KR101566318B1 - Heat pump system for vehicle - Google Patents
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Abstract
냉,난방시 고효율 및 고성능을 가지며 압축기의 구동없이 운전이 가능하고 실외 열교환기의 아이싱 문제를 해결함과 아울러 저온에서도 구동 가능한 개선된 구조를 갖는 차량용 히트펌프 시스템이 개시된다. 차량용 히트펌프 시스템은 제1 냉매 순환라인에 설치되어 냉매를 압축하여 배출하는 압축기와, 공조케이스의 외부에 설치되어 제1 냉매 순환라인을 순환하는 냉매와 실외 공기를 열교환시키는 제1 실외 열교환기와, 제1 냉매 순환라인을 유동하는 냉매를 교축하는 제1 열팽창밸브와, 공조케이스의 내부에 설치되어 공조케이스 내부의 공기와 제1 냉매 순환라인을 유동하는 냉매를 열교환시키는 증발기와, 제1 냉매 순환라인에서 분기되어 압축기와 연결되는 제2 냉매 순환라인과, 공조케이스의 외부에 배치되며 제2 냉매 순환라인을 순환하는 냉매와 실외 공기를 열교환시키는 제2 실외 열교환기와, 제2 냉매 순환라인을 유동하는 냉매와 열교환하는 냉각수가 유동되는 냉각수 순환라인과, 제2 냉매 순환라인을 유동하는 냉매와 냉각수 순환라인을 유동하는 냉각수를 열교환 시키는 쿨런트-냉매 열교환기와, 제2 실외 열교환기와 쿨런트-냉매 열교환기의 사이에 설치되는 제2 열팽창밸브 및 냉각수 순환라인에 설치되고 공조케이스의 내부에 배치되어 공조케이스 내부의 공기와 냉각수 순환라인을 유동하는 냉각수를 열교환시키는 냉각수 열교환기를 포함한다. 따라서, 냉,난방 시 교효율 및 고성능의 히트펌프 시스템을 운영할 수 있고, 실외 열교환기의 아이싱 발생으로 인한 난방 운전시간의 제한 문제를 해결할 수 있다. 아울러, 냉,난방 시 제습의 기능을 수행할 수 있고, 저온에서도 원활한 구동이 가능해지며, 냉각수 열교환기를 통해 자체 냉난방이 어느 정도 가능해짐에 따라 차량의 전력 소모를 최소화하고 효율적인 냉난방 운전을 수행할 수 있다.Disclosed is a heat pump system for a vehicle having a high efficiency and high performance at the time of cooling and heating, capable of operation without driving a compressor, solving an icing problem of an outdoor heat exchanger, and capable of being driven at a low temperature. A first outdoor heat exchanger installed outside the air conditioning case for exchanging heat between outdoor air and a refrigerant circulating through the first refrigerant circulation line; A first thermal expansion valve disposed inside the air conditioning case for exchanging heat between the air in the air conditioning case and the refrigerant flowing through the first refrigerant circulation line; A second outdoor heat exchanger disposed outside the air conditioning case for exchanging heat between the outdoor air and the refrigerant circulating through the second refrigerant circulation line; A cooling water circulation line through which cooling water for heat-exchanging with a refrigerant flowing therein flows, a refrigerant circulating through the second refrigerant circulation line, A coolant-refrigerant heat exchanger for exchanging heat between the coolant and the coolant; and a second thermal expansion valve and a coolant-water circulation line provided between the second outdoor heat exchanger and the coolant-refrigerant heat exchanger, And a cooling water heat exchanger for exchanging heat with the cooling water flowing through the cooling water circulation line. Accordingly, it is possible to operate the heat pump system with high efficiency and high performance in the cooling and heating, and to solve the problem of the limitation of the heating operation time due to the icing of the outdoor heat exchanger. In addition, it is possible to perform the function of dehumidification in the case of cooling and heating, to be able to smoothly drive at a low temperature, and the cooling / heating operation can be performed through the cooling water heat exchanger to a certain extent, so that the power consumption of the vehicle can be minimized, have.
Description
본 발명은 차량용 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 냉매사이클을 이용하여 냉매의 유동방향을 전환함으로써 냉방과 난방을 선택적으로 수행할 수 있는 차량용 히트펌프 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a heat pump system for a vehicle, and more particularly, to a heat pump system for a vehicle capable of selectively performing cooling and heating by switching the direction of a refrigerant flow using one refrigerant cycle.
일반적으로, 차량용 공조장치는 차량의 실내를 냉방하기 위한 냉방시스템과, 차량의 실내를 난방하기 위한 난방시스템을 포함하여 이루어진다. 냉방시스템은 냉매사이클의 증발기 측에서 증발기의 외부를 거치는 공기를 증발기의 내부에서 유동되는 냉매와 열교환시켜 냉기로 바꾸어 차량 실내를 냉방한다. 아울러, 난방시스템은 냉각수 사이클의 히터코어 측에서 히터코어 외부를 거치는 공기를 히터코어의 내부에서 유동되는 냉각수와 열교환시켜 온기로 바꾸어 차량 실내를 난방하도록 구성된다.2. Description of the Related Art Generally, an air conditioner for a vehicle includes a cooling system for cooling the interior of a vehicle and a heating system for heating the interior of the vehicle. In the cooling system, air passing through the outside of the evaporator at the evaporator side of the refrigerant cycle is exchanged with the refrigerant flowing inside the evaporator, and the refrigerant is cooled to cool the inside of the vehicle. In addition, the heating system is configured to heat the interior of the vehicle by changing the air passing through the heater core from the heater core side of the cooling water cycle to the heat exchanged with the cooling water flowing inside the heater core.
한편, 전술한 차량용 공조장치와는 다른 것으로, 하나의 냉매사이클을 이용하여 냉매의 유동방향을 전환함으로써, 냉방과 난방을 선택적으로 수행할 수 있는 히트펌프 시스템이 적용되고 있다. 이러한 히트펌프 시스템은 공조케이스 내부에 설치되어 차량 실내로 송풍되는 공기와 열교환하기 위한 실내 열교환기와, 공조케이스 외부에서 열교환하기 위한 실외 열교환기 및 냉매의 유동방향을 전환할 수 있는 방향조절밸브를 구비한다. 따라서, 방향조절밸브에 의한 냉매의 유동방향에 따라 냉방모드가 가동될 경우에 실내 열교환기가 냉방용 열교환기의 기능을 수행하게 되며, 난방모드가 가동될 경우에는 실내 열교환기가 난방용 열교환기의 기능을 수행하게 된다.On the other hand, a heat pump system which can selectively perform cooling and heating by switching the flow direction of refrigerant by using one refrigerant cycle is applied, unlike the above-described vehicle air conditioner. The heat pump system includes an indoor heat exchanger installed inside the air conditioner case for exchanging heat with air blown into the passenger compartment, an outdoor heat exchanger for exchanging heat outside the air conditioner case, and a direction control valve for switching the flow direction of the refrigerant do. Therefore, when the cooling mode is operated according to the flow direction of the refrigerant by the direction control valve, the indoor heat exchanger performs the function of the cooling heat exchanger. When the heating mode is activated, the indoor heat exchanger functions as the heating heat exchanger .
