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KR20230090749A - 인젝션 타입의 열교환 모듈 및 이를 적용한 차량용 열관리 시스템 - Google Patents

인젝션 타입의 열교환 모듈 및 이를 적용한 차량용 열관리 시스템 Download PDF

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KR20230090749A
KR20230090749A KR1020210179799A KR20210179799A KR20230090749A KR 20230090749 A KR20230090749 A KR 20230090749A KR 1020210179799 A KR1020210179799 A KR 1020210179799A KR 20210179799 A KR20210179799 A KR 20210179799A KR 20230090749 A KR20230090749 A KR 20230090749A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
refrigerant
valve
inner tank
evaporator
tank
Prior art date
Application number
KR1020210179799A
Other languages
English (en)
Inventor
김종원
이상신
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 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
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
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Priority to US17/972,179 priority patent/US20230182527A1/en
Priority to CN202211449453.3A priority patent/CN116262422A/zh
Priority to DE102022130611.9A priority patent/DE102022130611A1/de
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Abstract

서로 분리된 상부챔버 및 하부챔버로 구성되고, 상부챔버는 외부콘덴서 또는 실내콘덴서로부터 냉매가 유입되도록 연결되고, 하부챔버는 증발기로부터 냉매가 유입되도록 연결되면서 압축기로 냉매를 배출하도록 연결된 아우터탱크; 아우터탱크의 내부에 냉매와 열교환 가능하게 배치되고, 압축기, 증발기 또는 아우터탱크의 하부로 냉매를 배출하도록 연결된 이너탱크; 이너탱크의 상단부에 배치되며, 회전됨에 따라 아우터탱크의 상부챔버의 냉매를 이너탱크의 내부로 팽창시키거나, 유동시키거나, 또는 차단하는 제1밸브; 이너탱크의 하단부에 회전 가능하게 결합되며, 회전됨에 따라 이너탱크 내부의 냉매를 증발기로 팽창시키거나, 유동시키거나, 또는 차단하고, 동시에 아우터탱크의 하부챔버로 팽창시키거나 또는 차단하는 제2밸브; 및 제1밸브 및 제2밸브와 동시에 연결되어 제1밸브 및 제2밸브를 동시에 회전시키도록 작동하는 액추에이터;를 포함하는 인젝션 타입의 열교환 모듈 및 이를 적용한 차량용 열관리 시스템이 소개된다.

Description

인젝션 타입의 열교환 모듈 및 이를 적용한 차량용 열관리 시스템 {INJECTION TYPE HEAT EXCHANGE MODULE AND THERMAL MANAGEMENT SYSTEM FOR VEHICLE APPLYING THE SAME}
본 발명은 인젝션 타입의 열교환 모듈 및 이를 적용한 차량용 열관리 시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로는 순환되는 냉매 사이의 열교환을 위한 열교환 모듈과 난방시 압축기에서 소비되는 에너지를 활용하여 난방 초기에 별도의 히터 사용량을 감소시킬 수 있는 차량용 열관리 시스템의 기술에 관한 것이다.
최근 내연기관 차량의 환경적인 이슈로 인하여 전기차 등이 친환경 차량으로 보급이 확대되는 추세이다. 그러나 기존의 내연기관 차량의 경우 엔진의 폐열을 통하여 실내를 난방할 수 있어 별도의 난방을 위한 에너지가 필요치 않았지만, 전기차 등의 경우 엔진이 없어 열원이 없기 때문에 별도의 에너지를 통하여 난방을 수행하여 하고, 이로 인하여 연비가 하락하는 문제를 가지고 있다. 그리고 이 점은 전기차의 주행가능거리를 단축시켜 잦은 충전이 필요하게 되는 등 불편함을 주고 있는 것이 사실이다.
한편, 차량의 전동화로 인하여 차량의 실내뿐만 아니라, 고전압배터리, 모터 등의 전장부품들의 열관리 니즈도 새로이 추가되었다. 즉, 전기차 등의 경우 실내공간과 배터리, 전장부품 들의 경우 각각 공조에 대한 니즈가 상이하고, 이들을 독립적으로 대응하면서도 효율적으로 협업하여 에너지를 최대한 절약할 수 있는 기술이 필요한 것이다. 이에 따라 각각의 구성에 대하여 독립적으로 열관리를 수행하면서 동시에 전체적인 차량의 열관리를 통합하여 열효율을 증대시키고자 차량의 통합 열관리 개념이 제시되고 있다.
이러한 차량의 통합 열관리가 수행되기 위해서는 복잡한 냉각수라인들과 부품들을 통합하여 모듈화 할 필요가 있는데, 복수의 부품들을 모듈화하면서도 제조가 간단하고 패키지적인 측면에서도 컴팩트한 모듈화의 개념이 필요한 것이다.
한편, 최근에는 전기차에서 히트펌프의 효율을 높이기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 히트펌프의 효율을 높이는 방법 중 한 방법은 가스인젝션 타입의 히트펌프이다.
가스인젝션 타입의 히트펌프는 열교환기(H/X) 및 어큐뮬레이터(Accumulator)를 사용하여 난방시 순환되는 냉매의 유량을 증가시켜 차량의 난방 효율을 높이는 방식이다.
다만, 종래의 열교환기 및 어큐뮬레이터를 이용하는 방식은 열교환기와 어큐뮬레이터가 별도로 구비되고, 다수 개의 팽창밸브를 각각 제어하여야 하는 문제가 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
US 2019-0070924 A1 (2019.03.07)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 열교환기 및 플래시탱크가 통합된 열교환 모듈을 이용하여 냉동사이클에 가스 인젝션 및 리퀴드 인젝션을 적용하는 기술을 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인젝션 타입의 열교환 모듈은, 서로 분리된 상부챔버 및 하부챔버로 구성되고, 상부챔버는 외부콘덴서 또는 실내콘덴서로부터 냉매가 유입되도록 연결되고, 하부챔버는 증발기로부터 냉매가 유입되도록 연결되면서 압축기로 냉매를 배출하도록 연결된 아우터탱크; 아우터탱크의 내부에 냉매와 열교환 가능하게 배치되고, 압축기, 증발기 또는 아우터탱크의 하부로 냉매를 배출하도록 연결된 이너탱크; 이너탱크의 상단부에 배치되며, 회전됨에 따라 아우터탱크의 상부챔버의 냉매를 이너탱크의 내부로 팽창시키거나, 유동시키거나, 또는 차단하는 제1밸브; 이너탱크의 하단부에 회전 가능하게 결합되며, 회전됨에 따라 이너탱크 내부의 냉매를 증발기로 팽창시키거나, 유동시키거나, 또는 차단하고, 동시에 아우터탱크의 하부챔버로 팽창시키거나 또는 차단하는 제2밸브; 및 제1밸브 및 제2밸브와 동시에 연결되어 제1밸브 및 제2밸브를 동시에 회전시키도록 작동하는 액추에이터;를 포함한다.
