WO2024253352A1 - 차량용 열관리 시스템 - Google Patents

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WO2024253352A1
WO2024253352A1 PCT/KR2024/006525 KR2024006525W WO2024253352A1 WO 2024253352 A1 WO2024253352 A1 WO 2024253352A1 KR 2024006525 W KR2024006525 W KR 2024006525W WO 2024253352 A1 WO2024253352 A1 WO 2024253352A1
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refrigerant
expansion means
heat exchanger
line
compressor
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PCT/KR2024/006525
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English (en)
French (fr)
Inventor
김성훈
이해준
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Hanon Systems Corp
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Hanon Systems Corp
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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 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 devices
    • B60H1/02—Heating, cooling or ventilating devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B60H1/14—Heating, cooling or ventilating devices the heat being derived from the propulsion plant other than from cooling liquid of the plant
    • 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 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
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat

Definitions

  • the present invention relates to a thermal management system for a vehicle, and more particularly, to a thermal management system for a vehicle using a vapor injection module including a plurality of expansion means and a vapor-liquid separator.
  • Vehicle air conditioners are equipped with heat pump systems that can selectively perform cooling and heating of the vehicle's interior using a refrigerant cycle.
  • an indoor heat exchanger is installed inside the air conditioner case, and an outdoor heat exchanger is installed outside the air conditioner case.
  • the outdoor heat exchanger operates as an evaporator to absorb heat from the outside air
  • the indoor heat exchanger operates as a condenser to heat the interior of the vehicle through heat dissipation.
  • vapor injection injecting the gaseous refrigerant separated from the refrigerant into the inlet side of the compressor.
  • Heat pump systems that apply this vapor injection cycle have a simple system configuration and show significant performance changes depending on the flow rate and pressure control of the separated liquid refrigerant and gas refrigerant. Therefore, methods that can improve performance and efficiency are being requested, and research on this is being conducted.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a vehicle thermal management system capable of improving cooling and heating performance.
  • a vehicle thermal management system comprises: a compressor which compresses and discharges a refrigerant; a condenser which condenses the refrigerant discharged from the compressor; a vapor injection module which includes a plurality of expansion means and a single vapor-liquid separator and which introduces a vapor refrigerant among the refrigerant flowing along a refrigerant line into the compressor; a first heat exchanger which heat-exchanges the refrigerant that has passed through or bypassed the vapor injection module with a heat medium; a second heat exchanger which heat-exchanges the refrigerant that has passed through the first heat exchanger with outside air; and an evaporator which evaporates the refrigerant that has passed through the vapor injection module.
  • the refrigerant that has passed through the condenser may be configured to bypass the vapor-liquid separator in a cooling mode and to flow into the first heat exchanger, and to pass through the vapor-liquid separator in a heating mode and to flow into the first heat exchanger.
  • the system may further include an internal heat exchanger for heat-exchanging the refrigerant passing through the second heat exchanger and moving to the vapor injection module and the refrigerant passing through the evaporator and moving to the compressor.
  • the vapor injection module may include a first expansion means group connected to a refrigerant inlet of the vapor-liquid separator and a second expansion means group connected to a liquid refrigerant outlet of the vapor-liquid separator, and may include a first branch means connecting the refrigerant passing through the condenser to the first expansion means group and the second expansion means group.
  • the first expansion means group includes a first expansion means arranged in a first passage connected to the refrigerant inlet, a second branching means arranged between the refrigerant inlet and the first expansion means, and a second expansion means arranged in a second passage branched from the first passage and connected to the second branching means, and the second expansion means group includes a third expansion means arranged in a third passage connected to the liquid refrigerant outlet, and a third branching means arranged between the liquid refrigerant outlet and the third expansion means, and the first branching means is arranged at a front end of the first passage and can be connected to the third expansion means through a bypass passage.
  • the first expansion means opens the first passage and the third expansion means blocks the bypass passage so that the refrigerant discharged from the condenser passes through the first expansion means and flows into the gas-liquid separator, the gaseous refrigerant separated in the gas-liquid separator moves to the compressor, and the liquid refrigerant separated in the gas-liquid separator moves to the compressor through the third expansion means and the first heat exchanger.
  • the first expansion means blocks the first passage and the third expansion means opens the bypass passage so that the refrigerant discharged from the condenser passes through the third expansion means and flows into the gas-liquid separator through the first heat exchanger, the second heat exchanger, the internal heat exchanger and the second expansion means, and the gaseous refrigerant separated in the gas-liquid separator moves to the compressor, and the liquid refrigerant separated in the gas-liquid separator can move to the compressor through the evaporator and the internal heat exchanger along the refrigerant line.
  • liquid refrigerant separated in the above-mentioned gas-liquid separator can pass through the third heat exchanger along the first branch line branched from the above-mentioned refrigerant line and move to the internal heat exchanger.
  • the first expansion means group includes a first expansion means arranged in a first passage connected to the refrigerant inlet
  • the second expansion means group includes a third expansion means arranged in a third passage connected to the liquid refrigerant outlet, and a third branching means arranged between the liquid refrigerant outlet and the third expansion means, and the first branching means is arranged at a front end of the first passage and can be connected to the third expansion means through a bypass passage.
  • the vapor injection module may be configured such that the first flow path is connected to the refrigerant line passing through the condenser through the first branching means, the second flow path branched from the first flow path by being connected to the first expansion means is connected to the refrigerant line passing through the internal heat exchanger, the third flow path is connected to the refrigerant line passing through the first heat exchanger through the third expansion means, and the fourth flow path branched from the third flow path by being connected to the third branching means is connected to the refrigerant line passing through the evaporator.
  • the first expansion means group includes a first expansion means arranged in a first passage connected to the refrigerant inlet
  • the second expansion means group includes a third expansion means arranged in a third passage connected to the liquid refrigerant outlet
  • a third branching means arranged in the third passage between the liquid refrigerant outlet and the third expansion means
  • the first branching means is arranged at a front end of the first passage and can be connected to the third expansion means through a bypass passage.
  • the above first branch means may include a four-way switching valve.
  • a vehicle thermal management system may include: a compressor that compresses and discharges a refrigerant; a condenser that condenses the refrigerant discharged from the compressor; a vapor injection module including a plurality of expansion means and a single economizer, and introducing a gaseous refrigerant among refrigerant flowing along a refrigerant line into the compressor; a first heat exchanger that heat-exchanges a refrigerant that has passed through the vapor injection module or bypassed the vapor injection module with a heat medium; a second heat exchanger that heat-exchanges the refrigerant that has passed through the first heat exchanger with outside air; and an evaporator that evaporates the refrigerant that has passed through the vapor injection module.
  • the system may further include an internal heat exchanger for heat-exchanging the refrigerant passing through the vapor injection module and moving to the evaporator and the refrigerant passing through the evaporator and moving to the compressor.
  • the above vapor injection module may include a first expansion means group connected to a first inlet and a first outlet of the economizer and a second expansion means group connected to a second inlet and a second outlet of the economizer.
  • the first expansion means group may include a first flow path connected to the first inlet and the first outlet, a three-way switching valve and a first internal branch portion arranged upstream of the first inlet in the first flow path, a second internal branch portion arranged downstream of the first outlet in the first flow path, and a first expansion means
  • the second expansion means group may include a second flow path branched from the first internal branch portion and connected to the second inlet and the second outlet, and a second expansion means arranged upstream of the second inlet as the second flow path.
  • the vapor injection module may be connected to the refrigerant line passing through the condenser and the refrigerant line passing through the second heat exchanger through the three-way switching valve, to the refrigerant line passing through the compressor and the refrigerant line passing through the first heat exchanger through the first expansion means, and to the refrigerant line passing through the internal heat exchanger through the second internal branch.
  • the refrigerant discharged from the compressor passes through the condenser, the three-way switching valve, and flows into the economizer.
  • the refrigerant that has passed through the economizer along the first flow path is discharged from the vapor injection module through the second internal branch portion and the first expansion means, passes through the first heat exchanger along the refrigerant line, and moves to the compressor.
  • the refrigerant that has passed through the second expansion means along the second flow path is discharged from the vapor injection module through the economizer, and moves to the compressor.
  • the refrigerant discharged from the compressor may be configured to bypass the condenser and flow into the economizer through the first expansion means, the first heat exchanger, the second heat exchanger, and the three-way switching valve, the refrigerant that has passed through the economizer along the first flow path may be discharged from the vapor injection module through the second internal branch, and move to the compressor through the evaporator and the internal heat exchanger along the refrigerant line, and the refrigerant that has passed through the economizer through the second expansion means along the second flow path may be discharged from the vapor injection module and move to the compressor.
  • the first expansion means group may include a first flow path connected to the first inlet and the first outlet, a four-way switching valve and a first internal branch portion arranged upstream of the first inlet in the first flow path, a second internal branch portion arranged downstream of the first outlet in the first flow path, a first expansion means, and a connecting flow path connecting the first expansion means and the four-way switching valve, and the second expansion means group may include a second flow path branched from the first internal branch portion and connected to the second inlet and the second outlet, and a second expansion means arranged upstream of the second inlet in the second flow path.
  • a vehicle thermal management system capable of improving cooling and heating performance can be provided.
  • FIG. 1 is a drawing schematically showing a vehicle heat exchange system according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a drawing schematically showing the arrangement relationship between components of the vapor injection module in the vehicle thermal management system of FIG. 1.
  • Figure 3 is a drawing showing the operation in heating mode of a vehicle thermal management system.
  • Figure 4 is a drawing showing the operation of a vehicle thermal management system in cooling mode.
  • Figure 5 is a drawing showing the operation in the dehumidification mode of the vehicle thermal management system.
  • FIG. 6 is a drawing schematically showing a vehicle thermal management system according to another embodiment of the present invention.
  • Fig. 7 is a drawing schematically showing the arrangement relationship between components of the vapor injection module in the vehicle thermal management system of Fig. 6.
  • Fig. 8 is a drawing schematically showing a modified example of the vehicle thermal management system of Fig. 6.
  • FIG. 9 is a drawing schematically showing a vehicle thermal management system according to another embodiment of the present invention.
  • Fig. 10 is a drawing schematically showing the arrangement relationship between components of the vapor injection module in the vehicle thermal management system of Fig. 9.
  • FIG. 11 is a drawing schematically showing a vehicle heat exchange system according to another embodiment of the present invention.
  • Fig. 12 is a drawing schematically showing the arrangement relationship between components of the vapor injection module in the vehicle thermal management system of Fig. 11.
  • Fig. 13 is a drawing showing the operation in heating mode of the vehicle thermal management system of Fig. 11.
  • Fig. 14 is a drawing showing the operation in cooling mode of the vehicle thermal management system of Fig. 11.
  • Figure 15 is a drawing showing the operation in the dehumidification mode of the vehicle thermal management system of Figure 11.
  • FIG. 16 is a drawing schematically showing a vehicle thermal management system according to another embodiment of the present invention.
  • Fig. 17 is a drawing schematically showing the arrangement relationship between components of the vapor injection module in the vehicle thermal management system of Fig. 16.
  • Fig. 18 is a drawing showing the operation in heating mode of the vehicle thermal management system of Fig. 16.
  • Figure 19 is a drawing showing the operation in cooling mode of the vehicle thermal management system of Figure 16.
  • Fig. 20 is a drawing showing the operation in the dehumidification mode of the vehicle thermal management system of Fig. 16.
  • Vehicles are equipped with air conditioning units to control air temperature, humidity, cleanliness, and ventilation, and can create a comfortable environment inside the vehicle by using the air conditioning units.
  • the air conditioning units can be called HVAC (Heating/Ventilation/Air Conditioning).
  • the vehicle When a vehicle uses a fuel cell or the like as a power source, the vehicle may be equipped with a separate battery coolant circulation structure capable of cooling the battery.
  • the vehicle may be an electric vehicle or a fuel cell vehicle.
  • the vehicle thermal management system can improve thermal management efficiency by implementing a heat pump structure in the air conditioning unit that utilizes heat (hereinafter referred to as “waste heat”) that is wasted in the coolant circulation structure of the battery and electrical components.
  • the electrical components can include a motor, inverter, Lidar, radar, sensors, etc. installed in the vehicle.
  • the vehicle thermal management system can improve the cooling and heating performance and quality inside the vehicle by utilizing waste heat depending on the air conditioning mode.
  • a vehicle thermal management system can provide a compact-sized vehicle thermal management system while improving cooling and heating performance by controlling a vapor injection module including a plurality of expansion means and a single vapor-liquid separator and a heat exchange medium passing through the vapor injection module.
  • the expansion means can include an expansion valve.
  • the vehicle thermal management system can optimize the flow of the heat exchange medium by suggesting an optimized arrangement relationship between the components of the vapor injection module. Accordingly, the vehicle thermal management system can further improve the cooling and heating performance.
  • FIG. 1 is a drawing schematically showing a vehicle heat exchange system according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a drawing schematically showing the arrangement relationship between components of a vapor injection module in the vehicle heat management system of FIG. 1.
  • a vehicle thermal management system may include a refrigerant line through which a heat exchange medium moves.
  • the heat exchange medium may be a refrigerant.
  • the refrigerant line comprises a first line (L1) connecting the compressor (100), the condenser (200), the vapor injection module (1000), the evaporator (500), the internal heat exchanger (600), and the accumulator (700), a second line (L2) branching from the first line (L1) and connecting the first heat exchanger (300) and the vapor injection module (1000), a third line (L3) branching from the second line (L2) and connecting the second heat exchanger (400), the internal heat exchanger (600), and the vapor injection module (1000), a fourth line (L4) connecting the vapor injection module (1000) and the compressor (100), one side of which is branched from the first line (L1) between the vapor injection module (1000) and the evaporator (500), and the other side is connected to the evaporator (500) and the It may include a first branch line (B1) branched from the first line (L1) between the internal heat exchangers (600) and connecting the third heat exchanger (800) to the first
  • the vapor injection module (1000) may include a first expansion means group (G1) connected to a refrigerant inlet (1110) of a vapor-liquid separator (1100) and a second expansion means group (G2) connected to a liquid refrigerant outlet (1120) of the vapor-liquid separator (1100).
  • the first expansion means group (G1) and the second expansion means group (G2) may be connected through a first branch means (1500).
  • the first expansion means group (G1) can be connected to the refrigerant line passing through the condenser (200) and the refrigerant line passing through the internal heat exchanger (600). That is, the first expansion means group (G1) can be connected to the first line (L1) on the outlet side of the condenser (200) and the third line (L3) on the outlet side of the internal heat exchanger (600).
  • the first expansion means group (G1) may include a first flow path (CH1) connected to a refrigerant inlet (1110) of a vapor-liquid separator (1100), a first expansion means (1200) arranged in the first flow path (CH1), a second branching means (1600) arranged between the refrigerant inlet (1110) of the vapor-liquid separator (1100) and the first expansion means (1200), a second flow path (CH2) connected to the second branching means (1600) and branched from the first flow path (CH1), and a second expansion means (1300) arranged in the second flow path (CH2).
  • CH1 first flow path
  • first expansion means (1200) arranged in the first flow path (CH1)
  • a second branching means (1600) arranged between the refrigerant inlet (1110) of the vapor-liquid separator (1100) and the first expansion means (1200
  • a second flow path (CH2) connected to the second branching means (1600) and branched from the first flow path (CH1)
  • first flow path (CH1) and the second flow path (CH2) constitute internal flow paths of the vapor injection module (1000), and the first flow path (CH1) may be connected to the first line (L1) on the outlet side of the condenser (200), and the second flow path (CH2) may be connected to the third line (L3) on the outlet side of the internal heat exchanger (600).
  • first expansion means (1200) and the second expansion means (1300) may be electronic 2-way expansion valves.
  • the second expansion means group (G2) can be connected to the refrigerant line passing through the first heat exchanger (300) and the refrigerant line passing through the evaporator (500). That is, the second expansion means group (G2) can be connected to the second line (L2) on the inlet side of the first heat exchanger (300) and the first line (L1) on the inlet side of the evaporator (500).
  • the second expansion means group (G2) may include a third flow path (CH3) connected to a liquid refrigerant outlet (1120) of a vapor-liquid separator (1100), a third expansion means (1400) arranged in the third flow path (CH3), a third branching means (1700) arranged between the liquid refrigerant outlet (1120) and the third expansion means (1400), and a fourth flow path (CH4) connected to the third branching means (1700) and branched off from the third flow path (CH3).
  • CH3 third flow path
  • a third expansion means (1400) arranged in the third flow path (CH3)
  • a third branching means (1700) arranged between the liquid refrigerant outlet (1120) and the third expansion means (1400
  • a fourth flow path (CH4) connected to the third branching means (1700) and branched off from the third flow path (CH3).
  • the first branch means (1500) may be placed at the tip of the first flow path (CH1) and connected to the third expansion means (1400) through the bypass flow path (CH5).
  • the third flow path (CH3), the fourth flow path (CH4), and the bypass flow path (CH5) constitute internal flow paths of the vapor injection module (1000), and the third flow path (CH3) is connected to the first flow path (CH1) through the second line (L2) and the bypass flow path (CH5) on the inlet side of the first heat exchanger (300), respectively, and the fourth flow path (CH4) can be connected to the first line (L1) on the inlet side of the evaporator (500).
  • the third expansion means (1400) can be an electronic 3-way expansion valve.
  • the vapor injection module (1000) may be connected to the first line (L1) passing through the condenser (200) and the first flow path (CH1), to the third line (L3) passing through the internal heat exchanger (600) and the second flow path (CH2), to the second line (L2) passing through the first heat exchanger (300) and the third expansion means (1400), and to the first line (L1) passing through the evaporator (500) and the fourth flow path (CH4).
  • the first flow path (CH1) and the third flow path (CH3) may be connected through the bypass flow path (CH5).
  • the vapor injection module (1000) can use one vapor-liquid separator (1100) in common by arranging two 2-way expansion valves in parallel in front of the refrigerant inlet (1110) based on the vapor-liquid separator (1100) and arranging one 3-way expansion valve in the rear of the liquid refrigerant outlet (1120).
  • a vehicle thermal management system capable of vapor injection for cooling and heating can be implemented.
  • a vehicle thermal management system can be configured to control cooling and heating inside a vehicle by controlling the movement of refrigerant through a modularized vapor injection module (1000), and a first line (L1), a second line (L2), a third line (L3), and a fourth line (L4) connected to the vapor injection module (1000).
  • the vehicle thermal management system can control the cooling and heating inside the vehicle by controlling the refrigerant moving within the vapor injection module (1000) according to the air conditioning mode.
  • the first line (L1) may be a pipe arranged to allow refrigerant to circulate based on the vapor injection module (1000). And, based on the flow of refrigerant, a compressor (100), a condenser (200), a vapor injection module (1000), an evaporator (500), an internal heat exchanger (600), and an accumulator (700) may be arranged in the first line (L1).
  • the compressor (100) can compress and discharge the refrigerant moving along the first line (L1).
  • the compressor (100) is driven by receiving power from an engine (internal combustion engine) or a motor, etc., and compresses the introduced refrigerant and then discharges it in a high-temperature, high-pressure gaseous state.
  • the condenser (200) can condense the refrigerant discharged from the compressor (100).
  • the condenser (200) is installed inside the air conditioning case (VC1) and can exchange heat between the air flowing inside the air conditioning case (VC1) and the refrigerant.
  • the air that exchanges heat with the condenser (200) is heated and introduced into the vehicle, thereby heating the vehicle interior.
  • the vapor injection module (1000) can control the movement direction of the refrigerant according to whether the refrigerant expands, the separation of the gaseous refrigerant and the liquid refrigerant, and the air conditioning mode. That is, the vapor injection module (1000) controls the expansion and movement of the refrigerant introduced through a plurality of expansion means of a two-way expansion valve type and a three-way expansion valve type and a plurality of internal paths, and supplies the liquid refrigerant separated in the gas-liquid separator (1100) to at least one of the first line (L1) and the second line (L2).
  • the gas-liquid separator (1100) can separate the refrigerant introduced into the interior into gaseous refrigerant and liquid refrigerant and discharge them separately.
  • the vapor-liquid separator (1100) may include a refrigerant inlet (1110) through which refrigerant flows in, a liquid refrigerant outlet (1120) through which liquid refrigerant is discharged, and a vapor refrigerant outlet (1130) through which vapor refrigerant is discharged.
  • the refrigerant inlet (1110) of the gas-liquid separator (1100) may be connected to the first expansion means (1200) through the first flow path (CH1) and may be connected to the second expansion means (1300) through the second flow path (CH2) branched from the first flow path (CH1).
  • the liquid refrigerant outlet (1120) of the gas-liquid separator (1100) may be connected to the third expansion means (1400) through the third flow path (CH3).
  • the refrigerant passing through the condenser (200) may be directly introduced into the vapor-liquid separator (1100) via the first expansion means (1200), or may pass through the third expansion valve (1400) along the bypass path (CH5) and then through the first heat exchanger (300), the second heat exchanger (400), and the internal heat exchanger (600) before being introduced into the vapor-liquid separator (1100) via the second expansion means (1300).
  • the refrigerant introduced into the vapor-liquid separator (1100) may be separated into a gaseous refrigerant and a liquid refrigerant.
  • liquid refrigerant may move to the first heat exchanger (300) along the second line (L2) via the third expansion valve (1400), or may move to the evaporator (500) along the first line (L1) from the fourth flow path (CH4).
