브와 상기 제3유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 열리면서 상기 상기 배터리칠러와 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있으며, 냉각수는 상기 냉각수라인의 냉각수라인 개폐밸브가 닫혀 연결된 제1냉각수라인과 제2냉각수라인의 일부로 순환할 수 있고, 상기 제1냉각수라인의 제1방향전환밸브에 의해 냉각수바이패스라인은 밀폐될 수 있으며, 상기 제2냉각수라인의 제2방향전환밸브에 의해 상기 배터리로 냉각수가 순환되지 않을 수 있다.

냉방 배터리협조모드 시, 상기 실외콘덴서의 후단에 구비되는 개폐밸브는 상기 증발기 방향으로 개방될 수 있고, 상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 완전 개방될 수 있으며, 상기 제1바이패스유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브와 상기 제3유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 열리면서 상기 상기 배터리칠러와 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있으며, 냉각수는 상기 냉각수라인의 냉각수라인 개폐밸브가 열려 분리된 제1냉각수라인 및 제2냉각수라인으로 순환될 수 있고, 상기 제1냉각수라인의 제1방향전환밸브에 의해 냉각수바이패스라인은 밀폐될 수 있다.

배터리협조냉각 시, 상기 실외콘덴서의 후단에 구비되는 개폐밸브는 상기 증발기 방향으로 개방될 수 있고, 상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 완전 개방될 수 있으며, 상기 제3유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 닫힐 수 있고, 상기 제1바이패스유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브는 열리면서 상기 상기 배터리칠러로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있으며, 냉각수는 상기 냉각수라인의 냉각수라인 개폐밸브가 열려 분리된 제1냉각수라인 및 제2냉각수라인으로 순환될 수 있고, 상기 제1냉각수라인의 냉각수바이패스라인으로 냉각수가 공급되지만 상기 제1냉각수라인의 제1방향전환밸브에 의해 상기 냉각수바이패스라인은 상기 제1냉각수라인과 연결되지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템은 냉난방 시 수냉식콘덴서가 아닌 공랭식인 실외콘덴서를 기본으로 사용하여 공기열원 흡열 및 배터리칠러를 통한 수열원 흡열이 동시에 가능하게 하여 증발기측 및 압축기의 과열도에 대한 여유범위 확보가 가능하고, 공기열원방식과 수열원방식의 난방모드가 동시 혹은 별도로 구성이 가능하면서 제습모드 시의 회로구성 또한 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 냉난방 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 차량용 냉난방 시스템의 냉방모드 시 냉매 및 냉각수가 순환되는 상태를 도시한 도면이다.
도 3는 도 1에 도시된 차량용 냉난방 시스템의 난방모드 시 냉매 및 냉각수가 순환되는 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 차량용 냉난방 시스템의 난방모드 중 실외콘덴서에 착상발생 시 냉매 및 냉각수가 순환되는 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 차량용 냉난방 시스템의 난방제습모드 시 냉매 및 냉각수가 순환되는 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 차량용 냉난방 시스템의 난방제습모드 중 실외콘덴서에 착상발생 시 냉매 및 냉각수가 순환되는 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 차량용 냉난방 시스템의 냉방 배터리협조모드 시 냉매 및 냉각수가 순환되는 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 차량용 냉난방 시스템의 배터리협조냉각 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 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 냉난방 시스템(100)은 압축기(1100)와, 실내콘덴서(1200)와, 실외콘덴서(1300)와, 증발기(1400)와, 어큐뮬레이터(1500)와, 배터리칠러(1600)와, 냉각수라인(1700)과, 팽창밸브부(1800)와, 센서부(1900)와, 개폐밸브(2000)와, 제어부(2100)를 포함한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 냉난방 시스템(100)은 냉매가 순환하는 냉매순환라인 상에는 압축기(1100), 실내콘덴서(1200), 실외콘덴서(1300), 증발기(1400)가 연결되며, 전기자동차 또는 하이브리드 자동차에 적용되는 것이 바람직하다.

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.

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.

상기 실내콘덴서(1200)는 공조케이스(C) 내에 구비되며, 상기 실내콘덴서(1200)는 상기 압축기(1100)에서 토출되는 고온고압의 냉매(기체)를 제1유로(R1)를 통해 인입한다. 상기 실내콘덴서(1200)가 공조케이스(C)를 통해 차량 실내로 공급되는 공기와의 열교환을 통해 내부로 공급된 고온고압의 냉매(기체)를 응축시키면서 그 응축열로 공기를 가열하여, 차량 실내의 난방이 이루어지도록 한다.

상기 공조케이스(C)의 구조 및 공조케이스(C)가 공기를 인입한 후 열교환된 공기를 차량의 실내로 공급하여 난방이 이루어지도록 하는 과정은 공지된 기술인 바, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 실내콘덴서(1200)의 출력단은 제2유로(R2)와 연결되고, 상기 제2유로(R2)는 실외콘덴서(1300)와 연결된다. 상기 실외콘덴서(1300)는 상기 제2유로(R2)를 통해 인입되는 냉매를 외부공기와의 열교환으로 냉매를 응축시킨 후 출력단을 통해 제3유로(R3)로 배출한다. 상기 제3유로(R3)는 증발기(1400)와 연결되어 상기 실외콘덴서(1300)에서 응축된 후 출력되는 냉매를 상기 증발기(1400)로 공급하며, 상기 증발기(1400)는 인입된 냉매를 기화시키면서 공조케이스(C)를 통해 차량의 실내로 공급되는 공기와 열교환으로 차량 실내를 냉방시키는 역할을 한다.