이너탱크는 아우터탱크의 상부챔버 및 하부챔버의 냉매와 동시에 열교환 가능하게 배치될 수 있다.
이너탱크는 외면의 일부 또는 전체가 표면적이 확대된 구조로 형성될 수 있다.
이너탱크는 기상의 냉매가 압축기로 배출되도록 상부에서 압축기에 연결되고, 액상의 냉매가 증발기로 배출되도록 하부에서 증발기에 연결될 수 있다.
아우터탱크의 하부챔버는 기상의 냉매가 압축기로 배출되도록 상부에서 압축기에 연결될 수 있다.
제1밸브에는 회전날개홀 및 회전유동홀이 형성되고, 이너탱크의 상단부에는 고정홀이 형성되며, 제1밸브가 이너탱크에 상대 회전됨에 따라 회전날개홀 및 회전유동홀과 고정홀 사이의 상대 위치가 변화될 수 있다.
제2밸브에는 회전날개홀 및 회전팽창홀이 형성되고, 이너탱크의 하단부에는 아우터탱크의 하부챔버로 연통된 인젝션홀 및 증발기로 연통된 냉각홀이 형성되며, 제2밸브가 이너탱크에 상대 회전됨에 따라 회전날개홀 및 회전팽창홀과 인젝션홀 및 냉각홀 사이의 상대 위치가 변화될 수 있다.
회전날개홀은 제1밸브 또는 제2밸브의 원주 방향을 따라 연장되며, 연장됨에 따라 개방 영역이 확장되거나 축소되는 형상일 수 있다.
제1밸브가 아우터탱크의 상부챔버의 냉매를 이너탱크의 내부로 유동시키는 위치에서 제2밸브는 아우터탱크의 하부챔버로 연통된 인젝션홀 및 증발기로 연통된 냉각홀을 통해 이너탱크 내부의 냉매를 아우터탱크의 하부챔버와 증발기로 동시에 팽창시키거나, 아우터탱크의 하부챔버는 차단한 상태로 냉각홀을 통해 이너탱크 내부의 냉매를 증발기로 팽창시키거나, 또는 아우터탱크의 하부챔버와 증발기에 동시에 차단시킬 수 있다.
제1밸브가 아우터탱크의 상부챔버의 냉매를 이너탱크의 내부로 팽창시키는 위치에서 제2밸브는 증발기로 연통된 냉각홀을 통해 이너탱크 내부의 냉매를 증발기로 팽창시킬 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인젝션 타입의 열교환 모듈을 적용한 차량용 열관리 시스템은, 이너탱크 및 아우터탱크의 하부챔버로부터 압축기를 거쳐 실내콘덴서로 냉매가 유동되는 제1냉매라인; 이너탱크로부터 증발기 및 외부콘덴서로 분기되어 냉매가 유동되는 제2냉매라인; 칠러 또는 증발기로부터 아우터탱크의 하부챔버로 냉매가 유동되는 제3냉매라인; 및 외부콘덴서 및 실내콘덴서로부터 아우터탱크의 상부챔버로 냉매가 유동되는 제4냉매라인;을 포함한다.
압축기의 작동을 제어하고, 제1밸브 및 제2밸브에서 냉매를 팽창시키거나, 유동시키거나, 또는 차단하도록 액추에이터의 회전을 제어하는 제어기;를 더 포함할 수 있다.
제어기는, 가스 인젝션 모드에서 제1밸브가 아우터탱크의 상부챔버의 냉매를 이너탱크의 내부로 팽창시키고, 제2밸브가 증발기로 연통된 냉각홀을 통해 이너탱크 내부의 냉매를 증발기로 팽창시키도록 액추에이터를 제어할 수 있다.
제어기는, 리퀴드 인젝션 모드에서 제1밸브가 아우터탱크의 상부챔버의 냉매를 이너탱크의 내부로 유동시키고, 제2밸브가 아우터탱크의 하부챔버로 연통된 인젝션홀 및 증발기로 연통된 냉각홀을 통해 이너탱크 내부의 냉매를 아우터탱크의 하부챔버와 증발기로 동시에 팽창시키도록 액추에이터를 제어할 수 있다.
본 발명의 인젝션 타입의 열교환 모듈에 따르면 열교환기와 플래시탱크가 하나로 통합된 모듈이며, 특히 하나의 액추에이터에 의해 팽창 또는 유동이 조절되는 밸브를 포함함으로써 시스템의 구성이 간소화되고 효율적인 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인젝션 타입의 열교환 모듈의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인젝션 타입의 열교환 모듈이 적용된 열관리 시스템의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인젝션 타입의 열교환 모듈의 다양한 제어모드에 따른 제1밸브 및 제2밸브의 개방상태를 도시한 테이블이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 다양한 제어모드에 따른 제1밸브 및 제2밸브의 개방상태를 도시한 것이다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전날개홀, 회전유동홀 및 회전팽창홀을 각각 도시한 것이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 인젝션 타입의 열교환 모듈을 적용한 차량용 열관리 시스템의 회로도이다.
도 14 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 인젝션 타입의 열교환 모듈을 적용한 차량용 열관리 시스템의 작동 모드를 도시한 것이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
냉동사이클의 고성능화를 위해 이젝터(Ejector) 또는 인젝션(Injection)을 적용한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
종래의 이젝터를 적용한 냉동사이클의 경우 이젝터의 벤츄리 효과를 활용한 압축 회복 기능으로 컨덴서에서 응축된 냉매를 기액분리기로 유동시키고, 액상의 냉매가 팽창밸브 및 증발기를 거쳐 순환하는 구조를 가진다. 이에 따라, 압축기의 소모동력(일)을 감소시키고, 일반 냉동사이클에 대비하여 냉매 유량이 증대되는 효과를 갖는다.
