Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR101340472B1 - Heat pump system for vehicle - Google Patents

Heat pump system for vehicle Download PDF

Info

Publication number
KR101340472B1
KR101340472B1 KR1020110093240A KR20110093240A KR101340472B1 KR 101340472 B1 KR101340472 B1 KR 101340472B1 KR 1020110093240 A KR1020110093240 A KR 1020110093240A KR 20110093240 A KR20110093240 A KR 20110093240A KR 101340472 B1 KR101340472 B1 KR 101340472B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
refrigerant
heat exchanger
refrigerant circulation
heat pump
line
Prior art date
Application number
KR1020110093240A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20130029870A (en
Inventor
최영호
이정재
김학규
임연우
Original Assignee
한라비스테온공조 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 한라비스테온공조 주식회사 filed Critical 한라비스테온공조 주식회사
Priority to KR1020110093240A priority Critical patent/KR101340472B1/en
Publication of KR20130029870A publication Critical patent/KR20130029870A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101340472B1 publication Critical patent/KR101340472B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32Cooling devices
    • B60H1/3204Cooling devices using compression
    • B60H1/323Cooling devices using compression characterised by comprising auxiliary or multiple systems, e.g. plurality of evaporators, or by involving auxiliary cooling devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00485Valves for air-conditioning devices, e.g. thermostatic valves
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00899Controlling the flow of liquid in a heat pump system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00Heat pumps
    • F25B30/02Heat pumps of the compression type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F25B41/26Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves of fluid flow reversing valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/31Expansion valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/027Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means
    • F25B2313/02731Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means using one three-way valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00Problems to be solved
    • F25B2500/17Size reduction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명은 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 냉매순환라인상에 바이패스라인 및 분기라인을 설치한 히트 펌프 시스템에서, 상기 냉매순환라인을 유동하는 냉매를 팽창시키는 팽창밸브 기능과 상기 분기라인을 개폐하는 개폐밸브 기능을 수행하도록 복합밸브장치를 설치함으로써, 하나의 복합밸브장치에서 팽창밸브 기능, 개폐밸브 기능을 동시에 수행할 수 있게 되어, 냉매라인을 간소화함은 물론 히트 펌프 시스템의 컴팩트화가 가능하고, 이로인해 협소한 차량 엔진룸의 공간을 확보할 수 있는 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle heat pump system, and more particularly, in a heat pump system having a bypass line and a branch line installed on a refrigerant circulation line, an expansion valve function for expanding a refrigerant flowing through the refrigerant circulation line; By installing the combined valve device to perform the on-off valve function to open and close the branch line, it is possible to simultaneously perform the expansion valve function and the open / close valve function in one composite valve device, simplifying the refrigerant line as well as the heat pump system The present invention relates to a vehicle heat pump system capable of compacting, thereby securing a space in a narrow vehicle engine room.

Description

차량용 히트 펌프 시스템{Heat pump system for vehicle}[0001] Heat pump system for vehicle [0002]

본 발명은 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 냉매순환라인상에 바이패스라인 및 분기라인을 설치한 히트 펌프 시스템에서, 상기 냉매순환라인을 유동하는 냉매를 팽창시키는 팽창밸브 기능과 상기 분기라인을 개폐하는 개폐밸브 기능을 수행하도록 복합밸브장치를 설치함으로써, 하나의 복합밸브장치에서 팽창밸브 기능, 개폐밸브 기능을 동시에 수행할 수 있게 되어, 냉매라인을 간소화함은 물론 히트 펌프 시스템의 컴팩트화가 가능하고, 이로인해 협소한 차량 엔진룸의 공간을 확보할 수 있는 차량용 히트 펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle heat pump system, and more particularly, in a heat pump system having a bypass line and a branch line installed on a refrigerant circulation line, an expansion valve function for expanding a refrigerant flowing through the refrigerant circulation line; By installing the combined valve device to perform the on-off valve function to open and close the branch line, it is possible to simultaneously perform the expansion valve function and the open / close valve function in one composite valve device, simplifying the refrigerant line as well as the heat pump system The present invention relates to a vehicle heat pump system capable of compacting, thereby securing a space in a narrow vehicle engine room.

차량용 공조장치는, 통상적으로 차량의 실내를 냉방하기 위한 냉방시스템과, 차량의 실내를 난방하기 위한 난방시스템을 포함하여 이루어진다. 상기 냉방시스템은, 냉매사이클의 증발기측에서 증발기의 외부를 거치는 공기를 증발기 내부를 흐르는 냉매와 열교환시켜 냉기로 바꾸어, 차량 실내를 냉방하도록 구성되고, 상기 난방시스템은 냉각수 사이클의 히터코어측에서 히터코어 외부를 거치는 공기를 히터코어 내부를 흐르는 냉각수와 열교환시켜 온기로 바꾸어, 차량 실내를 난방하도록 구성된다.Background Art [0002] A vehicle air conditioner generally includes a cooling system for cooling the interior of a vehicle and a heating system for heating the interior of the vehicle. Wherein the cooling system is configured to cool air in the vehicle interior by exchanging air passing through the outside of the evaporator at the evaporator side of the refrigerant cycle with the refrigerant flowing in the evaporator to convert into cool air, The air passing through the outside of the core is exchanged with the cooling water flowing in the inside of the heater core to warm the inside of the vehicle.

한편, 상기한 차량용 공조장치와는 다른 것으로, 하나의 냉매사이클을 이용하여 냉매의 유동방향을 전환함으로써, 냉방과 난방을 선택적으로 수행할 수 있는 히트펌프 시스템이 적용되고 있는데, 예컨대 2개의 열교환기(즉, 공조케이스 내부에 설치되어 차량 실내로 송풍되는 공기와 열교환하기 위한 실내 열교환기와, 공조케이스 외부에서 열교환하기 위한 실외 열교환기)와, 냉매의 유동방향을 전환할 수 있는 방향조절밸브를 구비한다. 따라서, 방향조절밸브에 의한 냉매의 유동방향에 따라 냉방모드가 가동될 경우에는 상기 실내 열교환기가 냉방용 열교환기의 역할을 하게 되며, 난방모드가 가동될 경우에는 상기 실내 열교환기가 난방용 열교환기의 역할을 하게 된다.A heat pump system which can selectively perform cooling and heating by switching the flow direction of refrigerant by using one refrigerant cycle is different from the above vehicle air conditioning system. For example, two heat exchangers (That is, an indoor heat exchanger installed inside the air conditioner case for exchanging heat with air blown into the vehicle interior, and 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 functions as a cooling heat exchanger. When the heating mode is activated, the indoor heat exchanger functions as a heating heat exchanger .

이러한 차량용 히트펌프 시스템으로 다양한 종류가 제안되고 있는데, 그 대표적인 일예가 도 1에 도시되어 있다.Various kinds of such a heat pump system for vehicles have been proposed, and a representative example thereof is shown in Fig.

도 1에 도시된 차량용 히트펌프 시스템은, 냉매를 압축하고 토출하는 압축기(30)와, 상기 압축기(30)로부터 토출되는 냉매를 방열시키는 고압측 열교환기(32)와, 병렬구조로 설치되어 상기 고압측 열교환기(32)를 통과한 냉매를 선택적으로 통과시키는 제1팽창밸브(34) 및 제1개폐 밸브(36)와, 상기 제1팽창밸브(34) 또는 제1개폐 밸브(36)를 통과한 냉매를 실외에서 열교환시키는 실외기(48)와, 상기 실외기(48)를 통과한 냉매를 증발시키는 저압측 열교환기(60)와, 상기 저압측 열교환기(60)를 통과한 냉매를 기상과 액상의 냉매로 분리하는 어큐뮬레이터(Accumulator, 62)와, 상기 저압측 열교환기(60)로 공급되는 냉매와, 압축기(30)로 복귀하는 냉매를 열교환시키는 내부열교환기(50)와, 상기 저압측 열교환기(60)로 공급되는 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제2팽창밸브(56)와, 그리고 상기 제2팽창밸브(56) 및 저압측 열교환기(60)에 대해 병렬로 설치됨과 아울러 상기 실외기(48)의 출구측과 상기 어큐뮬레이터(62)의 입구측을 연결하는 바이패스라인(58a) 및 상기 바이패스라인(58a)을 개폐하는 제2개폐 밸브(58)를 포함하여 이루어진다.The vehicle heat pump system shown in FIG. 1 includes a compressor 30 for compressing and discharging a refrigerant, a high pressure side heat exchanger 32 for dissipating the refrigerant discharged from the compressor 30, and a parallel structure. The first expansion valve 34 and the first opening and closing valve 36 for selectively passing the refrigerant passing through the high pressure side heat exchanger 32, and the first expansion valve 34 or the first opening and closing valve 36 The outdoor unit 48 for heat-exchanging the refrigerant having passed through the outside, the low pressure side heat exchanger 60 for evaporating the refrigerant passing through the outdoor unit 48, and the refrigerant passing through the low pressure side heat exchanger 60 are separated from the gas phase. Accumulator (62) for separating liquid phase refrigerant, internal heat exchanger (50) for exchanging refrigerant supplied to the low pressure side heat exchanger (60), refrigerant returned to the compressor (30), and the low pressure side heat exchanger Second expansion valve 56 for selectively expanding the refrigerant supplied to the machine 60 And a bypass line 58a installed in parallel with the second expansion valve 56 and the low pressure side heat exchanger 60, and connecting the outlet side of the outdoor unit 48 and the inlet side of the accumulator 62. And a second opening / closing valve 58 for opening and closing the bypass line 58a.

도 1 중 도면부호 10은 상기 고압측 열교환기(32)와 저압측 열교환기(60)가 내장되는 공조케이스, 도면부호 12는 냉기와 온기의 혼합량을 조절하는 온도조절도어, 도면부호 20은 상기 공조케이스의 입구에 설치되는 송풍기를 각각 나타낸다.1, reference numeral 10 denotes an air conditioning case in which the high-pressure side heat exchanger 32 and the low-pressure side heat exchanger 60 are incorporated, reference numeral 12 denotes a temperature control door for controlling the mixing amount of cold air and warm air, And an air blower installed at the entrance of the air conditioning case.

상기한 바와 같이 구성된 종래 차량용 히트펌프 시스템에 따르면, 히트펌프 모드(난방모드)가 가동될 경우에는, 제1개폐 밸브(36) 및 제2팽창밸브(56)는 닫히고, 제1팽창밸브(34) 및 제2개폐 밸브(58)는 개방된다. 또한, 온도조절도어(12)는 도 1처럼 동작한다. 따라서, 압축기(30)로부터 토출되는 냉매는 고압측 열교환기(32), 제1팽창밸브(34), 실외기(48), 내부열교환기(50)의 고압부(52), 제2개폐 밸브(58), 어큐뮬레이터(62) 및 상기 내부열교환기(50)의 저압부(54)를 차례로 거쳐 압축기(30)로 복귀한다. 즉, 상기 고압측 열교환기(32)가 난방기의 역할을 하게 되고, 상기 실외기(48)는 증발기의 역할을 하게 된다.The first opening and closing valve 36 and the second expansion valve 56 are closed and the first expansion valve 34 And the second on-off valve 58 are opened. In addition, the temperature control door 12 operates as shown in Fig. Therefore, the refrigerant discharged from the compressor 30 is the high pressure side heat exchanger 32, the first expansion valve 34, the outdoor unit 48, the high pressure part 52 of the internal heat exchanger 50, and the second open / close valve 58. Then, the accumulator 62 and the low pressure part 54 of the internal heat exchanger 50 are sequentially returned to the compressor 30. That is, the high-pressure side heat exchanger 32 serves as a radiator, and the outdoor unit 48 serves as an evaporator.

에어컨 모드(냉방모드)가 가동될 경우에는, 제1개폐 밸브(36) 및 제2팽창밸브(56)는 개방되고, 제1팽창밸브(34) 및 제2개폐 밸브(58)는 닫히게 된다. 또한, 온도조절도어(12)는 고압측 열교환기(32) 통로를 폐쇄하게 된다. 따라서, 압축기(30)로부터 토출되는 냉매는 고압측 열교환기(32), 제1개폐밸브(36), 실외기(48), 내부열교환기(50)의 고압부(52), 제2팽창밸브(56), 저압측 열교환기(60), 어큐뮬레이터(62) 및 상기 내부열교환기(50)의 저압부(54)를 차례로 거쳐 압축기(30)로 복귀한다. 즉, 상기 저압측 열교환기(60)가 증발기의 역할을 하게 되고, 상기 온도조절도어(12)에 의해 폐쇄된 상기 고압측 열교환기(32)는 히트펌프 모드시와 동일하게 난방기의 역할을 하게 된다.When the air conditioning mode (cooling mode) is activated, the first opening / closing valve 36 and the second expansion valve 56 are opened, and the first expansion valve 34 and the second opening / closing valve 58 are closed. Further, the temperature control door 12 closes the high-pressure side heat exchanger 32 passage. Accordingly, the refrigerant discharged from the compressor 30 may include the high pressure side heat exchanger 32, the first open / close valve 36, the outdoor unit 48, the high pressure unit 52 of the internal heat exchanger 50, and the second expansion valve 56. The low pressure side heat exchanger (60), the accumulator (62), and the low pressure portion (54) of the internal heat exchanger (50) are returned to the compressor (30). That is, the low-pressure side heat exchanger 60 serves as an evaporator, and the high-pressure side heat exchanger 32 closed by the temperature control door 12 serves as a radiator as in the heat pump mode do.

그리고, 상기한 차량용 히트펌프 시스템에는 순환하는 냉매를 바이패스시키는 바이패스라인(58a) 뿐만아니라, 도면에는 도시하지 않았지만 순환하는 냉매를 일정량 분기하여 특정부위로 공급하는 분기라인이 설치되고, 또한 상기 냉매가 유동하는 라인상에는 냉매의 유동방향을 전환하는 삼방밸브(미도시), 냉매의 유동을 개폐하는 개폐밸브(36,58), 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(34,56)가 설치된다.The vehicle heat pump system is provided with not only a bypass line 58a for bypassing the circulating coolant, but also a branch line for branching a predetermined amount of the circulating coolant and supplying it to a specific site, although not shown in the drawing. On the line through which the coolant flows, a three-way valve (not shown) for switching the flow direction of the coolant, on / off valves 36 and 58 for opening and closing the flow of the coolant, and expansion valves 34 and 56 for expanding the coolant are provided.

그러나, 종래의 차량용 히트펌프 시스템은, 상기 바이패스라인(58a), 분기라인과 같은 배관과, 삼방밸브와 개폐밸브(36,58) 및 팽창밸브(34,56)가 차량의 협소한 엔진룸내에 밀집해서 배치됨에 따라 냉매라인(배관)의 구조가 복잡해짐은 물론 각각의 밸브가 개별적으로 설치되어 히트 펌프 시스템이 많은 공간을 차지하는 문제가 있었다.However, in the conventional vehicle heat pump system, a pipe such as the bypass line 58a and the branch line, the three-way valve, the opening / closing valves 36 and 58 and the expansion valves 34 and 56 have a narrow engine room of the vehicle. As it is arranged in close together, the structure of the refrigerant line (pipe) is complicated, as well as each valve is installed separately, there is a problem that the heat pump system takes up a lot of space.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 냉매순환라인상에 바이패스라인 및 분기라인을 설치한 히트 펌프 시스템에서, 상기 냉매순환라인을 유동하는 냉매를 팽창시키는 팽창밸브 기능과 상기 분기라인을 개폐하는 개폐밸브 기능을 수행하도록 복합밸브장치를 설치함으로써, 하나의 복합밸브장치에서 팽창밸브 기능, 개폐밸브 기능을 동시에 수행할 수 있게 되어, 냉매라인을 간소화함은 물론 히트 펌프 시스템의 컴팩트화가 가능하고, 이로인해 협소한 차량 엔진룸의 공간을 확보할 수 있는 차량용 히트 펌프 시스템을 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is an expansion valve function and the branch line to expand the refrigerant flowing through the refrigerant circulation line in a heat pump system provided with a bypass line and a branch line on the refrigerant circulation line. By installing the combined valve device to perform the opening / closing valve function, the expansion valve function and the opening / closing valve function can be simultaneously performed in one composite valve device, thereby simplifying the refrigerant line and making the heat pump system compact. Accordingly, the present invention provides a vehicle heat pump system capable of securing a space in a narrow vehicle engine room.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 압축기, 실내열교환기, 실외열교환기, 팽창수단, 증발기를 포함하는 각각의 기기가 설치된 냉매순환라인과, 상기 냉매순환라인의 특정구간에 설치됨과 아울러 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 냉매순환라인을 따라 유동하는 냉매가 상기 특정 기기를 바이패스하도록 하는 바이패스라인과, 상기 바이패스라인과 상기 냉매순환라인을 따라 각각 유동하는 냉매를 일정량 분기하여 특정 기기측으로 공급하도록 하는 분기라인을 포함하여 이루어진 차량용 히트 펌프 시스템에 있어서, 상기 냉매순환라인을 유동하는 냉매를 팽창시키는 팽창밸브부와, 상기 분기라인을 개폐하는 개폐밸브부를 포함하여 이루어진 복합밸브장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a refrigerant circulation line in which each device including a compressor, an indoor heat exchanger, an outdoor heat exchanger, an expansion unit, and an evaporator is installed, and a specific section of the refrigerant circulation line, A bypass line for allowing the refrigerant flowing along the refrigerant circulation line to bypass the specific device according to a mode or a heat pump mode, and by branching a predetermined amount of the refrigerant flowing along the bypass line and the refrigerant circulation line, respectively. In the vehicle heat pump system comprising a branch line for supplying to the device side, A composite valve device comprising an expansion valve unit for expanding the refrigerant flowing through the refrigerant circulation line, and an on-off valve unit for opening and closing the branch line It is characterized by including.

