KR20230014545A - 전기차량용 공조 시스템 - Google Patents

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KR20230014545A
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refrigerant
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신기영
권동호
김명회
한승식
나선익
김귀택
김민수
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Abstract

본 발명에서는 제습제 코팅 열교환기를 이용하여 공조시 공조 시스템이 감당하는 열적 부하가 저감되고, 제습제 코팅 열교환기의 재생시 전장기기를 냉각함에 따른 폐열을 이용함에 따라 에너지 효율이 향상된 전기차량용 공조 시스템이 소개된다.

Description

전기차량용 공조 시스템 {AIR CONDITIONER SYSTEM FOR ELECTRIC MOTOR VEHICLE}
본 발명은 제습제 코팅 열교환기를 이용하여 공조시 공조 시스템이 감당하는 열적 부하가 저감되고, 제습제 코팅 열교환기의 재생시 전장기기를 냉각함에 따른 폐열을 이용함에 따라 에너지 효율이 향상되는 전기차량용 공조 시스템에 관한 것이다.
최근 환경친화적 기술의 구현 및 에너지 고갈 등의 문제해결을 사회적 이슈로 대두되고 있는 것이 전기자동차이다. 전기자동차는 배터리로부터 전기를 공급받아 동력을 출력하는 모터를 이용하여 작동한다. 따라서, 이산화탄소의 배출이 없고, 소음이 아주 작으며, 모터의 에너지효율은 엔진의 에너지효율보다 높은 장점이 있어 친환경 자동차로 각광받고 있다.
이러한 전기자동차를 구현함에 있어 핵심기술은 배터리 모듈과 관련한 기술이며, 최근 배터리의 경량, 소형화, 짧은 충전시간 등에 대한 연구가 활발히 이루어 지고 있다. 배터리 모듈은 최적의 온도환경에서 사용하여야 최적의 성능과 긴 수명을 유지할 수 있다. 그러나 구동 중 발생하는 열과 외부의 온도변화에 의해 최적의 온도환경에서 사용하기 어려운 실정이다.
또한, 전기자동차는 내연기관처럼 별도의 엔진에서 연소시 발생되는 폐열원이 없어 전기식 난방장치로 겨울철 차량 실내난방을 수행하고, 또한 혹한기시 배터리 충방전 성능을 향상시키기 위해 웜업이 필요하므로, 별도의 냉각수 가열식 전기 히터를 각각 구성하여 사용한다. 즉, 배터리 모듈의 최적 온도환경 유지를 위해, 배터리 모듈 온도조절을 위한 냉난방 시스템은 차량 실내 공조를 위한 냉난방 시스템과 별도로 운용하는 기술이 사용되고 있다.
이러한 전기자동차는 공조시스템이 감당하는 열적 부하가 클수록, 전기에너지의 소모량이 커져 운행거리가 단축된다. 특히, 공조시스템의 냉방 또는 겨울철 제습시, 공조시스템의 에너지 소모량이 커지게 된다. 즉, 냉방 부하는 잠열 부하와 현열 부하로 이루어지며, 냉방 부하의 상당 부분을 응축 잠열부하가 차지하게 된다. 또한, 겨울철 제습시, 제습을 위해 노점 이하로 공기를 냉각하여 수중기를 응축 후 다시 재가열하여 공기를 제공해야함에 따라 에너지 손실이 발생된다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2008-0092527 A (2008.10.16)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 제습제 코팅 열교환기를 이용하여 공조시 공조 시스템이 감당하는 열적 부하가 저감되도록 하고, 제습제 코팅 열교환기의 재생시 전장기기를 냉각함에 따른 폐열을 이용함에 따라 에너지 효율이 향상되는 전기차량용 공조 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기차량용 공조 시스템은 냉매가 순환되며, 압축기, 응축기, 팽창기, 증발기가 포함되는 냉매라인; 냉각수가 순환되며, 공조공기 내의 수분을 제거하도록 이루어진 제습열교환기, 라디에이터 열교환기, 전장기기 및 제습열교환기의 제습 또는 재생 여부에 따라 냉각수의 유통방향을 전환시키는 전환밸브를 포함하는 냉각수라인; 및 공기가 제습열교환기와 증발기를 선택적으로 통과하도록 하고, 제습열교환기, 응축기, 증발기 중 어느 하나 이상을 통과한 공기가 선택적으로 실내에 공급되도록 하는 공기라인;을 포함한다.
외기가 순환되며, 냉매라인의 냉매와 외기가 열교환되도록 하는 외부열교환기를 포함하고, 냉각수라인의 라디에이터 열교환기와 연결되어 외기와 냉각수라인의 냉각수가 열교환되도록 하는 열교환라인;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
냉매라인에서 팽창기는 외부열교환기의 전단에 배치되는 제1팽창기와 외부열교환기 후단에 배치되는 제2팽창기로 구성된 것을 특징으로 한다.
공기라인은, 공기를 유통시키는 제1블로워를 포함하고, 제습열교환기를 통과하여 외부로 토출되도록 연장된 제1라인; 공기를 유통시키는 제2블로워와 공기가 증발기 또는 응축기에 선택적으로 통과되도록 하는 온도조절밸브를 포함하는 제2라인; 및 제1라인의 제습열교환기 후단에서 제1분기밸브를 매개로 분기되어 증발기 전단에 제2분기밸브를 매개로 연결되는 제3라인;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
실내 냉방 및 제습이 요구되는 경우, 냉매라인에서 제1팽창기가 개방되고 제2팽창기에서 냉매가 팽창되며, 냉각수라인에는 전환밸브에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기, 제습열교환기, 전장기기 순으로 유통되는 것을 특징으로 한다.
제1라인에 유통되는 공기는 제1분기밸브 및 제2분기밸브에 의해 제2라인으로 합류되고, 제2라인에 유통되는 공기와 함께 증발기를 통과하여 온도조절밸브에 의해 응축기를 바이패스하여 실내에 토출되는 것을 특징으로 한다.
실내 냉방 및 제습열교환기의 재생이 요구되는 경우, 냉매라인에서 제1팽창기가 개방되고 제2팽창기에서 냉매가 팽창되며, 냉각수라인에는 전환밸브에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기, 전장기기, 제습열교환기 순으로 유통되는 것을 특징으로 한다.
제1라인에 유통되는 공기는 제1분기밸브에 의해 외부로 토출되고, 제2라인에 유통되는 공기는 제2분기밸브에 의해 증발기를 통과하며 온도조절밸브에 의해 응축기를 바이패스하여 실내에 토출되는 것을 특징으로 한다.
냉매라인에는 외부열교환기와 제2팽창기 사이에 바이패스밸브를 매개로 분기되어 증발기와 압축기 사이에 연결되는 바이패스라인이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
실내 난방 및 제습이 요구되는 경우, 냉매라인에서 제1팽창기가 팽창되고 바이패스밸브에 의해 냉매가 증발기를 바이패스하며, 냉각수라인에는 전환밸브에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기, 제습열교환기, 전장기기 순으로 유통되는 것을 특징으로 한다.
제1라인에 유통되는 공기는 제1분기밸브 및 제2분기밸브에 의해 제2라인으로 합류되고, 온도조절밸브에 의해 제2라인에 유통되는 공기와 함께 응축기를 통과하여 실내에 토출되는 것을 특징으로 한다.
실내 난방 및 제습열교환기의 재생이 요구되는 경우, 냉매라인에서 제1팽창기가 팽창되고 바이패스밸브에 의해 냉매가 증발기를 바이패스하며, 냉각수라인에는 전환밸브에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기, 전장기기, 제습열교환기 순으로 유통되는 것을 특징으로 한다.