다만, 종래의 이젝터를 적용한 냉동사이클은 저온 상태에서 추가적인 냉매 유량의 확보가 어려운 문제를 갖는다.
인젝션을 적용한 냉동사이클의 경우 가스 인젝션과 리퀴드 인젝션으로 구분된다.
가스 인젝션을 적용한 냉동사이클은 2단의 팽창 과정을 통해 냉매를 증발기로 유동시키되, 1차 팽창된 중간압의 기상 냉매를 압축기로 주입한다. 이에 따라, 실외컨덴서 또는 내부컨덴서와 압축기 등으로 유동되는 냉매의 유량이 증대되며, 2단 압축에 의해 압축효과가 향상되어 압축기의 소모동력이 축소되는 효과를 갖는다. 특히, 한랭지역 및 열대지역에서 냉동사이클의 성능 저하를 해결할 수 있다.
반면, 리퀴드 인젝션을 적용한 냉동사이클은 압축기의 과열을 방지하면서, 동시에 압축기의 소모열량을 흡수함으로써 냉매의 유량을 추가로 증대시키는 효과를 갖는다.
구체적으로, 열교환기 타입의 경우에는 실외컨덴서 또는 내부컨덴서의 후단에서 냉매의 일부를 분리하고, 1차 팽창된 중간압의 냉매와 열교환시킨다. 이에 따라, 분리한 냉매를 기화시키면서, 동시에 2차 팽창되어 증발기로 유입되는 냉매의 건도를 감소시킨다.
또한, 기액분리기 타입의 경우 실외컨덴서 또는 내부컨덴서의 후단에서 냉매의 전체를 팽창시킨 이후, 기상의 냉매와 액상의 냉매를 분리하여 각각 압축기 및 2차 팽창밸브로 유동시킨다. 이에 따라, 액상의 냉매를 분리하여 2차 팽창시킴으로써 증발기로 유입되는 냉매의 건도를 감소시킨다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인젝션 타입의 열교환 모듈(100)의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인젝션 타입의 열교환 모듈(100)이 적용된 열관리 시스템의 회로도이다.
도 1 내지 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인젝션 타입의 열교환 모듈(100)은 서로 분리된 상부챔버(111) 및 하부챔버(112)로 구성되고, 상부챔버(111)는 외부콘덴서(500) 또는 실내콘덴서(400)로부터 냉매가 유입되도록 연결되고, 하부챔버(112)는 증발기(300)로부터 냉매가 유입되도록 연결되면서 압축기(200)로 냉매를 배출하도록 연결된 아우터탱크(110); 아우터탱크(110)의 내부에 냉매와 열교환 가능하게 배치되고, 압축기(200), 증발기(300) 또는 아우터탱크(110)의 하부로 냉매를 배출하도록 연결된 이너탱크(120); 이너탱크(120)의 상단부에 배치되며, 회전됨에 따라 아우터탱크(110)의 상부챔버(111)의 냉매를 이너탱크(120)의 내부로 팽창시키거나, 유동시키거나, 또는 차단하는 제1밸브(130); 이너탱크(120)의 하단부에 회전 가능하게 결합되며, 회전됨에 따라 이너탱크(120) 내부의 냉매를 증발기(300)로 팽창시키거나, 유동시키거나, 또는 차단하고, 동시에 아우터탱크(110)의 하부챔버(112)로 팽창시키거나 또는 차단하는 제2밸브(140); 및 제1밸브(130) 및 제2밸브(140)와 동시에 연결되어 제1밸브(130) 및 제2밸브(140)를 동시에 회전시키도록 작동하는 액추에이터(150);를 포함한다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 인젝션 타입의 열교환 모듈(100)은 1차적으로 팽창된 냉매를 재차 팽창시키고 기상의 냉매와 액상의 냉매를 분리시키는 플래쉬탱크(Flash Tank) 또는 어큐뮬레이터(Accumulator)와 열교환기(H/X) 및 팽창밸브(EXV)를 통합한 모듈일 수 있다. 특히, 3개의 팽창밸브는 하나의 액추에이터(150)에 의해 작동이 조절될 수 있다.
인젝션 타입의 열교환 모듈(100)은 후술하는 것과 같이 가스 인젝션 모드로 제어되어 난방시 순환되는 냉매의 유량을 증가시켜 차량의 난방 효율을 높임으로써 히트펌프의 효율을 높일 수 있다. 또한, 리퀴드 인젝션 모드로 제어되어 혹서 냉방시 냉매의 유량을 증가시켜 차량의 냉방 효율을 높일 수 있다. 또한, 인젝션 타입의 열교환 모듈(100) 내부에서 냉매간 열교환을 통하여 차량의 난방 및 냉방 효율을 높일 수 있다.
아우터탱크(110)는 상부챔버(111) 및 하부챔버(112)가 분리되어 형성될 수 있다. 특히, 아우터탱크(110)의 상부챔버(111)는 외부콘덴서(500) 또는 실내콘덴서(400)로부터 냉매가 유입되고, 제1밸브(130)를 통해 이너탱크(120)로 냉매를 배출할 수 있다. 도시한 것과 같이, 제1밸브(130)는 아우터탱크(110)의 상부챔버(111)와 하부챔버(112) 사이의 격벽에 마련될 수 있다.
이너탱크(120)는 아우터탱크(110)의 내부에 위치되고, 특히 아우터탱크(110)의 상부챔버(111) 및 하부챔버(112)에 걸쳐서 연장되도록 아우터탱크(110)의 내부에 위치될 수 있다. 이너탱크(120)는 아우터탱크(110)의 상부챔버(111) 내부의 냉매와 열교환 가능하게 배치될 수 있다. 이너탱크(120)는 열전도율이 높은 재질, 예를 들어 구리, 알루미늄 또는 합금 등으로 제조될 수 있다. 특히, 아우터탱크(110)의 상부챔버(111)에서 토출되는 냉매의 열이 제1밸브(130)를 통해 이너탱크(120)로 토출된 냉매로 흡열되고, 아우터탱크(110)의 하부챔버(112) 내부의 냉매의 열이 이너탱크(120) 내부의 냉매로 흡열되도록 열교환될 수 있다.
이너탱크(120)에는 제1밸브(130)를 통해 아우터탱크(110)의 상부챔버(111)로부터 냉매가 유입되고, 압축기(200)로 냉매를 배출하거나 또는, 제2밸브(140)를 통해 증발기(300) 또는 아우터탱크(110)의 하부챔버(112)로 냉매를 배출할 수 있다.
