KR20230039208A

KR20230039208A - 차량용 냉난방 시스템

Info

Publication number: KR20230039208A
Application number: KR1020210122225A
Authority: KR
Inventors: 박경태
Original assignee: 주식회사 두원공조
Priority date: 2021-09-14
Filing date: 2021-09-14
Publication date: 2023-03-21

Abstract

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 외부에서 공급되는 외부공기와 열교환으로 냉매를 응축시키는 실외콘덴서; 상기 실외콘덴서와 제3유로에 의해 연결되며, 냉방모드 시 상기 실외콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 냉매를 기화시키면서 공조케이스를 통해 차량의 실내로 공급되는 공기와 열교환으로 차량 실내를 냉방시키는 증발기; 상기 제3유로에서 분기되는 바이패스유로 상에 구비되며 난방모드 및 난방제습모드 시 시 냉각수와 열교환으로 냉매를 증발시키는 통합칠러; 상기 증발기와 제4유로에 의해 연결되고 상기 압축기와 제5유로에 의해 연결되며, 각각의 모드 시 상기 증발기에서 공급되는 냉매, 상기 제3유로에서 분기되어 상기 제4유로와 연결되는 상기 바이패스유로를 통해 상기 통합칠러에서 공급되는 냉매를 일시적으로 저장하고, 저장된 냉매를 액상 냉매와 기상 냉매로 분리한 후 기상 냉매를 상기 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터; 상기 제3유로로 이동되는 냉매와 상기 제4유로로 이동되는 냉매를 열교환시키는 중간열교환기; 상기 실외콘덴서와 인접하게 배치되는 라디에이터부와 상기 통합칠러를 연결하여 냉각수를 순환시키는 냉각수라인; 상기 제2유로, 상기 제3유로, 상기 바이패스유로 상에 구비되어 상기 제2유로, 상기 제3유로, 상기 바이패스유로로 이동되는 냉매를 감압하는 팽창밸브부; 상기 실내콘덴서와 인접한 상기 제1유로 상, 상기 어큐뮬레이터와 인접한 상기 제4유로 상, 상기 실외콘덴서와 인접하게 구비되어 상기 제1유로 및 상기 제4유로로 이동되는 냉매의 압력과 온도, 외기의 온도를 측정하는 센서부; 상기 제2유로에서 분기되어 상기 실외콘덴서의 후단에서 상기 제3유로와 연결되는 제1분기유로가 분기되는 지점, 상기 제3유로 상에서 상기 중간열교환기의 전단에서 상기 제2유로와 연결되는 제2분기유로와 만나는 지점에 구비되는 개폐밸브부; 및 상기 팽창밸브부, 상기 센서부 및 상기 개폐밸브부와 연결되며, 상기 센서부가 측정한 냉매의 압력과 온도 및 외기의 온도와 습도를 토대로 각각의 모드에 대응하여 상기 개폐밸브부 및 상기 팽창밸브부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 차량용 냉난방 시스템을 제공한다.

Description

차량용 냉난방 시스템{Automotive air conditioning system}

본 발명은 차량용 냉난방 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중간열교환기 및 통합칠러에서 열교환된 냉매를 이용하여 차량의 냉난방을 실시하는 차량용 냉난방 시스템에 관한 것이다.

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.

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.

이러한 차량용 히트펌프 시스템으로 다양한 종류가 제안되고 있는데, 그 대표적인 일 예가 도 1에 도시되어 있다.

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.

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.

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.

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.

종래의 기술로는 한국 공개특허 제10-2013-0101254호(2013.09.13.)를 참조할 수 있다.

종래의 차량용 히트펌프 시스템은 냉방 시 냉방능력 향상을 위해 적용되는 중간열교환기(50)는 냉방 시 냉방능력 향상을 위해 실외열교환기(48) 후단의 냉매 고온고압라인 일부를 냉매저온저압라인과 내부가 서로 분리된 동일배관의 형태로 위치시켜 고온의 냉매를 저온의 냉매에 전도에 의한 방열시켜서 추가적인 과냉구간 확보가 가능하게 하여 냉방성능을 증대시켰다.

냉매를 통해 난방성능을 확보하는 전기차 히트펌프 시스템에서도 냉매의 과냉구간 확보가 필요하며 전자식팽창밸브의 팽창후에 증발기에서의 흡열을 통한 과열도 확보가 필요하지만 실외열교환기(48)의 용량부족에 따른 낮은 과냉도와 열원부족에 따른 과열도 부족으로 인해 시스템의 안정성 확보가 점점 부족해지는 문제점이 발생하였다.

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.