본 발명은, 냉매순환라인상에 바이패스라인 및 분기라인을 설치한 히트 펌프 시스템에서, 상기 냉매순환라인을 유동하는 냉매를 팽창시키는 팽창밸브 기능과 상기 분기라인을 개폐하는 개폐밸브 기능을 수행하도록 복합밸브장치를 설치함으로써, 하나의 복합밸브장치에서 팽창밸브 기능, 개폐밸브 기능을 동시에 수행할 수 있게 되어, 냉매라인(배관)을 간소화함은 물론 히트 펌프 시스템의 컴팩트화가 가능하고, 이로인해 협소한 차량 엔진룸의 공간을 확보할 수 있다.The present invention provides a heat pump system in which a bypass line and a branch line are installed on a refrigerant circulation line to perform an expansion valve function for expanding a refrigerant flowing through the refrigerant circulation line and an on / off valve function for opening and closing the branch line. By installing the combined valve device, it is possible to simultaneously perform the expansion valve function and the open / close valve function in a single composite valve device, which simplifies the refrigerant line (piping) and makes the heat pump system compact. Space can be reserved for a vehicle engine room.

또한, 상기 복합밸브장치에 냉매순환통로, 분기통로를 형성하고, 상기 냉매순환통로내의 팽창통로측에는 냉매 팽창을 위한 팽창밸브를 설치하며, 상기 분기통로상에는 개폐밸브를 설치함으로써, 상기 팽창밸브와 상기 개폐밸브의 제어를 통해 히트펌프 모드를 최대난방 모드, 난방모드, 제습모드, 제상모드와 같이 다양화 할 수 있고, 이로인해 히트펌프 시스템의 효율을 향상시켜 난방성능 향상 및 난방성능을 유지할 수 있고, 전기 가열식 히터의 작동을 최소화하여 차량의 주행거리도 증대시킬 수 있다.In addition, a refrigerant circulation passage and a branch passage are formed in the composite valve device, an expansion valve for expanding the refrigerant is provided on the expansion passage side in the refrigerant circulation passage, and an opening / closing valve is provided on the branch passage, thereby providing the expansion valve and the Through the control of the on / off valve, the heat pump mode can be diversified like the maximum heating mode, heating mode, dehumidification mode, and defrost mode, thereby improving the efficiency of the heat pump system and improving heating performance and maintaining heating performance. In addition, the mileage of the vehicle can be increased by minimizing the operation of the electric heater.

도 1은 종래의 차량용 히트 펌프 시스템을 나타내는 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 에어컨 모드를 나타내는 구성도,
도 3은 도 2에서 복합밸브장치를 나타내는 단면도,
도 4은 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 히트펌프 모드 작동 중 제1난방모드를 나타내는 구성도,
도 5는 도 4에서 복합밸브장치를 나타내는 단면도,
도 6는 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 히트펌프 모드 작동 중 제2난방모드를 나타내는 구성도,
도 7은 도 6에서 복합밸브장치를 나타내는 단면도,
도 8는 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 히트펌프 모드 작동 중 제습모드를 나타내는 구성도,
도 9은 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 히트펌프 모드 작동 중 제상모드를 나타내는 구성도,
도 10은 도 9에서 복합밸브장치를 나타내는 단면도이다.
1 is a schematic view showing a conventional heat pump system for a vehicle,
FIG. 2 is a view showing an air conditioning mode of a heat pump system for a vehicle according to the present invention,
3 is a cross-sectional view showing a composite valve device in FIG.
4 is a block diagram showing a first heating mode during the heat pump mode operation of the vehicle heat pump system according to the present invention,
5 is a cross-sectional view showing a composite valve device in FIG.
Figure 6 is a block diagram showing a second heating mode during the heat pump mode operation of the vehicle heat pump system according to the present invention,
7 is a cross-sectional view showing a composite valve device in FIG.
8 is a block diagram showing a dehumidification mode of the heat pump mode operation of the vehicle heat pump system according to the present invention,
9 is a block diagram showing a defrost mode of the heat pump mode operation of the vehicle heat pump system according to the present invention,
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating the combined valve device of FIG. 9. FIG.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템은, 에어컨 시스템의 냉매순환라인(R)상에 압축기(100)와, 실내열교환기(110)와, 실외열교환기(130)와, 팽창수단과, 증발기(160)를 포함하는 각각의 기기가 설치되어 구성되는 것으로서, 전기자동차 또는 하이브리드 자동차에 적용되는 것이 바람직하다.The vehicle heat pump system according to the present invention includes a compressor 100, an indoor heat exchanger 110, an outdoor heat exchanger 130, expansion means, and an evaporator 160 on a refrigerant circulation line R of an air conditioning system. Each device including a) is installed and configured, and is preferably applied to an electric vehicle or a hybrid vehicle.

또한, 상기 냉매순환라인(R)의 특정구간에는 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 냉매순환라인(R)을 따라 유동하는 냉매가 상기 특정 기기를 바이패스하도록 하는 바이패스라인(R1,R4)과, 상기 바이패스라인(R1)과 상기 냉매순환라인(R)을 따라 각각 유동하는 냉매를 일정량 분기하여 특정 기기측으로 공급하도록 하는 분기라인(R2)이 설치된다.In addition, bypass lines R1 and R4 for allowing a refrigerant flowing along the refrigerant circulation line R to bypass the specific device in a specific section of the refrigerant circulation line R according to an air conditioner mode or a heat pump mode. And a branch line R2 for branching a predetermined amount of refrigerant flowing along the bypass line R1 and the refrigerant circulation line R to a specific device.

여기서, 상기 바이패스 라인(R1,R4)은, 상기 증발기(160)를 바이패스하는 제1바이패스라인(R1)과, 실외열교환기(130)를 바이패스하는 제2바이패스라인(R4)으로 구성되고, 상기 제1,2바이패스라인(R1,R4)은 각각 상기 냉매순환라인(R)에 대해 병렬로 연결 설치된다.Here, the bypass lines R1 and R4 may include a first bypass line R1 for bypassing the evaporator 160 and a second bypass line R4 for bypassing the outdoor heat exchanger 130. The first and second bypass lines R1 and R4 are connected in parallel to the refrigerant circulation line R, respectively.

또한, 상기 팽창수단은, 두 지점에 설치되는데, 하나의 팽창수단(120)은 상기 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130)를 연결하는 냉매순환라인상에 병렬로 연결된 팽창라인(R3)측에 설치되고, 다른 하나의 팽창수단은 상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)상에 설치되는데, 이때 상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)상에 설치되는 팽창수단은 후술하는 복합밸브장치(300)의 팽창밸브(320)이다.In addition, the expansion means is installed at two points, one expansion means 120 is an expansion line (R3) connected in parallel on the refrigerant circulation line connecting the indoor heat exchanger 110 and the outdoor heat exchanger (130). The expansion means is installed on the inlet refrigerant circulation line (R) of the evaporator 160, wherein the other expansion means is installed on the inlet refrigerant circulation line (R) of the evaporator (160). The expansion means is an expansion valve 320 of the composite valve device 300 to be described later.

그리고, 상기 제2바이패스라인(R4)의 분기지점에는 제1삼방밸브(191)가 설치되고, 상기 팽창라인(R3)의 분기지점에는 상기 제2삼방밸브(192)가 설치되며, 이때 상기 제1바이패스라인(R1)의 분기지점에도 냉매 유동방향을 전환하는 삼방밸브(193)가 설치된다.The first three-way valve 191 is installed at the branch point of the second bypass line R4, and the second three-way valve 192 is installed at the branch point of the expansion line R3. The three-way valve 193 for switching the refrigerant flow direction is also installed at the branch point of the first bypass line R1.

아울러, 상기 제1바이패스라인(R1)과 상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)을 연결하도록 분기라인(R2)이 설치되는데, 상기 분기라인(R2)은 상기 복합밸브장치(300)내의 냉매순환통로(311)와 상기 바이패스라인(제1바이패스라인(R1))을 연통시키는 분기통로(313)에 의해 구성되며, 상기 분기통로(313)상에는 개폐밸브(330)가 설치된다.In addition, a branch line (R2) is provided to connect the first bypass line (R1) and the inlet refrigerant circulation line (R) of the evaporator 160, the branch line (R2) is the composite valve device ( And a branch passage 313 which communicates the refrigerant circulation passage 311 and the bypass line (first bypass line R1) in 300, and an on / off valve 330 is provided on the branch passage 313. Is installed.

따라서, 에어컨 모드시에는, 도 2와 같이 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매가 실내열교환기(110), 실외열교환기(130), 삼방밸브(193), 복합밸브장치(300)의 팽창밸브(320), 증발기(160), 압축기(100)를 순차적으로 순환하게 되며, 이때, 상기 실내열교환기(110)는 응축기(난방기) 역할을 수행하게 된다.Accordingly, in the air conditioner mode, as shown in FIG. 2, the refrigerant discharged from the compressor 100 is expanded to the indoor heat exchanger 110, the outdoor heat exchanger 130, the three-way valve 193, and the combined valve device 300. 320, the evaporator 160 and the compressor 100 are sequentially circulated, and at this time, the indoor heat exchanger 110 serves as a condenser (heater).

한편, 상기 실외열교환기(130)는 상기 실내열교환기(110)와 같은 응축기 역할을 하게 된다.Meanwhile, the outdoor heat exchanger 130 functions as a condenser as the indoor heat exchanger 110.

히트펌프 모드시(제1난방모드시)에는, 도 4와 같이 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매가 실내열교환기(110), 팽창수단(120), 실외열교환기(130), 삼방밸브(193), 제1바이패스라인(R1), 압축기(100)를 순차적으로 순환하게 되며, 이때, 상기 실내열교환기(110)는 응축기(난방기) 역할을 수행하고 상기 실외열교환기(130)는 증발기(160) 역할을 수행하며, 상기 증발기(160)로는 냉매 공급이 되지 않는다.In the heat pump mode (first heating mode), the refrigerant discharged from the compressor 100 as shown in Figure 4 is the indoor heat exchanger 110, expansion means 120, outdoor heat exchanger 130, three-way valve ( 193), the first bypass line R1 and the compressor 100 are sequentially circulated, wherein the indoor heat exchanger 110 serves as a condenser (heater) and the outdoor heat exchanger 130 is an evaporator. It serves as 160, the refrigerant is not supplied to the evaporator 160.

이처럼, 본 발명의 히트펌프 시스템은, 에어컨 모드 및 히트펌프 모드시 냉매 순환방향이 동일함과 아울러 상기 제1,2바이패스라인(R1,R4) 및 팽창라인(R3)을 제외하고는 냉매순환라인(R)의 모든 구간을 공용화함으로써, 냉매가 흐르지 않을 때 발생하는 냉매 정체현상을 방지하고, 전체 냉매순환라인(R)도 단순화 할 수 있다.As described above, the heat pump system of the present invention has the same refrigerant circulation direction in the air conditioner mode and the heat pump mode, and the refrigerant circulation except for the first and second bypass lines R1 and R4 and the expansion line R3. By sharing all the sections of the line R, it is possible to prevent the refrigerant congestion that occurs when the refrigerant does not flow, and to simplify the entire refrigerant circulation line (R).

그리고, 본 발명에서는, 상기 히트펌프 모드를 실외온도나 열부하 또는 목적에 따라 제1난방모드, 제2난방모드, 제습모드, 제상모드와 같이 다양화하고 있는데,In the present invention, the heat pump mode is diversified as the first heating mode, the second heating mode, the dehumidifying mode, and the defrosting mode depending on the outdoor temperature, the heat load, or the purpose.

이때, 미도시된 제어부는, 실외온도가 기준온도 이상이면 히트펌프 모드 작동 중 제1난방모드 또는 제습모드 또는 제상모드를 수행하고, 실외온도가 기준온도 미만이면 히트펌프 모드 작동 중 제2난방모드를 수행하게 된다.At this time, the controller not shown performs the first heating mode or the dehumidification mode or the defrost mode during the heat pump mode operation when the outdoor temperature is higher than the reference temperature, and the second heating mode during the heat pump mode operation when the outdoor temperature is lower than the reference temperature. Will be performed.

여기서, 히트펌프 모드 작동 중 제1난방모드 또는 제습모드 또는 제상모드를 수행하는 실외온도의 기준온도는 0℃ 이상(영상)이고, 히트펌프 모드 작동 중 제2난방모드를 수행하는 실외온도의 기준온도는 0℃ 미만(영하)이다.Here, the reference temperature of the outdoor temperature for performing the first heating mode, the dehumidification mode or the defrost mode during the heat pump mode operation is 0 ℃ or more (image), the reference of the outdoor temperature for performing the second heating mode during the heat pump mode operation The temperature is below 0 ° C. (subzero).

물론, 상기 실외온도의 기준온도가 0℃로 한정 되는 것은 아니고, 목적에 따라 변경 가능하다.Of course, the reference temperature of the outdoor temperature is not limited to 0 占 폚, but may be changed according to the purpose.

한편, 상기 각 모드별로 냉매 순환경로를 간략히 설명하면 다음과 같다.The refrigerant circulation path for each mode will be briefly described as follows.

상기 제1난방모드는, 도 4와 같이, 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매가 상기 실내열교환기(110)와 팽창수단(120) 및 실외열교환기(130)를 통과한 후 상기 삼방밸브(193)에서 유동방향이 변경되어 제1바이패스라인(R1)으로 유입되고, 상기 제1바이패스라인(R1)으로 유입된 냉매는 상기 열공급수단(180)을 거쳐 상기 압축기(100)로 순환하도록 이루어진다.In the first heating mode, as shown in FIG. 4, after the refrigerant discharged from the compressor 100 passes through the indoor heat exchanger 110, the expansion means 120, and the outdoor heat exchanger 130, the three-way valve ( In 193, the flow direction is changed to flow into the first bypass line R1, and the refrigerant introduced into the first bypass line R1 is circulated to the compressor 100 through the heat supply means 180. Is done.

상기 제습모드는, 도 8과 같이, 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매가 상기 실내열교환기(110)와 팽창수단(120) 및 실외열교환기(130)를 통과한 후, 상기 삼방밸브(193)에서 유동방향이 변경되어 제1바이패스라인(R1)을 향하게 되고, 상기 제1바이패스라인(R1)을 향하는 냉매 중 일부는 상기 제1바이패스라인(R1)의 열공급수단(180)을 거쳐 압축기(100)로 순환하고, 일부는 상기 분기라인(R2)인 복합밸브장치(300)의 분기통로(313)를 통해 상기 증발기(160)를 거쳐 압축기(100)로 순환하도록 이루어진다.In the dehumidification mode, as shown in FIG. 8, after the refrigerant discharged from the compressor 100 passes through the indoor heat exchanger 110, the expansion means 120, and the outdoor heat exchanger 130, the three-way valve 193. ) And the flow direction is changed to face the first bypass line (R1), some of the refrigerant to the first bypass line (R1) is the heat supply means 180 of the first bypass line (R1) It is circulated to the compressor 100, and part is made to circulate to the compressor 100 via the evaporator 160 through the branch passage 313 of the combined valve device 300 which is the branch line (R2).

상기 제상모드는, 도 9와 같이, 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매가 상기 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130)를 통과한 후 상기 복합밸브장치(300)의 냉매순환통로(311)로 유입되어 팽창밸브(320)에 의해 팽창되고, 상기 팽창밸브(320)에서 팽창되어 냉매순환통로(311)를 유동하는 냉매 중 일부는 상기 증발기(160)를 거쳐 압축기(100)로 순환하고, 일부는 상기 분기라인(R2)인 복합밸브장치(300)의 분기통로(313)를 통해 상기 제1바이패스라인(R1)의 열공급수단(180)을 거쳐 압축기(100)로 순환하도록 이루어진다.In the defrost mode, as shown in FIG. 9, after the refrigerant discharged from the compressor 100 passes through the indoor heat exchanger 110 and the outdoor heat exchanger 130, the refrigerant circulation passage of the composite valve device 300 ( Some of the refrigerant introduced into 311 and expanded by the expansion valve 320 and expanded by the expansion valve 320 to flow through the refrigerant circulation passage 311 passes through the evaporator 160 to the compressor 100. And, part is made to circulate to the compressor 100 via the heat supply means 180 of the first bypass line (R1) through the branch passage 313 of the composite valve device 300 which is the branch line (R2). .

