KR20230103055A - 3-way 밸브 및 이를 이용하는 히프펌프 시스템 - Google Patents

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KR20230103055A
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KR1020210193637A
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임주영
김건량
이동원
이헌상
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한온시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은 유입구, 제1 유출구 및 제2 유출구가 배치되는 하우징 및 상기 하우징 내부에 배치되는 볼밸브를 포함하며, 상기 볼밸브는 상기 유입구와 연결되어 냉매가 유입되는 유입홀, 상기 유입홀로 유입되는 냉매가 유출되는 제1 유출홀 및 제2 유출홀을 포함하며, 상기 볼밸브가 회전시 상기 제1 유출홀을 통해 유출되는 냉매는 제1 유출구를 통과하며, 상기 제2 유출홀을 통해 유출되는 냉매는 상기 제2 유출구를 통해 냉매의 유량이 제어되는 것을 특징으로 하는 3-way 밸브 및 이를 이용하는 히트펌프 시스템을 제공한다.

Description

3-way 밸브 및 이를 이용하는 히프펌프 시스템{3-way valve and heat pump system using it}
실시예는 3-way 밸브 및 이를 이용하는 히프펌프 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 가변 구조의 볼밸브를 이용하는 3-way 밸브 및 이를 이용하는 히프펌프 시스템에 관한 것이다.
환경 친화적인 산업 발전 및 화석원료를 대체하는 에너지원의 개발 기조아래, 근래 자동차 산업에서 가장 주목받는 분야는 전기자동차와 하이브리드 자동차가 있다. 이들 전기자동차와 하이브리드 자동차에는 배터리가 장착되어 구동력을 제공하는데, 주행 운전뿐만 아니라 냉난방 시에도 배터리를 이용한다.
배터리를 이용하여 구동력을 제공하는 차량에서, 냉난방 시 배터리가 열원으로 사용된다는 것은 그만큼 주행거리가 감소된다는 것을 의미하는데, 위 문제를 극복하기 위하여 종래부터 가정용 냉난방장치로 널리 활용된 히트펌프 시스템을 자동차에 적용하는 방법이 제안되었다.
참고로 히트펌프란 저온의 열을 흡수하여 흡수된 열을 고온으로 이동시키는 것을 말한다. 일예로서의 히트펌프는 액체 냉매가 증발기 내에서 증발하고 주위에서 열을 빼앗아 기체가 되며, 다시 응축기에 의해 주위에 열을 방출하면서 액화되는 사이클을 가진다. 이를 전기자동차 또는 하이브리드 자동차에 적용하면, 종래 일반적인 공조케이스에 부족한 열원을 확보할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 차량에 사용되는 히트펌프 시스템(10)의 일부 구조를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 기존 히트펌프 시스템의 난방+제습모드에서는 압축기(11)를 통과하는 냉매는 공조 케이스(12) 내부에 배치되는 내부 응축기(13)를 지나 팽창밸브(14)를 통과하게 되며, 팽창밸브(14)를 통과하는 냉매는 분기되어 수냉식 응축기(15) 및/또는 증발기(16)로 이동하게 된다.
난방+제습모드에서는 내부 응축기(13)를 통과한 냉매가 팽창밸브(14)를 통과하여 팽창된 후, 2-way 밸브(17)를 통해 증발기(16)로 흐르며 공기를 제습시킨다.
그러나, 이러한 2-way 밸브(17)는 단순 온/오프 기능만이 존재하여 원하는 만큼의 냉매를 흘려주지 못하며, 냉매 부족으로 인한 제습성능에 문제가 존재하였다.
