WO2024106827A1 - 차량용 공조장치 - Google Patents

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WO2024106827A1
WO2024106827A1 PCT/KR2023/017621 KR2023017621W WO2024106827A1 WO 2024106827 A1 WO2024106827 A1 WO 2024106827A1 KR 2023017621 W KR2023017621 W KR 2023017621W WO 2024106827 A1 WO2024106827 A1 WO 2024106827A1
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refrigerant
evaporator
sub
vehicle
air conditioning
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PCT/KR2023/017621
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English (en)
French (fr)
Inventor
조환규
Original Assignee
한온시스템 주식회사
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/31—Expansion valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B5/00—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
    • F25B5/02—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in parallel

Definitions

  • the present invention relates to an air conditioning system for a vehicle, and more specifically, when the passengers on the rear seat want a gentle breeze under the condition of the vehicle interior cooling mode, the flow of refrigerant to the sub-evaporator is blocked and air is supplied to the rear seat only by the wind power of the blower fan.
  • This allows the air conditioning system to operate regardless of whether or not the refrigerant flow to the sub-evaporator is blocked.
  • This relates to an air conditioning system for a vehicle that can improve the cooling performance in the vehicle interior by maintaining the refrigerant pressure in a stable state at all times.
  • the vehicle is equipped with an air conditioning device 10 that cools and heats the air conditioning area.
  • the air conditioning device 10 is provided with a refrigerant circulation line 12, and the refrigerant circulation line 12 includes a compressor 14, a condenser 15, and a plurality of evaporators installed in parallel with each other ( 16) and expansion valves 17 and 18 installed on the upstream side of each of the evaporators 16.
  • the plurality of evaporators 16 include a main evaporator 16a used to cool the front seat side of the vehicle interior, and a sub-evaporator 16b used to cool the rear seat side of the vehicle interior.
  • the main evaporator (16a) is installed on the front seat side of the vehicle interior to basically operate in the vehicle interior cooling mode, and the sub-evaporator (16b) is operated as needed during the vehicle interior cooling mode. It is installed on the rear seat side of the vehicle interior.
  • the expansion valves 17 and 18 are installed in the refrigerant circulation line 12 on the inlet side of each evaporator 16a and 16b, and depressurize and expand the refrigerant introduced into each evaporator 16a and 16b.
  • a 2-way on-off valve 19 is installed in the refrigerant circulation line 12 between the condenser 15 and the expansion valve 18 for the sub-evaporator.
  • the opening/closing valve 19 is configured to block or allow the flow of refrigerant from the condenser 15 to the sub-evaporator 16b while blocking or opening the refrigerant circulation line 12 depending on the air conditioning mode.
  • the refrigerant circulation line 12 is opened and the refrigerant flow is allowed from the condenser 15 side to the sub-evaporator 16b side.
  • the decompression and expansion of the refrigerant in the expansion valve 18 for the sub-evaporator can be allowed, and the operation of the sub-evaporator 16b begins according to the decompression and expansion of the refrigerant, thereby compressing the rear seat in the vehicle interior. Allows cooling.
  • the refrigerant circulation line 12 is blocked as it is turned off, thereby blocking the flow of refrigerant from the condenser 15 side to the sub-evaporator 16b.
  • the opening/closing valve 19 is turned OFF to operate the sub-evaporator. After blocking the flow of refrigerant to the (16b) side, air is blown to the rear seat only by the wind power of the blower fan (20).
  • the amount of refrigerant in the refrigerant circulation line 12 is charged based on the refrigerant flowing to the sub-evaporator (16b). As described above, when the refrigerant flow to the sub-evaporator (16b) is blocked, the refrigerant The sub-evaporator (16b) through which gas can flow and the surrounding refrigerant circulation line (12) are also blocked.
  • the rotation speed (RPM) of the compressor 14 and the opening amount of the electronic expansion valve (EXV) 17 on the main evaporator 16a are variably controlled depending on the refrigerant pressure in the refrigerant circulation line 12.
  • RPM rotation speed
  • EXV electronic expansion valve
  • the on-off valve 19 is turned ON to maintain the refrigerant flow toward the sub-evaporator 16b, and then a separate
  • the temperature of the blowing air on the rear seat side may be gently heated using an electric heater (not shown), for example, a PTC heater.
  • the present invention was developed to solve the above-described conventional problems, and its purpose is to block the flow of refrigerant to the sub-evaporator and to block the flow of refrigerant to the sub-evaporator when a mild wind is desired by rear-seat passengers under indoor cooling mode conditions.
  • the purpose of the present invention is to provide an air conditioning system for a vehicle that blows air only to the rear seat, but prevents a decrease in the total refrigerant flow volume due to blocking of the refrigerant flow on the sub-evaporator side and a resulting excessive increase in refrigerant pressure within the air conditioning system.
  • Another object of the present invention is to block the flow of refrigerant to the sub-evaporator and blow warm air to the rear seat only with the wind power of the blower fan, without worrying about reducing the total refrigerant flow volume and excessively increasing the refrigerant pressure in the air conditioning device. By doing so, the refrigerant pressure in the air conditioning device is always maintained in a stable state regardless of whether the refrigerant flow to the sub-evaporator is blocked.
  • Another object of the present invention is to maintain the refrigerant pressure in the air conditioning device in a stable state at all times regardless of whether the refrigerant flow to the sub-evaporator is blocked, thereby reducing the control stability of the air conditioning device due to an excessive increase in the refrigerant pressure in the device.
  • Wow it is to prevent the cooling performance in the car interior from deteriorating due to this.
  • Another object of the present invention is to blow gentle wind to the rear-seat passengers without operating a separate electric heater when the rear-seat passengers desire a gentle breeze under vehicle interior cooling mode conditions.
  • Another purpose of the present invention is to prevent unnecessary energy consumption by blowing gentle wind to rear passengers without operating a separate electric heater, thereby improving fuel efficiency and fuel efficiency of the vehicle. It's in order.
  • the vehicle air conditioning device includes a refrigerant circulation line including a compressor, a condenser, a plurality of evaporators, and a plurality of expansion valves that depressurize and expand the refrigerant introduced into each evaporator.
  • An air conditioning system for a vehicle wherein the evaporator includes a main evaporator that is basically operated in a cooling mode in the vehicle interior, and at least one sub-evaporator that is operated as needed; Under cooling mode conditions in the vehicle cabin, the introduction of refrigerant to the sub-evaporator is blocked, the refrigerant is allowed to be introduced to the sub-evaporator, or the refrigerant before being introduced to the sub-evaporator is routed to a preset path depending on the air conditioning mode condition. It is characterized by comprising a refrigerant flow control unit that bypasses the refrigerant to the suction side of the compressor while flowing.
  • the main evaporator is used to cool the front seat side of the vehicle interior
  • the sub-evaporator is used to cool the rear seat side of the vehicle interior
  • the refrigerant flow control unit blocks the refrigerant circulation line between the condenser and the sub-evaporator side, or a three-way flow control valve with integrated on and off functions installed in the refrigerant circulation line between the condenser and the expansion valve for the sub-evaporator to open or bypass the refrigerant before being introduced to the sub-evaporator; a bypass line that bypasses the refrigerant bypassed from the three-way flow control valve to the suction side of the compressor along a preset path;
  • a valve control unit that controls the three-way flow control valve according to the air conditioning mode to block or allow the flow of refrigerant to the sub-evaporator, or to bypass the refrigerant before being introduced to the sub-evaporator to the bypass line. It is characterized by including.
  • valve control unit controls the three-way flow control valve when the rear seat cooling mode is turned off under the cooling mode condition in the vehicle interior to control the refrigerant circulation line portion between the condenser and the sub-evaporator side. It is characterized by blocking the flow of refrigerant to the sub-evaporator while blocking it.
  • valve control unit controls the three-way flow control valve when the rear seat cooling mode is turned on under the cooling mode condition in the vehicle interior to control the refrigerant circulation line portion between the condenser and the sub-evaporator side. It is characterized in that it allows the refrigerant to flow toward the sub-evaporator while opening.