도 1은 종래의 차량용 히트펌프 시스템의 개략적인 구성을 도시한 것이다.Fig. 1 shows a schematic configuration of a conventional vehicular heat pump system.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 차량용 히트펌프 시스템은 압축기(30)와, 고압측 열교환기(32)와, 제1 팽창밸브(34) 및 제1 바이패스 밸브(36)와, 실외 열교환기(48)와, 저압측 열교환기(60)와, 어큐뮬레이터(62)와, 내부 열교환기(50)와, 제2 팽창밸브(56) 및 제2 바이패스 밸브(58)를 포함한다.1, a conventional vehicular heat pump system includes a
압축기(30)는 냉매를 압축하고 토출하는 기능을 수행하며, 고압측 열교환기(32)는 압축기(30)로부터 토출되는 냉매를 방열시킨다. 제1 팽창밸브(34) 및 제1 바이패스 밸브(36)는 병렬구조로 설치되어 고압측 열교환기(32)를 통과한 냉매를 선택적으로 통과시키며, 실외 열교환기(48)는 제1 팽창밸브(34) 또는 제1 바이패스 밸브(36)를 통과한 냉매를 실외에서 열교환시킨다. 아울러, 저압측 열교환기(60)는 실외 실외 열교환기(48)를 통과한 냉매를 증발시키며, 어큐뮬레이터(62)는 저압측 열교환기(60)를 통과한 냉매를 기상과 액상의 냉매로 분리한다. 또한, 내부 열교환기(50)는 저압측 열교환기(60)로 공급되는 냉매와 압축기(30)로 복귀하는 냉매를 열교환시키고, 제2 팽창밸브(56)는 저압측 열교환기(60)로 공급되는 냉매를 선택적으로 팽창시키며, 제2 바이패스 밸브(58)는 제2 팽창밸브(56)와 병렬로 설치되어 실외열교환기(48)의 출구 측과 어큐뮬레이터(62)의 입구 측을 선택적으로 연결한다.The compressor (30) compresses and discharges the refrigerant, and the high-pressure side heat exchanger (32) dissipates the refrigerant discharged from the compressor (30). The
이 경우, 설명되지 않은 도면부호 10은 고압측 열교환기(32)와 저압측 열교환기(60)가 내장되는 공조케이스이고, 도면부호 12는 냉기와 온기의 혼합량을 조절하는 템프도어이며, 도면부호 20은 공조케이스(10)의 입구에 설치되는 송풍기를 각각 나타낸다.In this case,
이와 같이 구성된 종래의 차량용 히트펌프 시스템은, 히트펌프 모드(난방모드)일 때, 제1 바이패스 밸브(36) 및 제2 팽창밸브(56)가 폐쇄되고, 제1 팽창밸브(34) 및 제2 바이패스 밸브(58)가 개방된다. 또한, 템프도어(12)는 도 1처럼 동작한다. 따라서, 압축기(30)로부터 토출되는 냉매는 고압측 열교환기(32), 제1 팽창밸브(34), 실외 열교환기(48), 내부 열교환기(50)의 고압부(52), 제2 바이패스 밸브(58), 어큐뮬레이터(62) 및 내부 열교환기(50)의 저압부(54)를 차례로 거쳐 압축기(30)로 복귀한다. 즉, 고압측 열교환기(32)가 난방기의 역할을 하게 되고, 실외 열교환기(48)는 증발기의 역할을 하게 된다.The
한편, 에어컨 모드(냉방모드)일 때, 제1 바이패스 밸브(36) 및 제2 팽창밸브(56)는 개방되고, 제1 팽창밸브(34) 및 제2 바이패스 밸브(58)는 폐쇄된다. 또한, 템프도어(12)는 고압측 열교환기(32)의 통로를 폐쇄한다. 따라서, 압축기(30)로부터 토출되는 냉매는 고압측 열교환기(32), 제1 바이패스 밸브(36), 실외 열교환기(48), 내부 열교환기(50)의 고압부(52), 제2 팽창밸브(56), 저압측 열교환기(60), 어큐뮬레이터(62) 및 내부 열교환기(50)의 저압부(54)를 차례로 거쳐 압축기(30)로 복귀한다. 즉, 저압측 열교환기(60)가 증발기의 역할을 하게 되고, 템프도어(12)에 의해 폐쇄된 고압측 열교환기(32)는 히트펌프 모드와 동일하게 난방기의 역할을 하게 된다.On the other hand, in the air conditioning mode (cooling mode), the
하지만, 종래의 차량용 히트펌프 시스템은 냉,난방 운전 시 항시 압축기(30)를 구동시켜야 하므로 전력의 소모가 큰 문제점이 있었으며, 제습 운전 시 난방 운전 기능을 수행할 수 없는 문제점이 있었다. 아울러, 종래의 차량용 히트펌프 시스템은 난방 시 실외 열교환기에서 아이싱 문제가 발생하였고, 저온에서 히트펌프 시스템의 난방 운전이 원활하게 이루어지지 않는 문제점이 있었다.However, the conventional vehicular heat pump system has a problem in that power consumption is large because the
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 냉,난방시 고효율 및 고성능을 가지며 압축기의 구동없이 운전이 가능하고 실외 열교환기의 아이싱 문제를 해결함과 아울러 저온에서도 구동 가능한 개선된 구조를 갖는 차량용 히트펌프 시스템을 제공한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a high-efficiency and high-performance cooling and heating system, which can operate without a compressor and can solve an icing problem of an outdoor heat exchanger, A vehicle heat pump system is provided.
본 발명에 따른 차량용 히트펌프 시스템은 제1 냉매 순환라인에 설치되어 냉매를 압축하여 배출하는 압축기와, 공조케이스의 외부에 설치되어 제1 냉매 순환라인을 순환하는 냉매와 실외 공기를 열교환시키는 제1 실외 열교환기와, 제1 냉매 순환라인을 유동하는 냉매를 교축하는 제1 열팽창밸브와, 공조케이스의 내부에 설치되어 공조케이스 내부의 공기와 제1 냉매 순환라인을 유동하는 냉매를 열교환시키는 증발기와, 제1 냉매 순환라인에서 분기되어 압축기와 연결되는 제2 냉매 순환라인과, 공조케이스의 외부에 배치되며 제2 냉매 순환라인을 순환하는 냉매와 실외 공기를 열교환시키는 제2 실외 열교환기와, 제2 냉매 순환라인을 유동하는 냉매와 열교환하는 냉각수가 유동되는 냉각수 순환라인과, 제2 냉매 순환라인을 유동하는 냉매와 냉각수 순환라인을 유동하는 냉각수를 열교환 시키는 쿨런트-냉매 열교환기와, 제2 실외 열교환기와 쿨런트-냉매 열교환기의 사이에 설치되는 제2 열팽창밸브 및 냉각수 순환라인에 설치되고 공조케이스의 내부에 배치되어 공조케이스 내부의 공기와 냉각수 순환라인을 유동하는 냉각수를 열교환시키는 냉각수 열교환기를 포함한다.The heat pump system for a vehicle according to the present invention comprises a compressor installed in a first refrigerant circulation line for compressing and discharging a refrigerant, a first heat exchanger installed outside the air conditioner case for exchanging heat between outdoor air and a refrigerant circulating through the first refrigerant circulation line, An evaporator for exchanging heat between the air in the air conditioning case and the refrigerant flowing through the first refrigerant circulation line, and a second thermal expansion valve installed in the air conditioning case for exchanging heat between the refrigerant flowing in the first refrigerant circulation line and the air in the air conditioning case, A second outdoor heat exchanger disposed outside the air conditioning case for exchanging heat between the outdoor air and the refrigerant circulating through the second refrigerant circulation line, A coolant circulation line through which the coolant for heat exchange with the coolant flowing through the coolant circulation line flows, a coolant circulating line through which the coolant circulates in the second coolant circulation line, A coolant-refrigerant heat exchanger for exchanging heat with the cooling water flowing in the line, a second thermal expansion valve and a coolant-water circulation line provided between the second outdoor heat exchanger and the coolant-refrigerant heat exchanger, And a cooling water heat exchanger for exchanging the air inside the case and the cooling water flowing through the cooling water circulation line.