압축기(200, Compressor)는 흡입되는 냉매를 압축시켜 고압으로 변환시키는 수단이다. 이때 압축기(200)는 압축기(200)는 냉매가 유입되는 유입 포트와 별도로 압축 중간영역에 중간압의 기상 냉매가 주입되는 인젝션 포트가 형성되어 냉매가 혼합되는 2단 압축용 가스인젝션 타입의 압축기(200)가 적용된다.
실내콘덴서(400)(Inner Condenser)는 차량의 실내공조장치에 설치되어 실내 콘덴서를 통과하는 압축된 냉매와 차량의 실내로 공급되는 공기 사이에 열교환이 이루어지도록 하면서 냉매의 열을 차량의 실내로 공급되는 공기로 방열시킴으로써, 차량의 실내를 난방시키는 수단이다.
제1밸브(130) 및 제2밸브(140)는 냉매의 유동을 개폐하는 역할을 하면서, 냉매를 그대로 유동(바이패스)시키거나, 또는 팽창되도록 개도량이 조절되는 수단이다.
증발기(300, Evaporator)는 냉매와 차량의 실내공간으로 재순환되는 공기 사이에서 열교환이 이루어지도록 하는 수단으로서, 차량의 실내공간으로 재순환되는 공기의 열을 흡열하여 냉매를 승온시키는 역할을 한다.
제1밸브(130)는 이너탱크(120)의 상단부에 배치되며, 특히 아우터탱크(110)의 상부챔버(111)와 이너탱크(120) 사이에 위치될 수 있다. 또한, 제1밸브(130)는 이너탱크(120)의 상단부를 기준으로 회전됨으로써 아우터탱크(110)의 상부챔버(111)의 냉매를 이너탱크(120)의 내부로 팽창시키거나, 유동시키거나, 또는 차단할 수 있다.
제2밸브(140)는 이너탱크(120)의 하단부에 배치되며, 이너탱크(120)와 아우터탱크(110)의 하부챔버(112) 사이에 위치되어 이너탱크(120)의 하단부를 기준으로 회전됨으로써 이너탱크(120) 내부의 냉매를 증발기(300)로 팽창시키거나, 유동시키거나, 또는 차단하고, 동시에 이너탱크(120)와 증발기(300) 사이에 위치되어 이너탱크(120)의 하단부를 기준으로 회전됨으로써 아우터탱크(110)의 하부챔버(112)로 팽창시키거나 또는 차단할 수 있다.
액추에이터(150)는 제1밸브(130) 및 제2밸브(140)와 동시에 연결된 것으로, 서로 이격되게 배치된 제1밸브(130) 및 제2밸브(140)를 연결하는 샤프트(151)를 회전시킴으로써 제1밸브(130) 및 제2밸브(140)를 동시에 회전시키도록 작동할 수 있다. 액추에이터(150)는 후술하는 제어기(600)에 의해 작동이 제어될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 인젝션 타입의 열교환 모듈(100)은 열교환기와 플래시탱크가 통합된 모듈이며, 특히 하나의 액추에이터(150)에 의해 팽창 또는 유동이 조절되는 밸브를 포함하여 시스템의 구성이 간소화되고 효율적인 효과를 갖는다.
더 구체적으로, 이너탱크(120)는 아우터탱크(110)의 상부챔버(111) 및 하부챔버(112)의 냉매와 동시에 열교환 가능하게 배치될 수 있다. 즉, 이너탱크(120)는 상하 방향으로 연장되어, 일부는 아우터탱크(110)의 상부챔버(111) 내부에 위치되고, 나머지 일부는 아우터탱크(110)의 하부챔버(112) 내부에 위치될 수 있다.
추가로, 이너탱크(120)는 외면의 일부 또는 전체가 표면적이 확대된 구조로 형성될 수 있다.
일 실시예로, 이너탱크(120)의 외면은 복수 개의 딤플 또는 유동홈이 형성되어 표면적이 확대될 수 있고, 이에 따라 아우터탱크(110)의 내부에서 냉매들과 열교환이 활성화될 수 있다.
특히, 이너탱크(120)가 아우터탱크(110)의 상부챔버(111) 및 하부챔버(112)에 저장된 액상의 냉매와 열교환이 활성화되도록 이너탱크(120)의 외면 중 액상의 냉매와 접촉되는 이너탱크(120)의 하면 및 외주면의 상부 및 하부의 표면적이 확대된 구조일 수 있다.
이너탱크(120)는 기상의 냉매가 압축기(200)로 배출되도록 상부에서 압축기(200)에 연결되고, 액상의 냉매가 증발기(300) 또는 아우터탱크(110)의 하부챔버(112)로 배출되도록 하부에서 증발기(300)에 연결될 수 있다.
즉, 이너탱크(120)의 내부에는 기상의 냉매와 액상의 냉매가 공존하고, 상대적으로 비중이 작은 기상의 냉매는 이너탱크(120)의 상부에서 압축기(200)로 배출되고, 상대적으로 비중이 큰 액상의 냉매는 이너탱크(120)의 하부에서 증발기(300) 또는 아우터탱크(110)의 하부챔버(112)로 배출될 수 있다.
또한, 아우터탱크(110)의 하부챔버(112)는 기상의 냉매가 압축기(200)로 배출되도록 상부에서 압축기(200)에 연결될 수 있다.
아우터탱크(110)의 하부챔버(112)에도 기상의 냉매와 액상의 냉매가 공존하며, 상대적으로 비중이 작은 기상의 냉매가 아우터탱크(110)의 하부챔버(112)의 상부에서 압축기(200)로 배출될 수 있다.
즉, 압축기(200)는 이너탱크(120)의 상부 및 아우터탱크(110)의 하부챔버(112)와 연결되어 배출된 냉매가 압축기(200)로 배출될 수 있다. 또한, 이너탱크(120)의 상부 및 아우터탱크(110)의 하부챔버(112)가 각각 압축기(200)에 연결되는 통로는 서로 연통될 수 있고, 통로가 서로 연통된 위치에는 차단밸브(160)가 더 구비될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인젝션 타입의 열교환 모듈(100)의 다양한 제어모드에 따른 제1밸브(130) 및 제2밸브(140)의 개방상태를 도시한 테이블이고, 도 4 내지 도 8은 본 발명의 다양한 제어모드에 따른 제1밸브(130) 및 제2밸브(140)의 개방상태를 도시한 것이다.