상기 실외콘덴서(1300)는 상기 실내콘덴서(1200)로부터 냉매를 인입하여 외부공기와의 열교환으로 냉매를 응축하는데, 상기 실외콘덴서(1300)는 차량 구동부(구동모터, 미도시)에 구비된 라디에이터(RAD)에 근접하게 배치되어 입력측을 통해 인입된 냉매를 외부공기와 열교환하여 응축한 후 제3유로(R3)로 배출한다.

상기 증발기(1400)는 제4유로(R4)에 의해 어큐뮬레이터(1500)와 연결되며, 상기 어큐뮬레이터(1500)는 상기 증발기(1400)와 상기 압축기(1100) 사이에 구비되어 공급되는 냉매를 일시적으로 저장하면서 인입된 냉매를 액상 냉매와 기상 냉매로 분리하고 분리된 기상 냉매를 제5유로(R5)를 통해 상기 압축기(1100)로 공급한다.

상기 어큐뮬레이터(1500)는 후술되는 각각의 모드 시 상기 증발기(1400)에서 공급되는 냉매 및 상기 제3유로(R3)에서 분기되어 상기 제4유로(R4)와 연결된 제1바이패스유로(BR1), 상기 실외콘덴서(1300)의 인접한 후단에서 상기 제3유로(R3)에서 분기되는 제2바이패스유로(BR2)를 통해 상기 실외콘덴서(1300)에서 공급되는 냉매를 일시적으로 저장하고, 저장된 냉매를 액상 냉매와 기상 냉매로 분리한 후 기상 냉매를 상기 압축기(1100)로 공급하는 역할을 한다. 상기 어큐뮬레이터(1500)의 내부에는 공급된 액상의 냉매를 기화시키는 탄소발열복합소재의 히터봉(미도시)이 구비되는 것이 바람하며, 상기 어큐뮬레이터(1500)의 내부에 히터봉(미도시)이 구비됨에 따라 상기 압축기(1100)로 공급되는 냉매의 과열도를 증대시킬 수 있으며, 그로 인해 난방 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

상기 실외콘덴서(1300)에서 상기 증발기(1400)를 연결하는 제3유로(R3)에서 분기되어 상기 증발기(1400)와 상기 어큐뮬레이터(1500)를 연결하는 제4유로(R4)와 연결되는 제1바이패스유로(BR1) 상에는 배터리칠러(1600)가 구비된다. 상기 배터리칠러(1600)는 난방모드 중 실외콘덴서에 착상발생 시, 난방제습모드 중 실외콘덴서에 착상발생 시 실외콘덴서(130)의 흡열역할을 대신하며, 냉방 배터리협조모드 시, 배터리협조냉각 시 후술되는 냉각수라인(1700)으로 유동하는 냉각수와 상기 제1바이패스라인(BR1)으로 유동하는 냉매를 열교환하여 배터리(B)를 냉각시키는 역할을 한다.

상기 실외콘덴서(1300)와 인접하게 배치되는 라디에이터(RAD)와 상기 배터리칠러(1600)는 냉각수라인(1700)에 의해 연결되어 냉각수가 순환되고, 상기 냉각수라인(1700)은 상기 라디에이터(RAD)와 전력전자부품(PE;Power Electronics)을 연결하는 제1냉각수라인(1710)과, 상기 배터리칠러(1600)와 배터리(B)를 연결하는 제2냉각수라인(1720)과, 리저버탱크(1730)와, 냉각수라인 개폐밸브(1740)를 포함한다.

상기 리저버탱크(1730)에는 상기 제1냉각수라인(1710) 및 제2냉각수라인(1720)으로 순환되는 냉각수가 저장되며, 상기 제1냉각수라인(1710)과 상기 제2냉각수라인(1720)은 냉각수라인 개폐밸브(1740)의 개폐에 의해 연결되거나 차단되게 되고, 상기 냉각수라인 개폐밸브(1740)는 후술되는 제어부(2100)에 의해 개폐가 제어되는 것이 바람직하다.

상기 제1냉각수라인(1710)은 제1방향전환밸브(1711), 냉각수바이패스라인(1712), 제1펌프(1713)를 포함한다. 상기 제1방향전환밸브(1711)는 상기 제1냉각수라인(1710)으로 순환되는 냉각수의 흐름을 전환하는 역할을 하고, 상기 제1방향전환밸브(1711)는 냉각수바이패스라인(1712)과 연결되며, 상기 제1방향전환밸브(1711)에 의해 방향이 전환된 냉각수는 상기 냉각수바이패스라인(1712)을 통해 상기 리저버탱크(1730)로 이동된다. 상기 제1방향전환밸브(1711)의 개폐방향에 따라 제1냉각수라인(1710)으로 순환되는 냉각수가 상기 라이디에터(RAD)를 거쳐 순환되거나 상기 라디에이터(RAD)를 거치지 않고 순환되게 된다. 상기 제1냉각수라인(1710) 상에는 제1펌프(1713)가 구비되며, 상기 제1펌프(1713)에 의해 상기 리저버탱크(1730)에 저장된 냉각수가 상기 제1냉각수라인(1710)으로 순환되고, 상기 전력전자부품(PE)과 상기 냉각수라인 개폐밸브(1740)는 상기 제1냉각수라인(1710) 상에 위치하는 것이 바람직하다.

