KR20240000663A - Automotive air conditioning system - Google Patents
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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 냉각수와 열교환으로 냉매를 응축시키는 수냉식콘덴서; 상기 수냉식콘덴서와 제3유로에 의해 연결되며, 상기 수냉식콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 외부에서 공급되는 외부공기와 열교환으로 냉매를 응축시키는 실외콘덴서; 상기 실외콘덴서와 제4유로에 의해 연결되며, 냉방모드 시 상기 실외콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 냉매를 기화시키면서 공조케이스를 통해 차량의 실내로 공급되는 공기와 열교환으로 차량 실내를 냉방시키는 증발기; 상기 증발기와 제5유로에 의해 연결되고 상기 압축기와 제6유로에 의해 연결되며, 각각의 모드 시 상기 증발기에서 공급되는 냉매 및 상기 제3유로에서 분기되어 상기 제5유로와 연결되는 제1분기유로를 통해 상기 수냉식콘덴서에서 공급되는 냉매를 일시적으로 저장하고, 저장된 냉매를 액상 냉매와 기상 냉매로 분리한 후 기상 냉매를 상기 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터; 상기 제4유로에서 분기되어 상기 제5유로와 연결되는 바이패스유로 상에 구비되며 냉방 배터리협조모드 시 냉매와 열교환으로 배터리냉각수를 냉각시키는 배터리칠러; 상기 제2유로, 상기 제4유로 상에 구비되어 상기 제2유로, 상기 제4유로로 이동되는 냉매를 감압하고, 상기 바이패스유로에서 분기되어 상기 제4유로와 연결되는 제2분기유로가 상기 바이패스유로에서 분기되는 지점에 구비되어 상기 바이패스유로로 이동되는 냉매의 흐름을 전환하면서 이동되는 냉매를 선택적으로 감압하는 팽창밸브부; 상기 제3유로에서 분기되어 상기 제5유로와 연결되는 상기 제1분기유로가 상기 제3유로에서 분기되는 지점, 상기 제2유로에서 분기되어 상기 제4유로와 연결되는 제3분기유로 상, 상기 제4유로 상에서 상기 제3분기유로가 연결되는 지점의 전단에 구비되어 냉매의 흐름을 전환하고 제3분기유로를 선택적으로 개폐하며 상기 제4유로로 냉매가 역류하는 것을 방지하는 개폐밸브부; 상기 압축기와 인접한 상기 제6유로와 상기 실내콘덴서와 인접한 제1유로 상, 상기 실외콘덴서와 인접하게 구비되어 상기 제6유로와 제1유로로 이동되는 냉매의 압력과 온도 및 외기의 온도를 측정하는 센서부; 및 상기 팽창밸브부, 상기 센서부 및 상기 개폐밸브부와 연결되며, 상기 센서부가 측정한 냉매의 압력과 온도 및 외기의 온도를 토대로 각각의 모드에 대응하여 상기 팽창밸브부의 동작을 제어하면서 상기 개폐밸브부의 개폐방향과 개폐를 제어하는 제어부를 포함하는 차량용 냉난방 시스템을 제공한다.The present invention includes a compressor that compresses the introduced refrigerant and discharges it in a high-temperature, high-pressure gaseous state; an indoor condenser connected to the compressor through a first flow path, into which the refrigerant discharged from the compressor flows and heat-exchanging the introduced refrigerant with air flowing into the air conditioning case to heat the vehicle interior in a heating mode; a water-cooled condenser connected to the indoor condenser through a second flow path, which draws in the refrigerant discharged from the indoor condenser and condenses the refrigerant through heat exchange with cooling water; an outdoor condenser connected to the water-cooled condenser through a third flow path, and receiving the refrigerant discharged from the water-cooled condenser and condensing the refrigerant through heat exchange with external air supplied from outside; An evaporator connected to the outdoor condenser through a fourth flow path, and in the cooling mode, takes in the refrigerant discharged from the outdoor condenser, evaporates the refrigerant, and cools the vehicle interior by exchanging heat with air supplied to the vehicle interior through the air conditioning case; A first branch passage connected to the evaporator and the fifth passage and connected to the compressor by a sixth passage, refrigerant supplied from the evaporator in each mode, and branched from the third passage and connected to the fifth passage. an accumulator that temporarily stores the refrigerant supplied from the water-cooled condenser, separates the stored refrigerant into liquid refrigerant and gaseous refrigerant, and then supplies the gaseous refrigerant to the compressor; a battery chiller that is provided on a bypass passage branched from the fourth passage and connected to the fifth passage, and cools the battery coolant by exchanging heat with the refrigerant in a cooling battery cooperation mode; A second branch passage is provided on the second passage and the fourth passage to depressurize the refrigerant moving to the second passage and the fourth passage, and is branched from the bypass passage and connected to the fourth passage. An expansion valve unit provided at a point branching from the bypass passage to selectively depressurize the moving refrigerant while switching the flow of the refrigerant moving into the bypass passage; A point where the first branch flow path branched from the third flow path and connected to the fifth flow path branches off from the third flow path, on the third branch flow path branched from the second flow path and connected to the fourth flow path, An opening/closing valve unit provided at the front of the point where the third branch flow path is connected on the fourth flow path to change the flow of refrigerant, selectively open and close the third branch flow path, and prevent the refrigerant from flowing back into the fourth flow path; It is provided on the sixth passage adjacent to the compressor and the first passage adjacent to the indoor condenser and adjacent to the outdoor condenser to measure the pressure and temperature of the refrigerant moving to the sixth passage and the first passage and the temperature of the outside air. sensor unit; And it is connected to the expansion valve unit, the sensor unit, and the opening/closing valve unit, and controls the operation of the expansion valve unit in response to each mode based on the pressure and temperature of the refrigerant and the temperature of the outside air measured by the sensor unit, while controlling the opening and closing of the expansion valve unit. Provided is a cooling and heating system for a vehicle that includes a control unit that controls the opening and closing direction and opening and closing of the valve unit.
Description
본 발명은 차량용 냉난방 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수냉식콘덴서에서 냉각수와 열교환된 냉매를 이용하여 차량의 냉난방을 실시하는 차량용 냉난방 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle cooling and heating system, and more specifically, to a vehicle cooling and heating system that cools and heats the vehicle using a refrigerant that exchanges heat with coolant in a water-cooled condenser.
차량용 공조장치는, 통상적으로 차량의 실내를 냉방하기 위한 냉방시스템과, 차량의 실내를 난방하기 위한 난방시스템을 포함하여 이루어진다. 상기 냉방시스템은, 냉매사이클의 증발기측에서 증발기의 외부를 거치는 공기를 증발기 내부를 흐르는 냉매와 열교환시켜 냉기로 바꾸어, 차량 실내를 냉방하도록 구성되고, 상기 난방시스템은 냉각수 사이클의 히터코어측에서 히터코어 외부를 거치는 공기를 히터코어 내부를 흐르는 냉각수와 열교환시켜 온기로 바꾸어, 차량 실내를 난방하도록 구성된다.An air conditioning system for a vehicle typically includes a cooling system for cooling the interior of the vehicle and a heating system for heating the interior of the vehicle. The cooling system is configured to cool the interior of the vehicle by converting air passing through the outside of the evaporator on the evaporator side of the refrigerant cycle into cold air by exchanging heat with the refrigerant flowing inside the evaporator, and the heating system is configured to cool the vehicle interior by using a heater on the heater core side of the coolant cycle. It is configured to heat the vehicle interior by converting the air passing through the outside of the core into warmth by exchanging heat with the coolant flowing inside the heater core.
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.Meanwhile, different from the above-mentioned vehicle air conditioning system, a heat pump system that can selectively perform cooling and heating by changing the flow direction of the refrigerant using one refrigerant cycle is being applied, for example, two heat exchangers. (i.e., an indoor heat exchanger installed inside the air conditioning case to exchange heat with the air blown into the vehicle interior, and an outdoor heat exchanger to exchange heat outside the air conditioning case) and a direction control valve that can change the flow direction of the refrigerant. do. Therefore, when the cooling mode is operated according to the flow direction of the refrigerant by the direction control valve, the outdoor heat exchanger serves as a condenser for cooling, and when the heating mode is operated, the outdoor heat exchanger functions as an evaporator for heating. do.
이러한 차량용 히트펌프 시스템으로 다양한 종류가 제안되고 있는데, 그 대표적인 일 예가 도 1에 도시되어 있다.Various types of vehicle heat pump systems have been proposed, a representative example of which is shown in FIG. 1.
도 1에 도시된 차량용 히트펌프 시스템은, 냉매를 압축하고 토출하는 압축기(30)와, 상기 압축기(30)로부터 토출되는 냉매를 방열시키는 고압측 열교환기(32)와, 병렬구조로 설치되어 상기 고압측 열교환기(32)를 통과한 냉매를 선택적으로 통과시키는 제1팽창밸브(34) 및 제1바이패스 밸브(36)와, 상기 제1팽창밸브(34) 또는 제1바이패스 밸브(36)를 통과한 냉매를 실외에서 열교환시키는 실외열교환기(48)와, 상기 실외열교환기(48)를 통과한 냉매를 증발시키는 저압측 열교환기(60)와, 상기 저압측 열교환기(60)를 통과한 냉매를 기상과 액상의 냉매로 분리하는 어큐뮬레이터(Accumulator, 62)와, 상기 저압측 열교환기(60)로 공급되는 냉매와, 압축기(30)로 복귀하는 냉매를 열교환시키는 중간열교환기(50)와, 상기 저압측 열교환기(60)로 공급되는 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제2팽창밸브(56)와, 그리고 상기 제2팽창밸브(56)와 병렬로 설치되어 상기 실외열교환기(48)의 출구측과 상기 어큐뮬레이터(62)의 입구측을 선택적으로 연결하는 제2바이패스 밸브(58)를 포함하여 이루어진다.The vehicle heat pump system shown in FIG. 1 is installed in parallel with a
도 1 중 도면부호 10은 상기 고압측 열교환기(32)와 저압측 열교환기(60)가 내장되는 공조케이스, 도면부호 12는 냉기와 온기의 혼합량을 조절하는 온도조절도어, 도면부호 20은 상기 공조케이스의 입구에 설치되는 송풍기를 각각 나타낸다.In FIG. 1,
상기한 바와 같이 구성된 종래 차량용 히트펌프 시스템에 따르면, 히트펌프 모드(난방모드)가 가동될 경우에는, 제1바이패스 밸브(36) 및 제2팽창밸브(56)는 닫히고, 제1팽창밸브(34) 및 제2바이패스 밸브(58)는 개방된다. 또한, 온도조절도어(12)는 도 1처럼 동작한다. 따라서, 압축기(30)로부터 토출되는 냉매는 고압측 열교환기(32), 제1팽창밸브(34), 실외열교환기(48), 중간열교환기(50)의 고압부(52), 제2바이패스 밸브(58), 어큐뮬레이터(62) 및 상기 중간열교환기(50)의 저압부(54)를 차례로 거쳐 압축기(30)로 복귀한다. 즉, 상기 고압측 열교환기(32)가 난방기의 역할을 하게 되고, 상기 실외열교환기(48)는 증발기의 역할을 하게 된다.According to the conventional vehicle heat pump system configured as described above, when the heat pump mode (heating mode) is operated, the
에어컨 모드(냉방모드)가 가동될 경우에는, 제1바이패스 밸브(36) 및 제2팽창밸브(56)는 개방되고, 제1팽창밸브(34) 및 제2바이패스 밸브(58)는 닫히게 된다. 또한, 온도조절도어(12)는 고압측 열교환기(32) 통로를 폐쇄하게 된다. 따라서, 압축기(30)로부터 토출되는 냉매는 고압측 열교환기(32), 제1바이패스밸브(36), 실외열교환기(48), 중간열교환기(50)의 고압부(52), 제2팽창밸브(56), 저압측 열교환기(60), 어큐뮬레이터(62) 및 상기 중간열교환기(50)의 저압부(54)를 차례로 거쳐 압축기(30)로 복귀한다. 즉, 상기 저압측 열교환기(60)가 증발기의 역할을 하게 되고, 상기 온도조절도어(12)에 의해 폐쇄된 상기 고압측 열교환기(32)는 히트펌프 모드시와 동일하게 난방기의 역할을 하게 된다.When the air conditioner mode (cooling mode) is activated, the
종래의 기술로는 한국 공개특허 제10-2013-0101254호(2013.09.13.)를 참조할 수 있다.For conventional technology, refer to Korean Patent Publication No. 10-2013-0101254 (2013.09.13.).