  • valve control unit controls the three-way flow control valve to control the three-way flow control valve when the passenger on the rear seat desires mild wind and selects the rear seat blowing mode under the cooling mode condition in the vehicle interior, and controls the condenser side refrigerant circulation line portion and the Bypass lines are connected to each other, and the refrigerant before being introduced to the sub-evaporator is bypassed to the bypass line.
  • the total refrigerant flow volume inside through which the refrigerant can flow is the same as the total refrigerant flow volume from the three-way flow control valve to the sub-evaporator and the compressor side, so that passengers on the rear seat can feel comfortable. It is characterized by a structure that can accommodate a flow rate of refrigerant equal to the refrigerant capacity from the three-way flow control valve to the sub-evaporator and the compressor side path when the rear blowing mode is selected for wind.
  • bypass line is characterized in that it further includes a throttling valve for reducing the pressure of the bypassed refrigerant and introducing it into the compressor.
  • the refrigerant flow control unit controls the three-way flow control valve when the front seat side cooling mode is turned off and the rear seat side cooling mode is turned on under the cooling mode conditions in the vehicle interior, It is characterized by bypassing the condenser side refrigerant introduced into the main evaporator to the bypass line.
  • the valve control unit controls the expansion valve for the main evaporator to cool the main evaporator.
  • the introduction of refrigerant to the side is blocked, and the three-way flow control valve is controlled to communicate the condenser-side refrigerant circulation line and the sub-evaporator-side refrigerant circulation line with each other, and at the same time, the condenser-side refrigerant circulation line and the bypass line are connected to each other.
  • the refrigerant is allowed to flow toward the sub-evaporator and at the same time, the refrigerant introduced into the main evaporator is bypassed toward the bypass line.
  • the refrigerant introduced into the sub-evaporator is bypassed to the bypass line and then introduced to the compressor.
  • the bypass line can accommodate a certain amount of refrigerant to flow to the sub-evaporator side, and through this, despite the blockage of the refrigerant flow on the sub-evaporator side, the total refrigerant flow volume is reduced due to the blockage of the refrigerant flow on the sub-evaporator side, This has the effect of preventing excessive refrigerant pressure increase within the air conditioning system.
  • the control stability of the air conditioning device is reduced due to an excessive increase in the refrigerant pressure in the device, and the resulting cooling in the vehicle cabin is reduced. It has the effect of preventing performance degradation.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a conventional vehicle air conditioning system
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a vehicle air conditioning system according to the present invention.
  • Figure 3 is an operation diagram of the vehicle air conditioning system according to the present invention, showing the flow of refrigerant to the sub-evaporator side is blocked when the rear seat side cooling mode is turned off under cooling mode conditions in the vehicle interior;
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of the vehicle air conditioning system according to the present invention, showing the flow of refrigerant to the sub-evaporator when the rear seat cooling mode is turned on under cooling mode conditions in the vehicle interior;
  • FIG. 5 is a diagram showing the operation of the vehicle air conditioning system according to the present invention. Under the cooling mode conditions in the vehicle interior, when the passenger on the rear seat selects the rear seat blowing mode and wants gentle wind, the refrigerant before being introduced to the sub-evaporator is bypassed to the compressor. A drawing showing what it looks like,
  • Figure 6 is a diagram showing the operation of the vehicle air conditioning system according to the present invention.
  • the air is introduced into the main evaporator.
  • Figure 7 is a diagram showing another embodiment of a vehicle air conditioning system according to the present invention.
  • the vehicle air conditioning system includes a refrigerant circulation line (12).
  • the refrigerant circulation line 12 includes a compressor 14, a condenser 15, a plurality of evaporators 16 installed in parallel with each other, and an expansion valve installed on the upstream side of each of the evaporators 16. Includes (17, 18).
  • the plurality of evaporators 16 include a main evaporator 16a used to cool the front seat side of the vehicle interior, and a sub-evaporator 16b used to cool the rear seat side of the vehicle interior.
  • the main evaporator 16a is basically operated in the cooling mode of the vehicle interior and is installed on the front seat side of the vehicle interior.
  • the sub-evaporator 16b is installed on the rear seat side of the vehicle interior to be operated as needed during the vehicle interior cooling mode.
  • the expansion valves 17 and 18 are installed at the refrigerant circulation line 12 on the inlet side of each evaporator 16a and 16b, and depressurize and expand the refrigerant introduced into each evaporator 16a and 16b.
  • the main evaporator 16a is basically operated in the cooling mode inside the vehicle, but when a passenger inside the vehicle turns off the cooling on the front seat, or in an autonomous vehicle, the passenger only operates on the rear seat inside the vehicle. If you board it, it may stop working.
  • the air conditioning device of the present invention blocks the introduction of the refrigerant on the condenser 15 side to the sub-evaporator 16b, or blocks the refrigerant on the condenser 15 side from being introduced into the sub-evaporator 16b, depending on the air conditioning mode condition, under cooling mode conditions in the vehicle interior.
  • a refrigerant flow control unit that allows introduction of the refrigerant on the side to the sub-evaporator (16b), or bypasses the refrigerant on the condenser (15) side before being introduced into the sub-evaporator (16b) to the suction side of the compressor (14) along a preset path. Includes (30).
  • the refrigerant flow control unit 30 includes an on/off integrated three-way flow control valve 32 installed in the refrigerant circulation line 12 between the condenser 15 and the expansion valve 18 for the sub-evaporator, and the three A bypass line (34) that bypasses the refrigerant bypassed by the directional flow control valve (32) to the suction side of the compressor (14), and the three-way flow control valve (32) depending on the air conditioning mode state. It includes a valve control unit 36 that controls.
  • the three-way flow control valve 32 is an on/off integrated valve that has ON and OFF valve functions, and flows from the condenser 15 to the sub-evaporator 16b according to the air conditioning mode state.
  • the refrigerant flow is blocked or opened, or the refrigerant from the condenser 15 before being introduced into the sub-evaporator 16b is bypassed to the bypass line 34.
  • the depressurization and expansion of the refrigerant in the expansion valve 18 for the sub-evaporator can be limited, and due to this limitation of the decompression and expansion of the refrigerant, the operation of the sub-evaporator 16b is stopped, thereby limiting the cooling of the rear seat. make it possible
  • the decompression and expansion of the refrigerant in the expansion valve 18 for the sub-evaporator can be allowed, and the operation of the sub-evaporator 16b begins according to the decompression and expansion of the refrigerant, thereby compressing the rear seat in the vehicle interior. Cool.
  • the refrigerant circulation line 12 on the condenser 15 side and the bypass line 34 are turned on. communicate with each other.
  • the refrigerant on the condenser 15 side before being introduced into the sub-evaporator 16b is bypassed toward the bypass line 34.
  • the bypass line 34 introduces the condenser 15 side refrigerant bypassed by the on/off integrated three-way flow control valve 32 to the suction side of the compressor 14.
  • bypass line 34 has a certain path from the on/off integrated three-way flow control valve 32 and is connected to the suction side of the compressor 14.
  • This bypass line 34 introduces the bypassed refrigerant from the condenser 15 to the suction side of the compressor 14 while flowing along a certain path.
  • the bypass line 34 receives a certain amount of refrigerant instead of the refrigerant to flow toward the sub-evaporator 16b.
  • the refrigerant pressure in the air conditioning device can be maintained in a stable state regardless of whether the refrigerant flow to the sub-evaporator 16b is blocked.
  • the total refrigerant flow volume inside the bypass line 34 is configured to be equal to the total refrigerant flow volume from the three-way flow control valve 32 to the sub-evaporator 16b and the compressor 14. It's good to be.
  • the reason for this configuration is to allow the bypass line 34 to accommodate the same amount of refrigerant as the amount of refrigerant flowing toward the sub-evaporator 16b when the rear seat passenger wants only a gentle breeze and selects the rear seat blowing mode. This is to do it.