상기 제2냉각수라인(1720)은 제2방향전환밸브(1721), 제2펌프(1722), 수가열히터(1723)를 포함한다. 상기 제2방향전환밸브(1721)는 상기 제2냉각수라인(1720)으로 순환되는 냉각수의 흐름을 전환하는 역할을 하며, 상기 제2방향전환밸브(1721)의 개폐방향에 따라 상기 제2냉각수라인(1720)으로 순환되는 냉각수가 상기 배터리칠러(1600)로 순환되거나 순환되지 않게 된다.

상기 제2냉각수라인(1720) 상에는 제2펌프(1722)가 구비되며, 상기 제2펌프(1722)에 의해 상기 리저버탱크(1730)에 저장된 냉각수가 상기 제2냉각수라인(1720)으로 순환되고, 상기 수가열히터(1723)는 상기 제2냉각수라인(1720)으로 순환되는 냉각수를 가열하는 역할을 한다.

상기 제2유로(R2), 상기 제3유로(R3), 상기 제1바이패스유로(BR1) 상에는 팽창밸브부(1800)가 구비되며, 상기 팽창밸브부(1800)는 상기 제2유로(R2), 상기 제3유로(R3), 상기 제1바이패스유로(BR1)를 선택적으로 개폐하면서 이동되는 냉매를 감압하는 역할을 한다.

상기 팽창밸브부(1800)는 제1전자식팽창밸브(1810)와, 솔레노이드팽창밸브(1820)와, 제2전자식팽창밸브(1830)를 포함한다. 상기 제1전자식팽창밸브(1810)는 난방모드, 난방제습모드 시 상기 실내콘덴서(1200)를 통과하여 상기 제2유로(R2)로 이동되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 역할을 한다. 상기 솔레노이드팽창밸브(1820)는 상기 증발기(1400)와 인접한 제3유로(R3) 상에 구비되며 냉방모드, 난방제습모드 중 실외콘덴서에 착상발생 시, 냉방 배터리협조냉각 시 상기 실외콘덴서(1300)를 통과하여 상기 증발기(1400)로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 역할을 한다. 상기 제2전자식팽창밸브(1830)는 상기 배터리칠러(1600)와 인접하게 바이패스유로(BR) 상에 구비되며, 냉방 배터리협조모드, 냉각모드 시 상기 실외콘덴서(1300)를 통과하여 상기 배터리칠러(1600)로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 역할을 한다. 상기 제2전자식팽창밸브(1830)는 상기 배터리칠러(1600)와 인접하게 제1바이패스유로(BR1) 상에 구비되며, 난방모드 중 실외콘덴서에 착상발생 시, 난방제습모드 중 실외콘덴서에 착상발생 시, 냉방 배터리협조냉각 시, 배터리협보냉각 시에 상기 실외콘덴서(1300)를 통과하여 상기 배터리칠러(1600)로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 역할을 한다.

상기 압축기(1100)와 인접한 제5유로(R5) 상, 상기 실외콘덴서(1300)와 인접하게 센서부(1900)가 구비되며, 상기 센서부(1900)는 상기 제5유로(R5)로 이동되는 냉매의 압력과 온도 및 상기 실외콘덴서(1300)와 인접한 외기의 온도를 측정하는 역할을 한다.

상기 센서부(1900)는 PT센서(1910)와, 외기온도센서(1920)를 포함한다. 상기 PT센서(1910)는 상기 압축기(1100)와 인접한 제5유로(R5) 상에 구비되어 상기 제5유로(R5)를 통해 상기 압축기(1100)로 공급되는 냉매의 압력과 온도를 측정하는 역할을 하고, 상기 외기온도센서(1920)는 상기 실외콘덴서(1300)와 인접하게 구비되어 외기의 온도를 측정하는 역할을 하며, 상기 센서부(1900)는 후술되는 제어부(2100)와 연결된다.

상기 실외콘덴서(1300)의 후단의 제3유로(R3) 상에는 상기 어큐뮬레이터(1500)와 연결되는 제2바이패스유로(BR2)가 분기되는 지점에 개폐밸브(2000)가 구비되며, 상기 개폐밸브(2000)로는 3웨이밸브가 사용되는 것이 바람직하고, 상기 개폐밸브(2000)와 상기 센서부(1900) 및 상기팽창밸브부(1800)는 제어부(2100)와 연결된다.

상기 제어부(2100)는 상기 센서부(1900)가 측정한 냉매의 압력과 온도 및 외기의 온도를 토대로 각각의 모드에 대응하여 상기 팽창밸브부(1800)를 선택적으로 개폐하면서 상기 개폐밸브(2000)의 개폐방향을 제어하는 역할을 한다.

도 2를 참조하면, 냉방모드 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내콘덴서(1200), 실외콘덴서(1300), 증발기(1400), 어큐뮬레이터(1500), 압축기(1100)로 순환하면서 차량 실내의 냉방을 수행하게 된다.

냉방모드 시, 상기 제3유로(R3) 상에서 상기 실외콘덴서(1300)의 후단에 구비되는 개폐밸브(2000)는 상기 증발기(1400) 측으로 개방되어 상기 실외콘덴서(1300)에서 토출되는 냉매를 상기 증발기(1400) 측으로 공급되도록 한다.

