KR20210070066A

KR20210070066A - 차량용 히트펌프 시스템

Info

Publication number: KR20210070066A
Application number: KR1020190160087A
Authority: KR
Inventors: 김무중; 이해준; 진형규; 이성제; 황동우; 황인국
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2019-12-04
Filing date: 2019-12-04
Publication date: 2021-06-14

Abstract

본 발명은 냉매를 압축하여 순환시키는 압축기, 압축된 상기 냉매를 응축시키는 응축기, 응축된 상기 냉매를 팽창시키는 제1 팽창밸브, 상기 제1 팽창밸브에서 팽창된 상기 냉매를 기화시키는 증발기, 응축된 상기 냉매를 팽창시키는 제2 팽창밸브, 상기 제2 팽창밸브에서 팽창된 상기 냉매를 냉각수와 열교환하는 칠러, 상기 냉각수를 외기와 열교환하는 라디에이터 및 상기 냉각수에 의해 냉각되는 전장부품을 포함하되, 난방 모드 시, 상기 라디에이터를 통과한 냉각수가 상기 전장부품과 열교환한 후, 상기 칠러에 유입되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템을 제공한다.

Description

차량용 히트펌프 시스템{Heatpump system for vehicle}

실시예는 차량용 히트펌프 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 라디에이터와 전장부품을 직렬로 거쳐서 외기와 페열을 모두 흡열하는 냉각수 유로를 구비하는 차량용 히트펌프 시스템에 관한 것이다.

환경 친화적인 산업 발전 및 화석원료를 대체하는 에너지원의 개발 기조아래, 근래 자동차 산업에서 가장 주목받는 분야는 전기자동차와 하이브리드 자동차가 있다. 이들 전기자동차와 하이브리드 자동차에는 배터리가 장착되어 구동력을 제공하는데, 주행 운전뿐만 아니라 냉난방 시에도 배터리를 이용한다.

배터리를 이용하여 구동력을 제공하는 차량에서, 냉난방 시 배터리가 열원으로 사용된다는 것은 그만큼 주행거리가 감소된다는 것을 의미하는데, 위 문제를 극복하기 위하여 종래부터 가정용 냉난방장치로 널리 활용된 히트펌프 시스템을 자동차에 적용하는 방법이 제안되었다.

참고로 히트펌프란 저온의 열을 흡수하여 흡수된 열을 고온으로 이동시키는 것을 말한다. 일 예로서의 히트펌프는 액체 냉매가 증발기 내에서 증발하고 주위에서 열을 빼앗아 기체가 되며, 다시 응축기에 의해 주위에 열을 방출하면서 액화되는 사이클을 가진다. 이를 전기자동차 또는 하이브리드 자동차에 적용하면, 종래 일반적인 공조케이스에 부족한 열원을 확보할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 차량용 히트펌프 시스템에서 냉각수의 순환구조를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 차량용 히트펌프 시스템은 냉매 순환라인과 냉각수 순환라인을 이용하여 냉난방을 수행하고 있다.

그러나, 냉매의 특성에 따라 외기온이 칠러(30) 증발온도보다 높은 경우, 칠러측에서 외기 흡열을 통해 난방성능을 만들 수 있는 조건이 존재하나, 종래의 히트펌프 시스템에서는 전장부품(10)의 폐열만을 흡수하는 구조를 구비하고 있다.

또한, 최대 난방성능을 위해서는 냉매 순환라인의 증발부에서 충분한 흡열이 필요하지만, 현재 냉각수 순환라인에서는 전장부품(10)을 지나는 냉각수가 라디에이터(20)와 칠러(30)로 분기되기 때문에 흡열량이 부족할 수 있는 구조적 문제점이 존재한다.

실시예는 냉각수가 라디에이터와 전장부품을 직렬로 이동할 수 있는 냉각수 순환라인을 구성하는 것을 목적으로 한다.