실시예는 3-way 밸브의 내부 볼 밸브 구조를 변경하여 냉매 유량 조절을 통해 제습성능을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예는, 유입구, 제1 유출구 및 제2 유출구가 배치되는 하우징; 및 상기 하우징 내부에 배치되는 볼밸브를 포함하며, 상기 볼밸브는 상기 유입구와 연결되어 냉매가 유입되는 유입홀, 상기 유입홀로 유입되는 냉매가 유출되는 제1 유출홀 및 제2 유출홀을 포함하며, 상기 볼밸브가 회전시 상기 제1 유출홀을 통해 유출되는 냉매는 제1 유출구를 통과하며, 상기 제2 유출홀을 통해 유출되는 냉매는 상기 제2 유출구를 통해 냉매의 유량이 제어되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 유출구와 상기 제2 유출구는 마주보도록 상기 하우징에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 유출홀의 중심선과 상기 제2 유출홀의 중심선은 서로 교차되도록 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 유출홀의 면적은 상기 제1 유출구의 면적보다 크게 형성되며, 상기 제2 유출홀의 면적은 상기 제2 유출구의 면적보다 같거나 작게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 유출홀의 가로 방향 직경과 상기 제1 유출홀의 가로방향 폭의 비는 0.3이하인 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 유출홀의 가로 방향 폭과 세로 방향 높이의 비는 2보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 유출홀의 세로 방향 높이와 상기 유입홀의 직경은 동일한 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예는 냉매를 압축하여 토출하는 압축기; 압축된 냉매를 팽창시키는 제1 팽창수단; 상기 팽창수단에서 팽창된 냉매가 이동하는 제1 이동라인 및 제2 이동라인; 상기 제1 이동라인에 배치되는 응축기; 상기 제2 이동라인을 따라 이동하는 냉매가 유입되며, 공조 케이스 내부에 배치되는 증발기;를 포함하며, 상기 제1 이동라인 및 상기 제2 이동라인의 분기점에는 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항의 3-way 밸브가 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다. 상세하게, 실시예는 상기 볼밸브의 회전에 따른 상기 제1 유출홀 및 상기 제2 유출홀의 위치에 따라서, 상기 제1 유출구 및 상기 제2 유출구로 토출되는 냉매의 유량을 제어할 수 있다.
바람직하게는, 상기 압축기에서 통과되는 냉매는 상기 공조 케이스 내부에 배치되는 실내열교환기를 통과한 후, 상기 팽창수단으로 유입되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 난방 및 제습 모드에서, 상기 3-way 밸브는 차량에서 감지되는 습도 정보에 따라 상기 증발기로 유입되는 냉매의 양을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시예에 따르면, 난방 및 제습 모드에서 필요한만큼 냉매량을 조절하여 제습성능을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 차량에 사용되는 히트펌프 시스템의 일부 구조를 나타내는 도면이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3-way 밸브 내부에 배치되는 볼밸브의 사시도이고,
도 3은 도 2의 형상을 나타내는 도면이고,
도 4는 도 3의 수평 방향의 단면도이고,
도 5는 도 3의 수직방향의 단면도이고,
도 6 내지 도 9는 도 2의 3-way 밸브의 동작을 나타내는 도면이고,
도 10은 도 2의 내부 구조를 나타내는 도면이고,
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3-way 밸브를 이용하는 히트펌프 시스템의 구조를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2 내지 도 10은, 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3-way 밸브 내부에 배치되는 볼밸브의 사시도이고, 도 3은 도 2의 형상을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3의 수평 방향의 단면도이고, 도 5는 도 3의 수직방향의 단면도이고,도 6은 도 2의 내부 구조를 나타내는 도면이다. 여기서, 도 3은 정육면도법에 의해 볼밸브를 나타내는 도면일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 3-way 밸브(1)는 하우징(100), 및 볼밸브(200)를 포함할 수 있다.
하우징(100)은 볼밸브(200)가 배치될 수 있는 공간을 제공하며, 히트펌프 시스템(1000)의 배관이 연결될 수 있다. 하우징(100)의 형상은 제한이 없으며 다양한 형상으로 변경될 수 있다.
하우징(100)은 유입구, 제1 유출구(110) 및 제2 유출구(120)를 포함할 수 있다.
유입구(미도시)는 볼밸브(200)에 배치되는 유입홀(210)과 연결될 수 있도록 배치되며, 제1 유출구(110)는 볼밸브(200)에 배치되는 제1 유출홀(220)과 연결될 수 있고, 제2 유출구(120)는 볼밸브(200)에 배치되는 제2 유출홀(230)과 연결될 수 있다.
일실시예로, 제1 유출구(110)와 제2 유출구(120)는 마주보도록 하우징(100)에 배치될 수 있다. 이때, 유입구는 하우징(100)의 하부면에 수직하는 방향으로 배치될 수 있으며, 제1 유출구(110)와 제2 유출구(120)의 중심선은 유입구의 중심선과 직교하도록 배치될 수 있다.