  • the vapor refrigerant outlet (1130) of the vapor-liquid separator (1100) may be connected to the fourth line (L4).
  • the vapor injection module (1000) may connect the vapor refrigerant outlet (1130) and the fourth line (L4) by including the fourth channel (CH6) forming the internal channel. Accordingly, the vapor refrigerant discharged through the vapor refrigerant outlet (1130) may move to the compressor (100) along the fourth line (L4).
  • the first heat exchanger (300) can heat-exchange the refrigerant and the heat medium that have passed through or bypassed the vapor injection module (1000).
  • the heat medium can include coolant that has passed through the electrical components of the vehicle, and the refrigerant can be heat-exchanged with the coolant in the first heat exchanger (300).
  • the vehicle thermal management system can utilize the waste heat of the electrical components as a heat source.
  • the first heat exchanger (300) can include a water-cooled condenser.
  • the first heat exchanger (300) may be arranged in a second line (L2) branched from the first line (L1) and connected to the vapor injection module (1000).
  • the second line (L2) may have one end connected to the first line (L1) between the internal heat exchanger (600) and the accumulator (700), and the other end connected to the third expansion means (1140) of the vapor injection module (1000).
  • the first heat exchanger (300) may be configured to evaporate the refrigerant that is discharged from the vapor-liquid separator (1100) in the heating mode, passes through the third expansion means (1400), and is expanded, and to condense the refrigerant that passes through the third expansion means (1400) without being expanded by bypassing the vapor-liquid separator (1100) along the bypass path (CH5) in the cooling mode. That is, the first heat exchanger (300) may perform the role of an evaporator in the heating mode, and the role of a condenser in the cooling mode.
  • the second heat exchanger (400) can exchange heat between the refrigerant passing through the first heat exchanger (300) and the outside air.
  • the second heat exchanger (400) can include an air-cooled condenser.
  • the second heat exchanger (400) may be arranged in a third line (L3) branched from the second line (L2) and connected to the vapor injection module (1000).
  • the third line (L3) may have one end connected to the second line (L2) at the outlet side of the first heat exchanger (300) and the other end connected to the second flow path (CH2) of the vapor injection module (1000).
  • a three-way switching valve (310) is provided at the connection point between the third line (L3) and the second line (L2) to control the direction of movement of the refrigerant from the second line (L2) to the first line (L1) or to the third line (L3) depending on the air conditioning mode.
  • the refrigerant can be controlled to move along the second line (L2) to the first line (L1) through the three-way switching valve (310) in the heating mode. Then, the refrigerant can flow into the compressor (100) through the accumulator (700) in the first line (L1). That is, in the heating mode, the refrigerant may not move to the second heat exchanger (400) and thus may not operate.
  • the refrigerant can be controlled to move from the second line (L2) to the third line (L3) through the three-way switching valve (310) in the cooling mode. Then, the refrigerant can pass through the second heat exchanger (400) in the third line (L3) and be condensed through heat exchange with the outside air. That is, the second heat exchanger (400) can perform the role of a condenser in the cooling mode.
  • the refrigerant moving along the third line (L3) to the vapor injection module (1000) can be introduced into the vapor-liquid separator (1100) through the second flow path (CH2) and discharged along the first line (L1) through the fourth flow path (CH4) to move to the evaporator (500).
  • the evaporator (500) can evaporate the refrigerant that has passed through the vapor injection module (1000).
  • the evaporator (500) is arranged downstream of the vapor injection module (1000) in the first line (L1) and may be installed inside the air conditioning case (VC1).
  • a fourth expansion means (510) may be arranged upstream of the inlet side of the evaporator (500).
  • the fourth expansion means (510) may be an electronic two-way expansion valve.
  • the evaporator (500) can heat-exchange the refrigerant moving to the compressor (100) along the first line (L1) connected to the fourth channel (CH4) of the vapor injection module (1000) and the air flowing inside the air conditioning case (VC1). Through this, cooling of the vehicle interior can be performed.
  • the evaporator (500) and the condenser (200) may be installed at a certain interval from each other inside the air conditioning case (VC1). In this case, the evaporator (500) and the condenser (200) may be sequentially arranged from the upstream side in the air flow direction inside the air conditioning case (VC1).
  • a temperature control door (DR) that controls the amount of air bypassing the condenser (200) and the amount of air passing through the condenser (200) can be installed between the evaporator (500) and the condenser (200) inside the air conditioning case (VC1).
  • a PTC (Positive Temperature Coefficient) heater may be installed inside the air conditioning case (VC1).
  • the PTC heater (HT) is placed inside the air conditioning case (VC1) together with the condenser (200) and is used as a means of heating air, and can be used as a means of supplementing the temperature required for vehicle air conditioning when the condenser (200) does not satisfy this.
  • the internal heat exchanger (600) may be arranged on one side in the first line (L1) between the compressor (100) and the evaporator (500), and on the other side in the third line (L3) between the second heat exchanger (400) and the vapor injection module (1000).
  • the internal heat exchanger (600) can heat-exchange the refrigerant that passes through the second heat exchanger (400) in the third line (L3) to the vapor injection module (1000) and the refrigerant that passes through the evaporator (500) in the first line (L1) to the compressor (100).
  • the heat exchange temperature difference (dT) in the internal heat exchanger (600) can be greatly increased by the first heat exchanger (300) and the second heat exchanger (400), so that the refrigerant before flowing into the evaporator (500) can be further cooled, and the cooling performance through the evaporator (500) can be improved while the efficiency of the cooling system can be improved.
  • An accumulator (700) can be placed between the internal heat exchanger (600) and the compressor (100) in the first line (L1).
  • the refrigerant When refrigerant passing through the internal heat exchanger (600) flows into the accumulator (700), the refrigerant can be separated into gas and liquid phases and supplied as gaseous refrigerant to the compressor (100).
  • the third heat exchanger (800) can heat-exchange the refrigerant and the heat medium that have passed through the vapor injection module (1000).
  • the heat medium can include coolant that has passed through the battery of the vehicle, and the refrigerant can be heat-exchanged with the coolant in the third heat exchanger (800).
  • the vehicle thermal management system can utilize the waste heat of the battery as a heat source.
  • the third heat exchanger (800) can include a chiller.
  • the third heat exchanger (800) may be arranged in the first branch line (B1) which has one side connected to the first line (L1) between the vapor injection module (1000) and the evaporator (500) and the other side connected to the first line (L1) between the evaporator (500) and the internal heat exchanger (600).
  • the third heat exchanger (800) may be connected to the first line (L1) through the first branch line (B1).
  • a fifth expansion means (810) may be arranged upstream of the inlet side of the third heat exchanger (800) in the first branch line (B1).
  • the fifth expansion means (810) may be a two-way expansion valve.
  • the liquid refrigerant separated in the vapor-liquid separator (1100) of the vapor injection module (1000) can be controlled so that some of it moves along the first branch line (B1) branched from the first line (L1) depending on the air conditioning mode, passes through the third heat exchanger (800), and moves again from the first line (L1) to the internal heat exchanger (600).
  • the auxiliary evaporator (900) can evaporate the refrigerant passing through the vapor injection module (1000).
  • the auxiliary evaporator (900) may be arranged in a second branch line (B2) having one side connected to the first line (L1) at the upstream side of the evaporator (500) and the other side connected to the first line (L1) at the downstream side of the evaporator (500).
  • the auxiliary evaporator (900) may be connected to the first line (L1) through the second branch line (B2).
  • a two-way switching valve (920) and a sixth expansion means (910) may be arranged upstream of the inlet side of the auxiliary evaporator (900) in the second branch line (B2).
  • the sixth expansion means (910) may be an electronic two-way expansion valve.
  • the auxiliary evaporator (900) can be installed inside the air conditioning case (VC2).
  • the auxiliary evaporator (900) can heat exchange the refrigerant moving along the second branch line (B1) from the first line (L1) and the air flowing inside the air conditioning case (VC2). Through this, the vehicle interior can be cooled.
  • an auxiliary evaporator (900) may be provided separately from an evaporator (500) constituting a single-row side air conditioner to constitute a two-row side air conditioner.
  • a PTC heater (HT) can be installed inside the air conditioning case (VC2).
  • the PTC heater (HT) can be placed inside the air conditioning case (VC2) and used as a means of heating air.
  • Figure 3 schematically shows the operation in heating mode.
  • the compressor (100) operates and high temperature and high pressure refrigerant is discharged from the compressor (100).
  • the refrigerant discharged from the compressor (100) moves along the first line (L1).
  • the refrigerant passes through the condenser (200) and exchanges heat with the air flowing inside the air conditioning case (VC1), and the heated air is supplied as warm air into the vehicle to perform heating.
  • the refrigerant passing through the condenser (200) moves to the vapor injection module (1000) along the first line (L1), expands while passing through the first expansion means (1200), and flows into the gas-liquid separator (1100).
  • the third expansion means (1400) is closed with respect to the bypass path (CH5), and the second expansion means (1300) and the fourth to sixth expansion means (510, 810, 910) may also be closed.
  • the gaseous refrigerant separated in the gas-liquid separator (1100) is discharged to the fourth line (L4) through the fifth path (CH6), moves along the fourth line (L4), and is fed back into the compressor (100).
  • the liquid refrigerant separated in the gas-liquid separator (1100) is expanded through the third expansion means (1400) and discharged through the second line (L2), and evaporates through heat exchange with the cooling water while passing through the first heat exchanger (300). Then, it moves along the first line (L1), passes through the accumulator (700), and is fed back into the compressor (100).
  • the heating performance can be improved by configuring the refrigerant, which has passed through the first heat exchanger (300) and recovered waste heat from the electrical components, to flow directly into the compressor (100) without passing through the internal heat exchanger (600).
  • Figure 4 schematically illustrates the operation in cooling mode.
  • the compressor (100) operates and high temperature and high pressure refrigerant is discharged from the compressor.
  • the refrigerant discharged from the compressor (100) moves to the vapor injection module (1000) through the condenser (200) along the first line (L1).
  • the refrigerant bypasses the vapor-liquid separator (1100) along the bypass path (CH5), passes through the third expansion means (1400) in a non-expanded state, is discharged through the second line (L2), and moves to the first heat exchanger (300). At this time, the first expansion means (1200) is closed.
  • the refrigerant passes through the first heat exchanger (300) and is condensed through heat exchange with the cooling water, and passes through the second heat exchanger (400) along the third line (L3) and is further condensed and moves to the internal heat exchanger (600). Then, the refrigerant passes through the evaporator (500) in the internal heat exchanger (600) and is heat-exchanged with the refrigerant moving to the compressor (100), and then moves to the vapor injection module (1000).
  • the liquid refrigerant separated in the vapor-liquid separator (1100) may be controlled so that some of the liquid refrigerant passes through the fifth expansion means (810) and the third heat exchanger (800) along the first branch line (B1) in the first line (L1).
  • the refrigerant passes through the third heat exchanger (800) and exchanges heat with the cooling water, and then passes through the internal heat exchanger (600) again with the refrigerant that has passed through the evaporator (500) in the first line (L1).
  • some of the refrigerant moving along the first line (L1) to the evaporator (500) can be controlled to pass through the sixth expansion means (910) and the auxiliary evaporator (900) along the second branch line (B2).
  • the refrigerant passes through the auxiliary evaporator (900) and exchanges heat with the air inside the air-conditioning case (VC2) constituting the two-row air-conditioning unit, and then joins with the refrigerant passing through the evaporator (500) inside the air-conditioning case (VC1) constituting the one-row air-conditioning unit through the first line (L1) and passes through the internal heat exchanger (600).
  • the cooling performance can be improved by configuring the refrigerant to pass through the vapor injection module (1000) upstream of the evaporator (500).
  • FIG. 5 schematically illustrates the operation in dehumidification mode.
  • the compressor (100) operates and high temperature and high pressure refrigerant is discharged from the compressor.
  • the refrigerant discharged from the compressor (100) moves to the vapor injection module (1000) through the condenser (200) along the first line (L1).
  • the refrigerant passes through the first expansion means (1200) along the first line (L1), expands, and then flows into the vapor-liquid separator (1100).
  • the third expansion means (1400) is closed with respect to the bypass path (CH5), and the second expansion means (1300), the fifth expansion means (810), and the sixth expansion means (910) may also be closed.
  • the gaseous refrigerant separated in the gas-liquid separator (1100) is discharged to the fourth line (L4) through the fifth path (CH6), moves along the fourth line (L4), and is fed back into the compressor (100).
  • the liquid refrigerant separated in the gas-liquid separator (1100) is partially expanded while passing through the third expansion means (1400) and discharged through the second line (L2), and is evaporated through heat exchange with the cooling water while passing through the first heat exchanger (300). Then, it moves along the first line (L1), passes through the accumulator (700), and is again fed into the compressor (100).
  • the remainder of the liquid refrigerant is discharged through the fourth channel (CH4) to the first line (L1), and the refrigerant that has evaporated through the evaporator (500) passes through the internal heat exchanger (600) and then passes through the accumulator (700) and is then fed back into the compressor (100).
  • FIGS. 6 and 7 schematically illustrate a vehicle thermal management system and vapor injection module (2000) according to another embodiment of the present invention.
  • the vapor injection module (2000) may include a first expansion means group (G1) connected to a refrigerant inlet (2110) of a vapor-liquid separator (2100) and a second expansion means group (G2) connected to a liquid refrigerant outlet (2120) of the vapor-liquid separator (2100).
  • the first expansion means group (G1) and the second expansion means group (G2) may be connected through a first branch means (2500).
  • the first expansion means group (G1) may include a first flow path (CH1) connected to the refrigerant inlet (2110), a first expansion means (2200) arranged in the first flow path (CH1), and a second flow path (CH2) connected to the first expansion means (2200).
  • a first line (L1) on the outlet side of the condenser (200) may be connected to the first flow path (CH1) via the first branch means (2500), and a third line (L3) on the outlet side of the internal heat exchanger (600) may be connected to the second flow path (CH2).
  • the first expansion means (2200) may be an electronic 3-way expansion valve.
  • the second expansion means group (G2) may include a third flow path (CH3) connected to the liquid refrigerant outlet (2120), a third expansion means (2400) arranged in the third flow path (CH3), a third branching means (2700) arranged between the liquid refrigerant outlet (2120) and the third expansion means (2400), and a fourth flow path (CH4) connected to the third branching means (2700) and branched from the third flow path (CH3).
  • the first branch means (2500) may be arranged at the tip of the first flow path (CH1) and connected to the third expansion means (2400) through the bypass flow path (CH5).
  • the third expansion means (2400) may be an electronic 3-way expansion valve.
  • the vapor injection module (2000) may be connected to the first line (L1) passing through the condenser (200) and the first flow path (CH1), to the third line (L3) passing through the internal heat exchanger (600) and the second flow path (CH2), to the second line (L2) passing through the first heat exchanger (300) and the third expansion means (2400), and to the first line (L1) passing through the evaporator (500) and the fourth flow path (CH4).
  • the vapor injection module (2000) according to the present embodiment is different in that the first expansion means group (G1) is composed of one first expansion means (2200) having a three-way expansion valve type.
  • Figure 8 schematically illustrates a modified example of a vehicle thermal management system.
  • the vehicle thermal management system according to the embodiment of Fig. 8 has substantially the same configuration as the vehicle thermal management system according to the embodiment illustrated in Fig. 7. However, there is a difference in that the connection structure of the second branch line (B2) is different.
  • the second branch line (B2) in which the auxiliary evaporator (900) is arranged can have one end connected to the third line (L3) between the internal heat exchanger (600) and the vapor injection module (2000), and the other end connected to the first line (L1) between the evaporator (500) and the internal heat exchanger (600).
  • the sixth expansion means (910) arranged upstream of the inlet side of the auxiliary evaporator (900) in the second branch line (B2) may use a mechanical 2-way expansion valve. Accordingly, the cost can be reduced compared to the case where an electronic 2-way expansion valve is used (for example, FIG. 7).
  • the refrigerant passes through the vapor injection module (2000) and moves along the first line (L1) to the second branch line (B2) in a reduced pressure state, so a mechanical 2-way expansion valve cannot be used and an electronic 2-way expansion valve must be used.
  • the refrigerant is branched off and moves to the second branch line (B2) in a high-pressure state before flowing into the vapor injection module (2000). Therefore, it becomes possible to use a relatively inexpensive mechanical 2-way expansion valve as the sixth expansion means (910).
  • FIGS. 9 and 10 schematically illustrate a vehicle thermal management system and vapor injection module (3000) according to another embodiment of the present invention.
  • the vapor injection module (3000) may include a first expansion means group (G1) connected to a refrigerant inlet (3110) of a vapor-liquid separator (3100) and a second expansion means group (G2) connected to a liquid refrigerant outlet (3120) of the vapor-liquid separator (3100).
  • the first expansion means group (G1) and the second expansion means group (G2) may be connected through a first branch means (3500).
  • the first expansion means group (G1) may include a first flow path (CH1) connected to the refrigerant inlet (3110) and a first expansion means (3200) arranged in the first flow path (CH1).
  • the first expansion means (3200) may be an electronic two-way expansion valve.
  • the second expansion means group (G2) may include a third flow path (CH3) connected to the liquid refrigerant outlet (3120), a third expansion means (3400) arranged in the third flow path (CH3), and a third branch means (3700) arranged between the liquid refrigerant outlet (3120) and the third expansion means (3400).
  • the third expansion means (3400) may be an electronic 3-way expansion valve.
  • the first branch means (3500) may be arranged at the tip of the first flow path (CH1) and connected to the third expansion means (3400) through the bypass flow path (CH5).
  • the first branch means (3500) may be a four-way switching valve.
  • the vapor injection module (3000) may be connected to the first line (L1) through the first branching means (3500) so that the first flow path (CH1) is connected to the first line (L1) passing through the condenser (200), the second flow path (CH2) branched from the first flow path (CH1) is connected to the first expansion means (3200) so that the third line (L3) passing through the internal heat exchanger (600) is connected, the second line (L2) passing through the first heat exchanger (300) is connected to the third expansion means (3400), and the fourth flow path (CH4) branched from the third flow path (CH3) is connected to the first line (L1) passing through the evaporator (500) so that the third branching means (3700) is connected.
  • the vapor injection module (3000) according to the present embodiment is different in that the first expansion means group (G1) is composed of one first expansion means (3200) having a two-way expansion valve type and one first branch means (3500) having a four-way switching valve type.
  • FIGS. 11 and 12 schematically illustrate a vehicle thermal management system and vapor injection module (4000) according to another embodiment of the present invention.
  • a vehicle thermal management system may include a refrigerant line through which a heat exchange medium moves.
  • the heat exchange medium may be a refrigerant.
  • the refrigerant line comprises a first line (L1) connecting the compressor (100), the condenser (200), the vapor injection module (4000), the evaporator (500), the internal heat exchanger (600), and the accumulator (700), a second line (L2) branching from the first line (L1) and connecting the first heat exchanger (300) and the vapor injection module (4000), a third line (L3) branching from the second line (L2) and connecting the second heat exchanger (400) and the vapor injection module (4000), a fourth line (L4) branching from the first line (L1) and connecting the vapor injection module (4000), and a fifth line (L5) connecting the vapor injection module (4000) and the compressor (100), one side of which is branched from the first line (L1) on the upstream side of the evaporator (500) and the other side of which is branched from the It may include a first branch line (B1) branched from the first line (L1) on the downstream side of the evaporator (500)
  • the vapor injection module (4000) includes a plurality of expansion means (4400, 4600) and a single economizer (4100), and can be configured to introduce gaseous refrigerant from among refrigerants introduced along a refrigerant line into a compressor (100), and to introduce liquid refrigerant into a compressor (100) through a first heat exchanger (300), a second heat exchanger (400), an evaporator (500), and an internal heat exchanger (600) along the refrigerant line.
  • the vapor injection module (4000) may include a first expansion means group (G1) connected to a first inlet (4110) and a first outlet (4120) of the economizer (4100) and a second expansion means group (G2) connected to a second inlet (4130) and a second outlet (4140) of the economizer (4100).
  • the first expansion means group (G1) can be connected to the refrigerant line passing through the compressor (100) and the condenser (200), the refrigerant line passing through the first heat exchanger (300), the refrigerant line passing through the second heat exchanger (400), and the refrigerant line passing through the internal heat exchanger (600).
  • the first expansion means group (G1) can be connected to the first line (L1) on the outlet side of the condenser (200), the second line (L2) on the inlet side of the first heat exchanger (300), the third line (L3) on the outlet side of the second heat exchanger (400), the first line (L1) on the inlet side of the internal heat exchanger (600), and the fourth line (L4) branched from the first line (L1) on the outlet side of the compressor (100).
  • the first expansion means group (G1) may include a first flow path (CH1) connected to a first inlet (4110) and a first outlet (4120) of an economizer (4100), a three-way switching valve (4200) and a first internal branch (4300) arranged upstream of the first inlet (4110) in the first flow path (CH1), a second internal branch (4400) arranged downstream of the first outlet (4120) in the first flow path (CH1), and a first expansion means (1500).
  • CH1 first flow path
  • CH1 connected to a first inlet (4110) and a first outlet (4120) of an economizer (4100
  • a second internal branch (4400) arranged downstream of the first outlet (4120) in the first flow path (CH1)
  • a first expansion means (1500 may include a first flow path (CH1) connected to a first inlet (41
  • the first flow path (CH1) constitutes an internal flow path of the vapor injection module (4000), and the first flow path (CH1) can be connected to the first line (L1) on the outlet side of the condenser (200) and the third line (L3) on the outlet side of the second heat exchanger (400) through a three-way switching valve (4200), respectively.