또한, 이러한 구조를 이용하여 냉각수 순환라인에 동일한 유량이 흐르도록 하여 난방성능을 증대하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예는, 냉매를 압축하여 순환시키는 압축기; 압축된 상기 냉매를 응축시키는 응축기; 응축된 상기 냉매를 팽창시키는 제1 팽창밸브; 상기 제1 팽창밸브에서 팽창된 상기 냉매를 기화시키는 증발기; 응축된 상기 냉매를 팽창시키는 제2 팽창밸브; 상기 제2 팽창밸브에서 팽창된 상기 냉매를 냉각수와 열교환하는 칠러; 상기 냉각수를 외기와 열교환하는 라디에이터; 및 상기 냉각수에 의해 냉각되는 전장부품을 포함하되, 난방 모드 시, 상기 라디에이터를 통과한 냉각수가 상기 전장부품과 열교환한 후, 상기 칠러에 유입되는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 응축기를 통해 상기 냉매와 열교환되는 냉각수를 순환시켜 실내를 난방하는 난방라인; 및 공기 또는 상기 냉매와 열교환되는 냉각수를 순환시켜 배터리 및 전장부품을 냉각시키는 냉각라인;을 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 냉각라인의 일측에서 분기되어 상기 난방라인과 연결되는 제1 연결라인; 및 상기 냉각라인의 타측에서 분기되어 상기 난방라인과 연결되는 제2 연결라인;을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 연결라인, 제2 연결라인 및 난방라인은 제1 방향전환밸브에 연결되며, 상기 제1 방향전환밸브에 의해 냉각라인과 난방라인이 서로 연결되거나 연결이 차단되는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 전장부품은 상기 제2 연결라인 상에 배치되고, 상기 냉각라인 상에 배치되는 제1 냉각수 조인트에서 분기되는 제3 연결라인은 칠러를 통과하도록 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 연결라인에는 상기 전장부품을 통과한 냉각수의 이동방향을 제어하는 제4 방향전환밸브가 구비되며, 상기 제4 방향전환밸브는 제4 연결라인을 통해 상기 제3 연결라인의 제3 냉각수 조인트와 연결되며, 상기 제3 냉각수 조인트는 상기 칠러의 입구측에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 냉각수 조인트와 상기 제3 냉각수 조인트는 일체로 형성되어 4개의 분기라인을 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 증발기를 통해 냉매와 열교환되는 냉각수를 순환하여 실내를 냉방하는 제2 냉방라인;을 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 냉방라인은, 상기 증발기를 통해 냉매와 열교환되는 냉각수와 실내로 유입되는 공기를 열교환하여 냉각된 공기를 이용해 실내를 냉방하는 캐빈 쿨러, 및 상기 증발기와 캐빈 쿨러의 사이에 연결된 제4 펌프를 포함하며, 상기 증발기, 제4 펌프 및 상기 캐빈 쿨러가 연결된 냉각수 라인은 폐루프를 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 실내로 공기를 송풍하는 송풍기가 구비된 공조장치;를 더 포함하고, 상기 증발기 및 제4 펌프는 공조장치의 외부에 배치되며, 상기 캐빈 쿨러는 공조장치의 내부에 배치된 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 응축기를 통과한 냉매는 냉매분기부에서 일측으로 분기되어 상기 제1 팽창밸브 및 상기 증발기를 통과하는 제1 냉매라인과 상기 냉매분기부에서 타측으로 분기되어 상기 제2 팽창밸브 및 상기 칠러를 통과하는 제2 냉매라인으로 구분되는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 냉매라인에는 냉매열교환기가 배치되며, 상기 냉매열교환기는 상기 냉매분기부와 상기 제1 팽창밸브 사이에 배치되되, 상기 제1 팽창밸브로 유입되는 냉매와 상기 증발기를 통과한 냉매가 열교환되는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 난방라인은, 상기 응축기를 통해 냉매와 열교환되는 냉각수와 실내로 유입되는 공기를 열교환하여 가열된 공기를 이용해 실내를 난방하는 히터코어, 및 냉각수의 유동 방향으로 상기 히터코어의 전방에 배치되어 냉각수를 가열하는 냉각수 히터를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 냉방 모드시, 상기 난방라인과 상기 냉각라인은 서로 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제4 방향전환밸브는 상기 칠러로 유입되는 냉각수를 차단하는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 난방 모드시, 상기 난방라인과 상기 냉각라인은 서로 분리되며,

상기 냉각라인을 이동하는 냉각수는 상기 라디에이터와 상기 전장부품을 거치면서 흡열하며, 상기 칠러에서 냉매와 열교환하는 것을 특징으로 할 수 있다.

실시예에 따르면, 구조의 개선을 통해 종래의 냉난방 순환라인을 구현하면서, 난방의 효율을 증대하는 효과가 있다.

또한, 전장부품의 폐열의 흡수 성능을 증대하여 난방성능을 증대하며, 외기와 전장부품의 폐열을 동시에 흡열 가능한 구조로 최대 난방성능을 구현할 수 있다.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 차량용 히트펌프 시스템에서 냉각수의 순환구조를 나타내는 도면이고,
도 2는 본 발명의 개념을 나타내는 도면이고,
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 구조도이고,
도 4은 도 3의 제1 실시예이고,
도 5는 최대 난방 모드시 시스템의 동작상태를 나타내는 도면이고,
도 6는 냉방 모드시 시스템의 동작상태를 나타내는 도면이고,
도 7은 일반 난방모드시 시스템의 동작상태를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.

이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.

또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 2 내지 도 7은, 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.

도 2는 본 발명의 개념을 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 차량용 히트펌프 시스템에서는 라디에이터(233)와 전장부품(231)을 직렬로 거쳐 외기와 폐열을 모두 흡열하는 냉각수 유로를 형성할 수 있다.

이때, 도 1에 나타나는 종래의 순화구조와는 달리 라디에이터(233)와 전장부품(231) 및 칠러(161)를 이동하는 냉각수가 분기되는 부분이 없어 동일한 유량이 흐르게 되며, 이를 통해 난방 성능을 향상시킬 수 있다.

도 3는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템의 구조도이다.

도 3를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템은 냉매를 압축하여 순환시키는 압축기(110), 압축된 상기 냉매를 응축시키는 응축기(120), 응축된 상기 냉매를 팽창시키는 제1 팽창밸브(150), 제1 팽창밸브(150)에서 팽창된 냉매를 기화시키는 증발기(151), 응축된 상기 냉매를 팽창시키는 제2 팽창밸브(160), 제2 팽창밸브(160)에서 팽창된 냉매를 냉각수와 열교환하는 칠러(161), 냉각수를 외기와 열교환하는 라디에이터(233) 및 냉각수에 의해 냉각되는 전장부품(231)을 포함하되, 난방 모드 시, 라디에이터(233)를 통과한 냉각수가 상기 전장부품(231)과 열교환한 후, 칠러(161)에 유입되도록 하여 난방 성능을 증대할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 히트펌프 시스템은 냉매가 순환되어 실내를 냉방하는 냉매 순환라인(100) 및 냉각수가 순환되어 실내를 난방하고 부품들을 냉각하는 냉각수 순환라인(200)으로 구성될 수 있다. 그리고 냉각수 순환라인(200)은 실내 난방을 위한 난방라인(210) 및 전장부품(231)과 배터리(237)의 냉각을 위한 냉각라인(230)을 포함할 수 있다.

냉매 순환라인(100)은 압축기(100), 응축기(120), 냉매분기부(101), 냉매분기부(101)에서 일측으로 분기되어 제1 챙창밸브 및 증발기(151)를 통과하는 제1 냉매라인(100a)과 냉매분기부(101)에서 타측으로 분기되어 제2 팽창밸브 및 칠러(161)를 통과하는 제2 냉매라인(100b), 제1 냉매라인(100a)과 제2 냉매라인(100b)을 통과한 냉매가 통과하는 어큐뮬레이터(170)를 포함할 수 있다. 어큐뮬레이터(170)를 통과한 냉매는 압축기(100)로 재유입되어 냉매 순환이 일어나게 된다.