제1라인에 유통되는 공기는 제1분기밸브에 의해 외부로 토출되고, 제2라인에 유통되는 공기는 제2분기밸브 및 온도조절밸브에 의해 응축기를 통과하여 실내에 토출되는 것을 특징으로 한다.
제1라인에는 제3분기밸브에서 분기되어 실내의 전면유리로 연장된 디프로스트라인이 마련된 것을 특징으로 한다.
응축기는 제1응축기와 제2응축기로 분할 구성되고, 제2라인은 제1응축기를 통과하여 전면유리로 연장된 제1공조라인과, 제2응축기를 통과하여 각 실내토출 부위로 연장된 제2공조라인이 구성되며, 제1라인에는 제3분기밸브에서 분기되어 제1응축기의 전단에 연결되는 제3공조라인이 구성된 것을 특징으로 한다.
공조라인은, 공기를 유통시키는 단일 블로워를 포함하고 제습열교환기를 통과하여 증발기 전단에 연결되며 제습열교환기의 후단에 제3분기밸브가 마련된 제4라인과, 제4라인에서 제4분기밸브를 매개로 분기되어 공기가 증발기 또는 응축기에 선택적으로 통과되도록 하는 온도조절밸브를 포함하는 제5라인으로 구성된 것을 특징으로 한다.
실내 냉방 및 제습이 요구되는 경우, 냉매라인에서 제1팽창기가 개방되고 제2팽창기에서 냉매가 팽창되며, 냉각수라인에는 전환밸브에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기, 제습열교환기, 전장기기 순으로 유통되는 것을 특징으로 한다.
단일 블로워에 의해 제4라인에 유통되는 공기는 제3분기밸브 및 제4분기밸브에 의해 제습열교환기를 통과 후 증발기를 통과하고 온도조절밸브에 의해 응축기를 바이패스하여 실내에 토출되는 것을 특징으로 한다.
실내 냉방 및 제습열교환기의 재생이 요구되는 경우, 냉매라인에서 제1팽창기가 개방되고 제2팽창기에서 냉매가 팽창되며, 냉각수라인에는 전환밸브에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기, 전장기기, 제습열교환기 순으로 유통되는 것을 특징으로 한다.
단일 블로워에 의해 제4라인에 유통되는 공기의 일부는 제4분기밸브에 의해 제습열교환기를 통과하여 제3분기밸브에 의해 외부로 토출되고, 나머지 공기가 증발기를 통과하고 온도조절밸브에 의해 응축기를 바이패스하여 실내에 토출되는 것을 특징으로 한다.
냉매라인에는 외부열교환기와 제2팽창기 사이에 바이패스밸브를 매개로 분기되어 증발기와 압축기 사이에 연결되는 바이패스라인이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
실내 난방 및 제습이 요구되는 경우, 냉매라인에서 제1팽창기가 팽창되고 바이패스밸브에 의해 냉매가 증발기를 바이패스하며, 냉각수라인에는 전환밸브에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기, 제습열교환기, 전장기기 순으로 유통되는 것을 특징으로 한다.
단일 블로워에 의해 제4라인에 유통되는 공기는 제3분기밸브 및 제4분기밸브에 의해 제습열교환기를 통과 후 온도조절밸브에 의해 응축기를 통과하여 실내에 토출되는 것을 특징으로 한다.
실내 난방 및 제습열교환기의 재생이 요구되는 경우, 냉매라인에서 제1팽창기가 팽창되고 바이패스밸브에 의해 냉매가 증발기를 바이패스하며, 냉각수라인에는 전환밸브에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기, 전장기기, 제습열교환기 순으로 유통되는 것을 특징으로 한다.
단일 블로워에 의해 제4라인에 유통되는 공기의 일부는 제4분기밸브에 의해 제습열교환기를 통과하여 제3분기밸브에 의해 외부로 토출되고, 나머지 공기가 온도조절밸브에 의해 응축기를 통과하여 실내에 토출되는 것을 특징으로 한다.
열교환라인은 라디에이터 열교환기를 통과한 외기가 실내 또는 실외에 토출되도록 구성되고, 난방 및 제습이 요구된 상태에서 실내 난방의 요구온도가 낮을 경우, 냉각수라인에는 전환밸브에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기, 제습열교환기, 전장기기 순으로 유통되도록 하며, 단일 블로워에 의해 제4라인에 유통되는 공기는 제3분기밸브 및 제4분기밸브에 의해 제습열교환기를 통과 후 실내에 토출되고, 열교환라인에서 라디에이터 열교환기를 통과한 외기의 일부가 실내에 토출되는 것을 특징으로 한다.
열교환라인은 라디에이터 열교환기를 통과한 외기가 실내 또는 실외에 토출되도록 구성되고, 실내 난방 및 제습열교환기의 재생이 요구된 상태에서 실내 난방의 요구온도가 낮을 경우, 냉각수라인에는 전환밸브에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기, 전장기기, 제습열교환기 순으로 유통되도록 하며, 단일 블로워에 의해 제4라인에 유통되는 일부 공기는 제3분기밸브에 의해 외부로 토출되고, 제5라인에 유통되는 나머지 공기는 제4밸브에 의해 외부로 토출되며, 열교환라인에서 라디에이터 열교환기를 통과한 외기의 일부가 실내에 토출되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 전기차량용 공조 시스템은 제습제 코팅 열교환기를 이용하여 공조시 공조 시스템이 감당하는 열적 부하가 저감되고, 제습제 코팅 열교환기의 재생시 전장기기를 냉각함에 따른 폐열을 이용함에 따라 에너지 효율이 향상된다.
도 1은 본 발명에 따른 전기차량용 공조 시스템을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 냉방 및 제습을 설명하기 위한 도면.
도3 본 발명의 냉방 및 제습열교환기 재생을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 난방 및 제습을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 난방 및 제습열교환기의 재생을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 디프로스트 모드를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디프로스트 모드를 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 전기차량용 공조 시스템의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 9는 다른 실시예에 따른 냉방 및 제습을 설명하기 위한 도면.
도 10은 다른 실시예에 따른 냉방 및 제습열교환기 재생을 설명하기 위한 도면.
도 11은 다른 실시예에 따른 난방 및 제습을 설명하기 위한 도면.
도 12는 다른 실시예에 따른 난방 및 제습열교환기의 재생을 설명하기 위한 도면.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 난방 및 제습을 설명하기 위한 도면.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 난방 및 제습열교환기의 재생을 설명하기 위한 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기차량용 공조 시스템에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명에 따른 전기차량용 공조 시스템을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 냉방 및 제습을 설명하기 위한 도면이며, 도3 본 발명의 냉방 및 제습열교환기 재생을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 난방 및 제습을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명의 난방 및 제습열교환기의 재생을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 디프로스트 모드를 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디프로스트 모드를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 전기차량용 공조 시스템의 다른 실시예를 나타낸 도면이며, 도 9는 다른 실시예에 따른 냉방 및 제습을 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 다른 실시예에 따른 냉방 및 제습열교환기 재생을 설명하기 위한 도면이며, 도 11은 다른 실시예에 따른 난방 및 제습을 설명하기 위한 도면이고, 도 12는 다른 실시예에 따른 난방 및 제습열교환기의 재생을 설명하기 위한 도면이며, 도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 난방 및 제습을 설명하기 위한 도면이고, 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 난방 및 제습열교환기의 재생을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 전기차량용 공조 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 냉매가 순환되며, 압축기(11), 응축기(12), 팽창기(13), 증발기(14)가 포함되는 냉매라인(10); 냉각수가 순환되며, 공조공기 내의 수분을 제거하도록 이루어진 제습열교환기(21), 라디에이터 열교환기(22), 전장기기(23) 및 제습열교환기(21)의 제습 또는 재생 여부에 따라 냉각수의 유통방향을 전환시키는 전환밸브(24)를 포함하는 냉각수라인(20); 및 공기가 제습열교환기(21)와 증발기(14)를 선택적으로 통과하도록 하고, 제습열교환기(21), 응축기(12), 증발기(14) 중 어느 하나 이상을 통과한 공기가 선택적으로 실내에 공급되도록 하는 공기라인(30);을 포함한다.