종래의 차량용 히트펌프 시스템은 냉방 시 냉방능력 향상을 위해 중간열교환기(50)를 적용하여 고온의 냉매를 저온의 냉매에 전도에 의해 방열시켜서 추가적인 과냉구간 확보가 가능하게 하여 냉방성능을 증대시켰다. 냉매를 통해 난방성능을 확보하는 전기차 히트펌프 시스템에서도 냉매의 과냉구간 확보가 필요하며 전자식팽창밸브에서 팽창 후에 저압측 열교환기(60)에서의 흡열을 통한 과열도 확보가 필요하지만 실외열교환기(48)의 용량부족에 따른 낮은 과냉도와 열원부족에 따른 과열도 부족으로 인해 시스템의 안정성 확보가 점점 부족해지는 문제점이 발생하였다.The conventional vehicle heat pump system uses an intermediate heat exchanger (50) to improve cooling performance during cooling, dissipating heat through conduction of high-temperature refrigerant to low-temperature refrigerant, thereby making it possible to secure an additional subcooling section, thereby increasing cooling performance. In the electric vehicle heat pump system that secures heating performance through refrigerant, it is necessary to secure a subcooling section of the refrigerant, and after expansion in the electronic expansion valve, it is necessary to secure superheat through heat absorption in the low-pressure side heat exchanger (60), but the outdoor heat exchanger (48) ), a problem occurred in which the stability of the system became increasingly insufficient due to low subcooling due to insufficient capacity and insufficient superheating due to lack of heat source.
또한, 종래의 제2팽창밸브(56)는 2웨이방식의 내부유로로 구성되어 있어서 양방향에 대한 냉매흐름 차단 및 오리피스홀의 스텝제어를 통한 팽창만 가능하며, 이는 전체 히트펌프 시스템 회로에서 냉매 팽창 및 유로 전환 시 별도의 라인으로 구성되어야 하고, 각각의 라인구성은 전체 회로구성이 복잡해지는 원인이 되며, 한정된 전력전자부품 룸내 공간활용에 있어서도 매우 불리한 요소가 되는 문제점이 발생하였다.In addition, the conventional
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 난방모드에서도 냉방시 사용되는 중간열교환기에 냉매가 통과하게 하여 난방시 과냉구간 확보 및 과열도 확보가 가능하게 하고, 난방시 고온라인과 저온라인의 냉매를 서로 열교환하게 하여 전자식팽창밸브에서 팽창전 과냉도 확보 및 압축기 과열도에 대한 여유범위 확보가 가능하며, 바이패스유로 상에서 제2분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 통합팽창밸브가 냉매의 흐름방향을 전환하면서 동시에 냉매를 팽창킬 수 있어 전체 히트펌프 시스템의 회로구성을 단순화할 수 있는 차량용 냉난방 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was created to solve the above problems, and allows refrigerant to pass through an intermediate heat exchanger used for cooling even in heating mode, thereby securing a supercooling section and superheating during heating, and making it possible to secure a supercooling section and a degree of superheating during heating. By allowing online refrigerants to exchange heat with each other, it is possible to secure subcooling before expansion and a margin for compressor superheating in the electronic expansion valve, and the integrated expansion valve provided at the point where the second branch flow path branches off on the bypass flow path is used to expand the refrigerant. The purpose is to provide a cooling and heating system for vehicles that can simplify the circuit configuration of the entire heat pump system by simultaneously expanding the refrigerant while changing the flow direction.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유입된 냉매를 압축하여 고온고압의 기체상태로 토출하는 압축기; 상기 압축기와 제1유로에 의해 연결되며, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 유입되고 유입된 냉매를 공조케이스 내로 유동하는 공기와 열교환하여 난방모드 시 차량 실내를 난방시키는 실내콘덴서; 상기 실내콘덴서와 제2유로에 의해 연결되며 상기 실내콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 냉각수와 열교환으로 냉매를 응축시키는 수냉식콘덴서; 상기 수냉식콘덴서와 제3유로에 의해 연결되며, 상기 수냉식콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 외부에서 공급되는 외부공기와 열교환으로 냉매를 응축시키는 실외콘덴서; 상기 실외콘덴서와 제4유로에 의해 연결되며, 냉방모드 시 상기 실외콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 냉매를 기화시키면서 공조케이스를 통해 차량의 실내로 공급되는 공기와 열교환으로 차량 실내를 냉방시키는 증발기; 상기 증발기와 제5유로에 의해 연결되고 상기 압축기와 제6유로에 의해 연결되며, 각각의 모드 시 상기 증발기에서 공급되는 냉매 및 상기 제3유로에서 분기되어 상기 제5유로와 연결되는 제1분기유로를 통해 상기 수냉식콘덴서에서 공급되는 냉매를 일시적으로 저장하고, 저장된 냉매를 액상 냉매와 기상 냉매로 분리한 후 기상 냉매를 상기 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터; 상기 제4유로에서 분기되어 상기 제5유로와 연결되는 바이패스유로 상에 구비되며 냉방 배터리협조모드 시 냉매와 열교환으로 배터리냉각수를 냉각시키는 배터리칠러; 상기 제2유로, 상기 제4유로 상에 구비되어 상기 제2유로, 상기 제4유로로 이동되는 냉매를 감압하고, 상기 바이패스유로에서 분기되어 상기 제4유로와 연결되는 제2분기유로가 상기 바이패스유로에서 분기되는 지점에 구비되어 상기 바이패스유로로 이동되는 냉매의 흐름을 전환하면서 이동되는 냉매를 선택적으로 감압하는 팽창밸브부; 상기 제3유로에서 분기되어 상기 제5유로와 연결되는 상기 제1분기유로가 상기 제3유로에서 분기되는 지점, 상기 제2유로에서 분기되어 상기 제4유로와 연결되는 제3분기유로 상, 상기 제4유로 상에서 상기 제3분기유로가 연결되는 지점의 전단에 구비되어 냉매의 흐름을 전환하고 제3분기유로를 선택적으로 개폐하며 상기 제4유로로 냉매가 역류하는 것을 방지하는 개폐밸브부; 상기 압축기와 인접한 상기 제6유로와 상기 실내콘덴서와 인접한 제1유로 상, 상기 실외콘덴서와 인접하게 구비되어 상기 제6유로와 제1유로로 이동되는 냉매의 압력과 온도 및 외기의 온도를 측정하는 센서부; 및 상기 팽창밸브부, 상기 센서부 및 상기 개폐밸브부와 연결되며, 상기 센서부가 측정한 냉매의 압력과 온도 및 외기의 온도를 토대로 각각의 모드에 대응하여 상기 팽창밸브부의 동작을 제어하면서 상기 개폐밸브부의 개폐방향과 개폐를 제어하는 제어부를 포함하는 차량용 냉난방 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a compressor that compresses the introduced refrigerant and discharges it in a high-temperature, high-pressure gaseous state; an indoor condenser connected to the compressor through a first flow path, into which the refrigerant discharged from the compressor flows and heat-exchanging the introduced refrigerant with air flowing into the air conditioning case to heat the vehicle interior in a heating mode; a water-cooled condenser connected to the indoor condenser through a second flow path, which draws in the refrigerant discharged from the indoor condenser and condenses the refrigerant through heat exchange with cooling water; an outdoor condenser connected to the water-cooled condenser through a third flow path, and receiving the refrigerant discharged from the water-cooled condenser and condensing the refrigerant through heat exchange with external air supplied from outside; An evaporator connected to the outdoor condenser through a fourth flow path, and in the cooling mode, takes in the refrigerant discharged from the outdoor condenser, evaporates the refrigerant, and cools the vehicle interior by exchanging heat with air supplied to the vehicle interior through the air conditioning case; A first branch passage connected to the evaporator and the fifth passage and connected to the compressor by a sixth passage, refrigerant supplied from the evaporator in each mode, and branched from the third passage and connected to the fifth passage. an accumulator that temporarily stores the refrigerant supplied from the water-cooled condenser, separates the stored refrigerant into liquid refrigerant and gaseous refrigerant, and then supplies the gaseous refrigerant to the compressor; a battery chiller that is provided on a bypass passage branched from the fourth passage and connected to the fifth passage, and cools the battery coolant by exchanging heat with the refrigerant in a cooling battery cooperation mode; A second branch passage is provided on the second passage and the fourth passage to depressurize the refrigerant moving to the second passage and the fourth passage, and is branched from the bypass passage and connected to the fourth passage. An expansion valve unit provided at a point branching from the bypass passage to selectively depressurize the moving refrigerant while switching the flow of the refrigerant moving into the bypass passage; A point where the first branch flow path branched from the third flow path and connected to the fifth flow path branches off from the third flow path, on the third branch flow path branched from the second flow path and connected to the fourth flow path, An opening/closing valve unit provided at the front of the point where the third branch flow path is connected on the fourth flow path to change the flow of refrigerant, selectively open and close the third branch flow path, and prevent the refrigerant from flowing back into the fourth flow path; It is provided on the sixth passage adjacent to the compressor and the first passage adjacent to the indoor condenser and adjacent to the outdoor condenser to measure the pressure and temperature of the refrigerant moving to the sixth passage and the first passage and the temperature of the outside air. sensor unit; And it is connected to the expansion valve unit, the sensor unit, and the opening/closing valve unit, and controls the operation of the expansion valve unit in response to each mode based on the pressure and temperature of the refrigerant and the temperature of the outside air measured by the sensor unit, while controlling the opening and closing of the expansion valve unit. Provided is a cooling and heating system for a vehicle that includes a control unit that controls the opening and closing direction and opening and closing of the valve unit.