  • a throttling valve 38 for reducing the pressure of the refrigerant is installed in the bypass line 34.
  • the throttling valve 38 is provided with a throttling passage 38a and depressurizes the refrigerant on the condenser 15 side bypassed through the bypass line 34.
  • valve control unit 36 controls the on/off integrated three-way flow control valve 32 according to the air conditioning mode state under cooling mode conditions in the vehicle interior.
  • the refrigerant circulation line 12 between the condenser 15 and the sub-evaporator 16b is blocked, thereby blocking the flow of refrigerant from the condenser 15 to the sub-evaporator 16b.
  • the operation of the sub-evaporator 16b is stopped to limit cooling on the rear seat.
  • the refrigerant on the condenser 15 side before being introduced into the sub-evaporator 16b can be bypassed toward the bypass line 34.
  • the refrigerant flow control unit 30 operates before being introduced into the sub-evaporator 16b only when the rear seat passenger selects the rear seat blowing mode under the cooling mode condition in the vehicle interior. It is described that the refrigerant on the condenser 15 side is circulated toward the compressor 14 while being bypassed toward the bypass line 34 side.
  • the three-way flow control valve 32 is turned ON, and the refrigerant on the condenser 15 side before being introduced into the sub-evaporator 16b is pumped through the bypass line. It can also be circulated to the compressor (14) while bypassing to the (34) side.
  • the reason for this configuration is to ensure that the same amount of refrigerant as the amount of refrigerant flowing toward the sub-evaporator 16b can be accommodated in the bypass line 34 even when the rear seat-side cooling is turned off.
  • the refrigerant flow control unit 30 operates under the cooling mode conditions in the vehicle interior even when the front seat side cooling is turned off and the rear seat side cooling is turned on.
  • the refrigerant on the condenser 15 side which was introduced into the main evaporator 16a, may be bypassed toward the bypass line 34 and circulated toward the compressor 14.
  • the three-way flow control valve 32 circulates the refrigerant to the condenser 15 when the front seat-side cooling is OFF and the rear-seat cooling is ON under the cooling mode conditions in the vehicle interior.
  • the line 12 and the refrigerant circulation line 12 on the sub-evaporator 16b side are communicated with each other, and the refrigerant circulation line 12 on the condenser 15 side and the bypass line 34 are communicated with each other.
  • the refrigerant on the condenser 15 side upstream of the main evaporator 16a is bypassed to the bypass line 34 side.
  • the sub-evaporator 16b operates to cool the rear seat side of the vehicle interior, and at the same time bypasses the bypass. Allows circulation of the condenser (15) side refrigerant through line (34) to the compressor (14) side.
  • the bypass line 34 can accommodate a certain amount of refrigerant instead of the refrigerant that will flow toward the main evaporator 16a.
  • the refrigerant pressure in the air conditioning device can be maintained in a stable state regardless of whether the refrigerant flow toward the main evaporator 16a is blocked.
  • valve control unit 36 turns off the electronic expansion valve 17 on the upstream side of the main evaporator 16a, and moves it to the main evaporator 16a. Blocks the introduction of refrigerant.
  • the air conditioning device of the present invention further includes a gas-liquid separator 40 installed in the refrigerant circulation line 12 between the bypass line 34 and the inlet side of the compressor 14. do.
  • the gas-liquid separator 40 separates the refrigerant recovered to the compressor 14 into liquid and gas, and introduces only the separated gaseous refrigerant into the compressor 14.
  • the ratio of the liquid phase is very high because it is decompressed and expanded by the throttling valve 38 without separate evaporation.
  • the gas-liquid separator 40 separates the refrigerant recovered from the bypass line 34 to the compressor 14 into liquid and gas and introduces it into the compressor 14.
  • the gas-liquid separator 40 includes the bypass line 34 and the main evaporator 16a among the refrigerant circulation line 12 between the bypass line 34 and the inlet side of the compressor 14. It is preferable to install it in a common downstream portion of the sub-evaporator 16b.
  • Figure 7 shows a diagram showing another embodiment of a vehicle air conditioning system according to the present invention.
  • Another embodiment of the present invention has the same structure as the above-described embodiment. However, there is no throttling valve 38 (see FIG. 2) installed on the bypass line 34, and instead, the three-way flow control valve 32 has a structure that has an expansion valve function.
  • the three-way flow control valve 32 is a structure in which an expansion valve 39 is integrally installed in a portion corresponding to the bypass line 34, and the refrigerant on the condenser 15 side is supplied through the bypass line ( 34), and at the same time, the bypassed refrigerant is depressurized and expanded.
  • the refrigerant introduced into the sub-evaporator (16b) is bypassed to the bypass line (34) and then , is introduced into the compressor (14).
  • the bypass line 34 can accommodate a certain amount of refrigerant to flow toward the sub-evaporator (16b), and through this, despite blocking the refrigerant flow on the sub-evaporator (16b) side, It is possible to prevent a reduction in the overall refrigerant flow volume due to blocking the refrigerant flow and the resulting excessive increase in refrigerant pressure within the air conditioning device.
  • the control stability of the air conditioning device is reduced due to an excessive increase in the refrigerant pressure in the device, and the resulting It can prevent a decrease in indoor cooling performance.

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Abstract

본 발명은 차실내 냉방모드 조건 하에서 후석측 탑승객이 온화한 바람을 원하는 경우, 서브 증발기측으로의 냉매 흐름을 차단하고 송풍팬의 풍력으로만 후석측에 공기를 송풍하되, 서브 증발기측 냉매흐름 차단으로 인한 전체 냉매유동용적 감소와, 그로 인한 공조장치 내의 과도한 냉매압 상승을 방지할 수 있는 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 압축기와, 응축기와, 복수의 증발기와, 상기 각 증발기로 도입되는 냉매를 감압,팽창시키는 복수의 팽창밸브들을 구비하는 냉매순환라인을 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 증발기는, 차실내의 냉방모드 시에 기본적으로 작동되는 메인 증발기와, 필요에 따라 작동되는 적어도 하나 이상의 서브 증발기를 포함하고; 차실내의 냉방모드 조건 하에서, 공조모드 상태에 따라 서브 증발기측으로의 냉매 도입을 차단하거나, 또는 서브 증발기측으로의 냉매 도입을 허용하거나, 또는 서브 증발기측으로 도입되기 전의 냉매를 미리 설정된 경로로 유동시키면서 압축기의 흡입측으로 바이패스하는 냉매흐름제어부를 구비한다.

Description

차량용 공조장치
본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 차실내 냉방모드 조건 하에서 후석측 탑승객이 온화한 바람을 원하는 경우, 서브 증발기측으로의 냉매 흐름을 차단하고 송풍팬의 풍력으로만 후석측에 공기를 송풍하되, 서브 증발기측 냉매흐름 차단으로 인한 전체 냉매유동용적 감소와, 그로 인한 공조장치 내의 과도한 냉매압 상승을 방지할 수 있고, 이를 통해, 서브 증발기측으로의 냉매 흐름 차단여부에 관계없이 공조장치 내의 냉매압력을 항상 안정적인 상태로 유지시켜, 차실내의 냉방성능을 향상시킬 수 있는 차량용 공조장치에 관한 것이다.
차량은, 도 1에 도시된 바와 같이, 공조영역을 냉,난방하는 공조장치(10)를 갖추고 있다.
상기 공조장치(10)는, 냉매순환라인(12)을 구비하며, 상기 냉매순환라인(12)은, 압축기(14)와, 응축기(15)와, 서로에 대해 병렬로 설치되는 복수의 증발기(16) 및, 상기 증발기(16)들의 각 상류측에 설치되는 팽창밸브(17, 18)들을 포함한다.
복수의 증발기(16)들은, 차실내의 전석측 냉방에 사용되는 메인 증발기(16a)와, 차실내의 후석측 냉방에 사용되는 서브 증발기(16b)를 포함한다.