상기 제2난방모드는, 도 6과 같이, 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매가 상기 실내열교환기(110)와 팽창수단(120)을 통과한 후 상기 제2바이패스라인(R4)으로 유동하여 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하게 되고, 상기 제2바이패스라인(R4)을 통과한 냉매는 상기 삼방밸브(193)에서 유동방향이 변경되어 제1바이패스라인(R1)을 향하게 되고, 상기 제1바이패스라인(R1)을 향하는 냉매 중 일부는 상기 제1바이패스라인(R1)의 열공급수단(180)을 거쳐 압축기(100)로 순환하고, 일부는 상기 분기라인(R2)인 복합밸브장치(300)의 분기통로(313)를 통해 상기 증발기(160)를 거쳐 압축기(100)로 순환하도록 이루어진다.In the second heating mode, as shown in FIG. 6, the refrigerant discharged from the compressor 100 passes through the indoor heat exchanger 110 and the expansion means 120 and then flows to the second bypass line R4. Bypassing the outdoor heat exchanger 130, the refrigerant passing through the second bypass line (R4) is changed in the flow direction in the three-way valve (193) to face the first bypass line (R1) Some of the refrigerant directed to the first bypass line R1 circulates to the compressor 100 via the heat supply means 180 of the first bypass line R1, and some of the refrigerant flows through the branch line R2. It is made to circulate to the compressor 100 via the evaporator 160 through the branch passage 313 of the phosphorus composite valve device 300.

그리고, 상기 냉매순환라인(R)상에 설치된 압축기(100)는 엔진(내연기관 또는 모터 등)으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 냉매를 흡입하여 압축한 후 고온 고압의 기체 상태로 배출하게 된다.In addition, the compressor 100 installed on the refrigerant circulation line R receives power from an engine (an internal combustion engine or a motor), drives the refrigerant, compresses the refrigerant, and discharges the gas in a high temperature and high pressure gas state.

상기 압축기(100)는, 에어컨 모드시 상기 증발기(160)측에서 배출된 냉매를 흡입,압축하여 실내열교환기(110)측으로 공급하게 되고, 히트펌프 모드시에는 상기 실외열교환기(130)측에서 배출되어 제1바이패스라인(R1)을 통과한 냉매를 흡입,압축하여 실내열교환기(110)측으로 공급하게 된다.The compressor 100 sucks and compresses the refrigerant discharged from the evaporator 160 in the air conditioning mode and supplies the compressed refrigerant to the indoor heat exchanger 110. In the heat pump mode, The refrigerant having passed through the first bypass line R1 is sucked, compressed, and supplied to the indoor heat exchanger 110 side.

아울러, 히트펌프 모드 작동 중 제2난방모드나 제습모드 또는 제상모드시에는, 후술하는 복합밸브장치(300)의 분기통로(313)를 통해 제1바이패스라인(R1)과 증발기(160)로 동시에 냉매가 공급되므로, 이 경우 상기 압축기(100)는 상기 제1바이패스라인(R1)과 증발기(160)를 통과한 후 합류된 냉매를 흡입,압축하여 실내열교환기(110)측으로 공급하게 된다.In addition, in the second heating mode, the dehumidification mode, or the defrost mode during the heat pump mode operation, the first bypass line R1 and the evaporator 160 through the branch passage 313 of the combined valve device 300 described later. Since the refrigerant is supplied at the same time, in this case, the compressor 100 passes through the first bypass line R1 and the evaporator 160, and sucks and compresses the combined refrigerant to supply the indoor heat exchanger 110. .

참고로, 히트펌프 모드 작동 중 제2난방모드는 실외온도가 영하일 때 작동하는 모드로서 제1난방모드 대비 난방성능이 낮다.For reference, the second heating mode during the heat pump mode operation is a mode that operates when the outdoor temperature is below zero, and the heating performance is lower than the first heating mode.

상기 실내열교환기(110)는, 공조케이스(150)의 내부에 설치됨과 아울러 상기 압축기(100)의 출구측 냉매순환라인(R)과 연결되어, 상기 공조케이스(150)내를 유동하는 공기와 상기 압축기(100)에서 배출된 냉매를 열교환시키게 된다.The indoor heat exchanger 110 is installed inside the air conditioning case 150 and is connected to the refrigerant circulation line R at the outlet side of the compressor 100 and is connected to the air flowing in the air conditioning case 150 The refrigerant discharged from the compressor 100 is heat-exchanged.

또한, 상기 증발기(160)는, 공조케이스(150)의 내부에 설치됨과 아울러 상기 압축기(100)의 입구측 냉매순환라인(R)과 연결되어, 상기 공조케이스(150)내를 유동하는 공기와 상기 압축기(100)로 공급되는 냉매를 열교환시키게 된다.The evaporator 160 is installed inside the air conditioning case 150 and is connected to the refrigerant circulation line R at the inlet side of the compressor 100 so that the air flowing in the air conditioning case 150 And the refrigerant supplied to the compressor 100 is heat-exchanged.

상기 실내열교환기(110)는, 에어컨 모드 및 히트펌프 모드시 모두 응축기(난방기) 역할을 하게 되고,The indoor heat exchanger 110 functions as a condenser (heater) in both the air conditioning mode and the heat pump mode,

상기 증발기(160)는, 에어컨 모드시 증발기 역할을 하고, 히트펌프 모드 작동 중 제1난방모드시에는 냉매 공급이 되지 않아 작동 정지되며, 제2난방모드와 제습모드 및 제상모드시에는 냉매가 일부 공급되어 증발기 역할을 수행하게 된다.The evaporator 160 serves as an evaporator in the air conditioner mode, and is stopped because the refrigerant is not supplied in the first heating mode during the heat pump mode operation, and the refrigerant is partially in the second heating mode, the dehumidification mode, and the defrost mode. Supplied to act as an evaporator.

이때, 히트펌프 모드 작동 중 제2난방모드와 제습모드 및 제상모드시 상기 증발기(160)의 성능은 에어컨 모드시의 증발기(160) 성능 보다 저하된다.At this time, the performance of the evaporator 160 in the second heating mode, the dehumidification mode and the defrost mode during the heat pump mode operation is lower than the performance of the evaporator 160 in the air conditioning mode.

또한, 상기 실내열교환기(110) 및 증발기(160)는, 상기 공조케이스(150)의 내부에 서로 일정간격 이격되어 설치되되, 상기 공조케이스(150)내의 공기유동방향 상류측에서부터 상기 증발기(160)와 실내열교환기(110)가 순차적으로 설치된다.The indoor heat exchanger 110 and the evaporator 160 are installed in the air conditioner case 150 at a predetermined distance from the air conditioner case 150, And an indoor heat exchanger 110 are sequentially installed.

따라서, 상기 증발기(160)가 증발기 역할을 수행하는 에어컨 모드시에는 도 2와 같이, 상기 복합밸브장치(300)의 팽창밸브(320)를 통해 팽창된 저온 저압의 냉매가 상기 증발기(160)로 공급되고, 이때 블로어(미도시)를 통해 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 공기가 상기 증발기(160)를 통과하는 과정에서 증발기(160) 내부의 저온 저압의 냉매와 열교환하여 냉풍으로 바뀐 뒤, 차량 실내로 토출되어 차실내를 냉방하게 된다.Therefore, in the air conditioner mode in which the evaporator 160 serves as the evaporator, as shown in FIG. 2, the low temperature low pressure refrigerant expanded through the expansion valve 320 of the composite valve device 300 is transferred to the evaporator 160. Supplied, and at this time, air flowing in the air conditioning case 150 through a blower (not shown) is exchanged with cold refrigerant of low temperature and low pressure inside the evaporator 160 in the course of passing through the evaporator 160 to be converted into cold air. The air is discharged into the vehicle interior to cool the interior of the vehicle.

상기 실내열교환기(110)가 응축기(난방기) 역할을 수행하는 히트펌프 모드시(제1난방모드시)에는 도 4와 같이, 상기 압축기(100)에서 배출된 고온 고압의 냉매가 상기 실내열교환기(110)로 공급되고, 이때 블로어(미도시)를 통해 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 공기가 상기 실내열교환기(110)를 통과하는 과정에서 실내열교환기(110) 내부의 고온 고압의 냉매와 열교환하여 온풍으로 바뀐 뒤, 차량 실내로 토출되어 차실내를 난방하게 된다.4, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 100 is supplied to the indoor heat exchanger 110 through the indoor heat exchanger 110. In the heat pump mode (first heating mode) in which the indoor heat exchanger 110 serves as a condenser Temperature and pressure inside the indoor heat exchanger 110 in the course of the air flowing inside the air conditioning case 150 through the blower (not shown) through the indoor heat exchanger 110. At this time, Exchanges heat with the refrigerant, and is then discharged to the vehicle interior to heat the vehicle interior.

한편, 상기 증발기(160)의 크기는, 상기 실내열교환기(110)의 크기 보다 더 큰 것이 바람직하다.The size of the evaporator 160 may be larger than the size of the indoor heat exchanger 110.

또한, 상기 공조케이스(150) 내부의 실내열교환기(110) 하류측에는 난방성능을 향상할 수 있도록 전기 가열식 히터(115)가 더 설치된다.An electric heater 115 is further installed on the downstream side of the indoor heat exchanger 110 in the air conditioning case 150 to improve the heating performance.

즉, 차량의 시동 초기에 보조열원으로 상기 전기 가열식 히터(115)를 작동시킴으로써 난방성능을 향상시킬 수 있다. 물론 상기 전기 가열식 히터(115)는 시동 초기 뿐만 아니라 히트펌프 모드 작동 중에 보조 난방역할을 할 수 도 있다.That is, the heating performance can be improved by operating the electric heater 115 as an auxiliary heat source at the start of the vehicle. Of course, the electric heater 115 may serve as an auxiliary heating not only during the start-up but also during the heat pump mode operation.

상기 전기 가열식 히터(115)로는 PTC히터를 사용하는 것이 바람직하다.As the electric heater 115, a PTC heater is preferably used.

그리고, 상기 공조케이스(150)의 내부에서 상기 증발기(160)와 상기 실내열교환기(110)의 사이에는, 상기 실내열교환기(110)를 바이패스하는 공기의 양과 통과하는 공기의 양을 조절하는 온도조절도어(151)가 설치된다.The amount of air passing through the indoor heat exchanger 110 and the amount of air passing through the indoor heat exchanger 110 are adjusted between the evaporator 160 and the indoor heat exchanger 110 in the air conditioning case 150 A temperature control door 151 is provided.

상기 온도조절도어(151)는, 상기 실내열교환기(110)를 바이패스하는 공기의 양과 실내열교환기(110)를 통과하는 공기의 양을 조절하여 상기 공조케이스(150)에서 토출되는 공기의 온도를 적절하게 조절할 수 있는데,The temperature control door 151 adjusts the amount of air passing through the indoor heat exchanger 110 and the amount of air passing through the indoor heat exchanger 110 to control the temperature of the air discharged from the air conditioning case 150 Can be adjusted appropriately,

이때, 에어컨 모드시 도 2와 같이 상기 온도조절도어(151)를 통해 상기 실내열교환기(110)의 전방측 통로를 완전히 폐쇄하게 되면, 증발기(160)를 통과한 냉풍이 실내열교환기(110)를 바이패스하여 차실내로 공급되므로 최대 냉방이 수행되고, 히트펌프 모드시(제1난방모드시)에는 도 4와 같이 상기 온도조절도어(151)를 통해 상기 실내열교환기(110)를 바이패스하는 통로를 완전히 폐쇄하게 되면, 모든 공기가 응축기(난방기) 역할을 하는 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌게 되고 이 온풍이 차실내로 공급되므로 최대 난방이 수행된다.In this case, when the air conditioner mode completely closes the front side passage of the indoor heat exchanger 110 through the temperature control door 151 as shown in FIG. 2, the cold air passing through the evaporator 160 is indoor heat exchanger 110. Since the bypass is supplied to the vehicle interior, the maximum cooling is performed, and in the heat pump mode (first heating mode), the indoor heat exchanger 110 is bypassed through the temperature control door 151 as shown in FIG. 4. When the passage is completely closed, all the air passes through the indoor heat exchanger 110 serving as a condenser (heater), and is converted into warm air, and the warm air is supplied into the vehicle, so the maximum heating is performed.

한편, 상기 온도조절도어(151)의 위치를 조절하면 차실내로 토출되는 공기의 온도를 적절하게 조절할 수 있는데, 일예로 에어컨 모드시, 상기 온도조절도어(151)를 작동시켜 상기 실내열교환기(110)를 바이패스하는 통로와 통과하는 통로를 모두 개방하게 되면, 상기 증발기(160)를 통과한 냉풍 중 일부는 실내열교환기(110)를 바이패스 하고 일부는 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌게 된다. 이후, 상기 냉풍과 온풍이 혼합되어 차실내를 적절한 온도로 제어하게 되며, 아울러 증발기 역할을 하는 증발기(160)를 공기가 통과하므로 제습도 함께 이루어지게 된다.Meanwhile, when the position of the temperature control door 151 is adjusted, the temperature of the air discharged into the passenger compartment can be appropriately adjusted. For example, in the air conditioning mode, the temperature control door 151 is operated, Some of the cold air passing through the evaporator 160 bypasses the indoor heat exchanger 110 and part of the cold air passes through the indoor heat exchanger 110 It is changed into warm air. Thereafter, the cold air and the hot air are mixed to control the temperature of the inside of the car to an appropriate temperature. In addition, since the air passes through the evaporator 160 serving as an evaporator, dehumidification is also performed.

아울러, 본 발명에서는 에어컨 모드 뿐만 아니라, 히트펌프 모드 작동 중 상기 증발기(160)에 일부 냉매가 공급되는 제2난방모드와 제습모드 및 제상모드시에는 상기 증발기(160)가 차실내를 제습하게 된다.In addition, in the present invention, the evaporator 160 dehumidifies the interior of the vehicle in the second heating mode, the dehumidification mode, and the defrost mode in which some refrigerant is supplied to the evaporator 160 during the heat pump mode operation. .

이처럼, 본 발명에서는 에어컨 모드는 물론 특히 히트펌프 모드시에도 차실내 제습기능을 작동할 수 있는 것이다.As described above, in the present invention, the dehumidification function of the passenger compartment can be operated even in the air condition mode as well as the heat pump mode.

그리고, 상기 실외열교환기(130)는, 상기 공조케이스(150)의 외부에 설치됨과 아울러 상기 냉매순환라인(R)과 연결되어, 상기 냉매순환라인(R)을 순환하는 냉매와 실외공기를 열교환시키게 된다.The outdoor heat exchanger 130 is installed outside the air conditioning case 150 and is connected to the refrigerant circulation line R to exchange heat between the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line R and the outdoor air. Let's go.

여기서, 상기 실외열교환기(130)는 차량 엔진룸의 전방측에 설치되어 내부를 유동하는 냉매를 실외공기와 열교환시키게 된다.Here, the outdoor heat exchanger 130 is installed on the front side of the vehicle engine room to heat exchange the refrigerant flowing inside with the outdoor air.

상기 실외열교환기(130)는, 에어컨 모드시 상기 실내열교환기(110)와 동일한 응축기 역할을 하게 되며, 이때 실외열교환기(130)의 내부를 유동하는 고온 냉매가 실외공기와 열교환하게 되면서 응축되게 된다.The outdoor heat exchanger 130 serves as the same condenser as the indoor heat exchanger 110 in the air conditioner mode, where the high temperature refrigerant flowing inside the outdoor heat exchanger 130 is condensed as it exchanges heat with outdoor air. do.

또한, 히트펌프 모드시(제1난방모드시)에는 상기 실내열교환기(110)와 상반되는 증발기 역할을 하게 되는데, 이때 실외열교환기(130)의 내부를 유동하는 저온 냉매가 실외공기와 열교환하게 되면서 증발하게 된다.In the heat pump mode (first heating mode), the refrigerant acts as an evaporator opposite to the indoor heat exchanger 110. At this time, the low-temperature refrigerant flowing in the outdoor heat exchanger 130 performs heat exchange with the outdoor air And evaporates.

그리고, 본 발명에 따른 히트 펌프 시스템에는 복합밸브장치(300)가 구비되며, 상기 복합밸브장치(300)는, 상기 냉매순환라인(R)을 유동하는 냉매를 팽창시키는 팽창밸브부(팽창수단)와, 상기 분기라인(R2)을 개폐하는 개폐밸브부를 포함하여 이루어진다.In addition, the heat pump system according to the present invention is provided with a combined valve device 300, the combined valve device 300, expansion valve unit (expansion means) for expanding the refrigerant flowing through the refrigerant circulation line (R) And, it comprises an opening and closing valve unit for opening and closing the branch line (R2).

