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KR101712069B1 - Heat pump type cooling and heating system for vehicle - Google Patents

Heat pump type cooling and heating system for vehicle Download PDF

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Publication number
KR101712069B1
KR101712069B1 KR1020100132592A KR20100132592A KR101712069B1 KR 101712069 B1 KR101712069 B1 KR 101712069B1 KR 1020100132592 A KR1020100132592 A KR 1020100132592A KR 20100132592 A KR20100132592 A KR 20100132592A KR 101712069 B1 KR101712069 B1 KR 101712069B1
Authority
KR
South Korea
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heat exchanger
refrigerant
way valve
indoor heat
flow path
Prior art date
Application number
KR1020100132592A
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Korean (ko)
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KR20120071018A (en
Inventor
전영하
오동훈
이덕호
장길상
이대웅
민은기
Original Assignee
한온시스템 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Abstract

본 발명은 냉매를 압축하여 배출하는 압축기와, 상기 압축기의 배출라인에 연결되어 유로를 선택적으로 전환하는 제1 삼방밸브와, 상기 제1 삼방밸브에 연결되어 유로를 선택적으로 전환하는 제1 사방밸브와, 상기 제1 사방밸브와 연결되어 냉매를 열교환 시키는 실외 열교환기와, 상기 실외 열교환기와 연결되어 냉매를 팽창시키는 제1 팽창밸브와, 상기 제1 팽창밸브와 연결되어 유로를 선택적으로 전환하는 제2 사방밸브와, 상기 실외 열교환기와 제2 사방밸브를 연결하는 바이패스 유로와, 상기 제1 삼방밸브 또는 제2 사방밸브와 선택적으로 연결되어 냉매를 자동차의 실내로 유입되는 공기와 열교환 시키는 제1 실내 열교환기와, 상기 제1 실내 열교환기와 연결되어 유로를 선택적으로 전환하는 제2 삼방밸브와, 상기 제2 삼방밸브와 연결되어 냉매를 팽창시키는 제2 팽창밸브와, 상기 제2 팽창밸브 또는 제2 삼방밸브와 선택적으로 연결되어 냉매를 자동차의 실내로 유입되는 공기와 열교환 시키고, 제1 사방밸브 및 제2 사방밸브를 통하여 냉매를 압축기로 환원시키는 제2 실내 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 제1 실내 열교환기 및 제2 실내 열교환기가 냉방 시에는 두개의 쿨러 기능을 하고 난방 시에는 두개의 히터 기능을 하게 되어 열교환 성능이 높아져 냉난방시스템의 효율 및 성능이 향상되는 효과가 있다.
또한, 모든 열교환기에 항상 냉매가 지나가게 되어 오일 정체 문제가 발생하지 않는 효과가 있다.
또한, 냉방과 난방 시 모두 제습과 온도조절이 가능해지는 효과가 있다.A first three-way valve connected to a discharge line of the compressor to selectively switch a flow path; a first four-way valve connected to the first three-way valve to selectively switch a flow path; An outdoor heat exchanger connected to the first four-way valve for exchanging heat with the refrigerant, a first expansion valve connected to the outdoor heat exchanger for expanding the refrigerant, and a second expansion valve connected to the first expansion valve to selectively switch the flow path, A bypass flow path for connecting the outdoor heat exchanger and the second four-way valve to each other, and a first indoor unit connected to the first three-way valve or the second four-way valve to exchange heat between the refrigerant and the air A second three-way valve connected to the first indoor heat exchanger to selectively switch the flow path, and a second three-way valve connected to the second three- And a second expansion valve connected selectively to the second expansion valve or the second three-way valve to exchange heat between the refrigerant and the air flowing into the interior of the vehicle, and the refrigerant is introduced into the compressor through the first four- To the indoor heat exchanger.
According to the present invention, the first indoor heat exchanger and the second indoor heat exchanger function as two coolers at the time of cooling and serve as two heaters at the time of heating, thereby improving the heat exchange performance and improving the efficiency and performance of the air- have.
Further, refrigerant is always passed through all the heat exchangers, so that the problem of oil congestion does not occur.
In addition, there is an effect that dehumidification and temperature control can be performed both in cooling and heating.

Description

자동차용 히트펌프식 냉난방시스템 {HEAT PUMP TYPE COOLING AND HEATING SYSTEM FOR VEHICLE}HEAT PUMP TYPE COOLING AND HEATING SYSTEM FOR VEHICLE

본 발명은 자동차용 히트펌프 냉난방시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉난방 시 시스템의 효율 및 성능을 향상시킴과 동시에 냉난방 시 제습의 기능을 수행할 수 있는 자동차용 히트펌프식 냉난방시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump type air conditioning and heating system for a vehicle, and more particularly, to a heat pump type air conditioning and heating system for a vehicle that can improve the efficiency and performance of the system during cooling and heating and can perform a function of dehumidification in cooling and heating.

일반적으로 히트펌프 시스템은 하나의 냉매 시스템을 이용하여 냉방과 난방을 동시에 수행하도록 하는 공기조화시스템을 의미한다.Generally, a heat pump system refers to an air conditioning system that uses a single refrigerant system to simultaneously perform cooling and heating.

따라서, 히트펌프 시스템은 압축기, 실내 열교환기, 실외 열교환기, 팽창밸브 및 방향조절밸브를 구비한다.Accordingly, the heat pump system includes a compressor, an indoor heat exchanger, an outdoor heat exchanger, an expansion valve, and a direction control valve.

상기한 히트펌프 시스템에서 냉방 시에는 냉매가 압축기, 실외 열교환기, 팽창밸브, 실내 열교환기, 압축기의 경로로 순환되고, 난방 시에는 압축기, 실내 열교환기, 팽창밸브, 실외 열교환기, 압축기의 경로로 순환된다.During the cooling in the heat pump system, the refrigerant is circulated through the path of the compressor, the outdoor heat exchanger, the expansion valve, the indoor heat exchanger, and the compressor, and the refrigerant is circulated through the path of the compressor, the indoor heat exchanger, the expansion valve, the outdoor heat exchanger, Lt; / RTI >

즉, 냉방 시에는 실내 열교환기가 증발기로 작동되고 실외 열교환기는 응축기로 작동되며, 난방 시에는 실내 열교환기가 응축기로 작동되고 실외 열교환기가 증발기로 작동되는 것이다.That is, during cooling, the indoor heat exchanger operates as an evaporator, the outdoor heat exchanger operates as a condenser, and the indoor heat exchanger operates as a condenser and the outdoor heat exchanger operates as an evaporator at the time of heating.