상기 메인 증발기(16a)는, 차실내의 냉방모드 시에 기본적으로 작동되는 것으로 차실내의 전석측에 설치되고, 상기 서브 증발기(16b)는, 차실내의 냉방모드 시에 필요에 따라 작동되는 것으로 차실내의 후석측에 설치된다.
상기 팽창밸브(17, 18)들은, 각 증발기(16a, 16b)의 입구측 냉매순환라인(12)부분에 설치되는 것으로, 각 증발기(16a, 16b)측으로 도입되는 냉매를 감압,팽창시킨다.
한편, 응축기(15)와 서브 증발기용 팽창밸브(18) 사이의 냉매순환라인(12)부분에는 2웨이(Way) 개폐밸브(19)가 설치된다.
상기 개폐밸브(19)는, 공조 모드에 따라 냉매순환라인(12)을 차단 또는 개방하면서 응축기(15)측에서 서브 증발기(16b)측으로의 냉매 흐름을 차단 또는 허용하도록 구성된다.
특히, 후석측 냉방모드가 온(ON)되었을 경우에는, 온(ON)되면서 냉매순환라인(12)을 개방하여, 응축기(15)측에서 서브 증발기(16b)측으로의 냉매 흐름을 허용한다.
따라서, 상기 서브 증발기용 팽창밸브(18)에서의 냉매 감압, 팽창 작용이 허용될 수 있게 하고, 이러한 냉매의 감압, 팽창 작용에 따라 서브 증발기(16b)의 작동이 시작되면서 차실내의 후석측을 냉방할 수 있게 한다.
그리고 후석측 냉방모드가 오프(OFF)되었을 경우에는, 오프(OFF)되면서 냉매순환라인(12)을 차단하여, 응축기(15)측에서 서브 증발기(16b)측으로의 냉매 흐름을 차단한다.
따라서, 상기 서브 증발기용 팽창밸브(18)에서의 냉매 감압, 팽창 작용이 제한될 수 있게 하고, 이러한 냉매의 감압, 팽창 작용 제한에 따라 서브 증발기(16b)의 작동이 중지되면서 후석측 냉방이 제한될 수 있게 한다.
그런데, 이러한 종래의 공조장치는, 차실내 냉방모드 시에, 후석측 탑승객이 온화한 바람을 원하는 경우, 예를 들면, 후석 송풍모드로 선택할 경우, 개폐밸브(19)를 오프(OFF)시켜 서브 증발기(16b)측으로의 냉매 흐름을 차단한 후, 오직 송풍팬(20)의 풍력으로만 후석측에 공기를 송풍한다.
이러한 경우, 서브 증발기(16b)측으로 순환할 냉매가 메인 증발기(16a)측으로만 순환되므로, 메인 증발기(16a)측의 냉매 순환량이 과도하게 증가된다는 단점이 있다.
특히, 냉매순환라인(12) 내의 냉매량은, 서브 증발기(16b)측에 냉매가 유동하는 것을 기준으로 하여 충전되는데, 상기한 바와 같이, 서브 증발기(16b)측으로의 냉매유동이 차단될 경우, 냉매가 유동할 수 있는 서브 증발기(16b)와, 주변의 냉매순환라인(12)도 차단된다.
이에 따라, 냉매가 유동할 수 있는 전체 냉매유동용적이 감소한다는 단점이 있다.
그리고 이러한 단점 때문에, 메인 증발기(16a)측으로만 냉매가 과도하게 편중되면서 냉매순환라인(12)의 내부압력이 과도하게 상승된다는 문제점이 있다.
그리고 이러한 문제점 때문에, 공조장치의 제어안정성이 떨어지고, 그 결과 차실내의 냉방성능과 주행성능이 떨어진다는 결점이 있다.
특히, 압축기(14)의 회전수(RPM)와, 메인 증발기(16a)측 전자식 팽창밸브(EXV)(17)의 개도량은, 냉매순환라인(12)의 냉매압력에 따라 가변 제어되는데, 위에서와 같이, 냉매순환라인(12) 내의 냉매압력이 과도하게 상승될 시에 오작동을 일으킨다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 차실내의 냉방성능이 저하된다는 문제점이 있다.
한편, 이를 감안하여, 차실내 냉방모드 시에, 후석측 탑승객이 온화한 바람을 원하는 경우, 개폐밸브(19)를 온(ON)시켜 서브 증발기(16b)측으로의 냉매 흐름을 유지시킨 후, 별도의 전기 히터(도시 생략), 예를 들면, PTC 히터를 사용하여 후석측 송풍공기 온도를 온화하게 가열할 수도 있다.
그러나 이러한 경우에는, 별도의 전기 히터를 사용해야하므로, 불필요한 에너지 소모가 발생된다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 차량의 연비와 전비가 현저하게 저하된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 차실내 냉방모드 조건 하에서 후석측 탑승객이 온화한 바람을 원하는 경우, 서브 증발기측으로의 냉매 흐름을 차단하고 송풍팬의 풍력으로만 후석측에 공기를 송풍하되, 서브 증발기측 냉매흐름 차단으로 인한 전체 냉매유동용적 감소와, 그로 인한 공조장치 내의 과도한 냉매압 상승을 방지할 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 전체 냉매유동용적 감소와 공조장치 내의 과도한 냉매압 상승의 염려 없이, 서브 증발기측으로의 냉매 흐름을 차단하고 송풍팬의 풍력으로만 후석측에 온화한 공기를 송풍할 수 있도록 구성함으로써, 서브 증발기측으로의 냉매 흐름 차단여부에 관계없이 공조장치 내의 냉매압력을 항상 안정적인 상태로 유지하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 서브 증발기측으로의 냉매 흐름 차단여부에 관계없이 공조장치 내의 냉매압력을 항상 안정적인 상태로 유지시킬 수 있도록 구성함으로써, 장치 내의 과도한 냉매압력 상승으로 인한 공조장치의 제어안정성 저하와, 그로 인한 차실내의 냉방성능 저하현상을 방지하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 차실내 냉방모드 조건 하에서 후석측 탑승객이 온화한 바람을 원하는 경우, 별도의 전기히터를 작동시키지 않고서도 후석측 탑승객에게 온화한 바람을 송풍하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 별도의 전기히터를 작동시키지 않고서도 후석측 탑승객에게 온화한 바람을 송풍할 수 있도록 구성함으로써, 불필요한 에너지 소모를 방지할 수 있고, 이를 통해, 차량의 연비와 전비를 향상시키는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 차량용 공조장치는, 압축기와, 응축기와, 복수의 증발기와, 상기 각 증발기로 도입되는 냉매를 감압,팽창시키는 복수의 팽창밸브들을 구비하는 냉매순환라인을 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 상기 증발기는, 차실내의 냉방모드 시에 기본적으로 작동되는 메인 증발기와, 필요에 따라 작동되는 적어도 하나 이상의 서브 증발기를 포함하고; 차실내의 냉방모드 조건 하에서, 공조모드 상태에 따라 상기 서브 증발기측으로의 냉매 도입을 차단하거나, 또는 상기 서브 증발기측으로의 냉매 도입을 허용하거나, 또는 상기 서브 증발기측으로 도입되기 전의 냉매를 미리 설정된 경로로 유동시키면서 상기 압축기의 흡입측으로 바이패스하는 냉매흐름제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 메인 증발기는 차실내의 전석측 냉방에 사용되고, 상기 서브 증발기는 차실내의 후석측 냉방에 사용되며, 상기 냉매흐름제어부는, 상기 응축기에서 서브 증발기측 사이의 냉매순환라인 부분을 차단하거나, 또는 개방하거나, 또는 상기 서브 증발기측으로 도입되기 전의 냉매를 바이패스할 수 있도록, 상기 응축기와 서브 증발기용 팽창밸브 사이의 냉매순환라인 부분에 설치되는 온,오프 기능 일체형 삼방향 흐름제어밸브와; 상기 삼방향 흐름제어밸브에서 바이패스된 냉매를, 미리 설정된 경로를 따라 상기 압축기의 흡입측으로 바이패스하는 바이패스 라인 및; 공조모드 상태에 따라 상기 삼방향 흐름제어밸브를 제어하여, 상기 서브 증발기측으로의 냉매흐름을 차단하거나, 또는 허용하거나, 또는 상기 서브 증발기측으로 도입되기 전의 냉매를 상기 바이패스 라인측으로 바이패스하는 밸브 