또한, 본 발명의 다른 양상에 따른 차량용 히트펌프 시스템은 제1 냉매 순환라인에 설치되어 냉매를 압축하여 배출하는 압축기와, 공조케이스의 외부에 설치되어 제1 냉매 순환라인을 순환하는 냉매와 실외 공기를 열교환시키는 제1 실외 열교환기와, 제1 냉매 순환라인을 유동하는 냉매를 교축하는 제1 열팽창밸브와, 공조케이스의 내부에 설치되어 공조케이스 내부의 공기와 제1 냉매 순환라인을 유동하는 냉매를 열교환시키는 제1 실내 열교환기와, 제1 냉매 순환라인에서 분기되어 압축기와 연결되는 제2 냉매 순환라인과, 공조케이스의 외부에 배치되며 제2 냉매 순환라인을 순환하는 냉매와 실외 공기를 열교환시키는 제2 실외 열교환기 및 공조케이스의 내부에 배치되어 제2 냉매 순환라인을 유동하는 냉매와 공조케이스 내부의 공기를 열교환 시키는 제2 실내 열교환기를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a vehicular heat pump system comprising: a compressor installed in a first refrigerant circulation line for compressing and discharging a refrigerant; a refrigerant circulating in the first refrigerant circulation line, A first thermal expansion valve disposed in the air conditioning case for circulating air inside the air conditioning case and a refrigerant flowing through the first refrigerant circulation line; A second refrigerant circulation line branched from the first refrigerant circulation line and connected to the compressor, and a second refrigerant circulation line disposed outside the air conditioner case for exchanging heat between the refrigerant circulating through the second refrigerant circulation line and outdoor air The second outdoor heat exchanger and the air inside the air conditioner case are disposed inside the air conditioner case to exchange heat between the refrigerant flowing through the second refrigerant circulation line and the air inside the air conditioner case Claim include a second indoor heat.
본 발명에 따른 차량용 히트펌프 시스템은 냉,난방 시 교효율 및 고성능의 히트펌프 시스템을 운영할 수 있고, 실외 열교환기의 아이싱 발생으로 인한 난방 운전시간의 제한 문제를 해결할 수 있다. 아울러, 냉,난방 시 제습의 기능을 수행할 수 있고, 저온에서도 원활한 구동이 가능해진다.The heat pump system for a vehicle according to the present invention can operate a heat pump system with high efficiency and high performance in cooling and heating and solve the problem of limitation of the heating operation time due to icing of the outdoor heat exchanger. In addition, it is possible to perform the function of dehumidification in the case of cooling and heating, and it is possible to perform smooth driving even at a low temperature.
또한, 본 발명에 따른 차량용 히트펌프 시스템은 압축기의 구동이 정지되어도 냉각수 순환라인의 냉각수가 갖고 있는 잠열이 축열 또는 축냉 기능을 수행하여, 냉각수 열교환기를 통해 자체 냉난방이 어느 정도 가능해짐에 따라 차량의 전력 소모를 최소화하고 효율적인 냉난방 운전을 수행할 수 있다.Further, in the heat pump system for a vehicle according to the present invention, the latent heat of the cooling water in the cooling water circulation line functions as a heat storage or a cooling function even when the compressor is stopped, and the cooling / The power consumption can be minimized and efficient cooling and heating operation can be performed.
도 1은 종래의 차량용 히트펌프 시스템의 개략적인 구성을 도시한 것이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 개략적인 구성을 도시한 것이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 냉방 모드를 도시한 것이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 자동온도조절 모드를 도시한 것이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 최대난방 모드를 도시한 것이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 제습난방 모드를 도시한 것이며,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 축냉 모드를 도시한 것이고,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 축열 모드를 도시한 것이며,
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 개략적인 구성을 도시한 것이고,
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 냉방 모드를 도시한 것이며,
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 자동온도조절 모드를 도시한 것이고,
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 최대난방 모드를 도시한 것이며,
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 제습난방 모드를 도시한 것이다.Fig. 1 shows a schematic configuration of a conventional heat pump system for a vehicle,
2 shows a schematic configuration of a vehicle heat pump system according to an embodiment of the present invention,
3 shows a cooling mode of a vehicle heat pump system according to an embodiment of the present invention,
FIG. 4 is a view showing an automatic temperature control mode of a heat pump system for a vehicle according to an embodiment of the present invention,
5 illustrates a maximum heating mode of a vehicle heat pump system according to an embodiment of the present invention,
6 illustrates a dehumidifying heating mode of a heat pump system for a vehicle according to an embodiment of the present invention,
FIG. 7 is a view showing a cooling and heating mode of a heat pump system for a vehicle according to an embodiment of the present invention,
8 is a view showing a heat storage mode of a heat pump system for a vehicle according to an embodiment of the present invention,
9 shows a schematic configuration of a vehicle heat pump system according to another embodiment of the present invention,
10 shows a cooling mode of a vehicle heat pump system according to another embodiment of the present invention,
11 is a view showing an automatic temperature control mode of a vehicle heat pump system according to another embodiment of the present invention,
12 shows a maximum heating mode of a vehicle heat pump system according to another embodiment of the present invention,
13 shows a dehumidifying heating mode of a heat pump system for a vehicle according to another embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면에 따라서 차량용 히트펌프 시스템의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the technical configuration of the vehicle heat pump system will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템은 전기자동차 또는 하이브리드 차량 등에 적용되는 것으로서, 제1,2 냉매 순환라인 및 냉각수 순환라인과, 압축기(120)와, 제1 실외 열교환기(110)와, 제1 열팽창밸브(112)와, 증발기(190)와, 제2 실외 열교환기(111)와, 쿨런트-냉매 열교환기(210)와, 제2 열팽창밸브(150)와, 냉각수 열교환기(200)와, 펌프(220) 및 제1,2,3 삼방향 밸브(140)(150)(160)를 포함한다.2, the vehicle heat pump system according to an embodiment of the present invention is applied to an electric vehicle or a hybrid vehicle, and includes a first and a second refrigerant circulation line and a cooling water circulation line, a
또한, 공조케이스(170)의 내부에는 증발기(190)와 냉각수 열교환기(200)가 순차로 설치된다. 상기 냉각수 열교환기(200)는 증발기(190)에 인접하게 설치되며, 냉각수 열교환기(200)가 증발기(190)의 하류 측에 배치된다. 따라서, 자동온도조절 모드 또는 제습난방 모드 시 냉풍과 온풍의 제어에 있어 즉각적인 반응성을 얻을 수 있다. 하지만, 냉각수 열교환기(200)는 증발기(190)로부터 이격되게 배치되고 냉각수 열교환기(200)와 증발기(190)의 사이에 템프도어(180)를 설치하는 것도 가능하다. 만약, 냉각수 열교환기(200)와 증발기(190)를 인접하게 배치하는 경우, 템프도어(180)는 삭제하거나 템프도어(180)의 하류 측 온풍 유로에 별도의 보조 가열수단을 배치하는 것도 가능하다.In addition, an
압축기(120)는 제1 냉매 순환라인에 설치되어 냉매를 압축하여 배출하는 기능을 수행한다. 이 경우, 압축기(120)의 상류 측인 입구 측에는 어큐뮬레이터(130)가 설치된다. 어큐뮬레이터(130)는 압축기(120)로 공급되는 냉매 중에서 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하여 압축기(120)로 기상 냉매만 공급되도록 한다. 제1 실외 열교환기(110)는 공조케이스(170)의 외부에 설치되어, 제1 냉매 순환라인을 순환하는 냉매와 실외 공기를 열교환 시킨다.The
제1 열팽창밸브(112)는 제1 냉매 순환라인을 유동하는 냉매를 교축하는 것으로서, 제1 실외 열교환기(110)와 증발기(190)의 사이에 배치된다. 증발기(190)는 공조케이스(170)의 내부에 설치되어, 공조케이스(170) 내부의 공기와 제1 냉매 순환라인을 유동하는 냉매를 열교환 시킨다. 제2 냉매 순환라인은 제1 냉매 순환라인에서 분기되어 압축기(120)와 연결된다. 제2 실외 열교환기(111)는 공조케이스(170)의 외부에 배치되며, 제1 실외 열교환기(110)와 인접하게 배치된다. 상기 제2 실외 열교환기(111)는 제2 냉매 순환라인을 순환하는 냉매와 실외 공기를 열교환 시킨다.The first
냉각수 순환라인은 냉각수가 유동되는 유로로서, 냉각수 순환라인을 유동하는 냉각수는 제2 냉매 순환라인을 유동하는 냉매와 열교환 한다. 쿨런트-냉매 열교환기(210)는 냉매와 냉각수를 열교환 시키는 작용을 하는 칠러(Chiller)의 형태로 구현되는 것으로서, 제2 냉매 순환라인을 유동하는 냉매와 냉각수 순환라인을 유동하는 냉각수를 열교환 시키는 기능을 수행한다. 제2 열팽창밸브(113)는 제2 실외 열교환기(111)와 쿨런트-냉매 열교환기(210)의 사이에 설치되어, 제2 냉매 순환라인을 유동하는 냉매의 교축 작용을 수행한다.The cooling water circulation line is a flow path through which the cooling water flows. The cooling water flowing through the cooling water circulation line exchanges heat with the refrigerant flowing through the second refrigerant circulation line. The coolant-
냉각수 열교환기(200)는 냉각수 순환라인에 설치되고, 공조케이스(170)의 내부에 배치된다. 상기 냉각수 열교환기(200)는 공조케이스(170) 내부의 공기와 냉각수 순환라인을 유동하는 냉각수를 열교환 시킨다.The cooling water heat exchanger (200) is installed in the cooling water circulation line and is disposed inside the air conditioning case (170). The cooling
이러한 구성을 통해, 냉,난방 시 교효율 및 고성능의 히트펌프 시스템을 운영할 수 있고, 실외 열교환기의 아이싱 발생으로 인한 난방 운전시간의 제한 문제를 해결할 수 있다. 아울러, 냉,난방 시 제습의 기능을 수행할 수 있고, 저온에서도 원활한 구동이 가능해진다. 본 발명의 작동 효과에 대해서는 이후에 더욱 상세한 설명을 통해 살펴보기로 한다.With this configuration, it is possible to operate the heat pump system with high efficiency and high performance in cooling and heating, and to solve the problem of limitation of heating operation time due to icing of the outdoor heat exchanger. In addition, it is possible to perform the function of dehumidification in the case of cooling and heating, and it is possible to perform smooth driving even at a low temperature. The operation effect of the present invention will be described in more detail later.