  • the first flow path (CH1) can be connected to the first line (L1) on the inlet side of the internal heat exchanger (600) through a second internal branch (4400), and to the second line (L2) and the fourth line (L4) on the inlet side of the first heat exchanger (300) through a first expansion means (4500), respectively.
  • the fourth line (L4) may have one end connected to the first expansion means (4500) and the other end connected to the first line (L1) downstream of the outlet side of the compressor (100).
  • the first expansion means (4500) may be an electronic 3-way expansion valve.
  • the second expansion means group can be connected to a refrigerant line passing through the compressor (100). That is, the second expansion means group (G2) can be connected to a fifth line (L5) connected to the compressor (100).
  • the second expansion means group (G2) may include a second flow path (CH2) branched from the first internal branch (4300) and connected to the second inlet (4130) and the second outlet (4140) of the economizer (4100), and a second expansion means (4600) disposed upstream of the second inlet (4130) in the second flow path (CH2).
  • the second flow path (CH2) constitutes an internal flow path of the vapor injection module (4000) and can be connected to the fifth line (L5).
  • the second expansion means (4600) can be an electronic two-way expansion valve.
  • the vapor injection module (4000) may be connected to a first line (L1) passing through a condenser (200) and a third line (L3) passing through a second heat exchanger (400) through a three-way switching valve (4200), to a fourth line (L4) passing through a compressor (100) and a second line (L2) passing through a first heat exchanger (300) through a first expansion means (4500), and to a first line (L1) passing through an internal heat exchanger (600) through a second internal branch (4400).
  • the vapor injection module (4000) can use one economizer (4100) in common by arranging one 2-way expansion valve in front of the inlet (4130) and one 3-way expansion valve in the rear of the outlet (4120) based on the economizer (4100).
  • a vehicle thermal management system capable of vapor injection for cooling and heating can be implemented.
  • a vehicle thermal management system can be configured to control cooling and heating inside a vehicle by controlling the movement of refrigerant through a modularized vapor injection module (4000), and a first line (L1), a second line (L2), a third line (L3), a fourth line (L4), and a fifth line (L5) connected to the vapor injection module (4000).
  • the vehicle thermal management system can control the cooling and heating inside the vehicle by controlling the refrigerant moving within the vapor injection module (4000) according to the air conditioning mode.
  • the first line (L1) may be a pipe arranged to allow refrigerant to circulate based on the vapor injection module (4000). And, based on the flow of refrigerant, a compressor (100), a condenser (200), a vapor injection module (4000), an evaporator (500), an internal heat exchanger (600), and an accumulator (700) may be arranged in the first line (L1).
  • the compressor (100) can compress and discharge the refrigerant moving along the first line (L1).
  • the compressor (100) is driven by receiving power from an engine (internal combustion engine) or a motor, etc., and compresses the introduced refrigerant and then discharges it in a high-temperature, high-pressure gaseous state.
  • the condenser (200) can condense the refrigerant discharged from the compressor (100).
  • the condenser (200) is installed inside the air conditioning case (VC1) and can exchange heat between the air flowing inside the air conditioning case (VC1) and the refrigerant.
  • the air that exchanges heat with the condenser (200) is heated and introduced into the vehicle, thereby heating the vehicle interior.
  • the vapor injection module (4000) can control the movement direction of the refrigerant according to whether the refrigerant expands, the separation of the gaseous refrigerant and the liquid refrigerant, and the air conditioning mode. That is, the vapor injection module (4000) controls the expansion and movement of the refrigerant introduced through a plurality of expansion means of a two-way expansion valve type and a three-way expansion valve type and a plurality of internal channels.
  • the economizer (4100) can discharge some of the refrigerant introduced into it as liquid refrigerant and some as gaseous refrigerant.
  • the economizer (4100) may include a first inlet (4110) through which refrigerant flows in, a second inlet (4130) through which refrigerant expanded through a second expansion means (4600) flows in, a first outlet (4120) through which liquid refrigerant is discharged, and a second outlet (4140) through which gaseous refrigerant is discharged.
  • the refrigerant discharged from the compressor (100) may be directly introduced into the economizer (4100) through the condenser (200), or may be introduced into the economizer (4100) after passing through the first heat exchanger (300) and the second heat exchanger (400).
  • the refrigerant introduced into the economizer (4100) can be discharged as a gaseous refrigerant and a liquid refrigerant.
  • the liquid refrigerant can move to the first heat exchanger (300) along the second line (L2) through the first expansion means (4500) via the second internal branch (4400), or can move to the internal heat exchanger (600) along the first line (L1) through the second internal branch (4400).
  • the gaseous refrigerant can move to the compressor (100) along the fifth line (L5).
  • the first heat exchanger (300) can heat-exchange the refrigerant and the heat medium that have passed through or bypassed the vapor injection module (4000).
  • the heat medium can include coolant that has passed through the electrical components of the vehicle, and the refrigerant can be heat-exchanged with the coolant in the first heat exchanger (300).
  • the vehicle thermal management system can utilize the waste heat of the electrical components as a heat source.
  • the first heat exchanger (300) can include a water-cooled condenser.
  • the first heat exchanger (300) may be arranged in a second line (L2) branched from the first line (L1) and connected to a vapor injection module (4000).
  • the second line (L2) may have one end connected to the first line (L1) between the internal heat exchanger (600) and the accumulator (700), and the other end connected to the first expansion means (4500) of the vapor injection module (4000).
  • the first heat exchanger (300) may be configured to evaporate the refrigerant that is discharged from the economizer (4100) in the heating mode, passes through the first expansion means (4500), and expands, and to condense the refrigerant that bypasses the economizer (4100) along the fourth line (L4) in the cooling mode, flows into the first expansion means (4500), and then flows in along the second line (L2). That is, the first heat exchanger (300) may perform the role of an evaporator in the heating mode, and may perform the role of a condenser in the cooling mode.
  • the second heat exchanger (400) can exchange heat between the refrigerant passing through the first heat exchanger (300) and the outside air.
  • the second heat exchanger (400) can include an air-cooled condenser.
  • the second heat exchanger (400) may be arranged in a third line (L3) branched from the second line (L2) and connected to a vapor injection module (4000). Specifically, one end of the third line (L3) may be connected to the second line (L2) at the outlet side of the first heat exchanger (300), and the other end may be connected to a three-way switching valve (4200) of the vapor injection module (4000).
  • a three-way switching valve (310) is provided at the connection point between the third line (L3) and the second line (L2) to control the direction of movement of the refrigerant from the second line (L2) to the first line (L1) or to the third line (L3) depending on the air conditioning mode.
  • the refrigerant can be controlled to move along the second line (L2) to the first line (L1) through the three-way switching valve (310) in the heating mode. Then, the refrigerant can flow into the compressor (100) through the accumulator (700) in the first line (L1). That is, in the heating mode, the refrigerant may not move to the second heat exchanger (400) and thus may not operate.
  • the refrigerant can be controlled to move from the second line (L2) to the third line (L3) through the three-way switching valve (310) in the cooling mode. Then, the refrigerant can pass through the second heat exchanger (400) in the third line (L3) and be condensed through heat exchange with the outside air. That is, the second heat exchanger (400) can perform the role of a condenser in the cooling mode.
  • the refrigerant moving along the third line (L3) to the vapor injection module (4000) can pass through the three-way switching valve (4200) and the economizer (4100) along the first flow path (CH1) and the second flow path (CH2), and move to the evaporator (500) along the first line (L1) from the second internal branch (4400).
  • the evaporator (500) can evaporate the refrigerant that has passed through the vapor injection module (4000).
  • the evaporator (500) is arranged downstream of the vapor injection module (4000) in the first line (L1) and may be installed inside the air conditioning case (VC1).
  • a third expansion means (510) may be arranged upstream of the inlet side of the evaporator (500).
  • the third expansion means (510) may be an electronic two-way expansion valve.
  • the evaporator (500) can heat exchange between the refrigerant moving to the compressor (100) along the first line (L1) and the air flowing inside the air conditioning case (VC1). Through this, cooling of the vehicle interior can be performed.
  • the evaporator (500) and the condenser (200) may be installed at a certain interval from each other inside the air conditioning case (VC1). In this case, the evaporator (500) and the condenser (200) may be sequentially arranged from the upstream side in the air flow direction inside the air conditioning case (VC1).
  • a temperature control door (DR) that controls the amount of air bypassing the condenser (200) and the amount of air passing through the condenser (200) can be installed between the evaporator (500) and the condenser (200) inside the air conditioning case (VC1).
  • a PTC (Positive Temperature Coefficient) heater may be installed inside the air conditioning case (VC1).
  • the PTC heater (HT) is placed inside the air conditioning case (VC1) together with the condenser (200) and is used as a means of heating air, and can be used as a means of supplementing the temperature required for vehicle air conditioning when the condenser (200) does not satisfy this.
  • the internal heat exchanger (600) can heat-exchange the refrigerant discharged from the vapor injection module (1000) and moving to the evaporator (500) and the refrigerant passing through the evaporator (500) and moving to the compressor (100).
  • the heat exchange temperature difference (dT) in the internal heat exchanger (600) can be increased by the first heat exchanger (300) and the second heat exchanger (400), so that the refrigerant before flowing into the evaporator (500) can be further cooled, and the cooling performance through the evaporator (500) can be improved while the efficiency of the cooling system can be improved.
  • An accumulator (700) can be placed between the internal heat exchanger (600) and the compressor (100) in the first line (L1).
  • the refrigerant When refrigerant passing through the internal heat exchanger (600) flows into the accumulator (700), the refrigerant can be separated into gas and liquid phases and supplied as gaseous refrigerant to the compressor (100).
  • the third heat exchanger (800) can heat-exchange the refrigerant that has passed through the internal heat exchanger (600) with the heat medium.
  • the heat medium can include coolant that has passed through the battery of the vehicle, and the refrigerant can be heat-exchanged with the coolant in the third heat exchanger (800).
  • the vehicle thermal management system can utilize the waste heat of the battery as a heat source.
  • the third heat exchanger (800) can include a chiller.
  • the third heat exchanger (800) may be arranged in the first branch line (B1) which has one side connected to the first line (L1) upstream of the evaporator (500) and the other side connected to the first line (L1) downstream of the evaporator (500).
  • the third heat exchanger (800) may be connected to the first line (L1) through the first branch line (B1).
  • a fourth expansion means (810) may be arranged upstream of the inlet side of the third heat exchanger (800) in the first branch line (B1).
  • the fourth expansion means (810) may be an electronic 2-way expansion valve or a mechanical 2-way expansion valve.
  • the refrigerant discharged from the vapor injection module (4000) and moving to the evaporator (500) along the first line (L1) can be controlled so that, depending on the air conditioning mode, some of it moves along the first branch line (B1) branched from the first line (L1), passes through the third heat exchanger (800), and moves again to the internal heat exchanger (600) through the first line (L1).
  • the auxiliary evaporator (900) can evaporate the refrigerant that has passed through the vapor injection module (4000).
  • the auxiliary evaporator (900) may be arranged in a second branch line (B2) which has one side connected to the first line (L1) upstream of the evaporator (500) and the other side connected to the first line (L1) downstream of the evaporator (500).
  • the auxiliary evaporator (900) may be connected to the first line (L1) through the second branch line (B2).
  • a two-way switching valve (920) and a fifth expansion means (910) may be arranged upstream of the inlet side of the auxiliary evaporator (900) in the second branch line (B2).
  • the fifth expansion means (910) may be any one of an electronic two-way expansion valve, a mechanical two-way expansion valve, and a solenoid mechanical two-way expansion valve.
  • the auxiliary evaporator (900) can be installed inside the air conditioning case (VC2).
  • the auxiliary evaporator (900) can heat exchange the refrigerant moving along the second branch line (B2) from the first line (L1) and the air flowing inside the air conditioning case (VC2). Through this, the vehicle interior can be cooled.
  • an auxiliary evaporator (900) may be provided separately from an evaporator (500) constituting a single-row side air conditioner to constitute a two-row side air conditioner.
  • a PTC heater (HT) can be installed inside the air conditioning case (VC2).
  • the PTC heater (HT) can be placed inside the air conditioning case (VC2) and used as a means of heating air.
  • Figure 13 schematically shows the operation in heating mode.
  • the compressor (100) operates and high temperature and high pressure refrigerant is discharged from the compressor (100).
  • the refrigerant discharged from the compressor (100) moves along the first line (L1).
  • the refrigerant passes through the condenser (200) and exchanges heat with the air flowing inside the air conditioning case (VC1), and the heated air is supplied as warm air into the vehicle to perform heating.
  • the refrigerant passing through the condenser (200) moves to the vapor injection module (4000) along the first line (L1) and flows into the economizer (4100) along the first flow path (CH1) from the three-way switching valve (4200).
  • the refrigerant passing through the economizer (4100) along the first flow path (CH1) is expanded while passing through the first expansion means (4500) and discharged through the second line (L2), and is evaporated through heat exchange with the cooling water while passing through the first heat exchanger (300). Then, it passes through the accumulator (700) in the first line (L1) and is again introduced into the compressor (100).
  • a portion of the refrigerant is branched from the first internal branch section (4300) and moves along the second flow path (CH2), expands while passing through the second expansion means (4600), and flows into the economizer (4100).
  • the refrigerant that has passed through the economizer (4100) along the second flow path (CH2) is discharged into the fifth line (L5), moves along the fifth line (L5), and flows into the compressor (100) again.
  • the refrigerant discharged from the economizer (4100) along the fifth line (L5) may be a gaseous refrigerant.
  • the heating performance can be improved by configuring the refrigerant, which has passed through the first heat exchanger (300) and recovered waste heat from the electrical components, to flow directly into the compressor (100) without passing through the internal heat exchanger (600).
  • Figure 14 schematically illustrates the operation in cooling mode.
  • the compressor (100) operates and high-temperature and high-pressure refrigerant is discharged from the compressor.
  • the refrigerant discharged from the compressor (100) moves to the vapor injection module (4000) along the fourth line (L4) branched from the first line (L1) without passing through the condenser (200).
  • the economizer (4100) is bypassed.
  • the refrigerant bypasses the economizer (4100), passes through the first expansion means (4500) in a non-expanded state, is discharged through the second line (L2), and moves to the first heat exchanger (300).
  • the refrigerant passes through the first heat exchanger (300) and is condensed through heat exchange with the cooling water, and passes through the second heat exchanger (400) along the third line (L3) and is further condensed and moves to the vapor injection module (4000). Then, it flows into the economizer (4100) along the first flow path (CH1) from the three-way switching valve (4200).
  • the refrigerant passing through the economizer (4100) along the first flow path (CH1) is discharged from the second internal branch (4400) to the first line (L1), passes through the internal heat exchanger (600) and undergoes heat exchange, and the refrigerant evaporated while passing through the evaporator (500) passes through the internal heat exchanger (600) again and then passes through the accumulator (700) and is then fed back into the compressor (100).
  • the refrigerant may be controlled so that some of the refrigerant passes through the fourth expansion means (810) and the third heat exchanger (800) along the first branch line (B1) from the first line (L1).
  • the refrigerant passes through the third heat exchanger (800) and exchanges heat with the cooling water, and then rejoins the refrigerant that has passed through the evaporator (500) in the first line (L1) and passes through the internal heat exchanger (600).
  • some of the refrigerant moving along the first line (L1) to the evaporator (500) can be controlled to pass through the fifth expansion means (910) and the auxiliary evaporator (900) along the second branch line (B2).
  • the refrigerant passes through the auxiliary evaporator (900) and exchanges heat with the air inside the air-conditioning case (VC2) constituting the two-row air-conditioning unit, and then passes through the internal heat exchanger (600) to join with the refrigerant that has passed through the evaporator (500) inside the air-conditioning case (VC1) constituting the one-row air-conditioning unit through the first line (L1).
  • a portion of the refrigerant is branched from the first internal branch section (4300) and moves along the second flow path (CH2), expands while passing through the second expansion means (4600), and flows into the economizer (4100).
  • the refrigerant that has passed through the economizer (4100) along the second flow path (CH2) is discharged into the fifth line (L5), moves along the fifth line (L5), and flows into the compressor (100) again.
  • the refrigerant discharged from the economizer (4100) along the fifth line (L5) may be a gaseous refrigerant.
  • the cooling performance can be improved by configuring the refrigerant to pass through the vapor injection module (4000) upstream of the evaporator (500).
  • Figure 15 schematically shows the operation in dehumidification mode.
  • the compressor (100) operates and high temperature and high pressure refrigerant is discharged from the compressor.
  • the refrigerant discharged from the compressor (100) moves to the vapor injection module (4000) through the condenser (200) along the first line (L1).
  • the refrigerant flows into the economizer (4100) along the first flow path (CH1) through the three-way switching valve (4200).
  • the refrigerant passing through the economizer (4100) along the first flow path (CH1) is partially discharged from the second internal branch (4400) to the first line (L1), passes through the internal heat exchanger (600) and undergoes heat exchange, and the refrigerant evaporated while passing through the evaporator (500) passes through the internal heat exchanger (600) again and then passes through the accumulator (700) and then flows back into the compressor (100).
  • the remaining refrigerant is expanded while passing through the first expansion means (4500) and discharged through the second line (L2), and evaporated while exchanging heat with the cooling water while passing through the first heat exchanger (300). Then, it flows back into the compressor (100) through the accumulator (700) in the first line (L1).
  • a portion of the refrigerant is branched from the first internal branch section (4300) and moves along the second flow path (CH2), expands while passing through the second expansion means (4600), and flows into the economizer (4100).
  • the refrigerant that has passed through the economizer (4100) along the second flow path (CH2) is discharged into the fifth line (L5), moves along the fifth line (L5), and flows into the compressor (100) again.
  • the refrigerant discharged from the economizer (4100) along the fifth line (L5) may be a gaseous refrigerant.
  • FIGS. 16 and 17 schematically illustrate a vehicle thermal management system and vapor injection module (5000) according to another embodiment of the present invention.
  • the vapor injection module (5000) may include a first expansion means group (G1) connected to a first inlet (5110) and a first outlet (5120) of the economizer (5100) and a second expansion means group (G2) connected to a second inlet (5130) and a second outlet (5140) of the economizer (5100).
  • the first expansion means group (G1) may include a first flow path (CH1) connected to a first inlet (5110) and a first outlet (5120) of an economizer (5100), a four-way switching valve (5200) arranged upstream of the first inlet (5110) in the first flow path (CH1), a first internal branch (5300), a second internal branch (5400) arranged downstream of the first outlet (5120) in the first flow path (CH1), a first expansion means (5500), and a connecting flow path (CH3) connecting the first expansion means (5500) and the four-way switching valve (5200).
  • CH1 first flow path
  • CH1 connected to a first inlet (5110) and a first outlet (5120) of an economizer (5100
  • a four-way switching valve (5200) arranged upstream of the first inlet (5110) in the first flow path (CH1)
  • a first internal branch (5300) arranged downstream of the first outlet (5120) in the first flow path (CH1)
  • a first expansion means (5500)
  • the first flow path (CH1) may be connected to the first line (L1) on the outlet side of the condenser (200) and the third line (L3) on the outlet side of the second heat exchanger (400) through a four-way switching valve (5200), respectively.
  • the first flow path (CH1) may be connected to the first line (L1) on the inlet side of the internal heat exchanger (600) through a second internal branch (5400) and may be connected to the second line (L2) on the inlet side of the first heat exchanger (300) through a first expansion means (5500).
  • the first flow path (CH1) and the connecting flow path (CH3) may be interconnected through the four-way switching valve (5200) and the first expansion means (5500).
  • the first expansion means (5500) may be an electronic three-way expansion valve.
  • the second expansion means group (G2) may include a second flow path (CH2) branched from the first internal branch (5300) and connected to the second inlet (5130) and the second outlet (5140) of the economizer (5100), and a second expansion means (5600) arranged upstream of the second inlet (5130) in the second flow path (CH2).
  • the second euro (CH2) may be connected to the fifth line (L5).
  • the second expansion means (5600) may be an electronic two-way expansion valve.
  • the vapor injection module (5000) may be connected to the first line (L1) passing through the condenser (200) and the third line (L3) passing through the second heat exchanger (400) through a four-way switching valve (5200), to the second line (L2) passing through the first heat exchanger (300) through the first expansion means (5500), and to the first line (L1) passing through the internal heat exchanger (600) through a second internal branch (5400).
  • the vapor injection module (5000) according to the present embodiment is different in that the first expansion means group (G1) is configured with a four-way switching valve (5200).
  • the first expansion means (5500) having a three-way expansion valve type is different in that it is connected to the four-way switching valve (5200) through a connecting path (CH3) to form a bypass path.
  • Figure 18 schematically shows the operation in heating mode.
  • the operation in the heating mode disclosed in Fig. 18 is substantially the same as the operation in the heating mode according to the embodiment disclosed in Fig. 13, so a detailed description is omitted.
  • the operation in the heating mode disclosed in FIG. 13 is configured such that the refrigerant passing through the condenser (200) flows into the three-way switching valve (4200) from the vapor injection module (4000) and moves to the first flow path (CH1) and the second flow path (CH2)
  • the operation in the heating mode disclosed in FIG. 18 is different in that a four-way switching valve (5200) is used instead of the three-way switching valve (4200).