상기 제2유로(R2) 상에 구비되는 제1전자식팽창밸브(1810)는 완전 개방되어 제2유로(R2)로 이동되는 냉매를 상기 실외콘덴서(1300)로 공급하고, 상기 제1바이패스유로(BR1) 상에 구비되는 제2전자식팽창밸브(1830)는 닫혀 상기 제3유로(R3)로 이동되는 냉매가 상기 제1바이패스유로(BR1)로 이동되지 않도록 한다.

상기 제3유로(R3) 상에서 상기 증발기(1400)의 전단에 구비되는 솔레노이드팽창밸브(1820)는 상기 제3유로(R3)로 이동되는 냉매를 팽창시킨 후 상기 증발기(1400)로 공급하며, 상기 솔레노이드팽창밸브(1820)는 상기 증발기(1400)로 냉매를 공급하기 위해 열리는 것이 바람직하다. 상기 증발기(1400)를 통과한 냉매는 상기 어큐뮬레이터(1500)를 거쳐 액상 냉매와 기상 냉매로 분리되고, 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(1100)로 순환된다.

냉각수의 흐름을 살펴보면, 냉각수라인(1700)의 냉각수라인 개폐밸브(1740)가 열려 제1냉각수라인(1710)과 제2냉각수라인(1720)은 분리되며, 리저버탱크(1730)에 저장된 냉각수가 분리된 제1냉각수라인(1710)으로 냉각수가 순환된다. 상기 제1냉각수라인(1710)의 제1방향전환밸브(1711)는 상기 냉각수바이패스라인(1712)와 상기 제1냉각수라인(1710)이 연결되지 않도록 개폐되어 상기 냉각수바이패스라인(1712)으로는 냉각수가 공급되지만 상기 냉각수바이패스라인(1712)으로 공급된 냉각수가 상기 제1냉각수라인(1710)으로 순환되지 않게 된다.

도 3을 참조하면, 난방모드 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내콘덴서(1200), 실외콘덴서(1300)를 거친 후 일부의 냉매는 제1바이패스유로(BR1)를 통해 배터리칠러(1600), 어큐뮬레이터(1500), 압축기(1100)로 순환하고, 상기 실외콘덴서(1300)를 거친 다른 일부의 냉매는 제2바이패스유로(BR2)를 통해 어큐뮬레이터(1500), 압축기(1100)로 순환하면서 차량 실내의 난방을 수행하게 된다. 상기 센서부(1900)의 외기온도센서(1920)가 측정한 외기온도가 0℃ 이하일 경우에는 난방모드로 전환된다.

난방모드 시, 상기 제3유로(R3) 상에서 상기 실외콘덴서(1300)의 후단에 구비되는 개폐밸브(2000)는 상기 증발기(1400)의 방향 및 상기 어큐뮬레이터(1500) 방향으로 개방되어 상기 실외콘덴서(1300)에서 토출되는 냉매를 상기 증발기(1400) 측과 상기 제2바이패스유로(BR2)로 공급되도록 한다.

상기 제2유로(R2) 상에서 상기 실외콘덴서(1300)의 전단에 구비되는 제1전자식팽창밸브(1810)는 열려 상기 제2유로(R2)로 이동되는 냉매를 상기 실외콘덴서(1300)로 공급하면서 상기 실외콘덴서(1300)로 공급되는 냉매를 팽창시킨다. 상기 제3유로(R3) 상에서 상기 증발기(1400)의 전단에 구비되는 솔레노이드팽창밸브(1820)는 닫혀 상기 제3유로(R3)로 이동되는 냉매가 상기 증발기(1400)로 공급되지 않도록 한다. 상기 제3유로(R3)에서 분기되는 제1바이패스유로(BR1) 상에 구비되는 제2전자식팽창밸브(1830)는 완전 개방되어 상기 제3유로(R3)로 이동되는 냉매가 상기 제1바이패스유로(BR1)를 통해 상기 배터리칠러(1600)를 거쳐 어큐뮬레이터(1500)로 공급되도록 한다.

냉각수의 흐름을 살펴보면, 냉각수라인(1700)의 냉각수라인 개폐밸브(1740)는 닫혀 제1냉각수라인(1710)과 제2냉각수라인(1720)를 연결하며, 연결된 제1냉각수라인(1710)과 제2냉각수라인(1720)의 일부로 냉각수가 순환하고, 상기 제1냉각수라인(1710)과 상기 제2냉각수라인(1720)에 각각 구비되는 제1방향전환밸브(1711)와 제2방향전환밸브(1721)에 의해 라디에이터(RAD)와 배터리(B)로는 냉각수가 순환되지 않는 것이 바람직하다.

도 4를 참조하면, 난방모드 중 실외콘덴서에 착상발생 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내콘덴서(1200), 실외콘덴서(1300), 배터리칠러(1600), 어큐뮬레이터(1500), 압축기(1100)로 순환하면서 차량 실내의 난방 및 실외콘덴서(1300)의 제상을 수행하게 된다.

난방모드 중 실외콘덴서에 착상발생 시, 상기 제3유로(R3) 상에서 상기 실외콘덴서(1300)의 후단에 구비되는 개폐밸브(2000)는 상기 증발기(1400) 측으로 개방되어 상기 실외콘덴서(1300)에서 토출되는 냉매를 상기 증발기(1400) 측으로 공급되도록 한다.