또한, 냉각수 순환라인 상에는 냉각수를 강제 순환시키는 펌프(220)가 구비되며, 냉각수 순환라인을 유동하는 냉각수는 제1,2 냉매 순환라인을 유동하는 냉매와 독립적으로 순환된다. 따라서, 압축기(120)의 구동이 정지되어도 냉각수 순환라인의 냉각수가 갖고 있는 잠열이 축열 또는 축냉 기능을 수행하여, 냉각수 열교환기(200)를 통해 자체 냉난방이 어느 정도 가능해져, 차량의 전력 소모를 최소화하고 효율적인 냉난방 운전을 수행할 수 있다.In addition, a
제1 삼방향 밸브(140)는 압축기(120)에서 토출되는 냉매를 제1,2 실외 열교환기(110)(111) 측과 쿨런트-냉매 열교환기(210) 측으로 선택적으로 유동시킨다. 제2 삼방향 밸브(150)는 제1 삼방향 밸브(140)를 통과한 냉매를 제1,2 실외 열교환기(110)(111) 측으로 유동시키거나, 제1 실외 열교환기(110)와 제2 실외 열교환기(111) 중 적어도 하나를 통과한 냉매를 압축기(120) 측으로 유동시킨다. 제3 삼방향 밸브(160)는 제2 삼방향 밸브(150)를 통과한 냉매를 제1 실외 열교환기(110) 측으로 유동시키거나, 쿨런트-냉매 열교환기(210)를 통과한 냉매를 제1 실외 열교환기(110) 측으로 유동시키거나, 제1 실외 열교환기(110)를 통과한 냉매를 압축기(120) 측으로 유동시킨다.The first three-
이러한 제1,2,3 삼방향 밸브(140)(150)(160)의 작동은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템이 다양한 공조 모드에서 원활하게 냉,난방 기능을 수행할 수 있게 하며, 냉매 라인을 최소화하면서 효율적인 냉매 유동을 극대화시킨다.The operation of the first, second, and third three-
아울러, 제1 냉매 순환라인 상에는 개폐가 가능하고 일 방향으로만 냉매를 유동시키는 제1 원웨이 밸브(115)가 설치된다. 제1 원웨이 밸브(115)는 제2 삼방향 밸브(150)를 통과하여 압축기(120)로 유동하는 냉매가 증발기(190) 측으로 역류하는 것을 방지한다. 또한, 제1 냉매 순환라인과 제2 냉매 순환라인을 연결하는 라인 상에 개폐가 가능하고 일 방향으로만 냉매를 유동시키는 제2 웬웨이 밸브(114)가 설치된다. 제2 원웨이 밸브(114)는 제2 냉매 순환라인을 유동하는 냉매가 제1 냉매 순환라인을 유동하도록 적소에 배치된다.In addition, a first one-
이와 같이, 제1,2 웬웨이 밸브(115)(114)를 구성하여, 압축기(120)로부터 토출되는 냉매는 제1,2 냉매 순환라인 상에서 각각 방향 전환이 가능하며, 효율적인 냉매 유동을 가능하도록 한다.As described above, the first and
또한, 제1 실외 열교환기(110)는 제2 실외 열교환기(111)의 전방 측에 배치된다. 상기 제1 실외 열교환기(110)는 겨울철 난방제습 모드 시 아이싱이 발생한 경우에 냉매의 가열에 의해 서리를 제거하여 아이싱 문제가 해결되며, 제1 실외 열교환기(110)의 열기에 의해 제1 실외 열교환기(110)의 후방 측에 인접하게 배치된 제2 실외 열교환기(111)를 흐르는 공기의 온도도 일정치 상승하여 제2 실외 열교환기(111)의 아이싱 문제를 해소할 수 있다. 이로 인해, 난방 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.The first outdoor heat exchanger (110) is disposed on the front side of the second outdoor heat exchanger (111). The first outdoor heat exchanger (110) removes frost by heating the refrigerant when icing occurs during the winter heating / dehumidifying mode, thereby solving the problem of icing. The first outdoor heat exchanger (110) The temperature of the air flowing through the second
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 냉방 모드를 도시한 것이다. 도 3을 참조하면, 냉방 운전 시 압축기(120)로부터 토출되는 냉매는 제1 삼방향 밸브(140)와 제2 삼방향 밸브(150)를 순차로 지나며, 제1 냉매 순환라인과 제2 냉매 순환라인의 분기 지점에서 냉매가 분기된다. 제1 냉매 순환라인을 유동하는 냉매는 제3 삼방향 밸브(160)를 지나 제1 실외 열교환기(110)에서 냉각된 후 제1 열팽창밸브(112)를 지나 증발기(190)를 통과하면서 공조케이스(170) 내부의 공기와 열교환 한 후, 제1 원웨이 밸브(115)와 어큐뮬레이터(130)를 지나 압축기(120)를 순환한다. 3 shows a cooling mode of a heat pump system for a vehicle according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the refrigerant discharged from the
아울러, 제2 냉매 순환라인을 유동하는 냉매는 제2 실외 열교환기(111)에서 냉각된 후, 제2 열팽창밸브(113)를 지나 쿨런트-냉매 열교환기(210)를 통과한 후 제2 원웨이 밸브(114)와 제1 원웨이 밸브(115)와 어큐뮬레이터(130)를 지나 압축기(120)를 순환한다. The refrigerant flowing through the second refrigerant circulation line is cooled by the second
이와 동시에, 냉각수 순환라인을 유동하는 냉각수는 펌프(220)에 의해 냉각수 열교환기(200)를 지나 쿨런트-냉매 열교환기(210)를 순환하며, 쿨런트-냉매 열교환기(210)를 순환하는 냉각수가 제2 냉매 순환라인을 유동하는 냉매와 열교환한다. 이 경우, 냉각수는 쿨런트-냉매 열교환기(210)에서 방열하며, 냉각수 열교환기(200)에서 흡열하여 공조케이스(170)의 내부 공기를 냉각시킨다.At the same time, the cooling water flowing in the cooling water circulation line is circulated by the
이러한 구성을 통해, 공조케이스(170) 내부에서는 증발기(190)에서 1차로 흡열이 수행되어 냉각 기능을 하며, 냉각수 열교환기(200)에서 2차로 흡열이 수행되어 추가적인 냉각 기능을 하게 된다. 따라서, 냉방 성능을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.With this configuration, in the
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 자동온도조절 모드를 도시한 것이다. 도 4를 참조하면, 자동온도조절 또는 냉방제습 시 압축기(120)로부터 토출되는 냉매는 제1 삼방향 밸브(140)를 지나 쿨런트-냉매 열교환기(210)를 통과한 후 분기된다. 분기된 일부의 냉매는 제3 삼방향 밸브(160)를 지나 제1 실외 열교환기(110)를 거쳐 냉각된 후 제1 열팽창밸브(112)를 지나 증발기(190)를 통과하면서 공조케이스(170) 내부의 공기와 열교환 한 후, 제1 원웨이 밸브(115)와 어큐뮬레이터(130)를 지나 압축기(120)를 순환한다.4 illustrates a thermostatic mode of a heat pump system for a vehicle according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the refrigerant discharged from the
아울러, 쿨런트-냉매 열교환기(210)를 지나 분기된 다른 일부의 냉매는 제2 열팽창밸브(113)를 지나 제2 실외 열교환기(111)에서 증발한 후 제2 삼방향 밸브(150)와 어큐뮬레이터(130)를 지나 압축기(120)로 순환한다. 이 경우, 제2 원웨이 밸브(114)는 폐쇄된다.The other part of the refrigerant branched through the coolant-
이와 동시에, 냉각수 순환라인을 유동하는 냉각수는 펌프(220)에 의해 냉각수 열교환기(200)를 지나 쿨런트-냉매 열교환기(210)를 순환하며, 쿨런트-냉매 열교환기(210)를 순환하는 냉각수가 제2 냉매 순환라인을 유동하는 냉매와 열교환한다. 이 경우, 냉각수는 쿨런트-냉매 열교환기(210)에서 흡열하며, 냉각수 열교환기(200)에서 방열하여 공조케이스(170)의 내부 공기를 가열시킨다. 이러한 구성을 통해, 증발기(190)와 냉각수 열교환기(200)를 유동하는 냉매의 유량을 제어하여 공조케이스(170) 내부의 토출 온도를 제어할 수 있다.At the same time, the cooling water flowing in the cooling water circulation line is circulated by the
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 최대난방 모드를 도시한 것이다. 도 5를 참조하면, 최대난방 모드 시 압축기(120)로부터 토출되는 냉매는 제1 삼방향 밸브(140)를 지나 분기된다. 분기된 일부의 냉매는 제2 원웨이 밸브(114)를 지나 증발기(190)를 통과하면서 공조케이스(170) 내부의 공기와 열교환 한 후, 제1 열팽창밸브(112)를 지나 제1 실외 열교환기(110)에서 증발된 후 제3 삼방향 밸브(160)와 제2 삼방향 밸브(150)와 어큐뮬레이터(130)를 지나 압축기(120)를 순환한다.5 shows a maximum heating mode of a heat pump system for a vehicle according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the refrigerant discharged from the