본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템은 상기 제4유로로 이동되는 냉매와 상기 제5유로로 이동되는 냉매를 열교환시키는 중간열교환기를 더 포함할 수 있다.The cooling and heating system for a vehicle according to the present invention may further include an intermediate heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant moving to the fourth flow path and the refrigerant moving to the fifth flow path.
본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템에 있어서, 상기 중간열교환기는 이중관 구조, 스파이럴 이중관 구조, 플레이트 적층형 구조, 판형 튜브 접합 구조 중 하나의 형태를 가질 수 있으며, 냉방모드, 난방모드, 난방제습모드, 냉방 배터리협조모드 시에 상기 중간열교환기에서 열교환될 수 있다.In the cooling and heating system for a vehicle according to the present invention, the intermediate heat exchanger may have one of the forms of a double pipe structure, a spiral double pipe structure, a plate stacked structure, and a plate-shaped tube joint structure, and can be used in a cooling mode, a heating mode, a heating dehumidification mode, and a cooling battery. In cooperative mode, heat can be exchanged in the intermediate heat exchanger.
상기 어큐뮬레이터의 내부에는 공급된 액상의 냉매를 기화시키는 탄소발열복합소재의 히터봉이 구비될 수 있으며, 상기 히터봉에 의해 상기 압축기로 공급되는 냉매의 과열도가 증대될 수 있다.The accumulator may be provided with a heater rod made of carbon exothermic composite material that vaporizes the supplied liquid refrigerant, and the degree of superheating of the refrigerant supplied to the compressor may be increased by the heater rod.
상기 팽창밸브부는 상기 제2유로 상에서 상기 수냉식콘덴서의 전단에 구비되며 난방모드, 난방제습모드 시에 상기 실내콘덴서에서 상기 수냉식콘덴서로 이동되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 제1전자식팽창밸브와, 상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되며 냉방모드, 냉방 배터리협조모드 시 상기 제4유로를 통해 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 솔레노이드팽창밸브와, 상기 바이패스유로 상에서 상기 제2분기유로가 분기되는 지점에 구비되며, 난방제습모드 시 상기 바이패스유로로 이동되는 냉매의 흐름을 상기 제4유로로 전환하면서 상기 제4유로로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하고, 냉방 배터리협조모드 시 상기 바이패스유로를 통해 상기 배터리칠러로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 통합팽창밸브를 포함할 수 있으며, 상기 통합팽창밸브는 냉방모드 시 닫히고, 난방모드 및 난방제습모드 시에는 제4유로 방향으로 개방되고, 냉방 배터리협조모드 시 배터리칠러 방향으로 개방될 수 있다.The expansion valve unit is provided at a front end of the water-cooled condenser on the second flow path and includes a first electronic expansion valve that expands and depressurizes the refrigerant moved from the indoor condenser to the water-cooled condenser during heating mode and heating dehumidification mode, and A solenoid expansion valve provided at the front of the evaporator on the 4th flow path and expanding and depressurizing the refrigerant supplied to the evaporator through the 4th flow path during the cooling mode and cooling battery cooperation mode, and the second branch flow path on the bypass flow path It is provided at the branch point, and in the heating dehumidification mode, the flow of the refrigerant moving to the bypass passage is converted to the fourth passage while expanding and depressurizing the refrigerant supplied to the fourth passage, and in the cooling battery cooperation mode, the It may include an integrated expansion valve that expands and depressurizes the refrigerant supplied to the battery chiller through a bypass passage. The integrated expansion valve is closed in the cooling mode and opens in the direction of the fourth passage in the heating mode and heating dehumidification mode. It can be opened toward the battery chiller in the cooling battery cooperation mode.
상기 통합팽창밸브는 3웨이밸브가 사용될 수 있고, 상기 통합팽창밸브의 내부에 구비되는 볼에는 상기 실외콘덴서로부터 냉매가 주입되는 주입구와, 상기 배터리칠러 및 상기 증발기 측으로 주입된 냉매를 토출하는 토출구가 형성될 수 있으며, 상기 토출구의 일측면에는 토출되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 토출슬릿이 형성될 수 있다.The integrated expansion valve may be a 3-way valve, and the ball provided inside the integrated expansion valve has an inlet through which refrigerant is injected from the outdoor condenser, and an outlet through which the refrigerant injected into the battery chiller and the evaporator is discharged. A discharge slit may be formed on one side of the discharge port to expand and depressurize the discharged refrigerant.
상기 주입구와 상기 토출구는 서로 연통되며 서로 직각되게 배치될 수 있고, 상기 토출구의 일측면과 타측면은 서로 다른 길이를 가질 수 있으며, 상기 토출슬릿이 형성되는 일측면의 길이(L1)는 타측면의 길이(L2) 보다 작을 수 있다.The injection port and the discharge port may communicate with each other and be arranged at right angles to each other, one side and the other side of the discharge port may have different lengths, and the length (L1) of one side where the discharge slit is formed is the length of the other side. It may be smaller than the length (L2) of .
상기 개폐밸브부는 상기 제1분기유로가 상기 제3유로에서 분기되는 지점에 구비되어 상기 제3유로로 이동되는 냉매의 흐름을 전환하는 제1개폐밸브와, 상기 제3분기유로 상에 구비되어 상기 제3분기유로를 선택적으로 개폐하는 제2개폐밸브와, 상기 제4유로 상에서 상기 제3분기유로가 연결되는 지점의 전단에 구비되어 제4유로로 이동되는 냉매가 상기 실외콘덴서 방향으로 역류하는 것을 방지하는 체크밸브를 포함할 수 있으며, 상기 제1개폐밸브는 3웨이밸브가 사용되고 상기 제2개폐밸브는 2웨이밸브가 사용될 수 있다.The on/off valve unit includes a first on/off valve provided at a point where the first branch flow path diverges from the third flow path to switch the flow of refrigerant moving to the third flow path, and a first on/off valve provided on the third branch flow path. A second opening/closing valve that selectively opens and closes the third branch flow path, and is provided at the front end of the point where the third branch flow path is connected on the fourth flow path to prevent the refrigerant moving to the fourth flow path from flowing back toward the outdoor condenser. It may include a check valve that prevents the operation, and the first on-off valve may be a 3-way valve and the second on-off valve may be a 2-way valve.
상기 센서부는 상기 압축기와 인접한 제6유로 및 상기 실내콘덴서와 인접한 제1유로 상에 구비되어 상기 제6유로 및 제1유로로 이동되는 냉매의 압력과 온도를 측정하는 PT센서와, 상기 실외콘덴서와 인접하게 구비되어 외기의 온도를 측정하는 외기온도센서를 포함할 수 있다.The sensor unit includes a PT sensor provided on a sixth passage adjacent to the compressor and a first passage adjacent to the indoor condenser to measure the pressure and temperature of the refrigerant moving into the sixth passage and the first passage, the outdoor condenser, and It may include an outdoor temperature sensor provided adjacently to measure the temperature of the outdoor air.
냉방모드 시, 상기 수냉식콘덴서의 후단에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 실외콘덴서 방향으로 개방될 수 있고, 상기 제3분기유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 닫힐 수 있으며, 상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 완전 개방될 수 있고, 상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 열리면서 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있으며, 상기 바이패스유로 상에서 상기 제2분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 통합팽창밸브는 상기 토출구 및 상기 토출슬릿이 닫힐 수 있다.In the cooling mode, the first on-off valve of the on-off valve unit provided at the rear end of the water-cooled condenser may be opened in the direction of the outdoor condenser, and the second on-off valve of the on-off valve unit provided on the third branch flow path may be closed. The first electronic expansion valve of the expansion valve part provided on the second flow path may be fully opened, and the solenoid expansion valve of the expansion valve part provided at the front of the evaporator on the fourth flow path may be opened to evaporate the evaporator. The refrigerant supplied to can be expanded, and the discharge port and the discharge slit of the integrated expansion valve of the expansion valve unit provided at the point where the second branch flow path branches on the bypass flow path can be closed.
난방모드 및 난방제습모드 시, 상기 수냉식콘덴서의 후단에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 제5유로와 연결되는 제1분기유로 방향으로 개방될 수 있고, 상기 제3분기유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 열릴 수 있으며, 상기 제4유로 상에 구비되는 체크밸브는 동작하여 상기 제2분기유로를 통해 상기 제4유로로 이동된 냉매가 상기 실외콘덴서 방향으로 역류하는 것을 방지할 수 있고, 상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 열리면서 상기 수냉식콘덴서로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있으며, 상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 닫힐 수 있고, 상기 바이패스유로 상에서 상기 제2분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 통합팽창밸브는 상기 볼이 회전하여 제2분기유로 방향으로 상기 토출슬릿이 점진적으로 개방되면서 상기 제2분기유로로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있으며, 상기 센서부의 외기온도센서가 측정한 외기온도가 0℃ 이하일 경우에는 난방모드로 전환될 수 있고, 상기 외기온도센서가 측정한 외기온도가 0℃ 이상 15℃ 이하일 경우에는 난방제습모드로 전환될 수 있다.In the heating mode and heating dehumidification mode, the first opening/closing valve of the switching valve unit provided at the rear end of the water-cooled condenser may be opened in the direction of the first branch flow path connected to the fifth flow path, and may be opened on the third branch flow path. The second on-off valve provided in the on-off valve part may be opened, and the check valve provided on the fourth flow path may operate so that the refrigerant moved to the fourth flow path through the second branch flow path flows back toward the outdoor condenser. The first electronic expansion valve of the expansion valve unit provided on the second flow path can expand the refrigerant supplied to the water-cooled condenser by opening, and is provided at the front of the evaporator on the fourth flow path. The solenoid expansion valve of the expansion valve part may be closed, and the integrated expansion valve of the expansion valve part provided at a point where the second branch flow path branches on the bypass flow path may cause the ball to rotate in the direction of the second branch flow path. As the discharge slit is gradually opened, the refrigerant supplied to the second branch flow path can be expanded, and when the outside air temperature measured by the outside air temperature sensor of the sensor unit is below 0°C, it can be switched to heating mode, and the outside air temperature If the outside temperature measured by the sensor is between 0℃ and 15℃, it can be switched to heating and dehumidification mode.