상기와 같은 히트펌프 시스템을 자동차에 적용한 자동차용 히트펌프 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉매를 압축하여 토출하는 압축기(10)와, 고온 고압의 냉매를 냉각시키는 실외 열교환기(11) 및 실외 열교환기(11)를 우회하는 바이패스 유로(16)와, 냉매의 고압측과 저압측 사이의 열교환이 이루어지는 내부 열교환기(13)와, 냉매가 실내로 유입되는 공기와 열교환을 통해 증발되는 증발기(15)와, 내부 열교환기(13)와 증발기(15) 사이에 설치되어 냉매의 압력을 변화시키는 팽창밸브(14)와, 증발기(15)의 하류측에 설치되고 고온의 엔진(20) 냉각수를 이용하여 유입되는 공기를 가열하는 히터코어(21)와, 실외 열교환기(11)와 내부 열교환기(13) 사이의 냉매유로상에 위치되고 증발기(13)의 상류측에 설치되어 냉매 히터로 작용하는 실내 열교환기(12)로 구성된다.1, the heat pump system for an automobile having the above-described heat pump system applied to an automobile includes a compressor 10 for compressing and discharging a refrigerant, an outdoor heat exchanger 11 for cooling a high- And an outdoor heat exchanger (11), an internal heat exchanger (13) in which heat exchange is performed between the high pressure side and the low pressure side of the refrigerant, and a refrigerant heat exchange An expansion valve 14 installed between the internal heat exchanger 13 and the evaporator 15 for changing the pressure of the refrigerant and a high temperature engine 20 disposed downstream of the evaporator 15, A heater core 21 which heats the air introduced by using the cooling water and a heater core 21 which is disposed on the refrigerant flow path between the outdoor heat exchanger 11 and the internal heat exchanger 13 and which is provided on the upstream side of the evaporator 13, And an indoor heat exchanger 12 serving as a heater .

또한, 히터코어(21)로 공기를 통과시키거나 차단하는 온도조절 도어(22)가 구비되고, 실내 열교환기(12)의 전방측에는 냉방시 유입되는 공기가 실내 열교환기(12)를 통과하지 않도록 하는 실내 열교환기 도어(18)가 설치된다.The indoor heat exchanger 12 is provided with a temperature control door 22 through which the air is passed or blocked by the heater core 21 so that the air introduced during cooling can not pass through the indoor heat exchanger 12 An indoor heat exchanger door 18 is installed.

그리고, 외부공기가 증발기(13)쪽으로 유입되도록 하는 송풍팬(17)이 실내 열교환기(12)의 앞쪽에 설치된다.A blowing fan 17 is provided in front of the indoor heat exchanger 12 to allow the outside air to flow into the evaporator 13. [

또한, 바이패스 유로(16)에는 바이패스 밸브(16')가 설치되어 제어모드에 따라 개폐되며, 실외 열교환기(11)의 앞쪽에는 유량제어밸브(11')가 설치되어 바이패스 밸브(16')와 함께 실외 열교환기(11) 및 바이패스 유로(16)를 통과하는 냉매 유량을 제어하게 된다.A bypass valve 16 'is provided in the bypass flow passage 16 and is opened and closed in accordance with a control mode. A flow control valve 11' is provided in front of the outdoor heat exchanger 11, 'To control the refrigerant flow rate passing through the outdoor heat exchanger 11 and the bypass flow path 16.

상기와 같이 구성되는 종래의 자동차용 히트펌프 시스템은 각 공조모드에 따라 도어가 개폐되고 냉매 흐름이 달라지게 된다.In the conventional automotive heat pump system configured as described above, the door is opened and closed according to each air conditioning mode and the refrigerant flow is changed.

먼저, 냉방모드를 살펴보면, 냉매는 압축기(10)에서 나온 후, 실외 열교환기(11), 실내 열교환기(12), 내부 열교환기(13)의 고압측, 팽창밸브(14), 증발기(15), 내부 열교환기(13)의 저압측을 거쳐 압축기(10)로 귀환된다.The refrigerant flows from the compressor 10 to the outdoor heat exchanger 11, the indoor heat exchanger 12, the high pressure side of the internal heat exchanger 13, the expansion valve 14, the evaporator 15 Pressure side of the internal heat exchanger 13, and is returned to the compressor 10.

여기서, 실외 열교환기(11)에서는 냉매의 응축이 일어나고 증발기(15)에서는 냉매의 증발이 일어나게 된다.Here, the refrigerant is condensed in the outdoor heat exchanger (11), and evaporation of the refrigerant occurs in the evaporator (15).

따라서, 증발기(15)에서는 냉매와 공기 사이의 열교환이 이루어지게 되며, 송풍팬(17)에 의하여 증발기(15)쪽으로 유입되는 공기가 증발기(15)를 통과하면서 냉각된 후 실내로 유입됨으로써 자동차의 실내를 냉방한다.Thus, the heat exchanged between the refrigerant and the air is performed in the evaporator 15, and the air introduced into the evaporator 15 by the blowing fan 17 is cooled while passing through the evaporator 15, The room is air-conditioned.

그리고, 난방모드로 제어하게 되면, 냉매는 압축기(10)에서 나온 후, 실외 열교환기(11) 또는 바이패스 유로(16), 실내 열교환기(12), 내부 열교환기(13)의 고압측, 팽창밸브(14), 증발기(15), 내부 열교환기(13)의 저압측을 거쳐 압축기(10)로 귀환된다.When the refrigerant is controlled in the heating mode, the refrigerant flows from the compressor 10 to the high-pressure side of the outdoor heat exchanger 11 or the bypass flow path 16, the indoor heat exchanger 12 and the internal heat exchanger 13, Pressure side of the expansion valve 14, the evaporator 15, and the internal heat exchanger 13 to the compressor 10.