볼밸브(200)는 하우징(100) 내부에 배치되어, 엑츄에이터(미도시)의 동작에 따라 회전할 수 있다. 볼밸브(200)는 유입구와 연결되고, 냉매가 볼밸브(200) 내부로 유입되는 유입홀(210), 유입홀(210)로 유입되는 냉매가 유출되는 제1 유출홀(220) 및 제2 유출홀(230)을 포함할 수 있다. 볼밸브(200)가 회전시 제1 유출홀(220)을 통해 유출되는 냉매는 제1 유출구(110)를 통과하며, 제2 유출홀(230)을 통해 유출되는 냉매는 제2 유출구(120)를 통해 배출될 수 있기 때문에, 냉매의 유량이 제어될 수 있다.
볼밸브(200)는 하우징(100) 내부에서 수평방향으로 회전하도록 제어될 수 있다.
볼밸브(200)의 제1 유출홀(220)의 중심선과 제2 유출홀(230)의 중심선은 서로 교차되도록 배치될 수 있다. 제1 유출홀(220)과 제2 유출홀(230)은 볼밸브(200)의 수평방향 회전에 따라 수평방향으로 회전하게 된다. 이때, 제1 유출홀(220)과 제2 유출홀(230)은 회전에 의해 하우징(100)의 제1 유출구(110) 및 제2 유출구(120)와의 배치가 달라지게 된다.
제1 유출홀(220)의 면적은 제1 유출구(110)의 면적보다 크게 형성되며, 제2 유출홀(230)의 면적은 제2 유출구(120)의 면적보다 같거나 작게 형성될 수 있다.
제1 유출홀(220)과 제1 유출구(110)는 히트펌프 시스템(1000)의 응축기(1310)와 연결될 수 있으며, 제2 유출홀(230)과 제2 유출구(120)는 증발기(1410) 측과 연결될 수 있다. 차량의 제습상태에 따라 제2 유출홀(230)을 이동하는 냉매의 유량이 조절되기 위해, 볼밸브(200)의 회전시 제2 유출홀(230)과 제2 유출구(120)가 연결되는 면적이 조절될 수 있다. 상세하게, 상기 볼밸브(200)의 회전에 의해 상기 제2 유출홀(230)과 상기 제2 유출구(120)의 연통하는 면적이 커질수록, 상기 제2 유출구(120)로 토출되는 냉매의 유량이 증가할 수 있다.
이때, 제1 유출구(110)로 이동하는 냉매에는 유량의 변동이 없어야 하는바, 이러한 목적을 달성하기 위해 제1 유출홀(220)의 면적이 제1 유출구(110)의 면적보다 크게 형성되어 냉매의 유량의 변동없이 일정 냉매가 제1 유출홀(220)을 거쳐 제1 유출구(110)로 이동할 수 있다.
일실시예로, 제1 유출홀(220)은 타원의 형상으로 형성될 수 있으며, 제2 유출홀(230)은 원형의 형상으로 마련될 수 있다.
도 6의 (a)는 도 2의 수평 단면을 나타내는 도면이고, 도 6의 (b)는 도 2의 수직 단면을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 제2 유출홀(230)의 가로 방향 직경(D2)과 제1 유출홀(220)의 가로방향 폭(D1)의 비는 0.3이하로 형성될 수 있다.
또한, 제1 유출홀(220)의 가로 방향 폭(D1)과 세로 방향 높이(D3)의 비는 2보다 크게 형성될 수 있다.
또한, 제1 유출홀(220)의 세로방향 높이(D3)와 유입홀(210)의 직경(D4)은 동일한 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 언급한 수치들을 통해 볼밸브(200)가 회전시 하우징(100)에 배치되는 제1 유입구를 통해 이동하는 냉매의 유량은 항상 일정하게 유지되면서, 제2 유입구를 통해 이동하는 냉매의 유량은 제어될 수 있다.
도 7 내지 도 10은 도 2의 3-way 밸브(1)의 동작을 나타내는 도면이다.
도 7은 제2 유출홀(230)이 폐쇄되는 구조를 나타내는 도면이고, 도 8은 제2 유출홀(230)의 1/3이 개방되는 구조이고, 도 9는 제2 유출홀(230)의 2/3이 개방되는 구조이고, 도 10은 제2 유출홀(230)이 전면 개방되는 구조이다.