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 외부에서 공급되는 외부공기와 열교환으로 냉매를 응축시키는 실외콘덴서; 상기 실외콘덴서와 제3유로에 의해 연결되며, 냉방모드 시 상기 실외콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 냉매를 기화시키면서 공조케이스를 통해 차량의 실내로 공급되는 공기와 열교환으로 차량 실내를 냉방시키는 증발기; 상기 제3유로에서 분기되는 바이패스유로 상에 구비되며 난방모드 및 난방제습모드 시 시 냉각수와 열교환으로 냉매를 증발시키는 통합칠러; 상기 증발기와 제4유로에 의해 연결되고 상기 압축기와 제5유로에 의해 연결되며, 각각의 모드 시 상기 증발기에서 공급되는 냉매, 상기 제3유로에서 분기되어 상기 제4유로와 연결되는 상기 바이패스유로를 통해 상기 통합칠러에서 공급되는 냉매를 일시적으로 저장하고, 저장된 냉매를 액상 냉매와 기상 냉매로 분리한 후 기상 냉매를 상기 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터; 상기 제3유로로 이동되는 냉매와 상기 제4유로로 이동되는 냉매를 열교환시키는 중간열교환기; 상기 실외콘덴서와 인접하게 배치되는 라디에이터부와 상기 통합칠러를 연결하여 냉각수를 순환시키는 냉각수라인; 상기 제2유로, 상기 제3유로, 상기 바이패스유로 상에 구비되어 상기 제2유로, 상기 제3유로, 상기 바이패스유로로 이동되는 냉매를 감압하는 팽창밸브부; 상기 실내콘덴서와 인접한 상기 제1유로 상, 상기 어큐뮬레이터와 인접한 상기 제4유로 상, 상기 실외콘덴서와 인접하게 구비되어 상기 제1유로 및 상기 제4유로로 이동되는 냉매의 압력과 온도, 외기의 온도를 측정하는 센서부; 상기 제2유로에서 분기되어 상기 실외콘덴서의 후단에서 상기 제3유로와 연결되는 제1분기유로가 분기되는 지점, 상기 제3유로 상에서 상기 중간열교환기의 전단에서 상기 제2유로와 연결되는 제2분기유로와 만나는 지점에 구비되는 개폐밸브부; 및 상기 팽창밸브부, 상기 센서부 및 상기 개폐밸브부와 연결되며, 상기 센서부가 측정한 냉매의 압력과 온도 및 외기의 온도와 습도를 토대로 각각의 모드에 대응하여 상기 개폐밸브부 및 상기 팽창밸브부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 차량용 냉난방 시스템을 제공한다.

본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템에 있어서, 상기 냉각수라인은 상기 라디에이터부의 제1라디에이터와 전력전자부품(PE;Power Electronics) 및 상기 통합칠러를 연결하는 제1냉각수라인과, 상기 라디에이터부의 제2라디에이터와 상기 통합칠러 및 배터리를 연결하는 제2냉각수라인을 포함할 수 있으며, 상기 냉각수라인에는 상기 제1냉각수라인 및 제2냉각수라인과 연결되며 상기 냉각수라인으로 순환되는 냉각수가 저장되는 리저버탱크가 구비될 수 있고, 상기 제1라디에이터와 상기 제2라디에이터는 일체형 상하배열로 배치될 수 있다.

상기 제1냉각수라인은 상기 제1라디에이터와 상기 전력전자부품을 연결하는 제1-1냉각수라인과, 상기 전력전자부품과 상기 통합칠러를 연결하는 제1-2냉각수라인과, 상기 제1-1냉각수라인과 상기 제1-2냉각수라인의 연결부위에 구비되며 상기 제1냉각수라인으로 순환되는 냉각수의 흐름을 전환하는 제1방향전환밸브와, 상기 제1-1냉각수라인과 상기 제1-2냉각수라인을 연결하며 상기 제1방향전환밸브와 연결되는 제1냉각수바이패스라인과, 상기 리저버탱크에 저장된 냉각수를 상기 제1냉각수라인으로 순환시키는 제1펌프를 포함할 수 있으며, 상기 전력전자부품과 상기 제1펌프는 상기 제1냉각수바이패스라인 상에 구비될 수 있다.

상기 제2냉각수라인은 상기 제2라디에이터와 상기 통합칠러를 연결하는 제2-1냉각수라인과, 상기 통합칠러와 상기 배터리를 연결하는 제2-2냉각수라인과, 상기 제2-1냉각수라인과 상기 제2-2냉각수라인의 연결부위에 구비되며 상기 제2냉각수라인으로 순환되는 냉각수의 흐름을 전환하는 제2방향전환밸브와, 상기 제2-1냉각수라인과 상기 제2-2냉각수라인을 연결하며 상기 제2방향전환밸브와 연결되는 제2냉각수바이패스라인과, 상기 리저버탱크에 저장된 냉각수를 상기 제2냉각수라인으로 순환시키는 제2펌프와, 상기 제2냉각수라인으로 순환되는 냉각수를 가열하는 수가열히터를 포함할 수 있다.

상기 팽창밸브부는 상기 제2유로 상에서 상기 실외콘덴서의 전단에 구비되며 난방모드, 난방제습모드 시 상기 제2유로로 이동되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 제1전자식팽창밸브와, 상기 제3유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되며 냉방모드, 난방제습모드 시 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 솔레노이드팽창밸브와, 상기 바이패스유로 상에서 상기 통합칠러의 전단에 구비되며 배터리협조모드 및 난방, 난방제습모드 시 상기 통합칠러로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 제2전자식팽창밸브를 포함할 수 있다.

상기 센서부는 상기 실내콘덴서와 인접한 제1유로, 상기 어큐뮬레이터와 인접한 제4유로 상에 구비되며 상기 제1유로와 상기 제4유로로 이동되는 냉매의 압력과 온도를 측정하는 PT센서와, 상기 실외콘덴서와 인접하게 구비되어 외기의 온도를 측정하는 외기센서를 포함할 수 있다.

상기 개폐밸브부는 상기 제2유로에서 상기 제1분기유로가 분기되는 지점에 구비되어 상기 제2유로로 이동되는 냉매의 흐름방향을 조절하는 제1개폐밸브와, 상기 제3유로 상에서 상기 제2유로와 연결되는 제2분기유로와 만나는 지점에 구비되는 제2개폐밸브를 포함할 수 있으며, 상기 제1개폐밸브와 상기 제2개폐밸브는 3웨이밸브가 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템에 있어서, 냉방모드 시, 상기 제2유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 실외콘덴서 방향으로 개방될 수 있고, 상기 제3유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 상기 중간열교환기 방향으로 개방될 수 있으며, 상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 열릴 수 있고, 상기 제3유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있으며, 냉각수는 상기 냉각수라인의 제1-1냉각수라인과 제2-1냉각수라인 및 제2-2냉각수라인으로 순환될 수 있고, 상기 냉각수라인의 제1냉각수바이패스라인은 개방되며, 상기 냉각수라인의 제2냉각수바이패스라인은 밀폐될 수 있다.