상기 제2유로(R2) 상에 구비되는 제1전자식팽창밸브(1810)는 완전 개방되어 제2유로(R2)로 이동되는 냉매를 상기 실외콘덴서(1300)로 공급하고, 상기 제3유로(R3) 상에서 상기 증발기(1400)의 전단에 구비되는 솔레노이드팽창밸브(1820)는 닫혀 상기 제3유로(R3)로 이동되는 냉매가 상기 증발기(1400)로 공급되지 않도록 한다. 상기 제3유로(R3)에서 분기되는 제1바이패스유로(BR1) 상에 구비되는 제2전자식팽창밸브(1830)는 열려 상기 제1바이패스유로(BR1)로 냉매를 이동시키며 이동되는 냉매를 팽창시킨 후 통해 배터리칠러(1600)를 거쳐 어큐뮬레이터(1500)로 공급되게 한다.

냉각수의 흐름을 살펴보면, 냉각수라인(1700)의 냉각수라인 개폐밸브(1740)는 닫혀 제1냉각수라인(1710)과 제2냉각수라인(1720)를 연결하며, 연결된 제1냉각수라인(1710)과 제2냉각수라인(1720)의 일부로 냉각수가 순환한다. 상기 제1냉각수라인(1710)의 제1방향전환밸브(1711)에 의해 냉각수바이패스라인(1712)은 밀폐되어 라디에이터(RAD)로 냉각수가 순환되며, 상기 제2냉각수라인(1720)의 제2방향전환밸브(1721)에 의해 배터리(B)로는 냉각수가 순환되지 않게 된다.

도 5를 참조하면, 난방제습모드 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내콘덴서(1200), 실외콘덴서(1300)를 거친 후 일부의 냉매는 제3유로(R3)를 통해 증발기(1400), 어큐뮬레이터(1500), 압축기(1100)로 순환하고, 상기 실외콘덴서(1300)를 거친 다른 일부의 냉매는 제2바이패스유로(BR2)를 통해 어큐뮬레이터(1500), 압축기(1100)로 순환하면서 차량 실내의 난방 및 제습을 수행하게 된다.

난방제습모드 시, 상기 제3유로(R3) 상에서 상기 실외콘덴서(1300)의 후단에 구비되는 개폐밸브(2000)는 상기 증발기(1400)의 방향 및 상기 어큐뮬레이터(1500) 방향으로 개방되어 상기 실외콘덴서(1300)에서 토출되는 냉매를 상기 증발기(1400) 측과 상기 제2바이패스유로(BR2)로 공급되도록 한다.

상기 제2유로(R2) 상에서 상기 실외콘덴서(1300)의 전단에 구비되는 제1전자식팽창밸브(1810)는 열려 상기 제2유로(R2)로 이동되는 냉매를 상기 실외콘덴서(1300)로 공급하면서 상기 실외콘덴서(1300)로 공급되는 냉매를 팽창시킨다. 상기 제3유로(R3) 상에서 상기 증발기(1400)의 전단에 구비되는 솔레노이드팽창밸브(1820)는 열려 상기 제3유로(R3)로 이동되는 냉매가 상기 증발기(1400)로 공급하며, 상기 제3유로(R3)에서 분기되는 제1바이패스유로(BR1) 상에 구비되는 제2전자식팽창밸브(1830)는 닫혀 상기 제3유로(R3)로 이동되는 냉매가 상기 제1바이패스유로(BR1)로 이동되지 않도록 한다.

도 6을 참조하면, 난방제습모드 중 실외콘덴서에 착상발생 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내콘덴서(1200), 실외콘덴서(1300)를 거친 후 일부의 냉매는 증발기(1400), 어큐뮬레이터(1500), 압축기(1100)로 순환하고, 상기 실외콘덴서(1300)를 거친 다른 일부의 냉매는 배터리칠러(1600), 어큐뮬레이터(1500), 압축기(1100)로 순환하면서 차량 실내의 난방과 제습 및 실외콘덴서(1300)의 제상을 수행하게 된다.

난방제습모드 중 실외콘덴서에 착상발생 시, 상기 제3유로(R3) 상에서 상기 실외콘덴서(1300)의 후단에 구비되는 개폐밸브(2000)는 상기 증발기(1400) 측으로 개방되어 상기 실외콘덴서(1300)에서 토출되는 냉매를 상기 증발기(1400) 측으로 공급되도록 한다.

상기 제2유로(R2) 상에 구비되는 제1전자식팽창밸브(1810)는 완전 개방되어 제2유로(R2)로 이동되는 냉매를 상기 실외콘덴서(1300)로 공급하고, 상기 제3유로(R3) 상에서 상기 증발기(1400)의 전단에 구비되는 솔레노이드팽창밸브(1820)는 제3유로(R3)로 이동되는 냉매를 팽창시킨 후 상기 증발기(1400)로 공급하며, 상기 제3유로(R3)에서 분기되는 제1바이패스유로(BR1) 상에 구비되는 제2전자식팽창밸브(1830)는 열려 상기 제1바이패스유로(BR1)로 냉매를 이동시키며 이동되는 냉매를 팽창시킨 후 통해 배터리칠러(1600)를 거쳐 어큐뮬레이터(1500)로 공급되게 한다.