도 7을 참조하면, 제습모드가 필요하지 않은 경우, 제2 유출홀(230)은 하우징(100) 내벽에 막혀서 냉매가 이동하지 못하도록 배치되며, 제1 유출홀(220)은 개방되어 제1 유출구(110)를 통해 냉매가 이동하게 된다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 일정량의 제습이 필요한 경우, 제2 유출홀(230)의 일부는 하우징(100) 내벽에 막혀 있고, 일부는 제2 유출구(120)와 연통하여 냉매가 이동할 수 있다. 제2 유출홀(230)과 제2 유출구(120)가 연통하는 면적은 차량 내부의 습도에 따라 조절될 수 있다.
도 10을 참조하면, 최대로 제습이 필요한 경우, 제2 유출홀(230) 전체 면적이 제2 유출구(120)와 연통되어 냉매가 이동할 수 있다. 이때, 제1 유출홀(220)의 최외각 내측면은 제1 유출구(110)의 외측에 배치될 수 있으며, 이를 통해 제2 유출홀(230)로 이동하는 냉매가 최대가 되더라도 제1 유출홀(220)로 일정량의 냉매가 지속적으로 이동할 수 있다.
한편, 이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3-way 밸브(1)를 이용하는 히프펌프 시스템을 설명하면 다음과 같다. 단, 본 발명의 일 실시예에 따른 3-way 밸브(1)에서 설명한 바와 동일한 것에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3-way 밸브(1)를 이용하는 히트펌프 시스템(1000)의 구조를 나타내는 도면이다. 도 11의 설명에 있어서, 도 2 내지 도 10과 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타내며 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히트펌프 시스템(1000)은 압축기(1100), 팽창수단, 제1 이동라인(1300), 제2 이동라인(1400), 수냉식 응축기(1310) 및 증발기(1410)를 포함할 수 있다.
압축기(1100)는 엔진(내연기관) 또는 모터 등으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 냉매를 흡입하여 압축한 후 고온 고압의 기체 상태의 냉매를 배출하게 된다.
압축기(1100)에서 토출되는 냉매는 공조 케이스(1600) 내부에 배치되는 실내 열교환기(1110)로 유입될 수 있다.
실내 열교환기(1110)는 챠량의 공조 케이스(1600) 내에 배치될 수 있으며, 송풍기(미도시)에 의해 유동되는 공기가 실내 열교환기(1110)를 거치며 승온되어 차량의 실내로 공급되어 차량의 실내 난방에 이용될 수 있다. 실내 열교환기(1110)를 통과한 냉매는 제1 팽창수단(1200)으로 유입될 수 있다.
제1 팽창수단(1200)은 압축기(1100)의 출구측에 배치되어 유입되는 냉매를 팽창시킬 수 있다. 제1 팽창수단(1200)에서 팽창된 냉매는 제1 이동라인(1300)과 제2 이동라인(1400)으로 분기되어 이동할 수 있다.
이때, 제1 이동라인(1300)과 제2 이동라인(1400)의 분기점에는 3-way 밸브(1)가 배치될 수 있다.
3-way 밸브(1)는 압축기(1100)를 통과한 냉매가 유입되어 냉매의 이동방향을 결정할 수 있다. 이때, 3-way 밸브(1)와 연결되는 제1 이동라인(1300)에는 응축기(1310)가, 제2 이동라인(1400)에는 증발기(1410)가 연결될 수 있다.
3-way 밸브(1)는 차량에서 감지되는 습도 정보에 따라 증발기(1410)로 유입되는 냉매의 양을 제어할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서 언급한 것과 같이 3-way 밸브(1)는 응축기(1310) 측으로 이동하는 냉매는 항상 일정 유량의 냉매가 공급되도록 하며, 제2 이동라인(1400)을 따라 증발기(1410)로 이동하는 냉매는 습도 정보, 즉 제습의 필요 정도에 따라 이동하는 냉매의 유량이 제어될 수 있다.
제1 이동라인(1300)에는 응축기(1310)와 리시버 드라이어(1315)가 배치될 수 있다.
응축기(1310)는 압축된 냉매를 응축할 수 있다. 응축기(1310)에 흐르는 냉매는 냉각수 순환라인(미도시) 상의 냉각수와 서로 열교환된 후 이동할 수 있다. 이와 같이 응축기(1310)의 냉매에 의해 가열된 냉각수는 냉각수 순환라인을 통해 이동할 수 있다. 일실시예로, 응축기(1310)는 수냉식 응축기(1310)가 사용될 수 있다.