즉, 하나의 복합밸브장치(300)에 팽창밸브부와 개폐밸브부를 통합 구성한 것으로, 이를 통해 팽창밸브 기능과 개폐밸브 기능을 모두 수행할 수 있게 됨으로써, 냉매라인(배관)을 간소화함은 물론 히트 펌프 시스템의 컴팩트화가 가능하고, 이로인해 협소한 차량 엔진룸의 공간을 확보할 수 있는 것이다.That is, the expansion valve unit and the open / close valve unit are integrally formed in one composite valve device 300, thereby enabling the expansion valve function and the open / close valve function to be performed, thereby simplifying the refrigerant line (piping) as well as the heat. It is possible to compact the pump system, thereby securing a space in a narrow engine compartment.

이러한 상기 복합밸브장치(300)는, 본체(310)와, 분기통로(313)와, 팽창밸브(320)와, 개폐밸브(330)로 구성된다.The combined valve device 300 includes a main body 310, a branch passage 313, an expansion valve 320, and an open / close valve 330.

상기 본체(310)는, 상기 냉매순환라인(R)과 연결되어 냉매순환라인(R)을 유동하는 냉매가 통과하도록 내부에 냉매순환통로(311)가 관통 형성된다.The main body 310 is connected to the refrigerant circulation line (R) is a refrigerant circulation passage 311 is formed therein so that the refrigerant flowing through the refrigerant circulation line (R) passes through.

상기 본체(310)는 상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)상에 설치되며, 상기 냉매순환통로(311)는 상기 본체(310)의 일측면과 하측면을 관통하도록 형성된다.The main body 310 is installed on the inlet side refrigerant circulation line R of the evaporator 160, and the refrigerant circulation passage 311 is formed to penetrate one side and the lower side of the main body 310.

상기 냉매순환통로(311)의 입구(311a)는 상기 실외열교환기(130)의 출구측 냉매순환라인(R)과 연결되고, 출구(311b)는 상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)과 연결된다.The inlet 311a of the refrigerant circulation passage 311 is connected to the outlet refrigerant circulation line R of the outdoor heat exchanger 130, and the outlet 311b is an inlet refrigerant circulation line of the evaporator 160. Connected to R).

이때, 상기 냉매순환통로(311)의 입구(311a)는 상기 실외열교환기(130)의 출구측 냉매순환라인(R)과 상기 제1바이패스라인(R1)의 분기지점에 설치된 삼방밸브(193)와 연결된다.At this time, the inlet (311a) of the refrigerant circulation passage 311 is a three-way valve (193) installed at the branch point of the outlet refrigerant circulation line (R) and the first bypass line (R1) of the outdoor heat exchanger (130). ).

여기서, 상기 제1바이패스라인(R1)은, 상기 실외열교환기(130)의 출구측 냉매순환라인(R)과 상기 증발기(160)의 출구측 냉매순환라인(R)을 연결하도록 설치되어, 히트펌프 모드시 상기 실외열교환기(130)에서 배출된 냉매가 상기 제1바이패스라인(R1)을 통해 상기 증발기(160)를 바이패스하도록 하게 된다.Here, the first bypass line (R1) is installed to connect the outlet side refrigerant circulation line (R) of the outdoor heat exchanger 130 and the outlet side refrigerant circulation line (R) of the evaporator (160), In the heat pump mode, the refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger 130 bypasses the evaporator 160 through the first bypass line R1.

이때, 상기 제1바이패스라인(R1)의 입구는 상기 삼방밸브(193)와 연결된다.In this case, an inlet of the first bypass line R1 is connected to the three-way valve 193.

그리고, 상기 분기통로(313)는 상기 본체(310)의 내부에 형성됨과 아울러 상기 냉매순환통로(311)와 제1바이패스라인(R1)을 연통시키게 된다.In addition, the branch passage 313 is formed inside the main body 310 and communicates the refrigerant circulation passage 311 and the first bypass line R1.

상기 분기통로(313)는 상기 분기라인(R2) 역할을 하는 것으로서, 별도의 배관이 아닌 상기 본체(310)의 내부에 상기 냉매순환통로(311)와 제1바이패스라인(R1)을 연통시키는 통로를 형성하여 이루어진다.The branch passage 313 serves as the branch line R2, and communicates the refrigerant circulation passage 311 and the first bypass line R1 to the inside of the main body 310 instead of a separate pipe. This is done by forming a passage.

또한, 상기 냉매순환통로(311)의 내부에는 냉매순환통로(311)를 통과하는 냉매를 팽창시킬 수 있도록 상기 냉매순환통로(311)를 축소시킨 팽창통로(314)가 형성된다.In addition, an expansion passage 314 is formed in the refrigerant circulation passage 311 in which the refrigerant circulation passage 311 is reduced to expand the refrigerant passing through the refrigerant circulation passage 311.

여기서, 상기 팽창통로(314)는 상기 냉매순환통로(311)의 입구(311a)와 직각방향으로 형성된다.Here, the expansion passage 314 is formed in a direction perpendicular to the inlet (311a) of the refrigerant circulation passage (311).

한편, 상기 냉매순환통로(311)는 상기 팽창통로(314)를 사이에 두고 상,하방향으로 어긋난 형태로 형성된다.On the other hand, the refrigerant circulation passage 311 is formed in a form shifted in the vertical direction, with the expansion passage 314 interposed therebetween.

이때, 상기 냉매순환통로(311)의 상,하로 어긋난 단부가 상기 팽창통로(314)를 통해 연통하게 되는 것이다.At this time, up and down ends of the refrigerant circulation passage 311 communicate with each other through the expansion passage 314.

또한, 상기 냉매순환통로(311)의 출구(311b)는 상기 냉매순환통로(311)의 입구(311a)와 직각방향으로 형성된다.In addition, the outlet 311b of the refrigerant circulation passage 311 is formed in a direction perpendicular to the inlet 311a of the refrigerant circulation passage 311.

한편, 상기 팽창통로(314)는 상기 본체(310)의 냉매순환통로(311)내에 직접 형성할 수도 있지만, 도면에서와 같이 상기 냉매순환통로(311)내에 별도의 부재(314a)를 설치하여 상기 팽창통로(314)를 구성할 수도 있다.On the other hand, the expansion passage 314 may be formed directly in the refrigerant circulation passage 311 of the main body 310, as shown in the drawing by installing a separate member 314a in the refrigerant circulation passage 311 The expansion passage 314 may be configured.

그리고, 상기 팽창밸브(320)는, 상기 본체(310)에 설치됨과 아울러 상기 팽창밸브부 역할을 하는 것으로, 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 냉매순환통로(311)를 유동하는 냉매를 선택적으로 팽창시키게 된다.In addition, the expansion valve 320 is installed in the main body 310 and serves as the expansion valve part, and selectively selects a refrigerant flowing through the refrigerant circulation passage 311 according to an air conditioner mode or a heat pump mode. Inflated.

상기 팽창밸브(320)는, 상기 냉매순환통로(311)를 통과하는 냉매를 팽창시키는 팽창통로(314)와, 상기 팽창통로(314)와 마주하는 상기 본체(310)의 일측면에 결합됨과 아울러 일측에는 상기 팽창통로(314)를 개폐하도록 작동하는 작동부(322)가 구비된 제1구동장치(321)로 이루어진다.The expansion valve 320 is coupled to an expansion passage 314 for expanding the refrigerant passing through the refrigerant circulation passage 311 and one side of the main body 310 facing the expansion passage 314. One side is composed of a first driving device 321 is provided with an operating unit 322 to operate to open and close the expansion passage 314.

또한, 상기 작동부(322)의 일단부 외주면에는 상기 팽창통로(314)를 원활하게 개폐할 수 있도록 팽창통로(314) 보다 큰 직경을 갖는 제1개폐판(323)이 구비된다.In addition, a first opening and closing plate 323 having a diameter larger than that of the expansion passage 314 may be provided on the outer circumferential surface of one end of the operation portion 322 to smoothly open and close the expansion passage 314.

한편, 상기 제1구동장치(321)의 작동부(322)에 구비된 제1개폐판(323)과 상기 팽창통로(314)가 상기 팽창밸브부를 구성하게 된다.On the other hand, the first opening and closing plate 323 and the expansion passage 314 provided in the operation unit 322 of the first drive device 321 constitutes the expansion valve portion.

그리고, 상기 제1구동장치(321)는, 상기 작동부(322)를 직선 왕복운동시키는 스텝핑 모터인 것이 바람직하다.In addition, the first driving device 321 is preferably a stepping motor for linearly reciprocating the operation part 322.

따라서, 에어컨 모드시에는 상기 제1구동장치(321)에 의해 상기 작동부(322)가 상승하도록 작동하게 되고, 이로인해 상기 작동부(322)의 끝단에 구비된 제1개폐판(323)은 상기 팽창통로(314)를 개방하게 된다. 이후 상기 실외열교환기(130)측으로부터 배출된 냉매는 삼방밸브(193)의 방향전환에 의해 상기 복합밸브장치(300)의 냉매순환통로(311)를 통과하게 되는데, 이때 상기 냉매순환통로(311)의 팽창통로(314)를 통과하는 과정에서 팽창되며, 이렇게 팽창된 냉매는 냉매순환통로(311)의 출구(311b)를 통해 상기 증발기(160)측으로 공급되게 된다.Therefore, in the air conditioner mode, the operating unit 322 is operated by the first driving device 321 to be raised, and thus the first opening and closing plate 323 provided at the end of the operating unit 322 is The expansion passage 314 is opened. Thereafter, the refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger 130 side passes through the refrigerant circulation passage 311 of the composite valve device 300 by changing the direction of the three-way valve 193, wherein the refrigerant circulation passage 311 In the process of passing through the expansion passage 314 of the) is expanded, the expanded refrigerant is supplied to the evaporator 160 side through the outlet (311b) of the refrigerant circulation passage (311).

히트펌프 모드시에는 상기 제1구동장치(321)에 의해 상기 작동부(322)가 하강하도록 작동하게 되고, 이로인해 상기 작동부(322)의 끝단에 구비된 제1개폐판(323)은 상기 팽창통로(314)를 폐쇄하게 된다. 이후 상기 실외열교환기(130)측으로부터 배출된 냉매는 상기 삼방밸브(193)의 방향전환에 의해 상기 제1바이패스라인(R1)을 통해 압축기(100)측으로 공급되어 상기 팽창밸브(320) 및 증발기(160)를 바이패스하게 된다.In the heat pump mode, the operation unit 322 is operated to descend by the first driving device 321, and thus the first opening and closing plate 323 provided at the end of the operation unit 322 is The expansion passage 314 is closed. Thereafter, the refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger 130 side is supplied to the compressor 100 through the first bypass line R1 by changing the direction of the three-way valve 193 to the expansion valve 320. The evaporator 160 will be bypassed.

이처럼, 상기 복합밸브장치(300)의 팽창밸브(320)는, 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 냉매순환통로(311)상에 형성된 팽창통로(314)를 상기 작동부(322)를 통해 개폐하여 냉매를 선택적으로 팽창시키게 되는 것이다.As such, the expansion valve 320 of the composite valve device 300 opens and closes the expansion passage 314 formed on the refrigerant circulation passage 311 through the operation unit 322 according to the air conditioner mode or the heat pump mode. To selectively expand the refrigerant.

그리고, 상기 개폐밸브(330)는, 상기 본체(310)에 설치됨과 아울러 상기 개폐밸브부 역할을 하는 것으로, 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 분기통로(313)를 선택적으로 개폐하게 된다.The on / off valve 330 is installed on the main body 310 and serves as the on / off valve part to selectively open and close the branch passage 313 according to an air conditioner mode or a heat pump mode.

또한, 상기 분기통로(313)의 내부에는 상기 개폐밸브(330)에 의해 개폐되는 개폐공(313a)이 형성된다. 이때, 상기 개폐공(313a)은 후술하는 제2구동장치(331)의 작동부(332)와 동심상에 형성된다.In addition, the branch passage 313 is formed in the opening and closing hole (313a) that is opened and closed by the opening and closing valve 330. At this time, the opening and closing hole (313a) is formed concentric with the operation portion 332 of the second drive device 331 to be described later.

상기 개폐밸브(330)는, 상기 개폐공(313a)과 마주하는 상기 본체(310)의 일측면에 결합됨과 아울러 일측에는 상기 개폐공(313a)을 향해 왕복 운동하는 작동부(332)가 구비된 제2구동장치(331)와, 상기 작동부(332)의 외주면에 구비되어 상기 작동부(332)의 작동시 상기 개폐공(313a)을 개폐하는 제2개폐판(333)으로 이루어진다.The opening and closing valve 330 is coupled to one side of the main body 310 facing the opening and closing hole (313a), and one side is provided with an operating unit 332 for reciprocating toward the opening and closing hole (313a) The second driving device 331 and the outer circumferential surface of the operation unit 332 is provided with a second opening and closing plate 333 for opening and closing the opening and closing hole (313a) when the operation unit 332 is operated.

상기 작동부(332)는 상기 개폐공(313a)의 중심을 관통하게 되고, 상기 제2개폐판(333)은 상기 개폐공(313a)의 직경보다 크게 형성되어 개폐공(313a)을 개폐하게 된다.The operation part 332 passes through the center of the opening and closing hole 313a, and the second opening and closing plate 333 is formed larger than the diameter of the opening and closing hole 313a to open and close the opening and closing hole 313a. .

여기서, 상기 제2구동장치(331)는, 상기 작동부(332)를 직선 왕복운동시키는 솔레노이드인 것이 바람직하다.Here, the second driving device 331 is preferably a solenoid for linearly reciprocating the operation part 332.

또한, 상기 제2개폐판(333)과 일정간격 이격된 상기 작동부(332)의 외주면에는 상기 제2개폐판(333) 보다 큰 직경을 갖는 지지판(334)이 구비되고, 상기 분기통로(313)내의 상기 지지판(334) 일측에는 지지판(334)을 탄력적으로 지지하는 탄성부재(335)가 설치된다.In addition, a support plate 334 having a larger diameter than the second opening and closing plate 333 is provided on an outer circumferential surface of the operation part 332 spaced apart from the second opening and closing plate 333 by a predetermined distance, and the branch passage 313 is provided. In one side of the support plate 334, an elastic member 335 for elastically supporting the support plate 334 is installed.

즉, 상기 제2구동장치(331)는, 전원이 인가될 경우에는 상기 작동부(332)를 상승시켜 상기 개폐공(313a)을 폐쇄하게 되지만, 전원이 차단될 경우에는 상기 탄성부재(335)에 의해 상기 작동부(332)가 초기위치로 하강하여 상기 개폐공(313a)을 개방하게 되는 것이다.That is, when the power is applied, the second driving device 331 raises the operating part 332 to close the opening and closing hole 313a, but when the power is cut off, the elastic member 335 By the operation portion 332 is lowered to the initial position to open the opening and closing hole (313a).

아울러, 상기 제2구동장치(331)와 상기 분기통로(313) 사이의 본체(310)측에는 상기 분기통로(313) 내측으로 상기 작동부(332) 및 제2개폐판(333)이 삽입 설치될 수 있도록 관통공(316)이 형성된다.In addition, the operation unit 332 and the second opening and closing plate 333 may be inserted into the branch passage 313 inside the main body 310 between the second driving device 331 and the branch passage 313. The through hole 316 is formed to be.

상기 관통공(316)은 상기 지지판(334)과 동심상에 형성됨과 아울러 상기 지지판(334)의 외주면에 구비된 실링부재와 밀착된다. 이로인해, 상기 제2구동장치(331)에 의한 상기 작동부(332)의 승하강 작동시 상기 지지판(334)이 상기 관통공(316)내에서 승하강하면서 관통공(316)을 실링하여 관통공(316)측으로 냉매가 누설되는 것을 방지하게 된다.The through hole 316 is formed concentrically with the support plate 334 and is in close contact with a sealing member provided on an outer circumferential surface of the support plate 334. As a result, the support plate 334 seals and penetrates the through-hole 316 while the support plate 334 moves up and down in the through-hole 316 during the elevating operation of the operation unit 332 by the second driving device 331. The refrigerant is prevented from leaking to the ball 316 side.

그리고, 상기 개폐밸브(330)에 의해 상기 개폐공(313a)이 개방되면 상기 본체(310)의 냉매순환통로(311)와 상기 제1바이패스라인(R1)은 상기 분기통로(313)에 의해 연통하게 된다.When the opening / closing hole 313a is opened by the opening / closing valve 330, the refrigerant circulation passage 311 and the first bypass line R1 of the main body 310 are opened by the branch passage 313. Communicate.

이로인해, 상기 냉매순환통로(311)로 냉매가 유동하는 모드에서는 상기 냉매순환통로(311)를 유동하는 냉매 중 일부가 상기 분기통로(313)를 통해 제1바이패스라인(R1)측으로 유동할 수 있게 되고, 상기 제1바이패스라인(R1)으로 냉매가 유동하는 모드에서는 상기 제1바이패스라인(R1)을 유동하는 냉매 중 일부가 상기 분기통로(313)를 통해 냉매순환통로(311)측으로 공급된 후 상기 증발기(160)측으로 유동할 수 있게 되는 것이다.Thus, in the mode in which the refrigerant flows in the refrigerant circulation passage 311, some of the refrigerant flowing in the refrigerant circulation passage 311 may flow toward the first bypass line R1 through the branch passage 313. In the mode in which the refrigerant flows in the first bypass line R1, some of the refrigerant flowing in the first bypass line R1 flows through the branch passage 313. After being supplied to the side will be able to flow to the evaporator 160 side.