이 경우, 증발기(190)를 지나는 냉매는 공조케이스(170) 내부에서 방열하여 증발기(190)가 가열 수단인 히터코어의 기능을 수행하게 된다. 본 실시 예에서는 증발기가 용어 그대로의 의미인 증발 기능만을 수행하는 것이 아니고 히터코어의 기능도 함께 수행함을 확인할 필요가 있다.In this case, the refrigerant passing through the
아울러, 제1 삼방향 밸브(140)를 지나 분기된 다른 일부의 냉매는 쿨런트-냉매 열교환기(210)를 통과한 후, 제2 열팽창밸브(113)를 지나 제2 실외 열교환기(111)에서 증발한 후 제2 삼방향 밸브(150)와 어큐뮬레이터(130)를 지나 압축기(120)를 순환한다. 이 경우, 제1 웬웨이 밸브(115)는 폐쇄된다.The other part of the refrigerant branched through the first three-
이와 동시에, 냉각수 순환라인을 유동하는 냉각수는 펌프(220)에 의해 냉각수 열교환기(200)를 지나 쿨런트-냉매 열교환기(210)를 순환하며, 쿨런트-냉매 열교환기(210)를 순환하는 냉각수가 제2 냉매 순환라인을 유동하는 냉매와 열교환한다. 이 경우, 냉각수는 쿨런트-냉매 열교환기(210)에서 흡열하며, 냉각수 열교환기(200)에서 방열하여 공조케이스(170)의 내부 공기를 가열시킨다.At the same time, the cooling water flowing in the cooling water circulation line is circulated by the
이러한 구성을 통해, 공조케이스(170) 내부에서는 증발기(190)에서 1차로 방열이 수행되어 가열 기능을 하며, 냉각수 열교환기(200)에서 2차로 방열이 수행되어 추가적인 가열 기능을 하게 된다. 따라서, 난방 성능을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.With such a configuration, in the
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 제습난방 모드를 도시한 것이다. 도 6을 참조하면, 제습난방 모드 시 압축기(120)로부터 토출되는 냉매는 제1 삼방향 밸브(140)를 지나 쿨런트-냉매 열교환기(210)를 통과한 후 분기된다. 분기된 일부의 냉매는 제3 삼방향 밸브(160)를 지나 제1 실외 열교환기(110)를 거쳐 냉각된 후 제1 열팽창밸브(112)를 지나 증발기(190)를 통과하면서 공조케이스(170) 내부의 공기와 열교환 한 후, 제1 원웨이 밸브(115)와 어큐뮬레이터(130)를 지나 압축기(120)를 순환한다.6 illustrates a dehumidifying heating mode of a heat pump system for a vehicle according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the refrigerant discharged from the
아울러, 쿨런트-냉매 열교환기(210)를 지나 분기된 다른 일부의 냉매는 제2 열팽창밸브(113)를 지나 제2 실외 열교환기(111)에서 증발한 후 제2 삼방향 밸브(150)와 어큐뮬레이터(130)를 지나 압축기(120)로 순환한다. 이 경우, 제2 원웨이 밸브(114)는 폐쇄된다.The other part of the refrigerant branched through the coolant-
이와 동시에, 냉각수 순환라인을 유동하는 냉각수는 펌프(220)에 의해 냉각수 열교환기(200)를 지나 쿨런트-냉매 열교환기(210)를 순환하며, 쿨런트-냉매 열교환기(210)를 순환하는 냉각수가 제2 냉매 순환라인을 유동하는 냉매와 열교환한다. 이 경우, 냉각수는 쿨런트-냉매 열교환기(210)에서 흡열하며, 냉각수 열교환기(200)에서 방열하여 공조케이스(170)의 내부 공기를 가열시킨다. 이러한 구성을 통해, 증발기(190)와 냉각수 열교환기(200)를 유동하는 냉매의 유량을 제어하여 공조케이스(170) 내부의 토출 온도를 제어할 수 있으며, 원활한 난방 제습 모드를 구현할 수 있다.At the same time, the cooling water flowing in the cooling water circulation line is circulated by the
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 축냉 모드를 도시한 것이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 축열 모드를 도시한 것이다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 축냉 및 축열 모드 시 냉방 모드 또는 난방 모드 운전 후 차량이 정차하는 등의 이유로 압축기(120)가 구동하지 않는 경우에, 냉각수 순환라인의 냉각수에 축적된 냉기 또는 열기를 활용하여 냉난방을 수행할 수 있다. 또한, 차량이 운행 중인 경우에도 냉각수 순환라인의 냉각수에 냉기 또는 열기가 충분히 축적된 경우, 압축기의 구동을 정지시킨 상태에서도 냉난방을 수행할 수 있다. 이로 인해, 전력소모를 줄이면서 효율적인 냉난방 운전이 가능해진다.FIG. 7 illustrates a cooling mode of a heat pump system for a vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 illustrates a heat storage mode of a heat pump system for a vehicle according to an embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 7 and 8, when the
이제, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Now, a configuration of a heat pump system for a vehicle according to another embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템은 전기자동차 또는 하이브리드 차량 등에 적용되는 것으로서, 제1,2 냉매 순환라인과, 압축기(120)와, 제1 실외 열교환기(110)와, 제1 열팽창밸브(112)와, 제1 실내 열교환기(190)와, 제2 실외 열교환기(111)와, 제2 실내 열교환기(300) 및 제1,2,3 삼방향 밸브(140)(150)(160)를 포함한다.9, the vehicle heat pump system according to another embodiment of the present invention is applied to an electric vehicle or a hybrid vehicle, and includes a first and second refrigerant circulation lines, a
또한, 공조케이스(170)의 내부에는 제1 실내 열교환기(190)와 제2 실내 열교환기(300)가 순차로 설치된다. 아울러, 제1 실내 열교환기(190)와 제2 실내 열교환기(300)의 사이에는 제1 실내 열교환기(190)를 통과한 공기를 제2 실내 열교환기(300) 측으로 선택적으로 유동시켜 냉기와 온기의 유동량을 제어하는 템프도어(180)가 설치된다.The first indoor heat exchanger (190) and the second indoor heat exchanger (300) are sequentially installed in the air conditioning case (170). In addition, air passing through the first indoor heat exchanger (190) is selectively flowed to the second indoor heat exchanger (300) side between the first indoor heat exchanger (190) and the second indoor heat exchanger (300) A
압축기(120)는 제1 냉매 순환라인에 설치되어 냉매를 압축하여 배출하는 기능을 수행한다. 이 경우, 압축기(120)의 상류 측인 입구 측에는 어큐뮬레이터(130)가 설치된다. 어큐뮬레이터(130)는 압축기(120)로 공급되는 냉매 중에서 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하여 압축기(120)로 기상 냉매만 공급되도록 한다. 제1 실외 열교환기(110)는 공조케이스(170)의 외부에 설치되어, 제1 냉매 순환라인을 순환하는 냉매와 실외 공기를 열교환 시킨다.The
제1 열팽창밸브(112)는 제1 냉매 순환라인을 유동하는 냉매를 교축하는 것으로서, 제1 실외 열교환기(110)와 제1 실내 열교환기(190)의 사이에 배치된다. 제1 실내 열교환기(190)는 공조케이스(170)의 내부에 설치되어, 공조케이스(170) 내부의 공기와 제1 냉매 순환라인을 유동하는 냉매를 열교환 시킨다. 제2 냉매 순환라인은 제1 냉매 순환라인에서 분기되어 압축기(120)와 연결된다. 제2 실외 열교환기(111)는 공조케이스(170)의 외부에 배치되며, 제1 실외 열교환기(110)와 인접하게 배치된다. 상기 제2 실외 열교환기(111)는 제2 냉매 순환라인을 순환하는 냉매와 실외 공기를 열교환 시킨다.The first
제2 실내 열교환기(300)는 공조케이스(170)의 내부에 배치되어, 제2 냉매 순환라인을 유동하는 냉매와 공조케이스(170) 내부의 공기를 열교환 시킨다.The second