이때, 제1 냉매라인(100a)에는 냉매열교환기(152)가 배치되며, 냉매 열교환기는 냉매분기부(101)와 제1 팽창밸브(150)사시에 배치되되, 제1 팽창밸브(150)로 유입되는 냉매와 증발기(151)를 통과한 냉매가 열교환될 수 있다.

압축기(100)는 엔진(내연기관) 또는 모터 등으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 냉매를 흡입하여 압축한 후 고온 고압의 기체 상태로 응축기(120) 측에 배출하게 된다.

응축기(120)는 냉방모드 및 난방모드 시 모두 응축기(120) 역할을 하게된다. 응축기(120)에 흐르는 냉매는 후술할 냉각수 순환라인(200) 상의 냉각수와 서로 열교환된 후 제1 팽창밸브(150)로 이동하게 된다. 이와 같이 응축기(120)의 냉매에 의해 가열된 냉각수는 냉각수 순환라인(200)을 통해 실내열교환기로 공급될 수 있다. 일실시예로, 응축기(120)는 수냉식 응축기(120)가 사용될 수 있다.

냉매분기부(101)는 냉매가 제1 냉매라인(100a) 및 제2 냉매라인(100b)으로 분기되도록 한다.

제1 냉매라인(100a)은 제1 팽창밸브(150)와 증발기(151)가 배치될 수 있다.

제1 팽창밸브(150)는 제1 냉매라인(100a)에서 유입되는 냉매를 교축하거나 바이패스 시키거나 냉매의 흐름을 차단하는 역할을 할 수 있으며, 냉매의 유동 방향으로 증발기(151)의 입구측에 배치될 수 있다.

증발기(151)는 공조케이스의 내부에 설치되고, 제1 냉매라인(100a)에 배치되어 제1 팽창밸브(150)에서 배출된 냉매가 공급되고, 블로어를 통해 공조케이스의 내부를 유동하는 공기가 증발기(151)를 통과하는 과정에서 증발기(151) 내부의 저온 저압의 냉매와 열교환하여 냉풍으로 바뀐 뒤, 차량 실내로 토출되어 차실내를 냉방하게 된다.

제2 냉매라인(100b)은 제2 팽창밸브와 칠러(161)가 배치될 수 있다.

제2 팽창밸브는 제2 냉매라인(100b)에서 유입되는 냉매를 교축하거나 바이패스 시키거나 냉매의 흐름을 차단하는 역할을 할 수 있으며, 냉매의 유동 방향으로 칠러(161)의 입구측에 배치될 수 있다.

칠러(161)는 제2 팽창밸브에서 배출된 저온 저압의 냉매가 공급되어 냉각수 순환라인(200)에서 이동하는 냉각수와 열교환된다. 칠러(161)에서 열교환된 차가운 냉각수는 냉각수 순환라인(200)을 순환하여 고온의 배터리(237)와 열교환될 수 있다. 즉 배터리(237)는 냉매와 열교환되는 것이 아니라 냉각수와 열교환된다.

어큐뮬레이터(170)는 압축기(100)의 입구 측에 설치되어 증발기(151) 및/또는 칠러(161)를 경유한 냉매가 합류되며, 냉매 중 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하여 기상 냉매만 압축기(100)로 공급될 수 있도록 한다.

냉매열교환기(152)는 제1 팽창밸브(150)로 유입되는 냉매와 증발기(151)에서 배출되는 냉매를 상호 열교환시켜 냉방 성능을 향상시키는 역할을 한다. 여기에서 냉매열교환기(152)는 냉매분기부(101)와 제1 팽창밸브(150)를 연결하는 증발기(151)로 냉매가 유입되는 유입측 냉매라인이 통과하고, 증발기(151)와 어큐뮬레이터(170)를 연결하는 증발기(151)에서 냉매가 배출되는 배출측 냉매라인이 통과하며, 유입측 냉매라인과 배출측 냉매라인을 통과하는 냉매들 간 열교환이 일어날 수 있다.

그리하여 냉매열교환기(152)에 의해 제1 팽창밸브(150)로 유입되기 전에 냉매는 더욱 냉각될 수 있으며, 증발기(151)를 통한 냉방 성능이 향상됨과 동시에 냉방 시스템의 효율이 향상될 수 있다. 특히, 냉매열교환기(152)는 칠러(161)와 병렬로 연결된다.

즉, 냉매열교환기(152)는 응축기(120)와 칠러(161) 사이 냉매 라인에 직렬 배치되는 것이 아닌, 증발기(151)와 인접하게 배치되어 냉매열교환기(152) 및 증발기(151)는 직렬로 배치되어 연결될 수 있다. 만약, 냉매 열교환기가 수랭식 응축기(120)와 칠러(161) 사이에 직렬로 배치될 경우, 난방 모드 시 저압측 압력 강하로 작용하여 난방 성능이 감소될 수 있다. 반대로, 냉매 열교환기가 병렬로 연결될 경우 냉방 성능은 물론 난방 성능도 증가되는데, 이는 난방 모드의 냉매 흐름 상 응축기(120)와 칠러(161) 사이에 냉매 열교환기가 없기 때문이다.

냉각수 순환라인(200)은 실내 난방을 위한 난방라인(210), 전장부품(231) 및 배터리(237)의 냉각을 위한 냉각라인(230)과 제2 냉방라인을 포함할 수 있다.

여기서, 2차 냉방라인(250)은 증발기(151), 캐빈 쿨러(252) 및 제4 펌프(251)를 포함할 수 있다. 여기에서 증발기(151), 캐빈 쿨러(252) 및 제4 펌프(251)가 연결된 냉각수 라인이 폐루프를 형성할 수 있다.

증발기(151)는 상기한 바와 같이 냉매 및 냉각수가 통과하면서 서로 열교환될 수 있다.

캐빈 쿨러(252)는 공랭식 증발기(151)의 역할을 하며, 증발기(151)를 통과하는 냉매와 열교환되어 냉각된 냉각수가 통과한다. 그리고 캐빈 쿨러(252)는 공조장치(180)의 내부에 배치되어, 공조장치(180)의 송풍기에 의해 유동되는 공기가 캐빈 쿨러(252)를 거치며 냉각되어 차량의 실내로 공급됨으로써 차량의 실내 냉방에 이용될 수 있다.