난방모드 시, 상기 제2유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 실외콘덴서 방향으로 개방되거나 제1분기유로 방향으로 열려서 실외콘덴서로 바이패스할 수 있고, 상기 제3유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 모든 방향으로 닫힐 수 있으며, 상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 상기 실외콘덴서로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있고, 상기 바이패스유로 상에서 상기 통합칠러의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브는 상기 통합칠러로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있으며, 냉각수는 상기 냉각수라인의 제1-2냉각수라인 및 제2-2냉각수라인으로 순환될 수 있고, 상기 냉각수라인의 제1냉각수바이패스라인과 제2냉각수바이패스라인은 개방될 수 있으며, 상기 센서부의 외기센서가 측정한 외기의 온도가 0℃ 이하인 경우 상기 제어부는 난방모드로 전환할 수 있다.

난방제습모드 시, 상기 제2유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 실외콘덴서 방향으로 개방될 수 있고, 상기 제3유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 상기 제2분기유로에서 유입된 냉매가 상기 중간열교환기로 공급되도록 개방될 수 있으며, 상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 상기 실외콘덴서로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있고, 상기 바이패스유로 상에서 상기 통합칠러의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브는 상기 통합칠러로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있으며, 상기 제3유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있고, 냉각수는 상기 냉각수라인의 제1-2냉각수라인 및 제2-2냉각수라인으로 순환될 수 있고, 상기 냉각수라인의 제1냉각수바이패스라인과 제2냉각수바이패스라인은 개방될 수 있으며, 상기 센서부의 외기센서가 측정한 외기의 온도가 0℃ 이상이고 15℃ 이하인 경우 상기 제어부는 난방제습모드로 전환할 수 있다.

본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템은 난방제습모드 시에서도 냉방시 사용되는 중간열교환기로 냉매가 통과하게 하여 과냉구간 확보 및 과열도 확보가 가능하게 하고, 고온라인인 제3유로와 저온라인인 제4유로의 냉매를 서로 열교환하게 하여 솔레노이드팽창밸브에서 냉매가 팽창 전 과냉도 확보 및 압축기의 과열도에 대한 여유범위 확보가 가능하며, 난방제습모드 시의 과냉 확보로 제3유로에 구비되는 솔레노이드팽창밸브의 최적의 팽창조건이 가능하여 증발기를 통한 차량의 실내제습능력을 극대화시킬 수 있고, 난방 시 수열원에 의한 열원확보방식뿐만 아니라 공기열원에 의한 열원확보방식에서도 중간열교환기를 활용하여 난방 및 난방제습 성능을 최적화할 수 있다.

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 냉매 및 냉각수가 순환되는 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 차량용 냉난방 시스템의 난방모드 시 냉매 및 냉각수가 순환되는 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 차량용 냉난방 시스템의 난방제습모드 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 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 냉난방 시스템(100)은 압축기(1100)와, 실내콘덴서(1200)와, 실외콘덴서(1300)와, 증발기(1400)와, 통합칠러(1500)와, 어큐뮬레이터(1600)와, 중간열교환기(1700)와, 냉각수라인(1800)과, 팽창밸브부(1900)와, 센서부(2000)와, 개폐밸브부(2100)와, 제어부(2200)를 포함한다.

도 2를 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(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.

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

상기 실내콘덴서(1100)의 출력단은 제2유로(R2)와 연결되고, 상기 제2유로(R2)는 실외콘덴서(1300)와 연결된다. 상기 실외콘덴서(1300)는 상기 제2유로(R2)를 통해 상기 실내콘덴서(1100)에서 토출되는 냉매를 인입하여 외부 공기와의 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 공급한다.

상기 실외콘덴서(1300)는 상기 실내콘덴서(1200)로부터 냉매를 인입하여 외부 공기와의 열교환으로 냉매를 응축하는데, 상기 실외콘덴서(1300)는 차량 구동부(구동모터, 미도시)에 구비된 라디에이터부(RAD)에 근접하게 배치되어, 입력측을 통해 인입된 냉매를 외부 공기와 열교환하여 응축한 후 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(미도시)를 통해 차량의 실내로 공급되는 공기와 열교환으로 차량 실내를 냉방시키는 역할을 한다.

상기 제3유로(R3)에서는 바이패스유로(BR)가 분기되며, 상기 바이패스유로(BR) 상에는 통합칠러(1500)가 구비되고, 상기 제3유로(R3)에서 분기된 바이패스유로(BR)는 상기 증발기(1400)와 후술되는 어큐뮬레이터(1600)를 연결하는 제4유로(R4)와 연결된다. 상기 통합칠러(1500)는 난방모드, 난방제습모드 시 후술되는 냉각수라인(1800)으로 유동하는 냉각수와 상기 바이패스유로(BR)로 유동하는 냉매를 열교환하여 냉매를 증발시키면서 전력전자부품(PE) 및 배터리(B)를 냉각시키는 역할을 한다. 후술되는 난방모드, 난방제습모드 시에는 상기 바이패스유로(BR)로 냉매가 흐르게 되고, 이때 상기 통합칠러(1500)는 상기 바이패스유로(BR)의 냉매와 후술되는 냉각수라인(1800) 중의 제1-2냉각수라인(1812) 및 제2-2냉각수라인(1822)의 냉각수를 열교환시켜 냉각수를 냉각시킴으로써 제1-2냉각수라인(1812)과 연결되는 제1냉각수바이패스라인(1814) 상에 위치하는 전력전자부품(PE) 및 제2-2냉각수라인(1822) 상에 위치하는 배터리(B)의 열관리가 가능하게 된다.