도 7을 참조하면, 냉방 배터리협조냉각 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내콘덴서(1200), 실내콘덴서(1300)를 거친 후 일부의 냉매는 증발기(1400), 어큐뮬레이터(1500), 압축기(1100)로 순환하고, 상기 실외콘덴서(1300)를 거친 다른 일부의 냉매는 배터리칠러(1600), 어큐뮬레이터(1500), 압축기(1100)로 순환하면서 차량 실내의 냉방을 수행하게 된다.

냉방 배터리협조냉각 시, 상기 제3유로(R3) 상에서 상기 실외콘덴서(1300)의 후단에 구비되는 개폐밸브(2000)는 상기 증발기(1400) 측으로 개방되어 상기 실외콘덴서(1300)에서 토출되는 냉매를 상기 증발기(1400) 측으로 공급되도록 한다.

냉각수의 흐름을 살펴보면, 냉각수라인(1700)의 냉각수라인 개폐밸브(1740)가 열려 제1냉각수라인(1710)과 제2냉각수라인(1720)은 분리되며, 리저버탱크(1730)에 저장된 냉각수가 분리된 제1냉각수라인(1710) 및 제2냉각수라인(1720)으로 냉각수가 순환되고, 상기 제1냉각수라인(1710)의 제1방향전환밸브(1711)에 의해 냉각수바이패스라인(1712)은 밀폐되어 라디에이터(RAD)로 냉각수가 순환되게 된다.

도 8을 참조하면, 배터리협조냉각 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내콘덴서(1200), 실외콘덴서(1300), 배터리칠러(1600), 어큐뮬레이터(1500), 압축기(1100)로 순환하면서 차량의 배터리를 냉각시키게 된다.

배터리협조냉각 시, 상기 제3유로(R3) 상에서 상기 실외콘덴서(1300)의 후단에 구비되는 개폐밸브(2000)는 상기 증발기(1400)의 방향으로 개방되어 상기 실외콘덴서(1300)에서 토출되는 냉매를 상기 증발기(1400) 측으로 공급되도록 한다.

상기 제2유로(R2) 상에 구비되는 제1전자식팽창밸브(1810)는 완전 개방되어 제2유로(R2)로 이동되는 냉매를 상기 실외콘덴서(1300)로 공급하고, 상기 제3유로(R3) 상에서 상기 증발기(1400)의 전단에 구비되는 솔레노이드팽창밸브(1820)는 닫혀 상기 제3유로(R3)로 이동되는 냉매가 상기 제1바이패스유로(BR1)로 이동되도록 한다.

상기 제3유로(R3)에서 분기되는 제1바이패스유로(BR1) 상에 구비되는 제2전자식팽창밸브(1830)는 열려 상기 제1바이패스유로(BR1)로 냉매를 이동시키며 이동되는 냉매를 팽창시킨 후 통해 배터리칠러(1600)를 거쳐 어큐뮬레이터(1500)로 공급되게 한다.

냉각수의 흐름을 살펴보면, 냉각수라인(1700)의 냉각수라인 개폐밸브(1740)가 열려 제1냉각수라인(1710)과 제2냉각수라인(1720)은 분리되며, 리저버탱크(1730)에 저장된 냉각수가 제1냉각수라인(1710)으로 순환된다. 상기 제1냉각수라인(1710)의 제1방향전환밸브(1711)는 상기 냉각수바이패스라인(1712)와 상기 제1냉각수라인(1710)이 연결되지 않도록 개폐되어 상기 냉각수바이패스라인(1712)으로는 냉각수가 공급되지만 상기 냉각수바이패스라인(1712)으로 공급된 냉각수가 상기 제1냉각수라인(1710)으로 순환되지 않게 된다.

따라서, 냉난방 시 수냉식콘덴서가 아닌 공랭식인 실외콘덴서(1300)를 기본으로 사용하여 공기열원 흡열 및 배터리칠러(1600)를 통한 수열원 흡열이 동시에 가능하게 하여 증발기측 및 압축기의 과열도에 대한 여유범위 확보가 가능하고, 공기열원방식과 수열원방식의 난방모드가 동시 혹은 별도로 구성이 가능하면서 제습모드 시의 회로구성 또한 가능하다.

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 : 실내콘덴서 1300 : 실외콘덴서
1400 : 증발기 1500 : 어큐뮬레이터
1600 : 배터리칠러 1700 : 냉각수라인
1710 : 제1냉각수라인 1720 : 제2냉각수라인
1730 : 리저버탱크 1740 : 냉각수라인 개폐밸브
1800 : 팽창밸브부 1810 : 제1전자식팽창밸브
1820 : 솔레노이드팽창밸브 1830 : 제2전자식팽창밸브
1900 : 센서부 1910 : PT센서
1920 : 외기온도센서 2000 : 개폐밸브
2100 : 제어부