제4 펌프(251)는 2차 냉방라인(250)을 따라 냉각수가 순환되도록 냉각수를 압송하는 역할을 한다. 그리고 제4 펌프(251)는 증발기(151)와 캐빈 쿨러(252) 사이의 냉각수라인 상에 설치되어, 제4 펌프(251)의 작동에 의해 냉각수를 순환시킬 수 있다.

그리하여 본 발명의 차량용 히트펌프 시스템은 차량 실내의 냉방을 위해 냉각수를 이용한 2차 냉방라인(250)을 적용함에 따라 냉매가 순환되는 냉매 순환라인(100)이 차량의 실내에 배치되지 않고 실외에 배치될 수 있어, 냉매 배관의 길이가 축소되어 냉매의 충진량을 줄일 수 있으며 냉매 순환라인(100)의 구성요소들을 모듈화 할 수 있는 장점이 있다. 또한, 냉매 순환라인(100)에 사용되는 냉매를 고효율의 자연 냉매를 사용할 수 있어 열관리 시스템의 효율이 향상되는 장점이 있다.

난방라인(210)은 응축기(120), 제1 펌프(211), 냉각수히터(212), 히터코어(213) 및 제1 방향전환밸브(214)를 포함할 수 있다.

응축기(120)는 상기한 바와 같이 냉매 및 냉각수가 통과하면서 서로 열교환될 수 있다.

제1 펌프(211)는 난방라인(210)을 따라 냉각수가 순환되도록 냉각수를 압송하는 수단이며, 제1 펌프(211)는 냉각수의 유동 방향으로 응축기(120)의 후방에 배치되어 냉각수라인 상에 설치될 수 있다.

냉각수히터(212)는 냉각수를 가열하는 장치이며, 냉각수의 유동 방향으로 제1 펌프(211)의 후방 및 히터코어(213)의 전방에 배치되어 연결될 수 있다. 그리고 냉각수히터(212)는 냉각수의 온도가 특정한 온도 이하일 경우 가동될 수 있으며, 전력을 이용해 발열할 수 있는 인덕션 히터, 씨즈 히터, 피티씨 히터, 필름 히터 등 다양한 구성들이 사용될 수 있다.

히터코어(213)는 차량의 공조장치(180) 내에 배치될 수 있으며, 송풍기에 의해 유동되는 공기가 히터코어(213)를 거치며 승온되어 차량의 실내로 공급되어 차량의 실내 난방에 이용될 수 있다. 그리고 히터코어(213)는 냉각수의 유동 방향으로 냉각수히터(212)의 후방에 배치되어 연결될 수 있다.

제1 방향전환밸브(214)는 히터코어(213)와 응축기(120)의 사이에 설치될 수 있으며, 난방라인(210)과 이후에 설명할 냉각라인(230)을 선택적으로 연결하거나 연결을 차단하도록 구성될 수 있다.

보다 상세하게 제1 방향전환밸브(214)는 난방라인(210) 상에 설치되어 2개의 냉각수라인 배관이 제1 방향전환밸브(214)에 연결되고, 냉각라인(230)의 일측에서 분기된 1개의 제1 연결라인(221)이 제1 방향전환밸브(214)에 연결되며, 냉각라인(230)의 타측에서 분기된 1개의 제2 연결라인(222)이 제1 방향전환밸브(214)에 연결될 수 있다. 즉, 제1 방향전환밸브(214)에서는 4개의 냉각수 라인이 만나도록 연결되며, 제1 방향전환밸브(214)는 4개의 냉각수 라인들이 서로 연결되거나 차단된 상태를 조절할 수 있는 4방향의 방향전환밸브가 될 수 있다.

냉각라인(230)은 라디에이터(233), 제2 방향전환밸브(238), 제2 펌프(239), 제1 방향전환밸브(214), 전장부품(231), 제1 냉각수 조인트(235), 제2 냉각수 조인트(232), 제3 펌프(236), 배터리(237), 칠러(161) 및 제3 방향전환밸브(234)를 포함할 수 있다.

라디에이터(233)는 전장부품(231) 또는 배터리(237)와 열교환된 냉각수를 냉각시키며, 라디에이터(233)는 냉각팬(233a)에 의해 공랭식으로 냉각될 수 있다.

제2 방향전환밸브(238)는 냉각라인(230) 상에 설치되어 2개의 냉각수 배관이 제2 방향전환밸브(238)에 연결되고, 난방라인(210)과 냉각라인(230)이 연결되도록 제1 방향전환밸브(214)와 제2 방향전환밸브(238)가 제1 연결라인(221)으로 연결될 수 있다.

즉, 제2 방향전환밸브(238)는 3개의 냉각수라인이 만나도록 연결되며, 제2 방향전환밸브(238)는 3개의 냉각수라인들이 서로 연결되거나 차단된 상태를 조절할 수 있는 3방향의 방향전환밸브가 될 수 있다.

제2 펌프(239)는 냉각라인(230)을 따라 냉각수가 순환되도록 냉각수를 압송하는 수단이다. 그리고 제2 펌프(239)는 제1 방향전환밸브(214)와 제2 방향전환밸브(238) 사이의 제1 연결라인(221) 상에 설치되어, 제2 펌프(239)의 작동에 의해 제2 방향전환밸브(238)에서 제1 방향전환밸브(214)쪽으로 냉각수가 흐를 수 있다.

제1 방향전환밸브(214)는 상기한 난방라인(210)에서 설명한 바와 같다.

전장부품(231)은 제1 방향전환밸브(214)와 제2 냉각수 조인트(232)를 연결하는 제2 연결라인(222) 상에 배치되어, 냉각수에 의해 전장부품(231)이 냉각될 수 있다. 그리고 전장부품(231)은 구동 모터, 인버터, 충전기(OBC; On Board Charger) 등이 될 수 있다.