도 3 내지 도 8을 참조하면, 제1밸브(130)에는 회전날개홀(131) 및 회전유동홀(132)이 형성되고, 이너탱크(120)의 상단부에는 고정홀(121)이 형성되며, 제1밸브(130)가 이너탱크(120)에 상대 회전됨에 따라 회전날개홀(131) 및 회전유동홀(132)과 고정홀(121) 사이의 상대 위치가 변화될 수 있다.
또한, 제2밸브(140)에는 회전날개홀(141) 및 회전팽창홀(142)이 형성되고, 이너탱크(120)의 하단부에는 아우터탱크(110)의 하부챔버(112)로 연통된 인젝션홀(122) 및 증발기(300)로 연통된 냉각홀(123)이 형성되며, 제2밸브(140)가 이너탱크(120)에 상대 회전됨에 따라 회전날개홀(141) 및 회전팽창홀(142)과 인젝션홀(122) 및 냉각홀(123) 사이의 상대 위치가 변화될 수 있다.
특히, 인젝션홀(122)은 이너탱크(120)의 내부를 아우터탱크(110)의 하부챔버(112)로 연통시키고, 냉각홀(123)은 이너탱크(120)의 내부를 증발기(300)로 연통시킬 수 있다. 회전날개홀(141)은 인젝션홀(122) 또는 냉각홀(123)과의 상대 위치에 따라 유체의 유동 또는 팽창을 조절할 수 있고, 회전팽창홀(142)은 인젝션홀(122) 또는 냉각홀(123)과의 상대 위치에 따라 유체의 팽창을 조절할 수 있다.
즉, 제1밸브(130)의 회전날개홀(131) 및 회전유동홀(132) 또는 제2밸브(140)의 회전날개홀(141) 및 회전팽창홀(142)이 각각 이너탱크(120)의 상단부에 형성된 고정홀(121) 또는 이너탱크(120)의 하단부에 형성된 인젝션홀(122) 또는 냉각홀(123)과 상대적인 위치가 일치함에 따라 유체의 유동 또는 팽창을 허용하고, 반대로 상대적인 위치가 어긋남에 따라 유체의 유동 및 팽창을 차단할 수 있다.
제1밸브(130)에는 회전날개홀(131) 및 회전유동홀(132)이 형성되고, 이너탱크(120)의 상단부에는 고정홀(121)이 형성되며, 제1밸브(130)가 이너탱크(120)에 상대 회전됨에 따라 회전날개홀(131) 및 회전유동홀(132)과 고정홀(121) 사이의 상대 위치가 변화될 수 있다.
이너탱크(120)의 상단부에는 원주 방향으로 서로 이격된 위치에 복수 개의 고정홀(121)이 형성되고, 제1밸브(130)에는 원주 방향으로 서로 이격된 회전날개홀(131) 및 회전유동홀(132)이 형성될 수 있다. 일 실시예로, 복수 개의 고정홀(121)은 원주 방향으로 180도 이격되게 배치될 수 있고, 제1밸브(130)의 회전날개홀(131) 및 회전유동홀(132)은 90도 또는 그 이하의 각도로 이격되게 배치될 수 있다.
이너탱크(120)의 하단부에는 원주 방향으로 서로 이격된 인젝션홀(122) 및 냉각홀(123)이 형성되고, 제2밸브(140)에는 원주 방향으로 서로 이격된 회전날개홀(141) 및 회전팽창홀(142)이 형성될 수 있다. 일 실시예로, 냉각홀(123)은 복수 개로 구비되고, 인젝션홀(122)은 복수 개의 냉각홀(123) 중 어느 하나와 원주 방향으로 90도 이격되게 배치될 수 있다. 또한, 제2밸브(140)의 회전날개홀(141) 및 회전팽창홀(142)은 90도보다 회전팽창홀(142)의 연장된 반경만큼 크게 이격되어 제2밸브(140)가 회전날개홀(141)이 인젝션홀(122) 또는 냉각홀(123)이 일치하는 회전 위치에서 회전팽창홀(142)이 차단되게 배치될 수 있다.
제1밸브(130)의 회전날개홀(131) 및 회전유동홀(132)은 이너탱크(120)의 상단부를 기준으로 회전됨으로써 복수 개의 고정홀(121)과의 상대 위치에 따라 유체의 유동 또는 팽창을 허용하거나, 차단할 수 있고, 제2밸브(140)의 회전날개홀(141) 및 회전팽창홀(142)은 이너탱크(120)의 하단부를 기준으로 회전됨으로써 인젝션홀(122) 및 냉각홀(123)과의 상대 위치에 따라 유체의 유동 또는 팽창을 허용하거나, 차단할 수 있다.
구체적으로, 도 4의 Case 1에 도시한 것과 같이, 리퀴드 인젝션 모드에서 제1밸브(130)는 회전날개홀(131)이 차단되면서 회전유동홀(132)이 이너탱크(120) 상단부의 고정홀(121)과 일치하고, 제2밸브(140)는 회전날개홀(141)의 팽창구간이 이너탱크(120) 하단부의 인젝션홀(122)에 일치하면서 동시에 회전팽창홀(142)이 냉각홀(123)에 일치하도록 회전될 수 있다. 이에 따라, 리퀴드 인젝션 모드에서는 이너탱크(120) 상단부의 고정홀(121)에서 냉매가 바이패스되고, 이너탱크(120) 하단부의 인젝션홀(122) 및 냉각홀(123)에서 냉매가 팽창될 수 있다.
또한, 도 5의 Case 2에 도시한 것과 같이, 제1밸브(130)의 회전날개홀(131) 및 회전유동홀(132)이 차단되고, 제2밸브(140)의 회전날개홀(141) 및 회전팽창홀(142)이 차단되도록 회전될 수 있다. 이에 따라, 이너탱크(120) 상단부의 고정홀(121)은 냉매의 유동이 차단되고, 이너탱크(120) 하단부의 인젝션홀(122) 및 냉각홀(123) 또한 냉매의 유동이 차단될 수 있다.