상기 증발기(1400)는 제4유로(R4)에 의해 어큐뮬레이터(1600)와 연결되며, 상기 어큐뮬레이터(1600)는 상기 증발기(1400)와 상기 압축기(1100) 사이에 구비되어 상기 증발기(1400)에서 공급되는 냉매 및 상기 바이패스유로(BR)를 통해 상기 실외콘덴서(1300)에서 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(1600)의 내부에는 공급된 액상의 냉매를 기화시키는 탄소발열복합소재의 발열체(미도시)가 구비되는 것이 바람직하며, 상기 어큐뮬레이터(1600)의 내부에 발열체(미도시)가 구비됨에 따라 상기 압축기(1100)로 공급되는 냉매의 과열도를 증대시킬 수 있고, 그로 인해 난방 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

상기 제3유로(R3)로 이동되는 고온고압의 냉매와 상기 제4유로(R4)로 이동되는 저온저압의 냉매는 중간열교환기(1700)에 의해 열교환되며, 후술되는 난방모드 시 과냉도 확보 및 압축기(1100)의 과열도에 대한 여유범위 확보가 가능하고, 난방제습모드 시 과냉 확보로 후술되는 팽창밸브부(1900)를 구성하는 솔레노이드팽창밸브(1920)의 최적의 팽창조건이 가능하여 증발기(1300)를 통한 차량의 실내제습능력을 극대화시킬 수 있게 된다.

상기 중간열교환기(1700)는 이중관 구조, 스파이럴 이중관 구조, 플레이트 적층형 구조, 판형 튜브 접합 구조 등 다양한 구조를 갖는 형태일 수 있다. 상기 중간열교환기(1700)는 일례로, 이중관 구조로 내측에 구비되는 내측관으로 흐르는 냉매와 내측관을 감싸는 외측관으로 흐르는 냉매를 열교환시키는 것으로, 그 구조는 일반적인 것인 바, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 실외콘덴서(1300)와 인접하게 배치되는 라디에이터부(RAD)와 상기 통합칠러(1500)는 냉각수라인(1800)에 의해 연결되어 냉각수가 순환되고, 상기 냉각수라인(1800)은 상기 라디에이터부(RAD)의 제1라디에이터(RAD1)와 전력전자부품(PE) 및 통합칠러(1500)를 연결하는 제1냉각수라인(1810)과, 상기 라디에이터부(RAD)의 제2라디에이터(RAD2)와 통합칠러(1500) 및 배터리(B)를 연결하는 제2냉각수라인(1820)을 포함한다.

상기 제1냉각수라인(1810)과 상기 제2냉각수라인(1820)에는 상기 제1냉각수라인(1810) 및 제2냉각수라인(1820)과 연결되며 상기 냉각수라인(1800)으로 순환되는 냉각수가 저장되는 리저버탱크(미도시)가 구비되고, 상기 제1라디에이터(RAD1)와 제2라디에이터(RAD2)는 일체형 상하배열로 배치된다.

상기 제1냉각수라인(1810)은 제1-1냉각수라인(1811), 제1-2냉각수라인(1812), 제1방향전환밸브(1813), 제1냉각수바이패스라인(1814), 제1펌프(1815)를 포함한다.

상기 제1-1냉각수라인(1811)은 상기 라디에이터부(RAD)의 제1라디에이터(RAD1)와 전력전자부품(PE) 연결하고, 상기 제1-2냉각수라인(1812)는 상기 전력전자부품(PE)와 통합칠러(1500)를 연결한다. 상기 제1-1냉각수라인(1811)과 상기 제1-2냉각수라인(1812)의 연결부위에는 제1방향전환밸브(1813)가 구비되며, 상기 제1방향전환밸브(1813)는 상기 제1냉각수라인(1810)으로 순환되는 냉매의 흐름을 전환하는 역할을 한다.

상기 제1-1냉각수라인(1811)과 상기 제1-2냉각수라인(1812)은 제1냉각수바이패스라인(1814)에 의해 연결되며, 상기 제1냉각수바이패스라인(1814)은 상기 제1방향전환밸브(1813)과 연결되어 상기 제1방향전환밸브(1813)에 의해 방향이 전환된 냉각수는 상기 제1냉각수바이패스라인(1814)으로 이동된다. 상기 제1냉각수바이패스라인(1814) 상에는 제1펌프(1815)가 구비되며, 상기 제1펌프(1815)에 의해 상기 리저버탱크(미도시)에 저장된 냉각수가 상기 제1냉각수라인(1810)으로 순환되고, 상기 전력전자부품(PE)는 상기 제1냉각수바이패스라인(1814) 상에 위치하는 것이 바람직하다.

상기 제2냉각수라인(1820)은 제2-1냉각수라인(1821), 제2-2냉각수라인(1822), 제2방향전환밸브(1823), 제2냉각수바이패스라인(1824), 제2펌프(1825)를 포함한다.

상기 제2-1냉각수라인(1821)은 상기 라디에이터부(RAD)의 제2라디에이터(RAD2)와 상기 통합칠러(1500)를 연결하고, 상기 제2-2냉각수라인(1822)은 상기 통합칠러(1500)와 상기 배터리(B)를 연결한다. 상기 제2-1냉각수라인(1821)과 상기 제2-2냉각수라인(1822)의 연결부위에는 제2방향전환밸브(1823)가 구비되며, 상기 제2방향전환밸브(1823)는 상기 제2냉각수라인(1820)으로 순환되는 냉매의 흐름을 전환하는 역할을 한다.