리시버 드라이어(1315)는 냉매 순환라인에 설치되어, 액상 냉매를 저장하는 역할 뿐만 아니라 상기 냉매순환라인을 유동하는 냉매에 대해 저항 역할을 하게 됨으로써, 시스템의 냉매 압력을 상승시키게 되고 이로인해 난방 성능을 향상 할 수 있다. 리시버 드라이어(1315)를 통과한 냉매는 공조 모드에 따라 분기부(1320)에서 제1-1 라인(1330)과 제1-2 라인(1360)으로 분리되어 이동할 수 있다.
제1-1 라인(1330)에는 공랭식 응축기(1340)와 제2 팽창수단(1350)이 배치될 수 있으며, 제1-2 라인(1360)을 따라 이동하는 냉매는 어큐뮬레이터(1500)를 지나 압축기(1100)로 유입될 수 있다.
제1-1 라인(1330)을 따라 이동하는 냉매는 공랭식 응축기(1340)를 거치며 응축되며, 제2 팽창수단(1350)에서 팽창되어 증발기(1410)로 유입될 수 있다.
증발기(1410)는 공조케이스의 내부에 설치되고, 냉매 순환라인에 배치되어 제2 팽창수단(1350)에서 배출된 저온 저압의 냉매가 공급되고, 블로어를 통해 공조케이스의 내부를 유동하는 공기가 증발기(1410)를 통과하는 과정에서 증발기(1410) 내부의 저온 저압의 냉매와 열교환하여 냉풍으로 바뀐 뒤, 차량 실내로 토출되어 차실내를 냉방하게 된다. 이와 같이 증발기(1410)를 통과한 냉매는 어큐뮬레이터(1500)를 지나 압축기(1100)로 유입될 수 있다.
어큐뮬레이터(1500)는 압축기(1100)의 입구 측 냉매 순환라인상에 설치되며, 냉매 중 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하여 기상 냉매만 압축기(1100)로 공급하며, 잉여 냉매를 저장할 수 있다. 어큐뮬레이터(1500)의 기상 냉매 출구에는 압축기(1100)의 흡입포트가 연결되어 있으며, 이를 통해 압축기(1100)에 액상의 냉매가 흡입되는 것을 방지할 수 있다.
도 11을 참조하여, 난방 및 제습 모드에서 히트펌프 시스템(1000)의 동작을 설명하도록 한다.
냉매 순환라인에서 압축기(1100)가 작동하여 압축기(1100)에서 고온고압의 냉매가 토출된다. 토출된 냉매는 공조 케이스(1600) 내부에 배치되는 실내 열교환기(1110)를 거쳐 제1 팽창수단(1200)으로 유입되며, 3-way 밸브(1)에서 냉매의 이동방향이 정해진다.
차량에서 제습이 필요하지 않은 것으로 판단되는 경우, 3-way 밸브(1)로 유입되는 냉매는 제1 이동라인(1300)으로 이동하며, 제2 이동라인(1400)으로 냉매의 이동이 차단된다.
차량의 습도정보에서 제습이 필요한 것으로 판단되는 경우, 3-way 밸브(1)는 3-way 밸브(1) 내브에 배치되는 볼밸브(200)를 회전하여 제1 이동라인(1300)과 제2 이동라인(1400)으로 냉매를 이동시킬 수 있다.
이때, 3-way 밸브(1)는 제습이 필요한 정도에 따라 볼밸브(200)를 통과하여 제2 이동라인(1400)으로 이동하는 냉매의 유량을 조절할 수 있다. 제2 이동라인(1400)을 이동하는 냉매는 증발기(1410)를 거치면서, 공조 케이스(1600) 내부의 송풍기(미도시)에 의해 송풍되는 공기와 열교환되면서 공기중의 수분이 제거될 수 있다.
제1 이동라인(1300)으로 이동하는 냉매는 수냉식 응축기(1310)와 리시버 드라이어(1315)를 통과한 후, 분기부(1320)에서 제1-2 라인(1360)을 따라 이동후 어큐뮬레이터(1500)를 거쳐 압축기(1100)로 유입될 수 있다.