여기서, 냉각수라인(20)에는 냉각수의 순환을 위해 펌프(25)가 마련될 수 있고, 냉매라인(10)에는 냉매의 원활한 순환 및 기체와 액채의 분리를 위해 기액분리기(15)가 더 마련될 수 있다.
본 발명에서 냉매의 순환 및 냉각수의 순환, 제습열교환기(21)의 제습 또는 재생 여부 등은 제어기에 의해 제어될 수 있다. 즉, 제어기는 실내에서 요구되는 온도, 제습 필요 여부에 따라 블로워, 밸브, 압축기(11), 펌프(25) 등 각 구성의 제어를 통해, 실내에서 요구하는 공조공기를 제공하도록 한다.
냉매라인(10)은 냉매가 압축기(11), 응축기(12), 팽창기, 증발기(14)를 순환함에 따라 공조공기를 냉각하도록 구성된다.
냉각수라인(20)에는 냉각수가 제습열교환기(21), 라디에이터 열교환기(22), 전장기기(23)를 순환함에 따라 열교환이 수행된다. 여기서, 제습열교환기(21)는 열교환기에 제습제가 도포되어 흡습시 발생하는 열량을 냉각수와 열교환함에 따라 제습이 수행되는 것으로, 제습제 코팅 열교환기(DCHE, Desiccant Coated Heat Exchanger)로 구성될 수 있다. 또한, 전장기기(23)는 모터나 OBC와 같은 전장부품으로 구성될 수 있다.
공기라인(30)은 외기 또는 내기가 제습열교환기(21)와 증발기(14)를 선택적으로 통과하도록 하고, 제습열교환기(21), 응축기(12), 증발기(14) 중 어느 하나 이상을 통과한 공기가 선택적으로 실내에 공급되도록 함으로써, 온도가 조절된 공기 또는 제습된 공기를 실내에 제공할 수 있다.
즉, 본 발명에서는 공기라인(30)을 통해 외기 또는 내기가 제습열교환기(21)를 통과할 경우 공기가 제습되고, 외기 또는 내기가 증발기(14)를 통과할 경우 공기가 냉각되며, 외기 또는 내기가 응축기(12)를 통과할 경우 공기가 가열됨에 따라 실내에서 요구하는 공조공기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 냉각수라인(20)에서 전환밸브(24)에 의해 냉각수의 유통경로가 전환됨에 따라 라디에이터 열교환기(22)에서 냉각된 냉각수가 제습열교환기(21)에 유통되거나 또는 전장기기(23)를 냉각함에 따라 가열된 냉각수가 제습열교환기(21)에 유통됨으로써 제습열교환기(21)의 제습 또는 재생이 수행된다.
즉, 제습열교환기(21)의 제습시, 제습열교환기(21)에 라디에이터 열교환기(22)에서 냉각된 냉각수가 유통되도록 하여, 제습열교환기(21)는 냉각수와 공기라인(30)을 통과하는 공기가 열교환되어 착습이 수행될 수 있다.
또한, 제습열교환기(21)의 재생시, 제습열교환기(21)에 전장기기(23)를 냉각함에 따라 가열된 냉각수가 유통되도록 하여, 제습열교환기(21)는 냉각수의 열원에 의해 재생이 수행된다.
이때, 공기라인(30)에서는 제습열교환기(21)에서 제습된 건조공기가 실내에 제공되도록 하고, 제습열교환기(21)의 재생시 발생되는 높은 습도의 공기는 외부로 방출되도록 한다.
이를 통해, 본 발명은 제습된 건조공기, 증발기(14)를 통과한 냉각공기, 응축기(12)를 통과한 난방공기를 선택적으로 실내에 제공함으로써 실내에서 요구하는 공조공기를 제공할 수 있고, 전장기기(23)를 냉각시킴에 따라 발생된 열을 이용하여 제습열교환기(21)의 재생을 수행함에 따라 에너지 효율이 향상된다.
한편, 본 발명은 외기가 순환되며, 냉매라인(10)의 냉매와 외기가 열교환되도록 하는 외부열교환기(41)를 포함하고, 냉각수라인(20)의 라디에이터 열교환기(22)와 연결되어 외기와 냉각수라인(20)의 냉각수가 열교환되도록 하는 열교환라인(40);을 더 포함할 수 있다.
즉, 열교환라인(40)에는 외기가 외부열교환기(41)와 라디에이터 열교환기(22)에 유통됨에 따라 외기가 외부열교환기(41)를 통해 냉매와 열교환되고, 외기가 라디에이터 열교환기(22)를 통해 냉각수와 열교환된다.
또한, 냉매라인(10)에서 팽창기는 외부열교환기(41)의 전단에 배치되는 제1팽창기(13a)와 외부열교환기(41) 후단에 배치되는 제2팽창기(13b)로 구성될 수 있다.
이처럼, 팽창기는 외부열교환기(41)를 중심으로 전후단에 각각 배치되는 제1팽창기(13a)와 제2팽창기(13b)로 구성됨으로써, 제1팽창기(13a)와 제2팽창기(13b)의 작동 여부에 따라 냉매라인(10)에 냉매를 이용한 냉각공기의 형성 또는 히트펌핑을 통해 공조효율을 향상시킬 수 있다.
일례로, 냉각 공기를 형성해야 하는 경우, 제1팽창기(13a)는 개방되고 제2팽창기(13b)는 냉매를 팽창시킨다. 이로 인해, 압축기(11)를 통과한 냉매는 응축기(12)와 함께 외부열교환기(41)에서도 열교환을 통한 냉매의 냉각이 수행됨에 따라 제2팽창기(13b)를 통과 후 증발기(14)에서 냉매와 공기의 열교환에 따른 냉각성능이 향상된다.
또한, 난방 공기를 형성해야 하는 경우, 제1팽창기(13a)는 냉매를 팽창시키고 제2팽창기(13b)는 개방된다. 이로 인해, 외부열교환기(41)는 증발기(14)의 역할을 대신함에 따라, 증발기(14)를 통한 냉각공기가 형성되지 않고, 난방 효율을 확보할 수 있다.
한편, 본 발명은 공기라인(30)에서 내기 또는 외기를 유통시키기 위한 블로워의 개수에 따라 다양한 실시예가 적용될 수 있다.
일실시예로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 공기라인(30)은, 공기를 유통시키는 제1블로워(31)를 포함하고, 제습열교환기(21)를 통과하여 외부로 토출되도록 연장된 제1라인(30a); 공기를 유통시키는 제2블로워(32)와 공기가 증발기(14) 또는 응축기(12)에 선택적으로 통과되도록 하는 온도조절밸브(33)를 포함하는 제2라인(30b); 및 제1라인(30a)의 제습열교환기(21) 후단에서 제1분기밸브(34)를 매개로 분기되어 증발기(14) 전단에 제2분기밸브(35)를 매개로 연결되는 제3라인(30c);을 포함한다.
이렇게, 공기라인(30)은 제1라인(30a), 제2라인(30b), 제3라인(30c)으로 구성되며, 제1라인(30a)에는 제1블로워(31)가 마련되어 제습열교환기(21)를 의한 건조공기 형성 또는 제습열교환기(21)의 재생이 수행되고, 제2라인(30b)에는 제2블로워(32)가 마련되어 공기가 온도조절밸브(33)에 의해 증발기(14) 또는 응축기(12)를 선택적으로 통과하여 공조공기로서 실내에 제공되도록 한다. 제3라인(30c)은 제1라인(30a)에서 형성된 건조공기가 제1분기밸브(34)와 제2분기밸브(35)에 의해 제2라인(30b)에 선택적으로 유통시키기 위한 것이다.