상기 제2-1냉각수라인(1821)과 상기 제2-2냉각수라인(1822)은 제2냉각수바이패스라인(1824)에 의해 연결되며, 상기 제2냉각수바이패스라인(1824)은 상기 제2방향전환밸브(1823)과 연결되어 상기 제2방향전환밸브(1823)에 의해 방향이 전환된 냉각수는 상기 제2냉각수바이패스라인(1824)으로 이동된다. 상기 제2펌프(1825)는 상기 리저버탱크(미도시)에 저장된 냉각수를 상기 제2냉각수라인(1820)으로 순환시키는 동력을 제공하는 역할을 하며, 상기 제2냉각수라인(1820) 상에는 상기 제2냉각수라인(1820)으로 순환되는 냉각수를 가열하는 수가열히터(H)가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 제2유로(R2),상기 제3유로(R3), 상기 바이패스유로(BR) 상에는 팽창밸브부(1900)가 구비되며, 상기 팽창밸브부(1900)는 상기 제2유로(R2),상기 제3유로(R3), 상기 바이패스유로(BR)로 이동되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 역할을 한다.

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(1400)와 인접한 제3유로(R3) 상에 구비되며 냉방모드 시 상기 실외콘덴서(1300)를 통과하여 상기 증발기(1400)로 공급되거나 난방제습모드 시 상기 실내콘덴서(1200)를 통과한 후 제2분기유로(QR2)를 거쳐 상기 증발기(1400)로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 역할을 한다. 상기 제2전자식팽창밸브(1930)는 상기 바이패스유로(BR) 상에서 상기 통합칠러(1500)의 전단에서 구비되어 배터리협조모드 및 난방, 난방제습모드 시 상기 통합칠러(1500)로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 역할을 한다.

상기 실내콘덴서(1200)와 인접한 상기 제1유로(R1) 상, 상기 어큐뮬레이터(1600)와 인접한 상기 제4유로(R4) 상, 상기 실외콘덴서(1300)와 인접하게 센서부(2000)가 구비되며, 상기 센서부(2000)는 상기 제1유로(R1) 및 상기 제4유로(R4)로 이동되는 냉매의 압력과 온도를 측정하고, 상기 실외콘덴서(1300)와 인접한 외기의 온도를 측정하는 역할을 한다.

상기 센서부(2000)는 PT센서(2010)와, 외기센서(2020)를 포함한다. 상기 PT센서(2010)는 상기 실내콘덴서(1200)와 인접한 상기 제1유로(R1), 상기 어큐뮬레이터(1600)와 인접한 상기 제4유로(R4) 상에 구비되어 상기 제1유로(R1)를 통해 상기 실내콘덴서(1200)로 공급되는 냉매 및 상기 제4유로(R4)를 통해 상기 어큐뮬레이터(1600)로 공급되는 냉매의 압력과 온도를 측정하는 역할을 하고, 상기 외기센서(2020)는 상기 실외콘덴서(1300)와 인접하게 구비되어 외기의 온도를 측정하는 역할을 하며, 상기 센서부(2000)는 후술되는 제어부(2200)와 연결된다.

상기 제2유로(R2)에서 분기되어 상기 실외콘덴서(1300)의 전단에서 상기 제3유로(R3)와 연결되는 제1분기유로(QR1)가 분기되는 지점, 상기 제2유로(R2) 상에서 분기되는 제2분기유로(QR2)가 연결되는 상기 중간열교환기(1700) 전단의 제3유로(R3)와 연결되는 지점에는 개폐밸브부(2100)가 구비되며, 상기 개폐밸브부(2100)는 상기 냉매순환라인으로 이동되는 냉매의 흐름방향을 전환하는 역할을 하고, 상기 개폐밸브부(2100)는 후술되는 제어부(2200)와 연결된다.

상기 개폐밸브부(2100)는 제1개폐밸브(2110)와, 제2개폐밸브(2120)를 포함하며, 상기 제1개폐밸브(2110)는 상기 제2유로(R2)에서 상기 제1분기유로(QR1)가 분기되는 지점에 구비되어 상기 제2유로(R2)가 이동되는 냉매의 흐름방향을 조절하고, 상기 제2개폐밸브(2120)는 상기 제2분기유로(QR2)가 상기 제3유로(R3)와 연결되는 지점에 구비되며, 상기 제1개폐밸브와 상기 제2개폐밸브는 3웨이밸브가 사용되는 것이 바람직하다.

상기 제어부(2200)는 상기 센서부(2000)가 측정한 냉매의 압력과 온도 및 외기의 온도를 토대로 각각의 모드에 대응하여 상기 팽창밸브부(1900)를 선택적으로 개폐하면서 상기 개폐밸브부(2100)의 개폐방향을 제어하는 역할을 한다.

도 3을 참조하면, 냉방모드 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내콘덴서(1200), 실외콘덴서(1300)를 거친 후 냉매는 증발기(1400), 어큐뮬레이터, 압축기(1100)로 순환하면서 차량 실내의 냉방을 수행하게 된다.

냉방모드 시, 상기 제2유로(R2) 상에서 상기 제1분기유로(QR1)가 분기되는 지점에 구비되는 상기 제1개폐밸브(2110)는 상기 실외콘덴서(1300) 방향으로 개방되어 상기 실내콘덴서(1200)에서 토출되는 냉매를 상기 실외콘덴서(1300) 측으로 공급되도록 한다. 상기 제3유로(R3) 상에서 상기 제2분기유로(QR2)와 만나는 지점에 구비되는 상기 제2개폐밸브(2120)는 상기 증발기(1400) 방향으로 개방되어 상기 실외콘덴서(1300)에서 토출되는 냉매를 상기 증발기(1400) 측으로 공급되도록 한다.