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 밸브 제어부는, 차실내의 냉방모드 조건 하에서, 후석측 냉방모드가 오프(OFF)될 시에는, 상기 삼방향 흐름제어밸브를 제어하여, 상기 응축기에서 서브 증발기측 사이의 냉매순환라인 부분을 차단시키면서 상기 서브 증발기측으로의 냉매 흐름을 차단하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 밸브 제어부는, 차실내의 냉방모드 조건 하에서, 후석측 냉방모드가 온(ON)될 시에는, 상기 삼방향 흐름제어밸브를 제어하여, 상기 응축기에서 서브 증발기측 사이의 냉매순환라인 부분을 개방시키면서 상기 서브 증발기측으로의 냉매 흐름을 허용하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 밸브 제어부는, 차실내의 냉방모드 조건 하에서, 후석측 탑승객이 온화한 바람을 원하여 후석 송풍모드를 선택할 시에는, 상기 삼방향 흐름제어밸브를 제어하여, 상기 응축기측 냉매순환라인 부분과 상기 바이패스 라인을 서로 연통시켜, 상기 서브 증발기측으로 도입되기 전의 냉매를 상기 바이패스 라인측으로 바이패스하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 바이패스 라인은, 냉매가 유동할 수 있는 내부의 전체 냉매유동용적이, 상기 삼방향 흐름제어밸브에서 상기 서브 증발기와 상기 압축기측까지의 전체 냉매유동용적과 동일하여, 후석측 탑승객이 온화한 바람을 원하여 후석 송풍모드를 선택할 시에, 상기 삼방향 흐름제어밸브에서 상기 서브 증발기와 상기 압축기측 경로까지의 냉매 수용량과 동일한 유량의 냉매를 수용할 수 있는 구조인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 바이패스 라인은, 바이패스된 냉매를 감압시켜 상기 압축기측으로 도입시키기 위한 교축밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 냉매흐름제어부는, 차실내의 냉방모드 조건 하에서, 전석측 냉방모드가 오프(OFF)되고, 후석측 냉방모드가 온(ON)될 시에, 상기 삼방향 흐름제어밸브를 제어하여, 상기 메인 증발기로 도입되던 상기 응축기측 냉매를 상기 바이패스 라인측으로 바이패스시키는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 밸브 제어부는, 차실내의 냉방모드 조건 하에서, 전석측 냉방모드가 오프(OFF)되고, 후석측 냉방모드가 온(ON)될 시에, 상기 메인 증발기용 팽창팰브를 제어하여 상기 메인 증발기측으로의 냉매도입을 차단하고, 상기 삼방향 흐름제어밸브를 제어하여 상기 응축기측 냉매순환라인과 상기 서브 증발기측 냉매순환라인을 서로 연통시킴과 동시에, 상기 응축기측 냉매순환라인과 상기 바이패스 라인을 서로 연통시켜, 상기 서브 증발기측으로의 냉매 흐름을 허용함과 동시에, 상기 메인 증발기로 도입되던 냉매를 상기 바이패스 라인측으로 바이패스하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치에 의하면, 차실내 냉방모드 조건 하에서 후석측 탑승객이 온화한 바람을 원하는 경우, 서브 증발기측으로 도입되는 냉매를 바이패스 라인측으로 바이패스한 후, 압축기측으로 도입시킨다.
따라서, 서브 증발기측으로 유동할 냉매를 바이패스 라인이 대신하여 일정량 수용할 수 있으며, 이를 통해, 서브 증발기측의 냉매 흐름 차단에도 불구하고, 서브 증발기측 냉매흐름 차단으로 인한 전체 냉매유동용적 감소와, 그로 인한 공조장치 내의 과도한 냉매압 상승을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 서브 증발기측의 냉매 흐름 차단에도 불구하고, 서브 증발기측 냉매흐름 차단으로 인한 전체 냉매유동용적 감소와, 그로 인한 공조장치 내의 과도한 냉매압 상승을 방지할 수 있으므로, 서브 증발기측으로의 냉매 흐름 차단여부에 관계없이 공조장치 내의 냉매압력을 항상 안정적인 상태로 유지시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 서브 증발기측으로의 냉매 흐름 차단여부에 관계없이 공조장치 내의 냉매압력을 항상 안정적인 상태로 유지시킬 수 있으므로, 장치 내의 과도한 냉매압력 상승으로 인한 공조장치의 제어안정성 저하와, 그로 인한 차실내의 냉방성능 저하현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전체 냉매유동용적 감소와 공조장치 내의 과도한 냉매압 상승의 염려 없이, 서브 증발기측으로의 냉매 흐름을 차단하고 송풍팬의 풍력으로만 후석측에 온화한 공기를 송풍할 수 있으므로, 종래와 같이, 후석측의 온화한 공기 송풍을 위해서 전기히터를 작동시키지 않아도 되는 효과가 있다.
또한, 전기히터를 작동시키지 않고서도 후석측 탑승객에게 온화한 공기를 송풍할 수 있으므로, 불필요한 에너지 소모를 방지할 수 있고, 이를 통해, 차량의 연비와 전비를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 차량용 공조장치의 구성을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 구성을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 작동도로서, 차실내의 냉방모드 조건하에서 후석측 냉방모드가 오프(OFF)될 시에 서브 증발기측으로의 냉매 흐름을 차단한 모습을 나타내는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 작동도로서, 차실내의 냉방모드 조건하에서 후석측 냉방모드가 온(ON)될 시에 서브 증발기측으로의 냉매 흐름을 허용한 모습을 나타내는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 작동도로서, 차실내의 냉방모드 조건하에서 후석측 탑승객이 후석 송풍모드를 선택하여 온화한 바람을 원할 시에 서브 증발기측으로 도입되기 전의 냉매를 압축기측으로 바이패스하는 모습을 나타내는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 작동도로서, 차실내의 냉방모드 조건하에서 전석측 냉방모드가 오프(OFF)되고, 후석측 냉방모드가 온(ON)될 시에, 메인 증발기측으로 도입되던 냉매를 압축기측으로 바이패스하는 모습을 나타내는 도면,
도 7은 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다(종래와 동일한 구성요소는 동일한 부호를 사용하여 설명한다).
먼저, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 특징부를 살펴보기에 앞서, 도 2를 참조하여 차량용 공조장치에 대해 간략하게 설명한다.
차량용 공조장치는, 냉매순환라인(12)을 구비한다.
상기 냉매순환라인(12)은, 압축기(14)와, 응축기(15)와, 서로에 대해 병렬로 설치되는 복수의 증발기(16) 및, 상기 증발기(16)들의 각 상류측에 설치되는 팽창밸브(17, 18)들을 포함한다.
복수의 증발기(16)들은, 차실내의 전석측 냉방에 사용되는 메인 증발기(16a)와, 차실내의 후석측 냉방에 사용되는 서브 증발기(16b)를 포함한다.
상기 메인 증발기(16a)는, 차실내의 냉방모드 시에 기본적으로 작동되는 것으로 차실내 전석측에 설치된다.
상기 서브 증발기(16b)는, 차실내의 냉방모드 시에 필요에 따라 작동되는 것으로 차실내 후석측에 설치된다.
상기 팽창밸브(17, 18)들은, 각 증발기(16a, 16b)의 입구측 냉매순환라인(12)부분에 설치되는 것으로, 각 증발기(16a, 16b)로 도입되는 냉매를 감압,팽창시킨다.