그리고, 상기 분기통로(313) 및 개폐밸브(330)를 이용하는 히트펌프 모드 작동 중 제2난방모드, 제습모드, 제상모드에 대해 설명하면,And, when the second heating mode, dehumidification mode, defrost mode during the heat pump mode operation using the branch passage 313 and the opening and closing valve 330,

먼저, 히트펌프 모드 작동 중 제2난방모드시에는, 도 6과 같이 삼방밸브(193)에 의해 제1바이패스라인(R1)측으로 유동하는 냉매 중 일부는 제1바이패스라인(R1)상의 수냉식 열교환기(181)를 통과하면서 차량 전장품(200)의 폐열을 회수하고, 일부는 분기통로(313)를 통해 냉매순환통로(311)의 출구(311b)측으로 배출되어 증발기(160)를 통과하게 된다.First, in the second heating mode during the heat pump mode operation, as shown in FIG. 6, some of the refrigerant flowing in the first bypass line R1 by the three-way valve 193 are water-cooled on the first bypass line R1. The waste heat of the vehicle electrical appliance 200 is recovered while passing through the heat exchanger 181, and part of the waste heat is discharged to the outlet 311b of the refrigerant circulation passage 311 through the branch passage 313 to pass through the evaporator 160. .

도 6과 같은 제2난방모드는, 실외온도가 영하인 조건에서 작동하는 모드로서, 저온의 실외공기 영향을 최소화하도록 순환 냉매가 제2바이패스라인(R4)을 통해 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하도록 하게 되는데, 이때 차량 전장품(200)의 폐열 및 실내공기의 열원을 회수하여 난방성능을 향상하도록 상기 제1바이패스라인(R1)을 흐르는 냉매를 분기통로(313)를 통해 분기하여 상기 수냉식 열교환기(181)와 증발기(160)로 동시에 공급하게 되는 것이다. 여기서, 상기 공조케이스(150)의 내부로는 실내공기가 유입되어 증발기(160)와 열교환하도록 내기유입모드로 제어된다.In the second heating mode as shown in FIG. 6, the outdoor heat exchanger 130 is operated through a second bypass line R4 to minimize the influence of low temperature outdoor air. In this case, the refrigerant flowing through the first bypass line (R1) through the branch passage 313 to recover the waste heat of the vehicle electrical equipment 200 and the heat source of the indoor air to improve the heating performance. The water-cooled heat exchanger 181 and the evaporator 160 will be supplied at the same time. Herein, indoor air is introduced into the air conditioning case 150 and is controlled in an air inflow mode so as to exchange heat with the evaporator 160.

그리고, 히트펌프 모드 작동 중 제습모드시에는, 도 8과 같이 삼방밸브(193)에 의해 제1바이패스라인(R1)측으로 유동하는 냉매 중 일부는 제1바이패스라인(R1)상의 수냉식 열교환기(181)를 통과하면서 차량 전장품(200)의 폐열을 회수하고, 일부는 분기통로(313)를 통해 냉매순환통로(311)의 출구(311b)측으로 배출되어 증발기(160)를 통과하게 된다.In the dehumidification mode during the heat pump mode operation, as shown in FIG. 8, a part of the refrigerant flowing to the first bypass line R1 by the three-way valve 193 is a water-cooled heat exchanger on the first bypass line R1. The waste heat of the vehicle electrical appliance 200 is recovered while passing through 181, and part of the waste heat is discharged to the outlet 311 b of the refrigerant circulation passage 311 through the branch passage 313 to pass through the evaporator 160.

도 8과 같은 제습모드는, 실외온도가 영상인 조건에서 작동하는 모드로서, 실외공기의 열원 및 차량 전장품(200)의 폐열을 회수하도록 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매가 제1바이패스라인(R1)을 흐르면서 수냉식 열교환기(181)를 통과하게 되는데, 이때 제1바이패스라인(R1)을 유동하는 냉매 중 일부를 분기통로(313)를 통해 분기하여 증발기(160)로 공급하여 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 공기를 제습하게 된다.The dehumidification mode as shown in FIG. 8 is a mode in which the outdoor temperature is an image, and the refrigerant passing through the outdoor heat exchanger 130 to recover the heat source of the outdoor air and the waste heat of the vehicle electronics 200 is first Passing through the pass line (R1) passes through the water-cooled heat exchanger (181), at this time, a portion of the refrigerant flowing through the first bypass line (R1) branched through the branch passage 313 to supply to the evaporator 160 The air flowing inside the air conditioning case 150 is dehumidified.

또한, 히트펌프 모드 작동 중 제상모드시에는, 도 9와 같이 삼방밸브(193)에 의해 냉매순환통로(311)측으로 냉매가 흐르게 되고, 이때 상기 냉매순환통로(311)상의 팽창통로(314)를 통과하면서 팽창된 냉매 중 일부는 증발기(160)를 통과하게 되고, 일부는 분기통로(313)를 통해 제1바이패스라인(R1)상의 수냉식 열교환기(181)를 통과하면서 차량 전장품(200)의 폐열을 회수하게 된다.In the defrost mode during the heat pump mode operation, the refrigerant flows to the refrigerant circulation passage 311 by the three-way valve 193 as shown in FIG. 9, and at this time, the expansion passage 314 on the refrigerant circulation passage 311 is opened. Some of the refrigerant expanded while passing through passes through the evaporator 160, and some passes through the water cooling heat exchanger 181 on the first bypass line R1 through the branch passage 313. Waste heat is recovered.

도 9와 같은 제상모드는, 도 4와 같이 제1난방모드로 작동시 증발기(160) 역할을 하는 실외열교환기(130)의 결빙을 제상하기 위한 모드로서, 냉매를 도 2와 같은 에어컨 모드로 작동시켜 실외열교환기(130)로 고온의 냉매를 공급하여 제상시키게 되며, 이때 상기 실외열교환기(130)를 통과한 후 냉매순환통로(311)상의 팽창통로(314)를 통과한 팽창 냉매 중 일부를 분기통로(313)를 통해 분기하여 수냉식 열교환기(181)로 공급함으로써 증발기(160)의 성능을 저하시켜 제상모드 작동 중에 실내공기의 온도변화를 최소화하게 된다.9 is a mode for defrosting the outdoor heat exchanger 130 which serves as the evaporator 160 when operating in the first heating mode as shown in FIG. It operates to supply a high-temperature refrigerant to the outdoor heat exchanger 130 to defrost. At this time, a portion of the expansion refrigerant passed through the expansion passage 314 on the refrigerant circulation passage 311 after passing through the outdoor heat exchanger 130 By branching through the branch passage 313 and supplied to the water-cooled heat exchanger 181 to reduce the performance of the evaporator 160 to minimize the temperature change of the indoor air during the defrost mode operation.

그리고, 상기 냉매순환라인(R)에는 상기 팽창수단(120)을 통과한 냉매가 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하도록 제2바이패스라인(R4)이 병렬로 설치되고, 상기 제2바이패스라인(R4)과 상기 냉매순환라인(R)의 분기지점에는 실외온도에 따라 상기 팽창수단(120)을 통과한 냉매가 상기 실외열교환기(130) 또는 제2바이패스라인(R4)으로 흐르도록 냉매의 흐름방향을 전환하는 제1삼방밸브(191)가 설치된다.In addition, a second bypass line R4 is installed in parallel in the refrigerant circulation line R such that the refrigerant passing through the expansion means 120 bypasses the outdoor heat exchanger 130. At the branch point of the pass line R4 and the refrigerant circulation line R, the refrigerant passing through the expansion means 120 flows to the outdoor heat exchanger 130 or the second bypass line R4 according to the outdoor temperature. The first three-way valve 191 for switching the flow direction of the refrigerant to be installed.

즉, 실외온도가 영상일 경우에는 상기 제1삼방밸브(191)의 제어를 통해 냉매가 상기 실외열교환기(130)측으로 흐르도록 제어되고, 실외온도가 영하일 경우에는 상기 제1삼방밸브(191)의 제어를 통해 냉매가 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하여 상기 제2바이패스라인(R4)측으로 흐르도록 제어된다.That is, when the outdoor temperature is an image, the refrigerant is controlled to flow to the outdoor heat exchanger 130 through the control of the first three-way valve 191, and when the outdoor temperature is below zero, the first three-way valve 191. The refrigerant is controlled to bypass the outdoor heat exchanger 130 and flow to the second bypass line R4.

여기서, 실외온도가 영하일 경우, 저온의 실외공기 영향을 최소화 할 수 있도록 도 6의 제2난방모드와 같이, 상기 팽창수단(120)을 통과한 냉매가 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하여 제2바이패스라인(R4)측으로 흐르게 되고, 상기 제2바이패스라인(R4)을 통과한 냉매는 삼방밸브(193)에 의해 제1바이패스라인(R1)을 흐르는 과정에서 일부는 제1바이패스라인(R1)상의 수냉식 열교환기(181)로 공급되어 차량 전장품(200)의 폐열을 회수하게 되고, 일부는 분기통로(313)를 통해 증발기(160)로 공급되게 된다.Here, when the outdoor temperature is below zero, the refrigerant passing through the expansion means 120 bypasses the outdoor heat exchanger 130 as in the second heating mode of FIG. 6 so as to minimize the influence of low temperature outdoor air. To the second bypass line R4, and the refrigerant passing through the second bypass line R4 flows first through the first bypass line R1 by the three-way valve 193. It is supplied to the water-cooled heat exchanger 181 on the bypass line (R1) to recover the waste heat of the vehicle electrical equipment 200, a part is supplied to the evaporator 160 through the branch passage (313).

이때, 상기 공조케이스(150)의 내부로는 실내공기가 유입되어 상기 증발기(160)와 열교환하도록 내기유입모드로 제어됨으로써, 상기 증발기(160)로 공급되는 냉매가 실내공기의 열원을 회수하게 된다.At this time, indoor air is introduced into the air conditioning case 150 and is controlled to be in an air inflow mode so as to exchange heat with the evaporator 160, so that the refrigerant supplied to the evaporator 160 recovers the heat source of the indoor air .

이처럼, 실외온도가 영하인 저열원 조건에서, 냉매가 상기 제2바이패스라인(R4)을 통해 실외열교환기(130)를 바이패스하도록 하여 저온의 실외공기 영향을 최소화하도록 하고, 아울러 상기 제1바이패스라인(R1)을 흐르는 냉매를 분기통로(313)를 통해 분기하여 일부는 수냉식 열교환기(181)를 통해 차량 전장품(200)의 폐열을 회수하고 일부는 실내공기와 열교환하는 증발기(160)를 통해 실내공기의 열원을 회수하도록 함으로써, 난방성능을 향상할 수 있는 것이다.As such, in a low heat source condition at which the outdoor temperature is below zero, the refrigerant bypasses the outdoor heat exchanger 130 through the second bypass line R4 to minimize the influence of low temperature outdoor air, and further, the first The refrigerant flowing through the bypass line (R1) branched through the branch passage 313, part of the evaporator 160 to recover the waste heat of the vehicle electronics 200 through the water-cooled heat exchanger 181, and part of the heat exchange with the indoor air By recovering the heat source of the indoor air through it, it is possible to improve the heating performance.

한편, 상기 제어부는, 차량 시동후 실외온도 및 실내온도가 모두 기준온도(0℃) 미만이면 전기 가열식 히터(115)를 작동시켜 초기 난방을 수행하고, 이후 실내온도가 기준온도(0℃) 이상이 되면, 상기 공조케이스(150)의 내부로 실내공기가 유입되도록 공기유입모드를 내기유입모드로 제어한 후 도 6과 같은 제2난방모드를 작동시키게 된다.On the other hand, the control unit, if both the outdoor temperature and the indoor temperature after the vehicle start is below the reference temperature (0 ℃) to operate the electric heating heater 115 to perform the initial heating, after which the indoor temperature is above the reference temperature (0 ℃) In this case, the air inflow mode is controlled to be an inflow mode so that indoor air is introduced into the air conditioning case 150, and then the second heating mode as shown in FIG. 6 is operated.

이와 같이, 본 발명은 실외온도가 영상인 조건에서는 차량 전장품(200)의 폐열 및 실외공기의 열원을 회수하도록 하고, 실외온도가 영하인 조건에서는 차량 전장품(200)의 폐열 및 실내공기의 열원을 회수하도록 함과 아울러, 히트펌프 모드를 제1난방모드(도 4), 제2난방모드(도 6), 제습모드(도 8), 제상모드(도 9)와 같이, 열부하 및 목적에 따라 모드를 다양화함으로써, 히트펌프 시스템의 효율을 향상시켜 난방성능을 유지하고, 전기 가열식 히터(115)의 작동을 최소화하여 차량(전기자동차 또는 하이브리드 자동차)의 주행거리를 증대할 수 있는 것이다.As described above, the present invention recovers the waste heat of the vehicle electrical equipment 200 and the heat source of the outdoor air under the condition that the outdoor temperature is an image, and the waste heat of the vehicle electrical equipment 200 and the heat source of the indoor air when the outdoor temperature is below zero. In addition to the recovery, the heat pump mode is set according to the heat load and the purpose, such as the first heating mode (FIG. 4), the second heating mode (FIG. 6), the dehumidification mode (FIG. 8), and the defrost mode (FIG. 9). By varying the efficiency of the heat pump system to maintain the heating performance, it is possible to increase the mileage of the vehicle (electric vehicle or hybrid vehicle) by minimizing the operation of the electric heating heater 115.

그리고, 상기 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130)를 연결하는 냉매순환라인(R)상에 설치된 팽창수단(120)은, 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 실외열교환기(130)로 공급되는 냉매를 선택적으로 팽창시키게 된다.In addition, the expansion means 120 installed on the refrigerant circulation line R connecting the indoor heat exchanger 110 and the outdoor heat exchanger 130 has the outdoor heat exchanger 130 according to an air conditioner mode or a heat pump mode. The refrigerant supplied to is selectively expanded.

상기 팽창수단(120)은, 상기 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130)를 연결하는 냉매순환라인(R)상에 병렬로 연결되는 팽창라인(R3)과, 상기 팽창라인(R3)상에 설치되어 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(121)로 이루어진다.The expansion means 120, the expansion line (R3) connected in parallel on the refrigerant circulation line (R) connecting the indoor heat exchanger 110 and the outdoor heat exchanger 130, and the expansion line (R3) Is installed on the expansion valve 121 for expanding the refrigerant.

또한, 상기 팽창라인(R3)과 상기 냉매순환라인(R)의 분기지점에는, 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 실내열교환기(110)를 통과한 냉매가 상기 패창밸브(121)를 통과하거나 또는 팽창밸브(121)를 바이패스하도록 냉매 흐름방향을 전환하는 제2삼방밸브(192)가 설치된다.In addition, at the branching point of the expansion line (R3) and the refrigerant circulation line (R), the refrigerant passing through the indoor heat exchanger 110 in accordance with the air conditioning mode or the heat pump mode passes through the outsole valve 121 Alternatively, a second three-way valve 192 for changing a refrigerant flow direction to bypass the expansion valve 121 is installed.

여기서, 상기 팽창수단(120)으로는 팽창밸브(121) 외에도 오리피스(미도시)를 사용할 수도 있다.Here, the expansion means 120 may be used in addition to the expansion valve 121 orifice (not shown).

따라서, 에어컨 모드시에는, 상기 제2삼방밸브(192)에 의해 상기 압축기(100)에서 배출되어 상기 실내열교환기(110)를 통과한 냉매가 상기 팽창밸브(121)를 바이패스하여 실외열교환기(130)로 공급되고,Therefore, in the air conditioner mode, the refrigerant discharged from the compressor 100 by the second three-way valve 192 and passed through the indoor heat exchanger 110 bypasses the expansion valve 121 to the outdoor heat exchanger. 130, and

히트펌프 모드시(제1난방모드시)에는, 상기 제2삼방밸브(192)에 의해 상기 압축기(100)에서 배출되어 상기 실내열교환기(110)를 통과한 냉매가 상기 팽창밸브(121)를 통과하면서 팽창된 후 상기 실외열교환기(130)로 공급되게 된다.In the heat pump mode (first heating mode), the refrigerant discharged from the compressor 100 by the second three-way valve 192 and passed through the indoor heat exchanger 110 passes through the expansion valve 121. After being expanded while passing, the outdoor heat exchanger 130 is supplied.

그리고, 상기 제1바이패스라인(R1)상에는 제1바이패스라인(R1)을 따라 흐르는 냉매에 열을 공급하는 열공급수단(180)이 설치된다.On the first bypass line R1, a heat supply means 180 for supplying heat to the refrigerant flowing along the first bypass line R1 is installed.