이때, 실내 열교환기(12)의 전방에 설치된 실내 열교환기 도어(18)가 개방되며, 히터코어(21)의 앞쪽에 설치되는 온도조절 도어(22) 역시 개방되어 증발기(15)를 통과한 공기가 히터코어(21)에 의해 가열되어 실내로 토출될 수 있도록 하여 자동차의 실내를 난방한다.At this time, the indoor heat exchanger door 18 provided at the front of the indoor heat exchanger 12 is opened and the temperature control door 22 provided at the front side of the heater core 21 is also opened, Is heated by the heater core (21) to be discharged into the room, thereby heating the interior of the vehicle.

또한, 제습모드로 제어하게 되면, 냉매는 난방모드와 동일한 경로를 따라 흐르게 된다.Further, when the dehumidification mode is controlled, the refrigerant flows along the same path as the heating mode.

즉, 압축기(10), 바이패스 유로(16) 또는 실외 열교환기(11), 실내 열교환기(12), 내부 열교환기(13)의 고압측, 팽창밸브(14), 증발기(15), 내부 열교환기(13)의 저압측, 압축기(10)의 경로로 순환하게 된다.That is, the high pressure side of the compressor 10, the bypass passage 16 or the outdoor heat exchanger 11, the indoor heat exchanger 12, the internal heat exchanger 13, the expansion valve 14, the evaporator 15, The low-pressure side of the heat exchanger 13, and the path of the compressor 10.

따라서, 실내 열교환기(12)를 통과한 공기 중의 수분이 증발기(15)를 통과하면서 응축되어 공기의 습도가 낮아지게 된다.Therefore, the moisture in the air passing through the indoor heat exchanger 12 is condensed while passing through the evaporator 15, so that the humidity of the air is lowered.

이때에도 역시 실내 열교환기 도어(18)는 열려 있게 되며, 난방이 아닌 제습이 주목적인 경우에는 온도조절 도어(22)는 닫혀있게 된다.At this time, the indoor heat exchanger door 18 is also opened, and when the dehumidification is not the main heating, the temperature control door 22 is closed.

상기와 같이 구성되어 작동되는 종래의 자동차용 히트펌프 시스템은 다음과 같은 문제점이 있었다.The conventional automotive heat pump system configured as described above has the following problems.

첫째, 난방모드 시 자동차의 실내로 유입되는 공기가 증발기(15)의 저온의 냉매와 열교환된 후, 히터코어(21)에 의해 재차 가열되어 자동차의 실내로 유입되기 때문에 난방 효율이 감소되는 문제점이 있었다.First, in the heating mode, the air flowing into the room of the automobile is heat-exchanged with the low-temperature refrigerant of the evaporator 15, and then heated again by the heater core 21 to flow into the room of the automobile. there was.

둘째, 최대 난방모드 시에는 압축기에서 나온 냉매가 실외 열교환기(11)를 거치지 않고 바이패스 유로(16)를 통해 실내 열교환기(12)로 보내지기 때문에, 실외 열교환기(11)에 갇혀있는 냉매에 함유된 오일이 정체되는 문제점이 있었다.Secondly, in the maximum heating mode, since the refrigerant from the compressor is sent to the indoor heat exchanger 12 through the bypass flow path 16 without passing through the outdoor heat exchanger 11, the refrigerant trapped in the outdoor heat exchanger 11 The oil contained in the oil is stagnant.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 냉난방 시 시스템의 효율 및 성능을 향상시킴과 동시에 냉난방 시 제습의 기능을 수행할 수 있는 자동차용 히트펌프식 냉난방시스템을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a heat pump type air conditioning and heating system for an automobile which can improve the efficiency and performance of the system during cooling and heating and can perform a function of dehumidification in cooling and heating will be.

상기 목적은 본 발명에 따라, 냉매를 압축하여 배출하는 압축기와, 상기 압축기의 배출라인에 연결되어 유로를 선택적으로 전환하는 제1 삼방밸브와, 상기 제1 삼방밸브에 연결되어 유로를 선택적으로 전환하는 제1 사방밸브와, 상기 제1 사방밸브와 연결되어 냉매를 열교환 시키는 실외 열교환기와, 상기 실외 열교환기와 연결되어 냉매를 팽창시키는 제1 팽창밸브와, 상기 제1 팽창밸브와 연결되어 유로를 선택적으로 전환하는 제2 사방밸브와, 상기 실외 열교환기와 제2 사방밸브를 연결하는 바이패스 유로와, 상기 제1 삼방밸브 또는 제2 사방밸브와 선택적으로 연결되어 냉매를 자동차의 실내로 유입되는 공기와 열교환 시키는 제1 실내 열교환기와, 상기 제1 실내 열교환기와 연결되어 유로를 선택적으로 전환하는 제2 삼방밸브와, 상기 제2 삼방밸브와 연결되어 냉매를 팽창시키는 제2 팽창밸브와, 상기 제2 팽창밸브 또는 제2 삼방밸브와 선택적으로 연결되어 냉매를 자동차의 실내로 유입되는 공기와 열교환 시키고, 제1 사방밸브 및 제2 사방밸브를 통하여 냉매를 압축기로 환원시키는 제2 실내 열교환기에 의해 달성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a compressor for compressing and discharging refrigerant, a first three-way valve connected to a discharge line of the compressor to selectively switch the flow path, A first expansion valve connected to the first expansion valve and connected to the outdoor heat exchanger to selectively expand the refrigerant; A bypass flow path connecting the outdoor heat exchanger and the second four-way valve, and a bypass flow path selectively connected to the first three-way valve or the second four-way valve, A second three-way valve connected to the first indoor heat exchanger to selectively switch the flow path, a second three-way valve connected to the first indoor heat exchanger, A second expansion valve connected to the second expansion valve or the second expansion valve and selectively connected to the second expansion valve or the second three-way valve to heat-exchange the refrigerant with the air flowing into the interior of the vehicle, And a second indoor heat exchanger for reducing the refrigerant to a compressor.