Claims

유입된 냉매를 압축하여 고온고압의 기체상태로 토출하는 압축기;
상기 압축기와 제1유로에 의해 연결되며, 상기 압축기에서 토출되는 고온고압의 냉매가 유입되고 유입된 냉매를 공조케이스 내를 유동하는 공기와 열교환하여 난방모드 시 실내를 난방시키는 실내콘덴서;
상기 실내콘덴서와 제2유로에 의해 연결되며, 상기 실내콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 외부 공기와의 열교환으로 냉매를 응축시키는 실외콘덴서;
상기 실외콘덴서와 제3유로에 의해 연결되며, 상기 실외콘덴서에서 토출되는 냉매를 입입하여 냉매를 기화시키면서 공조케이스를 통해 차량의 실내로 공급되는 공기와 열교환으로 차량 실내를 냉방시키는 증발기;
상기 증발기와 제4유로에 의해 연결되고 상기 압축기와 제5유로에 의해 연결되며, 각각의 모드 시 상기 증발기에서 공급되는 냉매 및 상기 제3유로에서 분기되어 상기 제4유로와 연결된 제1바이패스유로, 상기 실외콘덴서의 인접한 후단에서 상기 제3유로에서 분기되는 제2바이패스유로를 통해 상기 실외콘덴서에서 공급되는 냉매를 일시적으로 저장하고, 저장된 냉매를 액상 냉매와 기상 냉매로 분리한 후 기상 냉매를 상기 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터;
상기 제1바이패스유로 상에 구비되며, 난방모드 중 실외콘덴서에 착상발생 시, 난방제습모드 중 실외콘덴서에 착상발생 시, 냉방 배터리협조냉각 시, 배터리협조냉각 시에 냉각수와 열교환으로 냉매를 응축시키는 배터리칠러;
상기 실외콘덴서와 인접하게 배치되는 라디에이터와 전력전자부품(PE:Power Electronics) 및 상기 배터리칠러와 배터리를 연결하여 냉각수를 순환시키는 냉각수라인;
상기 제2유로, 상기 제3유로, 상기 제1바이패스유로 상에 구비되어 상기 제2유로, 상기 제3유로, 상기 제1바이패스유로로 이동되는 냉매를 감압하는 팽창밸브부;
상기 압축기와 인접한 상기 제5유로 상, 상기 실외콘덴서와 인잡하게 구비되어 상기 제5유로로 이동되는 냉매의 압력과 온도, 외기의 온도를 측정하는 센서부;
상기 제3유로에서 분기되어 상기 어큐뮬레이터와 연결되는 제2바이패스유로가 분기되는 지점에 구비되는 개페밸브; 및
상기 팽창밸브부, 상기 센서부 및 상기 개폐밸브와 연결되며, 상기 센서부가 측정한 냉매의 압력과 온도 및 외기의 온도를 토대로 각각의 모드에 대응하여 상기 팽창밸브부를 선택적으로 개폐하면서 상기 개폐밸브의 개폐방향을 제어하는 제어부를 포함하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 어큐뮬레이터의 내부에는 액상의 냉매를 기화시키는 탄소방열복합소재의 히터봉이 구비되며, 상기 히터봉에 의해 상기 압축기로 공급되는 냉매의 과열도가 증대되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각수라인은,
상기 라디에이터와 전력전자부품을 연결하여 냉각수를 순환시키는 제1냉각수라인과,
상기 배터리칠러와 배터리를 연결하여 냉각수를 순환시키는 제2냉각수라인과,
상기 제1냉각수라인 및 제2냉각수라인으로 순환되는 냉각수가 저장되는 리저버탱크와,
상기 제1냉각수라인과 상기 제2냉각수라인의 연결상태를 조절하는 냉각수라인 개폐밸브를 포함하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 제1냉각수라인은,
상기 제1냉각수라인 상에 구비되며 상기 제1냉각수라인으로 순환되는 냉각수의 흐름을 전환하는 제1방향전환밸브와,
상기 제1방향전환밸브와 연결되는 냉각수바이패스라인과,
상기 리저버탱크에 저장된 냉각수를 상기 제1냉각수라인으로 순환시키는 동력을 제공하는 제1펌프를 포함하며,
상기 냉각수라인 개폐밸브와 상기 전력전자부품은 상기 제1냉각수라인 상에 구비되는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 제2냉각수라인은,
상기 제2냉각수라인 상에 구비되며 상기 제2냉각수라인으로 순환되는 냉각수의 흐름을 전환하는 제2방향전환밸브와,
상기 리저버탱크에 저장된 냉각수를 상기 제2냉각수라인으로 순환시키는 동력을 제공하는 제2펌프와,
상기 제2냉각수라인으로 순환되는 냉각수를 가열하는 수가열히터를 포함하며,
상기 배터리는 상기 제2냉각수라인 상에 구비되는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 팽창밸브부는,
상기 제2유로 상에서 상기 실외콘덴서의 전단에 구비되며 난방모드 시, 난방제습모드 시에 상기 실내콘덴서에서 상기 제2유로로 이동되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 제1전자식팽창밸브와,
상기 제3유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되며 냉방모드 시, 난방제습모드 중 실외콘덴서에 착상발생 시, 냉방 배터리협조냉각 시에 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 솔레노이드팽창밸브와,
상기 제1바이패스유로 상에서 난방모드 중 실외콘덴서에 착상발생 시, 난방제습모드 중 실외콘덴서에 착상발생 시, 냉방 배터리협조냉각 시, 배터리협조냉각 시에 상기 배터리칠러로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 제2전자식팽창밸브를 포함하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 개폐밸브는 3웨이밸브가 사용되며,
상기 센서부는,
상기 제5유로 상에 구비되며 상기 제5유로로 이동되는 냉매의 압력과 온도를 측정하는 PT센서와,
상기 실외콘덴서와 인접하게 구비되어 외기의 온도를 측정하는 외기온도센서를 포함하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
냉방모드 시, 상기 실외콘덴서의 후단에 구비되는 개폐밸브는 상기 증발기 방향으로 개방되고,
상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 완전 개방되며, 상기 제1바이패스유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브는 닫히고, 상기 제3유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 열리면서 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시키며,