냉방 배터리협조모드 시, 상기 수냉식콘덴서의 후단에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 실외콘덴서 방향으로 개방될 수 있고, 상기 제3분기유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 닫힐 수 있으며, 상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 완전 개방될 수 있고, 상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 열리면서 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있으며, 상기 바이패스유로 상에서 상기 제2분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 통합팽창밸브는 상기 볼이 회전하여 상기 배터리칠러 방향으로 상기 토출슬릿이 점진적으로 개방되면서 상기 배터리칠러로 공급되는 냉매를 팽창시킬 수 있다.In the cooling battery cooperation mode, the first on-off valve of the on-off valve unit provided at the rear end of the water-cooled condenser may be opened in the direction of the outdoor condenser, and the second on-off valve of the on-off valve unit provided on the third branch flow path can be closed, the first electronic expansion valve of the expansion valve part provided on the second flow path can be fully opened, and the solenoid expansion valve of the expansion valve part provided at the front of the evaporator on the fourth flow path is opened. The refrigerant supplied to the evaporator can be expanded, and the integrated expansion valve of the expansion valve unit provided at the point where the second branch flow path branches on the bypass flow path rotates the ball to open the discharge slit in the direction of the battery chiller. As this is gradually opened, the refrigerant supplied to the battery chiller can be expanded.
본 발명에 따른 차량용 냉난방 시스템에 의하면, 난방모드 시에서도 냉방시 사용되는 중간열교환기로 냉매가 통과하게 하여 과냉구간 확보가 가능하게 하고, 고온 라인인 제4유로와 저온 라인인 제5유로의 냉매를 서로 열교환하게 하여 압축기의 과열도에 대한 여유범위 확보가 가능하며, 난방제습모드 시에 과냉 확보로 통합팽창밸브의 최적의 팽창조건이 가능하여 증발기를 통한 차량의 실내제습능력을 극대화시킬 수 있다.According to the cooling and heating system for a vehicle according to the present invention, it is possible to secure a subcooling section by allowing the refrigerant to pass through the intermediate heat exchanger used during cooling even in the heating mode, and the refrigerant in the fourth passage, which is the high temperature line, and the fifth passage, which is the low temperature line, are By allowing heat exchange with each other, it is possible to secure a margin for superheating of the compressor, and by securing subcooling in the heating and dehumidifying mode, optimal expansion conditions for the integrated expansion valve are possible, maximizing the vehicle's interior dehumidification ability through the evaporator.
또한, 바이패스유로 상에서 제2분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 통합팽창밸브가 냉매의 흐름방향을 전환하면서 동시에 토출구로 토출되는 냉매를 팽창시킬 수 있어 전체 히트펌프 시스템의 회로구성을 단순화할 수 있어 한정된 전력전자부품 룸내 공간활용에 있어서 불리한 요소가 되는 문제점을 해결할 수 있다.In addition, the integrated expansion valve provided at the point where the second branch flow path branches off on the bypass flow path can change the flow direction of the refrigerant and simultaneously expand the refrigerant discharged through the discharge port, simplifying the circuit configuration of the entire heat pump system. This can solve the problem of being a disadvantage in utilizing space in a limited room for power electronic components.
도 1은 종래의 차량용 히트펌프 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 냉난방 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 차량용 냉난방 시스템의 냉방모드 시 냉매가 순환되는 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 차량용 냉난방 시스템의 난방모드시 냉매가 순환되는 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 차량용 냉난방 시스템의 난방제습모드시 냉매가 순환되는 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 차량용 냉난방 시스템의 냉방 배터리협조모드시 냉매가 순환되는 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 냉방모드 시 통합팽창밸브를 통한 냉매의 흐름상태를 도시한 도면이다.
도 8은 난방모드 및 난방제습모드 시 통합팽창밸브의 개폐상태를 도시한 도면이다.
도 9는 난방모드 및 난방제습모드 시 통합팽창밸브를 통한 냉매의 흐름상태를 도시한 도면이다.
도 10은 냉방 배터리협조모드 시 통합팽창밸브의 개폐상태를 도시한 도면이다.
도 11은 냉방 배터리협조모드 시 통합팽창밸브를 통한 냉매의 흐름상태를 도시한 도면이다.1 is a configuration diagram showing a conventional vehicle heat pump system.
Figure 2 is a configuration diagram showing a vehicle cooling and heating system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which refrigerant is circulated in the cooling mode of the vehicle cooling and heating system shown in FIG. 2.
FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which refrigerant is circulated in the heating mode of the vehicle cooling and heating system shown in FIG. 2.
FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which refrigerant is circulated in the heating and dehumidifying mode of the vehicle cooling and heating system shown in FIG. 2.
FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which refrigerant is circulated in the cooling battery coordination mode of the vehicle cooling and heating system shown in FIG. 2.
Figure 7 is a diagram showing the flow state of refrigerant through the integrated expansion valve in cooling mode.
Figure 8 is a diagram showing the open and closed states of the integrated expansion valve in the heating mode and heating dehumidification mode.
Figure 9 is a diagram showing the flow state of refrigerant through the integrated expansion valve in the heating mode and heating dehumidification mode.
Figure 10 is a diagram showing the open and closed states of the integrated expansion valve in the cooling battery cooperation mode.
Figure 11 is a diagram showing the flow state of refrigerant through the integrated expansion valve in the cooling battery cooperation mode.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle of definability.
도 2 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 냉난방 시스템(100)은 압축기(1100)와, 실내콘덴서(1200)와, 수냉식콘덴서(1300)와, 실외콘덴서(1400)와, 증발기(1500)와, 어큐뮬레이터(1600)와, 배터리칠러(1700)와, 팽창밸브부(1800)와, 개폐밸브부(1900)와, 센서부(2000)와, 제어부(2100)를 포함하고, 중간열교환기(2200)를 더 포함할 수 있다.2 to 11, the vehicle cooling and
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 냉난방 시스템(100)은 냉매가 순환하는 냉매순환라인 상에는 압축기(1100), 실내콘덴서(1200), 수냉식콘덴서(1300), 실외콘덴서(1400), 증발기(1500)가 연결되며, 전기자동차 또는 하이브리드 자동차에 적용되는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 2, the vehicle cooling and
상기 압축기(1100)는 냉매가 유동하는 유로와 연결된 입력단을 통해 냉매를 인입하여 압축한 후, 압축된 냉매를 출력단을 통해 유로로 토출하는데, 이때 토출되는 냉매는 고온고압의 냉매(냉매가스; 기체)로 토출된다.The
상기 압축기(1100)의 출력단은 제1유로(R1)와 연결되고, 상기 제1유로(R1)를 통해 실내콘덴서(1200)의 입력단과 상기 압축기(1100)의 출력단이 연결되어, 상기 압축기(1100)에서 압축된 고온고압의 냉매(기체)를 상기 실내콘덴서(1200)로 출력한다.The output end of the
상기 실내콘덴서(1200)는 공조케이스(미도시) 내에 구비되며, 상기 실내콘덴서(1200)는 상기 압축기(1100)에서 토출되는 냉매(기체)를 제1유로(R1)를 통해 인입한다. 상기 실내콘덴서(1200)가 공조케이스(미도시)를 통해 차량 실내로 공급되는 공기와의 열교환을 통해 내부를 유동하는 고온고압의 냉매(기체)를 응축시키면서 그 응축열로 공기를 가열하여, 차량 실내의 난방이 이루어지도록 한다.The
상기 실내콘덴서(1200)와 인접하게 PTC히터(PTC)가 구비되는 것이 바람직하며, 상기 PTC히터(PTC)는 상기 공조케이스(미도시)의 내부에 구비되어 부족한 난방열원을 공급하는 역할을 한다.It is preferable that a PTC heater (PTC) is provided adjacent to the
상기 공조케이스(미도시)의 구조 및 공조케이스(미도시)가 공기를 인입한 후 열교환된 공기를 차량의 실내로 공급하여 난방이 이루어지도록 하는 과정은 공지된 기술인 바, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The structure of the air conditioning case (not shown) and the process of supplying the heat-exchanged air to the interior of the vehicle to provide heating after the air conditioning case (not shown) takes in air are well-known technologies, and detailed description thereof is omitted. I decided to do it.