도 6의 Case 3에 도시한 것과 같이, 가스 인젝션 모드에서 제1밸브(130)의 회전날개홀(131)의 팽창 구간이 이너탱크(120) 상단부의 고정홀(121)에 일치하고, 제2밸브(140)의 회전날개홀(141)의 팽창 구간이 이너탱크(120) 하단부의 냉각홀(123)에 일치하도록 회전될 수 있다. 이에 따라, 가스 인젝션 모드에서는 이너탱크(120) 상단부의 고정홀(121)에서 냉매가 팽창되고, 이너탱크(120) 하단부의 냉각홀(123)에서는 냉매가 팽창되며, 동시에 이너탱크(120) 하단부의 인젝션홀(122)은 차단될 수 있다. 여기서, 차단밸브(160)는 개방되어 유체의 유동을 허용하거나, 폐쇄되어 유체의 유동을 차단할 수 있다.
도 7의 Case 4에 도시한 것과 같이, 상단 바이패스 모드에서 제1밸브(130)의 회전유동홀(132)이 이너탱크(120) 상단부의 고정홀(121)에 일치하고, 제2밸브(140)의 회전날개홀(141)의 차단 구간이 이너탱크(120) 하단부의 냉각홀(123)에 일치하도록 회전될 수 있다. 이에 따라, 상단 바이패스 모드에서는 이너탱크(120) 상단부의 고정홀(121)에서 냉매가 유동되고, 이너탱크(120) 하단부의 냉각홀(123) 및 인젝션홀(122)에서는 냉매의 유동이 차단될 수 있다.
도 8의 Case 5에 도시한 것과 같이, A/C 팽창 모드에서 제1밸브(130)의 회전유동홀(132)이 이너탱크(120) 상단부의 고정홀(121)에 일치하고, 제2밸브(140)의 회전날개홀(141)의 팽창 구간이 이너탱크(120) 하단부의 냉각홀(123)에 일치하도록 회전될 수 있다. 이에 따라, A/C 팽창 모드에서는 이너탱크(120) 상단부의 고정홀(121)에서 냉매가 유동되고, 이너탱크(120) 하단부의 냉각홀(123)에서는 냉매가 팽창될 수 있다.
요약하면, 제1밸브(130)가 아우터탱크(110)의 상부챔버(111)의 냉매를 이너탱크(120)의 내부로 유동시키는 위치에서(Case 1, 4 및 5) 제2밸브(140)는 아우터탱크(110)의 하부챔버(112)로 연통된 인젝션홀(122) 및 증발기(300)로 연통된 냉각홀(123)을 통해 이너탱크(120) 내부의 냉매를 아우터탱크(110)의 하부챔버(112)와 증발기(300)로 동시에 팽창시키거나(Case 1), 아우터탱크(110)의 하부챔버(112)는 차단한 상태로 냉각홀(123)을 통해 이너탱크(120) 내부의 냉매를 증발기(300)로 팽창시키거나(Case 5), 또는 아우터탱크(110)의 하부챔버(112)와 증발기(300)에 동시에 차단시킬 수 있다(Case 4).
또한, 제1밸브(130)가 아우터탱크(110)의 상부챔버(111)의 냉매를 이너탱크(120)의 내부로 팽창시키는 위치에서 제2밸브(140)는 증발기(300)로 연통된 냉각홀(123)을 통해 이너탱크(120) 내부의 냉매를 증발기(300)로 팽창시킬 수 있다(Case 3).
도 9 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전날개홀(131,141), 회전유동홀(132) 및 회전팽창홀(142)을 각각 도시한 것이다.
도 9에 도시한 것과 같이, 제1밸브(130)의 회전날개홀(131)은 제1밸브(130)의 원주 방향을 따라 연장되며, 연장됨에 따라 개방 영역이 확대되거나 축소되는 형상일 수 있다. 특히, 회전날개홀(131)은 연장된 방향을 따라 상대적으로 개방 영역이 축소된 팽창구간 및 상대적으로 개방 영역이 확대된 바이패스구간으로 구분될 수 있다.
또한, 도 10에 도시한 것과 같이 회전유동홀(132)은 제1밸브(130)의 원주 방향을 따라 연장되며, 연장된 개방 영역이 일정한 형상일 수 있다. 특히, 회전유동홀(132)은 연장된 영역 전체가 바이패스구간일 수 있다.
또한 도 11에 도시한 것과 같이, 제2밸브(140)의 회전날개홀(141)은 제2밸브(140)의 원주 방향을 따라 연장되며, 연장됨에 따라 개방 영역이 확장되거나 축소되는 형상일 수 있다. 특히, 회전날개홀(141)은 연장된 방향을 따라 개방 영역이 점차적으로 축소되다가, 일부 영역에서 차단된 이후에, 다시 점차적으로 확장될 수 있다.
즉, 제2밸브(140)의 회전날개홀(141)은 상대적으로 개방 영역이 축소된 팽창구간, 개방 영역이 차단된 차단 구간 및 상대적으로 개방 영역이 확장된 바이패스구간으로 구분될 수 있다.
또한 도 12에 도시한 것과 같이, 회전팽창홀(142)은 제2밸브(140)의 원주 방향을 따라 연장되며, 연장된 개방 영역이 일정한 형상일 수 있다. 특히, 회전팽창홀(142)은 회전유동홀(132)에 대비하여 상대적으로 연장된 길이가 짧으며, 연장된 영역 전체가 팽창구간일 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 인젝션 타입의 열교환 모듈(100)을 적용한 차량용 열관리 시스템의 회로도이다.
도 13을 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인젝션 타입의 열교환 모듈(100)을 적용한 차량용 열관리 시스템으로서, 이너탱크(120) 및 아우터탱크(110)의 하부챔버(112)로부터 압축기(200)를 거쳐 실내콘덴서(400)로 냉매가 유동되는 제1냉매라인(L1); 이너탱크(120)로부터 증발기(300) 및 외부콘덴서(500)로 분기되어 냉매가 유동되는 제2냉매라인(L2); 칠러 또는 증발기(300)로부터 아우터탱크(110)의 하부챔버(112)로 냉매가 유동되는 제3냉매라인(L3); 및 외부콘덴서(500) 및 실내콘덴서(400)로부터 아우터탱크(110)의 상부챔버(111)로 냉매가 유동되는 제4냉매라인(L4);을 포함한다.