이를 통해, 본 발명은 실내에서 요구하는 공기를 제공할 수 있다.
즉, 실내 냉방 및 제습이 요구되는 경우, 냉매라인(10)에서 제1팽창기(13a)가 개방되고 제2팽창기(13b)에서 냉매가 팽창되며, 냉각수라인(20)에는 전환밸브(24)에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기(22), 제습열교환기(21), 전장기기(23) 순으로 유통되도록 한다.
또한, 제1라인(30a)에 유통되는 공기는 제1분기밸브(34) 및 제2분기밸브(35)에 의해 제2라인(30b)으로 합류되고, 제2라인(30b)에 유통되는 공기와 함께 증발기(14)를 통과하여 온도조절밸브(33)에 의해 응축기(12)를 바이패스하여 실내에 토출되도록 한다.
상세하게, 도 2에 도시된 바와 같이, 실내에 냉방공기를 제공하기 위해, 제1팽창기(13a)가 개방되고, 제2팽창기(13b)에서 냉매가 팽창됨으로써, 냉매라인(10)의 증발기(14)를 통과한 공기가 냉각되어 냉각공기가 형성된다.
또한, 냉각수라인(20)에는 전환밸브(24)에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기(22), 제습열교환기(21), 전장기기(23) 순으로 유통됨에 따라, 라디에이터 열교환기(22)에서 냉각된 냉각수가 제습열교환기(21)에 유통됨에 따라 제습열교환기(21)를 통과한 공기 내의 수분이 착습되어 건조공기가 형성된다.
이를 통해, 제1라인(30a)에 유통되는 공기는 제습열교환기(21)를 통과 후 제1분기밸브(34) 및 제2분기밸브(35)에 의해 제2라인(30b)으로 합류되고, 제2라인(30b)에 유통되는 공기와 함께 증발기(14)를 통과하여 냉각된다. 이러한 냉각공기는 제2라인(30b)에서 온도조절밸브(33)에 의해 응축기(12)를 바이패스하여 실내에 토출됨으로써, 제습된 냉각공기를 실내에 제공할 수 있다.
한편, 실내 냉방 및 제습열교환기(21)의 재생이 요구되는 경우, 냉매라인(10)에서 제1팽창기(13a)가 개방되고 제2팽창기(13b)에서 냉매가 팽창되며, 냉각수라인(20)에는 전환밸브(24)에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기(22), 전장기기(23), 제습열교환기(21) 순으로 유통되도록 한다.
또한, 제1라인(30a)에 유통되는 공기는 제1분기밸브(34)에 의해 외부로 토출되고, 제2라인(30b)에 유통되는 공기는 제2분기밸브(35)에 의해 증발기(14)를 통과하며 온도조절밸브(33)에 의해 응축기(12)를 바이패스하여 실내에 토출되도록 한다.
상세하게, 도 3에 도시된 바와 같이, 실내에 냉방공기를 제공하기 위해, 제1팽창기(13a)가 개방되고, 제2팽창기(13b)에서 냉매가 팽창됨으로써, 냉매라인(10)의 증발기(14)를 통과한 공기가 냉각되어 냉각공기가 형성된다.
또한, 냉각수라인(20)에는 전환밸브(24)에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기(22), 전장기기(23), 제습열교환기(21) 순으로 유통됨에 따라, 제습열교환기(21)에 전장기기(23)를 냉각하여 가열된 냉각수가 유통되어 제습열교환기(21)는 냉각수의 열원에 의해 재생이 수행된다.
이때, 제1라인(30a)에서 제습열교환기(21)를 통과함에 따라 수분이 포함된 공기는 제1분기밸브(34)에 의해 외부로 토출되고, 제2라인(30b)에 유통되는 공기는 제2분기밸브(35)에 의해 증발기(14)를 통과하여 냉각되며 온도조절밸브(33)에 의해 응축기(12)를 바이패스하여 실내에 토출됨으로써 냉각공기를 실내에 제공할 수 있다.
한편, 실내에 난방공기 제공을 위해, 냉매라인(10)에는 외부열교환기(41)와 제2팽창기(13b) 사이에 바이패스밸브(51)를 매개로 분기되어 증발기(14)와 압축기(11) 사이에 연결되는 바이패스라인(50)이 더 구비된다.
이러한 바이패스라인(50)은 일단이 외부열교환기(41)와 제2팽창기(13b) 사이에 연결되고, 타단이 기액분리기(15)에 연결될 수 있다.
이를 통해, 냉매라인(10)에 순환되는 냉매는 바이패스밸브(51)의 개폐 여부에 따라 냉매가 바이패스라인(50)으로 증발기(14)를 바이패스함으로써, 압축기(11), 응축기(12), 외부열교환기(41), 팽창기를 순환하는 냉매 흐름을 형성할 수 있다. 이로 인해, 증발기(14)를 통해 냉각공기가 형성되지 않고, 외부열교환기(41)가 증발기(14) 역할을 대신함에 따라, 응축기(12)를 통과한 난방공기를 실내에 제공할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 실내 난방 및 제습이 요구되는 경우, 냉매라인(10)에서 제1팽창기(13a)가 팽창되고 바이패스밸브(51)에 의해 냉매가 증발기(14)를 바이패스하며, 냉각수라인(20)에는 전환밸브(24)에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기(22), 제습열교환기(21), 전장기기(23) 순으로 유통되도록 한다.
또한, 제1라인(30a)에 유통되는 공기는 제1분기밸브(34) 및 제2분기밸브(35)에 의해 제2라인(30b)으로 합류되고, 온도조절밸브(33)에 의해 제2라인(30b)에 유통되는 공기와 함께 응축기(12)를 통과하여 실내에 토출되도록 한다.
상세하게, 도 4에 도시된 바와 같이, 실내에 난방공기를 제공하기 위해, 제1팽창기(13a)에서 냉매가 팽창되고, 바이패스밸브(51)에 의해 냉매가 증발기(14)를 바이패스함으로써, 외부열교환기(41)가 증발기(14)의 역할을 대신하며, 응축기(12)를 통해 난방공기가 형성된다.
또한, 냉각수라인(20)에는 전환밸브(24)에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기(22), 제습열교환기(21), 전장기기(23) 순으로 유통됨에 따라, 라디에이터 열교환기(22)에서 냉각된 냉각수가 제습열교환기(21)에 유통됨으로써 제습열교환기(21)를 통과한 공기 내의 수분이 착습되어 건조공기가 형성된다.
이를 통해, 제1라인(30a)에 유통되는 공기는 제습열교환기(21)를 통과 후 제1분기밸브(34) 및 제2분기밸브(35)에 의해 제2라인(30b)으로 합류된다. 이러한 건조공기는 제2라인(30b)에서 온도조절밸브(33)에 의해 응축기(12)를 통과하여 실내에 토출됨으로써, 제습된 난방공기를 실내에 제공할 수 있다.
한편, 실내 난방 및 제습열교환기(21)의 재생이 요구되는 경우, 냉매라인(10)에서 제1팽창기(13a)가 팽창되고 바이패스밸브(51)에 의해 냉매가 증발기(14)를 바이패스하며, 냉각수라인(20)에는 전환밸브(24)에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기(22), 전장기기(23), 제습열교환기(21) 순으로 유통된다.