  • Figure 19 schematically shows the operation in cooling mode.
  • the compressor (100) operates and high temperature and high pressure refrigerant is discharged from the compressor.
  • the refrigerant discharged from the compressor (100) passes through the condenser (200) along the first line (L1) and moves to the vapor injection module (5000).
  • the refrigerant passes through the first expansion means (5500) in a non-expanded state along the connecting path (CH3) through the four-way switching valve (5200), is discharged through the second line (L2), and moves to the first heat exchanger (300).
  • the refrigerant passes through the first heat exchanger (300) and is condensed through heat exchange with the cooling water, and passes through the second heat exchanger (400) along the third line (L3) and is further condensed and moves to the vapor injection module (5000) again. Then, it flows into the economizer (5100) along the first flow path (CH1) from the four-way switching valve (5200).
  • the refrigerant passing through the economizer (5100) along the first flow path (CH1) is discharged from the second internal branch (5400) to the first line (L1), passes through the internal heat exchanger (600) and undergoes heat exchange, and the refrigerant evaporated while passing through the evaporator (500) passes through the internal heat exchanger (600) again and then passes through the accumulator (700) and is then fed back into the compressor (100).
  • the refrigerant may be controlled so that some of the refrigerant passes through the fourth expansion means (810) and the third heat exchanger (800) along the first branch line (B1) from the first line (L1).
  • the refrigerant passes through the third heat exchanger (800) and exchanges heat with the cooling water, and then rejoins the refrigerant that has passed through the evaporator (500) in the first line (L1) and passes through the internal heat exchanger (600).
  • some of the refrigerant moving along the first line (L1) to the evaporator (500) can be controlled to pass through the fifth expansion means (910) and the auxiliary evaporator (900) along the second branch line (B2).
  • the refrigerant passes through the auxiliary evaporator (900) and exchanges heat with the air inside the air-conditioning case (VC2) constituting the two-row air-conditioning unit, and then passes through the internal heat exchanger (600) to join with the refrigerant that has passed through the evaporator (500) inside the air-conditioning case (VC1) constituting the one-row air-conditioning unit through the first line (L1).
  • a portion of the refrigerant is branched from the first internal branch section (5300) and moves along the second flow path (CH2), expands while passing through the second expansion means (5600), and flows into the economizer (5100).
  • the refrigerant that has passed through the economizer (5100) along the second flow path (CH2) is discharged into the fifth line (L5), moves along the fifth line (L5), and flows into the compressor (100) again.
  • Figure 20 schematically shows the operation in dehumidification mode.
  • the compressor (100) operates and high temperature and high pressure refrigerant is discharged from the compressor.
  • the refrigerant discharged from the compressor (100) moves to the vapor injection module (5000) through the condenser (200) along the first line (L1).
  • the refrigerant flows into the economizer (5100) along the first flow path (CH1) through the four-way switching valve (5200).
  • the refrigerant passing through the economizer (5100) along the first flow path (CH1) is partially discharged from the second internal branch (5400) to the first line (L1), passes through the internal heat exchanger (600) and undergoes heat exchange, and the refrigerant evaporated while passing through the evaporator (500) passes through the internal heat exchanger (600) again and then passes through the accumulator (700) and then flows back into the compressor (100).
  • the remaining refrigerant is expanded while passing through the first expansion means (5500) and discharged through the second line (L2), and evaporated while exchanging heat with the cooling water while passing through the first heat exchanger (300). Then, it flows back into the compressor (100) through the accumulator (700) in the first line (L1).
  • a portion of the refrigerant is branched from the first internal branch (5300) and moves along the second flow path (CH2), expands while passing through the second expansion means (5600), and flows into the economizer (5100).
  • the refrigerant that has passed through the economizer (5100) along the second flow path (CH2) is discharged into the fifth line (L5), moves along the fifth line (L5), and flows into the compressor (100) again.
  • the refrigerant discharged from the economizer (5100) along the fifth line (L5) may be a gaseous refrigerant.

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Abstract

실시예는 냉매를 압축하여 토출하는 압축기; 상기 압축기에서 토출된 냉매를 응축시키는 응축기; 복수개의 팽창수단과 단일의 기액분리기를 포함하고, 냉매라인을 따라 유입되는 냉매중 기상 냉매를 상기 압축기로 유입시키는 베이퍼 인젝션 모듈; 상기 베이퍼 인젝션 모듈을 통과한 냉매와 열매체를 열교환시키는 제1 열교환기; 상기 제1 열교환기를 통과한 냉매와 외기를 열교환시키는 제2 열교환기; 상기 베이퍼 인젝션 모듈을 통과한 냉매를 증발시키는 증발기; 및 상기 제2 열교환기를 통과하여 상기 베이퍼 인젝션 모듈로 이동하는 냉매와 상기 증발기를 통과하여 상기 압축기로 이동하는 냉매를 열교환시키는 내부열교환기;를 포함하며, 상기 응축기를 통과한 냉매는 냉방모드시에 상기 기액분리기를 우회하여 상기 제1 열교환기로 유입입되고, 난방모드시에 상기 기액분리기를 통과하여 상기 제1 열교환기로 유입되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템을 개시한다.

Description

차량용 열관리 시스템
본 발명은 차량용 열관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수개의 팽창수단과 하나의 기액분리기를 포함하는 베이퍼 인젝션 모듈을 이용하는 차량용 열관리 시스템에 관한 것이다.
차량용 공조장치는 냉매 사이클을 이용하여 차량의 실내에 대한 냉방 및 난방을 선택적으로 수행할 수 있는 히트펌프 시스템이 적용되고 있다. 예컨대 공조케이스의 내부에 실내열교환기를 설치하고, 공조케이스의 외부에는 실외열교환기를 설치하며, 이때 실외열교환기는 증발기로 작동하여 외기로부터 흡열을 하게 되고, 실내열교환기는 응축기로 작동하여 방열을 통해 차실내를 난방하게 된다.
이러한 히트펌프 시스템에서 난방 운전시에는 외기온도가 낮으면 충분한 난방 능력을 얻기 힘들다. 이러한 경우, 실내열교환기에서 응축되고 실외열교환기로 흐르는 냉매 중에 기상 냉매의 혼입비율이 높아진다. 이 기상 냉매는 실외열교환기에 공급되더라도 외기로부터 흡열 작용에는 대부분 기여하지 못한다. 따라서, 냉매에서 이 기상 냉매를 분리하고, 분리된 기상 냉매를 압축기에 리턴시켜 압축기의 냉매 토출량을 증대시킬 필요가 있다.
이와 같이, 냉매에서 분리된 기상 냉매를 압축기의 유입측으로 주입시키는 것을 베이퍼 인젝션(vapor injection)이라 한다.
이러한 베이퍼 인젝션 사이클을 적용한 히트펌프 시스템은 시스템 구성이 단순하고, 분리된 액상 냉매와 가스 냉매의 유량 및 압력 제어에 따라 성능 변화가 크게 나타나게 된다. 따라서, 성능 및 효율을 향상시킬 수 있는 방법이 요청되고 있으며, 이에 대한 연구가 진행되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 냉난방 성능을 향상시킬 수 있는 차량용 열관리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 열관리 시스템은, 냉매를 압축하여 토출하는 압축기; 상기 압축기에서 토출된 냉매를 응축시키는 응축기; 복수개의 팽창수단과 단일의 기액분리기를 포함하고, 냉매라인을 따라 유입되는 냉매중 기상 냉매를 상기 압축기로 유입시키는 베이퍼 인젝션 모듈; 상기 베이퍼 인젝션 모듈을 통과하거나 바이패스한 냉매와 열매체를 열교환시키는 제1 열교환기; 상기 제1 열교환기를 통과한 냉매와 외기를 열교환시키는 제2 열교환기; 및 상기 베이퍼 인젝션 모듈을 통과한 냉매를 증발시키는 증발기를 포함하며, 상기 응축기를 통과한 냉매는 냉방모드시에 상기 기액분리기를 바이패스하여 상기 제1 열교환기로 유입입되고, 난방모드시에 상기 기액분리기를 통과하여 상기 제1 열교환기로 유입되도록 구성될 수 있다.
상기 제2 열교환기를 통과하여 상기 베이퍼 인젝션 모듈로 이동하는 냉매와 상기 증발기를 통과하여 상기 압축기로 이동하는 냉매를 열교환시키는 내부열교환기를 더 포함할 수 있다.
상기 베이퍼 인젝션 모듈은 상기 기액분리기의 냉매 입구와 연결되는 제1 팽창수단 그룹과 상기 기액분리기의 액상 냉매 출구와 연결되는 제2 팽창수단 그룹을 포함하며, 상기 응축기를 통과한 냉매를 상기 제1 팽창수단 그룹 및 상기 제2 팽창수단 그룹과 연결시키는 제1 분기수단을 포함할 수 있다.
상기 제1 팽창수단 그룹은 상기 냉매 입구에 연결된 제1 유로에 배치되는 제1 팽창수단, 상기 냉매 입구와 상기 제1 팽창수단 사이에 배치되는 제2 분기수단, 상기 제2 분기수단과 연결되어 상기 제1 유로에서 분기된 제2 유로에 배치되는 제2 팽창수단을 포함하고, 상기 제2 팽창수단 그룹은 상기 액상 냉매 출구에 연결된 제3 유로에 배치되는 제3 팽창수단, 상기 액상 냉매 출구와 상기 제3 팽창수단 사이에 배치되는 제3 분기수단을 포함하며, 상기 제1 분기수단은 상기 제1 유로의 선단에 배치되어 바이패스 유로를 통해 상기 제3 팽창수단과 연결될 수 있다.
난방모드에서 상기 제1 팽창수단은 상기 제1 유로를 개방하고 상기 제3 팽창수단은 상기 바이패스 유로를 차단하여 상기 응축기에서 배출된 냉매는 상기 제1 팽창수단을 통과해 상기 기액분리기로 유입되며, 상기 기액분리기에서 분리된 기상 냉매는 상기 압축기로 이동하고, 상기 기액분리기에서 분리된 액상 냉매는 상기 제3 팽창수단과 상기 제1 열교환기를 통과해 상기 압축기로 이동할 수 있다.
냉방모드에서 상기 제1 팽창수단은 상기 제1 유로를 차단하고 상기 제3 팽창수단은 상기 바이패스 유로를 개방하여 상기 응축기에서 배출된 냉매는 상기 제3 팽창수단을 통과해 상기 제1 열교환기, 상기 제2 열교환기, 상기 내부열교환기 및 상기 제2 팽창수단을 거쳐 상기 기액분리기로 유입되며, 상기 기액분리기에서 분리된 기상 냉매는 상기 압축기로 이동하고, 상기 기액분리기에서 분리된 액상 냉매는 상기 냉매라인을 따라 상기 증발기와 상기 내부열교환기를 통과해 상기 압축기로 이동할 수 있다.
상기 기액분리기에서 분리된 액상 냉매는 일부가 상기 냉매라인에서 분기된 제1 분기라인을 따라 제3 열교환기를 통과해 상기 내부열교환기로 이동할 수 있다.
상기 제1 팽창수단 그룹은 상기 냉매 입구에 연결된 제1 유로에 배치되는 제1 팽창수단을 포함하고, 상기 제2 팽창수단 그룹은 상기 액상 냉매 출구에 연결된 제3 유로에 배치되는 제3 팽창수단, 및 상기 액상 냉매 출구와 상기 제3 팽창수단 사이에 배치되는 제3 분기수단을 포함하며, 상기 제1 분기수단은 상기 제1 유로의 선단에 배치되어 바이패스 유로를 통해 상기 제3 팽창수단과 연결될 수 있다.
상기 베이퍼 인젝션 모듈은 상기 제1 분기수단을 통해 상기 제1 유로가 상기 응축기를 통과한 냉매라인과 연결되고, 상기 제1 팽창수단과 연결되어 상기 제1 유로에서 분기된 제2 유로가 상기 내부열교환기를 통과한 냉매라인과 연결되며, 상기 제3 팽창수단을 통해 상기 제1 열교환기를 통과한 냉매라인과 연결되고, 상기 제3 분기수단과 연결되어 상기 제3 유로에서 분기된 제4 유로가 상기 증발기를 통과한 냉매라인과 연결되도록 구성될 수 있다.
상기 제1 팽창수단 그룹은 상기 냉매 입구에 연결된 제1 유로에 배치되는 제1 팽창수단을 포함하고, 상기 제2 팽창수단 그룹은 상기 액상 냉매 출구에 연결된 제3 유로에 배치되는 제3 팽창수단, 상기 액상 냉매 출구와 상기 제3 팽창수단 사이에서 상기 제3 유로에 배치되는 제3 분기수단을 포함하고, 상기 제1 분기수단은 상기 제1 유로의 선단에 배치되어 바이패스 유로를 통해 상기 제3 팽창수단과 연결될 수 있다.
상기 제1 분기수단은 4방향 전환 밸브를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 열관리 시스템은, 냉매를 압축하여 토출하는 압축기; 상기 압축기에서 토출된 냉매를 응축시키는 응축기; 복수개의 팽창수단과 단일의 이코노마이저를 포함하고, 냉매라인을 따라 유입되는 냉매중 기상 냉매를 상기 압축기로 유입시키는 베이퍼 인젝션 모듈; 상기 베이퍼 인젝션 모듈을 통과하거나 상기 베이퍼 인젝션 모듈을 바이패스한 냉매와 열매체를 열교환시키는 제1 열교환기; 상기 제1 열교환기를 통과한 냉매와 외기를 열교환시키는 제2 열교환기; 및 상기 베이퍼 인젝션 모듈을 통과한 냉매를 증발시키는 증발기를 포함할 수 있다.
상기 베이퍼 인젝션 모듈을 통과하여 상기 증발기로 이동하는 냉매와 상기 증발기를 통과하여 상기 압축기로 이동하는 냉매를 열교환시키는 내부열교환기를 더 포함할 수 있다.
상기 베이퍼 인젝션 모듈은 상기 이코노마이저의 제1 입구 및 제1 출구와 연결되는 제1 팽창수단 그룹과 상기 이코노마이저의 제2 입구 및 제2 출구와 연결되는 제2 팽창수단 그룹을 포함할 수 있다.
상기 제1 팽창수단 그룹은 상기 제1 입구와 상기 제1 출구에 연결된 제1 유로, 상기 제1 유로에서 상기 제1 입구의 상류측에 배치되는 3방향 전환 밸브와 제1 내부 분기부, 상기 제1 유로에서 상기 제1 출구의 하류측에 배치되는 제2 내부 분기부와 제1 팽창수단을 포함하고, 상기 제2 팽창수단 그룹은 상기 제1 내부 분기부에서 분기되어 상기 제2 입구와 상기 제2 출구에 연결된 제2 유로, 및 상기 제2 유로서 상기 제2 입구의 상류측에 배치되는 제2 팽창수단을 포함할 수 있다.
상기 베이퍼 인젝션 모듈은 상기 응축기를 통과한 냉매라인 및 상기 제2 열교환기를 통과한 냉매라인과 상기 3방향 전환 밸브를 통해 연결되고, 상기 압축기를 통과한 냉매라인 및 상기 제1 열교환기를 통과한 냉매라인과 상기 제1 팽창수단을 통해 연결되고, 상기 내부열교환기를 통과한 냉매라인과 상기 제2 내부 분기부를 통해 연결될 수 있다.
난방모드에서 상기 압축기에서 토출된 냉매는 상기 응축기를 통과해 상기 3방향 전환 밸브를 거쳐 상기 이코노마이저로 유입되며, 상기 제1 유로를 따라서 상기 이코노마이저를 통과한 냉매는 상기 제2 내부 분기부와 상기 제1 팽창수단을 거쳐 상기 베이퍼 인젝션 모듈에서 배출되고, 상기 냉매라인을 따라 상기 제1 열교환기를 통과해 상기 압축기로 이동하고, 상기 제2 유로를 따라서 상기 제2 팽창수단을 거친 냉매는 상기 이코노마이저를 통과해 상기 베이퍼 인젝션 모듈에서 배출되고, 상기 압축기로 이동하도록 구성될 수 있다.
냉방모드에서 상기 압축기에서 토출된 냉매는 상기 응축기를 우회하여 상기 제1 팽창수단, 상기 제1 열교환기, 상기 제2 열교환기 및 상기 3방향 전환 밸브를 거쳐 상기 이코노마이저로 유입되며, 상기 제1 유로를 따라서 상기 이코노마이저를 통과한 냉매는 상기 제2 내부 분기부를 거쳐 상기 베이퍼 인젝션 모듈에서 배출되고, 상기 냉매라인을 따라 상기 증발기와 상기 내부열교환기를 통과해 상기 압축기로 이동하고, 상기 제2 유로를 따라서 상기 제2 팽창수단을 거쳐 상기 이코노마이저를 통과한 냉매는 상기 베이퍼 인젝션 모듈에서 배출되고, 상기 압축기로 이동하도록 구성될 수 있다.
상기 제1 팽창수단 그룹은 상기 제1 입구와 상기 제1 출구에 연결된 제1 유로, 상기 제1 유로에서 상기 제1 입구의 상류측에 배치되는 4방향 전환 밸브와 제1 내부 분기부, 상기 제1 유로에서 상기 제1 출구의 하류측에 배치되는 제2 내부 분기부와 제1 팽창수단, 및 상기 제1 팽창수단과 상기 4방향 전환 밸브를 연결하는 연결 유로를 포함하고, 상기 제2 팽창수단 그룹은 상기 제1 내부 분기부에서 분기되어 상기 제2 입구와 상기 제2 출구에 연결된 제2 유로, 상기 제2 유로에서 상기 제2 입구의 상류측에 배치되는 제2 팽창수단을 포함할 수 있다.
상기 증발기의 하류측과 상류측에서 상기 냉매라인과 연결되는 제2 분기라인에 배치되는 보조증발기를 더 포함하며, 상기 증발기는 1열측 공조장치를 구성하고 상기 보조증발기는 2열측 공조장치를 구성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 냉난방 성능을 향상시킬 수 있는 차량용 열관리 시스템이 제공될 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환 시스템을 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 도 1의 차량용 열관리 시스템에서 베이퍼 인젝션 모듈의 구성요소 간의 배치관계를 개략적으로 나타내는 도면.
도 3은 차량용 열관리 시스템의 난방모드에서 동작을 나타내는 도면.
도 4는 차량용 열관리 시스템의 냉방모드에서 동작을 나타내는 도면.
도 5는 차량용 열관리 시스템의 제습모드에서 동작을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 열관리 시스템을 개략적으로 나타내는 도면.
도 7은 도 6의 차량용 열관리 시스템에서 베이퍼 인젝션 모듈의 구성요소 간의 배치관계를 개략적으로 나타내는 도면.
도 8은 도 6의 차량용 열관리 시스템의 변형예를 개략적으로 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 열관리 시스템을 개략적으로 나타내는 도면.
도 10은 도 9의 차량용 열관리 시스템에서 베이퍼 인젝션 모듈의 구성요소 간의 배치관계를 개략적으로 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 열교환 시스템을 개략적으로 나타내는 도면.
도 12는 도 11의 차량용 열관리 시스템에서 베이퍼 인젝션 모듈의 구성요소 간의 배치관계를 개략적으로 나타내는 도면.
도 13은 도 11의 차량용 열관리 시스템의 난방모드에서 동작을 나타내는 도면.
도 14는 도 11의 차량용 열관리 시스템의 냉방모드에서 동작을 나타내는 도면.
도 15는 도 11의 차량용 열관리 시스템의 제습모드에서 동작을 나타내는 도면.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 열관리 시스템을 개략적으로 나타내는 도면.
도 17은 도 16의 차량용 열관리 시스템에서 베이퍼 인젝션 모듈의 구성요소 간의 배치관계를 개략적으로 나타내는 도면.
도 18은 도 16의 차량용 열관리 시스템의 난방모드에서 동작을 나타내는 도면.
도 19는 도 16의 차량용 열관리 시스템의 냉방모드에서 동작을 나타내는 도면.
도 20은 도 16의 차량용 열관리 시스템의 제습모드에서 동작을 나타내는 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 구성요소가 다른 구성요소의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성요소가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성요소가 상기 두 구성요소 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 '상(위) 또는 하(아래)(on or under)'로 표현되는 경우 하나의 구성요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지게 된다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
차량은 공기 온도, 습도, 청정도 및 환기 등을 조절하기 위한 공조장치를 구비하며, 공조장치를 이용하여 차실내의 쾌적한 환경을 조성할 수 있다. 여기서, 공조장치는 에이치백(HVAC, Heating/Ventilation/Air Conditioning)이라 불릴 수 있다.
차량이 연료전지 등을 구동원으로 사용하는 경우, 차량은 배터리를 냉각할 수 있는 별도의 배터리 냉각수 순환구조를 구비할 수 있다. 여기서, 차량은 전기자동차 또는 연료전지 자동차 등일 수 있다.
이에, 실시예에 따른 차량용 열관리 시스템은 배터리와 전장부품의 냉각수 순환구조 상에서 버려지는 열(이하, '폐열'이라 함)을 이용하는 히트펌프 구조를 공조장치에 구현함으로써 열관리 효율을 향상시킬 수 있다. 여기서, 전장부품은 차량에 설치된 모터, 인버터, 라이더(Lidar), 레이더(Radar), 센서 등을 포함할 수 있다.