제3 펌프(236)는 냉각라인(230)을 따라 냉각수가 순환되도록 냉각수를 압송하는 수단이다. 그리고 제3 펌프(236)는 제1 냉각수 조인트(235)와 배터리(237) 사이의 냉각수라인에 설치되어, 제3 펌프(236)에서 배터리(237)쪽으로 냉각수가 흐를 수 있다.

배터리(237)는 차량의 동력원이며, 차량 내 각종 전장부품(231)의 구동원이 될 수 있다. 또한 배터리(237)는 연료전지와 연결되어 전기를 저장하는 역할을 하거나, 외부에서 공급되는 전기를 저장하는 역할을 할 수 있다. 그리고 배터리(237)는 제3 펌프(236)와 제3 방향전환밸브(234) 사이의 냉각수라인 상에 배치될 수 있다. 그리하여 유동되는 냉각수와 열교환되어 배터리(237)가 냉각되거나 가열될 수 있다.

제1 냉각수 조인트(235)는 냉각수의 유동방향으로 제2 방향전환밸브(238)의 후방의 냉각수라인에 설치되며, 제1 냉각수 조인트(235)는 3개의 냉각수라인이 만나도록 연결된다. 즉, 제1 냉각수 조인트(235)는 냉각라인(230) 상에 양측이 연결되도록 설치되며, 하측에는 제3 연결라인(223)이 연결될 수 있다. 여기에서 제3 연결라인(223)은 칠러(161)를 통과하도록 연결될 수 있다.

제2 냉각수 조인트(232)는 제2 연결라인(222)의 후단이 냉각라인(230)과 만나는 지점에 설치될 수 있으며, 제2 냉각수 조인트(232)에서 3개의 냉각수라인이 만나도록 연결된다. 즉, 제2 냉각수 조인트(232)는 냉각라인(230) 상에 양측이 연결되도록 설치되며, 상측에는 제2 연결라인(222)이 연결될 수 있다.

칠러(161)는 상기한 난방라인(210)에서 설명한 바와 같다.

제3 방향전환밸브(234)는 배터리(237)와 제2 냉각수 조인트(232) 사이의 냉각수라인 상에 설치되며, 2개의 냉각수 배관이 제3 방향전환밸브(234)에 연결되고, 제3 방향전환밸브(234)의 상측에 제3 연결라인(223)이 연결되어 배터리(237)와 제3 연결라인(223)이 병렬로 연결되도록 구성될 수 있다. 이때, 제2 방향전환밸브(238)는 3개의 냉각수라인들이 서로 연결되거나 차단된 상태를 조절할 수 있는 3방향의 방향전환밸브가 될 수 있다.

그리고 공조장치(180)는 공기를 송풍시킬 수 있도록 일측에 송풍기가 설치되어 있으며, 공조장치(180)의 내부에는 온도조절도어가 설치될 수 있다. 또한, 공조장치(180) 내에 배치된 증발기(151) 및 히터코어(213)는 온도조절도어의 작동에 따라 송풍기에서 토출된 공기가 증발기(151)만을 거친 후 실내로 유입되도록 하거나, 증발기(151)를 거친 후 히터코어(213)를 통과하여 실내로 유입될 수 있도록 배치 및 구성될 수 있다.

또한, 제2 연결라인(222)에는 전장부품(231)을 통과한 냉각수의 이동방향을 제어하는 제4 방향전환밸브(222a)가 배치될 수 있다. 제4 방향전환밸브(222a)는 제2 연결라인(222)에서 분기되는 제4 연결라인(224)이 배치되며, 제4 연결라인(224)은 제3 연결라인(223)상에 배치되는 제3 냉각수 조인트(223a)에 연결될 수 있다.

제3 냉각수 조인트(223a)는 칠러(161)로 유입되는 냉각수의 입구측에 배치되어 제4 방향전환밸브(222a)의 동작에 따라 전장부품(231)을 통과한 냉각수가 칠러(161)측으로 유입될 수 있다.

일실시예로, 제4 방향전환밸브(222a)의 상측과 우측이 연결되는 경우, 전장부품(231)과 칠러(161)는 직렬로 연결될 수 있다.

도 4은 도 3의 제1 실시예이다.

도 4을 참조하면, 도 4에 나타나는 차량용 히트펌프 시스템은 제1 냉각수 조인트(235)와 제3 냉각수 조인트(223a)를 하나의 부품으로 연결하는 구조를 나타내고 있다.

제1 냉각수 조인트(235)와 제3 냉각수 조인트(223a)가 연결되는 통합 냉각수 조인트(260)는 4개의 냉각수 유로가 연결될 수 있다.

통합 냉각수 조인트(260)는 제2 방향전환밸브(238), 제4 방향전환밸브(222a)와 연결되는 제4 연결라인(224), 제3 펌프(236) 및 칠러(161)와 각각 연결될 수 있다. 통합 냉각수 조인트(260)의 유로는 제2 방향전환밸브(238), 제3 방향전환밸브(234) 및 제4 방향전환밸브(222a)를 통해 제어될 수 있다.

도 5는 최대 난방 모드시 시스템의 동작상태를 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 냉매 순환라인(100)에서는 압축기(100)가 작동하여 압축기(100)에서 고온고압의 냉매가 토출된다. 그리고 압축기(100)에서 토출된 냉매는 응축기(120)에서 냉각수와 열교환되어 냉각된다. 이어서 응축기(120)에서 냉각된 냉매는 냉매분기부(101)를 지나 제2 팽창밸브를 통과하면서 교축되어 냉매가 팽창되며, 이후 팽창된 냉매는 칠러(161)로 유입되어 칠러(161)에서 냉매와 냉각수가 열교환되어 냉각수가 냉각되며 냉매는 가열될 수 있다. 그 다음 칠러(161)를 통과한 냉매는 어큐뮬레이터(170)를 거쳐 다시 압축기(100)로 유입된다.

이때, 제1 팽창밸브(150)는 차단되어 증발기(151)로 냉매가 흐르지 않을 수 있다. 그리하여 상기한 바와 같은 과정을 반복하면서 냉매가 순환된다.