인젝션 타입의 열교환 모듈(100)의 이너탱크(120) 및 아우터탱크(110)에서 배출된 냉매는 제1냉매라인(L1)을 통해 압축기(200)로 유동되며, 압축기(200)를 통과하여 압축된 냉매는 제1냉매라인(L1)을 통해 실내콘덴서(400)로 유동될 수 있다.
인젝션 타입의 열교환 모듈(100)의 이너탱크(120)에서 배출된 냉매는 제2냉매라인(L2)을 통해 증발기(300)로 유동되거나 또는 외부콘덴서(500)로 유동되도록 제2냉매라인(L2)이 분기될 수 있다. 제2냉매라인(L2)의 분기되는 지점에는 3-Way 밸브가 배치되어 후술하는 제어기(600)에 의해 유동 방향이 제어될 수 있다.
인젝션 타입의 열교환 모듈(100)의 아우터탱크(110)의 하부챔버(112)에는 제3냉매라인(L3)을 통해 칠러 또는 증발기(300)로부터 냉매가 유입될 수 있다. 여기서, 칠러는 유동되는 냉매가 도시하지 않은 전장부품 또는 배터리를 냉각하는 냉각수와 열교환하는 장치일 수 있다.
인젝션 타입의 열교환 모듈(100)의 아우터탱크(110)의 상부챔버(111)에는 제4냉매라인(L4)을 통해 외부콘덴서(500) 및 실내콘덴서(400)로부터 냉매가 유입될 수 있다. 실내콘덴서(400)에서 배출된 냉매는 아우터탱크(110)의 상부챔버(111)로 바로 유동되거나, 외부콘덴서(500)를 거쳐 아우터탱크(110)의 상부챔버(111)로 유동될 수 있다. 외부콘덴서(500)를 통과한 냉매는 제4냉매라인(L4)을 통해 아우터탱크(110)의 상부챔버(111)로 유동되거나, 또는 증발기(300)로 유동될 수 있다.
압축기(200)의 작동을 제어하고, 제1밸브(130) 및 제2밸브(140)에서 냉매를 팽창시키거나, 유동시키거나, 또는 차단하도록 액추에이터(150)의 회전을 제어하는 제어기(600);를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 제어기(600)는 차량의 다양한 구성 요소의 동작을 제어하도록 구성된 알고리즘 또는 상기 알고리즘을 재생하는 소프트웨어 명령어에 관한 데이터를 저장하도록 구성된 비휘발성 메모리(도시되지 않음) 및 해당 메모리에 저장된 데이터를 사용하여 이하에 설명되는 동작을 수행하도록 구성된 프로세서(도시되지 않음)를 통해 구현될 수 있다. 여기서, 메모리 및 프로세서는 개별 칩으로 구현될 수 있다. 대안적으로는, 메모리 및 프로세서는 서로 통합된 단일 칩으로 구현될 수 있다. 프로세서는 하나 이상의 프로세서의 형태를 취할 수 있다.
제어기(600)는 액추에이터(150)를 제어하여 제1밸브(130) 및 제2밸브(140)가 동시에 회전되도록 제어할 수 있고, 추가로 차량용 열관리 시스템의 냉매라인에 구비된 3-Way 밸브를 제어함으로써 냉매라인을 통한 냉매의 유동 방향을 제어할 수 있다.
도 14 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 인젝션 타입의 열교환 모듈(100)을 적용한 차량용 열관리 시스템의 작동 모드를 도시한 것이다.
도 14를 더 참조하면, 제어기(600)는, 가스 인젝션 모드에서 제1밸브(130)가 아우터탱크(110)의 상부챔버(111)의 냉매를 이너탱크(120)의 내부로 팽창시키고, 제2밸브(140)가 증발기(300)로 연통된 냉각홀(123)을 통해 이너탱크(120) 내부의 냉매를 증발기(300)로 팽창시키도록 액추에이터(150)를 제어할 수 있다.
즉, 가스 인젝션 모드에서 제1밸브(130)를 통해 이너탱크(120) 상단부의 고정홀(121)에서 냉매가 팽창되고, 동시에 제2밸브(140)를 통해 이너탱크(120) 하단부의 냉각홀(123)에서 냉매가 팽창될 수 있다.
또한, 도 15를 더 참조하면, 제어기(600)는, 리퀴드 인젝션 모드에서 제1밸브(130)가 아우터탱크(110)의 상부챔버(111)의 냉매를 이너탱크(120)의 내부로 유동시키고, 제2밸브(140)가 아우터탱크(110)의 하부챔버(112)로 연통된 인젝션홀(122) 및 증발기(300)로 연통된 냉각홀(123)을 통해 이너탱크(120) 내부의 냉매를 아우터탱크(110)의 하부챔버(112)와 증발기(300)로 동시에 팽창시키도록 액추에이터(150)를 제어할 수 있다.
즉, 리퀴드 인젝션 모드에서 제1밸브(130)를 통해 이너탱크(120)의 상단부의 고정홀(121)에서 냉매가 유동되고, 동시에 제2밸브(140)를 통해 이너탱크(120)의 하단부의 인젝션홀(122) 및 냉각홀(123)에서 냉매가 팽창될 수 있다.
또한, 도 16을 더 참조하면, 제어기(600)는 일반 냉방 모드에서 제1밸브(130)가 아우터탱크(110)의 상부챔버(111)의 냉매를 이너탱크(120)의 내부로 유동시키고, 제2밸브(140)가 증발기(300)로 연통된 냉각홀(123)을 통해 이너탱크(120) 내부의 냉매를 아우터탱크(110)의 하부챔버(112)와 증발기(300)로 동시에 팽창시키도록 액추에이터(150)를 제어할 수 있다.