또한, 상기 실외 열교환기는 냉각수를 이용하여 냉매와 열교환 시키는 쿨런트-냉매 열교환기일 수 있다.The outdoor heat exchanger may be a coolant-refrigerant heat exchanger for exchanging heat with refrigerant using cooling water.

또한, 상기 제1 실내 열교환기에 설치되어 제1 실내 열교환기로부터 배출되는 공기의 양을 조절하는 풍량 조절 도어를 더 포함할 수 있다.The air conditioner may further include an air volume adjusting door installed in the first indoor heat exchanger to adjust an amount of air discharged from the first indoor heat exchanger.

이에 의해, 제1 실내 열교환기 및 제2 실내 열교환기가 냉방 시에는 두개의 쿨러 기능을 하고 난방 시에는 두개의 히터 기능을 하게 되어 열교환 성능이 높아져 냉난방시스템의 효율 및 성능이 향상되는 효과가 있다.Accordingly, the first indoor heat exchanger and the second indoor heat exchanger function as two coolers at the time of cooling and serve as two heaters at the time of heating, thereby enhancing the heat exchange performance, thereby improving the efficiency and performance of the air conditioning and heating system.

또한, 모든 열교환기에 항상 냉매가 지나가게 되어 오일 정체 문제가 발생하지 않는 효과가 있다.Further, refrigerant is always passed through all the heat exchangers, so that the problem of oil congestion does not occur.

또한, 냉방과 난방 시 모두 제습과 온도조절이 가능해지는 효과가 있다.In addition, there is an effect that dehumidification and temperature control can be performed both in cooling and heating.

도 1은 종래 기술에 대한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동차용 히트펌프식 냉난방시스템의 구성도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 자동차용 히트펌프식 냉난방시스템의 각 작동모드에 대한 냉매의 흐름도이다.Figure 1 is a diagram of the prior art.
2 is a configuration diagram of a heat pump type air conditioning system for a vehicle according to the present invention.
3 to 6 are flowcharts of the refrigerant for each operating mode of the heat pump type air conditioning system for a vehicle according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this application, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.

본 발명에 따른 자동차용 히트펌프식 냉난방시스템은, 도 2에 도시된 바와 같이, 냉매를 압축하여 배출하는 압축기(100)와, 압축기(100) 배출라인에 연결되어 유로를 선택적으로 전환하는 제1 삼방밸브(200)와, 제1 삼방밸브(200)에 연결되어 유로를 선택적으로 전환하는 제1 사방밸브(300)와, 제1 사방밸브(300)와 연결되어 냉매를 열교환 시키는 실외 열교환기(400)와, 실외 열교환기(400)와 연결되어 냉매를 팽창시키는 제1 팽창밸브(500)와, 제1 팽창밸브(500)와 연결되어 유로를 선택적으로 전환하는 제2 사방밸브(310)와, 실외 열교환기(400)와 제2 사방밸브(310)를 연결하는 바이패스 유로(520)와, 제1 삼방밸브(200) 또는 제2 사방밸브(310)와 선택적으로 연결되어 냉매를 자동차의 실내로 유입되는 공기와 열교환 시키는 제1 실내 열교환기(600)와, 제1 실내 열교환기(600)와 연결되어 유로를 선택적으로 전환하는 제2 삼방밸브(210)와, 제2 삼방밸브(210)와 연결되어 냉매를 팽창시키는 제2 팽창밸브(510)와, 제2 팽창밸브(510) 또는 제2 삼방밸브(210)와 선택적으로 연결되어 냉매를 자동차의 실내로 유입되는 공기와 열교환 시키고, 제1 사방밸브(300) 및 제2 사방밸브(310)를 통하여 냉매를 압축기(100)로 환원시키는 제2 실내 열교환기(700)로 구성된다.As shown in FIG. 2, the heat pump type air conditioning system for a vehicle according to the present invention includes a compressor 100 for compressing and discharging a refrigerant, a first heat exchanger 100 connected to a discharge line of the compressor 100, A first four-way valve 300 connected to the first three-way valve 200 to selectively switch the flow path, an outdoor heat exchanger (not shown) connected to the first four-way valve 300 for exchanging heat with the refrigerant, A first expansion valve 500 connected to the outdoor heat exchanger 400 to expand the refrigerant, a second four-way valve 310 connected to the first expansion valve 500 to selectively switch the flow path, A bypass flow path 520 connecting the outdoor heat exchanger 400 and the second four-way valve 310 and a bypass flow path 520 selectively connected to the first three-way valve 200 or the second four- A first indoor heat exchanger 600 for exchanging heat with air introduced into the room, a first indoor heat exchanger 600, A second expansion valve 510 connected to the second three-way valve 210 for expanding the refrigerant, a second expansion valve 510 connected to the second three-way valve 210, Way valve 210 for exchanging the refrigerant with the air flowing into the room of the automobile and for reducing the refrigerant to the compressor 100 through the first four-way valve 300 and the second four- 2 indoor heat exchanger 700.

그리고, 제1 실내 열교환기(600)로부터 배출되는 공기의 양을 조절하는 풍량 조절 도어(800)가 제1 실내 열교환기(600)에 설치된다.An air volume control door 800 for controlling the amount of air discharged from the first indoor heat exchanger 600 is installed in the first indoor heat exchanger 600.

여기서, 실외 열교환기(400)는 냉각수를 이용하여 냉매와 열교환 시키는 쿨런트-냉매 열교환기로 마련된다.Here, the outdoor heat exchanger 400 is provided as a coolant-refrigerant heat exchanger that exchanges heat with the refrigerant using cooling water.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 자동차용 히트펌프식 냉난방시스템은 냉방모드, 제1 제습모드, 제2 제습모드 및 난방모드로 작동된다.The automotive heat pump type air conditioning system according to the present invention configured as above operates in a cooling mode, a first dehumidifying mode, a second dehumidifying mode, and a heating mode.