또한, 2차 냉방라인(250)에서는 제4 펌프(251)가 작동되지 않아, 2차 냉방라인(250)에 냉각수가 흐르지 않을 수 있다.

한편, 냉각수 순환라인(200)의 냉각수는 제1 펌프(211) 및 제2 펌프(239)의 작동에 의해 순환된다. 그리고 냉각수는 응축기(120)를 통과하면서 가열되고, 냉각수히터(212)에 의해 가열되며, 전장부품(231)의 폐열로 가열될 수 있으며, 칠러(161)를 통과하면서 냉각될 수 있다. 이때, 제1 방향전환밸브(214) 및 제2 방향전환밸브(238)는 난방라인(210)과 냉각라인(230)을 분리하는 방향으로 조절될 수 있다. 보다 상세하게는 제1 방향전환밸브(214)는 상측과 우측이 서로 연결되어 냉각수가 유통되고 하측과 좌측이 서로 연결되어 냉각수가 유통될 수 있다. 그리고 제2 방향전환밸브(238)는 좌측과 하측이 서로 연결되어 냉각수가 유통되고 우측은 연결이 차단될 수 있다. 또한, 제3 방향전환밸브(234)는 상측과 좌측이 서로 연결되고 우측은 차단될 수 있다.

그리하여 난방라인(210)의 냉각수는 제1 펌프(211), 냉각수히터(212), 히터코어(213), 제1 방향전환밸브(214) 및 응축기(120)를 차례대로 거쳐 다시 제1 펌프(211)로 유입되어 순환되는 사이클이 반복된다. 이때, 냉각수는 히터코어(213)를 거치면서 공조장치(180)의 송풍기에 의해 송풍되는 공기와 열교환되어 공기가 가열되며, 가열된 공기를 차량의 실내로 공급하여 실내 난방이 이루어진다.

그리고 난방라인(210)과 분리된 냉각라인(230)의 냉각수는 제2 펌프(239)에서부터 제1 방향전환밸브(214), 전장부품(231), 제4 방향전환밸브(222a), 제3 냉각수 조인트(223a), 칠러(161), 제3 방향전환밸브(234), 라디에이터(233), 제2 방향전환밸브(238)를 거쳐 제2 펌프(239)로 유입되어 순환하는 사이클이 반복된다.

여기서 제4 방향전환밸브(222a)는 칠러(161)측으로 냉각수가 이동하도록 상측과 우측이 서로 연결될 수 있으며, 냉각수는 제3 냉각수 조인트(223a)를 거쳐 칠러(161)로 이동하게 된다.

이를 통해 전장부품(231)과 칠러(161)가 직렬로 연결될 수 있으며, 외기와 폐열을 모두 흡수할 수 있는 냉각수 유로가 형성될 수 있다. 이러한 구조에서는 라디에이터(233)와 전장모듈 및 칠러(161)를 순환하는 냉각라인(230) 상에 분기되는 부분이 없어 거의 동일한 유량이 흘러 난방성능을 향상시킬 수 있다.

이때, 제2 방향전환밸브(238) 및 제3 방향전환밸브(234)를 통해 배터리(237)측으로 냉각수가 흐르지 않을 수 있다.

도 6는 냉방 모드시 시스템의 동작상태를 나타내는 도면이다.

도 6를 참조하면, 냉매 순환라인(100)에서는 압축기(100)가 작동하여 압축기(100)에서 고온고압의 냉매가 토출된다. 그리고 압축기(100)에서 토출된 냉매는 응축기(120)에서 냉각수와 열교환되어 냉각된다. 이어서 수랭식 응축기(120)에서 냉각되어 응축된 냉매는 이후 냉매분기부(101)에서 분기되어 냉매의 일부는 냉매열교환기(152)를 통과한 후 제1 팽창밸브(150)를 통과하면서 교축되어 냉매가 팽창되며, 이후 팽창된 냉매는 증발기(151)를 거치면서 2차 냉방라인(250)의 냉각수와 열교환되어, 냉매에 의해 2차 냉방라인(250)의 냉각수가 냉각된다.

그리고 증발기(151)에서 증발된 냉매는 냉매열교환기(152)를 거치며 제1 팽창밸브(150)로 유입되기 전의 냉매와 열교환된 후 어큐뮬레이터(170)를 거쳐 다시 압축기(100)로 유입된다.

또한, 냉매분기부(101)에서 분기된 냉매의 나머지는 제2 팽창밸브를 통과하면서 교축되어 냉매가 팽창되며, 이후 팽창된 냉매는 칠러(161)를 거치면서 냉각수와 열교환되어 냉매가 증발되면서 냉각수가 냉각될 수 있다. 그리고 칠러(161)에서 증발된 냉매는 어큐뮬레이터(170)를 거쳐 다시 압축기(100)로 유입된다.

이와 같이 증발기(151)를 통과한 냉매와 칠러(161)를 통과한 냉매가 어큐뮬레이터(170)에서 합류되어 압축기(100)로 유입된 후, 상기한 바와 같은 과정을 반복하면서 냉매가 순환된다.

또한, 2차 냉방라인(250)에서는 제4 펌프(251)의 작동에 의해 냉각수가 순환된다. 그리고 냉각수가 캐빈 쿨러(252)를 통과하면서 공조장치(180)의 송풍기에 의해 송풍되는 공기와 열교환되면서 공기가 냉각되어, 냉각된 공기를 차량의 실내로 공급하여 실내 냉방이 이루어진다.

한편, 냉각수 순환라인(200)의 냉각수는 제1 펌프(211), 제2 펌프(239) 및 제3 펌프(236)의 작동에 의해 순환된다. 그리고 냉각수에 의해 응축기(120)를 통과하는 냉매, 전장부품(231) 및 배터리(237)가 냉각될 수 있으며, 가열된 냉각수는 전장용 라디에이터(233)에서 냉각팬(233a)의 작동에 의해 외부 공기와 열교환되어 냉각될 수 있다.