즉, 일반 냉방 모드에서 제1밸브(130)를 통해 이너탱크(120)의 상단부의 고정홀(121)에서 냉매가 유동되고, 동시에 제2밸브(140)를 통해 이너탱크(120)의 하단부의 냉각홀(123)에서 냉매가 팽창될 수 있다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 열교환 모듈
110 : 아우터탱크 120 : 이너탱크
130 : 제1밸브 140 : 제2밸브
150 : 액추에이터
200 : 압축기 300 : 증발기
400 : 실내콘덴서 500 : 외부콘덴서
600 : 제어기

Claims (14)

  1. 서로 분리된 상부챔버 및 하부챔버로 구성되고, 상부챔버는 외부콘덴서 또는 실내콘덴서로부터 냉매가 유입되도록 연결되고, 하부챔버는 증발기로부터 냉매가 유입되도록 연결되면서 압축기로 냉매를 배출하도록 연결된 아우터탱크;
    아우터탱크의 내부에 냉매와 열교환 가능하게 배치되고, 압축기, 증발기 또는 아우터탱크의 하부로 냉매를 배출하도록 연결된 이너탱크;
    이너탱크의 상단부에 배치되며, 회전됨에 따라 아우터탱크의 상부챔버의 냉매를 이너탱크의 내부로 팽창시키거나, 유동시키거나, 또는 차단하는 제1밸브;
    이너탱크의 하단부에 회전 가능하게 결합되며, 회전됨에 따라 이너탱크 내부의 냉매를 증발기로 팽창시키거나, 유동시키거나, 또는 차단하고, 동시에 아우터탱크의 하부챔버로 팽창시키거나 또는 차단하는 제2밸브; 및
    제1밸브 및 제2밸브와 동시에 연결되어 제1밸브 및 제2밸브를 동시에 회전시키도록 작동하는 액추에이터;를 포함하는 인젝션 타입의 열교환 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    이너탱크는 아우터탱크의 상부챔버 및 하부챔버의 냉매와 동시에 열교환 가능하게 배치된 것을 특징으로 하는 인젝션 타입의 열교환 모듈.
  3. 청구항 1에 있어서,
    이너탱크는 외면의 일부 또는 전체가 표면적이 확대된 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 인젝션 타입의 열교환 모듈.
  4. 청구항 1에 있어서,
    이너탱크는 기상의 냉매가 압축기로 배출되도록 상부에서 압축기에 연결되고, 액상의 냉매가 증발기로 배출되도록 하부에서 증발기에 연결된 것을 특징으로 하는 인젝션 타입의 열교환 모듈.
  5. 청구항 1에 있어서,
    아우터탱크의 하부챔버는 기상의 냉매가 압축기로 배출되도록 상부에서 압축기에 연결된 것을 특징으로 하는 인젝션 타입의 열교환 모듈.
  6. 청구항 1에 있어서,
    제1밸브에는 회전날개홀 및 회전유동홀이 형성되고,
    이너탱크의 상단부에는 고정홀이 형성되며,
    제1밸브가 이너탱크에 상대 회전됨에 따라 회전날개홀 및 회전유동홀과 고정홀 사이의 상대 위치가 변화되는 것을 특징으로 하는 인젝션 타입의 열교환 모듈.
  7. 청구항 1에 있어서,
    제2밸브에는 회전날개홀 및 회전팽창홀이 형성되고,
    이너탱크의 하단부에는 아우터탱크의 하부챔버로 연통된 인젝션홀 및 증발기로 연통된 냉각홀이 형성되며,
    제2밸브가 이너탱크에 상대 회전됨에 따라 회전날개홀 및 회전팽창홀과 인젝션홀 및 냉각홀 사이의 상대 위치가 변화되는 것을 특징으로 하는 인젝션 타입의 열교환 모듈.
  8. 청구항 6 또는 7에 있어서,
    회전날개홀은 제1밸브 또는 제2밸브의 원주 방향을 따라 연장되며, 연장됨에 따라 개방 영역이 확장되거나 축소되는 형상인 것을 특징으로 하는 인젝션 타입의 열교환 모듈.
  9. 청구항 1에 있어서,
    제1밸브가 아우터탱크의 상부챔버의 냉매를 이너탱크의 내부로 유동시키는 위치에서 제2밸브는 아우터탱크의 하부챔버로 연통된 인젝션홀 및 증발기로 연통된 냉각홀을 통해 이너탱크 내부의 냉매를 아우터탱크의 하부챔버와 증발기로 동시에 팽창시키거나, 아우터탱크의 하부챔버는 차단한 상태로 냉각홀을 통해 이너탱크 내부의 냉매를 증발기로 팽창시키거나, 또는 아우터탱크의 하부챔버와 증발기에 동시에 차단시키는 것을 특징으로 하는 인젝션 타입의 열교환 모듈.
  10. 청구항 1에 있어서,
    제1밸브가 아우터탱크의 상부챔버의 냉매를 이너탱크의 내부로 팽창시키는 위치에서 제2밸브는 증발기로 연통된 냉각홀을 통해 이너탱크 내부의 냉매를 증발기로 팽창시키는 것을 특징으로 하는 인젝션 타입의 열교환 모듈.
  11. 청구항 1의 인젝션 타입의 열교환 모듈을 적용한 차량용 열관리 시스템으로서,
    이너탱크 및 아우터탱크의 하부챔버로부터 압축기를 거쳐 실내콘덴서로 냉매가 유동되는 제1냉매라인;
    이너탱크로부터 증발기 및 외부콘덴서로 분기되어 냉매가 유동되는 제2냉매라인;
    칠러 또는 증발기로부터 아우터탱크의 하부챔버로 냉매가 유동되는 제3냉매라인; 및
    외부콘덴서 및 실내콘덴서로부터 아우터탱크의 상부챔버로 냉매가 유동되는 제4냉매라인;을 포함하는 인젝션 타입의 열교환 모듈을 적용한 차량용 열관리 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    압축기의 작동을 제어하고, 제1밸브 및 제2밸브에서 냉매를 팽창시키거나, 유동시키거나, 또는 차단하도록 액추에이터의 회전을 제어하는 제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝션 타입의 열교환 모듈을 적용한 차량용 열관리 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    제어기는, 가스 인젝션 모드에서 제1밸브가 아우터탱크의 상부챔버의 냉매를 이너탱크의 내부로 팽창시키고, 제2밸브가 증발기로 연통된 냉각홀을 통해 이너탱크 내부의 냉매를 증발기로 팽창시키도록 액추에이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 인젝션 타입의 열교환 모듈을 적용한 차량용 열관리 시스템.
  14. 청구항 12에 있어서,
    제어기는, 리퀴드 인젝션 모드에서 제1밸브가 아우터탱크의 상부챔버의 냉매를 이너탱크의 내부로 유동시키고, 제2밸브가 아우터탱크의 하부챔버로 연통된 인젝션홀 및 증발기로 연통된 냉각홀을 통해 이너탱크 내부의 냉매를 아우터탱크의 하부챔버와 증발기로 동시에 팽창시키도록 액추에이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 인젝션 타입의 열교환 모듈을 적용한 차량용 열관리 시스템.
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