이하에서는, 도 3 내지 도 6을 참조하여 상술한 작동모드를 설명한다.Hereinafter, the operation modes described above with reference to Figs. 3 to 6 will be described.

도 3은 본 발명에 따른 자동차용 히트펌프식 냉난방시스템이 냉방모드로 작동될 때의 냉매의 흐름도이다.3 is a flowchart of a refrigerant when the heat pump type air conditioning system for an automobile according to the present invention is operated in a cooling mode.

압축기(100)에 의해 압축된 냉매는 제1 삼방밸브(200)로 이동되고, 제1 삼방밸브(200)는 이동된 냉매를 제1 사방밸브(300) 측으로 이동시킨다.The refrigerant compressed by the compressor 100 is transferred to the first three-way valve 200 and the first three-way valve 200 moves the refrigerant transferred to the first four-way valve 300.

제1 사방밸브(300)는 이동된 냉매를 실외 열교환기(400)로 이동시키고, 이동된 냉매는 실외 열교환기(400)에서 냉각수와 열교환되어 응축된다.The first four-way valve 300 moves the refrigerant to the outdoor heat exchanger 400, and the refrigerant is heat-exchanged with the cooling water in the outdoor heat exchanger 400 to be condensed.

실내 열교환기(400)에 의해 응축된 냉매는 제1 팽창밸브(500)에 의해 팽창되어 제2 사방밸브(310)으로 이동된다.The refrigerant condensed by the indoor heat exchanger (400) is expanded by the first expansion valve (500) and transferred to the second four-way valve (310).

제2 사방밸브(310)는 이동된 냉매를 제1 실내 열교환기(600)로 이동시키고, 이동된 냉매는 제1 실내 열교환기(600)에서 차량 실내로 유입되는 공기와 열교환되어 증발된다.The second four-way valve 310 moves the refrigerant to the first indoor heat exchanger 600, and the refrigerant is heat-exchanged with the air flowing into the passenger compartment from the first indoor heat exchanger 600 and evaporated.

제1 실내 열교환기(600)에 의해 증발된 냉매는 제2 삼방밸브(210)로 이동되고, 제2 삼방밸브(210)는 이동된 냉매를 제2 팽창밸브(510)를 거치지 않고 제2 실내 열교환기(700)로 이동시킨다.The refrigerant vaporized by the first indoor heat exchanger 600 is transferred to the second three-way valve 210 and the second three-way valve 210 is moved to the second indoor space To the heat exchanger (700).

이동된 냉매는 제2 실내 열교환기(700)에서 차량 실내로 유입되는 공기와 열교환되어 재차 증발되고, 그 후 제2 사방밸브(310)로 이동된다.The refrigerant is heat-exchanged with the air flowing into the passenger compartment from the second indoor heat exchanger 700 and is evaporated again, and then is transferred to the second four-way valve 310.

제2 사방밸브(310)는 이동된 냉매를 제1 사방밸브(300)로 이동시키고, 제1 사방밸브(300)는 냉매를 압축기(100)로 환원시키게 된다.The second four-way valve 310 moves the refrigerant to the first four-way valve 300 and the first four-way valve 300 reduces the refrigerant to the compressor 100.

이때, 풍량 조절 도어(800)는 항상 개방된 상태로 유지된다.At this time, the air volume control door 800 is always kept open.

상기와 같은 일련의 과정이 계속하여 반복되면서 차량 실내를 냉방하는 것이다.The above-described series of processes are repeated to cool the vehicle interior.

상기 모드에서는 제1 실내 열교환기(600)와 제2 실내 열교환기(700)가 모두 증발기의 역할을 수행하므로 최대 냉방 모드로 작동되게 된다.In this mode, the first indoor heat exchanger 600 and the second indoor heat exchanger 700 both function as an evaporator, and thus operate in the maximum cooling mode.

도 4는 본 발명에 따른 자동차용 히트펌프식 냉난방시스템이 제1 제습모드로 작동될 때의 냉매의 흐름도이다.4 is a flowchart of the refrigerant when the heat pump type air conditioning system for an automobile according to the present invention is operated in the first dehumidification mode.

압축기(100)에 의해 압축된 냉매는 제1 삼방밸브(200)로 이동되고, 제1 삼방밸브(200)는 이동된 냉매를 제1 사방밸브(300) 측으로 이동시킨다.The refrigerant compressed by the compressor 100 is transferred to the first three-way valve 200 and the first three-way valve 200 moves the refrigerant transferred to the first four-way valve 300.

제1 사방밸브(300)는 이동된 냉매를 실외 열교환기(400)로 이동시키고, 이동된 냉매는 실외 열교환기(400)에서 냉각수와 열교환되어 응축된다.The first four-way valve 300 moves the refrigerant to the outdoor heat exchanger 400, and the refrigerant is heat-exchanged with the cooling water in the outdoor heat exchanger 400 to be condensed.

실내 열교환기(400)에 의해 응축된 냉매는 바이패스 유로(520)를 통해 제2 사방밸브(310)으로 이동된다.The refrigerant condensed by the indoor heat exchanger (400) is transferred to the second four-way valve (310) through the bypass flow path (520).

제2 사방밸브(310)는 이동된 냉매를 제1 실내 열교환기(600)로 이동시키고, 이동된 냉매는 제1 실내 열교환기(600)에서 차량 실내로 유입되는 공기와 열교환되어 재차 응축된다.The second four-way valve 310 moves the refrigerant to the first indoor heat exchanger 600, and the refrigerant is heat-exchanged with the air introduced into the passenger compartment from the first indoor heat exchanger 600 and is condensed again.