제1 삼방향 밸브(140)는 압축기(120)에서 토출되는 냉매를 제1,2 실외 열교환기(110)(111) 측으로 유동시키거나, 제1 실외 열교환기(110) 또는 제2 실내 열교환기(300) 측으로 유동시킨다. 제2 삼방향 밸브(150)는 제1 삼방향 밸브(140)를 통과한 냉매를 제1,2 실외 열교환기(110)(111) 측으로 유동시키거나, 제1 실외 열교환기(110)와 제2 실외 열교환기(111) 중 적어도 하나를 통과한 냉매를 압축기(120) 측으로 유동시킨다. 제3 삼방향 밸브(160)는 제2 삼방향 밸브(150)를 통과한 냉매를 제1 실외 열교환기(110) 측으로 유동시키거나, 제1 삼방향 밸브(140)를 통과한 냉매를 제1 실외 열교환기(110) 측으로 유동시키거나, 제1 실외 열교환기(110)를 통과한 냉매를 상기 압축기(120) 측으로 유동시킨다.The first three-
아울러, 제1 냉매 순환라인 상에는 개폐가 가능하고 일 방향으로만 냉매를 유동시키는 제1 원웨이 밸브(115)가 설치된다. 제1 원웨이 밸브(115)는 제2 삼방향 밸브(150)를 통과하여 압축기(120)로 유동하는 냉매가 제1 실내 열교환기(190) 측으로 역류하는 것을 방지한다. 또한, 제1 냉매 순환라인과 제2 냉매 순환라인을 연결하는 라인 상에 개폐가 가능하고 일 방향으로만 냉매를 유동시키는 제2 웬웨이 밸브(114)가 설치된다. 제2 원웨이 밸브(114)는 제2 냉매 순환라인을 유동하는 냉매가 제1 냉매 순환라인을 유동하도록 적소에 배치된다.In addition, a first one-
또한, 제1 실외 열교환기(110)는 제2 실외 열교환기(111)의 전방 측에 배치된다. 상기 제1 실외 열교환기(110)는 겨울철 난방제습 모드 시 아이싱이 발생한 경우에 냉매의 가열에 의해 서리를 제거하여 아이싱 문제가 해결되며, 제1 실외 열교환기(110)의 열기에 의해 제1 실외 열교환기(110)의 후방 측에 인접하게 배치된 제2 실외 열교환기(111)를 흐르는 공기의 온도도 일정치 상승하여 제2 실외 열교환기(111)의 아이싱 문제를 해소할 수 있다. 이로 인해, 난방 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.The first outdoor heat exchanger (110) is disposed on the front side of the second outdoor heat exchanger (111). The first outdoor heat exchanger (110) removes frost by heating the refrigerant when icing occurs during the winter heating / dehumidifying mode, thereby solving the problem of icing. The first outdoor heat exchanger (110) The temperature of the air flowing through the second
아울러, 제1 실내 열교환기(190)는 제2 실내 열교환기(300)의 상류 측에 배치되고, 상기 제1 실내 열교환기(190)와 제2 실내 열교환기(300)의 사이에 템프도어(180)가 설치된다.The first
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 냉방 모드를 도시한 것이다. 도 10을 참조하면, 냉방 운전 시 압축기(120)로부터 토출되는 냉매는 제1 삼방향 밸브(140)와 제2 삼방향 밸브(150)를 순차로 지나며, 제1 냉매 순환라인과 제2 냉매 순환라인의 분기 지점에서 냉매가 분기된다. 제1 냉매 순환라인을 유동하는 냉매는 제3 삼방향 밸브(160)를 지나 제1 실외 열교환기(110)에서 냉각된 후 제1 열팽창밸브(112)를 지나 제1 실내 열교환기(190)를 통과하면서 공조케이스(170) 내부의 공기와 열교환 한 후, 제1 원웨이 밸브(115)와 어큐뮬레이터(130)를 지나 압축기(120)를 순환한다.10 shows a cooling mode of a heat pump system for a vehicle according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 10, the refrigerant discharged from the
아울러, 제2 냉매 순환라인을 유동하는 냉매는 제2 실외 열교환기(111)에서 냉각된 후, 제2 열팽창밸브(113)를 지나 제2 실내 열교환기(300)를 통과하면서 공조케이스(170) 내부의 공기와 열교환 한 후, 제2 원웨이 밸브(114)와 제1 원웨이 밸브(115)와 어큐뮬레이터(130)를 지나 압축기(120)를 순환한다.The refrigerant flowing through the second refrigerant circulation line is cooled by the second
이러한 구성을 통해, 공조케이스(170) 내부에서는 제1 실내 열교환기(190)에서 1차로 흡열이 수행되어 냉각 기능을 하며, 제2 실내 열교환기(300)에서 2차로 흡열이 수행되어 추가적인 냉각 기능을 하게 된다. 따라서, 냉방 성능을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.With this configuration, in the
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 자동온도조절 모드를 도시한 것이다. 도 11을 참조하면, 자동온도조절 또는 냉방제습 시 압축기(120)로부터 토출되는 냉매는 제1 삼방향 밸브(140)를 지나 분기된다. 분기된 일부의 냉매는 제3 삼방향 밸브(160)를 지나 제1 실외 열교환기(110)를 거쳐 냉각된 후 제1 열팽창밸브(112)를 지나 제1 실내 열교환기(190)를 통과하면서 공조케이스(170) 내부의 공기와 열교환 한 후, 제1 원웨이 밸브(115)와 어큐뮬레이터(130)를 지나 압축기(120)를 순환한다.11 shows a thermostatic mode of a heat pump system for a vehicle according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 11, the refrigerant discharged from the
아울러, 제1 삼방향 밸브(140)를 지나 분기된 다른 일부의 냉매는 제2 실내 열교환기(300)를 통과하면서 공조케이스(170) 내부의 공기와 열교환 한 후, 제2 열팽창밸브(113)를 지나 제2 실외 열교환기(111)에서 증발한 후 제2 삼방향 밸브(150)와 어큐뮬레이터(130)를 지나 압축기(120)로 순환한다. 이 경우, 제2 원웨이 밸브(114)는 폐쇄된다.The other part of the refrigerant branched through the first three-
이 경우, 제1 실내 열교환기(190)는 공조케이스(170)의 내부에서 흡열하여 냉각 기능을 수행하며, 제2 실내 열교환기(300)는 공조케이스(170)의 내부에서 방열하여 가열 기능을 수행한다. 이러한 구성을 통해, 제1 실내 열교환기(190)와 제2 실내 열교환기(300)를 유동하는 공기의 유동량을 템프도어(180)를 통해 조절하여 공조케이스(170) 내부의 토출 온도를 제어할 수 있다.In this case, the first
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 최대난방 모드를 도시한 것이다. 도 12를 참조하면, 최대난방 모드 시 압축기(120)로부터 토출되는 냉매는 제1 삼방향 밸브(140)를 지나 분기된다. 분기된 일부의 냉매는 제2 원웨이 밸브(114)를 지나 제1 실내 열교환기(190)를 통과하면서 공조케이스(170) 내부의 공기와 열교환 한 후, 제1 열팽창밸브(112)를 지나 제1 실외 열교환기(110)에서 증발된 후 제3 삼방향 밸브(160)와 제2 삼방향 밸브(150)와 어큐뮬레이터(130)를 지나 압축기(120)를 순환한다.12 shows a maximum heating mode of a heat pump system for a vehicle according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 12, the refrigerant discharged from the
아울러, 제1 삼방향 밸브(140)를 지나 분기된 다른 일부의 냉매는 제2 실내 열교환기(300)를 통과하면서 공조케이스(170) 내부의 공기와 열교환 한 후, 제2 열팽창밸브(113)를 지나 제2 실외 열교환기(111)에서 증발한 후 제2 삼방향 밸브(150)와 어큐뮬레이터(130)를 지나 압축기(120)로 순환한다. 이 경우, 제1 원웨이 밸브(115)는 폐쇄된다.The other part of the refrigerant branched through the first three-
이러한 구성을 통해, 공조케이스(170) 내부에서는 제1 실내 열교환기(190)에서 1차로 방열이 수행되어 가열 기능을 하며, 제2 실내 열교환기(300)에서 2차로 방열이 수행되어 추가적인 가열 기능을 하게 된다. 따라서, 난방 성능을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.With this configuration, in the
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 제습난방 모드를 도시한 것이다. 도 13을 참조하면, 제습난방 모드 시 압축기(120)로부터 토출되는 냉매는 제1 삼방향 밸브(140)를 지나 분기된다. 분기된 일부의 냉매는 제3 삼방향 밸브(160)를 지나 제1 실외 열교환기(110)를 거쳐 냉각된 후 제1 열팽창밸브(112)를 지나 제1 실내 열교환기(190)를 통과하면서 공조케이스(170) 내부의 공기와 열교환 한 후, 제1 원웨이 밸브(115)와 어큐뮬레이터(130)를 지나 압축기(120)를 순환한다.13 shows a dehumidifying heating mode of a heat pump system for a vehicle according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 13, the refrigerant discharged from the