또한, 제1라인(30a)에 유통되는 공기는 제1분기밸브(34)에 의해 외부로 토출되고, 제2라인(30b)에 유통되는 공기는 제2분기밸브(35) 및 온도조절밸브(33)에 의해 응축기(12)를 통과하여 실내에 토출되도록 한다.
상세하게, 도 5에 도시된 바와 같이, 실내에 난방공기를 제공하기 위해, 제1팽창기(13a)에서 냉매가 팽창되고, 바이패스밸브(51)에 의해 냉매가 증발기(14)를 바이패스함으로써, 외부열교환기(41)가 증발기(14)의 역할을 대신하며, 응축기(12)를 통해 난방공기가 형성된다.
또한, 냉각수라인(20)에는 전환밸브(24)에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기(22), 전장기기(23), 제습열교환기(21) 순으로 유통됨으로써, 제습열교환기(21)에 전장기기(23)를 냉각함에 따라 가열된 냉각수가 유통되어 제습열교환기(21)는 냉각수의 열원에 의해 재생이 수행된다.
이때, 제1라인(30a)에서 제습열교환기(21)를 통과함에 따라 수분이 포함된 공기는 제1분기밸브(34)에 의해 외부로 토출되고, 제2라인(30b)에 유통되는 공기는 제2분기밸브(35)에 의해 증발기(14) 및 응축기(12) 측으로 이동되며, 온도조절밸브(33)에 의해 응축기(12)를 통과하여 실내에 토출됨으로써 난방공기를 실내에 제공할 수 있다.
한편, 다른 실시예로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1라인(30a)에는 제3분기밸브(36)에서 분기되어 실내의 전면유리로 연장된 디프로스트라인(60)이 마련될 수 있다.
실내에는 각 좌석을 향한 통풍구를 포함하여 전면유리에도 공기가 송풍되도록 한다. 이는, 전면유리에 건조공기를 공급하여 전면유리에 서리를 제거하기 위한 것이다.
즉, 전면유리에 서리를 제거해야할 경우, 냉각수라인(20)에는 전환밸브(24)에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기(22), 제습열교환기(21), 전장기기(23) 순으로 유통되도록 한다. 이로 인해, 제습열교환기(21)를 통과하는 공기가 제습되고, 제1라인(30a)에서 제습열교환기(21)를 통과한 건조공기가 제3분기밸브(36)에 의해 디프로스트라인(60)으로 유통되어 전면유리로 송풍된다.
이에 따라, 본 발명을 통해 디프로스트 모드가 구현될 수 있다.
한편, 디프로스트 모드의 다른 실시예로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 응축기(12)는 제1응축기(12a)와 제2응축기(12b)로 분할 구성되고, 제2라인(30b)은 제1응축기(12a)를 통과하여 전면유리로 연장된 제1공조라인(30b-1)과, 제2응축기(12b)를 통과하여 각 실내토출 부위로 연장된 제2공조라인(30b-2)이 구성되며, 제1라인(30a)에는 제3분기밸브(36)에서 분기되어 제1응축기(12a)의 전단에 연결되는 제3공조라인(30a-1)이 구성될 수 있다.
여기서, 제1응축기(12a)와 제2응축기(12b)는 별개로 구성될 수 있으며, 하나의 응축기(12)에서 격막을 통해 분할되도록 구성될 수 있다.
이처럼, 제1응축기(12a)와 제2응축기(12b)로 분할됨으로써, 전면유리와 실내의 각 좌석을 향한 통풍구로 송풍되는 난방공기를 효율적으로 관리할 수 있다. 즉, 제1응축기(12a)와 제2응축기(12b)는 열용량이 상이하도록 구성하여, 전면유리를 포함한 각각의 통풍구에 대해 효율적인 공조공기를 제공할 수 있다.
이에 따라, 제2라인(30b)은 제1응축기(12a)를 통과하여 전면유리로 연장된 제1공조라인(30b-1)과, 제2응축기(12b)를 통과하여 각 실내토출 부위로 연장된 제2공조라인(30b-2)으로 분기된다.
또한, 제1라인(30a)에는 제3분기밸브(36)에서 분기되어 제1응축기(12a)의 전단에 연결되는 제3공조라인(30a-1)이 구성될 수 있다.
이를 통해, 전면유리에 서리를 제거해야할 경우, 냉각수라인(20)에는 전환밸브(24)에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기(22), 제습열교환기(21), 전장기기(23) 순으로 유통되도록 한다. 이로 인해, 제습열교환기(21)를 통과하는 공기가 제습되고, 제1라인(30a)에서 제습열교환기(21)를 통과한 건조공기가 제3분기밸브(36)에 의해 제3공조라인(30a-1)에서 제1공조라인(30b-1)으로 유통된다. 이에 따라, 건조공기는 제1응축기(12a)에서 가열되어 온도가 상승됨에 따라 건조된 난방공기로서 전면유리에 서리를 제거한다.
한편, 전면유리를 제외한 기타 송풍 영역에는 제2라인(30b)의 제2공조라인(30b-2)으로 유통되어 제2응축기(12b)를 통과함에 따라 난방공기기 실내의 각 송풍영역에 제공될 수 있다.
한편, 본 발명은 단일 블로워(31A)를 이용하여 낸난방 및 제습열교환기(21)의 제습 또는 재생을 수행할 수 있다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 공조라인은 공기를 유통시키는 단일 블로워(31A)를 포함하고 제습열교환기(21)를 통과하여 증발기(14) 전단에 연결되며 제습열교환기(21)의 후단에 제3분기밸브(36)가 마련된 제4라인(30d)과, 제4라인(30d)에서 제4분기밸브(37)를 매개로 분기되어 공기가 증발기(14) 또는 응축기(12)에 선택적으로 통과되도록 하는 온도조절밸브(33)를 포함하는 제5라인(30e)으로 구성될 수 있다.
이렇게, 단일 블로워(31A)가 마련될 경우 공조라인은 제4라인(30d)과 제5라인(30e)으로 구성될 수 있다. 여기서, 제4라인(30d)에는 단일 블로워(31A)가 마련되며, 제습열교환기(21)를 통한 건조공기 형성 또는 제습열교환기(21)의 재생이 수행되고, 제3분기밸브(36)를 통해 제습열교환기(21)를 통과한 건조공기가 제5라인(30e)으로 유통되도록 하거나 또는 외부로 배출되도록 한다.
제5라인(30e)은 제4라인(30d)에 제4분기밸브(37)를 매개로 분기되며, 공기가 온도조절밸브(33)에 의해 증발기(14) 또는 응축기(12)를 선택적으로 통과하여 공조공기로서 실내에 제공되도록 한다.
이를 통해, 본 발명은 실내에서 요구하는 공기를 제공할 수 있다.
즉, 실내 냉방 및 제습이 요구되는 경우, 냉매라인(10)에서 제1팽창기(13a)가 개방되고 제2팽창기(13b)에서 냉매가 팽창되며, 냉각수라인(20)에는 전환밸브(24)에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기(22), 제습열교환기(21), 전장기기(23) 순으로 유통되도록 한다.
또한, 단일 블로워(31A)에 의해 제4라인(30d)에 유통되는 공기는 제3분기밸브(36) 및 제4분기밸브(37)에 의해 제습열교환기(21)를 통과 후 증발기(14)를 통과하고 온도조절밸브(33)에 의해 응축기(12)를 바이패스하여 실내에 토출되도록 한다.
상세하게, 도 9에 도시된 바와 같이, 실내에 냉방공기를 제공하기 위해, 제1팽창기(13a)가 개방되고, 제2팽창기(13b)에서 냉매가 팽창됨으로써, 냉매라인(10)의 증발기(14)를 통과한 공기가 냉각되어 냉각공기가 형성된다.