제1 실내 열교환기(600)에 의해 재차 응축된 냉매는 제2 삼방밸브(210)로 이동되고, 제2 삼방밸브(210)는 이동된 냉매를 제2 팽창밸브(510)로 이동시켜 팽창시키고 팽창된 냉매를 제2 실내 열교환기(700)로 이동시킨다.The refrigerant re-condensed by the first indoor heat exchanger 600 is transferred to the second three-way valve 210. The second three-way valve 210 moves the refrigerant transferred to the second expansion valve 510 to expand the refrigerant And moves the expanded refrigerant to the second indoor heat exchanger (700).

이동된 냉매는 제2 실내 열교환기(700)에서 차량 실내로 유입되는 공기와 열교환되어 증발되고, 그 후 제2 사방밸브(310)로 이동된다.The refrigerant is heat-exchanged with the air flowing into the passenger compartment from the second indoor heat exchanger 700 and evaporated, and then is transferred to the second four-way valve 310.

제2 사방밸브(310)는 이동된 냉매를 제1 사방밸브(300)로 이동시키고, 제1 사방밸브(300)는 냉매를 압축기(100)로 환원시키게 된다.The second four-way valve 310 moves the refrigerant to the first four-way valve 300 and the first four-way valve 300 reduces the refrigerant to the compressor 100.

이때, 풍량 조절 도어(800)는 차량 실내로 공급할 공기의 온도에 맞게 일정 각도 개방된다.At this time, the air volume control door 800 is opened at a certain angle in accordance with the temperature of the air to be supplied to the passenger compartment.

상기와 같은 일련의 과정이 계속하여 반복되면서 차량 실내를 냉방 또는 난방함과 동시에 제습하는 것이다.The above-described series of processes are continuously repeated so that the interior of the vehicle is cooled or heated and dehumidified.

상기 모드에서는 제1 실내 열교환기(600)가 응축기의 역할을 수행하고, 제2 실내 열교환기(700)가 증발기의 역할을 수행하므로 공기를 먼저 응축하고 가열하기 때문에 공기 중의 습기가 제거되어 차량 실내를 제습할 수 있게 된다.In this mode, since the first indoor heat exchanger 600 serves as a condenser and the second indoor heat exchanger 700 serves as an evaporator, the air is first condensed and heated, To be dehumidified.

이때, 풍량 조절 도어(800)의 개도량을 조절하여 차량 실내로 공급되는 공기의 온도를 조절할 수 있다.At this time, the temperature of the air supplied to the passenger compartment can be adjusted by adjusting the opening amount of the air volume control door 800.

예를 들어 설명하면, 풍량 조절 도어(800)가 폐쇄된 경우에는 차량 실내로 유입되는 공기가 제2 실내 열교환기(700)만을 거치기 때문에 차량 실내를 냉방하게 되고, 풍량 조절 도어(800)가 개방된 경우에는 제2 실내 열교환기(700)를 거친 공기를 제1 실내 열교환기(600)에 의해 가열하므로 차량의 실내를 난방하게 된다.For example, when the air volume control door 800 is closed, air flowing into the passenger compartment only passes through the second indoor heat exchanger 700, so the passenger compartment is cooled. When the air volume control door 800 is opened The air that has passed through the second indoor heat exchanger 700 is heated by the first indoor heat exchanger 600, so that the interior of the vehicle is heated.

그러므로, 풍량 조절 도어(800)의 개도량을 적절히 조절함으로써 차량 실내로 공급되는 공기의 온도를 조절할 수 있는 것이다.Therefore, it is possible to control the temperature of the air supplied to the passenger compartment by appropriately adjusting the opening amount of the air volume control door 800.

도 5는 본 발명에 따른 자동차용 히트펌프식 냉난방시스템이 제2 제습모드로 작동될 때의 냉매의 흐름도이다.5 is a flowchart of the refrigerant when the heat pump type air conditioning system for an automobile according to the present invention is operated in the second dehumidification mode.

압축기(100)에 의해 압축된 냉매는 제1 삼방밸브(200)로 이동되고, 제1 삼방밸브(200)는 이동된 냉매를 제1 실내 열교환기(600)로 이동시킨다.The refrigerant compressed by the compressor 100 is transferred to the first three-way valve 200 and the first three-way valve 200 moves the refrigerant transferred to the first indoor heat exchanger 600.

이동된 냉매는 제1 실내 열교환기(600)에서 차량 실내로 유입되는 공기와 열교환되어 응축되고, 응축된 냉매는 제2 삼방밸브(210)로 이동된다.The refrigerant is heat-exchanged with the air flowing into the passenger compartment from the first indoor heat exchanger 600 and condensed, and the condensed refrigerant is transferred to the second three-way valve 210.

제2 삼방밸브(210)는 이동된 냉매를 제2 팽창밸브(510)로 이동시켜 팽창시키고 팽창된 냉매는 제2 실내 열교환기(700)로 이동된다.The second three-way valve 210 moves the refrigerant transferred to the second expansion valve 510 and expands, and the expanded refrigerant is transferred to the second indoor heat exchanger 700.

이동된 냉매는 제2 실내 열교환기(700)에서 차량 실내로 유입되는 공기와 열교환되어 증발되고, 그 후 제2 사방밸브(310)로 이동된다.The refrigerant is heat-exchanged with the air flowing into the passenger compartment from the second indoor heat exchanger 700 and evaporated, and then is transferred to the second four-way valve 310.

제2 사방밸브(310)는 이동된 냉매를 바이패스 유로(520)를 통해 실외 열교환기(400)로 이동시키고, 이동된 냉매는 실외 열교환기(400)에서 냉각수와 열교환되어 재차 증발된다.The second four-way valve 310 moves the refrigerant transferred to the outdoor heat exchanger 400 through the bypass flow path 520. The refrigerant is heat-exchanged with the cooling water in the outdoor heat exchanger 400 and evaporated again.

재차 증발된 냉매는 제1 사방밸브(300)로 이동되고, 제1 사방밸브(300)는 냉매를 압축기(100)로 환원시키게 된다.The refrigerant evaporated again is transferred to the first four-way valve 300, and the first four-way valve 300 reduces the refrigerant to the compressor 100.

이때, 풍량 조절 도어(800)는 차량 실내로 공급할 공기의 온도에 맞게 일정 각도 개방된다.At this time, the air volume control door 800 is opened at a certain angle in accordance with the temperature of the air to be supplied to the passenger compartment.