상기 실내콘덴서(1200)의 출력단은 제2유로(R2)와 연결되고, 상기 제2유로(R2)는 수냉식콘덴서(1300)와 연결된다. 상기 수냉식콘덴서(1300)는 상기 제2유로(R2)를 통해 상기 실내콘덴서(1200)에서 토출되는 냉매를 인입하여 냉각수라인(미도시)으로 유동하는 냉각수와의 열교환으로 냉방시엔 냉매를 응축하고 난방시엔 냉매를 증발시키는 역할을 하며, 상기 제2유로(R2) 상에는 후술되는 팽창밸브부(1800)의 제1전자식팽창밸브(1810)가 구비되는 것이 바람직하다.The output terminal of the indoor condenser (1200) is connected to the second flow path (R2), and the second flow path (R2) is connected to the water-cooled condenser (1300). The water-cooled
상기 수냉식콘덴서(1300)는 제3유로(R3)에 의해 실외콘덴서(1400)와 연결된다. 상기 실외콘덴서(1400)는 상기 제3유로(R3)를 통해 인입되는 냉매를 외부 공기와의 열교환으로 냉매를 응축시킨 후 출력단을 통해 제4유로(R4)로 배출한다. 상기 제4유로(R4)는 증발기(1500)와 연결되어 상기 실외콘덴서(1400)에서 응축된 후 출력되는 냉매를 상기 증발기(1500)로 공급한다.The water-cooled
상기 실외콘덴서(1400)는 상기 수냉식콘덴서(1300)로부터 냉매를 인입하여 외부 공기와의 열교환으로 냉매를 응축하는데, 상기 실외콘덴서(1400)는 차량 구동부(구동모터, 미도시)에 구비된 라디에이터부(미도시)에 근접하게 배치되어, 입력측을 통해 인입된 냉매를 외부 공기와 열교환하여 응축한 후 제4유로(R4)로 배출한다.The
상기 제4유로(R4)는 증발기(1500)와 연결되어 상기 실외콘덴서(1400)에서 응축된 후 출력되는 냉매를 상기 증발기(1500)로 공급하며, 상기 증발기(1500)는 인입된 냉매를 기화시키면서 공조케이스(미도시)를 통해 차량의 실내로 공급되는 공기와 열교환으로 차량 실내를 냉방시키는 역할을 한다.The fourth flow path (R4) is connected to the
상기 증발기(1500)는 제5유로(R5)에 의해 어큐뮬레이터(1600)와 연결되며, 상기 어큐뮬레이터(1600)는 상기 증발기(1500)와 상기 압축기(1100) 사이에 구비되어 상기 증발기(1500)에서 공급되는 냉매 및 상기 제3유로(R3)에서 분기되어 상기 제5유로(R5)와 연결된 제1분기유로(QR1)를 통해 상기 수냉식콘덴서(1300)에서 공급되는 냉매를 일시적으로 저장하면서 인입된 냉매를 액상 냉매와 기상 냉매로 분리하고 분리된 기상 냉매를 제6유로(R6)를 통해 상기 압축기(1100)로 공급한다.The
상기 어큐뮬레이터(1600)의 내부에는 공급된 액상의 냉매를 기화시키는 탄소발열복합소재의 히터봉(미도시)이 구비될 수 있으며, 상기 어큐뮬레이터(1600)의 내부에 히터봉(미도시)이 구비됨에 따라 상기 압축기(1100)로 공급되는 냉매의 과열도를 증대시킬 수 있고, 그로 인해 난방 효율을 향상시킬 수 있게 된다.The
상기 실외콘덴서(1400)와 상기 증발기(1500)를 연결하는 상기 제4유로(R4)에서 분기되어 상기 증발기(1500)와 상기 어큐뮬레이터(1600)를 연결하는 제5유로(R5)와 연결되는 바이패스유로(BR) 상에는 배터리칠러(1700)가 구비된다.A bypass branched from the fourth passage (R4) connecting the outdoor condenser (1400) and the evaporator (1500) and connected to the fifth passage (R5) connecting the evaporator (1500) and the accumulator (1600). A
상기 배터리칠러(1700)는 냉방 배터리협조모드 시 냉각수라인(미도시)과 상기 바이패스유로(BR)로 유동하는 냉매를 열교환하여 배터리(미도시)를 냉각시키는 역할을 한다. 후술되는 냉방 배터리협조모드 시에는 상기 바이패스유로(BR)로 냉매가 흐르게 되고, 이때 상기 배터리칠러(1700)는 상기 바이패스유로(BR)로 유동하는 냉매와 냉각수라인으로 유동하는 배터리용 냉각수를 열교환시켜 냉각수를 냉각시킴으로써 배터리(미도시)의 열관리가 가능하게 된다.The
상기 제2유로(R2), 상기 제4유로(R4), 상기 바이패스유로(BR)에서 분기되어 상기 제4유로(R4)와 연결되는 제2분기유로(QR2)가 상기 바이패스유로(BR)에서 분기되는 지점에는 팽창밸브부(1800)가 구비되며, 상기 팽창밸브부(1800)는 상기 제2유로(R2), 상기 제4유로(R4)로 이동되는 냉매를 감압하고, 상기 바이패스유로(BR)로 이동되는 냉매의 흐름을 전환하면서 이동되는 냉매를 선택적으로 감압하는 역할을 한다.The second flow path (R2), the fourth flow path (R4), and the second branch flow path (QR2) branched from the bypass flow path (BR) and connected to the fourth flow path (R4) are connected to the bypass flow path (BR). ) is provided at a point branching from the
상기 팽창밸브부(1800)는 제1전자식팽창밸브(1810)와, 솔레노이드팽창밸브(1820)와, 통합팽창밸브(1830)를 포함한다. 상기 제1전자식팽창밸브(1810)는 상기 제2유로(R2) 상에 구비되어 난방모드, 난방제습모드 시 상기 실내콘덴서(1200)를 통과하여 상기 제2유로(R2)로 이동되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 역할을 한다.The
상기 솔레노이드팽창밸브(1820)는 상기 증발기(1500)와 인접한 제4유로(R4) 상에 구비되며 냉방모드, 냉방 배터리협조모드 시 상기 실외콘덴서(1400)를 통과하여 상기 증발기(1500)로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 역할을 한다.The
상기 통합팽창밸브(1830)는 상기 바이패스유로(BR) 상에서 상기 제2분기유로(QR2)가 분기되는 지점에 구비되며, 난방제습모드 시에는 상기 바이패스유로(BR)로 이동되는 냉매의 흐름을 상기 제4유로(R4)로 전환하면서 상기 제4유로(R4)로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하고, 냉방 배터리협조모드 시에는 상기 바이패스유로(BR)를 통해 상기 배터리칠러(1700)로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 역할을 한다. The integrated
상기 통합팽창밸브(1830)는 냉방모드 시 닫히고, 난방모드 및 난방제습모드 시에는 상기 바이패스유로(BR)로 이동되는 냉매가 상기 제4유로(R4) 방향으로 공급되도록 상기 제4유로(R4) 방향으로 개방되고, 냉방 배터리협조모드 시에는 상기 바이패스유로(BR)로 이동되는 냉매가 상기 배터리칠러(1700)로 공급되도록 상기 배터리칠러(1700) 방향으로 개방된다.The integrated
도 7 내지 도 11을 참조하면, 상기 통합팽창밸브(1830)는 3웨이밸브가 사용되며, 그 내부에 구비되는 볼(1831)에는 상기 실외콘덴서(1400)로부터 냉매가 주입되는 주입구(1832)와, 상기 주입구(1832)와 연통되며 상기 주입구(1832)를 통해 유입된 냉매를 상기 증발기(1500) 및 상기 배터리칠러(1700)로 토출하는 토출구(1834)가 형성된다. 상기 주입구(1832)와 상기 토출구(1834)는 서로 직각되게 배치되며, 상기 토출구(1834)의 일측면에는 토출슬릿(1834a)이 형성된다. 상기 토출구(1834)가 상기 주입구(1832)를 중심으로 회전됨에 따라 상기 토출구(1834)가 상기 증발기(1500) 및 상기 배터리칠러(1700) 측과 연결된다. 상기 토출구(1834)의 일측면과 타측면은 서로 다른 길이를 가지며, 상기 토출슬릿(1834a)이 형성되는 일측면의 길이(L1)는 타측면의 길이(L2) 보다 상기 토출슬릿(1834a) 만큼 작은 길이를 가지는 것이 바람직하며, 냉매가 상기 토출슬릿(1834a)을 통해 배출됨으로써 감압되게 된다.Referring to FIGS. 7 to 11, the integrated
상기 제3유로(R3)에서 분기되어 상기 제5유로(R5)와 연결되는 제1분기유로(QR1)가 상기 제3유로(R3)에서 분기되는 지점, 상기 제2유로(R2)에서 분기되어 상기 제4유로(R4)와 연결되는 제3분기유로(QR3) 상, 상기 제4유로(R4) 상에서 상기 제3분기유로(QR3)가 연결되는 지점의 전단에는 개폐밸브부(1900)가 구비된다. 상기 개폐밸브부(1900)는 냉매의 흐름을 전환하고 상기 제3분기유로(QR3)를 선택적으로 개폐하며 상기 제4유로(R4)로 냉매가 역류하는 것을 방지하는 역할을 한다.The first branch flow path (QR1), which branches off from the third flow path (R3) and is connected to the fifth flow path (R5), branches off from the third flow path (R3) and branches off from the second flow path (R2). On the third branch flow path (QR3) connected to the fourth flow path (R4), an opening/
상기 개폐밸브부(1900)는 제1개폐밸브(1910)와, 제2개폐밸브(1920)와, 체크밸브(1930)를 포함한다. 상기 제1개폐밸브(1910)는 상기 제3유로(R3) 상에서 상기 제3유로(R3)에서 분기되어 상기 제5유로(R5)와 연결되는 제1분기유로(QR1)가 분기되는 지점에 구비되어 상기 제3유로(R3)로 이동되는 냉매의 흐름방향을 전환하는 역할을 하며, 상기 제1개폐밸브(1910)로는 3웨이밸브가 사용되는 것이 바람직하다.The on-off
상기 제2개폐밸브(1920)는 상기 제3분기유로(QR3) 상에 구비되어 상기 제3분기유로(QR3)를 선택적으로 개폐하는 역할을 하며, 상기 제2개폐밸브(1920)로는 2웨이밸브가 사용되는 것이 바람직하다.The second on/off valve (1920) is provided on the third branch flow path (QR3) and serves to selectively open and close the third branch flow path (QR3). The second on/off valve (1920) is a two-way valve. It is desirable to use.