즉, 실시예에 따른 차량용 열관리 시스템은 공조모드에 따라 폐열을 이용함으로써 차량 내부의 냉난방 성능과 품질을 향상시킬 수 있다.
한편, 실시예에 따른 차량용 열관리 시스템은 복수개의 팽창수단과 단일의 기액분리기를 포함하는 베이퍼 인젝션 모듈(Vapor Injection Module)과 이러한 베이퍼 인젝션 모듈을 통과하는 열교환매체를 제어함으로써, 냉난방 성능을 향상시키면서도 컴팩트한 사이즈의 차량용 열관리 시스템을 제공할 수 있다. 여기서, 팽창수단은 팽창밸브를 포함할 수 있다.
나아가, 실시예에 따른 차량용 열관리 시스템은 베이퍼 인젝션 모듈의 구성간의 최적화된 배치 관계를 제시함으로써, 열교환매체의 흐름을 최적화할 수 있다. 이에 따라, 차량용 열관리 시스템은 냉난방 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 열교환 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 차량용 열관리 시스템에서 베이퍼 인젝션 모듈의 구성요소 간의 배치관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열관리 시스템은 열교환매체가 이동하는 냉매라인을 포함할 수 있다. 여기서, 열교환매체는 냉매일 수 있다.
냉매라인은 압축기(100)와 응축기(200)와 베이퍼 인젝션 모듈(1000)과 증발기(500)와 내부열교환기(600)와 어큐뮬레이터(700)를 연결하는 제1 라인(L1), 제1 라인(L1)에서 분기되어 제1 열교환기(300)와 베이퍼 인젝션 모듈(1000)을 연결하는 제2 라인(L2), 제2 라인(L2)에서 분기되어 제2 열교환기(400)와 내부열교환기(600)와 베이퍼 인젝션 모듈(1000)을 연결하는 제3 라인(L3), 베이퍼 인젝션 모듈(1000)과 압축기(100)를 연결하는 제4 라인(L4), 일측은 베이퍼 인젝션 모듈(1000)과 증발기(500) 사이의 제1 라인(L1)에서 분기되고 타측은 증발기(500)와 내부열교환기(600) 사이의 제1 라인(L1)에서 분기되어 제3 열교환기(800)를 제1 라인(L1)에 연결하는 제1 분기라인(B1), 일측은 증발기(500)의 상류측의 제1 라인(L1)에서 분기되고 타측은 증발기(500)의 하류측의 제1 라인(L1)에서 분기되어 보조증발기(900)를 제1 라인(L1)에 연결하는 제2 분기라인(B2)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 라인(L1, L2, L3, L4)과 제1 내지 제2 분기라인(B1, B2)은 냉매가 순환이동할 수 있도록 구성될 수 있다.
베이퍼 인젝션 모듈(1000)은 기액분리기(1100)의 냉매 입구(1110)와 연결되는 제1 팽창수단 그룹(G1)과 기액분리기(1100)의 액상 냉매 출구(1120)와 연결되는 제2 팽창수단 그룹(G2)을 포함할 수 있다. 제1 팽창수단 그룹(G1)과 제2 팽창수단 그룹(G2)은 제1 분기수단(1500)을 통해 연결될 수 있다.
제1 팽창수단 그룹(G1)은 응축기(200)를 통과한 냉매라인 및 내부열교환기(600)를 통과한 냉매라인과 연결될 수 있다. 즉, 제1 팽창수단 그룹(G1)은 응축기(200)의 출구측의 제1 라인(L1) 및 내부열교환기(600)의 출구측의 제3 라인(L3)과 연결될 수 있다.
실시예에서, 제1 팽창수단 그룹(G1)은 기액분리기(1100)의 냉매 입구(1110)에 연결된 제1 유로(CH1), 제1 유로(CH1)에 배치되는 제1 팽창수단(1200), 기액분리기(1100)의 냉매 입구(1110)와 제1 팽창수단(1200) 사이에 배치되는 제2 분기수단(1600), 제2 분기수단(1600)과 연결되어 제1 유로(CH1)에서 분기된 제2 유로(CH2), 및 제2 유로(CH2)에 배치되는 제2 팽창수단(1300)을 포함할 수 있다.
여기서, 제1 유로(CH1)와 제2 유로(CH2)는 베이퍼 인젝션 모듈(1000)의 내부 유로를 구성하며, 제1 유로(CH1)는 응축기(200)의 출구측의 제1 라인(L1)과 연결되고, 제2 유로(CH2)는 내부열교환기(600)의 출구측의 제3 라인(L3)과 연결될 수 있다. 그리고, 제1 팽창수단(1200)과 제2 팽창수단(1300)은 전자식 2웨이 팽창 밸브일 수 있다.
제2 팽창수단 그룹(G2)은 제1 열교환기(300)를 통과한 냉매라인 및 증발기(500)를 통과한 냉매라인과 연결될 수 있다. 즉, 제2 팽창수단 그룹(G2)은 제1 열교환기(300)의 입구측의 제2 라인(L2) 및 증발기(500)의 입구측의 제1 라인(L1)과 연결될 수 있다.
실시예에서, 제2 팽창수단 그룹(G2)은 기액분리기(1100)의 액상 냉매 출구(1120)에 연결된 제3 유로(CH3), 제3 유로(CH3)에 배치되는 제3 팽창수단(1400), 액상 냉매 출구(1120)와 제3 팽창수단(1400) 사이에 배치되는 제3 분기수단(1700), 제3 분기수단(1700)에 연결되어 제3 유로(CH3)에서 분기된 제4 유로(CH4)를 포함할 수 있다.
제1 분기수단(1500)은 제1 유로(CH1)의 선단에 배치되어 바이패스 유로(CH5)를 통해 제3 팽창수단(1400)과 연결될 수 있다.
여기서, 제3 유로(CH3)와 제4 유로(CH4) 및 바이패스 유로(CH5)는 베이퍼 인젝션 모듈(1000)의 내부 유로를 구성하며, 제3 유로(CH3)는 제1 열교환기(300)의 입구측의 제2 라인(L2) 및 바이패스 유로(CH5)를 통해 제1 유로(CH1)와 각각 연결되고, 제4 유로(CH4)는 증발기(500)의 입구측의 제1 라인(L1)과 연결될 수 있다. 그리고, 제3 팽창수단(1400)은 전자식 3웨이 팽창 밸브일 수 있다.
이에 따라, 베이퍼 인젝션 모듈(1000)은 응축기(200)를 통과한 제1 라인(L1)과 제1 유로(CH1)를 통해 연결되고, 내부열교환기(600)를 통과한 제3 라인(L3)과 제2 유로(CH2)을 통해 연결되며, 제1 열교환기(300)를 통과한 제2 라인(L2)과 제3 팽창수단(1400)을 통해 연결되고, 증발기(500)를 통과한 제1 라인(L1)과 제4 유로(CH4)를 통해 연결될 수 있다. 그리고, 제1 유로(CH1)와 제3 유로(CH3)는 바이패스 유로(CH5)를 통해 연결될 수 있다.
이처럼 베이퍼 인젝션 모듈(1000)은 기액분리기(1100)를 기준으로 냉매 입구(1110) 전단에 두 개의 2웨이 팽창 밸브를 병렬로 배치하고, 액상 냉매 출구(1120) 후단에 하나의 3웨이 팽창 밸브를 배치하여 하나의 기액분리기(1100)를 공용으로 사용할 수 있다. 이를 통해 냉방 및 난방에서 베이퍼인젝션이 가능한 차량용 열관리 시스템을 구현할 수 있다.
본 실시예에 따른 차량용 열관리 시스템은 모듈화된 베이퍼 인젝션 모듈(1000), 및 베이퍼 인젝션 모듈(1000)에 연결되는 제1 라인(L1)과 제2 라인(L2)과 제3 라인(L3)과 제4 라인(L4)을 통해 냉매의 이동을 제어함으로써 차량 내부의 냉난방을 조절하도록 구성될 수 있다.
상세하게, 차량용 열관리 시스템은 공조모드에 따라 베이퍼 인젝션 모듈(1000) 내에서 이동하는 냉매를 조절하여 차량 내부의 냉난방을 조절할 수 있다.
제1 라인(L1)은 베이퍼 인젝션 모듈(1000)을 기준으로 냉매가 순환하도록 배치되는 배관일 수 있다. 그리고, 냉매의 흐름을 기준으로 제1 라인(L1)에는 압축기(100), 응축기(200), 베이퍼 인젝션 모듈(1000), 증발기(500), 내부열교환기(600), 어큐뮬레이터(700)가 배치될 수 있다.
압축기(100)는 제1 라인(L1)을 따라 이동하는 냉매를 압축하여 토출할 수 있다. 압축기(100)는 엔진(내연기관) 또는 모터 등으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 유입된 냉매를 압축한 후 고온 고압의 기체 상태로 배출하게 된다.
응축기(200)는 압축기(100)에서 토출된 냉매를 응축시킬 수 있다.
응축기(200)는 공조케이스(VC1) 내부에 설치되며, 공조케이스(VC1) 내부를 유동하는 공기와 냉매를 열교환시킬 수 있다. 응축기(200)와 열교환하는 공기는 가열되어 차량 내부로 유입되어 차량 내부를 난방하게 된다.
베이퍼 인젝션 모듈(1000)은 냉매의 팽창여부, 기상 냉매와 액상 냉매의 분리, 및 공조모드에 따라 냉매의 이동방향을 제어할 수 있다. 즉, 베이퍼 인젝션 모듈(1000)은 2웨이 팽창 밸브 타입과 3웨이 팽창 밸브 타입의 복수개의 팽창수단 및 복수개의 내부 유로를 통해 유입된 냉매에 대한 팽창 및 이동을 제어하고, 기액분리기(1100)에서 분리된 액상 냉매를 제1 라인(L1)과 제2 라인(L2) 중 적어도 어느 하나로 공급한다.
기액분리기(1100)는 내부로 유입된 냉매를 기상 냉매와 액상 냉매로 분리하여 상별로 배출할 수 있다.
도 2를 참조하면, 기액분리기(1100)는 냉매가 유입되는 냉매 입구(1110), 액상 냉매가 배출되는 액상 냉매 출구(1120), 및 기상 냉매가 배출되는 기상 냉매 출구(1130)를 포함할 수 있다.
기액분리기(1100)의 냉매 입구(1110)는 제1 유로(CH1)를 통해 제1 팽창수단(1200)과 연결되고, 제1 유로(CH1)에서 분기된 제2 유로(CH2)를 통해 제2 팽창수단(1300)과 연결될 수 있다. 그리고, 기액분리기(1100)의 액상 냉매 출구(1120)는 제3 유로(CH3)를 통해 제3 팽창수단(1400)과 연결될 수 있다.
공조모드에 따른 제1 내지 제3 팽창수단(1200, 1300, 1400)의 제어를 통해, 응축기(200)를 통과한 냉매는 제1 팽창수단(1200)을 거쳐 직접 기액분리기(1100) 내부로 유입되거나, 바이패스 유로(CH5)를 따라 제3 팽창밸브(1400)를 거쳐 제1 열교환기(300)와 제2 열교환기(400) 및 내부열교환기(600)를 통과한 후 제2 팽창수단(1300)을 거쳐 기액분리기(1100) 내부로 유입될 수 있다. 기액분리기(1100) 내부로 유입된 냉매는 기상 냉매와 액상 냉매로 분리될 수 있다.
또한, 액상 냉매는 제3 팽창밸브(1400)를 거쳐 제2 라인(L2)을 따라 제1 열교환기(300)로 이동하거나, 제4 유로(CH4)에서 제1 라인(L1)을 따라 증발기(500)로 이동할 수 있다.
기액분리기(1100)의 기상 냉매 출구(1130)는 제4 라인(L4)과 연결될 수 있다. 이때, 베이퍼 인젝션 모듈(1000)은 내부 유로를 구성하는 제4 유로(CH6)를 포함하여 기상 냉매 출구(1130)와 제4 라인(L4)을 연결할 수 있다. 이에 따라, 기상 냉매 출구(1130)를 통해 배출되는 기상 냉매는 제4 라인(L4)을 따라 압축기(100)로 이동할 수 있다.
제1 열교환기(300)는 베이퍼 인젝션 모듈(1000)을 통과하거나 바이패스한 냉매와 열매체를 열교환시킬 수 있다. 여기서, 열매체는 차량의 전장부품을 통과하는 냉각수를 포함할 수 있으며, 제1 열교환기(300)에서 냉매는 냉각수와 열교환될 수 있다. 이에 따라, 차량용 열관리 시스템은 전장부품의 폐열을 열원으로 이용할 수 있다. 실시예에서, 제1 열교환기(300)는 수냉식 컨덴서를 포함할 수 있다.
제1 열교환기(300)는 제1 라인(L1)에서 분기되어 베이퍼 인젝션 모듈(1000)을 연결하는 제2 라인(L2)에 배치될 수 있다. 상세하게, 제2 라인(L2)은 일단이 내부열교환기(600)와 어큐뮬레이터(700) 사이에서 제1 라인(L1)과 연결되고, 타단이 베이퍼 인젝션 모듈(1000)의 제3 팽창수단(1140)과 연결될 수 있다.
제1 열교환기(300)는 난방모드에서 기액분리기(1100)에서 배출되어 제3 팽창수단(1400)을 통과하며 팽창된 냉매를 증발시키고, 냉방모드에서 바이패스 유로(CH5)를 따라 기액분리기(1100)를 바이패스하여 제3 팽창수단(1400)을 팽창되지 않고 통과한 냉매를 응축시키도록 구성될 수 있다. 즉, 제1 열교환기(300)는 난방모드에서 증발기 역할을 수행하고, 냉방모드에서 응축기 역할을 수행할 수 있다.
제2 열교환기(400)는 제1 열교환기(300)를 통과한 냉매와 외기를 열교환시킬 수 있다. 실시예에서, 제2 열교환기(400)는 공랭식 컨덴서를 포함할 수 있다.
제2 열교환기(400)는 제2 라인(L2)에서 분기되어 베이퍼 인젝션 모듈(1000)을 연결하는 제3 라인(L3)에 배치될 수 있다. 상세하게, 제3 라인(L3)은 일단이 제1 열교환기(300)의 출구측에서 제2 라인(L2)과 연결되고, 타단이 베이퍼 인젝션 모듈(1000)의 제2 유로(CH2)와 연결될 수 있다.
제3 라인(L3)과 제2 라인(L2)의 연결점에는 3방향 전환 밸브(310)가 제공되어 공조모드에 따라 냉매가 제2 라인(L2)에서 제1 라인(L1)으로 이동하거나 제3 라인(L3)으로 이동하도록 이동방향을 제어할 수 있다.
냉매는 난방모드에서 3방향 전환 밸브(310)를 통해 제2 라인(L2)을 따라 제1 라인(L1)으로 이동하도록 제어될 수 있다. 그리고, 냉매는 제1 라인(L1)에서 어큐뮬레이터(700)를 거쳐 압축기(100)로 유입될 수 있다. 즉, 난방모드에서 냉매는 제2 열교환기(400)로 이동하지 않아 작동하지 않을 수 있다.
냉매는 냉방모드에서 3방향 전환 밸브(310)를 통해 제2 라인(L2)에서 제3 라인(L3)으로 이동하도록 제어될 수 있다. 그리고, 냉매는 제3 라인(L3)에서 제2 열교환기(400)를 통과하며 외기와 열교환되어 응축될 수 있다. 즉, 제2 열교환기(400)는 냉방모드에서 응축기 역할을 수행할 수 있다.
제3 라인(L3)을 따라 베이퍼 인젝션 모듈(1000)로 이동하는 냉매는 제2 유로(CH2)를 통해 기액분리기(1100) 내부로 유입되고, 제4 유로(CH4)를 통해 제1 라인(L1)을 따라 배출되어 증발기(500)로 이동할 수 있다.
증발기(500)는 베이퍼 인젝션 모듈(1000)을 통과한 냉매를 증발시킬 수 있다.
증발기(500)는 제1 라인(L1)에서 베이퍼 인젝션 모듈(1000)의 하류에 배치되며, 공조케이스(VC1) 내부에 설치될 수 있다. 증발기(500)의 입구측 상류에는 제4 팽창수단(510)이 배치될 수 있다. 제4 팽창수단(510)은 전자식 2웨이 팽창 밸브일 수 있다.
증발기(500)는 베이퍼 인젝션 모듈(1000)의 제4 유로(CH4)와 연결된 제1 라인(L1)을 따라서 압축기(100)로 이동하는 냉매와 공조케이스(VC1) 내부를 유동하는 공기를 열교환시킬 수 있다. 이를 통해 차량 실내의 냉방을 수행할 수 있다.
증발기(500)와 응축기(200)는 공조케이스(VC1) 내부에 서로 일정 간격으로 이격되어 설치될 수 있다. 이 경우, 공조케이스(VC1) 내의 공기유동방향의 상류측에서부터 증발기(500)와 응축기(200)가 순차적으로 배치될 수 있다.
공조케이스(VC1) 내부에서 증발기(500)와 응축기(200)의 사이에는, 응축기(200)를 우회하는 공기의 양과 응축기(200)를 통과하는 공기의 양을 조절하는 온도조절도어(DR)가 설치될 수 있다.
또한, 공조케이스(VC1) 내부에는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 히터(HT)가 설치될 수 있다. PTC 히터(HT)는 응축기(200)와 함께 공조케이스(VC1) 내부에 배치되어 공기를 가열하는 수단으로 사용되며, 응축기(200)로 차량 공조에 필요한 온도가 충족되지 않는 경우 이를 보완하는 수단으로 사용될 수 있다.
내부열교환기(600)는 일측이 압축기(100)와 증발기(500) 사이에서 제1 라인(L1)에 배치되고, 타측이 제2 열교환기(400)와 베이퍼 인젝션 모듈(1000) 사이에서 제3 라인(L3)에 배치될 수 있다.
내부열교환기(600)는 제3 라인(L3)에서 제2 열교환기(400)를 통과하여 베이퍼 인젝션 모듈(1000)로 이동하는 냉매와 제1 라인(L1)에서 증발기(500)를 통과하여 압축기(100)로 이동하는 냉매를 열교환시킬 수 있다. 그리하여, 제1 열교환기(300)와 제2 열교환기(400)에 의해 내부열교환기(600)에서의 열교환 온도차(dT)를 크게 가져갈 수 있게 되어 증발기(500)로 유입되기 전의 냉매는 더욱 냉각될 수 있고, 증발기(500)를 통한 냉방 성능이 향상됨과 동시에 냉방 시스템의 효율이 향상될 수 있다.
어큐뮬레이터(700)는 제1 라인(L1)에서 내부열교환기(600)와 압축기(100) 사이에 배치될 수 있다.
어큐뮬레이터(700)는 내부열교환기(600)를 통과한 냉매가 유입되면 냉매를 기액분리하여 압축기(100)로 기상 냉매를 공급할 수 있다.
한편, 제3 열교환기(800)는 베이퍼 인젝션 모듈(1000)을 통과한 냉매와 열매체를 열교환시킬 수 있다. 여기서, 열매체는 차량의 배터리를 통과하는 냉각수를 포함할 수 있으며, 제3 열교환기(800)에서 냉매는 냉각수와 열교환될 수 있다. 이에 따라, 차량용 열관리 시스템은 배터리의 폐열을 열원으로 이용할 수 있다. 실시예에서, 제3 열교환기(800)는 칠러를 포함할 수 있다.
제3 열교환기(800)는 일측이 베이퍼 인젝션 모듈(1000)과 증발기(500) 사이에서 제1 라인(L1)에 연결되고, 타측은 증발기(500)와 내부열교환기(600) 사이에서 제1 라인(L1)에 연결되는 제1 분기라인(B1)에 배치될 수 있다. 제3 열교환기(800)는 제1 분기라인(B1)을 통해 제1 라인(L1)에 연결될 수 있다. 또한, 제1 분기라인(B1)에는 제3 열교환기(800)의 입구측 상류에 제5 팽창수단(810)이 배치될 수 있다. 제5 팽창수단(810)은 2웨이 팽창 밸브일 수 있다.
베이퍼 인젝션 모듈(1000)의 기액분리기(1100)에서 분리된 액상 냉매는 공조모드에 따라 일부가 제1 라인(L1)에서 분기된 제1 분기라인(B1)을 따라 이동하고, 제3 열교환기(800)를 통과해 다시 제1 라인(L1)에서 내부열교환기(600)로 이동하도록 제어될 수 있다.
보조증발기(900)는 베이퍼 인젝션 모듈(1000)을 통과한 냉매를 증발시킬 수 있다.
보조증발기(900)는 일측은 증발기(500)의 상류측에서 제1 라인(L1)에 연결되고, 타측은 증발기(500)의 하류측에서 제1 라인(L1)에 연결되는 제2 분기라인(B2)에 배치될 수 있다. 보조증발기(900)는 제2 분기라인(B2)을 통해 제1 라인(L1)에 연결될 수 있다. 또한, 제2 분기라인(B2)에는 보조증발기(900)의 입구측 상류에 2방향 전환 밸브(920)와 제6 팽창수단(910)이 배치될 수 있다. 제6 팽창수단(910)은 전자식 2웨이 팽창 밸브일 수 있다.