상기 제2유로(R2) 상에 구비되는 상기 제1전자식팽창밸브(1910)는 완전 개방되어 상기 제2유로(R2)로 이동되는 냉매를 상기 실외콘덴서(1300)로 공급하고, 상기 제3유로(R3) 상에서 상기 증발기(1400)의 전단에 구비되는 상기 솔레노이드팽창밸브(1920)는 상기 제3유로(R3)에서 유입되는 냉매를 팽창시킨 후 상기 증발기(1400)로 공급한다.

냉방모드 시 냉각수의 흐름을 살펴보면, 냉각수라인(1800)의 제1-1냉각수라인(1811)과 제2-1냉각수라인(1821) 및 제2-2냉각수라인(1822)으로 순환되는 냉각수는 제1-1냉각수라인(1811)과 연결되는 제1냉각수바이패스라인(1814) 상에 구비되는 전력전자부품(PE), 제2-2냉각수라인(1822) 상에 구비되는 배터리(B)와 열교환되며, 흡열된 냉각수는 상기 라디에이터부(RAD)에서 외부공기와 열교환하며, 상기 제1방향전환밸브(1813)는 상기 제1라디에이터(RAD1)와 상기 전력전자부품(PE)가 연결되는 방향으로 열려 상기 제1냉각수바이패스라인(1814)을 개방하고, 상기 제2방향전환밸브(1823)는 제2냉각수바이패스라인(1824)를 밀폐하는 방향으로 개방된다.

도 4를 참조하면, 난방모드 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내콘덴서(1200), 통합칠러(1500), 어큐뮬레이터(1500), 압축기(1100)로 순환하면서 차량 실내의 난방을 수행하게 된다.

난방모드 시, 상기 제2유로(R2) 상에서 상기 제1분기유로(QR1)가 분기되는 지점에 구비되는 상기 제1개폐밸브(2110)는 상기 실외콘덴서(1300) 방향으로 개방되어 상기 실내콘덴서(1200)에서 토출되는 냉매를 상기 실외콘덴서(1300) 측으로 공급되도록 한다. 또한, 난방시 상기 외기센서(2020)에서 감지된 외기온도에 의해 실외콘덴서(1300)와 라디에이터부(RAD) 표현에 발생된 서리를 제상하기 위한 모드시에는 상기 제2유로(R2) 상에서 상기 제1분기유로(QR1)가 분기되는 지점에 구비되는 상기 제1개폐밸브(2110)는 실외콘덴서(1300)를 바이패스하는 제1분기유로(QR1) 방향으로 개방되어 상기 제3유로(R3)로 냉매를 공급할 수 있다.

상기 제3유로(R3) 상에서 상기 제2분기유로(QR2)가 분기되는 지점에 구비되는 상기 제2개폐밸브(2120)는 모든 방향으로 닫혀 상기 제3유로(R3)와 상기 제2분기유로(QR2)로 냉매가 이동되지 않도록 한다. 따라서 상기 중간열교환기(1700)로는 냉매가 이동하지 않는다.

상기 제2유로(R2) 상에 구비되는 상기 제1전자식팽창밸브(1910)는 상기 실내콘덴서(1200)에서 상기 실외콘덴서(1300)로 공급되는 냉매를 팽창시키고, 상기 바이패스유로(BR) 상에서 상기 통합칠러(1500)의 전단에 구비되는 상기 제2전자식팽창밸브(1930)는 상기 바이패스유로(BR)로 이동되는 냉매를 팽창시킨 후 상기 통합칠러(1500)로 공급한다.

난방모드 시 냉각수의 흐름을 살펴보면, 냉각수라인(1800)의 제1-2냉각수라인(1812) 및 제2-2냉각수라인(1822)으로 순환되는 냉각수는 제1냉각수바이패스라인(1814) 상에 구비되는 전력전자부품(PE), 제2-2냉각수라인(1822) 상에 구비되는 배터리(B)와 열교환되며, 흡열된 냉각수는 통합칠러(1500)에서 냉매와 열교환한다.

상기 냉각수라인(1800)의 제1냉각수바이패스라인(1814)과 제2냉각수바이패스라인(1824)이 개방되도록 제1방향전환밸브(1813)과 제2방향전환밸브(1823)는 개방되는 것이 바람직하며, 상기 센서부(2000)의 외기센서(2020)가 측정한 외기의 온도가 0℃ 이하인 경우 상기 제어부(2200)는 난방모드로 전환하게 된다.

도 5를 참조하면, 난방제습모드 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내콘덴서(1200)를 거친 후 일부의 냉매는 증발기(1400), 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환하고, 상기 실내콘덴서(1200)를 거친 다른 일부의 냉매는 실외콘덴서(1300), 통합칠러(1500), 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환하면서 차량 실내의 난방 및 제습을 수행하게 된다.

난방제습모드 시, 상기 제2유로(R2) 상에서 상기 제1분기유로(QR1)가 분기되는 지점에 구비되는 상기 제1개폐밸브(2110)는 상기 실외콘덴서(1300) 방향으로 개방되어 상기 실내콘덴서(1200)에서 토출되는 냉매를 상기 실외콘덴서(1300) 측으로 공급되도록 한다.

상기 제3유로(R3) 상에서 상기 제2분기유로(QR2)와 만나는 지점에 구비되는 상기 제2개폐밸브(2120)는 상기 제2분기유로(QR2)로 이동되는 냉매가 상기 증발기로 공급되도록 개방되어 상기 실내콘덴서(1200)에서 토출되는 냉매 중 일부를 상기 제2분기유로(QR2)를 통해 상기 증발기(1400) 측으로 공급되도록 한다.