여기서, 상기 메인 증발기(16a)는, 차실내의 냉방모드 시에 기본적으로 작동되지만, 차실내의 탑승객이 전석측 냉방을 오프(OFF)시키거나, 자율주행차량에서 차실내의 후석측에만 탑승객이 탑승할 경우, 작동 정지될 수도 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 특징부를 도 2 내지 도 7을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 공조장치는, 차실내의 냉방모드 조건 하에서, 공조모드 상태에 따라 응축기(15)측 냉매의 서브 증발기(16b)측 도입을 차단하거나, 또는 응축기(15)측 냉매의 서브 증발기(16b)측 도입을 허용하거나, 또는 서브 증발기(16b)측으로 도입되기 전의 응축기(15)측 냉매를 미리 설정된 경로를 따라 압축기(14)의 흡입측으로 바이패스하는 냉매흐름제어부(30)를 포함한다.
상기 냉매흐름제어부(30)는, 응축기(15)와 서브 증발기용 팽창밸브(18) 사이의 냉매순환라인(12)부분에 설치되는 온,오프 일체형 삼방향 흐름제어밸브(32)와, 상기 삼방향 흐름제어밸브(32)에서 바이패스된 냉매를 압축기(14)의 흡입측으로 바이패스하는 바이패스 라인(Bypass Line)(34) 및, 공조모드 상태에 따라 상기 삼방향 흐름제어밸브(32)를 제어하는 밸브 제어부(36)를 포함한다.
상기 삼방향 흐름제어밸브(32)는, 온(ON),오프(OFF) 밸브 기능을 일체로 갖는 온,오프 일체형 밸브로서, 공조모드 상태에 따라 응축기(15)에서 서브 증발기(16b)측으로의 냉매흐름을 차단하거나, 또는 개방하거나, 또는 서브 증발기(16b)측으로 도입되기 전의 응축기(15)측 냉매를 상기 바이패스 라인(34)측으로 바이패스한다.
특히, 후석측 냉방이 오프(OFF)되었을 경우에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 오프(OFF)되면서 응축기(15)에서 서브 증발기(16b)측 사이의 냉매순환라인(12)을 차단하여, 응축기(15)측에서 서브 증발기(16b)측으로의 냉매 흐름을 차단한다.
따라서, 상기 서브 증발기용 팽창밸브(18)에서의 냉매 감압, 팽창 작용이 제한될 수 있게 하고, 이러한 냉매의 감압, 팽창 작용 제한에 따라 서브 증발기(16b)의 작동이 중지되면서 후석측 냉방을 제한할 수 있게 한다.
그리고 후석측 냉방이 온(ON)되었을 경우에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 온(ON)되면서 응축기(15)에서 서브 증발기(16b)측 사이의 냉매순환라인(12)을 개방하여, 응축기(15)측에서 서브 증발기(16b)측으로의 냉매 흐름을 허용한다.
따라서, 상기 서브 증발기용 팽창밸브(18)에서의 냉매 감압, 팽창 작용이 허용될 수 있게 하고, 이러한 냉매의 감압, 팽창 작용에 따라 서브 증발기(16b)의 작동이 시작되면서 차실내의 후석측을 냉방한다.
그리고 후석측 탑승객이 후석 송풍모드를 선택하여 온화한 바람만 원하는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 온(ON)되면서 응축기(15)측 냉매순환라인(12)과, 상기 바이패스 라인(34)을 서로 연통시킨다.
따라서, 서브 증발기(16b)측으로 도입되기 전의 응축기(15)측 냉매를 상기 바이패스 라인(34)측으로 바이패스한다.
이로써, 응축기(15)측 냉매의 서브 증발기(16b)측 도입은 차단됨과 동시에, 바이패스 라인(34)을 통한 상기 응축기(15)측 냉매의 압축기(14)측 순환은 허용한다.
상기 바이패스 라인(34)은, 상기 온,오프 일체형 삼방향 흐름제어밸브(32)에서 바이패스된 응축기(15)측 냉매를 압축기(14)의 흡입측으로 도입시킨다.
특히, 바이패스 라인(34)은, 상기 온,오프 일체형 삼방향 흐름제어밸브(32)로부터 일정한 경로를 가지며 압축기(14)의 흡입측과 연결된다.
이러한 바이패스 라인(34)은, 바이패스된 응축기(15)측 냉매를 일정한 경로를 따라 유동시키면서 압축기(14)의 흡입측으로 도입시킨다.
따라서, 후석측 탑승객이, 온화한 바람을 원하여 후석 송풍모드를 선택할 경우, 상기 바이패스 라인(34)이 서브 증발기(16b)측으로 유동할 냉매를 대신하여 일정량 수용한다.
이로써, 서브 증발기(16b)측으로의 냉매 흐름을 차단함에도 불구하고, 서브 증발기(16b)측 냉매흐름 차단으로 인한 전체 냉매유동용적 감소와, 그로 인한 공조장치 내의 과도한 냉매압 상승을 방지하게 된다.
그 결과, 서브 증발기(16b)측으로의 냉매 흐름 차단여부에 관계없이, 공조장치 내의 냉매압력이 안정적인 상태로 유지될 수 있게 한다.
이에 따라, 장치 내의 과도한 냉매압력 상승으로 인한 공조장치의 제어안정성 저하와, 그로 인한 차실내의 냉방성능 저하현상을 방지할 수 있다.
바람직하게는, 상기 바이패스 라인(34)의 내부 전체 냉매유동용적이, 상기 삼방향 흐름제어밸브(32)에서 서브 증발기(16b)와 압축기(14)측까지의 전체 냉매유동용적과 동일하도록 구성되는 것이 좋다.
이렇게 구성한 이유는, 후석측 탑승객이 온화한 바람만 원하여, 후석 송풍모드를 선택한 경우, 서브 증발기(16b)측으로 유동할 때의 냉매량과 동일한 양의 냉매를 상기 바이패스 라인(34)이 수용할 수 있도록 하기 위함이다.
따라서, 후석측 탑승객이 온화한 바람만 원할 시에, 서브 증발기(16b)측으로의 냉매 흐름을 차단함에도 불구하고, 서브 증발기(16b)측 냉매흐름 차단으로 인한 전체 냉매유동용적 감소와, 그로 인한 공조장치 내의 과도한 냉매압 상승을 최대한 방지할 수 있게 된다.
한편, 상기 바이패스 라인(34)에는, 냉매를 감압하기 위한 교축밸브(38)가 설치된다.
상기 교축밸브(38)는, 교축유로(38a)를 갖추고 있는 것으로, 상기 바이패스 라인(34)으로 바이패스된 응축기(15)측 냉매를 감압시킨다.
따라서, 바이패스 라인(34)을 따라 압축기(14)의 흡입측으로 도입되는 냉매의 압력을 낮춰준다.
다시, 도 2를 참조하면, 상기 밸브 제어부(36)는, 차실내의 냉방모드 조건 하에서, 공조모드 상태에 따라 상기 온,오프 일체형 삼방향 흐름제어밸브(32)를 제어한다.
특히, 도 3에 도시된 바와 같이, 후석측 냉방이 오프(OFF)되었을 경우에는, 상기 삼방향 흐름제어밸브(32)를 오프(OFF)시킨다.
따라서, 응축기(15)에서 서브 증발기(16b)측 사이의 냉매순환라인(12)을 차단하여, 응축기(15)측에서 서브 증발기(16b)측으로의 냉매 흐름을 차단한다. 이로써, 서브 증발기(16b)의 작동을 중지시켜 후석측 냉방을 제한한다.
그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 후석측 냉방이 온(ON)되었을 경우에는, 상기 삼방향 흐름제어밸브(32)를 온(ON)시키면서 응축기(15)에서 서브 증발기(16b)측 사이의 냉매순환라인(12)을 개방한다.
따라서, 응축기(15)측에서 서브 증발기(16b)측으로의 냉매 흐름을 허용한다. 이로써, 서브 증발기(16b)의 작동을 허용하여 후석측 냉방이 개시될 수 있게 한다.