보조증발기(900)는 공조케이스(VC2) 내부에 설치될 수 있다. 보조증발기(900)는 제1 라인(L1)에서 제2 분기라인(B1)을 따라 이동하는 냉매와 공조케이스(VC2) 내부를 유동하는 공기를 열교환시킬 수 있다. 이를 통해 차량 실내의 냉방을 수행할 수 있다.
실시예에서, 1열측 공조장치를 구성하는 증발기(500)와 별개로 보조증발기(900)는 2열측 공조장치를 구성하도록 제공될 수 있다.
공조케이스(VC2) 내부에는 PTC 히터(HT)가 설치될 수 있다. PTC 히터(HT)는 공조케이스(VC2) 내부에 배치되어 공기를 가열하는 수단으로 사용될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열관리 시스템의 공조모드에 따른 동작에 대해 설명한다.
도 3에서는 난방모드에서 동작을 개략적으로 나타내고 있다.
도 3을 참조하면, 압축기(100)가 작동하여 압축기(100)에서 고온 고압의 냉매가 배출된다. 압축기(100)에서 배출된 냉매는 제1 라인(L1)을 따라 이동하게 된다. 그리고, 냉매는 응축기(200)를 통과하면서 공조케이스(VC1) 내부를 유동하는 공기와 열교환되고, 이에 따라 가열된 공기는 온풍으로 차량 내부로 공급되어 난방이 수행될 수 있다.
응축기(200)를 통과한 냉매는 제1 라인(L1)을 따라 베이퍼 인젝션 모듈(1000)로 이동하고, 제1 팽창수단(1200)을 거치면서 팽창되어 기액분리기(1100) 내부로 유입된다. 이때, 제3 팽창수단(1400)은 바이패스 유로(CH5)에 대해 닫힘 상태이고, 제2 팽창수단(1300)과 제 4 내지 제6 팽창수단(510, 810, 910)도 닫힘 상태일 수 있다.
기액분리기(1100)에서 분리된 기상 냉매는 제5 유로(CH6)를 통해 제4 라인(L4)으로 배출되고, 제4 라인(L4)을 따라 이동하여 다시 압축기(100)로 유입된다.
기액분리기(1100)에서 분리된 액상 냉매는 제3 팽창수단(1400)을 거치며 팽창되어 제2 라인(L2)으로 배출되고, 제1 열교환기(300)를 통과하면서 냉각수와 열교환되어 증발된다. 그리고, 제1 라인(L1)을 따라 이동하여 어큐뮬레이터(700)를 거쳐 다시 압축기(100)로 유입된다.
이처럼 제1 열교환기(300)를 통과하며 전장부품의 폐열을 회수한 냉매가 내부열교환기(600)를 통과하지 않고 바로 압축기(100)로 유입되도록 구성으로써 난방성능을 향상시킬 수 있다.
도 4에서는 냉방모드에서 동작을 개략적으로 나타내고 있다.
도 4를 참조하면, 압축기(100)가 작동하여 압축기에서 고온 고압의 냉매가 배출된다. 압축기(100)에서 배출된 냉매는 제1 라인(L1)을 따라 응축기(200)를 거쳐 베이퍼 인젝션 모듈(1000)로 이동하게 된다.
베이퍼 인젝션 모듈(1000)에서 냉매는 바이패스 유로(CH5)를 따라 기액분리기(1100)를 바이패스하여 제3 팽창수단(1400)을 비팽창상태로 통과한 후 제2 라인(L2)으로 배출되고, 제1 열교환기(300)로 이동하게 된다. 이때, 제1 팽창수단(1200)은 닫힘 상태이다.
냉매는 제1 열교환기(300)를 통과하며 냉각수와 열교환되어 응축되고, 제3 라인(L3)을 따라 제2 열교환기(400)를 통과하며 추가로 응축되어 내부열교환기(600)로 이동하게 된다. 그리고, 내부열교환기(600)에서 증발기(500)를 통과하여 압축기(100)로 이동하는 냉매와 열교환된 후 베이퍼 인젝션 모듈(1000)로 이동하게 된다.
제2 유로(CH2)를 따라 제2 팽창수단(1300)을 통과한 냉매는 기액분리기(1100) 내부로 유입되고, 기액분리기(1100)에서 분리된 기상 냉매는 제5 유로(CH6)를 통해 제4 라인(L4)으로 배출되고, 제4 라인(L4)을 따라 이동하여 다시 압축기(100)로 유입된다. 그리고, 기액분리기(1100)에서 분리된 액상 냉매는 제4 유로(CH4)를 통해 제1 라인(L1)으로 배출되고, 증발기(500)를 거치며 증발된 냉매는 내부열교환기(600)를 통과한 후 어큐뮬레이터(700)를 거쳐 다시 압축기(100)로 유입된다.
실시예에서, 기액분리기(1100)에서 분리된 액상 냉매는 일부가 제1 라인(L1)에서 제1 분기라인(B1)을 따라 제5 팽창수단(810)과 제3 열교환기(800)를 통과하도록 제어될 수 있다. 냉매는 제3 열교환기(800)를 통과하며 냉각수와 열교환된 후 다시 제1 라인(L1)에서 증발기(500)를 통과한 냉매와 합류하여 내부열교환기(600)를 통과하게 된다.
또한, 제1 라인(L1)을 따라 증발기(500)로 이동하는 냉매는 일부가 제2 분기라인(B2)을 따라 제6 팽창수단(910)과 보조증발기(900)를 통과하도록 제어될 수 있다. 냉매는 보조증발기(900)를 통과하며 2열 공조장치를 구성하는 공조케이스(VC2) 내부의 공기와 열교환된 후 다시 제1 라인(L1)에서 1열 공조장치를 구성하는 공조케이스(VC1) 내의 증발기(500)를 통과한 냉매와 합류하여 내부열교환기(600)를 통과하게 된다.
이처럼 제1 열교환기(300)와 제2 열교환기(400)를 통과해 내부열교환기(600)로 이동하는 냉매와 증발기(500)를 통과해 내부열교환기(600)로 이동하는 냉매를 내부열교환기(600)에서 열교환시키는데 있어서, 증발기(500)의 상류에서 냉매가 베이퍼 인젝션 모듈(1000)을 통과하도록 구성함으로써 냉방성능을 향상시킬 수 있다.
도 5에서는 제습모드에서 동작을 개략적으로 나타내고 있다.
도 5를 참조하면, 압축기(100)가 작동하여 압축기에서 고온 고압의 냉매가 배출된다. 압축기(100)에서 배출된 냉매는 제1 라인(L1)을 따라 응축기(200)를 거쳐 베이퍼 인젝션 모듈(1000)로 이동하게 된다.
베이퍼 인젝션 모듈(1000)에서 냉매는 제1 라인(L1)를 따라 제1 팽창수단(1200)을 통과하며 팽창된 후 기액분리기(1100) 내부로 유입된다. 이때, 제3 팽창수단(1400)은 바이패스 유로(CH5)에 대해 닫힘 상태이고, 제2 팽창수단(1300)과 제5 팽창수단(810) 및 제6 팽창수단(910)도 닫힘 상태일 수 있다.
기액분리기(1100)에서 분리된 기상 냉매는 제5 유로(CH6)를 통해 제4 라인(L4)으로 배출되고, 제4 라인(L4)을 따라 이동하여 다시 압축기(100)로 유입된다.
기액분리기(1100)에서 분리된 액상 냉매는 일부가 제3 팽창수단(1400)을 거치며 팽창되어 제2 라인(L2)으로 배출되고, 제1 열교환기(300)를 통과하면서 냉각수와 열교환되어 증발된다. 그리고, 제1 라인(L1)을 따라 이동하여 어큐뮬레이터(700)를 거쳐 다시 압축기(100)로 유입된다.
액상 냉매의 나머지는 제4 유로(CH4)를 통해 제1 라인(L1)으로 배출되고, 증발기(500)를 거치며 증발된 냉매는 내부열교환기(600)를 통과한 후 어큐뮬레이터(700)를 거쳐 다시 압축기(100)로 유입된다.
도 6 및 도 7에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 열관리 시스템과 베이퍼 인젝션 모듈(2000)을 개략적으로 나타내고 있다.
도면을 참조하면, 베이퍼 인젝션 모듈(2000)은 기액분리기(2100)의 냉매 입구(2110)와 연결되는 제1 팽창수단 그룹(G1)과 기액분리기(2100)의 액상 냉매 출구(2120)와 연결되는 제2 팽창수단 그룹(G2)을 포함할 수 있다. 제1 팽창수단 그룹(G1)과 제2 팽창수단 그룹(G2)은 제1 분기수단(2500)을 통해 연결될 수 있다.
제1 팽창수단 그룹(G1)은 냉매 입구(2110)에 연결된 제1 유로(CH1), 제1 유로(CH1)에 배치되는 제1 팽창수단(2200), 및 제1 팽창수단(2200)과 연결되는 제2 유로(CH2)를 포함할 수 있다. 응축기(200)의 출구측의 제1 라인(L1)은 제1 분기수단(2500)을 통해 제1 유로(CH1)와 연결되고, 내부열교환기(600)의 출구측의 제3 라인(L3)은 제2 유로(CH2)와 연결될 수 있다. 여기서, 제1 팽창수단(2200)은 전자식 3웨이 팽창 밸브일 수 있다.
제2 팽창수단 그룹(G2)은 액상 냉매 출구(2120)에 연결된 제3 유로(CH3), 제3 유로(CH3)에 배치되는 제3 팽창수단(2400), 액상 냉매 출구(2120)와 제3 팽창수단(2400) 사이에 배치되는 제3 분기수단(2700), 제3 분기수단(2700)과 연결되어 제3 유로(CH3)에서 분기된 연결된 제4 유로(CH4)를 포함할 수 있다.
제1 분기수단(2500)은 제1 유로(CH1)의 선단에 배치되어 바이패스 유로(CH5)를 통해 제3 팽창수단(2400)과 연결될 수 있다. 여기서, 제3 팽창수단(2400)은 전자식 3웨이 팽창 밸브일 수 있다.
따라서, 베이퍼 인젝션 모듈(2000)은 응축기(200)를 통과한 제1 라인(L1)과 제1 유로(CH1)를 통해 연결되고, 내부열교환기(600)를 통과한 제3 라인(L3)과 제2 유로(CH2)를 통해 연결되며, 제1 열교환기(300)를 통과한 제2 라인(L2)과 제3 팽창수단(2400)을 통해 연결되고, 증발기(500)를 통과한 제1 라인(L1)과 제4 유로(CH4)를 통해 연결될 수 있다.
즉, 도 1의 실시예에 따른 베이퍼 인젝션 모듈(1000)에서 제1 팽창수단 그룹(G1)이 2웨이 팽창 밸브 타입을 갖는 제1 팽창수단(1200)과 제2 팽창수단(1300) 두개로 구성되는 것과 달리 본 실시예에 따른 베이퍼 인젝션 모듈(2000)은 제1 팽창수단 그룹(G1)이 3웨이 팽창 밸브 타입을 갖는 하나의 제1 팽창수단(2200)으로 구성되는 점에서 차이가 있다.
도 8에서는 차량용 열관리 시스템의 변형예를 개략적으로 나타내고 있다.
도 8의 실시예에 따른 차량용 열관리 시스템은 도 7에서 도시하는 실시예에 따른 차량용 열관리 시스템과 구성이 실질적으로 동일하다. 다만, 제2 분기라인(B2)의 연결구조가 상이한 점에서 차이가 있다.
구체적으로, 보조증발기(900)가 배치되는 제2 분기라인(B2)은 일단이 내부열교환기(600)와 베이퍼 인젝션 모듈(2000) 사이에서 제3 라인(L3)에 연결되고, 타단은 증발기(500)와 내부열교환기(600) 사이에서 제1 라인(L1)에 연결될 수 있다.
그리고, 제2 분기라인(B2)에서 보조증발기(900)의 입구측 상류에 배치되는 제6 팽창수단(910)은 기계식 2웨이 팽창 밸브가 사용될 수 있다. 이에 따라, 전자식 2웨이 팽창 밸브를 사용하는 경우(예를 들어, 도 7)와 비교하여 비용을 절감시킬 수 있다.
즉, 도 7에서 도시하는 실시예에서는 냉매가 베이퍼 인젝션 모듈(2000)을 통과하여 압력이 저하된 상태로 제1 라인(L1)을 따라 제2 분기라인(B2)으로 이동하므로, 기계식 2웨이 팽창 밸브를 사용할 수 없고 전자식 2웨이 팽창 밸브를 사용해야 한다.
반면, 본 실시예에서와 같이 제2 분기라인(B2)을 제3 라인(L3)에서 분기되도록 연결하면, 냉매는 베이퍼 인젝션 모듈(2000)로 유입되기 전의 고압상태로 제2 분기라인(B2)으로 분기되어 이동하게 된다. 따라서, 상대적으로 비용이 저렴한 기계식 2웨이 팽창 밸브를 제6 팽창수단(910)으로 사용하는 것이 가능해진다.
도 9 및 도 10에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 열관리 시스템과 베이퍼 인젝션 모듈(3000)을 개략적으로 나타내고 있다.
도면을 참조하면, 베이퍼 인젝션 모듈(3000)은 기액분리기(3100)의 냉매 입구(3110)와 연결되는 제1 팽창수단 그룹(G1)과 기액분리기(3100)의 액상 냉매 출구(3120)와 연결되는 제2 팽창수단 그룹(G2)을 포함할 수 있다. 제1 팽창수단 그룹(G1)과 제2 팽창수단 그룹(G2)은 제1 분기수단(3500)을 통해 연결될 수 있다.
제1 팽창수단 그룹(G1)은 냉매 입구(3110)에 연결된 제1 유로(CH1), 제1 유로(CH1)에 배치되는 제1 팽창수단(3200)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 팽창수단(3200)은 전자식 2웨이 팽창 밸브일 수 있다.
제2 팽창수단 그룹(G2)은 액상 냉매 출구(3120)에 연결된 제3 유로(CH3), 제3 유로(CH3)에 배치되는 제3 팽창수단(3400), 액상 냉매 출구(3120)와 제3 팽창수단(3400) 사이에 배치되는 제3 분기수단(3700)을 포함할 수 있다. 여기서, 제3 팽창수단(3400)은 전자식 3웨이 팽창 밸브일 수 있다.
제1 분기수단(3500)은 제1 유로(CH1)의 선단에 배치되어 바이패스 유로(CH5)를 통해 제3 팽창수단(3400)과 연결될 수 있다. 여기서, 제1 분기수단(3500)은 4방향 전환 밸브일 수 있다.
따라서, 베이퍼 인젝션 모듈(3000)은 제1 분기수단(3500)을 통해 제1 유로(CH1)가 응축기(200)를 통과한 제1 라인(L1)과 연결되고, 제1 팽창수단(3200)과 연결되어 제1 유로(CH1)에서 분기된 제2 유로(CH2)가 내부열교환기(600)를 통과한 제3 라인(L3)과 연결되며, 제3 팽창수단(3400)을 통해 제1 열교환기(300)를 통과한 제2 라인(L2)과 연결되고, 제3 분기수단(3700)과 연결되어 제3 유로(CH3)에서 분기된 제4 유로(CH4)가 증발기(500)를 통과한 제1 라인(L1)과 연결될 수 있다.
즉, 도 1의 실시예에 따른 베이퍼 인젝션 모듈(1000)에서 제1 팽창수단 그룹(G1)이 2웨이 팽창 밸브 타입을 갖는 제1 팽창수단(1200)과 제2 팽창수단(1300)으로 구성되는 것과 달리, 본 실시예에 따른 베이퍼 인젝션 모듈(3000)은 제1 팽창수단 그룹(G1)이 2웨이 팽창 밸브 타입을 갖는 하나의 제1 팽창수단(3200)과 4방향 전환 밸브 타입을 갖는 하나의 제1 분기수단(3500)으로 구성되는 점에서 차이가 있다.
도 11 및 도 12에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 열관리 시스템과 베이퍼 인젝션 모듈(4000)을 개략적으로 나타내고 있다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열관리 시스템은 열교환매체가 이동하는 냉매라인을 포함할 수 있다. 여기서, 열교환매체는 냉매일 수 있다.
냉매라인은 압축기(100)와 응축기(200)와 베이퍼 인젝션 모듈(4000)과 증발기(500)와 내부열교환기(600)와 어큐뮬레이터(700)를 연결하는 제1 라인(L1), 제1 라인(L1)에서 분기되어 제1 열교환기(300)와 베이퍼 인젝션 모듈(4000)을 연결하는 제2 라인(L2), 제2 라인(L2)에서 분기되어 제2 열교환기(400)와 베이퍼 인젝션 모듈(4000)을 연결하는 제3 라인(L3), 제1 라인(L1)에서 분기되어 베이퍼 인젝션 모듈(4000)을 연결하는 제4 라인(L4), 베이퍼 인젝션 모듈(4000)과 압축기(100)를 연결하는 제5 라인(L5), 일측은 증발기(500)의 상류측의 제1 라인(L1)에서 분기되고 타측은 증발기(500)의 하류측의 제1 라인(L1)에서 분기되어 제3 열교환기(800)를 제1 라인(L1)에 연결하는 제1 분기라인(B1), 일측은 증발기(500)의 상류측의 제1 라인(L1)에서 분기되고 타측은 증발기(500)의 하류측의 제1 라인(L1)에서 분기되어 보조증발기(900)를 제1 라인(L1)에 연결하는 제2 분기라인(B2)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제5 라인(L1, L2, L3, L4, L5)과 제1 내지 제2 분기라인(B1, B2)은 냉매가 순환이동할 수 있도록 구성될 수 있다.
베이퍼 인젝션 모듈(4000)은 복수개의 팽창수단(4400, 4600)과 단일의 이코노마이저(4100)를 포함하고, 냉매라인을 따라 유입되는 냉매중 기상 냉매를 압축기(100)로 유입시키고, 액상 냉매는 냉매라인을 따라서 제1 열교환기(300), 제2 열교환기(400), 증발기(500), 내부열교환기(600)를 거쳐 압축기(100)로 유입시키도록 구성될 수 있다.
베이퍼 인젝션 모듈(4000)은 이코노마이저(4100)의 제1 입구(4110)와 제1 출구(4120)에 연결되는 제1 팽창수단 그룹(G1)과 이코노마이저(4100)의 제2 입구(4130)와 제2 출구(4140)에 연결되는 제2 팽창수단 그룹(G2)을 포함할 수 있다.
제1 팽창수단 그룹(G1)은 압축기(100) 및 응축기(200)를 통과하는 냉매라인, 제1 열교환기(300)를 통과하는 냉매라인, 제2 열교환기(400)를 통과하는 냉매라인, 내부열교환기(600)를 통과하는 냉매라인과 연결될 수 있다. 즉, 제1 팽창수단 그룹(G1)은 응축기(200)의 출구측의 제1 라인(L1), 제1 열교환기(300)의 입구측의 제2 라인(L2), 제2 열교환기(400)의 출구측의 제3 라인(L3), 내부열교환기(600)의 입구측의 제1 라인(L1), 압축기(100)의 출구측의 제1 라인(L1)에서 분기된 제4 라인(L4)과 연결될 수 있다.
실시예에서, 제1 팽창수단 그룹(G1)은 이코노마이저(4100)의 제1 입구(4110)와 제1 출구(4120)에 연결된 제1 유로(CH1), 제1 유로(CH1)에서 제1 입구(4110)의 상류측에 배치되는 3방향 전환 밸브(4200)와 제1 내부 분기부(4300), 제1 유로(CH1)에서 제1 출구(4120)의 하류측에 배치되는 제2 내부 분기부(4400)와 제1 팽창수단(1500)을 포함할 수 있다.
여기서, 제1 유로(CH1)는 베이퍼 인젝션 모듈(4000)의 내부 유로를 구성하며, 제1 유로(CH1)는 3방향 전환 밸브(4200)를 통해 응축기(200)의 출구측의 제1 라인(L1) 및 제2 열교환기(400)의 출구측의 제3 라인(L3)과 각각 연결될 수 있다. 또한, 제1 유로(CH1)는 제2 내부 분기부(4400)를 통해 내부열교환기(600)의 입구측의 제1 라인(L1)과 연결되고, 제1 팽창수단(4500)을 통해 제1 열교환기(300)의 입구측의 제2 라인(L2) 및 제4 라인(L4)과 각각 연결될 수 있다. 제4 라인(L4)은 일단이 제1 팽창수단(4500)과 연결되고, 타단은 압축기(100)의 출구측 하류에서 제1 라인(L1)에 연결될 수 있다. 그리고, 제1 팽창수단(4500)은 전자식 3웨이 팽창 밸브일 수 있다.
제2 팽창수단 그룹은 압축기(100)를 통과하는 냉매라인과 연결될 수 있다. 즉, 제2 팽창수단 그룹(G2)은 압축기(100)와 연결되는 제5 라인(L5)과 연결될 수 있다.
실시예에서, 제2 팽창수단 그룹(G2)은 제1 내부 분기부(4300)에서 분기되어 이코노마이저(4100)의 제2 입구(4130)와 제2 출구(4140)에 연결된 제2 유로(CH2), 및 제2 유로(CH2)에서 제2 입구(4130)의 상류측에 배치되는 제2 팽창수단(4600)을 포함할 수 있다.