상기 체크밸브(1930)는 상기 제4유로(R4) 상에서 상기 제3분기유로(QR3)가 연결되는 지점의 전단에 구비되어 상기 제3분기유로(QR3)에서 제4유로(R4)로 이동되는 냉매가 상기 실외콘덴서(1400) 방향으로 역류하는 것을 방지하는 역할을 하며, 상기 제1개폐밸브(1910), 제2개폐밸브(1920)는 후술되는 제어부(2100)와 연결되어 제어부(2100)에 의해 동작하는 것이 바람직하다.The
상기 압축기(1100)와 인접한 상기 제6유로(R6)와 상기 실내콘덴서(1200)와 인접한 제1유로(R1) 상, 상기 실외콘덴서(1400)와 인접하게 센서부(2000)가 구비되며, 상기 센서부(2000)는 상기 제6유로(R6)와 제1유로(R1)로 이동되는 냉매의 압력과 온도 및 상기 실외콘덴서(1400)와 인접한 외기의 온도를 측정하는 역할을 한다.A
상기 센서부(2000)는 PT센서(2010)와, 외기온도센서(2020)를 포함한다. 상기 PT센서(2010)는 상기 압축기(1100)와 인접한 제6유로(R6) 및 상기 실내콘덴서(1200)와 인접한 제1유로(R1) 상에 구비되어 상기 제6유로(R6)를 통해 상기 압축기(1100)로 공급되는 냉매 및 상기 실내콘덴서(1200)로 공급되는 냉매의 압력과 온도를 측정하는 역할을 하고, 상기 외기온도센서(2020)는 상기 실외콘덴서(1400)와 인접하게 구비되어 외기의 온도를 측정하는 역할을 하며, 상기 센서부(2000)는 후술되는 제어부(2100)와 연결된다.The
상기 제어부(2100)는 상기 센서부(2000)가 측정한 냉매의 압력과 온도 및 외기의 온도를 토대로 각각의 모드에 대응하여 상기 팽창밸브부(1800)를 선택적으로 개폐하면서 상기 개폐밸브부(1900)의 동작을 제어하는 역할을 한다.The
상기 제4유로(R4)로 이동되는 고온고압의 냉매와 상기 제5유로(R5)로 이동되는 저온저압의 냉매는 중간열교환기(2200)에 의해 열교환되며, 후술되는 난방모드 시 과냉도 확보 및 압축기(1100)의 과열도에 대한 여유범위 확보가 가능하게 된다. 상기 중간열교환기(2200)는 이중관 구조, 스파이럴 이중관 구조, 플레이트 적층형 구조, 판형 튜브 접합 구조 등 다양한 구조를 갖는 형태일 수 있다. 상기 중간열교환기(2200)는 일례로, 이중관 구조일 경우 내측에 구비되는 내측관으로 흐르는 냉매와 내측관을 감싸는 외측관으로 흐르는 냉매를 열교환시키게 되며, 상기 중간열교환기(2200)의 구조는 일반적인 것인 바, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The high-temperature, high-pressure refrigerant moving to the fourth flow path (R4) and the low-temperature, low-pressure refrigerant moving to the fifth flow path (R5) exchange heat by the intermediate heat exchanger (2200), and ensure a degree of subcooling in the heating mode described later. It is possible to secure a margin for superheat of the
도 3 및 도 7을 참조하면, 냉방모드 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내콘덴서(1200), 수냉식콘덴서(1300), 실외콘덴서(1400), 증발기(1500), 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환하면서 차량 실내의 냉방을 수행하게 된다.Referring to Figures 3 and 7, the flow of refrigerant in cooling mode is
냉방모드 시, 상기 제3유로(R3) 상에서 상기 수냉식콘덴서(1300)의 후단에 구비되는 상기 제1개폐밸브(1910)는 상기 실외콘덴서(1400) 측으로 개방되어 상기 수냉식콘덴서(1300)에서 토출되는 냉매를 상기 실외콘덴서(1400) 측으로 공급되도록 한다.In the cooling mode, the first opening/
상기 제2유로(R2) 상에서 상기 수냉식콘덴서(1300)의 전단에 구비되는 제1전자식팽창밸브(1810)는 완전 개방되어 제2유로(R2)로 이동되는 냉매를 상기 수냉식콘덴서(1300)로 공급하고, 상기 제2유로(R2)에서 분기되는 제3분기유로(QR3) 상에 구비되는 제2개폐밸브(1920)는 닫혀 상기 제2유로(R2)로 이동되는 냉매가 상기 제3분기유로(QR3)로 이동되지 않도록 한다.The first
상기 제4유로(R4)에서 분기되는 바이패스유로(BR) 상에서 상기 제2분기유로(QR2)가 분기되는 지점에 구비되는 통합팽창밸브(1830)는 상기 토출구(1834)와 상기 토출슬릿(1834a)이 모두 닫혀 상기 제4유로(R4)로 이동되는 냉매가 상기 바이패스유로(BR)를 통해 상기 증발기(1500)와 상기 배터리칠러(1700)로 이동되지 않도록 한다.The integrated
상기 제4유로(R4) 상에서 상기 증발기(1500)의 전단에 구비되는 솔레노이드팽창밸브(1820)는 제4유로(R4)로 이동되는 냉매를 팽창시킨 후 상기 증발기(1500)로 공급하며, 상기 솔레노이드팽창밸브(1820)는 상기 증발기(1500)로 냉매를 공급하기 위해 열리는 것이 바람직하다. 상기 증발기(1500)를 통과한 냉매는 상기 중간열교환기(2200)를 거쳐 어큐뮬레이터(1600)로 공급되어 액상 냉매와 기상 냉매로 분리되고, 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(1100)로 순환된다.The
도 4, 도 8 및 도 9를 참조하면, 난방모드 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내콘덴서(1200)를 거친 후 일부의 최소유량을 제외한 대부분의 냉매는 수냉식콘덴서(1300), 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환하고, 실내콘덴서(1200)를 거친 냉매 중 최소유량의 냉매는 제3분기유로(QR3)를 통해 증발기(1500), 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환하면서 냉매의 과열도 확보를 수행할 수도 있으며, 상기 센서부(2000)의 외기온도센서(2020)가 측정한 외기온도가 0℃ 이하일 경우에는 난방모드로 전환된다.Referring to FIGS. 4, 8, and 9, in the heating mode, the flow of refrigerant passes through the
난방모드 시, 상기 제3유로(R3) 상에서 상기 수냉식콘덴서(1300)의 후단에 구비되는 제1개폐밸브(1910)는 상기 제1분기유로(QR1) 측으로 개방되어 상기 수냉식콘덴서(1300)에서 토출되는 냉매를 상기 제1분기유로(QR1)를 통해 어큐뮬레이터(1600) 측으로 공급한다.In the heating mode, the first opening/
상기 제2유로(R2) 상에서 상기 수냉식콘덴서(1300)의 전단에 구비되는 제1전자식팽창밸브(1810)는 열려 상기 제2유로(R2)로 이동되는 냉매를 상기 수냉식콘덴서(1300)로 공급하면서 상기 수냉식콘덴서(1300)로 공급되는 냉매를 팽창시킨다.The first
상기 제4유로(R4) 상에 구비되는 체크밸브(1930)는 동작하여 상기 제3분기유로(QR3)로 이동된 냉매가 제4유로(R4)를 통해 상기 실외콘덴서(1400) 측으로 역류하지 않도록 한다.The
상기 제4유로(R4) 상에서 상기 증발기(1500)의 전단에 구비되는 솔레노이드팽창밸브(1820)는 닫혀 상기 제4유로(R4)로 이동되는 냉매가 상기 증발기(1500)로 공급되지 않도록 하고, 상기 제4유로(R4)에서 분기되는 상기 바이패스유로(BR) 상에서 상기 제2분기유로(QR2)가 분기되는 지점에 구비되는 통합팽창밸브(1830)는 상기 볼(1831)이 회전하여 제2분기유로(QR2) 방향으로 상기 토출슬릿(1834a)이 점진적으로 개방되면서 상기 제2분기유로(QR2)로 공급되는 냉매를 팽창시킨 후 상기 토출구(1834)가 상기 제2분기유로(QR2) 방향으로 완전 개방되어 상기 증발기(1500)로 냉매를 공급한다.The
이에 따라, 저온의 냉매를 상기 증발기(1500)로 유입되게 하며 외부에서 유입되는 공기와 열교환으로 낮은 습도의 공기를 실내로 토출하여 실내 제습이 가능하게 된다.Accordingly, low-temperature refrigerant is introduced into the
상기 제3분기유로(QR3)로 이동되어 상기 통합팽창밸브(1830)에 의해 팽창 제어된 최소유량의 냉매는 상기 증발기(1500)를 통해 상기 어큐뮬레이터(1600)로 공급되며, 상기 수냉식콘덴서(1300)와 상기 증발기(1500)를 통해 어큐뮬레이터(1600)로 공급된 냉매는 액상 냉매와 기상 냉매로 분리되고, 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(1100)로 순환된다.The refrigerant of the minimum flow rate moved to the third branch flow path (QR3) and controlled for expansion by the integrated expansion valve (1830) is supplied to the accumulator (1600) through the evaporator (1500), and the water-cooled condenser (1300) The refrigerant supplied to the
도 5, 도 8 및 도 9를 참조하면, 난방제습모드 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내콘덴서(1200)를 거친 후 일부의 냉매는 수냉식콘덴서(1300), 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환하고, 실내콘덴서(1200)를 거친 다른 일부의 냉매는 제3분기유로(QR3)를 통해 증발기(1500), 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환하면서 차량 실내의 난방 및 제습을 수행하며, 상기 센서부(2000)의 외기온도센서(2020)가 측정한 외기온도가 0℃ 이상이고 15℃ 이하일 경우에는 난방제습모드로 전환된다.Referring to FIGS. 5, 8, and 9, in the heating and dehumidifying mode, the flow of refrigerant passes through the
난방제습모드 시, 제1개폐밸브(1910)가 어큐뮬레이터(1600) 측으로 개방되며, 제2개폐밸브(1920)는 개방되고, 체크밸브1930)는 동작하며, 제1전자식팽창밸브(1810)는 열리고 솔레노이드팽창밸브(1920)는 닫히며, 통합팽창밸브(1830)는 상기 볼(1831)이 회전하여 제2분기유로(QR2) 방향으로 상기 토출슬릿(1834a)이 점진적으로 개방되면서 상기 제2분기유로(QR2)로 공급되는 냉매를 팽창시킨 후 상기 토출구(1834)가 상기 제2분기유로(QR2) 방향으로 완전 개방되는 점은 도 4에 도시된 난방모드와 동일하나, 상기 통합팽창밸브(1830)는 난방모드 시에는 최소유량이 통과하도록 열리나, 난방제습모드 시에는 최소유량이 아닌 증발기(1500)가 제습성능을 확보할 수 있도록 유량을 제어한다는 점이 난방모드 시와 상이하다.In the heating dehumidification mode, the first opening/closing valve (1910) opens toward the accumulator (1600), the second opening/closing valve (1920) opens, the check valve (1930) operates, and the first electronic expansion valve (1810) opens. The
도 6, 도 10 및 도 11을 참조하면, 냉방 배터리협조모드 시 냉매의 흐름은 압축기(1100), 실내콘덴서(1200), 수냉식콘덴서(1300), 실외콘덴서(1400)를 거친 후 일부의 냉매는 증발기(1500), 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환하고, 다른 일부의 냉매는 배터리칠러(1700), 어큐뮬레이터(1600), 압축기(1100)로 순환하면서 차량 실내의 냉방을 수행하게 된다.6, 10, and 11, in the cooling battery coordination mode, the refrigerant flows through the
냉방 배터리협조모드 시, 상기 제3유로(R3) 상에서 상기 수냉식콘덴서(1300)의 후단에 구비되는 상기 제1개폐밸브(1910)는 상기 실외콘덴서(1400) 측으로 개방되어 상기 수냉식콘덴서(1300)에서 토출되는 냉매를 상기 실외콘덴서(1400) 측으로 공급되도록 한다.In the cooling battery cooperation mode, the first opening/
상기 제2유로(R2) 상에서 상기 수냉식콘덴서(1300)의 전단에 구비되는 제1전자식팽창밸브(1810)는 완전 개방되어 제2유로(R2)로 이동되는 냉매를 상기 수냉식콘덴서(1300)로 공급하고, 상기 제2유로(R2)에서 분기되는 제3분기유로(QR3) 상에 구비되는 제2개폐밸브(1920)는 닫혀 상기 제2유로(R2)로 이동되는 냉매가 상기 제3분기유로(QR3)로 이동되지 않도록 한다.The first
상기 제4유로(R4) 상에서 상기 증발기(1500)의 전단에 구비되는 솔레노이드팽창밸브(1820)와는 상기 제4유로(R4)로 이동되는 냉매를 팽창시킨 후 상기 증발기(1500)로 공급하고, 상기 제4유로(R4)에서 분기되는 바이패스유로(BR) 상에서 상기 제2분기유로(QR2)가 분기되는 지점에 구비되는 상기 통합팽창밸브(1830)는 상기 배터리칠러(1700) 방향으로 개방되어 상기 바이패스유로(BR)를 통해 상기 배터리칠러(1700)로 이동되는 냉매를 팽창시킨 후 상기 배터리칠러(1700)로 공급한다.The
상기 증발기(1500)와 상기 배터리칠러(1700)를 통과한 냉매는 상기 중간열교환기(2200)를 거쳐 어큐뮬레이터(1600)로 공급되어 액상 냉매와 기상 냉매로 분리되고, 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(1100)로 순환된다.The refrigerant that has passed through the
따라서, 난방모드 시에서도 냉방시 사용되는 중간열교환기(2200)로 냉매가 통과하게 하여 과냉구간 확보 및 과열도 확보가 가능하게 하고, 고온라인인 제4유로(R4)와 저온라인인 제5유로(R5)의 냉매를 서로 열교환하게 하여 압축기(1100)의 과열도에 대한 여유범위 확보가 가능하며, 난방제습모드 시에 과냉 확보로 통합팽창밸브(1830)의 최적의 팽창조건이 가능하여 증발기(1500)를 통한 차량의 실내제습능력을 극대화시킬 수 있다.Therefore, even in the heating mode, the refrigerant passes through the intermediate heat exchanger (2200) used during cooling, making it possible to secure the subcooling section and the degree of superheating, and the fourth flow path (R4), which is the high temperature line, and the fifth flow path, which is the low temperature line. By allowing the refrigerants in (R5) to exchange heat with each other, it is possible to secure a margin for superheating of the compressor (1100), and by securing subcooling in the heating and dehumidifying mode, optimal expansion conditions for the integrated expansion valve (1830) are possible, thereby increasing the evaporator (1100). 1500), the vehicle's interior dehumidification ability can be maximized.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야에서 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.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely illustrative, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached patent claims.