그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 후석측 탑승객이, 온화한 바람을 원하여 후석 송풍모드를 선택할 경우, 상기 삼방향 흐름제어밸브(32)를 온(ON)시키면서 응축기(15)측 냉매순환라인(12)과, 상기 바이패스 라인(34)을 서로 연통시킨다.
따라서, 서브 증발기(16b)측으로 도입되기 전의 응축기(15)측 냉매가, 상기 바이패스 라인(34)측으로 바이패스될 수 있게 한다.
이로써, 서브 증발기(16b)측으로의 냉매 흐름은 제한됨과 동시에, 바이패스 라인(34)을 통한 상기 응축기(15)측 냉매의 압축기(14)측 순환은 허용될 수 있게 한다.
한편, 본 발명의 상세한 설명과 도면에서는, 상기 냉매흐름제어부(30)가, 차실내의 냉방모드 조건 하에서, 후석측 탑승객이 후석 송풍모드를 선택할 경우에만, 상기 서브 증발기(16b)로 도입되기 전의 응축기(15)측 냉매를 상기 바이패스 라인(34)측으로 바이패스시키면서 상기 압축기(14)측으로 순환시키는 것으로 기재되어 있다.
하지만, 후석측 냉방이 오프(OFF)되었을 경우에도 상기 삼방향 흐름제어밸브(32)를 온(ON)시켜, 상기 서브 증발기(16b)로 도입되기 전의 응축기(15)측 냉매를 상기 바이패스 라인(34)측으로 바이패스시키면서 상기 압축기(14)측으로 순환시킬 수도 있다.
이렇게 구성한 이유는, 후석측 냉방이 오프(OFF)되었을 경우에도 상기 서브 증발기(16b)측으로 유동할 때의 냉매량과 동일한 양의 냉매가 상기 바이패스 라인(34)에 수용될 수 있도록 하기 위함이다.
따라서, 후석측 냉방이 오프(OFF)될 시에, 서브 증발기(16b)측으로의 냉매 흐름을 차단함에도 불구하고, 서브 증발기(16b)측 냉매흐름 차단으로 인한 전체 냉매유동용적 감소와, 그로 인한 공조장치 내의 과도한 냉매압 상승을 최대한 방지할 수 있게 된다.
또한, 상기 냉매흐름제어부(30)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 차실내의 냉방모드 조건 하에서, 전석측 냉방이 오프(OFF)되고, 후석측 냉방이 온(ON)되었을 경우에도, 상기 삼방향 흐름제어밸브(32)를 제어하여, 상기 메인 증발기(16a)로 도입되던 응축기(15)측 냉매를 상기 바이패스 라인(34)측으로 바이패스시키면서 상기 압축기(14)측으로 순환시킬 수도 있다.
즉, 상기 삼방향 흐름제어밸브(32)는, 차실내의 냉방모드 조건 하에서, 전석측 냉방이 오프(OFF)되고, 후석측 냉방이 온(ON)되었을 경우에, 응축기(15)측 냉매순환라인(12)과 서브 증발기(16b)측 냉매순환라인(12)을 서로 연통시킴과 동시에, 응축기(15)측 냉매순환라인(12)과 상기 바이패스 라인(34)을 서로 연통시킨다.
따라서, 응축기(15)측에서 서브 증발기(16b)측으로의 냉매 흐름을 허용함과 동시에, 메인 증발기(16a)의 상류측 응축기(15)측 냉매를 상기 바이패스 라인(34)측으로 바이패스한다.
이로써, 전석측 냉방이 오프(OFF)되고, 후석측 냉방이 온(ON)되는 모드 시에, 상기 서브 증발기(16b)가 작동하면서 차실내의 후석측을 냉방할 수 있게 함과 동시에, 바이패스 라인(34)을 통한 상기 응축기(15)측 냉매의 압축기(14)측 순환을 허용한다.
그 결과, 전석측 냉방이 오프(OFF)될 경우, 상기 바이패스 라인(34)이 메인 증발기(16a)측으로 유동할 냉매를 대신하여 일정량 수용할 수 있게 한다.
이에 따라, 메인 증발기(16a)측으로의 냉매 흐름이 차단됨에도 불구하고, 메인 증발기(16a)측 냉매흐름 차단으로 인한 전체 냉매유동용적 감소와, 그로 인한 공조장치 내의 과도한 냉매압 상승을 방지하게 된다.
이로써, 메인 증발기(16a)측으로의 냉매 흐름 차단여부에 관계없이, 공조장치 내의 냉매압력이 안정적인 상태로 유지될 수 있게 한다.
여기서, 전석측 냉방이 오프(OFF)될 시에, 상기 밸브 제어부(36)는, 메인 증발기(16a)의 상류측 전자식 팽창팰브(17)를 오프(OFF)시켜, 상기 메인 증발기(16a)측으로의 냉매도입을 차단한다.
다시, 도 2를 참조하면, 본 발명의 공조장치는, 상기 바이패스 라인(34)과 압축기(14)의 입구측 사이의 냉매순환라인(12) 부분에 설치되는 기액분리기(40)를 더 포함한다.
상기 기액분리기(40)는, 압축기(14)측으로 회수되는 냉매를 액체와 기체로 분리하고, 분리된 기체 냉매만 압축기(14)로 도입시킨다.
특히, 바이패스 라인(34)측 냉매의 경우, 별도의 증발 없이 교축밸브(38)에 의해 감압,팽창된 상태이므로 액상의 비율이 매우 높다.
따라서, 이러한 액상 냉매가 압축기(14)측으로 유입될 경우, 압축기(14)의 손상 우려가 있으므로, 바이패스 라인(34)으로부터 압축기(14)측으로 회수되는 냉매의 기상 성분을 분리할 필요가 있다.
이로써, 상기 기액분리기(40)는, 바이패스 라인(34)으로부터 압축기(14)측으로 회수되는 냉매를 액체와 기체로 분리하여 압축기(14)로 도입시킨다.
여기서, 상기 기액분리기(40)는, 상기 바이패스 라인(34)과 압축기(14)의 입구측 사이의 냉매순환라인(12) 부분 중, 상기 바이패스 라인(34)과 메인 증발기(16a)와 서브 증발기(16b)의 공통되는 하류측 부분에 설치되는 것이 바람직하다.
특히, 상기 바이패스 라인(34)과 메인 증발기(16a)와 서브 증발기(16b)를 통과한 냉매가 모두 합류되는 부분에 설치되는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 7에는 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 다른 실시예를 나타내는 도면이 도시되어 있다.
다른 실시예의 본 발명은, 상기한 일실시예와 동일한 구조를 갖는다. 다만, 상기 바이패스 라인(34) 상에 설치되는 교축밸브(38)(도 2참조)가 없고, 이를 대신하여 삼방향 흐름제어밸브(32)가 팽창밸브기능을 일체로 갖는 구조를 갖는다.
상기 삼방향 흐름제어밸브(32)는, 상기 바이패스 라인(34)측에 대응되는 부분에 팽창밸브(39)가 일체로 설치되는 구조로서, 상기 응축기(15)측의 냉매를 바이패스 라인(34)으로 바이패스 함과 동시에, 바이패스되는 냉매를 감압,팽창시킨다.
따라서, 바이패스 라인(34)을 따라 압축기(14)로 회수되는 냉매의 압력을 낮춘다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 공조장치에 의하면, 차실내 냉방모드 조건 하에서 후석측 탑승객이 온화한 바람을 원하는 경우, 서브 증발기(16b)측으로 도입되는 냉매를 바이패스 라인(34)측으로 바이패스한 후, 압축기(14)측으로 도입시킨다.
따라서, 서브 증발기(16b)측으로 유동할 냉매를 바이패스 라인(34)이 대신하여 일정량 수용할 수 있으며, 이를 통해, 서브 증발기(16b)측의 냉매 흐름 차단에도 불구하고, 서브 증발기(16b)측 냉매흐름 차단으로 인한 전체 냉매유동용적 감소와, 그로 인한 공조장치 내의 과도한 냉매압 상승을 방지할 수 있다.