아울러, 제1 삼방향 밸브(140)를 지나 분기된 다른 일부의 냉매는 제2 실내 열교환기(300)를 통과하면서 공조케이스(170) 내부의 공기와 열교환 한 후, 제2 열팽창밸브(113)를 지나 제2 실외 열교환기(111)에서 증발한 후 제2 삼방향 밸브(150)와 어큐뮬레이터(130)를 지나 압축기(120)로 순환한다. 이 경우, 제2 원웨이 밸브(114)는 폐쇄된다.The other part of the refrigerant branched through the first three-
이 경우, 제1 실내 열교환기(190)는 공조케이스(170)의 내부에서 흡열하여 냉각 기능을 수행하며, 제2 실내 열교환기(300)는 공조케이스(170)의 내부에서 방열하여 가열 기능을 수행한다. 이러한 구성을 통해, 제1 실내 열교환기(190)와 제2 실내 열교환기(300)를 유동하는 공기의 유동량을 템프도어(180)를 통해 조절하여 공조케이스(170) 내부의 토출 온도를 제어할 수 있다.In this case, the first
지금까지 본 발명에 따른 차량용 히트펌프 시스템은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the vehicle heat pump system according to the present invention has been described above with reference to the embodiments shown in the drawings, it is to be understood that various modifications and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the true technical protection should be determined by the technical idea of the appended claims.
110 : 제1 실외 열교환기 111 : 제2 실외 열교환기
112 : 제1 열팽창밸브 113 : 제2 열팽창밸브
114 : 제2 원웨이 밸브 115 : 제1 웬웨이 밸브
120 : 압축기 130 : 어큐뮬레이터
140 : 제1 삼방향 밸브 150 : 제2 삼방향 밸브
160 : 제3 삼방향 밸브 170 : 공조케이스
180 : 템프도어 190 : 증발기, 제1 실내 열교환기
200 : 냉각수 열교환기 210 : 쿨런트-냉매 열교환기
220 : 펌프 300 : 제2 실내 열교환기110: first outdoor heat exchanger 111: second outdoor heat exchanger
112: first thermal expansion valve 113: second thermal expansion valve
114: second one way valve 115: first one way valve
120: compressor 130: accumulator
140: first three way valve 150: second three way valve
160: third three-way valve 170: air conditioning case
180: Temp door 190: Evaporator, first indoor heat exchanger
200: cooling water heat exchanger 210: coolant-refrigerant heat exchanger
220: pump 300: second indoor heat exchanger
Claims (11)
상기 압축기(120)에서 토출되는 냉매를 상기 제1,2 실외 열교환기(110)(111) 측과 상기 쿨런트-냉매 열교환기(210) 측으로 선택적으로 유동시키는 제1 삼방향 밸브(140);
상기 제1 삼방향 밸브(140)를 통과한 냉매를 상기 제1,2 실외 열교환기(110)(111) 측으로 유동시키거나, 상기 제1 실외 열교환기(110)와 제2 실외 열교환기(111) 중 적어도 하나를 통과한 냉매를 상기 압축기(120) 측으로 유동시키는 제2 삼방향 밸브(150); 및
상기 제2 삼방향 밸브(150)를 통과한 냉매를 상기 제1 실외 열교환기(110) 측으로 유동시키거나, 상기 쿨런트-냉매 열교환기(210)를 통과한 냉매를 상기 제1 실외 열교환기(110) 측으로 유동시키거나, 상기 제1 실외 열교환기(110)를 통과한 냉매를 상기 압축기(120) 측으로 유동시키는 제3 삼방향 밸브(160)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.A compressor (120) installed in the first refrigerant circulation line for compressing and discharging the refrigerant; A first outdoor heat exchanger (110) installed outside the air conditioning case (170) for exchanging heat between outdoor air and refrigerant circulating through the first refrigerant circulation line; A first thermal expansion valve (112) for exchanging a refrigerant flowing in the first refrigerant circulation line; An evaporator 190 installed in the air conditioning case 170 for exchanging heat between air in the air conditioning case 170 and the refrigerant flowing through the first refrigerant circulation line; A second refrigerant circulation line branched from the first refrigerant circulation line and connected to the compressor 120; A second outdoor heat exchanger (111) disposed outside the air conditioning case (170) for exchanging heat between outdoor air and refrigerant circulating through the second refrigerant circulation line; A coolant circulation line through which the coolant for heat exchange with the coolant flowing in the second coolant circulation line flows; A coolant-refrigerant heat exchanger (210) for exchanging heat between the refrigerant flowing in the second refrigerant circulation line and the cooling water flowing in the cooling water circulation line; A second thermal expansion valve (113) installed between the second outdoor heat exchanger (111) and the coolant-refrigerant heat exchanger (210); And a cooling water heat exchanger (200) installed in the cooling water circulation line and disposed inside the air conditioning case (170) for exchanging heat between cooling water flowing in the cooling water circulation line and air in the air conditioning case (170)
A first three-way valve 140 for selectively flowing the refrigerant discharged from the compressor 120 to the first and second outdoor heat exchangers 110 and 111 and the coolant-refrigerant heat exchanger 210;
The refrigerant passing through the first three-way valve 140 flows to the first and second outdoor heat exchangers 110 and 111 or the first outdoor heat exchanger 110 and the second outdoor heat exchanger 111 A second three-way valve (150) for flowing the refrigerant passing through at least one of the first and second three way valves (120); And
The refrigerant that has passed through the second three-way valve 150 flows to the first outdoor heat exchanger 110 or the refrigerant that has passed through the coolant-refrigerant heat exchanger 210 flows into the first outdoor heat exchanger 110), and a third three-way valve (160) for causing the refrigerant passing through the first outdoor heat exchanger (110) to flow toward the compressor (120) side.