상기 열공급수단(180)은, 차량 전장품(200)의 폐열을 상기 제1바이패스라인(R1)을 흐르는 냉매에 공급할 수 있도록, 상기 제1바이패스라인(R1)을 흐르는 냉매가 유동하는 냉매 열교환부(181a)와, 상기 냉매 열교환부(181a)의 일측에 열교환 가능하게 구비되어 상기 차량 전장품(200)을 순환하는 냉각수가 유동하는 냉각수 열교환부(181b)로 구성된 수냉식 열교환기(181)를 설치하여 이루어진다.The heat supply unit 180 is a refrigerant heat exchanger through which the refrigerant flowing through the first bypass line R1 flows to supply the waste heat of the vehicle electronics 200 to the refrigerant flowing through the first bypass line R1. A water-cooled heat exchanger 181 including a portion 181a and a coolant heat exchanger 181b provided at one side of the refrigerant heat exchanger 181a and having a coolant circulating in the vehicle electrical equipment 200 flows therethrough. It is done by

따라서, 히트펌프 모드시 차량 전장품(200)의 폐열로 부터 열원을 회수함으로써 난방성능을 향상시킬 수 있는 것이다.Therefore, the heating performance can be improved by recovering the heat source from the waste heat of the vehicle electrical equipment 200 in the heat pump mode.

한편, 상기 차량 전장품(200)으로는 대표적으로 모터와, 인버터 등이 있다.On the other hand, the vehicle electrical equipment 200 is typically a motor, an inverter, or the like.

여기서, 상기 열공급수단(180)을 보다 상세히 설명하면, 크게 냉각수 순환라인(W)과, 수냉 라디에이터(210)와, 냉각수 바이패스라인(W1)과, 냉각수 삼방밸브(230)로 구성된다.Here, the heat supply means 180 will be described in more detail, and is composed of a cooling water circulation line (W), a water cooling radiator 210, a cooling water bypass line (W1), and a cooling water three-way valve (230).

상기 냉각수 순환라인(W)은, 상기 차량 전장품(200)과 수냉 라디에이터(210)를 연결하여 상기 차량 전장품(200)에 냉각수를 순환시키게 된다.The cooling water circulation line W connects the vehicle electrical component 200 and the water-cooled radiator 210 to circulate the cooling water to the vehicle electrical component 200.

이때, 상기 냉각수 순환라인(W)상에서는 냉각수 순환을 위해 워터펌프(220)가 구비된다.At this time, a water pump 220 is provided on the cooling water circulation line W for circulating cooling water.

도면에서는, 상기 냉각수 순환라인(W)상에 2개의 전장품(200)이 연결된 경우만 도시하였으나, 그 개수는 변경가능하다.Although two electrical components 200 are connected to the cooling water circulation line W in the drawing, the number of the electrical components 200 is variable.

상기 수냉 라디에이터(210)는, 상기 냉각수 순환라인(W)을 순환하는 냉각수를 냉각시켜 차량 전장품(200)을 냉각시킬 수 있도록, 상기 냉각수 순환라인(W)상에 설치되어 실외공기와 상기 냉각수 순환라인(W)을 순환하는 냉각수를 열교환시키게 된다.The water-cooled radiator 210 is installed on the cooling water circulation line W so as to cool the cooling water circulating in the cooling water circulation line W to cool the vehicle electrical equipment 200, The cooling water circulating in the line W is heat-exchanged.

이때, 상기 수냉 라디에이터(210)의 일측에는 송풍팬(215)이 설치되어 상기 수냉 라디에이터(210)측으로 실외공기를 송풍시킴으로서 냉각수 순환라인(W)을 순환하는 냉각수의 냉각성능을 향상시키게 된다.At this time, a blowing fan 215 is installed on one side of the water-cooled radiator 210 to blow outdoor air toward the water-cooled radiator 210, thereby improving the cooling performance of the cooling water circulating through the cooling water circulation line W.

상기 냉각수 바이패스라인(W1)은, 상기 냉각수 순환라인(W)과 상기 수냉식 열교환기(181)의 냉각수 열교환부(181b)를 병렬로 연결하여, 상기 워터펌프(220)를 통해 상기 전장품(200)을 통과한 냉각수가 상기 수냉 라디에이터(210)를 바이패스하여 상기 냉각수 열교환부(181b)로 흐르도록 하게 된다.The cooling water bypass line W1 connects the cooling water circulation line W and the cooling water heat exchanger 181b of the water-cooling type heat exchanger 181 in parallel to each other through the water pump 220, Passes through the water-cooled radiator 210 and flows to the cooling water heat exchanger 181b.

또한, 상기 냉각수 삼방밸브(230)는, 상기 냉각수 바이패스라인(W1)과 상기 냉각수 순환라인(W)의 분기지점에 설치되어 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 냉각수의 흐름방향을 전환하게 된다.In addition, the cooling water three-way valve 230 is installed at the branch point of the cooling water bypass line (W1) and the cooling water circulation line (W) to switch the flow direction of the cooling water in accordance with the air conditioning mode or the heat pump mode.

따라서, 히트펌프 모드시에는 상기 워터펌프(220)의 작동으로 상기 전장품(200)을 통과한 냉각수가 상기 냉각수 삼방밸브(230)에 의해 상기 수냉 라디에이터(210)를 바이패스하여 상기 수냉식 열교환기(181)의 냉각수 열교환부(181b)로 흐르게 되고, 이 과정에서 상기 냉각수 열교환부(181b)를 흐르는 냉각수와 상기 제1바이패스라인(R1)을 따라 냉매 열교환부(181a)를 흐르는 냉매가 상호 열교환하게 되어 차량 전장품(200)의 폐열을 회수하게 된다.Therefore, in the heat pump mode, the cooling water passing through the electrical equipment 200 by the operation of the water pump 220 bypasses the water cooling radiator 210 by the cooling water three-way valve 230 and the water cooling heat exchanger ( 181 flows to the cooling water heat exchanger 181b, and in this process, the cooling water flowing through the cooling water heat exchanger 181b and the refrigerant flowing through the refrigerant heat exchanger 181a along the first bypass line R1 exchange with each other. The waste heat of the vehicle electronics 200 is recovered.

에어컨 모드시에는 상기 워터펌프(220)의 작동으로 상기 전장품(200)을 통과한 냉각수가 상기 냉각수 삼방밸브(230)에 의해 상기 수냉 라디에이터(210)를 순환하게 되고, 이 과정에서 상기 순환하는 냉각수가 실외공기와의 열교환에 의해 냉각되어 전장품(200)을 냉각시키게 된다.In the air conditioner mode, the coolant that has passed through the electrical equipment 200 by the operation of the water pump 220 circulates through the water cooling radiator 210 by the coolant three-way valve 230, and the circulating coolant in the process. Is cooled by heat exchange with the outdoor air to cool the electrical equipment (200).

한편, 도면에서는 상기 냉각수 삼방밸브(230)가 2개의 전장품(200) 사이에 설치됨에 따라, 냉각수 흐름방향으로 첫번째 전장품(200)의 폐열을 회수하는 경우만 도시하고 있으나, 상기 냉각수 삼방밸브(230)를 두번째 전장품(200)의 출구측에 설치할 경우 2개의 전장품(200) 폐열을 모두 회수할 수 있다.On the other hand, as the cooling water three-way valve 230 is installed between the two electrical equipment 200, it is shown only to recover the waste heat of the first electrical equipment 200 in the cooling water flow direction, the cooling water three-way valve 230 ) Is installed at the outlet side of the second electrical appliance 200, it is possible to recover the waste heat of the two electrical appliances 200.

그리고, 상기 압축기(100)의 입구측 냉매순환라인(R)상에는 어큐뮬레이터(170)가 설치된다.An accumulator 170 is installed on the refrigerant circulation line R on the inlet side of the compressor 100.

상기 어큐뮬레이터(170)는 상기 압축기(100)로 공급되는 냉매 중에서 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하여 압축기(100)로 기상 냉매만 공급될 수 있도록 하게 된다.
The accumulator 170 separates the liquid refrigerant and the gaseous refrigerant from the refrigerant supplied to the compressor 100 so that only the gaseous refrigerant may be supplied to the compressor 100.

이하, 본 발명에 따른 차량용 히트 펌프 시스템의 작용을 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the vehicle heat pump system according to the present invention will be described.

가. 에어컨 모드(냉방 모드)end. Air conditioning mode (cooling mode)

에어컨 모드(냉방 모드)시에는, 도 2 및 도 3과 같이, 상기 삼방밸브(193)를 통해 상기 제1바이패스라인(R1)의 입구가 폐쇄됨과 아울러 제1구동장치(321)를 통해 냉매순환통로(311) 및 팽창통로(314)가 개방되고, 상기 제1삼방밸브(191)를 통해 제2바이패스라인(R4)이 폐쇄되며, 상기 제2삼방밸브(192)는 팽창라인(R3)도 폐쇄하게 된다.In the air conditioner mode (cooling mode), as shown in FIGS. 2 and 3, the inlet of the first bypass line R1 is closed through the three-way valve 193 and the refrigerant is provided through the first driving device 321. The circulation passage 311 and the expansion passage 314 are opened, the second bypass line R4 is closed through the first three-way valve 191, and the second three-way valve 192 is expanded to the expansion line R3. ) Will also be closed.

또한, 상기 냉각수 삼방밸브(230)는 상기 냉각수 바이패스라인(W1)을 폐쇄하여 워터펌프(220)를 통해 순환하는 냉각수는 차량 전장품(200)과 수냉 라이에이터를 순환하면서 차량 전장품(200)을 냉각시키게 된다.In addition, the coolant three-way valve 230 closes the coolant bypass line W1 and circulates through the water pump 220 to cool the vehicle electronics 200 and the water-cooled writer while circulating the vehicle electronics 200. Cooled.

한편, 최대 냉방시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)(응축기)를 통과하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150)내로 송풍된 공기가 상기 증발기(160)를 통과하면서 냉각된 후 실내열교환기(110)를 바이패스 하여 차실내로 공급됨으로써, 차실내를 냉방하게 된다.On the other hand, during maximum cooling, the temperature control door 151 in the air conditioning case 150 operates to close a passage through the indoor heat exchanger 110 (condenser), and is blown into the air conditioning case 150 by a blower. After the air is cooled while passing through the evaporator 160, the indoor heat exchanger 110 is bypassed and supplied to the interior of the vehicle, thereby cooling the interior of the vehicle.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,Next, the refrigerant circulation process will be described.

상기 압축기(100)에서 압축된 후 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 공조케이스(150)의 내부에 설치된 상기 실내열교환기(110)(응축기 역할)로 공급된다.The high temperature and high pressure gaseous refrigerant discharged after being compressed by the compressor 100 is supplied to the indoor heat exchanger 110 (condenser role) installed in the air conditioning case 150.

상기 실내열교환기(110)로 공급된 냉매는, 도 2와 같이 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)측 통로를 폐쇄하고 있으므로 공기와 열교환하지 않고 곧바로 상기 실외열교환기(130)(응축기 역할)로 유동하게 된다.As the refrigerant supplied to the indoor heat exchanger 110, the temperature control door 151 closes the passage of the indoor heat exchanger 110 side as shown in FIG. To the condenser).

상기 실외열교환기(130)로 유동한 냉매는, 실외공기와 열교환하게 되면서 응축되며, 이로인해 기상 냉매가 액상 냉매로 바뀌게 된다.The refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 130 is condensed as it exchanges heat with outdoor air, thereby converting the gaseous refrigerant into a liquid refrigerant.

한편, 상기 실내열교환기(110)와 실외열교환기(130)는 모두 응축기 역학을 하게 되지만, 실외공기와 열교환하는 상기 실외열교환기(130)에서 주로 냉매가 응축되게 된다.On the other hand, both the indoor heat exchanger 110 and the outdoor heat exchanger 130 is condenser dynamics, but the refrigerant is mainly condensed in the outdoor heat exchanger 130 that exchanges heat with outdoor air.

계속해서, 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매는, 상기 삼방밸브(193)를 거쳐 복합밸브장치(300)의 냉매순환통로(311)의 팽창통로(314)를 통과하는 과정에서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상냉매가 된 후, 상기 증발기(160)로 유입된다.Subsequently, the refrigerant passing through the outdoor heat exchanger 130 expands under reduced pressure in the process of passing through the expansion passage 314 of the refrigerant circulation passage 311 of the composite valve device 300 via the three-way valve 193. After the low temperature low-pressure liquid refrigerant is introduced into the evaporator 160.

상기 증발기(160)로 유입된 냉매는 블로어를 통해 공조케이스(150) 내부로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발함과 동시에 냉매의 증발잠열에 의한 흡열작용으로 공기를 냉각하게 되며, 이처럼 냉각된 공기가 차량 실내로 공급되어 냉방하게 된다.The refrigerant flowing into the evaporator 160 is heat-exchanged with the air blown into the air conditioning case 150 through the blower to evaporate, and at the same time, the air is cooled by an endothermic effect due to the latent heat of evaporation of the refrigerant. And supplied to the vehicle interior to be cooled.

이후, 상기 증발기(160)에서 배출된 냉매는 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.
Then, the refrigerant discharged from the evaporator 160 flows into the compressor 100 and recycles the cycle as described above.

나. 히트펌프 모드 작동 중 제1난방모드I. First heating mode during heat pump mode operation

히트펌프 모드 작동 중 제1난방모드는, 실외온도가 영상인 조건에서 작동하며, 실외공기와 차량 전장품(200)의 폐열을 열원으로 이용하는 모드로서, 도 4 및 도 5와 같이, 상기 삼방밸브(193)를 통해 상기 제1바이패스라인(R1)의 입구가 개방됨과 아울러 상기 제1구동장치(321)를 통해 냉매순환통로(311) 및 팽창통로(314)가 폐쇄되어, 상기 증발기(160)측으로는 냉매가 공급되지 않는다.The first heating mode during the heat pump mode operation is a mode in which the outdoor temperature is an image and uses waste heat of the outdoor air and the vehicle electrical appliance 200 as a heat source. As shown in FIGS. 4 and 5, the three-way valve ( An inlet of the first bypass line R1 is opened through 193, and a refrigerant circulation passage 311 and an expansion passage 314 are closed through the first driving device 321, and the evaporator 160 is closed. The coolant is not supplied to the side.

또한, 상기 제1삼방밸브(191)를 통해 제2바이패스라인(R4)이 폐쇄되고, 상기 제2삼방밸브(192)를 통해 상기 팽창라인(R3)이 개방된다.In addition, the second bypass line R4 is closed through the first three-way valve 191, and the expansion line R3 is opened through the second three-way valve 192.

한편, 상기 냉각수 삼방밸브(230)는 상기 냉각수 바이패스라인(W1)을 개방함으로써, 상기 워터펌프(220)를 통해 순환하는 냉각수는 차량 전장품(200)을 통과한 후, 상기 수냉식 열교환기(181)의 냉각수 열교환부(181b)로 유동하여 계속 순환하게 된다. 이때, 차량 전장품(200)에 의해 가열된 냉각수가 상기 수냉식 열교환기(181)의 냉각수 열교환부(181b)로 유동하게 된다.On the other hand, the cooling water three-way valve 230 opens the cooling water bypass line (W1), the cooling water circulating through the water pump 220 passes through the vehicle electrical equipment 200, the water-cooled heat exchanger (181) Into the cooling water heat exchanger (181b) of the) continue to circulate. At this time, the cooling water heated by the vehicle electrical component 200 flows to the cooling water heat exchanger 181b of the water-cooled heat exchanger 181.

그리고, 제1난방모드시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)(응축기 역할)를 바이패스하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150)내로 송풍된 공기가 상기 증발기(160)(작동정지)를 통과한 후 상기 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌어 차실내로 공급됨으로서, 차실내를 난방하게 된다.In the first heating mode, the temperature control door 151 in the air conditioning case 150 operates to close a passage that bypasses the indoor heat exchanger 110 (the condenser role), and the air conditioning case 150 is blown by the blower. After the air blown into the evaporator 160 (operation stop) passes through the indoor heat exchanger 110 is converted into warm air and supplied to the interior of the vehicle, thereby heating the interior of the vehicle interior.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,Next, the refrigerant circulation process will be described.

상기 압축기(100)에서 압축된 후 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 공조케이스(150)의 내부에 설치된 실내열교환기(110)(응축기 역할)로 유입된다.The high temperature and high pressure gaseous refrigerant discharged after being compressed by the compressor 100 is introduced into an indoor heat exchanger 110 (condenser role) installed in the air conditioning case 150.

상기 실내열교환기(110)로 유입된 고온 고압의 기상 냉매는, 블로어를 통해 공조케이스(150)의 내부로 송풍되는 공기와 열교환하면서 응축되며, 이때 상기 실내열교환기(110)를 통과하는 공기는 온풍으로 바뀐 뒤, 차량 실내로 공급되어 차실내를 난방하게 된다.The high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant introduced into the indoor heat exchanger 110 is condensed while exchanging heat with the air blown into the air conditioning case 150 through the blower. At this time, air passing through the indoor heat exchanger 110 After changing to hot air, it is supplied to the interior of the vehicle, and the interior of the vehicle is heated.