또한, 서브 증발기(16b)측의 냉매 흐름 차단에도 불구하고, 서브 증발기(16b)측 냉매흐름 차단으로 인한 전체 냉매유동용적 감소와, 그로 인한 공조장치 내의 과도한 냉매압 상승을 방지할 수 있으므로, 서브 증발기(16b)측으로의 냉매 흐름 차단여부에 관계없이 공조장치 내의 냉매압력을 항상 안정적인 상태로 유지시킬 수 있다.
또한, 서브 증발기(16b)측으로의 냉매 흐름 차단여부에 관계없이 공조장치 내의 냉매압력을 항상 안정적인 상태로 유지시킬 수 있으므로, 장치 내의 과도한 냉매압력 상승으로 인한 공조장치의 제어안정성 저하와, 그로 인한 차실내의 냉방성능 저하현상을 방지할 수 있다.
또한, 전체 냉매유동용적 감소와 공조장치 내의 과도한 냉매압 상승의 염려 없이, 서브 증발기(16b)측으로의 냉매 흐름을 차단하고 송풍팬(20)의 풍력으로만 후석측에 온화한 공기를 송풍할 수 있으므로, 종래와 같이, 후석측의 온화한 공기 송풍을 위해서 전기히터를 작동시키지 않아도 된다.
또한, 전기히터를 작동시키지 않고서도 후석측 탑승객에게 온화한 공기를 송풍할 수 있으므로, 불필요한 에너지 소모를 방지할 수 있고, 이를 통해, 차량의 연비와 전비를 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

Claims (14)

  1. 압축기와, 응축기와, 복수의 증발기와, 상기 각 증발기로 도입되는 냉매를 감압,팽창시키는 복수의 팽창밸브들을 구비하는 냉매순환라인을 포함하는 차량용 공조장치에 있어서,
    상기 증발기는, 차실내의 냉방모드 시에 기본적으로 작동되는 메인 증발기와, 필요에 따라 작동되는 적어도 하나 이상의 서브 증발기를 포함하고;
    차실내의 냉방모드 조건 하에서, 공조모드 상태에 따라 상기 서브 증발기측으로의 냉매 도입을 차단하거나, 또는 상기 서브 증발기측으로의 냉매 도입을 허용하거나, 또는 상기 서브 증발기측으로 도입되기 전의 냉매를 미리 설정된 경로로 유동시키면서 상기 압축기의 흡입측으로 바이패스하는 냉매흐름제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 메인 증발기는 차실내의 전석측 냉방에 사용되고,
    상기 서브 증발기는 차실내의 후석측 냉방에 사용되며,
    상기 냉매흐름제어부는,
    상기 응축기에서 서브 증발기측 사이의 냉매순환라인 부분을 차단하거나, 또는 개방하거나, 또는 상기 서브 증발기측으로 도입되기 전의 냉매를 바이패스할 수 있도록, 상기 응축기와 서브 증발기용 팽창밸브 사이의 냉매순환라인 부분에 설치되는 온,오프 기능 일체형 삼방향 흐름제어밸브와;
    상기 삼방향 흐름제어밸브에서 바이패스된 냉매를, 미리 설정된 경로를 따라 상기 압축기의 흡입측으로 바이패스하는 바이패스 라인 및;
    공조모드 상태에 따라 상기 삼방향 흐름제어밸브를 제어하여, 상기 서브 증발기측으로의 냉매흐름을 차단하거나, 또는 허용하거나, 또는 상기 서브 증발기측으로 도입되기 전의 냉매를 상기 바이패스 라인측으로 바이패스하는 밸브 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 밸브 제어부는,
    차실내의 냉방모드 조건 하에서, 후석측 냉방모드가 오프(OFF)될 시에는, 상기 삼방향 흐름제어밸브를 제어하여,
    상기 응축기에서 서브 증발기측 사이의 냉매순환라인 부분을 차단시키면서 상기 서브 증발기측으로의 냉매 흐름을 차단하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 밸브 제어부는,
    차실내의 냉방모드 조건 하에서, 후석측 냉방모드가 온(ON)될 시에는, 상기 삼방향 흐름제어밸브를 제어하여,
    상기 응축기에서 서브 증발기측 사이의 냉매순환라인 부분을 개방시키면서 상기 서브 증발기측으로의 냉매 흐름을 허용하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 밸브 제어부는,
    차실내의 냉방모드 조건 하에서, 후석측 탑승객이 온화한 바람을 원하여 후석 송풍모드를 선택할 시에는, 상기 삼방향 흐름제어밸브를 제어하여,
    상기 응축기측 냉매순환라인 부분과 상기 바이패스 라인을 서로 연통시켜, 상기 서브 증발기측으로 도입되기 전의 냉매를 상기 바이패스 라인측으로 바이패스하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 바이패스 라인은,
    냉매가 유동할 수 있는 내부의 전체 냉매유동용적이, 상기 삼방향 흐름제어밸브에서 상기 서브 증발기와 상기 압축기측까지의 전체 냉매유동용적과 동일하여,
    후석측 탑승객이 온화한 바람을 원하여 후석 송풍모드를 선택할 시에, 상기 삼방향 흐름제어밸브에서 상기 서브 증발기와 상기 압축기측 경로까지의 냉매 수용량과 동일한 유량의 냉매를 수용할 수 있는 구조인 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 바이패스 라인은,
    바이패스된 냉매를 감압시켜 상기 압축기측으로 도입시키기 위한 교축밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 바이패스 라인과 상기 압축기 입구측 사이의 냉매순환라인 부분에 설치되어, 상기 압축기측으로 회수되는 기상 냉매와 액상 냉매를 분리하는 기액분리기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 기액분리기는,
    상기 바이패스 라인과 압축기의 입구측 사이의 냉매순환라인 부분 중, 상기 바이패스 라인과 메인 증발기와 서브 증발기의 공통되는 하류측 부분에 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 삼방향 흐름제어밸브는,
    상기 바이패스 라인으로 바이패스되는 냉매를 감압,팽창시켜, 상기 압축기측으로 도입시킬 수 있도록 팽창밸브기능을 일체로 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 바이패스 라인과 상기 압축기 입구측 사이의 냉매순환라인 부분에 설치되어, 상기 압축기측으로 회수되는 기상 냉매와 액상 냉매를 분리하는 기액분리기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  12. 제 2항에 있어서,
    상기 밸브 제어부는,
    차실내의 냉방모드 조건 하에서, 후석측 냉방모드가 오프(OFF)될 시에, 상기 삼방향 흐름제어밸브를 제어하여,
    상기 응축기측 냉매순환라인 부분과 상기 바이패스 라인을 서로 연통시켜, 상기 서브 증발기측으로 도입되기 전의 냉매를 상기 바이패스 라인측으로 바이패스하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  13. 제 2항에 있어서,
    상기 냉매흐름제어부는,
    차실내의 냉방모드 조건 하에서, 전석측 냉방모드가 오프(OFF)되고, 후석측 냉방모드가 온(ON)될 시에, 상기 삼방향 흐름제어밸브를 제어하여, 상기 메인 증발기로 도입되던 상기 응축기측 냉매를 상기 바이패스 라인측으로 바이패스시키는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 밸브 제어부는,
    차실내의 냉방모드 조건 하에서, 전석측 냉방모드가 오프(OFF)되고, 후석측 냉방모드가 온(ON)될 시에, 상기 메인 증발기용 팽창팰브를 제어하여 상기 메인 증발기측으로의 냉매도입을 차단하고,
    상기 삼방향 흐름제어밸브를 제어하여 상기 응축기측 냉매순환라인과 상기 서브 증발기측 냉매순환라인을 서로 연통시킴과 동시에, 상기 응축기측 냉매순환라인과 상기 바이패스 라인을 서로 연통시켜, 상기 서브 증발기측으로의 냉매 흐름을 허용함과 동시에, 상기 메인 증발기로 도입되던 냉매를 상기 바이패스 라인측으로 바이패스하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
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