또한, 냉각수라인(20)에는 전환밸브(24)에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기(22), 제습열교환기(21), 전장기기(23) 순으로 유통됨에 따라, 라디에이터 열교환기(22)에서 냉각된 냉각수가 제습열교환기(21)에 유통되어 제습열교환기(21)를 통과한 공기 내의 수분이 착습되어 건조공기가 형성된다.
이를 통해, 제4라인(30d)에서 단일 블로워(31A)에 의해 유통되는 공기는 제3분기밸브(36) 및 제4분기밸브(37)에 의해 제습열교환기(21)를 통과 후 제5라인(30e)으로 유통되고, 제5라인(30e)에서 온도조절밸브(33)에 의해 응축기(12)를 바이패스하여 실내에 토출됨으로써, 제습된 냉각공기를 실내에 제공될 수 있다.
한편, 실내 냉방 및 제습열교환기(21)의 재생이 요구되는 경우, 냉매라인(10)에서 제1팽창기(13a)가 개방되고 제2팽창기(13b)에서 냉매가 팽창되며, 냉각수라인(20)에는 전환밸브(24)에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기(22), 전장기기(23), 제습열교환기(21) 순으로 유통되도록 한다.
또한, 단일 블로워(31A)에 의해 제4라인(30d)에 유통되는 공기의 일부는 제4분기밸브(37)에 의해 제습열교환기(21)를 통과하여 제3분기밸브(36)에 의해 외부로 토출되고, 나머지 공기가 증발기(14)를 통과하고 온도조절밸브(33)에 의해 응축기(12)를 바이패스하여 실내에 토출되도록 한다.
상세하게, 도 10에 도시된 바와 같이, 실내에 냉방공기를 제공하기 위해, 제1팽창기(13a)가 개방되고, 제2팽창기(13b)에서 냉매가 팽창됨으로써, 냉매라인(10)의 증발기(14)를 통과한 공기가 냉각되어 냉각공기가 형성된다.
또한, 냉각수라인(20)에는 전환밸브(24)에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기(22), 전장기기(23), 제습열교환기(21) 순으로 유통됨에 따라, 제습열교환기(21)에 전장기기(23)를 냉각하여 가열된 냉각수가 유통되어 제습열교환기(21)는 냉각수의 열원에 의해 재생이 수행된다.
이때, 제4라인(30d)에서 제습열교환기(21)를 통과함에 따라 수분이 포함된 공기는 제3분기밸브(36)에 의해 외부로 토출되고, 일부 공기가 제4분기밸브(37)에 의해 증발기(14)를 통과하여 냉각되며, 온도조절밸브(33)에 의해 응축기(12)를 바이패스하여 실내에 토출됨으로써 냉각공기가 실내에 제공된다.
한편, 도 8에서 볼 수 있듯이, 냉매라인(10)에는 외부열교환기(41)와 제2팽창기(13b) 사이에 바이패스밸브(51)를 매개로 분기되어 증발기(14)와 압축기(11) 사이에 연결되는 바이패스라인(50)이 더 구비된다.
이를 통해, 냉매라인(10)에 순환되는 냉매는 바이패스밸브(51)의 개폐 여부에 따라 냉매가 바이패스라인(50)으로 증발기(14)를 바이패스함으로써, 압축기(11), 응축기(12), 외부열교환기(41), 팽창기를 순환하는 냉매 흐름을 형성할 수 있다. 이로 인해, 증발기(14)를 통해 냉각공기가 형성되지 않고, 외부열교환기(41)가 증발기(14) 역할을 대신함에 따라, 응축기(12)를 통과한 난방공기를 실내에 제공할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 실내 난방 및 제습이 요구되는 경우, 냉매라인(10)에서 제1팽창기(13a)가 팽창되고 바이패스밸브(51)에 의해 냉매가 증발기(14)를 바이패스하며, 냉각수라인(20)에는 전환밸브(24)에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기(22), 제습열교환기(21), 전장기기(23) 순으로 유통되도록 한다.
또한, 단일 블로워(31A)에 의해 제4라인(30d)에 유통되는 공기는 제3분기밸브(36) 및 제4분기밸브(37)에 의해 제습열교환기(21)를 통과 후 온도조절밸브(33)에 의해 응축기(12)를 통과하여 실내에 토출되도록 한다.
상세하게, 도 11에 도시된 바와 같이, 실내에 난방공기를 제공하기 위해, 제1팽창기(13a)에서 냉매가 팽창되고, 바이패스밸브(51)에 의해 냉매가 증발기(14)를 바이패스함으로써, 외부열교환기(41)가 증발기(14)의 역할을 대신하며, 응축기(12)를 통해 난방공기가 형성된다.
또한, 냉각수라인(20)에는 전환밸브(24)에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기(22), 제습열교환기(21), 전장기기(23) 순으로 유통됨에 따라, 라디에이터 열교환기(22)에서 냉각된 냉각수가 제습열교환기(21)에 유통됨으로써 제습열교환기(21)를 통과한 공기 내의 수분이 착습되어 건조공기가 형성된다.
이를 통해, 단일 블로워(31A)에 의해 제4라인(30d)에 유통되는 공기는 제3분기밸브(36) 및 제4분기밸브(37)에 의해 제습열교환기(21)를 통과 후 제5라인(30e)으로 유통된다. 이러한 건조공기는 제5라인(30e)에서 온도조절밸브(33)에 의해 응축기(12)를 통과하여 실내에 토출됨으로써, 제습된 난방공기를 실내에 제공할 수 있다.
한편, 실내 난방 및 제습열교환기(21)의 재생이 요구되는 경우, 냉매라인(10)에서 제1팽창기(13a)가 팽창되고 바이패스밸브(51)에 의해 냉매가 증발기(14)를 바이패스하며, 냉각수라인(20)에는 전환밸브(24)에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기(22), 전장기기(23), 제습열교환기(21) 순으로 유통되도록 한다.
또한, 단일 블로워(31A)에 의해 제4라인(30d)에 유통되는 공기의 일부는 제4분기밸브(37)에 의해 제습열교환기(21)를 통과하여 제3분기밸브(36)에 의해 외부로 토출되고, 나머지 공기가 온도조절밸브(33)에 의해 응축기(12)를 통과하여 실내에 토출된다.
상세하게, 도 12에 도시된 바와 같이, 실내에 난방공기를 제공하기 위해, 제1팽창기(13a)에서 냉매가 팽창되고, 바이패스밸브(51)에 의해 냉매가 증발기(14)를 바이패스함으로써, 응축기(12)를 통해 난방공기가 형성된다.
또한, 냉각수라인(20)에는 전환밸브(24)에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기(22), 전장기기(23), 제습열교환기(21) 순으로 유통됨으로써, 제습열교환기(21)에 전장기기(23)를 냉각함에 따라 가열된 냉각수가 유통되어 제습열교환기(21)는 냉각수의 열원에 의해 재생이 수행된다.
이때, 제4라인(30d)에서 단일 블로워(31A)에 의해 유통되는 공기의 일부는 제습열교환기(21)로 유통되어 제습열교환기(21)의 재생이 수행되도록 하고, 제습열교환기(21)를 통과함에 따라 수분이 포함된 공기가 제3분기밸브(36)에 의해 외부로 토출된다.
또한, 제5라인(30e)에 유통되는 일부 공기는 제4분기밸브(37)에 의해 증발기(14) 및 응축기(12)로 이동되며, 온도조절밸브(33)에 의해 응축기(12)를 통과하여 실내에 토출됨으로써 난방공기를 실내에 제공할 수 있다.
한편, 본 발명은 실내 난방이 요구되되 실내 난방 부하가 크지 않을 경우 냉매 사이클을 이용한 히트펌프(25)를 운용하지 않고, 전장기기(23)를 냉각한 폐열을 회수하여 실내 난방을 수행할 수 있다.