상기 제3유로(R3) 상에서 상기 증발기(1400)의 전단에 구비되는 상기 솔레노이드팽창밸브(1920)는 상기 제3유로(R3)에서 유입되는 냉매를 팽창시킨 후 상기 증발기(1400)로 공급한다.

난방제습모드 시 냉각수의 흐름을 살펴보면, 냉각수라인(1800)의 제1-2냉각수라인(1812) 및 제2-2냉각수라인(1822)으로 순환되는 냉각수는 제1냉각수바이패스라인(1814) 상에 구비되는 전력전자부품(PE), 제2-2냉각수라인(1822) 상에 구비되는 배터리(B)와 열교환되며, 흡열된 냉각수는 통합칠러(1500)에서 냉매와 열교환한다.

상기 냉각수라인(1800)의 제1냉각수바이패스라인(1814)과 제2냉각수바이패스라인(1824)이 개방되도록 제1방향전환밸브(1813)과 제2방향전환밸브(1823)는 개방되는 것이 바람직하며, 상기 센서부(2000)의 외기센서(2020)가 측정한 외기의 온도가 0℃ 이상이고 15℃ 이하인 경우 상기 제어부(2200)는 난방제습모드로 전환하게 된다.

따라서, 난방제습모드 시에서도 냉방시 사용되는 중간열교환기(1700)로 냉매가 통과하게 하여 과냉구간 확보 및 과열도 확보가 가능하게 하고, 고온라인인 제3유로(R3)와 저온라인인 제4유로(R4)의 냉매를 서로 열교환하게 하여 솔레노이드팽창밸브(1920)에서 냉매가 팽창 전 과냉도 확보 및 압축기(1100)의 과열도에 대한 여유범위 확보가 가능하며, 난방제습모드 시의 과냉 확보로 제3유로(R3)에 구비되는 솔레노이드팽창밸브(1920)의 최적의 팽창조건이 가능하여 증발기(1400)를 통한 차량의 실내제습능력을 극대화시킬 수 있고, 난방 시 수열원에 의한 열원확보방식뿐만 아니라 공기열원에 의한 열원확보방식에서도 중간열교환기(1700)를 활용하여 난방 및 난방제습 성능을 최적화할 수 있다.

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 : 통합칠러
1600 : 어큐뮬레이터 1700 : 중간열교환기
1800 : 냉각수라인 1900 : 팽창밸브부
1910 : 제1전자식팽창밸브 1920 : 솔레노이드팽창밸브
1930 : 제2전자식팽창밸브 2000 : 센서부
2010 : PT센서 2020 : 외기센서
2100 : 개폐밸브부 2110 : 제1개폐밸브
2120 : 제2개폐밸브 2200 : 제어부