계속해서, 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매는 상기 제2삼방밸브(192)를 통해 팽창라인(R3)으로 유동하게 되고, 상기 팽창라인(R3)으로 유동하는 냉매는 상기 팽창밸브(121)를 통과하는 과정에서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상냉매가 된 후, 상기 실외열교환기(130)(증발기 역할)로 공급된다.Subsequently, the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 110 flows to the expansion line R3 through the second three-way valve 192, and the refrigerant flowing to the expansion line R3 passes through the expansion valve ( In the process of passing through 121, the product is expanded under reduced pressure to form a liquid refrigerant having a low temperature and low pressure, and then supplied to the outdoor heat exchanger 130 (evaporator role).

상기 실외열교환기(130)로 공급된 냉매는, 실외공기와 열교환하면서 증발한 후 상기 삼방밸브(193)에 의해 제1바이패스라인(R1)을 통과하게 되는데, 이때 상기 제1바이패스라인(R1)을 통과하는 냉매는 상기 수냉식 열교환기(181)의 냉매 열교환부(181a)를 통과하는 과정에서 상기 냉각수 열교환부(181b)를 통과하는 냉각수와 열교환하여 차량 전장품(200)의 폐열을 회수한 후, 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.
The refrigerant supplied to the outdoor heat exchanger 130 passes through a first bypass line R1 by the three-way valve 193 after evaporating while exchanging heat with outdoor air. The refrigerant passing through R1) exchanges heat with the cooling water passing through the cooling water heat exchanger 181b in the process of passing through the refrigerant heat exchanger 181a of the water-cooled heat exchanger 181 to recover the waste heat of the vehicle electrical equipment 200. After that, the cycle as described above is recycled while flowing into the compressor 100.

다. 히트펌프 모드 작동 중 제2난방모드All. Second heating mode during heat pump mode

히트펌프 모드 작동 중 난방 모드는, 실외온도가 영하인 조건에서 작동하며, 실내공기(내기유입모드)와 차량 전장품(200)의 폐열을 열원으로 이용하는 모드로서, 도 6 및 도 7과 같이, 상기 삼방밸브(193)를 통해 상기 제1바이패스라인(R1)의 입구가 개방됨과 아울러 상기 제1구동장치(321)를 통해 상기 냉매순환통로(311) 및 팽창통로(314)는 폐쇄되고, 상기 개폐밸브(330)를 통해 상기 분기통로(313)가 개방된다.The heating mode during the heat pump mode operation is a mode that operates under conditions where the outdoor temperature is below zero, and uses the waste heat of the indoor air (pitch inflow mode) and the vehicle electrical appliance 200 as a heat source, as shown in FIGS. 6 and 7. An inlet of the first bypass line R1 is opened through a three-way valve 193, and the refrigerant circulation passage 311 and the expansion passage 314 are closed through the first driving device 321. The branch passage 313 is opened through the on / off valve 330.

또한, 상기 제1삼방밸브(191)를 통해 제2바이패스라인(R4)이 개방되고, 상기 제2삼방밸브(192)를 통해 상기 팽창라인(R3)이 개방된다.In addition, a second bypass line R4 is opened through the first three-way valve 191, and the expansion line R3 is opened through the second three-way valve 192.

아울러, 상기 냉각수 삼방밸브(230)는 상기 냉각수 바이패스라인(W1)을 개방함으로써, 상기 워터펌프(220)를 통해 순환하는 냉각수는 차량 전장품(200)을 통과한 후, 상기 수냉식 열교환기(181)의 냉각수 열교환부(181b)로 유동하여 계속 순환하게 된다. 이때, 차량 전장품(200)에 의해 가열된 냉각수가 상기 수냉식 열교환기(181)의 냉각수 열교환부(181b)로 유동하게 된다.In addition, the cooling water three-way valve 230 opens the cooling water bypass line (W1), so that the cooling water circulated through the water pump 220 passes through the vehicle electronics (200), the water-cooled heat exchanger (181) Into the cooling water heat exchanger (181b) of the) continue to circulate. At this time, the cooling water heated by the vehicle electrical component 200 flows to the cooling water heat exchanger 181b of the water-cooled heat exchanger 181.

한편, 차실내온도가 영상인 조건이면 상기 공조케이스(150)의 공기유입모드가 내기유입모드로 제어되어 상기 공조케이스(150)로 실내공기가 유입된다.On the other hand, if the room temperature is a video condition, the air inflow mode of the air conditioner case 150 is controlled to be the air inflow mode, and the room air flows into the air conditioner case 150.

그리고, 제2난방모드시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)(응축기 역할)를 바이패스하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150)내로 송풍된 공기가 상기 증발기(160)(작동정지)를 통과한 후 상기 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌어 차실내로 공급됨으로서, 차실내를 난방하게 된다.In the second heating mode, the temperature control door 151 in the air conditioning case 150 operates to close a passage that bypasses the indoor heat exchanger 110 (the condenser role), and the air conditioning case 150 is blown by the blower. After the air blown into the evaporator 160 (operation stop) passes through the indoor heat exchanger 110 is converted into warm air and supplied to the interior of the vehicle, thereby heating the interior of the vehicle interior.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,Next, the refrigerant circulation process will be described.

상기 압축기(100)에서 압축된 후 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 공조케이스(150)의 내부에 설치된 실내열교환기(110)(응축기 역할)로 유입된다.The high temperature and high pressure gaseous refrigerant discharged after being compressed by the compressor 100 is introduced into an indoor heat exchanger 110 (condenser role) installed in the air conditioning case 150.

상기 실내열교환기(110)로 유입된 고온 고압의 기상 냉매는, 블로어를 통해 공조케이스(150)의 내부로 송풍되는 공기와 열교환하면서 응축되며, 이때 상기 실내열교환기(110)를 통과하는 공기는 온풍으로 바뀐 뒤, 차량 실내로 공급되어 차실내를 난방하게 된다.The high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant introduced into the indoor heat exchanger 110 is condensed while exchanging heat with the air blown into the air conditioning case 150 through the blower. At this time, air passing through the indoor heat exchanger 110 After changing to hot air, it is supplied to the interior of the vehicle, and the interior of the vehicle is heated.

계속해서, 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 냉매는 상기 제2삼방밸브(192)를 통해 팽창라인(R3)으로 유동하게 되고, 상기 팽창라인(R3)으로 유동하는 냉매는 상기 팽창밸브(121)를 통과하는 과정에서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상냉매가 된 후, 상기 제2바이패스라인(R4)으로 유동하게 되면서 상기 실외열교환기(130)를 바이패스하게 된다.Subsequently, the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 110 flows to the expansion line R3 through the second three-way valve 192, and the refrigerant flowing to the expansion line R3 passes through the expansion valve ( After expanding under reduced pressure in the process of passing through 121, the liquid refrigerant is cooled to low temperature and low pressure, and then flows to the second bypass line R4 while bypassing the outdoor heat exchanger 130.

이때, 냉매가 상기 실외열교환기(130)를 바이패스 하므로 저온의 실외공기 영향이 최소화 된다.At this time, since the refrigerant bypasses the outdoor heat exchanger (130), the influence of outdoor air at a low temperature is minimized.

이후, 상기 제2바이패스라인(R4)을 통과한 냉매는, 상기 삼방밸브(193)에 의해 제1바이패스라인(R1)을 통과하게 되는데, 이때 상기 제1바이패스라인(R1)을 통과하는 냉매 중 일부는 상기 제1바이패스라인(R1)상의 수냉식 열교환기(181)의 냉매 열교환부(181a)를 통과하는 과정에서 상기 냉각수 열교환부(181b)를 통과하는 냉각수와 열교환하여 차량 전장품(200)의 폐열을 회수하면서 증발되고, 일부는 상기 분기통로(313)를 통해 냉매순환통로(311)의 출구(311b)로 배출된 후 증발기(160)로 공급되어 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 실내공기와 열교환하는 과정에서 증발하게 된다.Thereafter, the refrigerant passing through the second bypass line R4 passes through the first bypass line R1 by the three-way valve 193, and passes through the first bypass line R1. Some of the refrigerant may exchange heat with the cooling water passing through the cooling water heat exchanger 181b in the process of passing through the refrigerant heat exchanger 181a of the water-cooled heat exchanger 181 on the first bypass line R1. 200 is evaporated while recovering the waste heat, and a part of the waste heat is discharged to the outlet 311b of the refrigerant circulation passage 311 through the branch passage 313 and then supplied to the evaporator 160 to provide an interior of the air conditioning case 150. It is evaporated during heat exchange with the flowing indoor air.

상기 수냉식 열교환기(181)와 증발기(160)를 각각 통과한 냉매는 합류된 후, 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.
The refrigerant that has passed through the water-cooled heat exchanger 181 and the evaporator 160 is combined and then flows into the compressor 100 to recycle the cycle as described above.

라. 히트펌프 모드 작동 중 제습모드la. Dehumidification mode during heat pump mode operation

히트펌프 모드 작동 중 제습모드는, 실외온도가 영상인 조건에서 작동하며, 실외공기와 차량 전장품(200)의 폐열을 열원으로 이용하는 모드로서, 도 8과 같이, 도 4의 제1난방모드로 작동 중에 실내 제습이 필요한 경우에 작동하게 된다.The dehumidification mode during the heat pump mode operation is performed under the condition that the outdoor temperature is an image, and uses the waste heat of the outdoor air and the vehicle electronics 200 as a heat source. As shown in FIG. 8, the dehumidification mode operates in the first heating mode of FIG. 4. It works when indoor dehumidification is needed.

따라서, 도 4의 제1난방모드와 다른 부분에 대해서만 설명하기로 한다.Therefore, only the portions different from the first heating mode of FIG. 4 will be described.

상기 제습모드시에는, 제1난방모드 상태에서 상기 개폐밸브(330)를 통해 상기 분기통로(313)가 개방되게 된다.In the dehumidification mode, the branch passage 313 is opened through the on / off valve 330 in the first heating mode.

그리고, 제습모드시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)(응축기 역할)를 바이패스하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150)내로 송풍된 공기가 상기 증발기(160)를 통과하는 과정에서 냉각된 후, 상기 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌어 차실내로 공급됨으로서, 차실내를 난방하게 된다.In the dehumidification mode, the temperature control door 151 in the air conditioning case 150 operates to close the passage that bypasses the indoor heat exchanger 110 (the condenser role), and the blower enters the air conditioning case 150 by the blower. After the blown air is cooled in the course of passing through the evaporator 160, the air is converted into warm air while being passed through the indoor heat exchanger 110 and supplied to the interior of the vehicle, thereby heating the interior of the vehicle interior.

이때, 상기 증발기(160)로 공급되는 냉매량이 적기 때문에 공기 냉각성능도 낮아 실내온도 변화를 최소화하게 되고, 증발기(160)를 통과하는 공기의 제습은 원활하게 이루어진다.At this time, since the amount of the refrigerant supplied to the evaporator 160 is small, the air cooling performance is low, so that the change in the room temperature is minimized, and the air passing through the evaporator 160 is dehumidified smoothly.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,Next, the refrigerant circulation process will be described.

상기 압축기(100), 실내열교환기(110), 팽창밸브(121), 실외열교환기(130)를 통과한 냉매는 상기 삼방밸브(193)에 의해 제1바이패스라인(R1)을 통과하게 되는데, 이때 상기 제1바이패스라인(R1)을 통과하는 냉매 중 일부는 상기 제1바이패스라인(R1)상의 수냉식 열교환기(181)의 냉매 열교환부(181a)를 통과하는 과정에서 상기 냉각수 열교환부(181b)를 통과하는 냉각수와 열교환하여 차량 전장품(200)의 폐열을 회수하면서 증발되고, 일부는 상기 분기통로(313)를 통해 냉매순환통로(311)의 출구(311b)로 배출된 후 증발기(160)로 공급되어 공조케이스(150)의 내부를 유동하는 공기와 열교환하는 과정에서 증발하게 된다.The refrigerant passing through the compressor 100, the indoor heat exchanger 110, the expansion valve 121, and the outdoor heat exchanger 130 passes through the first bypass line R1 by the three-way valve 193. In this case, some of the refrigerant passing through the first bypass line R1 passes through the refrigerant heat exchanger 181a of the water-cooled heat exchanger 181 on the first bypass line R1. Heat exchange with the coolant passing through the (181b) to evaporate while recovering the waste heat of the vehicle electrical equipment 200, a part is discharged to the outlet (311b) of the refrigerant circulation passage (311) through the branch passage (313) after the evaporator ( 160 is evaporated in the process of heat exchange with the air flowing through the interior of the air conditioning case 150.

상기 과정에서 상기 증발기(160)를 통과하는 공기의 제습이 이루어지게 되며, 상기 증발기(160)를 통과한 제습된 공기는 상기 실내열교환기(110)(응축기 역할)를 통과하면서 온풍으로 바뀐 후 차량 실내로 공급되어 제습 난방하게 된다.In the process, dehumidification of air passing through the evaporator 160 is performed, and the dehumidified air passing through the evaporator 160 is changed into warm air while passing through the indoor heat exchanger 110 (condenser) and then the vehicle. It is supplied to the room and heated by dehumidification.

이후, 상기 수냉식 열교환기(181)와 증발기(160)를 각각 통과한 냉매는 합류된 후, 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.
Then, the refrigerant having passed through the water-cooled heat exchanger 181 and the evaporator 160 is combined and then flows into the compressor 100, and recycles the cycle as described above.

마. 히트펌프 모드 작동 중 제상모드hemp. Defrost mode during heat pump mode operation

히트펌프 모드 작동 중 제상모드는, 실외온도가 영상인 조건에서 작동하며, 실외공기와 차량 전장품(200)의 폐열을 열원으로 이용하는 모드로서, 도 9 및 도 10과 같이, 실외열교환기(130)의 적상문제(빙결)로 인해 제상이 필요한 경우에 작동하게 된다.The defrost mode during the heat pump mode operation operates under the condition that the outdoor temperature is an image, and uses the waste heat of the outdoor air and the vehicle electronics 200 as a heat source. As illustrated in FIGS. 9 and 10, the outdoor heat exchanger 130 It works when defrost is needed due to the problem of freezing.

상기 제상모드는, 도 4의 제1난방모드로 작동 중에 상기 실외열교환기(130)의 제상이 필요한 경우, 냉매를 도 2의 에어컨 모드로 작동시켜 상기 실외열교환기(130)로 고온의 냉매를 공급하여 제상하게 된다.In the defrost mode, when the outdoor heat exchanger 130 needs to be defrosted while operating in the first heating mode of FIG. 4, the refrigerant is operated in the air conditioner mode of FIG. 2 to supply the high temperature refrigerant to the outdoor heat exchanger 130. Supply and defrost.

아울러, 상기 제상모드시, 상기 차량 전장품(200)의 폐열 회수를 위한 냉각수의 순환방향은 도 4와 동일하며, 냉매만 도 2의 에어컨 모드로 작동하게 되며, 추가로 상기 개폐밸브(330)를 통해 상기 분기통로(313)를 개방되게 된다.In addition, in the defrost mode, the circulating direction of the coolant for recovering the waste heat of the vehicle electrical equipment 200 is the same as that of FIG. 4, and only the refrigerant is operated in the air conditioner mode of FIG. 2. The branch passage 313 is opened through.

그리고, 제상모드시에는 상기 공조케이스(150)내의 온도조절도어(151)가 실내열교환기(110)(응축기 역할)를 바이패스하는 통로를 폐쇄하도록 작동하여, 블로어에 의해 공조케이스(150)내로 송풍된 공기가 상기 증발기(160)를 통과하는 과정에서 냉각된 후, 상기 실내열교환기(110)를 통과하면서 온풍으로 바뀌어 차실내로 공급됨으로서, 차실내를 난방하게 된다.In the defrost mode, the temperature control door 151 in the air conditioning case 150 operates to close a passage that bypasses the indoor heat exchanger 110 (the condenser role), and is blown into the air conditioning case 150 by a blower. After the blown air is cooled in the course of passing through the evaporator 160, the air is converted into warm air while being passed through the indoor heat exchanger 110 and supplied to the interior of the vehicle, thereby heating the interior of the vehicle interior.

이때, 상기 증발기(160)로 공급되는 냉매량이 적기 때문에 공기 냉각성능도 낮아 실내온도 변화를 최소화하게 된다.At this time, since the amount of the refrigerant supplied to the evaporator 160 is small, the air cooling performance is low, thereby minimizing changes in the room temperature.

계속해서, 냉매 순환과정을 설명하면,Next, the refrigerant circulation process will be described.

상기 압축기(100)에서 압축된 후 배출되는 고온 고압의 기상 냉매는 상기 공조케이스(150)의 내부에 설치된 상기 실내열교환기(110)(응축기 역할)로 공급된다.The high temperature and high pressure gaseous refrigerant discharged after being compressed by the compressor 100 is supplied to the indoor heat exchanger 110 (condenser role) installed in the air conditioning case 150.