이때, 제1 방향전환밸브(214) 및 제2 방향전환밸브(238)는 난방라인(210)과 냉각라인(230)을 연결하는 방향으로 조절될 수 있다. 보다 상세하게는 제1 방향전환밸브(214)는 상측과 좌측이 서로 연결되어 냉각수가 유통되고 하측과 우측이 서로 연결되어 냉각수가 유통될 수 있다. 그리고 제2 방향전환밸브(238)는 좌측과 하측이 서로 연결되어 냉각수가 유통되고 우측은 연결이 차단될 수 있다. 또한, 제3 방향전환밸브(234)는 상측과 우측이 서로 연결되어 있고 좌측은 차단되어 있을 수 있다.

그리하여 냉각수는 전장용 라디에이터(233)에서부터 제2 방향전환밸브(238), 제2 펌프(239), 제1 방향전환밸브(214), 응축기(120), 제1 펌프(211), 냉각수히터(212), 히터코어(213), 제1 방향전환밸브(214), 전장부품(231), 제2 냉각수 조인트(232)를 차례대로 거쳐 다시 전장용 라디에이터(233)로 유입되어 순환되는 사이클이 반복된다.

이때, 제4 방향전환밸브(222a)의 우측라인이 페쇄되어 제4 연결라인(224)으로 냉각수가 이동하는 것은 차단될 수 있다.

제2 방향전환밸브(238)에 의해 제2 방향전환밸브(238)에서부터 제1 냉각수 조인트(235)까지에는 냉각수가 흐르지 않으며, 제3 방향전환밸브(234)에 의해 제3 방향전환밸브(234)에서부터 제2 냉각수 조인트(232)까지는 냉각수가 흐르지 않을 수 있다.

또한, 냉각수는 칠러(161)에서부터 제1 냉각수 조인트(235), 제3 펌프(236), 배터리(237), 제3 방향전환밸브(234)를 차례대로 거쳐 다시 칠러(161)로 유입되어 순환되는 사이클이 반복된다. 즉, 제2 방향전환밸브(238) 및 제3 방향전환밸브(234)에 의해 배터리(237)와 칠러(161)는 냉각수가 순환되는 별개의 폐루프로 냉각라인(230)이 형성되어 배터리(237)가 별도로 냉각될 수 있다.

도 7은 일반 난방모드시 시스템의 동작상태를 나타내는 도면이다.

도 7을 참조하면, 냉매 순환라인(100)에서는 압축기(100)가 작동하여 압축기(100)에서 고온고압의 냉매가 토출된다. 그리고 압축기(100)에서 토출된 냉매는 응축기(120)에서 냉각수와 열교환되어 냉각된다.

제1 팽창밸브(150)는 폐쇄되어 냉매가 냉매열교환기(152)와 증발기(151)가 배치되는 제1 냉매라인(100a)을 통과하지 않으며, 냉매는 냉매분기부(101)를 지나 제3 팽창밸브를 통과하여 칠러(161)로 유입되며, 칠러(161)에서는 냉매와 냉각수가 열교환되어 냉매가 가열될 수 있다.

칠러(161)를 통과한 냉매는 어큐뮬레이터(170)를 거쳐 다시 압축기(100)로 유입된다.

한편, 냉각수 순환라인(200)의 냉각수는 제1 펌프(211), 제2 펌프(239) 및 제3 펌프(236)의 작동에 의해 순환된다. 그리고 냉각수는 응축기(120)를 통과하면서 가열되고, 냉각수히터(212)에 의해 가열되며, 전장부품(231) 및 배터리(237)의 열로 가열될 수 있으며, 칠러(161)를 통과하면서 냉각될 수 있다.

이때, 제1 방향전환밸브(214) 및 제2 방향전환밸브(238)는 난방라인(210)과 냉각라인(230)을 분리하는 방향으로 조절될 수 있다. 보다 상세하게는 제1 방향전환밸브(214)는 상측과 우측이 서로 연결되어 냉각수가 유통되고 하측과 좌측이 서로 연결되어 냉각수가 유통될 수 있다. 그리고 제2 방향전환밸브(238)는 우측과 하측이 서로 연결되어 냉각수가 유통되고 좌측은 연결이 차단될 수 있다.

그리하여 난방라인(210)의 냉각수는 제1 펌프(211), 냉각수히터(212), 히터코어(213), 제1 방향전환밸브(214), 응축기(120)를 차례대로 거쳐 다시 제1 펌프(211)로 유입되어 순환되는 사이클이 반복된다.

그리고 난방라인(210)과 분리된 냉각라인(230)의 냉각수는 제2 펌프(239)에서부터 제1 방향전환밸브(214), 전장부품(231), 제2 냉각수 조인트(232), 제3 방향전환밸브(234)로 이동하며, 제3 방향전환밸브(234)는 상측과 좌우측이 모두 연결될 수 있다.

제3 펌프(236)를 통해 순환되는 냉매는 배터리(237)를 거쳐 제3 방향전환밸브(234)로 이동하며, 전장부품(231)을 통과한 냉매와 합류되어 칠러(161)측으로 이동하게 된다. 칠러(161)에서 냉각된 냉각수는 제1 냉각수 조인트(235)에서 분기되어 이동하게 된다.