상기와 같은 일련의 과정이 계속하여 반복되면서 차량 실내를 냉방 또는 난방함과 동시에 제습하는 것이다.The above-described series of processes are continuously repeated so that the interior of the vehicle is cooled or heated and dehumidified.

상기 모드에서는 제1 실내 열교환기(600)가 응축기의 역할을 수행하고, 제2 실내 열교환기(700)가 증발기의 역할을 수행하므로 공기를 먼저 응축하고 가열하기 때문에 공기 중의 습기가 제거되어 차량 실내를 제습할 수 있게 된다.In this mode, since the first indoor heat exchanger 600 serves as a condenser and the second indoor heat exchanger 700 serves as an evaporator, the air is first condensed and heated, To be dehumidified.

이때, 풍량 조절 도어(800)의 개도량을 조절하여 차량 실내로 공급되는 공기의 온도를 조절할 수 있다.At this time, the temperature of the air supplied to the passenger compartment can be adjusted by adjusting the opening amount of the air volume control door 800.

예를 들어 설명하면, 풍량 조절 도어(800)가 폐쇄된 경우에는 차량 실내로 유입되는 공기가 제2 실내 열교환기(700)만을 거치기 때문에 차량 실내를 냉방하게 되고, 풍량 조절 도어(800)가 개방된 경우에는 제2 실내 열교환기(700)를 거친 공기를 제1 실내 열교환기(600)에 의해 가열하므로 차량의 실내를 난방하게 된다.For example, when the air volume control door 800 is closed, air flowing into the passenger compartment only passes through the second indoor heat exchanger 700, so the passenger compartment is cooled. When the air volume control door 800 is opened The air that has passed through the second indoor heat exchanger 700 is heated by the first indoor heat exchanger 600, so that the interior of the vehicle is heated.

그러므로, 풍량 조절 도어(800)의 개도량을 적절히 조절함으로써 차량 실내로 공급되는 공기의 온도를 조절할 수 있는 것이다.Therefore, it is possible to control the temperature of the air supplied to the passenger compartment by appropriately adjusting the opening amount of the air volume control door 800.

도 6은 본 발명에 따른 자동차용 히트펌프식 냉난방시스템이 난방모드로 작동될 때의 냉매의 흐름도이다.6 is a flowchart of the refrigerant when the heat pump type air conditioning system for an automobile according to the present invention is operated in the heating mode.

압축기(100)에 의해 압축된 냉매는 제1 삼방밸브(200)로 이동되고, 제1 삼방밸브(200)는 이동된 냉매를 제1 실내 열교환기(600)로 이동시킨다.The refrigerant compressed by the compressor 100 is transferred to the first three-way valve 200 and the first three-way valve 200 moves the refrigerant transferred to the first indoor heat exchanger 600.

이동된 냉매는 제1 실내 열교환기(600)에서 차량 실내로 유입되는 공기와 열교환되어 응축되고, 응축된 냉매는 제2 삼방밸브(210)로 이동된다.The refrigerant is heat-exchanged with the air flowing into the passenger compartment from the first indoor heat exchanger 600 and condensed, and the condensed refrigerant is transferred to the second three-way valve 210.

제2 삼방밸브(210)는 이동된 냉매를 제2 팽창밸브(510)를 거치지 않고 제2 실내 열교환기(700)로 이동시킨다.The second three-way valve 210 moves the refrigerant transferred to the second indoor heat exchanger 700 without passing through the second expansion valve 510.

이동된 냉매는 제2 실내 열교환기(700)에서 차량 실내로 유입되는 공기와 열교환되어 재차 응축되고, 그 후 제2 사방밸브(310)로 이동된다.The refrigerant is heat-exchanged with the air introduced into the passenger compartment from the second indoor heat exchanger 700 and is condensed again, and then is transferred to the second four-way valve 310.

제2 사방밸브(310)는 이동된 냉매를 제1 팽창밸브(500)로 이동시키고, 제1 팽창밸브(500)는 이동된 냉매를 팽창시킨 후 실외 열교환기(400)로 이동시킨다.The second four-way valve 310 moves the refrigerant transferred to the first expansion valve 500, the first expansion valve 500 expands the refrigerant, and then moves the refrigerant to the outdoor heat exchanger 400.

이동된 냉매는 실외 열교환기(400)에서 냉각수와 열교환되어 증발되고, 증발된 냉매는 제1 삼방밸브(300)를 통해 압축기(100)로 환원된다.The transferred refrigerant is heat-exchanged with the cooling water in the outdoor heat exchanger (400) and evaporated, and the evaporated refrigerant is reduced to the compressor (100) through the first three-way valve (300).

이때, 풍량 조절 도어(800)는 항상 개방된 상태로 유지된다.At this time, the air volume control door 800 is always kept open.

상기와 같은 일련의 과정이 계속하여 반복되면서 차량 실내를 난방하는 것이다.The above-described series of processes are continuously repeated to heat the vehicle interior.

상기 모드에서는 제1 실내 열교환기(600)와 제2 실내 열교환기(700)가 모두 응축기의 역할을 수행하므로 최대 난방 모드로 작동되게 된다.
In the above mode, the first indoor heat exchanger 600 and the second indoor heat exchanger 700 both function as a condenser, and thus operate in the maximum heating mode.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 자동차용 히트펌프식 냉난방시스템은 제1 실내 열교환기 및 제2 실내 열교환기가 냉방 시에는 두개의 쿨러 기능을 하고 난방 시에는 두개의 히터 기능을 하게 되어 열교환 성능이 높아져 냉난방시스템의 효율 및 성능이 향상되고, 모든 열교환기에 항상 냉매가 지나가게 되어 오일 정체 문제가 발생하지 않으며, 냉방과 난방 시 모두 제습과 온도조절이 가능해지는 효과가 있다.
In the heat pump type air conditioning and heating system for an automobile according to the present invention configured as described above, the first indoor heat exchanger and the second indoor heat exchanger function as two coolers at the time of cooling, and function as two heaters at the time of heating, The efficiency and performance of the cooling / heating system are improved, the refrigerant always passes through all the heat exchangers, no problem of oil stagnation occurs, and dehumidification and temperature control are both possible in cooling and heating.