여기서, 제2 유로(CH2)는 베이퍼 인젝션 모듈(4000)의 내부 유로를 구성하며, 제5 라인(L5)과 연결될 수 있다. 그리고, 제2 팽창수단(4600)은 전자식 2웨이 팽창 밸브일 수 있다.
이에 따라, 베이퍼 인젝션 모듈(4000)은 응축기(200)를 통과한 제1 라인(L1) 및 제2 열교환기(400)를 통과한 제3 라인(L3)과 3방향 전환 밸브(4200)를 통해 연결되고, 압축기(100)를 통과한 제4 라인(L4) 및 제1 열교환기(300)를 통과한 제2 라인(L2)과 제1 팽창수단(4500)을 통해 연결되고, 내부열교환기(600)를 통과한 제1 라인(L1)과 제2 내부 분기부(4400)를 통해 연결될 수 있다.
이처럼 베이퍼 인젝션 모듈(4000)은 이코노마이저(4100)를 기준으로 입구(4130) 전단에 하나의 2웨이 팽창 밸브를 배치하고, 출구(4120) 후단에 하나의 3웨이 팽창 밸브를 배치하여 하나의 이코노마이저(4100)를 공용으로 사용할 수 있다. 이를 통해 냉방 및 난방에서 베이퍼인젝션이 가능한 차량용 열관리 시스템을 구현할 수 있다.
본 실시예에 따른 차량용 열관리 시스템은 모듈화된 베이퍼 인젝션 모듈(4000), 및 베이퍼 인젝션 모듈(4000)에 연결되는 제1 라인(L1)과 제2 라인(L2)과 제3 라인(L3)과 제4 라인(L4)과 제5 라인(L5)을 통해 냉매의 이동을 제어함으로써 차량 내부의 냉난방을 조절하도록 구성될 수 있다.
상세하게, 차량용 열관리 시스템은 공조모드에 따라 베이퍼 인젝션 모듈(4000) 내에서 이동하는 냉매를 조절하여 차량 내부의 냉난방을 조절할 수 있다.
제1 라인(L1)은 베이퍼 인젝션 모듈(4000)을 기준으로 냉매가 순환하도록 배치되는 배관일 수 있다. 그리고, 냉매의 흐름을 기준으로 제1 라인(L1)에는 압축기(100), 응축기(200), 베이퍼 인젝션 모듈(4000), 증발기(500), 내부열교환기(600), 어큐뮬레이터(700)가 배치될 수 있다.
압축기(100)는 제1 라인(L1)을 따라 이동하는 냉매를 압축하여 토출할 수 있다. 압축기(100)는 엔진(내연기관) 또는 모터 등으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 유입된 냉매를 압축한 후 고온 고압의 기체 상태로 배출하게 된다.
응축기(200)는 압축기(100)에서 토출된 냉매를 응축시킬 수 있다.
응축기(200)는 공조케이스(VC1) 내부에 설치되며, 공조케이스(VC1) 내부를 유동하는 공기와 냉매를 열교환시킬 수 있다. 응축기(200)와 열교환하는 공기는 가열되어 차량 내부로 유입되어 차량 내부를 난방하게 된다.
베이퍼 인젝션 모듈(4000)은 냉매의 팽창여부, 기상 냉매와 액상 냉매의 분리, 및 공조모드에 따라 냉매의 이동방향을 제어할 수 있다. 즉, 베이퍼 인젝션 모듈(4000)은 2웨이 팽창 밸브 타입과 3웨이 팽창 밸브 타입의 복수개의 팽창수단 및 복수개의 내부 유로를 통해 유입된 냉매에 대한 팽창 및 이동을 제어한다.
이코노마이저(4100)는 내부로 유입된 냉매를 일부는 액상 냉매로 배출하고 일부는 기상 냉매로 배출할 수 있다.
도 2를 참조하면, 이코노마이저(4100)는 냉매가 유입되는 제1 입구(4110), 제2 팽창수단(4600)을 거쳐 팽창된 냉매가 유입되는 제2 입구(4130), 액상 냉매가 배출되는 제1 출구(4120), 및 기상 냉매가 배출되는 제2 출구(4140)를 포함할 수 있다.
공조모드에 따른 제어를 통해, 압축기(100)에서 토출된 냉매는 응축기(200)를 거쳐 직접 이코노마이저(4100)로 유입되거나, 제1 열교환기(300)와 제2 열교환기(400)를 통과한 후 이코노마이저(4100)로 유입될 수 있다.
이코노마이저(4100)로 유입된 냉매는 기상 냉매와 액상 냉매로 배출될 수 있다. 액상 냉매는 제2 내부 분기부(4400)를 거쳐 제1 팽창수단(4500)을 통해 제2 라인(L2)을 따라 제1 열교환기(300)로 이동하거나, 제2 내부 분기부(4400)를 통해 제1 라인(L1)을 따라 내부열교환기(600)로 이동할 수 있다. 기상 냉매는 제5 라인(L5)을 따라 압축기(100)로 이동할 수 있다.
제1 열교환기(300)는 베이퍼 인젝션 모듈(4000)을 통과하거나 바이패스한 냉매와 열매체를 열교환시킬 수 있다. 여기서, 열매체는 차량의 전장부품을 통과하는 냉각수를 포함할 수 있으며, 제1 열교환기(300)에서 냉매는 냉각수와 열교환될 수 있다. 이에 따라, 차량용 열관리 시스템은 전장부품의 폐열을 열원으로 이용할 수 있다. 실시예에서, 제1 열교환기(300)는 수냉식 컨덴서를 포함할 수 있다.
제1 열교환기(300)는 제1 라인(L1)에서 분기되어 베이퍼 인젝션 모듈(4000)을 연결하는 제2 라인(L2)에 배치될 수 있다. 상세하게, 제2 라인(L2)은 일단이 내부열교환기(600)와 어큐뮬레이터(700) 사이에서 제1 라인(L1)과 연결되고, 타단이 베이퍼 인젝션 모듈(4000)의 제1 팽창수단(4500)과 연결될 수 있다.
제1 열교환기(300)는 난방모드에서 이코노마이저(4100)에서 배출되어 제1 팽창수단(4500)을 통과하며 팽창된 냉매를 증발시키고, 냉방모드에서 제4 라인(L4)을 따라 이코노마이저(4100)를 바이패스하여 제1 팽창수단(4500)으로 유입된 후 제2 라인(L2)을 따라 유입되는 냉매를 응축시키도록 구성될 수 있다. 즉, 제1 열교환기(300)는 난방모드에서 증발기 역할을 수행하고, 냉방모드에서 응축기 역할을 수행할 수 있다.
제2 열교환기(400)는 제1 열교환기(300)를 통과한 냉매와 외기를 열교환시킬 수 있다. 실시예에서, 제2 열교환기(400)는 공랭식 컨덴서를 포함할 수 있다.
제2 열교환기(400)는 제2 라인(L2)에서 분기되어 베이퍼 인젝션 모듈(4000)을 연결하는 제3 라인(L3)에 배치될 수 있다. 상세하게, 제3 라인(L3)은 일단이 제1 열교환기(300)의 출구측에서 제2 라인(L2)과 연결되고, 타단이 베이퍼 인젝션 모듈(4000)의 3방향 전환 밸브(4200)와 연결될 수 있다.
제3 라인(L3)과 제2 라인(L2)의 연결점에는 3방향 전환 밸브(310)가 제공되어 공조모드에 따라 냉매가 제2 라인(L2)에서 제1 라인(L1)으로 이동하거나 제3 라인(L3)으로 이동하도록 이동방향을 제어할 수 있다.
냉매는 난방모드에서 3방향 전환 밸브(310)를 통해 제2 라인(L2)을 따라 제1 라인(L1)으로 이동하도록 제어될 수 있다. 그리고, 냉매는 제1 라인(L1)에서 어큐뮬레이터(700)를 거쳐 압축기(100)로 유입될 수 있다. 즉, 난방모드에서 냉매는 제2 열교환기(400)로 이동하지 않아 작동하지 않을 수 있다.
냉매는 냉방모드에서 3방향 전환 밸브(310)를 통해 제2 라인(L2)에서 제3 라인(L3)으로 이동하도록 제어될 수 있다. 그리고, 냉매는 제3 라인(L3)에서 제2 열교환기(400)를 통과하며 외기와 열교환되어 응축될 수 있다. 즉, 제2 열교환기(400)는 냉방모드에서 응축기 역할을 수행할 수 있다.
제3 라인(L3)을 따라 베이퍼 인젝션 모듈(4000)로 이동하는 냉매는 3방향 전환 밸브(4200)를 거쳐 제1 유로(CH1)와 제2 유로(CH2)를 따라서 이코노마이저(4100)를 통과하고, 제2 내부 분기부(4400)에서 제1 라인(L1)을 따라 증발기(500)로 이동할 수 있다.
증발기(500)는 베이퍼 인젝션 모듈(4000)을 통과한 냉매를 증발시킬 수 있다.
증발기(500)는 제1 라인(L1)에서 베이퍼 인젝션 모듈(4000)의 하류에 배치되며, 공조케이스(VC1) 내부에 설치될 수 있다. 증발기(500)의 입구측 상류에는 제3 팽창수단(510)이 배치될 수 있다. 제3 팽창수단(510)은 전자식 2웨이 팽창 밸브일 수 있다.
증발기(500)는 제1 라인(L1)을 따라서 압축기(100)로 이동하는 냉매와 공조케이스(VC1) 내부를 유동하는 공기를 열교환시킬 수 있다. 이를 통해 차량 실내의 냉방을 수행할 수 있다.
증발기(500)와 응축기(200)는 공조케이스(VC1) 내부에 서로 일정 간격으로 이격되어 설치될 수 있다. 이 경우, 공조케이스(VC1) 내의 공기유동방향의 상류측에서부터 증발기(500)와 응축기(200)가 순차적으로 배치될 수 있다.
공조케이스(VC1) 내부에서 증발기(500)와 응축기(200)의 사이에는, 응축기(200)를 우회하는 공기의 양과 응축기(200)를 통과하는 공기의 양을 조절하는 온도조절도어(DR)가 설치될 수 있다.
또한, 공조케이스(VC1) 내부에는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 히터(HT)가 설치될 수 있다. PTC 히터(HT)는 응축기(200)와 함께 공조케이스(VC1) 내부에 배치되어 공기를 가열하는 수단으로 사용되며, 응축기(200)로 차량 공조에 필요한 온도가 충족되지 않는 경우 이를 보완하는 수단으로 사용될 수 있다.
내부열교환기(600)는 베이퍼 인젝션 모듈(1000)에서 배출되어 증발기(500)로 이동하는 냉매와 증발기(500)를 통과해 압축기(100)로 이동하는 냉매를 열교환시킬 수 있다. 그리하여, 제1 열교환기(300)와 제2 열교환기(400)에 의해 내부열교환기(600)에서의 열교환 온도차(dT)를 크게 가져갈 수 있게 되어 증발기(500)로 유입되기 전의 냉매는 더욱 냉각될 수 있고, 증발기(500)를 통한 냉방 성능이 향상됨과 동시에 냉방 시스템의 효율이 향상될 수 있다.
어큐뮬레이터(700)는 제1 라인(L1)에서 내부열교환기(600)와 압축기(100) 사이에 배치될 수 있다.
어큐뮬레이터(700)는 내부열교환기(600)를 통과한 냉매가 유입되면 냉매를 기액분리하여 압축기(100)로 기상 냉매를 공급할 수 있다.
한편, 제3 열교환기(800)는 내부열교환기(600)을 통과한 냉매와 열매체를 열교환시킬 수 있다. 여기서, 열매체는 차량의 배터리를 통과하는 냉각수를 포함할 수 있으며, 제3 열교환기(800)에서 냉매는 냉각수와 열교환될 수 있다. 이에 따라, 차량용 열관리 시스템은 배터리의 폐열을 열원으로 이용할 수 있다. 실시예에서, 제3 열교환기(800)는 칠러를 포함할 수 있다.
제3 열교환기(800)는 일측이 증발기(500)의 상류에서 제1 라인(L1)에 연결되고, 타측은 증발기(500)의 하류에서 제1 라인(L1)에 연결되는 제1 분기라인(B1)에 배치될 수 있다. 제3 열교환기(800)는 제1 분기라인(B1)을 통해 제1 라인(L1)에 연결될 수 있다. 또한, 제1 분기라인(B1)에는 제3 열교환기(800)의 입구측 상류에 제4 팽창수단(810)이 배치될 수 있다. 제4 팽창수단(810)은 전자식 2웨이 팽창 밸브 또는 기계식 2웨이 팽창 밸브일 수 있다.
베이퍼 인젝션 모듈(4000)에서 배출되어 제1 라인(L1)을 따라 증발기(500)로 이동하는 냉매는 공조모드에 따라 일부가 제1 라인(L1)에서 분기된 제1 분기라인(B1)을 따라 이동하고, 제3 열교환기(800)를 통과해 다시 제1 라인(L1)에서 내부열교환기(600)로 이동하도록 제어될 수 있다.
보조증발기(900)는 베이퍼 인젝션 모듈(4000)을 통과한 냉매를 증발시킬 수 있다.
보조증발기(900)는 일측은 증발기(500)의 상류에서 제1 라인(L1)에 연결되고, 타측은 증발기(500)의 하류에서 제1 라인(L1)에 연결되는 제2 분기라인(B2)에 배치될 수 있다. 보조증발기(900)는 제2 분기라인(B2)을 통해 제1 라인(L1)에 연결될 수 있다. 또한, 제2 분기라인(B2)에는 보조증발기(900)의 입구측 상류에 2방향 전환 밸브(920)와 제5 팽창수단(910)이 배치될 수 있다. 제5 팽창수단(910)은 전자식 2웨이 팽창 밸브, 기계식 2웨이 팽창 밸브, 솔레노이드 기계식 2웨이 팽창 밸브 중 어느 하나일 수 있다.
보조증발기(900)는 공조케이스(VC2) 내부에 설치될 수 있다. 보조증발기(900)는 제1 라인(L1)에서 제2 분기라인(B2)을 따라 이동하는 냉매와 공조케이스(VC2) 내부를 유동하는 공기를 열교환시킬 수 있다. 이를 통해 차량 실내의 냉방을 수행할 수 있다.
실시예에서, 1열측 공조장치를 구성하는 증발기(500)와 별개로 보조증발기(900)는 2열측 공조장치를 구성하도록 제공될 수 있다.
공조케이스(VC2) 내부에는 PTC 히터(HT)가 설치될 수 있다. PTC 히터(HT)는 공조케이스(VC2) 내부에 배치되어 공기를 가열하는 수단으로 사용될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 열관리 시스템의 공조모드에 따른 동작에 대해 설명한다.
도 13에서는 난방모드에서 동작을 개략적으로 나타내고 있다.
도 13을 참조하면, 압축기(100)가 작동하여 압축기(100)에서 고온 고압의 냉매가 배출된다. 압축기(100)에서 배출된 냉매는 제1 라인(L1)을 따라 이동하게 된다. 그리고, 냉매는 응축기(200)를 통과하면서 공조케이스(VC1) 내부를 유동하는 공기와 열교환되고, 이에 따라 가열된 공기는 온풍으로 차량 내부로 공급되어 난방이 수행될 수 있다.
응축기(200)를 통과한 냉매는 제1 라인(L1)을 따라 베이퍼 인젝션 모듈(4000)로 이동하고, 3방향 전환 밸브(4200)에서 제1 유로(CH1)를 따라 이코노마이저(4100)로 유입된다.
제1 유로(CH1)를 따라 이코노마이저(4100)를 통과한 냉매는 제1 팽창수단(4500)을 거치며 팽창되어 제2 라인(L2)으로 배출되고, 제1 열교환기(300)를 통과하면서 냉각수와 열교환되어 증발된다. 그리고, 제1 라인(L1)에서 어큐뮬레이터(700)를 거쳐 다시 압축기(100)로 유입된다.
한편, 제1 내부 분기부(4300)에서 냉매의 일부는 분기되어 제2 유로(CH2)를 따라 이동하고, 제2 팽창수단(4600)을 거치면서 팽창되어 이코노마이저(4100)로 유입된다. 제2 유로(CH2)를 따라 이코노마이저(4100)를 통과한 냉매는 제5 라인(L5)으로 배출되고, 제5 라인(L5)을 따라 이동하여 다시 압축기(100)로 유입된다. 이때, 제5 라인(L5)을 따라 이코노마이저(4100)에서 배출되는 냉매는 기상 냉매일 수 있다.
이처럼 제1 열교환기(300)를 통과하며 전장부품의 폐열을 회수한 냉매가 내부열교환기(600)를 통과하지 않고 바로 압축기(100)로 유입되도록 구성으로써 난방성능을 향상시킬 수 있다.
도 14에서는 냉방모드에서 동작을 개략적으로 나타내고 있다.
도 14를 참조하면, 압축기(100)가 작동하여 압축기에서 고온 고압의 냉매가 배출된다. 압축기(100)에서 배출된 냉매는 응축기(200)를 통과하지 않고 제1 라인(L1)에서 분기된 제4 라인(L4)을 따라 베이퍼 인젝션 모듈(4000)로 이동하게 된다. 이때, 이코노마이저(4100)를 바이패스하게 된다.
베이퍼 인젝션 모듈(4000)에서 냉매는 이코노마이저(4100)를 바이패스하여 제1 팽창수단(4500)을 비팽창상태로 통과한 후 제2 라인(L2)으로 배출되고, 제1 열교환기(300)로 이동하게 된다.
냉매는 제1 열교환기(300)를 통과하며 냉각수와 열교환되어 응축되고, 제3 라인(L3)을 따라 제2 열교환기(400)를 통과하며 추가로 응축되어 베이퍼 인젝션 모듈(4000)로 이동하게 된다. 그리고, 3방향 전환 밸브(4200)에서 제1 유로(CH1)를 따라 이코노마이저(4100)로 유입된다.
제1 유로(CH1)를 따라 이코노마이저(4100)를 통과한 냉매는 제2 내부 분기부(4400)에서 제1 라인(L1)으로 배출되어 내부열교환기(600)를 통과하며 열교환되고, 증발기(500)를 거치며 증발된 냉매는 다시 내부열교환기(600)를 통과한 후 어큐뮬레이터(700)를 거쳐 다시 압축기(100)로 유입된다.
실시예에서, 냉매는 일부가 제1 라인(L1)에서 제1 분기라인(B1)을 따라 제4 팽창수단(810)과 제3 열교환기(800)를 통과하도록 제어될 수 있다. 냉매는 제3 열교환기(800)를 통과하며 냉각수와 열교환된 후 다시 제1 라인(L1)에서 증발기(500)를 통과한 냉매와 합류하여 내부열교환기(600)를 통과하게 된다.
또한, 제1 라인(L1)을 따라 증발기(500)로 이동하는 냉매는 일부가 제2 분기라인(B2)을 따라 제5 팽창수단(910)과 보조증발기(900)를 통과하도록 제어될 수 있다. 냉매는 보조증발기(900)를 통과하며 2열 공조장치를 구성하는 공조케이스(VC2) 내부의 공기와 열교환된 후 다시 제1 라인(L1)에서 1열 공조장치를 구성하는 공조케이스(VC1) 내의 증발기(500)를 통과한 냉매와 합류하여 내부열교환기(600)를 통과하게 된다.
한편, 제1 내부 분기부(4300)에서 냉매의 일부는 분기되어 제2 유로(CH2)를 따라 이동하고, 제2 팽창수단(4600)을 거치면서 팽창되어 이코노마이저(4100)로 유입된다. 제2 유로(CH2)를 따라 이코노마이저(4100)를 통과한 냉매는 제5 라인(L5)으로 배출되고, 제5 라인(L5)을 따라 이동하여 다시 압축기(100)로 유입된다. 이때, 제5 라인(L5)을 따라 이코노마이저(4100)에서 배출되는 냉매는 기상 냉매일 수 있다.
이처럼 제1 열교환기(300)와 제2 열교환기(400)를 통과해 내부열교환기(600)로 이동하는 냉매와 증발기(500)를 통과해 내부열교환기(600)로 이동하는 냉매를 내부열교환기(600)에서 열교환시키는데 있어서, 증발기(500)의 상류에서 냉매가 베이퍼 인젝션 모듈(4000)을 통과하도록 구성함으로써 냉방성능을 향상시킬 수 있다.
도 15에서는 제습모드에서 동작을 개략적으로 나타내고 있다.
도 15를 참조하면, 압축기(100)가 작동하여 압축기에서 고온 고압의 냉매가 배출된다. 압축기(100)에서 배출된 냉매는 제1 라인(L1)을 따라 응축기(200)를 거쳐 베이퍼 인젝션 모듈(4000)로 이동하게 된다.
베이퍼 인젝션 모듈(4000)에서 냉매는 3방향 전환 밸브(4200)를 통해 제1 유로(CH1)를 따라 이코노마이저(4100)로 유입된다.
제1 유로(CH1)를 따라 이코노마이저(4100)를 통과한 냉매는 일부가 제2 내부 분기부(4400)에서 제1 라인(L1)으로 배출되어 내부열교환기(600)를 통과하며 열교환되고, 증발기(500)를 거치며 증발된 냉매는 다시 내부열교환기(600)를 통과한 후 어큐뮬레이터(700)를 거쳐 다시 압축기(100)로 유입된다. 또한, 나머지 냉매는 제1 팽창수단(4500)을 거치며 팽창되어 제2 라인(L2)으로 배출되고, 제1 열교환기(300)를 통과하면서 냉각수와 열교환되어 증발된다. 그리고, 제1 라인(L1)에서 어큐뮬레이터(700)를 거쳐 다시 압축기(100)로 유입된다.