상기 실내열교환기(110)로 유입된 고온 고압의 기상 냉매는, 블로어를 통해 공조케이스(150)의 내부로 송풍되는 공기와 열교환하면서 응축되며, 이때 상기 실내열교환기(110)를 통과하는 공기는 온풍으로 바뀐 뒤, 차량 실내로 공급되어 차실내를 난방하게 된다.The high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant introduced into the indoor heat exchanger 110 is condensed while exchanging heat with the air blown into the air conditioning case 150 through the blower. At this time, air passing through the indoor heat exchanger 110 After changing to hot air, it is supplied to the interior of the vehicle, and the interior of the vehicle is heated.

계속해서, 상기 실내열교환기(110)에서 배출된 고온의 냉매는 상기 실외열교환기(130)(응축기 역할)로 유동하여 실외열교환기(130)를 제상하게 된다.Subsequently, the high temperature refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 110 flows to the outdoor heat exchanger 130 (which serves as a condenser) to defrost the outdoor heat exchanger 130.

계속해서, 상기 실외열교환기(130)를 통과한 냉매는, 상기 삼방밸브(193)를 거쳐 상기 복합밸브장치(300)의 냉매순환통로(311)상의 팽창통로(314)를 통과하는 과정에서 감압 팽창되어 저온 저압의 액상냉매가 된 후, 상기 증발기(160)측으로 공급되게 되는데, 이때 상기 팽창통로(314)를 통과한 팽창 냉매 중 일부는 상기 분기통로(313)를 통해 상기 제1바이패스라인(R1)측으로 유동하게 된다.Subsequently, the refrigerant passing through the outdoor heat exchanger 130 is depressurized in the process of passing through the expansion passage 314 on the refrigerant circulation passage 311 of the composite valve device 300 via the three-way valve 193. After being expanded to become a low-temperature low-pressure liquid refrigerant, it is supplied to the evaporator 160, wherein some of the expansion refrigerant passing through the expansion passage 314 passes through the branch passage 313 to the first bypass line. It flows to the (R1) side.

상기 증발기(160)로 공급된 냉매는 블로어를 통해 공조케이스(150) 내부로 송풍되는 공기와 열교환하여 증발하게 되고, 상기 제1바이패스라인(R1)측으로 공급된 냉매는 상기 수냉식 열교환기(181)의 냉매 열교환부(181a)를 통과하는 과정에서 상기 냉각수 열교환부(181b)를 통과하는 냉각수와 열교환하여 차량 전장품(200)의 폐열을 회수하면서 증발하게 된다.The refrigerant supplied to the evaporator 160 is evaporated by heat exchange with the air blown into the air conditioning case 150 through the blower, and the refrigerant supplied to the first bypass line R 1 flows through the water-cooled heat exchanger 181 Exchanges heat with the cooling water passing through the cooling water heat exchanging unit 181b to collect the waste heat of the vehicle electrical equipment 200 and evaporate.

이후, 상기 수냉식 열교환기(181)와 증발기(160)를 각각 통과한 냉매는 합류된 후, 상기 압축기(100)로 유입되면서 상술한 바와 같은 사이클을 재순환하게 된다.Then, the refrigerant having passed through the water-cooled heat exchanger 181 and the evaporator 160 is combined and then flows into the compressor 100, and recycles the cycle as described above.

100: 압축기 110: 실내열교환기
115: 전기 가열식 히터
120: 팽창수단 121: 팽창밸브
130: 실외열교환기
150: 공조케이스 151: 온도조절도어
160: 증발기 170: 어큐뮬레이터
180: 열공급수단 181: 수냉식 열교환기
181a: 냉매 열교환부 181b: 냉각수 열교환부
191: 제1삼방밸브 192: 제2삼방밸브
193: 삼방밸브
200: 전장품 210: 수냉 라디에이터
220: 워터펌프 230: 냉각수 삼방밸브
300: 복합밸브장치 310: 본체
311: 냉매순환통로 313: 분기통로
314: 팽창통로 316: 관통공
320: 팽창밸브 321: 제1구동장치
322: 작동부 323: 제1개폐판
330: 개폐밸브
331: 제2구동장치 332: 작동부
333: 제2개폐판 334: 지지판
R: 냉매순환라인 R1: 제1바이패스라인
R2: 분기라인 R3: 팽창라인
R4: 제2바이패스라인
100: compressor 110: indoor heat exchanger
115: Electric heater
120: expansion means 121: expansion valve
130: outdoor heat exchanger
150: air conditioning case 151: temperature control door
160: Evaporator 170: Accumulator
180: Heat supply unit 181: Water-cooled heat exchanger
181a: refrigerant heat exchanger 181b: cooling water heat exchanger
191: first three-way valve 192: second three-way valve
193: three-way valve
200: Electrical equipment 210: Water-cooled radiator
220: water pump 230: cooling water three-way valve
300: composite valve device 310: main body
311: refrigerant circulation passage 313: branch passage
314: expansion passage 316: through hole
320: expansion valve 321: first drive device
322: operation unit 323: first opening and closing plate
330: on-off valve
331: second drive unit 332: operating unit
333: second opening and closing plate 334: support plate
R: refrigerant circulation line R1: first bypass line
R2: branch line R3: expansion line
R4: 2nd bypass line

Claims (9)

압축기(100), 실내열교환기(110), 실외열교환기(130), 팽창수단, 증발기(160)를 포함하는 각각의 기기가 설치된 냉매순환라인(R)과, 상기 냉매순환라인(R)의 특정구간에 설치됨과 아울러 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 냉매순환라인(R)을 따라 유동하는 냉매가 상기 특정 기기를 바이패스하도록 하는 바이패스라인(R1)과, 상기 바이패스라인(R1)과 상기 냉매순환라인(R)을 따라 각각 유동하는 냉매를 일정량 분기하여 특정 기기측으로 공급하도록 하는 분기라인(R2)을 포함하여 이루어진 차량용 히트 펌프 시스템에 있어서,
상기 냉매순환라인(R)을 유동하는 냉매를 팽창시키는 팽창밸브부와, 상기 분기라인(R2)을 개폐하는 개폐밸브부를 포함하여 이루어진 복합밸브장치(300)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
Refrigerant circulation line (R) and each of the devices, including the compressor 100, the indoor heat exchanger 110, outdoor heat exchanger 130, expansion means, evaporator 160 is installed, and the refrigerant circulation line (R) A bypass line R1 installed in a specific section and allowing the refrigerant flowing along the refrigerant circulation line R to bypass the specific device according to the air conditioner mode or the heat pump mode, and the bypass line R1. In the vehicle heat pump system comprising a branch line (R2) for branching each of the refrigerant flowing along the refrigerant circulation line (R) to supply to a specific device side,
A vehicle heat pump comprising an expansion valve unit for expanding a refrigerant flowing through the refrigerant circulation line (R) and an open / close valve unit for opening and closing the branch line (R2). system.
제 1 항에 있어서,
상기 복합밸브장치(300)는,
상기 냉매순환라인(R)과 연결되어 냉매순환라인(R)을 유동하는 냉매가 통과하도록 내부에 냉매순환통로(311)가 관통 형성된 본체(310)와,
상기 본체(310)의 내부에 형성됨과 아울러 상기 냉매순환통로(311)와 상기 바이패스라인(R1)을 연통시켜 상기 분기라인(R2) 역할을 하는 분기통로(313)와,
상기 본체(310)에 설치됨과 아울러 상기 팽창밸브부 역할을 하는 것으로, 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 냉매순환통로(311)를 유동하는 냉매를 선택적으로 팽창시키는 팽창밸브(320)와,
상기 본체(310)에 설치됨과 아울러 상기 개폐밸브부 역할을 하는 것으로, 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 상기 분기통로(313)를 선택적으로 개폐하는 개폐밸브(330)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
The method of claim 1,
The composite valve device 300,
A main body 310 having a refrigerant circulation passage 311 penetrating therein so as to be connected to the refrigerant circulation line R to allow the refrigerant flowing through the refrigerant circulation line R to pass therethrough;
A branch passage 313 formed inside the main body 310 and communicating with the refrigerant circulation passage 311 and the bypass line R1 to serve as the branch line R2;
An expansion valve 320 installed in the main body 310 and acting as the expansion valve part to selectively expand the refrigerant flowing in the refrigerant circulation passage 311 according to an air conditioner mode or a heat pump mode;
It is installed on the main body 310 and serves as the on-off valve, characterized in that it comprises an on-off valve 330 to selectively open and close the branch passage 313 in accordance with the air conditioning mode or heat pump mode. Automotive heat pump system.
제 2 항에 있어서,
상기 팽창밸브(320)는,
상기 냉매순환통로(311)의 내부에 형성되되 냉매순환통로(311)를 축소시키도록 형성되어 상기 냉매순환통로(311)를 통과하는 냉매를 팽창시키는 팽창통로(314)와,
상기 팽창통로(314)와 마주하는 상기 본체(310)의 일측면에 결합됨과 아울러 일측에는 상기 팽창통로(314)를 개폐하도록 작동하는 작동부(322)가 구비된 제1구동장치(321)로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
3. The method of claim 2,
The expansion valve 320,
An expansion passage 314 formed inside the refrigerant circulation passage 311 and formed to reduce the refrigerant circulation passage 311 to expand the refrigerant passing through the refrigerant circulation passage 311;
The first driving device 321 is coupled to one side of the main body 310 facing the expansion passage 314 and one side is provided with an operating unit 322 that operates to open and close the expansion passage 314. Vehicle heat pump system, characterized in that made.
제 3 항에 있어서,
상기 제1구동장치(321)는, 상기 작동부(322)를 직선 왕복운동시키는 스텝핑 모터인 것을 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
The method of claim 3, wherein
The first driving device (321) is a vehicle heat pump system, characterized in that the stepping motor for linearly reciprocating the operating unit (322).
제 2 항에 있어서,
상기 분기통로(313)의 내부에는 상기 개폐밸브(330)에 의해 개폐되는 개폐공(313a)이 형성되고,
상기 개폐밸브(330)는, 상기 개폐공(313a)과 마주하는 상기 본체(310)의 일측면에 결합됨과 아울러 일측에는 상기 개폐공(313a)을 향해 왕복 운동하는 작동부(332)가 구비된 제2구동장치(331)와,
상기 작동부(332)의 외주면에 구비되어 상기 작동부(332)의 작동시 상기 개폐공(313a)을 개폐하는 제2개폐판(333)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
3. The method of claim 2,
An opening and closing hole 313a which is opened and closed by the on / off valve 330 is formed in the branch passage 313.
The opening and closing valve 330 is coupled to one side of the main body 310 facing the opening and closing hole (313a), and one side is provided with an operating unit 332 for reciprocating toward the opening and closing hole (313a) The second driving device 331,
Is provided on the outer circumferential surface of the operating unit 332, the vehicle heat pump system, characterized in that made of a second opening and closing plate (333) for opening and closing the opening and closing hole (313a) during the operation of the operating unit (332).
제 5 항에 있어서,
상기 제2구동장치(331)는, 상기 작동부(332)를 직선 왕복운동시키는 솔레노이드인 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
The method of claim 5, wherein
The second driving device (331) is a vehicle heat pump system, characterized in that the solenoid to linearly reciprocate the operating unit (332).
제 2 항에 있어서,
상기 본체(310)의 냉매순환통로(311)의 입구(311a)는 상기 실외열교환기(130)의 출구측 냉매순환라인(R)과 연결되고, 출구(311b)는 상기 증발기(160)의 입구측 냉매순환라인(R)과 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
3. The method of claim 2,
The inlet 311a of the refrigerant circulation passage 311 of the main body 310 is connected to the refrigerant circulation line R of the outlet side of the outdoor heat exchanger 130, and the outlet 311b is the inlet of the evaporator 160. Vehicle heat pump system, characterized in that connected to the refrigerant circulation line (R).
제 5 항에 있어서,
상기 제2개폐판(333)과 일정간격 이격된 상기 작동부(332)의 외주면에는 상기 제2개폐판(333) 보다 큰 직경을 갖는 지지판(334)이 구비되고, 상기 분기통로(313)내의 상기 지지판(334) 일측에는 지지판(334)을 탄력적으로 지지하는 탄성부재(335)가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
The method of claim 5, wherein
A support plate 334 having a larger diameter than the second opening and closing plate 333 is provided on an outer circumferential surface of the operation part 332 spaced apart from the second opening and closing plate 333 by a predetermined distance, and in the branch passage 313. One side of the support plate 334 is a vehicle heat pump system, characterized in that the elastic member 335 is installed to support the support plate 334 elastically.
제 1 항에 있어서,
상기 바이패스라인(R1)은, 상기 실외열교환기(130)의 출구측 냉매순환라인(R)과 상기 증발기(160)의 출구측 냉매순환라인(R)을 연결하도록 설치되고,
상기 실외열교환기(130)의 출구측 냉매순환라인(R)과 상기 바이패스라인(R1)의 분기지점에는 에어컨 모드 또는 히트펌프 모드에 따라 냉매 유동방향을 전환하는 삼방밸브(193)가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 히트 펌프 시스템.
The method of claim 1,
The bypass line R1 is installed to connect the outlet side refrigerant circulation line R of the outdoor heat exchanger 130 and the outlet side refrigerant circulation line R of the evaporator 160.
The three-way valve (193) for switching the refrigerant flow direction in accordance with the air conditioning mode or the heat pump mode is installed at the branch point of the outlet refrigerant circulation line (R) and the bypass line (R1) of the outdoor heat exchanger (130) A vehicle heat pump system.
KR1020110093240A 2011-09-16 2011-09-16 Heat pump system for vehicle KR101340472B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110093240A KR101340472B1 (en) 2011-09-16 2011-09-16 Heat pump system for vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110093240A KR101340472B1 (en) 2011-09-16 2011-09-16 Heat pump system for vehicle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130029870A KR20130029870A (en) 2013-03-26
KR101340472B1 true KR101340472B1 (en) 2013-12-12

Family

ID=48179609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110093240A KR101340472B1 (en) 2011-09-16 2011-09-16 Heat pump system for vehicle

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101340472B1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102626857B1 (en) 2017-02-10 2024-01-22 한온시스템 주식회사 Variable capacity battery chiller
KR102173319B1 (en) 2017-03-08 2020-11-04 한온시스템 주식회사 Water cooling system for battery
KR20210059276A (en) 2019-11-15 2021-05-25 현대자동차주식회사 Heat pump system for vehicle
KR102193789B1 (en) * 2020-07-29 2020-12-22 (주)엠엑스앤 Electrolyte valve

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4852364A (en) 1987-10-23 1989-08-01 Sporlan Valve Company Expansion and check valve combination
JPH0694335A (en) * 1990-11-20 1994-04-05 Saginomiya Seisakusho Inc Reversible expansion valve
JP2004270976A (en) 2003-03-06 2004-09-30 Tgk Co Ltd Expansion device
JP2006242502A (en) 2005-03-04 2006-09-14 Saginomiya Seisakusho Inc Combination valve, heat pump type air conditioner and its control method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4852364A (en) 1987-10-23 1989-08-01 Sporlan Valve Company Expansion and check valve combination
JPH0694335A (en) * 1990-11-20 1994-04-05 Saginomiya Seisakusho Inc Reversible expansion valve
JP2004270976A (en) 2003-03-06 2004-09-30 Tgk Co Ltd Expansion device
JP2006242502A (en) 2005-03-04 2006-09-14 Saginomiya Seisakusho Inc Combination valve, heat pump type air conditioner and its control method

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130029870A (en) 2013-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101342931B1 (en) Heat pump system for vehicle
KR102552112B1 (en) Heat pump system for vehicle
KR101313593B1 (en) Heat pump system for vehicle
KR101637968B1 (en) Heat pump system for vehicle
KR102058119B1 (en) Heat pump system for vehicle
KR102170463B1 (en) Heat pump system for vehicle
KR101669826B1 (en) Heat pump system for vehicle
KR101715723B1 (en) Heat pump system for vehicle
KR101474808B1 (en) Heat pump system for vehicle
KR101748213B1 (en) Heat pump system for vehicle
KR101511508B1 (en) Heat pump system for vehicle
KR102047749B1 (en) Heat pump system for vehicle
KR101340472B1 (en) Heat pump system for vehicle
KR101941026B1 (en) Heat pump system for vehicle
KR101544877B1 (en) Heat pump system for vehicle
KR101276225B1 (en) Heat pump system for vehicle
KR101340471B1 (en) Heat pump system for vehicle
KR101418857B1 (en) Heat pump system for vehicle
KR101510116B1 (en) Heat pump system for vehicle
KR101474819B1 (en) Heat pump system for vehicle
KR101340469B1 (en) Heat pump system for vehicle
KR102456828B1 (en) Heat pump system for vehicle
KR101578101B1 (en) Heat pump system for vehicle
KR20140114471A (en) Heat pump system for vehicle
KR101572576B1 (en) Heat pump system for vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161122

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171204

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181120

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191108

Year of fee payment: 7