Claims

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 외부에서 공급되는 외부공기와 열교환으로 냉매를 응축시키는 실외콘덴서;
상기 실외콘덴서와 제3유로에 의해 연결되며, 냉방모드 시 상기 실외콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 냉매를 기화시키면서 공조케이스를 통해 차량의 실내로 공급되는 공기와 열교환으로 차량 실내를 냉방시키는 증발기;
상기 제3유로에서 분기되는 바이패스유로 상에 구비되며 난방모드 및 난방제습모드 시 시 냉각수와 열교환으로 냉매를 증발시키는 통합칠러;
상기 증발기와 제4유로에 의해 연결되고 상기 압축기와 제5유로에 의해 연결되며, 각각의 모드 시 상기 증발기에서 공급되는 냉매, 상기 제3유로에서 분기되어 상기 제4유로와 연결되는 상기 바이패스유로를 통해 상기 통합칠러에서 공급되는 냉매를 일시적으로 저장하고, 저장된 냉매를 액상 냉매와 기상 냉매로 분리한 후 기상 냉매를 상기 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터;
상기 제3유로로 이동되는 냉매와 상기 제4유로로 이동되는 냉매를 열교환시키는 중간열교환기;
상기 실외콘덴서와 인접하게 배치되는 라디에이터부와 상기 통합칠러를 연결하여 냉각수를 순환시키는 냉각수라인;
상기 제2유로, 상기 제3유로, 상기 바이패스유로 상에 구비되어 상기 제2유로, 상기 제3유로, 상기 바이패스유로로 이동되는 냉매를 감압하는 팽창밸브부;
상기 실내콘덴서와 인접한 상기 제1유로 상, 상기 어큐뮬레이터와 인접한 상기 제4유로 상, 상기 실외콘덴서와 인접하게 구비되어 상기 제1유로 및 상기 제4유로로 이동되는 냉매의 압력과 온도, 외기의 온도를 측정하는 센서부;
상기 제2유로에서 분기되어 상기 실외콘덴서의 후단에서 상기 제3유로와 연결되는 제1분기유로가 분기되는 지점, 상기 제3유로 상에서 상기 중간열교환기의 전단에서 상기 제2유로와 연결되는 제2분기유로와 만나는 지점에 구비되는 개폐밸브부; 및
상기 팽창밸브부, 상기 센서부 및 상기 개폐밸브부와 연결되며, 상기 센서부가 측정한 냉매의 압력과 온도 및 외기의 온도와 습도를 토대로 각각의 모드에 대응하여 상기 개폐밸브부 및 상기 팽창밸브부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각수라인은,
상기 라디에이터부의 제1라디에이터와 전력전자부품(PE;Power Electronics) 및 상기 통합칠러를 연결하는 제1냉각수라인과,
상기 라디에이터부의 제2라디에이터와 상기 통합칠러 및 배터리를 연결하는 제2냉각수라인을 포함하며,
상기 냉각수라인에는 상기 제1냉각수라인 및 제2냉각수라인과 연결되며 상기 냉각수라인으로 순환되는 냉각수가 저장되는 리저버탱크가 구비되고,
상기 제1라디에이터와 상기 제2라디에이터는 일체형 상하배열로 배치되는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 제1냉각수라인은,
상기 제1라디에이터와 상기 전력전자부품을 연결하는 제1-1냉각수라인과,
상기 전력전자부품과 상기 통합칠러를 연결하는 제1-2냉각수라인과,
상기 제1-1냉각수라인과 상기 제1-2냉각수라인의 연결부위에 구비되며 상기 제1냉각수라인으로 순환되는 냉각수의 흐름을 전환하는 제1방향전환밸브와,
상기 제1-1냉각수라인과 상기 제1-2냉각수라인을 연결하며 상기 제1방향전환밸브와 연결되는 제1냉각수바이패스라인과,
상기 리저버탱크에 저장된 냉각수를 상기 제1냉각수라인으로 순환시키는 제1펌프를 포함하며,
상기 전력전자부품과 상기 제1펌프는 상기 제1냉각수바이패스라인 상에 구비되는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 제2냉각수라인은,
상기 제2라디에이터와 상기 통합칠러를 연결하는 제2-1냉각수라인과,
상기 통합칠러와 상기 배터리를 연결하는 제2-2냉각수라인과,
상기 제2-1냉각수라인과 상기 제2-2냉각수라인의 연결부위에 구비되며 상기 제2냉각수라인으로 순환되는 냉각수의 흐름을 전환하는 제2방향전환밸브와,
상기 제2-1냉각수라인과 상기 제2-2냉각수라인을 연결하며 상기 제2방향전환밸브와 연결되는 제2냉각수바이패스라인과,
상기 리저버탱크에 저장된 냉각수를 상기 제2냉각수라인으로 순환시키는 제2펌프와,
상기 제2냉각수라인으로 순환되는 냉각수를 가열하는 수가열히터를 포함하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 팽창밸브부는,
상기 제2유로 상에서 상기 실외콘덴서의 전단에 구비되며 난방모드, 난방제습모드 시 상기 제2유로로 이동되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 제1전자식팽창밸브와,
상기 제3유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되며 냉방모드, 난방제습모드 시 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 솔레노이드팽창밸브와,
상기 바이패스유로 상에서 상기 통합칠러의 전단에 구비되며 배터리협조모드 및 난방, 난방제습모드 시 상기 통합칠러로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 제2전자식팽창밸브를 포함하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 센서부는,
상기 실내콘덴서와 인접한 제1유로, 상기 어큐뮬레이터와 인접한 제4유로 상에 구비되며 상기 제1유로와 상기 제4유로로 이동되는 냉매의 압력과 온도를 측정하는 PT센서와,
상기 실외콘덴서와 인접하게 구비되어 외기의 온도를 측정하는 외기센서를 포함하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 개폐밸브부는,
상기 제2유로에서 상기 제1분기유로가 분기되는 지점에 구비되어 상기 제2유로로 이동되는 냉매의 흐름방향을 조절하는 제1개폐밸브와,
상기 제3유로 상에서 상기 제2유로와 연결되는 제2분기유로와 만나는 지점에 구비되는 제2개폐밸브를 포함하며,
상기 제1개폐밸브와 상기 제2개폐밸브는 3웨이밸브가 사용되는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
냉방모드 시, 상기 제2유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 실외콘덴서 방향으로 개방되고, 상기 제3유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 상기 중간열교환기 방향으로 개방되며,
상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 열리고, 상기 제3유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시키며,
냉각수는 상기 냉각수라인의 제1-1냉각수라인과 제2-1냉각수라인 및 제2-2냉각수라인으로 순환되고, 상기 냉각수라인의 제1냉각수바이패스라인은 개방되며, 상기 냉각수라인의 제2냉각수바이패스라인은 밀폐되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
난방모드 시, 상기 제2유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 실외콘덴서 방향으로 개방되거나 제1분기유로 방향으로 열려서 실외콘덴서로 바이패스할 수 있고, 상기 제3유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 모든 방향으로 닫히며,
상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 상기 실외콘덴서로 공급되는 냉매를 팽창시키고, 상기 바이패스유로 상에서 상기 통합칠러의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브는 상기 통합칠러로 공급되는 냉매를 팽창시키며,
냉각수는 상기 냉각수라인의 제1-2냉각수라인 및 제2-2냉각수라인으로 순환되고, 상기 냉각수라인의 제1냉각수바이패스라인과 제2냉각수바이패스라인은 개방되며,
상기 센서부의 외기센서가 측정한 외기의 온도가 0℃ 이하인 경우 상기 제어부는 난방모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
난방제습모드 시,
상기 제2유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 실외콘덴서 방향으로 개방되고, 상기 제3유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 상기 제2분기유로에서 유입된 냉매가 상기 중간열교환기로 공급되도록 개방되며,
상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 상기 실외콘덴서로 공급되는 냉매를 팽창시키고, 상기 바이패스유로 상에서 상기 통합칠러의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제2전자식팽창밸브는 상기 통합칠러로 공급되는 냉매를 팽창시키며, 상기 제3유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시키고,
냉각수는 상기 냉각수라인의 제1-2냉각수라인 및 제2-2냉각수라인으로 순환되고, 상기 냉각수라인의 제1냉각수바이패스라인과 제2냉각수바이패스라인은 개방되며,
상기 센서부의 외기센서가 측정한 외기의 온도가 0℃ 이상이고 15℃ 이하인 경우 상기 제어부는 난방제습모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.