상기 냉각수 순환라인 상에는 냉각수를 강제 순환시키는 펌프(220)가 구비되어, 상기 냉각수 순환라인을 유동하는 냉각수는 상기 제1,2 냉매 순환라인을 유동하는 냉매와 독립적으로 순환되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.The method according to claim 1,
And a pump (220) for forcibly circulating the cooling water is provided on the cooling water circulation line, and the cooling water flowing through the cooling water circulation line is circulated independently of the refrigerant flowing through the first and second circulation circulation lines. Pump system.
상기 제1 냉매 순환라인 상에는 상기 제2 삼방향 밸브(150)를 통과하여 상기 압축기(120)로 유동하는 냉매가 상기 증발기(190) 측으로 역류하는 것을 방지하는 제1 원웨이 밸브(115)가 설치되고, 상기 제1 냉매 순환라인과 제2 냉매 순환라인을 연결하는 라인 상에 제2 냉매 순환라인을 유동하는 냉매가 제1 냉매 순환라인을 유동하도록 하는 제2 원웨이 밸브(114)가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.The method according to claim 1,
A first one way valve 115 is installed on the first refrigerant circulation line to prevent the refrigerant flowing through the second three-way valve 150 and flowing to the compressor 120 from flowing back to the evaporator 190 side. And a second one way valve (114) for allowing refrigerant flowing through the second refrigerant circulation line to flow through the first refrigerant circulation line is installed on a line connecting the first refrigerant circulation line and the second refrigerant circulation line Wherein the heat pump system comprises:
상기 제1 실외 열교환기(110)는 제2 실외 열교환기(111)의 전방 측에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the first outdoor heat exchanger (110) is disposed adjacent to the front side of the second outdoor heat exchanger (111).
상기 냉각수 열교환기(200)는 상기 증발기(190)에 인접하게 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the cooling water heat exchanger (200) is installed adjacent to the evaporator (190).
상기 압축기(120)에서 토출되는 냉매를 상기 제1,2 실외 열교환기(110)(111) 측으로 유동시키거나, 상기 제1 실외 열교환기(110) 또는 상기 제2 실내 열교환기(300) 측으로 유동시키는 제1 삼방향 밸브(140);
상기 제1 삼방향 밸브(140)를 통과한 냉매를 상기 제1,2 실외 열교환기(110)(111) 측으로 유동시키거나, 상기 제1 실외 열교환기(110)와 제2 실외 열교환기(111) 중 적어도 하나를 통과한 냉매를 상기 압축기(120) 측으로 유동시키는 제2 삼방향 밸브(150); 및
상기 제2 삼방향 밸브(150)를 통과한 냉매를 상기 제1 실외 열교환기(110) 측으로 유동시키거나, 상기 제1 삼방향 밸브(140)를 통과한 냉매를 상기 제1 실외 열교환기(110) 측으로 유동시키거나, 상기 제1 실외 열교환기(110)를 통과한 냉매를 상기 압축기(120) 측으로 유동시키는 제3 삼방향 밸브(160)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.A compressor (120) installed in the first refrigerant circulation line for compressing and discharging the refrigerant; A first outdoor heat exchanger (110) installed outside the air conditioning case (170) for exchanging heat between outdoor air and refrigerant circulating through the first refrigerant circulation line; A first thermal expansion valve (112) for exchanging a refrigerant flowing in the first refrigerant circulation line; A first indoor heat exchanger (190) installed inside the air conditioning case (170) for exchanging heat between the air in the air conditioning case (170) and the refrigerant flowing in the first refrigerant circulation line; A second refrigerant circulation line branched from the first refrigerant circulation line and connected to the compressor 120; A second outdoor heat exchanger (111) disposed outside the air conditioning case (170) for exchanging heat between outdoor air and refrigerant circulating through the second refrigerant circulation line; And a second indoor heat exchanger (300) disposed inside the air conditioning case (170) for exchanging heat between the refrigerant flowing through the second refrigerant circulation line and the air inside the air conditioning case (170)
The refrigerant discharged from the compressor 120 flows toward the first and second outdoor heat exchangers 110 and 111 or flows toward the first outdoor heat exchanger 110 or the second indoor heat exchanger 300 A first three-way valve 140;
The refrigerant passing through the first three-way valve 140 flows to the first and second outdoor heat exchangers 110 and 111 or the first outdoor heat exchanger 110 and the second outdoor heat exchanger 111 A second three-way valve (150) for flowing the refrigerant passing through at least one of the first and second three way valves (120); And
The refrigerant that has passed through the second three-way valve 150 flows to the first outdoor heat exchanger 110 or the refrigerant that has passed through the first three-way valve 140 flows into the first outdoor heat exchanger 110 And a third three-way valve (160) for causing the refrigerant passing through the first outdoor heat exchanger (110) to flow toward the compressor (120).
상기 제1 냉매 순환라인 상에는 상기 제2 삼방향 밸브(150)를 통과하여 상기 압축기(120)로 유동하는 냉매가 상기 제1 실내 열교환기(190) 측으로 역류하는 것을 방지하는 제1 원웨이 밸브(115)가 설치되고, 상기 제1 냉매 순환라인과 제2 냉매 순환라인을 연결하는 라인 상에 제2 냉매 순환라인을 유동하는 냉매가 제1 냉매 순환라인을 유동하도록 하는 제2 원웨이 밸브(114)가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.8. The method of claim 7,
A first one way valve (not shown) for preventing a refrigerant flowing through the second three way valve 150 and flowing to the compressor 120 from flowing back to the first indoor heat exchanger 190 side is provided on the first refrigerant circulation line And a second one way valve (114) for allowing the refrigerant flowing in the second refrigerant circulation line to flow through the first refrigerant circulation line on a line connecting the first refrigerant circulation line and the second refrigerant circulation line ) Is mounted on the vehicle.
상기 제1 실외 열교환기(110)는 제2 실외 열교환기(111)의 전방 측에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.8. The method of claim 7,
Wherein the first outdoor heat exchanger (110) is disposed adjacent to the front side of the second outdoor heat exchanger (111).
상기 제1 실내 열교환기(190)는 제2 실내 열교환기(300)의 상류 측에 배치되고, 상기 제1 실내 열교환기(190)와 제2 실내 열교환기(300)의 사이에 템프도어(180)가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.8. The method of claim 7,
The first indoor heat exchanger 190 is disposed on the upstream side of the second indoor heat exchanger 300 and has a tempdoor 180 between the first indoor heat exchanger 190 and the second indoor heat exchanger 300 ) Is mounted on the vehicle.
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