상기 실시예에서는 수냉 증발기(151)를 냉각원으로 냉각수를 냉각한 후, 캐빈 쿨러(252)를 통해 실내를 냉방하는 구조를 설명하였으나, 다른 실시예로서 증발기(151)를 바로 공기와 열교환시키고, 냉각된 공기를 실내로 유입하는 일반적인 에어컨 구조에서도 적용 가능하다. 결과적으로, 상기 실시예에서 캐빈 쿨러(252)와 캐빈 쿨러(252)와 수냉 증발기(151) 사이를 유동하는 냉각수 라인이 생략된 구조에서도 본 발명은 적용될 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시 예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 냉매 순환라인 100a : 제1 냉매라인
100b : 제2 냉매라인 101 : 냉매분기부
110 : 압축기 120 : 응축기
150 : 제1 팽창밸브
151 : 증발기 152 : 냉매열교환기
160 : 제2 팽창밸브 161 : 칠러
170 : 어큐뮬레이터 180 : 공조장치
200 : 냉각수 순환라인 210 : 난방라인
211 : 제1 펌프 212 : 냉각수히터
213 : 히터코어 214 : 제1 방향전환밸브
221 : 제1 연결라인 222 : 제2 연결라인
222a : 제4 방향전환밸브 223 : 제3 연결라인
223a : 제3 냉각수 조인트 224 : 제4 연결라인
230 : 냉각라인
231 : 전장부품 232 ; 제2 냉각수조인트
233 : 라디에이터 233a : 냉각팬
234 : 제3 방향전환밸브 235 : 제1 냉각수조인트
236 : 제3 펌프 237 : 배터리
238 : 제2 방향전환밸브 239 : 제2 펌프
250 : 2차 냉방라인 251 : 제4 펌프
252 : 캐빈 쿨러 260 : 통합 냉각수 조인트

Claims

냉매를 압축하여 순환시키는 압축기;
압축된 상기 냉매를 응축시키는 응축기;
응축된 상기 냉매를 팽창시키는 제1 팽창밸브;
상기 제1 팽창밸브에서 팽창된 상기 냉매를 기화시키는 증발기;
응축된 상기 냉매를 팽창시키는 제2 팽창밸브;
상기 제2 팽창밸브에서 팽창된 상기 냉매를 냉각수와 열교환하는 칠러;
상기 냉각수를 외기와 열교환하는 라디에이터; 및
상기 냉각수에 의해 냉각되는 전장부품을 포함하되,
난방 모드 시, 상기 라디에이터를 통과한 냉각수가 상기 전장부품과 열교환한 후, 상기 칠러에 유입되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 응축기를 통해 상기 냉매와 열교환되는 냉각수를 순환시켜 실내를 난방하는 난방라인; 및
공기 또는 상기 냉매와 열교환되는 냉각수를 순환시켜 배터리 및 전장부품을 냉각시키는 냉각라인;을 더 포함하는 차량용 히트펌프 시스템.
제2 항에 있어서
상기 냉각라인의 일측에서 분기되어 상기 난방라인과 연결되는 제1 연결라인; 및 상기 냉각라인의 타측에서 분기되어 상기 난방라인과 연결되는 제2 연결라인;을 포함하는 차량용 히트펌프 시스템.
제3 항에 있어서,
상기 제1 연결라인, 제2 연결라인 및 난방라인은 제1 방향전환밸브에 연결되며, 상기 제1 방향전환밸브에 의해 냉각라인과 난방라인이 서로 연결되거나 연결이 차단되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
제4 항에 있어서,
상기 전장부품은 상기 제2 연결라인 상에 배치되고, 상기 냉각라인 상에 배치되는 제1 냉각수 조인트에서 분기되는 제3 연결라인은 칠러를 통과하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
제5 항에 있어서,
상기 제2 연결라인에는 상기 전장부품을 통과한 냉각수의 이동방향을 제어하는 제4 방향전환밸브가 구비되며,
상기 제4 방향전환밸브는 제4 연결라인을 통해 상기 제3 연결라인의 제3 냉각수 조인트와 연결되며, 상기 제3 냉각수 조인트는 상기 칠러의 입구측에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
제6 항에 있어서,
상기 제1 냉각수 조인트와 상기 제3 냉각수 조인트는 일체로 형성되어 4개의 분기라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 증발기를 통해 냉매와 열교환되는 냉각수를 순환하여 실내를 냉방하는 제2 냉방라인;
을 더 포함하는 차량용 히트펌프 시스템.
제8 항에 있어서,
상기 제2 냉방라인은,
상기 증발기를 통해 냉매와 열교환되는 냉각수와 실내로 유입되는 공기를 열교환하여 냉각된 공기를 이용해 실내를 냉방하는 캐빈 쿨러, 및 상기 증발기와 캐빈 쿨러의 사이에 연결된 제4 펌프를 포함하며,
상기 증발기, 제4 펌프 및 상기 캐빈 쿨러가 연결된 냉각수 라인은 폐루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
제9 항에 있어서,
실내로 공기를 송풍하는 송풍기가 구비된 공조장치;
를 더 포함하고,
상기 증발기 및 제4 펌프는 공조장치의 외부에 배치되며, 상기 캐빈 쿨러는 공조장치의 내부에 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 응축기를 통과한 냉매는 냉매분기부에서 일측으로 분기되어 상기 제1 팽창밸브 및 상기 증발기를 통과하는 제1 냉매라인과 상기 냉매분기부에서 타측으로 분기되어 상기 제2 팽창밸브 및 상기 칠러를 통과하는 제2 냉매라인으로 구분되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템
제11 항에 있어서,
상기 제1 냉매라인에는 냉매열교환기가 배치되며,
상기 냉매열교환기는 상기 냉매분기부와 상기 제1 팽창밸브 사이에 배치되되, 상기 제1 팽창밸브로 유입되는 냉매와 상기 증발기를 통과한 냉매가 열교환되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 난방라인은,
상기 응축기를 통해 냉매와 열교환되는 냉각수와 실내로 유입되는 공기를 열교환하여 가열된 공기를 이용해 실내를 난방하는 히터코어, 및 냉각수의 유동 방향으로 상기 히터코어의 전방에 배치되어 냉각수를 가열하는 냉각수 히터를 포함하는 차량용 히트펌프 시스템.
제6 항에 있어서,
냉방 모드시, 상기 난방라인과 상기 냉각라인은 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
제14 항에 있어서,
상기 제4 방향전환밸브는 상기 칠러로 유입되는 냉각수를 차단하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.
제6 항에 있어서,
난방 모드시, 상기 난방라인과 상기 냉각라인은 서로 분리되며,
상기 냉각라인을 이동하는 냉각수는 상기 라디에이터와 상기 전장부품을 거치면서 흡열하며, 상기 칠러에서 냉매와 열교환하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트펌프 시스템.