한편, 제1 내부 분기부(4300)에서 냉매의 일부는 분기되어 제2 유로(CH2)를 따라 이동하고, 제2 팽창수단(4600)을 거치면서 팽창되어 이코노마이저(4100)로 유입된다. 제2 유로(CH2)를 따라 이코노마이저(4100)를 통과한 냉매는 제5 라인(L5)으로 배출되고, 제5 라인(L5)을 따라 이동하여 다시 압축기(100)로 유입된다. 이때, 제5 라인(L5)을 따라 이코노마이저(4100)에서 배출되는 냉매는 기상 냉매일 수 있다.
도 16 및 도 17에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 열관리 시스템과 베이퍼 인젝션 모듈(5000)을 개략적으로 나타내고 있다.
베이퍼 인젝션 모듈(5000)은 이코노마이저(5100)의 제1 입구(5110)와 제1 출구(5120)에 연결되는 제1 팽창수단 그룹(G1)과 이코노마이저(5100)의 제2 입구(5130)와 제2 출구(5140)에 연결되는 제2 팽창수단 그룹(G2)을 포함할 수 있다.
제1 팽창수단 그룹(G1)은 이코노마이저(5100)의 제1 입구(5110)와 제1 출구(5120)에 연결된 제1 유로(CH1), 제1 유로(CH1)에서 제1 입구(5110)의 상류측에 배치되는 4방향 전환 밸브(5200)와 제1 내부 분기부(5300), 제1 유로(CH1)에서 제1 출구(5120)의 하류측에 배치되는 제2 내부 분기부(5400)와 제1 팽창수단(5500) 및 제1 팽창수단(5500)과 4방향 전환 밸브(5200)를 연결하는 연결 유로(CH3)를 포함할 수 있다.
제1 유로(CH1)는 4방향 전환 밸브(5200)를 통해 응축기(200)의 출구측의 제1 라인(L1) 및 제2 열교환기(400)의 출구측의 제3 라인(L3)과 각각 연결될 수 있다. 또한, 제1 유로(CH1)는 제2 내부 분기부(5400)를 통해 내부열교환기(600)의 입구측의 제1 라인(L1)과 연결되고, 제1 팽창수단(5500)을 통해 제1 열교환기(300)의 입구측의 제2 라인(L2)과 연결될 수 있다. 또한, 제1 유로(CH1)와 연결 유로(CH3)는 4방향 전환 밸브(5200)와 제1 팽창수단(5500)을 통해 상호 연결될 수 있다. 그리고, 제1 팽창수단(5500)은 전자식 3웨이 팽창 밸브일 수 있다.
제2 팽창수단 그룹(G2)은 제1 내부 분기부(5300)에서 분기되어 이코노마이저(5100)의 제2 입구(5130)와 제2 출구(5140)에 연결된 제2 유로(CH2), 및 제2 유로(CH2)에서 제2 입구(5130)의 상류측에 배치되는 제2 팽창수단(5600)을 포함할 수 있다.
제2 유로(CH2)는 제5 라인(L5)과 연결될 수 있다. 그리고, 제2 팽창수단(5600)은 전자식 2웨이 팽창 밸브일 수 있다.
이에 따라, 베이퍼 인젝션 모듈(5000)은 응축기(200)를 통과한 제1 라인(L1) 및 제2 열교환기(400)를 통과한 제3 라인(L3)과 4방향 전환 밸브(5200)를 통해 연결되고, 제1 열교환기(300)를 통과한 제2 라인(L2)과 제1 팽창수단(5500)을 통해 연결되고, 내부열교환기(600)를 통과한 제1 라인(L1)과 제2 내부 분기부(5400)를 통해 연결될 수 있다.
즉, 도 11의 실시예에 따른 베이퍼 인젝션 모듈(4000)에서 제1 팽창수단 그룹(G1)이 3방향 전환 밸브(4200)로 구성되는 것과 달리, 본 실시예에 따른 베이퍼 인젝션 모듈(5000)은 제1 팽창수단 그룹(G1)이 4방향 전환 밸브(5200)로 구성되는 점에서 차이가 있다. 또한, 3웨이 팽창 밸브 타입을 갖는 제1 팽창수단(5500)이 4방향 전환 밸브(5200)와 연결 유로(CH3)를 통해 연결되어 바이패스 유로를 구성하는 점에서 차이가 있다.
도 18에서는 난방모드에서 동작을 개략적으로 나타내고 있다.
도 18에서 개시하는 난방모드에서의 동작은 도 13에서 개시하는 실시예에 따른 난방모드에서의 동작과 실질적으로 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
즉, 도 13에서 개시하는 난방모드에서의 동작이 응축기(200)를 통과한 냉매가 베이퍼 인젝션 모듈(4000)에서 3방향 전환 밸브(4200)로 유입되어 제1 유로(CH1)와 제2 유로(CH2)로 이동하는 구성인데 반해, 도 18에서 개시하는 난방모드에서의 동작은 3방향 전환 밸브(4200) 대신 4방향 전환 밸브(5200)를 사용하는 점에서 차이가 있다.
도 19에서는 냉방모드에서 동작을 개략적으로 나타내고 있다.
도 19를 참조하면, 압축기(100)가 작동하여 압축기에서 고온 고압의 냉매가 배출된다. 압축기(100)에서 배출된 냉매는 제1 라인(L1)을 따라 응축기(200)를 통과하여 베이퍼 인젝션 모듈(5000)로 이동하게 된다.
베이퍼 인젝션 모듈(5000)에서 냉매는 4방향 전환 밸브(5200)를 통해 연결 유로(CH3)를 따라 제1 팽창수단(5500)을 비팽창상태로 통과한 후 제2 라인(L2)으로 배출되고, 제1 열교환기(300)로 이동하게 된다.
냉매는 제1 열교환기(300)를 통과하며 냉각수와 열교환되어 응축되고, 제3 라인(L3)을 따라 제2 열교환기(400)를 통과하며 추가로 응축되어 다시 베이퍼 인젝션 모듈(5000)로 이동하게 된다. 그리고, 4방향 전환 밸브(5200)에서 제1 유로(CH1)를 따라 이코노마이저(5100)로 유입된다.
제1 유로(CH1)를 따라 이코노마이저(5100)를 통과한 냉매는 제2 내부 분기부(5400)에서 제1 라인(L1)으로 배출되어 내부열교환기(600)를 통과하며 열교환되고, 증발기(500)를 거치며 증발된 냉매는 다시 내부열교환기(600)를 통과한 후 어큐뮬레이터(700)를 거쳐 다시 압축기(100)로 유입된다.
실시예에서, 냉매는 일부가 제1 라인(L1)에서 제1 분기라인(B1)을 따라 제4 팽창수단(810)과 제3 열교환기(800)를 통과하도록 제어될 수 있다. 냉매는 제3 열교환기(800)를 통과하며 냉각수와 열교환된 후 다시 제1 라인(L1)에서 증발기(500)를 통과한 냉매와 합류하여 내부열교환기(600)를 통과하게 된다.
또한, 제1 라인(L1)을 따라 증발기(500)로 이동하는 냉매는 일부가 제2 분기라인(B2)을 따라 제5 팽창수단(910)과 보조증발기(900)를 통과하도록 제어될 수 있다. 냉매는 보조증발기(900)를 통과하며 2열 공조장치를 구성하는 공조케이스(VC2) 내부의 공기와 열교환된 후 다시 제1 라인(L1)에서 1열 공조장치를 구성하는 공조케이스(VC1) 내의 증발기(500)를 통과한 냉매와 합류하여 내부열교환기(600)를 통과하게 된다.
한편, 제1 내부 분기부(5300)에서 냉매의 일부는 분기되어 제2 유로(CH2)를 따라 이동하고, 제2 팽창수단(5600)을 거치면서 팽창되어 이코노마이저(5100)로 유입된다. 제2 유로(CH2)를 따라 이코노마이저(5100)를 통과한 냉매는 제5 라인(L5)으로 배출되고, 제5 라인(L5)을 따라 이동하여 다시 압축기(100)로 유입된다.
도 20에서는 제습모드에서 동작을 개략적으로 나타내고 있다.
도 20을 참조하면, 압축기(100)가 작동하여 압축기에서 고온 고압의 냉매가 배출된다. 압축기(100)에서 배출된 냉매는 제1 라인(L1)을 따라 응축기(200)를 거쳐 베이퍼 인젝션 모듈(5000)로 이동하게 된다.
베이퍼 인젝션 모듈(5000)에서 냉매는 4방향 전환 밸브(5200)를 통해 제1 유로(CH1)를 따라 이코노마이저(5100)로 유입된다.
제1 유로(CH1)를 따라 이코노마이저(5100)를 통과한 냉매는 일부가 제2 내부 분기부(5400)에서 제1 라인(L1)으로 배출되어 내부열교환기(600)를 통과하며 열교환되고, 증발기(500)를 거치며 증발된 냉매는 다시 내부열교환기(600)를 통과한 후 어큐뮬레이터(700)를 거쳐 다시 압축기(100)로 유입된다. 또한, 나머지 냉매는 제1 팽창수단(5500)을 거치며 팽창되어 제2 라인(L2)으로 배출되고, 제1 열교환기(300)를 통과하면서 냉각수와 열교환되어 증발된다. 그리고, 제1 라인(L1)에서 어큐뮬레이터(700)를 거쳐 다시 압축기(100)로 유입된다.
한편, 제1 내부 분기부(5300)에서 냉매의 일부는 분기되어 제2 유로(CH2)를 따라 이동하고, 제2 팽창수단(5600)을 거치면서 팽창되어 이코노마이저(5100)로 유입된다. 제2 유로(CH2)를 따라 이코노마이저(5100)를 통과한 냉매는 제5 라인(L5)으로 배출되고, 제5 라인(L5)을 따라 이동하여 다시 압축기(100)로 유입된다. 이때, 제5 라인(L5)을 따라 이코노마이저(5100)에서 배출되는 냉매는 기상 냉매일 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 수정과 변경에 관계된 차이점들을 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (21)

  1. 냉매를 압축하여 토출하는 압축기;
    상기 압축기에서 토출된 냉매를 응축시키는 응축기;
    복수개의 팽창수단과 단일의 기액분리기를 포함하고, 냉매라인을 따라 유입되는 냉매중 기상 냉매를 상기 압축기로 유입시키는 베이퍼 인젝션 모듈;
    상기 베이퍼 인젝션 모듈을 통과하거나 바이패스한 냉매와 열매체를 열교환시키는 제1 열교환기;
    상기 제1 열교환기를 통과한 냉매와 외기를 열교환시키는 제2 열교환기; 및
    상기 베이퍼 인젝션 모듈을 통과한 냉매를 증발시키는 증발기;
    를 포함하며,
    상기 응축기를 통과한 냉매는 냉방모드시에 상기 기액분리기를 바이패스하여 상기 제1 열교환기로 유입입되고, 난방모드시에 상기 기액분리기를 통과하여 상기 제1 열교환기로 유입되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 열교환기를 통과하여 상기 베이퍼 인젝션 모듈로 이동하는 냉매와 상기 증발기를 통과하여 상기 압축기로 이동하는 냉매를 열교환시키는 내부열교환기를 더 포함하는 차량용 열관리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 베이퍼 인젝션 모듈은 상기 기액분리기의 냉매 입구와 연결되는 제1 팽창수단 그룹과 상기 기액분리기의 액상 냉매 출구와 연결되는 제2 팽창수단 그룹을 포함하며,
    상기 응축기를 통과한 냉매를 상기 제1 팽창수단 그룹 및 상기 제2 팽창수단 그룹과 연결시키는 제1 분기수단을 포함하는 차량용 열관리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 팽창수단 그룹은 상기 냉매 입구에 연결된 제1 유로에 배치되는 제1 팽창수단, 상기 냉매 입구와 상기 제1 팽창수단 사이에 배치되는 제2 분기수단, 상기 제2 분기수단과 연결되어 상기 제1 유로에서 분기된 제2 유로에 배치되는 제2 팽창수단을 포함하고,
    상기 제2 팽창수단 그룹은 상기 액상 냉매 출구에 연결된 제3 유로에 배치되는 제3 팽창수단, 상기 액상 냉매 출구와 상기 제3 팽창수단 사이에 배치되는 제3 분기수단을 포함하며,
    상기 제1 분기수단은 상기 제1 유로의 선단에 배치되어 바이패스 유로를 통해 상기 제3 팽창수단과 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    난방모드에서 상기 제1 팽창수단은 상기 제1 유로를 개방하고 상기 제3 팽창수단은 상기 바이패스 유로를 차단하여 상기 응축기에서 배출된 냉매는 상기 제1 팽창수단을 통과해 상기 기액분리기로 유입되며,
    상기 기액분리기에서 분리된 기상 냉매는 상기 압축기로 이동하고,
    상기 기액분리기에서 분리된 액상 냉매는 상기 제3 팽창수단과 상기 제1 열교환기를 통과해 상기 압축기로 이동하는 차량용 열관리 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    냉방모드에서 상기 제1 팽창수단은 상기 제1 유로를 차단하고 상기 제3 팽창수단은 상기 바이패스 유로를 개방하여 상기 응축기에서 배출된 냉매는 상기 제3 팽창수단을 통과해 상기 제1 열교환기, 상기 제2 열교환기, 상기 내부열교환기 및 상기 제2 팽창수단을 거쳐 상기 기액분리기로 유입되며,
    상기 기액분리기에서 분리된 기상 냉매는 상기 압축기로 이동하고,
    상기 기액분리기에서 분리된 액상 냉매는 상기 냉매라인을 따라 상기 증발기와 상기 내부열교환기를 통과해 상기 압축기로 이동하는 차량용 열관리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기액분리기에서 분리된 액상 냉매는 일부가 상기 냉매라인에서 분기된 제1 분기라인을 따라 제3 열교환기를 통과해 상기 내부열교환기로 이동하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제1 팽창수단 그룹은 상기 냉매 입구에 연결된 제1 유로에 배치되는 제1 팽창수단을 포함하고,
    상기 제2 팽창수단 그룹은 상기 액상 냉매 출구에 연결된 제3 유로에 배치되는 제3 팽창수단, 및 상기 액상 냉매 출구와 상기 제3 팽창수단 사이에 배치되는 제3 분기수단을 포함하며,
    상기 제1 분기수단은 상기 제1 유로의 선단에 배치되어 바이패스 유로를 통해 상기 제3 팽창수단과 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 베이퍼 인젝션 모듈은 상기 제1 분기수단을 통해 상기 제1 유로가 상기 응축기를 통과한 냉매라인과 연결되고, 상기 제1 팽창수단과 연결되어 상기 제1 유로에서 분기된 제2 유로가 상기 내부열교환기를 통과한 냉매라인과 연결되며, 상기 제3 팽창수단을 통해 상기 제1 열교환기를 통과한 냉매라인과 연결되고, 상기 제3 분기수단과 연결되어 상기 제3 유로에서 분기된 제4 유로가 상기 증발기를 통과한 냉매라인과 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 제1 팽창수단 그룹은 상기 냉매 입구에 연결된 제1 유로에 배치되는 제1 팽창수단을 포함하고,
    상기 제2 팽창수단 그룹은 상기 액상 냉매 출구에 연결된 제3 유로에 배치되는 제3 팽창수단, 상기 액상 냉매 출구와 상기 제3 팽창수단 사이에서 상기 제3 유로에 배치되는 제3 분기수단을 포함하고,
    상기 제1 분기수단은 상기 제1 유로의 선단에 배치되어 바이패스 유로를 통해 상기 제3 팽창수단과 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 분기수단은 4방향 전환 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.
  12. 냉매를 압축하여 토출하는 압축기;
    상기 압축기에서 토출된 냉매를 응축시키는 응축기;
    복수개의 팽창수단과 단일의 이코노마이저를 포함하고, 냉매라인을 따라 유입되는 냉매중 기상 냉매를 상기 압축기로 유입시키는 베이퍼 인젝션 모듈;
    상기 베이퍼 인젝션 모듈을 통과하거나 상기 베이퍼 인젝션 모듈을 바이패스한 냉매와 열매체를 열교환시키는 제1 열교환기;
    상기 제1 열교환기를 통과한 냉매와 외기를 열교환시키는 제2 열교환기; 및
    상기 베이퍼 인젝션 모듈을 통과한 냉매를 증발시키는 증발기;
    를 포함하는 차량용 열관리 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 베이퍼 인젝션 모듈을 통과하여 상기 증발기로 이동하는 냉매와 상기 증발기를 통과하여 상기 압축기로 이동하는 냉매를 열교환시키는 내부열교환기를 더 포함하는 차량용 열관리 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 베이퍼 인젝션 모듈은 상기 이코노마이저의 제1 입구 및 제1 출구와 연결되는 제1 팽창수단 그룹과 상기 이코노마이저의 제2 입구 및 제2 출구와 연결되는 제2 팽창수단 그룹을 포함하는 차량용 열관리 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 팽창수단 그룹은 상기 제1 입구와 상기 제1 출구에 연결된 제1 유로, 상기 제1 유로에서 상기 제1 입구의 상류측에 배치되는 3방향 전환 밸브와 제1 내부 분기부, 상기 제1 유로에서 상기 제1 출구의 하류측에 배치되는 제2 내부 분기부와 제1 팽창수단을 포함하고,
    상기 제2 팽창수단 그룹은 상기 제1 내부 분기부에서 분기되어 상기 제2 입구와 상기 제2 출구에 연결된 제2 유로, 및 상기 제2 유로서 상기 제2 입구의 상류측에 배치되는 제2 팽창수단을 포함하는 차량용 열관리 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 베이퍼 인젝션 모듈은 상기 응축기를 통과한 냉매라인 및 상기 제2 열교환기를 통과한 냉매라인과 상기 3방향 전환 밸브를 통해 연결되고, 상기 압축기를 통과한 냉매라인 및 상기 제1 열교환기를 통과한 냉매라인과 상기 제1 팽창수단을 통해 연결되고, 상기 내부열교환기를 통과한 냉매라인과 상기 제2 내부 분기부를 통해 연결되는 차량용 열관리 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    난방모드에서 상기 압축기에서 토출된 냉매는 상기 응축기를 통과해 상기 3방향 전환 밸브를 거쳐 상기 이코노마이저로 유입되며,
    상기 제1 유로를 따라서 상기 이코노마이저를 통과한 냉매는 상기 제2 내부 분기부와 상기 제1 팽창수단을 거쳐 상기 베이퍼 인젝션 모듈에서 배출되고, 상기 냉매라인을 따라 상기 제1 열교환기를 통과해 상기 압축기로 이동하고,
    상기 제2 유로를 따라서 상기 제2 팽창수단을 거친 냉매는 상기 이코노마이저를 통과해 상기 베이퍼 인젝션 모듈에서 배출되고, 상기 압축기로 이동하도록 구성되는 차량용 열관리 시스템.
  18. 제15항에 있어서,
    냉방모드에서 상기 압축기에서 토출된 냉매는 상기 응축기를 우회하여 상기 제1 팽창수단, 상기 제1 열교환기, 상기 제2 열교환기 및 상기 3방향 전환 밸브를 거쳐 상기 이코노마이저로 유입되며,
    상기 제1 유로를 따라서 상기 이코노마이저를 통과한 냉매는 상기 제2 내부 분기부를 거쳐 상기 베이퍼 인젝션 모듈에서 배출되고, 상기 냉매라인을 따라 상기 증발기와 상기 내부열교환기를 통과해 상기 압축기로 이동하고,
    상기 제2 유로를 따라서 상기 제2 팽창수단을 거쳐 상기 이코노마이저를 통과한 냉매는 상기 베이퍼 인젝션 모듈에서 배출되고, 상기 압축기로 이동하도록 구성되는 차량용 열관리 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 베이퍼 인젝션 모듈에서 배출되어 상기 냉매라인을 따라 상기 증발기로 이동하는 냉매는 일부가 상기 냉매라인에서 분기된 제1 분기라인을 따라 제3 열교환기를 통과해 상기 내부열교환기로 이동하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 제1 팽창수단 그룹은 상기 제1 입구와 상기 제1 출구에 연결된 제1 유로, 상기 제1 유로에서 상기 제1 입구의 상류측에 배치되는 4방향 전환 밸브와 제1 내부 분기부, 상기 제1 유로에서 상기 제1 출구의 하류측에 배치되는 제2 내부 분기부와 제1 팽창수단, 및 상기 제1 팽창수단과 상기 4방향 전환 밸브를 연결하는 연결 유로를 포함하고,
    상기 제2 팽창수단 그룹은 상기 제1 내부 분기부에서 분기되어 상기 제2 입구와 상기 제2 출구에 연결된 제2 유로, 상기 제2 유로에서 상기 제2 입구의 상류측에 배치되는 제2 팽창수단을 포함하는 차량용 열관리 시스템.
  21. 제1항 또는 제12항에 있어서,
    상기 증발기의 하류측과 상류측에서 상기 냉매라인과 연결되는 제2 분기라인에 배치되는 보조증발기를 더 포함하며,
    상기 증발기는 1열측 공조장치를 구성하고 상기 보조증발기는 2열측 공조장치를 구성하는 것을 특징으로 하는 차량용 열관리 시스템.
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