100 : 차량용 냉난방 시스템
1100 : 압축기
1200 : 실내콘덴서
1300 : 수냉식콘덴서
1400 : 실외콘덴서
1500 : 증발기
1600 : 어큐뮬레이터
1700 : 배터리칠러
1800 : 팽창밸브부
1810 : 제1전자식팽창밸브
1820 : 솔레노이드팽창밸브
1830 : 통합팽창밸브
1831 : 볼
1832 : 주입구
1834 : 토출구
1834a : 토출슬릿
1900 : 개폐밸브부
1910 : 제1개폐밸브
1920 : 제2개폐밸브
1930 : 체크밸브
2000 : 센서부
2010 : PT센서
2020 : 외기온도센서
2100 : 제어부100: Vehicle cooling and heating system 1100: Compressor
1200: Indoor condenser 1300: Water-cooled condenser
1400: Outdoor condenser 1500: Evaporator
1600: Accumulator 1700: Battery chiller
1800: Expansion valve unit 1810: First electronic expansion valve
1820: Solenoid expansion valve 1830: Integrated expansion valve
1831: Ball 1832: Inlet
1834:
1900: Open/close valve unit 1910: First open/close valve
1920: Second opening/closing valve 1930: Check valve
2000: Sensor unit 2010: PT sensor
2020: Outdoor temperature sensor 2100: Control unit
Claims (12)
상기 압축기와 제1유로에 의해 연결되며, 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 유입되고 유입된 냉매를 공조케이스 내로 유동하는 공기와 열교환하여 난방모드 시 차량 실내를 난방시키는 실내콘덴서;
상기 실내콘덴서와 제2유로에 의해 연결되며 상기 실내콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 냉각수와 열교환으로 냉매를 응축시키는 수냉식콘덴서;
상기 수냉식콘덴서와 제3유로에 의해 연결되며, 상기 수냉식콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 외부에서 공급되는 외부공기와 열교환으로 냉매를 응축시키는 실외콘덴서;
상기 실외콘덴서와 제4유로에 의해 연결되며, 냉방모드 시 상기 실외콘덴서에서 토출되는 냉매를 인입하여 냉매를 기화시키면서 공조케이스를 통해 차량의 실내로 공급되는 공기와 열교환으로 차량 실내를 냉방시키는 증발기;
상기 증발기와 제5유로에 의해 연결되고 상기 압축기와 제6유로에 의해 연결되며, 각각의 모드 시 상기 증발기에서 공급되는 냉매 및 상기 제3유로에서 분기되어 상기 제5유로와 연결되는 제1분기유로를 통해 상기 수냉식콘덴서에서 공급되는 냉매를 일시적으로 저장하고, 저장된 냉매를 액상 냉매와 기상 냉매로 분리한 후 기상 냉매를 상기 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터;
상기 제4유로에서 분기되어 상기 제5유로와 연결되는 바이패스유로 상에 구비되며 냉방 배터리협조모드 시 냉매와 열교환으로 배터리냉각수를 냉각시키는 배터리칠러;
상기 제2유로, 상기 제4유로 상에 구비되어 상기 제2유로, 상기 제4유로로 이동되는 냉매를 감압하고, 상기 바이패스유로에서 분기되어 상기 제4유로와 연결되는 제2분기유로가 상기 바이패스유로에서 분기되는 지점에 구비되어 상기 바이패스유로로 이동되는 냉매의 흐름을 전환하면서 이동되는 냉매를 선택적으로 감압하는 팽창밸브부;
상기 제3유로에서 분기되어 상기 제5유로와 연결되는 상기 제1분기유로가 상기 제3유로에서 분기되는 지점, 상기 제2유로에서 분기되어 상기 제4유로와 연결되는 제3분기유로 상, 상기 제4유로 상에서 상기 제3분기유로가 연결되는 지점의 전단에 구비되어 냉매의 흐름을 전환하고 제3분기유로를 선택적으로 개폐하며 상기 제4유로로 냉매가 역류하는 것을 방지하는 개폐밸브부;
상기 압축기와 인접한 상기 제6유로와 상기 실내콘덴서와 인접한 제1유로 상, 상기 실외콘덴서와 인접하게 구비되어 상기 제6유로와 제1유로로 이동되는 냉매의 압력과 온도 및 외기의 온도를 측정하는 센서부; 및
상기 팽창밸브부, 상기 센서부 및 상기 개폐밸브부와 연결되며, 상기 센서부가 측정한 냉매의 압력과 온도 및 외기의 온도를 토대로 각각의 모드에 대응하여 상기 팽창밸브부의 동작을 제어하면서 상기 개폐밸브부의 개폐방향과 개폐를 제어하는 제어부를 포함하는 차량용 냉난방 시스템.
A compressor that compresses the introduced refrigerant and discharges it in a high-temperature, high-pressure gaseous state;
an indoor condenser connected to the compressor through a first flow path, into which the refrigerant discharged from the compressor flows and heat-exchanging the introduced refrigerant with air flowing into the air conditioning case to heat the vehicle interior in a heating mode;
a water-cooled condenser connected to the indoor condenser through a second flow path, which draws in the refrigerant discharged from the indoor condenser and condenses the refrigerant through heat exchange with cooling water;
an outdoor condenser connected to the water-cooled condenser through a third flow path, and receiving the refrigerant discharged from the water-cooled condenser and condensing the refrigerant through heat exchange with external air supplied from outside;
An evaporator connected to the outdoor condenser through a fourth flow path, and in the cooling mode, takes in the refrigerant discharged from the outdoor condenser, evaporates the refrigerant, and cools the vehicle interior by exchanging heat with air supplied to the vehicle interior through the air conditioning case;
A first branch passage connected to the evaporator and the fifth passage and connected to the compressor by a sixth passage, refrigerant supplied from the evaporator in each mode, and branched from the third passage and connected to the fifth passage. an accumulator that temporarily stores the refrigerant supplied from the water-cooled condenser, separates the stored refrigerant into liquid refrigerant and gaseous refrigerant, and then supplies the gaseous refrigerant to the compressor;
a battery chiller that is provided on a bypass passage branched from the fourth passage and connected to the fifth passage, and cools the battery coolant by exchanging heat with the refrigerant in a cooling battery cooperation mode;
A second branch passage is provided on the second passage and the fourth passage to depressurize the refrigerant moving to the second passage and the fourth passage, and is branched from the bypass passage and connected to the fourth passage. An expansion valve unit provided at a point branching from the bypass passage to selectively depressurize the moving refrigerant while switching the flow of the refrigerant moving into the bypass passage;
A point where the first branch flow path branched from the third flow path and connected to the fifth flow path branches off from the third flow path, on the third branch flow path branched from the second flow path and connected to the fourth flow path, An opening/closing valve unit provided at the front of the point where the third branch flow path is connected on the fourth flow path to change the flow of refrigerant, selectively open and close the third branch flow path, and prevent the refrigerant from flowing back into the fourth flow path;
It is provided on the sixth passage adjacent to the compressor and the first passage adjacent to the indoor condenser and adjacent to the outdoor condenser to measure the pressure and temperature of the refrigerant moving to the sixth passage and the first passage and the temperature of the outside air. sensor unit; and
It is connected to the expansion valve unit, the sensor unit, and the on-off valve unit, and controls the operation of the expansion valve unit in response to each mode based on the pressure and temperature of the refrigerant and the temperature of the outside air measured by the sensor unit, and the on-off valve A cooling and heating system for a vehicle including a control unit that controls the opening and closing direction and opening and closing of the unit.
상기 제4유로로 이동되는 냉매와 상기 제5유로로 이동되는 냉매를 열교환시키는 중간열교환기를 더 포함하는 차량용 냉난방 시스템.
In claim 1,
A cooling and heating system for a vehicle further comprising an intermediate heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant moved to the fourth flow path and the refrigerant moved to the fifth flow path.
상기 중간열교환기는 이중관 구조, 스파이럴 이중관 구조, 플레이트 적층형 구조, 판형 튜브 접합 구조 중 하나의 형태를 가지며,
냉방모드, 난방모드, 난방제습모드, 냉방 배터리협조모드 시에 상기 중간열교환기에서 열교환되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
In claim 2,
The intermediate heat exchanger has one of the following forms: a double-tube structure, a spiral double-tube structure, a plate-stacked structure, and a plate-tube joint structure,
A cooling and heating system for a vehicle, characterized in that heat is exchanged in the intermediate heat exchanger in cooling mode, heating mode, heating dehumidification mode, and cooling battery cooperation mode.
상기 어큐뮬레이터의 내부에는 공급된 액상의 냉매를 기화시키는 탄소발열복합소재의 히터봉이 구비되며, 상기 히터봉에 의해 상기 압축기로 공급되는 냉매의 과열도가 증대되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
In claim 1,
A heating and cooling system for a vehicle, wherein the accumulator is provided with a heater rod made of carbon heat-generating composite material that vaporizes the supplied liquid refrigerant, and the degree of superheat of the refrigerant supplied to the compressor is increased by the heater rod.