이를 위해, 열교환라인(40)은 라디에이터 열교환기(22)를 통과한 외기가 실내 또는 실외에 토출되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 열교환기라인에는 공기분배부(42)가 더 마련되어 열교환라인(40)에서 라디에이터 열교환기(22)를 통과한 공기가 공기분배부(42)를 통해 실내 또는 외부로 토출될 수 있다.
이를 통해, 도 13에 도시된 바와 같이, 난방 및 제습이 요구된 상태에서 실내 난방의 요구온도가 낮을 경우, 냉각수라인(20)에는 전환밸브(24)에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기(22), 제습열교환기(21), 전장기기(23) 순으로 유통되도록 하며, 단일 블로워(31A)에 의해 제4라인(30d)에 유통되는 공기는 제3분기밸브(36) 및 제4분기밸브(37)에 의해 제습열교환기(21)를 통과 후 실내에 토출되며, 열교환라인(40)에서 라디에이터 열교환기(22)를 통과한 외기의 일부가 실내에 토출되도록 한다.
즉, 제어기는 난방 요구시 냉매 사이클을 운용하지 않아도 난방이 수행 가능한지를 판단함으로써, 실내 난방의 요구온도가 낮은지 확인할 수 있다.
여기서, 냉각수라인(20)에는 전환밸브(24)에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기(22), 제습열교환기(21), 전장기기(23) 순으로 유통되도록 함으로써, 제습열교환기(21)가 제습 동작되도록 한다. 이에 따라, 단일 블로워(31A)에 의해 제4라인(30d)에 유통되는 공기는 제3분기밸브(36) 및 제4분기밸브(37)에 의해 제습열교환기(21)를 통과 후 실내에 토출됨에 따라 실내에 건조공기를 제공한다.
특히, 라디에이터 열교환기(22)는 제습을 수행함에 따라 외부의 열을 흡수하여 가열되고, 전장기기(23)를 냉각함에 따라 가열된 냉각수가 순환됨으로써, 열교환라인(40)에서 라디에이터 열교환기(22)를 통과한 외기가 열교환되어 온도가 상승된다. 이로 인해, 열교환라인(40)에서 라디에이터 열교환기(22)를 통과함에 따라 형성된 난방공기는 공기분배부(42)에 의해 실내로 토출되어 실내에 난방공기가 제공될 수 있다.
한편, 도 14에 도시된 바와 같이, 실내 난방 및 제습열교환기(21)의 재생이 요구된 상태에서 실내 난방의 요구온도가 낮을 경우, 냉각수라인(20)에는 전환밸브(24)에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기(22), 전장기기(23), 제습열교환기(21) 순으로 유통되도록 하며, 단일 블로워(31A)에 의해 제4라인(30d)에 유통되는 일부 공기는 제3분기밸브(36)에 의해 외부로 토출되고, 제5라인(30e)에 유통되는 나머지 공기는 제4밸브에 의해 외부로 토출되며, 열교환라인(40)에서 라디에이터 열교환기(22)를 통과한 외기의 일부가 실내에 토출되도록 한다.
즉, 냉각수라인(20)에는 전환밸브(24)에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기(22), 전장기기(23), 제습열교환기(21) 순으로 유통됨으로써, 제습열교환기(21)가 재생 동작된다. 또한, 단일 블로워(31A)에 의해 제4라인(30d)에 유통되는 일부 공기는 제3분기밸브(36)에 의해 외부로 토출되고, 제5라인(30e)에 유통되는 나머지 공기는 제4밸브에 의해 외부로 토출되거나 실내로 공급된다.
특히, 라디에이터 열교환기(22)는 전장기기(23)를 냉각 후 제습열교환기(21)가 재생되도록 작용한 냉각수가 순환됨으로써, 열교환라인(40)에서 라디에이터 열교환기(22)를 통과한 외기가 열교환되어 온도가 상승된다. 이로 인해, 열교환라인(40)에서 라디에이터 열교환기(22)를 통과함에 따라 형성된 난방공기는 공기분배부(42)에 의해 실내로 토출되어 실내에 난방공기가 제공될 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 전기차량용 공조 시스템은 제습제 코팅 열교환기를 이용하여 공조시 공조 시스템이 감당하는 열적 부하가 저감되고, 제습제 코팅 열교환기의 재생시 전장기기(23)를 냉각함에 따른 폐열을 이용함에 따라 에너지 효율이 향상된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10:냉매라인 11:압축기
12:응축기 12a:제1응축기
12b:제2응축기 13a:제1팽창기
13b:제2팽창기 14:증발기
15:기액분리기 20:냉각수라인
21:제습열교환기 22:라디에이터 열교환기
23:전장기기 24:전환밸브
25:펌프 30:공기라인
30a:제1라인 30a-1:제3공조라인
30b:제2라인 30b-1:제1공조라인
30b-2:제2공조라인 30c:제3라인
30d:제4라인 30e:제5라인
31:제1블로워 32:제2블로워
33:온도조절밸브 34:제1분기밸브
35:제2분기밸브 36:제3분기밸브
37:제4분기밸브 40:열교환라인
41:외부열교환기 42:공기분배부
50:바이패스라인 51:바이패스밸브
60:디프로스트라인

Claims (27)

  1. 냉매가 순환되며, 압축기, 응축기, 팽창기, 증발기가 포함되는 냉매라인;
    냉각수가 순환되며, 공조공기 내의 수분을 제거하도록 이루어진 제습열교환기, 라디에이터 열교환기, 전장기기 및 제습열교환기의 제습 또는 재생 여부에 따라 냉각수의 유통방향을 전환시키는 전환밸브를 포함하는 냉각수라인; 및
    공기가 제습열교환기와 증발기를 선택적으로 통과하도록 하고, 제습열교환기, 응축기, 증발기 중 어느 하나 이상을 통과한 공기가 선택적으로 실내에 공급되도록 하는 공기라인;을 포함하는 전기차량용 공조 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    외기가 순환되며, 냉매라인의 냉매와 외기가 열교환되도록 하는 외부열교환기를 포함하고, 냉각수라인의 라디에이터 열교환기와 연결되어 외기와 냉각수라인의 냉각수가 열교환되도록 하는 열교환라인;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차량용 공조 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    냉매라인에서 팽창기는 외부열교환기의 전단에 배치되는 제1팽창기와 외부열교환기 후단에 배치되는 제2팽창기로 구성된 것을 특징으로 하는 전기차량용 공조 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    공기라인은, 공기를 유통시키는 제1블로워를 포함하고, 제습열교환기를 통과하여 외부로 토출되도록 연장된 제1라인;
    공기를 유통시키는 제2블로워와 공기가 증발기 또는 응축기에 선택적으로 통과되도록 하는 온도조절밸브를 포함하는 제2라인; 및
    제1라인의 제습열교환기 후단에서 제1분기밸브를 매개로 분기되어 증발기 전단에 제2분기밸브를 매개로 연결되는 제3라인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차량용 공조 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    실내 냉방 및 제습이 요구되는 경우, 냉매라인에서 제1팽창기가 개방되고 제2팽창기에서 냉매가 팽창되며, 냉각수라인에는 전환밸브에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기, 제습열교환기, 전장기기 순으로 유통되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 공조 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    제1라인에 유통되는 공기는 제1분기밸브 및 제2분기밸브에 의해 제2라인으로 합류되고, 제2라인에 유통되는 공기와 함께 증발기를 통과하여 온도조절밸브에 의해 응축기를 바이패스하여 실내에 토출되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 공조 시스템.