냉각수는 상기 냉각수라인의 냉각수라인 개폐밸브가 열려 분리된 제1냉각수라인 및 제2냉각수라인으로 순환되고, 상기 제1냉각수라인의 냉각수바이패스라인으로 냉각수가 공급되지만 상기 제1냉각수라인의 제1방향전환밸브에 의해 상기 냉각수바이패스라인은 상기 제1냉각수라인과 연결되지 않는 것을 특징으로 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
난방모드 시, 상기 실외콘덴서의 후단에 구비되는 개폐밸브는 상기 증발기 방향 및 상기 어큐뮬레이터 방향으로 개방되고,
상기 제3유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 닫히며, 상기 제1바이패스유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브는 완전 개방되고, 상기 제2유로 상에서 상기 실외콘덴서의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 열리면서 상기 실외콘덴서로 공급되는 냉매를 팽창시키며,
냉각수는 상기 냉각수라인의 냉각수라인 개폐밸브가 닫혀 연결된 제1냉각수라인과 제2냉각수라인의 일부로 순환하고, 상기 제1냉각수라인의 제1방향전환밸브와 상기 제2냉각수라인의 제2방향전환밸브에 의해 상기 라이디에이터와 상기 배터리로 냉각수가 순환되지 않는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
난방모드 중 실외콘덴서에 착상발생 시, 상기 실외콘덴서의 후단에 구비되는 개폐밸브는 상기 증발기 방향으로 개방되고,
상기 제3유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 닫히며, 상기 제2유로 상에서 상기 실외콘덴서의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 완전 개방되고, 상기 제1바이패스유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브는 열리면서 상기 배터리칠러로 공급되는 냉매를 팽창시키며,
냉각수는 상기 냉각수라인의 냉각수라인 개폐밸브가 닫혀 연결된 제1냉각수라인과 제2냉각수라인의 일부로 순환하고, 상기 제1냉각수라인의 제1방향전환밸브에 의해 냉각수바이패스라인은 밀폐되며, 상기 제2냉각수라인의 제2방향전환밸브에 의해 상기 배터리로 냉각수가 순환되지 않는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
난방제습모드 시, 상기 실외콘덴서의 후단에 구비되는 개폐밸브는 상기 증발기 방향 및 상기 어큐뮬레이터 방향으로 개방되고,
상기 제1바이패스유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브는 닫히며, 상기 제3유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 열리고, 상기 제2유로 상에서 상기 실외콘덴서의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 열리면서 상기 실외콘덴서로 공급되는 냉매를 팽창시키며,
냉각수는 상기 냉각수라인의 냉각수라인 개폐밸브가 닫혀 연결된 제1냉각수라인과 제2냉각수라인의 일부로 순환하고, 상기 제1냉각수라인의 제1방향전환밸브에 의해 냉각수바이패스라인은 밀폐되며, 상기 제2냉각수라인의 제2방향전환밸브에 의해 상기 배터리로 냉각수가 순환되지 않는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
난방제습모드 중 실외콘덴서에 착상발생 시, 상기 실외콘덴서의 후단에 구비되는 개폐밸브는 상기 증발기 방향으로 개방되고,
상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 완전 개방되며, 상기 제1바이패스유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브와 상기 제3유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 열리면서 상기 상기 배터리칠러와 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시키며,
냉각수는 상기 냉각수라인의 냉각수라인 개폐밸브가 닫혀 연결된 제1냉각수라인과 제2냉각수라인의 일부로 순환하고, 상기 제1냉각수라인의 제1방향전환밸브에 의해 냉각수바이패스라인은 밀폐되며, 상기 제2냉각수라인의 제2방향전환밸브에 의해 상기 배터리로 냉각수가 순환되지 않는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
냉방 배터리협조모드 시, 상기 실외콘덴서의 후단에 구비되는 개폐밸브는 상기 증발기 방향으로 개방되고,
상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 완전 개방되며, 상기 제1바이패스유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브와 상기 제3유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 열리면서 상기 상기 배터리칠러와 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시키며,
냉각수는 상기 냉각수라인의 냉각수라인 개폐밸브가 열려 분리된 제1냉각수라인 및 제2냉각수라인으로 순환되고, 상기 제1냉각수라인의 제1방향전환밸브에 의해 냉각수바이패스라인은 밀폐되는 것을 특징으로 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
배터리협조냉각 시, 상기 실외콘덴서의 후단에 구비되는 개폐밸브는 상기 증발기 방향으로 개방되고,
상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 완전 개방되며, 상기 제3유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 닫히고, 상기 제1바이패스유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브는 열리면서 상기 상기 배터리칠러로 공급되는 냉매를 팽창시키며,
냉각수는 상기 냉각수라인의 냉각수라인 개폐밸브가 열려 분리된 제1냉각수라인 및 제2냉각수라인으로 순환되고, 상기 제1냉각수라인의 냉각수바이패스라인으로 냉각수가 공급되지만 상기 제1냉각수라인의 제1방향전환밸브에 의해 상기 냉각수바이패스라인은 상기 제1냉각수라인과 연결되지 않는 것을 특징으로 차량용 냉난방 시스템.