상기 팽창밸브부는,
상기 제2유로 상에서 상기 수냉식콘덴서의 전단에 구비되며 난방모드, 난방제습모드 시에 상기 실내콘덴서에서 상기 수냉식콘덴서로 이동되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 제1전자식팽창밸브와,
상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되며 냉방모드, 냉방 배터리협조모드 시 상기 제4유로를 통해 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 솔레노이드팽창밸브와,
상기 바이패스유로 상에서 상기 제2분기유로가 분기되는 지점에 구비되며, 난방제습모드 시 상기 바이패스유로로 이동되는 냉매의 흐름을 상기 제4유로로 전환하면서 상기 제4유로로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하고, 냉방 배터리협조모드 시 상기 바이패스유로를 통해 상기 배터리칠러로 공급되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 통합팽창밸브를 포함하며,
상기 통합팽창밸브는 냉방모드 시 닫히고, 난방모드 및 난방제습모드 시에는 제4유로 방향으로 개방되고, 냉방 배터리협조모드 시 배터리칠러 방향으로 개방되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
In claim 1,
The expansion valve part,
A first electronic expansion valve provided in front of the water-cooled condenser on the second flow path and expanding and depressurizing the refrigerant moving from the indoor condenser to the water-cooled condenser during heating mode and heating dehumidification mode;
A solenoid expansion valve provided at the front of the evaporator on the fourth passage and expanding and depressurizing the refrigerant supplied to the evaporator through the fourth passage in the cooling mode and cooling battery cooperation mode;
It is provided at a point where the second branch flow path branches on the bypass flow path, and in the heating and dehumidifying mode, the flow of refrigerant moving to the bypass flow path is converted to the fourth flow path and the refrigerant supplied to the fourth flow path is expanded. It includes an integrated expansion valve that expands and reduces the pressure of the refrigerant supplied to the battery chiller through the bypass passage in the cooling battery cooperation mode,
The integrated expansion valve is closed in the cooling mode, opens in the direction of the fourth flow path in the heating mode and heating dehumidification mode, and opens in the direction of the battery chiller in the cooling battery cooperation mode.
상기 통합팽창밸브는 3웨이밸브가 사용되고,
상기 통합팽창밸브의 내부에 구비되는 볼에는 상기 실외콘덴서로부터 냉매가 주입되는 주입구와, 상기 배터리칠러 및 상기 증발기 측으로 주입된 냉매를 토출하는 토출구가 형성되며,
상기 토출구의 일측면에는 토출되는 냉매를 팽창시켜 감압하는 토출슬릿이 형성되는 차량용 냉난방 시스템.
In claim 5,
The integrated expansion valve is a 3-way valve,
The ball provided inside the integrated expansion valve is formed with an inlet through which refrigerant is injected from the outdoor condenser and an outlet through which the refrigerant injected into the battery chiller and the evaporator is discharged,
A vehicle cooling and heating system in which a discharge slit is formed on one side of the discharge port to expand and depressurize the discharged refrigerant.
상기 주입구와 상기 토출구는 서로 연통되며 서로 직각되게 배치되고, 상기 토출구의 일측면과 타측면은 서로 다른 길이를 가지며, 상기 토출슬릿이 형성되는 일측면의 길이(L1)는 타측면의 길이(L2) 보다 작은 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
In claim 6,
The injection port and the discharge port communicate with each other and are arranged at right angles to each other, one side and the other side of the discharge port have different lengths, and the length (L1) of one side where the discharge slit is formed is the length (L2) of the other side. ) A vehicle cooling and heating system characterized by a smaller size.
상기 개폐밸브부는,
상기 제1분기유로가 상기 제3유로에서 분기되는 지점에 구비되어 상기 제3유로로 이동되는 냉매의 흐름을 전환하는 제1개폐밸브와,
상기 제3분기유로 상에 구비되어 상기 제3분기유로를 선택적으로 개폐하는 제2개폐밸브와,
상기 제4유로 상에서 상기 제3분기유로가 연결되는 지점의 전단에 구비되어 제4유로로 이동되는 냉매가 상기 실외콘덴서 방향으로 역류하는 것을 방지하는 체크밸브를 포함하며,
상기 제1개폐밸브는 3웨이밸브가 사용되고 상기 제2개폐밸브는 2웨이밸브가 사용되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
In claim 1,
The opening/closing valve part,
A first opening/closing valve provided at a point where the first branch flow path branches off from the third flow path to switch the flow of refrigerant moving to the third flow path;
A second opening/closing valve provided on the third branch flow path to selectively open and close the third branch flow path,
It includes a check valve provided at the front of the point where the third branch flow path is connected on the fourth flow path to prevent the refrigerant moving into the fourth flow path from flowing back toward the outdoor condenser,
A cooling and heating system for a vehicle, wherein the first on/off valve is a 3-way valve and the second on/off valve is a 2-way valve.
상기 센서부는,
상기 압축기와 인접한 제6유로 및 상기 실내콘덴서와 인접한 제1유로 상에 구비되어 상기 제6유로 및 제1유로로 이동되는 냉매의 압력과 온도를 측정하는 PT센서와,
상기 실외콘덴서와 인접하게 구비되어 외기의 온도를 측정하는 외기온도센서를 포함하는 차량용 냉난방 시스템.
In claim 1,
The sensor unit,
A PT sensor provided on a sixth passage adjacent to the compressor and a first passage adjacent to the indoor condenser to measure the pressure and temperature of the refrigerant moving into the sixth passage and the first passage,
A cooling and heating system for a vehicle including an outdoor temperature sensor provided adjacent to the outdoor condenser to measure the temperature of the outdoor air.
냉방모드 시, 상기 수냉식콘덴서의 후단에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 실외콘덴서 방향으로 개방되고, 상기 제3분기유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 닫히며,
상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 완전 개방되고, 상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 열리면서 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시키며, 상기 바이패스유로 상에서 상기 제2분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 통합팽창밸브는 상기 토출구 및 상기 토출슬릿이 닫히는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
In claim 7,
In the cooling mode, the first on-off valve of the on-off valve unit provided at the rear end of the water-cooled condenser is opened in the direction of the outdoor condenser, and the second on-off valve of the on-off valve unit provided on the third branch flow path is closed,
The first electronic expansion valve of the expansion valve part provided on the second flow path is fully opened, and the solenoid expansion valve of the expansion valve part provided at the front of the evaporator on the fourth flow path is opened to allow the refrigerant supplied to the evaporator. A cooling and heating system for a vehicle, wherein the integrated expansion valve of the expansion valve unit, which is provided at a point where the second branch flow path branches on the bypass flow path, closes the discharge port and the discharge slit.
난방모드 및 난방제습모드 시, 상기 수냉식콘덴서의 후단에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 제5유로와 연결되는 제1분기유로 방향으로 개방되고, 상기 제3분기유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 열리며, 상기 제4유로 상에 구비되는 체크밸브는 동작하여 상기 제2분기유로를 통해 상기 제4유로로 이동된 냉매가 상기 실외콘덴서 방향으로 역류하는 것을 방지하고,
상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 열리면서 상기 수냉식콘덴서로 공급되는 냉매를 팽창시키고, 상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 닫히며, 상기 바이패스유로 상에서 상기 제2분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 통합팽창밸브는 상기 볼이 회전하여 제2분기유로 방향으로 상기 토출슬릿이 점진적으로 개방되면서 상기 제2분기유로로 공급되는 냉매를 팽창시키고,
상기 센서부의 외기온도센서가 측정한 외기온도가 0℃ 이하일 경우에는 난방모드로 전환되고, 상기 외기온도센서가 측정한 외기온도가 0℃ 이상 15℃ 이하일 경우에는 난방제습모드로 전환되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.
In claim 7,
In the heating mode and heating dehumidification mode, the first opening/closing valve of the on-off valve unit provided at the rear end of the water-cooled condenser is opened in the direction of the first branch passage connected to the fifth passage, and is provided on the third branch passage. The second on-off valve of the on-off valve part is opened, and the check valve provided on the fourth passage operates to prevent the refrigerant moved to the fourth passage through the second branch passage from flowing back toward the outdoor condenser. do,
The first electronic expansion valve of the expansion valve part provided on the second flow path opens to expand the refrigerant supplied to the water-cooled condenser, and the solenoid expansion valve of the expansion valve part provided in the front of the evaporator on the fourth flow path is Closed, the integrated expansion valve of the expansion valve unit provided at the point where the second branch flow path branches on the bypass flow path rotates the ball and gradually opens the discharge slit in the direction of the second branch flow path, thereby expanding the second branch flow path. Expands the refrigerant supplied to the branch flow path,
When the outdoor temperature measured by the outdoor temperature sensor of the sensor unit is 0 ℃ or less, the heating mode is switched, and when the outdoor temperature measured by the outdoor temperature sensor is 0 ℃ or more and 15 ℃ or lower, the heating mode is switched to the heating dehumidification mode. A cooling and heating system for vehicles.
냉방 배터리협조모드 시, 상기 수냉식콘덴서의 후단에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제1개폐밸브는 상기 실외콘덴서 방향으로 개방되고, 상기 제3분기유로 상에 구비되는 상기 개폐밸브부의 제2개폐밸브는 닫히며,
상기 제2유로 상에 구비되는 상기 팽창밸브부의 제1전자식팽창밸브는 완전 개방되며, 상기 제4유로 상에서 상기 증발기의 전단에 구비되는 상기 팽창밸브부의 솔레노이드팽창밸브는 열리면서 상기 증발기로 공급되는 냉매를 팽창시키고, 상기 바이패스유로 상에서 상기 제2분기유로가 분기되는 지점에 구비되는 상기 팽창밸브부의 통합팽창밸브는 상기 볼이 회전하여 상기 배터리칠러 방향으로 상기 토출슬릿이 점진적으로 개방되면서 상기 배터리칠러로 공급되는 냉매를 팽창시키는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 시스템.In claim 7,
In the cooling battery cooperation mode, the first on-off valve of the on-off valve unit provided at the rear end of the water-cooled condenser is opened in the direction of the outdoor condenser, and the second on-off valve of the on-off valve unit provided on the third branch flow path is closed. And,
The first electronic expansion valve of the expansion valve part provided on the second flow path is fully opened, and the solenoid expansion valve of the expansion valve part provided at the front of the evaporator on the fourth flow path is opened to allow the refrigerant supplied to the evaporator. Inflated, the integrated expansion valve of the expansion valve unit provided at the point where the second branch flow path branches on the bypass flow path rotates the ball to gradually open the discharge slit in the direction of the battery chiller to the battery chiller. A vehicle cooling and heating system characterized by expanding the supplied refrigerant.
Priority Applications (1)
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KR1020220076534A KR20240000663A (en) | 2022-06-23 | 2022-06-23 | Automotive air conditioning system |
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