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 것은 자명하다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. It will be understood that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention.

10 : 압축기 11 : 실외 열교환기
11' : 유량제어밸브 12 : 실내 열교환기
13 : 내부 열교환기 14 : 팽창밸브
15 : 증발기 16 : 바이패스 유로
16' : 바이패스 밸브 17 : 송풍팬
18 : 실내 열교환기 도어 20 : 엔진
21 : 히터코어 22 : 온도조절도어
100 : 압축기 200 : 제1 삼방밸브
210 : 제2 삼방밸브 300 : 제1 사방밸브
310 : 제2 사방밸브 400 : 실외 열교환기
500 : 제1 팽창밸브 510 : 제2 팽창밸브
520 : 바이패스 유로 600 : 제1 실내 열교환기
700 : 제2 실내 열교환기 800 : 풍량 조절 도어10: compressor 11: outdoor heat exchanger
11 ': Flow control valve 12: Indoor heat exchanger
13: internal heat exchanger 14: expansion valve
15: evaporator 16: bypass channel
16 ': bypass valve 17: blowing fan
18: indoor heat exchanger door 20: engine
21: heater core 22: temperature control door
100: compressor 200: first three-way valve
210: second three-way valve 300: first four-way valve
310: second four-way valve 400: outdoor heat exchanger
500: first expansion valve 510: second expansion valve
520: bypass passage 600: first indoor heat exchanger
700: Second indoor heat exchanger 800: Air volume control door

Claims (3)

냉매를 압축하여 배출하는 압축기(100)와;
상기 압축기(100)의 배출라인에 연결되어 유로를 선택적으로 전환하는 제1 삼방밸브(200)와;
상기 제1 삼방밸브(200)에 연결되어 유로를 선택적으로 전환하는 제1 사방밸브(300)와;
상기 제1 사방밸브(300)와 연결되어 냉매를 열교환 시키는 실외 열교환기(400)와;
상기 실외 열교환기(400)와 연결되어 냉매를 팽창시키는 제1 팽창밸브(500)와;
상기 제1 팽창밸브(500)와 연결되어 유로를 선택적으로 전환하는 제2 사방밸브(310)와;
상기 실외 열교환기(400)와 제2 사방밸브(310)를 연결하는 바이패스 유로(520)와;
상기 제1 삼방밸브(200) 또는 제2 사방밸브(310)와 선택적으로 연결되어 냉매를 자동차의 실내로 유입되는 공기와 열교환 시키는 제1 실내 열교환기(600)와;
상기 제1 실내 열교환기(600)와 연결되어 유로를 선택적으로 전환하는 제2 삼방밸브(210)와;
상기 제2 삼방밸브(210)와 연결되어 냉매를 팽창시키는 제2 팽창밸브(510)와;
상기 제2 팽창밸브(510) 또는 제2 삼방밸브(210)와 선택적으로 연결되어 냉매를 자동차의 실내로 유입되는 공기와 열교환 시키고, 제1 사방밸브(300) 및 제2 사방밸브(310)를 통하여 냉매를 압축기(100)로 환원시키는 제2 실내 열교환기(700)를 포함하고,
상기 제1 삼방밸브(200)는, 냉방시 냉매를 상기 제1 사방밸브(300) 측으로 이동시키고, 난방시 냉매를 상기 제1실내 열교환기(600)로 이동시키고,
상기 바이패스 유로(520)는, 제습시 냉매가 바이패스되도록 상기 실외 열교환기(400)와 상기 제2 사방밸브(310)를 연결하며,
상기 실외 열교환기(400)는 냉각수를 이용하여 냉매와 열교환 시키는 쿨런트-냉매 열교환기인 것을 특징으로 하는 자동차용 히트펌프식 냉난방시스템.A compressor (100) for compressing and discharging refrigerant;
A first three-way valve (200) connected to a discharge line of the compressor (100) to selectively switch the flow path;
A first four-way valve 300 connected to the first three-way valve 200 to selectively switch the flow path;
An outdoor heat exchanger (400) connected to the first four-way valve (300) to heat-exchange the refrigerant;
A first expansion valve (500) connected to the outdoor heat exchanger (400) to expand the refrigerant;
A second four-way valve 310 connected to the first expansion valve 500 to selectively switch the flow path;
A bypass flow path 520 connecting the outdoor heat exchanger 400 and the second four-way valve 310;
A first indoor heat exchanger (600) selectively connected to the first three-way valve (200) or the second four-way valve (310) to exchange heat with refrigerant flowing into the room;
A second three-way valve (210) connected to the first indoor heat exchanger (600) to selectively switch the flow path;
A second expansion valve (510) connected to the second three-way valve (210) to expand the refrigerant;
The second expansion valve 510 or the second three-way valve 210 is selectively connected to heat exchange the refrigerant with the air flowing into the interior of the vehicle. The first four-way valve 300 and the second four- And a second indoor heat exchanger (700) for reducing the refrigerant to the compressor (100)
The first three-way valve 200 moves the refrigerant to the first four-way valve 300 during cooling, moves the refrigerant to the first indoor heat exchanger 600 during heating,
The bypass passage 520 connects the outdoor heat exchanger 400 and the second four-way valve 310 so that the refrigerant is bypassed during dehumidification,
Wherein the outdoor heat exchanger (400) is a coolant-refrigerant heat exchanger for exchanging heat with refrigerant using cooling water. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 실내 열교환기(600)에 설치되어 제1 실내 열교환기(600)로부터 배출되는 공기의 양을 조절하는 풍량 조절 도어(800)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 히트펌프식 냉난방시스템.The method according to claim 1,
Further comprising an air volume control door (800) installed in the first indoor heat exchanger (600) for controlling an amount of air discharged from the first indoor heat exchanger (600) .
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