  7. 청구항 4에 있어서,
    실내 냉방 및 제습열교환기의 재생이 요구되는 경우, 냉매라인에서 제1팽창기가 개방되고 제2팽창기에서 냉매가 팽창되며, 냉각수라인에는 전환밸브에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기, 전장기기, 제습열교환기 순으로 유통되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 공조 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    제1라인에 유통되는 공기는 제1분기밸브에 의해 외부로 토출되고,
    제2라인에 유통되는 공기는 제2분기밸브에 의해 증발기를 통과하며 온도조절밸브에 의해 응축기를 바이패스하여 실내에 토출되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 공조 시스템.
  9. 청구항 4에 있어서,
    냉매라인에는 외부열교환기와 제2팽창기 사이에 바이패스밸브를 매개로 분기되어 증발기와 압축기 사이에 연결되는 바이패스라인이 더 구비된 것을 특징으로 하는 전기차량용 공조 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    실내 난방 및 제습이 요구되는 경우, 냉매라인에서 제1팽창기가 팽창되고 바이패스밸브에 의해 냉매가 증발기를 바이패스하며, 냉각수라인에는 전환밸브에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기, 제습열교환기, 전장기기 순으로 유통되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 공조 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    제1라인에 유통되는 공기는 제1분기밸브 및 제2분기밸브에 의해 제2라인으로 합류되고, 온도조절밸브에 의해 제2라인에 유통되는 공기와 함께 응축기를 통과하여 실내에 토출되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 공조 시스템.
  12. 청구항 9에 있어서,
    실내 난방 및 제습열교환기의 재생이 요구되는 경우, 냉매라인에서 제1팽창기가 팽창되고 바이패스밸브에 의해 냉매가 증발기를 바이패스하며,
    냉각수라인에는 전환밸브에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기, 전장기기, 제습열교환기 순으로 유통되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 공조 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    제1라인에 유통되는 공기는 제1분기밸브에 의해 외부로 토출되고,
    제2라인에 유통되는 공기는 제2분기밸브 및 온도조절밸브에 의해 응축기를 통과하여 실내에 토출되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 공조 시스템.
  14. 청구항 4에 있어서,
    제1라인에는 제3분기밸브에서 분기되어 실내의 전면유리로 연장된 디프로스트라인이 마련된 것을 특징으로 하는 전기차량용 공조 시스템.
  15. 청구항 4에 있어서,
    응축기는 제1응축기와 제2응축기로 분할 구성되고,
    제2라인은 제1응축기를 통과하여 전면유리로 연장된 제1공조라인과, 제2응축기를 통과하여 각 실내토출 부위로 연장된 제2공조라인이 구성되며,
    제1라인에는 제3분기밸브에서 분기되어 제1응축기의 전단에 연결되는 제3공조라인이 구성된 것을 특징으로 하는 전기차량용 공조 시스템.
  16. 청구항 3에 있어서,
    공조라인은, 공기를 유통시키는 단일 블로워를 포함하고 제습열교환기를 통과하여 증발기 전단에 연결되며 제습열교환기의 후단에 제3분기밸브가 마련된 제4라인과,
    제4라인에서 제4분기밸브를 매개로 분기되어 공기가 증발기 또는 응축기에 선택적으로 통과되도록 하는 온도조절밸브를 포함하는 제5라인으로 구성된 것을 특징으로 하는 전기차량용 공조 시스템.
  17. 청구항 16에 있어서,
    실내 냉방 및 제습이 요구되는 경우, 냉매라인에서 제1팽창기가 개방되고 제2팽창기에서 냉매가 팽창되며, 냉각수라인에는 전환밸브에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기, 제습열교환기, 전장기기 순으로 유통되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 공조 시스템.
  18. 청구항 17에 있어서,
    단일 블로워에 의해 제4라인에 유통되는 공기는 제3분기밸브 및 제4분기밸브에 의해 제습열교환기를 통과 후 증발기를 통과하고 온도조절밸브에 의해 응축기를 바이패스하여 실내에 토출되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 공조 시스템.
  19. 청구항 16에 있어서,
    실내 냉방 및 제습열교환기의 재생이 요구되는 경우, 냉매라인에서 제1팽창기가 개방되고 제2팽창기에서 냉매가 팽창되며, 냉각수라인에는 전환밸브에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기, 전장기기, 제습열교환기 순으로 유통되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 공조 시스템.
  20. 청구항 19에 있어서,
    단일 블로워에 의해 제4라인에 유통되는 공기의 일부는 제4분기밸브에 의해 제습열교환기를 통과하여 제3분기밸브에 의해 외부로 토출되고, 나머지 공기가 증발기를 통과하고 온도조절밸브에 의해 응축기를 바이패스하여 실내에 토출되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 공조 시스템.
  21. 청구항 16에 있어서,
    냉매라인에는 외부열교환기와 제2팽창기 사이에 바이패스밸브를 매개로 분기되어 증발기와 압축기 사이에 연결되는 바이패스라인이 더 구비된 것을 특징으로 하는 전기차량용 공조 시스템.
  22. 청구항 21에 있어서,
    실내 난방 및 제습이 요구되는 경우, 냉매라인에서 제1팽창기가 팽창되고 바이패스밸브에 의해 냉매가 증발기를 바이패스하며, 냉각수라인에는 전환밸브에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기, 제습열교환기, 전장기기 순으로 유통되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 공조 시스템.
  23. 청구항 22에 있어서,
    단일 블로워에 의해 제4라인에 유통되는 공기는 제3분기밸브 및 제4분기밸브에 의해 제습열교환기를 통과 후 온도조절밸브에 의해 응축기를 통과하여 실내에 토출되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 공조 시스템.
  24. 청구항 21에 있어서,
    실내 난방 및 제습열교환기의 재생이 요구되는 경우, 냉매라인에서 제1팽창기가 팽창되고 바이패스밸브에 의해 냉매가 증발기를 바이패스하며, 냉각수라인에는 전환밸브에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기, 전장기기, 제습열교환기 순으로 유통되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 공조 시스템.
  25. 청구항 24에 있어서,
    단일 블로워에 의해 제4라인에 유통되는 공기의 일부는 제4분기밸브에 의해 제습열교환기를 통과하여 제3분기밸브에 의해 외부로 토출되고, 나머지 공기가 온도조절밸브에 의해 응축기를 통과하여 실내에 토출되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 공조 시스템.
  26. 청구항 16에 있어서,
    열교환라인은 라디에이터 열교환기를 통과한 외기가 실내 또는 실외에 토출되도록 구성되고,
    난방 및 제습이 요구된 상태에서 실내 난방의 요구온도가 낮을 경우, 냉각수라인에는 전환밸브에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기, 제습열교환기, 전장기기 순으로 유통되도록 하며,
    단일 블로워에 의해 제4라인에 유통되는 공기는 제3분기밸브 및 제4분기밸브에 의해 제습열교환기를 통과 후 실내에 토출되며,
    열교환라인에서 라디에이터 열교환기를 통과한 외기의 일부가 실내에 토출되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 공조 시스템.
  27. 청구항 16에 있어서,
    열교환라인은 라디에이터 열교환기를 통과한 외기가 실내 또는 실외에 토출되도록 구성되고,
    실내 난방 및 제습열교환기의 재생이 요구된 상태에서 실내 난방의 요구온도가 낮을 경우, 냉각수라인에는 전환밸브에 의해 냉각수가 라디에이터 열교환기, 전장기기, 제습열교환기 순으로 유통되도록 하며,
    단일 블로워에 의해 제4라인에 유통되는 일부 공기는 제3분기밸브에 의해 외부로 토출되고, 제5라인에 유통되는 나머지 공기는 제4밸브에 의해 외부로 토출되며,
    열교환라인에서 라디에이터 열교환기를 통과한 외기의 일부가 실내에 토출되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 공조 시스템.
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