이상으로 본 발명의 실시 예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 3-way 밸브 100 : 하우징
110 : 제1 유출구 120 : 제2 유출구
200 : 볼밸브 210 : 유입홀
220 : 제1 유출홀 230 : 제2 유출홀
1000 : 히트펌프 시스템 1100 : 압축기
1110 : 실내 열교환기 1200 : 제1 팽창수단
1300 ; 제1 이동라인 1310 : 응축기
1315 : 리시버 드라이어 1320 : 분기부
1330 : 제1-1 라인 1340 : 공랭식 응축기
1350 : 제2 팽창수단 1360 : 제1-2 라인
1400 : 제2 이동라인 1410 : 증발기
1500 : 어큐뮬레이터 1600 : 공조 케이스

Claims (14)

  1. 유입구, 제1 유출구 및 제2 유출구가 배치되는 하우징; 및
    상기 하우징 내부에 배치되는 볼밸브;
    를 포함하며,
    상기 볼밸브는 상기 유입구와 연결되어 냉매가 유입되는 유입홀, 상기 유입홀로 유입되는 냉매가 유출되는 제1 유출홀 및 제2 유출홀을 포함하며,
    상기 볼밸브가 회전시 상기 제1 유출홀을 통해 유출되는 냉매는 제1 유출구를 통과하며, 상기 제2 유출홀을 통해 유출되는 냉매는 상기 제2 유출구를 통과하고,
    상기 볼밸브의 회전에 따른 상기 제1 유출홀 및 상기 제2 유출홀의 위치에 따라서, 상기 제1 유출구 및 상기 제2 유출구로 토출되는 냉매의 유량을 제어하는 3-way 밸브.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 유출구와 상기 제2 유출구는 마주보도록 상기 하우징에 배치되는 것을 특징으로 하는 3-way 밸브.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 유출홀의 중심선과 상기 제2 유출홀의 중심선은 서로 교차되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 3-way 밸브.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 유출홀의 면적은 상기 제1 유출구의 면적보다 크게 형성되며, 상기 제2 유출홀의 면적은 상기 제2 유출구의 면적보다 같거나 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 3-way 밸브.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 유출홀의 가로 방향 직경과 상기 제1 유출홀의 가로방향 폭의 비는 0.3이하인 것을 특징으로 하는 3-way 밸브.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 유출홀의 가로 방향 폭과 세로 방향 높이의 비는 2보다 큰 것을 특징으로 하는 3-way 밸브.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 유출홀의 세로 방향 높이와 상기 유입홀의 직경은 동일한 것을 특징으로 하는 3-way 밸브.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 볼밸브의 회전에 의해 상기 제2 유출홀이 상기 하우징의 내벽에 의해 차단되는 경우,
    상기 유입구를 통해 유입된 냉매 전부는 상기 제1 유출홀를 통해 상기 제1 유출구로 토출되는 3-way 밸브.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 볼밸브의 회전에 의해 상기 제2 유출홀과 상기 제2 유출구의 연통하는 면적이 조절됨에 따라, 상기 제1 유출구 및 상기 제2 유출구로 토출되는 냉매의 유량이 제어되는 3-way 밸브.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 볼밸브의 회전에 의해 상기 제2 유출홀과 상기 제2 유출구의 연통하는 면적이 커질수록, 상기 제2 유출구로 토출되는 냉매의 유량이 증가하는 3-way 밸브.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 볼밸브가 회전하더라도 제1 유출홀과 제1 유출구의 연통 면적을 일정하게 유지되도록, 상기 제1 유출홀의 면적은 상기 제1 유출구의 면적보다 크게 형성되는 3-way 밸브.
  12. 냉매를 압축하여 토출하는 압축기;
    압축된 냉매를 팽창시키는 제1 팽창수단;
    상기 팽창수단에서 팽창된 냉매가 이동하는 제1 이동라인 및 제2 이동라인;
    상기 제1 이동라인에 배치되는 응축기;
    상기 제2 이동라인을 따라 이동하는 냉매가 유입되며, 공조 케이스 내부에 배치되는 증발기;
    를 포함하며,
    상기 제1 이동라인 및 상기 제2 이동라인의 분기점에는 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항의 3-way 밸브가 배치되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 압축기에서 통과되는 냉매는 상기 공조 케이스 내부에 배치되는 실내열교환기를 통과한 후, 상기 팽창수단으로 유입되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.
  14. 제13 항에 있어서,
    난방 및 제습 모드에서,
    상기 3-way 밸브는 차량에서 감지되는 습도 정보에 따라 상기 증발기로 유입되는 냉매의 양을 제어하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.
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